(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターンが形成されたマスクを、露光波長λ、ウェハ側開口数ＮＡ、照明のコヒーレンスファクタσ、ウェハ上のパターンに対するマスクパターンの倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布されたレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパターンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察することにより、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測定方法であって、
前記マスクパターンは周期ｐにて透光部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一マスクに形成され、前記周期ｐが、
ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡ
を満たすように設定され、
特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上のレジストの膜厚に対応する物理量を測定する測定ステップと、
この測定ステップで測定された物理量と予め設定された設定範囲値とを比較する比較ステップと、
この比較ステップにおける比較の結果、前記測定ステップで測定された物理量が前記設定範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を測定するステップと、
この比較ステップにおける比較の結果、前記測定ステップで測定された物理量が前記設定範囲値外の場合、前記測定に用いたレジストに対応するマスクパターンと異なる種類のマスクパターンに対応するレジストの膜厚に応じた物理量を測定する再測定ステップと、
この再測定ステップで測定された物理量が設定範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を測定するステップとを含むことを特徴とする露光量測定方法。
【請求項２】
前記再測定ステップにおいて、
特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以上であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が高い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定し、
特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以下であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が低い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定することを特徴とする請求項１に記載の露光量測定方法。
【請求項３】
マスクパターンが形成されたマスクを、露光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスファクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターンの倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布されたレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパターンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察することにより、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測定装置であって、
前記マスクパターンは周期ｐにて透光部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一マスクに形成され、前記周期ｐが、
ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡを満たすように設定され、
前記マスクパターンに対応するウェハ上のレジストの膜厚に応じた物理量を測定する測定部と、
この測定部により測定された物理量と、予め設定された設定範囲値とを比較する比較部と、
この比較部の比較の結果、前記物理量が前記設定範囲値外の場合、前記測定部に、前記測定に用いたレジストに対応するマスクパターンと異なる種類のマスクパターンに対応するレジストの膜厚に応じた物理量を測定させる制御部と、
前記測定部で測定された物理量が所定範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を算出する露光量算出部とを具備してなることを特徴とする露光量測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、
特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以上であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が高い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定させ、
特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以下であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が低い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定させることを特徴とする請求項３に記載の露光量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクを用いた露光における露光量測定技術に係わり、特に投影露光装置を用いた光リソグラフィにおける露光量を測定するための露光量測定方法とそれを用いた露光量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩの最小寸法が光露光装置の限界解像力に近づき、光リソグラフィにおけるプロセスマージン（焦点深度，露光量余裕度）が十分に得られなくなってきている。そこで、これらのプロセスマージンを引き上げるために、位相シフトマスク（ＰＳＭ），変形照明などの様々な工夫がなされてきている。
【０００３】
その一方で、少ないプロセスマージンで光リソグラフィを行うために、プロセスマージンを消費する誤差の精密な分析と誤差配分（エラーバジェット）が重要視されてきている。例えば、ウェハ上に多数のチップを同じ設定露光量で露光したつもりでも、ＰＥＢ，現像のウェハ面内不均一性、レジストのウェハ面内膜厚変動などが原因となって、実効的な適正露光量がばらつく。
【０００４】
従来、ウェハ面内の適正露光量変動を測定する場合には、露光装置におけるフォーカス，露光量の設定値を一定にしてウェハ面内にパターンを転写し、そのパターン寸法を測定し、パターン寸法から露光量に換算することによってウェハ面内露光量不均一性を求めていた。しかし、この方法では最終的に形成されたパターン寸法を測定することから、微妙なフォーカス変動の解像寸法への影響を除くことが不可能であった。また、寸法測定に膨大な時間を要していた。
【０００５】
フォーカスの変動を受けることなくウェハ面内の適正露光量変動を測定する技術が、特願平１０−１７１３４５号公報に開示されている。解像限界以下のピッチＰ≦λ／（１＋σ）ＮＡ（Ｐ：ピッチ、λ：露光波長、ＮＡ：ウェハ側開口数、σ：照明のコヒーレンスファクタ）を有し、ライン幅に対するスペース幅の比が異なる複数のライン・アンド・スペース・パターンを含むマスクをレジスト膜に対して投影露光装置で露光し、現像する。ライン幅に対するスペース幅の比に応じて、透過率が変化し、露光量が変化する。各ライン・アンド・スペース・パターンに対応したレジストパターンが抜ける露光量を予め求めておく。そして、レジストパターンを観察し、レジストパターンが抜けたパターンに応じて露光量を決定する。
【０００６】
ところが、この方法で求められる露光量は、レジストパターンが抜けたところで求めるので、離散的であり、精度が悪いという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のレジストパターンが抜けるパターンから測定される露光量は、離散的であり、精度が悪いという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、フォーカスの変動を受けることなく、露光量を連続的に、且つ正確に測定することができる露光量測定方法及び露光量測定装置を提供することにある。
【０００９】
【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。
【００１１】
本発明に係わる露光量測定方法は、マスクパターンが形成されたマスクを、露光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスファクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターンの倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布されたレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパターンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察することにより、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測定方法であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一マスクに形成され、前記周期ｐが、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡを満たすように設定され、特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上のレジストの膜厚に対応する物理量を測定する測定ステップと、この測定ステップで測定された物理量と予め設定された設定範囲値とを比較する比較ステップと、この比較ステップにおける比較の結果、前記測定ステップで測定された物理量が前記設定範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を測定するステップと、この比較ステップにおける比較の結果、前記測定ステップで測定された物理量が前記設定範囲値外の場合、前記測定に用いたレジストに対応するマスクパターンと異なる種類のマスクパターンに対応するレジストの膜厚に応じた物理量を測定する再測定ステップと、この再測定ステップで測定された物理量が設定範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を測定するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、前記再測定ステップにおいて、特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以上であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が高い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定し、特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以下であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が低い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定することが好ましい。
【００１３】
本発明に係わる露光量測定装置は、マスクパターンが形成されたマスクを、露光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスファクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターンの倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布されたレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパターンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察することにより、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測定装置であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一マスクに形成され、前記周期ｐが、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡを満たすように設定され、前記マスクパターンに対応するウェハ上のレジストの膜厚に応じた物理量を測定する測定部と、この測定部により測定された物理量と、予め設定された設定範囲値とを比較する比較部と、この比較部の比較の結果、前記物理量が前記設定範囲値外の場合、前記測定部に、前記測定に用いたレジストに対応するマスクパターンと異なる種類のマスクパターンに対応するレジストの膜厚に応じた物理量を測定させる制御部と、前記測定部で測定された物理量が所定範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を算出する露光量算出部とを具備してなることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、前記制御部は、特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以上であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が高い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定させ、特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以下であった場合、測定されたレジストパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率が低い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量を測定させることが好ましい。
【００１５】
［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。
【００１６】
本発明では、遮光領域に対する開口領域の面積比（開口比）が微妙に異なった複数の繰り返しパターンを含むマスクを投影露光装置で露光し、現像する。このとき、透光部と遮光部の繰り返し周期ｐを請求項１，２，４のように設定することにより、マスクパターンにおける回折光（１次以上の回折光）は投影レンズの瞳に入らず、直進光（０次回折光）のみが瞳に入るようになる。つまり、マスクパターンのピッチは解像限界以下となる。そして、マスクパターンが解像限界以下のピッチであると、そのパターンは解像されない。
【００１７】
このようなマスクパターンを用いてレジストを露光し、レジストの膜厚に応じた物理量を測定し、測定された物理量と、予め求められた前記レジストの膜厚に応じた物理量と露光量との関係とに基づいて、露光量を連続的、且つ正確に測定することができる。
【００１８】
さらに、上記測定では露光量を困難な測定領域があるが、露光量を測定することが困難な測定領域では、透過率が異なるマスクパターンに対応したレジストの膜厚に応じた物理量を測定することによって、測定された物理量と、予め求められた物理量と露光光との関係とに基づいて、露光量を連続的、且つ正確に測定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる露光量モニタパターンを含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレジストパターンの概略構成を示す図である。図１（ａ）はマスクの平面図、図１（ｂ）はマスクの断面図、図１（ｃ）はマスクを露光に用いて形成されたレジストパターンの断面図である。
【００２１】
図１において、１０１はマスク、１０２はマスク１０１に形成された露光量モニタパターン、１０３は透明基板、１０４はＣｒ等の遮光膜、１０５は透光部、１０６はウェハ、１０７は露光量モニタパターン１０２に対応して形成されたレジストパターンである。
【００２２】
露光量モニタパターン１０２は、露光波長λ、ウェハ側開口数ＮＡ、照明のコヒーレンスファクタσ、ウェハ上のパターンに対するマスクパターンの倍率Ｍなる露光装置を想定した場合に、ピッチｐにて遮光膜１０４と透光部１０５とが繰り返されたライン・アンド・スペース・パターンであり、ピッチｐを、
ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡ  …（１）
を満たすように設定されている。
【００２３】
露光量モニタマークの遮光膜１０４と透光部１０５との周期ｐを（１）式の条件に設定することにより、露光量モニタマークにおける回折光（１次以上の回折光）は投影レンズの瞳に入らず、直進光（０次回折光）のみが瞳に入るようになる点に着目した。上記条件を満たすことによって、モニタマークのパターンは解像限界以下となる。そして、露光量モニタマークのパターンが解像限界以下のピッチであると、そのパターンは解像されず、開口比に応じてウェハ面上に到達する露光量が異なったフラット露光となる。このため、露光装置の設定露光量が同じでも開口比に応じて実効的な露光量が変化する。この場合の露光量は、露光量モニタマークのパターンが解像しないため、フォーカス変動の影響を完全に取り除くことができる。
【００２４】
まず、上記のマスクを用いて条件出し露光を行った。Ｓｉウェハ１０６上には塗布型反射防止膜６０ｎｍをスピンコーティングし、さらに化学増幅系ポジ型レジストを厚さ０．４μｍでスピンコーティングした。この後、１００℃，９０秒でプリベーク処理を行った。一連の処理は、露光装置に連結されたトラックで行った。
【００２５】
これらの処理が終了したウェハを露光装置に搬送し、上記マスクの露光を行った。投影光学系の縮小比は１／４、露光波長は２４８ｎｍ、ＮＡは０．６、照明コヒーレンスファクタσは０．７５、輪帯遮蔽率εは０．６７であった。露光装置の露光量設定値は３ｍＪ／ｃｍ2 から１０ｍＪ／ｃｍ2 まで増加させて行った。露光が終了したウェハを再びトラックに搬送し、１００℃、９０秒でポストエクスポージャーベーク（Post Exposure Bake：ＰＥＢ）した後、０．２１規定のアルカリ現像液にて６０秒現像を行った。
【００２６】
このように処理されたウェハ１０６上のレジストパターン１０７の残膜を膜厚計で測定を行った。測定結果を図２に示す。図２に示すように、露光量の増加に対してレジストパターンの残膜は減少していることが分かる。
【００２７】
よって、図２に示す露光量と（１）式で設定されたマスクパターンをレジスト膜に露光して形成されたレジストパターンの膜厚との関係を予め求めておき、レジストパターンの膜厚を測定することによって、ウェハ上の実効的な露光量を測定することができる。
【００２８】
また、マスクパターンにおける透光部と遮光部の繰り返しピッチｐを（１）式のように設定し、マスクパターンを解像しないようにしているので、フォーカス変動の影響を完全に除去することができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
レジストが残る露光量範囲で、露光量モニタパターンに対応して形成されたレジストパターン１０７の残膜量Ｔを測定し、図２に示した変換カーブを用いて実効的な露光量ｄを把握するという手順で行う。しかし、露光装置の照度むら、ＰＥＢの温度むら、現像むらなどのプロセス変動が大きく、実効露光量変動が大きい場合には、一つの露光量モニタパターンに対応して形成されたレジストの残膜量では測定のレンジを超えてしまい、測定できなくなる場合がある。例えば図２に示した変換カーブで考えると、プロセス変動によって実効露光量が４ｍＪになってしまうと、レジストパターンはほとんど減膜しないことになり、実効露光量を測定することが困難であるという場合がある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、この問題を回避し得る露光量測定方法とそれを用いた露光量測定装置について説明する。
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施形態に係わる露光量モニタパターンを含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレジストパターンの概略構成を示す図である。図３（ａ）はマスクの平面図、図３（ｂ）はマスクの断面図、図３（ｃ）はマスクを露光に用いて形成されたレジストパターンの断面図である。図３において、図１と同一な部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図３に示すように、マスク１０１に形成された露光量モニタパターン１０２0 〜１０２3 は、前述した（１）式を満たすピッチｐにて遮光膜１０４と透光部１０５とが繰り返されたかつ、遮光膜１０４と透光部１０５との割合が異なる複数種類のものである。各露光量モニタパターン１０２0 〜１０２3 の透過率Ｔｒ0 〜Ｔｒ3 が異なる。
【００３３】
本実施形態では、遮光膜１０４と透光部１０５との割合が異なる複数種類の露光量モニタパターン１０２0 〜１０２3 を露光してレジストパターン１０７0 〜１０７2 を形成する。あるレジストパターン１０７の膜厚Ｔを測定した場合に、露光量の測定が難しい場合に、一つ隣の露光量モニタパターンの露光により形成されたレジストパターンの膜厚を再測定し、透過率のデータをもとに、実効露光量の較正をする。
【００３４】
次に、本実施形態の露光量測定方法を図４，図５を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係わる露光量測定装置の概略構成を示すブロック図である。図５は、図４に示す露光量測定装置を用いた露光量測定方法を示すフローチャートである。図４に示す露光量測定装置の構成は、露光方法を説明しつつ説明する。
【００３５】
先ず、膜厚測定部４０２に、前述した露光量モニタパターン１０２0 〜１０２3 を用いてレジストパターン１０７0 〜１０７2 を形成した試料４０をセットする。
【００３６】
試料４００の形成条件について以下に説明する。Ｓｉウェハ上に塗布型反射防止膜６０ｎｍをスピンコーティングし、さらに化学増幅系ポジ型レジストを厚さ０．４μｍでスピンコーティングした。この後、１００℃，９０秒でプリベーク処理を行った。一連の処理は、露光装置に連結されたトラックで行った。これらの処理が終了したウェハを露光装置に搬送し、上記マスクの露光を行った。投影光学系の縮小比は１／４、露光波長は２４８ｎｍ、ＮＡは０．６、照明コヒーレンスファクタσは０．７５、輪帯遮蔽率εは０．６７であった。
【００３７】
次いで、各露光量モニタパターン１０２0 〜１０２3 の透過率及びレジストパターン１０７0 〜１０７2 座標Ｄ1 、測定に用いるレジストパターン１０７の座標と、測定に用いるレジストパターンにおける露光量に対するレジスト膜残膜量値のグラフからなる変換カーブＤ3 と、測定許容範囲値Ｄ2 とを入力する。ここでは、レジストパターン１０７1 を測定に用いる測定基準レジストパターンとして入力した。
【００３８】
次いで、設定された測定基準レジストパターン１０７1 の座標に応じて、膜厚測定制御部４０１は膜厚測定部４０２に測定基準レジストパターン１０７1 の膜厚を測定させる（ステップＳ１０１）。次いで、比較部４０３は、測定された測定基準レジストパターン１０７1 の測定膜厚値Ｄ4 （ここでは測定基準レジストパターン１０７1 の膜厚Ｔ1 である）と測定許容範囲値Ｄ2 とを比較し、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲値Ｄ2 内にあるか判定する（ステップＳ１０２）。
【００３９】
先ず、ステップＳ１０２において、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲値Ｄ2 内にあると判定された場合を説明する。測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲値Ｄ2 内にあると判定された場合、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が測定基準レジストパターン１０７1 の測定値か判定する（ステップＳ１０３）。ここでは、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が測定基準レジストパターン１０７1 の測定値であるので、露光量算出部４０４は、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）と変換カーブＤ3 とから露光量Ｄ5 を算出し（ステップＳ１０４）、算出された露光量を測定データとして保存する（ステップＳ１０５）。
【００４０】
次に、ステップＳ１０２において、測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 内にないと判定された場合を説明する。ステップＳ１０２において測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 内にないと判定された場合、比較部４０３は、測定膜厚値Ｄ4 と測定許容範囲値Ｄ2 とを比較して測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 以上であるかを判定する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
ステップＳ１０６において、測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 以上であると判定された場合、比較部４０３は膜厚測定制御部４０１に対して透過率が高い露光量モニタマスパターンで形成されたレジストパターンの膜厚の再測定を行うよう指示する。そして、膜厚測定制御部４０１は、透過率及び座標データＤ1 を読み出し、膜厚測定部４０２に前に測定された露光量モニタパターンより透過率が高い露光量モニタパターンで形成されたレジストパターンの膜厚を測定させる（ステップＳ１０７）。膜厚測定制御部４０１は、レジストパターンの再膜厚測定を行うと共に、露光量モニタパターンの透過率を比較部４０３に伝達する。そして、この再測定を、測定膜厚が測定許容範囲値内になるまで順次繰り返す。
【００４２】
また、ステップＳ１０６において、測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 以上でないと判定された場合、比較部４０３は膜厚測定制御部４０１に対して透過率が低い露光量モニタパターンで形成されたレジストパターンの再膜厚測定を行うよう指示する。そして、膜厚測定制御部４０１は、透過率及び座標データＤ1 を読み出し、膜厚測定部４０２に前に測定された露光量モニタパターンより透過率が低い露光量モニタパターンで形成されたレジストパターンの膜厚を測定させる（ステップＳ１０８）。膜厚測定制御部４０１は、レジストパターンの再膜厚測定を行うと共に、露光量モニタパターンの透過率を比較部４０３に伝達する。そして、この再測定を、測定膜厚が測定許容範囲値内になるまで順次繰り返す。
【００４３】
次いで、レジストパターンの再膜厚測定を行い測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 内になると、測定膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターンのものであるか判定する（ステップＳ１０３）。
【００４４】
以下では、測定基準レジストパターン１０７1 の代わりにレジストパターン１０７2 の膜厚を測定し、測定膜厚Ｔ2 が測定許容範囲値Ｄ2 内であり、測定膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターン１０７1 のものではない場合を説明する。
【００４５】
測定膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターン１０７1 のものではないと判定されると、変換カーブＤ3 を用いて測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ2 ）に対応する実効露光量ｄ2 を求める（ステップＳ１０９）。さらに、測定基準レジストパターン１０７1 に対応した露光量モニタパターン１０２1 の透過率Ｔｒ1 とレジストパターン１０７2 に対応した露光量モニタパターン１０２1 の透過率Ｔｒ2 との比から、実効露光量ｄ1 を、
ｄ1 ＝ｄ2 ×Ｔｒ1 ／Ｔｒ2     （２）
から算出する（ステップＳ１１０）。そして、算出された露光量を測定データとして保存する。
【００４６】
ここでは、測定膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターンのものではない。従って、測定膜厚値Ｄ4 と変換カーブＤ3 とから直ちに露光量を求めることができない。測定基準レジストパターン１０７1 とレジストパターン１０７2 とでは、透過率以外の露光条件及び現像条件が同じなので、レジストパターン１０７2 の変換カーブは測定基準レジストパターン１０７1 の変換カーブＤ3 を水平移動したものとなる。従って、変換カーブＤ3 から測定膜厚Ｔ2 に対応する実効露光量ｄ2 を求め、この実効露光量ｄ2 に、露光量モニタパターン１０２1 の透過率Ｔｒ1 と露光量モニタパターン１０２1 の透過率Ｔｒ2 との比を乗算することによって、露光量モニタパターン１０２1 における実効露光量ｄ1 を算出することができる。
【００４７】
以上の構成により、露光量の変動に対してレジストパターン膜厚変動が少ない場合でも、精度良く露光量を算出することができる。
【００４８】
次いで、露光装置の設定露光量を７．５ｍＪ／ｃｍ2 に設定した以外は、前述した露光条件及び現像条件と同一な条件で、ウェハ上にレジストパターンを形成した後、注目するレジストパターンの残膜量をウェハ全面について測定した。
【００４９】
図６（ａ）は第１の実施形態に示した方法により、特定のフロックをウェハ全面について測定した結果である。露光装置の設定露光量は７．５ｍＪ／ｃｍ2 であったにもかかわらず、ＰＥＢ、現像、レジスト膜厚などのウェハ面内ばらつきによって、実効的な露光量がばらついていることがわかる。図で、中央付近は、上記変動要因のうちのどれかが大きく変動したがために実効露光量が大幅に低下し、被測定パラメーターであるレジストが減膜している。つまり、測定レンジを超えた実効露光量変動が生じているために、実効露光量変動の値が大きくなっている。
【００５０】
そこで、膜厚が異常である部分に対して、ひとつ隣の露光量モニタパターンを再測定し、変換カーブを用いて実効露光量を求めた後、透過率の比を使って較正した。その結果、図６（ｂ）に示すように、実効露光量変動が極端に大きい部分がなくなり、データの信頼性を上げることができた。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。レジストパターンの膜厚に応じて反射強度が変化するので、予めレジストパターンからの反射光強度と露光量との関係を求めておき、レジストパターンからの反射強度から露光量を求めることができる。
また、露光量モニタパターンは、ライン・アンド・スペース・パターン以外にも，繰り返しのホールパターン，又は菱形の繰り返しパターンを用いることができる。
その他、本発明は、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。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、透光部と遮光部の繰り返しピッチｐを前述した範囲に設定し、透光部と遮光部の割合が異なる複数種類のマスクパターンをウェハ上に露光し、各マスクパターンに対応するウェハ上のレジストの物理量を測定することによって、フォーカス変動の影響を受けることなく、露光量を連続的、且つ正確に測定することが可能となる。
【００５３】
露光量を測定することが困難な測定領域では、透過率が異なるマスクパターンに対応したレジストの膜厚に応じた物理量を測定することによって、測定された物理量と、予め求められた物理量と露光光との関係とに基づいて、露光量を連続的、且つ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わる露光量モニタパターンを含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレジストパターンの概略構成を示す図。
【図２】レジストパターンの膜厚と露光量との関係を示す特性図。
【図３】第２の実施形態に係わる露光量モニタパターンを含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレジストパターンの概略構成を示す図。
【図４】第２の実施形態に係わる露光量測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す露光量測定装置を用いた露光量測定方法を示すフローチャート。
【図６】図６（ａ）は第１の実施形態に示した方法で測定したウェハ面内の実効露光量変動を示す図、図６（ｂ）は第２の実施形態に示した方法で測定したウェハ面内の実効露光量変動を示す図。
【符号の説明】
１０１…マスク
１０２…露光量モニタパターン
１０４…遮光膜
１０５…透光部
１０６…ウェハ
１０７…レジストパターン
４００…試料
４０１…膜厚測定制御部
４０２…膜厚測定部
４０３…比較部
４０４…露光量算出部
【図１】
0004160239.tif 000002
【図２】
0004160239.tif 000003
【図３】
0004160239.tif 000004
【図４】
0004160239.tif 000005
【図５】
0004160239.tif 000006
【図６】
0004160239.tif 000007