【手続補正書】
【提出日】平成16年5月28日(2004.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体装置の製造方法および半導体装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された構造物の寸法に基づいて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、
前記構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記偏光状態から求められる評価に基づいて得られる前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報に基づいて、半導体装置の製造プロセスの製造パラメータを設定して前記半導体装置を製造すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記寸法に関する情報が、前記半導体装置の製造工程にフィードバックされ、前記製造パラメータが調整されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板上に形成された構造物の寸法に基づいて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、
前記構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記偏光状態から求められる評価に基づいて得られる前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報に基づいて、露光工程の製造パラメータを設定して半導体装置を製造すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記寸法に関する情報が、前記半導体装置の製造工程の露光工程にフィードバックされ、前記製造パラメータが調整されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板上に形成された構造物の寸法に基づいて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、
前記構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記偏光状態から求められる評価に基づいて得られる前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報に基づいて、エッチング工程の製造パラメータを設定して半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記寸法に関する情報が、前記半導体装置の製造工程のエッチング工程にフィードバックされ、前記製造パラメータが調整されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記評価は、前記偏光状態と構造物の寸法に関する情報との間の関係を含むデータベースを参照することにより実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記偏光状態は、前記構造物を通過した後における出射光ビームの偏光面の回転と偏平率とにより表現され、前記測定は、エリプソメータにより実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記入射は、前記偏光した入射光ビームの入射角を変化させながら実行され、前記評価は、得られた偏光状態と、前記入射角の組み合わせにより、さらに前記構造物を画成する側壁面が、前記基板平面に対してなす角度を推定することを特徴とする請求項１又は請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記測定は、前記出射光ビームとして、前記入射光ビームの反射光を使うことを特徴とする請求項１又は請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記測定は、前記出射光ビームとして、前記構造物から回折される前記入射光ビームの回折光を使って実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記測定は、前記出射光ビームとして、前記構造物で散乱される前記入射光ビームの散乱光を使って実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記評価は、前記偏光状態と膜厚とに基づいて前記構造物の断面形状に関する情報又は幅を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記入射は、前記入射光ビームを断続し、前記測定は、前記断続する入射光ビームに対応して形成される断続する出射光ビームの偏光状態を、照射状態および遮断状態について測定することを特徴とする請求項１乃至請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
入射光ビームを複数の光線に分解する分解工程と、前記構造物から出射され、前記複数の光線に対応する複数の出射光ビームの偏光成分及び強度を計算し積分する測定工程と、前記積分された偏光成分及び強度に基づいて、前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報を求める工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５に記載された何れかの半導体装置製造方法で製造された半導体装置。
【請求項１７】
半導体装置の製造工程によって生成される半導体装置において、
前記半導体装置の製造工程は、
基板上の構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法を前記偏光状態から求める処理部で求められた寸法に関する情報に基づいて制御されること  を特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
前記半導体装置の製造プロセスには、少なくとも露光工程又はエッチング工程が含まれることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記半導体装置の製造プロセスは、前記寸法に関する情報と初期条件とに基づいて制御されることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記半導体装置の製造プロセスは、前記初期条件に基づく第１偏光状態と前記寸法に関する情報に対応する第２偏光状態とを比較して、その差が小さくなるように制御されることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記構造物は、ラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項１乃至請求項２０に記載の半導体装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を、
請求項１に記載したように、
基板上に形成された構造物の寸法に基づいて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、
前記構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記偏光状態から求められる評価に基づいて得られる前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報に基づいて、半導体装置の製造プロセスの製造パラメータを設定して前記半導体装置を製造すること
を特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項２に記載したように、
前記寸法に関する情報が、前記半導体装置の製造工程にフィードバックされ、前記製造パラメータが調整されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項３に記載したように、
基板上に形成された構造物の寸法に基づいて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、
前記構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記偏光状態から求められる評価に基づいて得られる前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報に基づいて、露光工程の製造パラメータを設定して半導体装置を製造すること
を特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項４に記載したように、
前記寸法に関する情報が、前記半導体装置の製造工程の露光工程にフィードバックされ、前記製造パラメータが調整されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項５に記載したように、
基板上に形成された構造物の寸法に基づいて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、
前記構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記偏光状態から求められる評価に基づいて得られる前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報に基づいて、エッチング工程の製造パラメータを設定して半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項６に記載したように、
前記寸法に関する情報が、前記半導体装置の製造工程のエッチング工程にフィードバックされ、前記製造パラメータが調整されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項７に記載したように、
前記評価は、前記偏光状態と構造物の寸法に関する情報との間の関係を含むデータベースを参照することにより実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項８に記載したように、
前記偏光状態は、前記構造物を通過した後における出射光ビームの偏光面の回転と偏平率とにより表現され、前記測定は、エリプソメータにより実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項９に記載したように、
前記入射は、前記偏光した入射光ビームの入射角を変化させながら実行され、前記評価は、得られた偏光状態と、前記入射角の組み合わせにより、さらに前記構造物を画成する側壁面が、前記基板平面に対してなす角度を推定することを特徴とする請求項１又は請求項８に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１０に記載したように、
前記測定は、前記出射光ビームとして、前記入射光ビームの反射光を使うことを特徴とする請求項１又は請求項９に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１１に記載したように、
前記測定は、前記出射光ビームとして、前記構造物から回折される前記入射光ビームの回折光を使って実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１２に記載したように、
前記測定は、前記出射光ビームとして、前記構造物で散乱される前記入射光ビームの散乱光を使って実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１３に記載したように、
前記評価は、前記偏光状態と膜厚とに基づいて前記構造物の断面形状に関する情報又は幅を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項１２に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１４に記載したように、
前記入射は、前記入射光ビームを断続し、前記測定は、前記断続する入射光ビームに対応して形成される断続する出射光ビームの偏光状態を、照射状態および遮断状態について測定することを特徴とする請求項１乃至請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１５に記載したように、
入射光ビームを複数の光線に分解する分解工程と、前記構造物から出射され、前記複数の光線に対応する複数の出射光ビームの偏光成分及び強度を計算し積分する測定工程と、前記積分された偏光成分及び強度に基づいて、前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法に関する情報を求める工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１４に記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項１６に記載したように、
請求項１乃至請求項１５に記載された何れかの半導体装置製造方法で製造された半導体装置により、または
請求項１７に記載したように、
半導体装置の製造工程によって生成される半導体装置において、
前記半導体装置の製造工程は、
基板上の構造物に、前記基板表面に対して所定の角度で偏光した入射光ビームを入射させ、前記入射光ビームが入射した前記構造物から出射する出射光ビームの偏光状態を測定し、前記構造物の前記基板表面に平行な方向への寸法を前記偏光状態から求める処理部で求められた寸法に関する情報に基づいて制御されること  を特徴とする半導体装置により、または
請求項１８に記載したように、
前記半導体装置の製造プロセスには、少なくとも露光工程又はエッチング工程が含まれることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置により、または
請求項１９に記載したように、
前記半導体装置の製造プロセスは、前記寸法に関する情報と初期条件とに基づいて制御されることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の半導体装置により、または
請求項２０に記載したように、
前記半導体装置の製造プロセスは、前記初期条件に基づく第１偏光状態と前記寸法に関する情報に対応する第２偏光状態とを比較して、その差が小さくなるように制御されることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置により、または
請求項２１に記載したように、
前記構造物は、ラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項１乃至請求項２０に記載の半導体装置により、解決する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
【発明の効果】
本発明の特徴によれば、半導体装置の製造工程において、ウェハ上に形成されたパターンの寸法を、非接触かつ非破壊で高速に測定することが可能になり、さらに測定結果を製造プロセスにフィードバックすることが可能になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
また本発明の特徴によれば、求められた楕円偏光パラメータをもとに、実験に基づいて構築されたデータベースを参照することにより、複雑な理論計算をすることなく、容易にパターン寸法を求めることが可能になる。
また本発明の特徴によれば、エリプソメータを使うことにより、偏光状態を簡単に求めることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また本発明の特徴によれば、さらに入射光ビームの入射角を変化させて測定を行うことにより、パターン寸法のみならず、パターン側壁が基板表面に対してなす角度をも求めることが可能である。
また本発明の特徴によれば、前記構造物から反射される強力な反射光を使うことにより、反射光ビームの偏光状態を安定して、再現性良く求めることが可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また本発明の特徴によれば、前記構造物から回折される回折光を使うことにより、比較的粗なパターンであっても、測定結果に対する下地層の影響を最小化することが可能になる。
また本発明の特徴によれば、前記構造物から散乱される散乱光を使うことにより、比較的粗なパターンであっても、測定結果に対する下地層の影響を最小化することが可能になる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
また本発明の特徴によれば、構造物の幅あるいは断面形状を、非破壊、非接触により求めることが可能になる。
また本発明の特徴によれば、入射光ビームを断続し、照射状態と遮断状態の各々について偏光状態を測定することにより、散乱光のような弱い出射光を使う場合にも、高精度な測定が可能になる。