JP2002050562A - 半導体製造装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 - Google Patents
半導体製造装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体製造装置による製品処理を停止するこ
となく、フォーカスオフセット値を管理する。フォーカ
スオフセット値の管理間においてもフォーカスオフセッ
ト値をモニタする。 【解決手段】 製品ウェハ４に対して製品パターンを露
光するとともに、フォーカスオフセット値管理用のテス
トパターンを露光し、露光された製品ウェハ４を現像
し、製品ウェハ４上に現像されたテストパターンの寸法
を測定部８により測定し、測定されたテストパターンの
寸法を基に、半導体製造装置のフォーカスオフセット値
を演算部７により演算し、演算されたフォーカスオフセ
ット値となるように、半導体製造装置の投影光学系３の
フォーカスオフセット値を調整部６により調整する。
となく、フォーカスオフセット値を管理する。フォーカ
スオフセット値の管理間においてもフォーカスオフセッ
ト値をモニタする。 【解決手段】 製品ウェハ４に対して製品パターンを露
光するとともに、フォーカスオフセット値管理用のテス
トパターンを露光し、露光された製品ウェハ４を現像
し、製品ウェハ４上に現像されたテストパターンの寸法
を測定部８により測定し、測定されたテストパターンの
寸法を基に、半導体製造装置のフォーカスオフセット値
を演算部７により演算し、演算されたフォーカスオフセ
ット値となるように、半導体製造装置の投影光学系３の
フォーカスオフセット値を調整部６により調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造方法及
び半導体製造装置に係り、特にリソグラフィ工程でのフ
ォーカスオフセット値の管理に関するものである。
び半導体製造装置に係り、特にリソグラフィ工程でのフ
ォーカスオフセット値の管理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置製造過程のリソグラフィ工程
において、写真製版技術を利用した半導体製造装置とし
ての露光装置が用いられている。
において、写真製版技術を利用した半導体製造装置とし
ての露光装置が用いられている。
【０００３】図６は、従来の半導体製造装置の構成を示
す断面図である。図６に示す半導体製造装置は、露光用
の光を放射する光源である照明系１、露光パターンが描
画されたレティクル２、ステージ５上に支持されたウェ
ハ４に対して上記レティクル２の透過光を縮小投影する
投影光学系３によって概略構成されている。また、図中
の符号４１は、フォーカス基準面であり、ウェハ４に形
成されたフォトレジスト膜（図示省略）の表面を示して
いる。すなわち、投影光学系３によって投影される光
は、ウェハ４のフォーカス基準面４１にフォーカスされ
る。
す断面図である。図６に示す半導体製造装置は、露光用
の光を放射する光源である照明系１、露光パターンが描
画されたレティクル２、ステージ５上に支持されたウェ
ハ４に対して上記レティクル２の透過光を縮小投影する
投影光学系３によって概略構成されている。また、図中
の符号４１は、フォーカス基準面であり、ウェハ４に形
成されたフォトレジスト膜（図示省略）の表面を示して
いる。すなわち、投影光学系３によって投影される光
は、ウェハ４のフォーカス基準面４１にフォーカスされ
る。
【０００４】ここで、フォーカスがフォーカス基準面４
１の上方にシフトした場合は、プラスのフォーカスオフ
セット値を投影光学系３に設定して、フォーカスをフォ
ーカス基準面４１に合わせる。また、フォーカスが下方
にシフトした場合は、マイナスのフォーカスオフセット
値を投影光学系３に設定して、フォーカスをフォーカス
基準面４１に合わせる。
１の上方にシフトした場合は、プラスのフォーカスオフ
セット値を投影光学系３に設定して、フォーカスをフォ
ーカス基準面４１に合わせる。また、フォーカスが下方
にシフトした場合は、マイナスのフォーカスオフセット
値を投影光学系３に設定して、フォーカスをフォーカス
基準面４１に合わせる。
【０００５】上述したように、半導体製造装置におい
て、レティクル２に描画された露光パターンを、精度良
くウェハ４に露光するためには、投影光学系３のフォー
カスオフセット値の管理が重要である。
て、レティクル２に描画された露光パターンを、精度良
くウェハ４に露光するためには、投影光学系３のフォー
カスオフセット値の管理が重要である。
【０００６】次に、従来のフォーカスオフセット値の管
理方法について説明する。先ず、半導体製造装置の製品
処理を停止して、一面にレジストが塗布されたベアシリ
コンウェハ４をステージ５上に載せ、製品用のレティク
ル２から、フォーカスオフセット値を管理するためのテ
ストパターンが描画されたレティクル２に交換する。
理方法について説明する。先ず、半導体製造装置の製品
処理を停止して、一面にレジストが塗布されたベアシリ
コンウェハ４をステージ５上に載せ、製品用のレティク
ル２から、フォーカスオフセット値を管理するためのテ
ストパターンが描画されたレティクル２に交換する。
【０００７】次に、フォーカスオフセット値をパラメー
タとして、ウェハ４上の複数の位置で、テストパターン
の露光を行う。詳細には、先ず、第１のフォーカスオフ
セット値（例えば、＋０．３μｍ）で、ウェハ４上にテ
ストパターンを露光する。次に、上記第１のフォーカス
オフセット値でのパターン露光位置の近傍に、第２のフ
ォーカスオフセット値（例えば、＋０．２μｍ）でテス
トパターンを露光する。さらに、その他複数のフォーカ
スオフセット値（例えば、＋０．１，０，−０．１，−
０．２，−０．３μｍ）で、テストパターンの露光をそ
れぞれ行う。これにより、ウェハ４上には、フォーカス
オフセット値が異なる複数のテストパターンが形成され
る。
タとして、ウェハ４上の複数の位置で、テストパターン
の露光を行う。詳細には、先ず、第１のフォーカスオフ
セット値（例えば、＋０．３μｍ）で、ウェハ４上にテ
ストパターンを露光する。次に、上記第１のフォーカス
オフセット値でのパターン露光位置の近傍に、第２のフ
ォーカスオフセット値（例えば、＋０．２μｍ）でテス
トパターンを露光する。さらに、その他複数のフォーカ
スオフセット値（例えば、＋０．１，０，−０．１，−
０．２，−０．３μｍ）で、テストパターンの露光をそ
れぞれ行う。これにより、ウェハ４上には、フォーカス
オフセット値が異なる複数のテストパターンが形成され
る。
【０００８】次に、上記複数のフォーカスオフセット値
でテストパターンが露光されたウェハ４を現像する。こ
れにより、複数のフォーカスオフセット値（−０．３〜
＋０．３μｍ）にそれぞれ対応する複数のテストパター
ンが、ウェハ４上に形成される。
でテストパターンが露光されたウェハ４を現像する。こ
れにより、複数のフォーカスオフセット値（−０．３〜
＋０．３μｍ）にそれぞれ対応する複数のテストパター
ンが、ウェハ４上に形成される。
【０００９】そして、ウェハ４上に形成された各テスト
パターンの寸法を、測長ＳＥＭにより測定し、テストパ
ターンの寸法が規格を満たす場合の、フォーカスオフセ
ット値の最大値と最小値を求め、その中心値をフォーカ
スオフセット値の最適値として管理していた。
パターンの寸法を、測長ＳＥＭにより測定し、テストパ
ターンの寸法が規格を満たす場合の、フォーカスオフセ
ット値の最大値と最小値を求め、その中心値をフォーカ
スオフセット値の最適値として管理していた。
【００１０】また、ステージ５のレベリング用のパター
ン露光を行う際には、上記各フォーカスオフセット値
で、ウェハ４上の複数箇所にテストパターンをそれぞれ
露光する必要があった。
ン露光を行う際には、上記各フォーカスオフセット値
で、ウェハ４上の複数箇所にテストパターンをそれぞれ
露光する必要があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、フォーカスオフセット値の管理を行うために、定期
的に製品処理を停止していた。また、その管理は、異な
るオフセット値で露光を複数回繰り返して行い、その露
光により形成された複数のパターンをそれぞれ測定しな
ければいけないため、長時間を要していた。このため、
半導体製造装置のダウンタイムが長くなり、稼働率が低
くなってしまう問題があった。それに伴って、半導体装
置の製造コストが高くなってしまう問題もあった。
は、フォーカスオフセット値の管理を行うために、定期
的に製品処理を停止していた。また、その管理は、異な
るオフセット値で露光を複数回繰り返して行い、その露
光により形成された複数のパターンをそれぞれ測定しな
ければいけないため、長時間を要していた。このため、
半導体製造装置のダウンタイムが長くなり、稼働率が低
くなってしまう問題があった。それに伴って、半導体装
置の製造コストが高くなってしまう問題もあった。
【００１２】また、上記フォーカスオフセット値の管理
は、定期的に行われるが、管理と管理の間でフォーカス
オフセット値の変動が起こった場合には対処できず、製
品での異常が発見されるまで分からないという問題があ
った。
は、定期的に行われるが、管理と管理の間でフォーカス
オフセット値の変動が起こった場合には対処できず、製
品での異常が発見されるまで分からないという問題があ
った。
【００１３】また、ステージ５のレベリングを行うため
には、同じフォーカスオフセット値で、ウェハ上の異な
る位置に複数回の露光を行う必要があった。さらに、複
数の異なるフォーカスオフセット値でも同様に、複数回
の露光を行う必要があった。このため、多くの露光と、
現像後のパターン寸法測定に長時間を要し、簡単にレベ
リングを行うことができなかった。
には、同じフォーカスオフセット値で、ウェハ上の異な
る位置に複数回の露光を行う必要があった。さらに、複
数の異なるフォーカスオフセット値でも同様に、複数回
の露光を行う必要があった。このため、多くの露光と、
現像後のパターン寸法測定に長時間を要し、簡単にレベ
リングを行うことができなかった。
【００１４】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたもので、半導体製造装置による製品処理を停
止することなく、フォーカスオフセット値を管理するこ
とを目的とする。また、フォーカスオフセット値の管理
間においてもフォーカスオフセット値をモニタすること
を目的とする。また、ウェハのレベリングを簡単に行う
ことを目的とする。
になされたもので、半導体製造装置による製品処理を停
止することなく、フォーカスオフセット値を管理するこ
とを目的とする。また、フォーカスオフセット値の管理
間においてもフォーカスオフセット値をモニタすること
を目的とする。また、ウェハのレベリングを簡単に行う
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る半
導体製造装置は、製品ウェハを支持するステージと、露
光用の光を放射する照明系と、フォーカスオフセット値
管理用のテストパターンと、製品パターンとを有し、前
記照明系の放射光が透過するレティクルと、前記レティ
クルのテストパターンと製品パターンとを透過した透過
光を、所望のフォーカスオフセット値で前記製品ウェハ
に投影するための投影光学系と、前記製品ウェハに露光
されたテストパターンの寸法測定結果を基に、前記投影
光学系のフォーカスオフセット値を調整するための調整
部と、を備えることを特徴とするものである。
導体製造装置は、製品ウェハを支持するステージと、露
光用の光を放射する照明系と、フォーカスオフセット値
管理用のテストパターンと、製品パターンとを有し、前
記照明系の放射光が透過するレティクルと、前記レティ
クルのテストパターンと製品パターンとを透過した透過
光を、所望のフォーカスオフセット値で前記製品ウェハ
に投影するための投影光学系と、前記製品ウェハに露光
されたテストパターンの寸法測定結果を基に、前記投影
光学系のフォーカスオフセット値を調整するための調整
部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１６】請求項２の発明に係る半導体製造装置は、
請求項１に記載の半導体製造装置において、前記レティ
クルのテストパターンは、フォーカスオフセット値の変
動に対して寸法変動が大きい第１のテストパターンと、
フォーカスオフセット値の変動に対して寸法変動が小さ
い第２のテストパターンと、を有することを特徴とする
ものである。
請求項１に記載の半導体製造装置において、前記レティ
クルのテストパターンは、フォーカスオフセット値の変
動に対して寸法変動が大きい第１のテストパターンと、
フォーカスオフセット値の変動に対して寸法変動が小さ
い第２のテストパターンと、を有することを特徴とする
ものである。
【００１７】請求項３の発明に係る半導体製造装置は、
請求項２に記載の半導体製造装置において、前記テスト
パターンは、前記第１のテストパターンとしての孤立ラ
インパターンと、前記第２のテストパターンとしてのラ
インアンドスペースパターンと、を有することを特徴と
するものである。
請求項２に記載の半導体製造装置において、前記テスト
パターンは、前記第１のテストパターンとしての孤立ラ
インパターンと、前記第２のテストパターンとしてのラ
インアンドスペースパターンと、を有することを特徴と
するものである。
【００１８】請求項４の発明に係る半導体製造装置は、
請求項２または３に記載の半導体製造装置において、前
記ウェハに露光されたテストパターンの第１のテストパ
ターンの寸法、及び前記第２のテストパターンの寸法を
測定する測定部と、前記測定部により測定された各テス
トパターンの寸法から寸法差を演算し、演算した寸法差
から前記フォーカスオフセット値を更に演算する演算部
と、を更に備え、前記調整部は、前記演算部により演算
されたフォーカスオフセット値を基に、前記投影光学系
のフォーカスオフセット値を調整することを特徴とする
ものである。
請求項２または３に記載の半導体製造装置において、前
記ウェハに露光されたテストパターンの第１のテストパ
ターンの寸法、及び前記第２のテストパターンの寸法を
測定する測定部と、前記測定部により測定された各テス
トパターンの寸法から寸法差を演算し、演算した寸法差
から前記フォーカスオフセット値を更に演算する演算部
と、を更に備え、前記調整部は、前記演算部により演算
されたフォーカスオフセット値を基に、前記投影光学系
のフォーカスオフセット値を調整することを特徴とする
ものである。
【００１９】請求項５の発明に係る半導体製造装置は、
請求項１に記載の半導体製造装置において、前記レティ
クルは、前記テストパターンを複数箇所に更に有するこ
とを特徴とするものである。
請求項１に記載の半導体製造装置において、前記レティ
クルは、前記テストパターンを複数箇所に更に有するこ
とを特徴とするものである。
【００２０】請求項６の発明に係る半導体装置の製造装
置は、製品ウェハに対して製品パターンを露光するとと
もに、フォーカスオフセット値管理用のテストパターン
を露光する露光工程と、前記露光工程で露光された前記
製品ウェハを現像する現像工程と、前記現像工程で現像
されたテストパターンの寸法を測定する測定工程と、前
記測定工程で測定されたテストパターンの寸法を基に、
半導体製造装置のフォーカスオフセット値を演算する演
算工程と、を含むことを特徴とするものである。
置は、製品ウェハに対して製品パターンを露光するとと
もに、フォーカスオフセット値管理用のテストパターン
を露光する露光工程と、前記露光工程で露光された前記
製品ウェハを現像する現像工程と、前記現像工程で現像
されたテストパターンの寸法を測定する測定工程と、前
記測定工程で測定されたテストパターンの寸法を基に、
半導体製造装置のフォーカスオフセット値を演算する演
算工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００２１】請求項７の発明に係る半導体装置の製造方
法は、請求項６に記載の製造方法において、前記測定工
程で測定されたテストパターンの寸法は、フォーカスオ
フセット値の変動に連動して変動することを特徴とする
ものである。
法は、請求項６に記載の製造方法において、前記測定工
程で測定されたテストパターンの寸法は、フォーカスオ
フセット値の変動に連動して変動することを特徴とする
ものである。
【００２２】請求項８の発明に係る半導体装置の製造方
法は、請求項７に記載の製造方法において、前記露光工
程で露光されたテストパターンは、フォーカスオフセッ
ト値の変動に対して寸法変動が大きい第１のテストパタ
ーンと、フォーカスオフセット値の変動に対して寸法変
動が小さい第２のテストパターンとを有し、前記測定工
程では、前記テストパターンにおける第１のテストパタ
ーン及び第２のテストパターンの寸法をそれぞれ測定
し、前記演算工程では、前記測定工程で測定された第１
のテストパターンの寸法と、第２のテストパターンの寸
法との寸法差を演算するとともに、演算した寸法差を基
にフォーカスオフセット値を更に演算することを特徴と
するものである。
法は、請求項７に記載の製造方法において、前記露光工
程で露光されたテストパターンは、フォーカスオフセッ
ト値の変動に対して寸法変動が大きい第１のテストパタ
ーンと、フォーカスオフセット値の変動に対して寸法変
動が小さい第２のテストパターンとを有し、前記測定工
程では、前記テストパターンにおける第１のテストパタ
ーン及び第２のテストパターンの寸法をそれぞれ測定
し、前記演算工程では、前記測定工程で測定された第１
のテストパターンの寸法と、第２のテストパターンの寸
法との寸法差を演算するとともに、演算した寸法差を基
にフォーカスオフセット値を更に演算することを特徴と
するものである。
【００２３】請求項９の発明に係る半導体装置の製造方
法は、請求項８に記載の製造方法において、前記露光工
程で露光されたテストパターンは、前記第１のテストパ
ターンとしての孤立ラインパターンと、前記第２のテス
トパターンとしてのラインアンドスペースパターンとを
それぞれ有し、前記測定工程では、前記孤立ラインパタ
ーンの寸法、及びラインアンドスペースパターンのライ
ンパターンの寸法をそれぞれ測定し、前記演算工程で
は、前記孤立ラインパターンの寸法と、前記ラインパタ
ーンの寸法との寸法差を演算するとともに、演算した寸
法差を基にフォーカスオフセット値を更に演算すること
を特徴とするものである。
法は、請求項８に記載の製造方法において、前記露光工
程で露光されたテストパターンは、前記第１のテストパ
ターンとしての孤立ラインパターンと、前記第２のテス
トパターンとしてのラインアンドスペースパターンとを
それぞれ有し、前記測定工程では、前記孤立ラインパタ
ーンの寸法、及びラインアンドスペースパターンのライ
ンパターンの寸法をそれぞれ測定し、前記演算工程で
は、前記孤立ラインパターンの寸法と、前記ラインパタ
ーンの寸法との寸法差を演算するとともに、演算した寸
法差を基にフォーカスオフセット値を更に演算すること
を特徴とするものである。
【００２４】請求項１０の発明に係る半導体装置の製造
方法は、請求項６から９の何れかに記載の製造方法にお
いて、前記演算工程で演算されたフォーカスオフセット
値となるように、半導体製造装置で設定されたフォーカ
スオフセット値を調整する調整工程を更に備え、前記調
整工程で調整されたフォーカスオフセット値を基に、次
のロットの製品ウェハに対して、前記製品パターン及び
テストパターンを露光することを特徴とするものであ
る。
方法は、請求項６から９の何れかに記載の製造方法にお
いて、前記演算工程で演算されたフォーカスオフセット
値となるように、半導体製造装置で設定されたフォーカ
スオフセット値を調整する調整工程を更に備え、前記調
整工程で調整されたフォーカスオフセット値を基に、次
のロットの製品ウェハに対して、前記製品パターン及び
テストパターンを露光することを特徴とするものであ
る。
【００２５】請求項１１の発明に係る半導体装置の製造
方法は、請求項１０に記載の製造方法において、前記測
定工程で、前記ラインアンドスペースパターンのライン
パターンのレジストトップ寸法を更に測定することを特
徴とするものである。
方法は、請求項１０に記載の製造方法において、前記測
定工程で、前記ラインアンドスペースパターンのライン
パターンのレジストトップ寸法を更に測定することを特
徴とするものである。
【００２６】請求項１２の発明に係る半導体装置の製造
方法は、請求項６に記載の製造方法において、前記露光
工程では前記テストパターンを露光ショット内の複数箇
所に同時に露光し、前記測定工程では前記複数のテスト
パターンの寸法を測定し、前記測定工程で測定された複
数のテストパターンの寸法を基に、前記ウェハのレベリ
ングを実行するレベリング工程を更に含むことを特徴と
するものである。
方法は、請求項６に記載の製造方法において、前記露光
工程では前記テストパターンを露光ショット内の複数箇
所に同時に露光し、前記測定工程では前記複数のテスト
パターンの寸法を測定し、前記測定工程で測定された複
数のテストパターンの寸法を基に、前記ウェハのレベリ
ングを実行するレベリング工程を更に含むことを特徴と
するものである。
【００２７】請求項１３の発明に係る半導体装置の製造
方法は、請求項６に記載の製造方法において、前記製品
ウェハの替わりに、レジストが塗布されたベアシリコン
ウェハを用いることを特徴とするものである。
方法は、請求項６に記載の製造方法において、前記製品
ウェハの替わりに、レジストが塗布されたベアシリコン
ウェハを用いることを特徴とするものである。
【００２８】請求項１４の発明に係る半導体装置は、請
求項６から１２の何れかに記載の製造方法により製造さ
れることを特徴とするものである。
求項６から１２の何れかに記載の製造方法により製造さ
れることを特徴とするものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図中、同一または相当する
部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省
略することがある。
施の形態について説明する。図中、同一または相当する
部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省
略することがある。
【００３０】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１による半導体製造装置を説明するための断面図であ
る。図１において、半導体製造装置は、照明系１、レテ
ィクル２、投影光学系３、製品ウェハ４を支持するステ
ージ５、調整部６、演算部７、及び測定部８によって概
略構成されている。
態１による半導体製造装置を説明するための断面図であ
る。図１において、半導体製造装置は、照明系１、レテ
ィクル２、投影光学系３、製品ウェハ４を支持するステ
ージ５、調整部６、演算部７、及び測定部８によって概
略構成されている。
【００３１】ここで、照明系１は、パターン露光用の光
を放射するための光源であり、レティクル２は、後述す
る製品パターンと、フォーカスオフセット値管理用のテ
ストパターンとが描画され、且つ、上記照明系１の放射
光を透過させるためのものである。
を放射するための光源であり、レティクル２は、後述す
る製品パターンと、フォーカスオフセット値管理用のテ
ストパターンとが描画され、且つ、上記照明系１の放射
光を透過させるためのものである。
【００３２】図２を参照して、上記レティクル２につい
て説明する。図２（ａ）に示すように、レティクル２に
は、製品パターン２１と、複数のテストパターン２２と
が描画されている。
て説明する。図２（ａ）に示すように、レティクル２に
は、製品パターン２１と、複数のテストパターン２２と
が描画されている。
【００３３】テストパターン２２は、図２（ｂ）に示す
ように、異なるフォーカスオフセット値（図中の＋０．
３μｍ〜−０．３μｍ）にそれぞれ対応する複数のテス
トパターン２２０を有している。ここで、投影光学系３
において、フォーカスオフセット値を例えば＋０．３μ
ｍに調整して露光すると、各オフセット値（−０．３μ
ｍ〜＋０．３μｍ）に対応する複数のテストパターン２
２０が製品ウェハ４上に露光される。すなわち、図２
（ｂ）に示すテストパターン２２が製品ウェハ４上に露
光される。しかし、現像後に寸法を測定するのは、図２
（ｂ）に示すテストパターン２２において右端に形成さ
れ、フォーカスオフセット値が＋０．３μｍに対応する
テストパターン２２０のみである。すなわち、パターン
露光時に、投影光学系３に設定されたフォーカスオフセ
ット値に対応するテストパターン２２０のみについて、
現像後のテストパターン２２０の寸法を測定すればよ
い。
ように、異なるフォーカスオフセット値（図中の＋０．
３μｍ〜−０．３μｍ）にそれぞれ対応する複数のテス
トパターン２２０を有している。ここで、投影光学系３
において、フォーカスオフセット値を例えば＋０．３μ
ｍに調整して露光すると、各オフセット値（−０．３μ
ｍ〜＋０．３μｍ）に対応する複数のテストパターン２
２０が製品ウェハ４上に露光される。すなわち、図２
（ｂ）に示すテストパターン２２が製品ウェハ４上に露
光される。しかし、現像後に寸法を測定するのは、図２
（ｂ）に示すテストパターン２２において右端に形成さ
れ、フォーカスオフセット値が＋０．３μｍに対応する
テストパターン２２０のみである。すなわち、パターン
露光時に、投影光学系３に設定されたフォーカスオフセ
ット値に対応するテストパターン２２０のみについて、
現像後のテストパターン２２０の寸法を測定すればよ
い。
【００３４】上記テストパターン２２０は、図２
（ｂ），（ｃ）に示すように、第１のテストパターン２
２１と、第２のテストパターン２２２とを有している。
ここで、第１のテストパターン２２１は、例えば、ライ
ン幅が０．２４μｍの孤立ラインパターンであり、第２
のテストパターン２２２は、例えば、ライン幅／ライン
間が０．２４μｍ／０.２４μｍのライン＆スペースパ
ターンである。
（ｂ），（ｃ）に示すように、第１のテストパターン２
２１と、第２のテストパターン２２２とを有している。
ここで、第１のテストパターン２２１は、例えば、ライ
ン幅が０．２４μｍの孤立ラインパターンであり、第２
のテストパターン２２２は、例えば、ライン幅／ライン
間が０．２４μｍ／０.２４μｍのライン＆スペースパ
ターンである。
【００３５】また、図３に示すように、製品ウェハ４上
に形成される各テストパターン２２１，２２２の寸法
は、ともに上記投影光学系３のフォーカスオフセット値
の変動と連動する特性がある。すなわち、投影光学系３
のフォーカスオフセット値がシフトした場合には、各テ
ストパターン２２１，２２２の寸法が変動する。また、
第１のテストパターン２２１は、フォーカスオフセット
値の変動に対して寸法変動が大きいテストパターンであ
り、第２のテストパターン２２２は、フォーカスオフセ
ット値の変動に対して寸法変動が小さいテストパターン
である。
に形成される各テストパターン２２１，２２２の寸法
は、ともに上記投影光学系３のフォーカスオフセット値
の変動と連動する特性がある。すなわち、投影光学系３
のフォーカスオフセット値がシフトした場合には、各テ
ストパターン２２１，２２２の寸法が変動する。また、
第１のテストパターン２２１は、フォーカスオフセット
値の変動に対して寸法変動が大きいテストパターンであ
り、第２のテストパターン２２２は、フォーカスオフセ
ット値の変動に対して寸法変動が小さいテストパターン
である。
【００３６】また、レティクル２は、複数箇所（図では
４隅近傍）に、ステージ５のレベリング用のテストパタ
ーン２２を有している（図２（ａ）参照）。これによ
り、１ショットの露光で、上記レベリングに必要な複数
のテストパターン２２が、製品ウェハ４に同時に露光さ
れる。すなわち、製品ウェハ４上の複数箇所（１ショッ
ト内）に、テストパターン２２が同時に露光される。
４隅近傍）に、ステージ５のレベリング用のテストパタ
ーン２２を有している（図２（ａ）参照）。これによ
り、１ショットの露光で、上記レベリングに必要な複数
のテストパターン２２が、製品ウェハ４に同時に露光さ
れる。すなわち、製品ウェハ４上の複数箇所（１ショッ
ト内）に、テストパターン２２が同時に露光される。
【００３７】投影光学系３は、上記レティクル２の製品
パターン２１及びテストパターン２２の透過光を、所望
のフォーカスオフセット値で、ステージ５上の製品ウェ
ハ４に対して縮小投影するためのものである。また、投
影光学系３のフォーカスオフセット値は、調整部６によ
り調整される。
パターン２１及びテストパターン２２の透過光を、所望
のフォーカスオフセット値で、ステージ５上の製品ウェ
ハ４に対して縮小投影するためのものである。また、投
影光学系３のフォーカスオフセット値は、調整部６によ
り調整される。
【００３８】製品ウェハ４は、ステージ５により支持さ
れている。ステージ５は、投影光学系３と、製品ウェハ
４のフォーカス基準面４１とが平行になるように、図示
しない調整部によりレベリングされる。
れている。ステージ５は、投影光学系３と、製品ウェハ
４のフォーカス基準面４１とが平行になるように、図示
しない調整部によりレベリングされる。
【００３９】また、図中の符号４１は、フォーカス基準
面であり、ウェハ４に形成されたフォトレジスト膜（図
示省略）の表面を示している。すなわち、投影光学系３
によって投影される光は、製品ウェハ４のフォーカス基
準面４１にフォーカスされる。
面であり、ウェハ４に形成されたフォトレジスト膜（図
示省略）の表面を示している。すなわち、投影光学系３
によって投影される光は、製品ウェハ４のフォーカス基
準面４１にフォーカスされる。
【００４０】ここで、フォーカスがフォーカス基準面４
１の上方にシフトした場合は、調整部６により投影光学
系３のフォーカスオフセット値をプラス側に調整して、
フォーカスをフォーカス基準面４１に合わせる。逆に、
フォーカスが下方にシフトした場合は、調整部６により
投影光学系３のフォーカスオフセット値をマイナス側に
調整して、フォーカスをフォーカス基準面４１に合わせ
る。
１の上方にシフトした場合は、調整部６により投影光学
系３のフォーカスオフセット値をプラス側に調整して、
フォーカスをフォーカス基準面４１に合わせる。逆に、
フォーカスが下方にシフトした場合は、調整部６により
投影光学系３のフォーカスオフセット値をマイナス側に
調整して、フォーカスをフォーカス基準面４１に合わせ
る。
【００４１】調整部６は、投影光学系３及び演算部７に
接続されており、演算部７により演算されたフォーカス
オフセット値、すなわち測定部８により測定されたテス
トパターンの寸法から、演算部７により演算されたフォ
ーカスオフセット値を基に、投影光学系３のフォーカス
オフセット値を調整するためのものである。
接続されており、演算部７により演算されたフォーカス
オフセット値、すなわち測定部８により測定されたテス
トパターンの寸法から、演算部７により演算されたフォ
ーカスオフセット値を基に、投影光学系３のフォーカス
オフセット値を調整するためのものである。
【００４２】演算部７は、調整部６及び測定部８に接続
されており、詳細は後述するが、測定部８により測定さ
れたテストパターンの寸法（後述のＬａ，Ｌｂ）から寸
法差（後述のＬｂ−Ｌｂ）を演算し、この演算した寸法
差からフォーカスオフセット値を更に演算するためのも
のである。また、演算部７は、測定部８により測定され
たテストパターンの寸法Ｌｂｔ（後述）により、フォー
カスオフセット値のシフト方向を判断する。また、演算
部７は、演算結果であるフォーカスオフセット値を、調
整部６に出力する。
されており、詳細は後述するが、測定部８により測定さ
れたテストパターンの寸法（後述のＬａ，Ｌｂ）から寸
法差（後述のＬｂ−Ｌｂ）を演算し、この演算した寸法
差からフォーカスオフセット値を更に演算するためのも
のである。また、演算部７は、測定部８により測定され
たテストパターンの寸法Ｌｂｔ（後述）により、フォー
カスオフセット値のシフト方向を判断する。また、演算
部７は、演算結果であるフォーカスオフセット値を、調
整部６に出力する。
【００４３】測定部８は、演算部７に接続されており、
製品ウェハ４に形成された各テストパターンの寸法（後
述のＬａ，Ｌｂ，Ｌｂｔ）を測定するための、例えば、
測長ＳＥＭである。また、測定部８は、測定した上記テ
ストパターンの寸法を、演算部７に出力する。
製品ウェハ４に形成された各テストパターンの寸法（後
述のＬａ，Ｌｂ，Ｌｂｔ）を測定するための、例えば、
測長ＳＥＭである。また、測定部８は、測定した上記テ
ストパターンの寸法を、演算部７に出力する。
【００４４】以上説明した本実施の形態１による半導体
製造装置は、照明系１からの放射光を、製品パターン２
１とフォーカスオフセット値管理用のテストパターン２
２とが描画されたレティクル２を透過させ、この透過光
を投影光学系３により所望のフォーカスオフセット値で
ステージ５上の製品ウェハ４に対して投影する。これに
より、製品ウェハ４上に、製品パターン２１とフォーカ
スオフセット管理用のテストパターン２２が同時に露光
される。ここで、テストパターン２２は、フォーカスオ
フセット値の変動に対して寸法変動が大きい第１のテス
トパターン２２１と、寸法変動が小さい第２のテストパ
ターン２２１とからなる。
製造装置は、照明系１からの放射光を、製品パターン２
１とフォーカスオフセット値管理用のテストパターン２
２とが描画されたレティクル２を透過させ、この透過光
を投影光学系３により所望のフォーカスオフセット値で
ステージ５上の製品ウェハ４に対して投影する。これに
より、製品ウェハ４上に、製品パターン２１とフォーカ
スオフセット管理用のテストパターン２２が同時に露光
される。ここで、テストパターン２２は、フォーカスオ
フセット値の変動に対して寸法変動が大きい第１のテス
トパターン２２１と、寸法変動が小さい第２のテストパ
ターン２２１とからなる。
【００４５】そして、製品ウェハ４上に形成された第１
のテストパターン２２１の寸法（後述するＬａ）と、第
２のテストパターン２２２の寸法（後述するＬｂ）と
が、測定部８により測定される。次いで、測定部８によ
り測定された各露光パターン２２１，２２２の寸法か
ら、演算部７により寸法差（後述するＬｂ−Ｌａ）が演
算され、更に演算部７によりこの寸法差を基にフォーカ
スオフセット値が演算される。
のテストパターン２２１の寸法（後述するＬａ）と、第
２のテストパターン２２２の寸法（後述するＬｂ）と
が、測定部８により測定される。次いで、測定部８によ
り測定された各露光パターン２２１，２２２の寸法か
ら、演算部７により寸法差（後述するＬｂ−Ｌａ）が演
算され、更に演算部７によりこの寸法差を基にフォーカ
スオフセット値が演算される。
【００４６】従って、フォーカスオフセット値の管理
を、製品処理とともに実行することができるため、半導
体製造装置のダウンタイムを短縮でき、半導体製造装置
の稼働率を大幅に向上させることができる。
を、製品処理とともに実行することができるため、半導
体製造装置のダウンタイムを短縮でき、半導体製造装置
の稼働率を大幅に向上させることができる。
【００４７】さらに、演算部７により演算されたフォー
カスオフセット値を調整部６にフィードバックして、調
整部６によって投影光学系３のフォーカスオフセット値
が調整される。従って、次のロットの製品ウェハ４に対
してパターンを露光する際に、上記演算されたフォーカ
スオフセット値を反映させることができる。これによ
り、リアルタイムで投影光学系３のフォーカスオフセッ
ト値の管理を行うことができる。
カスオフセット値を調整部６にフィードバックして、調
整部６によって投影光学系３のフォーカスオフセット値
が調整される。従って、次のロットの製品ウェハ４に対
してパターンを露光する際に、上記演算されたフォーカ
スオフセット値を反映させることができる。これによ
り、リアルタイムで投影光学系３のフォーカスオフセッ
ト値の管理を行うことができる。
【００４８】また、製品ウェハ４上の複数箇所（１ショ
ット内）に形成されたテストパターン２２について、そ
れぞれフォーカスオフセット値を演算し、このフォーカ
スオフセット値を基に、ステージ５がレベリングされ
る。この時、レティクル２の複数箇所にテストパターン
２２が描画されているため、従来のように複数回の露光
を行うことなく、１ショットの露光で複数箇所にテスト
パターン２２を簡単に露光することができる。従って、
ステージ５のレベリング用の露光時間を短縮でき、簡単
にレベリングを行うことができる。
ット内）に形成されたテストパターン２２について、そ
れぞれフォーカスオフセット値を演算し、このフォーカ
スオフセット値を基に、ステージ５がレベリングされ
る。この時、レティクル２の複数箇所にテストパターン
２２が描画されているため、従来のように複数回の露光
を行うことなく、１ショットの露光で複数箇所にテスト
パターン２２を簡単に露光することができる。従って、
ステージ５のレベリング用の露光時間を短縮でき、簡単
にレベリングを行うことができる。
【００４９】なお、本実施の形態１の半導体製造装置を
構成する演算部７及び測定部８は外部に設けてもよい。
また、調整部６によるフォーカスオフセット値の調整
は、上記演算部７の演算結果に基づいて作業者（オペレ
ータ）が行ってもよい。
構成する演算部７及び測定部８は外部に設けてもよい。
また、調整部６によるフォーカスオフセット値の調整
は、上記演算部７の演算結果に基づいて作業者（オペレ
ータ）が行ってもよい。
【００５０】実施の形態２．次に、本発明の実施の形態
２による半導体製造方法、特にフォーカスオフセット値
の管理方法について説明する。また、以下に記載する半
導体製造装置とは、実施の形態１で説明した半導体製造
装置のことである。
２による半導体製造方法、特にフォーカスオフセット値
の管理方法について説明する。また、以下に記載する半
導体製造装置とは、実施の形態１で説明した半導体製造
装置のことである。
【００５１】先ず、フォーカスオフセット値の管理前
に、図４に示すような、フォーカスオフセット値と、テ
ストパターンの寸法との関係を示す図を、以下のように
して作成する。
に、図４に示すような、フォーカスオフセット値と、テ
ストパターンの寸法との関係を示す図を、以下のように
して作成する。
【００５２】最初に、図２に示すレティクル２を用い
て、ウェハ上の異なる位置に、−０．３〜＋０．３（μ
ｍ）の範囲で０．１μｍ刻みにフォーカスオフセット値
を変えて、テストパターン２２をそれぞれ露光する。す
なわち、上記ウェハ上の各位置に、フォーカスオフセッ
ト値が異なるテストパターン２２がそれぞれ露光され
る。ここで、上記テストパターン２２は、第１のテスト
パターン２２１としてのライン幅が０．２４μｍである
孤立ラインパターンと、第２のテストパターン２２１と
してのライン幅／ライン間が０．２４μｍ／０.２４μ
ｍであるライン＆スペースパターンとによって構成され
る。なお、レティクル２の製品パターン２１は、ここで
は関係ないので、以下、テストパターン２２のみについ
て説明する。また、ステージ５のレベリングを予め行っ
ておく。また、上記ウェハは、製品ウェハ４、レジスト
が塗布されたシリコンベアウェハの何れを用いてもよ
い。ただし、レジストの種類は、同一のものであること
が好ましい。
て、ウェハ上の異なる位置に、−０．３〜＋０．３（μ
ｍ）の範囲で０．１μｍ刻みにフォーカスオフセット値
を変えて、テストパターン２２をそれぞれ露光する。す
なわち、上記ウェハ上の各位置に、フォーカスオフセッ
ト値が異なるテストパターン２２がそれぞれ露光され
る。ここで、上記テストパターン２２は、第１のテスト
パターン２２１としてのライン幅が０．２４μｍである
孤立ラインパターンと、第２のテストパターン２２１と
してのライン幅／ライン間が０．２４μｍ／０.２４μ
ｍであるライン＆スペースパターンとによって構成され
る。なお、レティクル２の製品パターン２１は、ここで
は関係ないので、以下、テストパターン２２のみについ
て説明する。また、ステージ５のレベリングを予め行っ
ておく。また、上記ウェハは、製品ウェハ４、レジスト
が塗布されたシリコンベアウェハの何れを用いてもよ
い。ただし、レジストの種類は、同一のものであること
が好ましい。
【００５３】次に、上記複数のテストパターン２２が露
光されたウェハを現像する。そして、現像して得られた
複数のテストパターン２２の寸法を、それぞれ測長ＳＥ
Ｍにより測定する。ここで、各テストパターン２２にお
いて、第１のテストパターン２２１である０．２４μｍ
孤立ラインパターンのレジストボトム寸法Ｌａ（以下、
孤立ライン寸法Ｌａと称する）を測定する。また、第２
のテストパターン２２２である０．２４μｍ／０.２４
μｍライン＆スペースパターンにおけるラインパターン
のレジストボトム寸法Ｌｂ（以下、ラインボトム寸法Ｌ
ｂと称する）、及びレジストトップ寸法Ｌｂｔ（以下、
ライントップ寸法Ｌｂｔと称する）を測定する。
光されたウェハを現像する。そして、現像して得られた
複数のテストパターン２２の寸法を、それぞれ測長ＳＥ
Ｍにより測定する。ここで、各テストパターン２２にお
いて、第１のテストパターン２２１である０．２４μｍ
孤立ラインパターンのレジストボトム寸法Ｌａ（以下、
孤立ライン寸法Ｌａと称する）を測定する。また、第２
のテストパターン２２２である０．２４μｍ／０.２４
μｍライン＆スペースパターンにおけるラインパターン
のレジストボトム寸法Ｌｂ（以下、ラインボトム寸法Ｌ
ｂと称する）、及びレジストトップ寸法Ｌｂｔ（以下、
ライントップ寸法Ｌｂｔと称する）を測定する。
【００５４】このようにして、フォーカスオフセット値
をパラメータとした場合に、各フォーカスオフセット値
でのテストパターン２２の寸法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｂｔが得
られる。そして、この測定結果を基に、図４に示すよう
な、フォーカスオフセット値と、各テストパターン寸法
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｂｔとの関係を示す図を作成することが
できる。また、この図の作成は、演算部７により行う。
をパラメータとした場合に、各フォーカスオフセット値
でのテストパターン２２の寸法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｂｔが得
られる。そして、この測定結果を基に、図４に示すよう
な、フォーカスオフセット値と、各テストパターン寸法
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｂｔとの関係を示す図を作成することが
できる。また、この図の作成は、演算部７により行う。
【００５５】次に、フォーカスオフセット値の管理につ
いて説明する。先ず、レジストが塗布された製品ウェハ
４をステージ５上にセットする。
いて説明する。先ず、レジストが塗布された製品ウェハ
４をステージ５上にセットする。
【００５６】次に、図２に示すレティクル２を用いて、
製品ウェハ４に製品パターン２１、及びフォーカスオフ
セット値管理用のテストパターン２２を露光する。ここ
で、上記テストパターン２２の寸法は、フォーカスオフ
セット値の変動に連動して変動する。すなわち、投影光
学系３（図１参照）のフォーカスオフセット値が変動す
ると、製品ウェハ４上に形成されたテストパターン２２
の寸法が変動する。また、上記テストパターン２２は、
フォーカスオフセット値の変動に対して寸法変動が大き
い第１のテストパターン２２１と、フォーカスオフセッ
ト値の変動に対して寸法変動の小さい第２のテストパタ
ーン２２２とからなる（図２（ｂ）参照）。ここで、図
２（ｃ）に示すように、上記第１のテストパターン２２
１としては、例えば、ライン幅が０．２４μｍの孤立ラ
インパターンが用いられる。また、上記第２のテストパ
ターン２２１としては、ライン幅／ライン間が０．２４
μｍ／０.２４μｍのライン＆スペースパターンが用い
られる。
製品ウェハ４に製品パターン２１、及びフォーカスオフ
セット値管理用のテストパターン２２を露光する。ここ
で、上記テストパターン２２の寸法は、フォーカスオフ
セット値の変動に連動して変動する。すなわち、投影光
学系３（図１参照）のフォーカスオフセット値が変動す
ると、製品ウェハ４上に形成されたテストパターン２２
の寸法が変動する。また、上記テストパターン２２は、
フォーカスオフセット値の変動に対して寸法変動が大き
い第１のテストパターン２２１と、フォーカスオフセッ
ト値の変動に対して寸法変動の小さい第２のテストパタ
ーン２２２とからなる（図２（ｂ）参照）。ここで、図
２（ｃ）に示すように、上記第１のテストパターン２２
１としては、例えば、ライン幅が０．２４μｍの孤立ラ
インパターンが用いられる。また、上記第２のテストパ
ターン２２１としては、ライン幅／ライン間が０．２４
μｍ／０.２４μｍのライン＆スペースパターンが用い
られる。
【００５７】次に、上記パターン２１，２２が露光され
た製品ウェハ４を現像する。
た製品ウェハ４を現像する。
【００５８】そして、現像された製品ウェハ４上に形成
された第１のテストパターン２２１の寸法と、第２のテ
ストパターン２２２の寸法とを、測長ＳＥＭによって測
定する。より具体的には、第１のテストパターン２２１
である０．２４μｍ孤立ラインパターンのレジストボト
ム寸法Ｌａ（上記孤立ライン寸法Ｌａ）と、第２のテス
トパターン２２２である上記０．２４μｍ／０.２４μ
ｍライン＆スペースパターンにおけるラインパターンの
レジストボトム寸法Ｌｂ（上記ラインボトム寸法Ｌｂ）
を測定する。
された第１のテストパターン２２１の寸法と、第２のテ
ストパターン２２２の寸法とを、測長ＳＥＭによって測
定する。より具体的には、第１のテストパターン２２１
である０．２４μｍ孤立ラインパターンのレジストボト
ム寸法Ｌａ（上記孤立ライン寸法Ｌａ）と、第２のテス
トパターン２２２である上記０．２４μｍ／０.２４μ
ｍライン＆スペースパターンにおけるラインパターンの
レジストボトム寸法Ｌｂ（上記ラインボトム寸法Ｌｂ）
を測定する。
【００５９】ここで、図４に示すように、フォーカスオ
フセット値がプラス側とマイナス側の何れの方向にシフ
トしても、上記孤立ライン寸法Ｌａ及びラインボトム寸
法Ｌｂは、同じ値となってしまうため、フォーカスオフ
セット値のシフト方向を把握できないという問題があ
る。そこで、図５に示すように、上記第２のテストパタ
ーン２２２である０．２４μｍ／０.２４μｍライン＆
スペースパターンにおいて、フォーカスオフセット値が
プラス側にシフト（プラスデフォーカス）した場合と、
マイナス側にシフト（マイナスデフォーカス）した場合
とでは、ラインパターンの形状が大きく異なるという特
性を利用する。すなわち、上記ラインパターンのレジス
トトップ寸法Ｌｂｔ（上記ライントップ寸法Ｌｂｔ）を
測定して、フォーカスオフセット値のシフト方向を把握
するようにした。
フセット値がプラス側とマイナス側の何れの方向にシフ
トしても、上記孤立ライン寸法Ｌａ及びラインボトム寸
法Ｌｂは、同じ値となってしまうため、フォーカスオフ
セット値のシフト方向を把握できないという問題があ
る。そこで、図５に示すように、上記第２のテストパタ
ーン２２２である０．２４μｍ／０.２４μｍライン＆
スペースパターンにおいて、フォーカスオフセット値が
プラス側にシフト（プラスデフォーカス）した場合と、
マイナス側にシフト（マイナスデフォーカス）した場合
とでは、ラインパターンの形状が大きく異なるという特
性を利用する。すなわち、上記ラインパターンのレジス
トトップ寸法Ｌｂｔ（上記ライントップ寸法Ｌｂｔ）を
測定して、フォーカスオフセット値のシフト方向を把握
するようにした。
【００６０】次いで、上記測定した孤立ライン寸法Ｌａ
と、ラインボトム寸法Ｌｂとから、ライン寸法差（Ｌｂ
−Ｌａ）を求める。さらに、この求めたライン寸法差
（Ｌｂ−Ｌａ）から、フォーカスオフセット値を求め
る。すなわち、求めたライン寸法差（Ｌｂ−Ｌａ）を、
予め作成しておいたフォーカスオフセット値に対しての
各寸法Ｌａ，Ｌｂの関係を示す図（図４参照）と比較す
ることにより、フォーカスオフセット値を求める。ま
た、フォーカスオフセット値のシフト方向は、ライント
ップ寸法Ｌｂｔにより判断する。
と、ラインボトム寸法Ｌｂとから、ライン寸法差（Ｌｂ
−Ｌａ）を求める。さらに、この求めたライン寸法差
（Ｌｂ−Ｌａ）から、フォーカスオフセット値を求め
る。すなわち、求めたライン寸法差（Ｌｂ−Ｌａ）を、
予め作成しておいたフォーカスオフセット値に対しての
各寸法Ｌａ，Ｌｂの関係を示す図（図４参照）と比較す
ることにより、フォーカスオフセット値を求める。ま
た、フォーカスオフセット値のシフト方向は、ライント
ップ寸法Ｌｂｔにより判断する。
【００６１】次に、上述のようにして求められたフォー
カスオフセット値となるように、半導体製造装置の投影
光学系３で設定されたフォーカスオフセット値を調整部
６により調整する。従って、上記求められたフォーカス
オフセット値が、次のロットの製品ウェハ４に対する露
光に反映される。
カスオフセット値となるように、半導体製造装置の投影
光学系３で設定されたフォーカスオフセット値を調整部
６により調整する。従って、上記求められたフォーカス
オフセット値が、次のロットの製品ウェハ４に対する露
光に反映される。
【００６２】以上のように、本実施の形態２による半導
体製造方法では、製品ウェハ４に対して、製品パターン
２１を露光するとともに、フォーカスオフセット値管理
用のテストパターン２２を露光した。そして、この製品
ウェハ４を現像し、得られたテストパターン２２の寸法
を測定した。更に、測定したテストパターン２２の寸法
を基に、フォーカスオフセット値を求めた。そして、求
めたフォーカスオフセット値を半導体製造装置の投影光
学系３にフィードバックして、このフォーカスオフセッ
ト値を基に、次のロットの製品処理を行うようにした。
体製造方法では、製品ウェハ４に対して、製品パターン
２１を露光するとともに、フォーカスオフセット値管理
用のテストパターン２２を露光した。そして、この製品
ウェハ４を現像し、得られたテストパターン２２の寸法
を測定した。更に、測定したテストパターン２２の寸法
を基に、フォーカスオフセット値を求めた。そして、求
めたフォーカスオフセット値を半導体製造装置の投影光
学系３にフィードバックして、このフォーカスオフセッ
ト値を基に、次のロットの製品処理を行うようにした。
【００６３】従って、フォーカスオフセット値の管理
を、製品処理とともに行うことができる。このため、半
導体製造装置のダウンタイムを短縮することができ、装
置の稼働率が大幅に向上する。また、装置の稼働率の向
上に伴い、半導体装置の製造コストを抑えることができ
る。
を、製品処理とともに行うことができる。このため、半
導体製造装置のダウンタイムを短縮することができ、装
置の稼働率が大幅に向上する。また、装置の稼働率の向
上に伴い、半導体装置の製造コストを抑えることができ
る。
【００６４】また、求めたフォーカスオフセット値は、
半導体製造装置にすぐにフィードバックされる。従っ
て、フォーカスオフセット値の管理をリアルタイムで行
うことができ、フォーカスオフセット値の変動に対して
もすぐに対処することができる。このため、製品ウェハ
に露光された製品パターンの寸法を、精度良く且つ一定
に保つことができ、製品の信頼性が向上する。
半導体製造装置にすぐにフィードバックされる。従っ
て、フォーカスオフセット値の管理をリアルタイムで行
うことができ、フォーカスオフセット値の変動に対して
もすぐに対処することができる。このため、製品ウェハ
に露光された製品パターンの寸法を、精度良く且つ一定
に保つことができ、製品の信頼性が向上する。
【００６５】また、本実施の形態２では、フォーカスオ
フセット値の変動に連動して、レジストパターン寸法が
変動することを利用している。すなわち、測定したテス
トパターンの寸法Ｌａ，Ｌｂから寸法差（Ｌｂ−Ｌａ）
を求め、更にフォーカスオフセット値を求めている。ま
た、フォーカスオフセット値のシフト方向を把握するた
め、ライントップ寸法Ｌｂｔを測定している。従って、
測定する寸法は、１つのテストパターン２２内におけ
る、孤立ライン寸法Ｌａ、ラインボトム寸法Ｌｂ、及び
ライントップ寸法Ｌｂｔだけでよく、フォーカスオフセ
ット値の管理に要する時間を大幅に短縮することができ
る。また、上記テストパターン２２の寸法測定は、通常
の製品パターン２１の寸法測定とともに行われる為、作
業工程が増えることがない。
フセット値の変動に連動して、レジストパターン寸法が
変動することを利用している。すなわち、測定したテス
トパターンの寸法Ｌａ，Ｌｂから寸法差（Ｌｂ−Ｌａ）
を求め、更にフォーカスオフセット値を求めている。ま
た、フォーカスオフセット値のシフト方向を把握するた
め、ライントップ寸法Ｌｂｔを測定している。従って、
測定する寸法は、１つのテストパターン２２内におけ
る、孤立ライン寸法Ｌａ、ラインボトム寸法Ｌｂ、及び
ライントップ寸法Ｌｂｔだけでよく、フォーカスオフセ
ット値の管理に要する時間を大幅に短縮することができ
る。また、上記テストパターン２２の寸法測定は、通常
の製品パターン２１の寸法測定とともに行われる為、作
業工程が増えることがない。
【００６６】また、１ショットの露光により、レベリン
グ用の複数のテストパターン２２を同時に露光できるた
め、従来のように複数回露光を繰り返す必要がない。従
って、レベリングを簡単に行うことができる。
グ用の複数のテストパターン２２を同時に露光できるた
め、従来のように複数回露光を繰り返す必要がない。従
って、レベリングを簡単に行うことができる。
【００６７】なお、以上の実施の形態１及び２において
は、製品ウェハ４に対して露光を行っているが、製品ウ
ェハ４の替わりにレジストが塗布されたシリコンベアウ
ェハを使用してもよい。これによれば、上記シリコンベ
アウェハにレティクル２のパターンを１ショットだけ露
光して、上述のように１つのテストパターン２２に含ま
れる露光パターン２２１，２２２の寸法、詳細には上記
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｂｔの寸法を測定するだけで、フォーカ
スオフセット値を簡単に管理することができる。従っ
て、フォーカスオフセット値の管理に要する時間を、従
来と比較して大幅に短縮できる。
は、製品ウェハ４に対して露光を行っているが、製品ウ
ェハ４の替わりにレジストが塗布されたシリコンベアウ
ェハを使用してもよい。これによれば、上記シリコンベ
アウェハにレティクル２のパターンを１ショットだけ露
光して、上述のように１つのテストパターン２２に含ま
れる露光パターン２２１，２２２の寸法、詳細には上記
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｂｔの寸法を測定するだけで、フォーカ
スオフセット値を簡単に管理することができる。従っ
て、フォーカスオフセット値の管理に要する時間を、従
来と比較して大幅に短縮できる。
【００６８】また、上記実施の形態２では、第１のテス
トパターン２２１の寸法（孤立ライン寸法Ｌａ）と、第
２のテストパターン２２２の寸法（ラインボトム寸法Ｌ
ｂ）を測定し、そのライン寸法差（Ｌｂ−Ｌａ）により
フォーカスオフセット値を求めているが、第１のテスト
パターン２２１の寸法（孤立ライン寸法Ｌａ）のみから
フォーカスオフセット値を求めてもよい。
トパターン２２１の寸法（孤立ライン寸法Ｌａ）と、第
２のテストパターン２２２の寸法（ラインボトム寸法Ｌ
ｂ）を測定し、そのライン寸法差（Ｌｂ−Ｌａ）により
フォーカスオフセット値を求めているが、第１のテスト
パターン２２１の寸法（孤立ライン寸法Ｌａ）のみから
フォーカスオフセット値を求めてもよい。
【００６９】また、ホール形成用のレジストパターンを
形成する場合にも、本発明のフォーカスオフセット値の
管理方法を適用することができる。この場合も、製品ウ
ェハ上でフォーカスオフセット値の管理ができるため、
半導体製造装置の稼働率が向上する。
形成する場合にも、本発明のフォーカスオフセット値の
管理方法を適用することができる。この場合も、製品ウ
ェハ上でフォーカスオフセット値の管理ができるため、
半導体製造装置の稼働率が向上する。
【００７０】また、上記実施の形態１及び２において、
孤立ラインパターンのライン幅や、ライン＆スペースパ
ターンのライン幅及びライン間の寸法を０．２４μｍと
しているが、この寸法に限定されることはなく、適宜変
更可能である。
孤立ラインパターンのライン幅や、ライン＆スペースパ
ターンのライン幅及びライン間の寸法を０．２４μｍと
しているが、この寸法に限定されることはなく、適宜変
更可能である。
【００７１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、製品処理とと
もにフォーカスオフセット値の管理ができるため、半導
体製造装置の稼働率が向上する。
もにフォーカスオフセット値の管理ができるため、半導
体製造装置の稼働率が向上する。
【００７２】請求項２または３の発明によれば、テスト
パターンの寸法変動からフォーカスオフセット値を容易
に求めることができる。
パターンの寸法変動からフォーカスオフセット値を容易
に求めることができる。
【００７３】請求項４の発明によれば、製品ウェハ上に
露光されたテストパターンの寸法測定値を基に、投影光
学系のフォーカスオフセット値を調整できる。
露光されたテストパターンの寸法測定値を基に、投影光
学系のフォーカスオフセット値を調整できる。
【００７４】請求項５の発明によれば、レベリング用の
複数のテストパターンを、１回で露光することができる
ため、簡単にレベリングをすることができる。
複数のテストパターンを、１回で露光することができる
ため、簡単にレベリングをすることができる。
【００７５】請求項６の発明によれば、製品処理ととも
にフォーカスオフセット値の管理を行うことができるた
め、半導体製造装置の稼働率を向上できる。また、常に
フォーカスオフセット値をモニタできる。
にフォーカスオフセット値の管理を行うことができるた
め、半導体製造装置の稼働率を向上できる。また、常に
フォーカスオフセット値をモニタできる。
【００７６】請求項７の発明によれば、測定したテスト
パターンの寸法を基に、フォーカスオフセット値を簡単
に求めることができる。
パターンの寸法を基に、フォーカスオフセット値を簡単
に求めることができる。
【００７７】請求項８または９の発明によれば、測定さ
れた第１のテストパターンの寸法と、第２のテストパタ
ーンの寸法とから、フォーカスオフセット値を簡単に求
めることができる。
れた第１のテストパターンの寸法と、第２のテストパタ
ーンの寸法とから、フォーカスオフセット値を簡単に求
めることができる。
【００７８】請求項１０の発明によれば、得られたフォ
ーカスオフセット値を、次のロットの製品処理に反映さ
せることができる。
ーカスオフセット値を、次のロットの製品処理に反映さ
せることができる。
【００７９】請求項１１の発明によれば、フォーカスオ
フセット値のシフト方向を把握することができる。
フセット値のシフト方向を把握することができる。
【００８０】請求項１２の発明によれば、製品処理とと
もにレベリングを簡単に行うことができる。
もにレベリングを簡単に行うことができる。
【００８１】請求項１３の発明によれば、レジストが塗
布されたシリコンベアウェハを用いて、フォーカスオフ
セット値の管理を行うことができる。
布されたシリコンベアウェハを用いて、フォーカスオフ
セット値の管理を行うことができる。
【００８２】請求項１４の発明によれば、フォーカスオ
フセット値が製品処理とともに行われるため、半導体装
置の信頼性が向上する。
フセット値が製品処理とともに行われるため、半導体装
置の信頼性が向上する。
【図１】 本発明の実施の形態による半導体製造装置を
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図２】 図１に示したレティクルを説明するための図
である。
である。
【図３】 フォーカスオフセット値とテストパターン寸
法の関係を示す図である。
法の関係を示す図である。
【図４】 フォーカスオフセット値とテストパターン寸
法との関係を示す図である。
法との関係を示す図である。
【図５】 フォーカスオフセット値のシフト方向と、ラ
イン＆スペースパターンにおけるラインパターンの形状
との関係を示す図である。
イン＆スペースパターンにおけるラインパターンの形状
との関係を示す図である。
【図６】 従来の半導体製造装置を説明するための断面
図である。
図である。
１ 照明系、２ レティクル、３ 投影光学系、４ 製
品ウェハ、５ ステージ、６ 調整部、７ 演算部、８
測定部（測長ＳＥＭ）、２１ 製品パターン、２２
テストパターン、４１ フォーカス基準面、２２０ テ
ストパターン、２２１ 第１のテストパターン（孤立ラ
インパターン）、２２２ 第２のテストパターン（ライ
ン＆スペースパターン）。
品ウェハ、５ ステージ、６ 調整部、７ 演算部、８
測定部（測長ＳＥＭ）、２１ 製品パターン、２２
テストパターン、４１ フォーカス基準面、２２０ テ
ストパターン、２２１ 第１のテストパターン（孤立ラ
インパターン）、２２２ 第２のテストパターン（ライ
ン＆スペースパターン）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 琢哉 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F067 AA21 AA54 BB01 BB04 CC17 FF16 GG01 HH06 JJ05 LL00 LL16 PP11 RR24 5F046 AA18 AA25 BA03 CB17 DA14 DB05 DB11 DD03
Claims (14)
- 【請求項１】 製品ウェハを支持するステージと、 露光用の光を放射する照明系と、 フォーカスオフセット値管理用のテストパターンと、製
品パターンとを有し、前記照明系の放射光が透過するレ
ティクルと、 前記レティクルのテストパターンと製品パターンとを透
過した透過光を、所望のフォーカスオフセット値で前記
製品ウェハに投影するための投影光学系と、 前記製品ウェハに露光されたテストパターンの寸法測定
結果を基に、前記投影光学系のフォーカスオフセット値
を調整するための調整部と、 を備えることを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体製造装置におい
て、 前記レティクルのテストパターンは、 フォーカスオフセット値の変動に対して寸法変動が大き
い第１のテストパターンと、フォーカスオフセット値の
変動に対して寸法変動が小さい第２のテストパターン
と、を有することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の半導体製造装置におい
て、 前記テストパターンは、前記第１のテストパターンとし
ての孤立ラインパターンと、前記第２のテストパターン
としてのラインアンドスペースパターンと、を有するこ
とを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項４】 請求項２または３に記載の半導体製造装
置において、 前記ウェハに露光されたテストパターンの第１のテスト
パターンの寸法、及び前記第２のテストパターンの寸法
を測定する測定部と、 前記測定部により測定された各テストパターンの寸法か
ら寸法差を演算し、演算した寸法差から前記フォーカス
オフセット値を更に演算する演算部と、を更に備え、 前記調整部は、前記演算部により演算されたフォーカス
オフセット値を基に、前記投影光学系のフォーカスオフ
セット値を調整することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の半導体製造装置におい
て、 前記レティクルは、前記テストパターンを複数箇所に更
に有することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項６】 製品ウェハに対して製品パターンを露光
するとともに、フォーカスオフセット値管理用のテスト
パターンを露光する露光工程と、 前記露光工程で露光された前記製品ウェハを現像する現
像工程と、 前記現像工程で現像されたテストパターンの寸法を測定
する測定工程と、 前記測定工程で測定されたテストパターンの寸法を基
に、半導体製造装置のフォーカスオフセット値を演算す
る演算工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の製造方法において、 前記測定工程で測定されたテストパターンの寸法は、フ
ォーカスオフセット値の変動に連動して変動することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の製造方法において、 前記露光工程で露光されたテストパターンは、フォーカ
スオフセット値の変動に対して寸法変動が大きい第１の
テストパターンと、フォーカスオフセット値の変動に対
して寸法変動が小さい第２のテストパターンとを有し、 前記測定工程では、前記テストパターンにおける第１の
テストパターン及び第２のテストパターンの寸法をそれ
ぞれ測定し、 前記演算工程では、前記測定工程で測定された第１のテ
ストパターンの寸法と、第２のテストパターンの寸法と
の寸法差を演算するとともに、演算した寸法差を基にフ
ォーカスオフセット値を更に演算することを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の製造方法において、 前記露光工程で露光されたテストパターンは、前記第１
のテストパターンとしての孤立ラインパターンと、前記
第２のテストパターンとしてのラインアンドスペースパ
ターンとをそれぞれ有し、 前記測定工程では、前記孤立ラインパターンの寸法、及
びラインアンドスペースパターンのラインパターンの寸
法をそれぞれ測定し、 前記演算工程では、前記孤立ラインパターンの寸法と、
前記ラインパターンの寸法との寸法差を演算するととも
に、演算した寸法差を基にフォーカスオフセット値を更
に演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項６から９の何れかに記載の製造
方法において、 前記演算工程で演算されたフォーカスオフセット値とな
るように、半導体製造装置で設定されたフォーカスオフ
セット値を調整する調整工程を更に備え、 前記調整工程で調整されたフォーカスオフセット値を基
に、次のロットの製品ウェハに対して、前記製品パター
ン及びテストパターンを露光することを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の製造方法におい
て、 前記測定工程で、前記ラインアンドスペースパターンの
ラインパターンのレジストトップ寸法を更に測定するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項６に記載の製造方法において、 前記露光工程では前記テストパターンを露光ショット内
の複数箇所に同時に露光し、 前記測定工程では前記複数のテストパターンの寸法を測
定し、 前記測定工程で測定された複数のテストパターンの寸法
を基に、前記ウェハのレベリングを実行するレベリング
工程を更に含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１３】 請求項６に記載の製造方法において、 前記製品ウェハの替わりに、レジストが塗布されたベア
シリコンウェハを用いることを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１４】 請求項６から１２の何れかに記載の製
造方法により製造されることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000235293A JP2002050562A (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | 半導体製造装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 |
| US09/773,497 US6514122B2 (en) | 2000-08-03 | 2001-02-02 | System for manufacturing semiconductor device utilizing photolithography technique |
| TW090107962A TW531766B (en) | 2000-08-03 | 2001-04-03 | System for manufacturing semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device |
| KR10-2001-0018237A KR100392040B1 (ko) | 2000-08-03 | 2001-04-06 | 반도체 제조 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 반도체장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000235293A JP2002050562A (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | 半導体製造装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002050562A true JP2002050562A (ja) | 2002-02-15 |
Family
ID=18727529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000235293A Pending JP2002050562A (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | 半導体製造装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6514122B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002050562A (ja) |
| KR (1) | KR100392040B1 (ja) |
| TW (1) | TW531766B (ja) |
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