JP4144352B2

JP4144352B2 - Line width measuring device, line width measuring method, line width variation detecting device, and line width variation displaying method

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Publication number: JP4144352B2
Application number: JP2002378099A
Authority: JP
Inventors: 俊昭北村
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Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2008-09-03
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Also published as: JP2004205466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上のパターンの線幅変動を計測する線幅計測装置、線幅計測方法および線幅計測用マスクに関し、特に、半導体回路素子などの製造工程における微細パターンの線幅変動の計測に好適な線幅計測装置、線幅計測方法、線幅変動検出装置および線幅変動表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、半導体ウエハや液晶基板（総じて「基板」という）の表面に形成された微細パターンの線幅変動の計測が行われている。この計測には、一般に、ＣＤ−ＳＥＭ（Critical Dimension Scanning Electron Microscope）が用いられている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７３８６５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＤ−ＳＥＭによる計測は、いわゆる１点計測であり、基板上の微細パターンごとに順に行われるため、計測対象とする微細パターンの数が増えるほど所要時間が増大してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、計測対象とする微細パターンの数に拘わらず高速に線幅変動を計測可能な線幅計測装置および線幅変動検出装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の線幅計測装置は、異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されている基板から、前記複数種類の繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込手段と、前記回折画像の前記異なるショット領域の部分の輝度情報を比較することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を算出する算出手段とを備えたものである。
なお、好ましくは、前記画像取込手段は、繰り返し方向が同じで且つ繰り返しピッチおよび設計線幅が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込んでも良い。
【０００８】
また、好ましくは、前記画像取込手段は、繰り返しピッチおよび設計線幅が同じで且つ繰り返し方向が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込んでも良い。
また、好ましくは、前記画像取込手段は、前記繰り返しパターンの前記繰り返し方向および前記繰り返しピッチに応じて画像取り込み時の装置条件を設定する設定部とを有していても良い。
【０００９】
また、好ましくは、前記基板は、前記基板の各ショット領域の中に前記繰り返しパターンが前記画像取込手段の撮像分解能より小さいピッチで複数配列されていても良い。
【００１１】
本発明の線幅計測方法は、異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されており、かつ、あるショット領域に転写された前記複数種類の繰り返しパターンのうちの少なくとも２種類の繰り返しパターンと繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンが他のショット領域にも転写されている基板から、前記異なるショット領域のそれぞれの前記繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込工程と、前記回折画像の前記異なるショット領域の部分の輝度情報を比較することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を算出する算出工程とを備えたものである。
【００１２】
なお、好ましくは、前記画像取込工程では、前記繰り返し方向が同じで且つ前記繰り返しピッチおよび前記設計線幅が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込んでも良い。
また、好ましくは、前記画像取込工程では、前記繰り返しピッチおよび前記設計線幅が同じで且つ前記繰り返し方向が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込んでも良い。
【００１３】
また、好ましくは、前記画像取込工程では、前記繰り返しパターンの前記繰り返し方向および前記繰り返しピッチに応じて画像取り込み時の装置条件を設定しても良い。
また、好ましくは、前記基板は、前記基板の各ショット領域の中に前記繰り返しパターンが前記画像取込手段の撮像分解能より小さいピッチで複数配列されていても良い。
【００１４】
本発明の線幅変動検出装置は、異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されている基板から、前記複数種類の繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込手段と、前記回折画像の前記異なるショット領域の輝度情報を表示することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を表示する表示手段とを備えたものである。
なお、好ましくは、前記基板と前記画像取込装置との相対位置関係を調整する調整手段をさらに備えても良い。
【００１５】
本発明の線幅変動表示方法は、異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されており、かつ、あるショット領域に転写された前記複数種類の繰り返しパターンのうちの少なくとも２種類の繰り返しパターンと繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンが他のショット領域にも転写されている基板から、前記異なるショット領域のそれぞれの前記繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込工程と、前記回折画像の前記異なるショット領域の部分の輝度情報と前記あるショット領域の輝度情報とを表示することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を輝度情報として表示する表示工程とを備えたものである。
なお、好ましくは、前記表示に先立って装置に固有な感度の不均一性を補正する補正工程をさらに備えても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態の線幅計測装置１０は、図１に示すように、基板１１を保持するステージ１２と、ステージ１２上の基板１１に照明光Ｌ１を照射する照明光学系１３と、照明光Ｌ１が照射された基板１１からの回折光Ｌ２を受光する受光光学系(１４〜１６)と、画像処理部１７とで構成されている。
【００１８】
線幅計測装置１０は、半導体回路素子などの製造工程において、基板１１の表面に形成された微細パターン（後述）の線幅変動を自動的に計測するための装置である。基板１１は、テストウエハであり、最上層に形成されたレジスト膜への露光・現像後で、かつ、レジスト膜の直下に隣接している所定の材料膜へのエッチング加工前の状態にある。
【００１９】
本実施形態の線幅計測装置１０について具体的に説明する前に、基板１１の説明を行う。基板１１の全面（例えば３００ｍｍφ）には、複数のショット領域（不図示）が２次元配列されている。また、各々のショット領域には、線幅計測用のパターン群（次に説明する）が一様に隙間なく転写されている。
これらのパターン群は、図２に示す線幅計測用マスク２０と不図示の露光装置とを用いて転写されたものである。図２は、線幅計測用マスク２０の構成を示す図であり、図２（ａ）は線幅計測用マスク２０の全体像を示しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）の破線枠２０Ａ内を拡大した図である。
【００２０】
線幅計測用マスク２０のパターン領域は、図２（ｂ）に示すように、２次元配列された複数の基本ブロック２１からなり、基本ブロック２１は、図２（ｃ）に示すように、５種類のセル２２，２３，２４，２５，２６からなる。１つの基本ブロック２１において、図２（ｃ）に示すように、セル２２，２３，２４，２５，２６はそれぞれ２つずつ設けられている。
【００２１】
図３は、線幅計測用マスク２０の１つのセル２２内の構成を示す図である。セル２２には、図３に示すように、４種類の繰り返しパターン３１，３２，３３，３４が設けられている。このうち繰り返しパターン３１は、５本のラインパターン４１からなり、これらのラインパターン４１がその短手方向Ｂ１に沿って一定のピッチＰ１で配列されたものである。５本のラインパターン４１は、その設計線幅Ｄ１が同じである。
【００２２】
他の３種類の繰り返しパターン３２,３３,３４は、各々、上記の繰り返しパターン３１と同様、５本のラインパターン４２,４３,４４からなり、これらのラインパターン４２,４３,４４が一定のピッチで配列されたものである。ラインパターン４２,４３,４４は、何れも、その設計線幅およびピッチが上記ラインパターン４１の設計線幅Ｄ１およびピッチＰ１と同じである。
【００２３】
また、５本のラインパターン４２,４３,４４の配列方向Ｂ２,Ｂ３,Ｂ４は、互いに異なると共に、上記ラインパターン４１の配列方向Ｂ１とも異なっている。具体的に説明すると、４種類の配列方向Ｂ１,Ｂ２,Ｂ３,Ｂ４どうしは、４５度ずつの角度間隔で異なっている。
本明細書では、ラインパターン４１〜４４の設計線幅Ｄ１,ピッチＰ１,配列方向Ｂ１〜Ｂ４を適宜“繰り返しパターン３１〜３４の設計線幅Ｄ１,繰り返しピッチＰ１,繰り返し方向Ｂ１〜Ｂ４”という。
【００２４】
上記のように、１つのセル２２に設けられた４種類の繰り返しパターン３１〜３４は、その設計線幅Ｄ１および繰り返しピッチＰ１が同じで、且つ、繰り返し方向Ｂ１〜Ｂ４が異なるものである。
さらに、上記セル２２以外のセル２３〜２６（図２(ｃ)）には、図示省略したが、セル２２と同様、設計線幅,繰り返しピッチが同じで且つ繰り返し方向が異なる４種類の繰り返しパターンが設けられている。
【００２５】
ただし、セル２３〜２６どうしで繰り返しパターンを比較すると、その設計線幅,繰り返しピッチは、互いに異なると共に、上記セル２２の繰り返しパターン３１〜３４の設計線幅Ｄ１,繰り返しピッチＰ１とも異なっている。また、セル２３〜２６の各々における繰り返しパターンの繰り返し方向(４種類)は、上記セル２２における繰り返し方向Ｂ１〜Ｂ４と同じである。
【００２６】
このように、５種類のセル２２,２３,２４,２５,２６からなる基本ブロック２１には、設計線幅と繰り返しピッチ(５種類)と繰り返し方向(４種類)の組み合わせにより、２０種類の繰り返しパターン３１,３２,３３,３４,…が設けられていることになる。
【００２７】
また、１つの基本ブロック２１にはセル２２〜２６が２つずつ設けられているため、２０種類の繰り返しパターン３１,３２,３３,３４,…も２つずつ設けられていることになる。
さらに、複数の基本ブロック２１が２次元配列された線幅計測用マスク２０のパターン領域には、２０種類の繰り返しパターン３１,３２,３３,３４,…の各々が、基本ブロック２１の縦横寸法Ｘ₂₁,Ｙ₂₁（図２(ｃ)）に応じた一定のピッチで多数配列されていることになる。
【００２８】
本明細書では、線幅計測用マスク２０のパターン領域に多数配列された繰り返しパターン３１,３２,３３,３４,…の各々を総じて“パターン群(３１),(３２),(３３),(３４),…”という。２０種類のパターン群(３１),(３２),(３３),(３４),…の各々を構成する繰り返しパターン３１,３２,３３,３４,…は、その数密度が同じである。
【００２９】
上記のように構成された線幅計測用マスク２０（図２,図３）と不図示の露光装置を用いることで、基板１１の各々のショット領域のレジスト膜には、順次、２０種類のパターン群が一様に隙間なく転写されることになる。各々のショット領域に転写された２０種類のパターン群は、線幅計測用マスク２０のパターン群(３１),(３２),(３３),(３４),…の各々に対応する。
【００３０】
また、ショット領域は基板１１の全面に２次元配列されているため、上記の線幅計測用マスク２０（図２,図３）を用いた転写の結果、基板１１の全面（複数のショット領域）には、２０種類のパターン群がショット領域と同数だけ混在状態で転写されたことになる。
以下の説明では、基板１１の全面（複数のショット領域）に転写された２０種類のパターン群の各々について、線幅計測用マスク２０（図２,図３）のパターン群(３１),(３２),(３３),(３４),…の各々に“ｗ”の添え字を加えた符号を付すことにする。
【００３１】
ここで、基板１１の全面（複数のショット領域）に転写された２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…の各々について説明する。例えばパターン群(３１ｗ)は、基板１１の全面の異なるショット領域に転写された多数の繰り返しパターン３１ｗ（微細パターン）からなり、繰り返しパターン３１ｗの繰り返し方向と繰り返しピッチと設計線幅が同じである。
【００３２】
しかし、繰り返しパターン３１ｗの実際の線幅は、露光フォーカス(ピント)のずれに応じて変動している。一般に、露光フォーカスが適正値からずれていると、そのずれ方向(前ピン,後ピン)に拘わらず、線幅は太くなる。つまり、繰り返しパターン３１ｗの実際の線幅は、露光フォーカスが適正値のときに最も細くなる。このような線幅変動は、基板１１の各々のショット領域ごとに発生する。なお、露光フォーカスのずれに起因して繰り返しパターン３１ｗの繰り返し方向と繰り返しピッチが変動することはないと考えられる。
【００３３】
なお、スペースが極端に広い孤立線状のパターンにおいては、露光フォーカスが適正値のときに最も線幅が太くなり、露光フォーカスがずれると細くなる場合もある。
本実施形態では、例えばパターン群(３１ｗ)を計測対象とし、線幅計測装置１０を用いて、基板１１の全面に転写された多数の繰り返しパターン３１ｗの線幅変動をショット領域ごとに計測する（詳細は後述する）。そして、線幅計測装置１０による計測結果に基づいて、露光装置の転写性能の良否を判断する。
【００３４】
なお、基板１１の全面に転写された他の１９種類のパターン群(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…は、各々、上記パターン群(３１ｗ)と同様、基板１１の全面の異なるショット領域に転写された多数の繰り返しパターン３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…からなり、繰り返しパターン３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…の繰り返し方向と繰り返しピッチと設計線幅が同じである。
【００３５】
また、２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…どうしで繰り返しパターン３１ｗ,３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…を比較すると、その設計線幅,繰り返しピッチ,繰り返し方向のうち少なくとも１つが、互いに異なっている。本実施形態では、２０種類の繰り返しパターン３１ｗ,３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…の中に、５種類の設計線幅および繰り返しピッチと、４種類の繰り返し方向が存在している。
【００３６】
露光装置の転写性能は、一般に、繰り返しパターンの設計線幅によって異なる。また、設計線幅が同じであっても繰り返し方向によって異なる。このため、ある１つのショット領域において露光フォーカスが適正値からずれていると、２０種類の繰り返しパターン３１ｗ,３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…の各々で、異なる線幅変動が発生する。
【００３７】
このため、基板１１の全面に転写された２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…を１つずつ計測対象とし、線幅計測装置１０を用いてショット領域ごとに線幅変動を計測することで（詳細は後述する）、露光装置の転写性能の良否判断を様々な角度から行うことができる。
ちなみに、基板１１の各々のショット領域は、最大３０ｍｍ〜４０ｍｍ角であり、基板１１上で上記の基本ブロック２１（図２(ｃ)）に対応する転写部分（以下「基本ブロック２１ｗ」という）は、長手方向の寸法（図２(ｃ)のＸ₂₁に対応）が６０μｍ程度である。このため、１つのショット領域の中に約１００個の基本ブロック２１ｗが含まれていることになる。
【００３８】
また、基板１１に転写された２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…は、設計線幅（５種類）が例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度、繰り返しピッチ（５種類）が例えば２００ｎｍ〜６００ｎｍ程度、繰り返し方向（４種類）が４５度ずつの角度間隔となっている。
【００３９】
さて次に、線幅計測装置１０（図１）の具体的な構成説明を行う。
ステージ１２は、不図示のチルト機構により、基板１１の表面に平行（紙面に垂直）な軸を中心として所定の角度範囲内でチルト可能である。また、不図示の回転機構により、基板１１の法線方向を中心として回転可能である。このステージ１２では、不図示の搬送装置によって搬送されてきた基板１１を上面に載置し、真空吸着によって固定保持する。
【００４０】
ここで、ステージ１２のチルト軸に平行な方向を「Ｘ方向」とする。また、ステージ１２（基板１１）が水平に保たれた状態での法線（基準法線）に平行な方向を「Ｚ方向」とする。さらに、Ｘ方向およびＺ方向に垂直な方向を「Ｙ方向」とする。
照明光学系１３は、ステージ１２の斜め上方に配置されている。つまり、照明光学系１３の光軸Ｏ１は、基準法線(Ｚ方向)に対して所定の角度だけ傾けられている。また、照明光学系１３は、光軸Ｏ１がステージ１２のチルト軸（Ｘ方向）に対して直交するように配置されている。さらに、照明光学系１３は、後側焦点位置が基板１１と略一致するように配置され、基板１１側に対してテレセントリックな光学系となっている。
【００４１】
受光光学系(１４〜１６)は、凹面反射鏡１４と結像レンズ１５と撮像素子１６とで構成された偏心光学系である。凹面反射鏡１４は、ステージ１２の上方に配置される。つまり、凹面反射鏡１４のステージ１２側の光軸Ｏ２がＺ方向に平行となるように配置されている。また、凹面反射鏡１４は、前側焦点位置が基板１１と略一致するように配置されている。このため、受光光学系(１４〜１６)は、基板１１側に対してテレセントリックな光学系となっている。
【００４２】
結像レンズ１５は、凹面反射鏡１４の後側焦点位置と略一致するように、受光光学系(１４〜１６)の瞳位置の近傍に配置されている。撮像素子１６は、複数の画素が２次元配列されたＣＣＤイメージセンサであり、その撮像面を結像レンズ１５の後側焦点位置に略一致させた状態で配置されている。このため、受光光学系(１４〜１６)は、撮像素子１６側に対してもテレセントリックな光学系となっている。なお、撮像素子１６の撮像面は、基板１１の表面に共役である。
【００４３】
上記構成の照明光学系１３から射出される照明光Ｌ１（波長λ）は、ほぼ平行な光であり、ステージ１２上の基板１１の全面（複数のショット領域）に照射される。照明光学系１３の基板１１側がテレセントリック系であるため、照明光Ｌ１の入射角θｉは、基板１１の全面にわたって一様となる。
そして、基板１１の全面に形成された２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…のうち、繰り返しパターン３１ｗ,３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…の繰り返し方向がステージ１２のチルト軸に平行なもの（５種類）から、様々な方向に回折光が発生する。
【００４４】
図１に示した回折光Ｌ２は、受光光学系(１４〜１６)の光軸Ｏ２の方向に発生した一部の回折光（例えばパターン群(３１ｗ)の１次回折光）である。ステージ１２のチルト角度θｔの設定を変更することにより、繰り返しピッチの異なるパターン群（本実施形態では設計線幅も異なる）から発生した回折光を受光光学系(１４〜１６)に導くことができる。
【００４５】
ここで、基板１１の全面（複数のショット領域）のうち露光フォーカスが適正値からずれてしまったショット領域では、繰り返しパターンの線幅が太くなっているため（繰り返し方向と繰り返しピッチは不変）、この線幅変動に起因して回折効率が低下し、結果として回折光の強度が減少する。
そして、基板１１から受光光学系(１４〜１６)に導かれた回折光Ｌ２は、凹面反射鏡１４と結像レンズ１５の作用により集光され、撮像素子１６の撮像面に到達する。撮像素子１６は、撮像面に形成された回折像を撮像して、画像信号を画像処理装置１８に出力する。
【００４６】
本実施形態では、撮像素子１６の撮像面に基板１１の全面の回折像が形成されるように、凹面反射鏡１４と結像レンズ１５による光学倍率が設定されている。また、この光学倍率を考慮すると、撮像素子１６の１画素に対応する基板１１上での領域（撮像分解能）は、約２５０μｍ角となる。
線幅計測装置１０の撮像分解能（約２５０μｍ角）に対して、上記した基本ブロック２１ｗ（図２(ｃ)の基本ブロック２１の基板１１への転写部分）の大きさは、６０μｍ×２５μｍ程度である。つまり、基本ブロック２１ｗは撮像分解能より十分に小さい。換言すると、基板１１上において繰り返しパターン３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…は撮像分解能より小さいピッチで多数配列されている。
【００４７】
そして、撮像分解能の中には、約４０（４×１０）個の基本ブロック２１ｗ（つまり各々８個の繰り返しパターン３２ｗ,３３ｗ,３４ｗ,…）が含まれることになる。この場合、撮像素子１６からの画像信号には、約４０個の基本ブロック２１ｗから発生した回折光Ｌ２の強度の合計が、１画素の情報として含まれる。また、受光光学系(１４〜１６)の基板１１側がテレセントリック系であるため、回折光Ｌ２の進行方向は、基板１１の全面にわたって一様となり、撮像素子１６に入射する回折光Ｌ２の強度も、基板１１の繰り返しパターンの状態（線幅変動量）ごとに一様となる。したがって、撮像素子１６からの画像信号の強弱には、繰り返しパターンの状態（線幅変動量）のみが反映されることになる。
【００４８】
画像処理部１７は、線幅計測時、撮像素子１６からの画像信号に基づいて、基板１１の全面に対応する回折画像を取り込む。この回折画像は、基板１１の全面に転写された２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…のうち１種類に関するものである。
画像処理部１７に取り込まれる回折画像の選択は、ステージ１２のチルト機構と回転機構を用いて行われる。つまり、チルト機構によって基板１１をチルトさせることで、繰り返しピッチの異なるパターン群（本実施形態では設計線幅も異なる）の何れかを選択できる。また、回転機構によって基板１１を回転させることで、繰り返し方向の異なるパターン群の何れかを選択できる。
【００４９】
また、ステージ１２のチルト機構や回転機構による装置条件(チルト角度θｔ,回転角度)の設定は、予め作成されたレシピに基づいて行えばよい。レシピは、２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…の線幅変動の計測を各々最適に行うために必要な各種の設定条件であり、不図示のメモリに予め記憶されている。
【００５０】
ここで、ステージ１２のチルト角度θtに関するレシピについて説明する。一般に、チルト角度θtは、周知の回折条件式（次式(１)）を用い、計測対象となるパターン群の繰り返しピッチｐの設計値から計算で求められ、この計算結果がレシピに登録されている。
sin(θi−θt) − sin(θd＋θt）＝ｍλ/ｐ ……(１)
式(１)は、ステージ１２のチルト角度θtと、パターン群の繰り返しピッチｐと、照明光Ｌ１の波長λおよび入射角θiと、回折光Ｌ２の回折角θdおよび回折次数ｍとの関係を表した式である。チルト角度θｔの基準は、水平面である。入射角θｉ,回折角θｄの基準は、基板１１の基準法線（Ｚ方向）である。
【００５１】
予め作成・登録されたレシピを参照し、計測対象のパターン群の繰り返しピッチｐに対応するチルト角度θｔと繰り返し方向に対応する回転角度とに基づいて、ステージ１２のチルト機構と回転機構により装置条件を設定することで、計測対象のパターン群の回折画像を選択的に取り込むことができる。
このようにして、基板１１の全面に転写された２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…のうち１種類に関する回折画像を一括で取り込むと、画像処理部１７では、まず、線幅計測装置１０に固有な感度の不均一性（例えば照明光学系１３の明るさムラなど）を補正する。以下、パターン群(３１ｗ)を計測対象とする場合を例に説明する。
【００５２】
そして、上記の補正処理の結果、パターン群(３１ｗ)を構成する多数の繰り返しパターン３１ｗの線幅変動のみを反映した回折画像が得られる（図４参照）。つまり、補正後の回折画像には、繰り返しパターン３１ｗの線幅変動が局所的な輝度変化として現れている。ただし、線幅変動はショット領域ごとに発生するため、線幅変動に応じた輝度変化もショット領域ごとに現れる。
【００５３】
また、露光フォーカスが適正値からずれてしまったショット領域における線幅変動は“線幅が太くなる変動”であり、この線幅変動に起因して回折効率が低下するため、回折画像における輝度変化は“輝度が低下する変化”となる。
すなわち、図４の回折画像のうち、輝度が大きく低下した黒い部分は露光フォーカスが適正値から大きくずれてしまったショット領域に対応し、輝度が少し低下したグレーの部分は露光フォーカスが適正値から少しずれてしまったショット領域に対応し、輝度が低下していない白い部分は露光フォーカスが適正値であったショット領域に対応する。
【００５４】
画像処理部１７では、補正後の回折画像（図４参照）のうち、各々のショット領域に対応する部分（以下「ショット画像」という）の輝度情報を比較することにより、異なるショット領域に転写された繰り返しパターン３１ｗの線幅変動を算出する（算出手段）。
ショット画像の輝度情報とは、例えば、ショット画像の中心部に位置する３×３画素の平均輝度であり、そのショット領域に転写された多数の繰り返しパターン３１ｗに対応する部分の輝度情報と考えることができる。なお、ショット画像の全画素の平均輝度を“ショット画像の輝度情報”としても構わない。
【００５５】
また、ショット画像の輝度情報の比較とは、例えば、平均輝度が最も高いショット画像を選択して、このショット画像の平均輝度を基準に、他のショット画像の平均輝度の低下量を算出することにより行われる。
このとき、平均輝度の低下量が“０”であれば、そのショット画像に対応する基板１１上でのショット領域は露光フォーカスが適正値であったと考えられ、そのショット領域に転写された繰り返しパターン３１ｗの線幅変動は“０”であると考えられる。
【００５６】
そして、平均輝度の低下量が“大きい”ほど、ショット領域の露光フォーカスが適正値から大きく外れたと考えられ、そのショット領域に転写された繰り返しパターン３１ｗの線幅変動は“大きい”と考えられる。すなわち、ショット画像の平均輝度の低下量は、相対的な線幅変動を表している。
ここで、幾つかのショット領域における露光フォーカスのずれ量（オフセット量）が既知である場合について、基板１１の全面に関わる回折画像を取り込み、ショット画像の平均輝度を算出した結果（図５）について説明する。
【００５７】
図５の横軸は露光フォーカスのオフセット量（μｍ）であり、“オフセット量＝０”は適正値を表している。右側の縦軸はショット画像の平均輝度（階調）であり、図中下方ほど高輝度である。また、図５の左側の縦軸には、比較のため、ＣＤ−ＳＥＭによる計測結果（μｍ）も示してある。
図５から分かるように、本実施形態の線幅計測装置１０によって算出したショット画像の平均輝度（■）は、ＣＤ−ＳＥＭによる計測結果（▲）と非常に相関性のよい線幅変動を示している。また、“オフセット量＝０”のときに、ショット画像の平均輝度（■）は最も高くなり、ＣＤ−ＳＥＭによる計測結果（▲）は最も線幅が狭くなる。
【００５８】
さらに、ショット画像の平均輝度（■）の変化は、線幅変動に比例することも分かる。例えば図５の例では、線幅変動と輝度変化との相関係数が、２０ｎｍ／１００階調程度である。この場合には、ショット画像の平均輝度（■）の変化量の１０階調に対して数ｎｍ以下の精度で線幅変動を計測可能である。
したがって、線幅変動と輝度変化との相関係数（例えば２０ｎｍ／１００階調）を予め測定しておくことにより、上記した回折画像（図４参照）のうち最も高い平均輝度（基準）に対する他のショット画像の平均輝度の低下量に基づいて、線幅変動の絶対値を算出することができる。
【００５９】
本実施形態の線幅計測装置１０では、基板１１の全面の回折画像を一括視野で取り込み、回折画像の中の各々のショット画像の輝度情報を比較することにより線幅変動を計測するため、計測対象とする繰り返しパターンの数（ショット領域の数）に拘わらず高速に線幅変動を計測することができる。
また、本実施形態では、線幅計測用のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…の基本ブロック２１ｗを撮像分解能（約２５０μｍ角）より十分に小さくしたため、回折画像におけるモアレ縞の発生を確実に抑えることができる。つまり、実際のパターン構造に関わるコントラスト以外の疑似コントラストの発生を回避できる。その結果、線幅変動の計測精度が向上する。
【００６０】
さらに、１枚の基板１１（テストウエハ）を用い、回折画像を取り込む際の装置条件（チルト角度θｔ,回転角度）を設定変更するだけで、複数（本実施形態では２０通り）の線幅変動を簡単に計測することができる。このため、露光装置の転写性能の良否判断を様々な角度から簡単に行うことができる。
例えば、繰り返し方向が同じで繰り返しピッチおよび設計線幅が異なる複数種類のパターン群を計測対象とする場合には、装置条件のうちチルト角度θｔを繰り返しピッチに応じて設定変更する（回転角度は固定しておく）だけで、各々の回折画像を１つずつ選択的に取り込むことができ、繰り返し方向が同じ場合の線幅変動の計測（露光装置の転写性能の良否判断）を簡単に行える。
【００６１】
また、繰り返しピッチおよび設計線幅が同じで繰り返し方向が異なる複数種類のパターン群を計測対象とする場合には、装置条件のうち回転角度を繰り返し方向に応じて設定変更する（チルト角度θｔは固定しておく）だけで、各々の回折画像を１つずつ選択的に取り込むことができ、繰り返し方向に起因する線幅変動の計測（露光装置の転写性能の良否判断）を簡単に行える。
【００６２】
（変形例）
なお、上記した実施形態では、線幅計測装置１０に固有な感度の不均一性（例えば照明光学系１３の明るさムラなど）を補正した後の回折画像に基づいて線幅変動を計測したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板１１上のレジスト膜の厚さむらなどに起因する広い範囲での輝度変化や、基板１１の反りなどに起因する広い範囲での輝度変化が、回折画像に現れている場合には、その範囲外のショット画像のみを選択して、線幅変動を計測することが好ましい。
【００６３】
さらに、上記した実施形態では、レジスト段階での繰り返しパターンの線幅計測を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、レジスト膜の直下に隣接している材料膜へのエッチング加工後の状態で、下地層に転写された繰り返しパターンの線幅計測を行うこともできる。
また、上記した実施形態では、基板１１の全面の回折画像を一括視野で取り込むことにより線幅計測を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板１１の中で線幅計測が必要な任意の領域（１つ以上のショット領域を含む）を指定して、その回折画像を一括視野で取り込むことにより線幅計測を行っても構わない。
【００６４】
さらに、上記した実施形態では、ステージ１２のチルト機構と回転機構によって装置条件（チルト角度θｔ,回転角度）を設定変更したが、本発明はこれに限定されない。ステージ１２のチルト機構,回転機構に代えて、照明光学系１３と受光光学系(１４〜１６)にチルト機構,回転機構を設け、同様に装置条件（チルト角度θｔ,回転角度）を設定変更してもよい。
【００６５】
また、上記した実施形態では、図２に示す線幅計測用マスク２０を用いて転写された２０種類のパターン群(３１ｗ),(３２ｗ),(３３ｗ),(３４ｗ),…を１つずつ線幅変動の計測対象としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すセル５０と他の１つ以上のセル(不図示)を備えた線幅計測用マスクにより転写された複数のパターン群を１つずつ線幅変動の計測対象としてもよい。
【００６６】
図６のセル５０について説明する。セル５０には、２種類の繰り返しパターン５１,５２が設けられている。繰り返しパターン５１,５２は、各々、１１本のラインパターン５３,５４からなり、これらのラインパターン５３,５４がその短手方向に沿って一定のピッチで配列されたものである。また、繰り返しパターン５１,５２は、その設計線幅および繰り返しピッチが同じであり、繰り返し方向が異なっている（９０度の角度間隔）。
【００６７】
さらに、繰り返しパターン５１,５２は、その外形が正方形状となるように設計されている。つまり、ラインパターン５３,５４の長さをＬ、本数をｎ(＝１１)、繰り返しピッチをＰ２、設計線幅をＤ２とするとき、Ｌ＝ｎ×(Ｐ２＋Ｄ２) を満足するように設計されている。そして、繰り返しパターン５１,５２は、縦横方向の千鳥配置となっている。
【００６８】
このように、繰り返しパターン５１,５２の外形を正方形状に設計し、繰り返しパターン５１,５２の占有面積を等しくすることで、繰り返しパターン５１,５２による回折効率が均等になる。その結果、繰り返しパターン５１,５２の繰り返し方向ごとの比較計測が可能となる。
また、繰り返しパターン５１,５２どうしの間隔Δは、例えば、繰り返しピッチ(Ｐ２)の３倍以上となっている。間隔Δを少なくとも繰り返しピッチ(Ｐ２)の１倍より大きく確保して、繰り返しパターン５１,５２をレイアウトすることにより、繰り返しパターン５１,５２どうしの干渉による疑似回折を発生させないようにすることができる。間隔Δは、高次回折条件の除外すべき次数を基準に設定すればよい。
【００６９】
図６に示すセル５０と他の１つ以上のセル（セル５０とは繰り返しピッチと設計線幅が異なるセル）を備えた線幅計測用マスクにより転写された複数のパターン群を１つずつ線幅変動の計測対象とした場合でも、基板１１の全面の回折画像を一括視野で取り込み、回折画像の中の各々のショット画像の輝度情報を比較することにより、高速に線幅変動を計測することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、計測対象とする微細パターンの数に拘わらず高速に線幅変動を計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】線幅計測装置１０の全体構成を示す概略図である。
【図２】線幅計測用マスク２０の構成を示す概略図である。
【図３】線幅計測用マスク２０の１つのセル２２の構成を示す概略図である。
【図４】基板１１の全体の回折画像の一例を示す図である。
【図５】露光フォーカスのずれ量（オフセット量）が既知である場合の計測結果の一例を示す図である。
【図６】変形例のセル５０の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０線幅計測装置
１１基板
１２ステージ
１３照明光学系
１４凹面反射鏡
１５結像レンズ
１６撮像素子
１７画像処理部
２０線幅計測用マスク
２１基本ブロック
２２，２３，２４，２５，２６，５０セル
３１，３２，３３，３４，５１，５２繰り返しパターン
４１，４２，４３，４４，５３，５４ラインパターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a line width measuring apparatus, a line width measuring method, and a line width measuring mask for measuring a line width fluctuation of a pattern on a substrate, and in particular, measuring a line width fluctuation of a fine pattern in a manufacturing process of a semiconductor circuit element or the like. Line width measuring apparatus and line width measuring method suitable for, Line width variation detection device and line width variation display methodAbout.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the manufacturing process of a semiconductor circuit element and a liquid crystal display element, measurement of line width variation of a fine pattern formed on the surface of a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate (generally referred to as “substrate”) has been performed. For this measurement, a CD-SEM (Critical Dimension Scanning Electron Microscope) is generally used (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-273865 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, CD-SEM measurement is so-called one-point measurement, and is sequentially performed for each fine pattern on the substrate. Therefore, the required time increases as the number of fine patterns to be measured increases.
[0005]
  An object of the present invention is to provide a line width measuring device capable of measuring line width fluctuations at high speed regardless of the number of fine patterns to be measured, andLine width variation detectorIs to provide.
[0007]
  The line width measuring device of the present invention isImage capturing means for selectively capturing diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns from a substrate on which a plurality of types of repetitive patterns are transferred to each of different shot regions, and portions of the different shot regions of the diffraction images And calculating means for calculating line width variation of the repetitive pattern transferred to the different shot areas by comparing luminance information.
  Preferably,The image capturing means selectively captures the diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns one by one with the same repetitive direction and different repetitive pitches and design line widths.But it ’s okay.
[0008]
  Also preferably,The image capturing means selectively captures the diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns one by one with the same repetitive pitch and design line width and different repetitive directions.But it ’s okay.
  Also preferably,The image capturing unit includes a setting unit that sets an apparatus condition at the time of capturing an image according to the repetition direction and the repetition pitch of the repetitive pattern.May be.
[0009]
  Also preferably,A plurality of the repetitive patterns are arranged in each shot area of the substrate at a pitch smaller than the imaging resolution of the image capturing means.May be.
[0011]
  The line width measuring method of the present invention isA plurality of types of repetitive patterns are transferred to each of different shot regions, and at least two types of repetitive patterns of the plurality of types of repetitive patterns transferred to a certain shot region, a repetitive direction, a repetitive pitch, and a design line A diffraction pattern of a repetitive pattern having the same repetitive direction, repetitive pitch, and design line width of each of the different shot regions is obtained from a substrate on which a repetitive pattern having the same width is also transferred to another shot region. An image capturing step of selectively capturing, and a calculation step of calculating line width variation of the repetitive pattern transferred to the different shot regions by comparing luminance information of the portions of the different shot regions of the diffraction image; It is equipped with.
[0012]
  Preferably,In the image capturing step, the diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns having the same repetitive direction and the repetitive pitch and the design line width are selectively captured one by one.But it ’s okay.
  Also preferably,In the image capturing step, the diffraction images of the plurality of types of repeated patterns having the same repetition pitch and the same design line width and different repetition directions are selectively captured one by one.But it ’s okay.
[0013]
  Also preferably,In the image capturing step, apparatus conditions at the time of image capturing are set according to the repetition direction and the repetition pitch of the repetitive pattern.You may do it.
  Also preferably,A plurality of the repetitive patterns are arranged in each shot area of the substrate at a pitch smaller than the imaging resolution of the image capturing means.May be.
[0014]
  The line width variation detection apparatus of the present invention includes an image capturing unit that selectively captures diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns from a substrate on which a plurality of types of repetitive patterns are transferred to different shot regions, and Display means for displaying line width variation of the repetitive pattern transferred to the different shot areas by displaying luminance information of the different shot areas of the diffraction image.
  Preferably, an adjustment unit that adjusts a relative positional relationship between the substrate and the image capturing device may be further provided.
[0015]
  According to the line width variation display method of the present invention, a plurality of types of repetitive patterns are transferred to different shot areas, and at least two types of repetitive patterns of the plurality of types of repetitive patterns transferred to a certain shot area are used. From the substrate on which a repeating pattern having the same pattern and repeating direction, repeating pitch and design line width is also transferred to other shot areas, the repeating direction, repeating pitch and design line width of each of the different shot areas The image capturing step of selectively capturing a diffraction image of a repetitive pattern having the same, and displaying the luminance information of the portion of the different shot region of the diffraction image and the luminance information of the certain shot region Luminance information is the line width variation of the repetitive pattern transferred to the shot area. It is obtained by a Shimesuru display step.
  Preferably, a correction step for correcting the non-uniformity of sensitivity inherent to the apparatus may be further provided prior to the display.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
BookAs shown in FIG. 1, the line width measuring apparatus 10 of the embodiment includes a stage 12 that holds a substrate 11, an illumination optical system 13 that irradiates illumination light L <b> 1 to the substrate 11 on the stage 12, and illumination light L <b> 1. The light receiving optical system (14 to 16) for receiving the diffracted light L2 from the substrate 11 and the image processing unit 17 are configured.
[0018]
The line width measuring apparatus 10 is an apparatus for automatically measuring a line width variation of a fine pattern (described later) formed on the surface of the substrate 11 in a manufacturing process of a semiconductor circuit element or the like. The substrate 11 is a test wafer, and is in a state after exposure / development to the resist film formed in the uppermost layer and before etching processing to a predetermined material film adjacent immediately below the resist film.
[0019]
Before specifically describing the line width measuring apparatus 10 of the present embodiment, the substrate 11 will be described. A plurality of shot regions (not shown) are two-dimensionally arranged on the entire surface of the substrate 11 (for example, 300 mmφ). In each shot area, a pattern group for line width measurement (to be described next) is uniformly transferred without a gap.
These pattern groups are transferred using the line width measurement mask 20 shown in FIG. 2 and an exposure apparatus (not shown). FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the line width measurement mask 20, FIG. 2 (a) shows an overall image of the line width measurement mask 20, and FIG. 2 (b) is a diagram of FIG. 2 (a). It is the figure which expanded the inside of the broken line frame 20A.
[0020]
As shown in FIG. 2B, the pattern area of the line width measurement mask 20 is composed of a plurality of basic blocks 21 arranged two-dimensionally. The basic block 21 includes 5 basic blocks 21 as shown in FIG. It consists of the types of cells 22, 23, 24, 25, 26. In one basic block 21, two cells 22, 23, 24, 25, and 26 are provided, as shown in FIG.
[0021]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration in one cell 22 of the line width measurement mask 20. As shown in FIG. 3, the cell 22 is provided with four types of repeating patterns 31, 32, 33, and 34. Among them, the repeated pattern 31 is composed of five line patterns 41, and these line patterns 41 are arranged at a constant pitch P1 along the short direction B1. The five line patterns 41 have the same design line width D1.
[0022]
Each of the other three types of repeating patterns 32, 33, and 34 is composed of five line patterns 42, 43, and 44, like the above-described repeating pattern 31, and these line patterns 42, 43, and 44 have a constant pitch. It is arranged with. The line patterns 42, 43, and 44 all have the same design line width and pitch as the design line width D1 and pitch P1 of the line pattern 41.
[0023]
Further, the arrangement directions B2, B3, and B4 of the five line patterns 42, 43, and 44 are different from each other, and are also different from the arrangement direction B1 of the line pattern 41. Specifically, the four types of arrangement directions B1, B2, B3, and B4 are different at an angular interval of 45 degrees.
In this specification, the design line width D1, the pitch P1, and the arrangement directions B1 to B4 of the line patterns 41 to 44 are appropriately referred to as “the design line width D1, the repeat pitch P1, and the repeat directions B1 to B4 of the repeat patterns 31 to 34”.
[0024]
As described above, the four types of repeating patterns 31 to 34 provided in one cell 22 have the same design line width D1 and repeating pitch P1, and different repeating directions B1 to B4.
Further, although not shown in the cells 23 to 26 other than the cell 22 (FIG. 2C), as in the case of the cell 22, four types of repeating patterns having the same design line width and repeating pitch and different repeating directions are used. Is provided.
[0025]
However, when the repeated patterns are compared between the cells 23 to 26, the design line width and the repeated pitch are different from each other, and the designed line width D1 and the repeated pitch P1 of the repeated patterns 31 to 34 of the cell 22 are also different. In addition, the repeating direction (four types) of the repeating pattern in each of the cells 23 to 26 is the same as the repeating direction B1 to B4 in the cell 22.
[0026]
As described above, the basic block 21 including the five types of cells 22, 23, 24, 25, and 26 has 20 types of repetitions by combining the design line width, the repetition pitch (5 types), and the repetition direction (4 types). Patterns 31, 32, 33, 34,... Are provided.
[0027]
Further, since two cells 22 to 26 are provided in one basic block 21, two 20 kinds of repeated patterns 31, 32, 33, 34,... Are also provided.
Furthermore, in the pattern area of the line width measurement mask 20 in which a plurality of basic blocks 21 are two-dimensionally arranged, each of the 20 types of repeated patterns 31, 32, 33, 34,._{twenty one}, Y_{twenty one}A large number are arranged at a constant pitch in accordance with (FIG. 2 (c)).
[0028]
In this specification, each of the repeated patterns 31, 32, 33, 34,... Arranged in the pattern area of the line width measuring mask 20 is collectively referred to as “pattern groups (31), (32), (33), ( 34), ... " The repeating patterns 31, 32, 33, 34,... Constituting each of the 20 types of pattern groups (31), (32), (33), (34),... Have the same number density.
[0029]
By using the line width measuring mask 20 (FIGS. 2 and 3) configured as described above and an exposure apparatus (not shown), 20 types of patterns are sequentially formed on the resist film in each shot region of the substrate 11. The group is transferred uniformly without gaps. The 20 types of pattern groups transferred to each shot area correspond to each of the pattern groups (31), (32), (33), (34),.
[0030]
Further, since the shot areas are two-dimensionally arranged on the entire surface of the substrate 11, as a result of transfer using the above-described line width measurement mask 20 (FIGS. 2 and 3), the entire surface of the substrate 11 (a plurality of shot areas). In this case, 20 types of pattern groups are transferred in the mixed state as many as the shot areas.
In the following description, the pattern groups (31), (32) of the line width measurement mask 20 (FIGS. 2 and 3) are respectively used for each of the 20 types of pattern groups transferred to the entire surface (a plurality of shot areas) of the substrate 11. ), (33), (34),..., Are added with a symbol added with a subscript “w”.
[0031]
Here, each of the 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... Transferred onto the entire surface (a plurality of shot areas) of the substrate 11 will be described. For example, the pattern group (31w) includes a large number of repetitive patterns 31w (fine patterns) transferred to different shot regions on the entire surface of the substrate 11, and the repetitive direction, repetitive pitch, and design line width of the repetitive patterns 31w are the same.
[0032]
However, the actual line width of the repetitive pattern 31w varies according to the exposure focus (focus) shift. In general, when the exposure focus is deviated from an appropriate value, the line width becomes thick regardless of the deviation direction (front pin, rear pin). That is, the actual line width of the repeated pattern 31w is the smallest when the exposure focus is an appropriate value. Such line width variation occurs for each shot region of the substrate 11. Note that it is considered that the repeat direction and repeat pitch of the repeat pattern 31w do not vary due to the exposure focus shift.
[0033]
Note that an isolated line pattern having an extremely large space may have the largest line width when the exposure focus is an appropriate value, and may become thinner when the exposure focus is shifted.
In the present embodiment, for example, the pattern group (31w) is a measurement target, and the line width measurement apparatus 10 is used to measure the line width variation of a large number of repetitive patterns 31w transferred to the entire surface of the substrate 11 for each shot region ( Details will be described later). Then, based on the measurement result by the line width measuring device 10, the quality of the transfer performance of the exposure device is determined.
[0034]
The other 19 types of pattern groups (32w), (33w), (34w),... Transferred on the entire surface of the substrate 11 are different shots on the entire surface of the substrate 11, as with the pattern group (31w). It is composed of a large number of repetitive patterns 32w, 33w, 34w,... Transferred to the region, and the repetitive direction, repetitive pitch, and design line width of the repetitive patterns 32w, 33w, 34w,.
[0035]
In addition, when 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... Are compared among the repeated patterns 31w, 32w, 33w, 34w,. At least one of the directions is different from each other. In the present embodiment, five types of design line widths and repetition pitches and four types of repetition directions exist in 20 types of repetition patterns 31w, 32w, 33w, 34w,.
[0036]
In general, the transfer performance of the exposure apparatus varies depending on the design line width of the repetitive pattern. Moreover, even if the design line width is the same, it varies depending on the repetition direction. For this reason, if the exposure focus is deviated from an appropriate value in one shot region, different line width variations occur in each of the 20 types of repetitive patterns 31w, 32w, 33w, 34w,.
[0037]
Therefore, 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... Transferred onto the entire surface of the substrate 11 are measured one by one and shot using the line width measuring device 10. By measuring the line width variation for each region (details will be described later), it is possible to determine whether the transfer performance of the exposure apparatus is good or bad from various angles.
Incidentally, each shot area of the substrate 11 has a maximum of 30 mm to 40 mm square, and a transfer portion (hereinafter referred to as a “basic block 21 w”) corresponding to the basic block 21 (FIG. 2C) on the substrate 11. , Longitudinal dimension (X in FIG. 2 (c)_{twenty one}Is about 60 μm. For this reason, about 100 basic blocks 21w are included in one shot area.
[0038]
Further, 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... Transferred onto the substrate 11 have a design line width (5 types) of, for example, about 100 nm to 300 nm and a repetitive pitch (5 For example, the angle is about 200 nm to 600 nm, and the repeat direction (four types) is 45 degrees.
[0039]
Next, a specific configuration of the line width measuring apparatus 10 (FIG. 1) will be described.
The stage 12 can be tilted within a predetermined angle range about an axis parallel to the surface of the substrate 11 (perpendicular to the paper surface) by a tilt mechanism (not shown). Further, it can be rotated around the normal direction of the substrate 11 by a rotation mechanism (not shown). In this stage 12, the substrate 11 transported by a transport device (not shown) is placed on the upper surface and fixed and held by vacuum suction.
[0040]
Here, a direction parallel to the tilt axis of the stage 12 is defined as an “X direction”. Further, a direction parallel to a normal line (reference normal line) in a state where the stage 12 (substrate 11) is kept horizontal is referred to as a “Z direction”. Further, a direction perpendicular to the X direction and the Z direction is defined as a “Y direction”.
The illumination optical system 13 is disposed obliquely above the stage 12. That is, the optical axis O1 of the illumination optical system 13 is inclined by a predetermined angle with respect to the reference normal line (Z direction). The illumination optical system 13 is disposed so that the optical axis O1 is orthogonal to the tilt axis (X direction) of the stage 12. Further, the illumination optical system 13 is arranged so that the rear focal position substantially coincides with the substrate 11, and is an optical system telecentric with respect to the substrate 11 side.
[0041]
The light receiving optical system (14 to 16) is a decentered optical system including the concave reflecting mirror 14, the imaging lens 15, and the imaging device 16. The concave reflecting mirror 14 is disposed above the stage 12. That is, the optical axis O2 on the stage 12 side of the concave reflecting mirror 14 is arranged so as to be parallel to the Z direction. Further, the concave reflecting mirror 14 is arranged so that the front focal position substantially coincides with the substrate 11. Therefore, the light receiving optical systems (14 to 16) are telecentric optical systems with respect to the substrate 11 side.
[0042]
The imaging lens 15 is disposed in the vicinity of the pupil position of the light receiving optical system (14 to 16) so as to substantially coincide with the rear focal position of the concave reflecting mirror 14. The image pickup device 16 is a CCD image sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, and is arranged in a state where its image pickup surface is substantially coincident with the rear focal position of the imaging lens 15. For this reason, the light receiving optical system (14 to 16) is also a telecentric optical system for the image sensor 16 side. Note that the imaging surface of the imaging device 16 is conjugate to the surface of the substrate 11.
[0043]
The illumination light L1 (wavelength λ) emitted from the illumination optical system 13 having the above configuration is substantially parallel light, and is irradiated on the entire surface (a plurality of shot regions) of the substrate 11 on the stage 12. Since the substrate 11 side of the illumination optical system 13 is a telecentric system, the incident angle θi of the illumination light L1 is uniform over the entire surface of the substrate 11.
Of the 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... Formed on the entire surface of the substrate 11, the repeating direction of the repeated patterns 31w, 32w, 33w, 34w,. Diffracted light is generated in various directions from those parallel to the tilt axis of the stage 12 (five types).
[0044]
The diffracted light L2 shown in FIG. 1 is a part of the diffracted light (for example, the first order diffracted light of the pattern group (31w)) generated in the direction of the optical axis O2 of the light receiving optical system (14-16). By changing the setting of the tilt angle θt of the stage 12, diffracted light generated from a pattern group having a different repetitive pitch (the design line width is different in this embodiment) can be guided to the light receiving optical system (14 to 16). .
[0045]
  Here, in the shot area where the exposure focus is deviated from the appropriate value in the entire surface (a plurality of shot areas) of the substrate 11, the line width of the repetitive pattern is thick (the repetitive direction and repetitive pitch are unchanged). Due to this line width variation, the diffraction efficiency is lowered, and as a result, the intensity of the diffracted light is reduced.
  The diffracted light L 2 guided from the substrate 11 to the light receiving optical system (14 to 16) is condensed by the action of the concave reflecting mirror 14 and the imaging lens 15 and reaches the imaging surface of the imaging element 16. The image sensor 16 captures a diffraction image formed on the imaging surface and outputs an image signal to the image processing device 18..
[0046]
In the present embodiment, the optical magnification by the concave reflecting mirror 14 and the imaging lens 15 is set so that a diffraction image of the entire surface of the substrate 11 is formed on the imaging surface of the imaging device 16. In consideration of this optical magnification, the area (imaging resolution) on the substrate 11 corresponding to one pixel of the imaging element 16 is about 250 μm square.
With respect to the imaging resolution (about 250 μm square) of the line width measuring apparatus 10, the size of the basic block 21w (the transfer portion of the basic block 21 to the substrate 11 in FIG. 2C) is about 60 μm × 25 μm. is there. That is, the basic block 21w is sufficiently smaller than the imaging resolution. In other words, a large number of repeating patterns 32w, 33w, 34w,... Are arranged on the substrate 11 at a pitch smaller than the imaging resolution.
[0047]
The imaging resolution includes about 40 (4 × 10) basic blocks 21w (that is, each of eight repetitive patterns 32w, 33w, 34w,...). In this case, the image signal from the imaging device 16 includes the total intensity of the diffracted light L2 generated from about 40 basic blocks 21w as information of one pixel. Further, since the substrate 11 side of the light receiving optical system (14-16) is a telecentric system, the traveling direction of the diffracted light L2 is uniform over the entire surface of the substrate 11, and the intensity of the diffracted light L2 incident on the image sensor 16 is also as follows. It becomes uniform for each state (line width variation) of the repeated pattern of the substrate 11. Therefore, only the state of the repetitive pattern (line width fluctuation amount) is reflected in the strength of the image signal from the image sensor 16.
[0048]
The image processing unit 17 captures a diffraction image corresponding to the entire surface of the substrate 11 based on an image signal from the image sensor 16 during line width measurement. This diffraction image relates to one of 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... Transferred onto the entire surface of the substrate 11.
Selection of the diffraction image captured by the image processing unit 17 is performed using the tilt mechanism and the rotation mechanism of the stage 12. That is, by tilting the substrate 11 with the tilt mechanism, any one of the pattern groups having different repetitive pitches (the design line widths are different in this embodiment) can be selected. In addition, by rotating the substrate 11 by the rotation mechanism, it is possible to select any one of the pattern groups having different repetition directions.
[0049]
The apparatus conditions (tilt angle θt, rotation angle) by the tilt mechanism and rotation mechanism of the stage 12 may be set based on a recipe created in advance. The recipe is various setting conditions necessary for optimally measuring the line width variation of 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),. Pre-stored in the memory.
[0050]
Here, a recipe regarding the tilt angle θt of the stage 12 will be described. In general, the tilt angle θt is calculated from the design value of the repetitive pitch p of the pattern group to be measured using a well-known diffraction conditional expression (the following expression (1)), and this calculation result is registered in the recipe. Yes.
sin (θi−θt) −sin (θd + θt) = mλ / p (1)
Expression (1) represents the relationship among the tilt angle θt of the stage 12, the repetition pitch p of the pattern group, the wavelength λ and the incident angle θi of the illumination light L1, and the diffraction angle θd and the diffraction order m of the diffracted light L2. It is a formula. The reference for the tilt angle θt is the horizontal plane. The reference for the incident angle θi and the diffraction angle θd is the reference normal line (Z direction) of the substrate 11.
[0051]
With reference to a recipe created and registered in advance, the apparatus conditions are determined by the tilt mechanism and the rotation mechanism of the stage 12 based on the tilt angle θt corresponding to the repetition pitch p of the pattern group to be measured and the rotation angle corresponding to the repetition direction. By setting, the diffraction image of the pattern group to be measured can be selectively captured.
In this way, when a diffraction image relating to one of 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... First, the unit 17 corrects the non-uniformity of sensitivity inherent in the line width measuring apparatus 10 (for example, brightness unevenness of the illumination optical system 13). Hereinafter, a case where the pattern group (31w) is a measurement target will be described as an example.
[0052]
As a result of the above correction process, a diffraction image reflecting only the line width variation of a large number of repetitive patterns 31w constituting the pattern group (31w) is obtained (see FIG. 4). That is, the line width variation of the repetitive pattern 31w appears as a local luminance change in the corrected diffraction image. However, since the line width variation occurs for each shot region, a luminance change corresponding to the line width variation also appears for each shot region.
[0053]
In addition, the line width variation in the shot area where the exposure focus has deviated from the appropriate value is “a variation in which the line width becomes thicker”, and the diffraction efficiency decreases due to this line width variation. Is a “change in which luminance decreases”.
That is, in the diffracted image of FIG. 4, the black portion where the brightness is greatly reduced corresponds to the shot region where the exposure focus is greatly deviated from the appropriate value, and the gray portion where the brightness is slightly lowered corresponds to the exposure focus from the appropriate value. Corresponding to a shot area that is slightly deviated, the white part where the luminance is not lowered corresponds to the shot area where the exposure focus is an appropriate value.
[0054]
The image processing unit 17 compares the luminance information of the portion corresponding to each shot area (hereinafter referred to as “shot image”) in the corrected diffraction image (see FIG. 4), and is transferred to a different shot area. The line width variation of the repeated pattern 31w is calculated (calculation means).
The luminance information of the shot image is, for example, the average luminance of 3 × 3 pixels located in the center of the shot image, and is considered as luminance information of a portion corresponding to a large number of repetitive patterns 31w transferred to the shot area. Can do. Note that the average luminance of all the pixels of the shot image may be used as “shot image luminance information”.
[0055]
The comparison of brightness information of shot images is, for example, selecting a shot image having the highest average brightness and calculating a reduction amount of the average brightness of other shot images based on the average brightness of the shot image. Is done.
At this time, if the amount of decrease in average luminance is “0”, the shot area on the substrate 11 corresponding to the shot image is considered to have an appropriate exposure focus, and the repetitive pattern transferred to the shot area The line width variation of 31w is considered to be “0”.
[0056]
Then, it is considered that as the amount of decrease in average luminance is “large”, the exposure focus of the shot area is greatly deviated from the appropriate value, and the line width variation of the repetitive pattern 31w transferred to the shot area is considered “large”. That is, the amount of decrease in the average luminance of the shot image represents a relative line width variation.
Here, with respect to a case where exposure focus shift amounts (offset amounts) in several shot regions are known, a diffraction image relating to the entire surface of the substrate 11 is captured and the average luminance of the shot image is calculated (FIG. 5). explain.
[0057]
The horizontal axis of FIG. 5 represents the offset amount (μm) of exposure focus, and “offset amount = 0” represents an appropriate value. The vertical axis on the right is the average luminance (gradation) of the shot image, and the lower the figure is, the higher the luminance is. Moreover, the measurement result (micrometer) by CD-SEM is also shown on the left vertical axis | shaft of FIG. 5 for the comparison.
As can be seen from FIG. 5, the average luminance (■) of the shot image calculated by the line width measuring apparatus 10 of the present embodiment shows a line width variation that has a very good correlation with the measurement result (▲) by the CD-SEM. ing. When “offset amount = 0”, the average luminance (■) of the shot image is the highest, and the measurement result (結果) by the CD-SEM has the smallest line width.
[0058]
It can also be seen that the change in the average luminance (■) of the shot image is proportional to the line width variation. For example, in the example of FIG. 5, the correlation coefficient between the line width variation and the luminance change is about 20 nm / 100 gradations. In this case, the line width variation can be measured with an accuracy of several nanometers or less with respect to 10 gradations of the change amount of the average luminance (■) of the shot image.
Therefore, by measuring the correlation coefficient (for example, 20 nm / 100 gradation) between the line width variation and the luminance change in advance, other than the highest average luminance (reference) among the above-described diffraction images (see FIG. 4). The absolute value of the line width variation can be calculated based on the amount of decrease in the average brightness of the shot image.
[0059]
In the line width measuring apparatus 10 of the present embodiment, the diffraction image of the entire surface of the substrate 11 is captured in a collective field of view, and the luminance information of each shot image in the diffraction image is compared to measure the line width variation. Regardless of the number of target repeating patterns (number of shot areas), line width variation can be measured at high speed.
In this embodiment, the basic block 21w of the pattern group (31w), (32w), (33w), (34w),... For line width measurement is made sufficiently smaller than the imaging resolution (about 250 μm square). Generation of moire fringes in an image can be reliably suppressed. That is, generation of pseudo contrast other than the contrast related to the actual pattern structure can be avoided. As a result, the measurement accuracy of line width variation is improved.
[0060]
Furthermore, a single substrate 11 (test wafer) is used, and a plurality (20 in this embodiment) of line width variations can be obtained simply by changing the setting of the apparatus conditions (tilt angle θt, rotation angle) when capturing a diffraction image. Can be measured easily. For this reason, the quality of the transfer performance of the exposure apparatus can be easily determined from various angles.
For example, when a plurality of types of pattern groups having the same repetition direction but different repetition pitches and design line widths are to be measured, the tilt angle θt of the apparatus conditions is changed according to the repetition pitch (the rotation angle is fixed). In other words, each diffraction image can be selectively captured one by one, and the measurement of the line width variation (determination of the transfer performance of the exposure apparatus) when the repeat direction is the same can be easily performed.
[0061]
In addition, when a plurality of types of pattern groups having the same repetition pitch and the same design line width but different repetition directions are to be measured, the rotation angle of the apparatus conditions is changed according to the repetition direction (tilt angle θt is fixed). In other words, each diffraction image can be selectively captured one by one, and the measurement of the line width variation due to the repetition direction (determination of the transfer performance of the exposure apparatus) can be easily performed.
[0062]
(Modification)
In the above-described embodiment, the line width variation is measured based on the diffraction image after correcting the non-uniformity of sensitivity inherent in the line width measuring apparatus 10 (for example, brightness unevenness of the illumination optical system 13). However, the present invention is not limited to this. For example, when a change in luminance over a wide range due to uneven thickness of the resist film on the substrate 11 or a change in luminance over a wide range due to warpage of the substrate 11 appears in the diffraction image, It is preferable to measure the line width variation by selecting only shot images outside the range.
[0063]
Further, in the above-described embodiment, the measurement of the line width of the repetitive pattern at the resist stage has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, it is possible to measure the line width of the repetitive pattern transferred to the underlayer in a state after etching the material film adjacent to the resist film.
In the above-described embodiment, line width measurement is performed by capturing a diffraction image of the entire surface of the substrate 11 in a collective field of view, but the present invention is not limited to this. For example, line width measurement may be performed by designating an arbitrary area (including one or more shot areas) that requires line width measurement in the substrate 11 and capturing the diffraction image in a collective field of view. .
[0064]
Furthermore, in the above-described embodiment, the apparatus conditions (tilt angle θt, rotation angle) are set and changed by the tilt mechanism and the rotation mechanism of the stage 12, but the present invention is not limited to this. Instead of the tilt mechanism and rotation mechanism of the stage 12, a tilt mechanism and a rotation mechanism are provided in the illumination optical system 13 and the light receiving optical system (14 to 16), and the apparatus conditions (tilt angle θt, rotation angle) are similarly changed. May be.
[0065]
In the above-described embodiment, 20 types of pattern groups (31w), (32w), (33w), (34w),... Transferred using the line width measuring mask 20 shown in FIG. Although the line width variation is measured, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of pattern groups transferred by a line width measurement mask provided with the cell 50 shown in FIG. 6 and one or more other cells (not shown) may be measured one by one.
[0066]
The cell 50 in FIG. 6 will be described. The cell 50 is provided with two types of repeating patterns 51 and 52. Each of the repeated patterns 51 and 52 is composed of 11 line patterns 53 and 54, and these line patterns 53 and 54 are arranged at a constant pitch along the short direction. Further, the repeated patterns 51 and 52 have the same design line width and repeated pitch, and have different repeated directions (90-degree angle interval).
[0067]
Furthermore, the repeated patterns 51 and 52 are designed so that the outer shape thereof is a square shape. That is, when the length of the line patterns 53 and 54 is L, the number is n (= 11), the repetition pitch is P2, and the design line width is D2, it is designed to satisfy L = n × (P2 + D2). Yes. The repeated patterns 51 and 52 are staggered in the vertical and horizontal directions.
[0068]
In this way, by designing the outer shapes of the repeated patterns 51 and 52 to be square and making the occupied areas of the repeated patterns 51 and 52 equal, the diffraction efficiencies of the repeated patterns 51 and 52 are equalized. As a result, comparative measurement can be performed for each repetition direction of the repeated patterns 51 and 52.
Further, the interval Δ between the repeating patterns 51 and 52 is, for example, three times or more of the repeating pitch (P2). By laying out the repeated patterns 51 and 52 while ensuring the interval Δ at least larger than 1 times the repeating pitch (P2), it is possible to prevent the occurrence of pseudo-diffraction caused by interference between the repeated patterns 51 and 52. The interval Δ may be set based on the order to be excluded from the high-order diffraction condition.
[0069]
A plurality of pattern groups transferred by a line width measuring mask having the cell 50 shown in FIG. 6 and one or more other cells (cells having different repetition pitch and design line width) are lined one by one. Even when a width variation measurement target is selected, a diffraction image of the entire surface of the substrate 11 is captured in a collective field of view, and brightness information of each shot image in the diffraction image is compared to measure line width variation at high speed. Can do.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, line width variation can be measured at high speed regardless of the number of fine patterns to be measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a line width measuring apparatus 10;
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a line width measuring mask 20;
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of one cell 22 of a line width measuring mask 20;
4 is a diagram showing an example of an entire diffraction image of a substrate 11. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a measurement result when an exposure focus shift amount (offset amount) is known;
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a cell 50 according to a modified example.
[Explanation of symbols]
10 Line width measuring device
11 Substrate
12 stages
13 Illumination optics
14 Concave reflector
15 Imaging lens
16 Image sensor
17 Image processing section
20 Line width measurement mask
21 basic blocks
22, 23, 24, 25, 26, 50 cells
31, 32, 33, 34, 51, 52 Repeat pattern
41, 42, 43, 44, 53, 54 Line pattern

Claims

異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されている基板から、前記複数種類の繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込手段と、
前記回折画像の前記異なるショット領域の部分の輝度情報を比較することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を算出する算出手段と
を備えたことを特徴とする線幅計測装置。Image capturing means for selectively capturing diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns from a substrate on which a plurality of types of repetitive patterns are transferred to each of different shot regions;
A line width comprising: a calculating means for calculating line width variation of the repetitive pattern transferred to the different shot areas by comparing luminance information of the different shot areas of the diffraction image Measuring device.

請求項１に記載の線幅計測装置において、
前記画像取込手段は、繰り返し方向が同じで且つ繰り返しピッチおよび設計線幅が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込む
ことを特徴とする線幅計測装置。In the line | wire width measuring apparatus of Claim 1 ,
The line width measuring apparatus, wherein the image capturing means selectively captures the diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns one by one having the same repetitive direction and different repetitive pitches and design line widths.

請求項１に記載の線幅計測装置において、
前記画像取込手段は、繰り返しピッチおよび設計線幅が同じで且つ繰り返し方向が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込む
ことを特徴とする線幅計測装置。In the line | wire width measuring apparatus of Claim 1 ,
The line width measuring apparatus, wherein the image capturing means selectively captures the diffraction images of the plurality of types of repeated patterns having the same repetition pitch and design line width and different repetition directions one by one.

請求項１から請求項３の何れか１項に記載の線幅計測装置において、
前記画像取込手段は、前記繰り返しパターンの前記繰り返し方向および前記繰り返しピッチに応じて画像取り込み時の装置条件を設定する設定部とを有している
ことを特徴とする線幅計測装置。In the line | wire width measuring apparatus of any one of Claims 1-3 ,
The line width measuring apparatus, wherein the image capturing unit includes a setting unit that sets an apparatus condition at the time of capturing an image according to the repetition direction and the repetition pitch of the repetitive pattern.

請求項１から請求項４の何れか１項に記載の線幅計測装置において、
前記基板は、前記基板の各ショット領域の中に前記繰り返しパターンが前記画像取込手段の撮像分解能より小さいピッチで複数配列されている
ことを特徴とする線幅計測装置。In the line width measuring device according to any one of claims 1 to 4 ,
The line width measuring apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the repeated patterns are arranged in each shot area of the substrate at a pitch smaller than an imaging resolution of the image capturing means.

異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されており、かつ、あるショット領域に転写された前記複数種類の繰り返しパターンのうちの少なくとも２種類の繰り返しパターンと繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンが他のショット領域にも転写されている基板から、前記異なるショット領域のそれぞれの前記繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込工程と、
前記回折画像の前記異なるショット領域の部分の輝度情報を比較することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を算出する算出工程と
を備えたことを特徴とする線幅計測方法。A plurality of types of repetitive patterns are transferred to each of different shot regions, and at least two types of repetitive patterns of the plurality of types of repetitive patterns transferred to a certain shot region, a repetitive direction, a repetitive pitch, and a design line A diffraction pattern of a repetitive pattern having the same repetitive direction, repetitive pitch, and design line width of each of the different shot regions is obtained from a substrate on which a repetitive pattern having the same width is also transferred to another shot region. An image capture process for selectively capturing;
A calculation step of calculating line width variation of the repetitive pattern transferred to the different shot areas by comparing luminance information of the different shot areas of the diffraction image. Measurement method.

請求項６に記載の線幅計測方法において、
前記画像取込工程では、前記繰り返し方向が同じで且つ前記繰り返しピッチおよび前記設計線幅が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込む
ことを特徴とする線幅計測方法。The line width measuring method according to claim 6 ,
In the image capturing step, the line width measurement, wherein the diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns having the same repetitive direction and the repetitive pitch and the different design line width are selectively captured one by one. Method.

請求項６に記載の線幅計測方法において、
前記画像取込工程では、前記繰り返しピッチおよび前記設計線幅が同じで且つ前記繰り返し方向が異なる前記複数種類の繰り返しパターンの前記回折画像を１つずつ選択的に取り込む
ことを特徴とする線幅計測方法。The line width measuring method according to claim 6 ,
In the image capturing process, the diffraction image of the plurality of types of repetitive patterns having the same repetition pitch and the same design line width and different repetition directions are selectively captured one by one. Method.

請求項６から請求項８の何れか１項に記載の線幅計測方法において、
前記画像取込工程では、前記繰り返しパターンの前記繰り返し方向および前記繰り返しピッチに応じて画像取り込み時の装置条件を設定する
ことを特徴とする線幅計測方法。In the line width measuring method according to any one of claims 6 to 8 ,
In the image capturing step, apparatus conditions at the time of capturing an image are set according to the repetition direction and the repetition pitch of the repetitive pattern.

請求項６から請求項９の何れか１項に記載の線幅計測方法において、
前記基板は、前記基板の各ショット領域の中に前記繰り返しパターンが前記画像取込手段の撮像分解能より小さいピッチで複数配列されている
ことを特徴とする線幅計測方法。In the line width measuring method according to any one of claims 6 to 9 ,
The line width measuring method, wherein a plurality of the repetitive patterns are arranged at a pitch smaller than the imaging resolution of the image capturing means in each shot area of the substrate.

異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されている基板から、前記複数種類の繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込手段と、Image capturing means for selectively capturing diffraction images of the plurality of types of repetitive patterns from a substrate on which a plurality of types of repetitive patterns are transferred to each of different shot regions;
前記回折画像の前記異なるショット領域の輝度情報を表示することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を表示する表示手段とDisplay means for displaying line width variation of the repetitive pattern transferred to the different shot areas by displaying luminance information of the different shot areas of the diffraction image;
を備えたことを特徴とする線幅変動検出装置。A line width variation detecting device comprising:

請求項１１に記載の線幅変動検出装置において、In the line | wire width fluctuation | variation detection apparatus of Claim 11,
前記基板と前記画像取込装置との相対位置関係を調整する調整手段をさらに備えるAn adjustment unit that adjusts a relative positional relationship between the substrate and the image capturing device is further provided.
ことを特徴とする線幅変動検出装置。A line width variation detecting device characterized by the above.

異なるショット領域のそれぞれに複数種類の繰り返しパターンが転写されており、かつ、あるショット領域に転写された前記複数種類の繰り返しパターンのうちの少なくとも２種類の繰り返しパターンと繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンが他のショット領域にも転写されている基板から、前記異なるショット領域のそれぞれの前記繰り返し方向、繰り返しピッチ及び設計線幅とが同じである繰り返しパターンの回折画像を選択的に取り込む画像取込工程と、A plurality of types of repetitive patterns are transferred to each of different shot regions, and at least two types of repetitive patterns of the plurality of types of repetitive patterns transferred to a certain shot region, a repetitive direction, a repetitive pitch, and a design line A diffraction pattern of a repetitive pattern having the same repetitive direction, repetitive pitch, and design line width of each of the different shot regions is obtained from a substrate on which a repetitive pattern having the same width is also transferred to another shot region. An image capture process for selectively capturing;
前記回折画像の前記異なるショット領域の部分の輝度情報と前記あるショット領域の輝度情報とを表示することにより、前記異なるショット領域に転写された前記繰り返しパターンの線幅変動を輝度情報として表示する表示工程とDisplay that displays the luminance information of the portion of the different shot area of the diffraction image and the luminance information of the certain shot area, thereby displaying the line width variation of the repetitive pattern transferred to the different shot area as luminance information Process and
を備えたことを特徴とする線幅変動表示方法。A line width variation display method characterized by comprising:

請求項１３に記載の線幅変動表示方法において、The line width variation display method according to claim 13,
前記表示に先立って装置に固有な感度の不均一性を補正する補正工程をさらに備えるPrior to the display, the image processing apparatus further includes a correction step for correcting the non-uniformity of sensitivity inherent in the apparatus.
ことを特徴とする線幅変動表示方法。A line width variation display method characterized by the above.