半导体器件制造方法

专利名称：半导体器件制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造方法，特别涉及一种适合于利用电子束对光 致抗蚀剂工序进行最优化的方法。
背景技术：
半导体器件利用精细加工工艺而制造。该精细加工工艺包括曝光工序，该曝光工序用于在光致抗蚀剂上复制CAD数据或形成在掩模上的精细结构 图案，其中光致抗蚀剂为涂敷在硅衬底(晶片)上的感光性树脂。该曝光工 序是利用摄影原理的精细加工技术，由以下工序构成。第l工序在硅衬底上均匀地涂敷光致抗蚀剂并使之干燥。 第2工序通过形成有对应于精细结构形状的图案的掩模，向硅衬底上 的光致抗蚀剂照射光。第3工序使光致抗蚀剂显影，分离其未感光部分和感光部分。 第4工序为了固定显影的光致抗蚀剂的形状，将其在高温下烧结固定， 完成光致抗蚀剂结构体。其中，在曝光工序中作为曝光条件存在两个重要的工艺参数，即聚焦和 曝光量(剂量)。如果上述聚焦和曝光量合适，则曝光工序结束之后可得到 所希望的准确的光致抗蚀剂结构体。但是，如果聚焦前后偏离，则光致抗蚀剂结构体的形状缺乏锐度，相对 于作为目标的掩模尺寸产生误差。并且，在正性抗蚀剂的情况下，如果曝光 量少，则留下的光致抗蚀剂结构体粗；相反，如果曝光量多，则光致抗蚀剂 结构体变细，存在光致抗蚀剂结构体的一部分在显影后发生缺损的可能性。 在这种情况下，由于法得到所希望的光致抗蚀剂结构体，所以会导致形成在硅衬底上的精细结构的缺陷。因而，在曝光工序中对聚焦和曝光量两者进行最优化很重要。即，曝光 工序的最优化是指，调整聚焦和曝光量这两个参数，以得到所希望的器件结 构。并且，曝光工序的处理结果也会因用于曝光工序的装置的状态而变化， 因此，在实用上重要的是寻求即使装置的状态发生一些变化也能够稳定地得 到所希望的处理结果的强有力的曝光条件(工艺窗口 )。目前，形成在硅衬底上的精细结构为单纯的几何形状，因而通过曝光工 序复制的结构也是单纯的几何形状。例如，用于取得电气导通的接触孔或通 孔为筒单的圆形，晶体管的栅极为长方形。并且，对工艺进行评价时，作为测量对象的精细结构的几何形状的种类被限制在数个种类上，其特征量的测量对象较少。例如，利用可进行nm级 尺寸计量的CDSEM ( Critical Dimension Scanning Electron Microscope )，计 量曝光工序后形成在晶片上的孔等精细结构的几处表面尺寸，调查其值是否 落入所希望的范围内，从而能够确定最佳的曝光条件。上述CDSEM是通过 向测量对象照射加速的聚焦电子束并检测反射的电子量来得到精细结构图 像的装置。但是，近年来随着半导体技术的精细化，逐渐引入了最小尺寸达到0.1 微米以下的以往所没有的新结构。其代表性的结构之一为镶嵌结构，该结构 是在现有的孔结构上形成有布线用的槽。进而，为了支援曝光技术，引入了称为OPC ( Optical Proximity Correction)的校正技术。该校正技术是为了利用光的干涉效果形成波长以 下的精细结构图案，从而准确实现所希望的精细结构，新加入原来结构中没 有的特殊形状的精细结构的技术，该特殊形状的精细结构有散射条、衬体、 锤头等。在曝光工序中，如果利用如上所述的OPC用的特殊的附加结构，则原 来想要实现的结构也会受到附加结构的影响，测量对象的种类会增加。然而，通常难以简单地判断出这些结构之中在工艺上最难实现的结构，因此不能为了减少测量点数量而选择代表性的点，而是需要在所有位置检查 复杂形状本身是否已准确形成，根据其结果确定工艺窗口。制作实际的器件而不是测试图案，并对其全部表面结构进行快速检查的 装置被用作实现上述目的的检查装置。并且，曝光装置每小时处理硅衬底的片数为60片或120片，尽管曝光 装置具有高速处理能力，但在半导体量产工厂，为了进一步提高生产能力， 设置有多台啄光装置。虽然在设计和管理上要使各个曝光装置的特性相同， 但由于存在透镜和机械性的固体差，无法避免因曝光装置不同而产生特性差 的问题。并且，还要加上抗蚀剂材料的特性变化，因此在理想条件下预设的 膝光条件未必也能成为量产工厂中的最佳条件。也就是说，量产工厂中的膝光结果并不是单纯由聚焦和曝光量这两个参 数唯一确定，随装置的不同，上述参数值的最佳值会发生变化。因此，为了 使曝光条件最优化，有必要检查所有曝光装置的曝光结果，需要非常多的时 间。这里，对关于半导体制造工序中的光致抗蚀剂的重要特性进行说明。 光致抗蚀剂对后续工序的化学工艺有耐性，被光致抗蚀剂覆盖的地方不 会发生化学反应，因此实际上通过光致抗蚀剂在化学反应中受保护的区域不 是由光致抗蚀剂的表面形状(上面形状)确定，而是由保护对象的与衬底接 触的底面部分的形状确定。因而，掌握和控制与衬底接触的光致抗蚀剂的底 面部分的形状最为重要。以下参照图13 ~ 16具体说明抗蚀剂的底面形状的重要性。 图13A、图13B和图14A、图14B是用于说明对形成在硅衬底133上 的栅极材料131进行蚀刻加工时，光致抗蚀剂132的形状对蚀刻处理的影响 的图。其中，图13A表示良好地形成有光致抗蚀剂132的状态，其示出了曝 光条件合适的情况。在啄光条件合适的情况下，抗蚀剂132的侧面形状形成 为垂直状。与此相对，图13B示出了曝光条件不合适情况下的光致抗蚀剂132的形状。此时，抗蚀剂132的上面形状与图13A几乎相同，^旦因具有下 摆，底面形状完全不同。
图14A和图14B分别表示以上述图13A和图13B所示的各光致抗蚀剂 132作为掩模蚀刻栅极材料131而得到的截面结构。通过上述图13A所示的 具有合适形状的光致抗蚀剂132，如图14A所示，栅极材料131被良好蚀刻，
得到所希望的栅极形状。
与此相对，通过上述图13B所示的具有不合适形状的光致抗蚀剂132, 如图14B所示，由于在抗蚀剂132的下摆区域栅极材料131的蚀刻量不足， 因而栅极材料131也形成拖出下摆的形状，产生栅极线间短路的缺陷。
这样，即使光致抗蚀剂的表面形状受到统一的管理，但只要未对光致抗 蚀剂的底面形状进行管理，就无法完全管理曝光工序。
图15A、图15B和图16A、图16B是用于说明对形成在硅衬底154上 的氧化膜151和硬质掩模152进行蚀刻加工形成孔时，光致抗蚀剂153的形 状对蚀刻处理的影响的图。
其中，图15A表示良好地形成有光致抗蚀剂153的状态，其示出了曝 光条件合适的情况。与此相对，图15B示出了曝光条件不合适的情况，抗蚀 剂153呈拖出下摆的形状。
图16A和图16B分别表示以上述图15A和图15B所示的各光致抗蚀剂 153作为掩模对氧化膜151和硬质掩模152进行蚀刻而得到的截面结构。由 此例也可理解，通过上述图15A所示的具有合适形状的光致抗蚀剂153，如 图16A所示，氧化膜151被均匀地蚀刻直到孔H16A的底部，获得所希望的 孔形状。
与此相对，通过上述图15B所示的具有不合适形状的光致抗蚀剂153, 由于在与硬质掩模152的界面上残留有部分抗蚀剂153，因而氧化膜151的 蚀刻速度变得不均匀。因此，如图16B所示，引起形成于氧化膜151的孔 H16B的尺寸变小的问题，或者孔没有到达衬底即硅衬底154等问题，产生 导通不良等缺陷。另外，即使孔到达了硅衬底154，根据曝光条件的不同，也存在其底面 形状变形的情况(边缘粗糙度)。
图17为曝光条件对孔的底面形状的影响示例。在合格品的情况下，即 曝光条件最优化的情况下，如图17(a)所示，孔的底面形状呈与掩模上的 图案对应的形状A。与此相对，在曝光条件未被最优化的情况下，有可能如 图17 (b)所示呈椭圓形状B,也有可能如图17 (c)所示呈变形的形状C。 如前所述，目前无法管理这些底面结构及其精细结构。
到目前为止，已知的对光致抗蚀剂的曝光工序进行最优化的方法包括以 下技术。
已知的第一项技术是通过处理从CDSEM得到的波形来推断抗蚀剂结 构体三维结构的方法(参照专利文献l)。但是，最近的研究结果表明，二 次电子波形仅反映抗蚀剂结构体的表面形状而不反映真正的底面形状。因 而，根据上述理由，难以实现膝光工序的最优化。
已知的第二项技术是向通过曝光工序得到的抗蚀剂结构体照射电子束，
得到二次电子波形并将其与基准的二次电子波形进行比较，从而评价工艺结 果类似度并判定工艺结果是否合格的方法(参照专利文献2)。但是，根据 前述的理由，即使利用该方法，由于基准状态的定义本身不准确，因而也不 能充分实现曝光工序的最优化。
已知的第三项技术是图18的流程图所示的方法(参照专利文献3)。 即，在一个晶片上涂敷抗蚀剂(步骤S181),利用形成有各种图案的测试 掩模，在上述晶片内改变曝光条件进行曝光(步骤S182),使该晶片显影 并干燥(步骤S183),然后，通过CDSEM进行表面尺寸测量(步骤S184)， 并通过缺陷检查装置进行表面图案的检查(步骤S185)，根据这些结果求 出工艺窗口 (步骤S186),从而实现曝光工序的最优化。但是，根据该现 有技术，由于缺陷检查装置是利用光或二次电子来进行形状测量，因而在原 理上只能测量抗蚀剂的表面形状。因此，即使利用该方法也无法得到与光致 抗蚀剂结构体的真正的底面形状相关的信息。专利文献1:日本特开2005-64023号公才艮 专利文献2:日本特开平11-345754号^SJ艮 专利文献3:日本特开2005-236060号^H艮如上所述，存在无法掌握并适当控制对工艺最优化最重要的光致抗蚀剂 结构体底面形状的问题。具体来讲，在评价光致抗蚀剂工序时，仅仅管理抗 蚀剂膜表面是不够的，对抗蚀剂膜的立体结构特別是底面结构也需要进行管 理。特别是，还需要对导致工艺误差的非常薄的抗蚀剂残渣或尾料、或者抗 蚀剂的倾斜角进行控制。另外，在曝光工序中，确定可视为聚焦正常的范围很重要，但存在难以 使曝光条件最优化的问题。以孔为例进行说明，如果聚焦前后偏离，则随着 聚焦的偏离，孔表面的直径发生变化，而且具有不管聚焦偏离的方向如何， 直径都与偏离的绝对量成比例变化的性质。但是，由于现有技术只测量孔表 面形状的变化，因而在聚焦发生变动时，无法判断聚焦是向正或负的哪个方 向发生了变化。因此，无法利用所测量的值将进行下次曝光的曝光装置控制 在合适的聚焦设定值上。另外，曝光工序为可进行再处理的工序，在判断为失败时可以剥离抗蚀 剂再次进行啄光工序。因此， 一般以第一次的曝光条件为基准来修正第二次 的曝光条件。但是，如上所述，通过现有的只观察表面形状的方法，虽然能 够掌握曝光量的过度或不足，但无法判断聚焦是向正或负的哪个方向发生了 偏离，存在无法在聚焦方面使曝光条件最优化的大问题。除此之外，目前还存在由于需要大规模检查图案因而需要很多时间，以 及检查时照射的电子束或光给检查对象带来损伤的问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的在于良好地管理光致抗蚀剂工序，提高半导体 器件的制造效率。为了解决上述课题，本发明的半导体器件制造方法包括在半导体衬底上形成光致抗蚀剂膜的步骤；利用形成有工艺评价用的规定图案的掩模，对 每个曝光区采用不同的曝光条件曝光所述光致抗蚀剂膜的步骤；在规定条件 下使所述光致抗蚀剂膜显影，从而在所述半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构 体的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电 子束的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流 进行测量的步骤；和根据所述衬底电流的波形计算工艺窗口的步骤。所述半导体器件制造方法包括在半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体 的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子 束的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流进 行测量的步骤；对根据所述衬底电流的波形得到的工艺评价值与工艺窗口进 行比较的步骤；和根据所述比较的结果判定曝光工序是否合格的步骤。所述半导体器件制造方法包括在半导体衬底上形成光致抗蚀剂膜的步 骤；利用形成有工艺评价用的规定图案的掩模，对每个曝光区采用不同的曝 光条件曝光所述光致抗蚀剂膜的步骤；在规定条件下使所述光致抗蚀剂膜显 影，从而在所述半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体的步骤；向形成有所述 光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子束的步骤；对随着所述 电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流和二次电子或反射电子 进行测量的步骤；和根据所述衬底电流的波形和二次电子或反射电子的波形 计算工艺窗口的步骤。所述半导体器件制造方法包括在半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体 的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子 束的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流和 二次电子或反射电子进行测量的步骤；对根据所述衬底电流的波形和二次电 子或反射电子的波形得到的评价值与工艺窗口进行比较的步骤；和根据所述 比较的结果判定曝光工序是否合格的步骤。所述半导体器件制造方法，其特征在于，通过比较所述波形和基准波形 来判定所述曝光工序是否合格。所述半导体器件制造方法，其特征在于，该方法进一步包括从所述波 形中提取所述光致抗蚀剂结构体的特征量的步骤。
所述半导体器件制造方法，其特征在于，当判定所述曝光工序不合格时， 再次进行所述曝光工序。
所述半导体器件制造方法，其特征在于，将所述曝光工序的曝光条件或 判定结果输出到计算机画面、纸和文件中的任意 一 种。
所述半导体器件制造方法包括向通过按曝光区变更曝光条件而在第一 半导体衬底上制作出的具有第一图案的光致抗蚀剂结构体照射电子束，测量 产生于所述第一半导体衬底的第一衬底电流，将所述第一衬底电流的波形与 所述曝光条件相对应地记录在数据库中的步骤；向经过曝光工序而在第二个 半导体衬底上制作出的具有第二图案的光致抗蚀剂结构体照射电子束，测量 产生于所述第二半导体衬底的第二衬底电流的步骤；将由所述第二图案得到 的第二衬底电流的波形与记录在所述数据库中的第 一衬底电流的波形进行 比较，得到波形 一致的第 一衬底电流的波形所对应的曝光条件作为匹配输出 的步骤；和根据所述匹配输出计算曝光量和聚焦量的步骤。
所述半导体器件制造方法，其特征在于，该方法包括将所述计算出的 曝光量和聚焦量与基准工艺条件进行比较的步骤；得到所述曝光量和聚焦量 与所述基准工艺条件的差值的步骤；和将曝光装置的初始设定值以所述差值 为变化量进行变更的步骤。
所述半导体器件制造方法，其特征在于，该方法包括根据由所述第二 图案得到的衬底电流的波形得到所述光致抗蚀剂结构体的特征量的步骤；比 较所述特征量与基准工艺条件，得到所述特征量与所述基准工艺条件的差值 的步骤；和将曝光装置的设定值以所述差值为变化量进行变更的步骤。
所述半导体器件制造方法，其特征在于，通过所述曝光工序而形成的光 致抗蚀剂结构体包括栅极结构的图案和孔结构的图案。
所述半导体器件制造方法，其特征在于，从所述半导体衬底上的光致抗 蚀剂结构体获取二次电子波形和反射电子波形，根据所述二次电子波形和所述反射电子波形与所述衬底电流波形确定评价值。所述半导体器件制造方法，其特征在于，在测量对象上形成导电膜之后 涂敷抗蚀剂以供测量。根据本发明，可以良好地管理光致抗蚀剂工序，提高半导体器件的制造 效率。


图1测量装置的框图；图2是表示本实施方式的半导体测量装置中电子束扫描坐标与村底电 流和二次电子强度之间关系的图；图3是表示本实施方式的半导体测量装置中电子束照射时间与衬底电 流和二次电子强度之间关系的图；图4是表示本发明实施方式的半导体器件制造方法的工艺窗口设定方 法步骤的流程图；图5是用于说明本实施方式的半导体器件制造方法中用于确定工艺条 件的曝光条件的图；图6是本实施方式的半导体器件制造方法中用于确定工艺条件的图案 配置例的示意图；图7是表示孔被稀疏地配置时聚焦量与孔形状之间关系的图；图8是表示孔被密集地配置时聚焦量与孔形状之间关系的图；图9是表示聚焦量与抗蚀剂的孔尺寸之间关系的图；体的管理方法步骤的流程图；图11是本实施方式的半导体器件制造方法中用于确定曝光条件的数据 库的结构示意图；图12是表示本实施方式的半导体器件制造方法中工艺界限与合格品之间关系的图13A是加工栅极材料时抗蚀剂形成例(合适的曝光条件)的示意图； 图13B是加工栅极材料时抗蚀剂形成例(不合适的曝光条件)的示意
图14A是使用在合适的曝光条件下形成的抗蚀剂加工的栅极材料的示 意图14B是使用在不合适的曝光条件下形成的抗蚀剂加工的栅极材料的 示意图15A是在氧化膜上形成接触孔时抗蚀剂的形成例(合适的曝光条件) 的示意图15B是在氧化膜上形成接触孔时抗蚀剂的形成例(不合适的曝光条 件)的示意图16A是使用在合适的曝光条件下形成的抗蚀剂而在氧化膜上形成的 接触孔的示意图16B是使用在不合适的曝光条件下形成的抗蚀剂而在氧化膜上形成
的接触孔的示意图17是在抗蚀剂上形成的孔的底面形状的示意图18是表示现有技术的曝光条件确定方法步骤的流程图。
符号说明
10电子枪22托盘
11电子束源23半导体衬底
12透镜24 二次电子检测器
13光阑30电流测量装置
14偏转装置40高压电源
15物镜100顺序控制装置
20真空室110聚焦控制装置
21 XY坐标台120 二次电子图像波形记录装置130衬底电流图像波形记录装置160显示装置 140图案匹配引擎 170数据库装置150波形处理装置具体实施方式
下面参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1为用于实施本发明的半导体器件制造方法的半导体测量装置。该半 导体测量装置的基本原理是向作为测量对象物(试样)的半导体衬底23 照射电子束EB,测量由该电子束EB感应出的衬底电流，根据该衬底电流 得到形成在上述半导体衬底23上的孔等精细结构的评价值。如图1所示，在容纳作为测量对象物(试样)的半导体衬底23的真空 室20的上部，安装有产生电子束EB的电子枪10。电子枪IO包含电子束源 11，该电子束源11上连接有高压电源40。在电子枪10的内部，沿着来自 上述电子束源11的电子流的发射方向，依次配置有透镜12、光阑13、偏转 装置14、物镜15。另外，电子束EB的能量、电流量、聚焦状态也可任意 控制。真空室20的内部容纳有用于支撑半导体衬底23的XY坐标台21和固 定在该XY坐标台21上的托盘22,托盘22上放置有半导体衬底23。从上 述电子枪发射出的电子束EB的照射方向对着放置在托盘22上的半导体村 底23的表面，通过XY坐标台21移动托盘22的位置，从而能够调整电子 束EB对半导体衬底23的照射位置。根据需要还可以包括Z坐标台。另外，在真空室20内部，设置有用于检测随着电子束EB的照射而从 半导体村底23的表面发射出的二次电子的二次电子检测器24或者反射电子 检测器(未图示)。另外，在真空室20内部还设置有用于向半导体村底23 施加偏压的电极(未图示)，向该电极供给偏压的电压施加装置设置在真空 室20的外部。真空室20内部的真空度维持在例如1(rSorr左右。这里，为了将电子枪IO照射的电子束EB以nm级的位置精度照射到半16导体衬底表面的测量对象上，相对于电子束EB的固定照射轴，要通过XY 坐标台21移动半导体衬底23的位置。利用脉冲电动机、线性电动机、超声 波电动机或者压电元件等作为XY坐标台21的驱动装置。通过并用激光测 长仪、激光标线仪等高精度位置测量技术，将XY坐标台21上放置的半导 体衬底23的位置精度控制在数nm左右。另外，也可以使用用于测量电子 束照射位置高度的装置，用以根据从试样到物镜的距离变化改变电子束EB 的聚焦高度，或者相反，使用可使半导体村底23沿Z轴移动的坐标台以使 高度一定。
托盘22与电流测量装置30连接，电流测量装置30通过托盘22测量在 半导体衬底23感应出的衬底电流。电流测量装置30包括将测量到的衬底电 流值转换为数字信号的A/D转换器，并将测量值作为数字数据输出。数据 全部存储在数椐库中。
另外，本半导体测量装置包括顺序控制装置100、聚焦控制装置110、 二次电子图像波形记录装置120、衬底电流图像波形记录装置130、图案匹 配引擎140、波形处理装置150、显示装置160和数椐库装置170。这些装 置构筑在计算机等信息处理装置(CPU、存储器、磁盘、DSP等)上。
其中，顺序控制装置100负责搬运测量对象晶片，并控制偏转装置14 以使测量衬底电流时电子束EB扫描半导体衬底23的表面，同时还负责图 案匹配相关的控制，图案匹配用于在设置电子束EB对半导体衬底23的照 射位置时高精度地调整电子束EB的照射位置。
这里，对图案匹配进行补充说明。在半导体衬底上形成的孔等图案的位 置，即使是同一批次，每个半导体衬底也都稍有不同。为了调整这些不同， 在通过XY坐标台21进行对位的同时，还实施对每个半导体衬底比较实际 图案与基准图案的图案匹配，移动电子束EB的照射位置，以使实际图案与 基准图案一致。据此，对每个半导体衬底以数nm的精度准确调整电子束的 照射位置。
聚焦控制装置110控制物镜15的聚焦位置，用于通过在测量时控制物镜15的聚焦位置来控制电子束的聚焦量，将该电子束EB的前端设置为所 希望的尺寸和形状。可以利用的设定电子束EB的聚焦量(物镜15的聚焦 位置)的方法有以光学或电学方法求出与晶片表面的距离，以该距离为基 础设置聚焦量的方法；根据由扫描电子束得到的图像最鲜明的状态或者二次 电子的对比度最大的状态设置聚焦量的方法；根据由照射电子束时的衬底电 流值得到的图像最鲜明的状态或者衬底电流对比度最大的状态设置聚焦量 的方法等。也可以通过激光光学或静电电容方法求出。
二次电子图像波形记录装置120记录由二次电子检测器24检测到的二 次电子形成的图像。衬底电流图像波形记录装置130存储由电流测量装置 30测量出的衬底电流形成的图像。
图案匹配引擎140比较实际图案与基准图案。波形处理装置150对上述 村底电流波形进行波形整形，去除不需要的噪声成分，计算波形的评价值(孔 径等)。显示装置160显示评价值。数据库装置170将波形处理装置150计 算出的上述评价值进行数据库化并存储。
下面，说明本半导体测量装置的动作。
首先，通过电子束EB对半导体衬底23表面上的规定区域进行二维扫 描。在测量时，为了准确测量孔底或结构物的下部形状，照射到测量对象上 的电子束轴需要与测量对象表面保持一定的距离和入射角度。为了实现这些 条件，需要使电子束相对测量对象平行移动。因此，在进行该二维扫描时， 对半导体衬底23的表面垂直照射电子束EB,控制物镜15的聚焦位置，以 使电子束EB的前端为所希望的尺寸，同时，向偏转装置14施加锯齿波状 的控制电压，从而以相等的间隔和一定的速度反复进行线扫描。在电子束扫 描的同时，使其他电子透镜也同时工作，对透镜的非线性进行校正。通过该 扫描，从被照射了电子束EB的半导体衬底23表面上的微小区域中产生出 二次电子和反射电子，并且在半导体衬底23上感应出衬底电流。
通过上述扫描而在半导体衬底23感应出的衬底电流，由电流测量装置 30进行测量，转换为具有所需动态范围的电信号。为了不使信号质量恶化，该电信号立即被抽样，转换为具有所需分辨率的数字信号。例如，该数字信
号的分辨率是16比特，其抽样频率是400MHz。
这样，通过电子束EB的扫描而得到的衬底电流的测量值，包含孔的底 面结构相关的信息，以数字形式在衬底电流图像波形记录装置130 (例如存 储器、硬盘)中记录为以坐标(电子束EB的照射位置)或者测量时间(电 子束EB的照射时刻)的函数表示的波形信息。
另一方面，通过上述扫描而从半导体衬底23表面上的微小区域中产生 的二次电子，由二次电子检测器24进行检测。熟知的二次电子检测方法有 使用光电倍增管、多通道板或者简单的电极将二次电子直接回收作为电流信 号的方法。这里，重要的是得到由二次电子检测装置24检测出的二次电子 的量与实际产生的二次电子的量的比例关系。在本实施方式中，二次电子检 测器24的输出值被设置为与输入的电子数成正确的比例。据此，从小信号 区域到大信号区域直线检测二次电子。
与此相对，通常的SEM以将二次电子表示为二值图像为目的，所以设 置为在有信号时和无信号时检测值有很大不同，即为具有例如当非常少的电 子被输入到检测器时检测值为0，当某个阈值以上的电子被输入时产生较大 的检测值的非线性特性的放大器。
通过上述扫描得到的二次电子的测量值，包含半导体衬底23的表面结 构相关的信息，以数字形式在二次电子图像波形记录装置120(例如存储器、 硬盘)中记录为以测量坐标(电子束的照射位置)或者测量时间(电子束 EB的照射时刻)的函数表示的图像信息。
另外，从半导体衬底23表面上的微小区域中产生的反射电子，由反射 电子检测器(未图示)进行检测，根据该检测值得到的反射电子图像以数字 形式记录于反射电子图像记录装置(未图示)中。
此外，二次电子与反射电子可以通过能量、发射方向的不同来区别，根 据检测装置的种类，也可以不加区别而一起处理。另外，可以分别配置多台 二次电子检测器24和反射电子检测器(未图示)，这种情况下，优选的结
19器的台数独立记录信息。当然，也可以各配置一台二次电子检测器24和反射电子检测器(未图示)。对于如上测量出的衬底电流的波形，为了去除不需要的噪声、高频成分， 通过波形处理装置150进行波形整形。上述波形处理的例子有移动平均滤 波器处理、去除特定频率的波形处理、或者仅取出特定频率信号的滤波器处 理等。这些波形整形处理可以由硬件进行，也可以由软件进行。另外，波形处理装置150使用边缘提取算法提取经过波形整形的波形边 缘，对边缘坐标值运用逼近函数，从而以数学方法表示波形的二维形状。具 体而言，对上述边缘坐标值运用例如圆逼近或椭圆逼近函数等，对规定逼近 函数的各种参数进行拟合，使该逼近函数的值与边缘坐标值之间的误差最 小，从而表示出波形的二维形状。另外，波形处理装置150,使用参数拟合后的上述逼近函数、多个波形 相互之间的计算结果，计算波形的评价值。例如，作为评价值，计算线宽、 孔的直径、孔的短径、孔中心位置、孔倾斜角度、孔旋转角度、孔真圓度、 孔变形量、边缘粗糙度等。该波形处理中包括例如波形之间图案匹配之类的 与基准波形的直接比较，或者也包括使用相关函数对逼近度进行评价。这些 评价值以数值、表格、图表、图形形式显示于计算机显示器等显示装置160 上，或者作为数字数据文件保管于数据库装置170中。另外，也可以使用外 部打印机(未图示)打印到纸上输出。在本实施方式中，使用上述图l所示的半导体测量装置，对光致抗蚀剂 工序进行管理。图2是将上述电流测量装置30测量出的衬底电流Ik的强度和二次电子 检测器检测出的二次电子Ie的强度与测量部位相对应表示为电子束EB的照 射坐标的函数的图。在该例中，硅衬底200上形成有抗蚀剂201,在该抗蚀 剂201的一部分上形成有开口部H。硅衬底200的表面在该开口部H露出。用电子束EB横穿开口部H对抗蚀剂201的表面进行线扫描，则电子束 EB扫描开口部H时衬底电流Ik增加。这是因为电子束EB在开口部H射入到硅衬底200上。此时，在硅衬底200上，电子束射入的区域限定在相当于 开口部H底面的区域。从而，可以根据该衬底电流Ik的波形掌握开口部H 的底面形状。该开口部H的底面形状与抗蚀剂201的底面形状边界一致， 因此开口部H的底面形状也表示抗蚀剂201的底面形状。另夕卜，在图2中，电子束EB扫描抗蚀剂201的表面时二次电子Ie增加， 而扫描开口部H时二次电子Ie减少。从而，可以根据二次电子Ie的波形掌 握抗蚀剂201的表面形状。该抗蚀剂201的表面形状与开口部H上部的边 界一致，因此抗蚀剂201的表面形状也表示开口部H上部的形状。图3是表示将上述电子束EB以电子束簇射(EBS)方式一并照射到整 个半导体衬底上时，作为时间函数的衬底电流Ik和二次电子Ie各自的强度 的图。随着照射开始各电流强度增大，随着照射结束各电流强度减小。二次 电子Ie的强度随着抗蚀剂201的表面形状和尺寸而变化，衬底电流Ik的强 度随着开口部H的底面形状和尺寸、或者残渣的有无及残渣量等而变化， 因此可以根据这些电流强度掌握抗蚀剂结构体的形成状态。这些电流值被记 录在记录装置中用于后述的各种评价。接着，按照图4所示的流程，对在半导体装置的制造工序中使用上述半 导体测量装置设定工艺窗口的方法进行说明。首先，准备硅晶片、SOI ( Silicon On Insulator)或沉积有氧化物、金属 等的样品晶片。在该样品晶片上，根据需要形成导电性防反射膜等之后，涂 敷光致抗蚀剂(步骤Sl)。该光致抗蚀剂可以通过旋转涂敷或喷墨涂敷等 各种方法进行涂敷。这里，该光致抗蚀剂材料可以使用以往一直使用的树脂， 也可以使用纳米碳或各种最新的未注册的材料(/7 k - 7卜)。进行抗蚀 剂涂敷之后，通过烘焙炉干燥抗蚀剂(步骤Sl)。即，将样品晶片在例如 烘焙炉中加热至80°C -90。C左右，使抗蚀剂中含有的溶剂蒸发。接着，对经过干燥的样品晶片，例如如图5所示，使用相同图案的掩模 按曝光区改变聚焦量和曝光量进行曝光(步骤S2)。在本实施方式中，对 每个曝光区分别使聚焦量在± 0.3微米、曝光量在± 15 %的幅度内单独变化。当然，曝光参数不限于以曝光区为单位，也可以使其以更小的单位和幅度变 化。
接着，将样品晶片导入到被设定为预设显影条件的抗蚀剂自动显影器
中，使抗蚀剂显影并干燥(步骤S3)。进而，根据需要，进行用于固化抗 蚀剂的紫外线照射、电子射线照射或加热。通过该工序，使得抗蚀剂具有更 坚固的形状。
接着，使用上述半导体测量装置对经过上述工艺而形成在样品晶片表面 上的抗蚀剂结构体进行测量。在该测量中，将电子束朝着测量对象进行扫描 或一并照射，获取如上所述的衬底电流Ik、 二次电子Ie或者反射电子的位 置信息波形或时间信息波形。根据需要从所获取的波形中提取抗蚀剂的表面 尺寸、表面形状、底面尺寸、底面形状、残渣等特征量(步骤S4)。
接着，求出工艺窗口 (步骤S5)。具体来讲，对作为用于确定工艺窗 口的评价基准的规定标准波形和从抗蚀剂结构体得到的测量波形(获得上述 特征量的波形)，利用图案匹配法等直接进行相关计算，从而测量出测量波 形相对于标准波形的偏离量(相关系数或某种距离)。该标准波形使用例如 运用标准曝光条件(合适的聚焦和合适的曝光量)而预先得到的波形。通过 事先将工艺上可容许的波形设定为上述距离的范围，从而可以利用该相关值 确定工艺窗口 。
另外，也可以比较上述测量结果和预先所确定的工艺误差许可量(界 限)，将测量值落入该范围内而得到合格品的曝光条件范围作为曝光工序的 工艺窗口。
如果使用通过上述方法得到的工艺窗口 ，就能对光致抗蚀剂工序进行适 当管理，如果将曝光条件设定为包含在上述工艺窗口内，就能使光致抗蚀剂 工序稳定化，并能正常且稳定地制作器件。
上述工艺窗口可以利用如上所述通过实验获得的工艺窗口 ，在OPC的 情况下，也可以仿真OPC的效果来进行比较。通过利用CAD数据进行OPC 曝光仿真，还能够自动选择出曝光工序中工艺最难的图案。与选择任意图案来测量工艺窗口相比，选择认为其形成最困难的图案为测量对象来选择工艺 窗口能够得到更准确严密的工艺窗口 。
通常，为了对作为标准的曝光条件进行定量评价，使用测试用图案作为掩模。
图6表示其中的一例。在测试图案中使用以各种大小和密度形成孔结构 和栅极结构的测试图案。在图6中，区域611配置有大尺寸的栅极图案，区 域612配置有目标工艺技术节点中的标准尺寸的栅极图案，区域613配置有 小尺寸的栅极图案。另外，区域621配置有用于评价孔配置的疏密带来的影 响的图案，区域622配置有用于评价孔尺寸带来的影响的图案，区域623配 置有用于评价孔形状带来的影响的图案。
另外，曝光是对被称为曝光区的2x3cm左右的区域进行，因此在该区 域内产生咏光量分布。为了评价这种曝光量分布带来的影响，向曝光区范围 对称或非对称地放置评价图案，以使曝光装置的曝光区内分布带来的影响也 得以评价。
图7示出了考虑聚焦量F的分布的具体曝光工序的最优化方法，并示出 了在用于形成独立孔的曝光工序中改变聚焦量F时引起的工艺结果的变化。
在图7中，硅衬底70上涂敷有抗蚀剂71,该抗蚀剂71上形成有对应 于掩模图案的孔H。
从图7可知，当聚焦量F偏向负方向而形成欠焦状态时(F< 0)，到达 孔底的光减少，因此孔表面的尺寸变大，孔底面尺寸变小。在图7中，例如 聚焦量F为"-0.2"时，孔表面的尺寸al比孔底面尺寸bl大。另外，当 聚焦量F合适时(F=0)，孔表面和孔底面的尺寸差最小(相反也可以将这 种情况定义为合适曝光)。而且，当聚焦量F偏向正方向而形成过焦状态时 (F>0),与孔表面的尺寸相比，孔底面的尺寸稍微变大，孔表面尺寸与聚 焦量合适的情况相比变小。对于孔表面的尺寸和孔底面的尺寸，如前所迷， 可以根据二次电子Ie和衬底电流Ik得知。
图8示出了在较密地制作多个孔的曝光工序中改变聚焦量F的情况。与上述独立孔的情况一样，在欠焦时(F〈0),孔表面尺寸与聚焦合适的情况 相比变大，孔底面形状变小。在图8中，例如聚焦量F为"-0.2"时，孔 表面的尺寸al比孔底面的尺寸bl大。当聚焦量F合适时(F=0),孔表面 的尺寸和孔底面的尺寸相等。而且，在过焦时(F>0),孔表面的尺寸稍微 变小，孔底面的尺寸稍微变大。这样，通过同时管理孔表面的尺寸和孔底面的尺寸，能够准确地获知仅 靠通过二次电子Ie进行的表面观察无法判断的聚焦方向(正/负)和聚焦量， 能够非常准确地确定曝光工序的聚焦窗口。另外，通过实验表明，与栅极结构或布线结构之类的线状结构物相比， 在独立孔之类结构物的情况下抗蚀剂结构体会对聚焦设定量更敏感地变化。 也就是说，在确定聚焦的工艺窗口时，与使用线状结构物相比，使用独立孔 结构能够得到更严密的结果。因此，在求取针对线状结构物的聚焦窗口时，也可以通过同时形成独立 孔结构并对其进行测量，从而求出更准确的与聚焦相关的工艺窗口或掌握实 际进行的聚焦状态。图9是表示与孔相关的聚焦量(F)和所测量的孔尺寸(a, b)之间关系 的图。在聚焦量(F)偏向负方向时，孔表面的尺寸和孔底面的尺寸都小。 接着，随着聚焦量(F)接近合适值，两者的尺寸变大，当聚焦量(F)到达 合适值时，两者为相同的大小。进而，当聚焦量(F)偏向正方向时，孔底 面的尺寸反而变大，超过孔表面尺寸。当聚焦量(F)进一步偏离时，两者都显示出尺寸变小的倾向。从曲线 可知，各曲线表示轴对象的性质，通过比较孔表面的状态和孔底面的状态， 能够获知聚焦是不足还是过度。另外，图7和图8中所示的聚焦条件相当于 图9所示的聚焦范围FR。图10为表示利用上述半导体测量装置进行光致抗蚀剂结构体管理的方 法的流程图。在本实施方式中，可以进行各种形状的光致抗蚀剂结构体的测 量，在此示出进行孔结构的测量的情况作为其中 一 例。首先，利用图1所示的XY坐标台21向管理对象孔的位置移动电子束 EB的照射位置，扫描电子束EB获取SEM图像(步骤Sll)。该获取的图 像数据被存储到数据库装置170中。根据情况，进行另外的线扫描来收集二 次电子波形，进行孔表面的尺寸计量，并记录到数据库装置170中(步骤512) 。通过该计量，计算出决定光致抗蚀剂结构体表面形状的各种常数(孔 直径、孔短径、孔中心位置等)。接着，获取衬底电流图像(波形)并存储到数据库装置170中(步骤513) 。根据情况，进行另外的线扫描获取衬底电流波形，进行孔底的尺寸 计量，并记录到数据库装置170中(步骤S14)。通过该计量，计算出决定 光致抗蚀剂结构体底面形状的各种评价值(孔直径、孔短径、孔中心位置等)。接着，利用图案匹配等比较方法，将作为基准图像预先获取的合格品的 SEM图像和衬底电流图像与从测量对象孔新获取的SEM图像和衬底电流图 像进行形状比较评价(步骤S15)。具体来讲，评价形状的一致程度、面积 的一致程度、方向的一致程度、变形的一致程度等图形所具有的所有的几何 学特征。而且，计算表示与基准图像间类似程度的图案匹配评分或相关系数 等。接着，将作为基准值预先测量的孔表面尺寸和孔底面尺寸等与步骤S12 和S14中通过线扫描计量得到的计量值进行比较(步骤S16)。根据到此为 止的比较，能够判定测量对象孔的表面形状和底面形状是否符合基准值。即， 判断出曝光量和聚焦量是否符合基准值。最后，对预先设定为判定基准的范围与到此为止所述的各评价值进行比 较，将判定为基准值内的曝光条件作为工艺界限内的曝光条件，确定工艺窗 口 (步骤S17)。例如，使用在通过上述图5说明的各种曝光条件下制作的 样品晶片，在该晶片内的所有测量对象点上反复进行上述的一系列步骤，从 而可以得到工艺窗口 。在以上说明中分别描述了孔表面形状和孔底面形状的测量工作，但也可 以在照射电子束时同时测量孔表面形状和孔底面形状。另外，也可以不进行二次电子的测量，仅以衬底电流为测量对象，仅获取孔底面形状。此时，只 有聚焦量成为比较对象。另外，从评价对象中得到的信息不需要一定是形成完整图像的信息，也 可以通过对向测量对象结构扫描数个电子束时得到的波形本身进行图案匹 配或者相关解析，来评价由曝光得到的形状与基准值的偏离程度。进而，也 可以利用对整个测量对象物照射电子束时产生的时间信息波形。此时，将衬 底电流值、二次电子或反射电子各自的强度与基准值进行比较，评价与基准 值的偏离。也可以将上述方法运用于工艺条件的管理上。例如，在工厂的生产线等 中由于某些原因曝光装置的曝光条件偏离最佳值时或存在多台曝光装置时， 可以容易地进行各装置的曝光条件的确定、确认或者最优化。如果按时间顺 序标绘出曝光中所使用的曝光量和聚焦，则能够获知曝光装置的装置参数的 经时变化。如果对晶片上的同一点进行汇总，则能够测量出曝光装置的稳定 度，如果对晶片面内的参数变化进行测量，则能够测量出曝光装置的曝光区 依赖性。在本实施方式中，可以进行各种形状的光致抗蚀剂结构体的管理， 在此示出进行孔结构管理的情况作为其中的 一例。图11中示出了使用数据库从管理对象点的测量数据中独立地获取曝光量和聚焦量的方法。数据库310中存储有改变曝光量和聚焦量时的各衬底电 流波形数据。首先，计量测量对象孔的衬底电流波形而获取测量数据300，比较该测 量数据300与数据库310中记录的各曝光条件下的衬底电流波形数据。在该 比较中可以运用参照上述图IO进行说明的方法。于是，输出比较结果中匹 配度最高的衬底电流波形数据对应的曝光量和聚焦量作为匹配输出320。在 图ll的示例中，如果将曝光量E和聚焦量F表示为(E， F),则输出(4， 4)作为匹配输出320。通过判定作为匹配输出320得到的曝光条件是否落入工艺窗口内，可以 评价曝光工序是否合格。通过以上判定方法判定为曝光条件没有落入工艺窗口内时，也可以放弃现行曝光装置中已设定的曝光条件，运用新进行了最优 化的曝光条件，从头开始重新进行再次的啄光工序。此时，通过计算与装置 的曝光量、聚焦量的最佳值的偏离量(值之间的差)，能够使啄光装置的曝光条件最优化。例如，判断出数据库中啄光量4、聚焦量4为最佳条件时， 假设测量结果为曝光量6、聚焦量6,进行管理点上的测量结果与记录在数 据库中的波形之间的图案匹配的结果是判断为不合格。此时，通过将膝光量 和聚焦量分别重新设定为从初始设定值减2的条件，可以使其成为最佳条 件。在上述说明中，使用记录在数据库310中的衬底电流波形数据获取曝光 量和聚焦量，但也可以从衬底电流波形数据中得到工艺结构体的特征量(孔 底面尺寸、残渣量等)，直接将各特征量与数据库进行比较。另外，在进行 比较时，并不是仅使用衬底电流波形，通过使用二次电子或反射电子也可以 得到孔表面尺寸等特征量，对它们进行组合可以获得更高精度的评价值。另外，这些评价值也可以显示在计算机画面上，印刷到纸上，或作为文 件输出。图12示出了通过如上所述的本发明的半导体制造方法得到的工艺窗o 。在现有技术的利用SEM的表面观测中，如果表面形状和尺寸落入许可 范围则判定为在工艺窗口内。但是，在本发明中，只有在此基础上底面形状 和尺寸、以及位于结构物底部的极少的抗蚀剂残渣的量都落入许可值，才能 判定为在工艺窗口内。特别是，正如在发明要解决的课题中所说明的，如果 存在抗蚀剂残渣，则被蚀刻的氧化膜等会与原来所希望的形状完全不同，成 为缺陷。虽然在现有技术中不能检测出抗蚀剂残渣，但在本发明中，通过观 测衬底电流的波形和振幅，可以掌握存在的残渣量。这样，如果使用本发明的半导体器件制造方法，则可以严密地进行曝光 工序的控制，能够实现非常高的成品率。下面，总结本实施方式带来的效果。根据上述实施方式，能够实现良好地管理光致抗蚀剂工序的工艺条件的 设定。也就是说，可以进行以往被忽视的光致抗蚀剂的立体形状管理和非常 薄的残渣管理，可以进行严密的曝光条件的设定。从而，能够独立地进行在 咏光工序后接着进行的蚀刻工序的最优化，还能够管理边缘粗糙度。另外，可以避免以往由于抗独剂结构体的形状不完整而制作出不合格器 件的问题，提高成品率并带来利益。进而，由于能测量出聚焦的不足或过度， 因此能够容易地进行曝光工序的最优化。另外，根据由曝光工序得到的抗蚀剂结构能够准确地推断出实际利用的 曝光参数，因而可以对作为曝光工序出现缺陷时的措施而采取的第二次的曝 光工序条件进行最优化。因此，能够提高成品率。另外，衬底为硅之类的通常的栅极结构自不必说，通过利用碳类或者其他导电性BARC ( Bottom Anti-Reflective Coating )材料等防反射膜，在衬底 为氧化膜之类的绝缘体等情况下也可以进行测量。通过利用测量得到的聚焦值、曝光量，能够细致地控制曝光条件，因此 还可以明显降低器件完成品的误差，能够仅对具有所希望性能的器件进行大 量制造。另外，抗蚀剂工序的不良关系到接下来进行的蚀刻、洗涤、离子注 入等工序的所有工艺缺陷，而本发明可以防止这些缺陷，提高成品率。另外，由于不使用以往的价格昂贵的装置(CDSEM+缺陷检查装置)， 因而能够以低廉的价格提高成品率。而且，如果成品率提高，则可以提高具 有实效性利益的晶片工艺处理量，可以得到更多的利益。另外，作为曝光条件设定中 一个重要参数的抗蚀剂与衬底界面的边缘粗 糙度等也能够准确测量，因此可以定义真正的粗糙度。从而，可以测量以往 不明确的直接与工艺相关的粗糙度的量。以上对本发明的实施方式进行了详细描述，但具体结构并不限于本实施 方式，还包括不脱离本发明要旨范围内的设计、变更等。并不限于此，也可以体现为半导体器件检查方法、半导体器件分析方法、半不言而喻，LCD等显示器件也可以成为本发明的对象。 产业上的可利用性本发明适合用于半导体器件制造工序中抗蚀剂曝光条件的最优化。
权利要求
1、一种半导体器件制造方法，包括在半导体衬底上形成光致抗蚀剂膜的步骤；利用形成有工艺评价用的规定图案的掩模，对每个曝光区采用不同的曝光条件曝光所述光致抗蚀剂膜的步骤；在规定条件下使所述光致抗蚀剂膜显影，从而在所述半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子束的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流进行测量的步骤；和根据所述衬底电流的波形计算工艺窗口的步骤。
2、 一种半导体器件制造方法，包括 在半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子束 的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流进行测 量的步骤；对根据所述衬底电流的波形得到的工艺评价值与工艺窗口进行比较的 步骤；和根据所述比较的结果判定曝光工序是否合格的步骤。
3、 一种半导体器件制造方法，包括 在半导体衬底上形成光致抗蚀剂膜的步骤；利用形成有工艺评价用的规定图案的掩模，对每个曝光区采用不同的曝 光条件曝光所述光致抗蚀剂膜的步骤；在规定条件下使所述光致抗蚀剂膜显影，从而在所述半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子束 的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流和二次 电子或反射电子进行测量的步骤；和根据所述衬底电流的波形和二次电子或反射电子的波形计算工艺窗口 的步骤。
4、 一种半导体器件制造方法，包括 在半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子束 的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流和二次 电子或反射电子进行测量的步骤；对根据所述衬底电流的波形和二次电子或反射电子的波形得到的评价 值与工艺窗口进行比较的步骤；根据所述比较的结果判定曝光工序是否合格的步骤。
5、 根据权利要求2或4中任意一项所述的半导体器件制造方法，其特
6、 根据权利要求1~4中任意一项所述的半导体器件制造方法，其特征 在于，该方法进一步包括从所述波形中提取所述光致抗蚀剂结构体的特征 量的步骤。
7、 根据权利要求5所述的半导体器件制造方法，其特征在于，当判定 所述曝光工序不合格时，再次进行所述啄光工序。
8、 根据权利要求1~4中任意一项所述的半导体器件制造方法，其特征 在于，该方法包括将得到的所述曝光工序的曝光条件或判定结果输出并显示 到计算机画面、纸和文件中的任意一种的步骤。
9、 一种半导体器件制造方法，包括向通过按曝光区变更曝光条件而在第一半导体衬底上制作出的具有第 一图案的光致抗蚀剂结构体照射电子束，测量产生于所述第一半导体衬底的 第 一衬底电流，将所述第 一衬底电流的波形与所述曝光条件相对应地记录在数据库中的步骤；向经过曝光工序而在第二个半导体衬底上制作出的具有第二图案的光 致抗蚀剂结构体照射电子束，测量产生于所述第二半导体衬底的第二衬底电 流的步骤；将由所述第二图案得到的第二衬底电流的波形与记录在所述数据库中 的第 一衬底电流的波形进行比较，得到波形一致的第 一衬底电流的波形所对 应的膝光条件作为匹配输出的步骤；和根据所述匹配输出计算曝光量和聚焦量的步骤。
10、 根据权利要求9所述的半导体器件制造方法，其特征在于，该方法 包括将所述计算出的曝光量和聚焦量与基准工艺条件进行比较的步骤； 得到所述曝光量和聚焦量与所述基准工艺条件的差值的步骤；和 将曝光装置的初始设定值根据所迷差值进行变更的步骤。
11、 根据权利要求9所述的半导体器件制造方法，其特征在于，该方法 包括根据由所述第二图案得到的衬底电流的波形，得到所述光致抗蚀剂结构 体的特征量的步骤；比较所述特征量与基准工艺条件，得到所述特征量与所述基准工艺条件 的差值的步骤；和将曝光装置的初始设定值根据所述差值进行变更的步骤。
12、 根据权利要求1~11中任意一项所述的半导体器件制造方法，其特 征在于，通过所述曝光工序而形成的光致抗蚀剂结构体包括栅极结构的图案 和孔结构的图案。
13、 根据权利要求9~11中任意一项所述的半导体器件制造方法，其特征在于，从所述半导体衬底上的光致抗蚀剂结构体获取二次电子波形和反射 电子波形，根据所述二次电子波形和所述反射电子波形与所述衬底电流波形 确定评〗介值。
14、根据权利要求1~13中任意一项所述的半导体器件制造方法，其特 征在于，在测量对象上形成导电膜之后涂敷抗蚀剂以供测量。
全文摘要
本发明的课题在于良好地管理光致抗蚀剂工序，提高半导体器件的制造效率。本发明的半导体测量装置的特征在于，包括在半导体衬底上形成光致抗蚀剂膜的步骤；利用形成有工艺评价用的规定图案的掩模，对每个曝光区采用不同的曝光条件曝光所述光致抗蚀剂膜的步骤；在规定条件下使所述光致抗蚀剂膜显影，从而在所述半导体衬底上形成光致抗蚀剂结构体的步骤；向形成有所述光致抗蚀剂结构体的所述半导体衬底的表面照射电子束的步骤；对随着所述电子束的照射而产生于所述半导体衬底的衬底电流进行测量的步骤；和根据所述衬底电流的波形计算工艺窗口的步骤。
文档编号G03F7/20GK101405836SQ200680053348
公开日2009年4月8日 申请日期2006年3月6日 优先权日2006年3月6日
发明者山田惠三 申请人:株式会社拓普康