露光状態表示方法及びシステム
【課題】ＦＥＭウェーハにおいてどのチップの露光条件が正常でありどのチップの露光条件が異常であるかを容易に視覚的に判断することができる装置を提供する。
【解決手段】ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像より、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を計算する。この断面形状の特徴量を、チップ毎に、ＦＥＭウェーハのチップ領域の位置を示すマップであるチップ一覧表に、表示する。チップ一覧表では、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を、色彩表示する。
【解決手段】ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像より、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を計算する。この断面形状の特徴量を、チップ毎に、ＦＥＭウェーハのチップ領域の位置を示すマップであるチップ一覧表に、表示する。チップ一覧表では、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を、色彩表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造工程における検査技術に関し、特に、露光工程における露光状態を表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、新たな品種の半導体基板の製造を行うとき、製品ウェーハを製造工程に投入する前に、露光工程における最適に露光条件を探し出すための作業、所謂「条件出し作業」が行われる。この「条件だし作業」には、ＦＥＭ（Ｆｏｃｕｓ＆Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｍａｔｒｉｘ）ウェーハと呼ばれる特別なウェーハが用いられる。
【０００３】
「条件だし作業」によって得られた最適な露光条件を用いると、最初は、許容範囲内の精度を有するレジストパターンを得ることができる。しかしながら、時間が経つにつれて、許容範囲内の精度を有するレジストパターンが得られなくなる。時間が経つと、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）温度のばらつき等が起きるからである。これは、プロセス変動と呼ばれる。即ち、プロセス変動により最適な露光条件は時間と共に変化する。
【０００４】
従来、製品ウェーハの製造工程におけるプロセス変動の有無を検証するために、実際に製造されたウェーハのレジストパターンの寸法計測を行っていた。製造工程における寸法計測によって、寸法の変動が観察されると、プロセス変動があると判断し、露光条件を変更する。
【０００５】
特許文献１には、二次電子信号より得られる特徴量を用いて露光条件と走査電子像とを関連づけるモデルデータを作成すること、および、二次電子信号からえられる特徴量を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こと、が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、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ことによって、適正な露光プロセスを維持することができることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７３９４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２８６０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、測長用の走査型電子顕微鏡（以下、測長ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ））を用いて、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの寸法計測を行い、特徴量が適正であるか否かを判定する。そのため、ウェーハ上のどのチップのレジストパターンが正常であり、どのチップが正常でないのかを視覚的に判断することができなかった。
【０００９】
本発明の目的は、ＦＥＭウェーハにおいてどのチップの露光条件が正常でありどのチップの露光条件が異常であるかを容易に視覚的に判断することができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像より、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を計算する。この断面形状の特徴量を、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に表示する。
【００１１】
本発明によると、ＦＥＭウェーハのチップ領域をマトリックス状に示すチップ一覧表を作成する。チップ一覧表は、ＦＥＭウェーハのチップ領域の座標を示すマップである。このチップ一覧表に、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に表示する。
【００１２】
チップ一覧表では、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を、色彩表示する。即ち、偏差の大きさを、寒暖色のグラデーションによって表示する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、ＦＥＭウェーハにおいてどのチップの露光条件が正常でありどのチップの露光条件が異常であるかを容易に視覚的に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照して、本発明による露光状態表示システムの例を示す。本例の露光状態表示システムは、コンピュータ１００とそれに並列に接続された複数の測長ＳＥＭ３０１（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）を有し、両者はネットワーク３０２を介して接続されている。図１では、コンピュータ１００に、３個の測長ＳＥＭ３０１が接続されているが、１個の測長ＳＥＭ３０１のみが接続されてもよく、4個以上の測長ＳＥＭ３０１が接続されてもよい。コンピュータ１００は、コンピュータの本体によって構成されたビジュアル情報管理部１０１、キーボード、マウス等の入力装置１０２及び表示装置１０３を有する。ビジュアル情報管理部１０１は、ＣＰＵ、ハードディスク装置、メモリ、通信インターフェース等を有する、通常のパーソナルコンピュータの本体であってよい。
【００１５】
測長ＳＥＭ３０１は、測長機能を有する走査電子顕微鏡であり、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報より、寸法計測を行う。こうして寸法計測に用いたＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報は、コンピュータ１００のビジュアル情報管理部１０１に送られる。
【００１６】
図２を参照して、ビジュアル情報管理部１０１の構成及び機能を説明する。ビジュアル情報管理部１０１は、入力処理部１０４、画像解析処理部１０５、及び、ビジュアル情報制御部１０６を有する。ビジュアル情報管理部１０１には、入力装置１０２と表示装置１０３が接続されている。ビジュアル情報管理部１０１には、測長ＳＥＭ３０１から、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報が送られる。
【００１７】
入力処理部１０４は、測長ＳＥＭ３０１から送られたＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報を取得する画像情報読込み処理部１０４Ａ、及び、チップ一覧表における色彩表示のスケール幅を指定するパラメータ処理部１０４Ｂを有する。画像解析処理部１０５は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報より濃淡の階調値を抽出してレジストパターンの断面形状の特徴量を求める特徴量算出処理部１０５Ａと、適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理部１０５Ｂと、を有する。
【００１８】
ビジュアル情報制御部１０６は、チップ一覧表を作成するマップ描画処理部１０６Ａ、チップ一覧表の各チップにレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理部１０６Ｂ、適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を寒暖色によって表示する色彩表示処理部１０６Ｃ、及び、露光条件の変動に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の変化をグラフ表示するグラフ表示処理部１０６Ｄ、を有する。
【００１９】
図３は本発明の露光状態表示システムに用いるＦＥＭウェーハの例を示す。ＦＥＭウェーハには、製品ウェーハと同様に、碁盤目状に配置された全てのチップ領域には同一のパターンが焼き付けられる。しかしながら、ＦＥＭウェーハでは、製品ウェーハとは異なり、各チップ領域には、同一のパターンが、異なる露光条件にて、焼き付けられる。即ち、各チップ領域は、レジストが塗布された後、１回の露光単位である１ショット毎に、異なる露光条件にて露光される。ここで露光条件とは、パターンの焦点位置及び露光量を含む。図３の縦軸は露光量、横軸は焦点位置のオフセット量である。このＦＥＭウェーハの中心におけるチップ領域では、露光量は中程度であり、焦点位置のオフセット量はゼロである。ＦＥＭウェーハの中心より上側のチップ領域では、露光量は大きく、中心より下側のチップ領域では、露光量は小さい。同様にＦＥＭウェーハの中心より右側のチップ領域では、焦点位置のオフセット量は正であり、中心より左側のチップ領域では、焦点位置のオフセット量は負である。
【００２０】
ＦＥＭウェーハが製造されると、それを用いて「条件だし作業」を行う。ＦＥＭウェーハの碁盤目状に並んだ全てのチップのレジストパターンの寸法を測長ＳＥＭによって計測する。計測結果より、寸法精度が高いチップの露光条件を、最適な露光条件として設定する。こうして得られた最適な露光条件を用いて、製品ウェーハを製造工程に投入する。
【００２１】
図４を参照して本発明によるリソグラフィー工程の流れを説明する。先ず、ステップＳ１０１にて、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する。ステップＳ１０２にて、露光器を用いてマスクパターンを縮小露光する。最初は、図３を参照して説明したように、ＦＥＭウェーハを用いた「条件だし作業」によって得られた最適な露光条件を用いて露光する。
【００２２】
ステップＳ１０３にて、露光したマスクパターンを現像することによってレジストパターンを形成する。ステップＳ１０４にて、測長ＳＥＭによって、レジストパターンの寸法をチェックする。ステップＳ１０５にて、寸法精度が許容範囲にあるか否かの判定を行う。許容範囲にある場合には、ステップＳ１０６にて、エッチングを行い、次の工程へ進む。許容範囲にない場合には、ステップＳ１０７にて、露光器における露光条件を変更し、ステップＳ１０２に戻る。即ち、最初に設定した最適な露光条件を変更する。
【００２３】
図４の例では露光条件として露光量を変更している。露光量の補正量はΔＥである。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。露光量の増減量は、作業者の経験と勘に基づいて決定される場合もある。
【００２４】
図５を参照して、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量について説明する。図５（Ａ）は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状５０１を模式的に示し、図５（Ｂ）は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの二次電子信号強度分布５０２を示す。二次電子信号強度分布５０２は、測長ＳＥＭによる寸法計測の際に得られる。図５（Ｂ）に示すように、二次電子信号強度は、レジストパターンの断面が平坦な領域では小さく、レジストパターンの断面が傾斜している領域では大きい。通常、傾斜している領域は、電子顕微鏡像において白色を呈する。レジストパターンの断面形状５０１を表すパラメータとして次の６個の特徴量ｆ１〜ｆ６が知られている。
【００２５】
ボトム幅ｆ１は、レジストパターンの断面形状の最も拡がった根元部の幅を表す。ホワイトバンド幅ｆ２は、レジストパターンの断面形状の両側の各傾斜部の幅を表す。トップ幅ｆ３は、レジストパターンの断面形状の平坦な頂点部の幅を表す。最大傾斜ポイント間隔ｆ４は、レジストパターンの断面形状の両側の傾斜部の最大傾斜点の間の距離を表す。ホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５は、レジストパターンの断面形状の傾斜部から頂点部への遷移部の寸法を表す。ホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６は、レジストパターンの断面形状の根元部から傾斜部への遷移部の寸法を表す。
【００２６】
ボトム幅ｆ１は、二次電子信号強度分布５０２の全体の根元部の幅を計測することによって得られる。ホワイトバンド幅ｆ２は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山の各根元部の幅を計測することによって得られる。トップ幅ｆ３は、二次電子信号強度分布５０２の平坦部の幅を計測することによって得られる。最大傾斜ポイント間隔ｆ４は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山の頂点の間の距離を測定することにより得られる。ホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山のそれぞれの内側の傾斜部の平均幅を計測することにより得られる。ホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山のそれぞれの外側の傾斜部の平均幅を計測することにより得られる。
【００２７】
図６を参照して、画像解析処理部１０５の特徴量算出処理部１０５Ａにおける処理を説明する。ステップＳ２０１にて、特徴量算出処理部１０５Ａは、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報より濃淡の階調値を演算し、階調値の変化から図５（Ｂ）の二次電子信号強度分布５０２を求める。ステップＳ２０２にて、特徴量算出処理部１０５Ａは、二次電子信号強度分布５０２を解析することによってレジストパターンの断面形状の特徴量ｆ１〜ｆ６を求める。ステップＳ２０３にて、レジストパターンの断面形状の特徴量をその種類毎にテーブルに記憶する。
【００２８】
図７は、本発明による露光状態表示システムの表示装置１０３に表示される、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示した画面の例を示す。この画面は、チップ一覧表７０１、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差とそれを表示する寒暖色のサンプルの関係を示す色彩表示エリア７０２、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値と各色彩のスケール幅を指定する入力エリア７０３、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の６個の特徴量ｆ１〜ｆ６のどれを表示するのかを示すイメージ図７０４、及び、露光条件とＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の間の関係を示すグラフ７０５、を有する。
【００２９】
チップ一覧表７０１には、ＦＥＭウェーハの全てのチップの位置がマトリックス状に表示されている。即ち、チップ一覧表７０１の最も上の行は、ＦＥＭウェーハのチップの列番号（０〜１０）を示し、次の行は、各チップの露光条件である焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）の値を示す。チップ一覧表７０１の最も左の列は、ＦＥＭウェーハのチップの行番号（７〜０）を示し、次の列は、各チップの露光条件である露光量（Ｄｏｓｅ）の値を示す。本例のＦＥＭウェーハのチップは、８行１１列の行列状に配置されていることが示されている。
【００３０】
チップ一覧表７０１の各チップの位置には、即ち、マトリックスの各セルには、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量が色彩と共に表示される。図示の例では、イメージ図７０４に示すように、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量としてホワイトバンド幅ｆ２が選択されている。色彩表示エリア７０２にて、ユーザは、チップ一覧表７０１のチップの色を表示する寒暖色を指定することができる。チップの色は、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差に対応して変化する。本例では、寒暖色のグラデーション変化を用いる。寒暖色の代わりにグレースケールを用いる方法も可能である。しかしながら、寒暖色による表示は、グレースケールによる表示より、視覚的に容易に特徴量の偏差の判別が可能である。
【００３１】
入力エリア７０３は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値を入力するエリア（Ｓｔｄ）と各色彩を表すスケール幅を入力するエリア（Ｓｃａｌｅ）を有する。ユーザは、入力エリア７０３に、所望の値を入力して、「Ａｐｐｌｙ」ボタンを押下する。
【００３２】
本例では、入力エリア７０３にて、各色彩を表すスケール幅として、２．００が指定され、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状のホワイトバンド幅ｆ２の適正値として、３９．６２が指定されている。従って、ホワイトバンド幅ｆ２が３８．６２から４０．６２までは、適正範囲である。適正値を有するチップの位置には、色彩表示エリア７０２にて指定された色が表示される。本例では、色彩表示エリア７０２にて、ホワイトバンド幅ｆ２の値が、３８．６２から４０．６２までのチップには、黄色が指定されているものとする。ホワイトバンド幅ｆ２が適正値からずれると、その偏差に対応した色彩が表示される。尚、ホワイトバンド幅ｆ２の計測結果がエラーの場合は、色彩表示エリア７０２に「Ｅ」が表示される。
【００３３】
グラフ７０５には、露光条件とＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の間の関係がグラフとして表示されている。グラフ７０５の縦軸はホワイトバンド幅ｆ２、横軸は焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）である。露光量毎にグラフが表示されている。
【００３４】
本例のチップ一覧表７０１を用いて、「条件出し作業」を行うことができる。チップ一覧表７０１のチップから、ホワイトバンド幅ｆ２が適正範囲にあるチップを探し出す。ホワイトバンド幅ｆ２が適正範囲にあるチップは、本例では、黄色である。従って、黄色のチップを見つければよい。黄色のチップを見つける代わりに、ホワイトバンド幅ｆ２の値が３８．６２から４０．６２までのチップを見つけてもよい。複数のチップを見つけた場合には、そのうちの１つを選択する。この場合、複数のチップのうち、略中央にあるチップを選択してよい。こうして選択したチップの露光条件が適正な露光条件である。露光条件は、チップ一覧表７０１の上から２番目の行の焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）と、左から２番目の列の露光量（Ｄｏｓｅ）の各値を読み出せばよい。
【００３５】
例えば、行番号４、列番号４のチップのホワイトバンド幅ｆ２は４０．４０であり、黄色である。これは、ホワイトバンド幅ｆ２の適正範囲にある。このチップの露光条件として、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）が−７０．０、露光量（Ｄｏｓｅ）が１６．０００を読み取ることができる。これが最適な露光条件である。こうして、本例では、チップ一覧表７０１を用いて視覚的に且つ容易に「条件出し作業」を行うことができる。
【００３６】
本例のチップ一覧表７０１を用いて「条件出し作業」ばかりでなく、不適当な露光条件を検出することができる。チップ一覧表７０１において、ホワイトバンド幅ｆ２が適正範囲から極端にずれているチップを探す。色彩表示エリア７０２にて、ホワイトバンド幅ｆ２の値が適正範囲から極端にずれているチップに対して付与された色を、チップ一覧表７０１から探し出せばよい。又は、ホワイトバンド幅ｆ２の値が適正範囲から極端にずれているチップを探せばよい。例えば、行番号３、列番号７のチップのホワイトバンド幅ｆ２は１９．１０であり、適正範囲から極端にずれている。このチップの露光条件として、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）が１４０．０、露光量（Ｄｏｓｅ）が１５．２００を読み取ることができる。そこで、このような露光条件は、不適当な露光条件であると判定する。更に、不適当な露光条件を検出するには、グラフ７０５を用いてもよい。グラフ７０５より、露光量が１５．２００のグラフに、適正範囲から極端にずれている点があることが判る。この点の横軸及び縦軸の値を読むと、ホワイトバンド幅ｆ２が２０より僅かに小さく、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）が１４０．０であることを読み取ることができる。
【００３７】
図８は、図６のイメージ図７０４の詳細を示す。このイメージ図には、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量ｆ１〜ｆ６がグラフ上にて示されている。ユーザは、カーソル８０１によって、ｆ１〜ｆ６の１つを指定することができる。こうして、本例では、ユーザは、特徴量ｆ１〜ｆ６の１つを、その意味を理解した状態で、指定することができる。
【００３８】
以上のように、本発明の露光状態表示システムによると、次の効果が得られる。
（１）チップ一覧表のチップ単位にて、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する。そのため、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の寸法計測の結果を、チップの位置座標に基づいて評価することができる。
（２）チップ一覧表の各チップ色を、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差に対応して、寒暖色で表現する。そのため、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量が適正値でないチップの位置を、視覚的に、且つ、容易に判断できる。
（３）露光量をパラメータとして、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を縦軸、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）を横軸とするグラフを表示する。そのため、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量のばらつきを定量的に判別することができる。そのため、プロセス変動を、視覚的に検知することができる。
【００３９】
以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による露光状態表示システムの例を示す図である。
【図２】本発明による露光状態表示システムのビジュアル情報管理部の構成及び機能を説明する図である。
【図３】本発明による露光状態表示システムに用いるＦＥＭウェーハの例を示す図である。
【図４】本発明による半導体製造工程のリソグラフィー工程の流れを説明する図である。
【図５】ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を説明する図である。
【図６】本発明による露光状態表示システムのビジュアル情報管理部の画像解析処理部の特徴量算出処理部における処理を説明する図である。
【図７】本発明による露光状態表示システムの表示装置に表示される画面の例を示す図である。
【図８】図６の画面におけるイメージ図の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００…コンピュータ、１０１…ビジュアル情報管理部、１０２…入力装置、１０３…表示装置、１０４…入力処理部、１０４Ａ…画像情報読込み処理部、１０４Ｂ…パラメータ処理部、１０５…画像解析処理部、１０５Ａ…特徴量算出処理部、１０５Ｂ…特徴量偏差算出処理部、１０６…ビジュアル情報制御部、１０６Ａ…マップ描画処理部、１０６Ｂ…特徴量表示処理部、１０６Ｃ…色彩表示処理部、１０６Ｄ…グラフ表示処理部、３０１（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）…測長ＳＥＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造工程における検査技術に関し、特に、露光工程における露光状態を表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、新たな品種の半導体基板の製造を行うとき、製品ウェーハを製造工程に投入する前に、露光工程における最適に露光条件を探し出すための作業、所謂「条件出し作業」が行われる。この「条件だし作業」には、ＦＥＭ（Ｆｏｃｕｓ＆Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｍａｔｒｉｘ）ウェーハと呼ばれる特別なウェーハが用いられる。
【０００３】
「条件だし作業」によって得られた最適な露光条件を用いると、最初は、許容範囲内の精度を有するレジストパターンを得ることができる。しかしながら、時間が経つにつれて、許容範囲内の精度を有するレジストパターンが得られなくなる。時間が経つと、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）温度のばらつき等が起きるからである。これは、プロセス変動と呼ばれる。即ち、プロセス変動により最適な露光条件は時間と共に変化する。
【０００４】
従来、製品ウェーハの製造工程におけるプロセス変動の有無を検証するために、実際に製造されたウェーハのレジストパターンの寸法計測を行っていた。製造工程における寸法計測によって、寸法の変動が観察されると、プロセス変動があると判断し、露光条件を変更する。
【０００５】
特許文献１には、二次電子信号より得られる特徴量を用いて露光条件と走査電子像とを関連づけるモデルデータを作成すること、および、二次電子信号からえられる特徴量を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こと、が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、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ことによって、適正な露光プロセスを維持することができることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７３９４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２８６０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、測長用の走査型電子顕微鏡（以下、測長ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ））を用いて、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの寸法計測を行い、特徴量が適正であるか否かを判定する。そのため、ウェーハ上のどのチップのレジストパターンが正常であり、どのチップが正常でないのかを視覚的に判断することができなかった。
【０００９】
本発明の目的は、ＦＥＭウェーハにおいてどのチップの露光条件が正常でありどのチップの露光条件が異常であるかを容易に視覚的に判断することができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像より、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を計算する。この断面形状の特徴量を、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に表示する。
【００１１】
本発明によると、ＦＥＭウェーハのチップ領域をマトリックス状に示すチップ一覧表を作成する。チップ一覧表は、ＦＥＭウェーハのチップ領域の座標を示すマップである。このチップ一覧表に、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を、ＦＥＭウェーハのチップ領域毎に表示する。
【００１２】
チップ一覧表では、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を、色彩表示する。即ち、偏差の大きさを、寒暖色のグラデーションによって表示する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、ＦＥＭウェーハにおいてどのチップの露光条件が正常でありどのチップの露光条件が異常であるかを容易に視覚的に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照して、本発明による露光状態表示システムの例を示す。本例の露光状態表示システムは、コンピュータ１００とそれに並列に接続された複数の測長ＳＥＭ３０１（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）を有し、両者はネットワーク３０２を介して接続されている。図１では、コンピュータ１００に、３個の測長ＳＥＭ３０１が接続されているが、１個の測長ＳＥＭ３０１のみが接続されてもよく、4個以上の測長ＳＥＭ３０１が接続されてもよい。コンピュータ１００は、コンピュータの本体によって構成されたビジュアル情報管理部１０１、キーボード、マウス等の入力装置１０２及び表示装置１０３を有する。ビジュアル情報管理部１０１は、ＣＰＵ、ハードディスク装置、メモリ、通信インターフェース等を有する、通常のパーソナルコンピュータの本体であってよい。
【００１５】
測長ＳＥＭ３０１は、測長機能を有する走査電子顕微鏡であり、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報より、寸法計測を行う。こうして寸法計測に用いたＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報は、コンピュータ１００のビジュアル情報管理部１０１に送られる。
【００１６】
図２を参照して、ビジュアル情報管理部１０１の構成及び機能を説明する。ビジュアル情報管理部１０１は、入力処理部１０４、画像解析処理部１０５、及び、ビジュアル情報制御部１０６を有する。ビジュアル情報管理部１０１には、入力装置１０２と表示装置１０３が接続されている。ビジュアル情報管理部１０１には、測長ＳＥＭ３０１から、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報が送られる。
【００１７】
入力処理部１０４は、測長ＳＥＭ３０１から送られたＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報を取得する画像情報読込み処理部１０４Ａ、及び、チップ一覧表における色彩表示のスケール幅を指定するパラメータ処理部１０４Ｂを有する。画像解析処理部１０５は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報より濃淡の階調値を抽出してレジストパターンの断面形状の特徴量を求める特徴量算出処理部１０５Ａと、適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理部１０５Ｂと、を有する。
【００１８】
ビジュアル情報制御部１０６は、チップ一覧表を作成するマップ描画処理部１０６Ａ、チップ一覧表の各チップにレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理部１０６Ｂ、適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を寒暖色によって表示する色彩表示処理部１０６Ｃ、及び、露光条件の変動に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の変化をグラフ表示するグラフ表示処理部１０６Ｄ、を有する。
【００１９】
図３は本発明の露光状態表示システムに用いるＦＥＭウェーハの例を示す。ＦＥＭウェーハには、製品ウェーハと同様に、碁盤目状に配置された全てのチップ領域には同一のパターンが焼き付けられる。しかしながら、ＦＥＭウェーハでは、製品ウェーハとは異なり、各チップ領域には、同一のパターンが、異なる露光条件にて、焼き付けられる。即ち、各チップ領域は、レジストが塗布された後、１回の露光単位である１ショット毎に、異なる露光条件にて露光される。ここで露光条件とは、パターンの焦点位置及び露光量を含む。図３の縦軸は露光量、横軸は焦点位置のオフセット量である。このＦＥＭウェーハの中心におけるチップ領域では、露光量は中程度であり、焦点位置のオフセット量はゼロである。ＦＥＭウェーハの中心より上側のチップ領域では、露光量は大きく、中心より下側のチップ領域では、露光量は小さい。同様にＦＥＭウェーハの中心より右側のチップ領域では、焦点位置のオフセット量は正であり、中心より左側のチップ領域では、焦点位置のオフセット量は負である。
【００２０】
ＦＥＭウェーハが製造されると、それを用いて「条件だし作業」を行う。ＦＥＭウェーハの碁盤目状に並んだ全てのチップのレジストパターンの寸法を測長ＳＥＭによって計測する。計測結果より、寸法精度が高いチップの露光条件を、最適な露光条件として設定する。こうして得られた最適な露光条件を用いて、製品ウェーハを製造工程に投入する。
【００２１】
図４を参照して本発明によるリソグラフィー工程の流れを説明する。先ず、ステップＳ１０１にて、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する。ステップＳ１０２にて、露光器を用いてマスクパターンを縮小露光する。最初は、図３を参照して説明したように、ＦＥＭウェーハを用いた「条件だし作業」によって得られた最適な露光条件を用いて露光する。
【００２２】
ステップＳ１０３にて、露光したマスクパターンを現像することによってレジストパターンを形成する。ステップＳ１０４にて、測長ＳＥＭによって、レジストパターンの寸法をチェックする。ステップＳ１０５にて、寸法精度が許容範囲にあるか否かの判定を行う。許容範囲にある場合には、ステップＳ１０６にて、エッチングを行い、次の工程へ進む。許容範囲にない場合には、ステップＳ１０７にて、露光器における露光条件を変更し、ステップＳ１０２に戻る。即ち、最初に設定した最適な露光条件を変更する。
【００２３】
図４の例では露光条件として露光量を変更している。露光量の補正量はΔＥである。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。露光量の増減量は、作業者の経験と勘に基づいて決定される場合もある。
【００２４】
図５を参照して、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量について説明する。図５（Ａ）は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状５０１を模式的に示し、図５（Ｂ）は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの二次電子信号強度分布５０２を示す。二次電子信号強度分布５０２は、測長ＳＥＭによる寸法計測の際に得られる。図５（Ｂ）に示すように、二次電子信号強度は、レジストパターンの断面が平坦な領域では小さく、レジストパターンの断面が傾斜している領域では大きい。通常、傾斜している領域は、電子顕微鏡像において白色を呈する。レジストパターンの断面形状５０１を表すパラメータとして次の６個の特徴量ｆ１〜ｆ６が知られている。
【００２５】
ボトム幅ｆ１は、レジストパターンの断面形状の最も拡がった根元部の幅を表す。ホワイトバンド幅ｆ２は、レジストパターンの断面形状の両側の各傾斜部の幅を表す。トップ幅ｆ３は、レジストパターンの断面形状の平坦な頂点部の幅を表す。最大傾斜ポイント間隔ｆ４は、レジストパターンの断面形状の両側の傾斜部の最大傾斜点の間の距離を表す。ホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５は、レジストパターンの断面形状の傾斜部から頂点部への遷移部の寸法を表す。ホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６は、レジストパターンの断面形状の根元部から傾斜部への遷移部の寸法を表す。
【００２６】
ボトム幅ｆ１は、二次電子信号強度分布５０２の全体の根元部の幅を計測することによって得られる。ホワイトバンド幅ｆ２は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山の各根元部の幅を計測することによって得られる。トップ幅ｆ３は、二次電子信号強度分布５０２の平坦部の幅を計測することによって得られる。最大傾斜ポイント間隔ｆ４は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山の頂点の間の距離を測定することにより得られる。ホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山のそれぞれの内側の傾斜部の平均幅を計測することにより得られる。ホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６は、二次電子信号強度分布５０２の２つの山のそれぞれの外側の傾斜部の平均幅を計測することにより得られる。
【００２７】
図６を参照して、画像解析処理部１０５の特徴量算出処理部１０５Ａにおける処理を説明する。ステップＳ２０１にて、特徴量算出処理部１０５Ａは、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの画像情報より濃淡の階調値を演算し、階調値の変化から図５（Ｂ）の二次電子信号強度分布５０２を求める。ステップＳ２０２にて、特徴量算出処理部１０５Ａは、二次電子信号強度分布５０２を解析することによってレジストパターンの断面形状の特徴量ｆ１〜ｆ６を求める。ステップＳ２０３にて、レジストパターンの断面形状の特徴量をその種類毎にテーブルに記憶する。
【００２８】
図７は、本発明による露光状態表示システムの表示装置１０３に表示される、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示した画面の例を示す。この画面は、チップ一覧表７０１、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差とそれを表示する寒暖色のサンプルの関係を示す色彩表示エリア７０２、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値と各色彩のスケール幅を指定する入力エリア７０３、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の６個の特徴量ｆ１〜ｆ６のどれを表示するのかを示すイメージ図７０４、及び、露光条件とＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の間の関係を示すグラフ７０５、を有する。
【００２９】
チップ一覧表７０１には、ＦＥＭウェーハの全てのチップの位置がマトリックス状に表示されている。即ち、チップ一覧表７０１の最も上の行は、ＦＥＭウェーハのチップの列番号（０〜１０）を示し、次の行は、各チップの露光条件である焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）の値を示す。チップ一覧表７０１の最も左の列は、ＦＥＭウェーハのチップの行番号（７〜０）を示し、次の列は、各チップの露光条件である露光量（Ｄｏｓｅ）の値を示す。本例のＦＥＭウェーハのチップは、８行１１列の行列状に配置されていることが示されている。
【００３０】
チップ一覧表７０１の各チップの位置には、即ち、マトリックスの各セルには、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量が色彩と共に表示される。図示の例では、イメージ図７０４に示すように、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量としてホワイトバンド幅ｆ２が選択されている。色彩表示エリア７０２にて、ユーザは、チップ一覧表７０１のチップの色を表示する寒暖色を指定することができる。チップの色は、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差に対応して変化する。本例では、寒暖色のグラデーション変化を用いる。寒暖色の代わりにグレースケールを用いる方法も可能である。しかしながら、寒暖色による表示は、グレースケールによる表示より、視覚的に容易に特徴量の偏差の判別が可能である。
【００３１】
入力エリア７０３は、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値を入力するエリア（Ｓｔｄ）と各色彩を表すスケール幅を入力するエリア（Ｓｃａｌｅ）を有する。ユーザは、入力エリア７０３に、所望の値を入力して、「Ａｐｐｌｙ」ボタンを押下する。
【００３２】
本例では、入力エリア７０３にて、各色彩を表すスケール幅として、２．００が指定され、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状のホワイトバンド幅ｆ２の適正値として、３９．６２が指定されている。従って、ホワイトバンド幅ｆ２が３８．６２から４０．６２までは、適正範囲である。適正値を有するチップの位置には、色彩表示エリア７０２にて指定された色が表示される。本例では、色彩表示エリア７０２にて、ホワイトバンド幅ｆ２の値が、３８．６２から４０．６２までのチップには、黄色が指定されているものとする。ホワイトバンド幅ｆ２が適正値からずれると、その偏差に対応した色彩が表示される。尚、ホワイトバンド幅ｆ２の計測結果がエラーの場合は、色彩表示エリア７０２に「Ｅ」が表示される。
【００３３】
グラフ７０５には、露光条件とＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の間の関係がグラフとして表示されている。グラフ７０５の縦軸はホワイトバンド幅ｆ２、横軸は焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）である。露光量毎にグラフが表示されている。
【００３４】
本例のチップ一覧表７０１を用いて、「条件出し作業」を行うことができる。チップ一覧表７０１のチップから、ホワイトバンド幅ｆ２が適正範囲にあるチップを探し出す。ホワイトバンド幅ｆ２が適正範囲にあるチップは、本例では、黄色である。従って、黄色のチップを見つければよい。黄色のチップを見つける代わりに、ホワイトバンド幅ｆ２の値が３８．６２から４０．６２までのチップを見つけてもよい。複数のチップを見つけた場合には、そのうちの１つを選択する。この場合、複数のチップのうち、略中央にあるチップを選択してよい。こうして選択したチップの露光条件が適正な露光条件である。露光条件は、チップ一覧表７０１の上から２番目の行の焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）と、左から２番目の列の露光量（Ｄｏｓｅ）の各値を読み出せばよい。
【００３５】
例えば、行番号４、列番号４のチップのホワイトバンド幅ｆ２は４０．４０であり、黄色である。これは、ホワイトバンド幅ｆ２の適正範囲にある。このチップの露光条件として、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）が−７０．０、露光量（Ｄｏｓｅ）が１６．０００を読み取ることができる。これが最適な露光条件である。こうして、本例では、チップ一覧表７０１を用いて視覚的に且つ容易に「条件出し作業」を行うことができる。
【００３６】
本例のチップ一覧表７０１を用いて「条件出し作業」ばかりでなく、不適当な露光条件を検出することができる。チップ一覧表７０１において、ホワイトバンド幅ｆ２が適正範囲から極端にずれているチップを探す。色彩表示エリア７０２にて、ホワイトバンド幅ｆ２の値が適正範囲から極端にずれているチップに対して付与された色を、チップ一覧表７０１から探し出せばよい。又は、ホワイトバンド幅ｆ２の値が適正範囲から極端にずれているチップを探せばよい。例えば、行番号３、列番号７のチップのホワイトバンド幅ｆ２は１９．１０であり、適正範囲から極端にずれている。このチップの露光条件として、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）が１４０．０、露光量（Ｄｏｓｅ）が１５．２００を読み取ることができる。そこで、このような露光条件は、不適当な露光条件であると判定する。更に、不適当な露光条件を検出するには、グラフ７０５を用いてもよい。グラフ７０５より、露光量が１５．２００のグラフに、適正範囲から極端にずれている点があることが判る。この点の横軸及び縦軸の値を読むと、ホワイトバンド幅ｆ２が２０より僅かに小さく、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）が１４０．０であることを読み取ることができる。
【００３７】
図８は、図６のイメージ図７０４の詳細を示す。このイメージ図には、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量ｆ１〜ｆ６がグラフ上にて示されている。ユーザは、カーソル８０１によって、ｆ１〜ｆ６の１つを指定することができる。こうして、本例では、ユーザは、特徴量ｆ１〜ｆ６の１つを、その意味を理解した状態で、指定することができる。
【００３８】
以上のように、本発明の露光状態表示システムによると、次の効果が得られる。
（１）チップ一覧表のチップ単位にて、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する。そのため、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の寸法計測の結果を、チップの位置座標に基づいて評価することができる。
（２）チップ一覧表の各チップ色を、適正値に対するＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差に対応して、寒暖色で表現する。そのため、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量が適正値でないチップの位置を、視覚的に、且つ、容易に判断できる。
（３）露光量をパラメータとして、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を縦軸、焦点位置のオフセット量（Ｆｏｃｕｓ）を横軸とするグラフを表示する。そのため、ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量のばらつきを定量的に判別することができる。そのため、プロセス変動を、視覚的に検知することができる。
【００３９】
以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による露光状態表示システムの例を示す図である。
【図２】本発明による露光状態表示システムのビジュアル情報管理部の構成及び機能を説明する図である。
【図３】本発明による露光状態表示システムに用いるＦＥＭウェーハの例を示す図である。
【図４】本発明による半導体製造工程のリソグラフィー工程の流れを説明する図である。
【図５】ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を説明する図である。
【図６】本発明による露光状態表示システムのビジュアル情報管理部の画像解析処理部の特徴量算出処理部における処理を説明する図である。
【図７】本発明による露光状態表示システムの表示装置に表示される画面の例を示す図である。
【図８】図６の画面におけるイメージ図の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００…コンピュータ、１０１…ビジュアル情報管理部、１０２…入力装置、１０３…表示装置、１０４…入力処理部、１０４Ａ…画像情報読込み処理部、１０４Ｂ…パラメータ処理部、１０５…画像解析処理部、１０５Ａ…特徴量算出処理部、１０５Ｂ…特徴量偏差算出処理部、１０６…ビジュアル情報制御部、１０６Ａ…マップ描画処理部、１０６Ｂ…特徴量表示処理部、１０６Ｃ…色彩表示処理部、１０６Ｄ…グラフ表示処理部、３０１（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）…測長ＳＥＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、データ及びデータの処理結果を表示する表示装置と、各種の情報処理を行う情報処理部と、を有するコンピュータを用いた露光状態表示方法において、
表面にチップ毎に異なる露光条件にて露光された同一のレジストパターンが形成されたＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得する画像情報読込み処理と、
上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を演算する特徴量算出処理と、
適正値に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップの位置をマトリックス状に表示するチップ一覧表を作成するマップ描画処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を表す寒暖色を表示する色彩表示処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップ毎に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量と色彩が表示された上記チップ一覧表を表示装置に表示する表示処理と、
を有する露光状態表示方法。
【請求項２】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記画像情報読込み処理は、測長機能を有する走査電子顕微鏡より上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項３】
請求項１記載の露光状態表示方法において、更に、露光条件の変動に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の変化を表示するグラフを生成し、該グラフを上記表示装置によって表示するグラフ表示処理と、を有することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項４】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記表示装置に、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値と、該適正値に対する上記特徴量の偏差に対応した色彩と、各色彩に対応した上記特徴量の変動幅であるスケール幅とを指定する入力エリアを表示する入力エリア表示処理と、を有することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項５】
請求項４記載の露光状態表示方法において、上記入力エリア表示処理において、ユーザが上記入力装置を介して、上記入力エリアにて、上記適正値と上記各色彩のスケール幅を指定したとき、上記表示装置に、ユーザが指定した色彩と各色彩に対応する上記特徴量のスケール幅を表示することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項６】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記特徴量算出処理は、上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から濃淡の階調値を抽出して二次電子信号強度分布を生成し、該二次電子信号強度分布から上記特徴量を演算することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項７】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記特徴量算出処理において演算する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量は、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の最も拡がった根元部の幅を表すボトム幅ｆ１、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の各傾斜部の幅を表すホワイトバンド幅ｆ２、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の平坦な頂点部の幅を表すトップ幅ｆ３、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の傾斜部の最大傾斜点の間の距離を表す最大傾斜ポイント間隔ｆ４、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の傾斜部から頂点部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５、及び、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の根元部から傾斜部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６のうちの少なくとも１つであることを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項８】
ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、データ及びデータの処理結果を表示する表示装置と、各種の情報処理を行うビジュアル情報管理部と、を有する露光状態表示システムにおいて、
上記ビジュアル情報管理部は、表面にチップ毎に異なる露光条件にて露光された同一のレジストパターンが形成されたＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得する画像情報読込み処理部と、上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を演算する特徴量算出処理部と、適正値に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理部と、上記ＦＥＭウェーハのチップの位置をマトリックス状に表示するチップ一覧表を作成するマップ描画処理部と、上記チップ一覧表の各チップ位置に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理部と、上記チップ一覧表の各チップ位置に上記適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を表す寒暖色を表示する色彩表示処理部と、を有し、上記表示装置は、上記ＦＥＭウェーハのチップ毎に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量と色彩が表示された上記チップ一覧表を表示することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項９】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記画像情報読込み処理部は、測長機能を有する走査電子顕微鏡より上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１０】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記ビジュアル情報管理部は、露光条件の変動に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の変化を表示するグラフを生成するグラフ表示処理部を有し、上記表示装置は、該グラフ表示処理部によって生成されたグラフを表示することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１１】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記表示装置は、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値と、該適正値に対する上記特徴量の偏差に対応した色彩と、各色彩に対応した上記特徴量の変動幅であるスケール幅を指定する入力エリアを表示し、ユーザは上記入力装置を介して、上記入力エリアにて、上記適正値と上記各色彩のスケール幅を指定することができることを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の露光状態表示システムにおいて、上記表示装置は、ユーザが指定した色彩と各色彩に対応する上記特徴量のスケール幅を表示することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１３】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記特徴量偏差算出処理部は、上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から濃淡の階調値を抽出して二次電子信号強度分布を生成し、該二次電子信号強度分布から上記特徴量を演算することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１４】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量は、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の最も拡がった根元部の幅を表すボトム幅ｆ１、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の各傾斜部の幅を表すホワイトバンド幅ｆ２、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の平坦な頂点部の幅を表すトップ幅ｆ３、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の傾斜部の最大傾斜点の間の距離を表す最大傾斜ポイント間隔ｆ４、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の傾斜部から頂点部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５、及び、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の根元部から傾斜部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６のうちの少なくとも１つであることを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１５】
ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、データ及びデータの処理結果を表示する表示装置と、各種の情報処理を行う情報処理部と、を有するコンピュータを用いた露光条件設定方法において、
表面にチップ毎に異なる露光条件にて露光された同一のレジストパターンが形成されたＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得する画像情報読込み処理と、
上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を演算する特徴量算出処理と、
適正値に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップの位置をマトリックス状に表示するチップ一覧表を作成するマップ描画処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を表す寒暖色を表示する色彩表示処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップ毎に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量と色彩が表示された上記チップ一覧表を表示装置に表示する表示処理と、
上記チップ一覧表より上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差が小さいチップを見つけ出す処理と、
上記偏差が小さいチップに対応する露光条件を最適な露光条件として設定することと、
を有する露光条件設定方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の露光条件設定方法において、
更に、露光条件の変動に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の変化を表示するグラフを生成し、該グラフを上記表示装置によって表示するグラフ表示処理と、を有することを特徴とする露光条件設定方法。
【請求項１】
ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、データ及びデータの処理結果を表示する表示装置と、各種の情報処理を行う情報処理部と、を有するコンピュータを用いた露光状態表示方法において、
表面にチップ毎に異なる露光条件にて露光された同一のレジストパターンが形成されたＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得する画像情報読込み処理と、
上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を演算する特徴量算出処理と、
適正値に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップの位置をマトリックス状に表示するチップ一覧表を作成するマップ描画処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を表す寒暖色を表示する色彩表示処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップ毎に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量と色彩が表示された上記チップ一覧表を表示装置に表示する表示処理と、
を有する露光状態表示方法。
【請求項２】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記画像情報読込み処理は、測長機能を有する走査電子顕微鏡より上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項３】
請求項１記載の露光状態表示方法において、更に、露光条件の変動に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の変化を表示するグラフを生成し、該グラフを上記表示装置によって表示するグラフ表示処理と、を有することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項４】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記表示装置に、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値と、該適正値に対する上記特徴量の偏差に対応した色彩と、各色彩に対応した上記特徴量の変動幅であるスケール幅とを指定する入力エリアを表示する入力エリア表示処理と、を有することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項５】
請求項４記載の露光状態表示方法において、上記入力エリア表示処理において、ユーザが上記入力装置を介して、上記入力エリアにて、上記適正値と上記各色彩のスケール幅を指定したとき、上記表示装置に、ユーザが指定した色彩と各色彩に対応する上記特徴量のスケール幅を表示することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項６】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記特徴量算出処理は、上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から濃淡の階調値を抽出して二次電子信号強度分布を生成し、該二次電子信号強度分布から上記特徴量を演算することを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項７】
請求項１記載の露光状態表示方法において、上記特徴量算出処理において演算する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量は、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の最も拡がった根元部の幅を表すボトム幅ｆ１、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の各傾斜部の幅を表すホワイトバンド幅ｆ２、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の平坦な頂点部の幅を表すトップ幅ｆ３、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の傾斜部の最大傾斜点の間の距離を表す最大傾斜ポイント間隔ｆ４、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の傾斜部から頂点部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５、及び、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の根元部から傾斜部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６のうちの少なくとも１つであることを特徴とする露光状態表示方法。
【請求項８】
ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、データ及びデータの処理結果を表示する表示装置と、各種の情報処理を行うビジュアル情報管理部と、を有する露光状態表示システムにおいて、
上記ビジュアル情報管理部は、表面にチップ毎に異なる露光条件にて露光された同一のレジストパターンが形成されたＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得する画像情報読込み処理部と、上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を演算する特徴量算出処理部と、適正値に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理部と、上記ＦＥＭウェーハのチップの位置をマトリックス状に表示するチップ一覧表を作成するマップ描画処理部と、上記チップ一覧表の各チップ位置に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理部と、上記チップ一覧表の各チップ位置に上記適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を表す寒暖色を表示する色彩表示処理部と、を有し、上記表示装置は、上記ＦＥＭウェーハのチップ毎に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量と色彩が表示された上記チップ一覧表を表示することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項９】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記画像情報読込み処理部は、測長機能を有する走査電子顕微鏡より上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１０】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記ビジュアル情報管理部は、露光条件の変動に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の変化を表示するグラフを生成するグラフ表示処理部を有し、上記表示装置は、該グラフ表示処理部によって生成されたグラフを表示することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１１】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記表示装置は、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の適正値と、該適正値に対する上記特徴量の偏差に対応した色彩と、各色彩に対応した上記特徴量の変動幅であるスケール幅を指定する入力エリアを表示し、ユーザは上記入力装置を介して、上記入力エリアにて、上記適正値と上記各色彩のスケール幅を指定することができることを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の露光状態表示システムにおいて、上記表示装置は、ユーザが指定した色彩と各色彩に対応する上記特徴量のスケール幅を表示することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１３】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記特徴量偏差算出処理部は、上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から濃淡の階調値を抽出して二次電子信号強度分布を生成し、該二次電子信号強度分布から上記特徴量を演算することを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１４】
請求項８記載の露光状態表示システムにおいて、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量は、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の最も拡がった根元部の幅を表すボトム幅ｆ１、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の各傾斜部の幅を表すホワイトバンド幅ｆ２、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の平坦な頂点部の幅を表すトップ幅ｆ３、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の両側の傾斜部の最大傾斜点の間の距離を表す最大傾斜ポイント間隔ｆ４、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の傾斜部から頂点部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの内側の平均幅ｆ５、及び、上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の根元部から傾斜部への遷移部の寸法を表すホワイトバンドの外側の平均幅ｆ６のうちの少なくとも１つであることを特徴とする露光状態表示システム。
【請求項１５】
ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、データ及びデータの処理結果を表示する表示装置と、各種の情報処理を行う情報処理部と、を有するコンピュータを用いた露光条件設定方法において、
表面にチップ毎に異なる露光条件にて露光された同一のレジストパターンが形成されたＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像を取得する画像情報読込み処理と、
上記ＦＥＭウェーハの走査電子顕微鏡像から上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を演算する特徴量算出処理と、
適正値に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を求める特徴量偏差算出処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップの位置をマトリックス状に表示するチップ一覧表を作成するマップ描画処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量を表示する特徴量表示処理と、
上記チップ一覧表の各チップ位置に上記適正値に対するレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差を表す寒暖色を表示する色彩表示処理と、
上記ＦＥＭウェーハのチップ毎に上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量と色彩が表示された上記チップ一覧表を表示装置に表示する表示処理と、
上記チップ一覧表より上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の偏差が小さいチップを見つけ出す処理と、
上記偏差が小さいチップに対応する露光条件を最適な露光条件として設定することと、
を有する露光条件設定方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の露光条件設定方法において、
更に、露光条件の変動に対する上記ＦＥＭウェーハのレジストパターンの断面形状の特徴量の変化を表示するグラフを生成し、該グラフを上記表示装置によって表示するグラフ表示処理と、を有することを特徴とする露光条件設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２０５０１７（Ｐ２００８−２０５０１７Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３６５２１（Ｐ２００７−３６５２１）
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（０００２３３５５０）株式会社日立ハイテクサイエンスシステムズ (112)
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（０００２３３５５０）株式会社日立ハイテクサイエンスシステムズ (112)
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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