JP3274396B2 - パターン測定方法 - Google Patents
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Description
における転写パターンの測定方法に係わり、特にレンズ
収差や非対称照明を調べるためのパターン測定方法に関
する。
る傾向にあり、デザインルール1/4μm以下のデバイ
ス開発が進められている。このような超微細デバイスで
は、特にリソグラフィ技術の進歩が強く要求され、Ar
Fエキシマレーザーリソグラフィ,電子ビームリソグラ
フィ,X線リソグラフィ等の次世代リソグラフィの技術
開発が積極的に進められている。一方、アテニュエイテ
ッドマスクやレベンソンマスク等の位相コントロールマ
スク技術や、輪帯や4つ目等の変形照明技術も、リソグ
ラフィ能力を高める上で重要な技術である。
特定のパターン例えばツインホールパターン等で非対称
に転写される問題が目立ち始めてきている。この現象
は、主にプロジェクションレンズの収差に原因があると
考えられ、更に輪帯照明技術を用いると、この非対称が
強調される傾向にあることが判ってきている。
p.414-423 』や文献2『Proc.of SPIE, Micro-lithogra
phy 97(1997),3051-24』においては、「非対称に露光さ
れる原因は“中心ずれ”コマ収差である。」との報告が
なされている。従来より、露光装置の評価項目に挙げら
れているコマ収差の評価方法として、マスク上で全て同
じ線幅で形成された5本ラインパターンをウェハ上に転
写し、その両端のライン幅の差を測長タイプの走査電子
顕微鏡(SEM)によって測定する線幅異常値測定が用
いられている。また、実際のデバイスパターンを用いた
評価として、直接ツインホールパターンのホールサイズ
差を測長タイプのSEMで測定することも行われてき
た。
スクに極めて厳しい寸法精度が要求される。例えば、前
者の5本ラインパターンによる評価方法に用いるマスク
パターンを作成するためには、周期パターンの末端パタ
ーンでの複雑な近接効果を精度良く補正し、末端パター
ンのライン幅をその他のライン幅と全く同寸法に仕上げ
ること重要である。このため、評価パターンが微細にな
るほど評価用マスクの供給が困難である。従って、従来
の評価方法で可能な限界ターゲット寸法は精々0.25
μmレベルまでであり、将来に渡って有効なコマ収差評
価方法であるとは言い難い。
なく、パターンの粗密によって転写位置をずらすことが
一般的に知られている。この現象を利用したコマ収差の
評価方法として、前述の文献の中で、次に示すような方
法を採用している。
ン或いは0.8μmライン&スペースパターンをシリコ
ンウェハ上に露光し、シリコンウェハを深さ100nm
程度エッチングする。このようにして作成した下地基板
に、0.3μmライン&スペースパターン或いは0.4
μmライン&スペースパターン、又は0.3μmホール
パターン或いは0.4μmホールパターンを重ね合せて
露光し、下地のパターンとの重なり具合を測長タイプの
SEMで測定する。そして、露光領域全体における0.
6μmパターンに対する0.3μmパターンの位置ず
れ、或いは0.8μmパターンに対する0.4μmパタ
ーンの位置ずれを観察する。
の作成に時間がかかるだけでなく、測定にも時間がかか
り、結果を出すのに数日も待たなければならないという
欠点がある。また、測定結果自体にも重ね合せ露光の際
のアライメント誤差が上乗せされているため、真の値を
直接得ることはできない。
ズ収差や非対称照明の評価に、SEMによる5本ライン
パターンの線幅異常値測定等や、ピッチの異なる2種類
のパターンを重ねて形成し、その重なり具合をSEMで
測定する等の方法が用いられているが、これらの評価方
法は、測定時間が掛かる上に、マスクの寸法精度等によ
り誤差が大きい。また、ターゲット寸法が小さくなるに
従って、相対的な測定誤差が益々大きくなる問題があっ
た。
もので、その目的とするところは、測定試料の作成にさ
ほどの時間を要することなく、レンズ収差や非対称照明
を調べるためのパターン測定を短時間で正確に行い得る
パターン測定方法を提供することにある。
するために本発明は、次のような構成を採用している。
(1)レンズ収差や非対称照明を調べるためのパターン
測定方法において、複数の単位パターンが第1の直線の
直交方向に等間隔に並び、且つこの第1の直線に対して
実質的に線対称に配置された周期パターンからなるマス
クパターンを基板上に転写する第1の工程と、第1の工
程の前又は後に、前記周期パターンの中央部の所定数の
単位パターンの少なくとも一部を取り除くための抜きパ
ターンが前記基板上で第1の直線に対応する第2の直線
に対して実質的に線対称に配置されたマスクパターンを
前記基板上に転写する第2の工程と、第1の工程により
形成された転写パターンの最外側の単位パターンの位置
と、第1の工程により形成された転写パターンのうち第
2の工程により取り除かれたパターンに隣接する最内側
の単位パターンの位置とをそれぞれ検出する第3の工程
とを含むことを特徴とする。
めのパターン測定方法において、複数の単位パターンが
第1の直線の直交方向に等間隔に並び、且つこの第1の
直線に対して実質的に線対称である周期パターンからな
る第1のパターンと、第1の直線に対して実質的に線対
称で前記単位パターンよりも線幅の太い第2のパターン
とを有するマスクパターンを基板上に転写する第1の工
程と、第1の工程の前又は後に、第1のパターンの所定
数の少なくとも一部を取り除くための抜きパターンが前
記基板上で第1の直線に対応する第2の直線に対して実
質的に線対称に配置されたマスクパターンを前記基板上
に転写する第2の工程と、第1の工程により形成された
第2のパターンの転写パターンの位置と、第1の工程に
より形成された第1のパターンの転写パターンのうち第
2の工程により取り除かれたパターンに隣接する単位パ
ターンの位置とをそれぞれを検出する第3の工程を有す
ることを特徴とする。
めのパターン測定方法において、複数の単位パターンが
第1の直線の直交方向に等間隔に並び、この第1の直線
に対して実質的に線対称に配置された周期パターンから
なるマスクパターンを基板上に転写する第1の工程と、
第1の工程の前又は後に、前記周期パターンのの所定数
の少なくとも一部を取り除き、且つ該周期パターンとは
独立に開口エッジを形成するための抜きパターンが前記
基板上で第1の直線に対応する第2の直線に対して実質
的に線対称に配置されたマスクパターンを前記基板上に
転写する第2の工程と、第2の工程により形成された転
写パターンの開口エッジ位置と、第1の工程により形成
された転写パターンの中で、第2の工程により取り除か
れたパターンに隣接する単位パターンの位置とをそれぞ
れ検出する第3の工程を含むことを特徴とする。
状パターン又はホールパターンを用いたことを特徴とす
る。(5)上記の(1)〜(3)において、第1の直線
が直交する2つの直線で構成され、第1の工程で用いる
マスクパターンは、これらの直交する2つの直線の直交
方向に等間隔に並び、且つこの2つの直線に対してそれ
ぞれに線対称なパターンを有することを特徴とする。
めのパターン測定方法において、X軸方向と直交するY
軸方向に複数本の線状パターンが等間隔に且つX軸に対
して線対称に配置されたY方向ラインアンドスペース、
及びX軸方向に複数本の線状パターンが等間隔に且つY
軸に対して線対称に配置されたX方向ラインアンドスペ
ースからなる第1のパターンと、前記線状パターンより
も太い線幅を有しX軸に対して線対称に配置されたY方
向ライン、及び前記線状パターンよりも太い線幅を有し
Y軸に対して線対称に配置されたX方向ラインからなる
第2のパターンと、を有するマスクパターンを基板上に
転写する第1の工程と、第1の工程の前又は後に、第1
のパターンの中央部と周辺部の線状パターンを前記X軸
及びY軸に対して線対称にそれぞれ所定本数だけ取り除
くための抜きパターンが配置されたマスクパターンを前
記基板上に転写する第2の工程と、第1の工程により形
成された第2のパターンの転写パターンのX軸方向及び
Y軸方向の位置と、第1の工程により形成された第1の
パターンの転写パターンの中で、第2の工程で取り除か
れずに残った線状パターンのX軸方向及びY方向の位置
を検出する第3の工程を有することを特徴とする。
な周期パターンは、周期の末端部分と周期の内部とで、
プロジェクションレンズの収差の影響が異なるために、
異なる位置ずれが発生することが予想される。しかし、
重要となる周期内部のパターンの位置ずれは直接に測定
することが難しい。例えば、光学式位置測定装置を用い
た測定を試みても、パターンサイズが小さいために周期
パターンの内部の特定のパターンを抽出することは不可
能である。一方、SEMによる測定を試みても、視野の
範囲内のパターンは全て同じように移動しているために
基準となる位置が決められない。
定試料を2つの露光工程に分けて作成することに特徴が
ある。具体的には、第1の露光工程において周期パター
ン(ライン&スペースパターン)を転写し、第2の露光
工程において第1の露光工程で転写した周期パターンの
一部分を取り除く。これによって、最終的に残った周期
パターンの末端の位置は、光学的位置測定装置で簡単に
認識することが可能になる。
パターン(ライン&スペースの周期パターン全体を一つ
の大きなパターンと見なすこともできる)を測定試料上
に対称に形成しておけば、このパターンと周期パターン
との位置ずれから評価を容易に行うことが可能となる。
このようにして本発明によれば、測定試料の作成にさほ
どの時間を要することなく、レンズ収差や非対称照明を
調べるためのパターン測定を短時間で正確に行うことが
可能となり、その有用性は大である。
と、パターンサイズやピッチの違いにより結像位置がず
れる様子を説明する。図1は、ホトマスク上のパターン
を基板上に転写する様子を示す模式図である。ホトマス
ク2上のパターン3は照明光学系1により照明され、投
影光学系4を介して基板5上に結像される。このとき、
コヒーレンスファクターσは投影光学系4の開口数NA
p と照明光学系1の開口数NAi の比で表わされる。
した光波は、パターン3のサイズやピッチに反比例した
回折角をもって回折するため、サイズやピッチが小さい
場合は二点鎖線に示す光行路7を通り、サイズやピッチ
が大きい場合は一点鎖線に示す光行路8を通る。投影光
学系4の収差関数6が、レンズの動径方向に対して図1
のように3次関数或いは5次関数的な曲線で表わされる
と、光行路7は収差関数6の傾きが大きいところを通る
ため、基板5上の点9で結像する。一方、光行路8は収
差関数6の傾きが小さいところを通るため、基板5上の
点10で結像する。従って、パターンサイズやピッチの
違いによる結像位置9,10に差が生じる。
による転写位置ずれは、例えば図2のように、5本ライ
ンパターンの両末端パターンのサイズの非対称を引き起
こすことが判っている。ホトマスク上のパターン21は
転写されてレジストパターン22を形成する。このホト
マスク上のパターン21は、周期パターン24とパター
ン全体を囲む窓パターン23の論理積で表わされるパタ
ーンである。
転写後の窓パターン23’と転写後の周期パターン2
4’の積で表わされるが、周期パターン24は窓パター
ン23に比べてサイズやピッチが小さいため、転写後の
両パターン23’,24’は転写位置がずれてしまう。
これによって、レジストパターン22の両末端パターン
のサイズL1 とL5 に差が生じる。
SEMを用いて測長し、投影光学系の収差評価に用いて
いる。しかしこの方法では、先にも説明したように、厳
しいマスク寸法精度が要求され、評価パターンが微細に
なると評価マスクの供給が困難である。
を、図示の実施形態によって説明する。 (第1の実施形態)図3は、本発明の第1の実施形態に
使用したホトマスク上のパターンを示す図である。ホト
マスク上には、線状パターンを直線32の直交方向に等
間隔に配置し、且つ直線32に対して線対称に配置して
なる0.8μmライン&スペースパターン31と、同じ
く直線32に対して線対称な39.2μm×20μm穴
パターン33とが、直線32の方向に200μm離れて
形成されている。
率1/4のクリプトンフロライドエキシマレーザー(波
長248nm)露光装置を用いて、反射防止膜(Brewe
r Science 製DUV18)を55nm厚で塗布し、更に
ポジ型ホトレジスト(JSR製S210J)を0.6μ
m厚で塗布したシリコンウェハ基板上に、露光量18m
J/cm2 で露光した(第1の工程)。
00μm、又はシリコンウェハ基板を直線32に相当す
る方向に50μm移動させ、既に転写されているパター
ン31の転写パターンにパターン33の転写パターンが
重なるように、露光量17mJ/cm2 で露光した(第
2の工程)。第1及び第2の工程による露光後、基板上
のレジストを0.21規定のTMAH現像液を用いて現
像した。
31の転写パターンの一部分を取り除くことにあるが、
その際、転写パターンのスペース部分にパターン33の
エッジが入ることが重要である。このため本実施形態で
は、デザイン上ではパターン33のエッジは、スペース
部分の丁度中心よりも50nm程小さめに設計し、2回
目の露光の時の露光量をややオーバー気味にコントロー
ルしている。また、マスクと基板の移動に関しては、露
光装置のステージ精度に頼ったが、このような基板上で
50μm程度の移動では、10nm程度の精度で移動で
きることを確認してあり、ステージ精度は全く支障がな
い。
示す。最初の露光で形成した0.20μmライン&スペ
ースパターン41の中心部分を2回目に露光した穴パタ
ーン42で取り除いた形状をした評価パターンが形成さ
れた。この評価パターンの直線A−A’での断面は、図
4(b)に示すように、最初の露光で形成した0.2μ
mライン&スペースパターン44の中で、点線で示され
るライン&スペースパターン43が取り除かれものとな
る。
合せずれ測長機等で測定する際に得られる反射強度波形
49は、ライン&スペースパターンが残っている部分4
5と46で回折の影響により反射強度を下げ、ライン&
スペースパターン44の外側と取り除かれた部分43に
対して凹状の波形を示す。また、波形の立ち下がり47
と47’は、前記図2に示すように全ライン&スペース
パターンを含む窓パターンのエッジを反映し、波形の立
ち上がり48と48’は最初に露光したライン&スペー
スパターンの内部のパターンにおける転写位置を示して
いる。
ジ信号47と47’の中心と、エッジ信号48と48’
の中心の差を測定すれば、0.20μmライン&スペー
スパターンに対する投影レンズ収差の影響を測定するこ
とができる。
用いたが、光学式だけに限定されるものではなく、電子
ビーム測長機やイオンビーム測長機においても同様の測
定が可能である。また、ライン&スペースパターンを露
光するための第1の工程と、抜きパターンを形成するた
めの第2の工程とはその順序を逆にしてもよい。
一ホトマスクによるシフト2重露光→現像の順で測定試
料を作成したが、このような同一ホトマスクによるシフ
ト2重露光に限定されるものではなく、1回目の露光→
現像→エッチングの後、異なるホトマスクによるアライ
メント露光→現像の順で測定試料を作成するような別ホ
トマスクによるアライメント露光でも可能である。但
し、1回目の露光に用いるマスクパターンの対称軸(第
1の直線)と、2回目の露光に用いるマスクパターンの
対称軸(第2の直線)を基板上で一致させる必要があ
る。
スペースパターンの露光とライン&スペースパターンの
一部を除去するための露光の2回の露光を行うのみで、
周期的に並んだパターンの転写ずれに対して検出し易い
マークを実現し、これにより測定試料の作成にさほどの
時間を要することなく、レンズ収差や非対称照明を調べ
るためのパターン測定を短時間で正確に行うことができ
る。
イズが測定装置の分解能よりも小さい場合であっても、
周期内部のパターンの位置を検出することができる利点
がある。例えば、0.2μmライン&スペースパターン
の転写位置ずれを光学式測定装置を用いて測定する場
合、このパターンは通常の光学系の分解能以下のサイズ
であり、周期内部の特定のパターンの位置ずれを測定す
ることは不可能であるが、本実施形態における測定マー
クを用いれば十分に測定可能である。
の実施形態に使用したホトマスク上のパターンを示す図
で図ある。ホトマスク上のパターンは、1回目の露光用
のパターン51と2回目の露光用のパターン52に分け
られ、その両方とも直線53に対して線対称な図形をし
ている。パターン51は、0.8μmライン&スペース
パターン(第1のパターン)54と、そのライン&スペ
ースパターン54の外側に、80μm離れて配置した2
つの8μmラインパターン(第2のパターン)55で構
成されている。一方、パターン52は、40μm離れて
配置した2つの8μmラインパターン56と、80μm
離れて配置した2つの12μmラインパターン57で構
成されている。
けるラインパターン56は転写基板上でライン&スペー
スパターン54の一部をカバーするように形成され、ラ
インパターン57はラインパターン55の全てをカバー
するように形成されている。即ち、パターン52は、ラ
イン&スペースパターン54の中央部と周辺部を除去す
るため抜きパターンで形成されている。
態の場合と同様に、縮小率1/4のクリプトンフロライ
ドエキシマレーザー露光装置を用いて、反射防止膜DU
V18を55nm厚で塗布し、更にポジ型ホトレジスト
S210Jを0.6μm厚で塗布したシリコンウェハ基
板上に、露光量18mJ/cm2 で露光した(第1の工
程)。更に、ホトマスクを直線53の方向に200μ
m、又はシリコンウェハ基板を直線53に相当する方向
に50μm移動させ、既に転写されているパターン51
の転写パターンに、パターン52の転写パターンが重な
るように、露光量17mJ/cm2 で露光した(第2の
工程)。第1及び第2の工程による露光後、基板上のレ
ジストを0.21規定のTMAH現像液を用いて現像し
た。
示す。2つの2μmラインパターン62,62’と、2
組の0.2μmライン&スペースパターン61,61’
が形成され、1回目の露光で転写されたライン&スペー
スパターンのうち、63に示す部分は2回目の露光で取
り除かれている。
ターンを光学式合せずれ測長機等で測定する際に得られ
る反射強度波形66から、2μmラィンパターン62,
62’からのエッジ信号64,64’と、0.20μm
ライン&スペースパターン61,61’からのエッジ信
号65,65’が得られ、信号64と64’の中心と、
信号65と65’の中心の差を計測することができる。
これにより、第1の実施形態と同様に、0.20μmラ
イン&スペースパターンに対する投影レンズ収差の影響
を測定することができる。
施形態と同様に、レンズ収差や非対称照明を調べるため
のパターン測定を短時間で正確に行うことができる。ま
た、本実施形態に示されるような測定マークから得られ
る信号プロファイルは、第1の実施形態で用いた測定マ
ークから得られる信号プロファイルに比べ、左右1対毎
の波形の対称性が高く、左右の信号波形のカーブフィッ
ティングによって、高精度な測定ができる利点がある。
の実施形態に使用したホトマスク上のパターンを示す図
である。ホトマスク上のパターンは、1回目の露光用の
0.8μmライン&スペースパターン71と2回目の露
光用の5μmラインパターン73に分けられ、その両方
とも直線72に対して線対称な図形をしている。ここ
で、ライン&スペースパターン71は第1及び第2の実
施形態と同様であるが、その周辺部は非抜きパターンと
なっている。つまり、この場合のライン&スペースパタ
ーン71は抜きパターンである。また、パターン73は
ライン&スペースパターン71の周辺部を取り除くため
の抜きパターンとなっている。
の場合と同様に、縮小率1/4のクリプトンフロライド
エキシマレーザー露光装置を用いて、反射防止膜DUV
18を55nmで塗布し、更にポジ型ホトレジストS2
10Jを0.6μm厚で塗布したシリコンウェハ基板上
に、露光量18mJ/cm2 で露光した(第1の工
程)。更に、ホトマスクを直線72の方向に200μ
m、又はシリコンウェハ基板を直線72に相当する方向
に50μm移動させ、既に転写されているパターン71
の転写パターンに、パターン73の転写パターンが重な
るように、露光量17mJ/cm2 で露光した(第2の
工程)。第1及び第2の工程による露光後、基板上のレ
ジストを0.21規定のTMAH現像液を用いて現像し
た。
示す。2つの抜きパターン82,82’と1組の0.2
μmライン&スペースパターン81が形成され、1回目
の露光で転写されたライン&スペースパターンのうち、
83に示す部分は2回目の露光で取り除かれている。
ターンを光学式合せずれ測長機等で測定する際に得られ
る反射強度波形86から、1.25μm抜きパターン8
2からのエッジ信号84,84’と、0.2μmライン
&スペースパターン81からのエッジ信号85,85’
が得られ、信号84,84’の中心と、信号85,8
5’の中心の差を計測することができる。これにより、
第1の実施形態と同様に、0.2μmライン&スペース
パターンに対する投影レンズ収差の影響を測定すること
ができる。但し、この場合は、1回目の露光と2回目の
露光の間の合わせずれが測定結果に含まれてしまうた
め、他の合わせずれ測定マークを測定して、予めその合
わせずれを評価しておく必要がある。
実施形態と同様に、レンズ収差や非対称照明を調べるた
めのパターン測定を短時間で正確に行うことができる効
果が得られる。
の実施形態に使用したホトマスク上のパターンを示す図
である。
拡張したもので、2方向(例えばX,Y方向)について
同時に測定することを可能にしている。即ち、図9に示
すように、ホトマスク上には、直線(X軸)93に対し
て線対称なライン&スペースパターンと、直線93と直
交する直線(Y軸)94に対して線対称なライン&スペ
ースパターンとが合成された、矩形環状のパターン91
が形成されている。さらに、直線93の方向に200μ
m離れた位置に直線93に対して線対称な矩形状の穴パ
ターン92が形成されている。
と同様に2回の露光を行った後に形成された評価パター
ンを図10に示す。パターン91の転写パターンの一部
を除去したパターン101とパターン92の転写パター
ンである抜きパターン102が形成されている。第1の
実施形態と同様の原理で、直線93に対応する方向及び
直線94に対応する方向の各々で投影レンズ収差の影響
を測定することができる。
5の実施形態に使用したホトマスク上のパターンを示す
図である。
拡張したもので、2方向について同時に測定することを
可能にしている。即ち、図11に示すように、ホトマス
ク上のパターンは、1回目の露光用のパターン111と
2回目の露光用のパターン112に分けられ、その両方
とも直線113に対して線対称な図形をしている。パタ
ーン111は、直線113に直交する方向に配置された
0.8μmライン&スペースパターンと直線113の方
向に配置された0.8μmライン&スペースパターンと
を組み合わせた矩形環状パターン(第1のパターン)1
14と、その外側に配置された1辺の長さが80μmで
幅8μmの矩形環状パターン(第2のパターン)115
で構成されている。
0μmで幅8μmの矩形環状のパターン116と、その
外側に配置した1辺の長さが80μmで幅12μmの矩
形環状のパターン117で構成されている。
た後に形成された評価パターンを図12に示す。パター
ン114の転写パターンの一部を除去したパターン12
1とパターン115の転写パターン122が形成されて
いる。この評価パターンを用いることによって、第2の
実施形態と同様の原理で、直線113に対応する方向
(X軸方向)及びそれに直交する方向(Y軸方向)の各
々で投影レンズ収差の影響を測定することができる。
リプトンフロライドエキシマレーザー露光装置におけ
る、0.30μmライン&スペースパターンの転写位置
ずれを測定した結果を、図21に示す。ショットサイズ
は25mm×33mmで、スリット状の露光領域をY方
向にスキャンしてショット内を露光している。露光条件
は開口数NA=0.6、コヒーレンスファクターσ=
0.75である。X方向に拡大した傾向を示し、拡大の
中心はショットの中心よりも右側にずれていることが判
る。
形パターンとしたが、図13に示すパターン131,1
32のように、測定に必要な部分のみを形成してもよ
い。この場合、図14に示すような転写パターン14
1,142が得られる。また、図15に示すパターン1
51,152のように、中心部に線幅の太いパターン1
55を形成し、周辺部に線幅の狭いライン&スペース1
54を形成してもよい。この場合、図16に示すような
転写パターン161,162が得られる。図14、図1
6のいずれにおいても、第2の実施形態と同様に位置測
定を行うことができる。
6の実施形態に使用したホトマスク上のパターンを示す
図である。
拡張したもので、2方向について同時に測定することを
可能にしている。即ち、図17に示すように、ホトマス
ク上には、直線172に対して線対称なライン&スペー
スパターンと、直線172と直交する直線に対して線対
称なライン&スペースパターンとが合成された、矩形環
状のパターン171が形成され、その周辺部は非抜きパ
ターンとなっている。さらに、直線172の方向に離れ
た領域に、直線172に対して線対称な矩形パターン1
75とこれを囲む矩形環状のパターン176が形成さ
れ、パターン175,176間には矩形環状の抜きパタ
ーン173が形成されている。ここで、パターン176
の外径はパターン171の最外径よりも大きく、パター
ン176の内径はパターン171の最外径よりも小さい
ものとなっている。
た後に形成された評価マークを図18に示す。パターン
171の転写パターンの一部を除去したパターン184
と、パターン176の外側エッジを反映した転写パター
ン185が形成されている。本実施形態もまた、第3の
実施形態と同様の原理で、直線172に対応する方向
(X軸方向)及びそれと直交する方向(Y軸方向)の各
々で投影レンズ収差の影響を測定することができる。
線(波長365nm)露光装置における、0.35μm
ライン&スペースパターンの転写位置ずれを測定した結
果を、図22に示す。露光条件は開口数NA=0.5、
コヒーレンスファクターσ=0.75で、ショットサイ
ズは20mm×20mmである。この図から、デフォー
カスに従い、位置ずれ分布が変化する様子が確認でき
る。
7の実施形態に使用したホトマスク上のパターンを示す
図である。このマスクパターンは、第5の実施形態の変
形例であり、測定のターゲットである周期パターンに、
ライン&スペースパターンの代りにホールパターンを採
用したものである。このような周期ホールパターンにお
ける測定の場合は、ポジレジストの代りにネガレジスト
を用いた方がレジスト倒れの問題が無く、有利である。
ーンは、1回目の露光用のパターン191と2回目の露
光用のパターン192に分けられ、その両方とも直線1
93に対して線対称な図形をしている。パターン191
は、直線193に対して線対称に配置された周期ホール
パターン(第1のパターン)194と、その回りに形成
された矩形環状のパターン(第2のパターン)195で
構成されている。パターン192はパターン194の周
辺部を取り除く(ホールを潰す)ためのパターン196
で形成されている。
μm、ピッチ2.40μmの周期ホールパターンを採用
したホトマスクを用い、ネガ型レジスト(東京応化製T
DUR−N908)を塗布した基板に、縮小率1/4の
クリプトンフロライドエキシマレーザー露光装置を用い
て、2回の露光を行った。現像は0.27規定のTMA
H現像液を用いた。基板上でのホール径は0.30μm
である。
うに、パターン194の転写パターンの周辺部を取り除
いた周期ホールパターン201と、パターン195の転
写パターン202で構成されることになる。そして、こ
の評価パターンを用いることによって、第2の実施形態
と同様の原理で、直線193に対応する方向(X軸方
向)及びそれに直交する方向(Y軸方向)の各々で投影
レンズ収差の影響を測定することができる。
されるものではない。実施形態では、パターンとして完
全に線対称なパターンを用いたが、最終的にパターン測
定する領域と、この領域に影響を及ぼす領域に関して線
対称であればよい。例えば、図3において、ライン&ス
ペースを形成する線状パターンの長さは全て同じ(線対
称)である必要はなく、直線を挟んで一方が他方よりも
長く形成されたものであってもよい。
実施形態で説明したものに限らず、仕様に応じて適宜変
更可能である。要は、基板上にピッチの小さな周期パタ
ーンの一部を除去したパターンと、比較的大きなパター
ンとをそれぞれ線対称に形成できるものであればよい。
また、露光装置はエキシマレーザ露光装置やi線露光装
置に限るものではなく、コマ収差を有する各種の露光装
置に適用することが可能である。その他、本発明の要旨
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。
つの露光工程の一方で周期パターンを転写し、他方で周
期パターンの一部分を取り除くことにより、最終的に残
った周期パターンの末端の位置を光学的位置測定で簡単
に測定することができる。そして、これとは別に非周期
パターンを転写しその位置を測定し、これらの位置を比
較することによって、特定のパターンに対して発生する
非対称な転写について、その原因となるパターンサイズ
や密度の違いによる転写位置ずれを、精度良く簡便に測
定することができる。従って、測定試料の作成にさほど
の時間を要することなく、測定を簡易に行うことがで
き、レンズ収差や非対称照明を調べるためのパターン測
定を短時間で正確に行うことが可能となる。
子を模式的に示す図。
が変化する様子を示す図。
ンを示す図。
出信号を示す図。
ンを示す図。
出信号を示す図。
ンを示す図。
出信号を示す図。
ンを示す図。
示す図。
ーンを示す図。
示す図。
ーンの別の例を示す図。
測定パターンを示す図。
ーン更に別の例を示す図。
測定パターンを示す図。
ーンを示す図。
示す図。
ーンを示す図。
示す図。
置ずれ分布を示す図。
置ずれ分布を示す図。
スパターン 32,53,72…直線 33,42…穴パターン 53…直線 55,56,57,62,62’,73…ラインパター
ン 82,82’…抜きパターン
Claims (6)
- 【請求項1】複数の単位パターンが第1の直線の直交方
向に等間隔に並び、且つこの第1の直線に対して実質的
に線対称に配置された周期パターンからなるマスクパタ
ーンを基板上に転写する第1の工程と、 第1の工程の前又は後に、前記周期パターンの中央部の
所定数の単位パターンの少なくとも一部を取り除くため
の抜きパターンが前記基板上で第1の直線に対応する第
2の直線に対して実質的に線対称に配置されたマスクパ
ターンを前記基板上に転写する第2の工程と、 第1の工程により形成された転写パターンの最外側の単
位パターンの位置と、第1の工程により形成された転写
パターンのうち第2の工程により取り除かれたパターン
に隣接する最内側の単位パターンの位置とをそれぞれ検
出する第3の工程とを含むことを特徴とするパターン測
定方法。 - 【請求項2】複数の単位パターンが第1の直線の直交方
向に等間隔に並び、且つこの第1の直線に対して実質的
に線対称である周期パターンからなる第1のパターン
と、第1の直線に対して実質的に線対称で前記単位パタ
ーンよりも線幅の太い第2のパターンとを有するマスク
パターンを基板上に転写する第1の工程と、 第1の工程の前又は後に、第1のパターンの所定数の少
なくとも一部を取り除くための抜きパターンが前記基板
上で第1の直線に対応する第2の直線に対して実質的に
線対称に配置されたマスクパターンを前記基板上に転写
する第2の工程と、 第1の工程により形成された第2のパターンの転写パタ
ーンの位置と、第1の工程により形成された第1のパタ
ーンの転写パターンのうち第2の工程により取り除かれ
たパターンに隣接する単位パターンの位置とをそれぞれ
を検出する第3の工程を有することを特徴とするパター
ン測定方法。 - 【請求項3】複数の単位パターンが第1の直線の直交方
向に等間隔に並び、この第1の直線に対して実質的に線
対称に配置された周期パターンからなるマスクパターン
を基板上に転写する第1の工程と、 第1の工程の前又は後に、前記周期パターンのの所定数
の少なくとも一部を取り除き、且つ該周期パターンとは
独立に開口エッジを形成するための抜きパターンが前記
基板上で第1の直線に対応する第2の直線に対して実質
的に線対称に配置されたマスクパターンを前記基板上に
転写する第2の工程と、 第2の工程により形成された転写パターンの開口エッジ
位置と、第1の工程により形成された転写パターンの中
で、第2の工程により取り除かれたパターンに隣接する
単位パターンの位置とをそれぞれ検出する第3の工程を
含むことを特徴とするパターン測定方法。 - 【請求項4】前記単位パターンとして、線状パターン又
はホールパターンを用いたことを特徴とする請求項1〜
3のいずれかに記載のパターン測定方法。 - 【請求項5】第1の直線が直交する2つの直線で構成さ
れ、第1の工程で用いるマスクパターンは、これらの直
交する2つの直線の直交方向に等間隔に並び、且つこの
2つの直線に対してそれぞれに線対称なパターンを有す
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のパ
ターン測定方法。 - 【請求項6】X軸方向と直交するY軸方向に複数本の線
状パターンが等間隔に且つX軸に対して線対称に配置さ
れたY方向ラインアンドスペース、及びX軸方向に複数
本の線状パターンが等間隔に且つY軸に対して線対称に
配置されたX方向ラインアンドスペースからなる第1の
パターンと、前記線状パターンよりも太い線幅を有しX
軸に対して線対称に配置されたY方向ライン、及び前記
線状パターンよりも太い線幅を有しY軸に対して線対称
に配置されたX方向ラインからなる第2のパターンと、
を有するマスクパターンを基板上に転写する第1の工程
と、 第1の工程の前又は後に、第1のパターンの中央部と周
辺部の線状パターンを前記X軸及びY軸に対して線対称
にそれぞれ所定本数だけ取り除くための抜きパターンが
配置されたマスクパターンを前記基板上に転写する第2
の工程と、 第1の工程により形成された第2のパターンの転写パタ
ーンのX軸方向及びY軸方向の位置と、第1の工程によ
り形成された第1のパターンの転写パターンの中で、第
2の工程で取り除かれずに残った線状パターンのX軸方
向及びY方向の位置を検出する第3の工程を有すること
を特徴とするパターン測定方法。
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