(57)【要約】 【課題】凹部の形状を正確に把握することができる計測方法を提供する。【解決手段】絶縁膜に形成された凹部の底面に対する側壁の角度を測定する工程（処理Ｓ１）と、凹部の底面に対する側壁の角度、幅寸法、深さ寸法を含んだパラメータ群を複数設定し、複数のパラメータ群にそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形を有するライブラリを作成する工程（処理Ｓ２）と、凹部に対し光を照射する工程と（処理Ｓ４）、反射光を検出する工程（処理Ｓ５）と、反射光の波形と、ライブラリから選択した波形とを照合する工程（処理Ｓ６）と、反射光の波形とライブラリから選択した波形とのずれが所定値未満である場合に、選択した波形に関連づけられた凹部の幅寸法等のパラメータを最適値とし、凹部の形状を把握する工程を含む。ライブラリの複数のパラメータ群の凹部の底面に対する側壁の角度は処理Ｓ１での測定値である。【選択図】図６
2009162494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に形成された凹部の底面に対する側壁の角度を測定する工程と、
絶縁膜に形成された凹部の底面に対する側壁の角度、前記凹部の所定深さ位置における幅寸法、前記凹部の深さ寸法を含んだパラメータ群を複数設定し、
前記複数のパラメータ群にそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形を有するライブラリを作成する工程と、
絶縁膜に形成された凹部に対し光を照射する工程と、
前記光が照射された前記凹部からの反射光を検出する工程と、
検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とを照合する工程と、
検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とのずれが所定値以上である場合には、再度、検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とを照合し、
検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とのずれが所定値未満である場合には、前記ライブラリから選択した波形に関連づけられた凹部の前記幅寸法、凹部の前記深さ寸法および、凹部の前記底面に対する側壁の角度を含む前記パラメータ群を、前記光が照射された前記凹部の形状を示す値とし、前記凹部の形状を把握する工程とを含み、
ライブラリを作成する前記工程における前記複数のパラメータ群は、前記凹部の底面に対する側壁の角度が同じで、凹部の前記幅寸法、凹部の前記深さ寸法を含む他のパラメータの少なくともいずれか一つが異なっており、前記凹部の底面に対する側壁の角度は、凹部の底面に対する側壁の角度を測定する前記工程で得られた測定値である計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の計測方法において、
絶縁膜に形成された凹部の底面に対する側壁の角度を測定する前記工程では、前記凹部の深さ寸法を取得するとともに、測長ＳＥＭにより、前記凹部の底部の幅寸法、前記凹部の開口の幅寸法を計測し、前記凹部の底面に対する側壁の角度を測定する計測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の計測方法において、
前記測長ＳＥＭにより計測した前記凹部が形成された前記絶縁膜には、複数の凹部が形成され、
凹部に対し光を照射する前記工程において、前記測長ＳＥＭにより計測した前記凹部とは異なる他の凹部に対し光を照射して、前記他の凹部の形状を把握する計測方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の計測方法において、
前記凹部の形状を示す前記値から把握される前記凹部の形状と、前記凹部を当該計測方法以外の方法により測定することにより得られた前記凹部の形状とのずれをあらかじめ取得しておき、
凹部の形状を把握する前記工程では、
取得した前記ずれに基づいて、前記凹部の形状を示す前記値から把握される前記凹部の形状を補正する計測方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の計測方法において、
前記各パラメータ群は、パラメータとして前記絶縁膜の膜厚を有し、
前記ライブラリを作成する前記工程では、
絶縁膜の膜厚の値が同じである複数の第一のパラメータ群を設定し、この前記複数の第一のパラメータ群にそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形を有する第一のライブラリを作成するとともに、
前記第一のパラメータ群の前記絶縁膜の膜厚とは異なる膜厚であり、パラメータ群間で膜厚が同じ値である複数の第二のパラメータ群を設定し、
この前記複数の第二のパラメータ群にそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形を有する第二のライブラリを作成し、
前記第一のパラメータ群および前記第二のパラメータ群では、前記凹部の底面に対する側壁の角度は同じ値であり、
検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とを照合する前記工程では、
前記光が照射された前記凹部が形成された前記絶縁膜の膜厚を取得して、前記複数のライブラリのなかから、取得した膜厚に応じた前記ライブラリを選択し、選択したライブラリの中から波形を選択して、検出した前記反射光の波形との照合を行う計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹部の形状を測定する計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程においては、絶縁膜中にエッチングにより配線溝やビアホールを形成し、形成された配線溝やビアホール中に金属層を埋め込み、配線やビアを形成する方法が採用されている。
配線溝やビアホール（以下、配線溝等という）の形状は、従来、エッチング時間により管理していた、しかしながら、エッチング時間による管理では、配線溝等の形状を正確に把握することが困難であるという問題があった。
そこで、光を配線溝等に照射して、反射光から配線溝等の形状を把握する方法（たとえば、スキャトロメトリ法（ＯＣＤ（Optical Critical Dimension）法））が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この方法では、あらかじめ、配線溝等の形状を規定するパラメータ（たとえば、配線溝等の深さ、配線溝等の底面に対する側壁の角度、配線溝等の深さの中間位置における幅寸法）と、反射光の波形とを関連づけてデータベース（ライブラリ）に格納しておく。
一方で、配線溝等に光を照射し、検出器にて、反射光を検出し、反射光の波形を取得する。
その後、反射光の波形と、データベース中の波形とを照合する。反射光の波形と、データベース中の波形とが一致したら、データベース中の波形に関連づけられた配線溝等の形状を規定するパラメータを、配線溝等の形状とする。
ここで、データベースを作成する際には、配線溝等の形状を規定するパラメータ（たとえば、配線溝等の深さ、配線溝等の底面に対する側壁の角度、配線溝等の深さの中間位置における幅寸法）を所定の関数に代入し、波形を算出する。
このとき、様々な配線溝等の形状に対応できるように、各パラメータは、可変となっている。
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５１０１５２号公報
【特許文献２】特表２００２−５０６１９８号公報
【特許文献３】特表２００６−５１２５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のような測定方法では、スキャトロメトリ法による測定結果と、ＳＥＭ（scanning electron microscope）での実測値とが大きく異なってしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者が検討した結果、スキャトロメトリ法による測定結果と、ＳＥＭでの実測値とが大きく異なってしまう要因として、以下のようなことがわかった。
まず、異なる底部の幅寸法のビアホールを形成し、スキャトロメトリ法と、測長ＳＥＭとで計測を行い、２つの測定方法の相関関係を調べた。
図７に結果を示す。なお、図７中横軸は、ＳＥＭによる底部の幅寸法の値を示し、縦軸は、スキャトロメトリ法による底部の幅寸法の値を示す。
【０００７】
図７（Ｂ）には、スキャトロメトリ法で、データベースを作成する際に、ビアホールの深さ、ビアホールの底面に対する側壁の角度、ビアホールの深さの中間位置における幅寸法の３つのパラメータをいずれも可変とした場合の結果が示されている。
この場合には、スキャトロメトリ法によるビアホールの底部の幅寸法の測定値平均と、ＳＥＭによるビアホールの底部の幅寸法の実測値平均とは大きく異なっており、相関係数は０．８６１と低くなっている。
なお、ビアホールの底部の幅寸法は、ビアホールの深さ、ビアホールの底面に対する側壁の角度、ビアホールの深さの中間位置における幅寸法の３つのパラメータから算出される値である。
【０００８】
図７（Ｃ）には、スキャトロメトリ法で、データベースを作成する際に、前記３つのパラメータのうち、ビアホールの深さの中間位置における幅寸法を所定の値に固定し、他のパラメータを可変とした場合の結果が示されている。
この場合においても、スキャトロメトリ法によるビアホールの底部の幅寸法の測定値平均と、ＳＥＭによるビアホールの底部の幅寸法の実測値平均とは大きく異なっており、相関係数は低い。
【０００９】
図７（Ａ）には、スキャトロメトリ法で、データベースを作成する際に、前記３つのパラメータのうち、ビアホールの底面に対する側壁の角度を所定の値に固定し、他のパラメータを可変とした場合の結果が示されている。
この場合には、スキャトロメトリ法によるビアホールの底部の幅寸法の測定値平均と、ＳＥＭによるビアホールの底部の幅寸法の実測値平均とは略同様の値を示し、相関係数は０．９９２と非常に高いものとなる。
【００１０】
以上のことから、配線溝等の底面に対する側壁の角度を所定の値に固定し、ライブラリを作成することで、スキャトロメトリ法によって、正確な形状を把握することができると考えられる。
【００１１】
本発明によれば、絶縁膜に形成された凹部の底面に対する側壁の角度を測定する工程と、絶縁膜に形成された凹部の底面に対する側壁の角度、前記凹部の所定深さ位置における幅寸法、前記凹部の深さ寸法を含んだパラメータ群を複数設定し、前記複数のパラメータ群にそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形を有するライブラリを作成する工程と、絶縁膜に形成された凹部に対し光を照射する工程と、前記光が照射された前記凹部からの反射光を検出する工程と、検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とを照合する工程と、検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とのずれが所定値以上である場合には、再度、検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とを照合し、検出した前記反射光の波形と、前記ライブラリから選択した波形とのずれが所定値未満である場合には、前記ライブラリから選択した波形に関連づけられた凹部の前記幅寸法、凹部の前記深さ寸法および、凹部の前記底面に対する側壁の角度を含む前記パラメータ群を、前記光が照射された前記凹部の形状を示す値とし、前記凹部の形状を把握する工程とを含み、ライブラリを作成する前記工程における前記複数のパラメータ群は、前記凹部の底面に対する側壁の角度が同じで、凹部の前記幅寸法、凹部の前記深さ寸法を含む他のパラメータの少なくともいずれか一つが異なっており、前記凹部の底面に対する側壁の角度は、凹部の底面に対する側壁の角度を測定する前記工程で得られた測定値である計測方法が提供される。
【００１２】
ここで、光を照射して形状を把握する凹部は、底面に対する側壁の角度を測定した凹部と同じ凹部でなくてもよく、前記角度を測定した凹部と略同じ底面に対する側壁の角度であると推測される凹部であればよい。たとえば、光を照射して形状を把握する凹部と、角度を測定する凹部とは、同じエッチング条件にて形成されたものであればよい。
【００１３】
この発明によれば、ライブラリを作成するための複数のパラメータ群は、凹部の底面に対する側壁の角度が同じで、凹部の幅寸法、凹部の深さ寸法を含む他のパラメータの少なくともいずれか一つが異なっている。
そして、凹部の底面に対する側壁の角度は測定値である。
このように、凹部の底面に対する側壁の角度を測定値に固定し、波形を作成することで、スキャトロメトリ法によって、正確な形状を把握することができる。
なお、反射光の波形とは、反射光強度の波長依存性を示すが、反射光強度のデータとしては、凹部に対する光の入射角を固定して測定したものであってもよく、また、入射角を稼働させた（変動させた）入射角依存性のデータであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、凹部の形状を正確に把握することができる計測方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
はじめに、図１，６を参照して、本実施形態の計測方法の概要について説明する。
本実施形態の計測方法は、
絶縁膜５１に形成された凹部５１１の底面に対する側壁の角度を測定する工程（処理Ｓ１）と、
凹部５１１の底面に対する側壁の角度、凹部５１１の所定深さ位置における幅寸法、凹部５１１の深さ寸法を含んだパラメータ群Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｎ、Ｃ１〜Ｃｎを複数設定し、複数のパラメータ群Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｎ、Ｃ１〜Ｃｎにそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形（反射光強度の波長依存性）を有するライブラリ２３１，２３２，２３３を作成する工程（図３〜５参照）（処理Ｓ２）と、
凹部５１１に対し光を照射する工程と（処理Ｓ４）、
凹部５１１からの反射光を検出する工程（処理Ｓ５）と、
検出した反射光の波形（反射光強度の波長依存性）と、ライブラリ２３１，２３２，２３３から選択した波形とを照合する工程（処理Ｓ６）と、
検出した反射光の波形と、ライブラリ２３１，２３２，２３３から選択した波形とのずれが所定値以上である場合（処理Ｓ７）には、再度、検出した反射光の波形と、ライブラリ２３１，２３２，２３３から選択した波形とを照合し、
検出した反射光の波形と、ライブラリ２３１，２３２，２３３から選択した波形とのずれが所定値未満である場合（処理Ｓ７）には、ライブラリ２３１，２３２，２３３から選択した波形に関連づけられた凹部５１１の幅寸法、凹部５１１の深さ寸法および、凹部５１１の底面に対する側壁の角度を含む前記パラメータを、凹部５１１の形状を示す値として、凹部５１１の形状を把握する工程を含む。
ライブラリ２３１，２３２，２３３を作成する工程における複数のパラメータ群Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｎ、Ｃ１〜Ｃｎは、凹部５１１の底面に対する側壁の角度が同じで、凹部５１１の幅寸法、凹部５１１の深さ寸法を含む他のパラメータの少なくともいずれか一つが異なっており、凹部５１１の底面に対する側壁の角度は処理Ｓ１での測定値である。
ここで、反射光の波形とは、反射光強度の波長依存性を示すが、反射光強度のデータとしては、凹部５１１に対する光の入射角を固定して測定したものであってもよく、また、入射角を稼働させた（変動させた）入射角依存性のデータであってもよい。
【００１６】
次に、本実施形態の計測方法の詳細について説明する。
はじめに、本実施形態の計測方法に使用される計測装置１について説明する。
この計測装置１は、ウェハ５の基板（たとえば半導体基板）５０上部の絶縁膜５１に形成された配線溝等の溝や、ビアホール等の孔等の凹部５１１の形状を計測するものである。
ウェハ５には、図示しないが、複数のチップ形成領域があり、各チップ形成領域には、凹部５１１が複数形成されている。複数の凹部５１１は同一のエッチング条件にて形成されたものである。
【００１７】
計測装置１は、図１に示すように、測定対象（ウェハ）を設置するステージ１１と、このステージ１１上の測定対象に対し光を照射する光源１２と、測定対象からの反射光を検出する検出器１３と、検出器１３で検出した反射光から凹部５１１の形状を算出する算出装置２とを有する。
【００１８】
図２に算出装置２を示す。
この算出装置２は、取得部２１と、第一算出部２２と、データベース２３と、照合部２４と、補正データ記憶部２５と、第二算出部２６と、出力部２７とを備える。
取得部２１は、検出器１３に接続され、検出器１３で検出した反射光の波形を取得する。また、取得部２１では、凹部５１１の形状を示すパラメータ等のデータも取得する。
第一算出部２２は、取得部２１で凹部５１１の形状を示す複数のパラメータ（パラメータ群）を取得した際に、このパラメータ群から反射光の波形を算出する。
【００１９】
具体的には、たとえば、パラメータ群には、凹部５１１の底面に対する側壁の角度（以下、θと表示する場合もある）、凹部５１１の所定深さ位置（本実施形態では、深さの中間位置）における幅寸法（以下、ＭＣＤと示す場合もある）、凹部５１１の深さ寸法（以下、Ｈと示す場合もある）、凹部５１１が形成された絶縁膜５１の厚み等の各パラメータが含まれる。
これらのパラメータ群の各パラメータを、所定の関数に代入することで、反射光の波形を算出することができる。
算出した反射光の波形と、パラメータ群とは、関連づけられてデータベース２３に記憶される。
【００２０】
図３〜５にデータベース２３に記憶されたライブラリ２３１，２３２，２３３を示す。
このデータベース２３には、複数のライブラリ２３１，２３２，２３３が記憶されている。
ライブラリ２３１，２３２，２３３は、複数のパラメータ群にそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形を有する。
【００２１】
具体的には、第一のライブラリ２３１では、凹部５１１の底面に対する側壁の角度および膜厚が同じである第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎが記憶されている。各第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎにおいて、凹部５１１の底面に対する側壁の角度および膜厚のみが同じであり、凹部５１１の深さ、凹部５１１の所定深さ位置（本実施形態では、深さの中間位置）における幅寸法の少なくともいずれか一方は異なった値となっている。
そして、各第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎに関連づけられた複数の反射光の波形が記憶される。
【００２２】
図４に示すように、第二のライブラリ２３２では、凹部５１１の底面に対する側壁の角度が第一のライブラリ２３１と同じ値であり、膜厚が第一のライブラリ２３１とは異なる第二のパラメータ群Ｂ１〜Ｂｎが記憶されている。
第二のパラメータ群Ｂ１〜Ｂｎにおいて、凹部５１１の底面に対する側壁の角度および膜厚のみが同じであり、凹部５１１の深さ、凹部５１１の所定深さ位置（本実施形態では、深さの中間位置）における幅寸法の少なくともいずれか一方は異なった値となっている。
第二のライブラリ２３２には、各第二のパラメータ群Ｂ１〜Ｂｎに関連づけられた複数の反射光の波形が記憶される。
【００２３】
図５に示すように、第三のライブラリ２３３では、凹部５１１の底面に対する側壁の角度が第一のライブラリ２３１と同じ値であり、膜厚が第一のライブラリ２３１とは異なる第三のパラメータ群Ｃ１〜Ｃｎが記憶されている。
第三のパラメータ群Ｃ１〜Ｃｎにおいて、凹部５１１の底面に対する側壁の角度および膜厚のみが同じであり、凹部５１１の深さ、凹部５１１の所定深さ位置（本実施形態では、深さの中間位置）における幅寸法の少なくともいずれか一方は異なった値となっている。
第三のライブラリ２３３には、各第三のパラメータ群Ｃ１〜Ｃｎに関連づけられた複数の反射光の波形が記憶される。
【００２４】
図２に示す照合部２４は、取得部２１で取得した反射光の波形と、データベース２３中に記憶された波形とを照合する。
取得部２１で取得した反射光の波形と、データベース２３中のライブラリ２３１〜２３３から選択した波形とのずれが所定値以上である場合には、再度、データベース２３中のライブラリ２３１〜２３３から波形を選択し、検出した反射光の波形と、選択した波形とを照合する。
取得部２１で取得した反射光の波形と、ライブラリ２３１〜２３３から選択した波形とのずれが所定値未満である場合には、ライブラリ２３１〜２３３から選択した波形に関連づけられた凹部５１１のパラメータ群を、凹部５１１の形状を示す値として検出する。
【００２５】
第二算出部２６では、照合部２４で検出した凹部５１１の形状を示すパラメータ群から把握される凹部５１１の形状を補正する。
補正データ記憶部２５に記憶された補正データに基づいて、凹部５１１の形状を補正する。
たとえば、本実施形態では、照合部２４で検出した凹部５１１の形状を示すパラメータ群から凹部５１１の底部の幅寸法が把握できる。この底部の幅寸法を第二算出部２６にて補正する。
そして、補正後のデータを凹部５１１の形状として出力する。
【００２６】
次に、図６を参照して、以上のような計測装置１を用いた計測方法について説明する。
はじめに、ライブラリ２３１〜２３３を作成するにあたり、ウェハ５の絶縁膜５１の凹部５１１の底面に対する側壁の角度を測定する。ここでは、測長ＳＥＭを使用して、測定を行う（処理Ｓ１）。
計測する凹部５１１は、ウェハ５の中央部分のチップ形成領域に形成された凹部５１１であることが好ましい。
具体的には、凹部５１１のエッチングレートおよびエッチング時間から凹部５１１の深さ寸法を推測する。次に、測長ＳＥＭにより、凹部５１１の底部の幅寸法、凹部５１１の開口（凹部５１１の上端側）の幅寸法を実測する。
そして、凹部５１１の底部の幅寸法、凹部５１１の開口の幅寸法、凹部５１１の深さ寸法とから凹部５１１の底面に対する側壁の角度を算出する。
【００２７】
次に、ライブラリを作成する（処理Ｓ２）。
作業者が凹部５１１の底面に対する側壁の角度、凹部５１１の所定深さ位置における幅寸法、凹部５１１の深さ寸法、絶縁膜５１の膜厚を含んだ第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎを複数設定する。
ここで、凹部５１１の底面に対する側壁の角度は、処理Ｓ１で測定した測定値である。
そして、算出装置２に入力された第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎを、取得部２１にて取得する。さらに、第一算出部２２では、取得部２１で取得した各第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎを所定の関数に代入し、第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎにそれぞれ関連づけられた複数の反射光の波形を算出する。第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎおよびこれに関連づけられた複数の波形を第一のライブラリ２３１としてデータベース２３に記憶させる。
【００２８】
同様にして、第二のパラメータ群Ｂ１〜Ｂｎおよびこれに関連づけられた複数の波形を第二のライブラリ２３２としてデータベース２３に記憶させる。
同様にして、第三のパラメータ群Ｃ１〜Ｃｎおよびこれに関連づけられた複数の波形を第三のライブラリ２３３としてデータベース２３に記憶させる。
【００２９】
ここで、各ライブラリ２３１〜２３３において、θの値を測定値に固定している理由について説明する。
前述したように、図７（Ｂ）には、スキャトロメトリ法で、データベースを作成する際に、ビアホールの深さ、ビアホールの底面に対する側壁の角度、ビアホールの深さの中間位置における幅寸法の３つのパラメータをいずれも可変とした場合の結果が示されている。
この場合には、スキャトロメトリ法によるビアホールの底部の幅寸法の測定値平均と、ＳＥＭによるビアホールの底部の幅寸法の実測値平均とは大きく異なっており、相関係数は０．８６１と低くなっている。
【００３０】
図７（Ｃ）には、スキャトロメトリ法で、データベースを作成する際に、前記３つのパラメータのうち、ビアホールの深さの中間位置における幅寸法を所定の値に固定し、他のパラメータを可変とした場合の結果が示されている。
この場合においても、スキャトロメトリ法によるビアホールの底部の幅寸法の測定値平均と、ＳＥＭによるビアホールの底部の幅寸法の実測値平均とは大きく異なっており、相関係数は低い。
【００３１】
一方、図７（Ａ）には、スキャトロメトリ法で、データベースを作成する際に、前記３つのパラメータのうち、ビアホールの底面に対する側壁の角度を所定の値に固定し、他のパラメータを可変とした場合の結果が示されている。
この場合には、スキャトロメトリ法によるビアホールの底部の幅寸法の測定値平均と、ＳＥＭによるビアホールの底部の幅寸法の実測値平均とは略同様の値を示し、相関係数は０．９９２と非常に高いものとなる。
以上のことから、凹部の底面に対する側壁の角度を所定の値に固定し、ライブラリを作成することで、スキャトロメトリ法によって、正確な形状を把握することができると考えられる。
【００３２】
凹部の底面に対する側壁の角度を所定の値に固定することで、正確な形状を把握できる理由としては、以下のようなことが推測される。
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＭＣＤ、Ｈの値が同じ値であっても、θの値が異なることで、凹部の底部の幅寸法Ｌ１，Ｌ２は大きく変動してしまう。
ウェハ５の絶縁膜５１をエッチングする際には、同一ウェハの面内において、図９（Ａ）に示すように、凹部５１１の形状が断面矩形形状となる場合や、図９（Ｂ）に示すように、凹部５１１がボーイング形状となる場合がある。
このとき、θの値を可変としてしまうと、ボーイング形状の湾曲部分の形状を基準にして得られる角度θ２をパラメータとして算出した波形と、反射光の波形とが一致してしまうことがある。このθ２は、実際の底面に対する側壁の角度θ1と異なる角度である。
そのため、ボーイング形状の場合において底部の幅寸法が実測値から大きくずれてしまうことがある。
これにより、同一ウェハ面内の凹部５１１の底部の幅寸法の値に大きくばらつきが生じ、スキャトリメトリ法による凹部５１１の底部の幅寸法の平均値と、ＳＥＭでの凹部５１１の底部の幅寸法の平均値とが大きくずれてしまう。
【００３３】
これに対し、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、θの値を一定の値（実測値）θ１に固定し、ボーイング形状の場合においても、断面矩形形状の場合と同じ角度とすることで、スキャトロメトリ法による凹部５１１の底部の幅寸法と、ＳＥＭでの凹部５１１の底部の幅寸法の実測値とが大きくずれてしまうことを防止できる。
【００３４】
また、各ライブラリ２３１〜２３３間において、膜厚の値を異なる値としているのは、以下の理由による。
図１１には、膜厚を４００ｎｍの値に固定して、スキャトロメトリ法により、計測を行った場合の凹部５１１の底部の幅寸法の値と、ＳＥＭによる凹部５１１の底部の幅寸法の実測値とを示す。
図１１の横軸は、絶縁膜の膜厚を示す。また、図１１中、ＯＣＤと示されているものは、スキャトロメトリ法により計測したものである。
この図１１によれば、膜厚がある一定の範囲（ゾーンＢ）外となると（ゾーンＡ，Ｃ）、ずれが大きくなることがわかる。
これは、実際の膜厚が凹部５１１の形状に影響を及ぼしていることを示しており、膜厚の値を固定した場合には、ある一定範囲内にのみ正確な計測が行えることを示している。
従って、各ライブラリ２３１〜２３３間において、膜厚の値を異なる値とし、実際の絶縁膜の膜厚に近いライブラリ２３１〜２３３を選択して、波形の照合を行うことで、正確な凹部５１１の形状を把握することができるのである。
ウェハの製造プロセスにおいては、絶縁膜５１の膜厚は必ずしも一定の値とならず、多少の変動を生じる。従って、同一プロセスで製造された絶縁膜５１に形成された凹部５１１を測定する場合において、凹部５１１の形状を正確に計測するためには、絶縁膜５１の厚みを把握し、これに応じたライブラリを選択することが重要となる。
【００３５】
次に、補正データ記憶部２５に記憶させる補正データを作成する（処理Ｓ３）。
各ライブラリ２３１〜２３３においてθを一定の固定した場合、スキャトロメトリ法での測定値と、ＳＥＭによる実測値とのずれは従来に比べ改善されるが、スキャトロメトリ法での測定値と、ＳＥＭによる実測値との間には、わずかなずれが生じることがわかった。
図１２に示すように、各ライブラリ２３１〜２３３においてθを一定の値に固定し、測定した場合、スキャトロメトリ法から把握される凹部５１１の底部の幅寸法と、測長ＳＥＭでの凹部５１１の底部の幅寸法の実測値との間に一定のずれ量があることがわかった。
そして、このずれ量は、凹部５１１の底部の幅寸法の大きさによらず、凹部５１１のエッチング条件が同じであれば、略一定となることがわかった。そこで、ずれ量を、平均化して補正データ（本実施形態では、たとえば、２９．２８ｎｍ）として補正データ記憶部２５に記憶させておく。
図１３（Ａ）〜（Ｃ）には、補正データを反映させた凹部の底部の幅寸法と、測長ＳＥＭでの凹部の底部の幅寸法とのずれを示す。
図１３（Ｂ）は、ウェハ面内のｘ軸方向に沿った所定の位置の凹部の底部の幅寸法を示し、図１３（Ｃ）はウェハ面内のｙ軸方向に沿った所定の位置の凹部底部の幅寸法を示す。
これにより、補正データを反映させた凹部５１１の底部の幅寸法と、測長ＳＥＭでの凹部５１１の底部の幅寸法とのずれがほとんどなくなっていることがわかる。
【００３６】
次に、計測を開始する。
ウェハの凹部５１１に光源１２から光を照射し（処理Ｓ４）、その反射光を検出器１３にて検出する（処理Ｓ５）。ここで、計測する凹部５１１は、θを測定した凹部５１１であってもよく、絶縁膜５１に形成されている他の凹部５１１であってもよい。
反射光の波形は、取得部２１を介して照合部２４に送られる。
この際、測定対象となるウェハ５の絶縁膜５１の厚みを入力する。絶縁膜５１の厚みは取得部２１を介して照合部２４に送られる。
【００３７】
照合部２４では、取得した反射光の波形とデータベース中に記憶された波形とを照合する（処理Ｓ６）。
このとき、照合部２４では、取得した絶縁膜５１の厚みに応じたライブラリ２３１〜２３３を選択する。
たとえば、第一のライブラリ２３１は膜厚が４１０ｎｍであり、測定対象となるウェハの絶縁膜の膜厚が４１０±２０ｎｍの範囲にある場合には、第一のライブラリ２３１が選択される。
第二のライブラリ２３２の膜厚は３７０ｎｍであり、測定対象となるウェハの絶縁膜の膜厚が３７０±２０ｎｍの範囲にある場合には、第二のライブラリ２３２が選択される。
また、第三のライブラリ２３３の膜厚は４５０ｎｍであり、測定対象となるウェハの絶縁膜の膜厚が４５０±２０ｎｍの範囲にある場合には、第三のライブラリ２３３が選択される。
照合部２４にて、選択した波形と、反射光の波形とを照合し、ずれ量が所定値以上である場合には（処理Ｓ７）、再度、波形の選択を行うとともに、選択した波形と、反射光との波形の照合を行う。
【００３８】
一方、ずれ量が所定値未満である場合（処理Ｓ７）には、選択した波形に関連づけられたパラメータ群を凹部５１１の形状を示すパラメータとする。
次に、第二算出部２６では、照合部２４にて得られたパラメータ群から得られる凹部５１１の形状の補正を行う（処理Ｓ８）。具体的には、補正データ記憶部２５に記憶された補正データに基づいて、パラメータ群から算出される凹部５１１の底部の幅寸法の補正を行う。
なお、パラメータ群から算出される底部の幅寸法とは、凹部５１１のＭＣＤと、Ｈと、θとから算出される値である。
その後、補正後の凹部５１１の底部の幅寸法を把握した凹部５１１の形状として出力する。
【００３９】
次に、計測を行った凹部５１１とは異なる他の凹部５１１（たとえば、計測を行った凹部５１１とは異なるチップ形成領域にある凹部５１１）がある場合には、異なる凹部５１１の計測を行う（処理Ｓ９）。
具体的には、処理Ｓ４〜処理Ｓ８を行う。
以上のようにして、ウェハ５の各チップ形成領域の凹部５１１の計測を行う。
さらに、ウェハ５とは異なる他のウェハであって、ウェハ５と同一の製造プロセスで製造され、凹部５１１と同じエッチング条件にて形成された凹部を有し、絶縁膜の層構成や絶縁膜の厚みがおおよそ同一である他のウェハの凹部を、計測装置１を用いて計測してもよい。
この場合には、処理Ｓ４〜処理Ｓ９を行えばよい。
【００４０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
ライブラリ２３１，２３２，２３３を作成するための複数のパラメータ群Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｎ、Ｃ１〜Ｃｎは、凹部５１１の底面に対する側壁の角度が同じで、凹部５１１の幅寸法、凹部５１１の深さ寸法を含む他のパラメータの少なくともいずれか一つが異なっている。
そして、凹部５１１の底面に対する側壁の角度は測長ＳＥＭを使用して測定した測定値である。
このように、凹部５１１の底面に対する側壁の角度を測定値で固定し、波形を作成することで、スキャトロメトリ法によって、正確な形状を把握することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、凹部５１１の底面に対する側壁の角度を、測長ＳＥＭにより計測している。これによりウェハ５を破壊することなく、凹部５１１の底面に対する側壁の角度を実測することができる。
そして、測長ＳＥＭによる測定値をライブラリの作成に使用するとともに、測長ＳＥＭにより計測したウェハ５を用いて凹部５１１の形状を把握している。
すなわち、ライブラリを作成するために使用するウェハ５と、凹部５１１の形状を把握するウェハ５とを同一のウェハとすることができる。
従って、サンプルウェハ等を用いて凹部の形状を実測し、ライブラリを作成する場合に比べ、より正確に凹部５１１の形状を把握することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ライブラリ２３１，２３２，２３３の波形と、反射光の波形とを照合することにより得られた値から把握される凹部５１１の形状（具体的には、凹部５１１の底部の幅寸法）と、凹部５１１の形状の測長ＳＥＭによる実測値とのずれを把握し、凹部５１１の形状を補正しているため、より正確に凹部５１１の形状を把握することができる。
【００４３】
凹部５１１の底面に対する側壁の角度を固定した複数のパラメータ群を使用して計測を行う場合、複数のパラメータ群において、絶縁膜の膜厚を所定の値に固定してしまうと、計測から得られた凹部５１１の形状と実際の凹部５１１の形状とにずれが生じることがある。
そこで、絶縁膜５１の膜厚の厚みに応じたライブラリ２３１，２３２，２３３を複数設け、実際の絶縁膜５１の膜厚に応じたライブラリ２３１，２３２，２３３を選択することで、より正確な計測を行うことができる。
【００４４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、パラメータ群を構成するパラメータとして、θ、ＭＣＤ、Ｈをあげたが、これに限られるものではない。θ、ＭＣＤ，Ｈに加えて、凹部５１１の奥行き寸法をパラメータとしてもよい。
たとえば、凹部としてビアホールを計測する場合には、ビアホールの奥行き寸法をパラメータとして採用することが好ましい。
このようにすることで、凹部の形状を、より正確に把握することができる。
【００４５】
さらに、前記実施形態では、第一のパラメータ群Ａ１〜Ａｎ、第二のパラメータ群Ｂ１〜Ｂｎ、第三のパラメータ群Ｃ１〜Ｃｎの各パラメータ群において、それぞれ絶縁膜の膜厚の値を一定の値としていたが、これに限らず、絶縁膜の膜厚の値を固定せずに、適宜設定するものとしてもよい。
【００４６】
また、前記実施形態では、θの値を測長ＳＥＭを使用して測定していたが、これに限らず、測長ＳＥＭ以外の方法によりθの値を測定してもよい。
たとえば、サンプルウェハを用意し、サンプルウェハの凹部のθの値を断面ＳＥＭにより実測してもよい。そして、サンプルウェハと同様の製造プロセスにて製造されたウェハの凹部５１１の形状を計測してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる計測装置を示す模式図である。
【図２】計測装置の算出装置を示すブロック図である。
【図３】ライブラリの構造を示す図である。
【図４】ライブラリの構造を示す図である。
【図５】ライブラリの構造を示す図である。
【図６】計測方法を示す図である。
【図７】スキャトロメトリ法の測定値と、測長ＳＥＭの測定値との相関関係を示す図である。
【図８】凹部の底面に対する側壁の角度による凹部の形状の影響を示す図である。
【図９】凹部の形状が断面矩形形状の場合と、ボーイング形状の場合とにおける凹部の底面に対する側壁の角度による影響を示す図である。
【図１０】凹部の形状が断面矩形形状の場合と、ボーイング形状の場合とにおける凹部の底面に対する側壁の角度による影響を示す図である。
【図１１】膜厚を４００ｎｍの値に固定して、スキャトロメトリ法により、計測を行った場合の凹部の底部の幅寸法の値と、ＳＥＭによる凹部の底部の幅寸法の実測値とを示す図である。
【図１２】スキャトロメトリ法から把握される凹部の底部の幅寸法と、測長ＳＥＭでの凹部の底部の幅寸法のずれを示す図である。
【図１３】スキャトロメトリ法から把握される凹部の底部の幅寸法と、測長ＳＥＭでの凹部の底部の幅寸法のずれを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    計測装置
２    算出装置
５    ウェハ
１１    ステージ
１２    光源
１３    検出器
２１    取得部
２２    第一算出部
２３    データベース
２４    照合部
２５    補正データ記憶部
２６    第二算出部
２７    出力部
５０    基板
５１    絶縁膜
２３１    第一のライブラリ
２３２    第二のライブラリ
２３３    第三のライブラリ
５１１    凹部
【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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