(57)【要約】【課題】ウエーハ上のパターンの寸法分布を正確に求めることができるパターン計測システム、パターン計測方法、プロセス管理方法及び露光条件決定方法を提供する。【解決手段】フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写されるパターンの寸法計測位置を決定するシミュレータと、寸法計測位置においてパターンの寸法を計測する寸法検査装置と、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に関するデータを格納するフォトマスクデータベースとを有する。【選択図】      図１
2004319687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法計測位置を決定する決定手段と、
前記寸法計測位置において前記パターンの寸法を計測する寸法検査装置と、
前記フォトマスク面内における前記パターンの寸法分布に関するデータを格納するフォトマスクデータベース
とを有することを特徴とするパターン計測システム。
【請求項２】
フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法計測位置を決定する工程と、
前記寸法計測位置において前記パターンの寸法を計測する工程
とを有することを特徴とするパターン計測方法。
【請求項３】
前記フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布を取得する工程を更に有することを特徴とする請求項２記載のパターン計測方法。
【請求項４】
前記寸法計測位置を決定する工程は、前記フォトマスク面内におけるパターン寸法の最大値、前記パターン寸法の最小値、前記パターン寸法の平均値、前記パターン寸法の中央値、前記パターン寸法の平均値＋ｎΣ（ｎは任意の数、Σは標準偏差）及び前記パターン寸法の中央値＋ｎΣのうちの少なくとも一つを前記寸法計測位置として決定する工程であることを特徴とする請求項２又は３記載のパターン計測方法。
【請求項５】
前記パターンは、露光量モニタパターンであることを特徴とする請求項２又は３記載のパターン計測方法。
【請求項６】
前記寸法計測位置を決定する工程は、前記フォトマスク面内における露光量モニタパターン寸法の最大値、前記露光量モニタパターン寸法の最小値、前記露光量モニタパターン寸法の平均値、前記露光量モニタパターン寸法の中央値、前記露光量モニタパターン寸法の平均値＋ｎΣ（ｎは任意の数、Σは標準偏差）及び前記露光量モニタパターン寸法の中央値＋ｎΣのうちの少なくとも一つを前記寸法計測位置として決定する工程であることを特徴とする請求項５記載のパターン計測方法。
【請求項７】
前記露光量モニタパターンは、前記フォトマスク上に配置され、露光光に対する透過率が任意の方向に対して連続的又は断続的に変化する領域を含むことを特徴とする請求項５又は６記載のパターン計測方法。
【請求項８】
前記露光量モニタパターンは、明部と暗部が一定周期で繰り返された回折格子状のパターンであり、前記一定周期は露光装置の解像度限界以下であり、前記暗部と明部の比が任意の方向に対して断続的に変化することを特徴とする請求項７記載のパターン計測方法。
【請求項９】
前記一定周期Ｐは、前記露光光の波長λ、前記露光装置のレンズ開口数ＮＡ及びコヒーレンスファクタσとの間で、
Ｐ＜λ／ＮＡ（１＋σ）
の条件を満たすことを特徴とする請求項８記載のパターン計測方法。
【請求項１０】
前記フォトマスク面内における前記パターンの寸法分布は、前記フォトマスク面内における前記露光量モニタパターンの寸法分布であることを特徴とする請求項７乃至９何れか１項記載のパターン計測方法。
【請求項１１】
前記フォトマスク面内における前記パターンの寸法分布に基づき、前記ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法分布を予測する工程を更に有し、
前記ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法計測位置を決定する工程は、前記ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法分布に基づいて実施することを特徴とする請求項２乃至１０何れか１項記載のパターン計測方法。
【請求項１２】
前記ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法分布を予測する工程において、前記ウエーハ上に塗布されたレジストの感度特性を考慮することを特徴とする請求項１１記載のパターン計測方法。
【請求項１３】
前記ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法計測位置を決定する工程において、前記フォトマスク以外の前記ウエーハ面上に与える寸法分布の要因を考慮することを特徴とする請求項２乃至１２何れか１項記載のパターン計測方法。
【請求項１４】
フォトマスク面内におけるパターン寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法計測位置を決定する工程と、
前記寸法計測位置において前記パターンの寸法を計測する工程と、
前記寸法計測位置において計測された前記パターンの寸法に基づいて露光プロセスを管理する工程
とを有することを特徴とするプロセス管理方法。
【請求項１５】
フォトマスク面内におけるパターン寸法分布に基づき、ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法分布を予測する工程と、
前記ウエーハ上に転写される前記パターンの寸法分布に基づき、最適な露光条件を決定する工程
とを有することを特徴とする露光条件決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン計測システム、パターン計測方法、プロセス管理方法及び露光条件決定方法に係り、半導体デバイスのリソグラフィ工程におけるパターンの寸法計測システム及びその計測方法並びに寸法計測方法を用いたプロセス管理方法及び露光条件決定方法に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスのリソグラフィ工程において、フォトマスク面内のパターンの寸法分布は、露光装置のショット単位に出現するウエーハ上の寸法分布（以下、ショット内寸法分布と呼ぶ）を与える。通常、フォトマスク面内の寸法分布は、図６に示すように、フォトマスク製造プロセスにおける現像やエッチングを起因とした、同心円状等の一定の傾向を有する。図６のフォトマスク面内のパターンを図７（ａ）に示すショット領域２０単位でウエーハ２２上に転写して得られるウエーハ上の寸法分布（ショット内寸法分布）は、概ね図７（ｂ）に示すようにフォトマスク面内の寸法分布を反映したものになる。ショット内寸法分布の傾向がフォトマスク面内の寸法分布に対して若干変化しているが、これはフォトマスク面内の寸法分布以外の効果、例えば、露光装置の照度むらやレンズ収差等が合成されている為である。このように、フォトマスク面内の寸法分布はショット内寸法分布に大きな影響を与える。特に、光リソグラフィの限界解像度近くの寸法では、フォトマスク面内の寸法分布が増幅されてウエーハ上に転写される為に、さらに大きな影響を与える。
【０００３】
フォトマスク面内の寸法分布は、個々のフォトマスクについて固有であるから、フォトマスク毎にショット内寸法分布が変化する。例えば、図８（ａ）に示すような寸法分布を示すフォトマスクは、図７（ｂ）とは異なるショット内寸法分布を与える。
【０００４】
従来、ショット領域内のパターン計測位置をフォトマスク面内の寸法分布を考慮せずに決めるショット内寸法管理方法が取られてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のショット内寸法管理方法には次のような課題がある。
【０００６】
（１）フォトマスク面内のパターン寸法が目標値から外れているものは、ウエーハ上でも目標値から外れやすい。従って、充分にフォトマスク面内の寸法分布を考慮しない場合、ウエーハ計測時のサンプリングによっては目標値から外れやすい危険なパターンを見逃してしまう可能性がある。
【０００７】
（２）ショット全面に渡る寸法計測は、スループットやターン・アラウンド・タイム（ＴＡＴ）の観点から、現実的ではない。そこで、計測点を絞り込み、絞り込まれた計測点の平均値、即ち標本平均からプロセスを管理することになる。しかし、フォトマスク面内の寸法分布を考慮した上で計測点を絞り込まないと、真の平均値、即ち、母集団の平均値から外れ、適正にプロセスを管理できない。
【０００８】
例えば、ショット内の計測位置を、フォトマスク面内の寸法分布を全く考慮せずに、図８（ｂ）に示すようにショット領域２０の中央を通る矢印２１の方向に定めた場合、図６から明らかなように、平均値から外れた部分、例えばショット領域２０の四隅等は計測されずに見逃してしまう（上記（１）の問題）。また、ショット領域２０内の計測位置から求めた平均値は、ショット全面を計測して求めた平均値からずれてしまう（上記（２）の問題）。
【０００９】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、ウエーハ上のパターンの寸法分布を正確に求めることができるパターン計測システム、パターン計測方法、プロセス管理方法及び露光条件決定方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写されるパターンの寸法計測位置を決定する決定手段と、寸法計測位置においてパターンの寸法を計測する寸法検査装置と、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に関するデータを格納するフォトマスクデータベースとを有するパターン計測システムであることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写されるパターンの寸法計測位置を決定する工程と、寸法計測位置においてパターンの寸法を計測する工程とを有するパターン計測方法であることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、フォトマスク面内におけるパターン寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写されるパターンの寸法計測位置を決定する工程と、寸法計測位置においてパターンの寸法を計測する工程と、寸法計測位置において計測されたパターンの寸法に基づいて露光プロセスを管理する工程とを有するプロセス管理方法であることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第４の特徴は、フォトマスク面内におけるパターン寸法分布に基づき、ウエーハ上に転写されるパターンの寸法分布を計算機により予測する工程と、ウエーハ上に転写されるパターンの寸法分布に基づき、最適な露光条件を決定する工程とを有する露光条件決定方法であることを要旨とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。
【００１５】
本発明の実施の形態に係るパターン計測システムは、半導体デバイスのプロセス管理に係る情報の処理演算を行うホストコンピュータ１と、ホストコンピュータ１に接続された、クリーンルーム（ＣＲ）内端末２、露光装置３、寸法検査装置４、露光量モニタパターン検査装置５、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に関するデータを格納するフォトマスクデータベース６、露光装置に関する情報が格納された露光装置データベース７及びレジストに関する情報が格納されたレジストデータベース８と、フォトマスクデータベース６に接続されたフォトマスク寸法分布取得部１３とを有する。ホストコンピュータ１は、フォトマスク／露光装置アサイン部９と、シミュレータ１０とを有する。シミュレータ１０は、ショット内寸法分布計算部１１と、サンプリングポイント算出部１２とを有する。
【００１６】
ＣＲ内端末２には、処理対象となるロットについてのロット情報が入力される。ＣＲ内端末２は、入力されたロット情報をホストコンピュータ１へ伝送する。フォトマスク／露光装置アサイン部９は、ロット情報に基づいて、ウエーハの露光処理において使用するフォトマスク、露光装置３、寸法検査装置４をアサインする。また、フォトマスク／露光装置アサイン部９は、フォトマスクデータベース６、露光装置データベース７及びレジストデータベース８にアクセスする。
【００１７】
ショット内寸法分布計算部１１は、露光処理において使用するフォトマスクの寸法分布データ、露光装置データ及びレジストの現像特性データをフォトマスクデータベース６、露光装置データベース７及びレジストデータベース８からそれぞれ取得する。また、ショット内寸法分布計算部１１は、フォトマスクの寸法情報、露光装置のレンズの状態及びレジスト現像特性を用いて、ショット内寸法分布を予測し、最適な露光量、フォーカス等の露光条件を計算し、これらの計算結果を露光装置３に伝える。ショット内寸法分布は、フォトマスクのみならず、露光装置３のレンズ収差又はウエーハ上に塗布されたレジストの感度特性等にも影響される。よって、ショット内寸法分布計算部１１は、ショット内寸法分布を予測する際、フォトマスク以外のウエーハ面上に与える寸法分布の要因、例えば、露光装置のレンズ収差、照度むら、ウエーハ上の現像バラツキ、ウエーハ上の下地膜の厚さ又はウエーハ上に塗布されたレジストの感度特性等を考慮する。
【００１８】
サンプリングポイント算出部１２は、予測されたショット内寸法分布より、ショット内の最適な計測位置を求め、ショット内の最適な計測位置を寸法検査装置４及び露光量モニタパターン検査装置５に伝える。なお、サンプリングポイント算出部１２は、フォトマスク面内におけるパターン寸法の最大値、パターン寸法の最小値、パターン寸法の平均値、パターン寸法の中央値、パターン寸法の平均値＋ｎΣ及びパターン寸法の中央値＋ｎΣのうちの少なくとも一つを、ショット内の最適な計測位置として決定する。なお、ｎは任意の数を示し、Σはショット内寸法分布の標準偏差を示す。ｎは、−３以上＋３以下であることが望ましい。また、サンプリングポイント算出部１２は、フォトマスクデータベース６に記憶されている図６及び図８（ａ）に示したようなフォトマスクの寸法分布から、ショット内の最適な計測位置を求めても構わない。即ち、サンプリングポイント算出部１２は、ショット内寸法分布計算部１１が予測する図７（ｂ）に示したようなショット内寸法分布を介さず、フォトマスクの寸法分布から直接、ショット内の計測位置を決定しても構わない。
【００１９】
露光装置３は、ショット内寸法分布計算部１１により計算された最適な露光量及びフォーカス等の露光条件に基づいて、ロット内のウエーハの露光処理を行う。寸法検査装置４は、ウエーハ上のパターン寸法、特に実デバイスのパターン寸法を測定する。露光量モニタパターン検査装置５は、ウエーハ上の露光量モニタパターンの寸法を測定する。
【００２０】
なお、「露光量モニタパターン」は、ウエーハ上での実効露光量をモニタする為のパターンであり、「パターン」に含まれる下位概念である。実デバイスのパターンの寸法計測の代替として、フォトマスク上の実効露光量モニタパターンを計測する。この場合、ショット内寸法分布計算部１１は、露光処理において使用するフォトマスクの露光量モニタパターンの寸法分布データをフォトマスクデータベース６から取得し、露光量モニタパターンの仕上がり分布に基づいて、露光量モニタパターンのショット内寸法分布を予測する。露光量モニタパターンの仕上がり分布には、露光量モニタパターンの寸法分布、露光量モニタパターンを透過する光の強度分布等が含まれる。そして、サンプリングポイント算出部１２は、フォトマスク面内における露光量モニタパターン寸法の最大値、露光量モニタパターン寸法の最小値、露光量モニタパターン寸法の平均値、露光量モニタパターン寸法の中央値、露光量モニタパターン寸法の平均値＋ｎΣ及び露光量モニタパターン寸法の中央値＋ｎΣのうちの少なくとも一つを、ショット内の最適な計測位置として決定する。また、寸法検査装置４は、実デバイスのパターン寸法のみならず、露光量モニタパターンの寸法を測定しても構わない。この場合、露光量モニタパターン検査装置５は省略される。
【００２１】
フォトマスク寸法分布取得部１３は、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布を取得する。取得したパターンの寸法分布に関するデータは、フォトマスクデータベース６に格納される。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、フォトマスクは、例えば、縦に３列、横に２行に配列された、実デバイスのチップパターンが形成されているブロックＣＨＩＰと、隣接するブロックＣＨＩＰの間に配置された露光量モニタパターン２３ａ、２３ｂ、・・・とを有する。露光量モニタパターン２３ａ、２３ｂ、・・・を拡大すると、図２（ｂ）に示すように、露光量モニタパターン２４は、露光光に対する透過率が任意の方向に対して連続的又は断続的に変化する領域を含む。具体的には、露光量モニタパターン２４は、明部と暗部が一定周期で繰り返された回折格子状のパターンを含む。繰り返し周期（一定周期）は、露光装置の解像度限界以下である。図２（ｃ）に示すように、暗部と明部の比が一方向に対して断続的に変化している。更に具体的には、一定周期Ｐは、露光光の波長λ、露光装置のウエーハ側のレンズ開口数ＮＡ及び照明のコヒーレンスファクタσとの間で、（１）式に示す条件を満たす。
【００２３】
Ｐ＜λ／ＮＡ（１＋σ）                            ・・・（１）
なお、実効露光量モニタパターンに関しては、特開２０００−１２４２５号公報、特開２０００−３１０８５０号公報、Ａ．  Ｓｔａｒｉｋｏｖ，  “Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，”  Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  １２６１，  ｐｐ．  ３１５−３２４，  １９９０、或いは、Ａｓａｎｏ  ｅｔ  ａｌ，  “ＣＤ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｗｉｔｈ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｄｏｓｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，”  ｔｏ  ｂｅ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  ４６９１，  ２００２．等において詳細な記載が有る。また、図２（ｂ）及び（ｃ）は、露光量モニタパターンの一例を示したものであり、暗部と明部の比が一方向に対して連続的に変化していても構わない。また、暗部と明部の比が任意の方向に変化していても構わない。
【００２４】
次に、図１に示したパターン計測システムを用いたパターン計測方法について説明する。
【００２５】
（イ）先ず、Ｓ０１段階において、ＣＲ内端末２にロット情報を入力する。Ｓ０２段階において、ＣＲ内端末２は、ホストコンピュータ１にロット情報を伝える。
【００２６】
（ロ）次に、Ｓ０３段階において、ホストコンピュータ１内のフォトマスク／露光装置アサイン部９は、露光処理において使用するフォトマスク（レチクル）、露光装置３及び寸法検査装置４をアサインする。
【００２７】
（ハ）Ｓ０１乃至Ｓ０３段階と並行して、Ｓ１２段階において、フォトマスク寸法分布取得部１３は、フォトマスク面内でのパターン寸法を測定し、図６及び図８（ａ）に示したようなフォトマスク面内のパターンの寸法分布を取得する。取得されたフォトマスク面内のパターンの寸法分布は、フォトマスクデータベース６に記憶される。
【００２８】
（ニ）次に、Ｓ０４〜Ｓ０６段階において、フォトマスク／露光装置アサイン部９は、フォトマスクデータベース６、露光装置データベース７及びレジストデータベース８にそれぞれアクセスする。そして、ショット内寸法分布計算部１１は、露光処理において使用するフォトマスクの寸法分布データ、露光装置３に関するデータ及びレジストの現像特性データをフォトマスクデータベース６、露光装置データベース７及びレジストデータベース８からそれぞれ取得する。なお、Ｓ０４〜Ｓ０６段階についてそれらの実行順序は問わない。
【００２９】
（ホ）次に、Ｓ０７段階において、ショット内寸法分布計算部１１は、フォトマスクの寸法データ、露光装置３のレンズの状態及びレジストの現像特性を用いて、ショット内寸法分布を予測し、最適な露光量、フォーカス等の露光条件を計算する。そして、Ｓ０８段階において、ショット内寸法分布計算部１１は、最適な露光量、フォーカス等の露光条件の計算結果を露光装置３に指示する。
【００３０】
（へ）次に、Ｓ０９段階において、サンプリングポイント算出部１２は、予測されたショット内寸法分布より、ショット内の最適な計測位置を求める。そして、Ｓ１０段階において、サンプリングポイント算出部１２は、ショット内の最適な計測位置を寸法検査装置４及び露光量モニタパターン検査装置５に指示する。なお、サンプリングポイント算出部１２は、Ｓ０４段階において取得されたフォトマスクの寸法分布より、ショット内の最適な計測位置を求めても構わない。この場合、Ｓ０９及びＳ１０段階は、Ｓ０４段階の後、後述するＳ１１段階の前であれば、どの順序で実施しても構わない。
【００３１】
（ト）最後に、Ｓ１１段階において、寸法検査装置４又は露光量モニタパターン検査装置５は、寸法計測位置において実デバイスのパターンの寸法又は露光量モニタパターンの寸法をそれぞれ計測する。
【００３２】
以上説明したＳ０１〜Ｓ１２段階を経て、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に応じて、ウエーハ上に転写されたパターンの寸法計測位置が決定され、その寸法計測位置においてパターン寸法が計測される。また、Ｓ０１〜Ｓ０７段階を経て、フォトマスクの寸法データ、露光装置のレンズの状態及びレジストの現像特性を用いて、最適な露光量、フォーカス等の露光条件が計算され、露光装置３に対して最適な露光条件が決定される。更に、図３に示したパターン計測方法により計測されたパターン寸法を用いて、半導体装置などの電子デバイスの製造プロセスを管理することができる。プロセス管理方法については比較例において後述する。
【００３３】
以上説明したように、フォトマスク面内におけるパターンの寸法分布に応じ、ウエーハ上に転写されたパターンの寸法計測位置を決定することにより、ショット内で寸法の外れやすい危険なパターンを見逃すことなく、また計測点の平均値が母集団の平均値と近い値が得られる。
【００３４】
また、サンプリングポイント算出部１２が、フォトマスク面内におけるパターン寸法の最大値、最小値、平均値、平均値の近傍、中央値、中央値の近傍の少なくとも１つを計測位置としてサンプリングすることにより、サンプリングした計測点における寸法分布を、母集団の分布、即ちショット全面の寸法分布へ充分に近づけることができる。即ち、信頼性の高い計測位置を決定することができ、計測位置における寸法分布をショット全面の真の寸法分布に近づけることができる。
【００３５】
更に、フォトマスク上の寸法分布は、ウエーハ上の実効露光量の分布を与える。そこで、フォトマスクの寸法バラツキを反映したデータ取得には、ウエーハ上の実デバイスのパターン寸法の代わりに、実効露光量モニタパターンの寸法を用いる。これにより、ショット内で寸法の外れやすい場所における実効露光量をモニタできる。また、図２（ａ）乃至（ｃ）に示した露光量モニタパターンを計測対象とすることで、より計測精度及び信頼性の高いパターン計測方法を提供することができる。更に、サンプリングポイント算出部１２が、予測されたショット内寸法分布を介してショット内の最適な計測位置を求めることにより、より計測精度及び信頼性の高いパターン計測方法を提供することができる。更に、ショット内寸法分布計算部１１は、フォトマスクのみならず、レジストの現像特性又は露光装置のレンズ収差等を考慮することにより、より正確にショット内寸法分布を予測できる。よって、さらに正確なショット内の計測位置を求めることができる。更に、新規に入荷したフォトマスク、或いは露光条件の知られていないフォトマスクに対して、そのフォトマスクの寸法分布に基づき、ショット内寸法分布を計算機等用いて予測すれば、計測位置のみならず最適な露光条件が求められる。更に、ネットワークを駆使した図１のパターン計測システムを構築することにより、露光処理が全て自動化される。
【００３６】
（比較例）
図１のフォトマスク寸法分布取得部１３を用いてフォトマスク基板全面に渡り１００点の計測位置においてパターン寸法を計測し、図６に示したフォトマスク面内の寸法分布を得る。この寸法分布に基づき、サンプリングポイント算出部１２は、ウエーハ上に転写された後のパターンの寸法計測位置（ショット内寸法計測位置）を図４（ａ）に示すように定めた。ここで、図４（ａ）中のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、ショット領域２０内におけるパターン寸法の最大値、平均値近傍、最小値を示す位置に相当する。なお、図４（ｂ）には、図８（ｂ）に示した方法に基づいて定めた従来のショット領域２０内における寸法計測位置を示している。ここではｘ方向にほぼ等間隔で３点を選択している。
【００３７】
このフォトマスク及び露光装置３を用いたリソグラフィ工程においてウエーハ上にパターンを転写した。リソグラフィ工程後のウエーハ上のレジストパターン寸法を、図４（ａ）中のＡ、Ｂ、Ｃ及び図４（ｂ）中の３点に加えて、ショット全面に渡り１００点の計測位置において寸法を計測した。ショット全面に渡る１００点での寸法計測は、実施例の効果を確認する為のものであり、その計測結果は、「リファレンス」を示す。また、図４（ａ）中のＡ、Ｂ、Ｃにおける測定結果は「実施例」を示し、図４（ｂ）中の３点における測定結果は「従来例」を示す。
【００３８】
なお、ロットは２５枚のウエーハからなり、その内２枚のウエーハを抜き取り、各ウエーハ内の９つのショット領域２０の寸法データを取得し、その平均値を「ロット平均値」とした。また、ウエーハ内におけるショット平均値のバラツキ及びロット内におけるウエーハ平均値のバラツキはショット内寸法のバラツキに対し、充分小さい値であることは事前に確認している。
【００３９】
図５は、レジストパターン寸法のロット平均値の変動を示す。実施例、従来例及びリファレンスのいずれのロット平均値も母集団（ロット）における標本平均であり、あくまでも推定値である。レファレンスは最も多くの計測値から算出された平均値であり、信頼度が最も高く、真のロット平均値に最も近い。即ち、実施例に係るロット平均値と従来例に係るロット平均値とを比較した時に、リファレンスに係るロット平均値に近い方が、より信頼性の高いデータであると言える。図５から明らかなように、実施例に係るロット平均値は、従来例に係るロット平均値よりもリファレンスに係るロット平均値に近い。したがって、図３のパターン計測方法に従った図４（ａ）中のＡ、Ｂ、Ｃにおける測定結果は、図４（ｂ）に示す従来の測定位置における測定結果に比して、真のショット内寸法分布を反映していることに他ならない。よって、本発明の実施の形態によるパターン計測方法は、ショット全面の真の寸法分布に近いサンプリングを行うことができ、高い計測精度及び信頼性を実現できることが実証される。
【００４０】
実施例に示した方法を用いてデバイスロットの寸法を管理すれば、ロット全体の平均値を精度良く求められるので、より高精度なプロセス管理が可能となる。例えば、図５のロット平均値を１２４〜１３２の間で管理する場合を考える。ロット番号１及び２のロットは許容範囲内であるが、ロット番号３のロットは許容範囲外である。よって、ロット番号４のロットの露光条件をロット番号３のロットの測定結果を考慮して補正する。同様にして、ロット番号９のロットが許容範囲外であるため、ロット番号１０のロットの露光条件をロット番号９のロットの測定結果を考慮して補正する。
【００４１】
上述のように、本発明は、１つの実施の形態及びその実施例によって記載したが、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。即ち、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包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から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限定されるものである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエーハ上のパターンの寸法分布を正確に求めることができるパターン計測システム、パターン計測方法、プロセス管理方法及び露光条件決定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るパターン計測システムを示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、実デバイスパターン及び露光量モニタパターンを備えるフォトマスクの一例を示す平面全体図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の露光量モニタパターンの一例を示す平面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の１つの露光量モニタパターンを拡大した平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るパターン計測方法を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は、図３に示したＳ０９段階において決定されたショット領域内のパターン計測位置の一例を示す平面図である。図４（ｂ）は、従来例のパターン計測方法において決定されたショット領域内のパターン計測位置の一例を示す平面図である。
【図５】実施の形態の実施例、従来例及びリファレンスに係るパターン計測方法によって計測されたレジストパターンの寸法分布（ロット平均値）をロット毎に示すグラフである。
【図６】同心円状の一定の傾向を有するフォトマスク面内のパターンの寸法分布の一例を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、ウエーハ内のショット領域を示す平面図である。図７（ｂ）は、ショット領域単位でウエーハ上に転写して得られるウエーハ上での寸法分布（ショット内寸法分布）を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、フォトマスク面内のパターンの寸法分布の図６とは異なる他の例を示す図である。図８（ｂ）は、従来のフォトマスク面内の寸法分布を全く考慮せずにショット内の計測位置を決定する方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１    ホストコンピュータ
２    クリーンルーム（ＣＲ）内端末
３    露光装置
４    寸法検査装置
５    露光量モニタパターン検査装置
６    フォトマスクデータベース
７    露光装置データベース
８    レジストデータベース
９    フォトマスク／露光装置アサイン部
１０    シミュレータ
１１    ショット内寸法分布計算部
１２    サンプリングポイント算出部
１３    フォトマスク寸法分布取得部
２０    ショット領域
２２    ウエーハ
２３ａ、２３ｂ、２４    露光量モニタパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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