CN100437895C - 结构检查、图形形成、工艺条件确定及半导体器件制造方法 - Google Patents

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CN100437895C CNB2005100050815A CN200510005081A CN100437895C CN 100437895 C CN100437895 C CN 100437895C CN B2005100050815 A CNB2005100050815 A CN B2005100050815A CN 200510005081 A CN200510005081 A CN 200510005081A CN 100437895 C CN100437895 C CN 100437895C
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Abstract

本发明据以下所确定的各物质的构成比确定被评价物的结构：测定设于预定环境中被评价物的反射光强度的波长色散；准备构成上述被评价物及上述波长色散测定的上述环境各物质的复折射率；设定假定构成上述被评价物的物质与构成上述环境的物质的混合率的多个设想构成比；相对于各设想构成比，通过应用上述各物质的复折射率的多重干涉计算从而算出设想反射率波长色散；从上述多个设想反射率波长色散中，提取多个与上述反射率波长色散测定值误差小的类似反射率波长色散计算值；将提取的类似反射率波长色散的计算中所用的设想构成比按上述误差越小权重越大进行加权平均以确定上述各物质的构成比。

Description

结构检查、图形形成、工艺条件确定及半导体器件制造方法
技术领域
本发明涉及根据被评价物的反射光强度求被评价物结构的结构检查方法、图形形成方法、工艺条件确定方法以及半导体器件的制造方法。
背景技术
将光入射到被处理基片上具有规则结构的图形上，根据衍射所得衍射光的测定结果评价尺寸与形状的方法多有报告。例如在特许文献1中，应用椭圆偏振计计测具有规则结构图形的cosΔ、tanψ，与据理论电磁波计算求得的cosΔ、tanψ比较，确定尺寸。这种方法由于是应用构成被处理基片的膜的结构与光学常数进行理论计算，可以应用于显影后光刻胶图形以及蚀刻后图形的评价，但在应用于显影液膜形成于被处理基片上光刻胶图形的尺寸评价中时，在光刻胶图形附近会存在光刻胶的反应生成物与显影液的混合相，因而未能正确地进行图形的评价。另外在特许文献2中，也与特许文献1同样，由于没有假定光刻胶图形附近有光刻胶与显影液的混合相，同样难以正确地进行图形的评价。
此外，在特许文献1中应用构成被处理基片的膜的结构与光学常数，通过电磁波计算求衍射光强度的理论波长色散，比较实际基板上衍射光的波长色散测定结果与理论的波长色散而算出尺寸与形状。在此特许文献1中虽记载有掺杂所致的在膜厚方向的组成分布，但并未描述其分布特征。
特许文献1：美国专利NO.5963329号说明书。
特许文献2：特许申请2000-200121号公报
在以往将光入射到被处理基片上具有规则结构的图形上以根据衍射所得衍射光的测定结果来评价尺寸与形状的方法中，未能正确地进行图形的评价。
发明内容
本发明在于提供使光入射到被处理基片上具有规则结构的图形上，根据衍射所得衍射光的测定结果，能更正确地进行图形的尺寸与形状的评价的结构检查方法以及应用此检查方法的图形形成方法、工艺条件确定方法与半导体器件的制造方法。
本发明的一个例子的结构检查方法的特征在于，它根据下述步骤确定的各物质的构成比确定上述被评价物的结构：测定设于预定环境中被评价物的反射光强度的波长色散的步骤；准备好构成上述被评价物及上述波长色散测定的上述环境的各物质的复折射率的步骤；设定预定空间内的构成上述被评价物的物质与构成上述环境的物质的混合率所被假定的多个设想构成比的步骤；相对于各设想构成比，通过应用上述各物质的复折射率的多重干涉计算，从算出设想反射率波长色散的上述多个设想反射率波长色散之中，提取多个与上述反射率波长色散测定值误差小的类似反射率波长色散计算值的步骤；在提取出的类似反射率波长色散的计算中所用的设想构成比按照上述误差越小权重越大进行加权平均，以确定上述各物质的构成比的步骤。
本发明的一个例子的结构检查方法是具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征结构的层叠层的基板的光学检查方法，其特征在于包括下述步骤：将具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征结构的许多层叠层的，结构已确定的层在1层或1层以上且结构未确定的层在1层或1层以上的基片准备的步骤；相对于上述各层制成多个包含预测的多个结构的步骤；形成由制成的各层结构组合成的多个基片结构组成的基片结构库A的步骤；相对于上述基片结构库A中所含的各基片结构，当光以特定角度入射时计算衍射或反射所得的光强度，形成收容有相对于上述各基片结构的上述计算出的光强度的光强度库B的步骤；新制成包含结构确定的层的结构的多个结构的步骤；从上述光强度库B的基板结构中提取出包含新制成的结构的基片结构，制成收容有通过上述提取出的基片结构和已提取的基片结构所计算的光强度的光强度库C的步骤；将光以特定角度入射到上述准备的基片中而检测衍射或反射所得光强度的步骤；将上述检测出的光强度与上述光强度库C中所收纳的光强度进行比较，求出上述基片结构的步骤。
本发明一个例子的结构检查方法是具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征结构的层叠层的基板的光学检查方法，其特征在于包括下述步骤：将具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征结构的多个层叠层的，结构已确定的层在1层或1层以上且结构未确定的层在1层或1层以上的基片准备的步骤；相对于上述各层制成预测的多种结构的步骤；根据制成的各层的结构的组合制成上述基片的基片结构库A的步骤；根据结构已确定的层的结构，新制成上述结构确定的层的结构组的步骤；制成从上述基片结构库A的基片结构提取出的包含上述新制成的结构组的基片结构的基板结构库B的步骤；相对于上述基片结构库B中包含的基片结构，以特定角度将光入射时，通过计算对衍射或反射所得光强度进行预测的步骤；将光以特定角度入射到上述准备好的基片，检测衍射或反射所得光强度的步骤；比较上述检测出的光强度与上述预测光强度以确定上述各层结构的步骤。
本发明一个例子的结构检查方法的特征在于包括下述步骤：将具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征结构的许多层叠层的，结构已确定的层在1层或1层以上且结构未确定的层在1层或1层以上的基片准备的步骤；相对于上述结构来确定的各层制成多个包含预测的多种结构的步骤；制成包含结构已确定的层的结构的多种结构的步骤；将制成的各个层的结构组合成的多种基片结构组成基片结构库B的步骤；相对于上述基片结构库B中所包含的基片结构将光以特定角度入射，通过计算对衍射或反射所得光强度进行预测的步骤；将光以特定角度入射上述准备好的基片检测经衍射或反射所得光强度的步骤；比较上述检测出的光强度与上述预测的光强度，求上述各层结构的步骤。
本发明一个例子的结构检查方法的特征在于，在被处理基片上曝光的光刻胶于显影处理过程中检查显影形成的光刻胶图形的结构检查方法中具有下述步骤：对光刻胶于显影液中溶解的区域的开口部形状、由显影液与光刻胶的反应生成物和显影液构成的液相内的反应生成物与显影液的混合比分布进行预测的步骤；准备上述光刻胶膜、反应生成物与显影液的光学常数的步骤；根据上述开口部形状以及混合比的预测，对上述被处理基片与上述液相作多种结构假定的步骤；在将光以特定角度入射到表面存在显影液的基片上时，相对于上述假设的各结构分别计算衍射所得衍射光强度的步骤；将光以上述特定角度入射表面上形成有显影液膜的上述被处理基片上的测定图形，检测衍射所得衍射光强度的步骤；比较上述检测的衍射光强度与计算的衍射光强度的步骤；在上述比较中，根据一致度最高的结果求出上述光刻胶的图形尺寸、图形形状、上述液相内的混合比分布中至少一种的步骤。
本发明一个例子的图形形成方法的特征在于，在被处理基片上曝光的光刻胶被进行显影处理过程中对显影液在上述被处理基片上形成的光刻胶图形进行评价，根据评价结果而结束显影的图形形成方法中具有下述步骤：对光刻胶溶解于显影液中时的显影区的开口部形状、由光刻胶的反应生成物与显影液构成的液相内的反应生成物同显影液的混合比的分布进行预测的步骤；根据上述预测结果给出上述被处理基片和上述液相组成的基片结构与光学常数的步骤；在将光以特定角度入射上述被处理基片与上述液相组成的基片时，通过计算对衍射所得衍射光强度进行预测的步骤；将光以上述特定角度入射形成有显影液膜的上述被处理基片上的测定图形，检测衍射所得衍射光强度的步骤；比较上述检测出的衍射光强度与上述预测的衍射光强度的步骤；根据在上述比较中一致度最高的结果求图形尺寸的步骤；根据上述图形尺寸结束显影的步骤。
本发明一个例子的工艺条件确定方法的特征在于包括下述步骤：计划使光刻胶溶液的调整条件、光刻胶膜的形成条件、光刻胶膜上形成潜像的曝光条件、形成潜像的光刻胶膜加热条件、使上述光刻胶膜显像形成光刻胶图形的显影条件等多个条件之中至少有2个或2个以上水平变化的试验的步骤；根据上述试验计划所计划的试验形成上述光刻胶图形的光刻胶图形形成步骤；将光以特定角度入射到形成有上述光刻胶图形的被处理基片的表面上，检测经衍射或反射所得的光强度，根据检测出的光强度与构成被处理基板材料感光性树脂的光学常数计测上述感光性树脂图形形状，进行上述形状测定处理的步骤；根据上述测定值求出上述试验条件下所得曝光量及散焦的工艺余量的步骤；根据上述试验条件与曝光量或散焦的工艺余量的关系，预测上述试验条件下工艺余量达到大于等于预定值水平的组合的步骤。
根据以上所述的本发明，以光入射处理基片上有规则结构的图形，根据衍射所得衍射光的测定结果可更正确地评价图形的尺寸与形状。
附图说明
图1是示明第一实施形态的被评价物结构确定方法的流程图。
图2是示明光刻胶膜显像进展方式的剖面图。
图3是示明基于显影进展方式的模型制成的膜厚方向的层结构的剖面图。
图4示明反射率计测装置的概略结构。
图5示明计算的反射率与计测值的比较。
图6示明将显影中KrF光刻胶的尺寸变动作为剖面形状求得的结果。
图7示明相对于显影时间的底部尺寸。
图8示明相对于用以往方法求得的显影时间的底部尺寸。
图9示明第二实施形态的相对于蚀刻时间的蚀刻深度。
图10是示明第三实施形态的半导体器件的制造步骤的流程图。
图11是示明第三实施形态的半导体器件的制造步骤的剖面图。
图12模式地示明基板A与光强度测定的光学系统。
图13模式地示明基板B与光强度测定的光学系统。
图14是示明第三实施形态的结构检查顺序的流程图。
图15是示明第三实施形态的结构检查顺序的流程图。
图16是示明第三实施形态的结构检查顺序的流程图。
图17是示明第三实施形态的半导体器件制造步骤的流程图。
图18示明以往的结构检查顺序的流程图。
图19是示明以往的半导体器件的制造步骤的流程图。
图20模式地示明显影中的图形评价。
图21是示明第三实施形态的图形评价方法顺序的流程图。
图22模式地示明显影中的进展方式。
图23说明显影中反应生成物的扩散方向。
图24是示明根据图23所示模型制成的膜厚方向层结构的剖面图。
图25示明显影液与反应生成物的混合比的分布。
图26示明第三实施形态的模型下的折射率分布。
图27示明第三实施形态的模型下的消光系数分布。
图28示明以往的显影模式。
图29示明以往的模型的折射率分布。
图30示明以往的模型的消光系数分布。
图31是示明第四实施形态的图形评价方法顺序的流程图。
图32示明第五实施形态的感光性树脂图形形成系统。
图33是示明第五实施形态的工艺条件确定方法的顺序的流程图。
图中各标号的意义如下：
101，硅基片；102防反射膜；103，未曝光的光刻胶膜；105，显影液；201，光刻胶膜；202，器件图形区域；203，监控器图形区域；211，光源；212，观察光学系统；213，分光镜；214，计算机；215，数据库。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施形态。
(第一实施形态)
本实施形态所示例子适用于下述工序：在硅基片上形成防反射膜，再于其上按膜厚300nm形成ArF化学放大型光刻胶，将其通过ArF步进器使基底膜加工用图形相对于光刻胶膜曝光，接着在进行加热之后进行显影以节距260nm余留光刻胶，形成尺寸为115nm(相对于节距的光刻胶图形的比率＝0.442：显影液比例为0.558)的光刻胶图形。
图1是示明本发明第一实施形态的被评价物结构确定方法的流程图。
为了算出显影中光刻胶膜的分布建立某个模型(步骤S101)。从显影中的光刻胶图形产生光刻胶与显影液的反应生成物。以下将含有光刻胶的反应生成物的显影液称为混合相，将混合相中光刻胶的比例定义为混合比。一般地说，由于反应生成物的扩散并不充分地迅速，如果不把反应生成物的扩散方法即液相中混合比的分布置于模型内处理，则显影中图形评价的精度将变低。于是在本实施形态中由库形成步骤确定显影模型。
图2模式地示明显影的进展方式。在显影初期，如图2所示，在曝光的光刻胶膜103中显影沿膜厚方向进行。结果，反应生成物沿箭头方向扩散，于是混合比成为沿膜厚方向分布，离基片愈远，比例愈低。当膜厚方向的显影结束，显影沿横向进行。为此假定，朝箭头的示向，显影液在空间内占据比例变大的模型。图2中的101指硅基片、102指防反射膜、103指未曝光的光刻胶膜、105指显影液。
下面说明直到具体地给出基板结构、光学常数的步骤。图3示明根据上述模型制成的沿膜厚方向的层结构。层D2～D1是显影液与光刻胶的反应生成物的混合相的光刻胶图形，层R1至层R4是显影液与光刻胶反应生成物的混合相的光刻胶图形。层D2与层D1不同是由于反应生成物的混合比不同。同样，层R1、R2、R3、R4的不同也是由于反应生成物的混合比不同。反应生成物产生于光刻胶和显影液的界面上，扩散向显影液层。于是图形下部处反应生成物的比例变高。
首先设定假定了构成上述被评价物与各测定环境的各物质比的多种设想的构成比。使空间中各物质所占比例变化。
表1
其次基于表1中所示条件形成反射率波长色散计算值的数据库(步骤S102)。数据库确定在表1所示条件下空间中各物质所占比例变化时与之对应的平均光学常数。再进行多重干涉计算求反射率。反射率的波长色散于300～800nm的范围计算。这里的计算方法是用Maxwell方程，求解来自规则图形的衍射光的电场、磁场、强度，一般可用Morham(J.Opt.Soc.Am.Vol.12，No.5，May 19951077～1086)的RCWA(严密耦合波分析)法等。此外，设光刻胶与显影液反应形成的反应生成物的光学常数与光刻胶的光学常数相同。
平均的复折射率例如在显影液层的层D2中当显影液/空间＝0.95时，可用显影液的复折射率(折射率n，消光系数k＝(1.33，0)和光刻胶的复折射率(1.67，0.06)，按(1)与(2)式求得。
式1
平均折射率n＝1.33×0.95+1.67×0.05＝1.347    (1)
平均消光系数k＝0×0.95+0.06×0.05＝0.003    (2)
将进行了光刻胶膜的图形的曝光直至曝光后的加热(PEB)的基片冷却后，将基片移动到显影装置中。将显影液供给于基片主面形成显影液膜，开始光刻胶膜的显影(步骤S103)。光刻胶膜上有器件图形曝光的器件图形区域区域和监控图形曝光的监控图形区域。
然后将反射率计测装置设于尺寸计测用图形曝光部分的上方，通过观察反射率的变化进行显影中图形的变化(步骤S104)。
图4概示反射率计测装置。其构成为通过观察光学系统212内部的反射镜反射来自光源211的光，照射光刻胶膜201的监控图形区域203。由监控图形区域203反射，因衍射生成的0次衍射光为观察光学系统212聚光，将此光通过石英光纤传送到分光器213而计测波长色散。为分光器213检测出的波长分散计测值依次传送给计算机214。监控图形区域203形成于器件图形区域202的外部。数据库215中存储有通过步骤S102计算出的反射率波长色散计算值。
计算机214比较分光器213传送来的反射率的波长色散测定值与数据库215中存储的波长色散计算值，提取出多个具有与波长色散测定值大致相同色散值的类似反射率色散计算值(步骤S105)。在此提取作业中首先算出以某个波长λ测定的反射率值rλ与波长λ的反射率计算值rλc的平方和Si。
式2
按照此平方和成为最小的反射率计算值开始的顺序检索。在本实施形态中，相对于平方和取最小值的反射率计算值，检索取小于等于110％的平方和的反射率计算值。
相对于成为上述反射率计算值基础的空间比例，取与平方和相对应的加权平均求空间比例预测值rpi(步骤S106)。根据成为反射率计算基础的空间比率ri以及此时的平方和Si，可依下面的(4)式求出空间比例预测值rpi。
rpi＝(∑ri/Si)/(∑(1/Si))    (4)
应用(4)式求出层R1至R4以及D1、D2各个空间比例预测值。将此空间比例预测值rpi视作为节距中所占图形尺寸比例。
判定通过加权平均求得的空间比例预测值rpi是否等于预定值(步骤S107)。在本实施形态中，此预定值为56％。在本实施形态中，在以节距260nm留剩光刻胶形成尺寸为115nm的光刻胶图形(相对于节距的光刻胶图形的比例＝0.442：显影液比例为0.558)。从而来判定层R4的空间比例预测值rp4是否等于56％。
若是空间比例预测值rp4等于56％，则对基片表面加洗净液中止显影(步骤S108)。
当空间比例预侧值rp4不等于56％时，继续进行显影，反复执行步骤S103～S107。在空间比例预测值rp4等于56％时，则对基片表面加洗净液中止显影。
下面更具体地说明步骤S103～S107的处理。
于显影开始后20秒的时刻，从相对于反射率测定值的平方和为最小的开始，依序求得的空间比例ri示明于表2。
表2
序号   层R<sub>1</sub>25nm   层R<sub>2</sub>135nm   层R<sub>3</sub>135nm   层R<sub>4</sub>5nm   层D<sub>1</sub>10nm   层D<sub>2</sub>10nm 平方和
  1   0.60   0.60   0.60   0.60   1.00   1.00   0.115
  2   0.60   0.60   0.60   0.60   0.95   1.00   0.119
  3   0.50   0.50   0.50   0.60   1.00   1.00   0.120
  4   0.50   0.50   0.50   0.60   0.95   1.00   0.123
  5   0.60   0.60   0.60   0.60   0.90   1.00   0.126
  6   0.50   0.50   0.50   0.60   0.90   1.00   0.129
  7   0.50   0.50   0.60   0.60   1.00   1.00   0.130
  8   0.60   0.60   0.60   0.60   0.95   0.95   0.130
  9   0.50   0.50   0.50   0.60   0.95   0.95   0.133
  10   0.50   0.60   0.70   0.70   1.00   1.00   0.134
与以往方法类似，在提取匹配最佳的结果时，层R1～R4之间显影液的空间比例为0.6，层D1、D2的显影液的空间比例为1.00。但当观察序号1与序号2的平方和时，差仅为0.4％。若是考虑比例的波动宽度(10％节距)则该差在误差范围内。于是相对于序号1的平方和，以平方和(≤)+10％作为候补，根据这样的显影液所占空间比例由加权平均求空间比例预测值rpi。在表2中序号1～5成为对象。结果示明于表3。
表3
  层R<sub>1</sub>25nm   层R<sub>2</sub>135nm   层R<sub>3</sub>135nm   层R<sub>4</sub>5nm   层D<sub>1</sub>10nm   层D<sub>2</sub>10nm
  光刻胶的比例 0.560 0.560 0.560 0.600 0.961 1.000
这一阶段的光刻胶底部尺寸确定为114.4nm(＝260×(1-0.56))。由于所希望的图形尺寸为115nm±8％，在此阶段停止显影，进行洗净。为了进行确认与在大气中于基本同于表1的条件(将显影液/空间置换为大气/空间；大气的光学常数在模型化时不同)下制成的数据库比较，所得结果为光刻胶余剩的图形尺寸为114.0nm。此外，由应用电子束的测长机对此光刻胶图形进行线宽测定时，得到了114.1nm，与显影中的测定值基本相同。
将应用通过上述加权平均算出的空间比例预测值所计算得的反射率与计测值进行比较，比较结果示于图5中。这里所示的是500～700nm间的比较。图中的实线是以15次函数拟合测定值的曲线。可以确认，据表3所示分布计算出的反射率波长色散能极其良好地与15次函数重合。故可以说能充分地再现实际测定值。
图5以虚线示明了根据平方和为最小的模型计算出的反射率波长色散。实线描出的曲线与虚线所描的曲线在局部上良好地一致。但在图示的整个波长区域则难以说是一致的。此外，光刻胶图形的线宽识别为104nm，对于实际值则已识别到细至10nm。根据此测定值判断为加工不良，由此而进行基板再生，但先前的114nm为真值，而当然还会有误判优品与次品的结果。
根据本实施形态，能以比以往方法高的精度预测尺寸。此外可恰当地对优品与次品进行判断。用以往的方法进行与这次试验同精度的分析时其模型条件示明于表4。
表4
Figure C20051000508100211
由表1制成的计算值的数与表4的相比是其2.5×105分之一，可大宽度削减数据量。本次的检测时间是0.2秒，可以容易进行显影时的计测，这在以往的方法中约需14小时。因此，以往的方法终究难以用于显影之时，即便想在通常的大气中进行评价也难以适用。按本实施例，能够显著地缩短检索时间，在工序的进行过程中也易精确地预测光刻胶的图形尺寸。
本实施形态虽然对光刻胶图形尺寸进行预测，但不局限于此。图6示明的是应用通过表1模型计算出的反射率波长色散计算值的数据库，作为剖面形状求出的显影中KrF光刻胶的尺寸变动结果。剖面形状表示的是在各个层内求出相对于空间的光刻胶的比例，将其沿膜厚方向以线连接的结果。细的点线为显影开始4秒后的剖面形状，双点划线为显影开始6秒后的剖面形状，一点划线为显影开始10秒后的剖面形状，粗的点线为显影开始20秒后的剖面形状，实线为显影开始30秒后的剖面形状。可见显影开始4秒后光刻胶图形的下部很宽。随着显影的进行，顶部与底部(下部)的光刻胶图形渐次变小，甚至成为矩形。
对图6的光刻胶膜的底部尺寸取横轴为显影时间的表如图7所示。从图7求光刻胶图形相对于节距为0.44大小的时间可知约为20秒(其中虚线为不中止显影所求的尺寸比)。如图7所示，通过顺次求相对于时间的尺寸，预测成为所需尺寸的显影时间再进行中止，就能高精度地控制显影。图6由于是采用多个反射率波长色散计算值经加权平均算出的结果，故在图7的关系中也能有高的精度。
在已往的方法中，如图8所示，可以看到相对于显影时间的尺寸比例的大小关系逆转，使控制显著恶化。这样，采用本发明的方法则能显著地改进对显影的控制(点线是不停止显影求得的尺寸比例，可知显影停止的可靠性低)。
本实施形态并不局限于有关显影时的尺寸测定和显影后的尺寸测定的内容。在单纯测定尺寸的情况下，相对于氧化膜的蚀刻图形、布线图形等与其材料以及大气，使空间比例变化计算出的反射率波长色散计算值组成的数据库与测定值，通过以与计测光刻胶图形尺寸同样的方法进行分析，就能高效率和短时间地以高的精度求得有关的图形尺寸与分布。
在本实施形态中描述了相对于反射率计算值的结构预测，但不限于所描述方法。也可相对于根据使空间比例变化的膜结构模型由RCWA(Rigorous coupled-wave analysis)计算出的cosδ、tanψ数据库，即使是对于由椭圆偏振计的技术计测出的cosδ、tanψ的计测值，也能以同样的方法求出类似波形，相对成为其基础的空间比例，通过误差愈小权重愈大的加权平均预测空间比例，也能进行测定物质结构的特定。
空间比例预测值r在本实施形态中如(4)式所示是用平方和的倒数算出加权平均，但不局限于这种方法。空间比例预测值r一般也可采用，相对于与测定值的误差的绝对值R，R愈小则空间比例愈大的任何关系式。例如空间比例预测值r也可以由(5)式表示，可以是在R的取值范围中，随着R的变大而f(R)变小的函数(例如在R取值范围内的单调减小函数)。
r＝(∑ri×f(R))/(∑(f(R)))    (5)
f(R)＝1/R、1/Rx：x为正实数、e-R等。
(第二实施形态)
也可相对于蚀刻深度，使蚀刻图形的材料与蚀刻中的气氛(供给的气体与反应气体)的空间比例变化，制成反射率波长色散计算值的数据库，与测定值比较，提取出多个与测定值类似的波长色散计算值，根据基于成为它们基础的空间比例平方和的加权平均，求出蚀刻深度。
图9表明于氧化膜的各个蚀刻时间下测定反射率而据此求得的蚀刻深度。在以往的方法中，求得的深度(虚线)相对于时间的蚀刻率变化成为锯齿形。另一方面，因本发明以加权平均求得的结果(实线)中，求得的相对于蚀刻时间的蚀刻深度非常地良好，即便是20秒以后的蚀刻率也是大致一定的值(相对于单位蚀刻时间的蚀刻深度的变化量恒定)。在此实施形态中，能在几乎无分析误差影响的状态下进行蚀刻深度的分析。
应用图9还能进行蚀刻停止的控制。但在以往的方法中，已出现过起伏大、蚀刻停止精度差、有时氧化膜下的阻挡膜也被蚀刻的问题。另一方面，根据本发明的方法，能高精度地中止蚀刻，实现氧化膜下的阻挡膜料几乎无损地加工，可以大宽度地减少阻挡膜的成膜工序。
(第三实施形态)
图10是示明本发明第三实施形态的半导体器件的制造步骤的流程图。图11是示明本发明的第三实施形态的半导体器件的制造步骤的剖面图。
首先如图11(a)所示，于未处理的硅基片上形成膜厚100nm的第一氧化硅膜(步骤S201)。
接着计测第一氧化硅膜的氧化硅膜A的膜厚(步骤S202)。
再如图11(b)所示，于第一氧化硅膜上形成膜厚500nm的第二氧化硅膜(步骤S203)。第一氧化硅膜与第二氧化硅膜是光学常数有某种不同的膜。形成有第二氧化硅膜状态下的基片设为基片A。
为了测定第二氧化硅膜的膜厚，测定基片A的光强度(步骤S204)。图12示明光强度测定的光学系统的模式图。将光入射到基片A上。计测来自基片A的反射光，测定强度变化(tanψ)、相位变化(cosΔ)的波长色散。作为这里计测的反射光是TM偏振光、TE偏振光以及其它的偏振光等，或者也可不用偏振片而直接进行反射光的测定。入射角也可不取斜入射而取垂直入射。也可以用单一波长的光入射，使入射角、检测角变化进行测定。还可以使光入射而检测反射所得的光。
根据基片A的光强度测定结果求出第二氧化硅膜的膜厚(步骤S205)。
接下来如图11(c)所示，于第二氧化硅膜上涂敷形成膜厚50nm的防反射膜和膜厚250nm的光刻胶膜(步骤S206)。于光刻胶膜上用ArF准分子激光器通过原版曝光。进行烘烤处理、显影处理，形成100nm线/线距(1∶1)的光刻胶图形。光刻胶图形是线宽100nm的线图形与线距图形交互排列成的图形。称这种状态的基片为基片B。
为了测定防反射膜的膜厚、光刻胶膜的图形尺寸以及膜厚，进行基片B的光强度测定(步骤S207)，图13示明基片B检查步骤的光学系统的模式图。使光入射到被处理基板上。计测来自被处理基板的衍射光中的0次光，测定强度变化(tanψ)、相位变化(cosΔ)的波长色散。与膜厚计测相同，既可以用TM偏振光、TE偏振光以及其它的偏振光等，也可不用偏振片进行测定。也可以不用0次光而用1次或1次以上的光。入射角也可不用垂直入射而取斜入射。此外，也可以用单一波长的光入射，使入射角检测角变化而进行测定。可以采用使光入射检测反射或衍射所得的光的方法。
作为防反射膜与光刻胶图形的检查，计测光刻胶图形的尺寸(线宽)(步骤S208)。这样，在半导体晶片的一系列处理中，反复地进行处理步骤以及在这种处理步骤上追加的结构(膜厚、节距、比例、尺寸、光学常数)的检查步骤。
下面用图14说明检查的具体步骤。图14是示明第三实施形态的结构检查顺序的流程图。
于检查之前制成基片结构和收存有与之对应的光强度的库。
首先相对于基片的所有层制成包含各个层的预想结构的结构组(步骤S301)。层的结构是层的光学常数、膜厚、节距、比例与尺寸等。预想结构是包括在处理步骤中会产生的结构偏差范围内的结构。然后根据各层结构组的组合制成基片结构。
基片结构库A由步骤S301制成的基片结构制成(步骤S302)。
接下来相对于第一基片结构库中所包含的各基片结构，在与实际的检查相同的条件下将光入射时对反射或衍射所得的光强度进行计算，算出光强度的波长色散(步骤S303)。计算的方法是用Maxwell方程解出来自规则图形的衍射光的电场、磁场与强度，一般采用前述的Morham等的RCWA法等。
制成存储有与基片结构库A中所收纳的基片结构相对应的光强的度波长色散的光强度库B(步骤S304)。
提取层结构经检查已确定的层(步骤S401)。
对于提取出的层，据其层结构的检查结果作成新的层结构组(步骤S402)。这里制成的层结构是考虑检查精度而作成的。
将提取出的层结构组与步骤S302制成的基片结构库A相比较，提取包含有从第一基片结构库提取出的层的结构组的基片结构(步骤S403)。
从光强度库B之中选择与提取出的基片结构相对应的光强度，制成光强度库C(步骤S404)。
将实际上形成有多层的基片传送到具有图2或3所示光学系统的检查装置内，进行检查区域光强度的测定，测定光强度的波长色散(步骤S501)。
将所测定的光强度的波长色散与光强度库C中存储的波长色散比较(步骤S502)。
然后求与光强度库C中光强度波长色散最为一致的波长色散，确定与此波长色散相对应的基片结构(步骤S503)。
此外，作为本发明的其他实施形态可以有图15所示流程的形式。其与图14所述步骤相同的步骤则附以相同的标号。在图15所示的检查方法中，不由基片结构库A进行光强度的波长色散计算。在制成基片结构库B后进行光强度波长色散计算(步骤S414)而制成光强度库C(步骤S415)。
作为本发明的其他实施形态还可以有图16所示流程图表示的形式。同样，对于与图14、15中相同的步骤则附以相同的标号。
在图15所示的检查方法中提取出事前未确定结构的层(步骤S421)。然后制成步骤S421提取出的层的结构组(步骤S422)。层的结构指层的光学常数、膜厚、节距、比例与尺寸等。预想的结构是包含在处理步骤会产生的结构偏差范围内的结构。提取结构已确定的层(步骤S423)。制成结构已确定的层的结构组(步骤S424)。然后基于步骤S422与S424制成的结构组制成基片结构库B(步骤S403)。
下面说明上述检查方法用于由图10、11说明的半导体器件制造步骤中的例子。图17是示明本发明第三实施形态的半导体器件制造步骤的流程图。于光强度测定(步骤S204)时刻，在Si基片上形成氧化硅膜A、B。据此与已有例相同，基片结构库IIA分别制成Si基片的预想结构组、氧化硅膜A的预想结构组、氧化硅膜B的预想结构组(步骤S301)。然后用步骤S301制成的各结构组制成基片结构库IIA(步骤S302)。于步骤S301中，Si基片、氧化硅膜A与氧化硅膜B各结构组的个数分别为1、21、101。因此，基片结构库IIA中包含的基片结构数为2121个。
应用步骤S203测定的氧化硅膜A的膜厚新制成氧化硅膜A的结构组(步骤S402)。求得氧化硅膜A的膜厚dA为102nm，测定精度为±1nm，制成表5所示的氧化硅膜A的结构组。为了提高测定精度，膜厚的节距设为1nm。
表5
 层   折射率   消光系数   膜厚宽度   节距   节距数
 硅基片   n<sub>0</sub>   k<sub>0</sub>   -   -   1
 氧化硅膜A   n<sub>1</sub>   k<sub>1</sub>   d<sub>A</sub>±1％   1nm   3
 氧化硅膜B   n<sub>2</sub>   k<sub>2</sub>   d<sub>B</sub>±10％   1nm   101
这样，基片结构库IIA中必要的基片结构成为表5所示结构组的组合。第二氧化硅膜B的结构组的个数为3。步骤S403提取出的Si基片、氧化硅膜A、氧化硅膜B的结构个数分别为1、3、101。于是由步骤S404制成的光结构库IIB中所含光强度的波长色散数为303个。
于步骤S207的光强度的波长色散的测定时刻，于Si基片上形成氧化硅膜A、B、防反射膜(ALL)及光刻胶膜。由氧化硅膜A、氧化硅膜B、防反射膜(ALL)与光刻胶膜的预想结构，分别制成结构组。在此于步骤S202、S205检测氧化硅膜A、B的结构。根据检测结果制成氧化硅膜A、B的结构组(步骤S422)。此外，未检测结构的硅基片、防反射膜与光刻胶膜的结构组则分别由预想的结构制成(步骤S424)。
求出氧化硅膜A的膜厚(dA＝102nm)和氧化硅B的膜厚(dB＝510nm)，测定精度为±1nm，制成表6所示的氧化硅膜A、B的结构组。表6中示明了Si基片、防反射膜、光刻胶膜的结构组。
表6
层 折射率   消光系数   膜厚宽度 节距   尺寸宽度 节距   节距数
  Si基片   n<sub>0</sub>   k<sub>0</sub>   -   -   -   -   1
  氧化硅膜A   n<sub>1</sub>   k<sub>1</sub>   d<sub>A</sub>±1％   1nm   -   -   3
  氧化硅膜B   n<sub>2</sub>   k<sub>2</sub>   d<sub>B</sub>±1％   1nm   -   -   11
  防反射膜   n<sub>3</sub>   k<sub>3</sub>   d<sub>3</sub>±2％   1nm   -   -   3
  光刻胶膜   n<sub>4</sub>   k<sub>4</sub>   d<sub>4</sub>±2％   1nm   W<sub>4</sub>±10％   1nm   231
如表6所示，台阶式基片结构库IIIB中必要的基片结构成为表6所示结构组的组合。Si基片、氧化硅膜A与B、防反射膜、光刻胶膜的结构组的个数分别为1、3、11、3、231，基片结构库IIIB的个数成为22869个。光强度库IIIC则是根据此基片结构库IIIB制成的。
在表6中，制成氧化硅膜A与氧化硅膜B的结构组时曾以测定精度的范围(±1％)定义了结构，但从有余裕量角度考虑也可制成2倍范围(±2％)的结构。在制成防反射膜、光刻胶膜的结构组时，从使处理步骤中的起伏同样有余裕量角度考虑，也可依2倍范围(±4％)制成结构组。
现在用图18说明以往的具体检查顺序。图中各相应步骤附以与图14中相同的标号，略去详细说明。如图18所示，过去未制成基于已获得的各层检查结果的光强度库B。将光强度库A与光强度测定结果进行比较(步骤S512)。
下面参考图19说明将图18所示方法应用于图10所示流程中的情形。
于步骤S204时在Si基片上形成氧化硅膜A、B。依此分别制成Si基片的、第一与第二氧化硅膜的预想的结构组(步骤S301a)。
表7
 层   折射率   消光系数   膜厚宽度   节距   节距数
 Si基片   n<sub>0</sub>   k<sub>0</sub>   -   -   1
 氧化硅膜A   n<sub>1</sub>   k<sub>1</sub>   d<sub>A</sub>±10％   1nm   21
 氧化硅膜B   n<sub>2</sub>   k<sub>2</sub>   d<sub>B</sub>±10％   1nm   101
本实施形态中，氧化硅膜A与B在处理步骤中的起伏对于折射率与消光系数不存在，膜厚相对于中心值为±10％，故如表6所示定义结构组。
如表7所示，Si基片以及氧化硅膜A、B的结构组数分别为1、21、101，基片结构库IIA的个数成为2121个(步骤S302a)。光强度库IIA则据基片结构库IIA制成(步骤S303a)。
于步骤S207，在Si基片上形成氧化硅膜A、B，防反射膜、光刻胶。据此分别制成Si基片的、氧化硅膜A与B各自的、防反射膜的以及光刻胶的预想结构组(步骤S301b)。这各个结构组示明于表8中。
表8
层 折射率   消光系数   膜厚宽度 节距   尺寸宽度 节距   节距数
  Si基片   n<sub>0</sub>   k<sub>0</sub>   -   -   -   -   1
  氧化硅膜A   n<sub>1</sub>   k<sub>1</sub>   d<sub>A</sub>±10％   1nm   -   -   21
  氧化硅膜B   n<sub>2</sub>   k<sub>2</sub>   d<sub>B</sub>±10％   1nm   -   -   101
  防反射膜   n<sub>3</sub>   k<sub>3</sub>   d<sub>3</sub>±2％   1nm   -   -   3
  光刻胶膜   n<sub>4</sub>   k<sub>4</sub>   d<sub>4</sub>±2％   1nm   W<sub>4</sub>±10％   1nm   231
在本实施形态中，处理步骤的起伏，对折射率与消光系统不存在，氧化膜的膜厚对中心值为±10％，防反射膜厚的为±2％，光刻胶膜厚的为±2％，光刻胶尺寸的为10％，故按表8所示生成结构组。Si基片、氧化硅膜A、B、防反射膜、光刻胶膜的结构数分别成为1、21、101、3、231。结果，步骤S302b生成的基片结构库IIIA中存储的基片结构数为453789个。光强度库IIIA则是根据此基片结构库IIIA制成(步骤S303b)。
此实施形态的效果如下。
(1)测定精度的提高
在已有的方法中，例如在由结构检查步骤(步骤S205)检查氧化硅膜B的膜厚时，对于氧化硅膜A的膜厚为d11nm而氧化硅膜B的膜厚为d21nm的情形、氧化硅膜A的膜厚为d12nm而氧化硅膜B的膜厚为d22nm的情形且波长色散基本不变的情形，虽则原来氧化硅膜A的膜厚为d11nm而氧化硅膜B的膜厚为d21nm，但有可能算出氧化硅膜A的膜厚为d12nm而氧化硅膜B的膜厚为d22nm。然而，当此氧化硅膜A的膜厚为d12nm而不包含于图9的d1±1％内时，由于作为膜厚d12的值并没有算出，这就降低了测定误认的可能性，从而使测定精度得以提高。
(2)库数大宽度减少
在已往的方法中是把各个层预想的结构变动全形成库，故需很大数目的光强度库。在本方法中，在某种结构检查步骤中是将检查之前进行的检查结果包括进去后才形成光强度库，因此大大地减少了光强度库数。结果可显著缩短根据光强度波长分散的测定结果来检索类似的光强度波长色散的时间。
表9示明光强度库的个数。
表9
  光强度库IIA   光强度库IIB
  个数   2121   303
  光强度库IIIA   光强度库IIIB
  个数   453789   22869
以往的方法是用光强度库IIA、IIIA确定基片结构。本方法则是用光强度库IIB、IIIB确定基片结构。
由于库数显著减少，可不必如图15与16所示预先构成光强度库而进行检查步骤。例如在结构确定步骤(步骤S208)中，过去是在检查步骤之前构成基片结构库IIIA、光强度库IIIA。本方法不构成光强度库IIIA而是在确定基片结构(步骤S205)之后构成光强度库IIIB。由于未形成光强度库IIIA，可显著减少库的容量。
此外，在以往的涂膜机/显影机中附有结构检查功能的情形中，可以在直到一连串的批处理结束时结束结构检查，故可以在这一连串处理结束时构成光强度库IIIB，将测定的光强度与光强度库IIIB进行比较来求检查结果。这样可显著减少库容量而进行高精度的检查。
(第四实施形态)
本实施形态是应用本发明时图形评价方法的实施形态。
图20是模式地示明显影中图形评价的图，图21以流程图示明图形评价方法的步骤。现在应用图20与21说明本发明的处理顺序。
如图20所示，在对特定的底部基片(从下层起，硅基片301、底层膜302、防反射膜303)上，涂敷/烘烤光刻胶、使图形曝光、给烘烤过的基片供给显影液的状态下，以光入射到基片上的监控区域，检测衍射光。于是在光刻胶图形304的上层与图形之间除显影液305之外还存在有光刻胶的反应生成物与显影液的混合相。将具有多种波长的宽带光(例如卤素灯的光)用作入射光。所检测的衍射光强度是在400～800nm的波长范围内测定0次衍射光的TM偏振光。TM偏振光是在0次衍射光的光路上插入偏振片求得。在此检测的衍射光强度的波长色散是由测定区域的结构与光学常数单一确定的。于是在本发明中是在显影时测定来自图形的衍射光而根据其结果来评定尺寸。
现在用图21说明具体的处理顺序。本实施形态是在显影处理步骤之前预先测定衍射光强度而预光形成库的情形。这种情形下的评价是由显影处理前进行的库形成步骤与对显影处理步骤中的图形尺寸进行评价的步骤组成。
库形成步骤中，首先给出光刻胶溶解于显影液中时的显影区的开口部形状以及由光刻胶的反应生成物和显影液构成的液相内反应生成物与显影液的混合比的分布，确定显影的模型(步骤S601)。
随即给定液相与被处理基片构成的基片结构以及显影液、基片与反应生成物的光学常数(步骤S602)。根据给定的结构与光学常数，进行光的以特定角度入射时的计算，算出衍射光强度的波长色散(步骤S603)。计算方法是用Maxwell方程求解来自规则图形的衍射光的电场、磁场与强度的前述Morham等的RCWA法。相对于所给的结构，光学常数的所有条件进行计算，构成衍射光强度波长色散的库(S604)。
下面说明评价图形尺寸的步骤。将基片传送到显影单元中(步骤S605)。向基片上提供显影液开始显影(步骤S606)。进行监控区的衍射光的测定(步骤S607)。这里为将光入射到监控区而能由检测器检测衍射光，需要调整基片位置或监控单元位置。此种调整在供给显影液时即可在当基片不移动时在供给之前进行，也可以在不是这种情况下在供给之后进行。然后比较测定的衍射光强度的波长色散与库的衍射光强度的波长色散(步骤S608)。再去求与库中衍射光强度的波长色散最一致的波长色散，算出图形尺寸(步骤S609)。
下面详述库的形成步骤。如图20中所说明的，从显影中的光刻胶图形产生光刻胶的反应生成物。以下将包含光刻胶反应生成物的显影液称作混合相，混合相中光刻胶的比例定义为混合比。一般，由于反应生成物的扩散不是充分地快，若是不把反应生成物的扩散方式即液相中的混合比的分布作为模型处理，则显影中图形评价的精度将变低。因此在本发明中于库构成步骤中确定显影模型(步骤S601)。
图22(a)是示明显影初期显影进展方式的模式图。在显影初期，于显影区域中，显影沿膜厚方向进行。结果反应生成物沿箭头示向扩散，混合比成为膜厚方向的分布，随着愈远离基片，前述混合比愈小。当膜厚方向的显影结束时，如图22(b)所示，显影沿横向进行。于是反应生成物也沿图23中箭头示向扩散，于是在横向，随着离开图形侧壁愈远，混合比愈小。实际上是这些混合比变化的重合成了混合比的分布，故假定了混合比取朝向图23箭头方向作减少的分布。
以下具体示明直到给定基片结构、光学常数的步骤。图24示明根据图23的模型制成的膜厚方向的层结构。在图24中，p为图形节距，w1为光刻胶图形尺寸。层L0为显影液、层L01为显影液与光刻胶反应生成物的混合相、从层L11到层L13为显影液与光刻胶的反应生成物的混合相与光刻胶图形、层L2为防反射膜、层L3为底层膜、层L4为Si基片。层L11、层L12、层L13的不同是因反应生成物的混合比不同。反应生成物发生于光刻胶和显影液的界面，由于扩散到显影液层，在图形下部(L13)比例变大。
层L0～L13的混合比分布示于图25中。层L0由于全为显影液故混合比为0。层L01是显影液与反应生成物的混合相，混合比取常值r01。从层L11到层L13由于是显影液与光刻胶的反应生成物的混合相和光刻胶图形混合，故混合比r成为位置函数，它们分别如图25所示。在光刻胶图形区域(0＜x＜w1/2，p-w1/2＜x＜p)，混合比为1.在显影液与光刻胶的反应生成物的混合相区(w1/2＜x＜p-w1/2)，混合比取0与1间的值。层L11、L12、L13分别对应地成为r11(x)、r12(x)、r13(x)的位置函数的形式。各函数r11(x)～r13(x)成为离液相与基片界面愈远而混合比愈小的关系。
根据图25的混合比，给出用于给定结构、光学常数必要的参数，即从层L0到层L4的折射率、消光系数、膜厚、尺寸。表10中示明了所给出的从层L0到层L4的折射率、消光系数、膜厚与尺寸。图26示明各层的折射率。图27示明各层的消光系数。层L01、L11～L13的折射率与消光系数都成为位置x的函数。
表10
Figure C20051000508100321
层L0是显影液的层，折射率n0、消光系数k0都取显影液的值。层L01是显影液与反应生成物的混合相，折射率n01、消光系数k01都取显影液(n0，k0)与光刻胶(n1，k1)间的值。膜厚则为d01。
从层L11到层L13由于混合存在着显影液与光刻胶的反应生成物的混合相和光刻胶图形，因而折射率与消光系数成为位置函数，分别如图26与27所示。在光刻胶图形区域(0＜x＜w1/2，p-w1/2＜x＜p)上，折射率与消光系数都取光刻胶的值(n1，k1)。在显影液与光刻胶的反应生成物的混合相区域(w1/2＜x＜p-w1/2)，折射率与消光系数都取显影液与反应生成物的中间值。膜值分别为d11、d12、d13。
层L2为防反射膜，折射率n2、消光系数k2都取防反射膜的值。膜厚为d2。层L3为底层膜，折射率n3、消光系数k3都取底层膜的值。膜厚为d3。层L4为Si膜层，折射率n4、消光系数k4取Si的值。
工艺中可变动的参数是层L01膜厚d1、折射率n01、消光系数k01，层L11膜厚d11、折射率n11(x)、消光系数k11(x)，层L12膜厚d12、折射率n12(x)、消光系数k12(x)，层L13膜厚d13、折射率n13(x)、消光系数k13(x)，层L1的尺寸w1，层L2的膜厚d2，层L3的膜厚d3。设各个参数取5个级别(LEVEL)，则结构与光学常数的组合则给定为59即1953125个(步骤S601、S602)。此外，参数内的折射率与消光系数则因反应生成物的扩散方式而变化。对各个结构、光学常数进行计算(步骤S603)，可形成1953125个衍射光强度的波长色散(步骤S604)。
在图形评价时的测定波形的比较中(步骤S608)，比较测定的反射光强度的波长色散与库的反射光强度的波长色散，算出尺寸。
以往的显影模型示明于图28中。如图28所示，未考虑沿膜厚方向的显影液与反应生成物的混合比分布。此外也未考虑光刻胶间显影液与反应生成物的混合比的分布。折射率、消光系数、膜厚、尺寸的值示于表11。以往模型的折射率与消光系数示明于图29、30。
表11
  层   折射率   消光系数   膜厚   尺寸
  L<sub>0</sub>   n<sub>0</sub>   k<sub>0</sub>   -   -
  L<sub>1</sub>   n<sub>1</sub>(x)   k<sub>1</sub>(x)   d<sub>1</sub>   w<sub>1</sub>
  L<sub>2</sub>   n<sub>2</sub>   k<sub>2</sub>   d<sub>2</sub>
  L<sub>3</sub>   n<sub>3</sub>   k<sub>3</sub>   d<sub>3</sub>
  L<sub>4</sub>   n<sub>4</sub>   k<sub>4</sub>   -
工序中可变动的参数设为层L1的膜厚d1、尺寸w1，层L2的膜厚d2、层L3的膜厚d3。设各个参数为5个级别。则结构、光学常数可给定为54即625个结构、光学常数。相对于各结构、光学常数进行计算，形成625个衍射光强度的波长色散。将测定的反射光强度的波长色散与计算出的625个波长色散比较，算出尺寸。
本方法与以往方法相比时，对光刻胶的反应生成物与显影液的混合相进行了假设的本方法，能获得更高的精度。
在本实施形态中虽然测定了波长色散，但在单一波长能获得充分精度的情形，也可以用单一波长进行测定。此外，本实施形态是在显影步骤之前形成库，但也可在显影步骤之中成库。此外，本实施形态虽然评价了图形尺寸，但也可评价图形形状、显影液与反应生成物的混合比。
本实施形态是用偏振片来进行TM偏振光的评价，但如能获得充分的精度也可不插入偏振片进行检测。此外也可评价TE偏振光以及此外的偏振光、强度变化(tanψ)与相位变化(cosΔ)。还可以检测1次或1次以上的衍射光。且入射光的角度也可不必是垂直入射。
再有，在本实施形态中，由于是复杂地进入混合相模型，与1953125个之多的波长色散库进行比较，但进行评价的时间区例如设定为只是显影的后半期间时，由于反应生成物的扩散推进得颇快，若是不与包含未推进的模型的库进行比较则可缩短处理时间。从而先确定根据时间区比较的数据也是有效的。
(第五实施形态)
此实施形态是采用本发明的图形形成方法的实施形态。
模式地示明显影中图形评价的图与第三实施形态相同是图11，示明处理顺序的流程图是图31。现用图11与31说明本发明的处理顺序。
如图11所示，在特定的底基片(从底层起为硅基片、底层膜、防反射膜)上涂敷光刻胶并烘烤，进行图形曝光，给已烘烤过的基片上供给显影液，在此状态下以光入射基片上的监控区，检查衍射光。入射的光是具有多种波长的宽谱光(例如卤素灯的光)。对于检测的衍射光强度是在400～800nm的波长范围内不插入偏振片而测定0次光。这里检测出的衍射光强度的波长色散是由测定区域的结构、光学常数唯一地确定的。于是在本发明中于显影时测定来自图形的衍射光，根据其结果算出尺寸，结束显影。
现用图31说明具体的处理顺序。本实施形态是在显影处理步骤前预先进行衍射光强度的预测而形成库的情形。这种情形下的评价是由显影处理前进行的库形成步骤与显影处理步骤组成。库的形成步骤中，首先是给出光刻胶溶解于显影液中时显影区的开口部形状以及光刻胶的反应生成物与显影液构成的液相内反应生成物与显影液的混合比分布，确定显影模型(步骤S701)。
其次给定液相与被处理基片构成的基片结构与光学常数(步骤S702)。
根据所给的结构与光学常数，进行以特定角度将光入射时的计算，算出衍射光强度的波长色散(步骤S703)。
相对于所给结构、光学常数的所有条件进行计算，构成衍射光强度的波长色散库(步骤S704)。这里的计算方法是用Maxwell方程求解来自规则图形衍射光的电场、磁场与强度的，采用前述Morham等的RCWA法。
以下说明显影处理步骤。将基片传送到显影单元内(步骤S711)。再将显影液供给于基片上开始显影(步骤S712)。然后测定监控区的衍射光(步骤S713)，为此将光入射到监控区，为了使检测器能检测衍射光需调整基片位置或监控单元位置。这种调整可在供给显影液时，对于基片不移动情形可在供液之前进行，而对于不是如此的情形则在供液后进行。然后比较测定的衍射光强度的波长色散与库的衍射光强度的波长色散。求出与库中衍射光强度波长色散最一致的波长色散(步骤S714)，算出图形尺寸(步骤S715)。比较计算出的尺寸与所希望的尺寸，进行显影结束判定。当算出的尺寸是所希望的值时，结束显影(步骤S717)，当算出的尺寸不是所希望的值时，再次进行衍射光测定(步骤S713)，与库进行波形比较(步骤S714)。一直将此处理继续到使算出的图形尺寸成为所希望的值。本实施形态的结构、光学常数的给定方式(步骤S702)与第三实施形态不同，现说明其不同处。考虑到显影模型的图、膜结构的模式图分别与第三实施形态的相同，为图23、24。层1的光学常数分布也与第一实施形态相同，为图26、27。本实施形态中，给定结构、光学常数(到此时都与第三实施形态相同)，然后对各层中的光学常数进行平均化，将各层的光学常数作为常值处理，于是，
层L1i的折射率n1i为
式3
n 1 i = 1 p &Integral; 0 p n 1 i ( x ) dx
层L1i的消光系数k1i为
式4
k 1 i = 1 p &Integral; 0 p k 1 i ( x ) dx
最终所得的结构、光学常数示于表12。
表12
Figure C20051000508100363
使工艺中可变动的参数为层L01的膜厚(d01)、反应生成物的扩散方式(n01，k01)、层L11的膜厚(d11)、反应生成物的扩散方式(n11，k11)、层L12的膜厚(d12)、反应生成物的扩散方式(n12，k12)，层L13的膜厚(d13)，反应生成物的扩散方式(n13，k13)，层1的尺寸(w1)，层2的膜厚(d2)，层3的膜厚(d3)分别设定为5个级别，于是结构、光学常数可给出59＝1953125个(步骤S701、702)，对它们分别进行计算(步骤S703)，可形成1953125个衍射光强度的波长色散(步骤S704)。
在图形评价时的测定波形的比较中(步骤S714)，比较测定的反射光强度的波长色散与库的反射光强度的波长色散，算出尺寸而结束显影。作为库来说，与采用未假定光刻胶的反应生成物和显影液的混合相情形的库相比，假定了光刻胶反应生成物与显影液的混合相一方可以获得高的精度。
本实施形态中虽然测定了波长色散，但对于由单一波长可获得充分精度的情形也可进行单一波长的测定。此外，本实施形态是在显影步骤前形成库，但也可在显影步骤之中建库。
本实施形态未用偏振片进行了评价，但也可评价TM偏振光、TE偏振光、其它的偏振光、强度变化(tanψ)、相位变化(cosΔ)。也可以检测1次或1次以上的衍射光，且入射光的角度也可不必为垂直的。
再有，在本实施形态中，由于是复杂地进入混合相模型，与1953125个之多的波长色散库进行比较，但显影后半的评价由于反应生成物的扩散推进得颇快，若是不与包含未推进的模型的库进行比较则可缩短处理时间。相反，在显影的前半中，由于反应生成物的扩散未太推进，若是不与包含已推进的模型的库比较则可缩短处理时间。因此先确定根据时间区比较的数据也是有效的。
根据本实施形态，使显影中光刻胶的反应生成物与显影液组成的液相模型明确地，使液相的混合比的分布随着远离液相与光刻胶反应的界面而使光刻胶的比例单调地变化到0，而能正确地预测显影中图形的衍射光强度，结果大大地提高了图形的评价精度。
(第六实施形态)
图32示明第五实施形态的光刻胶图形的工艺条件确定系统。此系统包括：比较运算反馈部401；旋涂法涂布单元402、涂布后加热单元403、曝光后加热(PEB)单元404、具有形状计测器405a的显影单元405组成的涂布显影装置；曝光装置406；载运站407以及能以1块晶片单位在各单元之间进行输送的输送机408。此外，在涂布单元402中有时安装有试液调整部，用来将未图示的第一光刻胶溶液与第二光刻胶溶液(溶剂或感光剂溶液等，第一光刻胶溶液的部分提取液等)混合，输送到将试液滴下到被处理基片上的喷嘴中。
应用上述系统，相对于新开发的光刻胶进行了确定最优工艺条件的作业。首先将被处理基片24片装载于此系统的载运站407中。装载基片以几枚单位被处理。下面参看图33说明工艺条件自动确定的顺序。图33是示明本发明第六实施形态的工艺条件确定方法的顺序的流程图。
首先读出涂布显影装置与曝光装置405中存储的初始条件(步骤S801)。于涂布单元404中相对于3片基片依表13所示初始条件的转速设定，形成涂敷膜(步骤S802)。
表13
Figure C20051000508100381
紧接涂布之后由形状计测器405a计测感光性树脂膜的膜厚(步骤S803)。比较运算反馈部401比较计测的膜厚与设定范围(步骤S804)。
若膜厚在设定范围内，将初始条件的转速设定为工艺条件(步骤S805)。若膜厚不在设定范围内，比较运算反馈部401根据转速与膜厚的关系确定为获得所希望膜厚的最佳转速(步骤S806)。本实施形态在表13所示条件下未能获得膜厚在设定范围内的光刻胶膜。将转速修正到2400转的结果是获得了膜厚在正常范围内的光刻胶膜。于是将2400转设定为工艺条件。
接着，相对于曝光量、焦点位置使其在基片面内分别变化，同时对各基片曝光后的烘烤(PEB)的温度与时间以及显影时间3个参数确立各设定2个级别条件的计划，根据此试验计划，对总共8片基片顺次进行涂布、曝光、曝光后加热(PEB)、显影、形状计测的处理(步骤S807)。各参数的设定值示明于表14。
表14
Figure C20051000508100391
由形状计测器405a计测感光性树脂图形的开口部(除去感光性树脂的区域)的尺寸与形状(步骤S808)。尺寸与形状的计测是以光照射规则的图形，根据来自图形的衍射光的信息，用Maxwell方程求解电场、磁场、强度的前述Morham等的RCWA法进行。
判定测定值是否在容许范围内(步骤S809)。图形尺寸的情形，容许范围为100nm±5％；图形形状的情形，容许范围为侧壁角度在88～90°的范围内。
若测定值在容许范围内时，再求容许范围的加工形状所能被获得的曝光量-焦点的范围(ED范围)，进行了使此范围尽可能广的校正。
通过将8片的ED范围数据与此时的涂布、PEB、显像的级别比较，可发现烘烤时间长一方具有拓广ED范围的效果，于是比较运算反馈部401相对于曝光后加热单元404，于先前的条件的2个级别中分配长一方的时间。此外，比较运算反馈部401示明加热温度与显影时间之间存在交互作用的判定，将相对于烘烤温度认为是恰当的温度设定为对基准±2℃(3级别)(比第一次试验级别中用的温度变动宽度更小)，还相对于显影时间将认为是恰当的时间设定为对基准±10％(3级别)(比用于第一次试验级别的时间宽度小)，指令涂布单元402、曝光后加热(PEB)单元404、显影单元405与曝光装置对总共计9片基片进行涂布、曝光、PEB、显影与形状计测处理。
表15
Figure C20051000508100401
比较运算反馈部401确定获得最大ED范围的条件，相对于与之对应的烘烤温度判断具有对基准有+0.4℃，对显像时间有-5％的最优条件后，将此条件分别设定于加热装置、显影装置中。此外在曝光装置中设定焦点偏移量与适当的曝光量。
以上所述，在感光性树脂图形形成系统处理总计20片基片的步骤中，可在感光性树脂图形形成系统内自动测定感光性树脂图形的尺寸、形状，而通对在关联的装置进行反馈，能确定涂布条件、加热条件、曝光条件与显影条件。
根据以上确定的条件制成感光性树脂图形，而由将这种感光性树脂图形于掩模上蚀刻被处理基片制成的半导体器件则能使尺寸精度获得空前的提高，使半导体器件的可靠性有着飞跃的改进。
在上述各作业中，膜厚的确定在反馈时需用2分钟，在3参数2级别的评价中需要23分钟，在具体的条件确定(2参数3级别)中需要25分钟，即对采用新型感光性树脂材料的图形化最优化只需50分钟进行。这在以往的破坏性检查中则需8日，能显著缩短条件确定时间。
对本实施形态的选定参数、级别、校正对象、条件确定中所需的基片数不限于上述实施形态中所述，而可根据成为对象的感光性树脂材料、相对于感光性树脂图形的要求项目与要求值及其范围等，取种种形式。
此外，级别的微调方法最好按以下方式进行。
1)相对于正型光刻胶的光刻胶图形尺寸的校正
a)比所希望尺寸粗时，可作下述中之一的校正：增大曝光装置曝光量的校正，或是对曝光后加热用的加热装置进行使加热温度上升的校正，或是进行延长显影装置显影时间的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度增高的校正，或是进行使显影装置的显影液温度升高的校正。
b)比所希望尺寸细时，可作下述中之一的校正：减少曝光装置曝光量的校正，或是对曝光后加热用的加热装置进行使加热温度降低的校正，或是进行缩短显影装置显影时间的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度降低的校正，或是进行使显影装置的显影液温度降低的校正。
2)对正型光刻胶开口尺寸的校正
a)比所希望尺寸粗时，可作下述中之一的校正：进行使曝光装置曝光量减少的校正，或是对曝光后加热用的加热装置进行降低加热温度的校正，或是进行使显影装置的显影时间缩短的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度降低的校正，或是使显影装置的显影液温度降低的校正。
b)比所希望尺寸细时，可作下述中之一的校正；进行使该曝光装置的曝光量增加的校正，或是对曝光后加热用的加热装置进行使加热温度上升的校正，或是进行使显影装置的显影时间延长的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度增高的校正，或是进行使显影装置的显影液温度升高的校正。
3)相对于负型光刻胶的光刻胶尺寸的校正
a)比所希望尺寸粗时，进行下述中之一的校正：进行使曝光装置曝光量减少的校正，或是相对于曝光后加热用的加热装置使加热温度降低的校正，或是进行使显影装置的显影时间缩短的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度降低的校正，或是进行使显影装置的显影液温度降低的校正。
b)比所希望的尺寸细时，进行下述中之一的校正：进行使曝光该装置曝光量增加的校正，或是相对于曝光后加热用的加热装置使加热温度升高的校正，或是进行使显影装置的显影时间延长的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度升高的校正，或是进行使显影装置的显影液温度升高的校正。
4)相对于负型光刻胶开口尺寸的校正
a)比所希望尺寸粗时，进行下述中之一的校正：进行使该曝光装置曝光量增加的校正，或是相对于曝光后加热用的加热装置使加热温度升高的校正，或是进行使显影装置的显影时间延长的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度升高的校正，或是进行使显影装置的显影液温度升高的校正。
b)比所希望的尺寸细时，进行下述中之一的校正：进行使曝光装置曝光量减少的校正，或是相对于曝光后加热用的加热装置使加热温度降低的校正，或是进行使显影装置的显影时间缩短的校正，或是进行使显影装置的显影液浓度降低的校正，或是进行使显影装置的显影液温度降低的校正。
此外，本实施形态于形状计测中虽然采用了RCWA法，但并不局限于此，只要是能够预测图形尺寸、形状的方法，任何这样的方法都可适用于形状计测装置。
本实施形态虽然是有关确定光刻工艺中形成光刻胶图形的条件的，但并不局限于此，也可应用于确定蚀刻工艺的条件。此外，在采用具备光刻胶调整装置的工艺条件确定装置时，还能同时进行光刻胶溶液的最优化。光刻胶调整装置中准备树脂的种类、感光剂的种类、溶解抑制材料的种类、溶剂的种类等不同的试液，采用将通过混合器使混合比变化的物料涂布于被处理基片上，如本实施例那样，能使涂布、烘烤、显影各条件最优化，还能进行材料的优选化。材料制造厂家易通过实施本发明给材料添加最优的处理条件进行销售。
本发明作为试验计划采用了汇总所有的设定级别制成样本的方法，但并不局限于此。若是采用应用了L18等正交表的法，则可增大以少的样本求得最优条件的可能性。
本发明不限于上述各实施形态，在其实施阶段于不脱离本发明原理范围内可以有种种变形。再有，上述实施形态中包括种种阶段性发明，通过对所公开的多种结构要素作适当组合能提取出种种发明。例如即便从实施形态所示的全部结构要件中删除几个结构要素，也能解决前面在发明拟解决问题的有关段落中谈到的问题，对于可获得发明效果这一段落中所描述的效果的情形，能将删除了相应结构要素的结构作为发明提取出。

Claims (49)

1.一种结构检查方法，其特征在于，其根据下述步骤求出的各物质的构成比求被评价物的结构：测定设于预定环境中被评价物的反射光强度的波长色散的步骤；准备构成上述被评价物及上述波长色散测定的上述环境的各物质的复折射率的步骤；设定假定了预定空间内的构成上述被评价物的物质与构成上述环境的物质的混合率的多个设想构成比的步骤；相对于各设想构成比，通过应用上述各物质的复折射率的多重干涉计算算出设想反射率波长色散，从上述多个设想反射率波长色散之中，提取多个与上述反射率波长色散测定值误差小的类似反射率波长色散计算值的步骤；在提取出的类似反射率波长色散的计算中所用的设想构成比按照上述误差越小权重越大进行加权平均，以求出上述各物质的构成比的步骤。
2.如权利要求1所述的结构检查方法，其特征在于，沿相对于上述被评价物的主面正交方向设定多个空间，相对于各个空间设定多个设想构成比；上述设想反射率波长色散，是将各个空间内所设定的设想构成比进行组合而算出的。
3.如权利要求1所述的结构检查方法，其特征在于，还包括：提取出多个类似反射率波长色散的步骤；相对于上述多个设想反射率波长色散计算值的各个求上述设想反射率波长色散计算值与上述反射率波长色散测定值两者之差的平方和的步骤；将所求得的平方和从小的开始依序提取多个的步骤。
4.如权利要求1所述的结构检查方法，其特征在于，上述环境为大气或溶液，上述被评价物包含光刻胶图形；上述设想构成比假定为光刻胶图形与大气或溶液的混合率；根据所确定的上述各物质的构成比求上述光刻胶图形的尺寸或剖面形状。
5.如权利要求1所述的结构检查方法，其特征在于，上述环境为气体或溶液，上述被评价物包含器件图形；上述设想构成比假定为上述器件图形与气体或溶液的混合率；根据所确定的上述各物质的构成比求上述器件图形的尺寸或剖面形状。
6.如权利要求1所述的结构检查方法，其特征在于，上述设想反射率波长色散的计算采用RCWA，即严格的耦合波分析法。
7.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，相对于半导体基片上形成的光刻胶图形的被评价物，应用权利要求1所述的结构检查方法求光刻胶图形的尺寸或剖面形状；当求出的尺寸或剖面形状在预定的规格内时对上述被评价物进行后续的预定处理。
8.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，对于在半导体基片上形成光刻胶膜，进行着显影处理、纤细化处理或显影液流动处理的被评价物，应用权利要求1所述的结构检查方法求光刻胶图形的尺寸或剖面形状；根据求出的尺寸或剖面形状控制显影处理、纤细化处理或显影液流动处理的时间。
9.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，相对于在半导体基片上形成的器件图形的被评价物，应用权利要求1所述的结构检查方法求器件图形的尺寸或剖面形状；当求出的尺寸或剖面形状在所定的规格内时，相对于上述被评价物进行后续的预定处理。
10.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，相对于在半导体基片上形成膜与掩模并对上述膜进行着蚀刻处理的被评价物，应用权利要求1所述的结构检查方法求上述膜的加工尺寸；根据求出的尺寸控制上述蚀刻处理。
11.一种结构检查方法，它是具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征的结构的层所叠层的基板的光学检查方法，其特征在于包括下述步骤：准备具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征的结构的多层叠层、结构已确定的层在1层或1层以上且结构未确定的层在1层或1层以上的基片的步骤；相对于上述各层制成多个包含预测的多个结构的步骤；形成由制成的各层结构组合成的多个基片结构组成的基片结构库A的步骤；相对于上述基片结构库A中所含各基片结构，当光以特定角度入射时计算衍射或反射所得的光强度，制成收纳有相对于上述各基片结构的上述计算出的光强度的光强度库B的步骤；新制成包含结构被确定的层的结构的多个结构的步骤；从上述光强度库B的基片结构中提取出包含新制成的结构的基片结构，制成收容有由上述提取出的基片结构和提取出的基片结构所计算的光强度的光强度库C的步骤；将光以特定角度入射到上述准备的基片中而检测衍射或反射所得光强度的步骤；将上述检测出的光强度与上述光强度库C中所收纳的光强度进行比较，求出上述基片结构的步骤。
12.一种结构检查方法，它是具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征的结构的层所叠层的基板的光学检查方法，其特征在于包括下述步骤：准备具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征的结构的多层叠层、结构已确定的层在1层或1层以上且结构未确定的层在1层或1层以上的基片的步骤；相对于上述各层制成预测的多种结构的步骤；根据制成的各层的结构的组合制成上述基片的基片结构库A的步骤；根据结构确定的层的结构，新制成上述结构确定的层的结构组的步骤；制成由上述基片结构库A的基片结构提取出的包含上述新制成的结构组的基片结构的基板结构库B的步骤；相对于上述基板结构库B中包含的基板结构以特定角度将光入射时，通过计算衍射或反射所得光强度进行预测的步骤；将光以特定角度入射上述准备好的基片，检测衍射或反射所得光强度的步骤；比较上述检测出的光强度与上述预测光强度以确定上述各层结构的步骤。
13.一种结构检查方法，其特征在于包括下述步骤：准备具有以预定的光学常数、膜厚、比率、节距表征的结构的多层叠层、结构已确定的层在1层或1层以上且结构未确定的层在1层或1层以上的基片的步骤；相对于上述结构未确定的各层制成多个包含预测的多种结构的步骤；制成包含结构已确定的层的结构的多种结构的步骤；制成将由制成的各个层的结构组合成的多种基片结构组成的基片结构库B的步骤；相对于上述基片结构库B中所包含的基片结构将光以特定角度入射，通过计算衍射或反射所得光强度进行预测的步骤；将光以特定角度入射上述准备好的基片检测经衍射或反射所得光强度的步骤；比较上述检测出的光强度与上述预测的光强度，求上述各层结构的步骤。
14.如权利要求11或12所述的结构检查方法，其特征在于，上述各层中预测的多个结构的制成是以上述层的结构的目标值为中心值，制成在形成上述各层的处理中设想的上述备结构的变动值的2倍范围内的结构。
15.如权利要求13所述的结构检查方法，其特征在于，上述结构未确定的各层的预测结构是以上述结构未确定的层的结构目标值为中心值，制成在形成上述结构未确定的层的处理中预想的上述结构的变动值的2倍范围内的结构。
16.如权利要求11～13中任一项所述的结构检查方法，其特征在于，结构已确定的层的结构的制成是以上述确定的结构为中心值制成检查误差的2倍范围内的结构。
17.如权利要求11～13中任一项所述的结构检查方法，其特征在于，上述特定角度有多个。
18.如权利要求11～l3中任一项所述的结构检查方法，其特征在于，上述入射光包含多种波长。
19.如权利要求11～13中任一项所述的结构检查方法，其特征在于，上述光强度计算采用严格的耦合波分析法。
20.一种结构检查方法，其检查在被处理基片上曝光的光刻胶膜于显影处理过程中由显影形成的光刻胶图形，其特征在于，具有下述步骤：对光刻胶于显影液中溶解的区域的开口部形状、由显影液与光刻胶的反应生成物和显影液构成的液相内的反应生成物与显影液的混合比分布进行预测的步骤；准备上述光刻胶膜、反应生成物与显影液的光学常数的步骤；根据上述开口部形状以及混合比的预测，对上述被处理基片与上述液相作多种结构假定的步骤；在将光以特定角度入射到表面存在显影液的基片上时，相对于上述假设的各结构分别计算衍射所得衍射光强度的步骤；将光以上述特定角度入射表面上形成有显影液膜的上述被处理基片上的测定图形，检测衍射所得衍射光强度的步骤；比较上述检测的衍射光强度与计算的衍射光强度的步骤；在上述比较中，根据一致度最高的结果求出上述光刻胶的图形尺寸、图形形状、上述液相内的混合比分布中至少一种的步骤。
21.如权利要求20所述的结构检查方法，其特征在于，上述液相中的混合比的分布，随着离开液相与光刻胶产生反应的界面，光刻胶的比例单调地下降，变化到0。
22.如权利要求20所述的结构检查方法，其特征在于，上述液相中的光学常数根据混合比确定。
23.如权利要求20所述的结构检查方法，其特征在于，给出上述结构与光学常数的步骤以及通过计算光强度进行预测的步骤是在上述显影处理步骤之前进行。
24.如权利要求20所述的结构检查方法，其特征在于，给出上述结构与光学常数的步骤是在上述显影处理步骤之前进行，而通过计算前述光强度进行预测的步骤是在此显影处理步骤中进行。
25.如权利要求20所述的结构检查方法，其特征在于，上述入射光包括多种波长。
26.如权利要求20所述的结构检查方法，其特征在于，通过计算上述衍射光强度进行预测的步骤采用的是严格的耦合波分析法。
27.一种图形形成方法，其在被处理基片上曝光的光刻胶进行显影处理过程中对显影液在上述被处理基片上形成的光刻胶图形进行评价，根据评价结果而结束显影，其特征在于，具有下述步骤：对光刻胶溶解于显影液中时的显影区的开口部形状、由光刻胶的反应生成物与显影液构成的液相内的反应生成物同显影液的混合比的分布进行预测的步骤；根据上述预测结果给出上述被处理基片和上述液相组成的基片的结构与光学常数的步骤；在将光以特定角度入射上述被处理基片与上述液相组成的基片时，通过计算衍射所得衍射光强度进行预测的步骤；将光以上述特定角度入射形成显影液膜的上述被处理基片上的测定图形，检测衍射所得衍射光强度的步骤；比较上述检测出的衍射光强度与上述预测的衍射光强度的步骤；在上述比较中根据一致度最高的结果求图形尺寸的步骤；根据上述图形尺寸结束显影的步骤。
28.如权利要求27所述的图形形成方法，其特征在于，上述液相中的混合比的分布，随着离开液相与光刻胶产生反应的界面，光刻胶的比例单调地下降，变化到0。
29.如权利要求27所述的图形形成方法，其特征在于，上述液相中的光学常数根据混合比确定。
30.如权利要求27所述的图形形成方法，其特征在于，给出上述结构与光学常数的步骤以及通过计算光强度进行预测的步骤是在上述显影处理步骤之前进行。
31.如权利要求27所述的图形形成方法，其特征在于，给出上述结构与光学常数的步骤是在上述显影处理步骤之前进行，而通过计算前述光强度进行预测的步骤是在上述显影处理步骤中进行。
32.如权利要求27所述的图形形成方法，其特征在于，上述入射光包括多种波长。
33.如权利要求27所述的图形形成方法，其特征在于，通过计算上述衍射光强度进行预测的步骤采用的是严格的耦合波分析法。
34.一种工艺条件确定方法，其特征在于包括下述步骤：计划使光刻胶溶液的调整条件、光刻胶膜的形成条件、光刻胶膜上形成潜像的曝光条件、形成潜像的光刻胶膜的加热条件、使上述光刻胶膜显影形成光刻胶图形的显影条件之中多个试验条件以2或2以上级别变化的试验的步骤；根据上述计划的试验在上述光刻胶膜上使曝光量或散焦量变化形成潜像，形成上述光刻胶图形的步骤；将光以特定角度入射到形成有上述光刻胶图形的被处理基片的表面上，检测经衍射或反射所得的光强度，根据检测出的光强度与构成被处理基片材料的光学常数计测上述光刻胶图形形状，进行上述形状测定处理的步骤；根据测定值求出上述试验条件下所得曝光量或散焦的工艺余量的步骤；根据上述试验条件与曝光量或散焦的工艺余量的关系，预测上述试验条件下工艺余量达到所定值或预定值以上水平的组合的步骤。
35.如权利要求34所述的工艺条件确定方法，其特征在于，上述的测定处理测定上述光刻胶图形的膜厚、上述光刻胶的图形尺寸以及上述光刻胶图形剖面形状的至少之一。
36.如权利要求34所述的工艺条件确定方法，其特征在于，上述测定处理中形状的预测是应用严格的耦合波分析法进行。
37.一种工艺条件确定方法，其特征在于，基于预测减少经选定、试验计划中变更的条件数或通过缩小条件的变更宽度，多次实施权利要求34所述工艺条件确定方法以提高精度，同时预测工艺余量达到预定值或预定值以上的水平的组合。
38.一种光刻工艺，其由权利要求34或37所述工艺条件确定方法所确定。
39.一种半导体器件制造方法，其特征在于，依照权利要求34或37所述的工艺条件确定方法确定的条件于半导体器件形成用基片上形成光刻胶图形，用该光刻胶图形于掩模上进行该被处理基片的加工。
40.一种光刻胶图形评价装置，其特征在于具有：使被处理基片上的光刻胶膜的曝光量或散焦量变化以形成潜像的潜像形成单元；形成有潜像的光刻胶膜的加热单元；具有使光刻胶膜显影以形成光刻胶图形的显影单元的处理单元；计测对应于曝光量或散焦量的光刻胶图形的形状的光刻胶图形计测单元；根据对应于上述曝光量或散焦量的光刻胶图形形状的计测值算出曝光量或散焦量裕余度的裕余度算出单元。
41.如权利要求40所述的光刻胶图形评价装置，其特征在于，上述处理单元还具有将光刻胶溶液涂布于被处理基片上的光刻胶膜形成单元。
42.如权利要求41所述的光刻胶图形评价装置，其特征在于，上述处理单元还具有调整光刻胶溶液的功能。
43.如权利要求40所述的光刻胶图形评价装置，其特征在于还具有：对上述处理单元中的各个单元的试验计划进行登录的试验计划登录单元；基于上述试验计划变更上述处理单元中各个单元的处理条件，实施试验，对所得到的光刻胶图形通过光刻胶图形计测单元与裕余度算出单元进行分析，作为相对于上述试验的曝光量或散焦量的裕余度记录的裕余度记录单元；对应于上述试验计划，根据裕余度记录单元中登录的曝光量或散焦量的裕余度关系，有效增大上述裕余度的上述处理单元的各个单元和预测能给予上述处理单元的各个单元的控制值的单元。
44.一种工艺条件确定方法，其特征在于，它包括：应用权利要求40的光刻胶图形评价装置，计划使光刻胶溶液的调整条件、光刻胶膜的形成条件、于光刻胶膜中形成潜像的曝光条件、形成了潜像的光刻胶膜的加热条件、使上述光刻胶膜显影形成光刻胶图形的显影条件之中多个试验条件按2个或2个以上级别变化的试验的步骤；基于上述计划的试验，使上述光刻胶膜上的曝光量或散焦量变化形成潜像，形成上述光刻胶图形的光刻胶图形形成步骤；将光以特定角度入射到形成了上述光刻胶图形的被处理基片的表面上，检测经衍射或反射所得的光强度，根据所检测出的光强度与构成被处理基片的材料的光学常数，计测上述光刻胶图形的形状，进行上述形状的测定处理的步骤；基于测定值求出上述试验条件下所得曝光量或散焦工艺余量的步骤；根据上述试验条件与曝光量或散焦工艺余量的关系，预测上述试验条件下工艺余量达到预定值或预定值以上的水平的组合的步骤。
45.如权利要求44所述的工艺条件确定方法，其特征在于，上述的测定处理测定上述光刻胶图形的膜厚、上述光刻胶图形的尺寸以及上述光刻胶图形剖面形状中至少之一。
46.如权利要求45所述的工艺条件确定方法，其特征在于，上述测定处理中形状的预测应用严格的耦合波分析法进行。
47.一种工艺条件确定方法，其特征在于，基于预测减少经选定、试验计划变更的条件数或通过缩小条件的变更宽度，多次实施权利要求46所述工艺条件确定方法以提高精度，同时预测工艺余量达到预定值或预定值以上的水平组合。
48.一种光刻工艺，其由权利要求44所述工艺条件确定方法所确定。
49.一种半导体器件制造方法，其特征在于，依照权利要求44所述的工艺条件确定方法确定的条件于半导体器件形成用基片上形成光刻胶图形，用该光刻胶图形于掩模上进行该被处理基片的加工。
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