JP2002116011A

JP2002116011A - パターン評価装置及びパターン評価方法

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Publication number: JP2002116011A
Application number: JP2000305771A
Authority: JP
Inventors: Hisayuki Mizuno; 央之水野; Tetsuo Nakasugi; 哲郎中杉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2002-04-19
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: JP4153652B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レジストパターンなどの欠陥検査及びパター
ン計測法を基に、照射光の選択性を上げ、回折光及び散
乱強度との相関を利用してエッジラフネスを容易に計測
することが可能なパターン評価装置及び評価方法を提供
する。【解決手段】レジストパターンを評価する評価装置及
び評価方法は、評価すべきレジストパターンが形成され
ている半導体基板などのウェハに対して垂直又は斜方入
射可能な光３を発生する光源手段と、光ディテクタ検出
手段５と、スペクトル解析手段７と、スペクトル解析の
結果に基づくレジストパターンのラフネスを算出する手
段とを備えている。この方法により照射光の選択性を上
げ、従来の光強度からエッジラフネスを計測するのでは
なく、スペクトル解析による光の広がりを検出すること
によりレジストパターンのエッジラフネスを容易に計測
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を製造
する際に用いられるリソグラフィのレジストパターンを
評価する評価装置及びこの評価装置を用いた評価方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ＩＣ、
ＬＳＩなどが作り込まれた半導体ウェーハの欠陥を検査
することは不可欠の工程である。このような検査は、製
造プロセス中で何度も実質的に各層の形成毎に行われ
る。従来、半導体基板上に形成されたフォトレジストな
どのレジストをパターニングする工程において、そのパ
ターンエッジラフネスやつなぎ精度の評価は、レジスト
パターンを形成後、そのパターンを電子顕微鏡で観察
し、さらに画像処理を行って評価する方法を用いてい
る。しかし、このような手法では、観察及び画像処理に
多くの時間が割かれる上に１チップ全体、１ウェハ全体
の評価をするためには、ライン一本一本を評価していく
必要があり、これまで効率的な評価が困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のパターン検査方
法には、特開平９−３２９５５５号公報に記載の技術が
知られている。この技術は、パターンに白色光を照射
し、その回折光強度を測定することにより欠陥を抽出し
ている。この方法は、表面に周期的な構造を持つフィー
チャーを有する基板表面の欠陥を検査する方法におい
て、前記基板表面上に入射光を当てるステップと、前記
基板表面からの回折光を検知するステップと、前記回折
光の回折効率を既知の回折効率と比較するステップと、
前記比較された回折効率から前記基板上の前記フィーチ
ャーにある局部的欠陥の有無を判定するステップとから
なることを特徴としている。

【０００４】また、パターン寸法については、特開平１
０−３００４２８号にもあるように、パターンに特定の
波長を有する光を照射して、その回折光強度を測定する
ことにより、寸法計測を行っている。しかし、この技術
では照射する光の種類や検出手段の問題からパターンエ
ッジフラネスやつなぎ精度の評価をすることが困難であ
った。本発明は、このような事情によりなされたもので
あり、上記欠陥検査及びパターン計測法を基に、照射光
の選択性を上げ、回折光及び散乱強度との相関を利用し
てエッジラフネスを容易に計測することが可能なパター
ン評価装置及びこの評価装置を用いたパターン評価方法
を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、レジストパタ
ーンを評価する評価装置及び評価方法において、評価す
べきレジストパターンが形成されている半導体基板など
の基板に対して垂直又は斜方入射可能な光源手段と、光
ディテクタ検出手段と、スペクトル解析手段と、スペク
トル解析の結果に基づくレジストパターンのラフネスを
算出する手段とを備えていることを特徴としている。欠
陥検査及びパターン計測法を基にして、照射光の選択性
を上げ、従来の光強度からエッジラフネスを計測するの
ではなく、スペクトル解析による光の広がりを検出する
ことによりレジストパターンのエッジラフネスを容易に
計測することができる。

【０００６】すなわち、本発明のパターン評価装置は、
基板上に形成されたレジストパターンにこの基板に対し
て垂直又は斜方向から入射する光を照射する手段と、前
記レジストパターンから反射・散乱してくる反射もしく
は散乱光の強度を波長の大きさ毎に測定する光検出手段
と、前記反射もしくは散乱光のスペクトルの広がりをス
ペクトル解析により測定する手段と、前記スペクトル解
析の結果に基づいてレジストパターンのラフネスを算出
する手段とを備えたことを特徴としている。前記照射さ
れる光は、レーザ光もしくは白色光である様にしても良
い。前記光を照射する手段は、光源からの光を単色化す
る、分光器、回折格子、プリズムの少なくとも１つを備
えているようにしても良い。前記光を照射する手段は、
高分解能で光を検出する、スリットもしくはピンホール
を備えているようにしても良い。前記光を照射する手段
は、偏向光を前記レジストパターンに照射するために、
偏光子もしくは偏光板を備えているようにしても良い。
前記光を照射する手段は、照射光の入射角や位置を任意
に変更する手段として光ファイバを備えているようにし
ても良い。前記光検出手段は、スリット、ピンホール、
分光器、回折格子、プリズム、波長分解型ＣＣＤの少な
くとも１つを有するようにしても良い。前記光を照射す
る手段、前記光検出手段、前記スペクトル解析手段及び
前記算出手段を支持する手段を更に有し、この支持手段
は、光ファイバを動かす装置を有するようにしても良
い。前記光を照射する手段、前記光検出手段、前記スペ
クトル解析手段及び前記算出手段を支持する手段を更に
有し、この支持手段は、前記基板を可働するホルダを有
するようにしても良い。前記支持手段は、前記基板を回
転もしくは傾斜させるようにしても良い。前記評価すべ
きレジストパターンは、ラインアンドスペースもしくは
市松模様であるようにしても良い。

【０００７】本発明の半導体装置の製造方法は、基板上
に形成されたレジストパターンに、この基板に対して垂
直又は斜方向から入射し、偏光子により偏光されたレー
ザ光を照射する手段と、前記レジストパターンから反射
・回折・散乱してくる光の強度を測定する光検出手段
と、前記反射・回折・散乱光の偏光度をスペクトル解析
により測定する手段と、前記スペクトル解析の結果に基
づいてレジストパターンのラフネスを算出する手段とを
備えたことを特徴としている。本発明の半導体装置の製
造方法は、前記基板に形成されたレジストパターンに白
色光もしくはレーザ光を照射する工程と、前記レジスト
パターンからの反射光の強度を検出する工程と、前記反
射光によるスペクトルの広がりをスペクトル解析する工
程と、前記スペクトル解析する工程の結果に基づいてレ
ジストパターンのラフネスを算出する工程とを有するこ
とを特徴としている。前記ラフネスを算出する工程にお
いて、あらかじめ標準パターンを用いてエッジラフネス
と回折・散乱によるスペクトルの広がりとの関係を測定
しておくようにしても良い。本発明の半導体装置の製造
方法は、基板に形成されたレジストパターンに偏光子に
より偏光されたレーザ光を照射する工程と、前記レジス
トパターンからの反射・散乱光の強度を検出する工程
と、前記反射・散乱光の偏光度をスペクトル解析する工
程と、前記スペクトル解析する工程の結果に基づいてレ
ジストパターンのラフネスを算出する工程とを有するこ
とを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図１乃至図３を参照して第１
の実施例を説明する。図１は、反射や回折光を利用して
レジストパターンのエッジラフネスの測定を行う測定装
置の断面図、図２は、光ディテクタにより検出された光
の強度を示す特性図、図３は、標準パターンのスペクト
ルの広がりとレジストパターンのエッジラフネスとの関
係を示す特性図である。図１に示すようにパターニング
されたフォトレジストなどのレジスト膜２が、例えば、
シリコンなどの半導体基板（ウェーハ）上に形成された
被処理膜１に形成されている。パターン評価装置は、支
持台９上に配置され、評価すべきレジストパターン（レ
ジスト膜）２が形成されて、支持台上で上下左右に移動
が可能なステージ８に搭載された半導体基板と、この半
導体基板上に形成された絶縁膜や金属膜のような被処理
膜１に対して垂直又は斜方入射可能な白色光３を照射す
る手段と、白色光３がレジストパターン２に照射されて
発生する反射・回折・散乱光４を受光する光ディテクタ
５と、光ディテクタ５からの出力データからスペクトル
の広がりを解析するスペクトル解析手段７と、スペクト
ル解析の結果を予め作成しておいた標準データと比較し
てレジストパターンのラフネスを算出する手段（図示し
ない）とを備えている。光ディテクタ５は、例えば、Ｃ
ＣＤなどの反射・回折・散乱光４を測定することが可能
な可動式波長分解光ディテクタであり、支持具１０によ
り支持台９に支持されている。

【０００９】このパターン評価装置を用いて照射される
白色光３から発生する反射・回折・散乱光４を測定し、
レジストパターン２を評価する。まず、光源（ｈν）か
ら発した白色光にスリットを通し、分光器によりパター
ンサイズ以下に成形した白色光３を形成する。そして斜
め方向から成形された白色光３をレジストパターン２に
照射する。レジストパターン２に照射された白色光３
は、回折され、スリットを通して分光器により成形され
て回折光４となる。回折光４は、光ディテクタ５により
受光される。そしてその回折光４の強度は、光ディテク
タ５により波長ごとに検出される。その際、必要に応じ
て、光ディテクタ５を位置変更させることができる。

【００１０】この実施例（図１）では光源から出た白色
光は、スリットを通し、分光器で成形されているが、ス
リットなどは通さずにそのまま回折させて光ディテクタ
により検出させても良い。また、光源から出た光を上記
のように入射前に成形した場合には反射後に同じ様に成
形しても良い。スリットもしくはピンホールを用いると
光の分解能が向上するので有利である。光源からの光や
反射光を成形するために、分光器、回折格子、プリズム
などを用いることができる。これらを用いると光を単色
化することができる。また、白色光は、偏光板などを用
いて偏光させることができる。偏光させた場合は、散乱
光も偏光させることが必要である。光源からのレーザ光
を偏光させる場合は偏光子を用いる。また、この実施例
では成形された白色光３は、光ファイバによりレジスト
パターン２の近傍にガイドされている。光ファイバは、
照射光の入射角やその位置を容易に変更することができ
るので有利であるが、本発明ではこれを用いなくても良
い。次に、検出したデータは、照射光源のスペクトル、
ディテクタ感度、その他光学系の補正をし、中心波長分
散（σ）、すなわち半値半幅（ＦＷＨＭ）の面からスペ
クトル解析手段７により解析を行う。この解析手段７に
はスペクトルの幅と形状を解析するプロセッサを用い
る。

【００１１】次に、解析結果をＳＥＭ（Scanning Elect
ron Microscope) によりラフネスを測定してある標準パ
ターンの結果と比較する。そしてラフネス算出手段によ
り、レジストパターンのラフネスの算出を行う。基板の
被処理膜１上に等間隔で並ぶレジストパターン２は、１
種の回折格子に見立てることができる。その為、白色光
３をレジストパターン２に照射すると、その回折光４
は、分光される。これを所定の位置に固定された光ディ
テクタ５により検出すると、パターンサイズとパターン
間隔から決まる波長の光がより強く検出される。図２
は、光ディテクタにより検出された光の強度（ＩＮＴＥ
ＮＳＩＴＹ）を示す特性図であり、縦軸は、回折光の強
度を表わし、横軸は、スペクトルの広がり（σ）を表わ
している。このスペクトルの広がりは、回折時の状態を
そのまま表わすものであるから、レジストパターンのエ
ッジラフネスが大きいと広がるものである。すなわち、
光ディテクタにより検知されるスペクトルの広がりによ
りパターンのエッジラフネスが検出される。

【００１２】次に、標準パターンのスペクトルの広がり
（σ）とエッジラフネスとの関係をあらかじめ調べてお
き、パターン全体のエッジラフネスを簡単に定量的に評
価することができる。図３は標準パターンのスペクトル
の広がりとレジストパターンのエッジラフネスとの関係
を示す特性図であり、縦軸がエッジラフネス（ＥＤＧＥ
ＲＯＵＧＨＮＥＳＳ）、横軸がスペクトルの広がり
（σ）を表わしている。図２には、スペクトルの広がり
（ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ：σ）は、σ１、σ２、σ３の
３種類が示されている（σ３＞σ２＞σ１）。図３に示
す様に、スペクトルの広がり（σ）が大きい程エッジラ
フネスは、大きくなっている。また、この評価装置は、
半導体基板に形成された被処理膜である下地の屈折率に
依存しないことから、光源やディテクタの位置さえ変え
なければ、どのような膜に対しても対応することができ
る。欠陥検査及びパターン計測法を基にして照射される
白色光の選択性を上げ、従来の光強度からエッジラフネ
スを計測するのではなく、スペクトル解析による白色光
の広がりを検出することによりレジストパターンのエッ
ジラフネスを容易に計測することができる。

【００１３】次に、図４乃至図６を参照して第２の実施
例を説明する。図４は、反射や回折光を利用してレジス
トパターンのエッジラフネスの測定を行う測定装置の断
面図、図５は、光ディテクタにより検出された光の強度
を示す特性図、図６は、標準パターンのスペクトルの広
がり及び偏光度とレジストパターンのエッジラフネスと
の関係を示す特性図である。図４に示すようにパターニ
ングされたフォトレジストなどのレジスト膜２２が、例
えば、シリコンなどの半導体基板（ウェーハ）上に形成
された被処理膜２１に形成されている。パターン評価装
置は、支持台２９上に配置され、評価すべきレジストパ
ターン（レジスト膜）２２が形成されて、支持台上で上
下左右に移動が可能なステージ２８に搭載された半導体
基板と、この半導体基板上に形成された絶縁膜や金属膜
のような被処理膜２１に対して垂直又は斜方入射可能な
レーザ光２３を照射する手段と、レーザ光２３がレジス
トパターン２２に照射されて発生する反射光２４を受光
する光ディテクタ２５と、光ディテクタ２５からの出力
データからスペクトルの広がりを解析するスペクトル解
析手段２７と、スペクトル解析の結果を予め作成してお
いた標準データと比較してレジストパターンのラフネス
を算出する手段（図示しない）とを備えている。光ディ
テクタ２５は、例えば、ＣＣＤなどの反射・回折・散乱
光などの反射光２４を測定することが可能な可動式波長
分解光ディテクタであり、支持具３０により支持台２９
に支持されている。

【００１４】このパターン評価装置を用いて照射される
レーザ光２３から発生する反射・回折・散乱光２４を測
定し、レジストパターン２２を評価する。まず、光源
（レーザ：ｈν）から発したレーザ光にスリットを通
し、分光器によりパターンサイズ以下に成形したレーザ
光２３を形成する。レーザ光２３は、光ファイバにより
ガイドされて偏光子３１により直線偏光成分のみの光を
取り出す。そして、斜め方向から偏光されたレーザ光２
３をレジストパターン２２に照射する。レジストパター
ン２２に照射された偏光されたレーザ光２３は、反射・
散乱され、偏光子３２により特定の偏光成分のみを取り
出す。取り出された反射・散乱光は、スリットを通して
分光器により成形されて反射・散乱光２４となる。反射
・散乱光２４は、光ディテクタ２５により受光される。
そしてその反射・散乱光２４の強度は、光ディテクタ２
５により波長ごとに検出される。その際、必要に応じ
て、光ディテクタ２５を位置変更させることができる。

【００１５】この実施例（図４）では光源から出たレー
ザ光は、スリットを通し、分光器で成形されているが、
スリットなどは通さずにそのまま反射させて光ディテク
タにより検出させても良い。また、光源から出たレーザ
光を上記のように入射前に成形した場合には反射後に同
じ様に成形しても良い。スリットもしくはピンホールを
用いると光の分解能が向上するので有利である。また、
レーザ光を偏光させる場合は偏光子を用いる。また、こ
の実施例では成形されたレーザ光２３は、光ファイバに
よりレジストパターン２２の近傍にガイドされている
が、これを用いなくても良い。次に、検出したデータ
は、照射光源のスペクトル、ディテクタ感度、その他光
学系の補正をし、中心波長分散（σ）、すなわち半値半
幅（ＦＷＨＭ）の面からスペクトル解析手段２７により
解析を行う。この解析手段２７にはスペクトルの幅と形
状を解析するプロセッサを用いる。偏光されたレーザ光
を用いる場合、その偏光度により解析を行うことができ
る。その場合は、偏光された反射光の偏光度を解析する
プロセッサを用いる。

【００１６】次に、解析結果をＳＥＭ（Scanning Elect
ron Microscope) によりラフネスを測定してある標準パ
ターンの結果と比較する。そしてラフネス算出手段によ
り、レジストパターンのラフネスの算出を行う。基板の
被処理膜上に等間隔で並ぶレジストパターン２２は、１
種の偏光子に見立てることができる。その為、レーザ光
２３などの直線偏光した光をレジストパターン２２に入
射させると、反射してくる光２４は、散乱を受けて楕円
偏光となる。したがって、反射光全体のスペクトルは広
がる。この光強度を所定の位置に固定された光ディテク
タ２５により検出すると、図５に示すように、そのスペ
クトルは、照射したときのスペクトルよりも広がってい
る。この散乱によるスペクトルの広がり（σ）は、σが
大きい（σ１＜σ２＜σ３）と大きくなる。図５は、光
ディテクタにより検出された光の強度（ＩＮＴＥＮＳＩ
ＴＹ）を示す特性図であり、縦軸は、回折光の強度
（ａ．ｕ．）を表わし、横軸は、スペクトルの広がり
（ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ：σ）（ａ．ｕ．）を表わして
いる。このスペクトルの広がり（σ）は、レーザ光２３
の散乱時の状態をそのまま表わすものであるから、レジ
ストパターンのエッジラフネスが大きいと広がるもので
ある。すなわち、光ディテクタにより検知されるスペク
トルの広がりによりパターンのエッジラフネスが検出さ
れる。

【００１７】次に、標準パターンのスペクトルの広がり
（σ）とエッジラフネスとの関係を予め調べておき、パ
ターン全体のエッジラフネスを簡単に、定量的に評価す
ることができる。図６（ａ）は、標準パターンのスペク
トルの広がりとレジストパターンのエッジラフネスとの
関係を示す特性図であり、縦軸がラインのエッジラフネ
ス（ＬＩＮＥＥＤＧＥＲＯＵＧＨＮＥＳＳ）（ａ．
ｕ．）を表わし、横軸がスペクトルの広がり（σ）
（ａ．ｕ．）を表わしている。また、偏光された反射光
の偏光度を解析するプロセッサを用いる場合には、図６
（ｂ）の特性図を用いてパターン全体のエッジラフネス
を定量的に評価することができる。図６（ｂ）は、標準
パターンの反射光の偏光度とレジストパターンのエッジ
ラフネスとの関係を示す特性図であり、縦軸がラインの
エッジラフネス（ＬＩＮＥＥＤＧＥＲＯＵＧＨＮＥ
ＳＳ）（ａ．ｕ．）を表わし、横軸がスペクトルの偏光
度（ａ．ｕ．）を表わしている。

【００１８】また、この評価装置は、半導体基板に形成
された被処理膜である下地の屈折率に依存しないことか
ら、光源やディテクタの位置さえ変えなければ、どのよ
うな膜に対しても対応することができる。この実施例で
は、欠陥検査及びパターン計測法を基にして照射される
偏光されたレーザ光の選択性を上げ、従来の光強度から
エッジラフネスを計測するのではなく、スペクトル解析
によるレーザ光の広がりを検出することによりレジスト
パターンのエッジラフネスを容易に計測することができ
る。

【００１９】次に、図７乃至図９を参照して第３の実施
例を説明する。図７は、アパーチャにコンタミがついた
場合のライン幅とエッジラフネスの相関関係を説明する
特性図、図８は、この実施例で用いられる評価用パター
ンの平面図、図９は、加速電圧５０ｋＶのＣＰ方式の電
子ビーム露光装置の概略断面図である。この実施例で
は、第１及び第２の実施例に用いたパターン評価装置を
用いてレジストパターンを評価し、これに基づいて電子
ビーム露光装置のアパーチャを評価することに特徴があ
る。電子銃１０１から生成された電子ビーム１０２ａ
は、レンズ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを通してウエ
ハ１０７上に照射される。電子ビーム１０２ａは、第１
及び第２のアパーチャ１０３、１０４（マスク）を挿入
することによりウエハ１０７のレジストに所定の形状の
パターン描画を行う。レンズ１１１ａ、１１１ｂ間に第
１のアパーチャ１０３が挿入され、レンズ１１１ｂ、１
１１ｃ間に第２のアパーチャ１０５が挿入されている。
また、第２アパーチャ１０５の上には、偏向器１０４ａ
と中間検出器１０８が配置されている。また、ウエハ１
０７の上には偏向器１０４ｂと試料上検出器１０９が配
置されている。

【００２０】第１及び第２アパーチャ１０３、１０５
は、パターン描画を行うに適したパターンが形成されて
いる。電子線は、集束性及び透過性を確保する為に１０
〜１００ｋｅＶのエネルギーに加速されてレジストに入
射される。レジスト内で高速の電子は、構成原子との衝
突により数ｅＶの２次電子を発生させる。この２次電子
がレジストの基材である樹脂もしくは基材に添加された
感光剤と反応することでそれらを変質させる。この変質
によりレジスト内に変質していない非照射部との間に特
定の薬液（現像液）に対する溶解速度に差が生じる。こ
のようにして、現像液に電子ビームが照射されたレジス
トが浸漬されてレジストパターンが形成される。この実
施例では、アパーチャのコンタミネーションによるビー
ムボケの評価方法について説明する。評価用アパーチャ
には上の第１もしくは第２アパーチャを対象としてい
る。まず、評価用アパーチャをアパーチャマスクに
設けておく。この評価用アパーチャは、評価用パターン
を形成し得るものである。評価用アパーチャに対し
て、１日に５００μＣ／ｃｍ²の電子ビームを照射す
る。次に、このアパーチャを用いて評価用パターン
を基板上に形成する。その後、第１及び第２の実施
例に示された評価方法によりこの評価用パターンを評価
する。

【００２１】アパーチャにコンタミネーションが付いた
場合、ビームがぼけるため、ビーム分解能は低下し、エ
ッジラフネスの増加、つなぎ精度の悪化などを引き起こ
す。そのため、アパーチャのフラッシング・交換時期
は、エッジラフネスを定期的にＳＥＭにより観察するこ
とにより決めていた（吉沢正樹，守屋茂（ソニー
（株）），第４７回応用物理学関係連合公演会公演予稿
集，ｐ７１９参照）。しかし、この様な作業は時間が掛
かるために１週間に１度位実施するにとどまっている。
そこで、エッジラフネスを簡便に測定できる第１もしく
は第２の実施例に示された方法を用いて毎日エッジラフ
ネスを測定することにより、詳細なビームぼけの変化を
把握することができ、アパーチャのフラッシング・交換
時期をより正確に知ることができる。図７は、アパーチ
ャにコンタミがついた場合のライン幅（ＬＩＮＥＷＩ
ＤＴＨ）（ｎｍ）とエッジラフネス（ＬＩＮＥＥＤＧ
ＥＲＯＵＧＨＮＥＳＳ）の相関関係を説明する特性図
であり、ＡＰ（Ｌ）は、図９に示すアパーチャの上側の
コンたみ特性線、ＡＰ（Ｒ）は、このアパーチャの下側
のコンたみ特性線を表わす。このようにアパーチャ内の
位置によりコンたみの付着状態が異なる。

【００２２】この実施例ではアパーチャに付着したコン
タミ量・ビームのボケ・エッジラフネスをあらかじめ測
定しておくことで日々の消耗品の交換時期やマシンの状
態を容易に把握することのできる評価方法を説明した。
また、図８に示すような簡単な評価パターンをあらかじ
め導入しておき、これを基に評価することで効率的な作
業あるいは自動化が可能となる。なお、この実施例で
は、評価用パターンとしてラインアンドスペース（Ｌ＆
Ｓ）パターンのみを扱ったが、本発明は、市松模様のパ
ターンでも良い。また、本発明は、金属配線などレジス
トパターンでなくても良い。すなわち、基板や下地の膜
となる物質を制限しない。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して用いることができる。

【００２３】本発明は、このように、欠陥検査及びパタ
ーン計測法を基にして、照射光の選択性を上げ、従来の
光強度からエッジラフネスを計測するのではなく、スペ
クトル解析による光の広がりを検出することによりレジ
ストパターンなどのパターンのエッジラフネスを容易に
高速に計測することができる。また、光を照射する手段
に分光器、偏光子、ピンホール、スリットなどを付加す
ることにより照射光の選択性が上がり、評価パターンの
多様化に対応できる。また、光を照射する手段に光ファ
イバを付加することにより、光源位置と基板位置とを任
意に配置することが可能になると共に照射光を評価パタ
ーンに対して容易、且つ自在に位置合わせが可能にな
る。また、光を検出する手段に偏光子、ピンホール、分
光器などを付加することにより高精度な測定が可能にな
る。また、光ファイバや基板を任意に可働するホルダを
用いることにより、これらの高精度の移動が可能にな
る。また、評価パターンとしてライン＆スペースもしく
は市松模様を用いることによりエッジラフネスやつなぎ
部分を強調することができるので高精度なパターン評価
が可能になる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上の構成により、欠陥検査
及びパターン計測法を基にして、照射光の選択性を上
げ、従来の光強度からエッジラフネスを計測するのでは
なく、スペクトル解析による光の広がりを検出すること
によりレジストパターン等のパターンのエッジラフネス
を容易で高精度、且つ高速に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射や回折光を利用してレジストパタ
ーンのエッジラフネスの測定を行う測定装置の概略断面
図。

【図２】本発明の光ディテクタにより検出された光の強
度を示す特性図。

【図３】本発明の標準パターンのスペクトルの広がりと
レジストパターンのエッジラフネスとの関係を示す特性
図。

【図４】本発明の反射や回折光を利用してレジストパタ
ーンのエッジラフネスの測定を行う測定装置の概略断面
図。

【図５】本発明の光ディテクタにより検出された光の強
度を示す特性図。

【図６】本発明の標準パターンのスペクトルの広がり及
び偏光度とレジストパターンのエッジラフネスとの関係
を示す特性図。

【図７】本発明のアパーチャにコンタミがついた場合の
ライン幅とエッジラフネスの相関関係を説明する特性
図。

【図８】本発明の実施例で用いられるＱＣパターンの平
面図。

【図９】本発明を実施するための加速電圧５０ｋＶのＣ
Ｐ方式の電子ビーム露光装置の概略断面図。

【符号の説明】

１、２１・・・被処理膜、２、２２・・・レジスト
パターン、３・・・白色光、４、２４・・・反射・回折・散乱
光、５、２５・・・光ディテクタ、７、２７・・・アナ
ライザ、８、２８・・・ステージ、９、２９・・・支持台、１０、３０・・・支持具、２３・・・レーザ光、３１、３２・・・偏光子。

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA00 AA54 CC19 FF41 FF48 FF49 FF61 GG02 GG04 HH04 HH12 HH13 JJ15 LL02 LL28 LL30 LL33 LL34 LL42 LL46 LL67 MM03 MM04 QQ25 RR08 SS13 2G051 AA56 AB02 AC21 BA10 BA11 BB07 BB17 BB20 CA03 CC15 DA07 EB09 EC02 EC04 4M106 AA01 BA04 BA05 CA39 DB03 DB07 DB16 DJ02 DJ04 DJ06 DJ18 DJ20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成されたレジストパターンに
この基板に対して垂直又は斜方向から入射する光を照射
する手段と、前記レジストパターンから反射・散乱してくる反射光も
しくは散乱光の強度を波長の大きさ毎に測定する光検出
手段と、前記反射もしくは散乱光のスペクトルの広がりをスペク
トル解析により測定する手段と、前記スペクトル解析の結果に基づいてレジストパターン
のラフネスを算出する手段とを備えたことを特徴とする
パターン評価装置。
【請求項２】前記照射される光は、レーザ光もしくは
白色光であることを特徴とする請求項１に記載のパター
ン評価装置。
【請求項３】前記光を照射する手段は、光源からの光
を単色化する、分光器、回折格子、プリズムの少なくと
も１つを備えていることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載のパターン評価装置。
【請求項４】前記光を照射する手段は、高分解能で光
を検出するスリットもしくはピンホールを備えているこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン
評価装置。
【請求項５】前記光を照射する手段は、偏向光を前記
レジストパターンに照射するために、偏光子もしくは偏
光板を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載のパターン評価装置。
【請求項６】前記光検出手段は、スリット、ピンホー
ル、分光器、回折格子、プリズム、波長分解型ＣＣＤの
少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１乃至
請求項５のいずれかに記載のパターン評価装置。
【請求項７】基板上に形成されたレジストパターン
に、この基板に対して垂直又は斜方向から入射し、偏光
子により偏光されたレーザ光を照射する手段と、前記レジストパターンから反射、回折もしくは散乱して
くる光のいずれかの強度を測定する光検出手段と、前記反射光、回折光もしくは散乱光のいずれかの偏光度
をスペクトル解析により測定する手段と、前記スペクトル解析の結果に基づいてレジストパターン
のラフネスを算出する手段とを備えたことを特徴とする
パターン評価装置。
【請求項８】基板に形成されたレジストパターンに白
色光もしくはレーザ光を照射する工程と、前記レジストパターンからの反射光、回折光もしくは散
乱光のいずれか強度を検出する工程と、前記反射光、回折光もしくは散乱光のいずれかによるス
ペクトルの広がりをスペクトル解析する工程と、前記スペクトル解析する工程の結果に基づいてレジスト
パターンのラフネスを算出する工程とを有することを特
徴とするパターン評価方法。
【請求項９】前記ラフネスを算出する工程において、
あらかじめ標準パターンを用いてエッジラフネスと回折
又は散乱によるスペクトルの広がりとの関係を測定して
おくことを特徴とする請求項８に記載のパターン評価方
法。
【請求項１０】基板に形成されたレジストパターンに
偏光子により偏光されたレーザ光を照射する工程と、前記レジストパターンからの反射光又は散乱光の強度を
検出する工程と、前記反射光又は散乱光の偏光度をスペクトル解析する工
程と、前記スペクトル解析する工程の結果に基づいてレジスト
パターンのラフネスを算出する工程とを有することを特
徴とするパターン評価方法。