JPH11288879A - 露光条件決定方法とその装置ならびに半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適露光条件を決定する作業において、デー
タの収集および整理，写真の整理を手間なく簡単、迅速
かつ正確に行え、最適条件の迅速な決定を支援できる方
法および装置を実現する。 【解決手段】 測長ＳＥＭ等の顕微鏡装置４から条件出
し作業によって得られる寸法・判定、および画像をネッ
トワーク６９を介して収集し、測定ポイント、フォーカ
ス値，露光量，寸法値，パターン判定などのデータと画
像をリンクさせてサーバ８のデータベース９に保存して
おき、サーバ８で最適条件を自動的に決定し、事務所な
どに設置してあるパーソナルコンピュータ等の事務所Ｐ
Ｃ１１で、そのデータを検索・処理して、画面上に寸
法，パターン判定，画像を並べて表示させること、寸法
特性グラフを表示させること、さらに最適条件を提示す
ることによって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置を用いる
製造技術に係り、特に、製品を着工する際に露光装置に
設定するフォーカス、および露光量の最適条件を決定す
る条件出しに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造におけるフォトリソグラフィ
工程の場合、露光装置でパターンを焼きつける際のフォ
ーカス、および露光量の最適条件は、１回の露光単位
（ショット）毎に、フォーカス，露光量を変えてパター
ンを焼きつけたウェハを作り、顕微鏡装置で、そのウェ
ハの複数の任意のポイントのパターンの寸法を測定した
り、パターンの解像（でき具合）を観察し、最適なパタ
ーンが形成されるフォーカス，露光量を見つける条件出
し作業によって決定している。

【０００３】従来、この作業は、専門のエンジニア等の
熟練者が行っており、測定した寸法，パターンのでき具
合（解像）の判定，測定場所などのデータを紙に記録
し、必要に応じて、ビデオプリンタで写真を撮ってお
き、後で、事務所等でデータをパーソナルコンピュータ
に手入力し整理して寸法特性グラフを作成し、写真を紙
に並べて貼り付け、パターンの変化を見て、さまざまな
要因を考慮し、フォーカス・露光量の最適条件を決定し
ている。

【０００４】図９に測定データを記録する用紙の一例を
示す。この記録用紙は、条件出し作業をする前に、条件
出しに使うウェハに存在するショットの範囲を記入し、
設定するフォーカス、露光量を対応する列・行に記入し
て作る。そしてこの記録用紙を持って、顕微鏡装置でシ
ョット内の任意のポイントのパターンを測定し、その寸
法値，パターン判定を対応するショットの位置の四角の
中の測定したポイントに手書きによって記録している。
また、余白のところにはその測定したショット内の座標
も記録している。この時、測定，観察する複数のポイン
トは、どのショットにおいても同じ場所である。

【０００５】また、写真を撮る際には、その写真が何の
写真であるかを後で見てわかるようにするために、フォ
ーカス，露光量などの情報を写真に記録している。さら
に、この時、写真をどう整理するかを考えながら、収集
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来方法
では、データ・写真の収集、および整理に非常に手間が
かかり時間を要している。収集では、特に写真への記録
に手間がかかっており、整理では、記録用紙に記録した
データを事務所にあるパーソナルコンピュータに打ち込
む作業、収集した写真を並べて紙に貼り付ける作業、と
もに大変な作業で時間を要する。

【０００７】なお、この作業は、収集するデータの量，
写真の数が多ければ多いほど多大の時間を要し、最適条
件を決定するのがそれだけ遅くなる。例えば、新しい露
光装置の立ち上げ時や新しい製品の開発・試作時など、
綿密に観察して条件を求める必要がある場合は、できる
だけ多くのポイントを観察し、データ・写真を収集する
ため、その整理と解析に長時間を要する。

【０００８】逆に、綿密に求める必要がない場合、例え
ば急いでいる時や一度決定した条件を数日後に見直す時
などは、あるポイントでは寸法を測定せずにパターンの
判定だけを行ったり、写真を取得しなかったり、間引い
てデータ・写真を収集するため、作業時間は短くなる。
しかし、正常パターンと判定したものが、実は不良パタ
ーンであるというように、判定が間違っている可能性も
あり、パターンの判定の記録だけではその真偽を確かめ
られず、間違ったデータを元に条件を決定しかねない。

【０００９】この他にも条件出しにはさまざまなケース
があり、データ・写真収集，整理ともその作業時間はそ
れぞれ違ってくる。また、あとでその記録用紙を見直し
た時、作業した本人でも記録内容がわからなくなること
もある。

【００１０】さらに、上記のような従来方法では、エン
ジニア等の作業者の主観や経験に依存して決定されるた
め、決定した条件が本当に最適な条件からずれている可
能性がある。また、エンジニアによって最適条件の判断
基準が異なるため、エンジニア間のずれが生じる。

【００１１】また、データの整理に非常に手間がかかり
時間を要している。なお、この作業は、収集するデータ
の量が多ければ多いほど時間を要することになり、最適
条件を決定するまでの時間がかかることになる。例え
ば、新しい露光装置の立ち上げ時や新しい製品の開発・
試作時など、綿密に観察して条件を求める必要がある場
合は、できるだけ多くのポイントを観察して、データの
収集が必要になるため、収集に時間を要するだけでな
く、整理にもそれだけ時間を要する。

【００１２】本発明の目的は、多くのデータ・写真を簡
単に収集でき、その量に左右されずに、短い時間でデー
タ・写真の整理を行える、露光条件の決定を支援する方
法、およびそれを用いた装置を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、収集したデータの量
に左右されずに、短い時間でデータ整理し、エンジニア
等の作業者の主観や経験に依存しないで正確に露光条件
を決定する露光条件決定技術を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、半導体装置の製造工
程において、条件出し等の準備作業を含めた工程全体の
スループットを向上させることが可能な半導体装置の製
造技術を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、半導体装置の製造工
程において、客観的で正確な露光工程での露光条件の決
定により、露光工程での歩留りを向上させることが可能
な半導体装置の製造技術を提供することにある。

【００１６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１８】上記目的は、顕微鏡装置で測定した寸法，
観察したパターンの合否判定、およびその画像と、品種
・工程・露光条件等のウェハの情報をネットワークを介
してオンライン収集し、寸法・判定・画像と、品種・工
程・露光条件をリンクさせてサーバなどの記憶媒体に保
存しておき、製造現場，事務所などに設置してあるパー
ソナルコンピュータでサーバなどの記憶媒体に保存され
た情報を読み出し、その情報を処理して画面上に画像を
並べて表示させること、寸法特性グラフを表示させるこ
とによって達成される。これによって、写真の収集作業
時間が短縮され、寸法などのデータ整理と、写真の整理
の作業が不要となる。

【００１９】また、本発明は、露光条件決定支援方法と
して、複数の単位露光領域に異なる露光条件で露光処理
を行う第１のステップと、露光処理にて個々の単位露光
領域に得られた転写パターンを観察して評価し、評価結
果として記録する第２のステップと、複数の単位露光領
域の各々における評価結果に基づいて露光条件の最適範
囲を決定する第３のステップと、を実行するものであ
る。

【００２０】また、本発明は、露光装置における露光条
件の最適範囲を決定する条件出し作業を支援する露光条
件決定支援装置において、複数の異なる露光条件による
露光処理で得られた転写パターンの評価結果を記録する
手段と、複数の単位露光領域の各々における評価結果に
基づいて露光条件の最適範囲を自動的に決定する手段
と、を備えるようにしたものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体装置の
製造工程における露光工程での露光条件決定方法および
装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は、本発明による、
最適露光条件の決定を支援する方法とその装置の概要を
示す。本装置は、ウェハにパターンを焼きつける露光装
置１，寸法を測定する測長ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）等
の顕微鏡装置４，測定結果、画像を収集するサーバ８お
よびその情報を保存しておくデータベース９，測定結
果、画像をデータベース９から検索して表示、および印
刷する製造現場ＰＣ１０，事務所ＰＣ１１で構成され
る。まず、露光装置１でウェハ２のショット３毎にフォ
ーカスと露光量を変えて露光パターン（図の例では円６
８）を焼きつける。次に、測長ＳＥＭ等の顕微鏡装置４
で画面５に映し出される顕微鏡画像６を見て、任意の露
光パターン（図の例では円６８）の寸法を測定し、上記
パターンの状態を観察して、その判定を入力し、画像と
その画像の場所や寸法，判定など測定情報７を保存す
る。同時に品種，工程，フォーカス、露光量などのウェ
ハ情報も保存する。このための判定入力手段，画像保存
手段を顕微鏡装置４に具備する。そして、保存した画像
と測定情報，ウェハ情報を、ネットワーク６９を介して
サーバ８に転送し、データベース９に保存する。データ
ベース９には、画像，測定情報と露光条件をリンクさせ
て保存しておく。

【００２３】そして、製造現場ＰＣ１０，事務所ＰＣ１
１で、データベース９に保存された測定結果、画像を検
索し、従来手作業にて写真を紙に貼り付けていたよう
に、画像一覧１２を表示したり、フォーカス依存性１
３，露光量依存性１４のグラフを表示する。また、画像
一覧１２，フォーカス依存性１３，露光量依存性１４の
印刷も可能とする。これにより、手間なく測定結果、画
像の整理ができる。なお、製造現場ＰＣ１０は、顕微鏡
装置４の近くに設置しておけば、顕微鏡装置４での作業
を終えてすぐにその場で測定結果やパターンの変化を確
認できる。

【００２４】図２は本発明の一実施の形態である画像と
寸法・判定をウェハ上のショットの並びに並べて表示し
た画面を示すもので、何の条件出しのデータ・画像かを
示す品種，工程，露光装置などのインデックス情報１５
を表示し、フォーカス値１６，露光量１７をそれぞれ変
化させた方向に合わせて画面上に並べる。そして、その
フォーカス値１６と露光量１７のマトリクス上に対応す
る画像１８と、寸法値１９，パターン判定２０を表示す
る。図２では、縦３ショット，横５ショットのマトリク
スで表示させているが、表示できる範囲で任意の並びで
よい。ここで、画面上にすべての条件の画像１８と寸法
値１９，パターン判定２０を表示できない場合を考え、
スクロールボタンを配し、このボタンをマウスでクリッ
クすることによりすべての画像１８，寸法値１９，パタ
ーン判定２０を見ることができるようにする。左１デー
タスクロールボタン２１をクリックすることで１データ
左側にスクロールし、左１ページスクロールボタン２２
をクリックすることで１ページ分左側にスクロールして
画像１８，寸法値１９，パターン判定２０を表示する。
同じように、右１データスクロールボタン２３，右１ペ
ージスクロールボタン２４，上１データスクロールボタ
ン２５，上１ページスクロールボタン２６，下１データ
スクロールボタン２７，下１ページスクロールボタン２
８でそれぞれスクロールする。また、測定ポイントＮo.
を表示することで、現在表示している一覧がどこを測定
したものかをわかるようにする。ここでも画面のスクロ
ール同様、測定ポイント下変更ボタン２９，測定ポイン
ト上変更ボタン３０で、表示する画像１８，寸法値１
９，パターン判定２０の測定ポイントを変更して表示を
切り替えることができるようにする。

【００２５】また、１ショットで一度に表示できる画像
は１つであるため、同じ場所で複数枚の画像を撮ってい
た場合には、同時に表示できない。そこで、画像１８の
部分をマウスでクリックすると、順次画像をめくれるよ
うにする。例えば、画像を撮りなおした場合や、倍率を
変えて撮った場合である。

【００２６】この表示によって、パターンのでき方の変
化を見てとれるため、露光条件をどこにすれば良いかが
一目でわかるようになる。

【００２７】また、印刷ボタン３１をクリックすれば、
この画面をそのままプリンタで印刷することも可能であ
る。また、コメント入力フィールド３２に任意の付加情
報を入力することもできる。

【００２８】また、顕微鏡装置４で行った顕微鏡画像６
のパターン判定７ａが、間違っていた場合には、この画
面上でパターン判定７ａを変更することも可能である。

【００２９】図３は本発明の一実施の形態である画像と
寸法・判定をフォーカスに対して測定ポイントで並べて
表示した画面を示すもので、図２に示した画面同様に、
何の条件出しのデータ・画像かを示すインデックス情報
１５を表示し、縦方向にフォーカス値１６を並べ、横方
向に測定ポイント３３を並べてマトリクスを作る。そし
て、そのフォーカス値１６と測定ポイント３３のマトリ
クス上に対応する画像１８と、寸法値１９，パターン判
定２０を表示する。

【００３０】図３では、縦３フォーカス，横５ポイント
のマトリクスで表示させているが、表示できる範囲で任
意の並びでよい。この画面においても、図２に示した画
面同様に、画面上にすべての画像１８と寸法値１９，パ
ターン判定２０を表示できない場合を考え、スクロール
ボタンを配し、このボタンをマウスでクリックすること
によりすべての画像１８，寸法値１９，パターン判定２
０を見ることができるようにする。

【００３１】また、露光量を表示することで、現在表示
している一覧が露光量いくつのものかをわかるようにす
る。ここでも画面のスクロールと同様に、露光量下変更
ボタン３４，露光量上変更ボタン３５で、表示する一覧
の露光量を変更して表示を切り替えることができるよう
にする。この表示によって、どのフォーカスにすれば、
すべての測定ポイントのパターンが正しく形成されるか
が一目でわかるようになる。

【００３２】図４は本発明の一実施の形態である画像と
寸法・判定を露光量に対して測定ポイントで並べて表示
した画面を示すもので、図２，図３に示した画面同様
に、何の条件出しのデータ・画像かを示すインデックス
情報１５を表示し、縦方向に露光量１７を並べ、横方向
に測定ポイント３３を並べてマトリクスを作る。そし
て、その露光量１７と測定ポイント３３のマトリクス上
に対応する画像１８と、寸法値１９，パターン判定２０
を表示する。図４では、縦３フォーカス、横５ポイント
のマトリクスで表示させているが、表示できる範囲で任
意の並びでよい。

【００３３】この画面においても図２，図３に示した画
面同様に、画面上にすべての画像１８と寸法値１９，パ
ターン判定２０を表示できない場合を考え、スクロール
ボタンを配し、このボタンをマウスでクリックすること
によりすべての画像１８，寸法値１９，パターン判定２
０を見ることができるようにする。また、フォーカス値
を表示することで、現在表示している一覧がフォーカス
いくつのものかをわかるようにする。ここでも画面のス
クロールと同様に、フォーカス下変更ボタン３６，フォ
ーカス上変更ボタン３７で、表示する一覧のフォーカス
を変更して表示を切り替えることができるようにする。
この表示によって、どの露光量にすれば、すべての測定
ポイントのパターンが正しく形成されるかが一目でわか
るようになる。

【００３４】図５は本発明の一実施の形態である画像を
拡大表示した画面を示すもので、図２，図３，図４に示
した画像一覧でははっきり見えないパターンの細部が拡
大画像３８によってはっきり見えるようになる。この画
面は、図２，図３，図４に示す画面で、拡大表示したい
画像１８を選択すると表示される。画像１８の選択手段
は、例えばマウスの左ボタンをダブルクリックする手段
がある。あるいは画像ファイル名入力フィールド４０か
ら画像ファイル名を指定してもよい。ここで、一度判定
した結果を、判定フィールド４１をマウスでクリックす
ることにより変更できる。これによって、判定した結果
が間違っていた時に修正でき、場合によっては、顕微鏡
装置では判定を行わず、寸法と画像だけを収集してお
き、判定は、パーソナルコンピュータで行う事も可能で
ある。

【００３５】また、保存ボタン４２をマウスでクリック
することにより画像と付帯情報３９をパーソナルコンピ
ュータのハードディスクなどに保存する。この保存した
画像、付帯情報３９を用いて作業者は任意の資料などを
作成できる。この画像は、別の資料にも利用できる。ま
た、印刷ボタン４３をマウスでクリックすることによ
り、印刷もできる。

【００３６】図６はショット内の測定ポイントに合わせ
て、画像を並べて表示した画面を示すもので、あるショ
ット、すなわち露光条件を選択すると、そのショットの
中で、左上，中上，右上，左中，中中，右中，左下，中
下，右下で撮った画像を、それぞれ、ショット左上画像
４４，ショット中上画像４５，ショット右上画像４６，
ショット左中画像４７，ショット中中画像４８，ショッ
ト右中画像４９，ショット左下画像５０，ショット中下
画像５１，ショット右下画像５２の位置に、それぞれの
測定ポイントのショット内の座標５３を画像の下に表示
する。これは、露光装置１のレンズの性能で、露光条件
によっては、ショットの中心と端の方ではパターンので
き方が違うのを見るための表示である。この表示は、シ
ョット内全域で正常なパターンが形成される露光条件を
見つけるのに有効である。また、関係する付帯情報５４
も画面に出力される。また、印刷ボタン５５をマウスで
クリックすることにより印刷もできる。

【００３７】図７はある測定ポイント（測定パターン）
におけるフォーカス依存性を示すもので、グラフには、
寸法の規格値６１と規格値下限６２，規格値上限６３，
正常なパターンが形成できるフォーカス下限値６４，フ
ォーカス上限値６５を付加する。このグラフによって、
寸法の変化が一目瞭然となり、測定したパターンの規格
値と比較し、最適なフォーカスとそれがどの範囲ならば
良いかを容易に判断できる。

【００３８】図８はある測定ポイント（測定パターン）
における露光量依存性を示すもので、グラフには、寸法
の規格値６１と規格値下限６２，規格値上限６３，正常
なパターンが形成できる露光量下限値６６，露光量上限
値６７を付加する。このグラフによって、寸法の変化が
一目瞭然となり、測定したパターンの規格値と比較し、
最適な露光量とそれがどの範囲ならば良いかを容易に判
断できる。

【００３９】（実施の形態２）図１０は、本発明の他の
実施の形態である露光条件決定方法を実施する露光条件
決定装置の構成の一例を示す機能ブロック図であり、図
１１、図１２および図１３、図１４、図１５は、その作
用の一例を説明する概念図、図１６は、その作用の一例
を説明するフローチャートである。

【００４０】本実施の形態の露光条件決定装置は、ウェ
パターンの寸法を測定、また解像を観察する測定・観察
手段１０１、寸法データ、解像の良否データを保存する
測定・観察データ保存手段１０２、最適な条件を算出す
る条件算出手段１０３、算出した条件を表示する条件表
示手段１０４で構成される。

【００４１】なお、本実施の形態のハードウェア構成
は、前述の実施の形態１に例示した各構成を用いること
ができるので、必要に応じて、対応する符号を用いて実
施の形態１の構成を引用する。

【００４２】すなわち、これらの各手段は、以下のよう
な対応関係で、前述の実施の形態１に例示した構成を用
いることができる。

【００４３】例えば、測定・観察手段１０１は、測長Ｓ
ＥＭ等の顕微鏡装置４を用いて実現することができる。
測定・観察データ保存手段１０２は、データベース９を
用いて実現することができる。条件算出手段１０３はサ
ーバ８に実装されたソフトウェアとして実現することが
できる。条件表示手段１０４は、製造現場ＰＣ１０、事
務所ＰＣ１１を用いて実現することができる。

【００４４】まず、露光装置１を用いて露光単位（ウェ
ハ２のショット３）ごとにフォーカスと露光量を変えて
パターンを焼いたウェハを測定・観察手段１０１で、任
意のパターンの寸法測定、および解像を観察して良否を
判定する。そして、ここで測定、判定した情報は随時、
測定・観察データ保存手段１０２に保存される。この
時、解像の良否判定は、良ければ○を、駄目ならば×を
保存する。そして、条件算出手段１０３は保存された測
定・観察データを、読み出して、算出処理を行う。そし
て、算出された露光条件を条件表示手段１０４で表示す
る。

【００４５】図１１は、測定・観察手段１０１によって
得られた測定・観察データの記録の一例を示す。一つの
実線で囲まれた四角が露光単位１０５（ショット）を表
し、横軸方向に０＃〜８＃の９種類の異なるフォーカス
条件が設定され、さらに縦軸方向に０＃〜８＃の９種類
の異なる露光量条件が設定されている。これらのフォー
カス条件および露光量条件の刻みは、使用するレジスト
等にもよるが、一例として、フォーカス条件が例えば0.
１μｍ〜0.２μｍ刻み、露光量条件は２００〜４００Ｊ
／ｍ² 刻み、である。

【００４６】また、個々の露光単位１０５の中の点線で
区切られた小さい四角が、それぞれのパターンのデータ
を記録する欄を表している。この欄は左上からパターン
Ｐ１の欄１０６、パターンＰ２の欄１０７、パターンＰ
３の欄１０８、パターンＰ４の欄１０９、パターンＰ５
の欄１１０、パターンＰ６の欄１１１となる。

【００４７】例えば、パターンＰ１は穴パターンを、パ
ターンＰ２は露光装置１のウェハステージのＸ−Ｙ方向
のＸ方向に平行なライン＆スペースを、パターンＰ３
は、Ｙ方向に平行なライン＆スペースを、パターンＰ４
は、斜め方向のライン＆スペース、の各転写パターンお
よびその観察結果を表す。

【００４８】この例では、１つの露光単位１０５内に６
種類のパターンまでの記録が可能であるが、測定、観察
するパターンはそれより多くても、少なくてもよい。こ
れら収集したデータは、フォーカス、露光量と関連づけ
されて、測定・観察データ保存手段１０２に保存され
る。

【００４９】図１２は、最適露光条件を算出する方法を
示す。２次元の座標系の軸に、フォーカスと露光量をと
り、その座標系に、パターンＰ１〜Ｐ６の各々ごとに寸
法および解像が良い範囲を記す。このとき、境界となる
点は、寸法および判定が○の一番外側の条件とし、フォ
ーカス、露光量の軸に対して点をうち、それを囲む近似
の円で範囲を記す。そして、測定および観察したパター
ンＰ１〜Ｐ６の各々ごとにこの範囲を記していくと、ど
のパターンＰ１〜Ｐ６にも共通の、すなわち、パターン
Ｐ１〜Ｐ６の各々の寸法および解像が良い範囲が重なり
合う共通の寸法・解像良範囲１１７が存在し、その共通
範囲が適している露光条件であり、中心が最適条件１１
８である。

【００５０】この図１２には、図１１に示したデータの
例を示しているが、例えば、パターンＰ４の場合、フォ
ーカス条件が４＃、露光量条件が０＃の時は、×だから
範囲外で、フォーカス条件が４＃、露光量条件が１＃の
時は○だから範囲の境界、フォーカス条件が４＃、露光
量条件が２＃の時は○だから範囲内となる。このように
して、全てのパターンＰ１〜Ｐ６（本実施の形態の場
合、パターンＰ６は未測定）について範囲を記すと、そ
れぞれ、パターンＰ１の寸法・解像良範囲１１２、パタ
ーンＰ２の寸法・解像良範囲１１３、パターンＰ３の寸
法・解像良範囲１１４、パターンＰ４の寸法・解像良範
囲１１５、パターンＰ５の寸法・解像良範囲１１６とな
る。そして、共通の寸法・解像良範囲１１７が、フォー
カス条件は３＃から５＃、露光量条件は３＃から５＃の
範囲であることがわかる。

【００５１】したがって、条件算出手段１０３で、上記
手順によって定まるパターンごとの範囲の式を導き出
し、それらの方程式を解くことで、最適な条件が算出で
きる。より具体的には、一例として、以下のようにし
て、条件算出手段１０３であるサーバ８に実装されたソ
フトウェアにて、図１２に例示された考え方による共通
の寸法・解像良範囲１１７、すなわち最適と思われる露
光条件の決定を自動的に行うことができる。

【００５２】すなわち、本実施の形態の場合、図１１に
例示された観察結果の情報は、一例として、図１３に例
示されるような形式の測定結果ファイル２００に記録さ
れ、測定・観察データ保存手段１０２としてのデータベ
ース９に格納される。

【００５３】この測定結果ファイル２００は、ショット
ＩＤフィールド２０１、パターンＩＤフィールド２０
２、判定結果フィールド２０３を備えている。本実施の
形態の場合、ショットＩＤフィールド２０１は、各々が
９種類の露光量条件およびフォーカス条件の積である８
１個（０＃〜８０＃）が設けられ、その各々に対して、
６個のパターンＰ１〜Ｐ６に対応した数のパターンＩＤ
フィールド２０２が設けられ、その各々について判定結
果フィールド２０３が設けられた形式となっている。判
定結果フィールド２０３には、パターンＰ１〜Ｐ６の判
定結果を“良”＝１、“不可”＝０、未測定や未記録の
場合には、それ以外の識別可能な特別なデータが記録さ
れる。

【００５４】また、各ショットおよびショット内の各パ
ターンＰ１〜Ｐ６の判定結果を処理するために、図１４
に例示されるような各パターンＰ１〜Ｐ６に対応した判
定結果ビットマップ３０１〜３０６と、最終的な判定結
果を記録するための、図１５に例示されるような総合判
定結果ビットマップ３００を使用する。これらのビット
マップは、例えば、条件算出手段１０３であるサーバ８
の主記憶内に必要に応じて設定される。

【００５５】以下、図１６のフローチャートにて、条件
算出手段１０３の作用の一例を説明する。まず、ショッ
トインデックスＺを０＃に初期化した（ステップ４０
１）後、ショットＩＤがＺ＃のデータを測定結果ファイ
ル２００から読み出す（ステップ４０２）。

【００５６】そして、当該Ｚ＃のショット内の各パター
ンＰ１〜Ｐ６の判定結果を、対応する判定結果ビットマ
ップ３０１〜３０６の各々のショット対応のビット位置
に書き込む（ステップ４０３）。具体的には、現在のシ
ョットインデックスＺを９で割り、その商として露光量
条件の軸方向の位置ｙが得られ、余りとしてフォーカス
条件の軸方向の位置ｘが得られ、判定結果ビットマップ
３０１〜３０６のビット位置（ｘ，ｙ）に、現在のショ
ットインデックスＺで特定される露光単位１０５内の各
パターンＰ１〜Ｐ６の判定結果を“良”＝１、“不可”
＝０として格納する。なお、本実施の形態の場合、未測
定あるいは未記録のパターンについては、０／１以外の
特別なデータが記録されており、このデータは判定処理
から除外される。

【００５７】このステップ４０２〜ステップ４０３の処
理を、測定結果ファイル２００に格納されているすべて
の露光単位１０５について繰り返す（ステップ４０４、
ステップ４０５）。

【００５８】その後、上述の処理にて各パターンＰ１〜
Ｐ６に対応した判定結果ビットマップ３０１〜３０６に
設定された判定データに基づいて、最終的に露光条件の
最適範囲を自動的に決定する処理を行う。

【００５９】すなわち、まず、フォーカス条件の軸方向
の位置ｘ、露光量条件の軸方向の位置ｙを０＃に初期化
（ステップ４０６）した後、各パターンＰ１〜Ｐ６に対
応した判定結果ビットマップ３０１〜３０６の（ｘ，
ｙ）のショット位置の判定結果のビットを読出して、た
とえば論理積等の判定演算を実行し、その結果を、総合
判定結果ビットマップ３００の（ｘ，ｙ）のビットとし
てセットする（ステップ４０７）。

【００６０】なお、このステップ４０７の判定演算とし
ては、各パターンＰ１〜Ｐ６の測定結果のビットの論理
積をとることに限らず、論理和（すなわちパターンＰ１
〜Ｐ６の測定結果のうち一つでも良があれば当該ショッ
トの露光条件を合格とする）をとったり、あるいは、た
とえば、ビット１の個数が所定の閾値を越えるものを最
終的に良と判定することもできる。さらに、各ビットに
各パターン毎に異なる重み係数を掛けて（すなわちパタ
ーンＰ１〜Ｐ６の各々で評価の重みが異なるように）総
和をとり、この総和が所定の閾値を越えるショットの露
光条件を最終的に良と判定することもできる。

【００６１】この処理をｘ方向に０＃〜８＃まで反復し
（ステップ４０８、ステップ４０９）、ｘ方向の１列が
完了したら、ｘを０＃に初期化するとともに、ｙ方向を
インクリメントして（ステップ４１０）、ｙ方向に０＃
〜８＃まで反復する（ステップ４１１）。

【００６２】これにより、総合判定結果ビットマップ３
００には、各露光単位１０５の各々について、パターン
Ｐ１〜Ｐ６のうち測定されているもののすべてが良の場
合には１が、それ以外の場合では０がセットされること
となる。これは、ある露光条件で複数のパターンＰ１〜
Ｐ６のうち測定されているもののすべてが良の場合（良
が重なり合う場合）に、当該露光単位１０５の露光条件
を良と判定したことになる。

【００６３】そして、上述のようにして得られた総合判
定結果ビットマップ３００において、ｘおよびｙ方向に
ビットが１の分布範囲を走査することにより、フォーカ
ス条件および露光量条件の各々の最適範囲が求まる。

【００６４】本実施の形態の場合には、図１５に例示さ
れるように、共通の寸法・解像良範囲１１７は、フォー
カス条件は、３＃から５＃と決定され、露光量条件は、
３＃から５＃と決定され、その中心の最適条件１１８
は、フォーカス条件が４＃、露光量条件が、４＃と決定
される。そして、この総合判定結果ビットマップ３００
の結果は、製造現場ＰＣ１０、事務所ＰＣ１１等の条件
表示手段１０４のディスプレイに表示出力されて作業者
に提示され、作業者は、得られた最適条件１１８のフォ
ーカスおよび露光量等の露光条件を、露光装置１に設定
して実際の半導体装置の製造工程の半導体ウェハの露光
処理を開始する。

【００６５】以上のように、本実施の形態の露光条件決
定方法および装置によれば、測長ＳＥＭ等の顕微鏡装置
４の測定・観察手段１０１から得られ、データベース９
等の測定・観察データ保存手段１０２に測定結果ファイ
ル２００として格納された露光条件の異なる複数の露光
単位１０５内の複数のパターンＰ１〜Ｐ６等の多数の評
価結果に基づいて、サーバ８にソフトウェアとして実装
された条件算出手段１０３にて、自動的に、最適の露光
条件の範囲を決定し、その結果を製造現場ＰＣ１０、事
務所ＰＣ１１等の条件表示手段１０４を介して作業者に
提示することができるので、特定の作業者の経験に依存
して最適の露光条件の範囲を決定する場合に比較して、
作業者の主観を排除して正確な判定結果を、迅速に得る
ことができる。

【００６６】この結果、半導体装置の製造工程におい
て、露光工程における条件出し等の準備作業の所要時間
が大幅に短縮され、準備作業を含めた露光工程のスルー
プットが向上する。また、正確な露光条件の設定によ
り、半導体装置の製造工程での露光工程における歩留り
も向上する。

【００６７】以上本発明者によってなされた発明を実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００６８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００６９】本発明によれば、多くのデータ・写真を簡
単に収集でき、その量に左右されずに、短い時間でデー
タ・写真の整理を行える、露光条件の決定を支援する方
法、およびそれを用いた装置を提供することができる。

【００７０】また、本発明によれば、収集したデータの
量に左右されずに、短い時間でデータ整理し、エンジニ
ア等の作業者の主観や経験に依存しないで正確に露光条
件を決定することができる、という効果が得られる。

【００７１】また、本発明によれば、半導体装置の製造
工程において、条件出し等の準備作業を含めた工程全体
のスループットを向上させることができる、という効果
が得られる。

【００７２】また、本発明によれば、半導体装置の製造
工程において、客観的で正確な露光工程での露光条件の
決定により、露光工程での歩留りを向上させることがで
きる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の露光条件決定支援方法
とそのためのシステム構成の概要を示す説明図である。

【図２】ウェハ上のショットの並びに合わせた画像と寸
法・判定の表示画面を示す図である。

【図３】画像と寸法・判定をフォーカスに対して測定ポ
イントで並べた表示画面を示す図である。

【図４】画像と寸法・判定を露光量に対して測定ポイン
トで並べた表示画面を示す図である。

【図５】画像を拡大表示した表示画面を示す図である。

【図６】ショット内の測定ポイントに合わせて、画像を
並べた表示画面を示す図である。

【図７】ある測定ポイントにおけるフォーカス依存性を
示す図である。

【図８】ある測定ポイントにおける露光量依存性を示す
図である。

【図９】従来の技術において寸法・判定などを記録する
シートの一例を示す図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態である露光条件決定
方法を実施する露光条件決定装置の構成の一例を示す機
能ブロック図である。

【図１１】その作用の一例を説明する概念図である。

【図１２】その作用の一例を説明する概念図である。

【図１３】その作用の一例を説明する概念図である。

【図１４】その作用の一例を説明する概念図である。

【図１５】その作用の一例を説明する概念図である。

【図１６】その作用の一例を説明するフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 露光装置 ２ ウェハ ３ ショット ４ 顕微鏡装置 ５ 画面 ６ 顕微鏡画像 ７ 測定情報 ７ａ パターン判定 ８ サーバ ９ データベース １０ 製造現場ＰＣ １１ 事務所ＰＣ １２ 画像一覧 １３ フォーカス依存性 １４ 露光量依存性 １５ インデックス情報 １６ フォーカス値 １７ 露光量 １８ 画像 １９ 寸法値 ２０ パターン判定 ２１ 左１データスクロールボタン ２２ 左１ページスクロールボタン ２３ 右１データスクロールボタン ２４ 右１ページスクロールボタン ２５ 上１データスクロールボタン ２６ 上１ページスクロールボタン ２７ 下１データスクロールボタン ２８ 下１ページスクロールボタン ２９ 測定ポイント下変更ボタン ３０ 測定ポイント上変更ボタン ３１ 印刷ボタン ３２ コメント入力フィールド ３３ 測定ポイント ３４ 露光量下変更ボタン ３５ 露光量上変更ボタン ３６ フォーカス下変更ボタン ３７ フォーカス上変更ボタン ３８ 拡大画像 ３９ 付帯情報 ４０ 画像ファイル名入力フィールド ４１ 判定フィールド ４２ 保存ボタン ４３ 印刷ボタン ４４ ショット左上画像 ４５ ショット中上画像 ４６ ショット右上画像 ４７ ショット左中画像 ４８ ショット中中画像 ４９ ショット右中画像 ５０ ショット左下画像 ５１ ショット中下画像 ５２ ショット右下画像 ５３ 座標 ５４ 付帯情報 ５５ 印刷ボタン ６１ 規格値 ６２ 規格値下限 ６３ 規格値上限 ６４ フォーカス下限値 ６５ フォーカス上限値 ６６ 露光量下限値 ６７ 露光量上限値 ６８ 露光パターン（例として円） ６９ ネットワーク １０１ 測定・観察手段 １０２ 測定・観察データ保存手段 １０３ 条件算出手段 １０４ 条件表示手段 １０５ 露光単位 １０６ 欄 １０７ 欄 １０８ 欄 １０９ 欄 １１０ 欄 １１１ 欄 １１２ パターン毎の寸法・解像良範囲 １１３ パターン毎の寸法・解像良範囲 １１４ パターン毎の寸法・解像良範囲 １１５ パターン毎の寸法・解像良範囲 １１６ パターン毎の寸法・解像良範囲 １１７ 共通の寸法・解像良範囲 １１８ 最適条件 ２００ 測定結果ファイル ２０１ ショットＩＤフィールド ２０２ パターンＩＤフィールド ２０３ 判定結果フィールド ３００ 総合判定結果ビットマップ ３０１〜３０６ 判定結果ビットマップ Ｐ１〜Ｐ６ パターン

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光装置におけるフォーカス，露光量の
   最適露光条件を決定する条件出し作業において、顕微鏡
   装置で取得する寸法値，パターン判定、および画像など
   の条件出しデータをオンライン収集し、そのデータを取
   得した条件で並べて表示することを特徴とする露光条件
   決定支援方法。
2. 【請求項２】 寸法値，パターン判定、および画像など
   の条件出しデータを顕微鏡装置からオンライン収集する
   機能と、条件出しデータを保存・管理しておく機能と、
   条件出しデータを検索し、そのデータを取得した条件で
   並べて表示する機能を有する露光条件決定支援装置。
3. 【請求項３】 露光装置におけるフォーカス，露光量の
   最適露光条件を決定する条件出し作業において、顕微鏡
   画像と、寸法値・パターン判定を、フォーカスと露光量
   を対応させて、パーソナルコンピュータなどの画面上に
   並べて表示することにより、条件決定を支援することを
   特徴とする露光条件決定支援方法。
4. 【請求項４】 露光装置におけるフォーカス，露光量の
   最適露光条件を決定する条件出し作業において、顕微鏡
   画像と、寸法値・パターン判定を、フォーカスと測定ポ
   イントを対応させて、パーソナルコンピュータなどの画
   面上に並べて表示することにより、条件決定を支援する
   ことを特徴とする露光条件決定支援方法。
5. 【請求項５】 露光装置におけるフォーカス，露光量の
   最適露光条件を決定する条件出し作業において、顕微鏡
   画像と、寸法値・パターン判定を、露光量と測定ポイン
   トを対応させて、パーソナルコンピュータなどの画面上
   に並べて表示することにより、条件決定を支援すること
   を特徴とする露光条件決定支援方法。
6. 【請求項６】 露光装置におけるフォーカス，露光量の
   最適露光条件を決定する条件出し作業において、寸法の
   フォーカス依存性グラフ，露光量依存性グラフをパーソ
   ナルコンピュータなどの画面上に表示することにより、
   条件決定を支援することを特徴とする露光条件決定支援
   方法。
7. 【請求項７】 請求項１，３，４，５，６のいずれか記
   載の方法を用いた露光条件決定支援装置。
8. 【請求項８】 請求項３，４，５，６のいずれか記載の
   機能を有する顕微鏡装置。
9. 【請求項９】 複数の単位露光領域に異なる露光条件で
   露光処理を行う第１のステップと、 前記露光処理にて個々の前記単位露光領域に得られた転
   写パターンを観察して評価し、評価結果として記録する
   第２のステップと、 複数の前記単位露光領域の各々における前記評価結果に
   基づいて前記露光条件の最適範囲を決定する第３のステ
   ップと、 を含むことを特徴とする露光条件決定支援方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の露光条件決定支援方法
    において、 前記第１のステップでは、個々の前記単位露光領域内を
    複数のパターン領域に区分して個々の前記パターン領域
    毎に異なるパターンを露光し、 前記第２のステップでは、個々の前記単位露光領域内の
    前記パターン領域毎に前記転写パターンを評価して前記
    評価結果として記録することを特徴とする露光条件決定
    支援方法。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の露光条件決定支援方法
    において、 前記第３のステップでは、複数の前記単位露光領域の対
    応する前記パターン領域毎に前記転写パターンの前記評
    価結果に基づいて前記露光条件の最適範囲を決定し、さ
    らに、前記パターン領域毎に得られた前記最適範囲が重
    なり合う前記露光条件の領域を、前記露光条件の最終的
    な最適範囲と決定することを特徴とする露光条件決定支
    援方法。
12. 【請求項１２】 露光装置における露光条件の最適範囲
    を決定する条件出し作業を支援する露光条件決定支援装
    置であって、 複数の異なる前記露光条件による露光処理で得られた転
    写パターンの評価結果を記録する手段と、 複数の単位露光領域の各々における前記評価結果に基づ
    いて前記露光条件の最適範囲を自動的に決定する手段
    と、 を含むことを特徴とする露光条件決定支援装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の露光条件決定支援装
    置において、 複数の異なる前記露光条件による露光処理の各々におい
    て、複数種の異なる前記転写パターンが一括して露光さ
    れ、個々の前記転写パターン毎に、前記評価結果が記録
    され、前記転写パターン毎に得られた前記最適範囲が重
    なり合う前記露光条件の領域を、前記露光条件の最終的
    な前記最適範囲と決定することを特徴とする露光条件決
    定支援装置。
14. 【請求項１４】 フォトリソグラフィにて半導体ウェハ
    にパターンを転写することにより、前記半導体ウェハに
    半導体装置を形成する半導体装置の製造方法であって、 請求項１，３，４，５，６，９，１０，１１記載の露光
    条件決定支援方法または請求項２，７，１２，１３記載
    の露光条件決定支援装置を用いて、前記フォトリソグラ
    フィにおける最適な露光条件を決定することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。