(57)【要約】【課題】露光プロセスモニタにおいて、露光条件の変動（露光量と焦点位置のずれ）を正しく監視・制御する手段を提供すること。【解決手段】露光量、焦点位置の変動による断面形状の変化が大きい孤立性の高いパターン（孤立ラインパターンなど）を観測対象とし、特に、順テーパから逆テーパへと変化するレジスト断面形状の変化を捉えるため、（１）傾斜撮像電子顕微鏡を用いてレジストパターンのチルト像を撮像、（２）電子線信号波形上に非対称性を生じさせる撮像条件にてレジストパターンの電子線像を撮像、（３）光学式測定システムによりレジストパターンの散乱特性データを取得、のいずれかの観測方法により観測データを取得し、これらを予め露光条件を振って作成したモデルデータにあてはめることによって、露光量、焦点位置の変動を推定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光量と焦点位置を変えた種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する第１のステップと、該第１のステップで取得した観測データを用いて前記露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する第２のステップと、被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する第３のステップと、該レジストパターンの観測データを前記モデルデータに照合することによって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する第４のステップとを有する露光プロセスの変動をモニタする方法であって、前記露光条件の変動によって寸法が変化すると共に断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記第１のステップおよび前記第３のステップにおける観測手段として傾斜撮像が可能な電子顕微鏡を用い、該電子顕微鏡を用いて傾斜撮像して得たレジストパターンの電子線像または／および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または／およびパターン幅を含む寸法特徴量を前記第２のステップ及び前記第４のステップにおける観測データとして用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
【請求項２】
露光量と焦点位置を変えた種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する第１のステップと、該第１のステップで取得した観測データを用いて前記露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する第２のステップと、被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する第３のステップと、該レジストパターンの観測データを前記モデルデータに照合することによって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する第４のステップとを有する露光プロセスの変動をモニタする方法であって、前記露光条件の変動によって寸法が変化すると共に断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記第１のステップおよび前記第３のステップにおける観測手段として傾斜撮像が可能な電子顕微鏡を用い、レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性を生じさせる撮像条件にて撮像したレジストパターンの電子線像または／および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または／およびパターン幅を含む寸法特徴量を前記第２のステップ及び前記第４のステップにおける観測データとして用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
【請求項３】
露光量と焦点位置を変えた種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する第１のステップと、該第１のステップで取得した観測データを用いて前記露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する第２のステップと、被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する第３のステップと、該レジストパターンの観測データを前記モデルデータに照合することによって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する第４のステップとを有する露光プロセスの変動をモニタする方法であって、前記露光条件の変動によって寸法が変化すると共に断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記第１のステップおよび前記第３のステップにおける観測手段としてレジストパターンからの散乱光を検出する光学式測定システムを用い、散乱特性データを観測データとして用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の露光プロセスモニタ方法であって、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンとして、レジストを凸状に残して形成した孤立性の高い残しパターン、または、レジストを凹状に抜いて形成した孤立性の高い抜きパターンを用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
【請求項５】
請求項３に記載の露光プロセスモニタ方法であって、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンとして、（１）ライン幅よりスペース幅が十分に大きいライン＆スペースパターン、または／および、（２）ライン幅よりスペース幅が十分小さいライン＆スペースパターンを用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
【請求項６】
レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性を生じさせる露光プロセスモニタ用の撮像条件と、非対称性を生じさせない撮像条件の両方が設定可能な電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項１乃至３の何れかに記載の露光プロセスモニタ方法によって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定した結果に基づき、露光条件を補正することを特徴とする露光プロセス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造工程においてウェハ上に塗布したレジスト膜を露光し現像してレジストパターンを形成する露光工程に関するもので、特に、露光工程を制御するのに適した露光プロセスモニタ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のリソグラフィ工程の流れを示したものである。
【０００３】
レジストパターンは半導体ウェーハ等の基板上に感光材であるレジストを所定の厚さで塗布し、露光器を用いてマスクパターンを縮小露光した後に（２０５０）、現像する（２０５１）ことによって形成する。形成されたレジストパターンは、寸法測定機能付きの走査型電子顕微鏡（測長ＳＥＭまたはＣＤ−ＳＥＭ）で寸法チェックが行われる（２０５２）。
【０００４】
従来の測長ＳＥＭでの処理内容は、例えば、寸法精度を厳しく管理する部位を含む領域の電子線像を取得した後（２０５３）、寸法が計測され（２０５４）、寸法が基準を満たすか否かの判定を行い（２０５５）、満たさない場合には露光器の露光量を変更する（２０５６、露光量の補正量はΔＥ）、というものであった。例えばポジ型のレジストの場合、レジスト寸法が大きすぎれば露光量を増やし、レジスト幅が小さすぎれば露光量を減らすことが行われる。露光量を増減量は、作業者の経験と勘に基づいて決定される場合も多い。
【０００５】
図３はレジストパターンとエッチング後の膜パターンの関係を示したものである（日本学術振興会荷電粒子ビームの工業への応用第１３２委員会第９８回研究資料「電子ビームテスティングハンドブック」Ｐ．２５５より）。レジストパターンの形状とエッチング後の膜パターンの形状との間にはエッチング条件が同じであれば一定の関係があり、所定の形状の膜パターンを得るためにはレジストパターンもまた所定の形状を有すことが必要である。
【０００６】
新たな品種の半導体基板の着工時などには、製品ウェーハの投入に先立ち、ショット（１回の露光単位）ごとに焦点位置、露光量を変えてパターンを焼き付けたウェーハを作り（通常こうしたウェーハはＦＥＭウェーハ：Ｆｏｃｕｓ  ＆  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｍａｔｒｉｘウェーハと呼ばれる）、各ショットのレジストパターンの寸法計測を行う他、ウェーハを切断して断面形状を調べるなどして所定のレジストパターン形状が得られる焦点位置と露光量をみつける「条件出し作業」が行われる。この作業によって、最適露光量と最適焦点位置が決定され、その条件に基づいて製品ウェーハの露光が行われる。
【０００７】
しかし時間がたつにつれ種々のプロセス変動（露光器の各種センサーのドリフト、レジストの感光感度の変化、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）温度ばらつきなど）によって、条件出し作業で決定した条件では適正な形状のレジストパターンが得られなくなる場合がある。これを検知するのが前述した寸法計測（工程２０５２）の役割であり、従来技術においては、寸法をプロセス変動のバロメータとし、露光量の補正によってプロセス変動を補償することが試みられていた。
【０００８】
この従来技術に関連する文献として、下記の特許文献１がある。
【特許文献１】
特開平１１−２８８８７９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、プロセス変動を検知し対策するため、測長ＳＥＭを用いてライン幅等の寸法値を調ベ、寸法値が基準を満たさない場合には露光量を補正する方法がとられている。
【００１０】
しかし、近年の半導体パターンの微細化に伴い露光量と焦点位置の変動許容量はきわめて小さくなっており、露光量の補正だけでは、もはやプロセスを適正範囲内に維持するのは難しい状況となっている。例えば６５ｎｍノードでの露光量変動は８〜１０％以下、焦点位置の変動は２００〜３００ｎｍ以下に制御することが求められている。これを実現するには、プロセス変動を定量的に示す情報、すなわち、露光量のずれが何ミリジュールであり、焦点位置のずれが何ｎｍといった変動量の正確な定量化が必要とである。
【００１１】
前記従来技術では、焦点位置の変動が見逃される場合があるし（∵焦点位置の変動は必ずしも寸法変動を伴わない）、露光量ずれの検出も不正確といわざるを得ない（∵焦点位置のずれによっても寸法変動が起こりうる）。さらに、本来焦点位置を補正すべき場合でも、露光量の補正が行われるため、適正な形状のレジストパターンが得られない場合があることは明らかである。従って、上記従来技術では、適正な露光プロセスの維持は望めない。
【００１２】
本発明の目的は、適正な露光プロセスの維持を可能とする露光プロセスモニタ方法を提供することにあり、特に、露光量の変動のみならず焦点位置の正確な変動量を計測する事が可能な露光プロセスモニタ方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下のステップで構成される。
［ステップ１］：あらかじめ、種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する。
［ステップ２］：取得した観測データを用いて、露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する。
［ステップ３］：被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する。
［ステップ４］：前記観測データを前記モデルデータに照合することによって、被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する。
【００１４】
本発明は、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、上記ステップ１およびステップ３における観測手段として傾斜撮像が可能な電子顕微鏡を用い、傾斜撮像したレジストパターンの電子線像または／および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または／およびパターン幅を含む寸法特徴量を観測データとして用いるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明は、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記ステップ１およびステップ３におけるレジストパターンの観測手段として電子顕微鏡を用い、レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性を生じさせる撮像条件にて撮像したレジストパターンの電子線像または／および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または／およびパターン幅を含む寸法特徴量を観測データとして用いるようにしたものである。
【００１６】
また、本発明は、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記ステップ１およびステップ３におけるレジストパターンの観測手段としてレジストパターンからの散乱光を検出する光学式測定システムを用い、散乱特性データを観測データとして用いるようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（１）全体の流れ
図１は、本発明第１の実施の形態に係る、露光プロセスモニタを有するリソグラフィ工程の概念図である。図において、破線で囲んだ部分（１０００）は製品ウェーハの流れを示し（左から右へと進む）、実線で囲んだ部分（２０００）露光プロセスモニタのための処理の流れを示している（上から下へと進む）。
【００１８】
露光プロセスのモニタは、従来の寸法チェックのタイミングで実施する。後述する所定のパターン形状を有するレジストパターンの観測データを取得し（工程２００１）、観測データの特徴量ｆｋを算出する（工程２００２）。添え字ｋは特徴量の通し番号である（ｋ＝１・・・・ｎ；ｎは特徴量の総数）。次に、特徴量ｆｋを、露光条件（Ｅ、Ｆ）と観測データとを関連づけるモデルデータＭｋ（Ｅ、Ｆ）にあてはめ（工程２００３）、全特徴量のあてはめ結果から露光条件（Ｅ、Ｆ）を算出する（工程２００４）。ここで、モデルデータＭｋ（Ｅ、Ｆ）は、予め、前述のＦＥＭウェーハを用いるなどして、種々の露光条件（Ｅ、Ｆ）下での観測データを収集することにより作成しておく。
【００１９】
（Ｅ、Ｆ）の算出結果は、プロセス制御を行っているＡＰＣコントローラ２００５などの半導体製造制御システムに送られ、露光量変動、焦点位置値変動の時間的推移などに基づいて、露光器へのフィードバック量ΔＥとΔＦが決定され、以降の露光器のレシピがΔＥ、ΔＦに基づいて変更される。この結果、以降のウェーハ（ロット）はより良いプロセス条件で露光が行われるようになる。本発明においては、焦点位置、露光量のいずれがずれた場合であっても、その変動が定量的に計測されて露光条件へとフィードバックされるため、正常な露光プロセスの維持が可能となる。以下、本発明の詳細を説明する。
【００２０】
（２）観測対象パターン
観測対象としては、孤立ラインパターン、孤立アイランドパターンなど近傍に別のパターンが存在しない孤立性の高いパターンを用いる。またはその反転パターンである、孤立スペースパターン、孤立ホールパターンなどでも良い。パターンサイズは露光波長と同程度かそれ以下が望ましい（例えば、露光波長が１９３ｎｍの場合、パターンサイズ１００〜２００ｎｍ）。
【００２１】
図４は、孤立ラインパターンおよび孤立スペースパターンと、比較対照としてライン＆スペースパターンの断面形状が、露光器の露光量および焦点位置の変動によってどのように変化するかを模式的に示したものである。簡単化するため、断面形状は台形で表現し、パターン幅、側壁傾斜角の露光量および焦点位置による変化をグラフに表した。
【００２２】
露光量が変動した場合には、いずれのパターンもパターン幅ｄ変化するので、パターン幅を露光量変動のバロメータにすることができる。しかし、焦点位置が変動した場合、孤立ラインパターン、孤立スペースパターンは形状が大きく変化するのに対し（パターン幅も側壁傾斜角も変化する）、ライン＆スペースパターンは断面形状の変化が乏しい。特に、焦点位置ずれ０付近においては、パターン幅、側壁傾斜角とも殆ど変化しない。
【００２３】
焦点位置ずれが０から遠ざかるにつれ側壁傾斜角が変化するが、プラス側、マイナス側とで似通った形状変化であるため、これをバロメータとしたのでは焦点ずれの符号を見誤るおそれがある。以上のように、孤立ラインパターン、孤立スペースパターンなど、孤立性の高いパターンの方が焦点位置変動のモニタリングに適したパターンということができる。
【００２４】
孤立ラインパターンと、孤立スペースパターンを比較した場合、露光量変動に対して前者が単調減少なのに対し、後者が単調増加であるが、これはレジスト幅を計測しているか、レジスト間隔を計測しているかによるものであり、本質的な違いはない。特徴的なのは、両者の焦点位置変動に対する側壁傾斜角の変化である。孤立ラインパターンの場合、焦点位置がマイナス側にずれると順テーパ形状（θ＜９０°）、プラス側にずれると逆テーパ形状（θ＞９０°）となるのに対し、孤立スペースパターンの場合には、焦点位置がマイナス側にずれると逆テーパ形状に、プラス側にずれると順テーパ形状となる。
【００２５】
このような挙動の違いは、パターンサイズ、パターン配置によって実効的な光強度が異なるために生じるものであり（実効的な光強度は孤立ラインパターン＞ライン＆スペースパターン＞孤立スペースパターン）、広い意味での光近接効果の現れである。次に、孤立ラインパターン、または、孤立スペースパターンなどの孤立性の高いパターンを観測対象として、以下に露光量変動量、焦点位置変動量を求めるかを説明する。
【００２６】
（３）観測方法その１
第１の観測方法においては、傾斜観察が可能な電子顕微鏡によるレジストパターンの電子線像から算出した特徴量を、観測データとする。図５は、傾斜観察をしない場合、すなわち、レジストパターンに対して垂直上方から電子線を照射し、発生する二次電子を検出することによって得られた電子線像（以下、Ｔｏｐ−Ｄｏｗｎ像と呼ぶ）と、Ｔｏｐ−Ｄｏｗｎ像から算出した特徴量の、露光量変動、焦点位置変動に対する値の変化を示したものである。
【００２７】
図５（ａ）は、孤立ラインパターンの断面形状と二次電子信号強度との関係を示したものである。同図のように、この例では孤立ラインパターンを観測対象としている。一般に、二次電子信号強度は、傾斜角に応じて大きくなるため、側壁部での信号強度は平坦部での信号強度よりも大きい。
【００２８】
電子線像上では明るい帯とて現れるため、ホワイトバンドあるいはブライトバンドと呼ばれることもある。図５（ｂ）〜（ｅ）では、特徴量ｆ１：パターン幅、および、特徴量ｆ２：ホワイトバンド幅が焦点位置変動あるいは露光量変動によってどのように変化するかを示している。ｆ１は、図４のパターン幅ｄ１の変化を、ｆ２は、側壁傾斜角θ１の変化を概略反映するが、θ１が９０°以上ではｆ２は変化しなくなる。これは、逆テーパになると、Ｔｏｐ−Ｄｏｗｎ像上には変化が現れなくなってしまうためである。
【００２９】
本発明の第１の観測方法においては、この問題を解決するため、傾斜観察が可能な電子顕微鏡を用い、チルト像から特徴量を算出するようにする。傾斜撮像は、図６（ａ）のように走査する電子線を傾斜させても、図６（ｂ）のようにステージを傾斜させても良い。チルト像上では、逆テーパ形状の変化も現れるため、図６（ｃ）のように、焦点位置がマイナス側からプラス側へ変化するのに伴い、ホワイトバンド幅ｆ２が連続的に変化するようになる。従って、ホワイトバンド幅ｆ２を焦点位置変動のバロメータとして用いることが可能となる。
【００３０】
なお、特徴量としては、これまで述べたパターン幅ｆ１、ホワイトバンド幅ｆ２だけでなく、画像上に含まれる断面形状情報を余さず利用するため、図７（ａ）に示したような、種々の特徴量を用いるようにしても良い。あるいは、信号波形から特徴量を算出する代わりに、図７（ｂ）のように信号波形ｇ（ｘ）を特徴量としても良いし、図７（ｃ）のように電子線像ｈ（ｘ、ｙ）を特徴量としてもよい。
【００３１】
また、画像を取得する際は、レジストパターンのラインエッジラフネスによる特徴量のばらつきの影響を軽減するため、通常の縦横等倍の画像を用いる代わりに、図７（ｄ）のようにラインの長手方向に電子線の走査間隔を広げた、縦横変倍画像を用いるようにしても良い。また、１ショット内のトポグラフィの影響を軽減するためには、１ショット内の複数箇所でレジストパターンの電子線像を取得することが望ましい。パターンはスクライブエリア等に設けた専用パターンでも良いし、実際のパターンを用いても良い。
【００３２】
以上、孤立ラインパターンを用いる場合について述べたが、孤立スペースパターンあるいは、他の孤立性の高いパターンを用いる場合も同様である。
【００３３】
（４）露光量、焦点位置算出方法の詳細
図８にモデル作成の手順を示す。同図のようにＦＥＭウェーハを用いて、各露光量、フォーカス値（Ｅ、Ｆ）における画像を取得し、図７（ａ）に示したような特徴量を算出する（図には簡単のため２個分の特徴量のみしか示した）。これをｍｋ（Ｅ、Ｆ）（ｋ＝１・・・・ｎ；ｎは特徴量の総数）とする。これを平滑化、内挿したＭｋ（Ｅ、Ｆ）をモデルデータとする。内挿するのは露光量、焦点位置をＦＥＭの露光量、焦点位置の間隔より細かい分解能で算出するためである。図９はに露光量・焦点位置算の手順を示す。
【００３４】
露光量・焦点位置を推定しようとするウェーハのレジストパターンのＳＥＭ像から特徴量ｆｋ（ｋ＝１・・・・ｎ）を算出し、特徴量ｆｋのばらつきが標準偏差σｋの正規分布に従うという仮定して、（数１）に示す尤度関数ｐｋ（Ｅ、Ｆ）（ｋ＝１・・・・ｎ）を求める。
【００３５】
【数１】
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【００３６】
σｋは特徴量ｆｋのプロセスばらつきの実情に合わせた値を与える。続いて、特徴量ごとに求めた尤度関数を掛け合わせてＰ（Ｅ、  Ｆ）を求め（数２）、これが最大値となる（Ｅ、Ｆ）を露光量、フォーカス値推定の解とする（数３）。
【００３７】
【数２】
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【００３８】
【数３】
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【００３９】
なお、図７（ｂ）、図７（ｃ）のように信号波形ｇ（ｘ）、電子線像ｈ（ｘ、ｙ）を特徴量とする場合も同様である。すなわち、位置座標ｘ、あるいは、（ｘ、ｙ）を上記のｋと同様に扱い、同様の算出手順を適用する。
【００４０】
（５）観測方法その２
第２の観測方法においては、レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性が生じるような撮像条件にて撮像したレジストパターンの電子線から算出した特徴量を観測データとして用いる。
【００４１】
図１０は露光器の焦点位置が異なるレジストパターンを、加速電圧８００Ｖ、ビーム電流８ｐＡにて、画像上左から右への１方向スキャン（図１１（ａ）参照）により取得した画像から得た信号波形である。パターンは孤立ラインパターンであり、前述のように露光器の焦点位置がマイナス側にずれた場合には順テーパ形状を、プラス側にずれた場合には逆テーパ形状を有している。信号波形上に付した矢印マークの部位に着目すると、逆テーパの度合いが増すにつれ、右側ホワイトバンドの外側裾部分の信号量が増加していることが分かる。
【００４２】
通常のＴｏｐ−ｄｏｗｍ像では、レジストが逆テーパ形状になると、断面形状の変化が電子線像上に現れなくなるが（図５（ｄ）参照）、上記のような画像取得方法をとれば、逆テーパの形状変化モ検出可能となる。
【００４３】
特徴量としては、例えば、図１１（ｂ）に示したような特徴量を用いる。画像取得条件は、上記の条件（加速電圧８００Ｖ、ビーム電流８ｐＡ、１方向スキャン）に限定するものではなく、順テーパ→逆テーパという対象物の断面形状の変化が電子線像上に現れるような任意の撮像条件を適用すれば良い。
【００４４】
（６）観測方法その３
第３の観測方法を、図１２に示す。ここでは観測手段としてレジストパターンからの散乱光を検出する光学式測定システム（スキャタロメトリ）を観測装置とし、散乱特性データを観測データとして用いる。一定精度の散乱特性データを取得するためには、視野内に一定ピッチで形成されたライン＆スペースパターンを必要とする。
【００４５】
しかし、図４に示したように、通常のライン＆スペースパターンは焦点位置変動に対する断面形状変化が乏しいため、ここでは、図１３（ａ）に示したような、ライン幅＜＜スペース幅のライン＆スペースパターン、あるいは、図１３（ｂ）に示したようなライン幅＞＞スペース幅のライン＆スペースパターンを観測対象とする。全者は孤立ラインパターン的な挙動を、後者は孤立スペース的な挙動を示す。
【００４６】
図１２のように、ＦＥＭウェーハから実測した散乱特性データ群をモデルデータとし、同じ光学式測定システムによるプロセスウェーハの実測散乱特性データをモデルデータ照合することにより、露光量と焦点位置のずれ量を算出する。照合は、散乱特性データ間の正規化相関を求め、相関係数が最も大きいモデルデータの露光量、焦点位置（Ｅ０、Ｆ０）を解とする。あるいは、（Ｅ０、Ｆ０）の周囲８近傍の相関係数を求め、放物面を当てはめるなどして、相関係数のピーク位置をＦＥＭの露光量、焦点位置の間隔より細かい分解能で算出するようにしても良い。
【００４７】
図では、散乱特性データを波長ＶＳ分光強度としているが、位相情報など、他の散乱特性データを用いても良い。また、図１３（ａ）、図１３（ｂ）のいずれかのパターンを観測対象としても良いが、これら両方を観測対象としても良い。
スループットは１／２になるが、その方が高い精度が期待できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、露光量の変動のみならず焦点位置変動の検知が可能で、かつ、検知にとどまらず、露光量と焦点位置の正確な変動量を求めることが可能となる。その結果、従来の寸法計測では見逃されていた焦点位置のずれによる立体形状の異常が検出可能となり、再生がきかないエッチング後の膜パターンとなる不良の作り込みが防げるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】露光プロセスモニタ方法の全体構成を示すブロック図である。
【図２】従来のリソグラフィ工程を示すブロック図である。
【図３】レジストパターン形状と膜パターン形状の関係を示す、レジストパターン及び膜パターンの断面図である。
【図４】パターン種類別の断面形状、パターン幅、傾斜角のそれぞれ状態を示す一覧図である。
【図５】（ａ）孤立ラインパターンの断面形状と二次電子信号波形の関係を示す図、（ｂ）パターン幅とフォーカスずれ量との関係を示すグラフ、（ｃ）パターン幅と露光量の変動量との関係を示すグラフ、（ｄ）ホワイトバンド幅とフォーカスずれ量との関係を示すグラフ、（ｅ）ホワイトバンド幅と露光量の変動量との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）（ｂ）共に、傾斜撮像時のパターン及び基板断面とでんし、ビームの入射方向を示す図。（ｃ）ホワイトバンド幅とフォーカスずれ量との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）孤立ラインパターンの二次電子信号波形と特徴量を示す図、（ｂ）二次電子信号波形の正規化の状態を示す図である。（ｃ）孤立ラインパターンの平面図、（ｄ）孤立ラインパターンの平面図で画像取得範囲を示す図である。
【図８】モデルデータの作成方法を示す図で、（ａ）はＦＥＭウェハの平面図、（ｂ）はオリジナルデータを示す３次元のグラフ、（ｃ）はモデルデータの３次元のグラフである。
【図９】モデルデータへの当てはめ方法を示す図であって、（ａ）は特徴量ｆｋのあてはめを示す。（ｂ）は尤度関数Ｐｋ（Ｅ、Ｆ）を示すグラフ、（ｃ）は尤度関数の積Ｐ（Ｅ、Ｆ）を示すグラフである。
【図１０】第２の観測方法下における焦点位置の変動に伴う信号波形の変化を示す図である。
【図１１】（ａ）第２の観測方法の説明図、（ｂ）第２の観測方法における特徴量の算出方法を示す図である。
【図１２】第３の観測方法の全体の流れを示すフロー図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）共に、第３の観測方法に用いる観測対象パターンの平面図である。
【符号の説明】
１０００…リソグラフィプロセス、２０００…露光条件モニタシステム、２００１〜２００４…露光条件モニタの各工程
【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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【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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