(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上のレジストの複数のチップ領域にそれぞれデバイスパターンを露光し、加熱の後、
現像によりデバイスパターンを形成するパターン形成方法において、前記デバイスパターンの露光時に、潜像モニタ領域及び現像モニタ領域をデバイスパターンとともに前記被処理基板上のレジストの各チップ領域に露光する工程と、
前記露光工程後の加熱工程と現像工程の間で、複数のチップ領域の各潜像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該潜像モニタ領域の反射光強度の測定を行う工程と、
測定結果に基づいて前記被処理基板内で代表的な条件で処理されているチップ領域を抽出する工程と、
前記デバイスパターンの現像中に、抽出されたチップ領域内に配置された前記現像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該現像モニタ領域からの反射光強度変化に応じて現像を停止することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記デバイスパターンの現像の停止処理は、該現像モニタ領域からの反射光強度変化に基づいてデバイスパターンが所望寸法に仕上がる現像停止時間を予測することで行われることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記潜像モニタ領域の反射光強度は、測定を行った潜像モニタ領域Ａの反射光強度ＩAに対して前記光源の照射むらを考慮して規格化した反射光強度Ｉsであり、予め取得している前記光源の照射むらが存在する画像中で前記モニタ領域の反射光強度をｉA、バックグランド反射光強度をＩbgndとしたとき、前記反射光強度Ｉsは、
【数１】
0003869180.tif 000005
により与えられることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
被処理基板上のレジストの複数のチップ領域にそれぞれデバイスパターンを露光し、加熱の後、
現像によりデバイスパターンを形成するパターン形成方法において、前記デバイスパターンの露光時に、潜像モニタ領域及び現像モニタ領域をデバイスパターンとともに前記被処理基板上のレジストの各チップ領域に露光する工程と、
前記露光工程後の加熱工程と現像工程の間で、複数のチップ領域の各潜像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該潜像モニタ領域からの反射光強度から前記レジストの潜像深さを求める工程と、
測定された前記レジストの潜像深さに基づいて前記被処理基板内で代表的な条件で処理されているチップ領域を抽出する工程と、
前記デバイスパターンの現像工程の初期に、抽出されたチップ内に配置された前記モニタ領域に複数の波長の光を照射して前記レジストの下地の膜厚を測定する工程と、
測定された下地の膜厚から反射光強度しきい値を決定する工程と、
前記デバイスパターンの現像中に、抽出されたチップ領域内に配置された前記現像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該現像モニタ領域からの反射光強度変化と前記決定された反射光強度しきい値に基づいて現像を停止することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
現像工程の初期に前記レジストの下地の膜厚を測定する工程において、
前記下地の膜厚は、レジストが全面に形成されている領域とレジスト残膜０の領域との反射光強度比と、前記下地の膜厚との関係より求められることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記反射光強度しきい値を決定する工程において、前記反射光強度しきい値は、予め求めている下地膜厚に対する反射光強度しきい値と下地膜厚との関係より決定されることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
被処理基板上のレジストの複数のチップ領域にそれぞれデバイスパターンを露光し、加熱の後、現像によりデバイスパターンを形成するパターン形成方法において、
前記デバイスパターンの露光時に、潜像モニタ領域及び現像モニタ領域をデバイスパターンとともに前記被処理基板上のレジストの各チップ領域に露光する工程と、
前記露光工程後の加熱工程と現像工程の間で、複数のチップ領域の各潜像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該潜像モニタ領域の反射光強度を測定する工程と、
測定された反射強度から前記レジストの潜像深さを求める工程と、
測定された前記レジストの潜像深さに基づいて前記被処理基板内で代表的な条件で処理されているチップ領域を抽出する工程と、
前記デバイスパターンの現像工程中に、抽出されたチップ領域内の前記現像モニタ領域に特定波長の光を照射し、現像時間と反射光強度との関係の特異点からデバイスパターンが所望寸法に仕上がる現像停止時間を予測する工程と、
予測された現像停止時間に現像を停止させる工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
前記現像モニタ領域がホール或いはラインパターンで構成される場合、現像時間と反射光強度との関係の特異点はパターンの抜け時間であって、前記現像停止時間は、予め求められているデバイスパターンが所望寸法に仕上がる時間と、前記パターンの抜け時間との関係をもとに予測することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記現像モニタ領域がマスク上で特定の透過率を有するパターンで構成される場合、現像時間と反射光強度との関係の特異点は、レジストの抜け時間であって、
前記現像停止時間は、予め求められているデバイスパターンが所望寸法に仕上がる時間と、前記レジストの抜け時間との関係をもとに予測されることを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記レジストの潜像深さを求める工程において、
前記レジストの下地の膜厚が未知の場合、
前記特定波長の光が、前記レジストの膜厚と反射強度との関係において、該レジストの初期膜厚付近で前記関係が変曲点を示すと共に、該初期膜厚付近で位相が１８０゜異なる二つの波長の光であり、
前記二つの波長の反射光強度からそれぞれ求められた前記レジストの潜像深さを重み付け平均することにより前記レジストの前記潜像深さを求めること特徴とする請求項４又は７に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記レジストの潜像深さを求める工程において、
前記レジストの下地の膜厚が既知の場合、
前記潜像モニタ領域に対して、前記レジストの膜厚と反射強度との関係において該レジストの初期膜厚付近で前記関係が変曲点を示す波長の光を照射し、予め求めている下地の膜厚に対する反射光強度とレジスト膜厚の関係をもとに、前記レジストの潜像深さを求めること特徴とする請求項４又は７に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
被処理基板上のレジストの複数のチップ領域にそれぞれデバイスパターンを露光し、加熱の後、現像によりデバイスパターンを形成するパターン形成方法において、
前記デバイスパターンの露光時に、潜像モニタ領域及び現像モニタ領域をデバイスパターンとともに前記被処理基板上のレジストの各チップ領域に露光する工程と、
前記露光工程後の加熱工程と現像工程の間で、複数のチップ領域の各潜像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該潜像モニタ領域の反射光強度を求める工程と、
測定された反射強度から前記レジストの潜像深さを求める工程と、
測定された前記レジストの潜像深さに基づいて前記被処理基板内で代表的な条件で処理されているチップ領域を抽出する工程と、
抽出された前記チップ領域内の前記現像モニタ領域に特定波長の光を照射し、反射強度に基づいてデバイスパターンが所望寸法に仕上がる現像停止時間を予測する工程と、
前記現像停止時間に基づいて現像を行う工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１３】
前記現像停止時間を予測する工程は、抽出されたチップ領域内に配置された前記現像モニタ領域に対して前記加熱工程と前記現像工程との間に特定波長の光を照射し、前記現像モニタ領域からの反射光強度に基づいて行われることを特徴とする請求項１２に記載のパターン形成方法。
【請求項１４】
前記潜像モニタ領域と前記現像モニタ領域とは同じ領域であることを特徴とする請求項１，４，７，１２の何れかに記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の作製における光リソグラフィのレジストパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造に用いる光リソグラフィにおいては、レジストパターンを寸法精度良く形成することが重要である。そこで、従来、デバイスパターンとは別のモニタパターンを設け、現像中若しくは現像後にモニタパターンからの反射光強度をモニタし、現像時間制御，寸法制御を行う方法が採用されている。例えば、特開平１０−３００４２８号公報では、デバイスパターンとは異種のパターンをモニタパターンに用いた手法が示されている。
【０００３】
従来の方法では、ウェハの特定のチップに配置されたモニタ領域をモニタするため、モニタしているチップが何らかの原因で特異的な条件となっている場合には、モニタしているチップの寸法は所望値に仕上がるが、ウェハの平均的な寸法は大きくずれてしまうという問題があった。
【０００４】
ウェハ間の寸法のばらつきを低減させる方法として、特願平１０−４０６０３や特願平１１−７４０４６のように、現像時にデバイスパターンとは別に設けたモニタ領域のモニタ結果から現像時間を制御する方法がある。これらの手法では、ウェハの特定のチップに配置されたモニタ領域をモニタするため、モニタしているチップが何らかの原因で特異的な条件となっている場合には、モニタしているチップの寸法は所望値に仕上がるが、ウェハの平均的な寸法は大きくずれてしまうという間題があった。また、モニタ領域の変化をＣＣＤで見ようとした場合、反射光の微妙な変化を計測することができないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、ＬＳＩの加工寸法の微細化に伴い、レジストの現像時間にも精密な寸法制御が必要となっている。レジストパターンの寸法を制御するためにモニタパターンを用いる方法があるが、モニタしているチップに何らかの原因で特異的な条件となっている場合、モニタしているチップの寸法は所望値に仕上がるが、ウェハの平均的な寸法は大きくずれてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、特異的な条件で形成されたチップが存在しても、平均的な寸法のずれを補正し得るパターン形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
［構成］
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【０００８】
（１）本発明（請求項１）は、被処理基板上のレジストの複数のチップ領域にそれぞれデバイスパターンを露光し、加熱の後、現像によりデバイスパターンを形成するパターン形成方法において、前記デバイスパターンの露光時に、潜像モニタ領域及び現像モニタ領域をデバイスパターンとともに前記被処理基板上のレジストの各チップ領域に露光する工程と、前記露光工程後の加熱工程と現像工程の間で、複数のチップ領域の各潜像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該潜像モニタ領域の反射光強度の測定を行う工程と、測定結果に基づいて前記被処理基板内で代表的な条件で処理されているチップ領域を抽出する工程と、前記デバイスパターンの現像中に、抽出されたチップ領域内に配置された前記現像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該現像モニタ領域からの反射光強度変化に応じて現像を停止することを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
チップ領域の抽出をＣＣＤ等のカメラで位置検出した後、光学系を切り替えて、抽出した部分の強度をフォトマル等の高感度検出器を用いて行うことが好ましく、デバイスパターンの現像の停止処理は、該現像モニタ領域からの反射光強度変化に基づいてデバイスパターンが所望寸法に仕上がる現像停止時間を予測することで行われることを特徴とする。
【００１０】
前記潜像モニタ領域の反射光強度は、測定を行った潜像モニタ領域Ａの反射光強度ＩAに対して前記光源の照射むらを考慮して規格化した規格化した反射光強度Ｉsであり、予め取得している前記光源の照射むらが存在する画像中で前記モニタ領域の反射光強度をｉA、バックグランド反射光強度をＩbgndとしたとき、前記反射光強度Ｉsは、
【００１１】
【数４】
0003869180.tif 000002
【００１２】
により与えられること。
【００１３】
前記潜像モニタ領域と前記現像モニタ領域が同一の領域であること。
前記潜像モニタ領域或いは現像モニタ領域が、デバイスパターン領域の特定の領域であること。
前記潜像モニタ領域或いは現像モニタ領域が、デバイスパターンの一部を切り出し、そのまま若しくは寸法を一部変更して作成された要素パターンであること。
前記チップ領域とは、デバイスとして動作する領域だけでなく、テストパターンやマークの配置された領域を含むこと。
前記潜像モニタ領域或いは現像モニタ領域が、露光マスク上で特定の透過率を有する領域であること。
【００１４】
前記ウェハ内で代表的な条件で処理されているチップ領域は、潜像モニタ領域の反射光強度の中で最頻値を示したチップ領域であること。
前記ウェハ内で代表的な条件で処理されているチップ領域は、潜像モニタ領域の反射光強度の中で中央値を示したチップ領域であること。
【００１５】
前記ウェハ内で代表的な条件で処理されているチップ領域は、潜像モニタ領域の反射光強度の中で平均値を示したチップ領域であること。
【００２３】
（２）本発明（請求項４）は、被処理基板上のレジストの複数のチップ領域にそれぞれデバイスパターンを露光し、加熱の後、現像によりデバイスパターンを形成するパターン形成方法において、前記デバイスパターンの露光時に、潜像モニタ領域及び現像モニタ領域をデバイスパターンとともに前記被処理基板上のレジストの各チップ領域に露光する工程と、前記露光工程後の加熱工程と現像工程の間で、複数のチップ領域の各潜像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該潜像モニタ領域からの反射光強度から前記レジストの潜像深さを求める工程と、測定された前記レジストの潜像深さに基づいて前記被処理基板内で代表的な条件で処理されているチップ領域を抽出する工程と、前記デバイスパターンの現像工程の初期に、抽出されたチップ内に配置された前記モニタ領域に複数の波長の光を照射して前記レジストの下地の膜厚を測定する工程と、測定された下地の膜厚から反射光強度しきい値を決定する工程と、前記デバイスパターンの現像中に、抽出されたチップ領域内に配置された前記現像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該現像モニタ領域からの反射光強度変化と前記決定された反射光強度しきい値に基づいて現像を停止することを特徴とする。
【００２４】
本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
現像工程の初期に前記レジストの下地の膜厚構成を測定する工程において、前記下地の膜厚構成は、レジストが全面に形成されている領域とレジスト残膜０の領域との反射光強度比と、前記下地の膜厚との関係より求められること。前記モニタ領域に照射する波長は、膜厚変動に対して前記反射光強度比の変化が大きい波長であることがさらに好ましい。
前記反射光強度しきい値を決定する工程において、前記反射光強度しきい値は、予め求めている下地膜厚に対する反射光強度しきい値と下地膜厚との関係より決定されること。
【００２５】
（３）本発明（請求項７）は、 被処理基板上のレジストの複数のチップ領域にそれぞれデバイスパターンを露光し、加熱の後、現像によりデバイスパターンを形成するパターン形成方法において、前記デバイスパターンの露光時に、潜像モニタ領域及び現像モニタ領域をデバイスパターンとともに前記被処理基板上のレジストの各チップ領域に露光する工程と、前記露光工程後の加熱工程と現像工程の間で、複数のチップ領域の各潜像モニタ領域に対して特定波長の光を照射し、該潜像モニタ領域の反射光強度を測定する工程と、測定された反射強度から前記レジストの潜像深さを求める工程と、測定された前記レジストの潜像深さに基づいて前記被処理基板内で代表的な条件で処理されているチップ領域を抽出する工程と、前記デバイスパターンの現像工程中に、抽出されたチップ領域内の前記現像モニタ領域に特定波長の光を照射し、現像時間と反射光強度との関係の特異点からデバイスパターンが所望寸法に仕上がる現像停止時間を予測する工程と、予測された現像停止時間に現像を停止させる工程とを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
前記現像モニタ領域がホール或いはラインパターンで構成される場合、現像時間と反射光強度との関係の特異点はパターンの抜け時間であって、前記現像停止時間は、予め求められているデバイスパターンが所望寸法に仕上がる時間と、前記パターンの抜け時間との関係をもとに予測すること。
【００２７】
前記現像モニタ領域がマスク上で特定の透過率を有するパターンで構成される場合、現像時間と反射光強度との関係の特異点は、レジストの抜け時間であって、前記現像停止時間は、予め求められているデバイスパターンが所望寸法に仕上がる時間と、前記レジストの抜け時間との関係をもとに予測されること。
【００２８】
これらの発明（請求項４，７）の発明の好ましい実施態様を以下に記す。
【００２９】
前記レジストの潜像深さを求める工程において、前記レジストの下地の膜厚が未知の場合、前記特定波長の光が、前記レジストの膜厚と反射強度との関係において、該レジストの初期膜厚付近で前記関係が変曲点を示すと共に、該初期膜厚付近で位相が１８０゜異なる二つの波長の光であり、前記二つの波長の反射光強度からそれぞれ求められた前記レジストの潜像深さを重み付け平均することにより前記レジストの前記潜像深さを求めること。
【００３０】
前記レジストの潜像深さを求める工程において、前記レジストの下地の膜厚が既知の場合、前記潜像モニタ領域に対して、前記レジストの膜厚と反射強度との関係において該レジストの初期膜厚付近で前記関係が変曲点を示す波長の光を照射し、予め求めている下地の膜厚に対する反射光強度とレジスト膜厚の関係をもとに、前記レジストの潜像深さを求めること。
【００３１】
［作用］
本発明は、上記構成によって以下の作用・効果を有する。
【００３２】
ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップ領域を潜像モニタ領域の反射光強度を測定することで抽出し、抽出されたチップ領域の現像モニタ領域を現像中にモニタし、その反射光強度応じて現像時間を制御するにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができる。
【００３３】
また、反射光強度を測定する際に、光源の照射むら或いは時間的な反射光強度の変化を考慮した反射光強度の規格化を行うことにより、反射光強度の測定精度が向上し、代表的なチップ領域を抽出する精度が向上する。
【００３４】
また、ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップを潜像モニタ領域の潜像深さを測定することで抽出し、そのチップの現像モニタ領域を現像中にモニタし、その反射光強度から最適な現像時間を算出し現像時間を制御するにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができ、歩留まりが大きく向上する。
【００３５】
また、反射光強度変化の特異点から現像終点を求める手法では、現像モニタ領域の反射光強度変化のなかで下地膜厚に依存しない特異的な点から露光量やフォーカス値を測定し、それにみあった最適な現像を行うことにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することがきできる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本実施形態は潜像のモニタリングおよび現像中のモニタリングを同じモニタ領域に対して現像装置内で行った場合について説明する。
【００３７】
図１は、本発明の第１実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図である。
【００３８】
現像ユニット１００内に、通常の現像〜リンスを行うのに必要なユニットの他に、モニタを行うためのモニタヘッド１０１が配置されている。モニタヘッド１０１にはプローブ光の光源（条件によって波長選択できるように狭帯域フィルターを複数内蔵）１０２、モニタヘッド１０１に光を導入するファイバ１０３が接続されていて、モニタヘッド１０１中のコリメーションレンズにより、特定の波長に狭帯化したほぼ単色の平行光でウェハ１０４を照明できるようになっている。また、ウェハ１０４からの反射光は、モニタヘッド１０１の中にあるＣＣＤカメラで検出できるようになっている。このモニタヘッド１０１は複数のチップ（チップ領域）１０５内に配置されたモニタ領域１０６をモニタできるように、装置の制御部１０９からの信号でウェハ１０４上を走査可能である。モニタヘッド１０１はマスクのレイアウトおよび露光のショットマップをもとに特定のチップのモニタ領域が検出できる位置に移動し、画像を取得し、解析部１０８に画像を送り、パターンマッチングによりモニタ領域を認識し、モニタ領域の反射光強度を取得できるようになっている。なお、チップ１０５とは、デバイスとして動作する領域だけでなく、テストパターンやマークの配置された領域を含んでいる。
【００３９】
モニタ領域１０６は、図１に示すように、マーク領域１０７が形成されたダイシングラインに配置されている。モニタ領域形成用のマスクパターンとしては、特定の透過率を有するパターンを用いる。特定の透過率を有するマスクパターンは、ウェハ上に０次回折光しか到達しないピッチを有する規則パターンで、かつマスク上での抜きと残しの比率を変えることで作製する。
【００４０】
０次回折光だけがウェハ上に到達するような条件は、露光波長（λ）、パターンのウェハ上のピッチ（ｐ）、ＮＡ、σを用いて、
λ／ｐ≧（１＋σ）ＮＡ    （１）
と定められる。
【００４１】
そこで、露光時の照明の条件（ ＮＡ：０．６、σ：０．７５、露光波長：２４８ｎｍ ）から、マスクパターンのピッチとして２２０ｎｍ（ウェハ上の値）を採用する。このようなピッチのパターンを用いることで、特定の透過率を有するマスクパターンを形成することができる。
【００４２】
このようなパターンの透過率Ｔは、パターンピッチをｐ、パターンのスペース幅をｄとすると、
Ｔ＝（ｄ／ｐ）2    （２）
と表される。
【００４３】
特定の比率のマスクパターンを用いれば、露光量に応じて、モニタ領域の潜像時の膜減り量、現像時の現像速度が決まる。
【００４４】
図２、図３にモニタ領域形成用のマスクパターンの透過率を４６．９％にした場合の露光量と膜減り量、および、露光量と膜抜け時間の関係を示す。ここでターゲットとするパターンは、２００ｎｍＬ／Ｓパターンとし、ターゲットパターンがほぼ１：１に仕上がる露光量（２０ｍJ／ｃｍ2 ）近辺での関係を示している。このときのレジスト膜厚は４００ｎｍ、反射防止膜厚は６０ｎｍである（以下、本実施形態では同条件）。
【００４５】
図２に示すように、ドーズ量と膜減り量とは比例関係にあり、膜減り量からドーズ量が求められることが分かる。従って、潜像モニタ領域をモニタし、膜減り量を測定することで、ドーズ量を求めることができる。
【００４６】
また、図３に示すように、ドーズ量と抜け時間とは比例関係にあり、抜け時間からドーズ量を求めることができる。従って、現像中にモニタし、抜け時間を測定することで露光量を求めることができる。
【００４７】
本実施形態では、潜像のモニタ時にはモニタ領域の膜減り量に相当する量として反射光強度をモニタし、現像のモニタ時には反射光強度変化がなくなる時間（膜抜け時間）をモニタする。
【００４８】
次に、モニタ時にパターンに照射する光の波長の選び方について説明する。潜像のモニタを行う場合には、図２に示すように、十数ｎｍ程度の膜厚が減少するところを精度よくモニタする必要がある。
【００４９】
レジスト上に現像液がない場合の、レジストの膜減り量と反射率の関係を図４に示す。この関係より、膜減り量が十数ｎｍの場合（図中の矢印の範囲）、波長４３０ｎｍでモニタすると反射率変化が膜厚に対して単調に変化しかつ、変化量が大きいため、反射光強度から精度よく膜減り量、即ち露光量をモニタすることが可能である。
【００５０】
このように、レジスト／反射防止膜／下地の構造および、適正露光量付近でのモニタパターンの膜減り量に対して、最も反射率変化が大きくなるようにモニタ時の波長を決めればよい。なお、装置構成として、膜厚計を設置する場所が許される場合には、膜減り量を膜厚計によりモニタしてもよい。
【００５１】
また、現像中にモニタする場合には、図３の縦軸に示す膜抜け時間を精度よく求める必要がある。レジスト上に現像液がある場合の、レジストの膜減り量と反射率の関係を図５に示す。
【００５２】
抜け時間を精度よく求めるためには、レジスト膜厚が０（膜減り量は４００ｎｍ）になる周辺で（図５中の矢印の範囲）反射率変化が大きいほうが望ましいため、波長５５０ｎｍでモニタリングを行う。このように、レジスト／反射防止膜／下地の構造に対して、レジスト膜厚が０になる周辺で反射率変化が大きくなるようにモニタ時の波長を決めればよい。
【００５３】
次に本発明を用いた場合の現像シーケンスを図６のフローチャートを用いて説明する。現像ユニットにウェハを搬送した後（ステップＳ１）、ノッチの位置を検出してウェハの回転方向の位置調整を行う（ステップＳ２）。その後、特定のチップ（i）のモニタ領域にモニタヘッドを移動させ（ステップＳ３）、パターンマッチングによりモニタ領域の位置を検出し、モニタ領域の反射光強度を取得する（ステップＳ４）。モニタ領域の反射光強度を測定したチップの個数を判定し（ステップＳ５）、チップの個数がｎ個になるまで同様のモニタ領域の反射光強度の取得をｎ個のチップに対して行う。そして、ｎ個のチップのモニタ領域の反射光強度を測定した後、得られた反射光強度の最頻値から現像時間を制御するためにモニタするチップ（ｋ）を決定する（ステップＳ６）。
【００５４】
そして、現像を開始し（ステップＳ７）、モニタヘッドをチップ（ｋ）の位置に移動させ、モニタ領域の反射光強度変化を測定する（ステップＳ８）。モニタ領域の反射光強度変化から膜抜け時間を計測し、適正な現像時間を算出し（ステップＳ９）、算出した現像時間で現像を停止させる（ステップＳ１０）。
【００５５】
なお、反射光強度変化から膜抜け時間を計測するのではなく、反射光強度の変化が無くなったところで、現像を停止させても良い。
【００５６】
このシーケンスについて、実際の実験結果をもとに説明する。図７にウェハのショットマップおよび、現像前にモニタする９つのチップの走査順番の一例を示す。図７に示すように、ｃｈｉｐ１，ｃｈｉｐ２，ｃｈｉｐ３，ｃｈｉｐ４，ｃｈｉｐ５，ｃｈｉｐ６，ｃｈｉｐ７，ｃｈｉｐ８，ｃｈｉｐ９と順番にチップをモニタしていく（ステップＳ３）。これらのチップについて、モニタ領域が画像に入るような位置にモニタヘッドを移動させ（ステップＳ４）、パターンマッチングによりモニタ領域の位置を検出し、モニタ領域からの反射光の強度の取得を行う（ステップＳ５）。
【００５７】
観察を行っている光源に全くむらがない、もしくは、モニタヘッドの移動で常に画像の同じ位置にモニタ領域が入ってくれば、ＣＣＤカメラの階調をそのままモニタしていけばよい。ところが、実際には図８に示すように、観察領域での光源の照射むらが存在する。また、モニタ領域は２０μｍ四方（観察領域は１ｍｍ四方）であり、ヘッドの位置精度がそれほどないため、画像の全く同じ位置にはこない。
【００５８】
例えば、同じモニタ領域が図８に示すよう光源の照射むらのなかで暗い部分（位置Ａ）にきた場合と、明るい部分（位置Ｂ）にきた場合では、位置Ａにきた場合（図９）のほうが位置Ｂにきた場合（図１０）よりも暗くなってしまう。そのため、ＣＣＤカメラの階調を測定していっても十分な精度が得られない。
【００５９】
このような場合には各チップのモニタリングを行う前に予め、図８のような光源の照射むらを画像として取得しておき、図９に示すように、モニタ領域が位置Ａにきた場合には、図８の位置Ａの反射光強度で規格化した値をモニタ領域の規格化反射光強度（ＩA／ｉA）とし、図１０に示すようにモニタ領域が位置Ｂにきた場合には図８の位置Ｂの反射光強度で規格化した値をモニタ領域の規格化反射光強度（ＩB／ｉB）とする。
【００６０】
なお、Ｉα（α：Ａ又はＢ）は測定を行ったモニタ領域の反射光強度であり、ｉα（α：Ａ又はＢ）は図８に示す前記光源の照射むらが存在する画像中で前記モニタ領域の反射光強度である。
【００６１】
このとき、ＣＣＤの階調にバックグランドがのっている場合には予め測定（Ｉbgnd）しておき、バックグランドを引いて規格化反射光強度を求める（例えば位置Ａでは（ＩA−Ｉbgnd）／(ｉA−Ｉbgnd)）。
【００６２】
また、図１１に示すように、光源の照射むらがさほど大きくなく、モニタ領域（位置Ｃ）が常に光源の照射むらのなかで同じところにくる場合には、規格化に用いる反射光強度をモニタ領域の近傍の反射光強度（ｉC）として規格化を行ってもよい。
【００６３】
実際に９つのチップについて、規格化反射光強度を取得した結果を図１２に示す。これらから規格化反射光強度の最頻値（モード）を求めると２．０６になり、現像をモニタするチップをｃｈｉｐ４とした。
【００６４】
次に、ｃｈｉｐ４のモニタ領域をモニタすることにより、最適な現像時間を求める方法について説明する。図１３にモニタ領域の現像中の反射光強度変化を示す。この反射光強度変化より、抜け時間が２０秒であることがわかる。予め、モニタ領域の抜け時間と、２００ｎｍＬ／Ｓパターンが１：１に仕上がる時間の関係を図１４のように求めておく。そして、これらの関係をもとに、現像時間（この場合は５５秒）を算出する。そして、算出した現像時間で現像を停止させる。
【００６５】
ここでは、最適な現像時間の算出を図１３および図１４の関係から求めたが、規格化反射光強度と露光量の関係が図１５のように表され、露光量に対する２００ｎｍＬ／Ｓパターンが１：１に仕上がる時間の関係が図１６のように表されるため、現像による揺らぎがウェハごとに同じである場合には、これらの関係から最適な現像時間を求めることも可能である。この場合、規格化反射光強度から露光量を求める場合の測定精度と、抜け時間から露光量を求める場合の測定精度のうち高いほうを採用すればよい。
【００６６】
本実施形態では検出器をＣＣＤとした例を示したが、より測定感度の高いフォトマル等を用いてもよい。この場合は、光源の同じ場所に測定位置がくるので、強度の補正も容易である。
【００６７】
以上説明したように、ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップをモニタ領域の反射光強度を測定することで抽出し、このモニタ領域を現像中にモニタし、その膜抜け時間から最適な現像時間を算出し現像時間を制御するにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができる。これにより、歩留まりが大きく向上する。また、反射光強度を測定する際に、膜厚変化に対して敏感な波長をプローブ光として用いること、光源の照射むらを考慮した反射光強度の規格化を行うことにより、反射光強度の測定精度が向上し、代表的なチップを抽出する精度が向上する。また現像中にモニタパターンの抜け時間を求める際に、膜厚が０になるときに反射光強度変化が大きくなるような波長の光をプローブ光とすることにより、抜け時間を求める精度が向上し、寸法を制御する精度が大きく向上する。
【００６８】
［第２実施形態］
図１７は、潜像のモニタリングを露光後のベーク（Post Exposure Bake：以下ＰＥＢと記）後の冷却装置で実施し、現像のモニタリングを現像装置内で実施した場合の装置構成図である。本実施形態は、第１実施形態とは異なり、潜像のモニタリングと現像のモニタリングに用いるモニタ領域が異なる場合の実施形態である。
【００６９】
冷却ユニット１７００内には、通常の冷却を行うユニットの他に、モニタを行うためのモニタヘッド１７０１が配置されている。モニタヘッド１７０１は第１実施形態と同様の構成で、プローブ光の光源（条件によって波長選択できるように狭帯域フィルターを複数内蔵）１７０２、モニタヘッド１７０１に光を導入するファイバ１７０３が接続されていて、モニタヘッド１７０１中のコリメーションレンズにより、特定の波長に狭帯化したほぼ単色の平行光でウェハ１７０４を照明できるようになっている。また、ウェハ１７０４からの反射光は、モニタヘッド１７０１の中にあるＣＣＤカメラで検出できるようになっている。このモニタヘッド１７０１は複数のチップ内に配置されたモニタ領域をモニタできるように、装置の制御部１７０９からの信号でウェハ１７０４上を走査可能である。モニタヘッド１７０１はマスクのレイアウトおよび露光のショットマップをもとに特定のチップのモニタ領域が検出できる位置に移動し、画像を取得し、解析部１７０８に画像を送り、パターンマッチングによりモニタ領域を認識し、モニタ領域の強度を取得できるようになっている。また、現像ユニット１００内にも同様のモニタヘッド１０１が通常の現像〜リンスを行うユニットの他に配置されている。
【００７０】
モニタ領域１７０６は、図１８に示すように、デバイスパターン領域１８０１の周囲のマーク領域１７０７が形成されたダイシングラインに配置されている。第１実施形態ではモニタ領域に、特定の透過率を有するマスクパターンを配置し、潜像のモニタリング、現像中のモニタリングに用いたが、本実施形態では図１８に示すように、それぞれのモニタリングに異なるモニタ領域を用いている。
【００７１】
ここでターゲットとするパターンは、１７５ｎｍＬ／Ｓパターンとし、デバイスパターン領域１８０１に配置されている。また、潜像モニタ領域１８０２には第１実施形態で用いた特定の透過率を有するパターン（パターンのピッチは２２０ｎｍ、透過率は４６．９％）を配置し、現像モニタ領域１８０３には、ターゲットパターンと同じ１７５ｎｍＬ／Ｓパターンを配置した。ここではモニタ領域に、特定の透過率を有するマスクパターンを配置やデバイスパターンそのものを用いているが、図１９（ａ）に示すホール系モニタパターンや図１９（ｂ）に示すライン系モニタパターンのように、現像に敏感なパターンを用いることも可能である。なお、図１９（ａ），（ｂ）において、１９０１は遮光膜である。
【００７２】
また、図１９に示した現像に敏感なパターンの他にも、デバイスパターンの一部を切り出し、そのまま若しくは寸法を一部変更して作製された要素領域で構成されているようなパターンも有効である。また、これらのモニタ領域は、潜像モニタ領域と現像モニタ領域のどちらに配置してもよい。また、モニタ領域をマーク領域に形成せずにデバイスパターン領域の中の特定領域をモニタ領域としても良い。それぞれのモニタリングで最も精度が得られるものを用いればよい。例えば、メモリセル部分や周辺回路部分等のライン＆スペースパターンをモニタ領域として用いることができる。
【００７３】
このときのレジスト膜厚は４００ｎｍ、反射防止膜厚は６０ｎｍで、１７５ｎｍＬ／Ｓパターンが１：１に仕上がる露光量が２０．５ｍJ／ｃｍ2 であることから、潜像のモニタリングに関しては、第１実施形態と同様に４３０ｎｍの波長の光をプローブ光として用いた。現像のモニタリングに関しては、デバイスパターンが所望寸法に仕上がる近傍で、モニタ領域の強度変化が大きくなるような波長が望ましく、ここでは４７０ｎｍの波長を用いた。このように、デバイスパターンが所望寸法に仕上がる近傍で、レジスト／反射防止膜／下地の構造に対して、反射率変化が大きくなるようにモニタ時の波長を決めればよい。
【００７４】
次に本発明を用いた場合の冷却および現像シーケンスを図２０のフローチャートを用いて説明する。冷却ユニットにウェハが搬送されると（ステップＳ１）、ノッチの位置を検出し、ウェハの回転方向の位置調整を行う（ステップＳ２）。その後、ウェハ温度が特定温度よりも低くなった段階で、特定のチップ（i）の潜像モニタ領域にモニタヘッドが移動し（ステップＳ３）、パターンマッチングにより位置を検出し、モニタ領域の反射光強度を取得する（ステップＳ４）。
【００７５】
モニタ領域の反射光強度を測定したチップの個数を判定し（ステップＳ５）、チップの個数がｎ個になるまで同様のモニタ領域の反射光強度の取得をｎ個のチップに対して行う。そして、ｎ個のチップのモニタ領域の反射光強度を測定した後、得られた反射光強度の最頻値から現像時間を制御するためにモニタするチップ（ｋ）を決定する（ステップＳ６）。
【００７６】
冷却が終了すると（ステップＳ７）、ウェハは現像ユニットに搬送され（ステップＳ８）、ノッチの位置を検出し、ウェハの回転方向の位置調整を行う（ステップＳ９）。そして、現像を開始し（ステップＳ１０）、モニタヘッドはチップ（ｋ）の位置に移動し、現像モニタ領域の反射光強度変化を測定する（ステップＳ１１）。モニタ領域の反射光強度変化から適正な現像時間を算出し（ステップＳ１２）、算出した現像時間で現像を停止させる（ステップＳ１３）。なお、特定温度とは、ＰＥＢの反応がほぼ停止する温度である。
【００７７】
このシーケンスについて、実際の実験結果をもとに説明する。
【００７８】
ウェハのショットマップおよび、冷却ユニットで潜像をモニタする９つのチップの走査順番は第１実施形態と同様に図７のとおりである。これらのチップについて、モニタ領域が画像に入るような位置にモニタヘッドが移動し、パターンマッチングにより位置を検出し、反射光強度の取得を行う。
【００７９】
観察を行っている光源に全くむらがない、もしくは、モニタヘッドの移動で常に画像の同じ位置にモニタ領域が入ってくれば、ＣＣＤカメラの階調をそのままモニタしていけばよいが、実際には図８に示すように観察領域での光源の照射むらが存在する。また、モニタ領域は２０μｍ四方（観察領域は１ｍｍ四方）であり、ヘッドの位置精度がそれほどないため、画像の全く同じ位置にはこない。例えば同じモニタ領域が図８に示すよう光源の照射むらのなかで暗い部分（位置Ａ）にきた場合と、明るい部分（位置Ｂ）にきた場合では、位置Ａにきた場合（図９）のほうが位置Ｂにきた場合（図１０）よりも暗くなってしまう。そのため、ＣＣＤカメラの階調を測定していっても十分な精度が得られない。
【００８０】
このような場合には各チップのモニタリングを行う前に予め、図８のように光源の照射むらを画像として取得しておき、図９のように位置Ａにきた場合には、図８の位置Ａの反射光強度で規格化した値をモニタ領域の規格化反射光強度（ＩA／ｉA）とし、図１０に示すようにモニタ領域が位置Ｂにきた場合には図８の位置Ｂの反射光強度で規格化した値をモニタ領域の規格化反射光強度（ＩB／ｉB）とする。このとき、ＣＣＤの階調にバックグランドがのっている場合には予め測定（Ｉbgnd）しておき、バックグランドを引いて規格化反射光強度を求める（例えば位置Ａでは（ＩA-Ｉbgnd）／(ｉA-Ｉbgnd)）。
【００８１】
なお、Ｉα（α：Ａ又はＢ）は測定を行ったモニタ領域の反射光強度であり、ｉα（α：Ａ又はＢ）は図８に示す前記光源の照射むらが存在する画像中で前記モニタ領域の反射光強度である。
【００８２】
また、図１１に示すように、光源の照射むらがさほど大きくなく、モニタ領域（位置Ｃ）が常に光源の照射むらのなかで同じところにくる場合には、規格化に用いる反射光強度をモニタ領域の近傍の反射光強度（ｉC）として規格化を行ってもよい。
【００８３】
実際に９つのチップについて、規格化反射光強度を取得した結果を図２１に示す。これらから規格化反射光強度の中央値（標本中の中央の値）を求めると２．０８になり、現像をモニタするチップをｃｈｉｐ２とした。代表するチップとしては、チップの反射光強度のばらつき方がランダムである場合には、反射光強度の平均値や中央値から選べばよい。また、ほとんどのチップの反射光強度が同じで特異的なチップがいくつかあるような場合には最頻値から選べばよい。あらかじめ、どのようなばらつきがあるかを調べておいて、最適な方法を選べばよい。
【００８４】
次に、ｃｈｉｐ２の現像モニタ領域をモニタし、最適な現像時間を求める方法について説明する。図２２に現像モニタ領域の反射光強度変化を示す。ここで、縦軸の規格化反射光強度は、第１実施形態で示したように、モニタ領域の反射光強度を予め取得している光源の同じ場所の反射光強度で規格化した値（例えば図９の位置Ａの反射光強度を図８の位置Ａの反射光強度で規格化）である。本実施形態のように現像モニタ領域にパターンが形成されるようなものを用いる場合には、図２２のように現像中の反射光強度変化は単調な変化となる。このような場合には、デバイスパターンが所望寸法に仕上がるときのモニタ領域の反射光強度（所望反射光強度）を予め求めておき、図２２に示すようにモニタ領域の反射光強度が所望値になった時間を現像停止の時間とする。
【００８５】
この実施形態で用いているような現像モニタ領域（パターンが形成される）の反射光強度変化は、第１実施形態で用いたモニタ領域（膜減りが生じる）と比較して小さいため、光源の時間的な変動や現像液面の時間的な変動に起因するノイズの影響が大きくなってくる。そのため、ここでは反射光強度の時間的な変動を考慮した規格化を行う。その説明の図を図２３に示す。図２３（ａ）に示す規格化に用いる画像というのは、予め光源の照射むらを測定するための画像で、レジストの未露光領域の画像を取得したものである。図２３（ｂ）に示す反射光強度の取得に用いる画像というのは、反射光強度変化を取得していくモニタ領域が含まれる画像である。ここまでに示してきた規格化は光源の照射むらを補正するもので、モニタ領域のエリアＡの反射光強度をＩA／ｉAとして求めていた。
【００８６】
さらに、時間的な変動を補正するために、モニタ領域の近傍にある未露光領域、エリアＢの反射光強度を求め（ＩB／ ｉB）、この反射光強度で規格化を行う。規格化反射光強度Istを求める式を下記に示す。
【００８７】
【数７】
0003869180.tif 000003
【００８８】
このように時間的変動を考慮した場合の反射光強度変化を図２４に示す。この図と図２２を比較することにより、時間的変動を考慮することで、ノイズがおさえられていることがわかる。従って、現像中のモニタパターンの反射光強度の取得にはこの規格化の方法を採用した。もし、ＣＣＤの階調にバックグランドがのっている場合には次の式に示すように、バックグランド（Ｉbgnd）を差し引いて規格化を行ってもよい。また、第１実施形態では現像中の反射光強度をＣＣＤの階調としているが、下記の式で求めることで、反射光強度変化にノイズが少なくなるので、この方法を用いてもよい。
【００８９】
【数８】
0003869180.tif 000004
【００９０】
次に、現像を停止させるときのモニタパターンの反射光強度を決めるのに必要なモニタパターンの規格化反射光強度と１７５ｎｍＬ／Ｓのライン寸法との関係を図２５に示す。この関係より、反射光強度しきい値を０．７４６と定めた。従って、実際の現像を行う場合には、図２４の時間変動を考慮した場合の規格化反射光強度を測定していき、反射光強度が０．７４６になった時点で現像を停止させる。
【００９１】
もし、モニタリングを行っている状態から現像を停止（リンス液を供給）させるまでに時間差が生じる場合は、反射光強度変化から時間差分だけ先の反射光強度を予測し、予測反射光強度が所望値となった時点で、現像停止に移ればよい。
【００９２】
ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップを潜像モニタ領域の反射光強度を測定することで抽出し、このチップの現像モニタ領域を現像中にモニタし、その反射光強度変化から最適な現像時間を算出し現像時間を制御するにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができる。これにより、歩留まりが大きく向上する。また、反射光強度を測定する際に、膜厚変化に対して敏感な波長をプローブ光として用いること、光源の照射むらを考慮した反射光強度の規格化を行うことにより、反射光強度の測定精度が向上し、代表的なチップを抽出する精度が向上する。また現像中に反射光強度変化を測定していく際に、光源の照射むらだけでなく、時間的な変動を考慮した反射光強度の規格化を行うことで、反射光強度の測定精度が向上し、寸法を制御する精度が向上する。
【００９３】
なお、以上説明した発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光源の照射むら、或いは時間的な反射光強度変化を規格化して、反射光強度の補正を行っていたが、前に示した規格化方法は、上述した他のモニタ領域からの反射光強度を規格化する場合も適用することができる。
【００９４】
本実施形態では検出器をＣＣＤとした例を示したが、より測定感度の高いフォトマル等を用いてもよい。この場合は、光源の同じ場所に測定位置がくるので、強度の補正も容易である。
【００９５】
上述した実施形態は、現像前の潜像をモニタして平均的なチップを抽出し、抽出されたチップのモニタパターンからの反射光を現像中にモニタし、反射光の強度変化に基づいて最適な現像時間で現像を終了させるという方法である。しかし、この手法では下地の膜厚が変動する場合、反射光の強度も変動するために、十分な精度が得られないという問題があった。そこで、以下の実施形態では、下地の膜厚変動が変動した場合にも十分な精度が得られる手法について説明する。
【００９６】
［第３実施形態］
本実施形態はウェハの下地膜厚がある範囲で変動していて、その変動がわからない場合に、潜像のモニタリングおよび現像中のモニタリングを異なるモニタ領域に対して行った場合である。
【００９７】
図１は、本発明の現像装置の構成を示す図である。本実施形態は、ウェハの下地膜厚がある範囲で変動していて、その変動量が分からない場合に、潜像のモニタリング及び現像中のモニタリングを異なるモニタ領域に対して行った場合である。
【００９８】
現像ユニット１００内に、通常の現像〜リンスを行うのに必要なユニットの他に、モニタを行うためのモニタヘッド１０１が配置されている。モニタヘッド１０１にはプローブ光の光源（条件によって波長が選択できるように狭帯域フィルタを複数内蔵）１０２、モニタヘッド１０１に光を導入するファイバ１０３が接続されていて、モニタヘッド１０１中のコリメーションレンズにより、特定の波長に狭帯域化したほぼ単色の平行光でウェハ１０４を照明できるようになっている。また、ウェハ１０４からの反射光は、モニタヘッド１０１中にあるＣＣＤカメラとフォトマルで検出できるようになっている。ＣＣＤカメラでは位置検出を行い、フォトマルでは反射光強度を測定する。このモニタヘッド１０１は、複数のチップ１０５内に配置されたモニタ領域１０６をモニタできるように、装置の制御部１０９からの信号でウェハ１０４上を走査可能である。モニタヘッド１０１はマスクのレイアウト及び露光のショットマップを元に特定のチップのモニタ領域が検出できる位置に移動し、フォトマルの検出領域にモニタ領域が含まれるようにヘッドの位置を合わせ、フォトマルで反射強度が測定できるようになっている。
【００９９】
なお、図２６に示すように、本実施形態の場合、ウェハ１７０４に複数形成されたチップ１７０５のモニタ領域１７０７には、潜像モニタ領域１８０２及び現像モニタ領域１８０３の他に、現像直後にレジストが無くなるレジスト残膜０領域が配置１８０４されている。モニタ領域１７０６は、マーク領域１７０７が形成されたダイシングラインに配置されている。
【０１００】
本実施形態では、潜像モニタ領域は特定の透過率を有するパターン、現像モニタ領域にはデバイスパターンである２００ｎｍＬ／Ｓパターンを用いる。特定の透過率を有するパターンの作製方法は第１実施形態に示した通りである。本実施形態でも、潜像モニタパターンとしては透過率を４６．９％にしたパターンを用い、この領域の反射光強度を測定する。
【０１０１】
次に、潜像モニタ領域からの反射光強度の測定時にどのようにしてレジスト膜の膜減り量を求めるかを説明する。ここでは、レジスト、反射防止膜の下層に、下地層として酸化膜が形成され、その酸化膜の膜厚が３１０ｎｍを中心に±５ｎｍの範囲内でばらついている場合を考える。
【０１０２】
先ず、酸化膜厚が３０５，３１０，３１５ｎｍとした場合のレジスト膜減り量と反射光強度の関係を図２７に示す。反射光強度はレジストの初期膜厚（膜減り量０）の反射光強度で規格化している。ここで、潜像モニタ領域に照射するプローブ光の波長は５５０ｎｍとしている。その理由としては、中心膜厚３１０ｎｍのとき、測定したい膜減り量（１０ｎｍ）の付近で反射光の強度変化が大きいためである。
【０１０３】
さらに、図２７において、必要となるレジスト膜減り量１０ｎｍ近傍を拡大した図を図２８に示す。図２８から、例えば潜像モニタ領域からの規格化反射光強度が１．１であった場合、下地の酸化膜厚が３０５〜３１５ｎｍの間で振れていて、レジスト膜厚の測定誤差が３ｎｍ程度となることがわかる。図２に示す露光量と膜減り量との関係を見ると、３ｎｍの測定誤差は余りにも大きすぎて、露光量を正確に求めることは不可能であることがわかる。従って、下地膜厚が変動する場合、一つの波長の反射光強度を測定しても正確にレジスト膜厚を求めることはできない。
【０１０４】
膜厚が変動する下地層上のレジストの膜減り量を正確に求める方法として、潜像モニタ領域に対して複数の波長の光を照射し、それぞれの波長の光の反射率を計測し、予め求めているレジスト・下地が変化した場合の反射率の関係をもとに求めることは可能である。この方法が複数の膜厚を求めるには最も精度が高い。しかし、測定に多大な時間を要する。実際のプロセスでは、複数チップ（１０チップ程度）のモニタ領域の膜厚計測に多く見積もっても３０秒程度しかかけられないため、このような手法はとれない。
【０１０５】
そこで、本実施形態では以下に示すような、潜像モニタ領域からの２つの波長の反射光を用いる方法を説明する。２つの波長としては、図２９に示すように、レジスト膜の初期膜厚付近で変化の変曲点となり、傾きが逆になるような波長を用いる。本実施形態では５５０ｎｍと４２０ｎｍとの二つの波長を用いる。
【０１０６】
ここではレジストの膜減り量１０ｎｍとして、下地の酸化膜厚が変動した場合に同じレジスト膜厚を算出する方法を説明する。図３０は波長が５５０ｎｍの場合、図３１は波長が４２０ｎｍの場合のレジスト膜減り量（潜像深さ）と規格化反射光強度との関係を示す特性図である。ともに、下地の膜厚の中心値（３１０ｎｍ）の関係を用いて、レジスト膜の膜減り量を計測する。
【０１０７】
下地の酸化膜厚が３０５ｎｍに変動していた場合、５５０ｎｍの波長では、図３０の実線の矢印に示すように、レジスト膜の膜減り量を９．２５ｎｍと算出してしまう。また、４２０ｎｍの波長では図３１の実線の矢印に示すようにレジスト膜の膜減り量を１１．５ｎｍと算出する。つまり実際の膜厚からのずれの比率が０．７５：１．５であるため、ずれ比率として１：２としておく。ここで、レジスト膜厚を求める式は、５５０ｎｍの波長を用いて測定されたレジスト膜厚をｄ550、４２０ｎｍの波長を用いた測定されたレジスト膜厚をｄ420、ずれ比率をｍ：ｎとしたとき真のレジスト膜厚ｄを重み付け平均で求め、下記の式で求めることとする。
【０１０８】
ｄ＝（ｎ×ｄ500＋ｍ×ｄ420）／（ｍ＋ｎ）
異なる波長の反射光強度の重み付け平均を用いることにより、下地の酸化膜の膜厚が３０５ｎｍ（図３０，３１の実線の矢印）でも膜厚が３１５ｎｍ（図３０，３１の点線の矢印）でも同様に、真のレジスト膜の膜厚を３９０ｎｍ（膜減り量１０ｎｍ）と算出できる。
【０１０９】
次に、現像時のモニタリングでどのように現像終了時間を求めるかを説明する。図３２に本実施形態で現像モニタ領域とした２００ｎｍＬ／Ｓパターンからの現像中における反射光強度変化の一例を示す。ここでは、現像中に反射光強度変化が大きく現れる５５０ｎｍの波長が現像終了時間を決めるためのモニタリング波長である。図３２において、反射光強度は、レジストの未露光部分の反射光強度で規格化されている。つまり、フォトマルでの強度検出領域がレジスト未露光部にくるようにヘッドを移動し、取得した強度で規格化されている。
【０１１０】
なお、図３２に示す現像中における反射光強度の変化は、下地の酸化膜厚が３１０ｎｍ（中心値）の場合のものである。この場合、現像モニタ領域からの規格化反射光強度が０．８８になったときに所望寸法に仕上がることがあらかじめわかっている。従って、図３２に示すような反射光強度変化を示す場合には、規格化反射光強度が０．８８に達した時点（３４秒）で現像を終了させればよい。
【０１１１】
しかし、下地の酸化膜厚が３０５，３１５ｎｍに変化した場合には図３３に示すように、反射光強度が全体的にシフトする。従って、いつも同じしきい値（０．８８）で現像を終了させても同じ寸法に仕上がらない。つまり、現像中に酸化膜の膜厚を測定する必要がある。
【０１１２】
ここではレジスト未露光部の反射光強度で規格化したレジスト残膜０の部分であるレジスト残膜０領域からの反射光強度から下地である酸化膜厚を測定する。この場合、酸化膜厚を精度よく測定するには、レジスト残膜０領域からの規格化反射光強度が膜厚変動に対して大きく変動することが望ましい。図３４に波長４５０ｎｍの光でモニタリングした場合のレジストの膜減り量と規格化反射光強度の関係を示す。図３４より、レジストの膜減り量４００ｎｍ（残膜０）の時の反射光強度が大きく変わることがわかる。
【０１１３】
実際に、酸化膜の膜厚とレジスト残膜０領域からの規格化反射光強度との関係を図３５に示す。この関係をもとに現像中に４５０ｎｍの光でレジスト残膜０領域からの規格化反射光強度を測定することで、下地の酸化膜厚を測定することができる。
【０１１４】
そして、あらかじめ図３６に示すように、下地の酸化膜厚と現像終点の反射光強度しきい値との関係を求めておけば、測定した下地の酸化膜の膜厚から現像終点の反射光強度しきい値を求めることができる。
【０１１５】
次に、本発明を用いた場合の現像シーケンスを図３７に示す。先ず、ウェハを現像ユニットに搬送する（ステップＳ１）。次いで、ウェハが搬送されると、ウェハに設けられているノッチの位置を検出し、ウェハの回転方向の位置調整を行う（ステップＳ２）。その後、特定のチップ（ｉ）のモニタ領域にモニタヘッドを移動させ（ステップＳ３）、フォトマルの検出領域にモニタ領域が含まれるようにヘッドの位置合わせ、フォトマルで反射光強度を測定し、モニタ領域の膜減り量を計測する（ステップＳ４）。
【０１１６】
次いで、モニタ領域のレジストの膜減り量を測定したチップの個数を判定し（ステップＳ５）、チップの個数がｎ個になるまで同様のモニタ領域の膜厚測定をｎ個のチップに対して行う。次いで、得られたレジストの膜減り量の最頻値から現像時間を制御するためにモニタするチップ（ｋ）を決定する（ステップＳ６）。
【０１１７】
そして、現像を開始し（ステップＳ７）、モニタヘッドをチップ（ｋ）の位置に移動させ、現像モニタ領域（２００ｎｍＬ／Ｓパターン）の反射光強度変化を測定する。現像初期では下地の酸化膜厚がわからないため、膜厚の測定のために波長４５０ｎｍの光でレジスト残膜０領域からの規格化反射光強度を測定する。測定された規格化反射強度と図３５とから酸化膜厚を求める（ステップＳ８）。このときの強度測定は、フォトマルの検出領域に、レジスト残膜０の領域、未露光の領域が含まれるようにヘッドを移動し、それぞれの領域の強度を測定し、規格化する。
【０１１８】
求められた酸化膜厚と図３６とから反射光強度しきい値を決定する（ステップＳ９）。次いで、モニタ波長を反射光強度しきい値を求める場合の５５０ｎｍに変更して、更にフォトマルの検出領域に現像モニタ領域が入るようにヘッドを移動し、現像モニタ領域からの規格化反射強度を測定する（ステップＳ１０）。現像モニタ領域からの測定反射光強度が反射光強度しきい値に達したかを判別し（ステップＳ１１）、測定反射光強度が反射光強度しきい値に達した時点で現像を停止させる（ステップＳ１２）。
【０１１９】
このシーケンスについて、実際の実験結果をもとに説明する、図７にウェハのショットマップおよび、現像前にモニタする９つのチップの走査順番の一例を示す。これらのチップについて、潜像モニタ領域が画像に入るような位置にモニタヘッドが移動し、さらにフォトマルの検出領域に未露光領域と潜像モニタ領域が含まれるようにヘッドを移動させて、レジストの膜減り量の計測を行う。実際に９つのチップについて、５５０ｎｍ及び４２０ｎｍの２つ波長を用いてレジストの膜減り量を計測した結果を図３８に示す。これらから膜減り量の最頻値（モード）を求めると１１．５ｎｍになり、現像時にモニタするチップをチップ６と決定した。
【０１２０】
次に、チップ６のモニタ領域をモニタし、最適な現像時間を求める方法について説明する。先ず、現像初期に波長４５０ｎｍ光でレジスト残膜０の領域の規格化反射光強度を測定する。このとき、規格化強度は、フォトマルの検出領域にレジスト残膜０の領域、レジストの未露光部が含まれるようにヘッド位置を合わせ、それぞれの強度から求める。測定の結果、規格化反射光強度は０．９であったので、酸化膜厚が図３５より３１５ｎｍと求められる。
【０１２１】
次いで、図３６より、現像を止める反射光強度しきい値が０．８７と求められる。その後、測定波長を５５０ｎｍとしてフォトマルの検出領域が現像モニタ領域に含まれるようにヘッドの位置を合わせ、２００ｎｍＬ／Ｓパターンの反射光強度変化をモニタすると図３９のようになった。従って２７秒で、被処理基板上に現像停止液を供給して、現像を終了させる。
【０１２２】
本実施形態によれば、ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間の制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップをモニタ領域の膜厚を測定することで抽出する。現像を開始し、このチップの現像モニタ領域の反射光強度をモニタする前に、下地の膜厚を測定し、反射光強度しきい値を定め、現像時間を制御するにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができる。これにより、歩留まりが大きく向上する。
【０１２３】
また、レジストの膜減り量を測定する際に、膜厚変化に対して敏感な波長で、測定膜厚付近での位相が１８０度異なる２つの波長をプローブ光として用いることにより短時間での膜厚測定が可能となる。
【０１２４】
また、現像の前半で反射光強度しきい値を決めるためにレジスト残膜０となる領域の反射光強度を計測することで下地膜厚を測定し、現像モニタパターンの反射光強度しきい値を求めることで、現像時間を求める精度が向上し、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができる。また、強度検出器をフォトマルとすることで、測定精度が大きく向上する。
【０１２５】
［第４実施形態］
本実施形態では、ウェハの下地膜厚がある範囲で変動していて、その変動量が現像工程の前までにわかっている場合に、潜像のモニタリングおよび現像中のモニタリングを異なるモニタ領域に対して行った場合について説明する。
【０１２６】
図１は、本発明の現像装置の構成を示す図である。本実施形態は、ウェハの下地膜厚がある範囲で変動して、その変動量が現像工程の前までに分かっている場合に、潜像のモニタリング及び現像中のモニタリングを異なるモニタ領域に対して行った場合である。
【０１２７】
現像ユニット１００内に、通常の現像〜リンスを行うのに必要なユニットの他に、モニタを行うためのモニタヘッド１０１が配置されている。モニタヘッド１０１にはプローブ光の光源１０２、ヘッド１０１に光を導入するファイバ１０３が接続されている。ヘッド１０１内では、光源１０２からファイバ１０３で導入された光をレンズによりハーフミラーに導き、ウェハ上のあるスポットを照明することができる。また、ウェハからの反射光は、現像モニタヘッドの中にあるＣＣＤカメラとフォトマルで検出できるようになっている。ＣＣＤカメラでは位置検出を行い、フォトマルでは反射光強度を測定する。また、フォトマルに光が入射する前には回折格子が設置されていて、フォトマルには特定波長の光が入射できるようになっている。このモニタヘッド１０１は、複数のチップ１０５内に配置されたモニタ領域１０６をモニタできるように、装置の制御部１０９からの信号でウェハ上を走査可能である。モニタヘッド１０１はマスクのレイアウト及び露光のショットマップを元に特定のチップのモニタ領域が検出できる位置に移動し、フォトマルの検出領域にモニタ領域が含まれるようにヘッドの位置を合わせ、フォトマルで反射光強度が測定できるようになっている。
【０１２８】
また、ウェハのチップに形成されたモニタ領域には、第３実施形態と同様に、潜像モニタ領域，現像モニタ領域及びレジスト残膜０領域が形成されている。  本実施形態でも、潜像モニタ領域としては透過率を４６．９％にしたパターンを用い、この領域の膜厚を測定する。
【０１２９】
次に、潜像のモニタ時にどのようにして膜減り量を求めるかを説明する。ここでは、レジスト、反射防止膜の下層に酸化膜が形成され、その酸化膜の膜厚が３１０ｎｍを中心に±５ｎｍの範囲内でばらついている場合を考える。第３実施形態では、下地の酸化膜の膜厚が未知であったが、本実施形態ではすでに現像工程の前まで（例えばＣＭＰ工程）に酸化膜厚が測定済みであり、その膜厚情報は解析部に送られてきている。従って、レジスト膜厚の計測は１つの波長で行う。例えば酸化膜厚が３１０ｎｍと測定されていれば、図２８の実線の関係を用いてレジスト膜厚を計測すればよい。つまり、予め求めている酸化膜厚ごとのレジスト膜減り量と規格化反射光強度の関係をもとに膜厚を計測する。
【０１３０】
次に、現像時のモニタリングでどのように現像終了時間を求めるかを説明する。本実施形態では現像モニタ領域の反射光強度変化の特異的な点に注目し、最適な現像時間を求める。
図４０に現像モニタ領域である２００ｎｍＬ／Ｓパターンからの現像中の反射光強度変化を示す（波長５５０ｎｍ）。この反射光強度変化において、現像時間１５秒の前後で反射光強度変化のモードが変化している。１５秒より以前は、レジストの露光部が現像されてレジスト膜厚が減っていく過程である。１５秒でレジスト膜が抜けきり、その後はパターンの側壁部分が少しずつ現像されていく過程である。
【０１３１】
この反射光強度変化のモード変化は、パターンの現像過程によるものなので、下地の酸化膜の膜厚には全く依存しない。そこで、本実施形態では、この反射光強度変化のモードが変わる点（図４０記載のパターン抜け時間）に基づいて最適な現像時間を算出する。
【０１３２】
図４１に露光量とパターン抜け時間の関係を示す。この関係より、現像モニタ領域でのパターン抜け時間を計測すれば露光量を求められることがわかる。従って、図４２に示すようなあらかじめ露光量と最適な現像時間の関係を求めておけば、現像モニタ領域でのパターン抜け時間から最適な現像時間を求めることができる。
【０１３３】
しかし、フォーカス値が大きくずれてしまった場合には、図４３に示すように、パターン抜け時間から露光量を求めるときにジャストフォーカスのデータを用いてしまうと、正確に露光量を求めることができない。従って、このような場合には、デフォーカスの影響を受けないパターン即ち、特定の透過率を有するパターン（潜像モニタ領域のパターン）からの反射光強度を併せてモニタする。
【０１３４】
現像中において、潜像モニタ領域に用いた透過率４６．９％のパターンからの規格化反射光強度の挙動は、図４４に示すようになる（プローブ光の波長４２０ｎｍ）。このパターンは一定の露光量で露光されているため、時間の経過とともに干渉波形を示しながら膜減りしていき、レジストの膜厚が０になると反射光強度変化を示さなくなる。この反射光強度変化を示さなくなる時間を、抜け時間と呼ぶことにする。図４５に示すように、この抜け時間と露光量の関係は一対一の対応関係にある。従って、潜像モニタ領域でのパターン抜け時間を測定することで正確な露光量が求められる。
【０１３５】
図４４に示した現像中の潜像モニタ領域の規格化反射光強度を測定する際、プローブ光として４２０ｎｍの波長を用いている。この波長を用いた理由は、レジストの膜厚が０になるところで、反射光強度変化の変曲点になるようにしたかったためである。このような波長を設定しておけば、抜け時間が精度よく求められるし、下地膜厚が多少変動してもほとんど影響を受けない。
【０１３６】
このように、特定の透過率を有するパターンの抜け時間から露光量を求め、２００ｎｍＬ／Ｓパターンの抜け時間とあわせて、図４３の関係を用いると、フォーカス値も求めることができる。従って、予め、フォーカス・露光量が与えられたときの最適な現像時間を求めておけば、パターン寸法を所望値に仕上げることができる。もちろん、フォーカスのずれはチップによって異なる場合もあるので、特定の透過率を有するパターンの抜け時間から求めた露光量に応じた現像時間で現像を行ってもよい。
【０１３７】
次に、本発明を用いた場合の現像シーケンスについて説明する。本実施形態の現像シーケンスが、第３実施形態と異なるのは、膜厚の測定方法と現像終了の判断方法である。
【０１３８】
ここでは、現像終了の判断方法について、図４６に示すフローチャートを用いて説明する。図４６は、現像終了の判断方法を示すフローチャートである。
【０１３９】
先ず、現像開始後（ステップＳ１）、波長５５０ｎｍの光で現像モニタ領域からの反射光をモニタし、露光モニタ領域でのパターン抜け時間を測定する（ステップＳ２）。
【０１４０】
次いで、特定の透過率を有するパターン（潜像モニタ領域）からの反射光を波長４２０ｎｍの光でモニタし、潜像モニタ領域でのパターン抜け時間を測定する（ステップＳ３）。
【０１４１】
次いで、測定されたパターン抜け時間と、図４５に示すパターン抜け時間と露光量との関係とから、露光量を算出する（ステップＳ４）。
【０１４２】
ステップＳ３で算出された露光量及び測定されたパターン抜け時間と、図４３に示すフォーカスが変動した場合の露光量とパターン抜け時間との関係とから、フォーカス位置を算出する（ステップＳ５）。
【０１４３】
ステップＳ２，３における反射光強度測定は、フォトマルの検出領域にモニタ領域が含まれるようにヘッドを移動させ、且つモニタ波長が所望の値となるように回折格子の角度を調整して行う。
【０１４４】
次いで、算出された露光量及びフォーカス位置と、予め求められたフォーカス・露光量が与えられたときの最適な現像時間とから、パターン寸法を所望値に仕上げる現像時間を決定する（ステップＳ６）。
【０１４５】
次いで、現像を開始してからの時間が、ステップＳ６で決定された現像時間を経過したか判定する（ステップＳ７）。決定された現像時間が過ぎていたら、ウェハ上に現像停止液を供給し、現像を停止させる（ステップＳ８）。
【０１４６】
本実施形態の現像シーケンスについて、実際の実験結果をもとに説明する。ウェハのショットマップおよび、現像前にモニタする９つのチップの走査順番は第３実施形態と同様、図７の通りである。これらのチップについて、モニタ領域が画像に入るような位置にモニタヘッドを移動させ、フォトマルの検出領域に未露光領域と潜像モニタ領域とが含まれるようにヘッドを移動させ、レジストの膜減り量の計測を行う。
【０１４７】
実際に９つのチップについて、５５０ｎｍの波長を用いて膜厚を計測した結果を図４７に示す。これらから膜減り量の平均値を求めると１１．４ｎｍになり、現像をモニタするチップをチップ１とした。
【０１４８】
次に、チップ１のモニタ領域をモニタし、最適な現像時間を求める方法について説明する。
まず、図４３，４５に示すように、現像中にモニタする２００ｎｍＬ／Ｓパターン（現像モニタ領域）と特定の透過率を有するパターン（潜像モニタ領域）では、抜け時間が前者で１５秒以下、後者で２０〜３０秒であるため、現像開始後１５秒までは波長５５０ｎｍでモニタリングを行ってパターン抜け時間を計測し、１５秒以降は波長４２０ｎｍの光でモニタリングを行って抜け時間を計測する。つまり、１５秒までは、フォトマルの測定領域に２００ｎｍＬ／Ｓパターンが含まれるようにヘッドの位置を合わせ、波長が５５０ｎｍとなるように回折格子の角度を調整してモニタリングを行う。そして、１５秒以降は潜像モニタ領域にヘッドの位置を合わせ、波長が４２０ｎｍとなるように角度を調整してモニタリングを行う。
【０１４９】
実際の計測では、前者が１０秒、後者が２１秒となり、露光量が２０．５ｍＪ／ｃｍ２、フォーカス０μｍと測定され、図４２の関係をもとに、５３秒で現像を終了させた。
【０１５０】
ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップをモニタ領域の膜厚を測定することで抽出する。現像を開始し、このチップの現像モニタ領域の反射光強度変化のなかで下地膜厚に依存しない特異的な点から露光量やフォーカス値を測定し、それにみあった最適な現像を行うことにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができる。これにより、歩留まりが大きく向上する。また、強度検出器をフォトマルとすることで測定精度が大きく向上する。
【０１５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップを潜像モニタ領域の反射光強度を測定することで抽出し、そのチップの現像モニタ領域を現像中にモニタし、その反射光強度から最適な現像時間を算出し現像時間を制御するにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができる。これにより、歩留まりが大きく向上する。
【０１５３】
また、反射光強度を測定する際に、光源の照射むら或いは時間的な反射光強度の変化を考慮した反射光強度の規格化を行うことにより、反射光強度の測定精度が向上し、代表的なチップを抽出する精度が向上する。
【０１５４】
また、ウェハ間の寸法のばらつきを低減させるために、現像時間制御を行う場合に、ウェハの中で代表的な条件で処理されているチップを潜像モニタ領域の潜像深さを測定することで抽出し、そのチップの現像モニタ領域を現像中にモニタし、その反射光強度から最適な現像時間を算出し現像時間を制御するにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することができ、歩留まりが大きく向上する。
【０１５５】
また、反射光強度変化の特異点から現像終点を求める手法では、現像モニタ領域の反射光強度変化のなかで下地膜厚に依存しない特異的な点から露光量やフォーカス値を測定し、それにみあった最適な現像を行うことにより、ウェハ間の寸法のばらつきを大きく低減することがきできる。また、強度検出器をフォトマルとすることで測定精度が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図。
【図２】露光量とモニタ領域の潜像の膜減り量の関係を示す図。
【図３】露光量とモニタ領域の抜け時間の関係を示す図。
【図４】レジストの膜減り量と反射率の関係（レジスト上に現像液なし）を示す図。
【図５】レジストの膜減り量と反射率の関係（レジスト上に現像液あり）を示す図。
【図６】モニタチップ決定および現像シーケンスを示すフローチャート。
【図７】現像前にモニタする９つのチップの走査順番の一例を示す図。
【図８】観察領域での光源の照射むらの様子を示す図。
【図９】モニタ領域が位置Ａにきた場合を示す図。
【図１０】現像モニタ領域が位置Ｂにきた場合を示す図。
【図１１】光源の強度むらがそれほど大きくない場合を示す図。
【図１２】モニタ領域の反射光強度を計測した結果の一覧を示す図。
【図１３】現像中のモニタ領域の反射光強度変化を示す図。
【図１４】モニタ領域の抜け時間から現像停止時間を算出する方法を示す図。
【図１５】露光量とモニタ領域の反射光強度との関係を示す図。
【図１６】露光量と２００ｎｍＬ／Ｓが１：１に仕上がる時間の関係を示す図。
【図１７】冷却装置および現像装置の概略構成を示す図。
【図１８】モニタ領域の配置位置を示す図。
【図１９】モニタパターンの例を示す図。
【図２０】モニタチップ決定および現像シーケンスを示すフローチャート。
【図２１】反射光強度を計測した結果の一覧を示す図。
【図２２】現像モニタ領域の反射光強度変化を示す図。
【図２３】反射光強度の時間変動を考慮した規格化の方法を示す図。
【図２４】時間変動を考慮した規格化反射光強度変化を示す図。
【図２５】現像を停止させるときのモニタパターンの反射光強度を決めるのに必要なモニタパターンの規格化反射光強度と１７５ｎｍＬ／Ｓのライン寸法との関係を示す図。
【図２６】第３実施形態に係わるウェハ，チップも及びモニタ領域の概略を示す平面図。
【図２７】複数の酸化膜厚におけるレジスト膜減り量と反射光強度［規格化］との関係を示す特性図。
【図２８】複数の酸化膜厚に対するレジスト膜減り量と反射光強度［規格化］との関係を示す特性図。
【図２９】第３実施形態に係わる潜像モニタ領域のモニタに用いる光の波長に必要な関係を説明する図。
【図３０】波長５５０ｎｍの光の場合、複数の酸化膜厚に対するレジストのレジスト膜減り量と反射光強度［規格化］との関係を示す特性図。
【図３１】波長４２０ｎｍの光の場合、複数の酸化膜厚に対するレジストのレジスト膜減り量と反射光強度［規格化］との関係を示す特性図。
【図３２】波長５５０ｎｍの光の場合、現像モニタ領域からの反射光強度［規格化］の時間変化を示す特性図。
【図３３】波長５５０ｎｍの光の場合、複数の酸化膜厚に対する現像モニタ領域からの反射光強度［規格化］の時間変化を示す特性図。
【図３４】波長４５０ｎｍの光の場合、複数の酸化膜厚に対するレジストの膜減り量と反射光強度［規格化］との関係を示す特性図。
【図３５】波長４５０ｎｍの光の場合に、酸化膜の膜厚とレジスト残膜０領域からの反射光強度［規格化］との関係を示す特性図。
【図３６】波長５５０ｎｍの光の場合に、酸化膜厚と反射光強度［規格化］しきい値との関係を示す特性図。
【図３７】第３実施形態に係わるモニタチップ決定及び現像シーケンスを示すフローチャート。
【図３８】各チップの潜像モニタ領域のレジスト膜減り量を計測した結果を示す図。
【図３９】波長５５０ｎｍの光の場合に、現像中における現像モニタ領域からの反射光強度［規格化］の時間変化を示す特性図。
【図４０】波長５５０ｎｍの光の場合に、現像中における現像モニタ領域からの反射光強度［規格化］の時間変化を示す特性図。
【図４１】露光量とパターン抜け時間の関係を示す特性図。
【図４２】露光量とパターン寸法が所望値に仕上がる現像時間との関係を示す特性図。
【図４３】フォーカス位置が変動した場合の、露光量とパターン寸法が所望値に仕上がる現像時間との関係を示す特性図。
【図４４】現像中における潜像モニタ領域からの反射光強度［規格化］の時間変化を示す特性図。
【図４５】露光量と潜像モニタ領域でのパターン抜け時間との関係を示す特性図。
【図４６】第４実施形態に係わる現像シーケンスを示すフローチャート。
【図４７】各チップの潜像モニタ領域のレジスト膜減り量を計測した結果を示す図。
【符号の説明】
１００…現像ユニット
１０１…モニタヘッド
１０３…ファイバ
１０４…ウェハ
１０５…チップ
１０６…モニタ領域
１０７…マーク領域
１０８…解析部
１０９…制御部
１７００…冷却ユニット
１７０１…モニタヘッド
１７０３…ファイバ
１７０４…ウェハ
１７０６…モニタ領域
１７０７…マーク領域
１７０９…制御部
１８０１…デバイスパターン領域
１８０２…潜像モニタ領域
１８０３…現像モニタ領域
【図１】
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【図２】
0003869180.tif 000007
【図３】
0003869180.tif 000008
【図４】
0003869180.tif 000009
【図５】
0003869180.tif 000010
【図６】
0003869180.tif 000011
【図７】
0003869180.tif 000012
【図８】
0003869180.tif 000013
【図９】
0003869180.tif 000014
【図１０】
0003869180.tif 000015
【図１１】
0003869180.tif 000016
【図１２】
0003869180.tif 000017
【図１３】
0003869180.tif 000018
【図１４】
0003869180.tif 000019
【図１５】
0003869180.tif 000020
【図１６】
0003869180.tif 000021
【図１７】
0003869180.tif 000022
【図１８】
0003869180.tif 000023
【図１９】
0003869180.tif 000024
【図２０】
0003869180.tif 000025
【図２１】
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【図２２】
0003869180.tif 000027
【図２３】
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【図２４】
0003869180.tif 000029
【図２５】
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【図２６】
0003869180.tif 000031
【図２７】
0003869180.tif 000032
【図２８】
0003869180.tif 000033
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
0003869180.tif 000039
【図３５】
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【図３６】
0003869180.tif 000041
【図３７】
0003869180.tif 000042
【図３８】
0003869180.tif 000043
【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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