JP2002289503A - フォーカスモニタ方法及び露光装置 - Google Patents

フォーカスモニタ方法及び露光装置

Info

Publication number
JP2002289503A
JP2002289503A JP2001090774A JP2001090774A JP2002289503A JP 2002289503 A JP2002289503 A JP 2002289503A JP 2001090774 A JP2001090774 A JP 2001090774A JP 2001090774 A JP2001090774 A JP 2001090774A JP 2002289503 A JP2002289503 A JP 2002289503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
substrate
focus
pattern group
mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001090774A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4091263B2 (ja
Inventor
Takuji Sutani
拓路 酢谷
Tadahito Fujisawa
忠仁 藤澤
Soichi Inoue
壮一 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001090774A priority Critical patent/JP4091263B2/ja
Priority to KR10-2002-0003822A priority patent/KR100455684B1/ko
Priority to US10/052,527 priority patent/US6701512B2/en
Publication of JP2002289503A publication Critical patent/JP2002289503A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4091263B2 publication Critical patent/JP4091263B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーカスモニタのために特別なマスクを用
いることなく、投影光学系によるフォーカスを高い感度
で精度良く測定する。 【解決手段】 電子線によって照明されたマスク上のフ
ォーカスモニタ用パターンを投影光学系によって被露光
基板上に転写し、該基板上のパターンを測定することに
よって実効的なフォーカスをモニタするフォーカスモニ
タ方法であって、フォーカスモニタ用パターンを２種類
のパターン群Ａ，Ｂで構成し、パターン群Ａを照明光源
の重心が軸はずれの状態での照明光によって照明し、パ
ターン群Ｂを照明光源の重心が軸上に存在する通常の照
明状態での照明光によって照明し、基板上に転写された
パターン群Ａとパターン群Ｂとの相対的な位置を測定す
ることによってフォーカスをモニタする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
表示素子等の製造に際して、投影露光装置におけるフォ
ーカス制御を設定するのに適したフォーカスモニタ方法
に関する。また、このフォーカスモニタ方法を用いた露
光装置、更にはこのフォーカスモニタ方法に用いるマス
クに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のデバイスパターンの微細化に伴
い、露光量裕度や焦点深度などのプロセスマージンを十
分に得ることが難しくなっている。そのため、少ないプ
ロセスマージンを有効に使用し、歩留まりの低下を防ぐ
ためには、より高精度に露光量及びフォーカスをモニタ
する技術が必要になっている。
【０００３】従来のフォーカスを管理する手法では、図
１（ａ）に示すような菱形マーク１０１が形成されたＱ
Ｃマスクを用い、フォーカス値を変化させて露光を行
い、図１（ｂ）に示すようなウェハに転写された菱形マ
ーク１０２のパターン長Ｌが最長となるフォーカス点を
ベストフォーカスとしていた。この場合、パターン長Ｌ
とデフォーカスの関係は図２に示すようになる（特開平
１０−３３５２０８号公報）。
【０００４】菱形マークは最適なフォーカス点では細か
い部分まで解像されるが、デフォーカスされるに従い細
かい部分に対する解像度が低下する。そのため、ウェハ
上に転写される菱形マークのパターン長Ｌは、ベストフ
ォーカスの位置で最大値となり、プラスマイナスのデフ
ォーカスに対してほぼ対称な特性を示す。このマークの
利用法としては、ロットを流す前に先行してデフォーカ
スを変化させて露光することにより、ベストフォーカス
を求めることに適用できる。
【０００５】しかしながら、この種の方法にあっては次
のような問題があった。即ち、菱形マークを用いて同一
露光条件で露光されているロットのフォーカス条件を管
理しようとした場合、転写後の菱形マークのパターン長
Ｌをモニタしただけでは、 （１）フォーカスのずれ方向が分からない （２）露光量の変動による影響を受けてしまうという問
題があった。
【０００６】また、もう一つのフォーカスモニタ方法と
して、露光量に影響されずにフォーカスの変動量をパタ
ーンの位置ずれ量として検出する方法が提案されている
（Phase shift focus monitor applications to lithog
raphy tool control, D.Wheeler et.al., SPIE vol.305
1, pp225-233）。しかしながら、この方法におけるマー
クによるフォーカスの検出感度は光源形状（σ形状）に
大きく依存し、比較的低σの露光条件においては十分に
感度が得られるものの、従来用いられる条件である比較
的大きなσ条件、又は輪帯照明条件においては十分な感
度が得られていないという問題があった。さらに、上記
の手法ではマーク作成において位相シフト膜を形成する
必要があるため、マスク製造上の負担が大きくなり、Ｑ
Ｃマスクへの適用について実現性はあるものの、実デバ
イスマスクへ適用することは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、投影
光学系によるフォーカスをモニタするには、露光用マス
クとは別に菱形マークや位相シフト膜を設けた特殊なフ
ォーカスモニタ用マスクを用いる必要があった。また、
菱形マークを用いる手法では、フォーカスのずれ方向が
分からないことや露光量の変動による影響を受けてしま
う問題があった。さらに、位相シフト膜を用いる手法で
は、マスク製造上の負担が大きくなることに加え、比較
的大きなσ条件又は輪帯照明条件においては十分な感度
が得られていないという問題があった。
【０００８】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、フォーカスモニタのた
めに特別なマスクを用いることなく、投影光学系による
フォーカスを高い感度で精度良く測定することのできる
フォーカスモニタ方法を提供することにある。
【０００９】また、本発明の他の目的は、上記のフォー
カスモニタ方法を用いた露光装置、更にはこのフォーカ
スモニタ方法に用いるマスクを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１１】即ち本発明は、電磁波又は電子線によって
照明されたマスク上のフォーカスモニタ用パターンを投
影光学系によって被露光基板上に転写し、該基板上のパ
ターンを測定することによって実効的なフォーカスをモ
ニタするフォーカスモニタ方法であって、前記フォーカ
スモニタ用パターンは少なくとも２種類のパターン群か
らなり、その一方のパターン群Ａを照明光源の重心が軸
はずれの状態での照明光によって照明し、残りのパター
ン群Ｂを照明光源の重心が軸上に存在する通常の照明状
態での照明光によって照明し、前記基板上に転写された
パターン群Ａとパターン群Ｂとの相対的な位置を測定す
ることを特徴とする。
【００１２】また本発明は、電磁波又は電子線によって
照明されたマスク上のフォーカスモニタ用パターンを投
影光学系によって被露光基板上に転写し、該基板上のパ
ターンを測定することによって実効的なフォーカスをモ
ニタするフォーカスモニタ方法であって、前記フォーカ
スモニタ用パターンは少なくとも２種類のパターン群か
らなり、パターン群Ａは、前記マスク上の半導体装置パ
ターン領域を取り囲むダイシング領域の任意個所に配置
され、パターン群Ｂは、パターン群Ａの配置位置に対し
て半導体装置パターン領域を挟んでほぼ対向するダイシ
ング領域内の位置に配置され、且つ前記基板を搭載した
ステージを順次ステッピングさせて前記マスクを前記投
影光学系によって前記基板上に転写する際のステッピン
グ量にほぼ相当する距離だけパターン群Ａから離されて
配置され、パターン群Ａを照明光源の重心が軸はずれの
状態での照明光によって照明し、パターン群Ｂを照明光
源の重心が軸上に存在する通常の照明状態での照明光に
よって照明する条件の下に、前記基板を搭載したステー
ジを順次ステッピングさせて、前記マスクを前記投影光
学系によって前記基板上に転写し、Ｎ回（Ｎは正の整
数）ステッピング後に前記基板上に転写されたパターン
群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記基板上に転写され
たパターン群Ｂとの相対的な位置を測定することを特徴
とする。
【００１３】また本発明は、電磁波又は電子線によって
照明されたマスク上のフォーカスモニタ用パターンを投
影光学系によって被露光基板上に転写し、該基板上のパ
ターンを測定することによって実効的なフォーカスをモ
ニタするフォーカスモニタ方法であって、前記フォーカ
スモニタ用パターンは少なくとも４種類のパターン群か
らなり、パターン群Ａとパターン群Ｃは、前記マスク上
の半導体装置パターン領域を取り囲むダイシング領域の
任意個所に近接して配置され、パターン群Ｂとパターン
群Ｄは、パターン群Ａとパターン群Ｃの配置位置に対し
て半導体装置パターン領域を挟んでほぼ対向するダイシ
ング領域内の位置に配置され、且つ前記基板を搭載した
ステージを順次ステッピングさせて前記マスクを前記投
影光学系によって前記基板上に転写する際のステッピン
グ量にほぼ相当する距離だけパターン群Ａ，Ｃから離さ
れて配置され、パターン群Ａを照明光源の重心が軸はず
れの状態での照明光によって照明し、パターン群Ｂ，
Ｃ，Ｄを照明光源の重心が軸上に存在する通常の照明状
態での照明光によって照明する条件の下に、前記基板を
搭載したステージを順次ステッピングさせて、前記マス
クを前記投影光学系によって前記基板上に転写し、Ｎ回
（Ｎは正の整数）ステッピング後に前記基板上に転写さ
れたパターン群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記基板
上に転写されたパターン群Ｂとの相対的な位置ずれ量α
を測定し、Ｎ回ステッピング後に前記基板上に転写され
たパターン群ＣとＮ＋１回ステッピング後に前記基板上
に転写されたパターン群Ｄとの相対的な位置ずれ量βを
測定し、αからβの寄与を除くことによって実効的なフ
ォーカスをモニタすることを特徴とする。
【００１４】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。
【００１５】(1) パターン群Ａとパターン群Ｂの組み合
わせ及びパターン群Ｃとパターン群Ｄの組み合わせは、
合わせずれ検査で用いられるボックス・イン・ボックス
パターンにおける外側ボックスパターンと内側ボックス
パターンの組み合わせであること。
【００１６】(2) パターン群Ａとパターン群Ｂの組み合
わせ及びパターン群Ｃとパターン群Ｄの組み合わせは、
合わせずれ検査で用いられるバーインバーパターンにお
ける外側バーターンと内側バーパターンの組み合わせで
あること。
【００１７】(3) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
での平面位置又はその近傍に遮光体を配置し、パターン
群Ａを照明する照明光の一部を遮光すること。
【００１８】(4) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
での平面位置、又はその近傍に光路を一方向に偏向せし
める光学素子を配置すること。
【００１９】(5) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置で
且つマスク裏面に対して光学的に共役なる位置、又はそ
の近傍に遮光体を配置し、パターン群Ａを照明する照明
光の一部を遮光すること。
【００２０】(6) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置で
且つマスク面に対して光学的に共役なる位置、又はその
近傍に光路を一方向に偏向せしめる光学素子を配置する
こと。
【００２１】(7) 光学的に共役なる位置は、照明光学系
内のブラインド位置であること。
【００２２】(8) 光路を一方向に偏向せしめる光学素子
として、ウェッジ型の透過部材又は回折格子を用いるこ
と。
【００２３】また本発明は、電磁波又は電子線によって
照明されたマスク上のフォーカスモニタ用パターンを投
影光学系によって前記基板上に転写し、該基板上のパタ
ーンを測定することによって実効的なフォーカスをモニ
タするフォーカスモニタ方法であって、前記フォーカス
モニタ用パターンは少なくとも４種類のパターン群から
なり、パターン群Ａとパターン群Ｃは、前記マスク上の
半導体装置パターン領域を取り囲むダイシング領域の任
意個所に近接して配置され、パターン群Ｂとパターン群
Ｄは、パターン群Ａとパターン群Ｃの配置位置に対して
半導体装置パターン領域を挟んでほぼ対向するダイシン
グ領域内の位置に配置され、且つ前記基板を搭載したス
テージを順次ステッピングさせて前記マスクを前記投影
光学系によって前記基板上に転写する際のステッピング
量にほぼ相当する距離だけパターン群Ａ，Ｃから離され
て配置され、パターン群Ａを照明光源の重心が軸はずれ
の状態での照明光によって照明し、パターン群Ｂ，Ｃ，
Ｄを照明光源の重心が軸上に存在する通常の照明状態で
の照明光によって照明する条件の下で、前記基板を搭載
したステージを順次ステッピングさせて、前記マスクを
前記投影光学系によって前記基板上に転写し、Ｎ回（Ｎ
は正の整数）ステッピング後に前記基板上に転写された
パターン群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記基板上に
転写されたパターン群Ｂとの二重露光によって形成され
た前記基板上のパターンの寸法αを測定し、Ｎ回ステッ
ピング後に前記基板上に転写されたパターン群ＣとＮ＋
１回ステッピング後に前記基板上に転写されたパターン
群Ｄとの二重露光によって形成された前記基板上のパタ
ーンの寸法βを測定し、αからβの寄与を除くことによ
って実効的なフォーカスをモニタすることを特徴とす
る。
【００２４】また本発明は、電磁波又は電子線によって
照明されたマスク上のフォーカスモニタ用パターンを投
影光学系によって被露光基板上に転写し、該基板上のパ
ターンを測定することによって実効的なフォーカスをモ
ニタするフォーカスモニタ方法であって、前記フォーカ
スモニタ用パターンは少なくとも４種類のパターン群か
らなり、パターン群Ａとパターン群Ｃは、前記マスク上
の半導体装置パターン領域を取り囲むダイシング領域の
任意個所に近接して配置され、パターン群Ｂとパターン
群Ｄは、パターン群Ａとパターン群Ｃの配置位置に対し
て半導体装置パターン領域を挟んでほぼ対向するダイシ
ング領域内の位置に配置され、前記基板を搭載したステ
ージを順次ステッピングさせて、前記マスクを前記投影
光学系によって前記基板上に転写する際のステッピング
量にほぼ相当する距離だけパターン群Ａ，Ｃから離され
て配置され、パターン群Ａを照明光源の重心が軸はずれ
の状態での照明光によって照明し、パターン群Ｂ，Ｃ，
Ｄを照明光源の重心が軸上に存在する通常の照明状態で
の照明光によって照明する条件の下で、前記基板を搭載
したステージを順次ステッピングさせて、前記マスクを
前記投影光学系によって前記基板上に転写し、Ｎ回（Ｎ
は正の整数）ステッピング後に前記基板上に転写された
パターン群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記基板上に
転写されたパターン群Ｂとの距離αを測定し、Ｎ回ステ
ッピング後に前記基板上に転写されたパターン群ＣとＮ
＋１回ステッピング後に前記基板上に転写されたパター
ン群Ｄとの距離βを測定し、αからβの寄与を除くこと
によって実効的なフォーカスをモニタすることを特徴と
する。
【００２５】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。
【００２６】(1) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
での平面位置又はその近傍に遮光体を配置し、パターン
群Ａを照明する照明光の一部を遮光すること。
【００２７】(2) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
での平面位置、又はその近傍に光路を一方向に偏向せし
める光学素子を配置すること。
【００２８】(3) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置で
且つマスク裏面に対して光学的に共役なる位置、又はそ
の近傍に遮光体を配置し、パターン群Ａを照明する照明
光の一部を遮光すること。
【００２９】(4) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置で
且つマスク面に対して光学的に共役なる位置、又はその
近傍に光路を一方向に偏向せしめる光学素子を配置する
こと。
【００３０】(5) 光学的に共役なる位置は、照明光学系
内のブラインド位置であること。
【００３１】(6) 光路を一方向に偏向せしめる光学素子
として、ウェッジ型の透過部材又は回折格子を用いるこ
と。
【００３２】また本発明は、電磁波又は電子線によって
照明されたフォーカスモニタ用マスク上のパターンを投
影光学系によって被露光基板上に転写し、該基板上のパ
ターンを測定することによって実効的なフォーカスをモ
ニタするフォーカスモニタ手段を備えた露光装置であっ
て、前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも２種
類のパターン群からなり、その一方のパターン群Ａに対
しては照明光源の重心が軸はずれの状態での照明光によ
って照明せしめる手段と、残りのパターン群Ｂに対して
は照明光源の重心が軸上に存在する通常の照明状態での
照明光によって照明せしめる手段とを有することを特徴
とする。
【００３３】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。
【００３４】(1) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置で
且つマスク裏面に対して光学的に共役なる位置、又はそ
の近傍に遮光体を配置し、パターン群Ａを照明する照明
光の一部を遮光すること。
【００３５】(2) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置で
且つマスク面に対して光学的に共役なる位置、又はその
近傍に光路を一方向に偏向せしめる光学素子を配置する
こと。
【００３６】(3) 光学的に共役なる位置は、照明光学系
内のブラインド位置であること。
【００３７】(4) 光路を一方向に偏向せしめる光学素子
は、ウェッジ型の透過部材又は回折格子であること。
【００３８】また本発明は、フォーカスモニタ用パター
ンを有し、電磁波又は電子線によって照明された該パタ
ーンを投影光学系によって被露光基板上に転写し、この
転写により該基板上に形成されたパターンを測定するこ
とによって実効的なフォーカスのモニタに供されるマス
クであって、前記フォーカスモニタ用パターンは少なく
とも２種類のパターン群からなり、その一方のパターン
群Ａは照明光源の重心が軸はずれの状態での照明光によ
って照明され、残りのパターン群Ｂは照明光源の重心が
軸上に存在する通常の照明状態での照明光によって照明
されることを特徴とする。
【００３９】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。
【００４０】(1) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
での平面位置又はその近傍に遮光体が配置され、この遮
光体によりパターン群Ａを照明する照明光の一部を遮光
すること。
【００４１】(2) 照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
での平面位置、又はその近傍に光路を一方向に偏向せし
める光学素子が配置されていること。
【００４２】(3) 光路を一方向に偏向せしめる光学素子
は、ウェッジ型の透過部材又は回折格子であること。
【００４３】（作用）モニタ用のパターンを照明光源の
重心が軸はずれの状態での照明光によって照明すると、
試料上に形成されるパターンにはフォーカスずれに伴う
位置ずれが生じる。一方、モニタ用のパターンを照明光
源の重心が軸上に存在する通常の照明状態での照明光に
よって照明すると、試料上に形成されるパターンにはフ
ォーカスずれに伴う位置ずれは生じない。従って、パタ
ーン群Ａを照明光源の重心が軸はずれの状態での照明光
によって照明し、パターン群Ｂを照明光源の重心が軸上
に存在する通常の照明状態での照明光によって照明する
ことにより、基板上に形成されたパターン群Ａとパター
ン群Ｂとの相対的な位置を測定することによってフォー
カスずれを測定することが可能となる。
【００４４】また本発明では、フォーカスモニタパター
ンとして、通常の合わせずれ検査に用いるボックス・イ
ン・ボックスパターンを使うことができる。ボックス・
イン・ボックスパターンのマスク裏面にてその一部を覆
えば露光条件として最もよく用いられる輪帯照明条件下
で回折光の割合が異なるいわゆるテレセンずれを起こす
ことができる。そのため、デフォーカスに伴い転写され
るボックス・イン・ボックスパターンの位置がずれる。
この位置ずれを合わせずれ検査装置などで測定すれば露
光時のフォーカス値を簡単にモニタすることができる。
これにより、フォーカス変動量を、位相シフト等の特殊
なパターンを用いることなく高精度で測定することが可
能となる。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
【００４６】（第１の実施形態）図３〜７に基づいて、
本発明の第１の実施形態に係わるフォーカスモニタ方法
を説明する。本実施形態は、露光プロセス中に生じるフ
ォーカス変動量を、位相シフト等の特殊なパターンを用
いることなく高精度で測定しようというものである。
【００４７】フォーカスモニタパターンの基本構成とし
ては、同一マスク上に存在する二組以上のパターンを用
いる。本実施形態における構成は、図３に示すように、
アライメント検査などで広く用いられているボックス・
イン・ボックスパターンを使い、その外側ボックスパタ
ーン３０１か内側ボックスパターン３０２のいずれか片
方の組のパターンに対し、照明する照明光の一部を遮光
する手段を有する。
【００４８】図４には、照明（輪帯照明）４０１によっ
てマスク４０７を照明し、このマスク４０７のパターン
を投影光学系（図示せず）を介してウェハ４０８上のチ
ップ４０９に転写する様子を示す。フォーカスモニタパ
ターンとしては、図示のように、内側ボックスパターン
４０３（パターン群Ａ），４０６（パターン群Ｃ）と外
側ボックスパターン４０２（パターン群Ｂ），４０５
（パターン群Ｄ）をそれぞれ２つずつマスク４０７上の
両端に配置する。
【００４９】より具体的には、マスク４０７のデバイス
パターン領域の外側にあるダイシングライン内に各々の
ボックスパターンを配置する。さらに、内側ボックスパ
ターン４０３，４０６はデバイスパターン領域の右側の
ダイシングラインに、外側ボックスパターン４０２，４
０５はデバイスパターン領域の左側のダイシングライン
に配置する。但し、内側ボックスパターン４０３に関し
てはこのパターンを照明する照明光の一部を遮光するよ
うに遮光体４０４を配置する。具体的には、内側ボック
スパターン４０３の位置に対応するマスク裏面に遮光体
４０４を配置する。
【００５０】このようなマスクを用いてパターンをウェ
ハ上に転写する。具体的な手順は以下の通りである。ま
ず、マスク４０７を光露光装置にロードし、レジストを
塗布したウェハ４０８を露光装置内に導入し、光露光装
置にて図４に示すようにステップアンドリピートしなが
らマスクパターンをウェハ４０８上に転写する。このパ
ターン転写は、マスクパターン領域を一括して露光する
ステッパでもマスクパターン領域をスキャンして露光す
るスキャナであってもいずれでもよい。その際のステッ
ピング量は、デバイスパターンをウェハ４０８上にどの
ようにレイアウトするかによって決定される。
【００５１】上記のようにして露光した際には、内側ボ
ックスパターン４０３，４０６と外側ボックスパターン
４０２，４０５との設計上の中心が一致するように露光
される。即ち、マスク４０８上に両ボックスパターンを
レイアウトする際に重要なことは、想定されたステッピ
ングにて理想的にステッピングして露光された場合に、
ウェハ上での両ボックスパターンの中心位置が一致して
露光されるように両ボックスパターンの位置を決定する
ことである。
【００５２】図５は、ウェハ上に露光されたチップの模
式図である。図中の５０２，５０３，５０５，５０６は
それぞれ、図４中のボックスパターン４０２，４０３，
４０５，４０６の転写パターンを示している。また、左
側がチップ領域はＮ回目の露光により転写され、右側の
チップ領域はＮ＋１回路の露光により転写されるもので
ある。
【００５３】一部遮光された照明で露光されたパターン
５０３は、後述する理由でフォーカスずれに伴い転写さ
れたパターンの位置がずれる。もし、フォーカスずれが
ない場合には、外側ボックスパターン５０２の中心に重
なる、図中の５０３’に位置するはずである。従って、
マスク４０７上のパターン４０２，４０３によってウェ
ハ４０８上に形成されたボックス・イン・ボックスパタ
ーン５０２，５０３の位置ずれを測定すれば、フォーカ
スをモニタすることが可能になる。しかしながら、二つ
のチップにまたがる露光によりボックス・イン・ボック
スパターンが形成されるため、５０２と５０３の位置ず
れには露光装置がそれぞれのチップを露光するときの位
置精度、即ち投影レンズのステッピングディストーショ
ンによる誤差を含んでいる。
【００５４】そこで、遮光体を用いることなく形成され
た５０５，５０６のボックス・イン・ボックスパターン
を用いる。このパターンはフォーカスに対して位置ずれ
を起こさない。もし、ずれたとすればステッピングディ
ストーションによるものである。そこで、この５０５，
５０６のボックス・イン・ボックスパターンの位置ずれ
を測定し、その値を５０２，５０３の位置ずれ値から差
し引くことで、位置ずれが純粋にフォーカスに起因する
ものとなる。
【００５５】以下に、実際のデバイスパターンの露光で
用いられることの多い輪帯照明を例にしてその効果を示
す。図６（ａ）に照明に遮光体がない状態、いわゆる通
常の照明にてフォーカスモニタパターンを照明した場合
の瞳面での回折光の位置関係を示す。本実施形態で用い
るフォーカスモニタ用パターンが比較的大きなピッチで
あるならば、回折光の内、０次回折光の占める割合が非
常に高いので、０次回折光の軌道で代表されると考えて
差し支えない。フォーカスモニタ用パターンがデバイス
パターンと同程度の寸法である場合は±１次光も解像に
寄与するが、原理的には同じである。説明のため図６で
は、輪帯照明光のうちで解像に寄与する最も強度の強い
部分のみを模式的に記すが、本来はこの強度は分布を持
つ。
【００５６】図６（ａ）では、ウェハ面に対して光強度
が左右対称となっていることが分かる。即ち、フォーカ
ス位置に対して転写されたパターンの位置ずれは起こり
得ない状態である。これに対して、図６（ｂ）のように
示すように、遮光体により照明の一部（ここでは半分の
例を示す）が遮光されると、ウェハ面に対して光強度は
対称ではなくなる。このため、フォーカス位置に対して
転写されたパターンの位置がずれることになる。このよ
うに、フォーカスに対して振るまいが異なる二組のパタ
ーンをウェハ上に転写し、その相対位置ずれ量を測定で
きれば正確なフォーカスモニタが可能となる。
【００５７】図７に、本実施形態での結果を示す。横軸
はデフォーカスで、縦軸には遮光体で覆っていないパタ
ーン５０２と遮光体半分覆ったパターン５０３との相対
位置ずれ量からパターン５０５，５０６間の相対位置ず
れ量を差し引いた値をとっている。この図から、０．１
μｍのデフォーカスに対して約２０ｎｍの位置シフト量
が測定され、フォーカスずれを十分に検出できるのが分
かる。
【００５８】なお、本実施形態では照明形状として輪帯
照明を用いたが、これに限定される物ではなく、これ以
外での照明形状でも同じような効果が得られる。また、
本実施形態においては内側ボックスパターンに対応する
位置に照明光に対する遮光体４０４を配置したが、本発
明を限定するものではなく、外側ボックスパターンに対
して照明光の一部を遮光する遮光体を配置してもよい。
【００５９】このように本実施形態によれば、露光時に
おけるウェハ上のフォーカスモニタを高精度に行うこと
が可能になった。これまでにもフォーカスモニタを行う
方法はあったが、その目的のために特別なパターンを用
いるか若しくは位相透過膜を用いなければならないとい
う制限があった。本実施形態では、そのような特殊なマ
スクを用いることなく既存のマスクを用いて、それに若
干の改良を加えることで高精度なフォーカスモニタがで
きるようになった。測定においては、既存のアライメン
ト精度測定装置を使用することができるので、この目的
のために特に新たな装置を使う必要もない。
【００６０】また、フォーカスモニタを行うためにアラ
イメント精度計測用パターンと遮光体により照明の一部
を遮ることにより、フォーカスに対して位置ずれを起こ
させることができる。この位置ずれをアライメント検査
装置で読みとれば、この測定がそのままウェハ面のフォ
ーカスモニタとなる。本実施形態によりロットリンクで
のフォーカスモニタが可能となり、常に適正なフォーカ
スにより露光することができるようになり、その結果、
歩留まりの向上が期待できる。
【００６１】（第２の実施形態）図８は、本発明の第２
の実施形態に係わるフォーカスモニタ方法を実現するた
めのシステム構成例を示す図である。なお、図中の８０
１，８０２，８０３，８０７，８０８，８０９は、図４
中の４０１，４０２，４０３，４０７，４０８，４０９
に相当している。
【００６２】本実施形態では、フォーカスモニタパター
ンの基本構成としては、同一マスク上に隣接して存在す
る二組以上のパターン群Ａ（８０３），Ｂ（８０２）を
用いる。これらのパターン群Ａ，Ｂ間の距離ｐは予めマ
スク８０７上にて測定しておく。パターン群Ｂについて
は通常の状態で露光を行うが、パターン群Ａを露光する
場合には照明光に対しては、図のような遮光体８０４を
配置し照明光源が軸はずれの状態で露光を行う。このと
き、ウェハ面でフォーカスがずれた場合、後述の理由に
よりパターン群ＡとＢに関してその振る舞いが異なる。
具体的には、フォーカスずれによりパターン群Ａはフォ
ーカスずれによって位置ずれを起こすことはないが、パ
ターン群Ｂはフォーカスずれによりその位置がずれウェ
ハ上に転写される。
【００６３】図９に、この方法を用いて露光されたウェ
ハ上の転写パターンを示す。チップ９０９上において、
９０３はパターン群Ａ（８０３）が露光されたパターン
である。９０３’はフォーカスずれが無かった場合に転
写されるべき位置であるが、本実施形態ではウェハ面の
フォーカスずれのためパターン群Ａが位置ずれを起こし
ている。９０２はパターン群Ｂ（８０２）が露光された
パターンである。パターン群Ｂを照明する照明光は軸ず
れを起こさせていないため、フォーカスずれが起こって
いてもパターン９０２の位置がずれることはない。
【００６４】そこで、ウェハ上の転写パターン９０２と
９０３の間の距離を測定し、この値から本来マスク上に
て離れていた距離ｐをウェハ上での値に換算した値で差
し引くことで、フォーカスずれに起因するパターン群Ａ
の位置ずれ量が測定される。そして、この位置ずれ量を
求めることでフォーカスモニタが可能になる。従って、
第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６５】（第３の実施形態）図１０は、本発明の第
３の実施形態に係わるフォーカスモニタ方法を実現する
ためのシステム構成例を示す図である。なお、図中の１
００１，〜，１００９は、図４中の４０１，〜，４０９
にそれぞれ相当している。
【００６６】本実施形態が第１の実施形態と異なる点
は、ボックス・イン・ボックスパターンの代わりにライ
ンパターンを用いたことにある。即ち、図１０に示すよ
うに、同一マスク１００７上の両端に二組のラインパタ
ーン１００２，１００３，１００５，１００６を配置
し、そのうち一つのパターン１００３に対してのみ、そ
のパターンの対応する位置に遮光体１００４を配置す
る。これらのパターンは、ステップアンドリピートによ
り１００２と１００３同士、１００５と１００６同士が
ちょうど重なるように露光する。
【００６７】このうちのラインパターン１００３は、第
１の実施形態と同様に、フォーカスずれが生じた場合に
は位置ずれを起こす。位置ずれを起こすと、本来ちょう
ど重なるはずだったパターンの片方の位置がずれること
になるので、その分二本重ねて露光した線幅が太くな
る。図１１に、ウェハ上の各チップに露光されたパター
ンの例を示す。図中の１１０２，１１０３，１１０５，
１１０６はそれぞれ、図９中のパターン９０２，９０
３，９０５，９０６の転写パターンを示している。ま
た、１１０３’はフォーカスずれがない場合にパターン
１１０３が形成される位置を示している。
【００６８】ここで、パターンを二本重ねたときの線幅
が変わる要因としては、フォーカスずれだけでなく第１
の実施形態と同様に、露光装置のステッピングによる位
置ずれも含んでいる。そこで、１００５，１００６の二
本のラインインパターンを用いてステッピング精度のみ
による線幅の変化をモニタしておく必要がある。もちろ
んこれら１００５，１００６のラインパターンには遮光
体はない。重ね合わせて露光した部分で二本の線幅を測
定する。
【００６９】片方はステッピングにより線幅が変化する
可能性があり、もう片方はこれに加えてフォーカスによ
り線幅が変化する可能性があるから、後者の線幅から前
者の線幅を差し引くことで、フォーカスのみに依存する
線幅の変動が観測できる。あとはこの線幅とフォーカス
の関係を予め求めておけば、この線幅値からそのままフ
ォーカスモニタが可能となる。
【００７０】（第４の実施形態）図１２は、本発明の第
４の実施形態を説明するためのもので、ウェハ上に露光
されたパターンを示す図である。なお、図１２中の１２
０２，１２０３，１２０５，１２０６は、図１１中の１
１０２，１１０３，１１０５，１１０６に相当してい
る。
【００７１】本実施形態では、第３の実施形態の図１０
と同じ露光装置システムを用いるが、マスクの両端に配
置されたパターンを重ね合わせず、図１２のように隣接
するチップのパターン近傍に来るように露光を行う点が
異なる。モニタ方法としてはパターン１２０２，１２０
３間の距離を求める。この距離には、フォーカスによる
位置ずれと露光装置のステッピングによる位置ずれの両
者が含まれる。そこで、ステッピングによる分を１２０
５，１２０６間の距離から求めこれを差し引くことでフ
ォーカスモニタが可能になる。
【００７２】本実施形態によれば、第３の実施形態と同
様にしてフォーカスモニタが可能であり、しかもパター
ンの寸法ではなくパターン間の距離を測定していること
から、フォーカスずれの方向も検出することができる。
【００７３】（第５の実施形態）図１３は、本発明のフ
ォーカスモニタ方法に用いるマスクの断面図を示し、１
３０１は遮光体、１３０２はフォーカスモニタパター
ン、１３０３は透明基板である。
【００７４】第１〜第４の実施形態において照明光を遮
光する手段とは、フォーカスモニタ用パターンに対応す
るマスクの裏面若しくはその近傍に照明光の一部を遮光
する遮光体１３０１を配置することである。このように
遮光体１３０１をマスク裏面に配置すれば、本来このモ
ニタパターンの露光に用いられるべき照明光の一部が遮
光され、図１３中の照明光線１３０４が遮光され、照明
光線１３０５のみがこのパターンの露光に用いられる。
これにより、照明光源の重心が光学軸からはずれること
になり、第１〜第４の実施形態で説明したようなフォー
カスモニタが可能となる。
【００７５】（第６の実施形態）第５の実施形態のよう
に照明光の一部を遮光する代わりに、フォーカスモニタ
用パターンに対応するマスク裏面若しくはその近傍に、
照明光に角度を付けるような光学素子を配置してもよ
い。図１４（ａ）は、本実施形態でのマスクの断面図で
あり、１４０１は光学素子、１４０２はフォーカスモニ
タパターン、１４０３は透明基板である。
【００７６】本実施形態のマスクでは、直上から入射し
た照明光が光学素子１４０１によりレチクル上のフォー
カスモニタ用パターン１４０２を斜めから照明する光１
４０４となる。つまり、この光学素子１４０１を利用す
ることでフォーカスモニタパターン１４０２を斜めから
照明することができるため、第５の実施形態と同様の効
果を得ることができ、フォーカスモニタが可能となる。
【００７７】なお、図１４（ａ）ではウェッジタイプの
光学素子を用いたが、本発明を限定するものではなく、
図１４（ｂ）に示すようなグレーティングタイプの光学
素子でも構わない。
【００７８】（第７の実施形態）第５の実施形態におい
ては、フォーカスモニタ用パターンに用いる遮光体をマ
スク裏面に配置した。これと同様の効果を、他の場所に
遮光体を配置しても得ることができる。
【００７９】図１５に、本実施形態の模式図を示す。な
お、図中の１５０１は遮光体、１５０２はブラインド
面、１５０３は投影レンズ、１５０４はマスク、１５０
５はフォーカスモニタ用パターン、１５０６は投影レン
ズ、１５０７はウェハ面、１５０８は照明光を示してい
る。
【００８０】マスク１５０４の裏面と光学的にほぼ共役
なブラインド面１５０２の近傍に遮光体１５０１を配置
し、第１の実施形態に記載のボックスパターン１５０５
又は第３の実施形態に記載のフォーカスモニタ用パター
ンを照明することによって、第６の実施形態と同様な効
果が得られ、フォーカスモニタが可能となる。なお、本
実施形態では遮光体をブラインド面付近に配置したが、
本発明を限定するものではなく、光学的に共役なる位置
であれば何ら構わない． （第８の実施形態）第７の実施形態においてはブライン
ド面近傍に遮光体を配置することによりフォーカスモニ
タを可能にしたが、同じくブラインド面に第６の実施形
態で用いたような光学素子を配置することによってもフ
ォーカスモニタが可能になる。
【００８１】図１６（ａ）に、本実施形態の模式図を示
す。図中の１６０１〜１６０８はそれぞれ、図１５中の
１６０１〜１６０８に相当し、１６０９は光学素子１６
０１により傾けられた照明光を示している。フォーカス
モニタ用パターン１６０５に対応する照明光を、マスク
１６０４の裏面と光学的にほぼ共役なブラインド面１６
０２の近傍に設けた光学素子１６０１により傾けること
により、第７の実施形態と同様な効果を生み出すことが
可能となる。
【００８２】図１６（ｂ）に瞳面での照明光の位置関係
を示す。図では輪帯照明の場合を示している。１６１０
は投影レンズのＮＡである。瞳面において本来透過すべ
き照明光の位置１６１１に対して１６１２のように照明
光の中心位置を投影レンズＮＡの中心位置からずらすこ
とによって、図６（ｂ）のようにウェハ面に対して非対
称な光強度分布を形成することができ、フォーカスに対
してモニタパターンが位置ずれを起こすので、フォーカ
スモニタが可能となる。
【００８３】なお、図１６（ａ）ではウェッジタイプの
光学素子を用いたが、本発明を限定するものではなく、
図１７に示すようなグレーティングタイプの光学素子で
も構わない。図１７中の１７０１〜１７０９は図１６中
の１６０１〜１６０９にそれぞれ対応している。また、
本実施形態では光学素子をブラインド面付近に配置した
が、本発明を限定するものではなく、光学的に共役なる
位置であれば何ら構わない． （第９の実施形態）第１の実施形態においては、マスク
裏面に遮光体を設け、フォーカスモニタパターンへの照
明光の一部を遮光する。この場合、同じマスク上に存在
するデバイスパターンに与える影響も考慮する必要があ
る。即ち、デバイスパターンの露光に用いられるべき光
を遮ると、本来正常に露光されるべきデバイスパターン
に大きな影響を与える恐れがある。従って、このフォー
カスモニタ方法はデバイスパターンへの影響を避けて行
う必要がある。
【００８４】図１８（ａ）にマスク断面図における例を
示す。図中の１８０１は遮光体、１８０２はフォーカス
モニタパターン、１８０３は透明基板、１８０６はマス
クに存在するデバイスパターンを示している。遮光体１
８０１，フォーカスモニタパターン１８０２，デバイス
パターン１８０６の位置関係は図に示す通りであり、遮
光体１８０１のエッジはフォーカスモニタパターン１８
０２の中心位置に相当するものとする。
【００８５】デバイスパターンを露光するはずの照明光
が遮光体１８０１により遮光されないようにするために
は、デバイスパターンの最端部から下記の（１）式を満
足する位置にフォーカスモニタパターン１８０２を配置
する必要がある。
【００８６】Ｌ ＞ ｗ×ｔａｎθ …（１） ここで、Ｌはデバイスパターンからボックス・イン・ボ
ックスパターンまでの距離、Ｗはマスクの厚さ、θはマ
スク材中での照明角度である。投影レンズのウェハ側開
口数をＮＡ、マスク材（通常ＳｉＯ2 ）の露光光での屈
折率をｎ、マスク倍率をＭ、とするとｓｉｎθ＝ＮＡ／
ｎＭ で決められるところの角度である。
【００８７】この条件を満足しない場合は図１８（ｂ）
のようになり、ボックスパターン裏面の遮光体１８０１
によりデバイスパターンを露光するはずの照明光も遮光
されてしまうことになる。そこで、（１）式を満足すれ
ばデバイスパターンに何の影響も及ぼさないようにフォ
ーカスモニタが可能となる。
【００８８】（第１０の実施形態）第５の実施形態にお
いては、ボックスパターンを遮光するためにマスク裏面
に遮光体を配置したが、デバイスパターンに全く影響を
与えないようにするためには前記（１）式を満足させる
必要があった（図１８（ａ））。しかし、マスクの厚さ
が決まっているため、フォーカスモニタパターンをデバ
イスパターン領域から少なくともＷ×ｔａｎθだけ離す
必要があり、これはチップ面積の増大を招くことにな
る。チップの面積を小さくするためには、この距離を出
来るだけ小さくすればよい。
【００８９】図１９に、本実施形態におけるマスクの構
成断面を示す。図中の１９０１は遮光体、１９０２はフ
ォーカスモニタパターン、１９０３は透明基板、１９０
６はマスクに存在するデバイスパターンを示している。
この図のように、透明基板１９０３の内部に遮光体１９
０１を埋め込む若しくは基板内部に遮光体１９０１を形
成することができれば、前記（１）式のＷが小さくな
り、その分だけフォーカスモニタパターンをデバイスパ
ターン領域の近くに配置できるようになる。
【００９０】このようなマスクを用いることより、デバ
イスパターンとフォーカスモニタパターンとの間の距離
Ｌをより小さくした状態でフォーカスモニタが可能とな
り、チップ面積の縮小化につながる。
【００９１】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、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できる。
【００９２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、マ
スクに形成されたフォーカスモニタ用のパターン群Ａを
照明光源の重心が軸はずれの状態での照明光によって照
明し、別のパターン群Ｂを照明光源の重心が軸上に存在
する通常の照明状態での照明光によって照明し、基板上
に形成されたパターン群Ａとパターン群Ｂとの相対的な
位置を測定することによってフォーカスずれを測定する
ことが可能となる。そしてこの場合、フォーカスモニタ
のために特別なマスクを用いることなく、投影光学系に
よるフォーカスを高い感度で精度良く測定することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のフォーカスモニタに用いられる菱形モニ
タパターン、この菱形パターンを転写して得られたレジ
ストパターンを示す図。
【図２】従来のフォーカスモニタ技術において菱形モニ
タパターンを転写したときの長さとその時のフォーカス
との関係を示す図。
【図３】第１の実施形態に用いるボックス・イン・ボッ
クスパターンの例を示す図。
【図４】第１の実施形態に係わるフォーカスモニタ方法
を実現するためのシステム構成例を示す図。
【図５】第１の実施形態で露光された２チップとその中
のフォーカスモニタパターンを示す図。
【図６】遮光されない輪帯照明における光強度とフォー
カスとの関係（ａ）及び半分遮光された輪帯照明におけ
る光強度とフォーカスとの関係（ｂ）を示す図。
【図７】第１の実施形態におけるフォーカスずれと位置
ずれとの関係を示す図。
【図８】第２の実施形態に係わるフォーカスモニタ方法
を実現するためのシステム構成例を示す図。
【図９】第２の実施形態を説明するためのもので、ウェ
ハ上に露光されたフォーカスモニタパターンを示す図。
【図１０】第３の実施形態に係わるフォーカスモニタ方
法を実現するためのシステム構成例を示す図。
【図１１】第３の実施形態で露光された２チップとその
中のフォーカスモニタパターンを示す図。
【図１２】第４の実施形態を説明するためのもので、ウ
ェハ上に露光されたフォーカスモニタパターンを示す
図。
【図１３】第５の実施形態に係わるマスクの構成を示す
断面図。
【図１４】第６の実施形態に係わるマスクの構成を示す
断面図。
【図１５】第７の実施形態に係わるフォーカスモニタ方
法を実現するためのシステム構成例を示す図。
【図１６】第８の実施形態に係わるフォーカスモニタ方
法を実現するためのシステム構成例を示す図。
【図１７】第８の実施形態におけるシステム構成の他の
例を示す図。
【図１８】第９の実施形態に係わるマスクの構成を示す
断面図。
【図１９】第１０の実施形態に係わるマスクの構成を示
す断面図。
【符号の説明】
４０１，８０１，１００１…輪帯照明 ４０２…外側ボックスパターン（パターン群Ｂ） ４０３…内側ボックスパターン（パターン群Ａ） ４０４，８０４，１００４…遮光体 ４０５…外側ボックスパターン（パターン群Ｄ） ４０６…内側ボックスパターン（パターン群Ｃ） ４０７，８０７，１００７…マスク ４０８，８０８，１００８…ウェハ ４０９，８０９，１００９…チップ ５０２，５０３，５０５，５０６，１１０２，１１０
３，１１０５，１１０６，１２０２，１２０３，１２０
５，１２０６…ウェハ上の転写パターン ５０３’…パターン５０３が本来転写されるべき位置 ８０２，１００２…ラインパターン（パターン群Ｂ） ８０３，１００３…ラインパターン（パターン群Ａ）， ９０２，９０３…ウェハ上の転写パターン ９０３’，１００３’…パターンが本来転写されるべき
位置 １００５…ラインパターン（パターン群Ｄ） １００６…ラインパターン（パターン群Ｃ） １３０１，１８０１，１９０１…遮光体 １３０２，１４０２，１８０２，１９０２…フォーカス
モニタパターン １３０３，１４０３，１８０３，１９０３…透明基板 １３０４，１３０５…照明光線 １４０１…光学素子 １４０４…照明光の一部 １５０１…遮光体 １５０２，１６０２，１７０２…ブラインド面 １５０３，１６０３，１７０３…投影レンズ １５０４，１６０４，１７０４…マスク １５０５，１６０５，１７０５…フォーカスモニタパタ
ーン １５０６，１６０６，１７０６…投影レンズ １５０７，１６０７，１７０７…ウェハ面 １５０８，１６０８，１７０８…照明光 １６０１，１７０１…光学素子 １６０９，１７０９…光学素子により傾けられた照明光 １６１０…投影レンズにおけるＮＡ １６１１…照明光１６０８が透過する位置 １６１２…照明光１６０９が透過する位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｆ (72)発明者 井上 壮一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA14 BB13 CC20 LL42 2F067 AA03 AA13 BB01 BB04 CC16 EE04 HH01 HH06 2H095 BE05 BE08 BE09 5F046 CB17 CB25 DA14 DB05 5F056 BA08 CB32 EA05

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電磁波又は電子線によって照明されたマス
    ク上のフォーカスモニタ用パターンを投影光学系によっ
    て被露光基板上に転写し、該基板上のパターンを測定す
    ることによって実効的なフォーカスをモニタするフォー
    カスモニタ方法であって、 前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも２種類の
    パターン群からなり、その一方のパターン群Ａを照明光
    源の重心が軸はずれの状態での照明光によって照明し、
    残りのパターン群Ｂを照明光源の重心が軸上に存在する
    通常の照明状態での照明光によって照明し、 前記基板上に転写されたパターン群Ａとパターン群Ｂと
    の相対的な位置を測定することを特徴とするフォーカス
    モニタ方法。
  2. 【請求項２】電磁波又は電子線によって照明されたマス
    ク上のフォーカスモニタ用パターンを投影光学系によっ
    て被露光基板上に転写し、該基板上のパターンを測定す
    ることによって実効的なフォーカスをモニタするフォー
    カスモニタ方法であって、 前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも２種類の
    パターン群からなり、 パターン群Ａは、前記マスク上の半導体装置パターン領
    域を取り囲むダイシング領域の任意個所に配置され、 パターン群Ｂは、パターン群Ａの配置位置に対して半導
    体装置パターン領域を挟んでほぼ対向するダイシング領
    域内の位置に配置され、且つ前記基板を搭載したステー
    ジを順次ステッピングさせて前記マスクを前記投影光学
    系によって前記基板上に転写する際のステッピング量に
    ほぼ相当する距離だけパターン群Ａから離されて配置さ
    れ、 パターン群Ａを照明光源の重心が軸はずれの状態での照
    明光によって照明し、パターン群Ｂを照明光源の重心が
    軸上に存在する通常の照明状態での照明光によって照明
    する条件の下に、前記基板を搭載したステージを順次ス
    テッピングさせて、前記マスクを前記投影光学系によっ
    て前記基板上に転写し、 Ｎ回（Ｎは正の整数）ステッピング後に前記基板上に転
    写されたパターン群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記
    基板上に転写されたパターン群Ｂとの相対的な位置を測
    定することを特徴とするフォーカスモニタ方法。
  3. 【請求項３】電磁波又は電子線によって照明されたマス
    ク上のフォーカスモニタ用パターンを投影光学系によっ
    て被露光基板上に転写し、該基板上のパターンを測定す
    ることによって実効的なフォーカスをモニタするフォー
    カスモニタ方法であって、 前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも４種類の
    パターン群からなり、 パターン群Ａとパターン群Ｃは、前記マスク上の半導体
    装置パターン領域を取り囲むダイシング領域の任意個所
    に近接して配置され、 パターン群Ｂとパターン群Ｄは、パターン群Ａとパター
    ン群Ｃの配置位置に対して半導体装置パターン領域を挟
    んでほぼ対向するダイシング領域内の位置に配置され、
    且つ前記基板を搭載したステージを順次ステッピングさ
    せて前記マスクを前記投影光学系によって前記基板上に
    転写する際のステッピング量にほぼ相当する距離だけパ
    ターン群Ａ，Ｃから離されて配置され、 パターン群Ａを照明光源の重心が軸はずれの状態での照
    明光によって照明し、パターン群Ｂ，Ｃ，Ｄを照明光源
    の重心が軸上に存在する通常の照明状態での照明光によ
    って照明する条件の下に、前記基板を搭載したステージ
    を順次ステッピングさせて、前記マスクを前記投影光学
    系によって前記基板上に転写し、 Ｎ回（Ｎは正の整数）ステッピング後に前記基板上に転
    写されたパターン群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記
    基板上に転写されたパターン群Ｂとの相対的な位置ずれ
    量αを測定し、Ｎ回ステッピング後に前記基板上に転写
    されたパターン群ＣとＮ＋１回ステッピング後に前記基
    板上に転写されたパターン群Ｄとの相対的な位置ずれ量
    βを測定し、αからβの寄与を除くことによって実効的
    なフォーカスをモニタすることを特徴とするフォーカス
    モニタ方法。
  4. 【請求項４】パターン群Ａとパターン群Ｂの組み合わせ
    及びパターン群Ｃとパターン群Ｄの組み合わせは、合わ
    せずれ検査で用いられるボックス・イン・ボックスパタ
    ーンにおける外側ボックスパターンと内側ボックスパタ
    ーンの組み合わせであることを特徴とする請求項３記載
    のフォーカスモニタ方法。
  5. 【請求項５】パターン群Ａとパターン群Ｂの組み合わせ
    及びパターン群Ｃとパターン群Ｄの組み合わせは、合わ
    せずれ検査で用いられるバーインバーパターンにおける
    外側バーターンと内側バーパターンの組み合わせである
    ことを特徴とする請求項３記載のフォーカスモニタ方
    法。
  6. 【請求項６】電磁波又は電子線によって照明されたマス
    ク上のフォーカスモニタ用パターンを投影光学系によっ
    て前記基板上に転写し、該基板上のパターンを測定する
    ことによって実効的なフォーカスをモニタするフォーカ
    スモニタ方法であって、 前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも４種類の
    パターン群からなり、 パターン群Ａとパターン群Ｃは、前記マスク上の半導体
    装置パターン領域を取り囲むダイシング領域の任意個所
    に近接して配置され、 パターン群Ｂとパターン群Ｄは、パターン群Ａとパター
    ン群Ｃの配置位置に対して半導体装置パターン領域を挟
    んでほぼ対向するダイシング領域内の位置に配置され、
    且つ前記基板を搭載したステージを順次ステッピングさ
    せて前記マスクを前記投影光学系によって前記基板上に
    転写する際のステッピング量にほぼ相当する距離だけパ
    ターン群Ａ，Ｃから離されて配置され、 パターン群Ａを照明光源の重心が軸はずれの状態での照
    明光によって照明し、パターン群Ｂ，Ｃ，Ｄを照明光源
    の重心が軸上に存在する通常の照明状態での照明光によ
    って照明する条件の下で、前記基板を搭載したステージ
    を順次ステッピングさせて、前記マスクを前記投影光学
    系によって前記基板上に転写し、 Ｎ回（Ｎは正の整数）ステッピング後に前記基板上に転
    写されたパターン群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記
    基板上に転写されたパターン群Ｂとの二重露光によって
    形成された前記基板上のパターンの寸法αを測定し、Ｎ
    回ステッピング後に前記基板上に転写されたパターン群
    ＣとＮ＋１回ステッピング後に前記基板上に転写された
    パターン群Ｄとの二重露光によって形成された前記基板
    上のパターンの寸法βを測定し、αからβの寄与を除く
    ことによって実効的なフォーカスをモニタすることを特
    徴とするフォーカスモニタ方法。
  7. 【請求項７】電磁波又は電子線によって照明されたマス
    ク上のフォーカスモニタ用パターンを投影光学系によっ
    て被露光基板上に転写し、該基板上のパターンを測定す
    ることによって実効的なフォーカスをモニタするフォー
    カスモニタ方法であって、 前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも４種類の
    パターン群からなり、 パターン群Ａとパターン群Ｃは、前記マスク上の半導体
    装置パターン領域を取り囲むダイシング領域の任意個所
    に近接して配置され、 パターン群Ｂとパターン群Ｄは、パターン群Ａとパター
    ン群Ｃの配置位置に対してデバイスパターン領域を挟ん
    でほぼ対向するダイシング領域内の位置に配置され、前
    記基板を搭載したステージを順次ステッピングさせて、
    前記マスクを前記投影光学系によって前記基板上に転写
    する際のステッピング量にほぼ相当する距離だけパター
    ン群Ａ，Ｃから離されて配置され、 パターン群Ａを照明光源の重心が軸はずれの状態での照
    明光によって照明し、パターン群Ｂ，Ｃ，Ｄを照明光源
    の重心が軸上に存在する通常の照明状態での照明光によ
    って照明する条件の下で、前記基板を搭載したステージ
    を順次ステッピングさせて、前記マスクを前記投影光学
    系によって前記基板上に転写し、 Ｎ回（Ｎは正の整数）ステッピング後に前記基板上に転
    写されたパターン群ＡとＮ＋１回ステッピング後に前記
    基板上に転写されたパターン群Ｂとの距離αを測定し、
    Ｎ回ステッピング後に前記基板上に転写されたパターン
    群ＣとＮ＋１回ステッピング後に前記基板上に転写され
    たパターン群Ｄとの距離βを測定し、αからβの寄与を
    除くことによって実効的なフォーカスをモニタすること
    を特徴とするフォーカスモニタ方法。
  8. 【請求項８】前記照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
    しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
    での平面位置又はその近傍に遮光体を配置し、パターン
    群Ａを照明する照明光の一部を遮光することを特徴とす
    る請求項１，２，３，６，７の何れかに記載のフォーカ
    スモニタ方法。
  9. 【請求項９】前記照明光源の重心を軸はずれの状態にせ
    しめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏面
    での平面位置、又はその近傍に光路を一方向に偏向せし
    める光学素子を配置することを特徴とする請求項１，
    ２，３，６，７の何れかに記載のフォーカスモニタ方
    法。
  10. 【請求項１０】前記照明光源の重心を軸はずれの状態に
    せしめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置
    で且つマスク裏面に対して光学的に共役なる位置、又は
    その近傍に遮光体を配置し、パターン群Ａを照明する照
    明光の一部を遮光することを特徴とする請求項１，２，
    ３，６，７の何れかに記載のフォーカスモニタ方法。
  11. 【請求項１１】前記照明光源の重心を軸はずれの状態に
    せしめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置
    で且つマスク面に対して光学的に共役なる位置、又はそ
    の近傍に光路を一方向に偏向せしめる光学素子を配置す
    ることを特徴とする請求項１，２，３，６，７の何れか
    に記載のフォーカスモニタ方法。
  12. 【請求項１２】前記光学的に共役なる位置は、照明光学
    系内のブラインド位置であることを特徴とする請求項１
    ０又は１１記載のフォーカスモニタ方法。
  13. 【請求項１３】前記光路を一方向に偏向せしめる光学素
    子として、ウェッジ型の透過部材又は回折格子を用いる
    ことを特徴とする請求項９又は１１記載のフォーカスモ
    ニタ方法。
  14. 【請求項１４】電磁波又は電子線によって照明されたフ
    ォーカスモニタ用マスク上のパターンを投影光学系によ
    って被露光基板上に転写し、該基板上のパターンを測定
    することによって実効的なフォーカスをモニタするフォ
    ーカスモニタ手段を備えた露光装置であって、 前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも２種類の
    パターン群からなり、その一方のパターン群Ａに対して
    は照明光源の重心が軸はずれの状態での照明光によって
    照明せしめる手段と、残りのパターン群Ｂに対しては照
    明光源の重心が軸上に存在する通常の照明状態での照明
    光によって照明せしめる手段とを有することを特徴とす
    る露光装置。
  15. 【請求項１５】前記照明光源の重心を軸はずれの状態に
    せしめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置
    で且つマスク裏面に対して光学的に共役なる位置、又は
    その近傍に遮光体を配置し、パターン群Ａを照明する照
    明光の一部を遮光することを特徴とする請求項１４記載
    の露光装置。
  16. 【請求項１６】前記照明光源の重心を軸はずれの状態に
    せしめる手段として、パターン群Ａに対応した平面位置
    で且つマスク面に対して光学的に共役なる位置、又はそ
    の近傍に光路を一方向に偏向せしめる光学素子を配置す
    ることを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
  17. 【請求項１７】前記光学的に共役なる位置は、照明光学
    系内のブラインド位置であることを特徴とする請求項１
    ５又は１６記載の露光装置。
  18. 【請求項１８】前記光路を一方向に偏向せしめる光学素
    子は、ウェッジ型の透過部材又は回折格子であることを
    特徴とする請求項１６記載の露光装置。
  19. 【請求項１９】フォーカスモニタ用パターンを有し、電
    磁波又は電子線によって照明された該パターンを投影光
    学系によって被露光基板上に転写し、この転写により該
    基板上に形成されたパターンを測定することによって実
    効的なフォーカスのモニタに供されるマスクであって、 前記フォーカスモニタ用パターンは少なくとも２種類の
    パターン群からなり、その一方のパターン群Ａは照明光
    源の重心が軸はずれの状態での照明光によって照明さ
    れ、残りのパターン群Ｂは照明光源の重心が軸上に存在
    する通常の照明状態での照明光によって照明されること
    を特徴とするマスク。
  20. 【請求項２０】前記照明光源の重心を軸はずれの状態に
    せしめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏
    面での平面位置又はその近傍に遮光体が配置され、この
    遮光体によりパターン群Ａを照明する照明光の一部を遮
    光することを特徴とする請求項１９記載のマスク。
  21. 【請求項２１】前記照明光源の重心を軸はずれの状態に
    せしめる手段として、パターン群Ａに対応したマスク裏
    面での平面位置、又はその近傍に光路を一方向に偏向せ
    しめる光学素子が配置されていることを特徴とする請求
    項２１記載のマスク。
  22. 【請求項２２】前記光路を一方向に偏向せしめる光学素
    子は、ウェッジ型の透過部材又は回折格子であることを
    特徴とする請求項２１記載のマスク。
JP2001090774A 2001-01-24 2001-03-27 フォーカスモニタ方法及び露光装置 Expired - Lifetime JP4091263B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001090774A JP4091263B2 (ja) 2001-03-27 2001-03-27 フォーカスモニタ方法及び露光装置
KR10-2002-0003822A KR100455684B1 (ko) 2001-01-24 2002-01-23 포커스 모니터 방법, 노광 장치 및 노광용 마스크
US10/052,527 US6701512B2 (en) 2001-01-24 2002-01-23 Focus monitoring method, exposure apparatus, and exposure mask

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001090774A JP4091263B2 (ja) 2001-03-27 2001-03-27 フォーカスモニタ方法及び露光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002289503A true JP2002289503A (ja) 2002-10-04
JP4091263B2 JP4091263B2 (ja) 2008-05-28

Family

ID=18945513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001090774A Expired - Lifetime JP4091263B2 (ja) 2001-01-24 2001-03-27 フォーカスモニタ方法及び露光装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4091263B2 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007201298A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Nikon Corp フォーカス計測方法、露光装置、及びフォーカス計測用マスク
US7432021B2 (en) 2003-07-18 2008-10-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Reticle, apparatus for monitoring optical system, method for monitoring optical system, and method for manufacturing reticle
US7482102B2 (en) 2003-08-27 2009-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Photomask having a monitoring pattern with an asymmetrical diffraction grating that includes semi-transparent probing-phase shifters
JP2009302532A (ja) * 2008-06-02 2009-12-24 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
JP2010008921A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Toshiba Corp マスクパターンデータの生成方法およびマスクの製造方法
US8085393B2 (en) 2008-09-30 2011-12-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Exposure apparatus inspection method and method for manufacturing semiconductor device
WO2012081623A1 (ja) * 2010-12-14 2012-06-21 株式会社ニコン 表面検査装置及びその方法
JP2016041493A (ja) * 2014-08-19 2016-03-31 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドの製造方法
CN108604562A (zh) * 2016-02-04 2018-09-28 科磊股份有限公司 用于多光束检验系统的场曲率校正

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7432021B2 (en) 2003-07-18 2008-10-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Reticle, apparatus for monitoring optical system, method for monitoring optical system, and method for manufacturing reticle
US7812972B2 (en) 2003-07-18 2010-10-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Reticle, apparatus for monitoring optical system, method for monitoring optical system, and method for manufacturing reticle
US7482102B2 (en) 2003-08-27 2009-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Photomask having a monitoring pattern with an asymmetrical diffraction grating that includes semi-transparent probing-phase shifters
US8068213B2 (en) 2003-08-27 2011-11-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Photomask, method of lithography, and method for manufacturing the photomask
JP2007201298A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Nikon Corp フォーカス計測方法、露光装置、及びフォーカス計測用マスク
US8477289B2 (en) 2008-06-02 2013-07-02 Asml Netherlands B.V. Position measurement using natural frequency vibration of a pattern
JP2009302532A (ja) * 2008-06-02 2009-12-24 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
US8264671B2 (en) 2008-06-02 2012-09-11 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8446564B2 (en) 2008-06-02 2013-05-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2010008921A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Toshiba Corp マスクパターンデータの生成方法およびマスクの製造方法
US8085393B2 (en) 2008-09-30 2011-12-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Exposure apparatus inspection method and method for manufacturing semiconductor device
WO2012081623A1 (ja) * 2010-12-14 2012-06-21 株式会社ニコン 表面検査装置及びその方法
CN103250232A (zh) * 2010-12-14 2013-08-14 株式会社尼康 表面检查装置及其方法
KR20130132853A (ko) 2010-12-14 2013-12-05 가부시키가이샤 니콘 표면 검사 장치 및 그 방법
US9240356B2 (en) 2010-12-14 2016-01-19 Nikon Corporation Surface inspection apparatus, method for inspecting surface, exposure system, and method for producing semiconductor device
JP5867412B2 (ja) * 2010-12-14 2016-02-24 株式会社ニコン 表面検査装置及びその方法
US9322788B2 (en) 2010-12-14 2016-04-26 Nikon Corporation Surface inspection apparatus, method for inspecting surface, exposure system, and method for producing semiconductor device
JP2016041493A (ja) * 2014-08-19 2016-03-31 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドの製造方法
CN108604562A (zh) * 2016-02-04 2018-09-28 科磊股份有限公司 用于多光束检验系统的场曲率校正

Also Published As

Publication number Publication date
JP4091263B2 (ja) 2008-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6701512B2 (en) Focus monitoring method, exposure apparatus, and exposure mask
US7248349B2 (en) Exposure method for correcting a focal point, and a method for manufacturing a semiconductor device
US6674511B2 (en) Evaluation mask, focus measuring method and aberration measuring method
US6842237B2 (en) Phase shifted test pattern for monitoring focus and aberrations in optical projection systems
US5162656A (en) Position detecting device employing marks and oblique projection
JP3302926B2 (ja) 露光装置の検査方法
US7327449B2 (en) Exposure apparatus inspection method and exposure apparatus
US6890692B2 (en) Method of focus monitoring and manufacturing method for an electronic device
KR20060043246A (ko) 측정장치를 탑재한 노광장치
JPH08250391A (ja) 位置検出用マーク及び位置検出方法
KR0168142B1 (ko) 위상 시프터의 위상 시프트 각도 오차를 측정하는 방법
US6919153B2 (en) Dose monitoring method and manufacturing method of semiconductor device
US6344896B1 (en) Method and apparatus for measuring positional shift/distortion by aberration
JP2003156832A (ja) 収差計測用フォトマスク、収差計測方法、収差計測用装置および装置の製造方法
JP2002289503A (ja) フォーカスモニタ方法及び露光装置
KR20000071810A (ko) 수차에 기인한 위치상의 이동과 위치 어긋남의 측정 장치및 방법
JP4109832B2 (ja) 露光用マスク及びフォーカスモニタ方法
JP3984710B2 (ja) 露光方法及び露光装置
JP3336622B2 (ja) 結像特性計測方法及び装置、並びに露光装置
JP3082747B2 (ja) 露光装置の評価方法
JP2001272310A (ja) 投影光学系の収差計測装置及び計測方法、それに用いられるマスク並びに露光装置
JP3095038B2 (ja) 露光方法及び装置、並びに前記方法を用いたデバイスの製造方法及び前記露光装置を用いて製造されるデバイス
JP2615778B2 (ja) 位置合わせ装置
JP2000088521A (ja) 位置検出装置及びそれを用いた露光装置
JP2005309319A (ja) 露光マスク、フォーカス測定方法及び露光装置管理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070305

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080228

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307

Year of fee payment: 5