JP2003007598A - フォーカスモニタ方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法 - Google Patents
フォーカスモニタ方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特殊なフォトマスクを不要とすることで安価
でかつ精度の高いフォーカスモニタ方法およびフォーカ
スモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 照明アパチャー開口形状を制御すること
で得られた非テレセントリックな照明をフォトマスク５
に照射し、その非テレセントリックな照明により形成さ
れたフォトマスク５のパターンの像が、結像面を光軸方
向に移動したときに光軸と直角な方向に移動する特性を
利用してフォーカスモニタが行なわれる。
でかつ精度の高いフォーカスモニタ方法およびフォーカ
スモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 照明アパチャー開口形状を制御すること
で得られた非テレセントリックな照明をフォトマスク５
に照射し、その非テレセントリックな照明により形成さ
れたフォトマスク５のパターンの像が、結像面を光軸方
向に移動したときに光軸と直角な方向に移動する特性を
利用してフォーカスモニタが行なわれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォーカスモニタ
方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置
の製造方法に関し、より具体的には、半導体装置のパタ
ーン形成に用いられるフォーカスモニタ方法およびフォ
ーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法に関
するものである。
方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置
の製造方法に関し、より具体的には、半導体装置のパタ
ーン形成に用いられるフォーカスモニタ方法およびフォ
ーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路における高集積化
および微細化には目覚しいものがある。それに伴い、半
導体基板（以下、単にウェハと称する）上に形成される
回路パターンの微細化も急速に進んできている。
および微細化には目覚しいものがある。それに伴い、半
導体基板（以下、単にウェハと称する）上に形成される
回路パターンの微細化も急速に進んできている。
【０００３】中でも、フォトリソグラフィ技術がパター
ン形成における基本技術として広く認識されるところで
ある。よって、今日までに種々の開発、改良がなされて
きている。しかし、パターンの微細化はとどまるところ
を知らず、パターンの解像度向上への要求もさらに強い
ものとなってきている。
ン形成における基本技術として広く認識されるところで
ある。よって、今日までに種々の開発、改良がなされて
きている。しかし、パターンの微細化はとどまるところ
を知らず、パターンの解像度向上への要求もさらに強い
ものとなってきている。
【０００４】このフォトリソグラフィ技術とは、ウェハ
上に塗布されたフォトレジストにフォトマスク（原画）
上のパターンを転写し、その転写されたフォトレジスト
を用いて下層の被エッチング膜をパターニングする技術
である。
上に塗布されたフォトレジストにフォトマスク（原画）
上のパターンを転写し、その転写されたフォトレジスト
を用いて下層の被エッチング膜をパターニングする技術
である。
【０００５】このフォトレジストの転写時においては、
フォトレジストに現像処理が施されるが、この現像処理
によって光の当った部分のフォトレジストが除去される
タイプをボジ型、光の当らない部分のフォトレジストが
除去されるタイプをネガ型のフォトレジストという。
フォトレジストに現像処理が施されるが、この現像処理
によって光の当った部分のフォトレジストが除去される
タイプをボジ型、光の当らない部分のフォトレジストが
除去されるタイプをネガ型のフォトレジストという。
【０００６】一般に、縮小露光方法を用いたフォトリソ
グラフィ技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、 Ｒ＝ｋ1・λ／（ＮＡ） と表わされる。ここで、λは使用する光の波長（ｎ
ｍ）、ＮＡはレンズの投影光学系の開口数、ｋ1はレジ
ストプロセスに依存する定数である。
グラフィ技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、 Ｒ＝ｋ1・λ／（ＮＡ） と表わされる。ここで、λは使用する光の波長（ｎ
ｍ）、ＮＡはレンズの投影光学系の開口数、ｋ1はレジ
ストプロセスに依存する定数である。
【０００７】上式からわかるように、解像限界Ｒの向上
を図るためには、すなわち微細パターンを得るために
は、ｋ1とλとの値を小さくし、ＮＡの値を大きくする
方法が考えられる。つまり、レジストプロセスに依存す
る定数を小さくするとともに、短波長化や高ＮＡ化を進
めればよいのである。
を図るためには、すなわち微細パターンを得るために
は、ｋ1とλとの値を小さくし、ＮＡの値を大きくする
方法が考えられる。つまり、レジストプロセスに依存す
る定数を小さくするとともに、短波長化や高ＮＡ化を進
めればよいのである。
【０００８】しかし、光源やレンズの改良は技術的に難
しく、また短波長化および高ＮＡ化を進めることによっ
て、光の焦点深度δ（δ＝ｋ2・λ／（ＮＡ）2）が浅く
なり、かえって解像度の低下を招くといった問題も出て
くる。
しく、また短波長化および高ＮＡ化を進めることによっ
て、光の焦点深度δ（δ＝ｋ2・λ／（ＮＡ）2）が浅く
なり、かえって解像度の低下を招くといった問題も出て
くる。
【０００９】係るフォトリソグラフィ技術において、フ
ォトマスクのパターンを高い解像度でフォトレジストに
露光するには、そのフォトレジストを投影光学系の最良
結像面（ベストフォーカス面）に対して焦点深度の範囲
内で合致させた状態で露光を行なう必要がある。そのた
めには、何らかの方法で投影光学系のベストフォーカス
面の位置、すなわちベストフォーカス位置を求める必要
がある。
ォトマスクのパターンを高い解像度でフォトレジストに
露光するには、そのフォトレジストを投影光学系の最良
結像面（ベストフォーカス面）に対して焦点深度の範囲
内で合致させた状態で露光を行なう必要がある。そのた
めには、何らかの方法で投影光学系のベストフォーカス
面の位置、すなわちベストフォーカス位置を求める必要
がある。
【００１０】従来のベストフォーカス位置を計測するた
めのフォーカスモニタとして、たとえばＩＢＭ社のBrun
nerにより開発され、米 Benchmark Technology社より販
売されている位相シフトフォーカスモニタがある。
めのフォーカスモニタとして、たとえばＩＢＭ社のBrun
nerにより開発され、米 Benchmark Technology社より販
売されている位相シフトフォーカスモニタがある。
【００１１】図１９は、位相シフトフォーカスモニタ方
法を説明するための図である。図１９を参照して、この
位相シフトフォーカスモニタ方法では、位相シフトマス
ク１０５が用いられる。この位相シフトマスク１０５
は、透明基板１０５ａと、所定のパターンを有する遮光
膜１０５ｂと、その所定のパターン上に形成された位相
シフタ１０５ｃとを有している。
法を説明するための図である。図１９を参照して、この
位相シフトフォーカスモニタ方法では、位相シフトマス
ク１０５が用いられる。この位相シフトマスク１０５
は、透明基板１０５ａと、所定のパターンを有する遮光
膜１０５ｂと、その所定のパターン上に形成された位相
シフタ１０５ｃとを有している。
【００１２】この位相シフトマスク１０５は、具体的に
は図２０に示すように、十分に太い透過部１０５ｄと１
０５ｅとの間に細い遮光パターンを配置したパターンを
有している。なお、透過部１０５ｄには位相シフタ１０
５ｃは配置されておらず、透過部１０５ｅには位相シフ
タ１０５ｃが配置されている。
は図２０に示すように、十分に太い透過部１０５ｄと１
０５ｅとの間に細い遮光パターンを配置したパターンを
有している。なお、透過部１０５ｄには位相シフタ１０
５ｃは配置されておらず、透過部１０５ｅには位相シフ
タ１０５ｃが配置されている。
【００１３】この位相シフトフォーカスモニタ方法で
は、まず位相シフトマスク１０５に光が照射される。こ
のとき、位相シフタ１０５ｃが透過光の位相を９０°シ
フトさせるように構成されているため、透過部１０５ｅ
を透過した光が透過部１０５ｄを透過した光よりも光路
差で１／４λ、５／４λ、…だけ先に行く場合、または
３／４λ、７／４λ、…だけ後に行く場合に、互いの光
が相互に強め合う。これにより、位相シフトマスク１０
５を透過した後の光は、ｚ軸（光軸）に対して非対称の
強度分布を有することになる。この位相シフトマスク１
０５を透過した光は、投影レンズ１１９ａ、１１９ｂに
より集光されて、半導体基板１２１ａ上のフォトレジス
ト１２１ｂに結像する。
は、まず位相シフトマスク１０５に光が照射される。こ
のとき、位相シフタ１０５ｃが透過光の位相を９０°シ
フトさせるように構成されているため、透過部１０５ｅ
を透過した光が透過部１０５ｄを透過した光よりも光路
差で１／４λ、５／４λ、…だけ先に行く場合、または
３／４λ、７／４λ、…だけ後に行く場合に、互いの光
が相互に強め合う。これにより、位相シフトマスク１０
５を透過した後の光は、ｚ軸（光軸）に対して非対称の
強度分布を有することになる。この位相シフトマスク１
０５を透過した光は、投影レンズ１１９ａ、１１９ｂに
より集光されて、半導体基板１２１ａ上のフォトレジス
ト１２１ｂに結像する。
【００１４】この位相シフトフォーカスモニタによれ
ば、回折光の強度分布がｚ軸に対して非対称の状態でフ
ォトレジスト１２１ｂに結像される。このため、ウェハ
１２１のｚ方向の移動により、ウェハ１２１でのパター
ンの像がｚ軸（図中縦方向）と直角な方向（ｘ−ｙ方
向：図中横方向）に移動していくことになる。このｘ−
ｙ方向へのパターンの像の移動量を測定することによ
り、ｚ方向の位置の測定、つまりフォーカスの測定が可
能となる。
ば、回折光の強度分布がｚ軸に対して非対称の状態でフ
ォトレジスト１２１ｂに結像される。このため、ウェハ
１２１のｚ方向の移動により、ウェハ１２１でのパター
ンの像がｚ軸（図中縦方向）と直角な方向（ｘ−ｙ方
向：図中横方向）に移動していくことになる。このｘ−
ｙ方向へのパターンの像の移動量を測定することによ
り、ｚ方向の位置の測定、つまりフォーカスの測定が可
能となる。
【００１５】また上記の位相シフトフォーカスモニタ以
外に、フォーカスモニタ方法として、たとえば特開平６
−１２０１１６号公報に開示された方法もある。この方
法では、まずフォトマスク表面の所定のパターンを、主
光線が第１の傾斜角の露光光で照明することにより、所
定のパターンの第１の像が感光体基板上に露光される。
この後、上記所定のパターンを、主光線が第１の傾斜角
とは異なる第２の傾斜角の露光光で照明することによ
り、所定のパターンの第２の像が感光体基板上に露光さ
れる。露光された第１の像と第２の像との間隔を計測す
ることにより、この間隔とデフォーカス量との関係か
ら、感光体基板の位置から最良結像面までの間隔が求め
られる。
外に、フォーカスモニタ方法として、たとえば特開平６
−１２０１１６号公報に開示された方法もある。この方
法では、まずフォトマスク表面の所定のパターンを、主
光線が第１の傾斜角の露光光で照明することにより、所
定のパターンの第１の像が感光体基板上に露光される。
この後、上記所定のパターンを、主光線が第１の傾斜角
とは異なる第２の傾斜角の露光光で照明することによ
り、所定のパターンの第２の像が感光体基板上に露光さ
れる。露光された第１の像と第２の像との間隔を計測す
ることにより、この間隔とデフォーカス量との関係か
ら、感光体基板の位置から最良結像面までの間隔が求め
られる。
【００１６】この方法では、フォトマスク表面の所定の
パターンを第１の傾斜角または第２の傾斜角で照明する
ために、図２１に示すような構成のフォトマスク２０５
が用いられる。
パターンを第１の傾斜角または第２の傾斜角で照明する
ために、図２１に示すような構成のフォトマスク２０５
が用いられる。
【００１７】図２１を参照して、このフォトマスク２０
５は、透明基板２０５ａと、その透明基板２０５ａの表
面に形成された位置計測用マーク２０５ｂ1、２０５ｂ2
と、透明基板２０５ａの裏面に形成された回折格子パタ
ーン２０５ｃとを有している。つまり、フォトマスク２
０５に入射した露光光は、回折格子パターン２０５ｃで
回折されることにより位置計測用マーク２０５ｂ1を第
１の傾斜角で照明し、また位置計測用マーク２０５ｂ2
を第２の傾斜角で照明する。
５は、透明基板２０５ａと、その透明基板２０５ａの表
面に形成された位置計測用マーク２０５ｂ1、２０５ｂ2
と、透明基板２０５ａの裏面に形成された回折格子パタ
ーン２０５ｃとを有している。つまり、フォトマスク２
０５に入射した露光光は、回折格子パターン２０５ｃで
回折されることにより位置計測用マーク２０５ｂ1を第
１の傾斜角で照明し、また位置計測用マーク２０５ｂ2
を第２の傾斜角で照明する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た位相シフトフォーカスモニタでは、フォトマスク１０
５として特殊な構造の位相シフトマスクを用いる必要が
ある。このように特殊な構造のフォトマスクが必要であ
るため、フォトマスクが高価になるという問題点があっ
た。
た位相シフトフォーカスモニタでは、フォトマスク１０
５として特殊な構造の位相シフトマスクを用いる必要が
ある。このように特殊な構造のフォトマスクが必要であ
るため、フォトマスクが高価になるという問題点があっ
た。
【００１９】また特開平６−１２０１１６号公報に開示
されている方法では、フォトマスクの裏面に微細な回折
格子パターン２０５ｃを形成する必要があり、その形成
に多くの工程が必要となる。このため、マスクの製造コ
ストが大幅に上昇するという問題点があった。
されている方法では、フォトマスクの裏面に微細な回折
格子パターン２０５ｃを形成する必要があり、その形成
に多くの工程が必要となる。このため、マスクの製造コ
ストが大幅に上昇するという問題点があった。
【００２０】また、現状のマスク作製技術では、マスク
基板の両面に相互の位置関係を精密に保ってパターンを
形成することは極めて困難である。両面のパターンが相
互に望ましい位置関係からずれたときには、位置計測用
マーク２０５ｂ1、２０５ｂ2が所望の角度の回折光によ
り照明されず、フォーカスを正確に計測することが困難
になるという問題がある。
基板の両面に相互の位置関係を精密に保ってパターンを
形成することは極めて困難である。両面のパターンが相
互に望ましい位置関係からずれたときには、位置計測用
マーク２０５ｂ1、２０５ｂ2が所望の角度の回折光によ
り照明されず、フォーカスを正確に計測することが困難
になるという問題がある。
【００２１】また、フォトマスク２０５裏面の回折格子
パターン２０５ｃの存在する部分のみを露光光で照明す
る必要があり、照明範囲を狭い一部分に絞らねばならな
いという問題もあった。
パターン２０５ｃの存在する部分のみを露光光で照明す
る必要があり、照明範囲を狭い一部分に絞らねばならな
いという問題もあった。
【００２２】それゆえ本発明の目的は、特殊なフォトマ
スクを不要とすることで、安価でかつ精度の高いフォー
カスモニタを可能とするフォーカスモニタ方法およびフ
ォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法を
提供することである。
スクを不要とすることで、安価でかつ精度の高いフォー
カスモニタを可能とするフォーカスモニタ方法およびフ
ォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法を
提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明のフォーカスモニ
タ方法は、半導体装置のパターン形成に用いられるフォ
ーカスモニタ方法であって、照明アパチャーの開口形状
を制御することで得られた非テレセントリックな照明を
フォトマスクに照射し、照明により形成されたフォトマ
スクのパターンの像が、結像面を光軸方向に移動したと
きに光軸と直角な方向に移動する特性を利用してフォー
カスモニタを行なうことを特徴とするものである。
タ方法は、半導体装置のパターン形成に用いられるフォ
ーカスモニタ方法であって、照明アパチャーの開口形状
を制御することで得られた非テレセントリックな照明を
フォトマスクに照射し、照明により形成されたフォトマ
スクのパターンの像が、結像面を光軸方向に移動したと
きに光軸と直角な方向に移動する特性を利用してフォー
カスモニタを行なうことを特徴とするものである。
【００２４】本発明のフォーカスモニタ方法では、非テ
レセントリックな照明をフォーカスモニタに照明するこ
とで、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角な
方向にフォトマスクのパターンの像が移動する特性を発
現させるものである。この非テレセントリックな照明
は、照明アパチャーの開口形状を制御することで容易に
得ることができるため、フォトマスクに特殊な構成を用
いる必要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォー
カスモニタが可能となる。
レセントリックな照明をフォーカスモニタに照明するこ
とで、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角な
方向にフォトマスクのパターンの像が移動する特性を発
現させるものである。この非テレセントリックな照明
は、照明アパチャーの開口形状を制御することで容易に
得ることができるため、フォトマスクに特殊な構成を用
いる必要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォー
カスモニタが可能となる。
【００２５】上記フォーカスモニタ方法において好まし
くは、フォトレジストに、外側ボックスパターンと内側
ボックスパターンとを有する二重ボックス型のマークパ
ターンが転写され、フォトレジストに転写され記外側ボ
ックスパターンと内側ボックスパターンとの相互の位置
ずれを検出することによりフォーカスモニタを行なわれ
る。
くは、フォトレジストに、外側ボックスパターンと内側
ボックスパターンとを有する二重ボックス型のマークパ
ターンが転写され、フォトレジストに転写され記外側ボ
ックスパターンと内側ボックスパターンとの相互の位置
ずれを検出することによりフォーカスモニタを行なわれ
る。
【００２６】二重ボックス型のマークパターンを用いる
ことで、結像面内の位置ずれからフォーカスずれを検出
することができる。
ことで、結像面内の位置ずれからフォーカスずれを検出
することができる。
【００２７】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの少なくともいずれかの露光に、非テレセントリッ
クな照明が用いられる。
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの少なくともいずれかの露光に、非テレセントリッ
クな照明が用いられる。
【００２８】これにより、フォーカスがずれたときに結
像面内でパターンの像の位置ずれが起こるため、フォー
カスずれを検出することができる。
像面内でパターンの像の位置ずれが起こるため、フォー
カスずれを検出することができる。
【００２９】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの双方の露光に非テレセントリックな照明が用いら
れ、外側ボックスパターンの露光時には、子午面を境界
として一方側にのみ開口を有する第１の照明アパチャー
が用いられ、内側ボックスパターンの露光時には、子午
面を境界として他方側にのみ開口を有する第２の照明ア
パチャーが用いられる。
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの双方の露光に非テレセントリックな照明が用いら
れ、外側ボックスパターンの露光時には、子午面を境界
として一方側にのみ開口を有する第１の照明アパチャー
が用いられ、内側ボックスパターンの露光時には、子午
面を境界として他方側にのみ開口を有する第２の照明ア
パチャーが用いられる。
【００３０】これにより、フォーカスがずれたときに外
側ボックスパターンの像と内側ボックスパターンの像と
が互いに逆方向に移動するため、検出感度が向上する。
側ボックスパターンの像と内側ボックスパターンの像と
が互いに逆方向に移動するため、検出感度が向上する。
【００３１】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、第１の照明アパチャーには、円形照明絞り、輪
帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つであっ
て、子午面を境界として一方側にのみ開口を残した絞り
が用いられる。第２の照明アパチャーには、円形照明絞
り、輪帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つ
であって、子午面を境界として他方側にのみ開口を残し
た絞りが用いられる。
しくは、第１の照明アパチャーには、円形照明絞り、輪
帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つであっ
て、子午面を境界として一方側にのみ開口を残した絞り
が用いられる。第２の照明アパチャーには、円形照明絞
り、輪帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つ
であって、子午面を境界として他方側にのみ開口を残し
た絞りが用いられる。
【００３２】これにより、照明アパチャーとして各種絞
りを用いることができる。上記のフォーカスモニタ方法
において好ましくは、外側ボックスパターンおよび内側
ボックスパターンのいずれか一方をフォトレジストに露
光する第１の露光工程と、外側ボックスパターンおよび
内側ボックスパターンのいずれか他方をフォトレジスト
に露光する第２の露光工程と、第１および第２の露光工
程後にフォトレジストを現像する工程とを備えられてい
る。
りを用いることができる。上記のフォーカスモニタ方法
において好ましくは、外側ボックスパターンおよび内側
ボックスパターンのいずれか一方をフォトレジストに露
光する第１の露光工程と、外側ボックスパターンおよび
内側ボックスパターンのいずれか他方をフォトレジスト
に露光する第２の露光工程と、第１および第２の露光工
程後にフォトレジストを現像する工程とを備えられてい
る。
【００３３】このように二重露光した後に現像して二重
ボックス型のマークパターンを形成することができる。
ボックス型のマークパターンを形成することができる。
【００３４】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンのいずれか一方をフォトレジストに露光する第１の
露光工程と、第１の露光工程後にフォトレジストを現像
する第１の現像工程と、第１の現像工程後に外側ボック
スパターンおよび内側ボックスパターンのいずれか他方
をフォトレジストに露光する第２の露光工程と、第２の
露光工程後にフォトレジストを現像する第２の現像工程
とが備えられている。
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンのいずれか一方をフォトレジストに露光する第１の
露光工程と、第１の露光工程後にフォトレジストを現像
する第１の現像工程と、第１の現像工程後に外側ボック
スパターンおよび内側ボックスパターンのいずれか他方
をフォトレジストに露光する第２の露光工程と、第２の
露光工程後にフォトレジストを現像する第２の現像工程
とが備えられている。
【００３５】このように露光と現像とを２回繰返すこと
により二重ボックス型のマークパターンを形成すること
ができる。
により二重ボックス型のマークパターンを形成すること
ができる。
【００３６】本発明のフォーカスモニタ用装置は、半導
体装置のパターン形成に用いられるフォーカスモニタ用
装置であって、パターンが形成されたフォトマスクを露
光光で照明するための照明光学系と、フォトマスクのパ
ターンの像を感光体上に投影する投影光学系とを備え、
照明光学系に含まれる照明アパチャーの開口形状を制御
することで得られた非テレセントリックな照明をフォト
マスクに照射することによって形成されたフォトマスク
のパターンの像が、結像面を光軸方向に移動したときに
光軸と直角な方向に移動するよう構成されたことを特徴
とするものである。
体装置のパターン形成に用いられるフォーカスモニタ用
装置であって、パターンが形成されたフォトマスクを露
光光で照明するための照明光学系と、フォトマスクのパ
ターンの像を感光体上に投影する投影光学系とを備え、
照明光学系に含まれる照明アパチャーの開口形状を制御
することで得られた非テレセントリックな照明をフォト
マスクに照射することによって形成されたフォトマスク
のパターンの像が、結像面を光軸方向に移動したときに
光軸と直角な方向に移動するよう構成されたことを特徴
とするものである。
【００３７】本発明のフォーカスモニタ用装置では、非
テレセントリックな照明をフォトマスクに照明すること
で、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角な方
向にパターンの像が移動するような特性を発現するよう
構成されている。この非テレセントリックな照明は、照
明アパチャーの開口形状を制御することで容易に得るこ
とができるため、フォトマスクに特殊な構成を用いる必
要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォーカスモ
ニタが可能となる。
テレセントリックな照明をフォトマスクに照明すること
で、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角な方
向にパターンの像が移動するような特性を発現するよう
構成されている。この非テレセントリックな照明は、照
明アパチャーの開口形状を制御することで容易に得るこ
とができるため、フォトマスクに特殊な構成を用いる必
要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォーカスモ
ニタが可能となる。
【００３８】本発明の半導体装置の製造方法は、上記の
フォーカスモニタ方法のいずれかを用いることを特徴と
するものである。
フォーカスモニタ方法のいずれかを用いることを特徴と
するものである。
【００３９】これにより、特殊なフォトマスクを不要と
することで、安価でかつ精度の高いフォーカスモニタが
可能となるため、安価で、かつ高い精度でパターンを形
成することができる。
することで、安価でかつ精度の高いフォーカスモニタが
可能となるため、安価で、かつ高い精度でパターンを形
成することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。
て図に基づいて説明する。
【００４１】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１におけるフォーカスモニタ方法を説明するための
模式図であり、状況をわかりやすくするため斜めのある
１方向からのみ照明光が入射する場合を示している。
形態１におけるフォーカスモニタ方法を説明するための
模式図であり、状況をわかりやすくするため斜めのある
１方向からのみ照明光が入射する場合を示している。
【００４２】図１を参照して、非テレセントリックな照
明、たとえば主光線が照明光学系の光軸に対して傾斜し
た照明光が、フォトマスク５に入射する。このフォトマ
スク５のパターン５ｂにより回折された照明光は、投影
レンズ１９ａ、１９ｂにより集光されて、ウェハ２１上
に像を結ぶ。
明、たとえば主光線が照明光学系の光軸に対して傾斜し
た照明光が、フォトマスク５に入射する。このフォトマ
スク５のパターン５ｂにより回折された照明光は、投影
レンズ１９ａ、１９ｂにより集光されて、ウェハ２１上
に像を結ぶ。
【００４３】ウェハ２１上の光線配置からわかるよう
に、ウェハ２１上のパターンの像は、照明光の斜め方向
からの入射により形成される。このため、このパターン
の像は、ウェハ２１をｚ方向（光軸方向）に移動させて
パターンの像の焦点をずらせると、同時にウェハ２１の
面内において横方向（ｘ−ｙ方向）にも移動する。
に、ウェハ２１上のパターンの像は、照明光の斜め方向
からの入射により形成される。このため、このパターン
の像は、ウェハ２１をｚ方向（光軸方向）に移動させて
パターンの像の焦点をずらせると、同時にウェハ２１の
面内において横方向（ｘ−ｙ方向）にも移動する。
【００４４】なお、通常の半導体装置のパターン転写で
は、照明は必ず照明光学系および投影光学系の光軸方向
に対してほぼ軸対称となるように形成されるため（１本
の入射光線を考えたとき、必ずその軸対称の光線も存在
するよう形成されるため）、このようなフォーカス移動
に伴う像の横移動は十分小さくなるようにされている。
は、照明は必ず照明光学系および投影光学系の光軸方向
に対してほぼ軸対称となるように形成されるため（１本
の入射光線を考えたとき、必ずその軸対称の光線も存在
するよう形成されるため）、このようなフォーカス移動
に伴う像の横移動は十分小さくなるようにされている。
【００４５】上記の非テレセントリックな照明により形
成されたパターンの像が、ウェハ２１のフォトレジスト
２１ｂにレジストパターンとして形成される。このパタ
ーンと、別の照明により形成した像による他のパターン
との相対的な位置関係を計測することで、そのパターン
が転写されたときのフォーカスずれを検出することが可
能となる。
成されたパターンの像が、ウェハ２１のフォトレジスト
２１ｂにレジストパターンとして形成される。このパタ
ーンと、別の照明により形成した像による他のパターン
との相対的な位置関係を計測することで、そのパターン
が転写されたときのフォーカスずれを検出することが可
能となる。
【００４６】本願において「非テレセントリックな照
明」とは、テレセントリックな照明（同軸落射照明）で
はない照明を意味し、具体的には、照明光の強度分布が
照明光学系の光軸に対して非対称な照明（照明光の強度
分布における重心が光軸から外れた照明）を意味する。
明」とは、テレセントリックな照明（同軸落射照明）で
はない照明を意味し、具体的には、照明光の強度分布が
照明光学系の光軸に対して非対称な照明（照明光の強度
分布における重心が光軸から外れた照明）を意味する。
【００４７】本実施の形態におけるフォーカスモニタ方
法は、たとえば図２および図３に示す装置により実現す
ることができる。
法は、たとえば図２および図３に示す装置により実現す
ることができる。
【００４８】図２は本発明の実施の形態１におけるフォ
ーカスモニタ方法を実施するためのフォーカスモニタ用
装置の構成を示す概略図であり、図３は図２のフォーカ
スモニタ用装置に用いられる照明アパチャーの構成を示
す平面図である。
ーカスモニタ方法を実施するためのフォーカスモニタ用
装置の構成を示す概略図であり、図３は図２のフォーカ
スモニタ用装置に用いられる照明アパチャーの構成を示
す平面図である。
【００４９】図２を参照して、このフォーカスモニタ用
装置は、縮小投影露光装置（ステッパ）と同様の構成を
有し、かつフォトマスク５上のパターンを縮小してウェ
ハ２１表面のフォトレジスト（感光体）２１ｂに投射す
るものである。このフォーカスモニタ用装置は、光源１
１からフォトマスク５のパターンまでの照明光学系と、
フォトマスク５のパターンからウェハ２１までの投影光
学系とを有している。
装置は、縮小投影露光装置（ステッパ）と同様の構成を
有し、かつフォトマスク５上のパターンを縮小してウェ
ハ２１表面のフォトレジスト（感光体）２１ｂに投射す
るものである。このフォーカスモニタ用装置は、光源１
１からフォトマスク５のパターンまでの照明光学系と、
フォトマスク５のパターンからウェハ２１までの投影光
学系とを有している。
【００５０】照明光学系は、光源である水銀ランプ１１
と、反射鏡１２と、集光レンズ１８と、フライアイレン
ズ１３と、絞り１４と、集光レンズ１６ａ、１６ｂ、１
６ｃと、ブラインド絞り１５と、反射鏡１７とを有して
いる。また投影光学系は投影レンズ１９ａ、１９ｂと、
瞳面絞り２５とを有している。
と、反射鏡１２と、集光レンズ１８と、フライアイレン
ズ１３と、絞り１４と、集光レンズ１６ａ、１６ｂ、１
６ｃと、ブラインド絞り１５と、反射鏡１７とを有して
いる。また投影光学系は投影レンズ１９ａ、１９ｂと、
瞳面絞り２５とを有している。
【００５１】その露光動作においては、まず水銀ランプ
１１から発せられた光１１ａは、反射鏡１２により、た
とえばｇ線（波長：４３６ｎｍ）のみが反射されて、短
波長の光となる。次に、光１１ａは、集光レンズ１８を
通過して、フライアイレンズ１３の各フライアイ構成レ
ンズ１３ａの各々に入射し、その後に絞り１４を通過す
る。
１１から発せられた光１１ａは、反射鏡１２により、た
とえばｇ線（波長：４３６ｎｍ）のみが反射されて、短
波長の光となる。次に、光１１ａは、集光レンズ１８を
通過して、フライアイレンズ１３の各フライアイ構成レ
ンズ１３ａの各々に入射し、その後に絞り１４を通過す
る。
【００５２】ここで、光１１ｂは、１個のフライアイ構
成レンズ１３ａによって作り出された光路を示し、光１
１ｃはフライアイレンズ１３によって作り出される光路
を示している。
成レンズ１３ａによって作り出された光路を示し、光１
１ｃはフライアイレンズ１３によって作り出される光路
を示している。
【００５３】絞り１４を通過した光１１ａは、集光レン
ズ１６ａ、ブラインド絞り１５および集光レンズ１６ｂ
を通過して、反射鏡１７により所定角度で反射される。
ズ１６ａ、ブラインド絞り１５および集光レンズ１６ｂ
を通過して、反射鏡１７により所定角度で反射される。
【００５４】反射鏡１７により反射された光１１ａは、
集光レンズ１６ｃを透過した後、所定のパターンが形成
されたフォトマスク５の全面を均一に照射する。この
後、光１１ａは投影レンズ１９ａ、１９ｂにより所定の
倍率に縮小され、半導体基板２１ａ上のフォトレジスト
２１ｂを露光する。
集光レンズ１６ｃを透過した後、所定のパターンが形成
されたフォトマスク５の全面を均一に照射する。この
後、光１１ａは投影レンズ１９ａ、１９ｂにより所定の
倍率に縮小され、半導体基板２１ａ上のフォトレジスト
２１ｂを露光する。
【００５５】図３を参照して、上記のフォーカスモニタ
用装置において、非テレセントリックな照明を得るため
に、ステッパの二次光源面上に設置される照明アパチャ
ー１４Ａの開口１４ａの形状が工夫されている。
用装置において、非テレセントリックな照明を得るため
に、ステッパの二次光源面上に設置される照明アパチャ
ー１４Ａの開口１４ａの形状が工夫されている。
【００５６】通常のステッパで現実的な露光時間で露光
を行なうためには、照明アパチャーに一定以上の大きさ
の開口を設ける必要がある。本実施の形態の照明アパチ
ャー１４Ａでは、σ（coherency）＝０．３対応の大き
さの開口１４ａがσ＝０．５５の円上に中心が来るよう
に設けられている。この照明アパチャー１４Ａは、図２
の絞り１４として用いられてもよく、またレンズ１６
ａ、１６ｂ、１６ｃとして用いられてもよい。
を行なうためには、照明アパチャーに一定以上の大きさ
の開口を設ける必要がある。本実施の形態の照明アパチ
ャー１４Ａでは、σ（coherency）＝０．３対応の大き
さの開口１４ａがσ＝０．５５の円上に中心が来るよう
に設けられている。この照明アパチャー１４Ａは、図２
の絞り１４として用いられてもよく、またレンズ１６
ａ、１６ｂ、１６ｃとして用いられてもよい。
【００５７】次に、本実施の形態における具体的なフォ
ーカスモニタ方法について説明する。
ーカスモニタ方法について説明する。
【００５８】図４および図５は、１回目および２回目の
露光に用いられるフォトマスクのパターンを平面的に示
す図である。また図６は、本発明の実施の形態１におけ
る具体的なフォーカスモニタ方法での露光工程を示す図
である。
露光に用いられるフォトマスクのパターンを平面的に示
す図である。また図６は、本発明の実施の形態１におけ
る具体的なフォーカスモニタ方法での露光工程を示す図
である。
【００５９】本実施の形態のフォーカスモニタ方法にお
いては、二重ボックス型のマークパターンをフォトレジ
ストに形成するため、２回の露光が行なわれる。１回目
の露光は、図４に示すように透明基板５ａ1表面に略四
角形の遮光パターン５ａ2を有するフォトマスク５Ａを
図２のフォトマスク５として用い、このフォトマスク５
Ａを非テレセントリックな照明（偏芯照明）で照射する
ことで行われる。この１回目の露光により、図６（ａ）
に示すように遮光パターン５ａ2に対応する領域以外に
おいてフォトレジスト２１ｂが露光される。
いては、二重ボックス型のマークパターンをフォトレジ
ストに形成するため、２回の露光が行なわれる。１回目
の露光は、図４に示すように透明基板５ａ1表面に略四
角形の遮光パターン５ａ2を有するフォトマスク５Ａを
図２のフォトマスク５として用い、このフォトマスク５
Ａを非テレセントリックな照明（偏芯照明）で照射する
ことで行われる。この１回目の露光により、図６（ａ）
に示すように遮光パターン５ａ2に対応する領域以外に
おいてフォトレジスト２１ｂが露光される。
【００６０】この後、図２においてウェハ２１をウェハ
チャック（図示せず）に保持したままで、図３に示す照
明アパチャー１４Ａを光軸対称の常用のものと交換し
て、２回目の露光が行われる。光軸対象の常用の照明ア
パチャーとして、本実施の形態においてはたとえば輪帯
照明（σout＝０．８５、σin＝０．５７）が用いられ
る。
チャック（図示せず）に保持したままで、図３に示す照
明アパチャー１４Ａを光軸対称の常用のものと交換し
て、２回目の露光が行われる。光軸対象の常用の照明ア
パチャーとして、本実施の形態においてはたとえば輪帯
照明（σout＝０．８５、σin＝０．５７）が用いられ
る。
【００６１】２回目の露光は、図５に示すように透明基
板５ｂ1表面に略四角形の枠状の遮光パターン５ｂ2を有
するフォトマスク５Ｂを図２のフォトマスク５として用
い、このフォトマスク５Ｂを通常の照明で照射すること
で行われる。この２回目の露光では、１回目の露光パタ
ーンと正確に重ね合わせられるように、１回目の露光パ
ターンと２回目の露光パターンとの中心が一致するよう
にして、適当な露光量で露光が行われる。この２回目の
露光により、図６（ｂ）に示すように遮光パターン５ｂ
2に対応する領域以外においてフォトレジスト２１ｂが
露光される。
板５ｂ1表面に略四角形の枠状の遮光パターン５ｂ2を有
するフォトマスク５Ｂを図２のフォトマスク５として用
い、このフォトマスク５Ｂを通常の照明で照射すること
で行われる。この２回目の露光では、１回目の露光パタ
ーンと正確に重ね合わせられるように、１回目の露光パ
ターンと２回目の露光パターンとの中心が一致するよう
にして、適当な露光量で露光が行われる。この２回目の
露光により、図６（ｂ）に示すように遮光パターン５ｂ
2に対応する領域以外においてフォトレジスト２１ｂが
露光される。
【００６２】この後、フォトレジスト２１ｂが現像され
る。この現像において、フォトレジスト２１ｂがポジ型
の場合には、露光光の照射された領域だけが除去され
て、図７（ａ），（ｂ）に示すような二重ボックス型
（box in box型）のレジストパターン２１ｂが形成され
る。
る。この現像において、フォトレジスト２１ｂがポジ型
の場合には、露光光の照射された領域だけが除去され
て、図７（ａ），（ｂ）に示すような二重ボックス型
（box in box型）のレジストパターン２１ｂが形成され
る。
【００６３】ここで、１回目の露光を非テレセントリッ
クな照明により行なっているため、露光時のフォーカス
ずれがある場合には、外側ボックスパターン２１ｂ1が
ｘ−ｙの面内で移動することになる。一方、２回目の露
光は通常照明により行なっているため、露光時のフォー
カスずれがあっても、内側ボックスパターン２１ｂ2は
ｘ−ｙの面内で移動しない。このため、フォーカスずれ
がある場合には、外側ボックスパターン２１ｂ1は内側
ボックスパターン２１ｂ2に対して位置ずれ（横方向移
動）を生じることになる。
クな照明により行なっているため、露光時のフォーカス
ずれがある場合には、外側ボックスパターン２１ｂ1が
ｘ−ｙの面内で移動することになる。一方、２回目の露
光は通常照明により行なっているため、露光時のフォー
カスずれがあっても、内側ボックスパターン２１ｂ2は
ｘ−ｙの面内で移動しない。このため、フォーカスずれ
がある場合には、外側ボックスパターン２１ｂ1は内側
ボックスパターン２１ｂ2に対して位置ずれ（横方向移
動）を生じることになる。
【００６４】なお、図７（ｂ）中ではベストフォーカス
での外側ボックスパターン２１ｂ1の位置を点線で示し
ており、フォーカスずれのある状態での外側ボックスパ
ターン２１ｂ1の位置を実線で示している。
での外側ボックスパターン２１ｂ1の位置を点線で示し
ており、フォーカスずれのある状態での外側ボックスパ
ターン２１ｂ1の位置を実線で示している。
【００６５】図８に、非テレセントリックな照明を用い
た１回目の露光により形成される外側ボックスパターン
２１ｂ1のフォーカスずれによる横方向への移動量を、
光学像計算により求めた結果を示す。図８より、外側ボ
ックスパターン２１ｂ1の横移動量は、フォーカスずれ
量の変化に対してほぼ直線的に変化することがわかる。
た１回目の露光により形成される外側ボックスパターン
２１ｂ1のフォーカスずれによる横方向への移動量を、
光学像計算により求めた結果を示す。図８より、外側ボ
ックスパターン２１ｂ1の横移動量は、フォーカスずれ
量の変化に対してほぼ直線的に変化することがわかる。
【００６６】図７を参照して、次に内側ボックスパター
ン２１ｂ2と外側ボックスパターン２１ｂ1との間隔ｘ
１、ｘ２が測定される。それらの値からベストフォーカ
スでの内側ボックスパターンと外側ボックスパターンと
の間隔ｘ３（＝（ｘ１＋ｘ２）／２）が求められる。間
隔ｘ３とｘ１またはｘ２との差を求めることで外側ボッ
クスパターン２１ｂ1の横移動量（位置ずれ量）を知る
ことができる。この横移動量を、図８に示すような予め
測定された横移動量とフォーカスとの関係に照らし合わ
せることで、フォーカスずれを検出することが可能とな
る。後は、このフォーカスずれに基づいて、ウェハ２１
の位置を調整することでベストフォーカスを得ることが
できる。
ン２１ｂ2と外側ボックスパターン２１ｂ1との間隔ｘ
１、ｘ２が測定される。それらの値からベストフォーカ
スでの内側ボックスパターンと外側ボックスパターンと
の間隔ｘ３（＝（ｘ１＋ｘ２）／２）が求められる。間
隔ｘ３とｘ１またはｘ２との差を求めることで外側ボッ
クスパターン２１ｂ1の横移動量（位置ずれ量）を知る
ことができる。この横移動量を、図８に示すような予め
測定された横移動量とフォーカスとの関係に照らし合わ
せることで、フォーカスずれを検出することが可能とな
る。後は、このフォーカスずれに基づいて、ウェハ２１
の位置を調整することでベストフォーカスを得ることが
できる。
【００６７】次に、本実施の形態のフォーカスモニタ方
法と従来の位相シフトフォーカスモニタ方法との検出感
度について調べた。その結果を以下に示す。
法と従来の位相シフトフォーカスモニタ方法との検出感
度について調べた。その結果を以下に示す。
【００６８】なお、ボックスパターン同士の相対移動の
計測は、市販の重ね合わせ検査機により行なった。この
検査機では繰返し再現性２ｎｍでの計測が可能である。
計測は、市販の重ね合わせ検査機により行なった。この
検査機では繰返し再現性２ｎｍでの計測が可能である。
【００６９】まず、上述した本実施の形態のフォーカス
モニタ方法において、市販のスキャンステッパの複数の
フィールドポイントでフォーカスを意図的にずらして１
回目の露光をしたときに、そのフォーカスに対して上記
のパターンの横移動量がどのように変化するかを複数の
フィールドポイントの各々について調べた。その結果を
図９に示す。
モニタ方法において、市販のスキャンステッパの複数の
フィールドポイントでフォーカスを意図的にずらして１
回目の露光をしたときに、そのフォーカスに対して上記
のパターンの横移動量がどのように変化するかを複数の
フィールドポイントの各々について調べた。その結果を
図９に示す。
【００７０】図９の結果より、各フィールドポイント１
〜７において、ほぼ同じ特性が得られることがわかる。
各ポイントの特性が同一でないのは、異なるフォーカス
のデータが異なるショットから得られており、ウェハチ
ャックにチャックされたウェハ表面の凸凹が各ショット
ごとに異なっていることが原因である。このため、同一
のフォーカスに対して複数のショットで横移動量を計測
し、これを平均すれば、上記のウェハ表面の凹凸の影響
が相殺され、一定量のオフセットを除き同一の特性が得
られる。
〜７において、ほぼ同じ特性が得られることがわかる。
各ポイントの特性が同一でないのは、異なるフォーカス
のデータが異なるショットから得られており、ウェハチ
ャックにチャックされたウェハ表面の凸凹が各ショット
ごとに異なっていることが原因である。このため、同一
のフォーカスに対して複数のショットで横移動量を計測
し、これを平均すれば、上記のウェハ表面の凹凸の影響
が相殺され、一定量のオフセットを除き同一の特性が得
られる。
【００７１】また本実施の形態の方法により、市販のス
キャンステッパを用いてベアシリコンウェハ上に二重ボ
ックス型のマークパターンを２ｍｍ間隔で形成し、その
各マークの横移動量（位置ずれ量）を測定した。その結
果を三次元プロットしたものを図１０に示す。この図１
０の結果から、マークの横移動量が、−０．０９μｍ〜
−０．０３μｍの範囲内にあり、かつ露光ショット内に
おいて不規則ではあるが連続的な分布を持っていること
が観察される。
キャンステッパを用いてベアシリコンウェハ上に二重ボ
ックス型のマークパターンを２ｍｍ間隔で形成し、その
各マークの横移動量（位置ずれ量）を測定した。その結
果を三次元プロットしたものを図１０に示す。この図１
０の結果から、マークの横移動量が、−０．０９μｍ〜
−０．０３μｍの範囲内にあり、かつ露光ショット内に
おいて不規則ではあるが連続的な分布を持っていること
が観察される。
【００７２】また図１０に示した計測を複数のショット
について行なった結果を各フィールドポイントについて
平均したものを図１１に示す。図１１の結果より、マー
クの横移動量は、スキャン方向にはほぼ一定で、スキャ
ン方向に直交する方向（スリット方向）に大きく変動す
るような分布が観察される。これは、複数のショットを
平均することで、各ショットにおいてランダムであるウ
ェハ表面の凹凸が平均化により消滅し、本方法での計測
マーク形成のフォーカスの分布（＝像面）が計測されて
いるということである。
について行なった結果を各フィールドポイントについて
平均したものを図１１に示す。図１１の結果より、マー
クの横移動量は、スキャン方向にはほぼ一定で、スキャ
ン方向に直交する方向（スリット方向）に大きく変動す
るような分布が観察される。これは、複数のショットを
平均することで、各ショットにおいてランダムであるウ
ェハ表面の凹凸が平均化により消滅し、本方法での計測
マーク形成のフォーカスの分布（＝像面）が計測されて
いるということである。
【００７３】図９から求められるｚ検出感度（Δｘ／Δ
ｚ）は〜２５ｎｍ／１００ｎｍであり、図１１から求め
られる横移動量のレンジ（Δｘ）は〜６０ｎｍであるこ
とから、この計測パターン形成の像面レンジ（Δｚ）は
〜２４０ｎｍであることがわかる。
ｚ）は〜２５ｎｍ／１００ｎｍであり、図１１から求め
られる横移動量のレンジ（Δｘ）は〜６０ｎｍであるこ
とから、この計測パターン形成の像面レンジ（Δｚ）は
〜２４０ｎｍであることがわかる。
【００７４】また、従来の位相シフトフォーカスモニタ
方法のように位相シフトマスクを用い、フォーカスを意
図的にずらして露光をしたときに、そのフォーカスに対
してパターンの横移動量がどのように変化するかを調べ
た。
方法のように位相シフトマスクを用い、フォーカスを意
図的にずらして露光をしたときに、そのフォーカスに対
してパターンの横移動量がどのように変化するかを調べ
た。
【００７５】なお上記の測定にあたり、位相シフトマス
クとしては、クロム（Ｃｒ）膜よりなる遮光膜を２つの
光透過部で挟み、一方の光透過部には位相を９０°シフ
トさせる位相シフタを設け、他方の光透過部には位相シ
フタを設けない構成のものを用いた。２つの光透過部の
幅をそれぞれ５．０μｍとし、遮光膜の幅を０．１μｍ
とした。また、上記の測定にあたっては、ＮＡを０．６
８、σを０．３とした光学条件で結像を行なった。その
結果を図１２に示す。
クとしては、クロム（Ｃｒ）膜よりなる遮光膜を２つの
光透過部で挟み、一方の光透過部には位相を９０°シフ
トさせる位相シフタを設け、他方の光透過部には位相シ
フタを設けない構成のものを用いた。２つの光透過部の
幅をそれぞれ５．０μｍとし、遮光膜の幅を０．１μｍ
とした。また、上記の測定にあたっては、ＮＡを０．６
８、σを０．３とした光学条件で結像を行なった。その
結果を図１２に示す。
【００７６】図１２の結果より、０．３μｍのデフォー
カスで横移動量が〜４０ｎｍとなり、このことからｚ検
出感度（Δｘ／Δｚ）が〜１４ｎｍ／１００μｍである
ことがわかる。ただし、重ね合わせ検査マークでは参照
パターンが逆方向に移動するように位相配置されるた
め、ｚ検出感度は２倍の〜３０ｎｍ／１００μｍとな
る。
カスで横移動量が〜４０ｎｍとなり、このことからｚ検
出感度（Δｘ／Δｚ）が〜１４ｎｍ／１００μｍである
ことがわかる。ただし、重ね合わせ検査マークでは参照
パターンが逆方向に移動するように位相配置されるた
め、ｚ検出感度は２倍の〜３０ｎｍ／１００μｍとな
る。
【００７７】このことより、本実施の形態では、従来の
位相シフトフォーカスモニタ方法と同等のｚ検出感度が
得られていることがわかる。
位相シフトフォーカスモニタ方法と同等のｚ検出感度が
得られていることがわかる。
【００７８】また、本実施の形態の方法では、従来例の
ように特殊な形状のフォトマスクを用いる必要がないた
め、安価にフォーカスモニタを行なうこともできる。
ように特殊な形状のフォトマスクを用いる必要がないた
め、安価にフォーカスモニタを行なうこともできる。
【００７９】以上より、本実施の形態のフォーカスモニ
タ方法では、高精度かつ安価にフォーカスモニタを行な
うことが可能である。
タ方法では、高精度かつ安価にフォーカスモニタを行な
うことが可能である。
【００８０】（実施の形態２）本実施の形態では、実施
の形態１で説明した２回の露光のうち、１回目の露光
は、照明アパチャーとして図１３に示すように輪帯照明
絞りの子午線を境界とした一方側半分を隠した絞り１４
Ｂを用いて行なわれる。これにより、１回目の露光は、
非テレセントリックな照明により行なわれる。また２回
目の露光においては、照明アパチャーとして図１４に示
すように輪帯照明絞りの子午線を境界とした他方側半分
を隠した絞り１４Ｃを用いて行なわれる。これにより、
２回目の露光も、非テレセントリックな照明により行な
われる。
の形態１で説明した２回の露光のうち、１回目の露光
は、照明アパチャーとして図１３に示すように輪帯照明
絞りの子午線を境界とした一方側半分を隠した絞り１４
Ｂを用いて行なわれる。これにより、１回目の露光は、
非テレセントリックな照明により行なわれる。また２回
目の露光においては、照明アパチャーとして図１４に示
すように輪帯照明絞りの子午線を境界とした他方側半分
を隠した絞り１４Ｃを用いて行なわれる。これにより、
２回目の露光も、非テレセントリックな照明により行な
われる。
【００８１】上記２回の露光の後にフォトレジストを現
像することにより二重ボックス型のレジストパターンが
形成される。この二重ボックス型のレジストパターンの
外側ボックスパターンと内側ボックスパターンとの相対
的な移動を計測することにより、実施の形態１と同様
に、ベストフォーカスを求めることができる。
像することにより二重ボックス型のレジストパターンが
形成される。この二重ボックス型のレジストパターンの
外側ボックスパターンと内側ボックスパターンとの相対
的な移動を計測することにより、実施の形態１と同様
に、ベストフォーカスを求めることができる。
【００８２】なお、これ以外のフォーカスモニタ方法お
よびフォーカスモニタ用装置については、上述した実施
の形態１とほぼ同じであるため、その説明は省略する。
よびフォーカスモニタ用装置については、上述した実施
の形態１とほぼ同じであるため、その説明は省略する。
【００８３】本実施の形態では、１回目の露光に用いら
れる照明と２回目の露光に用いられる照明とが、互いに
軸対称であるため、二重ボックス型のマークパターンを
なす外側ボックスパターンと内側ボックスパターンは、
フォーカス位置に対して相互に逆方向に移動することに
なる。これにより、本実施の形態では、外側ボックスパ
ターンと内側ボックスパターンとの相対ずれ量が実施の
形態１の場合と比べて２倍の大きさになるため、２倍の
ｚ検出感度を得ることができる。
れる照明と２回目の露光に用いられる照明とが、互いに
軸対称であるため、二重ボックス型のマークパターンを
なす外側ボックスパターンと内側ボックスパターンは、
フォーカス位置に対して相互に逆方向に移動することに
なる。これにより、本実施の形態では、外側ボックスパ
ターンと内側ボックスパターンとの相対ずれ量が実施の
形態１の場合と比べて２倍の大きさになるため、２倍の
ｚ検出感度を得ることができる。
【００８４】また、本方法の計測パターンの像面は、常
用照明による像面であることが理論的に明らかである。
このため、本方法により求めたウェハ表面の凸凹（像面
を含めた）は、実転写における像面とウェハ面の不一致
を表わすことになり、実用上有用なデータが得られるこ
とになる。
用照明による像面であることが理論的に明らかである。
このため、本方法により求めたウェハ表面の凸凹（像面
を含めた）は、実転写における像面とウェハ面の不一致
を表わすことになり、実用上有用なデータが得られるこ
とになる。
【００８５】なお、上記においては、輪帯照明絞りの片
側半分を隠した絞り１４Ｂ、１４Ｃを用いた場合につい
て説明したが、照明アパチャーはこれに限定されるもの
ではない。たとえば、図１５に示すように円形照明絞り
の子午面を境界とした一方側半分を隠した絞り１４Ｄを
用いて１回目の露光が行なわれ、その後に図１６に示す
ような円形照明絞りの子午線を境界とした他方側半分を
隠した絞り１４Ｅを用いて２回目の露光が行なわれても
よい。
側半分を隠した絞り１４Ｂ、１４Ｃを用いた場合につい
て説明したが、照明アパチャーはこれに限定されるもの
ではない。たとえば、図１５に示すように円形照明絞り
の子午面を境界とした一方側半分を隠した絞り１４Ｄを
用いて１回目の露光が行なわれ、その後に図１６に示す
ような円形照明絞りの子午線を境界とした他方側半分を
隠した絞り１４Ｅを用いて２回目の露光が行なわれても
よい。
【００８６】また、図１７に示すように４重極照明絞り
の子午線を境界とした一方側半分を隠した絞り１４Ｆを
用いて１回目の露光が行なわれ、その後に図１８に示す
ように４重極照明絞りの子午線を境界とした他方側半分
を隠した絞り１４Ｇを用いて２回目の露光が行なわれて
もよい。
の子午線を境界とした一方側半分を隠した絞り１４Ｆを
用いて１回目の露光が行なわれ、その後に図１８に示す
ように４重極照明絞りの子午線を境界とした他方側半分
を隠した絞り１４Ｇを用いて２回目の露光が行なわれて
もよい。
【００８７】なお、上記の実施の形態１および２におい
ては、照明アパチャーとして絞りを用いた場合について
説明したが、照明アパチャーは絞りに限定されるもので
はなく、フォトマスク以外のレンズや他の光学部材であ
ってもよく、その開口形状（光の透過部形状）を制御す
ることで非テレセントリックな照明を作ることのできる
ものであれば本発明に適用することは可能である。
ては、照明アパチャーとして絞りを用いた場合について
説明したが、照明アパチャーは絞りに限定されるもので
はなく、フォトマスク以外のレンズや他の光学部材であ
ってもよく、その開口形状（光の透過部形状）を制御す
ることで非テレセントリックな照明を作ることのできる
ものであれば本発明に適用することは可能である。
【００８８】なお、実施の形態１においては、図６に示
すようにフォトレジスト２１ｂに１回目の露光をした後
に現像せずに２回目の露光をする場合について説明した
が、図６（ａ）に示す１回目の露光を行なった後にフォ
トレジストを現像し、その現像後に、図６（ｂ）に示す
２回目の露光が行なわれてもよい。この場合、２回目の
露光後に再度、フォトレジストは現像される。
すようにフォトレジスト２１ｂに１回目の露光をした後
に現像せずに２回目の露光をする場合について説明した
が、図６（ａ）に示す１回目の露光を行なった後にフォ
トレジストを現像し、その現像後に、図６（ｂ）に示す
２回目の露光が行なわれてもよい。この場合、２回目の
露光後に再度、フォトレジストは現像される。
【００８９】また、上記の実施の形態１または２のフォ
ーカスモニタ方法により得られたベストフォーカスでウ
エハ表面のフォトレジストを露光した後に現像すること
でパターニングし、そのレジストパターンを用いて下層
の膜にエッチング、イオン注入などの処理を施すことに
より精度良く所望の半導体装置を製造することができ
る。
ーカスモニタ方法により得られたベストフォーカスでウ
エハ表面のフォトレジストを露光した後に現像すること
でパターニングし、そのレジストパターンを用いて下層
の膜にエッチング、イオン注入などの処理を施すことに
より精度良く所望の半導体装置を製造することができ
る。
【００９０】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００９１】
【発明の効果】本発明のフォーカスモニタ方法では、非
テレセントリックな照明をフォーカスモニタに照明する
ことで、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角
な方向にフォトマスクのパターンの像が移動する特性を
発現させるものである。この非テレセントリックな照明
は、照明アパチャーの開口形状を制御することで容易に
得ることができるため、フォトマスクに特殊な構成を用
いる必要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォー
カスモニタが可能となる。
テレセントリックな照明をフォーカスモニタに照明する
ことで、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角
な方向にフォトマスクのパターンの像が移動する特性を
発現させるものである。この非テレセントリックな照明
は、照明アパチャーの開口形状を制御することで容易に
得ることができるため、フォトマスクに特殊な構成を用
いる必要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォー
カスモニタが可能となる。
【００９２】上記フォーカスモニタ方法において好まし
くは、フォトレジストに、外側ボックスパターンと内側
ボックスパターンとを有する二重ボックス型のマークパ
ターンが転写され、フォトレジストに転写された外側ボ
ックスパターンと内側ボックスパターンとの相互の位置
ずれを検出することによりフォーカスモニタを行なわれ
る。このように二重ボックス型のマークパターンを用い
ることで、結像面内の位置ずれからフォーカスずれを検
出することができる。
くは、フォトレジストに、外側ボックスパターンと内側
ボックスパターンとを有する二重ボックス型のマークパ
ターンが転写され、フォトレジストに転写された外側ボ
ックスパターンと内側ボックスパターンとの相互の位置
ずれを検出することによりフォーカスモニタを行なわれ
る。このように二重ボックス型のマークパターンを用い
ることで、結像面内の位置ずれからフォーカスずれを検
出することができる。
【００９３】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの少なくともいずれかの露光に、非テレセントリッ
クな照明が用いられる。これにより、フォーカスがずれ
たときに結像面内でパターンの像の位置ずれが起こるた
め、フォーカスずれを検出することができる。
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの少なくともいずれかの露光に、非テレセントリッ
クな照明が用いられる。これにより、フォーカスがずれ
たときに結像面内でパターンの像の位置ずれが起こるた
め、フォーカスずれを検出することができる。
【００９４】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの双方の露光に非テレセントリックな照明が用いら
れ、外側ボックスパターンの露光時には、子午面を境界
として一方側にのみ開口を有する第１の照明アパチャー
が用いられ、内側ボックスパターンの露光時には、子午
面を境界として他方側にのみ開口を有する第２の照明ア
パチャーが用いられる。これにより、フォーカスがずれ
たときに外側ボックスパターンの像と内側ボックスパタ
ーンの像とが互いに逆方向に移動するため、検出感度が
向上する。
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンの双方の露光に非テレセントリックな照明が用いら
れ、外側ボックスパターンの露光時には、子午面を境界
として一方側にのみ開口を有する第１の照明アパチャー
が用いられ、内側ボックスパターンの露光時には、子午
面を境界として他方側にのみ開口を有する第２の照明ア
パチャーが用いられる。これにより、フォーカスがずれ
たときに外側ボックスパターンの像と内側ボックスパタ
ーンの像とが互いに逆方向に移動するため、検出感度が
向上する。
【００９５】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、第１の照明アパチャーには、円形照明絞り、輪
帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つであっ
て、子午面を境界として一方側にのみ開口を残した絞り
が用いられる。第２の照明アパチャーには、円形照明絞
り、輪帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つ
であって、子午面を境界として他方側にのみ開口を残し
た絞りが用いられる。これにより、照明アパチャーとし
て各種絞りを用いることができる。
しくは、第１の照明アパチャーには、円形照明絞り、輪
帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つであっ
て、子午面を境界として一方側にのみ開口を残した絞り
が用いられる。第２の照明アパチャーには、円形照明絞
り、輪帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか１つ
であって、子午面を境界として他方側にのみ開口を残し
た絞りが用いられる。これにより、照明アパチャーとし
て各種絞りを用いることができる。
【００９６】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンのいずれか一方をフォトレジストに露光する第１の
露光工程と、外側ボックスパターンおよび内側ボックス
パターンのいずれか他方をフォトレジストに露光する第
２の露光工程と、第１および第２の露光工程後にフォト
レジストを現像する工程とを備えられている。このよう
に二重露光した後に現像して二重ボックス型のマークパ
ターンを形成することができる。
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンのいずれか一方をフォトレジストに露光する第１の
露光工程と、外側ボックスパターンおよび内側ボックス
パターンのいずれか他方をフォトレジストに露光する第
２の露光工程と、第１および第２の露光工程後にフォト
レジストを現像する工程とを備えられている。このよう
に二重露光した後に現像して二重ボックス型のマークパ
ターンを形成することができる。
【００９７】上記のフォーカスモニタ方法において好ま
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンのいずれか一方をフォトレジストに露光する第１の
露光工程と、第１の露光工程後にフォトレジストを現像
する第１の現像工程と、第１の現像工程後に外側ボック
スパターンおよび内側ボックスパターンのいずれか他方
をフォトレジストに露光する第２の露光工程と、第２の
露光工程後にフォトレジストを現像する第２の現像工程
とが備えられている。このように露光と現像とを２回繰
返すことにより二重ボックス型のマークパターンを形成
することができる。
しくは、外側ボックスパターンおよび内側ボックスパタ
ーンのいずれか一方をフォトレジストに露光する第１の
露光工程と、第１の露光工程後にフォトレジストを現像
する第１の現像工程と、第１の現像工程後に外側ボック
スパターンおよび内側ボックスパターンのいずれか他方
をフォトレジストに露光する第２の露光工程と、第２の
露光工程後にフォトレジストを現像する第２の現像工程
とが備えられている。このように露光と現像とを２回繰
返すことにより二重ボックス型のマークパターンを形成
することができる。
【００９８】本発明のフォーカスモニタ用装置では、非
テレセントリックな照明をフォトマスクに照明すること
で、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角な方
向にパターンの像が移動するような特性を発現するよう
構成されている。この非テレセントリックな照明は、照
明アパチャーの開口形状を制御することで容易に得るこ
とができるため、フォトマスクに特殊な構成を用いる必
要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォーカスモ
ニタが可能となる。
テレセントリックな照明をフォトマスクに照明すること
で、結像面を光軸方向に移動したときに光軸と直角な方
向にパターンの像が移動するような特性を発現するよう
構成されている。この非テレセントリックな照明は、照
明アパチャーの開口形状を制御することで容易に得るこ
とができるため、フォトマスクに特殊な構成を用いる必
要はない。よって、安価でかつ精度の高いフォーカスモ
ニタが可能となる。
【００９９】本発明の半導体装置の製造方法は、上記の
フォーカスモニタ方法のいずれかを用いることを特徴と
するものである。これにより、特殊なフォトマスクを不
要とすることで、安価でかつ精度の高いフォーカスモニ
タが可能となるため、安価で、かつ高い精度でパターン
を形成することができる。
フォーカスモニタ方法のいずれかを用いることを特徴と
するものである。これにより、特殊なフォトマスクを不
要とすることで、安価でかつ精度の高いフォーカスモニ
タが可能となるため、安価で、かつ高い精度でパターン
を形成することができる。
【図１】 本発明の実施の形態１におけるフォーカスモ
ニタ方法を説明するための模式図である。
ニタ方法を説明するための模式図である。
【図２】 本発明の実施の形態１におけるフォーカスモ
ニタ方法を実施するためのフォーカスモニタ用装置の構
成を概略的に示す図である。
ニタ方法を実施するためのフォーカスモニタ用装置の構
成を概略的に示す図である。
【図３】 図２のフォーカスモニタ用装置に用いられる
照明アパチャーの平面図である。
照明アパチャーの平面図である。
【図４】 本発明の実施の形態１におけるフォーカスモ
ニタ方法の１回目の露光に用いられるフォトマスクのパ
ターン形状を示す平面図である。
ニタ方法の１回目の露光に用いられるフォトマスクのパ
ターン形状を示す平面図である。
【図５】 本発明の実施の形態１におけるフォーカスモ
ニタ方法の２回目の露光に用いられるフォトマスクのパ
ターン形状を示す平面図である。
ニタ方法の２回目の露光に用いられるフォトマスクのパ
ターン形状を示す平面図である。
【図６】 本発明の実施の形態１におけるフォーカスモ
ニタ方法での露光工程を説明するための図である。
ニタ方法での露光工程を説明するための図である。
【図７】 本発明の実施の形態１におけるフォーカスモ
ニタ方法で得られる二重ボックス型のレジストパターン
を示す断面図および平面図である。
ニタ方法で得られる二重ボックス型のレジストパターン
を示す断面図および平面図である。
【図８】 本発明の実施の形態１におけるフォーカスモ
ニタ方法の１回目の露光におけるフォーカスと横移動量
との関係を示す図である。
ニタ方法の１回目の露光におけるフォーカスと横移動量
との関係を示す図である。
【図９】 各フィールドポイントにおけるフォーカスと
横移動量との関係を示す図である。
横移動量との関係を示す図である。
【図１０】 各フィールドポイントにおける横移動量を
示す図である。
示す図である。
【図１１】 各フィールドポイントにおける横移動量に
ついて複数のショットを平均化した図である。
ついて複数のショットを平均化した図である。
【図１２】 位相フォーカスモニタの暗線のフォーカス
による移動を示す図である。
による移動を示す図である。
【図１３】 本発明の実施の形態２におけるフォーカス
モニタ方法の１回目露光に用いられる照明アパチャーの
形状を示す図である。
モニタ方法の１回目露光に用いられる照明アパチャーの
形状を示す図である。
【図１４】 本発明の実施の形態２におけるフォーカス
モニタ方法の２回目露光に用いられる照明アパチャーの
形状を示す図である。
モニタ方法の２回目露光に用いられる照明アパチャーの
形状を示す図である。
【図１５】 本発明の実施の形態２におけるフォーカス
モニタ方法の１回目露光に用いる他の照明アパチャーの
構成を示す図である。
モニタ方法の１回目露光に用いる他の照明アパチャーの
構成を示す図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２におけるフォーカス
モニタ方法の２回目露光に用いる他の照明アパチャーの
構成を示す図である。
モニタ方法の２回目露光に用いる他の照明アパチャーの
構成を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態２におけるフォーカス
モニタ方法の１回目露光に用いるさらに他の照明アパチ
ャーの構成を示す図である。
モニタ方法の１回目露光に用いるさらに他の照明アパチ
ャーの構成を示す図である。
【図１８】 本発明の実施の形態２におけるフォーカス
モニタ方法の２回目露光に用いるさらに他の照明アパチ
ャーの形状を示す図である。
モニタ方法の２回目露光に用いるさらに他の照明アパチ
ャーの形状を示す図である。
【図１９】 従来の位相シフトフォーカスモニタ方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図２０】 位相フォーカスモニタに用いられるフォト
マスクの構成を示す図である。
マスクの構成を示す図である。
【図２１】 特開平６−１２０１１６号公報に開示され
たフォーカスモニタ方法に用いられるフォトマスクの構
成を示す概略断面図である。
たフォーカスモニタ方法に用いられるフォトマスクの構
成を示す概略断面図である。
５ フォトマスク、５Ａ フォトマスク、５Ｂ フォト
マスク、５ａ2，５ｂ2遮光パターン、５ａ1，５ｂ1 透
明基板、１１ 水銀ランプ、１２ 反射鏡、１３ フラ
イアイレンズ、１３ａ フライアイ構成レンズ、１４
Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇ
照明アパチャー、１４ａ 開口、１６ａ，１６ｂ，１
６ｃ 集光レンズ、１７ 反射鏡、１８ 集光レンズ、
１９ａ投影レンズ、２１ ウェハ、２１ａ 半導体基
板、２１ｂ フォトレジスト、２１ｂ1 外側ボックス
パターン、２１ｂ2 内側ボックスパターン。
マスク、５ａ2，５ｂ2遮光パターン、５ａ1，５ｂ1 透
明基板、１１ 水銀ランプ、１２ 反射鏡、１３ フラ
イアイレンズ、１３ａ フライアイ構成レンズ、１４
Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇ
照明アパチャー、１４ａ 開口、１６ａ，１６ｂ，１
６ｃ 集光レンズ、１７ 反射鏡、１８ 集光レンズ、
１９ａ投影レンズ、２１ ウェハ、２１ａ 半導体基
板、２１ｂ フォトレジスト、２１ｂ1 外側ボックス
パターン、２１ｂ2 内側ボックスパターン。
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フロントページの続き
(72)発明者 玉田 尚久
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） 2F065 AA02 AA03 BB02 CC20 DD10
FF48 HH12 HH13 LL04 LL30
MM14 UU06
5F046 BA04 CB05 DA05 DA14 DB05
DD03 EA04 EA09
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体装置のパターン形成に用いられる
フォーカスモニタ方法であって、 照明アパチャーの開口形状を制御することで得られた非
テレセントリックな照明をフォトマスクに照射し、前記
照明により形成された前記フォトマスクのパターンの像
が、結像面を光軸方向に移動したときに前記光軸と直角
な方向に移動する特性を利用してフォーカスモニタを行
なうことを特徴とする、フォーカスモニタ方法。 - 【請求項２】 フォトレジストに、外側ボックスパター
ンと内側ボックスパターンとを有する二重ボックス型の
マークパターンを転写し、前記フォトレジストに転写さ
れた前記外側ボックスパターンと前記内側ボックスパタ
ーンとの相互の位置ずれを検出することによりフォーカ
スモニタを行なうことを特徴とする、請求項１に記載の
フォーカスモニタ方法。 - 【請求項３】 前記外側ボックスパターンおよび前記内
側ボックスパターンの少なくともいずれかの露光に、前
記非テレセントリックな照明が用いられることを特徴と
する、請求項２に記載のフォーカスモニタ方法。 - 【請求項４】 前記外側ボックスパターンおよび前記内
側ボックスパターンの双方の露光に前記非テレセントリ
ックな照明が用いられ、 前記外側ボックスパターンの露光時には、子午面を境界
として一方側にのみ開口を有する第１の照明アパチャー
が用いられ、 前記内側ボックスパターンの露光時には、子午面を境界
として他方側にのみ開口を有する第２の照明アパチャー
が用いられることを特徴とする、請求項３に記載のフォ
ーカスモニタ方法。 - 【請求項５】 前記第１の照明アパチャーには、円形照
明絞り、輪帯照明絞りおよび４重極照明絞りのいずれか
１つであって、子午面を境界として一方側にのみ開口を
残した絞りが用いられ、 前記第２の照明アパチャーには、円形照明絞り、輪帯照
明絞りおよび４重極照明絞りいずれか１つであって、子
午面を境界として他方側にのみ開口を残した絞りが用い
られることを特徴とする、請求項４に記載のフォーカス
モニタ方法。 - 【請求項６】 前記外側ボックスパターンおよび前記内
側ボックスパターンのいずれか一方を前記フォトレジス
トに露光する第１の露光工程と、 前記外側ボックスパターンおよび前記内側ボックスパタ
ーンのいずれか他方を前記フォトレジストに露光する第
２の露光工程と、 前記第１および第２の露光工程後に前記フォトレジスト
を現像する工程とを備えた、請求項２〜５のいずれかに
記載のフォーカスモニタ方法。 - 【請求項７】 前記外側ボックスパターンおよび前記内
側ボックスパターンのいずれか一方を前記フォトレジス
トに露光する第１の露光工程と、 前記第１の露光工程後に前記フォトレジストを現像する
第１の現像工程と、 前記第１の現像工程後に、前記外側ボックスパターンお
よび前記内側ボックスパターンのいずれか他方を前記フ
ォトレジストに露光する第２の露光工程と、 前記第２の露光工程後に前記フォトレジストを現像する
第２の現像工程とを備えた、請求項２〜５のいずれかに
記載のフォーカスモニタ方法。 - 【請求項８】 半導体装置のパターン形成に用いられる
フォーカスモニタ用装置であって、 パターンが形成されたフォトマスクを露光光で照明する
ための照明光学系と、 前記フォトマスクのパターンの像を感光体上に投影する
投影光学系とを備え、 前記照明光学系に含まれる照明アパチャーの開口形状を
制御することで得られた非テレセントリックな照明を前
記フォトマスクに照射することによって形成された前記
フォトマスクのパターンの像が、結像面を光軸方向に移
動したときに前記光軸と直角な方向に移動するよう構成
されたことを特徴とする、フォーカスモニタ用装置。 - 【請求項９】 請求項１〜７のいずれかに記載のフォー
カスモニタ方法を用いたことを特徴する、半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191757A JP2003007598A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | フォーカスモニタ方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005175407A (ja) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Canon Inc | 計測方法及び装置、それを利用した露光方法及び装置、並びに、デバイス製造方法 |
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| JP2010123948A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置のための方法 |
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| US8009274B2 (en) * | 2008-07-03 | 2011-08-30 | Advanced Micro Devices, Inc. | In-die focus monitoring with binary mask |
| US8313877B2 (en) * | 2009-06-12 | 2012-11-20 | Micron Technology, Inc. | Photolithography monitoring mark, photolithography mask comprising an exposure monitoring mark, and phase shift mask comprising an exposure monitoring mark |
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| KR19990034790A (ko) * | 1997-10-30 | 1999-05-15 | 윤종용 | 포커스 변화에 따른 패턴 시프트를 이용한 포커스 모니터링 방법 |
| DE19806231C1 (de) * | 1998-02-16 | 1999-07-22 | Jenoptik Jena Gmbh | Einrichtung zum Greifen eines Objektes |
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2001
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005175407A (ja) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Canon Inc | 計測方法及び装置、それを利用した露光方法及び装置、並びに、デバイス製造方法 |
| JP2006030873A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像形成装置および画像形成方法 |
| JP4583827B2 (ja) * | 2004-07-21 | 2010-11-17 | 富士フイルム株式会社 | 画像形成装置および画像形成方法 |
| 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 |
| JP2010123948A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置のための方法 |
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| JP2015002205A (ja) * | 2013-06-13 | 2015-01-05 | 株式会社東芝 | フォーカス測定方法、露光装置および半導体装置の製造方法 |
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