JP2005203417A - 球面収差測定パターンおよび測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一回の計測で複数のパターンサイズおよびピッチのライン端部の測定が可能な球面収差測定パターンおよび測定方法を提供する。
【解決手段】球面収差測定パターンは、ラインパターンが一定のピッチで並列に複数本形成された繰り返しパターン１００と、ラインパターンが異なるピッチで並列に複数本形成された他の繰り返しパターン１０１とを有し、各ラインパターンは端部にいくにしたがい細くなる形状を有し、繰り返しパターン１００と他の繰り返しパターン１０１のそれぞれの中心付近に位置するラインパターンが、一直線上に並ぶように配置されている。測定方法は、焦点位置を変化させてパターン後退量の異なる複数の測定パターンを形成し、パターン後退量を計測し最適焦点位置を求める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路や液晶ドライバなどの製造における露光装置の球面収差測定パターンおよび測定方法に関するものである。

従来の技術は、ラインとスペースで形成されたパターンサイズやピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、且つそれぞれのパターンにおいてライン幅が一定のパターンを、焦点位置を変化させて形成し、この各焦点位置のパターンを光学顕微鏡を用いてそれぞれのパターンにおける最適焦点位置を求め、この最適焦点位置差から球面収差を求めている(例えば、非特許文献１参照)。

別の従来技術は、＋１次光と−１次光とで回折効率の異なる周期パターン(非対称格子パターン)と基準パターンを用いて、非対称格子パターンの像と基準パターンの像との相対的な距離を測定することで最適焦点位置を求め、この最適焦点位置差から球面収差を求めている(例えば、特許文献１参照)。

上記の従来技術の他にも、ラインとスペースで形成されたパターンサイズやピッチが異なる２種類の繰り返しパターンで、且つそれぞれのパターンにおいてライン幅が一定のパターンを焦点位置を変化させて形成し、この各焦点位置のパターンを走査型電子顕微鏡を用いてそれぞれのパターンの各焦点位置における線幅を測定し、それぞれのパターンにおける最適焦点位置を求め、この最適焦点位置差から球面収差を求めている。

図８は、従来の球面収差測定方法を示すものである。図８−(a)はパターンピッチが狭い球面収差測定パターン図、図８−(b)はパターンピッチが広い球面収差測定パターン図である。図８−(c)は図８−(a)、(b)のパターンにおいて焦点位置を変化させた時の寸法と焦点位置の関係を示した図である。図８−(a)、(b)において、８００、８０１は各パターンの寸法測定箇所を示す。図８−(c)において、８０２、８０３はそれぞれ測定箇所８００、８０１の焦点位置依存寸法を示す。この焦点位置依存寸法８０２、８０３の極大点間の焦点位置差から球面収差を求めている。
特開２００２−５５４３５号公報 Ｊ．Ｐ．Ｋｉｒｋ，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ １４６３（１９９１）ｐ．２８２−２９１

従来の技術では、測定装置に光学顕微鏡を使用しているために測定精度が悪く、また測定に時間を要していた。一方、測定装置に走査型電子顕微鏡を使用しているものは、パターンピッチの異なるラインとスペースの繰り返しパターンのライン幅部分を測定しているため、ライン幅の変動量が焦点位置の変動量に対して感度が低くなっていた。また、２種類のパターンを別々に測定するため測定に時間を要していた。さらに、非対称格子パターンを利用したものは、回折効率を変えるために、マスクパターンの断面構造を階段状にしている。

本発明は、ライン端部を測定し測定感度を高めて測定精度を向上し、また一回の計測で複数のパターンサイズおよびピッチのライン端部の測定が可能で、測定に要する時間を短縮でき、更に測定に利用するパターンは、マスクパターンの断面構造を階段状等の特別な構造にする必要がなく、マスク作成も容易な露光装置の球面収差測定パターンおよび測定方法を提供することを目的とする。

この発明の露光装置の球面収差測定パターンは、ラインパターンが一定のピッチで並列に複数本形成された繰り返しパターンと、
１本のラインパターン、またはラインパターンが前記ピッチとは異なるピッチで並列に複数本形成された他の繰り返しパターンとを有し、
各ラインパターンは端部にいくにしたがい細くなる形状を有し、
前記繰り返しパターンの中心付近に位置する前記ラインパターンと前記１本のラインパターン、または前記繰り返しパターンと前記他の繰り返しパターンのそれぞれの中心付近に位置する前記ラインパターンが、一直線上に並ぶように配置されていることを特徴とするものである。

上記構成において、一定のピッチで形成されている複数のラインパターンの片側に基準位置を決めるパターンエッジを有する。

上記構成において、一定のピッチで形成されている複数のラインパターンの近傍に基準位置を決めるパターンエッジを有する。

この発明の露光装置の球面収差測定方法は、上記球面収差測定パターンであって、焦点位置を変化させて、パターン後退量が異なる複数の測定パターンを形成する工程と、
前記測定パターンのパターン後退量を計測する工程と、
前記パターン後退量から最適焦点位置を求める工程とを含むものである。

上記構成において、パターン後退量は、測定パターン上を電子ビームで走査して検出した二次電子の量からラインパターンの端部によるピーク位置を検出することにより計測するものである。

上記構成において、パターン後退量は、測定パターン上をレーザービームで走査して得られた反射光の量からラインパターンの端部によるピーク位置を検出することにより計測するものである。

上記構成において、パターン後退量は、測定パターンを画像認識することで得られたイメージコントラストからラインパターンの端部によるピーク位置を検出することにより計測するものである。

上記構成において、ラインパターンは片側または近傍に基準位置を決めるパターンエッジを有し、パターンの後退量は前記パターンエッジを基準にして測定されるものである。

本発明の露光装置の球面収差測定パターンによれば、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、ライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有していることにより、ライン端部の測定感度が高くなり測定精度が向上し、また一回の計測で複数のパターンサイズおよびピッチのライン端部の測定が可能になるため測定に要する時間を短縮できる。またこの測定パターンは、マスクパターンの断面構造を階段状等の特別な構造にする必要がなく、マスク作成も容易になる。

また、ラインパターンの端部や近傍、例えばパターンピッチが異なる繰り返しパターン間やあるいは外側に、ライン端部間の基準位置を決めるためのパターンエッジを有していることにより、測定に要するパターン自体を左右対象にする必要がなくなり、非対称なパターンで長さを短くでき、測定パターン全体の面積を縮小出来る。

本発明の露光装置の球面収差測定方法によれば、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、ライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有しているパターンを利用することにより、ライン端部の測定感度が高くなり測定精度が向上し、また一回の計測で複数のパターンサイズおよびピッチのライン端部の測定が可能であるため測定に要する時間を短縮出来る。また測定パターンに対して焦点位置を変化させ、各焦点位置における各パターンのライン端部の後退量を同時に計測でき、測定に要する時間を短縮出来る。

また、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、ライン端部にいくにしたがい細くなる形状を有しているパターンを利用し、ライン端部の計測に電子ビームを使用しているため、測定パターン上を電子ビームで走査すると、測定パターンからの二次電子の影響によりライン端部で信号波形がピーク位置を示すことになり、このピーク位置からライン端部の後退量を算出できる。

さらに、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、ライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有しているパターンを利用し、ライン端部の計測にレーザービームを使用しているため、測定パターン上をレーザービームで走査すると、測定パターンからの反射光の影響によりライン端部で信号波形がピーク位置を示すことになり、このピーク位置からライン端部の後退量を算出できる。

また、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、ライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有しているパターンを利用し、ライン端部の計測に画像認識を使用しているため、測定パターン上を画像認識すると、測定パターンからのイメージコントラストの影響によりライン端部で信号波形がピーク位置を示すことになり、このピーク位置からライン端部の後退量を算出できる。

さらに、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、ライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有しているパターンを利用すると、それぞれのパターンのライン両端部の信号波形からライン端部の後退量を直接算出できる。

また、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる複数の繰り返しパターンで、ライン端部にいくにしたがい細くなる形状を有し、かつ、ラインパターンの片側または近傍、例えばパターンピッチが異なる繰り返しパターン間あるいは外側に、ライン端部間の基準位置を決めるためのパターンエッジを有しているパターンを利用し、それぞれのパターンのライン端部とパターンエッジの信号波形からライン端部の後退量を直接算出できる。

以下本発明の第１の実施形態について、図1を参照しながら説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態の球面収差測定パターンを示すものであり、図１において、図１−(a)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有する球面収差測定パターン図、図１−(b)はラインとスペースで形成された３種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有する球面収差測定パターン図である。

図１−(a)において、１００は３本のラインパターンがそのパターンピッチが狭い一定のピッチで並列した繰り返しパターン、１０１は３本のラインパターンがそのパターンピッチが広い一定のピッチで並列した他の繰り返しパターンをそれぞれ示している。１０２はパターン１００の中心に位置するパターン、１０３はパターン１０１の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。１０４はパターン１００とパターン１０１の中心位置を結ぶ線である。

図１−(b)は別のパターン形態を示し、１０５は上記と同様にパターンピッチが狭い繰り返しパターン、１０６はパターンピッチが広い繰り返しパターン、１０７はラインパターンが１本の孤立パターンをそれぞれ示している。１０８はパターン１０５の中心に位置するパターン、１０９はパターン１０６の中心に位置するパターン、１１０はパターン１０７の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。１１１はパターン１０５、パターン１０６、パターン１０７の中心位置を結ぶ線である。

以上のように構成された球面収差測定パターンについて、以下その動作を説明する。ここでは２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有するパターン(図１−(a))について説明する。

本測定パターンは、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる２種類の繰り返しパターン１００、１０１で構成される。このパターン１００、１０１はライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有しており、お互いに長手方向に並ぶ配置となる。この時、パターン１０２とパターン１０３の中心位置が、パターン１００とパターン１０１自体の中心を結ぶ線１０４上になければならない。

以上のように本実施の形態によれば、パターンピッチの異なる繰り返しパターンが、長手方向にそれぞれの中心に位置するパターンを一直線上にくるように配置することにより、一回の計測でそれぞれのパターンのライン端部の後退量を後述のように測定する事が出来る。

尚、ここでは２種類のパターンピッチについて説明したが、図１−(b)のように３種類以上のパターンピッチを有する繰り返しパターンにおいても同様に配置し測定できる事は言うまでもない。

次に本発明の第２の実施の形態について、図２を参照しながら説明する。

図２は本発明の第２の実施の形態の球面収差測定パターンを示すものであり、図２において、図２−(a)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が外向きで、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターン間側に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する球面収差測定パターン図、図２−(b)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が内向きで、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターン間に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する別形態の球面収差測定パターン図である。図２−(c)はラインとスペースで形成された３種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターン間側に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する別形態の球面収差測定パターン図である。

図２−(a)において、２００はパターンピッチが狭い繰り返しパターン、２０１はパターンピッチが広い繰り返しパターンをそれぞれ示している。２０２はパターン２００とパターン２０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジである。２０３はパターン２００の中心に位置するパターン、２０４はパターン２０１の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。２０５はパターン２００とパターン２０１の中心位置を結ぶ線である。

図２−(b) において、２０６はパターンピッチが狭い繰り返しパターン、２０７はパターンピッチが広い繰り返しパターンをそれぞれ示している。２０８はパターン２０６とパターン２０７のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジである。２０９はパターン２０６の中心に位置するパターン、２１０はパターン２０７の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。２１１はパターン２０６とパターン２０７の中心位置を結ぶ線である。

図２−(c)において、２１２はパターンピッチが狭い繰り返しパターン、２１３はパターンピッチが広い繰り返しパターン、２１４は孤立パターンをそれぞれ示している。２１５はパターン２１２、パターン２１３、パターン２１４のそれぞれのライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジである。２１６はパターン２１２の中心に位置するパターン、２１７はパターン２１３の中心に位置するパターン、２１８はパターン２１４の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。２１９はパターン２１２、パターン２１３、パターン２１４の中心位置を結ぶ線である。

以上のように構成された球面収差測定パターンについて、以下その動作を説明する。ここでは２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が外向きのパターン(図２−(a))について説明する。

本測定パターンは、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる２種類の繰り返しパターン２００、２０１と、パターン２００とパターン２０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ２０２で構成される。この２００、２０１はライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有しており、お互いに長手方向に並ぶ配置となる。この時、パターン２０３とパターン２０４の中心位置が、パターン２００とパターン２０１自体の中心を結ぶ線２０５上になければならない。

以上のように本実施の形態によれば、パターンピッチの異なる繰り返しパターンが、長手方向にそれぞれの中心に位置するパターンを一直線上にくるように配置し、且つそれぞれのパターンのライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジをパターン間に配置することにより、一回の計測でそれぞれのパターンのライン端部の後退量を測定する事が出来る。

尚、ここでは２種類のパターンピッチについて説明したが、図２−(c)のように３種類以上のパターンピッチを有する繰り返しパターンにおいても同様に配置し測定できる事は言うまでもない。

次に本発明の第３の実施の形態について、図３を参照しながら説明する。

図３は、本発明の第３の実施の形態の球面収差測定パターンを示すものであり、図３において、図３−(a)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が外向きで、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターンの外側の近傍に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する球面収差測定パターン図である。図３−(b)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が内向きで、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターンの外側に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する別形態の球面収差測定パターン図である。図３−(c)はラインとスペースで形成された３種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターン外側に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する別形態の球面収差測定パターン図である。

図３−(a)において、３００はパターンピッチが狭い繰り返しパターン、３０１はパターンピッチが広い繰り返しパターンをそれぞれ示している。３０２はパターン３００とパターン３０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジである。３０３はパターン３００の中心に位置するパターン、３０４はパターン３０１の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。３０５はパターン３００とパターン３０１の中心位置を結ぶ線である。

図３−(b) において、３０６はパターンピッチが狭い繰り返しパターン、３０７はパターンピッチが広い繰り返しパターンをそれぞれ示している。３０８はパターン３０６とパターン３０７のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジである。３０９はパターン３０６の中心に位置するパターン、３１０はパターン３０７の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。３１１はパターン３０６とパターン３０７の中心位置を結ぶ線である。

図３−(c)において、３１２はパターンピッチが狭い繰り返しパターン、３１３はパターンピッチが広い繰り返しパターン、３１４は孤立パターンをそれぞれ示している。３１５はパターン３１２、パターン３１３、パターン３１４のそれぞれのライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジである。３１６はパターン３１２の中心に位置するパターン、３１７はパターン３１３の中心に位置するパターン、３１８はパターン３１４の中心に位置するパターンをそれぞれ示している。３１９はパターン３１２、パターン３１３、パターン３１４の中心位置を結ぶ線である。

以上のように構成された球面収差測定パターンについて、以下その動作を説明する。ここでは２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が外向きのパターン(図３−(a))について説明する。

本測定パターンは、ラインとスペースで形成されたパターンピッチが異なる２種類の繰り返しパターン３００、３０１と、パターン３００とパターン３０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ３０２で構成される。これらのパターン３００、３０１の各ラインパターンはライン端部に行くにしたがい細くなる形状を有しており、お互いに長手方向に並ぶ配置となる。この時、パターン３０３とパターン３０４が、パターン３００とパターン３０１自体の中心を結ぶ線３０５上になければならない。

以上のように本実施の形態によれば、パターンピッチの異なる繰り返しパターンが、長手方向にそれぞれの中心に位置するパターンを一直線上にくるように配置し、且つそれぞれのパターンのライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジをパターンの外側の近傍に配置することにより、一回の計測でそれぞれのパターンのライン端部の後退量を測定する事ができる。

尚、ここでは２種類のパターンピッチについて説明したが、図３−(c)のように３種類以上のパターンピッチを有する繰り返しパターンにおいても同様に配置し測定できる事は言うまでもない。

次に本発明の第４の実施の形態について、図４を参照しながら説明する。

図４は、本発明の第４の実施の形態の球面収差測定方法を示すものであり、図４において、図４−(a)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有する球面収差測定パターン図である。図４−(b)は図４−(a)の球面収差測定パターン上を電子ビームやレーザービームで走査することにより、あるいは画像認識することにより得られたＡ−Ａ'ライン上の信号波形図である。

図４−(a)において、４００から４０３は、図１−(a)で説明した１００から１０３にそれぞれ対応したものである。矢印４０４は電子ビームやレーザービームの走査方向を示す。Ａ−Ａ'はパターン４０２、パターン４０３からの信号を計測するサンプリングラインを示す。

図４−(b)において、４０５、４０６は図４−(a)のパターン４０２のライン端部の位置を示す信号である。４０７、４０８は図４−(a)のパターン４０３のライン端部の位置を示す信号である。４０９は図４−(a)のパターン４０２の長手方向のパターン寸法を示す。４１０は図４−(a)のパターン４０３の長手方向のパターン寸法を示す。

以上のように構成された球面収差測定方法について、以下その動作を説明する。

まず、パターン４００とパターン４０１上を矢印４０４の方向に電子ビームを走査する。次に電子ビームの走査により、パターン４００とパターン４０１から得られた二次電子の情報が信号波形に変換される。同様にしてレーザービームを走査する場合はパターン４００とパターン４０１から得られた反射光の情報が信号波形に変換され、またパターン４００とパターン４０１を画像認識する場合はパターン４００とパターン４０１から得られたイメージコントラストの情報が信号波形に変換される。

そして、変換された信号波形４０５、４０６、４０７、４０８からパターン４０２の寸法４０９とパターン４０３の寸法４１０が求まる。この計測を焦点位置を変化させて形成した各球面収差測定パターンに対して行い、各焦点位置におけるパターン４０２とパターン４０３の後退量からパターン４００とパターン４０１の最適焦点位置が求まる。

以上のように本実施の形態によれば、パターンピッチの異なる繰り返しパターンで一直線上に配置されたそれぞれの中心パターンを長手方向に計測することにより、各ライン端部の信号波形を計測でき、一回の計測でそれぞれのパターンのライン端部の後退量を測定する事が出来る。

次に本発明の第５の実施の形態について、図５を参照しながら説明する。

図５は本発明の第５の実施の形態の球面収差測定方法を示すものであり、図５において、図５−(a)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が外向きで、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターン間に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する球面収差測定パターン図である。図５−(b)は図５−(a)の球面収差測定パターン上を電子ビームやレーザービームで走査することにより、あるいは画像認識することにより得られたＢ−Ｂ'ライン上の信号波形図である。

図５−(a)において、５００から５０４は、図２−(a)で説明した２００から２０４にそれぞれ対応したものである。矢印５０５は電子ビームやレーザービームの走査方向を示す。Ｂ−Ｂ'はパターン５０３、パターン５０４からの信号を計測するサンプリングラインを示す。

図５−(b)において、５０６は図５−(a)のパターン５０３のライン端部の位置を示す信号である。５０７は図５−(a)のパターン５０４のライン端部の位置を示す信号である。５０８、５０９は図５−(a)のパターンエッジ５０２の位置を示す信号であり、５１０は５０８と５０９の中心位置、またはパターン５０３とパターン５０４のライン端部間の基準位置を示している。５１１は図５−(a)のパターン５０３の基準位置５１０からパターン５０３のライン端部までの距離を示す。５１２は図５−(a)のパターン５０４の基準位置５１０からパターン５０４のライン端部までの距離を示す。

以上のように構成された球面収差測定方法について、以下その動作を説明する。

まず、パターン５００とパターン５０１上を５０５の方向に電子ビームやレーザービームで走査する、あるいはパターン５００とパターン５０１を画像認識する。次に電子ビームの走査により、パターン５００とパターン５０１およびパターンエッジ５０２から得られた二次電子の情報が信号波形に変換される。同様にレーザービームを走査する場合はパターン５００とパターン５０１およびパターンエッジ５０２から得られた反射光の情報が信号波形に変換され、画像認識の場合はパターン５００とパターン５０１およびパターンエッジ５０２から得られたイメージコントラストの情報が信号波形に変換される。

そして、変換された信号波形５０６、５０７、５０８、５０９より、基準位置５１０からパターン５０３のライン端部までの距離５１１と、基準位置５１０からパターン５０４のライン端部までの距離５１２が求まる。この計測を焦点位置を変化させて形成した各球面収差測定パターンに対して行い、各焦点位置におけるパターン５０３とパターン５０４の後退量からパターン５００とパターン５０１の最適焦点位置が求まる。

以上のように本実施の形態によれば、パターンピッチの異なる繰り返しパターンで一直線上に配置されたそれぞれの中心パターンを長手方向に計測することにより、各ライン端部および基準位置を決めるパターンエッジの信号波形を計測でき、一回の計測でそれぞれのパターンのライン端部の後退量を測定する事が出来る。

次に本発明の第６の実施の形態について、図６を参照しながら説明する。

図６は本発明の第６の実施の形態の球面収差測定パターンのライン端部後退量算出方法を示すものであり、図６において、図６−(a)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有する球面収差測定パターン図である。図６−(b)は図６−(a)の球面収差測定パターン上を電子ビームやレーザービームで走査することにより、あるいは画像認識することにより得られたＣ−Ｃ'ライン上の信号波形図である。

図６−(a)において、６００から６０４は、図４−(a)で説明した４００から４０４にそれぞれ対応したものである。Ｃ−Ｃ'はパターン６０２、パターン６０３からの信号を計測するサンプリングラインを示す。

図６−(b)において、６０５から６０８は、図４−(b)で説明した４０５から４０８にそれぞれ対応したものである。Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは、信号波形６０５、６０６、６０７、６０８のピーク位置をそれぞれ示す。

以上のように構成された球面収差測定パターンのライン端部後退量算出方法について、以下その動作を説明する。

パターン６０２、パターン６０３の長手方向の寸法をそれぞれＨ、Ｉとすると、寸法ＨとＩは、
Ｈ＝Ｅ−Ｄ
Ｉ＝Ｇ−Ｆ
と表される。このＨ、Ｉの式より、パターンピッチの異なる繰り返しパターンの、それぞれのパターンのライン端部の後退量を算出する事が出来る。

次に本発明の第７の実施の形態について、図７を参照しながら説明する。

図７は、本発明の第７の実施の形態の球面収差測定パターンのライン端部後退量算出方法を示すものであり、図７において、図７−(a)はラインとスペースで形成された２種類のパターンピッチの繰り返しパターンを有し、それぞれのパターンのライン端部が外向きで、且つパターンピッチの異なる繰り返しパターン間に、ライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジを有する球面収差測定パターン図である。図７−(b)は図７−(a)の球面収差測定パターン上を電子ビームやレーザービームで走査することにより、あるいは画像認識することにより得られたＪ−Ｊ'ライン上の信号波形図である。

図７−(a)において、７００から７０５は、図５−(a)で説明した５００から５０５にそれぞれ対応したものである。Ｊ−Ｊ'はパターン７０３、パターン７０４からの信号を計測するサンプリングラインを示す。図７−(b)において、７０６から７０９は、図５−(b)で説明した５０６から５０９にそれぞれ対応したものである。Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎは、信号波形７０６、７０７、７０８、７０９のピーク位置をそれぞれ示す。また、ＯはＭとＮの中心位置またはパターン７０３とパターン７０４のライン端部の基準位置を示す。

以上のように構成された球面収差測定パターンのライン端部後退量算出方法について、以下その動作を説明する。

基準位置Ｏからパターン７０３、パターン７０４のライン端部までの距離をそれぞれＰ、Ｑとすると、距離Ｐ、Ｑは、
Ｏ＝(Ｎ−Ｍ)／２
Ｐ＝Ｏ−Ｋ＝(Ｎ−Ｍ)／２−Ｋ
Ｑ＝Ｌ−Ｏ＝Ｌ−(Ｎ−Ｍ)／２
と表される。このＰ、Ｑの式より、パターンピッチの異なる繰り返しパターンの、それぞれのライン端部の後退量を算出する事ができる。

なお、上記実施の形態において、ラインパターンは１または複数本であるが、複数本は３本以上を含み、上限は実施上適当数とする。

本発明にかかる球面収差測定パターンおよび測定方法は、ライン端部の測定感度が高くなり測定精度が向上し、また一回の計測で複数のパターンサイズおよびピッチのライン端部の測定が可能であるため測定に要する時間を短縮でき、またマスクパターンの断面構造を階段状等の特別な構造にする必要がなく、マスク作成も容易になる等の効果があり、球面収差測定パターンおよび測定方法等として有用である。

本発明の第１の実施の形態における球面収差測定パターンの説明図である。 本発明の第２の実施の形態における球面収差測定パターンの説明図である。 本発明の第３の実施の形態における球面収差測定パターンの説明図である。 本発明の第４の実施の形態における球面収差測定方法の説明図であり、（ａ）はパターン図、（ｂ）は信号波形図である。 本発明の第５の実施の形態における球面収差測定方法の説明図であり、（ａ）はパターン図、（ｂ）は信号波形図である。 本発明の第６の実施の形態における球面収差測定パターンのライン端部後退量算出方法の説明図であり、（ａ）はパターン図、（ｂ）は信号波形図である。 本発明の第７の実施の形態における球面収差測定パターンのライン端部後退量算出方法の説明図であり、（ａ）はパターン図、（ｂ）は信号波形図である。 従来の球面収差測定方法の説明図であり、（ａ）、（ｂ）は測定パターン図、（ｃ）は焦点位置を変化させたときの寸法と焦点位置の関係図である。

符号の説明

１００ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
１０１ パターンピッチが広い繰り返しパターン
１０２ パターン１００の中心に位置するパターン
１０３ パターン１０１の中心に位置するパターン
１０４ パターン１００とパターン１０１の中心位置を結ぶ線
１０５ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
１０６ パターンピッチが広い繰り返しパターン
１０７ 孤立パターン
１０８ パターン１０５の中心に位置するパターン
１０９ パターン１０６の中心に位置するパターン
１１０ パターン１０７の中心に位置するパターン
１１１ パターン１０５、パターン１０６、パターン１０７の中心位置を結ぶ線
２００ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
２０１ パターンピッチが広い繰り返しパターン
２０２ パターン２００とパターン２０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
２０３ パターン２００の中心に位置するパターン
２０４ パターン２０１の中心に位置するパターン
２０５ パターン２００とパターン２０１の中心位置を結ぶ線
２０６ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
２０７ パターンピッチが広い繰り返しパターン
２０８ パターン２０６とパターン２０７のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
２０９ パターン２０６の中心に位置するパターン
２１０ パターン２０７の中心に位置するパターン
２１１ パターン２０６とパターン２０７の中心位置を結ぶ線
２１２ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
２１３ パターンピッチが広い繰り返しパターン
２１４ 孤立パターン
２１５ パターン２１２、パターン２１３、パターン２１４のそれぞれのライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
２１６ パターン２１２の中心に位置するパターン
２１７ パターン２１３の中心に位置するパターン
２１８ パターン２１４の中心に位置するパターン
２１９ パターン２１２、パターン２１３、パターン２１４の中心位置を結ぶ線
３００ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
３０１ パターンピッチが広い繰り返しパターン
３０２ パターン３００とパターン３０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
３０３ パターン３００の中心に位置するパターン
３０４ パターン３０１の中心に位置するパターン
３０５ パターン３００とパターン３０１の中心位置を結ぶ線
３０６ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
３０７ パターンピッチが広い繰り返しパターン
３０８ パターン３０６とパターン３０７のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
３０９ パターン３０６の中心に位置するパターン
３１０ パターン３０７の中心に位置するパターン
３１１ パターン３０６とパターン３０７の中心位置を結ぶ線
３１２ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
３１３ パターンピッチが広い繰り返しパターン
３１４ 孤立パターン
３１５ パターン３１２、パターン３１３、パターン３１４のそれぞれのライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
３１６ パターン３１２の中心に位置するパターン
３１７ パターン３１３の中心に位置するパターン
３１８ パターン３１４の中心に位置するパターン
３１９ パターン３１２、パターン３１３、パターン３１４の中心位置を結ぶ線
４００ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
４０１ パターンピッチが広い繰り返しパターン
４０２ パターン４００の中心に位置するパターン
４０３ パターン４０１の中心に位置するパターン
４０４ 電子ビームやレーザービームの走査方向
４０５ パターン４０２のライン端部の位置を示す信号
４０６ パターン４０２のライン端部の位置を示す信号
４０７ パターン４０３のライン端部の位置を示す信号
４０８ パターン４０３のライン端部の位置を示す信号
４０９ パターン４０２の長手方向のパターン寸法
４１０ パターン４０３の長手方向のパターン寸法
５００ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
５０１ パターンピッチが広い繰り返しパターン
５０２ パターン５００とパターン５０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
５０３ パターン５００の中心に位置するパターン
５０４ パターン５０１の中心に位置するパターン
５０５ 電子ビームやレーザービームの走査方向
５０６ パターン５０３のライン端部の位置を示す信号
５０７ パターン５０４のライン端部の位置を示す信号
５０８ パターンエッジ５０２の位置を示す信号
５０９ パターンエッジ５０２の位置を示す信号
５１０ 信号５０８と信号５０９の中心位置
５１１ パターン５０３の基準位置５１０からパターン５０３のライン端部までの距離
５１２ パターン５０４の基準位置５１０からパターン５０４のライン端部までの距離
６００ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
６０１ パターンピッチが広い繰り返しパターン
６０２ パターン６００の中心に位置するパターン
６０３ パターン６０１の中心に位置するパターン
６０４ 電子ビームやレーザービームの走査方向
６０５ パターン６０２のライン端部の位置を示す信号
６０６ パターン６０２のライン端部の位置を示す信号
６０７ パターン６０３のライン端部の位置を示す信号
６０８ パターン６０３のライン端部の位置を示す信号
７００ パターンピッチが狭い繰り返しパターン
７０１ パターンピッチが広い繰り返しパターン
７０２ パターン７００とパターン７０１のライン端部間の基準位置を決めるパターンエッジ
７０３ パターン７００の中心に位置するパターン
７０４ パターン７０１の中心に位置するパターン
７０５ 電子ビームやレーザービームの走査方向
７０６ パターン７０３のライン端部の位置を示す信号
７０７ パターン７０４のライン端部の位置を示す信号
７０８ パターンエッジ７０２の位置を示す信号
７０９ パターンエッジ７０２の位置を示す信号
８００ 寸法測定箇所
８０１ 寸法測定箇所
８０２ ８００の焦点位置依存寸法
８０３ ８０１の焦点位置依存寸法
Ａ,Ａ' パターン４０２、パターン４０３からの信号を計測するサンプリングライン
Ｂ,Ｂ' パターン５０３、パターン５０４からの信号を計測するサンプリングライン
Ｃ,Ｃ' パターン６０２、パターン６０３からの信号を計測するサンプリングライン
Ｄ 信号波形６０５のピーク位置
Ｅ 信号波形６０６のピーク位置
Ｆ 信号波形６０７のピーク位置
Ｇ 信号波形６０８のピーク位置
Ｈ パターン６０２の長手方向の寸法
Ｉ パターン６０３の長手方向の寸法
Ｊ,Ｊ' パターン７０３、パターン７０４からの信号を計測するサンプリングライン
Ｋ 信号波形７０６のピーク位置
Ｌ 信号波形７０７のピーク位置
Ｍ 信号波形７０８のピーク位置
Ｎ 信号波形７０９のピーク位置
Ｏ ピーク位置Ｍとピーク位置Ｎの中心位置
Ｐ 基準位置Ｏからパターン７０３のライン端部までの距離
Ｑ 基準位置Ｏからパターン７０４のライン端部までの距離

Claims (8)

1. ラインパターンが一定のピッチで並列に複数本形成された繰り返しパターンと、
   １本のラインパターン、またはラインパターンが前記ピッチとは異なるピッチで並列に複数本形成された他の繰り返しパターンとを有し、
   各ラインパターンは端部にいくにしたがい細くなる形状を有し、
   前記繰り返しパターンの中心付近に位置する前記ラインパターンと前記１本のラインパターン、または前記繰り返しパターンと前記他の繰り返しパターンのそれぞれの中心付近に位置する前記ラインパターンが、一直線上に並ぶように配置されていることを特徴とする露光装置の球面収差測定パターン。
2. 一定のピッチで形成されている複数のラインパターンの片側に基準位置を決めるパターンエッジを有する請求項１記載の露光装置の球面収差測定パターン。
3. 一定のピッチで形成されている複数のラインパターンの近傍に基準位置を決めるパターンエッジを有する請求項１記載の露光装置の球面収差測定パターン。
4. 請求項１記載の露光装置の球面収差測定パターンであって、焦点位置を変化させて、パターン後退量が異なる複数の測定パターンを形成する工程と、
   前記測定パターンのパターン後退量を計測する工程と、
   前記パターン後退量から最適焦点位置を求める工程とを含む露光装置の球面収差測定方法。
5. パターン後退量は、測定パターン上を電子ビームで走査して検出した二次電子の量からラインパターンの端部によるピーク位置を検出することにより計測する請求項４記載の露光装置の球面収差測定方法。
6. パターン後退量は、測定パターン上をレーザービームで走査して得られた反射光の量からラインパターンの端部によるピーク位置を検出することにより計測する請求項４記載の露光装置の球面収差測定方法。
7. パターン後退量は、測定パターンを画像認識することで得られたイメージコントラストからラインパターンの端部によるピーク位置を検出することにより計測する請求項４記載の露光装置の球面収差測定方法。
8. ラインパターンは片側または近傍に基準位置を決めるパターンエッジを有し、パターンの後退量は前記パターンエッジを基準にして測定される請求項４から請求項７のいずれか１項記載の露光装置の球面収差測定方法。

Images