JP2000283890A - 投影光学系の収差量の測定方法 - Google Patents
投影光学系の収差量の測定方法Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70591—Testing optical components
- G03F7/706—Aberration measurement
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パターン線幅が０．２μｍ未満のような微細
なパターンにおいても、両端線幅差から収差量を測定す
ることができる投影光学系の収差量の測定方法を提供す
る。 【解決手段】 ラインアンドスペース（ＬＳ）パターン
を設けたマスクにより基板上のレジスト膜を露光し、こ
の露光を複数の露光量で複数回繰り返して各露光量にお
けるＬＳパターンの両端のラインの線幅差を求める。そ
して、この両端のラインの線幅差とその露光量との関係
から基準露光量（最適露光量）における両端線幅差を推
定する。これにより、基準露光量における収差を求める
ことができる。
なパターンにおいても、両端線幅差から収差量を測定す
ることができる投影光学系の収差量の測定方法を提供す
る。 【解決手段】 ラインアンドスペース（ＬＳ）パターン
を設けたマスクにより基板上のレジスト膜を露光し、こ
の露光を複数の露光量で複数回繰り返して各露光量にお
けるＬＳパターンの両端のラインの線幅差を求める。そ
して、この両端のラインの線幅差とその露光量との関係
から基準露光量（最適露光量）における両端線幅差を推
定する。これにより、基準露光量における収差を求める
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子等の回路
パターンを解像する投影型露光装置の投影光学系におけ
る収差量を測定する方法に関し、特に、対象パターンが
微細なために基準露光量でパターンが結像しない場合に
も収差量を測定することができる投影光学系の収差量の
測定方法に関する。
パターンを解像する投影型露光装置の投影光学系におけ
る収差量を測定する方法に関し、特に、対象パターンが
微細なために基準露光量でパターンが結像しない場合に
も収差量を測定することができる投影光学系の収差量の
測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の投影露光装置を示す模式図
である。エキシマレーザ光源１から発振されたエキシマ
レーザ光はミラー２で反射し、露光量制御用のシャッタ
３を経てフライアイレンズ４に入り、このフライアイレ
ンズ４で照度が均一化された後、可変開口絞り５により
絞られ、レンズ系６を経てミラー７により反射され、コ
ンデンサレンズ８を介してマスク９に照射される。マス
ク９を通過した光は、投影レンズ１０によりステージ１
２上のウエハ１１に収束される。
である。エキシマレーザ光源１から発振されたエキシマ
レーザ光はミラー２で反射し、露光量制御用のシャッタ
３を経てフライアイレンズ４に入り、このフライアイレ
ンズ４で照度が均一化された後、可変開口絞り５により
絞られ、レンズ系６を経てミラー７により反射され、コ
ンデンサレンズ８を介してマスク９に照射される。マス
ク９を通過した光は、投影レンズ１０によりステージ１
２上のウエハ１１に収束される。
【０００３】この場合に、図９に示すように、同一幅の
複数本のライン（例えば、ラインＬ１〜Ｌ５）を平行に
且つ等間隔で配置して構成されたラインアンドスペース
パターン（以下、ＬＳパターンという）を形成したマス
クを使用してウエハ１１上のレジスト膜を露光し、露光
後のレジスト膜を現像する。そして、このレジスト膜に
現像されたラインアンドスペースパターンの各ラインの
線幅を測定する。そして、このラインアンドスペースパ
ターンの両端のラインの線幅差からコマ収差の収差量を
求めることができる（特開平１０−２３２１８５号公
報）。
複数本のライン（例えば、ラインＬ１〜Ｌ５）を平行に
且つ等間隔で配置して構成されたラインアンドスペース
パターン（以下、ＬＳパターンという）を形成したマス
クを使用してウエハ１１上のレジスト膜を露光し、露光
後のレジスト膜を現像する。そして、このレジスト膜に
現像されたラインアンドスペースパターンの各ラインの
線幅を測定する。そして、このラインアンドスペースパ
ターンの両端のラインの線幅差からコマ収差の収差量を
求めることができる（特開平１０−２３２１８５号公
報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
例えば、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを光
源とする露光により、線幅が０．２５μｍのＬＳパター
ンにおいては両端線幅差を測定することができるもの
の、より微細なパターン、例えば、線幅が０．１５μｍ
のＬＳパターンの両端線幅差を測定することはできなか
った。
例えば、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを光
源とする露光により、線幅が０．２５μｍのＬＳパター
ンにおいては両端線幅差を測定することができるもの
の、より微細なパターン、例えば、線幅が０．１５μｍ
のＬＳパターンの両端線幅差を測定することはできなか
った。
【０００５】近時、投影露光装置で使用する波長に対し
てより微細なパターンを形成することが要望されてい
る。例えば、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマ露光によ
る０．１５μｍレベルのパターン形成が求められてい
る。従って、焦点深度拡大のため、輪帯照明等の超解像
手法を適用することが必要となる。しかしながら、実際
に、０．１５μｍ幅のＬＳパターンによる両端線幅差を
輪帯照明により求めようとすると、ＬＳパターンの中央
のラインＬ３を設計通りの線幅で解像する最適露光量に
おいては両端のラインＬ１及びＬ５が光近接効果により
大きく細り、倒れてしまうことがある。
てより微細なパターンを形成することが要望されてい
る。例えば、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマ露光によ
る０．１５μｍレベルのパターン形成が求められてい
る。従って、焦点深度拡大のため、輪帯照明等の超解像
手法を適用することが必要となる。しかしながら、実際
に、０．１５μｍ幅のＬＳパターンによる両端線幅差を
輪帯照明により求めようとすると、ＬＳパターンの中央
のラインＬ３を設計通りの線幅で解像する最適露光量に
おいては両端のラインＬ１及びＬ５が光近接効果により
大きく細り、倒れてしまうことがある。
【０００６】また、位相シフトマスク適用に最適な照明
条件であるσ＝０．３の通常照明では、ＬＳパターンの
最適露光量においては、０．１５μｍ幅のＬＳパターン
は分離解像しない。即ち、ＬＳパターンの中央のライン
を最適露光量にすると、ＬＳパターンの両端のラインに
おいては解像しない。
条件であるσ＝０．３の通常照明では、ＬＳパターンの
最適露光量においては、０．１５μｍ幅のＬＳパターン
は分離解像しない。即ち、ＬＳパターンの中央のライン
を最適露光量にすると、ＬＳパターンの両端のラインに
おいては解像しない。
【０００７】このため、従来、パターン線幅が０．１５
μｍのような微細なパターン線幅においては、両端線幅
差によりコマ収差を求めることができなかった。
μｍのような微細なパターン線幅においては、両端線幅
差によりコマ収差を求めることができなかった。
【０００８】なお、左右線幅差は露光量によって変化す
るので、基準となる露光量を決めておく必要がある。Ｌ
Ｓパターンの中央ラインに対する最適露光量は収差によ
る影響を受けにくいので、基準となる露光量としては、
通常、ＬＳパターン中央ラインの最適露光量としてい
る。
るので、基準となる露光量を決めておく必要がある。Ｌ
Ｓパターンの中央ラインに対する最適露光量は収差によ
る影響を受けにくいので、基準となる露光量としては、
通常、ＬＳパターン中央ラインの最適露光量としてい
る。
【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、パターン線幅が０．２μｍ未満のような微
細なパターンにおいても、両端線幅差から収差量を測定
することができる投影光学系の収差量の測定方法を提供
することを目的とする。
のであって、パターン線幅が０．２μｍ未満のような微
細なパターンにおいても、両端線幅差から収差量を測定
することができる投影光学系の収差量の測定方法を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る投影光学系
の収差量の測定方法は、ラインアンドスペースパターン
を設けたマスクにより基板上のレジスト膜を露光する工
程と、この露光工程を複数の露光量で複数回繰り返して
各露光量における前記ラインアンドスペースパターンの
両端のラインの線幅差を求める工程と、前記両端のライ
ンの線幅差とその露光量との関係から基準露光量におけ
る両端線幅差を推定し前記基準露光量における収差を求
める工程とを有することを特徴とする。
の収差量の測定方法は、ラインアンドスペースパターン
を設けたマスクにより基板上のレジスト膜を露光する工
程と、この露光工程を複数の露光量で複数回繰り返して
各露光量における前記ラインアンドスペースパターンの
両端のラインの線幅差を求める工程と、前記両端のライ
ンの線幅差とその露光量との関係から基準露光量におけ
る両端線幅差を推定し前記基準露光量における収差を求
める工程とを有することを特徴とする。
【００１１】本発明に係る他の投影光学系の収差量の測
定方法は、同一幅の複数個のラインを有するラインアン
ドスペースパターンを設けたマスクを投影光学系の光路
中に配置する工程と、レジストが塗布された基板に対し
前記マスクを使用して露光する工程と、この露光工程を
複数の露光量で実施して露光後の前記レジストを現像し
複数の露光量におけるレジストパターンのラインピッチ
方向の両端のラインの線幅差を夫々測定する工程と、前
記両端のラインの線幅差とその露光量との関係から基準
露光量における両端線幅差を推定し前記基準露光量にお
ける収差を求める工程とを有することを特徴とする。
定方法は、同一幅の複数個のラインを有するラインアン
ドスペースパターンを設けたマスクを投影光学系の光路
中に配置する工程と、レジストが塗布された基板に対し
前記マスクを使用して露光する工程と、この露光工程を
複数の露光量で実施して露光後の前記レジストを現像し
複数の露光量におけるレジストパターンのラインピッチ
方向の両端のラインの線幅差を夫々測定する工程と、前
記両端のラインの線幅差とその露光量との関係から基準
露光量における両端線幅差を推定し前記基準露光量にお
ける収差を求める工程とを有することを特徴とする。
【００１２】本発明に係る他の投影光学系の収差量の測
定方法は、ラインアンドスペースパターンを設けたマス
クにより基板上のレジスト膜を露光する工程と、この露
光工程を複数の露光量で複数回繰り返して各露光量にお
ける前記ラインアンドスペースパターンの両端のライン
の線幅差を求める工程と、前記両端のラインの線幅差と
その露光量との関係を直線近似して基準露光量における
両端線幅差を推定する工程と、複数の露光フィールド等
について前記近似直線を求め、この複数の近似直線の傾
きの絶対値と基準露光量における両端線幅差の推定値と
の傾き・両端線幅差関係を予め求めておく工程と、基準
露光量における収差を求めようとする露光フィールド等
について前記近似直線を求め、その傾きから前記傾き・
両端線幅差関係に基づいて前記基準露光量における両端
線幅差を推定し前記基準露光量における収差を求める工
程とを有することを特徴とする。
定方法は、ラインアンドスペースパターンを設けたマス
クにより基板上のレジスト膜を露光する工程と、この露
光工程を複数の露光量で複数回繰り返して各露光量にお
ける前記ラインアンドスペースパターンの両端のライン
の線幅差を求める工程と、前記両端のラインの線幅差と
その露光量との関係を直線近似して基準露光量における
両端線幅差を推定する工程と、複数の露光フィールド等
について前記近似直線を求め、この複数の近似直線の傾
きの絶対値と基準露光量における両端線幅差の推定値と
の傾き・両端線幅差関係を予め求めておく工程と、基準
露光量における収差を求めようとする露光フィールド等
について前記近似直線を求め、その傾きから前記傾き・
両端線幅差関係に基づいて前記基準露光量における両端
線幅差を推定し前記基準露光量における収差を求める工
程とを有することを特徴とする。
【００１３】本発明に係る他の投影光学系の収差量の測
定方法は、同一幅の複数個のラインを有するラインアン
ドスペースパターンを設けたマスクを投影光学系の光路
中に配置する工程と、レジストが塗布された基板に対し
前記マスクを使用して露光する工程と、この露光工程を
複数の露光量で実施して露光後の前記レジストを現像し
複数の露光量におけるレジストパターンのラインピッチ
方向の両端のラインの線幅差を夫々測定する工程と、前
記両端のラインの線幅差とその露光量との関係を直線近
似して基準露光量における両端線幅差を推定する工程
と、複数の露光フィールド等について前記近似直線を求
め、この複数の近似直線の傾きの絶対値と基準露光量に
おける両端線幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を
予め求めておく工程と、基準露光量における収差を求め
ようとする露光フィールド等について前記近似直線を求
め、その傾きから前記傾き・両端線幅差関係に基づいて
前記基準露光量における両端線幅差を推定し前記基準露
光量における収差を求める工程とを有することを特徴と
する。
定方法は、同一幅の複数個のラインを有するラインアン
ドスペースパターンを設けたマスクを投影光学系の光路
中に配置する工程と、レジストが塗布された基板に対し
前記マスクを使用して露光する工程と、この露光工程を
複数の露光量で実施して露光後の前記レジストを現像し
複数の露光量におけるレジストパターンのラインピッチ
方向の両端のラインの線幅差を夫々測定する工程と、前
記両端のラインの線幅差とその露光量との関係を直線近
似して基準露光量における両端線幅差を推定する工程
と、複数の露光フィールド等について前記近似直線を求
め、この複数の近似直線の傾きの絶対値と基準露光量に
おける両端線幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を
予め求めておく工程と、基準露光量における収差を求め
ようとする露光フィールド等について前記近似直線を求
め、その傾きから前記傾き・両端線幅差関係に基づいて
前記基準露光量における両端線幅差を推定し前記基準露
光量における収差を求める工程とを有することを特徴と
する。
【００１４】本願発明者は、従来収差量を測定すること
ができないような線幅０．２μｍ未満、特に、線幅０．
１５μｍ以下のような極めて微細なパターンにおいて
も、基準露光量で両端線幅差から収差量を求めるべく、
種々実験研究した。その結果、基板上のレジスト膜に対
しＬＳパターンを複数の露光量で露光して現像し、解像
したパターンの両端の線幅差から収差量を求めると、こ
の収差量は露光量と相関関係をもつことが判明した。そ
こで、この相関関係を示す曲線をＬＳパターンの中央の
ラインの最適露光量まで外挿すると、この最適露光量で
は解像しない場合でも、この最適露光量における両端線
幅差を求めることができる。そして、この両端線幅差か
ら収差量を求めることができる。
ができないような線幅０．２μｍ未満、特に、線幅０．
１５μｍ以下のような極めて微細なパターンにおいて
も、基準露光量で両端線幅差から収差量を求めるべく、
種々実験研究した。その結果、基板上のレジスト膜に対
しＬＳパターンを複数の露光量で露光して現像し、解像
したパターンの両端の線幅差から収差量を求めると、こ
の収差量は露光量と相関関係をもつことが判明した。そ
こで、この相関関係を示す曲線をＬＳパターンの中央の
ラインの最適露光量まで外挿すると、この最適露光量で
は解像しない場合でも、この最適露光量における両端線
幅差を求めることができる。そして、この両端線幅差か
ら収差量を求めることができる。
【００１５】また、露光量と両端線幅差との相関関係を
直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値を求めると、
その傾きの絶対値と基準露光量における両端線幅差の推
定値とは相関関係があることが判明した。そこで、複数
の露光フィールド等について前記近似直線を求めこの複
数の近似直線の傾きの絶対値と基準露光量における両端
線幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を予め求めて
おくことにより、基準露光量における収差を求めようと
する露光フィールド等においてその近似直線を求め、そ
の傾きから前記傾き・両端線幅差関係に基づいて基準露
光量における両端線幅差を求めることができる。この傾
き・両端線幅差関係を求めるために使用する両端線幅差
は基準露光量における両端線幅差の推定値であるため、
求まる両端線幅差はより高精度の値となる。
直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値を求めると、
その傾きの絶対値と基準露光量における両端線幅差の推
定値とは相関関係があることが判明した。そこで、複数
の露光フィールド等について前記近似直線を求めこの複
数の近似直線の傾きの絶対値と基準露光量における両端
線幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を予め求めて
おくことにより、基準露光量における収差を求めようと
する露光フィールド等においてその近似直線を求め、そ
の傾きから前記傾き・両端線幅差関係に基づいて基準露
光量における両端線幅差を求めることができる。この傾
き・両端線幅差関係を求めるために使用する両端線幅差
は基準露光量における両端線幅差の推定値であるため、
求まる両端線幅差はより高精度の値となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付の図面を参照して具体的に説明する。図１乃至図
４を使用して本発明の第１の実施例について説明する。
図１は本発明の原理を説明する図である。図１は横軸に
露光量をとり、縦軸に両端線幅差をとって、両者の関係
を示すグラフ図である。この図１に示すように、ＬＳパ
ターンの中央のラインＬ３における最適露光量（基準露
光量）は、ＬＳパターンの両端ラインが解像しない範囲
にある。しかし、露光量と両端線幅差との間には、直線
関係に近い相関関係がある。そこで、この相関関係を近
似線とし、この近似線を両端パターンが解像しない範囲
に存在するラインＬ３の最適露光量まで外挿すると、こ
のＬ３の最適露光量における両端線幅差を求めることが
できる。なお、この図１はレジスト膜がポジ型であって
ポジ型のパターンで露光した場合のものであり、高露光
量で両端が解像しないが、露光量を下げると、両端ライ
ンが解像するようになる。これに対し、ネガ型のレジス
ト膜を使用してネガ型で露光した場合には、図１の近似
線の傾きは逆になり、露光量が多くなると、両端線幅差
が大きくなる。
て添付の図面を参照して具体的に説明する。図１乃至図
４を使用して本発明の第１の実施例について説明する。
図１は本発明の原理を説明する図である。図１は横軸に
露光量をとり、縦軸に両端線幅差をとって、両者の関係
を示すグラフ図である。この図１に示すように、ＬＳパ
ターンの中央のラインＬ３における最適露光量（基準露
光量）は、ＬＳパターンの両端ラインが解像しない範囲
にある。しかし、露光量と両端線幅差との間には、直線
関係に近い相関関係がある。そこで、この相関関係を近
似線とし、この近似線を両端パターンが解像しない範囲
に存在するラインＬ３の最適露光量まで外挿すると、こ
のＬ３の最適露光量における両端線幅差を求めることが
できる。なお、この図１はレジスト膜がポジ型であって
ポジ型のパターンで露光した場合のものであり、高露光
量で両端が解像しないが、露光量を下げると、両端ライ
ンが解像するようになる。これに対し、ネガ型のレジス
ト膜を使用してネガ型で露光した場合には、図１の近似
線の傾きは逆になり、露光量が多くなると、両端線幅差
が大きくなる。
【００１７】ＬＳパターンにおける両端のラインの線幅
差はコマ収差により発生するため、コマ収差の定量的な
測定に使用されている。この両端線幅差はパターンピッ
チ、照明条件及びパターンの露光フィールド内位置等に
より変化する。そして、両端のラインが解像しない場合
には、ＬＳパターンの両端線幅差及びコマ収差を求める
ことができない。しかし、ＬＳパターンのラインが細い
場合又は倒れる場合には、アンダー露光側の両端線幅差
の露光量依存性を示す近似線を求め、ＬＳパターンが分
離しない場合には、オーバー露光側の両端線幅差の露光
量依存性を示す近似線を求め、この近似線からＬＳパタ
ーンの最適露光量での両端線幅差を予測し、求めること
ができる。
差はコマ収差により発生するため、コマ収差の定量的な
測定に使用されている。この両端線幅差はパターンピッ
チ、照明条件及びパターンの露光フィールド内位置等に
より変化する。そして、両端のラインが解像しない場合
には、ＬＳパターンの両端線幅差及びコマ収差を求める
ことができない。しかし、ＬＳパターンのラインが細い
場合又は倒れる場合には、アンダー露光側の両端線幅差
の露光量依存性を示す近似線を求め、ＬＳパターンが分
離しない場合には、オーバー露光側の両端線幅差の露光
量依存性を示す近似線を求め、この近似線からＬＳパタ
ーンの最適露光量での両端線幅差を予測し、求めること
ができる。
【００１８】この図１に示す近似線は直線であるが、相
関関係は必ずしも直線関係になるとは限らない。しか
し、この露光量と両端線幅差との間の相関関係は、両端
ラインの解像範囲の近傍の範囲においては、十分に直線
関係がある。従って、対象パターンが微細で基準露光量
ではレジスト膜にパターンが解像せず、レジストパター
ンが形成されないような場合においても、パターンが形
成される範囲で露光量を変化させて複数の露光量で両端
線幅差を測定することにより、露光量と両端線幅差との
相関関係から、基準露光量における両端線幅差を予測
し、基準露光量における収差量を求めることができる。
関関係は必ずしも直線関係になるとは限らない。しか
し、この露光量と両端線幅差との間の相関関係は、両端
ラインの解像範囲の近傍の範囲においては、十分に直線
関係がある。従って、対象パターンが微細で基準露光量
ではレジスト膜にパターンが解像せず、レジストパター
ンが形成されないような場合においても、パターンが形
成される範囲で露光量を変化させて複数の露光量で両端
線幅差を測定することにより、露光量と両端線幅差との
相関関係から、基準露光量における両端線幅差を予測
し、基準露光量における収差量を求めることができる。
【００１９】次に、投影露光装置において、１ショット
で８ｍｍ×２５ｍｍの領域を露光した場合において、１
ショット領域の長手方向の左端において測定した両端線
幅差を図２に、右端において測定した両端線幅差を図３
に、中央において測定した両端線幅差を図４に示す。図
２乃至４は、ＫｒＦエキシマレーザを光源とし、口径Ｎ
Ａ＝０．６０、輪帯照明で、ＬＳパターンのラインの線
幅が０．１５μｍのマスクを使用して露光した場合のも
のである。図２乃至４の横軸はＬＳパターンの中央のラ
インＬ３の最適露光量で規格化した露光量である。
で８ｍｍ×２５ｍｍの領域を露光した場合において、１
ショット領域の長手方向の左端において測定した両端線
幅差を図２に、右端において測定した両端線幅差を図３
に、中央において測定した両端線幅差を図４に示す。図
２乃至４は、ＫｒＦエキシマレーザを光源とし、口径Ｎ
Ａ＝０．６０、輪帯照明で、ＬＳパターンのラインの線
幅が０．１５μｍのマスクを使用して露光した場合のも
のである。図２乃至４の横軸はＬＳパターンの中央のラ
インＬ３の最適露光量で規格化した露光量である。
【００２０】図２乃至４に示すように、規格化露光量が
０．７５乃至０．９３の範囲で両端線幅差が測定されて
いるが、図２に示すように、露光フィールドの左端にお
いては、露光量が多くなると、両端線幅差が小さくなっ
ている。これに対し、図３に示すように、露光フィール
ドの右端においては、露光量が増加すると、両端線幅差
が大きくなっていく。また、図４に示すように、露光フ
ィールドの中央で測定した場合には、露光量の変化に対
する両端線幅差の変化は少ないが、露光量が増大すると
両端線幅差が若干増加している。
０．７５乃至０．９３の範囲で両端線幅差が測定されて
いるが、図２に示すように、露光フィールドの左端にお
いては、露光量が多くなると、両端線幅差が小さくなっ
ている。これに対し、図３に示すように、露光フィール
ドの右端においては、露光量が増加すると、両端線幅差
が大きくなっていく。また、図４に示すように、露光フ
ィールドの中央で測定した場合には、露光量の変化に対
する両端線幅差の変化は少ないが、露光量が増大すると
両端線幅差が若干増加している。
【００２１】いずれの場合も、露光量と両端線幅差との
間には、直線関係で示す相関関係がある。また、ライン
Ｌ３の最適露光量においては、即ち、図２乃至４の規格
化された露光量が１の場合においては、両端線幅差が求
められていない。そこで、図２乃至４の測定点から近似
線を求め、この近似線を規格化された露光量が１まで外
挿して、規格化された露光量が１の場合の両端線幅差を
求めると、ラインＬ３の最適露光量での露光フィールド
の各位置におけるコマ収差量を求めることができる。
間には、直線関係で示す相関関係がある。また、ライン
Ｌ３の最適露光量においては、即ち、図２乃至４の規格
化された露光量が１の場合においては、両端線幅差が求
められていない。そこで、図２乃至４の測定点から近似
線を求め、この近似線を規格化された露光量が１まで外
挿して、規格化された露光量が１の場合の両端線幅差を
求めると、ラインＬ３の最適露光量での露光フィールド
の各位置におけるコマ収差量を求めることができる。
【００２２】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。露光フィールド内での寸法ばらつきの主要因である
コマ収差の影響として、上述したようにＬＳパターン両
端の線幅が異なって転写されることが挙げられる。図５
は、ＬＳパターン（例えば、Ｌ１〜Ｌ５）に対するコマ
収差の影響を示す模式図である。図５に示すように、コ
マ収差により線幅が異なって転写されたＬＳパターンの
両端の線幅差は、第１の実施例で述べたように露光量と
相関関係があり、両端ライン（図５の場合は、Ｌ１及び
Ｌ５）の解像範囲の近傍の範囲においては、十分に直線
関係がある。
る。露光フィールド内での寸法ばらつきの主要因である
コマ収差の影響として、上述したようにＬＳパターン両
端の線幅が異なって転写されることが挙げられる。図５
は、ＬＳパターン（例えば、Ｌ１〜Ｌ５）に対するコマ
収差の影響を示す模式図である。図５に示すように、コ
マ収差により線幅が異なって転写されたＬＳパターンの
両端の線幅差は、第１の実施例で述べたように露光量と
相関関係があり、両端ライン（図５の場合は、Ｌ１及び
Ｌ５）の解像範囲の近傍の範囲においては、十分に直線
関係がある。
【００２３】第１の実施例においては、この両端の線幅
差に対する露光量依存性から、ＬＳパターンの中央ライ
ンの最適露光量を基準露光量とし、基準露光量における
両端線幅差を指標にして投影レンズのコマ収差の追い込
みをすることによって、寸法のばらつきを改善してい
る。本実施例においては、第１の実施例で使用した両端
線幅差と露光量との関係を示す近似直線における傾きを
使用し、間接的に両端線幅差を求める。
差に対する露光量依存性から、ＬＳパターンの中央ライ
ンの最適露光量を基準露光量とし、基準露光量における
両端線幅差を指標にして投影レンズのコマ収差の追い込
みをすることによって、寸法のばらつきを改善してい
る。本実施例においては、第１の実施例で使用した両端
線幅差と露光量との関係を示す近似直線における傾きを
使用し、間接的に両端線幅差を求める。
【００２４】先ず、第１の実施例と同様の方法により、
基準露光量をＬＳパターンの中央ライン（Ｌ３）におけ
る最適露光量とし、これに対する両端線幅差を求めるた
め、ＬＳパターンの両端ラインの線幅を両端ラインがほ
ぼ狙いどおりの寸法、即ちマスク上のライン幅と同じ寸
法となるような複数の露光量で両端線幅差を測定する。
図６は露光量と両端線幅差との関係を示すグラフ図であ
る。横軸は、露光量を示し、縦軸はＬＳパターンの両端
のラインの線幅差を示す。図６に示すように、両端線幅
差に対する露光量依存性の関係を直線に近似し、その近
似直線を使用して最適露光量に対する両端線幅差の推定
値を求める。
基準露光量をＬＳパターンの中央ライン（Ｌ３）におけ
る最適露光量とし、これに対する両端線幅差を求めるた
め、ＬＳパターンの両端ラインの線幅を両端ラインがほ
ぼ狙いどおりの寸法、即ちマスク上のライン幅と同じ寸
法となるような複数の露光量で両端線幅差を測定する。
図６は露光量と両端線幅差との関係を示すグラフ図であ
る。横軸は、露光量を示し、縦軸はＬＳパターンの両端
のラインの線幅差を示す。図６に示すように、両端線幅
差に対する露光量依存性の関係を直線に近似し、その近
似直線を使用して最適露光量に対する両端線幅差の推定
値を求める。
【００２５】露光量依存性は両端パターンの狙い寸法、
即ちマスク上のライン幅の近傍ではほぼ直線近似するこ
とができる。従って、近似直線を求める方法としては、
例えば、特定の露光量で解像した両端ラインＬ１及びＬ
５の線幅の平均値を求め、この平均値が線幅の狙い寸法
の±１０％以内となるデータを抽出し、これらのデータ
について露光量と両端線幅差との関係をグラフ上にプロ
ットし、これを直線近似するという方法がある。
即ちマスク上のライン幅の近傍ではほぼ直線近似するこ
とができる。従って、近似直線を求める方法としては、
例えば、特定の露光量で解像した両端ラインＬ１及びＬ
５の線幅の平均値を求め、この平均値が線幅の狙い寸法
の±１０％以内となるデータを抽出し、これらのデータ
について露光量と両端線幅差との関係をグラフ上にプロ
ットし、これを直線近似するという方法がある。
【００２６】例えば、狙い寸法であるマスク上のライン
幅が２００ｎｍであるマスクを露光量ａ乃至露光量ｇま
で変化させて得られるＬＳパターンのＬ１とＬ５の線幅
の平均値を求め、以下のようになったとする。 露光量ａ Ｌ１＝２３６ｎｍ Ｌ５＝２１４ｎｍ 平均
＝２２５ｎｍ 露光量ｂ Ｌ１＝２２６ｎｍ Ｌ５＝２０８ｎｍ 平均
＝２１７ｎｍ 露光量ｃ Ｌ１＝２１６ｎｍ Ｌ５＝２００ｎｍ 平均
＝２０８ｎｍ 露光量ｄ Ｌ１＝２０８ｎｍ Ｌ５＝１９４ｎｍ 平均
＝２００ｎｍ 露光量ｅ Ｌ１＝２００ｎｍ Ｌ５＝１８４ｎｍ 平均
＝１９６ｎｍ 露光量ｆ Ｌ１＝１９２ｎｍ Ｌ５＝１７８ｎｍ 平均
＝１８５ｎｍ 露光量ｇ Ｌ１＝１８４ｎｍ Ｌ５＝１７２ｎｍ 平均
＝１７８ｎｍ このときのＬ１及びＬ５の平均値が狙い寸法の±１０％
の範囲に入る値、即ち、平均値が１８０ｎｍ乃至２２０
ｎｍの範囲に入る露光量は露光量ｂ乃至露光量ｆである
ので、この露光量ｂ乃至露光量ｆについてのデータをグ
ラフ上にプロットし、その範囲に入る両端線幅差と露光
量との関係を直線近似する。これにより、近似直線を求
め、その傾きを求める。
幅が２００ｎｍであるマスクを露光量ａ乃至露光量ｇま
で変化させて得られるＬＳパターンのＬ１とＬ５の線幅
の平均値を求め、以下のようになったとする。 露光量ａ Ｌ１＝２３６ｎｍ Ｌ５＝２１４ｎｍ 平均
＝２２５ｎｍ 露光量ｂ Ｌ１＝２２６ｎｍ Ｌ５＝２０８ｎｍ 平均
＝２１７ｎｍ 露光量ｃ Ｌ１＝２１６ｎｍ Ｌ５＝２００ｎｍ 平均
＝２０８ｎｍ 露光量ｄ Ｌ１＝２０８ｎｍ Ｌ５＝１９４ｎｍ 平均
＝２００ｎｍ 露光量ｅ Ｌ１＝２００ｎｍ Ｌ５＝１８４ｎｍ 平均
＝１９６ｎｍ 露光量ｆ Ｌ１＝１９２ｎｍ Ｌ５＝１７８ｎｍ 平均
＝１８５ｎｍ 露光量ｇ Ｌ１＝１８４ｎｍ Ｌ５＝１７２ｎｍ 平均
＝１７８ｎｍ このときのＬ１及びＬ５の平均値が狙い寸法の±１０％
の範囲に入る値、即ち、平均値が１８０ｎｍ乃至２２０
ｎｍの範囲に入る露光量は露光量ｂ乃至露光量ｆである
ので、この露光量ｂ乃至露光量ｆについてのデータをグ
ラフ上にプロットし、その範囲に入る両端線幅差と露光
量との関係を直線近似する。これにより、近似直線を求
め、その傾きを求める。
【００２７】一般的にライン幅Ｌ１乃至Ｌ５が広いもの
は露光量依存性が強まり、また、ライン幅Ｌ１乃至Ｌ５
が狭いものは露光量依存性が弱まる。従って、両端線幅
差の露光量依存性を直線近似する場合、両端ラインＬ１
及びＬ５が解像する範囲における全ての測定値を使用し
て近似直線を求めると誤差が大きくなる。近似直線を求
めるための露光量の範囲は得られる両端の線幅が狙い寸
法の近傍であることが望ましい。
は露光量依存性が強まり、また、ライン幅Ｌ１乃至Ｌ５
が狭いものは露光量依存性が弱まる。従って、両端線幅
差の露光量依存性を直線近似する場合、両端ラインＬ１
及びＬ５が解像する範囲における全ての測定値を使用し
て近似直線を求めると誤差が大きくなる。近似直線を求
めるための露光量の範囲は得られる両端の線幅が狙い寸
法の近傍であることが望ましい。
【００２８】なお、図６に示す関係においては、ＬＳパ
ターンの中央ライン（Ｌ３）における最適露光量では、
ＬＳラインの両端のラインは解像しない。このような問
題は、主に輪帯照明のような照明系を使用した場合に多
く生じる。
ターンの中央ライン（Ｌ３）における最適露光量では、
ＬＳラインの両端のラインは解像しない。このような問
題は、主に輪帯照明のような照明系を使用した場合に多
く生じる。
【００２９】次に、図６に示す関係を複数の露光フィー
ルドについて求め、この露光量依存性を示す近似直線の
傾きを夫々求める。この近似直線の傾きの絶対値と、近
似直線から推定された最適露光量に対する両端線幅差の
推定値とは比例関係がある。図７は近似直線の傾きの絶
対値と最適露光量における両端線幅差の推定値との関係
を示すグラフ図である。図７に示すように、複数の露光
フィールドにおいて求めた露光量依存性を示す近似直線
の傾きの絶対値と、それに対応する最適露光量における
両端線幅差とは比例する。
ルドについて求め、この露光量依存性を示す近似直線の
傾きを夫々求める。この近似直線の傾きの絶対値と、近
似直線から推定された最適露光量に対する両端線幅差の
推定値とは比例関係がある。図７は近似直線の傾きの絶
対値と最適露光量における両端線幅差の推定値との関係
を示すグラフ図である。図７に示すように、複数の露光
フィールドにおいて求めた露光量依存性を示す近似直線
の傾きの絶対値と、それに対応する最適露光量における
両端線幅差とは比例する。
【００３０】従って、複数の露光フィールドについて図
６に示す近似直線を求め、図７に示すように、この複数
の近似直線の傾きの絶対値と基準露光量における両端線
幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を予め求めてお
くことにより、基準露光量における収差を求めようとす
る露光フィールドについてその近似直線を求めることに
より、その傾きを前述の予め求めた傾き・両端線幅差関
係にあてはめて、基準露光量における両端線幅差を求め
ることができる。従って、この両端線幅差から最適露光
量における収差量を求めることができる。
６に示す近似直線を求め、図７に示すように、この複数
の近似直線の傾きの絶対値と基準露光量における両端線
幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を予め求めてお
くことにより、基準露光量における収差を求めようとす
る露光フィールドについてその近似直線を求めることに
より、その傾きを前述の予め求めた傾き・両端線幅差関
係にあてはめて、基準露光量における両端線幅差を求め
ることができる。従って、この両端線幅差から最適露光
量における収差量を求めることができる。
【００３１】また、本実施例においては露光フィールド
変えて測定することにより複数の露光量依存性から近似
直線を求めたが、露光フィールドだけでなく、対象寸
法、照明条件（σ）又はレジスト等の条件が変わること
によっても夫々両端線幅差と露光量の関係から求まる近
似直線の傾きが異なる。
変えて測定することにより複数の露光量依存性から近似
直線を求めたが、露光フィールドだけでなく、対象寸
法、照明条件（σ）又はレジスト等の条件が変わること
によっても夫々両端線幅差と露光量の関係から求まる近
似直線の傾きが異なる。
【００３２】例えば、対象寸法が微細であるほどその傾
きは大きくなる傾向を示す。これは、微細な寸法ほどレ
ンズ収差の影響を受けやすいためであり、（Ｌ１−Ｌ
５）／（Ｌ１＋Ｌ５）で定義される線幅異常値はマスク
寸法が小さくなり、Ｌ１＋Ｌ５の値が小さくなるほど、
線幅異常値の値が敏感に変化するためである。
きは大きくなる傾向を示す。これは、微細な寸法ほどレ
ンズ収差の影響を受けやすいためであり、（Ｌ１−Ｌ
５）／（Ｌ１＋Ｌ５）で定義される線幅異常値はマスク
寸法が小さくなり、Ｌ１＋Ｌ５の値が小さくなるほど、
線幅異常値の値が敏感に変化するためである。
【００３３】また、照明条件が小σ照明及び輪帯照明の
場合にも近似直線の傾きは大きくなる傾向がある。これ
はこのような照明条件ではレンズ収差の影響がでやすい
ためである。一般に小σ照明と輪帯照明とでは線幅が太
くでるパターンが左右のパターンＬ１とＬ５とで逆にな
る。従って、小σ照明と輪帯照明とでは線幅異常値の符
号及び近似直線の傾きが逆になる。
場合にも近似直線の傾きは大きくなる傾向がある。これ
はこのような照明条件ではレンズ収差の影響がでやすい
ためである。一般に小σ照明と輪帯照明とでは線幅が太
くでるパターンが左右のパターンＬ１とＬ５とで逆にな
る。従って、小σ照明と輪帯照明とでは線幅異常値の符
号及び近似直線の傾きが逆になる。
【００３４】更に、レジストの解像力が悪いほど線幅異
常値の値及びその傾きは大きくなる。十分解像力が高い
レジストでは上のパラメータは光強度計算値がそのまま
反映されるが、解像力が劣るレジストは線幅の太り又は
細りがより強調され、個々のパターンの露光量依存性が
悪い。従って、線幅異常値の傾きが大きくなる。
常値の値及びその傾きは大きくなる。十分解像力が高い
レジストでは上のパラメータは光強度計算値がそのまま
反映されるが、解像力が劣るレジストは線幅の太り又は
細りがより強調され、個々のパターンの露光量依存性が
悪い。従って、線幅異常値の傾きが大きくなる。
【００３５】このような対象寸法、照明条件（σ）又は
レジスト等の条件を変えて複数の近似直線を求め、その
傾き・両端線幅差関係を予め求めておけば、これらの条
件を変えることにより両端線幅差と露光量の関係から求
まる近似直線の傾きが異なっても、予め求めた傾き・両
端線幅差関係に夫々あてはめて、基準露光量における両
端線幅差を求めることができ、この両端線幅差から最適
露光量における収差量を求めることができる。
レジスト等の条件を変えて複数の近似直線を求め、その
傾き・両端線幅差関係を予め求めておけば、これらの条
件を変えることにより両端線幅差と露光量の関係から求
まる近似直線の傾きが異なっても、予め求めた傾き・両
端線幅差関係に夫々あてはめて、基準露光量における両
端線幅差を求めることができ、この両端線幅差から最適
露光量における収差量を求めることができる。
【００３６】このようにして近似直線の傾きの絶対値と
最適露光量における両端線幅差の推定値との関係から最
適露光量における両端線幅差及びコマ収差を間接的に求
めることができ、このようにしても間接的にコマ収差を
求めることによりＬＳパターンの寸法のばらつきを低減
し、高精度のコマ収差量を求めることができる。
最適露光量における両端線幅差の推定値との関係から最
適露光量における両端線幅差及びコマ収差を間接的に求
めることができ、このようにしても間接的にコマ収差を
求めることによりＬＳパターンの寸法のばらつきを低減
し、高精度のコマ収差量を求めることができる。
【００３７】なお、小σ照明を使用した場合には、両端
の線幅が隣接ラインと分離しないという問題が生じる
が、その場合も露光量依存性を示すグラフを直線近似
し、その傾きを求めることによって本実施例と同様の効
果を得ることができる。
の線幅が隣接ラインと分離しないという問題が生じる
が、その場合も露光量依存性を示すグラフを直線近似
し、その傾きを求めることによって本実施例と同様の効
果を得ることができる。
【００３８】また、本実施例では、第１の実施例と同
様、レジスト膜がポジ型であってポジ型のパターンで露
光した場合のものであり、高露光量で両端が解像しない
が、露光量を下げると両端ラインが解像するようにな
る。これに対し、ネガ型のレジスト膜を使用して、ネガ
型で露光した場合には、図６の近似直線の傾きは逆にな
り、両端線幅差が大きくなる。この場合も近似直線の傾
きの絶対値と最適露光量における両端線幅差の推定値と
は比例関係にあり、その比例関係から両端線幅差及び収
差量を間接的に求めることができる。
様、レジスト膜がポジ型であってポジ型のパターンで露
光した場合のものであり、高露光量で両端が解像しない
が、露光量を下げると両端ラインが解像するようにな
る。これに対し、ネガ型のレジスト膜を使用して、ネガ
型で露光した場合には、図６の近似直線の傾きは逆にな
り、両端線幅差が大きくなる。この場合も近似直線の傾
きの絶対値と最適露光量における両端線幅差の推定値と
は比例関係にあり、その比例関係から両端線幅差及び収
差量を間接的に求めることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来収差量を測定することができないような線幅０．２
μｍ未満、特に、線幅０．１５μｍ以下のような極めて
微細なパターンにおいても、ＬＳパターンの中央ライン
で最適な基準露光量での両端線幅差を求めることがで
き、収差量を求めることができる。
従来収差量を測定することができないような線幅０．２
μｍ未満、特に、線幅０．１５μｍ以下のような極めて
微細なパターンにおいても、ＬＳパターンの中央ライン
で最適な基準露光量での両端線幅差を求めることがで
き、収差量を求めることができる。
【００４０】また、複数の露光フィールド等について近
似直線を求め、この傾きの絶対値と基準露光量における
両端線幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を予め求
めておくことにより、基準露光量における収差を求めよ
うとする露光フィールド等の近似直線を求めることによ
り、その傾きを前記傾き・両端線幅差関係にあてはめて
基準露光量における両端線幅差を求めることができる。
このようにして求まる両端線幅差は複数の露光量から推
定した両端線幅差より更に間接的に求められるものであ
り、従ってコマ収差も間接的に求めることができ、パタ
ーン寸法のばらつきを更に低減することができる。
似直線を求め、この傾きの絶対値と基準露光量における
両端線幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を予め求
めておくことにより、基準露光量における収差を求めよ
うとする露光フィールド等の近似直線を求めることによ
り、その傾きを前記傾き・両端線幅差関係にあてはめて
基準露光量における両端線幅差を求めることができる。
このようにして求まる両端線幅差は複数の露光量から推
定した両端線幅差より更に間接的に求められるものであ
り、従ってコマ収差も間接的に求めることができ、パタ
ーン寸法のばらつきを更に低減することができる。
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】露光フィールドの左端における最適露光量と両
端線幅差との関係を示すグラフ図である。
端線幅差との関係を示すグラフ図である。
【図３】露光フィールドの右端における最適露光量と両
端線幅差との関係を示すグラフ図である。
端線幅差との関係を示すグラフ図である。
【図４】露光フィールドの中央における最適露光量と両
端線幅差との関係を示すグラフ図である。
端線幅差との関係を示すグラフ図である。
【図５】ＬＳパターンに対するコマ収差の影響線幅を示
す模式図である。
す模式図である。
【図６】露光量と両端線幅差との関係を示すグラフ図で
ある。
ある。
【図７】近似直線の傾きの絶対値と最適露光量における
両端線幅差の推定値との関係を示すグラフ図である。
両端線幅差の推定値との関係を示すグラフ図である。
【図８】従来の投影露光装置を示す模式図である。
【図９】ラインアンドスペースパターンを示す図であ
る。
る。
１；エキシマレーザ光源 ２；ミラー ３；シャッタ ４；フライアイレンズ ５；可変開口絞り ６；レンズ系 ７；ミラー ８；コンデンサレンズ ９；マスク １０；投影レンズ １１；ウエハ １２；ステージ
Claims (8)
- 【請求項１】 ラインアンドスペースパターンを設けた
マスクにより基板上のレジスト膜を露光する工程と、こ
の露光工程を複数の露光量で複数回繰り返して各露光量
における前記ラインアンドスペースパターンの両端のラ
インの線幅差を求める工程と、前記両端のラインの線幅
差とその露光量との関係から基準露光量における両端線
幅差を推定し前記基準露光量における収差を求める工程
とを有することを特徴とする投影光学系の収差量の測定
方法。 - 【請求項２】 同一幅の複数個のラインを有するライン
アンドスペースパターンを設けたマスクを投影光学系の
光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基板に
対し前記マスクを使用して露光する工程と、この露光工
程を複数の露光量で実施して露光後の前記レジストを現
像し複数の露光量におけるレジストパターンのラインピ
ッチ方向の両端のラインの線幅差を夫々測定する工程
と、前記両端のラインの線幅差とその露光量との関係か
ら基準露光量における両端線幅差を推定し前記基準露光
量における収差を求める工程とを有することを特徴とす
る投影光学系の収差量の測定方法。 - 【請求項３】 前記両端のラインの線幅差とその露光量
との関係は直線関係であることを特徴とする請求項１又
は２に記載の投影光学系の収差量の測定方法。 - 【請求項４】 ラインアンドスペースパターンを設けた
マスクにより基板上のレジスト膜を露光する工程と、こ
の露光工程を複数の露光量で複数回繰り返して各露光量
における前記ラインアンドスペースパターンの両端のラ
インの線幅差を求める工程と、前記両端のラインの線幅
差とその露光量との関係を直線近似して基準露光量にお
ける両端線幅差を推定する工程と、複数の露光条件につ
いて前記近似直線を求め、この複数の近似直線の傾きの
絶対値と基準露光量における両端線幅差の推定値との傾
き・両端線幅差関係を予め求めておく工程と、基準露光
量における収差を求めようとする露光条件について前記
近似直線を求め、その傾きから前記傾き・両端線幅差関
係に基づいて前記基準露光量における両端線幅差を推定
し前記基準露光量における収差を求める工程とを有する
ことを特徴とする投影光学系の収差量の測定方法。 - 【請求項５】 同一幅の複数個のラインを有するライン
アンドスペースパターンを設けたマスクを投影光学系の
光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基板に
対し前記マスクを使用して露光する工程と、この露光工
程を複数の露光量で実施して露光後の前記レジストを現
像し複数の露光量におけるレジストパターンのラインピ
ッチ方向の両端のラインの線幅差を夫々測定する工程
と、前記両端のラインの線幅差とその露光量との関係を
直線近似して基準露光量における両端線幅差を推定する
工程と、複数の露光条件について前記近似直線を求め、
この複数の近似直線の傾きの絶対値と基準露光量におけ
る両端線幅差の推定値との傾き・両端線幅差関係を予め
求めておく工程と、基準露光量における収差を求めよう
とする露光条件について前記近似直線を求め、その傾き
から前記傾き・両端線幅差関係に基づいて前記基準露光
量における両端線幅差を推定し前記基準露光量における
収差を求める工程とを有することを特徴とする投影光学
系の収差量の測定方法。 - 【請求項６】 前記近似直線の傾きの絶対値と前記基準
露光量における両端線幅差の推定値との関係は比例関係
であることを特徴とする請求項４又は５に記載の投影光
学系の収差量の測定方法。 - 【請求項７】 前記露光条件は露光フィールドであるこ
とを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の
投影光学系の収差量の測定方法。 - 【請求項８】 前記レジストパターンの線幅は、０．２
μｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至７のいず
れか１項に記載の投影光学系の収差量の測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20198299A JP3267272B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-07-15 | 投影光学系の収差量の測定方法 |
| KR1020000003255A KR20000057799A (ko) | 1999-01-26 | 2000-01-24 | 투영 광학 시스템의 수차를 측정하는 방법 |
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