1241463 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可高精確度地監視微細加工圖案之寬度之 方法。另外，本發明係關於使用該監視方法之曝光方法、 餘刻方法、半導體裝置之製造方法及曝光處理裝置。 【先前技術】 半導體裝置之性能大大地受到微細圖案之尺寸精確度所 支配。在微細加工中，通常係以微影技術所形成之光阻圖 案作為光罩而對絕緣膜或導電膜等底層膜施以乾式蝕刻加 工。在半導體裝置之製造中，半導體基板面内之加工尺寸精 確度之提高係一大課題，一般要求能更高精確度地控制提 咼微影技術及乾式蝕刻之加工尺寸精確度用之各種參數。 微影工序係利用曝光裝置，例如利用縮小投影曝光裝置 (步進機），在塗敷有感光劑之光阻膜之半導體基板上施行半 導體裝置圖案之轉印之工序。具體而言，由光源出射之光 透過描繪有預備轉印之半導體裝置圖案之標線片，並被光 學系縮小後，投影在半導體基板上，以形成光阻圖案。在 利用縮小投影曝光裝置之圖案形成中，曝光裝置之解像力 依據光學理論，可由以下之式求得： λ /ΝΑ ⑴ D〇F=k2 λ /ΝΑ2 ⑺ 式中，R表示解像力，表示焦點深度。又，各參數中， I匕表不製程係數，λ表示曝光之光波長，取表示數值 孔裣因此，對於半導體裝置之微細化之要求，在以往， 84513.doc 1241463 一向採行曝光波長之短波長化、投影透鏡之高ΝΑ化及連帶 之製程改善方式，以作為應對方法。但，面對近年來之半 導體裝置之更微細化之要求，曝光量餘裕度及焦點深度之 確保已變得極為困難。因此，為了有效應用較少之曝光容 限，在不降低良率之情況下，提高加工尺寸精確度，要求 能夠施行更高精確度之曝光量及聚焦管理。 例如，在半導體基板上，以相同之設定曝光量對多數半 導體裝置圖案進行曝光時，由於半導體基板表面之平坦性 、光阻膜之半導體基板面内膜厚分布或曝光後之烘烤處理 (ΡΕΒ)、顯影之半導體基板面内不均勻性等原因，可能導致 在半導體基板面内發生適正曝光量偏移，因而引起良率之 降低。 著眼於曝光量管理時，在「積體電路底層膜檢查及製程 控制」第 4輯（SPIE Vol· 1261 Integrated Circuit Metrology， Inspection，and Process Control 4 (1990) ρ·315)及日本特開 2000-310850號公報中，曾經有關於曝光量監視法之提案。 此等提案之特徵在於··在使用之縮小投影曝光裝置中，利 用在半導體基板上配置有以不解像之間距使透光部與遮光 部（佔空率）連續地像一方向改變之圖案之標線片，使曝光量 具有傾斜分布而施行曝光之點上。依據此方法，可獲悉形 成光阻光罩圖案之實效之適當曝光量之變動分布。 又，為了降低光微影工序後之半導體基板上之圖案尺寸 精確度之偏移，日本特開平10-270320號公報曾經提出有關 將半導體基板區分成若干區域，在各區域設定曝光量之曝 84513.doc 1241463 光方法之提案。但，此方法由於設定曝光量之近似精確度 不太高，故無法成為有效之補正方法。 乾式蝕刻工序係接續在微影工序之後施行。乾式蝕刻工 序係以在微影工序所形成之光阻圖案作為光罩，利用使形 成氣體電漿而產生之離子相激碰，以便對半導體基板上之 底層膜施行蚀刻加工。乾式蚀刻之加工尺寸精確度不僅受 到基板溫度、氣體流量、電漿密度、自偏壓等之蝕刻條件 之影響’也受光阻光罩之形狀之影響。因此，難以將乾式 蚀刻與微影之影響加以分離測定，故不可能直接加以監視。 又’在高精確度之微細加工控制之達成上，同時施行微 細圖案之寬度監視技術也相當重要。以往，在此寬度監視 上’ 一向使用掃描型電子顯微鏡（SEM)，但，SEM測定有下 列問題：（A)因圖案微細化，測定時容易接近SEm之測定界 限，無法獲得充分之測定精確度；（B)容易因電子束照射而 對光阻膜、底層膜或半導體基板造成傷害等。 【發明所欲解決之問題】 如上所述，在微細加工中，為了追求半導體裝置之圖案 尺寸之加工精確度及均勻性，高精確度地控制微影技術之 曝光條件及乾式蝕刻之蝕刻條件相當重要。但，簡便而高 精確度地測定微細圖案而不傷及半導體基板之方法卻有問 題’且難以將光微影與乾式蝕刻之各工序之影響分離而高 精確度地加以測定，故有不能有效施行半導體裝置之加工 控制之問題。 本發明之目的在於提供可解決此種問題，且可簡便而高 84513.doc 1241463 精確度地觀測微細加工圖案之寬度之監視方法、及適用監 視方法之曝光方法、半導體裝置之製造方法、蝕刻方法及 曝光處理裝置。 【發明内容】 為了解決上述問題，本發明之第丨特徵之要旨在於提供包 含下列步驟之監視方法··（A)在底層膜上形成包含至少一邊 對底層膜之表面傾斜之傾斜侧壁之監視光阻圖案，且測定 2直於傾斜侧壁與底層膜相交之方向之方向之監視光阻圖 案4寬度之步驟；（B)利用監视光阻圖案作為光罩而選擇地 蝕刻底層膜，以形成監視底層膜圖案，並測定垂直之方向 〈皿視底層膜圖案<寬度之步驟；及⑹利用監視光阻圖案 <寬度與監視底層膜圖案之寬度之差而獲得監視光阻圖案 與監視底層膜圖案之偏移寬度之步驟。 依據本發明之第1特徵，可提供簡便而高精確度地測定微 細加工圖案之寬度之監視方法。 本發明I第2特徵之要旨在於包含：將半導體基板旧分 成多數曝光區域之步驟、及以半導體基板1之位置座標之函 數近似地設定多數曝光區域之曝光量之步驟。 依據本發明之第2特徵，可提供提高微細加工之精確度及 均勻性之曝光方法。 触本發明，第3特徵之要旨在於提供包含下列工序之半導 缸裝置d 4万法··⑷在區分成多數個之半導體基板之曝 二區戈以半導體基板之位置座標之函數近似地設定每1曝 一品戈之暴光里之工序；在半導體基板上形成底層膜之 84513.doc 1241463 工序；（c)形成包含對底層膜之表面傾斜之傾斜側壁之監視 光阻圖案之工序；（D)利用監視光阻圖案作為光罩而以特定 之蝕刻條件選擇地蝕刻底層膜，以形成監視底層膜圖案之 工序；（E)將監視底層膜圖案之偏移寬度依照每1曝光區域 測定偏移寬度分布之工序；（F)將偏移寬度分布之差異與特 定基準值作比較，差異小於前述基準值時，保持曝光區域 之曝光量之設定不變而施行其次之處理，若差異超過前述 基準值時，再度以半導體基板之位置座標之函數近似地將 偏移寬度分布算出、設定每1曝光區域之曝光量而施行其次 之處理之工序。 依據本發明之第3特徵，可提供使用提高微細加工之精確 度及均勻性之曝光方法之半導體裝置之製造方法。 本發明之第4特徵之要旨在於提供包含下列工序之蝕刻 方法：（A)在區分成多數個之半導體基板之每1曝光區域， 設定特定之曝光量之工序；（B)在半導體基板上形成底層膜 之工序；（C)在底層膜上塗敷光阻膜之工序；（D)形成包含 對底層膜之表面傾斜之傾斜側壁之監視光阻圖案之工序； (E) 依每1曝光區域測定監視光阻圖案之偏移寬度之工序； (F) 利用監視光阻圖案作為光罩而以特定之蝕刻條件選擇 地蝕刻底層膜，以形成監視底層膜圖案之工序；（G)依每1 曝光區域測定監視底層膜圖案之偏移寬度之工序；（H)取監 視底層膜圖案之偏移寬度與監視光阻圖案之偏移寬度之差 ，取得偏移寬度差分布，將偏移寬度之差異與特定基準值 作比較，差異小於前述基準值時，保持蚀刻條件之設定不 84513.doc -10- 1241463 ’楚而施行其次之處理，若差異超過前述基準值時，變更蝕 刻條件之設定而再度重複處理。 依據本發明之第4特徵，可提供使用提高微細加工之精確 度及均勻性之寬度監視方法之蝕刻方法。 本發明之第5特徵之要旨在於提供包含下列工序之半導 體裝置之製造方法：（A)在區分成多數個之半導體基板之每 1曝光區域，設定特定之曝光量之工序；（B)在半導體基板 上开/成底層膜之工序，（C)在底層膜上塗敷光阻膜之工序； (D)形成包含對底層膜之表面傾斜之傾斜側壁之監視光阻 固木之工序，（E)依母1曝光區域測定監視光阻圖案之偏移 寬度<工序；（F)利用監視光阻圖案作為光罩而以特定之蝕 刻條件選擇地蝕刻底層膜，以形成監視底層膜圖案之工序 ，（G)依每1曝光區域測定監視底層膜圖案之偏移寬度之工 序；（H)取監視底層膜圖案之偏移寬度與監視光阻圖案之偏 移^度之差，取得偏移寬度差分布，將偏移寬度之差異與 特疋基卞值作比較，差異小於前述基準值時，保持领刻條 件之設定不變而施行其次之處理，若差異超過前述基準值 時’變更_條件之設定而再度重複處理，藉此設定新敍 刻條件之工序。 依據本發明之第5特徵，可提供使用提高微細加工之精確 度及均勻性之蝕刻方法之半導體裝置之製造方法。 本發明之第6特徵之要旨在於提供包含下賴組之曝光 ，理裝置··資料輸入模組，其係依每j曝光區域取得利用將 刀割成夕數個之曝光區域逐次曝光之曝光裝置配置在半導 84513.doc -11- 1241463 組基板上〈圖案〈偏移寬度者；曝光量算出模組，其係以 特疋〈關係式將偏移寬度變換成實效曝光量者；補正係數 算：模組，其係將每18暴光區域之實效曝光量之分布，以半 導體基板之位置座標之函數近似地算出補正係數者；及資
料輸出模组’其係將被補正係、數所補正之曝光區域之曝光 量輸出至曝光裝置控制單元者。 J 依據本發明之第6特徵，可提供提高微視加工之 均勾性之曝域理裝置。 ^ 在本發月之第2、第3及第^特徵中，函數係以使用將半導 體基板區分成特定之曝顧域而施行㈣，以形成圖案後 ’由依每1曝光區域測定該圖案之偏移寬度所得之偏移寬度 分布加以算出之半導體基板之位置座標之2次以上之^次多 項式較為理想"在本發明之第2及第6特徵中，圖案係以使 用利用監視光阻圖案作為光罩經選擇地㈣所形成之監視 底層膜圖案較為理I在本發明之第i至第6特徵中，朝向 監視光阻圖案之傾斜侧壁之側壁對底層膜表面之角度係以 略呈直角較為理想。又，在本發明之^至第6特徵中，監 視光阻圖案係以制由透光特性以特定間距單調地向一方 向變化之繞射光柵圖案曝光所形成者較為理想。繞射光拇 之間距P在光源波長為λ ’透鏡數值孔徑為财，相關係數 為σ時，以滿足下列條件較為理想： Ρ< λ /(ΝΑΧ (1 + σ )) U【實施方式】 以下，參照圖式說明有關本發明之第一及第二實施形態 84513.doc -12- 1241463 、下之圖式之s己載中，在同一或類似之部分，附以同 一或類似> ti: % , _ ” ^唬。但應留意之處在於所顯示之圖式為模式 圖，厚度與平面尺寸之關係、各層之厚度比例等異於實際 物Q此，具體的厚度及尺寸應I酌以下之說明加以判 斷。又，在圖式相互之間當然也含有彼此之尺寸關係及比 例相異之部分。 (第一實施形態） 在本發明之第一實施形態之監視方法中，如圖1(a)所示， 在况積於半導體基板丨上之例如二氧化矽（si〇2)構成之底層 膜2表面，形成具有與表面形成之角度較平緩之角度0之傾 斜側壁20與近90度之陡角侧壁21之監視光阻圖案^。以監 視光阻圖案13作為光罩，將底層膜2乾式㈣後，除去監視 光阻圖案13,測定圖i(b)K示之監視底層膜圖案12之偏移寬 度As。 監視光阻圖案13之側壁形狀例如在使用反應性離子蝕刻 法（RIE)等異方性乾式蝕刻法時，圖案之加工寬度會受到影 響。即，在向對半導體基板垂直之方向進行加工之RIE工序 中’離子幾乎未被照射至監視光阻圖案丨3之陡角侧壁2 i， 但傾斜側壁20卻受到離子之衝擊而被蝕刻。在傾斜側壁2〇 中，在RIE工序中，監視光阻圖案13之邊緣位置會向後退縮 。一般而言，此後退寬度△ s依存於圖案侧壁之傾斜角$之 大小，傾斜角愈小時，其值愈大。另一方面，在接近於垂 直之陡角側壁21中，邊緣位置幾乎不會向後退縮。因此， 邊緣位置後退之偏移寬度△ S係放大反映RIE對加工圖案尺 84513.doc -13- 1241463 寸之影響而產生，故可利用於RIE之加工精確度之評價。且 可由偏移寬度As之面内分布調查RIE加工之均勻性。 使用於說明本發明之第一實施形態之微影工序之曝光裝 置50係如圖2所示之縮小投影曝光裝置（步進機），其縮小比 為1 : 5。利用光源41、快門42及照明透鏡系44構成照明光 學系40。作為光源41，使用波長λ : 248 nn^氟化氪（KrF) 準分子雷射，照明透鏡系44中含有弗利安透鏡及聚光透鏡 。照明光學系之相關係數σ為〇·75。投影光學系46由投影 透鏡與光圈等所構成，透鏡數值孔徑ΝΑ*〇·6。曝光之光7 將設置於照明光學系40與投影光學系46之間之標線片4之 圖案縮小投影在台面48上之半導體基板1。每投次之曝 光範圍為20 mm四方。又，為便於說明起見，將曝光裝置5〇 之縮小比足為1 : 5。當然，也可使用任意之縮小比。在以 下之說明中，作為標線片4上之圖案，只要無特別說明，均 換算成縮小投影在半導體基板丨上之尺寸加以描述。 本發明之第一實施形態之說明中所使用之光阻膜之感度 曲線如圖3所示，在某種曝光量EXc以上具有感度。以EXc 以上<曝光量被曝光之光阻膜在顯影工序中溶解時，膜厚 會減少，在ΕΧ0以上之曝光量會完全溶解。通常會預留餘 裕’犯加ΕΧ0以上之曝光量eX。在Eχc與EX0間之曝光量之 情形’在中間區域，光阻膜雖膜厚會減少，但不會被除去 而以田於基板表面。又，如將曝光量擴大至遠比大 ’成為所謂過量曝光時，雖無光阻膜之殘膜，但應留下來 之光阻圖案寬度也會減少。因此，曝光量之設定使用超過 84513.doc -14- 1241463 10%之曝光量作為EX值。 圖4(a)所示之標線片4a係在石英基板等之透明基板5之一 邵分設有阻斷曝光之光之遮光膜6。一般，係使用鉻等金屬 膜作為遮光膜6，但只要對曝光之光具有充分之遮光性，也 可使用其他材料，例如，合金、金屬氧化物或有機物等。 用此標線片，以曝光量EX將塗敷光阻膜之半導體基板1曝 光時’如圖4(b)所示，在相當於標線片4a之遮光膜6之邊緣 之曝光位置，可獲得曝光量由〇至Εχ急遽變化之光學像。 在此’將標線片4a之遮光膜6之曝光之光透光率設定為〇% ’將播遮光膜6而僅有透明基板5之透光部之透光率設定為 100% °此光學像依照光阻膜之感度曲線被轉印於光阻膜， 並如圖4(c)所示，形成光阻圖案11。形成於半導體基板1上 之光阻圖案11之邊緣依照圖4(1))所示之曝光強度，成為大致 垂直之陡角側壁21。 其次’考慮如圖5所示，在透明基板5上配置間距P滿足下 列條件之細的遮光膜6之繞射光柵之曝光測試圖案15之標 線片4b之情形·· Ρ<λ /ΝΑΧ(1+σ ) (3) 但’ P為被縮小投影之圖案之間距，如前所述，在標線片4b 上，呈現5倍之尺寸。間距p滿足式（3)條件時，被標線片4b 投影之圖案不會在基板上被解像。本發明之第一實施形態 之曝光裝置50(；l:248 nm、NA:0·6、σ··0·75)之情形， 滿足式（3)條件之間距p約在234 nm以下。如圖6所示，曝光 強度EX之曝光之光7會因標線片4b之曝光測試圖案15而繞 84513.doc -15- 1241463 射：但1次繞射光9會被曝光裝置之投影光學系46之光圈10 遮住*法到達半導體基板面上。即，在半導體基板面上 僅產生句勻之〇/入繞射光8之分布，繞射光樹圖案不會被 成像。 圖7係以滿足式（3)條件之一定間距p，利用曝光測試圖案 15之，.&射光柵之數值孔徑不同之標線片朴，測定透過半導· 體基板1之曝光之光之〇次繞射光8之強度之結果。在此，透. 光強度係以對入射曝光強度EX之比加以表示。繞射光栅之— 數值孔徑由0增加至100%時，相對應地，如圖7所示，透光φ 強度會由0增加至丨，因此，只要排列使繞射光柵之數值孔· 徑以所希望之比例變化之圖案，即可形成實效地具有曝光-之光之透光率之分布之曝光圖案。 如圖8(a)及（b)所示，使用於本發明之第一實施形態之說 明之標線片4c之曝光監視圖案16係以滿足式（3)條件之固定 間距P，在透明基板5上使多數遮光膜6&〜6m以一定比例增 加時，可使數值孔徑連續變化之繞射光柵。遮光膜以朝向紙 面’右側為數值孔控· 1 〇〇% ’遮光膜為數值孔徑·· 〇%。 _ 如圖9(a)所示，以曝光量EX照射具有曝光監視圖案16之 、 標線片4c，將塗敷光阻膜之半導體基板1曝光。例如，以曝 光監視圖案16之遮光膜6m之左側之邊緣為基點時，如圖 9(b)所示，所得之光學像之曝光強度會朝向紙面之右側平緩 地增加’在曝光監視圖案16之遮光膜6a之右側之邊纟彖具有 曝光強度：1之分布。由於曝光量EX充分大於Εχ〇，依照圖 3所示之光阻膜之感度曲線，被轉印於半導體基板1上之光 84513.doc -16- 1241463 阻膜’獲得如圖9(c)所示之監視光阻圖案13。即，在對應於 曝光強度小於EXc/EX之範圍之曝光位置，光阻膜會直接殘 留下來，在EXc/EX〜EXO/EX之間，會形成監視光阻圖案13 之傾斜側壁20。又，在對應於曝光強度EX0/EX〜1之間之 曝光位置，光阻膜會被除去，故如圖所示，監視光阻圖案 13會由曝光監視圖案16之遮光膜6 a側之邊緣退縮。傾斜侧 壁20之角度0可利用改變數值孔徑之變化比率加以調整。 例如’將標線片之間距P設定為一定之19〇Iim，使數值孔徑 以一定之5 nm幅度變化時，曝光監視圖案16之全寬約為7.2 μηι。所形成之監視光阻圖案13之縮小寬度雖因入射曝光量 而異，但傾斜側壁20之角度0約60度。數值孔徑之變化幅 度縮小至2·5 nm之曝光監視圖案之情形，監視光阻圖案之 傾斜侧壁之角度Θ會變得更小，約25度。又，此時之曝光 監視圖案之全長為14.4 μιη。 如此，可依照曝光監視圖案16數值孔徑之變化比例，控 制形成於半導體基板1上之監視光阻圖案13之側壁形狀。 如圖1(a)所示，本發明之第一實施形態之監視光阻圖案13 係由圖8所示之曝光監視圖案16所投影轉印而成。以監視光 阻圖案13作為光罩，利用RIE所形成之監視底層膜圖案12 由於監視光阻圖案13之傾斜側壁20側之光阻膜在rie中受 到蝕刻，故比監視光阻圖案13縮小約偏移寬度△ s。監視光 阻圖案13對應於陡角側壁21之監視底層膜圖案12之邊緣係 形成於大致相同於監視光阻圖案13之邊緣之位置。又，監 視光阻圖案13如圖9(C)所示，在微影工序中，縮得比曝光 84513.doc -17- 1241463 ι視圖案16<寬度更小，因此，事先求出曝光顯影後之監 視光阻圖案13之圖案寬度，利用扣除蚀刻後之監視底層膜 圖案12之圖案寬度，即可求出偏移寬度As。 圖10係表示對監視光阻圖案13之傾斜側壁2〇之角度0之 監視底層膜圖案12之偏移寬度As在RIE之蝕刻時間中之變 化情形。隨著Θ之變小，即隨著光阻圖案剖面形狀之縮減 ，偏移寬度△ s會逐漸增加，且依存於蝕刻時間之偏移寬度 △ 變化相對地變大。例如，使用角度0為6〇度之監視光 阻圖案13時，監視底層膜圖案12之偏移寬度△8在尺比時間 60秒時，約90 nm。又，即使連微影工序之監視光阻圖案13 之縮小也納入考慮，也可以數μηι之寬度形成監視底層膜圖 案12，可適用光學的計測法而不必依賴使用帶電射束之 SEM等之計測方法。圖1〇所示之監視底層膜圖案12之全寬 約為6 μηι。圖10之偏移寬度△ s之測定係使用光學式之對準 偏移檢查裝置。對準偏移檢查裝置之測定精確度為土 i ，比SEM之測定精確度（± 5 nm)更能高精確度地測定偏移寬 度△ s 0 茲利用圖11說明實施本發明之第一實施形態之監視方法 之工序。使用之半導體基板1如圖14所示，係直徑2〇〇 nmi Si半導體基板。半導體基板1面内之位置係以半導體基板1 之中心為原點（〇,〇)而以位置座標（X，y)加以表示。在此，座 標X、y係以mm單位表示。又，曝光裝置5〇之半導體基板丄 上之照射位置為S(x，y)。在此，s(x，y)係以曝光照射區域2〇 mm四方之中心座標（x、y)表示。照射位置S(〇,〇)係以位置座 標（-10、-10)、（-10、10)、（10、10)、（1〇、_1〇)指定之正方 84513.doc -18 - 1241463 形區域。又，沿著χ軸，照射位置成為s(_8〇,〇)、s(_6〇,〇) 、S(-40,0)、…、s(80,0)，沿著 γ軸，成為 s(0、-80)、s(〇 、-60)、S(0、-40).....S(0、80)。在直徑 200 mm之半導 體基板1全體而言，有如圖14中劃成格子狀之合計61點之照 射位置。利用以上之條件， (A) 首先，如圖u(a)所示，在半導體基板丨上形成厚度2〇〇 nm之底層膜2。再於底層膜2上如圖U(b)所示，利用旋轉塗 敷法形成厚度600 nm之光阻膜3。 (B) 用曝光裝置5〇(參照圖2)，將圖12所示之標線片4d之圖 案曝光於半導體基板1表面之光阻膜3。在此，標線片4(1上 配置著透明基板5上所希望之圖案之線/空間（l/s)圖案18、 與本發明之第一實施形態之曝光監視圖案16。如圖12所示 ’ L/S圖案18及曝光監視圖案16係將向紙面之垂直方向延伸 之多數遮光膜6及遮光膜6a〜61以一定間距p排列而成之圖 案。L/S圖案18係將遮光膜6及間距P分別定為一定值之15〇 nm及300 nm，曝光監視圖案16係將間距p定為一定值之J 9〇 nm，而使遮光膜6a〜61之寬度以一定比例增加之圖案。在 第一實施形態中，曝光監視圖案16係將遮光膜之增加寬度 定為5 nm，在圖12中，為了簡化圖示，以遮光膜6a〜61加 以表示，但實際上有38個遮光膜，全長為7·2 μπι。如前所 述，依據（3)式之間距Ρ之條件，可在半導體基板1上將l/s 圖案18解像而不將曝光監視圖案16解像。 (C) 在光阻膜3曝光後，施行特定之顯影處理，如圖i〇(c) 所示，可獲得線/空間光阻圖案23及監視光阻圖案13。所得 84513.doc -19- 1241463 之線/空間光阻圖案23及監視光阻圖案丨3之加工寬度分別 利用SEM及搭載CCD攝影機之光學式之對準偏移檢查裝置 加以測定。對準偏移檢查裝置係利用圖像分析測定圖案長 度。 (D) 其次’如圖1〇(d)所示，以線/空間光阻圖案23及監視 光阻圖案13作為光罩，利用異方性之RIE蝕刻底層膜2，形 成線/芝間底層膜圖案22及監視底層膜圖案12。 (E) 最後’利用濕式蝕刻，剥離光阻膜，如圖1〇(幻所示， 獲得在半導體基板i上被蝕刻加工之線/空間底層膜圖案22 及監視底層膜圖案12。測定線/空間底層膜圖案22及監視底 層膜圖案12之圖案之加工寬度，測定方法使用與線/空間光 阻圖案23及監視光阻圖案13同樣之裝置。 曝光監視圖案16之監視光阻圖案13之形狀與rie蝕刻後 <監視底層膜圖案12之形狀分別如圖13(勾及（1))所示。可知 :朝向監視光阻圖案13剖面之紙面，在左侧之陡角侧壁， 監視光阻圖案13與監視底層膜圖案12之邊緣位置雖然一致 ’在傾斜側壁側，監視底層膜圖案12之邊緣則向後退縮。 在對準偏移檢查裝置中，施行監視光阻圖案13與監視底層 膜圖案12之圖像分析，測定全長，並由其差求出偏移寬度 △ s 〇 圖15(a)係利用SEM所測定之線/空間光阻圖案23與線/空 間底層膜圖案22之寬度差之移位寬度分布，（b)係利用對準 偏移檢查裝置所測定之線/空間光阻圖案13與監視底層膜 圖案12之偏移寬度As之分布。各寬度測定係連續施行3次 84513.doc -20- 1241463 。又，在SEM之測定中，每當各次測定結束時，需施行放 電處理。橫軸為半導體基板1沿著X軸之直徑方向（y=0)之基 板位置，X。 在SEM之測定中，氧化膜會因電子束而引起充電，容易 使測定值上揚，如圖15(a)所示，3次測定結果之差異變得很 大。故在SEM測定之情形，為了確保充分之測定精確度， 必須增加測定次數，以取得平均值。另外，為了消除充電 ’在每次測定時，必須施行將試樣由真空中取出等之放電 處理，使得測定較花費時間。另一方面，圖15(b)之退縮寬 度測定結果顯示3次之計測值大致同值，因此，認定具有充 分之測定精確度。對準偏移檢查裝置因屬於光學式，故無 充電現象，可簡便而良好重現性地測定。測定結果均呈現 同樣傾向’在半導體基板丨中央部，移位寬度較小，而偏移 寬度則變大。即，可預測在半導體基板中央部，蝕刻進行 之速度比在週邊部快。 又，在第一實施形態中，係利用監視底層膜圖案12之偏 移寬度As碉查乾式蝕刻之影響，但如取代偏移寬度厶8而 改用檢出監视底層膜圖案12之圖案中央之偏移，當然也可 施行同樣之測定。 如此’依據本發明之第一實施形態之監視方法，可簡便 5、萑度且良奸重現性地測定對形成底層膜圖案之乾 蝕刻之影響。 $ (變形例） 其’人，說明有關本發明之第一實施形態之變形例之監视 84513.doc -21- 1241463 方法。第一實施形態之變形例之特徵在於曝光監视圖案， 其他部分與第一實施形態相同，故在此省略重複之記載。 為了能對乾式蝕刻所用之各種蝕刻條件有效地實施線寬 監視，在第一實施形態之變形例中，使用相對向之側壁均 為傾斜侧壁之光阻圖案，另外，設置傾斜角度0不同之多 數光阻圖案。 在第一實施形態之變形例中使用之標線片中，如圖16戶斤 示，在透明基板5上，設置以一定間距由中央向兩端以一定 比例由0%變化至100%之左右對稱型之繞射光柵狀之曝光 監視圖案17。另外，準備呈現與曝光監視圖案17同樣之對 稱型，且數值孔徑之變化比例不同之多數曝光監視圖案， 形成如圖17及圖18所示之側壁形狀不同之多數曝光監視光 阻圖案。圖17(a)之曝光監視光阻圖案33a、33b及33c之各剖 面A-A’、B-B’及C-C，係如圖18(a)所示，分別左右對稱，但 傾斜側壁之角度則互異。以曝光監視光阻圖案33a、331)及 33c作為光罩施行RIE，獲得如圖17(b)所示之曝光監視底層 膜圖案32a、32b及32c。在圖18(b)中表示曝光監視底層膜圖 案 32a、32b及32c之各剖面 D-D，、E-E，及F_F，。 在變形例中，曝光監視光阻膜圖案由於相對向之側壁為 互相對稱之傾斜側壁，故底層矽氧化膜之偏移寬度成為2倍 ，可更高精確度地加以測定。又，由於設有傾斜角度不同 之多數曝光監視光阻圖案，故可依據RIE條件，選擇使用其 中對蝕刻產生之偏移寬度之測定感度最高者加以測定，獲 得有效的測定效果。 84513.doc -22- 1241463 如此，依據本發明之第一實施形態之變形例，可簡便而 同精確度且良妤重現性地測定對形成底層膜圖案之乾式蝕 刻之影響。 (第二實施形態） 在本發明之第二實施形態監視方法中，如圖19所示，準 備在透明基板5上設有均勻遮光膜形成之四角框狀遮光膜 構成之基準位置圖案19a〜19d、與包圍基準位置圖案〜 19d而配置於外側之曝光監視圖案⑹〜w構成之位置偏 移監視圖案26<標線片。如圖19所示，曝光監視圖案16&、 16b係在向紙面之右側利用分別擴大數值孔徑之方式，在被 曝光 < 光阻膜形成傾斜側壁；曝光監視圖案i6c、i6d係在 向紙面之上側利用分別擴大數值孔徑之方式，在被曝光之 光阻膜形成傾斜侧壁。以利用具有位置偏移監視圖案^之 標線片形成之具有傾斜侧壁之絲圖案作為光罩，施行乾 式蝕刻，以内側之底層膜圖案位置為基準，求出外側之底層 膜圖案（位置偏移時，即可調查乾式蝕刻之進行狀態。 第-實施形態之監視方法之特徵在#利用乾式餘刻工序 測定圖案偏移不同之2種圖案間之偏移之點上，其他部分與 第-實施形態相同，故在此省略重複之記載。 利用圖2G說明有關實施本發明之第二實施形態之監視方 法之工序。 (A)首先，如圖2〇(a)所示，在半導體基板丨上形成厚度2⑼ nm之底層膜2。而，於底層膜2上如圖尋）所示，利用旋轉 塗敷法形成厚度6〇〇 nm之光阻膜3。 84513.doc -23- 1241463 (B) 用曝光裝置40 (參照圖2)，將圖21所示之標線片4e之 圖案曝光於半導體基板1表面之光阻膜3。在此，標線片4e 上配置著所希望之圖案之線/空間圖案18、基準位置圖案 19a、19b及曝光監視圖案16a、16b。如圖21所示，線/空間 圖案18及曝光監視圖案16a、16b係將向紙面之垂直方向延 伸之多數遮光膜6及遮光膜6a〜61以一定間距P排列而成之 圖案。在此’採用以下之構成，以作為其一例。線/空間圖 案18係設定間距P : 300 nm，將遮光膜6之寬度設定為一定 值之150 nm，曝光監視圖案16a、16b係設定間距P: 190 nm ，而使遮光膜6a〜61之寬度以一定比例，5 nm增加，圖案 寬度為7.2 μηι。曝光監視圖案16a、16b之各中心間距離為 25 μπι。基準位置圖案19a、19b係配置於曝光監視圖案16a 、16b之間，寬度1 μιη，中心間距離為1〇 μιη。在此，可在 半導體基板1上將線/空間圖案18及基準位置圖案19a、19b 解像而不將曝光監視圖案16a、16b解像。 (C) 在曝光後，施行特定之顯影處理，如圖20(c)所示，可 獲得線/空間光阻圖案23、監視光阻圖案13a、13b及基準位 置光阻圖案14a、14b。利用對準偏移檢查裝置測定監視光 阻圖案13a、13b構成之圖案及基準位置光阻圖案14a、14b 構成之圖案之中心位置。 (D) 其次，如圖20(d)所示，以線/空間光阻圖案23及監視 光阻圖案13a、13b及基準位置光阻圖案14a、14b作為光罩 ’利用異方性之RIE蝕刻底層膜2，形成線/空間底層膜圖案 22、監視底層膜圖案12a、12b及基準位置底層膜圖案24a、 84513.doc -24- 1241463 24b。 (E)最後，利用濕式蝕刻，剝離光阻膜，如圖2〇(e)所示， 獲得在半導體基板1上被蝕刻加工之線/空間底層膜圖案22 、監視底層膜圖案12a、12b及基準位置底層膜圖案24a、24b 。利用對準偏移檢查裝置測定監視底層膜圖案i 2a、1 213構 成之圖案及基準位置底層膜圖案24a、24b構成之圖案之中 心位置。 曝光基準位置圖案19a、19b及曝光監視圖案i6a、16b所 形成之光阻圖案形狀與以光阻圖案作為光罩施以RIE蝕刻 後之底層矽氧化膜圖案形狀分別如圖22(a)、（b)及圖23(a) 、⑻所示。在此，如圖22(a)所示，為了簡化說明，假設基 準位置光阻圖案14a、14b構成之圖案之中心位置以與監視 光阻圖案13a、13b構成之圖案之中心位置cb—致，如圖 22(b)所示，乾式蝕刻後，基準位置底層膜圖案24a、24b構 成之圖案之中心位置Ca也與基準位置光阻圖案14a、i4b構 成之圖案之中心位置Ca—致，另一方面，監視底層膜圖案 12a、12b構成之圖案之中心位置Cb，與監視光阻圖案13a、 13b構成之圖案之中心位置Cb相差偏移寬度在圖23中 ，係表示位置偏移監視光阻圖案27或位置偏移監視底層膜 圖案28之整體情形。圖23(a)所示之監視光阻圖案13a〜13d 在向紙面右及上側_具有傾斜側壁，基準位置光阻圖案14a〜 14d係由陡角側壁所構成。乾式蚀刻後之監視底層膜圖案 12a〜12d構成之四角圖案之中心位置對於基準位置底層膜 圖案24a〜24d構成之四角圖案之中心位置，向紙面左下方 84513.doc -25- 1241463 向偏移。如此，依據第二實施形態，作為圖案中心之偏移 寬度△ C，不僅可使用一維的偏移寬度，也可使用二維的偏 移寬度，故可施行更高精確度之測定。 如此，可提供簡便而高精確度且良好重現性地測定乾式 蝕刻之影響之監視方法。 在此’第二實施形態，作為基準位置圖案丨9，雖形成四 角框形’但只要屬於中心位置不因乾式蝕刻而偏移之圖案 ，可形成任何形狀。在圖24中，作為其一例，表示在透明 基板5上對曝光監視圖案16a〜16d配置四角之基準位置圖 案19a之標線片。基準位置圖案i9a形成之底層矽氧化膜圖 案顯然中心位置與光阻圖案相同，故可使用作為對曝光監 視圖案16a〜16d之偏移之基準位置。 又在上述第二實施形態之例中，係形成二組圖案，利用 中心位置不因乾式蚀刻而偏移之方式測定其一方之位置偏 移寬度’但也可使用偏移寬度因乾式|虫刻而異之組合之圖 案。此時，基於提高測定精確度之觀點，最好使用可引起 反方向之位置偏移之組合。例如，如圖25所示，也可使用 在透明基板5上設有曝光監視圖案1以〜1611之標線片4。曝 光監視圖案16a、16b、16e及16f係向紙面上下方向延伸之 繞射光栅，但對曝光監視圖案16a、I6b，曝光監視圖案i6e 、16f使數值孔徑變化之方向則相反。曝光監視圖案16c、 16d、16g及16h係向紙面左右方向延伸之繞射光柵，但與曝 光監視圖案16c、16d相比，曝光監視圖案I6g、16h使數值 孔徑變化之方向則相反。利用此圖案所形成之光阻圖案乾 84513.doc -26- 1241463 式蚀刻底層膜時，由曝光監視圖案l6a〜l6d形成之監视底 層膜圖案例如向左上方向偏移，另一方面，由曝光監視圖 案16e〜16h形成之監視底層膜圖案則向相反之右下方向偏 移。如此，由於圖案之偏移方向互相相反，可觀測之偏移 寬度△ c變大，可施行更簡便而高精確度之測定。 又’在圖22中，雖以假設基準位置光阻圖案14a、141)之 中心位置Ca與監視光阻圖案13a、13b之中心位置Cb—致之 情形加以說明，當然，各中心位置Ca、“不一致也無妨。 只要以不因微影或乾式蝕刻工序而發生中心位置偏移之中 心位置’例如Ca為基準，測定監視光阻圖案13a、131)之中 心位置Cb與監視底層膜圖案i2a、12b構成之四角圖案之中 心位置Cb，，由其差求出偏移寬度即可。 又’在圖19中’基準位置圖案19a、1讣係以被曝光監視 圖案16a、16b包圍而形成於大致中心部之圖案為例加以說 明，但基準位置圖案19a、19b之形成位置只要在被曝光監 視圖案16a、16b包圍之部分之任何位置皆可，且將圖案之 一部分♦成於曝光監視圖案丨6a、16b之外側或將全部圖案 形成於外側當然亦可。 依據本發明之弟一貫施形態，可簡便而高精確度且良好 重現性地測定對形成底層膜圖案之乾式蝕刻之影響。 (曝光裝置控制系統） &制本發明之曝光裝置5〇之系統如圖26所示，係由曝光 裝置控制單元51及曝光處理單元60所構成。 曝光裝置50係如圖2所示之縮小投影曝光裝置。曝光裝置 84513.doc -27- 1241463 _單元51係由控制來自光源之入射光之準直性及開或關 等之照明光學系模組52、控制標線片之曝光圖案之縮小投 W等之投影光學系模組53、控制曝光圖案之對準之對準系 模組54、及控制台面之驅動之台面驅動系模組”所構成。 曝光處理單元60係由從乾式蝕刻裝置控制模組“取得乾 式蝕刻裝置80之蝕刻條件等之製程條件輸入模組61、從對 準偏移檢查控制模組71取得對準偏移檢查裝置7〇之測定資 料之資料輸入模組62、由資料輸入模組62所輸入之測定資 料算出實效曝光量之曝光量算出模組63、由算出之實效曝 光量算出曝光補正係數之補正係數算出模組“、依據算： 之補正係數設定曝光量之資料輸出模組65、及保管曝光管 理貝訊憶裝置66所構成。曝光處理單元6()連接於社區 網路（LAN) 90，被主電腦91所管理。 本發明之半導體電路圖案之曝光方法之特徵在於：使用 搭載以與所希望之L/S圖案共同使用例如如圖8所示之解像 界限以下之間距為特徵之曝光監视圖案16之標線W，由 預先载之監視光阻㈣13之偏移寬度與曝光量之關係求 出曝光補正係數’利用此曝光補正係數設定半導體基板之 各照射之曝光量。 首先4了求出曝光監視光阻圖案之位置偏移寬度與實 效曝光量之關係，利用含圖8所示之曝光監視圖案Μ之標線 光量變化而將塗敷光阻膜之半導體基板消 光。而，制對準偏移檢查裝置爛定圖9(⑽示之監視光 阻圖案13之偏移寬度。測定之後縮寬度係取與預先設定之 84513.doc -28- 1241463 任意基準後縮寬度之差，作為偏移寬度。因此，偏移寬度 值未必要與監視光阻圖案13退縮之寬度本身一致，可為相 對的偏移寬度。其結果，可獲得圖27所示之曝光量設定值-偏移寬度之關係。由圖27之關係，利用最小二乘方法導出 由偏移寬度求實效曝光量之公式。 ED = -34.4RL+31.8 ... (4) 式中’ ED為實效曝光量，RL為監視光阻圖案13之偏移寬度。 其次，利用標線片4d，將塗敷光阻膜之半導體基板1，以 均勻之曝光量DB對圖14所示之各照射位置S (x，y)曝光。顯 影後’測定監視光阻圖案13之偏移寬度rl (X、y)，利用（4) 式變換成實效曝光量ED (X、y)。圖28係表示對應於SEM所 測定之均勻曝光形成之所希望之L/s圖案is之L/S光阻圖案 23之移位分布。另一方面，圖29係由對應於曝光監視圖案 16之監視光阻圖案13之偏移寬度所變換之實效曝光量分布 。在L/S光阻圖案23之移位寬度之分布中，在3σ(σ ••標準 偏差）狀態下，顯示9 nm以上之差異。在圖28中，看不出明 顯之移位寬度分布之傾向。相對地，在圖29之實效曝光量 分布中，則明顯地呈現接近於對稱圓之分布之傾向。對圖 29之實效曝光量資料，可利用以下所示之2次多項式，近似 地求出實效曝光量分布： y)=ax2+by2+cxy+dx+ey+f ··· (5) 式中’（x，y)為表示圖14或圖28、29所示之半導體基板1之位 置之座標，a、b、c、d、e、f為由測定之實效曝光量與位置 座標U，y)所決定之補正係數。補正係數係利用最小二乘方 84513.doc -29- 1241463 斤配口求出。在第三實施形態中，由圖29，獲悉此等補 正係數為 a ·· 2·67χ1〇·"、b ·· 2·89χι〇·η、c : 3·4ΐχι〇·ΐ2、 19.57。在此，實效曝光 出，但只要屬於η次多項 d · 6·53 Χ 10·8、e ·· -3·3 X 1〇·7、f ·· 量分布係利用2次多項式近似地求 式’均可同樣地予以補正。 其’入，利用所獲得之近似式，將補正曝光量設定如下： SH(x，y)=2DB_F(x，y) …（6) 式中，SH為再各照射位置s(x，y)之補正曝光量，DB為均勻 曝光1。式（6)係利用將所計算之執行曝光量之過或不足部 刀（DB_F(x，y))加在均勻曝光量DB之方式施行補正。 以式（6)之補正曝光量施行光微影處理之結果如圖3〇及圖 31所示。圖30係SEM所測定之L/S光阻圖案is之移位寬度分 布圖。半導體基板1内之移位寬度顯示在3σ狀態下，可降 低至6 nm以下。圖31係將監視光阻圖案13之偏移宽度之結 果，利用式（4)變換成實效曝光量分布之圖。與圖29相比較 ，可明顯地獲悉：實效曝光量呈現平坦的分布，顯示利用 式（5)之簡單之2次多項式，即具有充分之補正效果。 又，利用圖11所示之處理經乾式蝕刻所形成之監視底層 膜圖案12之偏移寬度作為距離預先設定之任意基準點之偏 移見度B L再加以計算時’可獲得與光阻圖案相同之曝光量 設定值_偏移寬度之關係。由監視底層膜圖案12之偏移寬度 求出實效曝光量之公式同樣為： .··⑺ ED=-34.4BL+31.8 利用式（7)，可藉上述方法求出補正曝光量。 84513.doc -30- 1241463 依據本發明之第二實施形態之曝光方法，可簡便而高精 確度地施行半導體裝置之尺寸控制。 其次，利用圖32說明本發明之曝光方法適用於半導體裝 置之製程之例。 (A) 首先，在步騾S2〇i，利用曝光量設定資料輸出模組。 设足各照射均勻曝光條件。 (B) 在步·驟S202，將旋轉塗敷光阻膜3之假晶圓（半導體基 板）安置於曝光裝置50。 (C) 在步驟S203，利用特定之標線片4d施行曝光顯影，形 成光阻圖案。在此，由於採用均勻曝光條件，故曝光裝置 控制單元5 1以同一曝光條件施行各照射曝光。 (D) 在步驟S204，利用對準偏移檢查裝置7〇測定監視光阻 圖案134位置偏移寬度RL (χ、y)，由對準偏移檢查控制模 組71將結果送交曝光處理單元6〇之資料輸入模組Q。 (E) 在步驟S205，曝光量算出模組63由位置偏移寬度施行 實效曝光量之算出，以求出半導體基板丨内之實效曝光量分 布。算出結果與位置偏移寬度共同被登錄於記憶裝置66。 (F) 在步驟S206，補正係數算出模組64由實效曝光量分布 利用式（5)求出一次函數近似式J7 (X，y)。 (G) 在步騾S207，補正係數算出模組64由求出之F (χ，幻 ，利用式（6)算出在各照射位置之補正曝光量SH (χ、乂），與 F (x，y)共同被登錄於記憶裝置66。 (H) 在步驟S208，開始半導體裝置之整批之製程。 (I) 在步驟S209，資料輸出模組65將補正曝光量sh (X、y) 84513.doc -31 - 1241463 輸出至曝光裝置控制單元5 i。 (J) 在步驟S210 ’將經過特定之半導體製程之整批半導體 基板（半導體基板1)安置於曝光裝置5〇。 (K) 在步驟S211，依照利用特定之標線片4c設定之照射SH (X、y)曝光，施行顯影，以形成光阻圖案。 (L) 在步騾S212，利用對準偏移檢查裝置7〇測定監視光阻 圖案13义偏移寬度之分布RL (χ、y)，由對準偏移檢查控制 模組71將結果交由曝光處理單元6〇之記憶裝置％保管。 (M) 在步騾S213，將半導體基板1安置於乾式蝕刻裝置8〇 ，以特定之RIE條件，利用光阻圖案作為光罩，蝕刻底層膜 2 〇 (N) 在步騾S214，將光阻圖案濕式蝕刻，並加以除去。 (〇)在步騾S215，將半導體基板}安置於對準偏移檢查裝 置7〇，測定監視底層膜圖案12之偏移寬度分布Bl (χ、幻。 由對準偏移檢查控制模組7 i將結果交由曝光處理單元6 〇之 备己憶裝置66保管。 (P) 在步騾S216，曝光量算出模組63由記憶裝置66讀入監 視展層膜圖案12之偏移寬度分布BL(x、y)，求出3σ，並與 預先設疋之3 σ基準值作比較，調查是否在容許範圍内。若 在容許範圍内，則返回步騾S21〇而重複施行整批半導體基 板之處理。 (Q) 分布BL(x、y)之3σ大於設定之3σ基準值，且超過容 許範圍時，在步驟S217，曝光量算出模組63利用BL(x、幻 ，由式（7)算出實效曝光量，求出半導體基板1内之實效曝光 84513.doc -32- 1241463 TED (χ、y) ’並將算出結果登錄於記憶裝置66。 (R)在步驟S218,補正係數算出模組64由實效曝光量分布 求出二次函數近似式F(x，y)，將其更新登錄於記憶裝置66。 =)在步驟S219，補正係數算出模組64讀出現在之補正曝 ^里SH (X、y) ’將其更名為DB (χ、力。利用所求得之f (X，力 '、DB (X y) ’由式（6)重新算出補正曝光量SH (X、y)，將 其更新登錄於記憶裝置66後，返回步驟㈣而開始整· 批製程。 * 依據本發明之曝光裝置控制系統，可提供使用可提高微—· 細加工之精確度及均句性之曝光方法之半導體裝置之製造 方法。 ' ;㈣不僅可依據微影工序後之檢查結果算出補正曝 里’且可依據乾式姓刻處理後之曝光量監视圖案之檢查 〜果异出補正曝光量，故可更高精確度地施行控制。 (變形例.） 在本發明之曝光裝置控制系 # VI Μ ^ 、中暴先處理單元60例如 係以個別<電腦等之曝光處 控制系統之變形例中，暖光虚 a。在曝光裝置 裝置之單元係包含於附屬於曝光 重複之記載。 由於…分相同，故省略 如圖33所示，曝光裝置控 ^ -r ^ r 于、狁惑艾形例 < 曝光裝置50 係圖2所κ縮小投影曝光 由控制來自光源之人射光之4以裝U解元513係 卞直性及開或關等之照明光學 系杈組52、揸制標線片之曝 固木《縮小投影等之投影光 84513.doc -33- 1241463 學系模組53、控制曝光圖案之對準之對準系模組54、及控 制台面之驅動 < 台面驅動系模組55、從乾式蝕刻裝置控制 模組8 1取得乾式蝕刻裝置8〇之蝕刻條件等之製程條件輸入 模組61、從對準偏移檢查控制模組7丨取得對準偏移檢查裝 置70之測定資料之資料輸入模組62、由資料輸入模組62所 輸入之測定資料算出實效曝光量之曝光量算出模組63、由 算出之貫效曝光τ算出曝光補正係數之補正係數算出模組 64、依據算出之補正係數設定曝光量之資料輸出模組65、 及保管曝光管理資訊之記憶裝置66所構成。曝光裝置控制 單元5 la連接於社區網路（lan) 90，被主電腦91所管理。 依據本發明之曝光裝置控制系統之變形例，可提供使用 提高微細加工之精確度及均勻性之曝光方法之半導體裝置 之製造方法。 (實施例） 本發明之實施例之半導體裝置之製造方法之特徵在於利 用曝光監視圖案求出在微影工序與乾式蝕刻工序分別形成 之偏私見度差，藉以簡便地施行高精確度之線寬監視及加 工控制，其他部分與第一及第二實施形態相同，故省略其 重複之記載。 如上所述，在本發明中，利用補正曝光量控制半導體裝 置之圖案形成工序。在補正曝光量中也包含乾式蝕刻之偏 差成分之補正。但，乾式蝕刻大幅偏離最適條件而具有大 分布時，僅依賴曝光量之補正難以施行控制，且圖案寬度 之偏差也會變大。在明顯偏離乾式蝕刻條件而產生大分布 84513.doc -34- 1241463 時，施行乾式鍅刻條件之 <再調整較能有效地施行工序之管
將其輸出至曝光裝置控制單元5 i 基板1)安置於曝光裝置5〇。 (B)在步驟S302，將經特定處理之蝕刻測試晶圓（半導體 (C) 在步驟S303，利用特定之標線片乜，依照所設定之照 射SH (X、y)加以曝光，施行顯影，以形成光阻圖案。 (D) 在步驟S304，利用對準偏移檢查裝置7〇測定監視光阻 圖案13之偏移寬度之分布RL (χ、y)，由對準偏移檢查控制 模組71將結果送交曝光處理單元6〇之記憶裝置66保管。 (E) 在步驟S305，將半導體基板i安置於乾式蝕刻裝置8〇 ，以特定之RIE條件，利用光阻圖案作為光罩，蝕刻底層膜 (F) 在步驟S306，將光阻圖案濕式蝕刻，並加以除去。 (G) 在步驟S307，將半導體基板丨安置於對準偏移檢查裝 置70 ’測定監視底層膜圖案12之偏移寬度之分布bl (X、y) 。由對準偏移檢查控制模組71將結果交由曝光處理單元6〇 之冗憶裝置66保管。 (H) 在步驟S3〇8,曝光量算出模組63由記憶裝置66讀入監 視光阻膜圖案13之偏移寬度分布RL (X、y)與監視底層膜圖 84513.doc -35- 1241463 案12之偏移寬度之分布BL (x、y)，求BL (x、y)與RL (χ、 y)之差而獲得偏移寬度差分布。 (I) 在步驟S309，調查偏移寬度差分布之差異是否在容許 範圍内。例如計算偏移寬度差分布之3 σ，並與特定之基準 值作比較。 (J) 若偏移寬度差分布超過容許範圍時，在步驟S310，再 調整蝕刻條件後，返回步騾S302而重複施行蝕刻測試。 (Η)若在容許範圍内，則進入步騾S3 11，開始整批半導體 基板之處理。 在本實施例中，以由曝光監視圖案投影轉印之監視光阻 圖案13作為光罩，形成利用RIE所形成之監視底層膜圖案12 。由光微影後之監視光阻圖案13偏移寬度與RIE後之監視底 層膜圖案12之偏移寬度，求出偏移寬度差分布。因此，偏 移寬度差分布成為抽出RIE之蝕刻之面内分布之偏移寬度 差分布。又，當然也可將偏移寬度差變換成實效曝光量後 ，再施以同樣之處理。 圖35及圖36係由步騾S304及步驟S307所得之監視光阻圖 案13及監視底層膜圖案12之圖案偏移寬度分別算出之實效 曝光量分布。圖37係扣除各實效曝光量分布所求得之實效 曝光量差分布。如此，依據本發明之實施例，可從實效的 曝光量分布觀測乾式蝕刻所引起之尺寸差異之傾向。 又，利用本發明之第二實施形態之曝光監視圖案也同樣 可測定乾式蝕刻之影響，此點由以上之說明也可明悉。 依據本發明之實施例，可提供使用可提高微細加工之精 84513.doc -36- 1241463 確度及均勻性之監視方法之蝕刻方法。 (其他實施形態） 如上所述，本發明雖利用第一及第二實施形態加以記裁 仁本發明不應文構成其所揭示之一部分之論述及圖式所 限足，對相關同業而言，顯然可由本發明所揭示之内容中 推演出各種代替實施形態、實施例及運用技術。 在本發明之實施形態中，4 了便於說明起見，雖以使用 KrF準分子雷射縮小投影曝光裝置為例加以說明，但作為光 源，當然也可使用i線或§等紫外線、其他準分子雷射或電 子束及X線等。且可使用接觸方式、近接方式或反射鏡投影 方式等曝光裝置。 又’作為異方性乾式蝕刻法所使用之RIE之電漿源，平行 平板型雖屬一般所詳知，但當然也可依照所使用之電磁波 之頻帶、電磁波之導入方法、電磁波與磁場之施加法之需 要，選用各種型態之電漿源，例如以電子迴旋加速器共鳴 (ECR)所代表之有磁場微波型、磁控管型、螺旋波型、表面 波型等，以作為乾式蝕刻之用。另外，除了 RIE以外，當然 也了適用反應性離子束蚀刻（RIBE)、離子束蚀刻（ιΒΕ)等異 方性乾式蝕刻法。 在本發明之實施形態中，為了獲得曝光之光之透光率之 分布’雖然使用使繞射光柵之數值孔徑以所希望之比例變 化之曝光圖案，事實上並不限定於繞射光柵，其他方法只 要能夠獲得曝光之光之透光率之分布，當然也可使用任何 可行之方法。例如，即使是金屬，形成薄膜時，即可產生 84513.doc -37- 1241463 透光性，故使作為遮光膜使用之金屬具有厚度分布而加以 沉積時，即可變更光之透光率。或者，將遮光材料形成粒 子狀，利用改變粒子密度，也可變更光之透光率。 又，作為底層膜，雖以二氧化矽（Si〇2)為例加以說明，但 顯然也可使用其他絕緣膜，例如矽氮化膜（SiN)、矽氧化氮 化膜（Si〇N)、使磷或磷與硼擴散之矽氧化膜（psG或BpsG) 、矽系樹脂形成之自旋式玻璃塗膜（s〇G)、聚醯亞胺樹脂膜 、添加氟之矽氧化膜、有機聚矽氧烷系化合物、無機聚矽 氧烷系化合物等。另外，不限於絕緣膜，導電性膜，例如 鋁（A1)、銅（Cu)等金屬膜、鈦（Ti)、鎢（w)所代表之高融點 金屬膜及其矽氧化物膜或多晶矽膜等，當然也可使用作為 被異方性乾式蝕刻加工之底層膜。 如此，本發明當然包含在此未及記載之各種實施形態等 ’因此’本發明之技術範圍應依據上述說明，僅由與妥當 之申請專利範圍有關之發明特定事項加以限定。 【發明之效果】 依據本發明’可提供簡便而高精確度地觀測微細加工圖 案之寬度之監視方法。 又，依據本發明，可提供提高微細加工之精確度及均勻 性之曝光方法。 又’依據本發明，可提供提高微細加工之精確度及均勻 性之曝光處理裝置。 又，依據本發明，可提供使用提高微細加工之精確度及 均勻性之曝光方法之半導體裝置之製造方法。 84513.doc -38- 1241463 外’依據本發明’可提供使用提高微細加工之精確度 及均勻性之監視方法之㈣方法。 【圖式簡單說明】 圖1 (a)、（b)係表示本發明之第一實施形態之監視方法所 使用之半導體基板之一例之剖面圖。 圖2係本發明之第一實施形態之監視方法所使用之曝光 裝置之概略構成圖。 圖3係表示本發明之第一實施形態之監視方法之說明用 之光阻膜對曝光量之殘膜特性之圖。 圖4係本發明之第一實施形態之監視方法之說明用之（a) 標線片之剖面圖、（b)曝光之光之透光特性圖及（c)所形成之 光阻圖案之剖面圖之一例。 圖5係表示本發明之第一實施形態之監視方法之說明所 使用之標線片之一例之剖面圖。 圖6係表示本發明之第一實施形態之監视方法之說明所 使用之曝光方法之一例之圖。 圖7係本發明之第一實施形態之監視方法之說明用之對 知τ線片之數值孔徑之曝光之光之透光特性圖之一例之圖。 圖8係本發明之第一實施形態之監視方法所使用之標線 片之一例之（a)平面圖、及（b)剖面圖。 圖9係本發明之第一實施形態之監視方法之說明用之（a) 標線片之剖面圖、（b)曝光之光之透光特性圖及（〇所形成之 監視光阻圖案之剖面圖之一例。 圖1 〇係表示本發明之第一實施形態之監視方法之偏移寬 84513.doc -39- 1241463 度對傾斜侧壁角度之關係圖。 圖ll(a)-(e)係本發明之第一實施形態之監視方法之說明 用之工序剖面圖之一例。 圖12係本發明之第一實施形態之監視方法所使用之標線 片之剖面圖之一例。 圖13係說明本發明之第一實施形態之監視方法之工序所 得《（a)監視光阻圖案、及（…監視底層膜圖案之剖面圖之一 例0 圖14係表示圖2之曝光裝置之半導體基板之曝光照射位 置之圖。 圖15係本發明之第一實施形態之監視方法之（a)線/空間 底層腱圖案之移位寬度、及（b)監視底層膜圖案之偏移寬度 之分布之一例之圖。 圖16係表示本發明之第一實施形態之變形例之監視方法 之說明用之標線片之一例之圖。 圖17係利用本發明之第一實施形態之變形例之監視方法 所得之（a)監視光阻圖案、及（b)監視底層膜圖案之平面圖之 一例0 圖18係利用本發明之第—實施形態之變形例之監視方法 所侍4(a)監視光阻圖案、及（b)監视底層膜圖案之剖面圖之 一例0 圖19係表示本發明之第三實施㈣之監視方法之說明所 使用之位置偏移監視圖案之一例之平面圖。 圖2〇(a)-(e)係本發明之第二實施形態之監視方法之說明 84513.doc -40- 1241463 用之工序剖面圖之一例。 圖21係本發明之第二實施形態之監視方法所使用之標線 片之剖面圖之一例。 圖22係說明本發明之第二實施形態之監視方法之工序所 得之（a)監視光阻圖案、及（b)監視底層膜圖案之剖面圖之一 例〇 圖23係利用本發明之第二實施形態之監視方法之說明所 得之（a)位置偏移監視光阻圖案、及（b)位置偏移監視底層膜 圖案之平面圖之一例。 圖24係表示本發明之第二實施形態之監視方法之說明所 使用之位置偏移監視圖案之另一例之平面圖。 圖25係表示本發明之第二實施形態之監視方法之說明所 使用之位置偏移監视圖案之又另一例之平面圖。 圖26係本發明之第三實施形態之曝光方法之所使用之曝 光系統之概略構成圖。 圖27係表示本發明之曝光方法之說明所使用之光_ 之偏移寬度與曝光量設定值之關係圖。 圖28係表示本發明之曝光方法之說明所使用之線 光阻圖案之移位寬度之分布之一例之圖。 二 旦圖表示本發明之曝光方法之說明所使用之實㈣ 里 < 刀布 < 一例之圖。 圖3 0係表示本發明 之移位寬度之分布之 圖3 1係表示本發明 (曝光方法所得之線/空間光阻圖案 一例之圖。 之曝光方法所獲得之實效曝光量之分 84513.doc -41- 1241463 布之一例之圖。 圖3 2係表示本發明、 、 心/J <曝光万法之說明用之工序之一例之 流程圖。 圖33係本發明之變形例之曝光方法之所使用之曝光系統 之概略構成圖。 圖34係表π本發明之實施例之乾式㈣控制方法之說明 用之工序之一例之流程圖。 、圖35係表示對本發明之實施例之乾式㈣控制方法所得 4光阻圖案之實效曝光量之分布之一例之圖。 、圖36係表㈣本發明之實施例之乾式㈣控制方法計 义辰層碎氧化膜圖案之實效曝光量之分布之-例之圖。于 田圖37係表料用本發明之實施例之乾式_控制 得 < 實效曝光量差之分布之一例之圖。 斤 【圖式代表符號說明】 1 半導體基板 2 底層膜 3 光阻膜 4、4a〜4e標線片 5 透明基板 6、6a〜6m遮光膜 7 曝光之光 8 〇次繞射光 9 1次繞射光 10光圈 84513.doc -42- 1241463 11 光阻圖案 12、 12a、12b、32a〜32c監視底層膜圖案 13、 13a、13b、33a〜33c監視光阻圖案 14a、14b基準位置光阻圖案 15 曝光測試圖案 16、16a〜16h、17曝光監視圖案 18線/空間圖案 19基準位置圖案 20傾斜側壁 21 陡角側壁 22線/空間底層膜圖案 23線/空間光阻圖案 24a、24b基準位置底層膜圖案 26位置偏移監視圖案 27位置偏移監視光阻圖案 28位置偏移監視底層膜圖案 40 照明光學系 41 光源 42快門 44 照明透鏡系 46投影光學系 48 台面 50曝光裝置 5 1曝光裝置控制單元 -43- 84513.doc 1241463 52照明光學系模組 53投影光學系模組 54對準系模組 5 5 台面驅動系模組 60 曝光處理單元 61 製程條件輸入模组 62 資料輸入模組 63 曝光量算出模組 64補正係數算出模組 65 資料輸出模組 66記憶裝置 70對準偏移檢查裝置 71對準偏移檢查控制模組 80乾式蝕刻裝置 81 乾式蝕刻裝置控制模組
90 LAN 91 主電腦 -44 84513.doc