JP2000171683A - 最適フォーカス位置測定方法およびフォーカス位置測定用マスク - Google Patents
最適フォーカス位置測定方法およびフォーカス位置測定用マスクInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 観察者の目視による判断の介在なしに、簡
単、かつ、正確に最適フォーカス位置を測定する。 【解決手段】 投影光学系のフォーカス位置近傍でのみ
露光転写可能なパターン幅を持つ孤立パターン３ａを少
なくとも１つ有するフォーカス位置測定用マスクを用
い、ウェーハを上記投影光学系のフォーカス位置近傍を
含む範囲にわたってその光軸方向に沿って所定の間隔で
段階的に移動して、各移動毎に上記マスクのパターン像
を上記ウェーハ上の別々の領域に一定露光転写し、各移
動毎に露光転写されたレジストパターンのそれぞれにつ
いて、レーザ光を照射してパターンエッジからの回折光
または散乱光を検出し、該光検出結果に基づいて上記孤
立パターンに相当するレジストパターンが形成されたウ
ェーハ移動区間を求め、該移動区間の中間の位置を前記
最適フォーカス位置とする。
単、かつ、正確に最適フォーカス位置を測定する。 【解決手段】 投影光学系のフォーカス位置近傍でのみ
露光転写可能なパターン幅を持つ孤立パターン３ａを少
なくとも１つ有するフォーカス位置測定用マスクを用
い、ウェーハを上記投影光学系のフォーカス位置近傍を
含む範囲にわたってその光軸方向に沿って所定の間隔で
段階的に移動して、各移動毎に上記マスクのパターン像
を上記ウェーハ上の別々の領域に一定露光転写し、各移
動毎に露光転写されたレジストパターンのそれぞれにつ
いて、レーザ光を照射してパターンエッジからの回折光
または散乱光を検出し、該光検出結果に基づいて上記孤
立パターンに相当するレジストパターンが形成されたウ
ェーハ移動区間を求め、該移動区間の中間の位置を前記
最適フォーカス位置とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造などの
使用される投影露光装置の最適フォーカス位置を測定す
る方法およびその最適フォーカス位置測定に用いるフォ
ーカス位置測定用マスクに関する。
使用される投影露光装置の最適フォーカス位置を測定す
る方法およびその最適フォーカス位置測定に用いるフォ
ーカス位置測定用マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体プロセスのフォトグラフィ工程で
は、レチクル上に形成された微細パターンを表面にレジ
スト膜が形成されたウェーハ上に投影露光してレジスト
パターンが形成される。この際の投影露光には、原寸パ
ターンの数倍のレチクルパターンを縮小投影光学系でウ
ェーハ上に転写するステッパー露光装置などの投影露光
装置が用いられる。
は、レチクル上に形成された微細パターンを表面にレジ
スト膜が形成されたウェーハ上に投影露光してレジスト
パターンが形成される。この際の投影露光には、原寸パ
ターンの数倍のレチクルパターンを縮小投影光学系でウ
ェーハ上に転写するステッパー露光装置などの投影露光
装置が用いられる。
【０００３】図６は、そのステッパー露光装置の概略構
成図である。このステッパー露光装置は、照明系１００
から発せられた光がコンデンサレンズ１０１を介してレ
チクル１０２を照明し、該照明により得られたレチクル
パターン像が縮小投影レンズ１０３を介してＸ−Ｙステ
ージ１０５上のウェーハ１０４上に縮小投影されるよう
になっている。
成図である。このステッパー露光装置は、照明系１００
から発せられた光がコンデンサレンズ１０１を介してレ
チクル１０２を照明し、該照明により得られたレチクル
パターン像が縮小投影レンズ１０３を介してＸ−Ｙステ
ージ１０５上のウェーハ１０４上に縮小投影されるよう
になっている。
【０００４】上記のような投影露光装置では、ウェーハ
１０４をその露光面が縮小投影レンズ１０３の最適フォ
ーカス位置にくるように配置する必要がある。そのた
め、ウェーハ１０４上にレチクルパターンを転写する前
に、縮小投影レンズ１０３の最適フォーカス位置を求め
る必要がある。この縮小投影レンズの最適フォーカス位
置は次のようにして求めることができる。
１０４をその露光面が縮小投影レンズ１０３の最適フォ
ーカス位置にくるように配置する必要がある。そのた
め、ウェーハ１０４上にレチクルパターンを転写する前
に、縮小投影レンズ１０３の最適フォーカス位置を求め
る必要がある。この縮小投影レンズの最適フォーカス位
置は次のようにして求めることができる。
【０００５】ウェーハ１０４を縮小投影レンズ１０３の
フォーカス位置近傍でその光軸方向に沿って所定の間隔
で段階的に移動し、各移動毎にフォーカス測定用レチク
ル（フォーカス測定用マスク）上に形成されたパターン
をウェーハ上の別々の領域に実際に一定露光転写する。
そして、各露光転写により得られたレジストパターンを
光学顕微鏡またはＳＥＭ装置を使用して観察する。ウェ
ーハを移動しながら露光転写を行った場合、最適フォー
カス位置では、図７（ａ）に示すような寸法変動量の少
ない正確なレジストパターンを得られ、デフォーカス位
置では図７（ｂ）に示すようなエッジ部分が崩れたレジ
ストパターンが得られることになる。よって、図７
（ａ）に示すような正確なレジストパターンが得られた
露光位置を求めることにより、縮小投影レンズ１０３の
最適フォーカス位置を知ることができる。
フォーカス位置近傍でその光軸方向に沿って所定の間隔
で段階的に移動し、各移動毎にフォーカス測定用レチク
ル（フォーカス測定用マスク）上に形成されたパターン
をウェーハ上の別々の領域に実際に一定露光転写する。
そして、各露光転写により得られたレジストパターンを
光学顕微鏡またはＳＥＭ装置を使用して観察する。ウェ
ーハを移動しながら露光転写を行った場合、最適フォー
カス位置では、図７（ａ）に示すような寸法変動量の少
ない正確なレジストパターンを得られ、デフォーカス位
置では図７（ｂ）に示すようなエッジ部分が崩れたレジ
ストパターンが得られることになる。よって、図７
（ａ）に示すような正確なレジストパターンが得られた
露光位置を求めることにより、縮小投影レンズ１０３の
最適フォーカス位置を知ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の最適フォーカス位置測定手法においては、レジ
ストパターンが正確に形成されているかどうかの判断を
観察者が目視により行うため、正確な測定は困難であ
り、かつ、手間のかかるものとなっていた。
た従来の最適フォーカス位置測定手法においては、レジ
ストパターンが正確に形成されているかどうかの判断を
観察者が目視により行うため、正確な測定は困難であ
り、かつ、手間のかかるものとなっていた。
【０００７】なお、観察者の目視による判断が介在しな
い手法として、レジストパターンを撮像し、該撮像デー
タに基づいてパターンの寸法変動量を測定する手法など
がある。しかしながら、このような手法の場合、各露光
転写されたレジストパターンについて、撮像を行い、該
撮像データからパターンエッジを抽出するなどの画像処
理を行う必要があるため、測定に時間がかかるなどの問
題があった。
い手法として、レジストパターンを撮像し、該撮像デー
タに基づいてパターンの寸法変動量を測定する手法など
がある。しかしながら、このような手法の場合、各露光
転写されたレジストパターンについて、撮像を行い、該
撮像データからパターンエッジを抽出するなどの画像処
理を行う必要があるため、測定に時間がかかるなどの問
題があった。
【０００８】本発明の目的は、観察者の目視による判断
の介在なしに、簡単、かつ、正確に最適フォーカス位置
を測定することのできる方法および装置を提供すること
にある。さらには、その最適フォーカス位置測定に用い
られるフォーカス位置測定用マスクを提供することにあ
る。
の介在なしに、簡単、かつ、正確に最適フォーカス位置
を測定することのできる方法および装置を提供すること
にある。さらには、その最適フォーカス位置測定に用い
られるフォーカス位置測定用マスクを提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の最適フォーカス位置測定方法は、所
望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェーハ上に
露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位置を測定
する方法において、前記投影光学系のデフォーカス位置
では露光転写されないパターン幅を持つ孤立パターンを
少なくとも１つ有するフォーカス位置測定用マスクを用
い、前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向に沿って
所定の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前記フォー
カス位置測定用マスクのパターン像を前記ウェーハ上の
別々の領域に一定露光転写し、前記各移動毎に露光転写
されたレジストパターンのそれぞれについて、レーザ光
を照射してパターンエッジからの回折光または散乱光を
検出し、該光検出結果に基づいて前記孤立パターンに相
当するレジストパターンが形成されたウェーハ移動区間
を求め、該移動区間の中間の位置を前記最適フォーカス
位置とすることを特徴とする。
め、本発明の第１の最適フォーカス位置測定方法は、所
望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェーハ上に
露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位置を測定
する方法において、前記投影光学系のデフォーカス位置
では露光転写されないパターン幅を持つ孤立パターンを
少なくとも１つ有するフォーカス位置測定用マスクを用
い、前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向に沿って
所定の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前記フォー
カス位置測定用マスクのパターン像を前記ウェーハ上の
別々の領域に一定露光転写し、前記各移動毎に露光転写
されたレジストパターンのそれぞれについて、レーザ光
を照射してパターンエッジからの回折光または散乱光を
検出し、該光検出結果に基づいて前記孤立パターンに相
当するレジストパターンが形成されたウェーハ移動区間
を求め、該移動区間の中間の位置を前記最適フォーカス
位置とすることを特徴とする。
【００１０】本発明の第２の最適フォーカス位置測定方
法は、所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェ
ーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位
置を測定する方法において、前記投影光学系のデフォー
カス位置での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１お
よび第２のパターンが平行に設けられ、これらパターン
の間に、前記投影光学系のデフォーカス位置では露光転
写されないパターン幅を持つ孤立パターンが平行に設け
られたフォーカス位置測定用マスクを用い、前記ウェー
ハを前記投影光学系の光軸方向に沿って所定の間隔で段
階的に移動して、各移動毎に前記フォーカス位置測定用
マスクのパターン像を前記ウェーハ上の別々の領域に一
定露光転写し、前記各移動毎に露光転写されたレジスト
パターンのそれぞれについて、レーザ光を照射してパタ
ーンエッジからの回折光または散乱光を検出し、該光検
出結果に基づいて、前記孤立パターンに相当するレジス
トパターンが形成されたウェーハ移動区間については、
該孤立パターンに相当するレジストパターンと前記第１
または第２のパターンに相当するレジストパターンとの
間を第１の間隔として求め、前記孤立パターンに相当す
るレジストパターンが形成されなかったウェーハ移動区
間については、前記第１および第２のパターンに相当す
るレジストパターン間を第２の間隔として求めるように
し、前記第１の間隔が求められたウェーハ移動区間の中
間の位置を前記最適フォーカス位置とすることを特徴と
する。
法は、所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェ
ーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位
置を測定する方法において、前記投影光学系のデフォー
カス位置での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１お
よび第２のパターンが平行に設けられ、これらパターン
の間に、前記投影光学系のデフォーカス位置では露光転
写されないパターン幅を持つ孤立パターンが平行に設け
られたフォーカス位置測定用マスクを用い、前記ウェー
ハを前記投影光学系の光軸方向に沿って所定の間隔で段
階的に移動して、各移動毎に前記フォーカス位置測定用
マスクのパターン像を前記ウェーハ上の別々の領域に一
定露光転写し、前記各移動毎に露光転写されたレジスト
パターンのそれぞれについて、レーザ光を照射してパタ
ーンエッジからの回折光または散乱光を検出し、該光検
出結果に基づいて、前記孤立パターンに相当するレジス
トパターンが形成されたウェーハ移動区間については、
該孤立パターンに相当するレジストパターンと前記第１
または第２のパターンに相当するレジストパターンとの
間を第１の間隔として求め、前記孤立パターンに相当す
るレジストパターンが形成されなかったウェーハ移動区
間については、前記第１および第２のパターンに相当す
るレジストパターン間を第２の間隔として求めるように
し、前記第１の間隔が求められたウェーハ移動区間の中
間の位置を前記最適フォーカス位置とすることを特徴と
する。
【００１１】本発明の第３の最適フォーカス位置測定方
法は、所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェ
ーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位
置を測定する方法において、前記投影光学系のデフォー
カス位置での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１乃
至第３のパターンと、前記投影光学系のデフォーカス位
置では露光転写されないパターン幅を持つ孤立パターン
とが形成され、前記第１のパターンに沿ってその両側に
前記第２のパターン、前記第３のパターンがそれぞれ同
じ間隔で設けられ、前記第１のパターンと前記第２のパ
ターンとの間に前記孤立パターンが前記第１または第２
のパターンに沿って設けられたフォーカス位置測定用マ
スクを用い、前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向
に沿って所定の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前
記フォーカス位置測定用マスクのパターン像を前記ウェ
ーハ上の別々の領域に一定露光転写し、前記各移動毎に
露光転写されたレジストパターンのそれぞれについて、
レーザ光を照射してパターンエッジからの回折光または
散乱光を検出し、該光検出結果に基づいて、前記第１の
パターンに相当するレジストパターンの両側のエッジか
らそれぞれ最も近いレジストパターンエッジまでの間隔
を求め、これら間隔の差分の変化に基づいて前記孤立パ
ターンに相当するレジストパターンが形成されたウェー
ハ移動区間を求め、該区間の中間の位置を前記最適フォ
ーカス位置とすることを特徴とする。
法は、所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェ
ーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位
置を測定する方法において、前記投影光学系のデフォー
カス位置での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１乃
至第３のパターンと、前記投影光学系のデフォーカス位
置では露光転写されないパターン幅を持つ孤立パターン
とが形成され、前記第１のパターンに沿ってその両側に
前記第２のパターン、前記第３のパターンがそれぞれ同
じ間隔で設けられ、前記第１のパターンと前記第２のパ
ターンとの間に前記孤立パターンが前記第１または第２
のパターンに沿って設けられたフォーカス位置測定用マ
スクを用い、前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向
に沿って所定の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前
記フォーカス位置測定用マスクのパターン像を前記ウェ
ーハ上の別々の領域に一定露光転写し、前記各移動毎に
露光転写されたレジストパターンのそれぞれについて、
レーザ光を照射してパターンエッジからの回折光または
散乱光を検出し、該光検出結果に基づいて、前記第１の
パターンに相当するレジストパターンの両側のエッジか
らそれぞれ最も近いレジストパターンエッジまでの間隔
を求め、これら間隔の差分の変化に基づいて前記孤立パ
ターンに相当するレジストパターンが形成されたウェー
ハ移動区間を求め、該区間の中間の位置を前記最適フォ
ーカス位置とすることを特徴とする。
【００１２】本発明のフォーカス位置測定用マスクは、
所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェーハ上
に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位置を測
定するためのフォーカス位置測定用マスクであって、前
記投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されない
パターン幅を持つ孤立パターンが少なくとも１つ形成さ
れていることを特徴とする。
所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェーハ上
に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位置を測
定するためのフォーカス位置測定用マスクであって、前
記投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されない
パターン幅を持つ孤立パターンが少なくとも１つ形成さ
れていることを特徴とする。
【００１３】上記の場合、前記投影光学系のデフォーカ
ス位置での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１およ
び第２のパターンが平行に設けられ、これらパターンの
間に前記孤立パターンが平行に設けられた構成としても
よい。
ス位置での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１およ
び第２のパターンが平行に設けられ、これらパターンの
間に前記孤立パターンが平行に設けられた構成としても
よい。
【００１４】また、前記投影光学系のデフォーカス位置
での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１乃至第３の
パターンをさらに有し、前記第１のパターンに沿ってそ
の両側に前記第２のパターン、前記第３のパターンがそ
れぞれ同じ間隔で設けられ、前記第１のパターンと前記
第２のパターンとの間に前記孤立パターンが前記第１ま
たは第２のパターンに沿って設けられた構成としてもよ
い。 （作用）上記のとおりの本発明において、フォーカス位
置測定用マスクに形成される孤立パターンのパターン幅
は、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅とされているので、このマスクパターン像
を露光転写した場合は、投影光学系の最適フォーカス位
置近傍においてのみ孤立パターンに相当するレジストパ
ターンが形成され、それ以外のデフォーカス位置では孤
立パターンに相当するレジストパターンは形成されな
い。したがって、孤立パターンに相当するレジストパタ
ーンが形成された区間を検出することにより、上記最適
フォーカス位置近傍の区間を知ることができ、該区間の
中間を求めることにより上記投影光学系の最適フォーカ
ス位置を知ることができる。
での露光転写が可能なパターン幅を持つ第１乃至第３の
パターンをさらに有し、前記第１のパターンに沿ってそ
の両側に前記第２のパターン、前記第３のパターンがそ
れぞれ同じ間隔で設けられ、前記第１のパターンと前記
第２のパターンとの間に前記孤立パターンが前記第１ま
たは第２のパターンに沿って設けられた構成としてもよ
い。 （作用）上記のとおりの本発明において、フォーカス位
置測定用マスクに形成される孤立パターンのパターン幅
は、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅とされているので、このマスクパターン像
を露光転写した場合は、投影光学系の最適フォーカス位
置近傍においてのみ孤立パターンに相当するレジストパ
ターンが形成され、それ以外のデフォーカス位置では孤
立パターンに相当するレジストパターンは形成されな
い。したがって、孤立パターンに相当するレジストパタ
ーンが形成された区間を検出することにより、上記最適
フォーカス位置近傍の区間を知ることができ、該区間の
中間を求めることにより上記投影光学系の最適フォーカ
ス位置を知ることができる。
【００１５】また、本発明では、パターンエッジからの
回折光または散乱光が検出され、該光検出結果に基づい
て孤立パターンに相当するレジストパターンが形成され
たウェーハ移動区間が求められるようになっているの
で、従来のような観察者の目視による判断は介在しな
い。加えて、撮像データからパターンエッジを抽出する
などの画像処理を行う必要もないので、測定に時間がか
かるなどの問題が生じることもない。
回折光または散乱光が検出され、該光検出結果に基づい
て孤立パターンに相当するレジストパターンが形成され
たウェーハ移動区間が求められるようになっているの
で、従来のような観察者の目視による判断は介在しな
い。加えて、撮像データからパターンエッジを抽出する
などの画像処理を行う必要もないので、測定に時間がか
かるなどの問題が生じることもない。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００１７】図１に、本発明の最適フォーカス位置測定
方法に使用されるフォーカス位置測定用マスクのパター
ンの一例を示す。このフォーカス位置測定用マスクのパ
ターンは、略方形の内枠１と、該内枠１をその外周に沿
って取り囲むように設けられた外枠２と、これら内枠１
と外枠２の間に設けられた所定の幅の孤立ライン３ａ，
３ｂを備える。孤立ライン３ａ，３ｂは、内枠１の外周
（または外枠２の内周）に沿ってそれぞれ縦方向、横方
向に設けられている。すなわち、孤立ライン３ａ，３ｂ
はその長手方向において略直角に交わるようになってい
る。
方法に使用されるフォーカス位置測定用マスクのパター
ンの一例を示す。このフォーカス位置測定用マスクのパ
ターンは、略方形の内枠１と、該内枠１をその外周に沿
って取り囲むように設けられた外枠２と、これら内枠１
と外枠２の間に設けられた所定の幅の孤立ライン３ａ，
３ｂを備える。孤立ライン３ａ，３ｂは、内枠１の外周
（または外枠２の内周）に沿ってそれぞれ縦方向、横方
向に設けられている。すなわち、孤立ライン３ａ，３ｂ
はその長手方向において略直角に交わるようになってい
る。
【００１８】以下、上記のフォーカス位置測定用マスク
を使用して前述の図５に示したような投影露光装置の最
適フォーカス位置を測定する方法について説明する。
を使用して前述の図５に示したような投影露光装置の最
適フォーカス位置を測定する方法について説明する。
【００１９】レチクル１０２に代えて上記のフォーカス
位置測定用マスクをセットし、表面にレジストが塗布さ
れたウェーハ１０４を縮小投影レンズ１０３のフォーカ
ス位置近傍でその光軸方向に沿って所定の間隔で段階的
に移動して、各移動毎にフォーカス位置測定用マスク上
に形成されたパターンをウェーハ上の別々の領域に実際
に一定露光する。露光後、ウェーハを現像してレジスト
パターンを形成する。
位置測定用マスクをセットし、表面にレジストが塗布さ
れたウェーハ１０４を縮小投影レンズ１０３のフォーカ
ス位置近傍でその光軸方向に沿って所定の間隔で段階的
に移動して、各移動毎にフォーカス位置測定用マスク上
に形成されたパターンをウェーハ上の別々の領域に実際
に一定露光する。露光後、ウェーハを現像してレジスト
パターンを形成する。
【００２０】続いて、上記のようにして露光転写された
レジストパターンのうち、どの段階で露光されたパター
ンが最適フォーカス位置のものかを判定する。この最適
フォーカス位置の判定には、図２に示す以下のような装
置を用いる。
レジストパターンのうち、どの段階で露光されたパター
ンが最適フォーカス位置のものかを判定する。この最適
フォーカス位置の判定には、図２に示す以下のような装
置を用いる。
【００２１】最適フォーカス位置の判定に用いる装置
は、上記のレジストパターンが形成されたウェーハ１４
が固定されるＸ−Ｙステージ１０と、ウェーハ１４を所
定の角度で照明するレーザ光源１１と、ウェーハ１４の
パターンエッジからの回折光または散乱光を検出する受
光器１２と、Ｘ−Ｙステージ１０の移動を制御するとと
もに、受光器１２の出力に基づいてウェーハ１４上に露
光転写された各レジストパターンのパターン間隔を測定
し、該測定結果から最適フォーカス位置を判定する制御
・演算処理部１３とから構成される。
は、上記のレジストパターンが形成されたウェーハ１４
が固定されるＸ−Ｙステージ１０と、ウェーハ１４を所
定の角度で照明するレーザ光源１１と、ウェーハ１４の
パターンエッジからの回折光または散乱光を検出する受
光器１２と、Ｘ−Ｙステージ１０の移動を制御するとと
もに、受光器１２の出力に基づいてウェーハ１４上に露
光転写された各レジストパターンのパターン間隔を測定
し、該測定結果から最適フォーカス位置を判定する制御
・演算処理部１３とから構成される。
【００２２】上記最適フォーカス位置判定装置では、制
御・演算処理部１３が、レーザスポットがウェーハ１４
上の各レジストパターンを一定の速度で一定方向に通過
するようにＸ−Ｙステージ１０の移動を制御するととも
に、受光器１２の出力に基づいて各レジストパターンに
おけるパターンエッジの間隔を測定する。
御・演算処理部１３が、レーザスポットがウェーハ１４
上の各レジストパターンを一定の速度で一定方向に通過
するようにＸ−Ｙステージ１０の移動を制御するととも
に、受光器１２の出力に基づいて各レジストパターンに
おけるパターンエッジの間隔を測定する。
【００２３】最適フォーカス位置で露光転写されたレジ
ストパターンを測定した場合の受光器１２の出力例を図
３（ａ）に示し、デフォーカス位置で露光転写されたレ
ジストパターンを測定した場合の受光器１２の出力例を
図３（ｂ）に示す。最適フォーカス位置では、内枠およ
び外枠のパターンとともに孤立パターンが形成されるの
で、このレジストパターンを測定した場合の受光器１２
の出力には、図３（ａ）に示すような孤立パターンのエ
ッジが現れる。一方、デフォーカス位置では、孤立パタ
ーンが露光転写された部分は、ピントがずれるにしたが
ってパターン寸法が細り（図７（ｂ）参照）、最後には
消失することになる。そのため、デフォーカス位置で転
写露光されたレジストパターンを測定した場合の受光器
１２の出力には、図３（ｂ）に示すように図３（ａ）の
ような明確な孤立パターンのエッジは現れない。
ストパターンを測定した場合の受光器１２の出力例を図
３（ａ）に示し、デフォーカス位置で露光転写されたレ
ジストパターンを測定した場合の受光器１２の出力例を
図３（ｂ）に示す。最適フォーカス位置では、内枠およ
び外枠のパターンとともに孤立パターンが形成されるの
で、このレジストパターンを測定した場合の受光器１２
の出力には、図３（ａ）に示すような孤立パターンのエ
ッジが現れる。一方、デフォーカス位置では、孤立パタ
ーンが露光転写された部分は、ピントがずれるにしたが
ってパターン寸法が細り（図７（ｂ）参照）、最後には
消失することになる。そのため、デフォーカス位置で転
写露光されたレジストパターンを測定した場合の受光器
１２の出力には、図３（ｂ）に示すように図３（ａ）の
ような明確な孤立パターンのエッジは現れない。
【００２４】制御・演算処理部１３は、上記のような受
光器１２の出力の違いに基づいて最適フォーカス位置を
判定する。具体的には、制御・演算処理部１３が以下の
ようにして最適フォーカス位置の判定を行う。
光器１２の出力の違いに基づいて最適フォーカス位置を
判定する。具体的には、制御・演算処理部１３が以下の
ようにして最適フォーカス位置の判定を行う。
【００２５】図３（ａ）に示すような出力結果を得られ
た場合には、孤立パターン内側エッジから内枠のパター
ンエッジまでの間隔ｂ（これは、図１に示す間隔Ｂに相
当する。）と、内枠パターンエッジから外枠パターン内
側エッジまでの間隔ａ（これは、図１に示す間隔Ａに相
当する。）とを求めてそのずれ量（ａ−ｂ）を算出す
る。他方、図３（ｂ）に示すような孤立パターンのエッ
ジが含れていない出力結果を得られた場合には、外枠パ
ターン内側エッジから内枠のパターンエッジまでの間隔
ｂ（これは、図１に示す間隔Ｂ’に相当する。）と、内
枠パターンエッジから外枠パターン内側エッジまでの間
隔ａ（これは、図１に示す間隔Ａに相当する。）とを求
めてそのずれ量（ａ−ｂ）を算出する。ここで、孤立パ
ターン内側エッジ部分および外枠パターン内側エッジ部
分は５０％スライスにより与えられる。
た場合には、孤立パターン内側エッジから内枠のパター
ンエッジまでの間隔ｂ（これは、図１に示す間隔Ｂに相
当する。）と、内枠パターンエッジから外枠パターン内
側エッジまでの間隔ａ（これは、図１に示す間隔Ａに相
当する。）とを求めてそのずれ量（ａ−ｂ）を算出す
る。他方、図３（ｂ）に示すような孤立パターンのエッ
ジが含れていない出力結果を得られた場合には、外枠パ
ターン内側エッジから内枠のパターンエッジまでの間隔
ｂ（これは、図１に示す間隔Ｂ’に相当する。）と、内
枠パターンエッジから外枠パターン内側エッジまでの間
隔ａ（これは、図１に示す間隔Ａに相当する。）とを求
めてそのずれ量（ａ−ｂ）を算出する。ここで、孤立パ
ターン内側エッジ部分および外枠パターン内側エッジ部
分は５０％スライスにより与えられる。
【００２６】図４に、各露光転写されたレジストパター
ンについて算出されたずれ量（ａ−ｂ）とフォーカス位
置との関係を示す。この特性曲線では、フォーカス位置
Ｆ１を境に、孤立パターンエッジが検出されなかった状
態から孤立パターンエッジが検出された状態へ遷移し、
フォーカス位置Ｆ２を境に再び孤立パターンエッジが検
出されなかった状態になる。制御・演算処理部１３で
は、このグラフの孤立パターンエッジが検出された状態
の区間Ｆ１〜Ｆ２の中間の位置が最適フォーカス位置と
して算出される。
ンについて算出されたずれ量（ａ−ｂ）とフォーカス位
置との関係を示す。この特性曲線では、フォーカス位置
Ｆ１を境に、孤立パターンエッジが検出されなかった状
態から孤立パターンエッジが検出された状態へ遷移し、
フォーカス位置Ｆ２を境に再び孤立パターンエッジが検
出されなかった状態になる。制御・演算処理部１３で
は、このグラフの孤立パターンエッジが検出された状態
の区間Ｆ１〜Ｆ２の中間の位置が最適フォーカス位置と
して算出される。
【００２７】上述のようにして制御・演算処理部１３で
算出された最適フォーカス位置に基づいて、投影露光装
置では、ウェーハの露光面が縮小投影レンズの最適フォ
ーカス位置にくるように設定される。
算出された最適フォーカス位置に基づいて、投影露光装
置では、ウェーハの露光面が縮小投影レンズの最適フォ
ーカス位置にくるように設定される。
【００２８】以上の説明では、最適フォーカス位置をず
れ量（ａ−ｂ）に基づいて算出しているが、単に、孤立
パターンエッジが検出されなかった状態における間隔ｂ
と、孤立パターンエッジが検出された状態における間隔
ｂの違いに基づいて最適フォーカス位置を算出すること
もできる。また、単に、孤立パターンに相当するレジス
トパターンが形成された区間を検出して、その区間の中
間を求めることにより最適フォーカス位置を算出するこ
ともできる。
れ量（ａ−ｂ）に基づいて算出しているが、単に、孤立
パターンエッジが検出されなかった状態における間隔ｂ
と、孤立パターンエッジが検出された状態における間隔
ｂの違いに基づいて最適フォーカス位置を算出すること
もできる。また、単に、孤立パターンに相当するレジス
トパターンが形成された区間を検出して、その区間の中
間を求めることにより最適フォーカス位置を算出するこ
ともできる。
【００２９】フォーカス位置測定用マスクは、図１に示
したパターンに限定されることはない。例えば、内枠お
よび外枠のパターンは、投影光学系のデフォーカス位置
での露光転写が可能なパターン幅であればよく、孤立パ
ターンは、露光転写された孤立パターンのエッジを最適
フォーカス位置判定装置によって検出できる程度の幅
で、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅であればよく、これらパターンの形状およ
び配置は、上述の最適フォーカス位置判定の方法に応じ
て種々選択可能である。例えば、フォーカス位置測定用
マスクは、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写
されないパターン幅を持つ孤立パターンが少なくとも１
つ形成されていれば、その孤立パターンに相当するレジ
ストパターンを検出することにより最適フォーカス位置
を算出することができる。フォーカス位置測定用マスク
の一例として、図５に、内枠をその外周に沿って複数の
孤立パターンで囲むように形成されたラインアンドスペ
ースパターンを示す。
したパターンに限定されることはない。例えば、内枠お
よび外枠のパターンは、投影光学系のデフォーカス位置
での露光転写が可能なパターン幅であればよく、孤立パ
ターンは、露光転写された孤立パターンのエッジを最適
フォーカス位置判定装置によって検出できる程度の幅
で、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅であればよく、これらパターンの形状およ
び配置は、上述の最適フォーカス位置判定の方法に応じ
て種々選択可能である。例えば、フォーカス位置測定用
マスクは、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写
されないパターン幅を持つ孤立パターンが少なくとも１
つ形成されていれば、その孤立パターンに相当するレジ
ストパターンを検出することにより最適フォーカス位置
を算出することができる。フォーカス位置測定用マスク
の一例として、図５に、内枠をその外周に沿って複数の
孤立パターンで囲むように形成されたラインアンドスペ
ースパターンを示す。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
観察者の目視による判断の介在なしに最適フォーカス位
置を求めることができるので、より正確に測定すること
ができる。
観察者の目視による判断の介在なしに最適フォーカス位
置を求めることができるので、より正確に測定すること
ができる。
【００３１】また、本発明によれば、撮像データからエ
ッジパターンを抽出するといった複雑な処理は行わず、
レジストパターンエッジからの回折光または散乱光を検
出することによりレジストパターンエッジを検出するの
で、簡単に最適フォーカス位置を求めることができる。
ッジパターンを抽出するといった複雑な処理は行わず、
レジストパターンエッジからの回折光または散乱光を検
出することによりレジストパターンエッジを検出するの
で、簡単に最適フォーカス位置を求めることができる。
【図１】本発明の最適フォーカス位置測定方法に使用さ
れるフォーカス位置測定用マスクのパターンの一例を示
す。
れるフォーカス位置測定用マスクのパターンの一例を示
す。
【図２】本発明の最適フォーカス位置測定方法が適用さ
れる最適フォーカス位置判定装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
れる最適フォーカス位置判定装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
【図３】図２に示す最適フォーカス位置判定装置の受光
器の出力の１例を示す図で、（ａ）は最適フォーカス位
置で露光転写されたレジストパターンを測定した場合の
出力例、（ｂ）はデフォーカス位置で露光転写されたレ
ジストパターンを測定した場合の出力例を示す。
器の出力の１例を示す図で、（ａ）は最適フォーカス位
置で露光転写されたレジストパターンを測定した場合の
出力例、（ｂ）はデフォーカス位置で露光転写されたレ
ジストパターンを測定した場合の出力例を示す。
【図４】露光転写されたレジストパターンについて算出
されたずれ量（ａ−ｂ）とフォーカス位置との関係を示
す図である。
されたずれ量（ａ−ｂ）とフォーカス位置との関係を示
す図である。
【図５】ラインアンドスペースパターンのフォーカス位
置測定用マスクを示す図である。
置測定用マスクを示す図である。
【図６】一般的なステッパー露光装置の概略構成図であ
る。
る。
【図７】（ａ）は最適フォーカス位置で露光転写された
レジストパターンの形状を示す図で、（ｂ）はデフォー
カス位置で露光転写されたレジストパターンの形状を示
す図である。
レジストパターンの形状を示す図で、（ｂ）はデフォー
カス位置で露光転写されたレジストパターンの形状を示
す図である。
１ 内枠 ２ 外枠 ３ａ、３ｂ 孤立パターン
Claims (6)
- 【請求項１】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定する方法において、 前記投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅を持つ孤立パターンを少なくとも１つ有す
るフォーカス位置測定用マスクを用い、 前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向に沿って所定
の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前記フォーカス
位置測定用マスクのパターン像を前記ウェーハ上の別々
の領域に一定露光転写し、 前記各移動毎に露光転写されたレジストパターンのそれ
ぞれについて、レーザ光を照射してパターンエッジから
の回折光または散乱光を検出し、該光検出結果に基づい
て前記孤立パターンに相当するレジストパターンが形成
されたウェーハ移動区間を求め、該移動区間の中間の位
置を前記最適フォーカス位置とすることを特徴とする最
適フォーカス位置測定方法。 - 【請求項２】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定する方法において、 前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第１および第２のパターンが平行に
設けられ、これらパターンの間に、前記投影光学系のデ
フォーカス位置では露光転写されないパターン幅を持つ
孤立パターンが平行に設けられたフォーカス位置測定用
マスクを用い、 前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向に沿って所定
の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前記フォーカス
位置測定用マスクのパターン像を前記ウェーハ上の別々
の領域に一定露光転写し、 前記各移動毎に露光転写されたレジストパターンのそれ
ぞれについて、レーザ光を照射してパターンエッジから
の回折光または散乱光を検出し、該光検出結果に基づい
て、前記孤立パターンに相当するレジストパターンが形
成されたウェーハ移動区間については、該孤立パターン
に相当するレジストパターンと前記第１または第２のパ
ターンに相当するレジストパターンとの間を第１の間隔
として求め、前記孤立パターンに相当するレジストパタ
ーンが形成されなかったウェーハ移動区間については、
前記第１および第２のパターンに相当するレジストパタ
ーン間を第２の間隔として求めるようにし、前記第１の
間隔が求められたウェーハ移動区間の中間の位置を前記
最適フォーカス位置とすることを特徴とする最適フォー
カス位置測定方法。 - 【請求項３】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定する方法において、 前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第１乃至第３のパターンと、前記投
影光学系のデフォーカス位置では露光転写されないパタ
ーン幅を持つ孤立パターンとが形成され、前記第１のパ
ターンに沿ってその両側に前記第２のパターン、前記第
３のパターンがそれぞれ同じ間隔で設けられ、前記第１
のパターンと前記第２のパターンとの間に前記孤立パタ
ーンが前記第１または第２のパターンに沿って設けられ
たフォーカス位置測定用マスクを用い、 前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向に沿って所定
の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前記フォーカス
位置測定用マスクのパターン像を前記ウェーハ上の別々
の領域に一定露光転写し、 前記各移動毎に露光転写されたレジストパターンのそれ
ぞれについて、レーザ光を照射してパターンエッジから
の回折光または散乱光を検出し、該光検出結果に基づい
て、前記第１のパターンに相当するレジストパターンの
両側のエッジからそれぞれ最も近いレジストパターンエ
ッジまでの間隔を求め、これら間隔の差分の変化に基づ
いて前記孤立パターンに相当するレジストパターンが形
成されたウェーハ移動区間を求め、該区間の中間の位置
を前記最適フォーカス位置とすることを特徴とする最適
フォーカス位置測定方法。 - 【請求項４】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定するためのフォーカス位置測定用マス
クであって、 前記投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅を持つ孤立パターンが少なくとも１つ形成
されていることを特徴とするフォーカス位置測定用マス
ク。 - 【請求項５】 請求項４に記載のフォーカス位置測定用
マスクにおいて、 前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第１および第２のパターンが平行に
設けられ、これらパターンの間に前記孤立パターンが平
行に設けられていることを特徴とするフォーカス位置測
定用マスク。 - 【請求項６】 請求項４に記載のフォーカス位置測定用
マスクにおいて、 前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第１乃至第３のパターンをさらに有
し、前記第１のパターンに沿ってその両側に前記第２の
パターン、前記第３のパターンがそれぞれ同じ間隔で設
けられ、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの
間に前記孤立パターンが前記第１または第２のパターン
に沿って設けられていることを特徴とするフォーカス位
置測定用マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34327898A JP3201473B2 (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 最適フォーカス位置測定方法およびフォーカス位置測定用マスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34327898A JP3201473B2 (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 最適フォーカス位置測定方法およびフォーカス位置測定用マスク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171683A true JP2000171683A (ja) | 2000-06-23 |
| JP3201473B2 JP3201473B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=18360293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34327898A Expired - Fee Related JP3201473B2 (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 最適フォーカス位置測定方法およびフォーカス位置測定用マスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3201473B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030031404A (ko) * | 2001-10-15 | 2003-04-21 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 포커스 모니터용 포토마스크, 포커스 모니터 방법, 포커스모니터용 장치 및 장치의 제조 방법 |
| KR100831680B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-05-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 노광 포커스 계측 패턴을 가지는 마스크 및 이를 이용한계측 방법 |
| JP2009037026A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Ushio Inc | 帯状ワークの露光装置及び帯状ワークの露光装置におけるフォーカス調整方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7105540B2 (ja) | 2017-03-21 | 2022-07-25 | 株式会社東芝 | Ｉｃカード、およびｉｃカードの制御方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01187817A (ja) * | 1988-01-21 | 1989-07-27 | Nikon Corp | 露光方法、露光条件測定方法及ぴパターン測定方法 |
| JPH07326563A (ja) * | 1994-06-01 | 1995-12-12 | Hitachi Ltd | 露光条件評価用パターンとそれを使用する露光条件評価方法および装置 |
| JPH0945609A (ja) * | 1995-07-26 | 1997-02-14 | Canon Inc | ベストフォーカス決定方法及びそれを用いた露光条件決定方法 |
| JPH09270379A (ja) * | 1996-04-01 | 1997-10-14 | Miyazaki Oki Electric Co Ltd | フォーカス評価用レチクルおよびフォーカス評価方法 |
| JPH1055946A (ja) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Nikon Corp | 露光条件測定方法 |
-
1998
- 1998-12-02 JP JP34327898A patent/JP3201473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01187817A (ja) * | 1988-01-21 | 1989-07-27 | Nikon Corp | 露光方法、露光条件測定方法及ぴパターン測定方法 |
| JPH07326563A (ja) * | 1994-06-01 | 1995-12-12 | Hitachi Ltd | 露光条件評価用パターンとそれを使用する露光条件評価方法および装置 |
| JPH0945609A (ja) * | 1995-07-26 | 1997-02-14 | Canon Inc | ベストフォーカス決定方法及びそれを用いた露光条件決定方法 |
| JPH09270379A (ja) * | 1996-04-01 | 1997-10-14 | Miyazaki Oki Electric Co Ltd | フォーカス評価用レチクルおよびフォーカス評価方法 |
| JPH1055946A (ja) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Nikon Corp | 露光条件測定方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030031404A (ko) * | 2001-10-15 | 2003-04-21 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 포커스 모니터용 포토마스크, 포커스 모니터 방법, 포커스모니터용 장치 및 장치의 제조 방법 |
| KR100831680B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-05-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 노광 포커스 계측 패턴을 가지는 마스크 및 이를 이용한계측 방법 |
| US7754396B2 (en) | 2006-12-28 | 2010-07-13 | Hynix Semiconductor Inc. | Mask with focus measurement pattern and method for measuring focus value in exposure process using the same |
| JP2009037026A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Ushio Inc | 帯状ワークの露光装置及び帯状ワークの露光装置におけるフォーカス調整方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3201473B2 (ja) | 2001-08-20 |
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|---|---|---|---|
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