(57)【要約】【課題】  半導体基板上に転写・形成された半導体集積回路パターンの高精度膜厚測定を非破壊検査で可能とする膜厚計測方法を提供する。【解決手段】  製品パターンの製品２次電子信号波形を取得するステップ、製品２次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出するステップ、製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、製品パターンの膜厚を計測するステップとを有する。【選択図】    図12
2006300832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品パターンの製品２次電子信号波形を取得するステップと、
前記製品２次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出するステップと、
前記製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、前記製品パターンの膜厚を計測するステップ
とを有することを特徴とする膜厚計測方法。
【請求項２】
前記複数の露光条件のそれぞれは、焦点条件及び露光量の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の膜厚計測方法。
【請求項３】
前記寸法規格は、前記製品パターンの寸法実測値、前記製品パターンの寸法設計値、前記製品パターンの隣接パターンとの距離、及び前記製品パターンのパターン密度のいずれかに基づくことを特徴とする請求項１又は２記載の膜厚計測方法。
【請求項４】
前記製品パターンの膜厚とは、リソグラフィ工程後の製品レジストパターンの膜厚及びエッチング工程後の集積回路パターンの膜厚の何れかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の膜厚計測方法。
【請求項５】
膜厚計測システムの中央演算処理装置に、
製品パターンの製品２次電子信号波形を取得する手順と、
前記製品２次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出する手順と、
前記製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、前記製品パターンの膜厚を計測する手順
とを実行させるための膜厚計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜厚計測方法、膜厚計測プログラム、及び半導体装置の製造方法に係り、特に、レジストパターンの膜厚測定技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化が進むにつれ、リソグラフィ工程におけるレジストパターンの寸法測定技術が重要となってきている。従来、レジストパターンの寸法測定には走査型電子顕微鏡(SEM)等の2次元形状計測装置が用いられていた（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、2次元形状計測装置はレジストパターンの線幅測定には有効であるものの、膜厚測定には不向きである。そのため、SEMで膜厚測定するためにレジストパターンを切断し、断面をSEMで観察する方法（断面SEM)がある。しかし断面SEMは破壊検査であり、製品検査に用いることはできない。レジストパターンの3次元形状を測定可能な装置としては、光波散乱計測装置、集束イオンビーム加工観察装置(FIB)、透過型電子顕微鏡(TEM)、及び原子間力顕微鏡(AFM)等がある。光波散乱計測装置は測定対象のレジストパターンがラインアンドスペースパターン等の密集パターンであり、かつ50um2程度の面積を有する必要があり、製品検査に用いるには制約が多い。FIB及びTEMは高精度な膜厚測定が可能であるが破壊検査であるため製品検査には使用できない。これに対し、AFMは非破壊検査で高精度な膜厚測定が可能である。しかしAFMはプローブでレジスト表面を走査することから、AFMで観察されたレジストパターンを後工程へ流品できるかの検証が必要となり、製品検査に使用するにはなお問題がある。
【非特許文献１】橋本耕治著、「2次元パターン抽出によるモデルベースPPC検査方法 (Model-based PPC Verification Methodology with Two-dimensional Pattern Feature Extraction)」、（米国）、エスピィーアイイー・オプチカル・マイクロリソグラフィ16 (SPIE Optical Microlithography XVI)、2003年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は半導体基板上に転写・形成された半導体集積回路パターンの高精度膜厚測定を非破壊検査で可能とする膜厚計測方法、膜厚計測プログラム、及び半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明の第1の特徴は、（イ）製品パターンの製品２次電子信号波形を取得するステップと、（ロ）製品２次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出するステップと、（ハ）製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、製品パターンの膜厚を計測するステップとを有する膜厚計測方法であることを要旨とする。
【０００５】
本発明の第2の特徴は、膜厚計測システムの中央演算処理装置に、（イ）製品パターンの製品２次電子信号波形を取得する手順と、（ロ）製品２次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出する手順と、（ハ）製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、製品パターンの膜厚を計測する手順とを実行させるための膜厚計測プログラムであることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、半導体基板上に転写・形成された半導体集積回路パターンの高精度膜厚測定を非破壊検査で可能とする膜厚計測方法、膜厚計測プログラム、及び半導体装置の製造方法を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお以下の示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【０００８】
（第1の実施の形態）
本発明の第1の実施の形態に係る図1に示す膜厚計測システムは、製品マスクパターンを製品レジスト上に転写し、製品パターンである製品レジストパターンを形成する露光装置3、製品レジストパターンから製品2次電子信号波形を取得する電子顕微鏡装置332、及び中央演算処理装置(CPU)300を有する。露光装置3はさらにテストマスクパターンに対し、複数の露光条件により製品レジストパターンと同じ寸法規格の複数のテストレジストパターン（テストパターン）を形成する。CPU300は、製品特徴量抽出部345、露光関数算出部347、及び膜厚算出部346を有する。製品特徴量抽出部345は、製品2次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出する。露光関数算出部347は、複数のテストレジストパターンのそれぞれのモデル２次電子信号波形から抽出された複数のモデル特徴量のそれぞれと、複数の露光条件のそれぞれを未知数とする複数のモデル関数を取得する。また露光関数算出部347は、複数のテストレジストパターンのモデル膜厚、及び複数の露光条件のそれぞれを未知数とする膜厚関数を取得する。なお「製品特徴量」、「モデル特徴量」、及び「モデル膜厚」については、後に図4乃至図8を参照して説明する。さらに図1に示す露光関数算出部347は、複数のモデル関数のそれぞれに複数の製品特徴量を代入し、一群の露光関数からなる連立方程式を導出する。膜厚算出部346は、連立方程式を解き算出露光条件を算出する。さらに膜厚算出部346は、算出露光条件を膜厚関数に代入し、製品レジストパターンの膜厚を算出する。
【０００９】
露光装置3は、図2に示すように、照明光源41、照明光源41の下部に配置される開口絞りホルダ58、照明光源41より照射された光を偏光にする偏光子59、照明光を集光する集光光学系43、集光光学系43の下部に配置されるスリットホルダ54、スリットホルダ54の下部に配置されるレチクルステージ15、レチクルステージ15の下部に配置される投影光学系42、投影光学系42の下部に配置されるウェハステージ32を備える。
【００１０】
レチクルステージ15上には、回路パターン等の製品マスクパターンが設けられた製品マスク、及び複数の矩形パターン等のテストマスクパターンが設けられたテストマスクが配置される。レチクルステージ15は、レチクル用XYステージ81、レチクル用XYステージ81上部に配置されたレチクル用可動軸83a, 83b、レチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれでレチクル用XYステージ81に接続されるレチクル用Z傾斜ステージ82を備える。レチクルステージ15にはレチクルステージ駆動部97が接続される。レチクルステージ駆動部97はレチクル用XYステージ81を水平方向に走査する。またレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、レチクル用Z傾斜ステージ82はレチクル用XYステージ81によって水平方向に位置決めされ、かつレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。レチクル用Z傾斜ステージ82端部にはレチクル用移動鏡98が配置される。レチクル用Z傾斜ステージ82の配置位置はレチクル用移動鏡98に対向して配置されたレチクル用レーザ干渉計99で計測される。
【００１１】
ウェハステージ32上には、製品マスクパターンの像が転写される製品レジストが塗布された製品ウェハ、及びテストマスクパターンの像が転写されるテストレジストが塗布されたテストウェハが配置される。ウェハステージ32は、ウェハ用XYステージ91、ウェハ用XYステージ91上部に配置されたウェハ用可動軸93a, 93b、ウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれでウェハ用XYステージ91に接続されるウェハ用Z傾斜ステージ92を備える。ウェハステージ32にはウェハステージ駆動部94が接続される。ウェハステージ駆動部94はウェハ用XYステージ91を水平方向に走査する。またウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、ウェハ用Z傾斜ステージ92はウェハ用XYステージ91によって水平方向に位置決めされ、かつウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。ウェハ用Z傾斜ステージ92端部にはウェハ用移動鏡96が配置される。ウェハ用Z傾斜ステージ92の配置位置はウェハ用移動鏡96に対向して配置されたウェハ用レーザ干渉計95で計測される。
【００１２】
図1に示す電子顕微鏡装置332としてはSEM等が使用可能である。電子顕微鏡装置332は、露光装置3で製品マスクパターンを投影された後、現像処理された製品レジストに形成される製品レジストパターンに電子線を照射する。さらに電子顕微鏡装置332は電子線を照射された製品レジストパターンから発生する2次電子を検出し、「製品2次電子信号波形」を取得する。また電子顕微鏡装置332は、露光装置3でテストマスクパターンを投影された後、現像処理されたテストレジストに形成されるテストレジストパターンに電子線を照射する。さらに電子顕微鏡装置332は電子線を照射されたテストレジストパターンから発生する2次電子を検出し、「モデル2次電子信号波形」を取得する。また電子顕微鏡装置332は、テストレジストパターン及び製品レジストパターンの線幅CDを取得する。図3は電子顕微鏡装置332で上面から観察されたテストレジストパターン5のSEM画像の模式図であり、図4は図3のA-A方向から見たテストレジストパターン5の断面図である。テストウェハ50上に配置されたテストレジストパターン5の断面形状は台形であり、下底の線幅CD及び上底と下底との垂直距離に相当する「モデル膜厚h」を有する。電子顕微鏡装置332がテストレジストパターン5から検出する2次電子の信号強度は、エッジの方が平坦部よりも強くなるため、図3に示すSEM画像の模式図ではホワイトバンド7a, 7bとして現れる。そのため、電子顕微鏡装置332が取得する図5に示す「モデル2次電子信号波形」にも、ホワイトバンド7a, 7bに対応する信号強度のピークが現れる。CPU300にはさらに膜厚測定装置333が接続される。膜厚測定装置333としてはSEM、FIB、TEM、及びAFM等が使用可能である。膜厚測定装置333は図4に示すテストレジストパターン5の「モデル膜厚h」を測定する。SEMを用いる場合、精度向上のためテストレジストパターン5の断面を図1に示す膜厚測定装置333は観察する。
【００１３】
CPU300は、さらに露光装置制御部326、寸法規格検証部360、モデル特徴量抽出部341、モデル関数算出部342、膜厚関数算出部343、及び露光関数算出部347を有する。露光装置制御部326は、露光装置3に露光条件に合った露光環境を設定する。例えば図2に示したレチクルステージ駆動部97、ウェハステージ駆動部94を駆動してレチクルステージ15及びウェハステージ32を移動させ、それぞれの配置位置、走査方向、走査速度等をレチクル用レーザ干渉計99及びウェハ用レーザ干渉計95で監視することにより、露光環境を設定する。
【００１４】
図1に示す寸法規格検証部360は、図4に示すテストレジストパターン5の下底の線幅CDが寸法規格を満たすか否かを検証し、寸法規格を満たさない場合にはモデル特徴量抽出部341の処理対象からテストレジストパターン5を除外する。ここで「寸法規格」とは、テストレジストパターン5の線幅CDで許容される長さの範囲等で与えられる。
【００１５】
図1に示すモデル特徴量抽出部341は、図5に示すモデル2次電子信号波形から「モデル特徴量」を抽出する。「モデル特徴量」とは、モデル2次電子信号波形に現れる特徴を定量化したものである。図6に示す例では、モデル特徴量抽出部341は図3に示すテストレジストパターン5の下底の線幅CDに相当する下底線幅f1、上底の線幅に相当する上底線幅f2、及びホワイトバンド7a, 7bのピーク間隔であるピーク間隔f3のそれぞれをモデル特徴量f1〜f3としてモデル2次電子信号波形から抽出する。さらに図1に示すモデル特徴量抽出部341は、図6に示すホワイトバンド7aの幅である第1ホワイトバンド幅f4、ホワイトバンド7aのピークから上底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第1丸み量f5、ホワイトバンド7aのピークからピークにおける強度と上底における強度の中間の強度が得られる座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第1上部面積f6、及びホワイトバンド7aのピークから下底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積から第1上部面積f6を引いた面積である第1下部面積f7のそれぞれのモデル特徴量f4〜f7をモデル2次電子信号波形から抽出する。また図1に示すモデル特徴量抽出部341は図6に示すホワイトバンド7bの幅である第2ホワイトバンド幅f8、ホワイトバンド7bのピークから上底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第2丸み量f9、ホワイトバンド7bのピークからピークにおける強度と上底における強度の中間の強度が得られる座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第2上部面積f10、及びホワイトバンド7bのピークから下底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積から第2上部面積f10を引いた面積である第2下部面積f11のそれぞれのモデル特徴量f8〜f11をモデル2次電子信号波形から抽出する。図1に示すモデル特徴量抽出部341は、モデル特徴量、テストレジストパターンの作製時に使用された露光条件、及びテストレジストパターンの寸法規格を含むデータセットを作成する。
【００１６】
図1に示すモデル関数算出部342は、同一のテストマスクパターンを複数の焦点条件及び露光量の下で投影して作製された複数のテストレジストパターンのそれぞれの図6に示す下底線幅f1を含むデータセットを収集する。さらに図1に示すモデル関数算出部342は、収集した複数の下底線幅f1と、対応する焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、図7に示すように、下底線幅f1、焦点条件、及び露光量を未知数とするモデル関数を算出する。同様に、図1に示すモデル関数算出部342は、図6に示す上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても焦点条件及び露光量との相関関係を近似するモデル関数を算出する。複数のモデル関数の例を下記(1)乃至(3)式に示す。(1)乃至(3)式において、Fcは焦点条件、Dは露光量、A1乃至A12は定数を示す。
【００１７】
f1 =  A1×Fc ×D + A2                                       …(1)
f2 = A3×Fc2 + A4×Fc + A5×D2 + A6×D + A7   …(2)
f3 = A8×Fc2 + A9×Fc - A10×D2 + A11×D + A12   …(3)
図1に示す膜厚関数算出部343は、同一のテストマスクパターンを複数の焦点条件及び露光量の下で投影して作製された複数のテストレジストパターンのそれぞれの図4に示すモデル膜厚hを収集する。さらに膜厚関数算出部343は、収集した複数のモデル膜厚hと、対応する焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、図8に示すように、膜厚、焦点条件、及び露光量を未知数とする膜厚関数を算出する。膜厚関数の例を下記(4)式に示す。(4)式においてB1乃至B7は定数を示す。
【００１８】
h = B1×Fc3 + B2×Fc2 + B3×Fc + B4×D3 + B5×D2 + B6×D + B7…(4)
図1に示す製品特徴量抽出部345は、製品2次電子信号波形から、下底線幅f1、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれの製品特徴量を抽出する。製品特徴量のそれぞれの定義は図6に示すモデル特徴量と同様であるので説明は省略する。
【００１９】
露光関数算出部347は、製品2次電子信号波形から抽出された下底線幅f1の値を、下底線幅f1、焦点条件、及び露光量を未知数とするモデル関数に代入し、焦点条件及び露光量を未知数とする露光関数を算出する。同様に、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても対応するモデル関数に代入し、一群の露光関数からなる連立方程式を導出する。一群の露光関数の例を下記(5)乃至(7)式に示す。(5)乃至(7)式において、C1乃至C9は定数を示す。
【００２０】
Fc = C1 ×D + C2                     …(5)
D = C3 ×Fc2 + C4×Fc + C5             …(6)
D = - C7 ×Fc2 + C8×Fc + C9           …(7)
膜厚算出部346は、図9に示すように、算出された連立方程式の解である算出焦点条件及び算出露光量で定義される算出露光条件を算出する。さらに膜厚算出部346は、算出焦点条件及び算出露光量のそれぞれの値を、膜厚、焦点条件、及び露光量を未知数とする図8に示す膜厚関数に代入し、製品レジストパターンの膜厚を算出する。具体的には、上記(5)乃至(7)式の連立方程式の解である算出焦点条件Fc及び算出露光量Dを上記(4)式に代入し、製品レジストパターンの膜厚hを算出する。
【００２１】
CPU300にはさらにデータ記憶装置200が接続されている。データ記憶装置200は、リソグラフィ条件記憶部201、寸法規格記憶部203、モデル関数記憶部305、及び膜厚関数記憶部306を有する。リソグラフィ条件記憶部201は、露光装置3の露光条件のデータベースを保存している。図10は露光条件のデータベースの一例であり、テストマスクパターンあるいは製品マスクパターンを図2に示した露光装置3でステップアンドスキャン投影する際のn通り(n : 自然数)の焦点条件F1, F2, F3, ・・・・・, Fi及びn通りの露光量D1, D2, D3, ・・・・・, Djのそれぞれの組み合わせである露光条件6AA, 6AB, 6AC, ・・・・・, 6AN, 6BA, 6BB, 6BC, ・・・・・, 6BN, 6CA, 6CB, 6CC, ・・・・・, 6BN, ・・・・・, 6NA, 6NB, 6NC, ・・・・・, 6NNを保存している。ここで焦点条件とは、図2に示した露光装置のウェハステージ32上に配置されるウェハに塗布されたレジスト表面に対する投影光学系42の焦点位置の焦点方向距離を指す。またリソグラフィ条件記憶部201は、露光装置3の投影光学系42の開口数(NA)、コヒーレンスファクタσ、照明光源41の輪帯遮蔽率等の露光条件等も保存する。図1に示す寸法規格記憶部203は、寸法規格検証部360がテストレジストパターン5の線幅CDを検証する際に使用する複数の寸法規格を保存する。モデル関数記憶部305は、モデル関数算出部342が算出するモデル関数を保存する。膜厚関数記憶部306は、膜厚関数算出部343が算出する膜厚関数を保存する。
【００２２】
CPU300には、入力装置312、出力装置313、プログラム記憶装置330、及び一時記憶装置331がさらに接続される。入力装置312としては、例えばキーボード、及びマウス等のポインティングデバイス等が使用可能である。出力装置313には液晶ディスプレイ、モニタ等の画像表示装置、及びプリンタ等が使用可能である。プログラム記憶装置330は、CPU300を制御するオペレーティングシステム等を保存する。一時記憶装置331は、CPU300による演算結果を逐次格納する。プログラム記憶装置330及び一時記憶装置331としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープなどのプログラムを記録する記録媒体等が使用可能である。
【００２３】
次に図11に示すフローチャートを用いて第1の実施の形態に係るモデル関数及び膜厚関数の算出方法について説明する。
【００２４】
(a) ステップS100で、図1に示す露光装置制御部326は、リソグラフィ条件記憶部201から図10に示す露光条件6AA〜6NNを読み出す。テストマスクパターンを有するマスクを図2に示すレチクルステージ15に配置し、テストレジストを塗布したウェハをウェハステージ32に配置する。図1に示す露光装置制御部326は露光装置3の露光環境を設定し、テストレジスト上にテストマスクパターンの像を露光条件6AA〜6NNのそれぞれで図10に示すようにマトリックス状に投影させる。その後、テストレジストを露光後ベーク(PEB)及び現像処理する。これにより、複数の露光条件6AA〜6NNに従ってマトリックス状にテストレジストパターンを配置したウェハを得る。
【００２５】
(b) ステップS101で、複数のテストレジストパターンのそれぞれの図4に示す線幅CDの寸法実測値を図1に示す電子顕微鏡装置332で測定する。寸法規格検証部360は、寸法規格記憶部203に保存されている寸法規格を読み出し、複数のテストレジストパターンのそれぞれの線幅CDの寸法実測値が寸法規格を満たすか否かを検証する。寸法規格を満たさないものについては、以下の工程から除外することを寸法規格検証部360は決定する。
【００２６】
(c) ステップS102で、寸法規格を満たす複数のテストレジストパターンのそれぞれを図1に示す電子顕微鏡装置332で観察し、複数のモデル2次電子信号波形を得る。ステップS103でモデル特徴量抽出部341は、モデル2次電子信号波形から図6に示す下底線幅f1、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれのモデル特徴量を抽出する。次に図1に示すモデル特徴量抽出部341は、リソグラフィ条件記憶部201から複数のテストレジストパターンのそれぞれの作製時に使用された図10に示す露光条件6AA〜6NNを読み出す。また図1に示すモデル特徴量抽出部341は、寸法規格記憶部203から複数のテストレジストパターンが満たすと検証された寸法規格を読み出す。モデル特徴量抽出部341は、複数のテストレジストパターンのそれぞれのモデル特徴量と、作製時に使用された露光条件6AA〜6NNと、寸法規格とを含むデータセットを作成し、データセットを図1に示すモデル関数算出部342に送る。
【００２７】
(d) ステップS104で、モデル関数算出部342は、テストレジストパターンの図6に示す下底線幅f1、及び図10に示す露光条件6AA〜6NNで設定された焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、下底線幅f1、焦点条件及び露光量を未知数とする図7に示すモデル関数を算出する。同様にモデル関数算出部342は、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても焦点条件及び露光量との相関関係を近似するモデル関数を算出する。モデル関数算出部342は、算出した複数のモデル関数を寸法規格と共にモデル関数記憶部305に保存する。
【００２８】
(e) ステップS105で、複数のテストレジストパターンのそれぞれの図4に示すモデル膜厚hを図1に示す膜厚測定装置333で測定する。次に膜厚測定装置333は、複数のテストレジストパターンのそれぞれのモデル膜厚hを膜厚関数算出部343に送る。ステップS106で、膜厚関数算出部343は、リソグラフィ条件記憶部201から複数のテストレジストパターンのそれぞれの作製時に使用された図10に示す露光条件6AA〜6NNを読み出す。また図1に示す膜厚関数算出部343は、寸法規格記憶部203から複数のテストレジストパターンが満たすと検証された寸法規格を読み出す。次に膜厚関数算出部343は、テストレジストパターンのモデル膜厚h、テストレジストパターンの作製時に使用された露光条件6AA〜6NNに設定されている焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、モデル膜厚h、焦点条件及び露光量を未知数とする図8に示す膜厚関数を算出する。膜厚関数算出部343は、算出した膜厚関数を寸法規格と共に膜厚関数記憶部306に保存する。ここで算出された膜厚関数は寸法規格に対応するものである。
【００２９】
以上図11に示したモデル関数及び膜厚関数の算出方法によれば、ステップS101で寸法規格を満たすと検証されたテストレジストパターンに基づいて、モデル関数及び膜厚関数を算出可能である。また図11に示したモデル関数及び膜厚関数の算出方法を、ステップS101で用いられる寸法規格を変えて繰り返し実施することにより、複数の寸法規格のそれぞれに対応する複数のモデル関数及び膜厚関数を算出し、それぞれをモデル関数記憶部305及び膜厚関数記憶部306に保存することが可能となる。
【００３０】
次に図12に示すフローチャートを用いて第1の実施の形態に係る膜厚計測方法について説明する。
【００３１】
(a) ステップS200で、製品マスクパターンを有するマスクを図2に示すレチクルステージ15に配置し、製品レジストを塗布したウェハをウェハステージ32に配置する。図1に示す露光装置制御部326は露光装置3の露光環境を設定し、製品レジスト上に製品マスクパターンを投影させる。露光後、製品レジストを露光後ベーク(PEB)及び現像処理し、製品レジストパターンを得る。
【００３２】
(b) ステップS201で、製品レジストパターンを電子顕微鏡装置332で観察し、製品レジストパターンの線幅CDの寸法実測値を計測する。次にステップS202で、製品レジストパターンの製品2次電子信号波形を電子顕微鏡装置332で取得する。ステップS203で、製品特徴量抽出部345は、製品2次電子信号波形から下底線幅f1、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれの製品特徴量を抽出する。次に製品特徴量抽出部345は、製品特徴量を露光関数算出部347に送る。
【００３３】
(g) ステップS204で露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの線幅CDの寸法実測値に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出す。ステップS205で露光関数算出部347は、膜厚関数記憶部306から製品レジストパターンの線幅CDに対応する寸法規格で作成された膜厚関数を読み出す。ステップS206で露光関数算出部347は、製品2次電子信号波形から抽出された下底線幅f1の値を、下底線幅f1、焦点条件、及び露光量を未知数とするモデル関数に代入し、焦点条件及び露光量を未知数とする露光関数を算出する。同様に、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても対応するモデル関数に代入し、一群の露光関数からなる連立方程式を導出する。
【００３４】
(h) ステップS207で膜厚算出部346は、図9に示すように、導出された連立方程式の解である算出露光ズレ及び算出露光量を算出する。ステップS208で、膜厚算出部346は、算出露光ズレ及び算出露光量のそれぞれの値を、膜厚、焦点条件、及び露光量を未知数とする図8に示す膜厚関数に代入し、露光及び現像処理等のリソグラフィ工程後の製品レジストパターンの膜厚を「製品パターン」の膜厚として算出する。
【００３５】
以上、図1及び図12に示した第1の実施の形態に係る膜厚計測システム及び膜厚計測方法を用いれば、電子顕微鏡装置332の2次電子信号波形を基に製品レジストパターンの膜厚を非破壊検査で高精度に測定することが可能となる。従来、電子顕微鏡装置332は2次元形状観察には有用であるが、立体パターンの高さ測定等の3次元形状測定の精度は、立体パターンを上面から観察する場合には低いとされていた。これに対し図12に示した膜厚計測方法によれば、ステップS205で取得される膜厚関数が、図11のステップS105で膜厚測定装置333が破壊検査によって高精度に測定したモデル膜厚に基づいて算出されている。さらに図12のステップS205からS208で、製品レジストパターンの製品2次電子信号波形から抽出される製品特徴量を、製品レジストパターンの線幅CDに対応する寸法規格で作成されたモデル関数及び膜厚関数に代入して製品レジストパターンの膜厚を算出する。そのため、製品レジストパターンの膜厚は、破壊検査で高精度に測定されたテストレジストパターンのモデル膜厚を基に算出されるため、非常に信頼性が高い。なお電子顕微鏡装置332は、従来レジストパターンの線幅CD測定に用いていたCD-SEMが使用可能であるので、新たな設備投資は不要である。さらにAFMと比較して電子顕微鏡装置332は計測時間が短いため、半導体装置の製造時間の短縮も可能となる。
【００３６】
（第2の実施の形態）
本発明の第2の実施の形態に係る膜厚計測システムは、図13に示すように、シミュレータ325、マスク製造装置30、及びエッチング装置31がさらにCPU300に接続されている。シミュレータ325は、露光装置3で製品マスクパターンをレジスト表面に投影した際の投影像の光強度を算出するフーリエ変換プログラム、現像後のレジストの表面形状を算出するストリングモデル等のリソグラフィーシミュレーションプログラム等を実行し、予測レジストパターンを算出する。マスク製造装置30は、露光装置3の図2に示すレチクルステージ15に配置される製品マスクパターンを有するマスクを製造する装置である。図13に示すマスク製造装置30には、マスクデータを読み取りマスク基板上に製品マスクパターンを描画する電子線(EB)描画装置あるいはレーザ描画装置等が使用可能である。エッチング装置31は、ウェハ上に堆積されたアルミ(Al)等の導電膜を異方性エッチングにより選択的に除去する。
【００３７】
また第2の実施の形態に係る膜厚計測システムのCPU300は、光近接効果補正部348、危険部分抽出部349、検査部350、及びエラー判定部351をさらに備える。光近接効果補正部348は、集積回路パターンの設計データにレイヤー処理及びブーリアン処理等を施し、さらに光近接効果補正(OPC)処理を施す。また、光近接効果補正部348は設計データのデータ形式をマスク製造装置30で読み取り可能な形式に変換し、マスクデータを生成する。危険部分抽出部349は、シミュレータ325が予測した予測レジストパターンの線幅CDを検査し、製造限界に近い線幅CDを有する部分を「危険部分」として抽出する。図14に示す例では、予測レジストパターンから、線幅CDが100nmから110nmの危険部分61a, 61b、線幅CDが110nmから120nmの危険部分62a, 62b, 62c, 62d, 62e、及び線幅CDが120nmから130nmの危険部分63a, 63b, 63c, 63d, 63e, 63fのそれぞれを抽出している。
【００３８】
検査部350は、製品レジストパターンの危険部分と予測された部分の線幅CD及び膜厚が製造限界の閾値以上であるかを検査し、製品レジストパターンでマスクされた導電膜のエッチング工程に進めるか否かを判断する。さらに検査部350は、製品レジストパターンでマスクされた導電膜を選択的に除去して形成される集積回路パターンのSEM画像を解析し、集積回路パターンに断線不良が生じていないか検査する。エラー判定部351は、製品レジストパターンの線幅CD及び膜厚が閾値以下である部分が、OPC処理のやり直しで対処できるか判定する。例えば、アシストパターンの付加により製品レジストパターンの線幅CD及び膜厚を閾値以上に保てるか否かを判定する。OPC処理のやり直しでは対処できないと判定した場合は、エラー判定部351は設計データの再設計が必要と判定する。
【００３９】
さらに第2の実施の形態に係る膜厚計測システムのデータ記憶装置200は、回路パターン記憶部202、マスクデータ記憶部204、予測パターン記憶部205、危険部分記憶部206、及び閾値記憶部207を有する。回路パターン記憶部202は、半導体装置の集積回路パターンの設計データをCADデータ等で保存する。マスクデータ記憶部204は光近接効果補正部348がOPC処理を施したマスクデータを保存する。予測パターン記憶部205は、シミュレータ325が予測した予測レジストパターンを保存する。危険部分記憶部206は、危険部分抽出部349が抽出した危険部分のウェハ上における座標を保存する。閾値記憶部207は、検査部350が参照する製造レジストパターンの線幅CD及び膜厚の製造限界の閾値を保存する。
【００４０】
次に図15に示すフローチャートを用いて第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００４１】
(a) ステップS301で、図13に示す光近接効果補正部348は、回路パターン記憶部202に保存されている半導体装置の集積回路パターンの設計データを読み取る。ステップS302で、光近接効果補正部348は集積回路パターンにOPC処理を施し、マスクデータを生成する。光近接効果補正部348は生成したマスクデータをマスクデータ記憶部204に保存する。
【００４２】
(b) ステップS303でシミュレータ325は、マスクデータ記憶部204に保存されたマスクデータを読み取る。次にシミュレータ325は、露光装置3でマスクデータに含まれる製品マスクパターンを製品ウェハ上に塗布された製品レジスト上に投影し、製品レジストを現像して形成される予測レジストパターンの形状を予測する。シミュレータ325は予測レジストパターンを予測パターン記憶部205に保存する。ステップS304で危険部分抽出部349は、予測パターン記憶部205に保存された予測レジストパターンを読み取る。次に危険部分抽出部349は、予測レジストパターンの線幅CDを計測し、製造限界に近い線幅CDを有する部分を危険部分として抽出する。危険部分抽出部349は抽出した危険部分の製品ウェハ上における座標を危険部分記憶部206に保存する。
【００４３】
(c) ステップS305で、マスク製造装置30はマスクデータ記憶部204に保存されたマスクデータを基に、製品マスクパターンを有する製品マスクを製造する。ステップS306で、製品ウェハを被処理基体とし、スパッタリング法、蒸着法等により被処理基体上にアルミニウム(Al)又はアルミニウム合金（Al-Si, Al-Cu-Si等）等の導電体を堆積し、導電層を形成して新たな被処理基体を構成する。即ち、「被処理基体」は製造工程の進行と共に、随時「新たな被処理基体」に変化するものであり、現在対象とする処理プロセスがなされる基体という意味に定義される。ステップS307で、スピンコータ等を用いて被処理基体上に製品レジストをスピン塗布する。ステップS308で、製品マスクパターンを有する製品マスクを図2に示すレチクルステージ15に配置し、被処理基体をウェハステージ32に配置する。図1に示す露光装置制御部326は露光装置3の露光環境を設定し、被処理基体上に製品マスクパターンを投影させる。露光後、被処理基体の製品レジストを露光後ベーク(PEB)及び現像処理し、集積回路パターンに各々含まれる配線パターンに対応する製品レジストパターンを得る。
【００４４】
(d) ステップS309で、危険部分と予測された座標に存在する製品レジストパターンを電子顕微鏡装置332で観察し、線幅CD及び製品2次電子信号波形を得る。ステップS310で、製品特徴量抽出部345は、図12のステップS205と同様に、複数の製品特徴量を抽出する。次に製品特徴量抽出部345は、危険部分と予測された座標に存在する複数の製品レジストパターンのそれぞれの線幅CD及び製品特徴量のデータセットを露光関数算出部347に送る。ステップS311で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの線幅CDと一致する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出す。次に露光関数算出部347は、複数の製品特徴量の値を読み出した複数のモデル関数に代入し、複数の露光関数を算出する。
【００４５】
(e) ステップS312で、膜厚算出部346は、図9に示すように、算出された複数の露光関数の連立方程式の解である算出露光ズレ及び算出露光量を、危険部分ごとに算出する。ステップS313で、膜厚算出部346は、膜厚関数記憶部306から危険部分の線幅CDと一致する寸法規格で作成された図8に示す膜厚関数を読み出す。次に膜厚算出部346は、算出露光ズレ及び算出露光量のそれぞれの値を、読み出した膜厚関数に代入し、製品レジストパターンの膜厚を危険部分ごとに算出する。ステップS314で検査部350は、危険部分ごとに算出された製品レジストパターンの膜厚と、閾値記憶部207に保存されている閾値とを比較し、製品レジストパターンが閾値以上の膜厚を有しているか検査する。
【００４６】
(f) ステップS315で、検査部350は製品レジストパターンの膜厚と閾値との比較を基に、エッチング工程に進めるか否かを判断する。エッチング工程に進めると判断した場合は、ステップS316に進む。エッチング工程に進めないと判断した場合は、ステップS320に進む。ステップS320でエラー判定部351は、危険部分がOPC処理のやり直しで対処できるか、あるいは集積回路パターンの設計変更を要するか否かを判断する。OPC処理のやり直しで対処できる場合にはステップS302に戻り、光近接効果補正部348はOPC処理のパラメータを変更してOPC処理をやり直す。集積回路パターンの設計変更を要する場合にはステップS301に戻り、再設計された集積回路パターンの設計データを光近接効果補正部348は回路パターン記憶部202から読み出す。
【００４７】
(g) ステップS316で、エッチング装置31は製品レジストパターンをマスクにして導電膜を選択的に除去し、被処理基体上に集積回路パターンを形成させる。ステップS317で電子顕微鏡装置332で形成された集積回路パターンを観察し、集積回路パターンのSEM画像を得る。検査部350は集積回路パターンのSEM画像を解析し、集積回路パターンに断線不良等が生じていないか検査する。ステップS318で、検査部350は検査結果を基に、次工程に進めるか否かを判断する。次工程に進めると判断した場合は、ステップS319に進む。次工程に進めないと判断した場合は、ステップS320に進む。ステップS319で絶縁膜及び回路パターンの形成を繰り返し、半導体装置を完成させる。
【００４８】
以上、図13及び図15に示した第2の実施の形態に係る膜厚計測システム及び半導体装置の製造方法によれば、シミュレータ325で危険部分と予測された製品レジストパターンの部分の線幅CD測定のみならず、精度の高い膜厚測定も非破壊検査で可能となる。従来においては、シミュレーションで危険部分と予測された製品レジストパターンの部分は、SEM等の2次元形状計測装置を用いて線幅CD測定のみを行い、次工程に進めるか否かが判断されていた。図16に示す例では、太線で輪郭を示したレジストパターン51の危険部分151の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分151の設計線幅CDは112nmであるところ実測線幅CDは119.6nmであり、誤差は6.8%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分151は次工程に進むことが可能と判断される。図17に示す例では、レジストパターン52の太線で輪郭を示した危険部分152の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分152の設計線幅CDは112nmであるところ実測線幅CDは117.6nmであり、誤差は5.0%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分152は次工程に進むことが可能と判断される。図18に示す例では、太線で輪郭を示したレジストパターン53の危険部分153の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分153の設計線幅CDは186nmであるところ実測線幅CDは190.9nmであり、誤差は2.6%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分153は次工程に進むことが可能と判断される。図19に示す例では、太線で輪郭を示したレジストパターン55の危険部分155の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分155の設計線幅CDは184nmであるところ実測線幅CDは195.4nmであり、誤差は6.2%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分155は次工程に進むことが可能と判断される。しかし露光工程において、(8)式で表されるk1ファクタが年々低下するにつれ、線幅CDの検証のみで次工程に進むと、形成される配線パターンに断線不良が生じる事
態がでてきた。
【００４９】
k1 = HP × NA / λ  …(8)
ここで、HPは半導体装置のハーフピッチ及びλは露光波長を示す。図21はメモリ系デバイスのハーフピッチと、露光波長、NA、及びk1ファクタとの関係を示し、図22はロジック系デバイスのハーフピッチと、露光波長、NA、及びk1ファクタとの関係を示す。次世代のリソグラフィ技術の量産技術が確立されていないため、メモリ系デバイスでは45nm世代まで、ロジック系デバイスでは32nm世代までArFレーザを用いたリソグラフィ技術が延命すると考えられている。そのため、(8)式で与えられるk1ファクタは年々低下し、リソグラフィの解像限界（k1=0.25程度）に近づこうとしている。したがって、ArFレーザを用いたリソグラフィ技術は今まで以上に低k1ファクタへの対策を講じることが重要になっている。
【００５０】
k1ファクタの低下への対策としては、プロセスマージンを向上させるために、位相シフトマスク及び変形照明等を利用する超解像露光技術の導入、薄膜レジスト及び多層レジストプロセス等を利用する高解像レジストプロセス等の導入、及びマスク誤差、レンズ収差誤差、照明形状誤差、露光量誤差、及び焦点誤差等のリソグラフィ工程の誤差因子を高精度に制御する技術の導入等が検討されている。さらにk1ファクタの低下への対策として、露光工程における設計パターンの転写忠実度を上昇させるために、ルールベースOPCからモデルベースOPCへの移行が行われている。今後k1ファクタがリソグラフィの解像限界に近づくと、カスタム照明等のより強力な超解像露光技術や多重露光の導入が必要になる。また露光工程における設計パターンの転写忠実度をより上昇させるために、設計段階から半導体装置が完成するまで、シミュレーションで危険部分と判断された部分の線幅CD及び膜厚管理がより重要となってくる。
【００５１】
k1ファクタが0.40の場合に図23(a)に示すOPC処理されたマスクパターンを投影した場合に形成されるレジストパターンを図23(b)に示す。k1ファクタが0.35の場合に図24(a)に示すOPC処理されたマスクパターンを投影した場合に形成されるレジストパターンを図24(b)に示す。この場合、レジストパターンに2カ所の危険部分121a, 121bが確認される。k1ファクタが0.30の場合に図25(a)に示すOPC処理されたマスクパターンを投影した場合に形成されるレジストパターンを図25(b)に示す。この場合、レジストパターンに7カ所の危険部分122a, 122b, 122c, 122d, 122e, 122f, 122gのそれぞれが確認される。図23(b)、図24(b)、及び図25(b)に示すように、k1ファクタが低下すればするほど、転写忠実度も低下し危険部分の数が増える。
【００５２】
しかし、危険部分の線幅CDのみに着目してOPC処理のやり直し等をしても充分ではない。図26に示す例においては、線幅CD測定で問題ないと判定されたレジストパターンをマスクにして形成された130nm NANDフラッシュの配線パターンの複数のSEM画像の模式図を示している。複数のSEM画像のそれぞれは、横軸にレジストパターン形成時の焦点条件、縦軸にレジストパターン形成時の露光量をとってマトリックス状に配置されている。ここで、焦点条件0及び露光量190で形成されたレジストパターンをマスクにして形成された配線パターンには断線不良は確認されない。しかし、焦点条件+1及び露光量190で形成されたレジストパターンをマスクにして形成された配線パターンには、断線不良が生じている。このことは、プラス側にずれた焦点条件で形成されたレジストパターンは、たとえ線幅CDに問題がなくとも膜べりが生じ、導電層のエッチング工程に充分な膜厚が確保されなかったためと考えられる。したがって、レジストパターンの危険部分の線幅CD管理のみならず、膜厚管理も半導体装置の製造工程には重要となっている。これに対し、図13及び図15に示した第2の実施の形態に係る膜厚計測システム及び半導体装置の製造方法によれば、シミュレータ325で危険部分と予測された製品レジストパターンの部分の精度の高い膜厚測定が非破壊検査で可能となるため、半導体装置の製造工程において歩留まりの向上と製造時間の短縮をもたらす。なお、危険部分は製造時の条件出しにおいて着目すべきパターン、あるいは製造ラインにおける寸法モニタ部分として利用することも可能である。
【００５３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５４】
例えば、第1の実施の形態の図11のステップS101では、寸法規格検証部360は、複数のテストレジストパターンのそれぞれの線幅CDの寸法実測値が「寸法規格」を満たすか否かを検証した。これに対し、寸法規格検証部360は複数のテストレジストパターンのそれぞれの線幅CDの寸法設計値が「寸法規格」を満たすか否かを検証してもよい。この場合、図12のステップS206で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの線幅CDの寸法設計値に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出せばよい。
【００５５】
あるいは図11のステップS101で、寸法規格検証部360は複数のテストレジストパターンのそれぞれが、隣接パターンとの距離に基づいて定められた「寸法規格」を満たすか否かを検証してもよい。この場合、図12のステップS206で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの隣接パターンとの距離に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出せばよい。
【００５６】
さらには図11のステップS101で、寸法規格検証部360は複数のテストレジストパターンのそれぞれのパターン密度に基づいて定められた「寸法規格」を満たすか否かを検証してもよい。この場合、図12のステップS206で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンのパターン密度に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出せばよい。
【００５７】
また、図15のステップS318で次工程に進めないと判断された場合、危険部分の断面形状を図13に示す膜厚測定装置333を用いて破壊検査方法により計測してもよい。その際に、危険部分の膜厚、側面の角度、上底と側面とが接する部分の曲率半径、及び側面と被処理基体とが接する部分の曲率半径を計測してもよい。
【００５８】
さらに実施の形態では、リソグラフィ工程後の製品レジストパターンの膜厚の計測方法について説明したが、ステップS316で製品レジストパターンをマスクにして導電膜を選択的に除去するエッチング工程後に被処理基体上に形成される集積回路パターンの膜厚の計測にも実施の形態に係る膜厚計測方法は適用できる。具体的には、ステップS101の後、複数のテストレジストパターンのそれぞれを用いて導電体等からなるテスト回路パターンを形成する。その後、ステップS102からステップS105と同様にテスト回路パターンについて膜厚関数を算出する。さらに集積回路パターンの2次電子信号波形を電子顕微鏡装置332で取得し、ステップS203からステップS207と同様の方法により、被処理基体上に形成される集積回路パターンの膜厚を「製品パターン」の膜厚として算出することができる。
【００５９】
また上述した膜厚計測方法は、時系列的につながった一連の処理あるいは操作として表現可能である。したがって、膜厚計測方法をコンピュータシステムで実行するために、コンピュータシステム内のプロセッサなどが果たす複数の機能を特定するコンピュータプログラム製品で図12に示した膜厚計測方法を実現可能である。ここで、コンピュータプログラム製品は、コンピュータシステムに入出力可能な記録媒体あるいは記録装置等をいう。記録媒体としては、メモリ装置、磁気ディスク装置、光ディスク装置、その他のプログラムを記録することができるような装置が含まれる。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る膜厚計測システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る縮小投影露光装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るテストレジストパターンを上面から観察した顕微鏡画像である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るテストレジストパターンの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るテストレジストパターンのモデル２次電子信号波形を示すグラフ（その１）である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るテストレジストパターンのモデル２次電子信号波形を示すグラフ（その２）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るモデル関数を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る膜厚関数を示すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る露光関数を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る露光装置の露光条件を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係るモデル関数及び膜厚関数の算出方法を示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る膜厚計測方法を示すフローチャート図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る膜厚計測システムを示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る予測レジストパターンを示す模式図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係るレジストパターンの第１の走査電子顕微鏡画像の模式図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係るレジストパターンの第２の走査電子顕微鏡画像の模式図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係るレジストパターンの第３の走査電子顕微鏡画像の模式図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るレジストパターンの第４の走査電子顕微鏡画像の模式図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る設計線幅と実測線幅の関係を示す表である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係るメモリ系デバイスのハーフピッチと、露光波長、ＮＡ、及びｋtファクタとの関係を示す表である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態に係るロジック系デバイスのハーフピッチと、露光波長、ＮＡ、及びｋtファクタとの関係を示す表である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係る光近接効果補正されたマスクパターンと、マスクパターンを投影して形成されるレジストパターンの第１の模式図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る光近接効果補正されたマスクパターンと、マスクパターンを投影して形成されるレジストパターンの第２の模式図である。
【図２５】本発明の第２の実施の形態に係る光近接効果補正されたマスクパターンと、マスクパターンを投影して形成されるレジストパターンの第３の模式図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態に係る焦点条件と露光量のマトリックス状に配置された、配線パターンの走査電子顕微鏡画像の模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
5…テストレジストパターン
6AA, 6AB, 6AC, ・・・・・, 6AN, 6BA, 6BB, 6BC, ・・・・・, 6BN, 6CA, 6CB, 6CC, ・・・・・, 6BN, ・・・・・, 6NA, 6NB, 6NC, ・・・・・, 6NN…露光条件
203…寸法規格記憶部
325…シミュレータ
332…電子顕微鏡装置
333…膜厚測定装置
341…モデル特徴量抽出部
342…モデル関数算出部
343…膜厚関数算出部
345…製品特徴量抽出部
346…膜厚算出部
347…露光関数算出部
【図１】
2006300832.tif 000003
【図２】
2006300832.tif 000004
【図３】
2006300832.tif 000005
【図４】
2006300832.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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