JP2682523B2 - 露光方法及びモニタパターン - Google Patents
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- 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
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
-
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程で行われる露光装置によるパターンの露光方法と、こ
の露光方法に用いられて露光量及び重ね合わせを確認す
るためのモニタパターンに関する。
程で行われる露光装置によるパターンの露光方法と、こ
の露光方法に用いられて露光量及び重ね合わせを確認す
るためのモニタパターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体装置は高集積化の一路を辿り
ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の分
野においては２５６Ｍあるいは１Ｇの集積度に達しよう
としている。これまで、高集積化に伴う微細化はステッ
パと呼ばれる縮小投影露光装置の投影レンズの高ＮＡ化
と短波長化により達成されてきた。例えば設計線幅１．
２μｍの１ＭＤＲＡＭの時代にはｇ−ｌｉｎｅ（波長４
３６ｎｍ）ステッパが主に採用され、設計線幅０．５μ
ｍの１６ＭＤＲＡＭの世代ではｉ−ｌｉｎｅ（波長３６
５ｎｍ）ステッパが用いられた。更に、設計線幅０．３
０μｍ以下の領域では３６５ｎｍの波長では原理的に焦
点深度と解像力の確保が困難であることから、ＫｒＦ及
びＡｒＦ等のエキシマレーザ光（波長はそれぞれ２４８
ｎｍ及び１９３ｎｍ）の採用が必要になってきている。
このうちＫｒＦエキシマリソグラフィについては既に実
用化の段階にある。
ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の分
野においては２５６Ｍあるいは１Ｇの集積度に達しよう
としている。これまで、高集積化に伴う微細化はステッ
パと呼ばれる縮小投影露光装置の投影レンズの高ＮＡ化
と短波長化により達成されてきた。例えば設計線幅１．
２μｍの１ＭＤＲＡＭの時代にはｇ−ｌｉｎｅ（波長４
３６ｎｍ）ステッパが主に採用され、設計線幅０．５μ
ｍの１６ＭＤＲＡＭの世代ではｉ−ｌｉｎｅ（波長３６
５ｎｍ）ステッパが用いられた。更に、設計線幅０．３
０μｍ以下の領域では３６５ｎｍの波長では原理的に焦
点深度と解像力の確保が困難であることから、ＫｒＦ及
びＡｒＦ等のエキシマレーザ光（波長はそれぞれ２４８
ｎｍ及び１９３ｎｍ）の採用が必要になってきている。
このうちＫｒＦエキシマリソグラフィについては既に実
用化の段階にある。
【０００３】一方でＤＲＡＭは世代交代の度にその容量
を４倍に増加させてきており、微細化だけではチップの
面積を維持することができず、チップサイズの増大を招
いている。したがって、ステッパにおいては露光波長の
短波長化とともに、露光フィールドサイズの拡大のトレ
ンドを持ち、典型的には１Ｍ、１６Ｍ及びそれ以降の世
代で１５ｍｍ□、２０ｍｍ□、２２ｍｍ□となってい
る。しかしながら露光フィールドの拡大には以下に示す
様な問題点があった。第一に露光フィールドの拡大に伴
い投影レンズが大型化しその製造が非常に困難になって
いる。第二は露光フィールドの拡大に伴いマスクパター
ンを転写する半導体基板の平坦度の焦点深度に与える影
響が無視できなくなる。これらの問題点を回避できるこ
とから次世代露光装置として、走査（スキャン）型露光
装置が注目されるようになった。
を４倍に増加させてきており、微細化だけではチップの
面積を維持することができず、チップサイズの増大を招
いている。したがって、ステッパにおいては露光波長の
短波長化とともに、露光フィールドサイズの拡大のトレ
ンドを持ち、典型的には１Ｍ、１６Ｍ及びそれ以降の世
代で１５ｍｍ□、２０ｍｍ□、２２ｍｍ□となってい
る。しかしながら露光フィールドの拡大には以下に示す
様な問題点があった。第一に露光フィールドの拡大に伴
い投影レンズが大型化しその製造が非常に困難になって
いる。第二は露光フィールドの拡大に伴いマスクパター
ンを転写する半導体基板の平坦度の焦点深度に与える影
響が無視できなくなる。これらの問題点を回避できるこ
とから次世代露光装置として、走査（スキャン）型露光
装置が注目されるようになった。
【０００４】図６にスキャン型露光装置の構成図を示
す。パルス光源１０、ビーム整形部１１、フライアイレ
ンズ１２、リレーレンズ１３、可動レチクルブラインド
１４、コンデンサーレンズ１５などからなる照明系と、
縮小投影レンズ１８よりなる投影光学系と、レチクル１
６を載せ走査方向に移動可能なレチクルステージ１７
と、半導体基板１９を載せｘ，ｙ及びｚ（光軸）方向に
移動可能なウェハーステージ２０とにより構成される。
各部分は細かい点においてステッパと異なっているが、
最大の相違点はレチクルステージ１７とウェハーステー
ジ２０が投影光学系の縮小比に応じた速度で対向方向に
走査される点である。例えば、投影光学系の縮小比が１
／４であればレチクルステージ１７が速度ｖでｘ方向に
走査されたとき、ウェハーステージ２０は−ｘ方向に速
度ｖ／４で走査される。
す。パルス光源１０、ビーム整形部１１、フライアイレ
ンズ１２、リレーレンズ１３、可動レチクルブラインド
１４、コンデンサーレンズ１５などからなる照明系と、
縮小投影レンズ１８よりなる投影光学系と、レチクル１
６を載せ走査方向に移動可能なレチクルステージ１７
と、半導体基板１９を載せｘ，ｙ及びｚ（光軸）方向に
移動可能なウェハーステージ２０とにより構成される。
各部分は細かい点においてステッパと異なっているが、
最大の相違点はレチクルステージ１７とウェハーステー
ジ２０が投影光学系の縮小比に応じた速度で対向方向に
走査される点である。例えば、投影光学系の縮小比が１
／４であればレチクルステージ１７が速度ｖでｘ方向に
走査されたとき、ウェハーステージ２０は−ｘ方向に速
度ｖ／４で走査される。
【０００５】スキャン型露光装置においては、図７に示
すように、投影レンズ１８の円形開口２１に対してスリ
ット状の露光フィールド２２で走査されることになるの
で、ステッパの露光フィールド２３と比較すると投影レ
ンズ１８の直径を小さくしたままで広い露光フィールド
を得ることができる。またスリット状の露光フィールド
２２の走査に応じて半導体基板１９のｚ方向の位置及び
傾斜を補正することが可能であるため半導体基板１９の
平坦度が焦点深度に与える影響を小さく抑えることがで
きる。更にレンズディストーションが走査による平均化
効果の為に小さく抑えられる。
すように、投影レンズ１８の円形開口２１に対してスリ
ット状の露光フィールド２２で走査されることになるの
で、ステッパの露光フィールド２３と比較すると投影レ
ンズ１８の直径を小さくしたままで広い露光フィールド
を得ることができる。またスリット状の露光フィールド
２２の走査に応じて半導体基板１９のｚ方向の位置及び
傾斜を補正することが可能であるため半導体基板１９の
平坦度が焦点深度に与える影響を小さく抑えることがで
きる。更にレンズディストーションが走査による平均化
効果の為に小さく抑えられる。
【０００６】また、スキャン型露光装置には光源として
エキシマレーザが主に用いられており、これはパルス光
源である。スキャン型露光装置の中には水銀灯に含まれ
る遠紫外（ＤＵＶ）光を用いている装置、例えばＳＶＧ
Ｌ社製のＭＩＣＲＡＳＣＡＮの様なパルス光源でない装
置もあるが完全な反射光学系を採用しない限り、高解像
力を得ることが難しい。またＤＵＶ領域において高出力
を得られているレーザ光源は現在エキシマレーザしか無
く、スキャン型露光装置用の光源としてはパルス光の採
用が必須の状況である。
エキシマレーザが主に用いられており、これはパルス光
源である。スキャン型露光装置の中には水銀灯に含まれ
る遠紫外（ＤＵＶ）光を用いている装置、例えばＳＶＧ
Ｌ社製のＭＩＣＲＡＳＣＡＮの様なパルス光源でない装
置もあるが完全な反射光学系を採用しない限り、高解像
力を得ることが難しい。またＤＵＶ領域において高出力
を得られているレーザ光源は現在エキシマレーザしか無
く、スキャン型露光装置用の光源としてはパルス光の採
用が必須の状況である。
【０００７】ところが、パルス光を用いたスキャン型露
光装置においては露光量の制御、特に露光フィールド全
面の露光量均一性を得ることが難しい。１パルス毎の露
光量の安定性が良好でない光源を用い目標とする露光量
で露光を行う為には、ステッパの様な一括露光の場合に
は特開昭６０−１６９１３６号公報にて開示されている
様に、目標とする露光量に近づいた時点でＮＤフィルタ
等の減光手段を挿入し露光量の微調節を行う方法が知ら
れている。しかしながら、この方法はスキャン型露光装
置においては採用できない。
光装置においては露光量の制御、特に露光フィールド全
面の露光量均一性を得ることが難しい。１パルス毎の露
光量の安定性が良好でない光源を用い目標とする露光量
で露光を行う為には、ステッパの様な一括露光の場合に
は特開昭６０−１６９１３６号公報にて開示されている
様に、目標とする露光量に近づいた時点でＮＤフィルタ
等の減光手段を挿入し露光量の微調節を行う方法が知ら
れている。しかしながら、この方法はスキャン型露光装
置においては採用できない。
【０００８】またスキャン型露光装置では発光のタイミ
ングによって、例えば露光フィールド内のある部分では
４０パルスで露光され、別の部分では３９パルスで露光
されるということが起こり得る。この場合、露光量差は
２．５％にもなり、問題となる値である。これらの対策
として特開平７−６６１０３号公報、特開平７−７４０
９２号公報には露光量均一化の方策が示されている。こ
れらはスループット向上の為の制約になる可能性があ
り、いずれにしろステッパ方式と比較すると露光量の制
御は難しく露光量の確認を半導体基板上で行う手段が必
要である。
ングによって、例えば露光フィールド内のある部分では
４０パルスで露光され、別の部分では３９パルスで露光
されるということが起こり得る。この場合、露光量差は
２．５％にもなり、問題となる値である。これらの対策
として特開平７−６６１０３号公報、特開平７−７４０
９２号公報には露光量均一化の方策が示されている。こ
れらはスループット向上の為の制約になる可能性があ
り、いずれにしろステッパ方式と比較すると露光量の制
御は難しく露光量の確認を半導体基板上で行う手段が必
要である。
【０００９】これに対し、露光量制御を簡便に行う一般
的な方法としては、図８（ａ）に示すようにレチクル３
１の露光フィールド３２内の各所に線幅測定用のライン
パターンからなるモニタパターン３３を入れておき、レ
ジストパターン形成後に、図８（ｂ）のように測長ＳＥ
Ｍの如き寸法測定手段によりモニタパターン３３の寸法
を測定し、基準となる寸法に対する誤差を測定すること
で露光が適切に行われたか否かを判断していた。また、
パターンの重ね合わせに関しては、従来のステッパ方式
では露光中はレチクルは固定されているため、レチクル
が動くことによる要因は考慮する必要が無かった。これ
に対しスキャン型露光装置ではレチクルと半導体基板の
同期誤差がそのまま重ね合わせ誤差として現れるので、
バーニヤ目盛りの如き重ね合わせ確認パターンを露光フ
ィールド内に多数配置することにより、走査速度の異常
による重ね合わせ誤差を確認していた。
的な方法としては、図８（ａ）に示すようにレチクル３
１の露光フィールド３２内の各所に線幅測定用のライン
パターンからなるモニタパターン３３を入れておき、レ
ジストパターン形成後に、図８（ｂ）のように測長ＳＥ
Ｍの如き寸法測定手段によりモニタパターン３３の寸法
を測定し、基準となる寸法に対する誤差を測定すること
で露光が適切に行われたか否かを判断していた。また、
パターンの重ね合わせに関しては、従来のステッパ方式
では露光中はレチクルは固定されているため、レチクル
が動くことによる要因は考慮する必要が無かった。これ
に対しスキャン型露光装置ではレチクルと半導体基板の
同期誤差がそのまま重ね合わせ誤差として現れるので、
バーニヤ目盛りの如き重ね合わせ確認パターンを露光フ
ィールド内に多数配置することにより、走査速度の異常
による重ね合わせ誤差を確認していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような露光量の適正を判断するために用いられる線幅
測定用のモニタパターンでは、露光の適正、不適正の判
断には少なくとも電子ビームによる寸法測定装置が必要
であり、また一露光フィールドにつき多数点の測定が必
要である為露光の良否判定に多大な時間と装置が必要で
あった。その理由は、パルス光によるスキャン型露光装
置においては、対象とする線幅は０．２５μｍ以下であ
り、レジストパターンに対して０．０２μｍ以下の測定
精度がないと露光の適正、不適正の判断はできない。こ
の測定精度は光学式寸法測定装置では達成できないレベ
ルである。
たような露光量の適正を判断するために用いられる線幅
測定用のモニタパターンでは、露光の適正、不適正の判
断には少なくとも電子ビームによる寸法測定装置が必要
であり、また一露光フィールドにつき多数点の測定が必
要である為露光の良否判定に多大な時間と装置が必要で
あった。その理由は、パルス光によるスキャン型露光装
置においては、対象とする線幅は０．２５μｍ以下であ
り、レジストパターンに対して０．０２μｍ以下の測定
精度がないと露光の適正、不適正の判断はできない。こ
の測定精度は光学式寸法測定装置では達成できないレベ
ルである。
【００１１】また、重ね合わせ誤差を測定するためのモ
ニタパターンはバーニヤパターン又は矩形パターンによ
るものであるため、前記した寸法測定用のモニタパター
ンと兼用することが困難であった。そのため、露光フィ
ールド内に配置するモニタパターンの数が極めて多数に
なり、これらをスクライブ線の中に配置すればダイシン
グの際に問題が発生し、これらを半導体装置内に配置す
ればチップ中の有効でない面積が増大するという問題が
あった。ダイシングの際に問題が発生する理由として
は、例えばスクライブ線内に多数のモニタパターンが存
在すると被加工膜が残ることになり、アルミニウム等の
膜が残った場合、切断が難しいことが挙げられる。
ニタパターンはバーニヤパターン又は矩形パターンによ
るものであるため、前記した寸法測定用のモニタパター
ンと兼用することが困難であった。そのため、露光フィ
ールド内に配置するモニタパターンの数が極めて多数に
なり、これらをスクライブ線の中に配置すればダイシン
グの際に問題が発生し、これらを半導体装置内に配置す
ればチップ中の有効でない面積が増大するという問題が
あった。ダイシングの際に問題が発生する理由として
は、例えばスクライブ線内に多数のモニタパターンが存
在すると被加工膜が残ることになり、アルミニウム等の
膜が残った場合、切断が難しいことが挙げられる。
【００１２】本発明の目的は、少ない測定パターンで露
光量の適正判断と、重ね合わせ誤差測定を可能にした露
光方法とモニタパターンを提供することにある。
光量の適正判断と、重ね合わせ誤差測定を可能にした露
光方法とモニタパターンを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の露光方法は、マ
スク上に形成された回路パターンを投影露光装置により
半導体基板上に繰り返し露光を行う露光方法において、
露光された一方のパターンには線幅が等しくかつ等ピッ
チで配列された複数の第１のモニタパターンを露光し、
これに隣接する他方のパターンには第１のモニタパター
ンと等ピッチで配列されかつ線幅が段階的に変化される
複数の第２のモニタパターンを第１のモニタパターンに
接するように露光し、第１のモニタパターンと第２のモ
ニタパターンとのピッチ方向の位置ずれと、複数のモニ
タパターンのうちの線幅が一致されるモニタパターンと
を確認して露光量と重ね合わせを判定することを特徴と
する。
スク上に形成された回路パターンを投影露光装置により
半導体基板上に繰り返し露光を行う露光方法において、
露光された一方のパターンには線幅が等しくかつ等ピッ
チで配列された複数の第１のモニタパターンを露光し、
これに隣接する他方のパターンには第１のモニタパター
ンと等ピッチで配列されかつ線幅が段階的に変化される
複数の第２のモニタパターンを第１のモニタパターンに
接するように露光し、第１のモニタパターンと第２のモ
ニタパターンとのピッチ方向の位置ずれと、複数のモニ
タパターンのうちの線幅が一致されるモニタパターンと
を確認して露光量と重ね合わせを判定することを特徴と
する。
【００１４】また、本発明のモニタパターンは、マスク
を用いて半導体基板上に繰り返し露光を行う際に露光状
態の確認を行うためのモニタパターンであって、マスク
上の露光領域の外周部に配置され、一方の辺には線幅が
等しくかつ等ピッチで配列された複数の第１のモニタパ
ターンと、他方の辺には第１のモニタパターンと等ピッ
チで配列されかつ線幅が段階的に変化される複数の第２
のモニタパターンとで構成されることを特徴とする。こ
こで、第２のモニタパターンのうち、中間に位置される
モニタパターンの幅寸法は第１のモニタパターンの幅寸
法に等しく設定される。また、第１及び第２のモニタパ
ターンは、マスクが繰り返し露光されたときに、隣接し
て露光された回路パターン間で互いに接触された状態で
個々のモニタパターンが対向位置されるように形成され
る。
を用いて半導体基板上に繰り返し露光を行う際に露光状
態の確認を行うためのモニタパターンであって、マスク
上の露光領域の外周部に配置され、一方の辺には線幅が
等しくかつ等ピッチで配列された複数の第１のモニタパ
ターンと、他方の辺には第１のモニタパターンと等ピッ
チで配列されかつ線幅が段階的に変化される複数の第２
のモニタパターンとで構成されることを特徴とする。こ
こで、第２のモニタパターンのうち、中間に位置される
モニタパターンの幅寸法は第１のモニタパターンの幅寸
法に等しく設定される。また、第１及び第２のモニタパ
ターンは、マスクが繰り返し露光されたときに、隣接し
て露光された回路パターン間で互いに接触された状態で
個々のモニタパターンが対向位置されるように形成され
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の実施形態を説明する
ためのマスク（レクチル）の平面図であり、矩形型のマ
スク１は半導体装置を形成するための回路パターンを露
光するための露光フィールド２と、この露光フィールド
２の周囲に配置されたスクライブ領域３とを有してい
る。このマスク１は図６に示したようなスキャン露光装
置のレチクル１６として構成されているものであり、レ
チクルステージ１７によって図示のｘ方向に走査されな
がら半導体基板１９に対して露光を行うように構成され
るものとする。そして、このマスク１の上下のスクライ
ブ領域３、すなわち露光時の走査方向に沿った両側辺の
スクライブ領域にそれぞれモニタパターン４が形成され
ている。
参照して説明する。図１は本発明の実施形態を説明する
ためのマスク（レクチル）の平面図であり、矩形型のマ
スク１は半導体装置を形成するための回路パターンを露
光するための露光フィールド２と、この露光フィールド
２の周囲に配置されたスクライブ領域３とを有してい
る。このマスク１は図６に示したようなスキャン露光装
置のレチクル１６として構成されているものであり、レ
チクルステージ１７によって図示のｘ方向に走査されな
がら半導体基板１９に対して露光を行うように構成され
るものとする。そして、このマスク１の上下のスクライ
ブ領域３、すなわち露光時の走査方向に沿った両側辺の
スクライブ領域にそれぞれモニタパターン４が形成され
ている。
【００１６】前記モニタパターン４は、マスク１の辺の
長さ方向に所要の間隔で複数個配列されている。各モニ
タパターン４は、同図に拡大図示するように、上側のス
クライブ領域３の第１のモニタパターン４Ａは、それぞ
れの幅寸法が段階的に相違される複数個、ここでは５個
の矩形パターン５ａ〜５ｅが一定のピッチ寸法で配列さ
れている。また、下側のスクライブ領域の第２のモニタ
パターン４Ａは、それぞれの幅寸法が等しい５個の矩形
パターン６ａ〜６ｅが一定のピッチ寸法で配列されてい
る。ここで、前記第１のモニタパターン４Ａでは、その
中央の矩形パターン５ｃの幅寸法は第１のモニタパター
ン４Ａの各矩形パターン６ａ〜６ｅと同一幅寸法に設定
される。また、第１及び第２の各モニタパターン４Ａ，
４Ｂにおける各矩形パターン５ａ〜５ｅと６ａ〜６ｅの
ピッチ寸法は等しく設定されている。
長さ方向に所要の間隔で複数個配列されている。各モニ
タパターン４は、同図に拡大図示するように、上側のス
クライブ領域３の第１のモニタパターン４Ａは、それぞ
れの幅寸法が段階的に相違される複数個、ここでは５個
の矩形パターン５ａ〜５ｅが一定のピッチ寸法で配列さ
れている。また、下側のスクライブ領域の第２のモニタ
パターン４Ａは、それぞれの幅寸法が等しい５個の矩形
パターン６ａ〜６ｅが一定のピッチ寸法で配列されてい
る。ここで、前記第１のモニタパターン４Ａでは、その
中央の矩形パターン５ｃの幅寸法は第１のモニタパター
ン４Ａの各矩形パターン６ａ〜６ｅと同一幅寸法に設定
される。また、第１及び第２の各モニタパターン４Ａ，
４Ｂにおける各矩形パターン５ａ〜５ｅと６ａ〜６ｅの
ピッチ寸法は等しく設定されている。
【００１７】このようにモニタパターン４が形成された
マスク１を用いてスキャン型露光装置で半導体基板１９
に対して露光を行った状態を図２に示す。ここでは、半
導体基板１９上にＫｒＦエキシマレーザ光を光源とする
ステップ＆スキャン露光装置により、半導体装置を形成
するための露光フィールド２が順次転写される。この転
写により形成される各半導体装置はスクライブ領域３に
より分離されることになる。スクライブ領域３はその線
幅は１００μｍであり、その略中央位置が前記マスク１
を露光する際のステップ境界部となり、同図に破線で示
す境界線７に沿って前記モニターパターン４が露光され
ることになる。
マスク１を用いてスキャン型露光装置で半導体基板１９
に対して露光を行った状態を図２に示す。ここでは、半
導体基板１９上にＫｒＦエキシマレーザ光を光源とする
ステップ＆スキャン露光装置により、半導体装置を形成
するための露光フィールド２が順次転写される。この転
写により形成される各半導体装置はスクライブ領域３に
より分離されることになる。スクライブ領域３はその線
幅は１００μｍであり、その略中央位置が前記マスク１
を露光する際のステップ境界部となり、同図に破線で示
す境界線７に沿って前記モニターパターン４が露光され
ることになる。
【００１８】図３はｙ方向に隣接して転写されたマスク
１のパターンによって形成された前記第１及び第２の各
モニターパターン４Ａ，４Ｂの関係を示す模式図であ
る。第１及び第２のモニタパターン４Ａ，４Ｂは、境界
線７に沿って互いに接するように形成される。ここで、
第１のモニタパターン４Ａは、各矩形パターン５ａ〜５
ｅの幅寸法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ，Ｌｅがそれぞれ
０．４２，０．４６，０．５０，０．５４，０．５８μ
ｍに設定され、第２のモニタパターン４Ｂは各矩形パタ
ーン６ａ〜６ｅの幅寸法Ｌｓが０．５０μｍに設定され
ている。したがって、これらの隣接する第１及び第２の
モニタパターン４Ａ，４Ｂ間のずれや線幅の比較を容易
に行うことが可能となる。
１のパターンによって形成された前記第１及び第２の各
モニターパターン４Ａ，４Ｂの関係を示す模式図であ
る。第１及び第２のモニタパターン４Ａ，４Ｂは、境界
線７に沿って互いに接するように形成される。ここで、
第１のモニタパターン４Ａは、各矩形パターン５ａ〜５
ｅの幅寸法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ，Ｌｅがそれぞれ
０．４２，０．４６，０．５０，０．５４，０．５８μ
ｍに設定され、第２のモニタパターン４Ｂは各矩形パタ
ーン６ａ〜６ｅの幅寸法Ｌｓが０．５０μｍに設定され
ている。したがって、これらの隣接する第１及び第２の
モニタパターン４Ａ，４Ｂ間のずれや線幅の比較を容易
に行うことが可能となる。
【００１９】したがって、第１のモニタパターン４Ａの
うち、中間の矩形パターン５ｃの幅寸法Ｌｃと、第２の
モニタパターン４Ｂの矩形パターン６ｃの幅寸法Ｌｓと
は等しい幅寸法に設定されているため、両者を直接対比
させることで、いずれの幅寸法が大きいかを容易に確認
することができ、これにより、露光量が適切であるか否
かを容易に判定することが可能となる。この場合、第１
のモニタパターン４Ａの矩形パターン５ａ〜５ｅうちの
いずれの矩形パターンの幅寸法が第２のモニタパターン
４Ｂの矩形パターン６ａ〜６ｅの幅寸法に等しいか、或
いは近似しているかを確認することで、その露光量が過
度であるか、過少であるかの判定も容易となり、さらに
その矩形パターンが中間位置の矩形パターン５ｃから何
番目であるかを確認することで、過度あるいは過少の露
光量を定量的に判定することも可能となる。
うち、中間の矩形パターン５ｃの幅寸法Ｌｃと、第２の
モニタパターン４Ｂの矩形パターン６ｃの幅寸法Ｌｓと
は等しい幅寸法に設定されているため、両者を直接対比
させることで、いずれの幅寸法が大きいかを容易に確認
することができ、これにより、露光量が適切であるか否
かを容易に判定することが可能となる。この場合、第１
のモニタパターン４Ａの矩形パターン５ａ〜５ｅうちの
いずれの矩形パターンの幅寸法が第２のモニタパターン
４Ｂの矩形パターン６ａ〜６ｅの幅寸法に等しいか、或
いは近似しているかを確認することで、その露光量が過
度であるか、過少であるかの判定も容易となり、さらに
その矩形パターンが中間位置の矩形パターン５ｃから何
番目であるかを確認することで、過度あるいは過少の露
光量を定量的に判定することも可能となる。
【００２０】一方、第１のモニタパターン４Ａと第２の
モニタパターン４Ｂの各矩形パターン５ａ〜５ｅと６ａ
〜６ｅは、それぞれ同一ピッチ寸法であるために、各矩
形パターンの中心は互いに一致されるはずであるが、そ
の中心のずれ状態を確認することで、マスク重ね合わせ
を判定することができる。この場合、例えば、幅寸法が
等しい第１のモニタパターン４Ａの中央の矩形パターン
５ｃと、これに対向する第２のモニタパターン４Ｂの中
央の矩形パターン６ｃとに注目すれば、図４に示すよう
に、マスク１（レチクル１６）と半導体基板１９の同期
走査に異常が生じた場合、両矩形パターン５ｃと６ｃに
走査方向のずれが生じるため、このずれから重ね合わせ
のずれが判定できる。
モニタパターン４Ｂの各矩形パターン５ａ〜５ｅと６ａ
〜６ｅは、それぞれ同一ピッチ寸法であるために、各矩
形パターンの中心は互いに一致されるはずであるが、そ
の中心のずれ状態を確認することで、マスク重ね合わせ
を判定することができる。この場合、例えば、幅寸法が
等しい第１のモニタパターン４Ａの中央の矩形パターン
５ｃと、これに対向する第２のモニタパターン４Ｂの中
央の矩形パターン６ｃとに注目すれば、図４に示すよう
に、マスク１（レチクル１６）と半導体基板１９の同期
走査に異常が生じた場合、両矩形パターン５ｃと６ｃに
走査方向のずれが生じるため、このずれから重ね合わせ
のずれが判定できる。
【００２１】また、この場合、図５に示すように、第１
のモニタパターン４Ａのうち、いずれの矩形パターンの
一側縁が第２のモニタパターン４Ｂのいずれの矩形パタ
ーンの一側縁に一致されているかを確認し、この矩形パ
ターンが中間位置の矩形パターン５ｃから何番目である
かを確認することで、その重ね合わせの誤差を定量的に
判定することも可能となる。
のモニタパターン４Ａのうち、いずれの矩形パターンの
一側縁が第２のモニタパターン４Ｂのいずれの矩形パタ
ーンの一側縁に一致されているかを確認し、この矩形パ
ターンが中間位置の矩形パターン５ｃから何番目である
かを確認することで、その重ね合わせの誤差を定量的に
判定することも可能となる。
【００２２】なお、このずれを判定する場合、露光装置
の光学系のレンズディストーションにより、５０ｎｍ程
度以下のパターンずれが走査速度の異常とは関係なく発
生するため、これと混同するおそれがあるが、レンズデ
ィストーションにより発生するずれ量はステップ＆スキ
ャン露光装置においては走査方向の直線上では位置に関
わらず一定であるので、走査速度の異常とは識別がつ
く。また同期走査に明確な異常が発生すれば、そのずれ
量はレンズディストーションによるずれ量の比ではな
く、他のモニターパターンと比較するまでもなく判定可
能である。
の光学系のレンズディストーションにより、５０ｎｍ程
度以下のパターンずれが走査速度の異常とは関係なく発
生するため、これと混同するおそれがあるが、レンズデ
ィストーションにより発生するずれ量はステップ＆スキ
ャン露光装置においては走査方向の直線上では位置に関
わらず一定であるので、走査速度の異常とは識別がつ
く。また同期走査に明確な異常が発生すれば、そのずれ
量はレンズディストーションによるずれ量の比ではな
く、他のモニターパターンと比較するまでもなく判定可
能である。
【００２３】したがって、この実施形態では、１つのモ
ニタパターンによって露光量の適否と、走査速度の異常
による重ね合わせの誤差の判定とが可能となる。このた
め、複数種類のモニタパターンにより露光量や重ね合わ
せを判定する場合に比較して、モニタパターン数を低減
することができる。これにより、露光フィールドの有効
面積を低減することがないようにモニタパターンをスク
ライブ領域に形成した場合でも、半導体装置の製造によ
り被加工膜が残ることは少なくなり、アルミニウム等の
膜残りが低減されて半導体基板の切断を容易に行うこと
ができる。また、幅寸法が異なる複数のモニタパターン
を利用して露光量やずれ量を定量的に判定することがで
きるため、高精度の寸法測定装置を用いることなく、し
かもこれらの判定を迅速に行うことが可能となる。
ニタパターンによって露光量の適否と、走査速度の異常
による重ね合わせの誤差の判定とが可能となる。このた
め、複数種類のモニタパターンにより露光量や重ね合わ
せを判定する場合に比較して、モニタパターン数を低減
することができる。これにより、露光フィールドの有効
面積を低減することがないようにモニタパターンをスク
ライブ領域に形成した場合でも、半導体装置の製造によ
り被加工膜が残ることは少なくなり、アルミニウム等の
膜残りが低減されて半導体基板の切断を容易に行うこと
ができる。また、幅寸法が異なる複数のモニタパターン
を利用して露光量やずれ量を定量的に判定することがで
きるため、高精度の寸法測定装置を用いることなく、し
かもこれらの判定を迅速に行うことが可能となる。
【００２４】なお、前記した実施形態では、本発明をス
テップ＆スキャン型露光装置に適用した例であるが、本
発明はステッパを含む他のタイプの露光装置を用いた露
光方法、およびその際に用いるマスクのモニタパターン
として適用することは可能である。また、前記実施形態
は、マスクの１つの辺に複数のモニタパターン群を配列
した例を示しているが、最低１つのモニタパターン群が
あれば本発明が実現できるため、実施形態の数に限られ
ることなく必要とされる群数のモニタパターンを設けれ
ばよい。
テップ＆スキャン型露光装置に適用した例であるが、本
発明はステッパを含む他のタイプの露光装置を用いた露
光方法、およびその際に用いるマスクのモニタパターン
として適用することは可能である。また、前記実施形態
は、マスクの１つの辺に複数のモニタパターン群を配列
した例を示しているが、最低１つのモニタパターン群が
あれば本発明が実現できるため、実施形態の数に限られ
ることなく必要とされる群数のモニタパターンを設けれ
ばよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、線幅が等
しくかつ等ピッチで配列された複数の第１のモニタパタ
ーンと、第１のモニタパターンと等ピッチで配列されか
つ線幅が段階的に変化される複数の第２のモニタパター
ンとを利用し、これら第１及び第２のモニタパターンを
比較することで、露光量の適否を定量的に判定すること
が可能となり、かつこれと同時にマスク重ね合わせの位
置ずれとそのずれ量を定量的に判定することができる。
これにより少ないモニタパターンでの露光量と重ね合わ
せの適否の判定が可能となり、露光フィールドにおける
有効面積を増大し、かつその一方でスクライブ領域での
半導体基板の切断を容易なものにでき、しかも露光量と
重ね合わせの適否を迅速に判定することができる効果が
ある。
しくかつ等ピッチで配列された複数の第１のモニタパタ
ーンと、第１のモニタパターンと等ピッチで配列されか
つ線幅が段階的に変化される複数の第２のモニタパター
ンとを利用し、これら第１及び第２のモニタパターンを
比較することで、露光量の適否を定量的に判定すること
が可能となり、かつこれと同時にマスク重ね合わせの位
置ずれとそのずれ量を定量的に判定することができる。
これにより少ないモニタパターンでの露光量と重ね合わ
せの適否の判定が可能となり、露光フィールドにおける
有効面積を増大し、かつその一方でスクライブ領域での
半導体基板の切断を容易なものにでき、しかも露光量と
重ね合わせの適否を迅速に判定することができる効果が
ある。
【図１】本発明の実施形態を説明するためのマスクの平
面図とモニタパターンの拡大図である。
面図とモニタパターンの拡大図である。
【図２】図１のマスクでパターン露光を行った半導体基
板の平面図である。
板の平面図である。
【図３】モニタパターンを利用した露光量の判定方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図４】モニタパターンを利用したずれ状態の判定方法
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図５】モニタパターンを利用したずれ量の判定方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図６】スキャン型露光装置の構成を示す図である。
【図７】スキャン露光装置の露光スリットを説明するた
めの図である。
めの図である。
【図８】従来のモニタパターンとこれを用いて露光量の
適否を判定する方法を説明するための図である。
適否を判定する方法を説明するための図である。
１ マスク（レチクル） ２ 露光フィールド ３ スクライブ領域 ４ モニタパターン ４Ａ 第１のモニタパターン ４Ｂ 第２のモニタパターン ５ａ〜５ｅ 矩形パターン ６ａ〜６ｅ 矩形パターン ７ 境界線 １０ パルス光源 １２ フライアイレンズ １５ コンデンサレンズ １６ レチクル １７ レクチルステージ １８ 投影レンズ １９ 半導体基板 ２０ ウェハステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８ ５２５Ｃ ５２７
Claims (6)
- 【請求項１】 マスク上に形成された回路パターンを投
影露光装置により半導体基板上に繰り返し露光を行う露
光方法において、露光された一方のパターンには線幅が
等しくかつ等ピッチで配列された複数の第１のモニタパ
ターンを露光し、これに隣接する他方のパターンには前
記第１のモニタパターンと等ピッチで配列されかつ線幅
が段階的に変化される複数の第２のモニタパターンを第
１のモニタパターンに接するように露光し、前記第１の
モニタパターンと第２のモニタパターンとのピッチ方向
の位置ずれと、複数のモニタパターンのうちの線幅が一
致されるモニタパターンとを確認することで、露光量と
重ね合わせを判定することを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 マスク上に形成された回路パターンを投
影露光装置により半導体基板上に繰り返し露光を行う際
に露光状態の確認を行うためのモニタパターンであっ
て、前記マスク上の露光領域の外周部に配置され、一方
の辺には線幅が等しくかつ等ピッチで配列された複数の
第１のモニタパターンと、他方の辺には第１のモニタパ
ターンと等ピッチで配列されかつ線幅が段階的に変化さ
れる複数の第２のモニタパターンとで構成されることを
特徴とするモニタパターン。 - 【請求項３】 第２のモニタパターンのうち、中間に位
置されるモニタパターンの幅寸法は第１のモニタパター
ンの幅寸法に等しく設定される請求項２のモニタパター
ン。 - 【請求項４】 第１及び第２のモニタパターンは、マス
クが繰り返し露光されたときに、隣接して露光された回
路パターン間で互いに接触された状態で個々のモニタパ
ターンが対向位置されるように形成されてなる請求項３
のモニタパターン。 - 【請求項５】 第１及び第２のモニタパターンは走査型
投影露光装置の走査方向に沿うマスク外周部に配置され
る請求項４のモニタパターン。 - 【請求項６】 第１及び第２のモニタパターンは、走査
型投影露光装置の走査方向に沿ってそのピッチ寸法と幅
寸法が設定される矩形型のパターンとして形成されてな
る請求項５のモニタパターン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304792A JP2682523B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 露光方法及びモニタパターン |
| US08/754,367 US5800951A (en) | 1995-11-22 | 1996-11-22 | Exposure method and exposure mask with monitoring patterns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304792A JP2682523B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 露光方法及びモニタパターン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148222A JPH09148222A (ja) | 1997-06-06 |
| JP2682523B2 true JP2682523B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=17937298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304792A Expired - Fee Related JP2682523B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 露光方法及びモニタパターン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5800951A (ja) |
| JP (1) | JP2682523B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7670729B2 (en) | 2004-06-04 | 2010-03-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Measurement method and apparatus, exposure apparatus, and device fabrication method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW357262B (en) | 1996-12-19 | 1999-05-01 | Nikon Corp | Method for the measurement of aberration of optical projection system, a mask and a exposure device for optical project system |
| US5962173A (en) * | 1997-03-27 | 1999-10-05 | Vlsi Technology, Inc. | Method for measuring the effectiveness of optical proximity corrections |
| US5902703A (en) * | 1997-03-27 | 1999-05-11 | Vlsi Technology, Inc. | Method for measuring dimensional anomalies in photolithographed integrated circuits using overlay metrology, and masks therefor |
| US6022649A (en) * | 1998-09-21 | 2000-02-08 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. | Wafer stepper method utilizing a multi-segment global alignment mark |
| JP3492341B2 (ja) * | 2001-08-27 | 2004-02-03 | Ｎｅｃマイクロシステム株式会社 | 半導体装置およびその製造方法ならびにレチクル |
| US6766507B2 (en) | 2002-04-12 | 2004-07-20 | International Business Machines Corporation | Mask/wafer control structure and algorithm for placement |
| JP4506209B2 (ja) * | 2004-03-04 | 2010-07-21 | 日本ビクター株式会社 | フォトレジストパターンの形成方法 |
| FR2875624A1 (fr) * | 2004-09-23 | 2006-03-24 | St Microelectronics Sa | Generation deterministe d'un numero d'identifiant d'un circuit integre |
| CN100432840C (zh) * | 2005-02-07 | 2008-11-12 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻制程中对掩膜图案进行光学邻近修正的方法 |
| JP5507875B2 (ja) * | 2009-04-14 | 2014-05-28 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光方法およびデバイス製造方法 |
| US8619236B2 (en) | 2010-11-24 | 2013-12-31 | International Business Machines Corporation | Determining lithographic set point using optical proximity correction verification simulation |
| US8577489B2 (en) | 2011-01-26 | 2013-11-05 | International Business Machines Corporation | Diagnosing in-line critical dimension control adjustments using optical proximity correction verification |
| US8499260B2 (en) * | 2011-01-26 | 2013-07-30 | International Business Machines Corporation | Optical proximity correction verification accounting for mask deviations |
| TWI497632B (zh) * | 2013-04-01 | 2015-08-21 | Process monitoring method and surface analysis system | |
| DE102017204719A1 (de) * | 2017-03-21 | 2018-09-27 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Metrologie-Target |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169163A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS63151948A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-24 | Nec Corp | 露光用マスク |
| JPH0444307A (ja) * | 1990-06-12 | 1992-02-14 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2862477B2 (ja) * | 1993-06-29 | 1999-03-03 | キヤノン株式会社 | 露光装置及び該露光装置を用いてデバイスを製造する方法 |
| JP3348928B2 (ja) * | 1993-08-26 | 2002-11-20 | 株式会社ニコン | 走査露光方法、走査型露光装置、及び露光量制御装置 |
| US5601957A (en) * | 1994-06-16 | 1997-02-11 | Nikon Corporation | Micro devices manufacturing method comprising the use of a second pattern overlying an alignment mark to reduce flattening |
-
1995
- 1995-11-22 JP JP7304792A patent/JP2682523B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-11-22 US US08/754,367 patent/US5800951A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7670729B2 (en) | 2004-06-04 | 2010-03-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Measurement method and apparatus, exposure apparatus, and device fabrication method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09148222A (ja) | 1997-06-06 |
| US5800951A (en) | 1998-09-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |