JP2002025895A - 露光量測定方法及び露光量測定装置 - Google Patents
露光量測定方法及び露光量測定装置Info
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- JP2002025895A JP2002025895A JP2000207333A JP2000207333A JP2002025895A JP 2002025895 A JP2002025895 A JP 2002025895A JP 2000207333 A JP2000207333 A JP 2000207333A JP 2000207333 A JP2000207333 A JP 2000207333A JP 2002025895 A JP2002025895 A JP 2002025895A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フォーカスに依存しない露光量を連続的、且つ
正確に測定する。 【解決手段】特定のマスクパターンに対応するウェハ上
のレジストの膜厚に対応する物理量を測定する測定ステ
ップＳ１０１と、この測定ステップで測定された物理量
と予め設定された設定範囲値とを比較する比較ステップ
Ｓ１０２と、測定された物理量が設定範囲値内の場合、
予め求められた物理量と露光量との関係に基づいてウェ
ハ上の実効的な露光量を測定するステップＳ１０４と、
測定ステップで測定された物理量が設定範囲値外の場
合、測定に用いたレジストに対応するマスクパターンと
異なる種類のマスクパターンに対応するレジストの膜厚
に応じた物理量を測定する再測定ステップＳ１０７，Ｓ
１０８と、測定された物理量が設定範囲値内の場合、予
め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、ウェ
ハ上の実効的な露光量を測定するステップＳ１０９，１
１０とを含む。
正確に測定する。 【解決手段】特定のマスクパターンに対応するウェハ上
のレジストの膜厚に対応する物理量を測定する測定ステ
ップＳ１０１と、この測定ステップで測定された物理量
と予め設定された設定範囲値とを比較する比較ステップ
Ｓ１０２と、測定された物理量が設定範囲値内の場合、
予め求められた物理量と露光量との関係に基づいてウェ
ハ上の実効的な露光量を測定するステップＳ１０４と、
測定ステップで測定された物理量が設定範囲値外の場
合、測定に用いたレジストに対応するマスクパターンと
異なる種類のマスクパターンに対応するレジストの膜厚
に応じた物理量を測定する再測定ステップＳ１０７，Ｓ
１０８と、測定された物理量が設定範囲値内の場合、予
め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、ウェ
ハ上の実効的な露光量を測定するステップＳ１０９，１
１０とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを用いた露
光における露光量測定技術に係わり、特に投影露光装置
を用いた光リソグラフィにおける露光量を測定するため
の露光量測定方法とそれを用いた露光量測定装置に関す
る。
光における露光量測定技術に係わり、特に投影露光装置
を用いた光リソグラフィにおける露光量を測定するため
の露光量測定方法とそれを用いた露光量測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの最小寸法が光露光装置の
限界解像力に近づき、光リソグラフィにおけるプロセス
マージン（焦点深度，露光量余裕度）が十分に得られな
くなってきている。そこで、これらのプロセスマージン
を引き上げるために、位相シフトマスク（ＰＳＭ），変
形照明などの様々な工夫がなされてきている。
限界解像力に近づき、光リソグラフィにおけるプロセス
マージン（焦点深度，露光量余裕度）が十分に得られな
くなってきている。そこで、これらのプロセスマージン
を引き上げるために、位相シフトマスク（ＰＳＭ），変
形照明などの様々な工夫がなされてきている。
【０００３】その一方で、少ないプロセスマージンで光
リソグラフィを行うために、プロセスマージンを消費す
る誤差の精密な分析と誤差配分（エラーバジェット）が
重要視されてきている。例えば、ウェハ上に多数のチッ
プを同じ設定露光量で露光したつもりでも、ＰＥＢ，現
像のウェハ面内不均一性、レジストのウェハ面内膜厚変
動などが原因となって、実効的な適正露光量がばらつ
く。
リソグラフィを行うために、プロセスマージンを消費す
る誤差の精密な分析と誤差配分（エラーバジェット）が
重要視されてきている。例えば、ウェハ上に多数のチッ
プを同じ設定露光量で露光したつもりでも、ＰＥＢ，現
像のウェハ面内不均一性、レジストのウェハ面内膜厚変
動などが原因となって、実効的な適正露光量がばらつ
く。
【０００４】従来、ウェハ面内の適正露光量変動を測定
する場合には、露光装置におけるフォーカス，露光量の
設定値を一定にしてウェハ面内にパターンを転写し、そ
のパターン寸法を測定し、パターン寸法から露光量に換
算することによってウェハ面内露光量不均一性を求めて
いた。しかし、この方法では最終的に形成されたパター
ン寸法を測定することから、微妙なフォーカス変動の解
像寸法への影響を除くことが不可能であった。また、寸
法測定に膨大な時間を要していた。
する場合には、露光装置におけるフォーカス，露光量の
設定値を一定にしてウェハ面内にパターンを転写し、そ
のパターン寸法を測定し、パターン寸法から露光量に換
算することによってウェハ面内露光量不均一性を求めて
いた。しかし、この方法では最終的に形成されたパター
ン寸法を測定することから、微妙なフォーカス変動の解
像寸法への影響を除くことが不可能であった。また、寸
法測定に膨大な時間を要していた。
【０００５】フォーカスの変動を受けることなくウェハ
面内の適正露光量変動を測定する技術が、特願平１０−
１７１３４５号公報に開示されている。解像限界以下の
ピッチＰ≦λ／（１＋σ）ＮＡ（Ｐ：ピッチ、λ：露光
波長、ＮＡ：ウェハ側開口数、σ：照明のコヒーレンス
ファクタ）を有し、ライン幅に対するスペース幅の比が
異なる複数のライン・アンド・スペース・パターンを含
むマスクをレジスト膜に対して投影露光装置で露光し、
現像する。ライン幅に対するスペース幅の比に応じて、
透過率が変化し、露光量が変化する。各ライン・アンド
・スペース・パターンに対応したレジストパターンが抜
ける露光量を予め求めておく。そして、レジストパター
ンを観察し、レジストパターンが抜けたパターンに応じ
て露光量を決定する。
面内の適正露光量変動を測定する技術が、特願平１０−
１７１３４５号公報に開示されている。解像限界以下の
ピッチＰ≦λ／（１＋σ）ＮＡ（Ｐ：ピッチ、λ：露光
波長、ＮＡ：ウェハ側開口数、σ：照明のコヒーレンス
ファクタ）を有し、ライン幅に対するスペース幅の比が
異なる複数のライン・アンド・スペース・パターンを含
むマスクをレジスト膜に対して投影露光装置で露光し、
現像する。ライン幅に対するスペース幅の比に応じて、
透過率が変化し、露光量が変化する。各ライン・アンド
・スペース・パターンに対応したレジストパターンが抜
ける露光量を予め求めておく。そして、レジストパター
ンを観察し、レジストパターンが抜けたパターンに応じ
て露光量を決定する。
【０００６】ところが、この方法で求められる露光量
は、レジストパターンが抜けたところで求めるので、離
散的であり、精度が悪いという問題点があった。
は、レジストパターンが抜けたところで求めるので、離
散的であり、精度が悪いという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のレジストパターンが抜けるパターンから測定される露
光量は、離散的であり、精度が悪いという問題があっ
た。
のレジストパターンが抜けるパターンから測定される露
光量は、離散的であり、精度が悪いという問題があっ
た。
【０００８】本発明の目的は、フォーカスの変動を受け
ることなく、露光量を連続的に、且つ正確に測定するこ
とができる露光量測定方法及び露光量測定装置を提供す
ることにある。
ることなく、露光量を連続的に、且つ正確に測定するこ
とができる露光量測定方法及び露光量測定装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。
目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１０】（１）本発明（請求項１）に係わる露光量
測定方法は、マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定方法であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光
部と遮光部が繰り返されたパターンであり、前記周期ｐ
が、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡを満たすように設定さ
れ、前記ウェハ上のレジストのレジストの膜厚に応じた
物理量を測定するステップと、測定された物理量と、予
め求められた前記レジストの膜厚に応じた物理量と露光
量との関係とに基づいて、前記ウェハ上の実効的な露光
量を測定するステップとを含む。
測定方法は、マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定方法であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光
部と遮光部が繰り返されたパターンであり、前記周期ｐ
が、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡを満たすように設定さ
れ、前記ウェハ上のレジストのレジストの膜厚に応じた
物理量を測定するステップと、測定された物理量と、予
め求められた前記レジストの膜厚に応じた物理量と露光
量との関係とに基づいて、前記ウェハ上の実効的な露光
量を測定するステップとを含む。
【００１１】（２）本発明（請求項２）に係わる露光量
測定方法は、マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定方法であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光
部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部
と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一
マスクに形成され、前記周期ｐが、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋
σ）ＮＡを満たすように設定され、特定のマスクパター
ンに対応する前記ウェハ上のレジストの膜厚に対応する
物理量を測定する測定ステップと、この測定ステップで
測定された物理量と予め設定された設定範囲値とを比較
する比較ステップと、この比較ステップにおける比較の
結果、前記測定ステップで測定された物理量が前記設定
範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関
係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ
上の実効的な露光量を測定するステップと、この比較ス
テップにおける比較の結果、前記測定ステップで測定さ
れた物理量が前記設定範囲値外の場合、前記測定に用い
たレジストに対応するマスクパターンと異なる種類のマ
スクパターンに対応するレジストの膜厚に応じた物理量
を測定する再測定ステップと、この再測定ステップで測
定された物理量が設定範囲値内の場合、予め求められた
物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量
に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を測定するス
テップとを含むことを特徴とする。
測定方法は、マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定方法であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光
部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部
と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一
マスクに形成され、前記周期ｐが、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋
σ）ＮＡを満たすように設定され、特定のマスクパター
ンに対応する前記ウェハ上のレジストの膜厚に対応する
物理量を測定する測定ステップと、この測定ステップで
測定された物理量と予め設定された設定範囲値とを比較
する比較ステップと、この比較ステップにおける比較の
結果、前記測定ステップで測定された物理量が前記設定
範囲値内の場合、予め求められた物理量と露光量との関
係に基づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ
上の実効的な露光量を測定するステップと、この比較ス
テップにおける比較の結果、前記測定ステップで測定さ
れた物理量が前記設定範囲値外の場合、前記測定に用い
たレジストに対応するマスクパターンと異なる種類のマ
スクパターンに対応するレジストの膜厚に応じた物理量
を測定する再測定ステップと、この再測定ステップで測
定された物理量が設定範囲値内の場合、予め求められた
物理量と露光量との関係に基づいて、測定された物理量
に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を測定するス
テップとを含むことを特徴とする。
【００１２】本発明においては、前記再測定ステップに
おいて、特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上
の前記物理量が所定範囲値以上であった場合、測定され
たレジストパターンに対応する特定のマスクパターンよ
り透過率が高い種類のマスクパターンに対応するレジス
トの前記物理量を測定し、特定のマスクパターンに対応
する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以下であっ
た場合、測定されたレジストパターンに対応する特定の
マスクパターンより透過率が低い種類のマスクパターン
に対応するレジストの前記物理量を測定することが好ま
しい。
おいて、特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上
の前記物理量が所定範囲値以上であった場合、測定され
たレジストパターンに対応する特定のマスクパターンよ
り透過率が高い種類のマスクパターンに対応するレジス
トの前記物理量を測定し、特定のマスクパターンに対応
する前記ウェハ上の前記物理量が所定範囲値以下であっ
た場合、測定されたレジストパターンに対応する特定の
マスクパターンより透過率が低い種類のマスクパターン
に対応するレジストの前記物理量を測定することが好ま
しい。
【００１３】（３）本発明（請求項４）に係わる露光量
測定装置は、マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定装置であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光
部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部
と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一
マスクに形成され、前記周期ｐが、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋
σ）ＮＡを満たすように設定され、前記マスクパターン
に対応するウェハ上のレジストの膜厚に応じた物理量を
測定する測定部と、この測定部により測定された物理量
と、予め設定された設定範囲値とを比較する比較部と、
この比較部の比較の結果、前記物理量が前記設定範囲値
外の場合、前記測定部に、前記測定に用いたレジストに
対応するマスクパターンと異なる種類のマスクパターン
に対応するレジストの膜厚に応じた物理量を測定させる
制御部と、前記測定部で測定された物理量が所定範囲値
内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基
づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実
効的な露光量を算出する露光量算出部とを具備してなる
ことを特徴とする。
測定装置は、マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定装置であって、前記マスクパターンは周期ｐにて透光
部と遮光部が繰り返されたパターンであり、かつ透光部
と遮光部の割合に応じて透過率が異なる複数種類が同一
マスクに形成され、前記周期ｐが、ｐ／Ｍ≦λ／（１＋
σ）ＮＡを満たすように設定され、前記マスクパターン
に対応するウェハ上のレジストの膜厚に応じた物理量を
測定する測定部と、この測定部により測定された物理量
と、予め設定された設定範囲値とを比較する比較部と、
この比較部の比較の結果、前記物理量が前記設定範囲値
外の場合、前記測定部に、前記測定に用いたレジストに
対応するマスクパターンと異なる種類のマスクパターン
に対応するレジストの膜厚に応じた物理量を測定させる
制御部と、前記測定部で測定された物理量が所定範囲値
内の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基
づいて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実
効的な露光量を算出する露光量算出部とを具備してなる
ことを特徴とする。
【００１４】本発明においては、前記制御部は、特定の
マスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が
所定範囲値以上であった場合、測定されたレジストパタ
ーンに対応する特定のマスクパターンより透過率が高い
種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量
を測定させ、特定のマスクパターンに対応する前記ウェ
ハ上の前記物理量が所定範囲値以下であった場合、測定
されたレジストパターンに対応する特定のマスクパター
ンより透過率が低い種類のマスクパターンに対応するレ
ジストの前記物理量を測定させることが好ましい。
マスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物理量が
所定範囲値以上であった場合、測定されたレジストパタ
ーンに対応する特定のマスクパターンより透過率が高い
種類のマスクパターンに対応するレジストの前記物理量
を測定させ、特定のマスクパターンに対応する前記ウェ
ハ上の前記物理量が所定範囲値以下であった場合、測定
されたレジストパターンに対応する特定のマスクパター
ンより透過率が低い種類のマスクパターンに対応するレ
ジストの前記物理量を測定させることが好ましい。
【００１５】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。
の作用・効果を有する。
【００１６】本発明では、遮光領域に対する開口領域の
面積比（開口比）が微妙に異なった複数の繰り返しパタ
ーンを含むマスクを投影露光装置で露光し、現像する。
このとき、透光部と遮光部の繰り返し周期ｐを請求項
１，２，４のように設定することにより、マスクパター
ンにおける回折光（１次以上の回折光）は投影レンズの
瞳に入らず、直進光（０次回折光）のみが瞳に入るよう
になる。つまり、マスクパターンのピッチは解像限界以
下となる。そして、マスクパターンが解像限界以下のピ
ッチであると、そのパターンは解像されない。
面積比（開口比）が微妙に異なった複数の繰り返しパタ
ーンを含むマスクを投影露光装置で露光し、現像する。
このとき、透光部と遮光部の繰り返し周期ｐを請求項
１，２，４のように設定することにより、マスクパター
ンにおける回折光（１次以上の回折光）は投影レンズの
瞳に入らず、直進光（０次回折光）のみが瞳に入るよう
になる。つまり、マスクパターンのピッチは解像限界以
下となる。そして、マスクパターンが解像限界以下のピ
ッチであると、そのパターンは解像されない。
【００１７】このようなマスクパターンを用いてレジス
トを露光し、レジストの膜厚に応じた物理量を測定し、
測定された物理量と、予め求められた前記レジストの膜
厚に応じた物理量と露光量との関係とに基づいて、露光
量を連続的、且つ正確に測定することができる。
トを露光し、レジストの膜厚に応じた物理量を測定し、
測定された物理量と、予め求められた前記レジストの膜
厚に応じた物理量と露光量との関係とに基づいて、露光
量を連続的、且つ正確に測定することができる。
【００１８】さらに、上記測定では露光量を困難な測定
領域があるが、露光量を測定することが困難な測定領域
では、透過率が異なるマスクパターンに対応したレジス
トの膜厚に応じた物理量を測定することによって、測定
された物理量と、予め求められた物理量と露光光との関
係とに基づいて、露光量を連続的、且つ正確に測定する
ことができる。
領域があるが、露光量を測定することが困難な測定領域
では、透過率が異なるマスクパターンに対応したレジス
トの膜厚に応じた物理量を測定することによって、測定
された物理量と、予め求められた物理量と露光光との関
係とに基づいて、露光量を連続的、且つ正確に測定する
ことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２０】［第１の実施形態］図１は、本発明の第１
の実施形態に係わる露光量モニタパターンを含むマス
ク、並びにこのマスクを用いて形成されたレジストパタ
ーンの概略構成を示す図である。図１（ａ）はマスクの
平面図、図１（ｂ）はマスクの断面図、図１（ｃ）はマ
スクを露光に用いて形成されたレジストパターンの断面
図である。
の実施形態に係わる露光量モニタパターンを含むマス
ク、並びにこのマスクを用いて形成されたレジストパタ
ーンの概略構成を示す図である。図１（ａ）はマスクの
平面図、図１（ｂ）はマスクの断面図、図１（ｃ）はマ
スクを露光に用いて形成されたレジストパターンの断面
図である。
【００２１】図１において、１０１はマスク、１０２は
マスク１０１に形成された露光量モニタパターン、１０
３は透明基板、１０４はＣｒ等の遮光膜、１０５は透光
部、１０６はウェハ、１０７は露光量モニタパターン１
０２に対応して形成されたレジストパターンである。
マスク１０１に形成された露光量モニタパターン、１０
３は透明基板、１０４はＣｒ等の遮光膜、１０５は透光
部、１０６はウェハ、１０７は露光量モニタパターン１
０２に対応して形成されたレジストパターンである。
【００２２】露光量モニタパターン１０２は、露光波長
λ、ウェハ側開口数ＮＡ、照明のコヒーレンスファクタ
σ、ウェハ上のパターンに対するマスクパターンの倍率
Ｍなる露光装置を想定した場合に、ピッチｐにて遮光膜
１０４と透光部１０５とが繰り返されたライン・アンド
・スペース・パターンであり、ピッチｐを、 ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡ …（１） を満たすように設定されている。
λ、ウェハ側開口数ＮＡ、照明のコヒーレンスファクタ
σ、ウェハ上のパターンに対するマスクパターンの倍率
Ｍなる露光装置を想定した場合に、ピッチｐにて遮光膜
１０４と透光部１０５とが繰り返されたライン・アンド
・スペース・パターンであり、ピッチｐを、 ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡ …（１） を満たすように設定されている。
【００２３】露光量モニタマークの遮光膜１０４と透光
部１０５との周期ｐを（１）式の条件に設定することに
より、露光量モニタマークにおける回折光（１次以上の
回折光）は投影レンズの瞳に入らず、直進光（０次回折
光）のみが瞳に入るようになる点に着目した。上記条件
を満たすことによって、モニタマークのパターンは解像
限界以下となる。そして、露光量モニタマークのパター
ンが解像限界以下のピッチであると、そのパターンは解
像されず、開口比に応じてウェハ面上に到達する露光量
が異なったフラット露光となる。このため、露光装置の
設定露光量が同じでも開口比に応じて実効的な露光量が
変化する。この場合の露光量は、露光量モニタマークの
パターンが解像しないため、フォーカス変動の影響を完
全に取り除くことができる。
部１０５との周期ｐを（１）式の条件に設定することに
より、露光量モニタマークにおける回折光（１次以上の
回折光）は投影レンズの瞳に入らず、直進光（０次回折
光）のみが瞳に入るようになる点に着目した。上記条件
を満たすことによって、モニタマークのパターンは解像
限界以下となる。そして、露光量モニタマークのパター
ンが解像限界以下のピッチであると、そのパターンは解
像されず、開口比に応じてウェハ面上に到達する露光量
が異なったフラット露光となる。このため、露光装置の
設定露光量が同じでも開口比に応じて実効的な露光量が
変化する。この場合の露光量は、露光量モニタマークの
パターンが解像しないため、フォーカス変動の影響を完
全に取り除くことができる。
【００２４】まず、上記のマスクを用いて条件出し露光
を行った。Ｓｉウェハ１０６上には塗布型反射防止膜６
０ｎｍをスピンコーティングし、さらに化学増幅系ポジ
型レジストを厚さ０．４μｍでスピンコーティングし
た。この後、１００℃，９０秒でプリベーク処理を行っ
た。一連の処理は、露光装置に連結されたトラックで行
った。
を行った。Ｓｉウェハ１０６上には塗布型反射防止膜６
０ｎｍをスピンコーティングし、さらに化学増幅系ポジ
型レジストを厚さ０．４μｍでスピンコーティングし
た。この後、１００℃，９０秒でプリベーク処理を行っ
た。一連の処理は、露光装置に連結されたトラックで行
った。
【００２５】これらの処理が終了したウェハを露光装置
に搬送し、上記マスクの露光を行った。投影光学系の縮
小比は１／４、露光波長は２４８ｎｍ、ＮＡは０．６、
照明コヒーレンスファクタσは０．７５、輪帯遮蔽率ε
は０．６７であった。露光装置の露光量設定値は３ｍＪ
／ｃｍ2 から１０ｍＪ／ｃｍ2 まで増加させて行った。
露光が終了したウェハを再びトラックに搬送し、１００
℃、９０秒でポストエクスポージャーベーク（Post Exp
osure Bake：ＰＥＢ）した後、０．２１規定のアルカリ
現像液にて６０秒現像を行った。
に搬送し、上記マスクの露光を行った。投影光学系の縮
小比は１／４、露光波長は２４８ｎｍ、ＮＡは０．６、
照明コヒーレンスファクタσは０．７５、輪帯遮蔽率ε
は０．６７であった。露光装置の露光量設定値は３ｍＪ
／ｃｍ2 から１０ｍＪ／ｃｍ2 まで増加させて行った。
露光が終了したウェハを再びトラックに搬送し、１００
℃、９０秒でポストエクスポージャーベーク（Post Exp
osure Bake：ＰＥＢ）した後、０．２１規定のアルカリ
現像液にて６０秒現像を行った。
【００２６】このように処理されたウェハ１０６上のレ
ジストパターン１０７の残膜を膜厚計で測定を行った。
測定結果を図２に示す。図２に示すように、露光量の増
加に対してレジストパターンの残膜は減少していること
が分かる。
ジストパターン１０７の残膜を膜厚計で測定を行った。
測定結果を図２に示す。図２に示すように、露光量の増
加に対してレジストパターンの残膜は減少していること
が分かる。
【００２７】よって、図２に示す露光量と（１）式で設
定されたマスクパターンをレジスト膜に露光して形成さ
れたレジストパターンの膜厚との関係を予め求めてお
き、レジストパターンの膜厚を測定することによって、
ウェハ上の実効的な露光量を測定することができる。
定されたマスクパターンをレジスト膜に露光して形成さ
れたレジストパターンの膜厚との関係を予め求めてお
き、レジストパターンの膜厚を測定することによって、
ウェハ上の実効的な露光量を測定することができる。
【００２８】また、マスクパターンにおける透光部と遮
光部の繰り返しピッチｐを（１）式のように設定し、マ
スクパターンを解像しないようにしているので、フォー
カス変動の影響を完全に除去することができる。
光部の繰り返しピッチｐを（１）式のように設定し、マ
スクパターンを解像しないようにしているので、フォー
カス変動の影響を完全に除去することができる。
【００２９】［第２の実施形態］レジストが残る露光量
範囲で、露光量モニタパターンに対応して形成されたレ
ジストパターン１０７の残膜量Ｔを測定し、図２に示し
た変換カーブを用いて実効的な露光量ｄを把握するとい
う手順で行う。しかし、露光装置の照度むら、ＰＥＢの
温度むら、現像むらなどのプロセス変動が大きく、実効
露光量変動が大きい場合には、一つの露光量モニタパタ
ーンに対応して形成されたレジストの残膜量では測定の
レンジを超えてしまい、測定できなくなる場合がある。
例えば図２に示した変換カーブで考えると、プロセス変
動によって実効露光量が４ｍＪになってしまうと、レジ
ストパターンはほとんど減膜しないことになり、実効露
光量を測定することが困難であるという場合がある。
範囲で、露光量モニタパターンに対応して形成されたレ
ジストパターン１０７の残膜量Ｔを測定し、図２に示し
た変換カーブを用いて実効的な露光量ｄを把握するとい
う手順で行う。しかし、露光装置の照度むら、ＰＥＢの
温度むら、現像むらなどのプロセス変動が大きく、実効
露光量変動が大きい場合には、一つの露光量モニタパタ
ーンに対応して形成されたレジストの残膜量では測定の
レンジを超えてしまい、測定できなくなる場合がある。
例えば図２に示した変換カーブで考えると、プロセス変
動によって実効露光量が４ｍＪになってしまうと、レジ
ストパターンはほとんど減膜しないことになり、実効露
光量を測定することが困難であるという場合がある。
【００３０】そこで、本実施形態では、この問題を回避
し得る露光量測定方法とそれを用いた露光量測定装置に
ついて説明する。
し得る露光量測定方法とそれを用いた露光量測定装置に
ついて説明する。
【００３１】図３は、本発明の第２の実施形態に係わる
露光量モニタパターンを含むマスク、並びにこのマスク
を用いて形成されたレジストパターンの概略構成を示す
図である。図３（ａ）はマスクの平面図、図３（ｂ）は
マスクの断面図、図３（ｃ）はマスクを露光に用いて形
成されたレジストパターンの断面図である。図３におい
て、図１と同一な部分には同一符号を付し、その詳細な
説明を省略する。
露光量モニタパターンを含むマスク、並びにこのマスク
を用いて形成されたレジストパターンの概略構成を示す
図である。図３（ａ）はマスクの平面図、図３（ｂ）は
マスクの断面図、図３（ｃ）はマスクを露光に用いて形
成されたレジストパターンの断面図である。図３におい
て、図１と同一な部分には同一符号を付し、その詳細な
説明を省略する。
【００３２】図３に示すように、マスク１０１に形成さ
れた露光量モニタパターン１０２0〜１０２3 は、前述
した（１）式を満たすピッチｐにて遮光膜１０４と透光
部１０５とが繰り返されたかつ、遮光膜１０４と透光部
１０５との割合が異なる複数種類のものである。各露光
量モニタパターン１０２0 〜１０２3 の透過率Ｔｒ0〜
Ｔｒ3 が異なる。
れた露光量モニタパターン１０２0〜１０２3 は、前述
した（１）式を満たすピッチｐにて遮光膜１０４と透光
部１０５とが繰り返されたかつ、遮光膜１０４と透光部
１０５との割合が異なる複数種類のものである。各露光
量モニタパターン１０２0 〜１０２3 の透過率Ｔｒ0〜
Ｔｒ3 が異なる。
【００３３】本実施形態では、遮光膜１０４と透光部１
０５との割合が異なる複数種類の露光量モニタパターン
１０２0 〜１０２3 を露光してレジストパターン１０７
0 〜１０７2 を形成する。あるレジストパターン１０７
の膜厚Ｔを測定した場合に、露光量の測定が難しい場合
に、一つ隣の露光量モニタパターンの露光により形成さ
れたレジストパターンの膜厚を再測定し、透過率のデー
タをもとに、実効露光量の較正をする。
０５との割合が異なる複数種類の露光量モニタパターン
１０２0 〜１０２3 を露光してレジストパターン１０７
0 〜１０７2 を形成する。あるレジストパターン１０７
の膜厚Ｔを測定した場合に、露光量の測定が難しい場合
に、一つ隣の露光量モニタパターンの露光により形成さ
れたレジストパターンの膜厚を再測定し、透過率のデー
タをもとに、実効露光量の較正をする。
【００３４】次に、本実施形態の露光量測定方法を図
４，図５を参照して説明する。図４は、本発明の第２の
実施形態に係わる露光量測定装置の概略構成を示すブロ
ック図である。図５は、図４に示す露光量測定装置を用
いた露光量測定方法を示すフローチャートである。図４
に示す露光量測定装置の構成は、露光方法を説明しつつ
説明する。
４，図５を参照して説明する。図４は、本発明の第２の
実施形態に係わる露光量測定装置の概略構成を示すブロ
ック図である。図５は、図４に示す露光量測定装置を用
いた露光量測定方法を示すフローチャートである。図４
に示す露光量測定装置の構成は、露光方法を説明しつつ
説明する。
【００３５】先ず、膜厚測定部４０２に、前述した露光
量モニタパターン１０２0 〜１０２ 3 を用いてレジスト
パターン１０７0 〜１０７2 を形成した試料４０をセッ
トする。
量モニタパターン１０２0 〜１０２ 3 を用いてレジスト
パターン１０７0 〜１０７2 を形成した試料４０をセッ
トする。
【００３６】試料４００の形成条件について以下に説明
する。Ｓｉウェハ上に塗布型反射防止膜６０ｎｍをスピ
ンコーティングし、さらに化学増幅系ポジ型レジストを
厚さ０．４μｍでスピンコーティングした。この後、１
００℃，９０秒でプリベーク処理を行った。一連の処理
は、露光装置に連結されたトラックで行った。これらの
処理が終了したウェハを露光装置に搬送し、上記マスク
の露光を行った。投影光学系の縮小比は１／４、露光波
長は２４８ｎｍ、ＮＡは０．６、照明コヒーレンスファ
クタσは０．７５、輪帯遮蔽率εは０．６７であった。
する。Ｓｉウェハ上に塗布型反射防止膜６０ｎｍをスピ
ンコーティングし、さらに化学増幅系ポジ型レジストを
厚さ０．４μｍでスピンコーティングした。この後、１
００℃，９０秒でプリベーク処理を行った。一連の処理
は、露光装置に連結されたトラックで行った。これらの
処理が終了したウェハを露光装置に搬送し、上記マスク
の露光を行った。投影光学系の縮小比は１／４、露光波
長は２４８ｎｍ、ＮＡは０．６、照明コヒーレンスファ
クタσは０．７５、輪帯遮蔽率εは０．６７であった。
【００３７】次いで、各露光量モニタパターン１０２0
〜１０２3 の透過率及びレジストパターン１０７0 〜１
０７2 座標Ｄ1 、測定に用いるレジストパターン１０７
の座標と、測定に用いるレジストパターンにおける露光
量に対するレジスト膜残膜量値のグラフからなる変換カ
ーブＤ3 と、測定許容範囲値Ｄ2 とを入力する。ここで
は、レジストパターン１０７1 を測定に用いる測定基準
レジストパターンとして入力した。
〜１０２3 の透過率及びレジストパターン１０７0 〜１
０７2 座標Ｄ1 、測定に用いるレジストパターン１０７
の座標と、測定に用いるレジストパターンにおける露光
量に対するレジスト膜残膜量値のグラフからなる変換カ
ーブＤ3 と、測定許容範囲値Ｄ2 とを入力する。ここで
は、レジストパターン１０７1 を測定に用いる測定基準
レジストパターンとして入力した。
【００３８】次いで、設定された測定基準レジストパタ
ーン１０７1 の座標に応じて、膜厚測定制御部４０１は
膜厚測定部４０２に測定基準レジストパターン１０７1
の膜厚を測定させる（ステップＳ１０１）。次いで、比
較部４０３は、測定された測定基準レジストパターン１
０７1 の測定膜厚値Ｄ4 （ここでは測定基準レジストパ
ターン１０７1 の膜厚Ｔ1 である）と測定許容範囲値Ｄ
2 とを比較し、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲値Ｄ
2 内にあるか判定する（ステップＳ１０２）。
ーン１０７1 の座標に応じて、膜厚測定制御部４０１は
膜厚測定部４０２に測定基準レジストパターン１０７1
の膜厚を測定させる（ステップＳ１０１）。次いで、比
較部４０３は、測定された測定基準レジストパターン１
０７1 の測定膜厚値Ｄ4 （ここでは測定基準レジストパ
ターン１０７1 の膜厚Ｔ1 である）と測定許容範囲値Ｄ
2 とを比較し、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲値Ｄ
2 内にあるか判定する（ステップＳ１０２）。
【００３９】先ず、ステップＳ１０２において、測定膜
厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲値Ｄ2内にあると判定され
た場合を説明する。測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲
値Ｄ 2 内にあると判定された場合、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ
1 ）が測定基準レジストパターン１０７1 の測定値か判
定する（ステップＳ１０３）。ここでは、測定膜厚値Ｄ
4 （Ｔ1 ）が測定基準レジストパターン１０７1 の測定
値であるので、露光量算出部４０４は、測定膜厚値Ｄ4
（Ｔ1 ）と変換カーブＤ3 とから露光量Ｄ5 を算出し
（ステップＳ１０４）、算出された露光量を測定データ
として保存する（ステップＳ１０５）。
厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲値Ｄ2内にあると判定され
た場合を説明する。測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ1 ）が許容範囲
値Ｄ 2 内にあると判定された場合、測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ
1 ）が測定基準レジストパターン１０７1 の測定値か判
定する（ステップＳ１０３）。ここでは、測定膜厚値Ｄ
4 （Ｔ1 ）が測定基準レジストパターン１０７1 の測定
値であるので、露光量算出部４０４は、測定膜厚値Ｄ4
（Ｔ1 ）と変換カーブＤ3 とから露光量Ｄ5 を算出し
（ステップＳ１０４）、算出された露光量を測定データ
として保存する（ステップＳ１０５）。
【００４０】次に、ステップＳ１０２において、測定膜
厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 内にないと判定された場合を
説明する。ステップＳ１０２において測定膜厚値Ｄ4 が
許容範囲値Ｄ2 内にないと判定された場合、比較部４０
３は、測定膜厚値Ｄ4 と測定許容範囲値Ｄ2 とを比較し
て測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 以上であるかを判定
する（ステップＳ１０６）。
厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 内にないと判定された場合を
説明する。ステップＳ１０２において測定膜厚値Ｄ4 が
許容範囲値Ｄ2 内にないと判定された場合、比較部４０
３は、測定膜厚値Ｄ4 と測定許容範囲値Ｄ2 とを比較し
て測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 以上であるかを判定
する（ステップＳ１０６）。
【００４１】ステップＳ１０６において、測定膜厚値Ｄ
4 が許容範囲値Ｄ2 以上であると判定された場合、比較
部４０３は膜厚測定制御部４０１に対して透過率が高い
露光量モニタマスパターンで形成されたレジストパター
ンの膜厚の再測定を行うよう指示する。そして、膜厚測
定制御部４０１は、透過率及び座標データＤ1 を読み出
し、膜厚測定部４０２に前に測定された露光量モニタパ
ターンより透過率が高い露光量モニタパターンで形成さ
れたレジストパターンの膜厚を測定させる（ステップＳ
１０７）。膜厚測定制御部４０１は、レジストパターン
の再膜厚測定を行うと共に、露光量モニタパターンの透
過率を比較部４０３に伝達する。そして、この再測定
を、測定膜厚が測定許容範囲値内になるまで順次繰り返
す。
4 が許容範囲値Ｄ2 以上であると判定された場合、比較
部４０３は膜厚測定制御部４０１に対して透過率が高い
露光量モニタマスパターンで形成されたレジストパター
ンの膜厚の再測定を行うよう指示する。そして、膜厚測
定制御部４０１は、透過率及び座標データＤ1 を読み出
し、膜厚測定部４０２に前に測定された露光量モニタパ
ターンより透過率が高い露光量モニタパターンで形成さ
れたレジストパターンの膜厚を測定させる（ステップＳ
１０７）。膜厚測定制御部４０１は、レジストパターン
の再膜厚測定を行うと共に、露光量モニタパターンの透
過率を比較部４０３に伝達する。そして、この再測定
を、測定膜厚が測定許容範囲値内になるまで順次繰り返
す。
【００４２】また、ステップＳ１０６において、測定膜
厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 以上でないと判定された場
合、比較部４０３は膜厚測定制御部４０１に対して透過
率が低い露光量モニタパターンで形成されたレジストパ
ターンの再膜厚測定を行うよう指示する。そして、膜厚
測定制御部４０１は、透過率及び座標データＤ1 を読み
出し、膜厚測定部４０２に前に測定された露光量モニタ
パターンより透過率が低い露光量モニタパターンで形成
されたレジストパターンの膜厚を測定させる（ステップ
Ｓ１０８）。膜厚測定制御部４０１は、レジストパター
ンの再膜厚測定を行うと共に、露光量モニタパターンの
透過率を比較部４０３に伝達する。そして、この再測定
を、測定膜厚が測定許容範囲値内になるまで順次繰り返
す。
厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ2 以上でないと判定された場
合、比較部４０３は膜厚測定制御部４０１に対して透過
率が低い露光量モニタパターンで形成されたレジストパ
ターンの再膜厚測定を行うよう指示する。そして、膜厚
測定制御部４０１は、透過率及び座標データＤ1 を読み
出し、膜厚測定部４０２に前に測定された露光量モニタ
パターンより透過率が低い露光量モニタパターンで形成
されたレジストパターンの膜厚を測定させる（ステップ
Ｓ１０８）。膜厚測定制御部４０１は、レジストパター
ンの再膜厚測定を行うと共に、露光量モニタパターンの
透過率を比較部４０３に伝達する。そして、この再測定
を、測定膜厚が測定許容範囲値内になるまで順次繰り返
す。
【００４３】次いで、レジストパターンの再膜厚測定を
行い測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ 2 内になると、測定
膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターンのものであるか
判定する（ステップＳ１０３）。
行い測定膜厚値Ｄ4 が許容範囲値Ｄ 2 内になると、測定
膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターンのものであるか
判定する（ステップＳ１０３）。
【００４４】以下では、測定基準レジストパターン１０
７1 の代わりにレジストパターン１０７2 の膜厚を測定
し、測定膜厚Ｔ2 が測定許容範囲値Ｄ2 内であり、測定
膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターン１０７1 のもの
ではない場合を説明する。
７1 の代わりにレジストパターン１０７2 の膜厚を測定
し、測定膜厚Ｔ2 が測定許容範囲値Ｄ2 内であり、測定
膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパターン１０７1 のもの
ではない場合を説明する。
【００４５】測定膜厚値Ｄ4 が測定基準レジストパター
ン１０７1 のものではないと判定されると、変換カーブ
Ｄ3 を用いて測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ2 ）に対応する実効露
光量ｄ2 を求める（ステップＳ１０９）。さらに、測定
基準レジストパターン１０７ 1 に対応した露光量モニタ
パターン１０２1 の透過率Ｔｒ1 とレジストパターン１
０７2 に対応した露光量モニタパターン１０２1 の透過
率Ｔｒ2 との比から、実効露光量ｄ1 を、 ｄ1 ＝ｄ2 ×Ｔｒ1 ／Ｔｒ2 （２） から算出する（ステップＳ１１０）。そして、算出され
た露光量を測定データとして保存する。
ン１０７1 のものではないと判定されると、変換カーブ
Ｄ3 を用いて測定膜厚値Ｄ4 （Ｔ2 ）に対応する実効露
光量ｄ2 を求める（ステップＳ１０９）。さらに、測定
基準レジストパターン１０７ 1 に対応した露光量モニタ
パターン１０２1 の透過率Ｔｒ1 とレジストパターン１
０７2 に対応した露光量モニタパターン１０２1 の透過
率Ｔｒ2 との比から、実効露光量ｄ1 を、 ｄ1 ＝ｄ2 ×Ｔｒ1 ／Ｔｒ2 （２） から算出する（ステップＳ１１０）。そして、算出され
た露光量を測定データとして保存する。
【００４６】ここでは、測定膜厚値Ｄ4 が測定基準レジ
ストパターンのものではない。従って、測定膜厚値Ｄ4
と変換カーブＤ3 とから直ちに露光量を求めることがで
きない。測定基準レジストパターン１０７1 とレジスト
パターン１０７2 とでは、透過率以外の露光条件及び現
像条件が同じなので、レジストパターン１０７2 の変換
カーブは測定基準レジストパターン１０７1 の変換カー
ブＤ3 を水平移動したものとなる。従って、変換カーブ
Ｄ3 から測定膜厚Ｔ2 に対応する実効露光量ｄ 2 を求
め、この実効露光量ｄ2 に、露光量モニタパターン１０
２1 の透過率Ｔｒ 1 と露光量モニタパターン１０２1 の
透過率Ｔｒ2 との比を乗算することによって、露光量モ
ニタパターン１０２1 における実効露光量ｄ1 を算出す
ることができる。
ストパターンのものではない。従って、測定膜厚値Ｄ4
と変換カーブＤ3 とから直ちに露光量を求めることがで
きない。測定基準レジストパターン１０７1 とレジスト
パターン１０７2 とでは、透過率以外の露光条件及び現
像条件が同じなので、レジストパターン１０７2 の変換
カーブは測定基準レジストパターン１０７1 の変換カー
ブＤ3 を水平移動したものとなる。従って、変換カーブ
Ｄ3 から測定膜厚Ｔ2 に対応する実効露光量ｄ 2 を求
め、この実効露光量ｄ2 に、露光量モニタパターン１０
２1 の透過率Ｔｒ 1 と露光量モニタパターン１０２1 の
透過率Ｔｒ2 との比を乗算することによって、露光量モ
ニタパターン１０２1 における実効露光量ｄ1 を算出す
ることができる。
【００４７】以上の構成により、露光量の変動に対して
レジストパターン膜厚変動が少ない場合でも、精度良く
露光量を算出することができる。
レジストパターン膜厚変動が少ない場合でも、精度良く
露光量を算出することができる。
【００４８】次いで、露光装置の設定露光量を７．５ｍ
Ｊ／ｃｍ2 に設定した以外は、前述した露光条件及び現
像条件と同一な条件で、ウェハ上にレジストパターンを
形成した後、注目するレジストパターンの残膜量をウェ
ハ全面について測定した。
Ｊ／ｃｍ2 に設定した以外は、前述した露光条件及び現
像条件と同一な条件で、ウェハ上にレジストパターンを
形成した後、注目するレジストパターンの残膜量をウェ
ハ全面について測定した。
【００４９】図６（ａ）は第１の実施形態に示した方法
により、特定のフロックをウェハ全面について測定した
結果である。露光装置の設定露光量は７．５ｍＪ／ｃｍ
2 であったにもかかわらず、ＰＥＢ、現像、レジスト膜
厚などのウェハ面内ばらつきによって、実効的な露光量
がばらついていることがわかる。図で、中央付近は、上
記変動要因のうちのどれかが大きく変動したがために実
効露光量が大幅に低下し、被測定パラメーターであるレ
ジストが減膜している。つまり、測定レンジを超えた実
効露光量変動が生じているために、実効露光量変動の値
が大きくなっている。
により、特定のフロックをウェハ全面について測定した
結果である。露光装置の設定露光量は７．５ｍＪ／ｃｍ
2 であったにもかかわらず、ＰＥＢ、現像、レジスト膜
厚などのウェハ面内ばらつきによって、実効的な露光量
がばらついていることがわかる。図で、中央付近は、上
記変動要因のうちのどれかが大きく変動したがために実
効露光量が大幅に低下し、被測定パラメーターであるレ
ジストが減膜している。つまり、測定レンジを超えた実
効露光量変動が生じているために、実効露光量変動の値
が大きくなっている。
【００５０】そこで、膜厚が異常である部分に対して、
ひとつ隣の露光量モニタパターンを再測定し、変換カー
ブを用いて実効露光量を求めた後、透過率の比を使って
較正した。その結果、図６（ｂ）に示すように、実効露
光量変動が極端に大きい部分がなくなり、データの信頼
性を上げることができた。
ひとつ隣の露光量モニタパターンを再測定し、変換カー
ブを用いて実効露光量を求めた後、透過率の比を使って
較正した。その結果、図６（ｂ）に示すように、実効露
光量変動が極端に大きい部分がなくなり、データの信頼
性を上げることができた。
【００５１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。レジストパターンの膜厚に応じて反射
強度が変化するので、予めレジストパターンからの反射
光強度と露光量との関係を求めておき、レジストパター
ンからの反射強度から露光量を求めることができる。ま
た、露光量モニタパターンは、ライン・アンド・スペー
ス・パターン以外にも，繰り返しのホールパターン，又
は菱形の繰り返しパターンを用いることができる。その
他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することが可能である。
るものではない。レジストパターンの膜厚に応じて反射
強度が変化するので、予めレジストパターンからの反射
光強度と露光量との関係を求めておき、レジストパター
ンからの反射強度から露光量を求めることができる。ま
た、露光量モニタパターンは、ライン・アンド・スペー
ス・パターン以外にも，繰り返しのホールパターン，又
は菱形の繰り返しパターンを用いることができる。その
他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、透
光部と遮光部の繰り返しピッチｐを前述した範囲に設定
し、透光部と遮光部の割合が異なる複数種類のマスクパ
ターンをウェハ上に露光し、各マスクパターンに対応す
るウェハ上のレジストの物理量を測定することによっ
て、フォーカス変動の影響を受けることなく、露光量を
連続的、且つ正確に測定することが可能となる。
光部と遮光部の繰り返しピッチｐを前述した範囲に設定
し、透光部と遮光部の割合が異なる複数種類のマスクパ
ターンをウェハ上に露光し、各マスクパターンに対応す
るウェハ上のレジストの物理量を測定することによっ
て、フォーカス変動の影響を受けることなく、露光量を
連続的、且つ正確に測定することが可能となる。
【００５３】露光量を測定することが困難な測定領域で
は、透過率が異なるマスクパターンに対応したレジスト
の膜厚に応じた物理量を測定することによって、測定さ
れた物理量と、予め求められた物理量と露光光との関係
とに基づいて、露光量を連続的、且つ正確に測定するこ
とができる。
は、透過率が異なるマスクパターンに対応したレジスト
の膜厚に応じた物理量を測定することによって、測定さ
れた物理量と、予め求められた物理量と露光光との関係
とに基づいて、露光量を連続的、且つ正確に測定するこ
とができる。
【図１】第１の実施形態に係わる露光量モニタパターン
を含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレ
ジストパターンの概略構成を示す図。
を含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレ
ジストパターンの概略構成を示す図。
【図２】レジストパターンの膜厚と露光量との関係を示
す特性図。
す特性図。
【図３】第２の実施形態に係わる露光量モニタパターン
を含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレ
ジストパターンの概略構成を示す図。
を含むマスク、並びにこのマスクを用いて形成されたレ
ジストパターンの概略構成を示す図。
【図４】第２の実施形態に係わる露光量測定装置の概略
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す露光量測定装置を用いた露光量測定
方法を示すフローチャート。
方法を示すフローチャート。
【図６】図６（ａ）は第１の実施形態に示した方法で測
定したウェハ面内の実効露光量変動を示す図、図６
（ｂ）は第２の実施形態に示した方法で測定したウェハ
面内の実効露光量変動を示す図。
定したウェハ面内の実効露光量変動を示す図、図６
（ｂ）は第２の実施形態に示した方法で測定したウェハ
面内の実効露光量変動を示す図。
１０１…マスク １０２…露光量モニタパターン １０４…遮光膜 １０５…透光部 １０６…ウェハ １０７…レジストパターン ４００…試料 ４０１…膜厚測定制御部 ４０２…膜厚測定部 ４０３…比較部 ４０４…露光量算出部
Claims (5)
- 【請求項１】マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定方法であって、 前記マスクパターンは周期ｐにて透光部と遮光部が繰り
返されたパターンであり、前記周期ｐが、 ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡ を満たすように設定され、 前記ウェハ上のレジストのレジストの膜厚に応じた物理
量を測定するステップと、 測定された物理量と、予め求められた前記レジストの膜
厚に応じた物理量と露光量との関係とに基づいて、前記
ウェハ上の実効的な露光量を測定するステップとを含む
ことを特徴とする露光量測定方法。 - 【請求項２】マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定方法であって、 前記マスクパターンは周期ｐにて透光部と遮光部が繰り
返されたパターンであり、かつ透光部と遮光部の割合に
応じて透過率が異なる複数種類が同一マスクに形成さ
れ、前記周期ｐが、 ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡ を満たすように設定され、 特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上のレジス
トの膜厚に対応する物理量を測定する測定ステップと、 この測定ステップで測定された物理量と予め設定された
設定範囲値とを比較する比較ステップと、 この比較ステップにおける比較の結果、前記測定ステッ
プで測定された物理量が前記設定範囲値内の場合、予め
求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測定さ
れた物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光量を
測定するステップと、 この比較ステップにおける比較の結果、前記測定ステッ
プで測定された物理量が前記設定範囲値外の場合、前記
測定に用いたレジストに対応するマスクパターンと異な
る種類のマスクパターンに対応するレジストの膜厚に応
じた物理量を測定する再測定ステップと、 この再測定ステップで測定された物理量が設定範囲値内
の場合、予め求められた物理量と露光量との関係に基づ
いて、測定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効
的な露光量を測定するステップとを含むことを特徴とす
る露光量測定方法。 - 【請求項３】前記再測定ステップにおいて、 特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物
理量が所定範囲値以上であった場合、測定されたレジス
トパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率
が高い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記
物理量を測定し、 特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物
理量が所定範囲値以下であった場合、測定されたレジス
トパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率
が低い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記
物理量を測定することを特徴とする請求項２に記載の露
光量測定方法。 - 【請求項４】マスクパターンが形成されたマスクを、露
光波長λ，ウェハ側開口数ＮＡ，照明のコヒーレンスフ
ァクタσ，ウェハ上のパターンに対するマスクパターン
の倍率Ｍなる露光装置にセットし、ウェハ上に塗布され
たレジストにマスクパターンを露光し、該マスクパター
ンに対応するウェハ上のレジストの状態を観察すること
により、ウェハ上の実効的な露光量を測定する露光量測
定装置であって、 前記マスクパターンは周期ｐにて透光部と遮光部が繰り
返されたパターンであり、かつ透光部と遮光部の割合に
応じて透過率が異なる複数種類が同一マスクに形成さ
れ、前記周期ｐが、 ｐ／Ｍ≦λ／（１＋σ）ＮＡ を満たすように設定され、前記マスクパターンに対応す
るウェハ上のレジストの膜厚に応じた物理量を測定する
測定部と、 この測定部により測定された物理量と、予め設定された
設定範囲値とを比較する比較部と、 この比較部の比較の結果、前記物理量が前記設定範囲値
外の場合、前記測定部に、前記測定に用いたレジストに
対応するマスクパターンと異なる種類のマスクパターン
に対応するレジストの膜厚に応じた物理量を測定させる
制御部と、 前記測定部で測定された物理量が所定範囲値内の場合、
予め求められた物理量と露光量との関係に基づいて、測
定された物理量に対応する前記ウェハ上の実効的な露光
量を算出する露光量算出部とを具備してなることを特徴
とする露光量測定装置。 - 【請求項５】前記制御部は、 特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物
理量が所定範囲値以上であった場合、測定されたレジス
トパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率
が高い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記
物理量を測定させ、 特定のマスクパターンに対応する前記ウェハ上の前記物
理量が所定範囲値以下であった場合、測定されたレジス
トパターンに対応する特定のマスクパターンより透過率
が低い種類のマスクパターンに対応するレジストの前記
物理量を測定させることを特徴とする請求項４に記載の
露光量測定装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000207333A JP4160239B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 露光量測定方法及び露光量測定装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000207333A JP4160239B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 露光量測定方法及び露光量測定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002025895A true JP2002025895A (ja) | 2002-01-25 |
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| JP4160239B2 JP4160239B2 (ja) | 2008-10-01 |
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| JP2000207333A Expired - Fee Related JP4160239B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 露光量測定方法及び露光量測定装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4160239B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7092068B2 (en) | 2002-11-26 | 2006-08-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reticle, exposure monitoring method, exposure method and manufacturing method for semiconductor device |
| JP2011233749A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Oki Semiconductor Co Ltd | パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 |
| WO2012036198A1 (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-22 | 株式会社ニコン | パターン形成方法及びデバイス製造方法 |
| US8329385B2 (en) | 2008-06-10 | 2012-12-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a semiconductor device |
| KR101862015B1 (ko) | 2011-03-25 | 2018-07-04 | 삼성전자주식회사 | 노광 장치에서 노광 에너지 측정 방법 |
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2000
- 2000-07-07 JP JP2000207333A patent/JP4160239B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4160239B2 (ja) | 2008-10-01 |
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