JP3480730B2 - フォーカス深度決定方法 - Google Patents
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- 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
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70641—Focus
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
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- G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer
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- Geometry (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
ィを利用して基板表面にレジストパターンを形成する場
合のフォーカス深度の決定方法に関するものである。よ
り詳しくは、レチクルマスクを縮小投影することにより
露光し、現像することによりシリコンなどの半導体基板
等の基板表面にレジストパターンを形成する場合のフォ
ーカス深度決定方法に関するものである。
ィを利用して基板表面にレジストパターンを形成する場
合のフォーカス深度の決定方法に関するものである。よ
り詳しくは、レチクルマスクを縮小投影することにより
露光し、現像することによりシリコンなどの半導体基板
等の基板表面にレジストパターンを形成する場合のフォ
ーカス深度決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体回路は、半導体基板（以下、「ウ
ェハ」と略す場合がある）表面に形成されたレジスト層
に対して、縮小投影露光装置や走査型縮小投影露光装置
（以下、「露光機」と略す）を用いて、ウェハ上に設置
されたレチクルマスク（フォトマスク）表面に形成され
た回路パターンを縮小投影することにより露光する等の
プロセスを経て前記回路パターンをウェハ上に形成し、
これを繰り返すことにより製造される。
ェハ」と略す場合がある）表面に形成されたレジスト層
に対して、縮小投影露光装置や走査型縮小投影露光装置
（以下、「露光機」と略す）を用いて、ウェハ上に設置
されたレチクルマスク（フォトマスク）表面に形成され
た回路パターンを縮小投影することにより露光する等の
プロセスを経て前記回路パターンをウェハ上に形成し、
これを繰り返すことにより製造される。
【０００３】露光、現像後にウェハ表面に形成されるレ
ジストパターンは、近年の要求によりより微細化されつ
つある。一方、形成されたレジストパターン品質の良否
を決定する一要因としては、露光時に照射される紫外光
のウェハ垂直方向に対する焦点位置（以下、「フォーカ
ス深度」と略す）が重要であり、良好なレジストパター
ンを安定して形成することができるように露光時のフォ
ーカス深度の上下限を把握する必要があった。このよう
なフォーカス深度の上下限は、ＳＥＭ測長機によりウェ
ハに対して垂直方向からレジストパターンを観察するこ
とにより、仕上がり寸法（主にボトム寸法）を測定・評
価し、さらに、観察された前記レジストパターンの画像
を目視により形状判定することにより行われてきた。
ジストパターンは、近年の要求によりより微細化されつ
つある。一方、形成されたレジストパターン品質の良否
を決定する一要因としては、露光時に照射される紫外光
のウェハ垂直方向に対する焦点位置（以下、「フォーカ
ス深度」と略す）が重要であり、良好なレジストパター
ンを安定して形成することができるように露光時のフォ
ーカス深度の上下限を把握する必要があった。このよう
なフォーカス深度の上下限は、ＳＥＭ測長機によりウェ
ハに対して垂直方向からレジストパターンを観察するこ
とにより、仕上がり寸法（主にボトム寸法）を測定・評
価し、さらに、観察された前記レジストパターンの画像
を目視により形状判定することにより行われてきた。
【０００４】−従来のフォーカス深度決定方法−このよ
うな従来の方法によるフォーカス深度の上下限決定方法
について以下に具体的に説明する。まず、一枚のウェハ
表面に形成されたレジスト層を、同一のレチクルマスク
を用い１回毎に露光場所を変えながら露光する。この
際、露光場所を変える度にフォーカス深度を変え、他の
露光条件は一定として露光する。その後、一括して現像
することによりフォーカス深度がそれぞれ異なるレジス
トパターンをウェハ表面に複数形成する。このようにし
て、ウェハ表面にフォーカス深度の異なる複数のレジス
トパターンを形成した例を図６に示す。
うな従来の方法によるフォーカス深度の上下限決定方法
について以下に具体的に説明する。まず、一枚のウェハ
表面に形成されたレジスト層を、同一のレチクルマスク
を用い１回毎に露光場所を変えながら露光する。この
際、露光場所を変える度にフォーカス深度を変え、他の
露光条件は一定として露光する。その後、一括して現像
することによりフォーカス深度がそれぞれ異なるレジス
トパターンをウェハ表面に複数形成する。このようにし
て、ウェハ表面にフォーカス深度の異なる複数のレジス
トパターンを形成した例を図６に示す。
【０００５】図６は、ウェハ表面にフォーカス深度がそ
れぞれ異なる露光条件にて形成されたレジストパターン
の一例を示す模式図であり、図６中、１はウェハを示
し、ウェハ１表面の碁盤目状に区切られた各々の区画
は、レチクルマスクを縮小投影し露光、現像することに
より形成されたレジストパターンが設けられていること
を意味し、各々の区画内に記載された数値は露光時のフ
ォーカス深度を意味する。
れぞれ異なる露光条件にて形成されたレジストパターン
の一例を示す模式図であり、図６中、１はウェハを示
し、ウェハ１表面の碁盤目状に区切られた各々の区画
は、レチクルマスクを縮小投影し露光、現像することに
より形成されたレジストパターンが設けられていること
を意味し、各々の区画内に記載された数値は露光時のフ
ォーカス深度を意味する。
【０００６】上記のようにして形成されたレジストパタ
ーンの評価は、このレジストパターンにおいて、レチク
ルマスク表面に形成された一定の線幅を有する帯状パタ
ーンからなる部分に対応して形成された帯状のレジスト
パターンを観察することにより実施される。図７は、前
記帯状レジストパターンの模式図であり、図７（ａ）
は、帯状レジストパターンの上面図を示し、図７（ｂ）
は、帯状レジストパターンの線幅方向の断面図を示す。
図７中、１はウェハを表し、２は帯状レジストパターン
を表し、矢印Ｂはボトム寸法を、矢印Ｔはトップ寸法を
表す。前記帯状レジストパターンの評価は、図７中、実
質的にウェハ表面に形成されるパターンの寸法に相当す
る矢印Ｂで示したボトム寸法を測定すると同時に、画像
として捉えられた図７（ａ）に示す帯状レジストパター
ンの上面図を目視観察することにより形状判定が行われ
る。さらに、この評価を各フォーカス深度毎に露光し、
現像することにより形成した各々の帯状レジストパター
ンについても実施し、以下に説明する手順にてフォーカ
ス深度の上下限を決定する。
ーンの評価は、このレジストパターンにおいて、レチク
ルマスク表面に形成された一定の線幅を有する帯状パタ
ーンからなる部分に対応して形成された帯状のレジスト
パターンを観察することにより実施される。図７は、前
記帯状レジストパターンの模式図であり、図７（ａ）
は、帯状レジストパターンの上面図を示し、図７（ｂ）
は、帯状レジストパターンの線幅方向の断面図を示す。
図７中、１はウェハを表し、２は帯状レジストパターン
を表し、矢印Ｂはボトム寸法を、矢印Ｔはトップ寸法を
表す。前記帯状レジストパターンの評価は、図７中、実
質的にウェハ表面に形成されるパターンの寸法に相当す
る矢印Ｂで示したボトム寸法を測定すると同時に、画像
として捉えられた図７（ａ）に示す帯状レジストパター
ンの上面図を目視観察することにより形状判定が行われ
る。さらに、この評価を各フォーカス深度毎に露光し、
現像することにより形成した各々の帯状レジストパター
ンについても実施し、以下に説明する手順にてフォーカ
ス深度の上下限を決定する。
【０００７】まず、各々のフォーカス深度に対して形成
された帯状レジストパターンのボトム寸法を測定し、図
８に示すようにグラフ化した。図８は、帯状レジストパ
ターンのフォーカス深度に対するボトム寸法の変化を示
すグラフの一例である。但し、図８に示すボトム寸法の
測定に用いた帯状レジストパターンの形成に際しては、
フォーカス深度を除く露光条件を、フォーカス深度０μ
ｍにおけるボトム寸法の極大値が目標寸法である０．２
μｍとなるように、固定して実施した。図８からわかる
ようにボトム寸法はフォーカス深度の増加に伴い増大
し、フォーカス深度０μｍにおいて極大値（０．２μ
ｍ）を示した後、減少に転ずるような放物線状の変化を
示す。
された帯状レジストパターンのボトム寸法を測定し、図
８に示すようにグラフ化した。図８は、帯状レジストパ
ターンのフォーカス深度に対するボトム寸法の変化を示
すグラフの一例である。但し、図８に示すボトム寸法の
測定に用いた帯状レジストパターンの形成に際しては、
フォーカス深度を除く露光条件を、フォーカス深度０μ
ｍにおけるボトム寸法の極大値が目標寸法である０．２
μｍとなるように、固定して実施した。図８からわかる
ようにボトム寸法はフォーカス深度の増加に伴い増大
し、フォーカス深度０μｍにおいて極大値（０．２μ
ｍ）を示した後、減少に転ずるような放物線状の変化を
示す。
【０００８】但し、「フォーカス深度」とは、露光時に
照射される紫外光のウェハ垂直方向に対する焦点位置を
意味し、正の値が光源（露光機）から遠ざかる方向であ
り、負の値が前記光源に近づく方向である。また、フォ
ーカス深度０μｍ（フォーカス深度の基準値）とは、フ
ォーカス深度に対するボトム寸法の値が極大値となるフ
ォーカス深度を意味する。
照射される紫外光のウェハ垂直方向に対する焦点位置を
意味し、正の値が光源（露光機）から遠ざかる方向であ
り、負の値が前記光源に近づく方向である。また、フォ
ーカス深度０μｍ（フォーカス深度の基準値）とは、フ
ォーカス深度に対するボトム寸法の値が極大値となるフ
ォーカス深度を意味する。
【０００９】一方、レジストパターンの形成に際しては
寸法バラツキが発生するために、この寸法バラツキを一
定の範囲内に抑える必要がある。このような寸法バラツ
キの範囲は、利益の増加に直結する半導体回路の製造コ
スト削減や、歩留まり向上の幅が出来るだけ大きくなる
ように考慮しつつ、少なくとも顧客の要求する最低限の
品質が必ず達成できるように決定されるものであり、こ
の点から、一般的に目標寸法に対して上下１０％前後の
バラツキ範囲内で形成されることが要求される。図８に
おいて、バラツキ範囲の許容値を目標寸法に対して上下
１０％とすると、許容されるボトム寸法の範囲は、０．
１８μｍ〜０．２２μｍの範囲内となる。従って、この
範囲に対応するフォーカス深度は、破線Ｌと、破線Ｈ
と、で示される範囲内、即ち−０．４μｍ〜＋０．４μ
ｍの範囲内である。すなわちフォーカス深度の下限値は
−０．４μｍであり、上限値は＋０．４μｍである。
寸法バラツキが発生するために、この寸法バラツキを一
定の範囲内に抑える必要がある。このような寸法バラツ
キの範囲は、利益の増加に直結する半導体回路の製造コ
スト削減や、歩留まり向上の幅が出来るだけ大きくなる
ように考慮しつつ、少なくとも顧客の要求する最低限の
品質が必ず達成できるように決定されるものであり、こ
の点から、一般的に目標寸法に対して上下１０％前後の
バラツキ範囲内で形成されることが要求される。図８に
おいて、バラツキ範囲の許容値を目標寸法に対して上下
１０％とすると、許容されるボトム寸法の範囲は、０．
１８μｍ〜０．２２μｍの範囲内となる。従って、この
範囲に対応するフォーカス深度は、破線Ｌと、破線Ｈ
と、で示される範囲内、即ち−０．４μｍ〜＋０．４μ
ｍの範囲内である。すなわちフォーカス深度の下限値は
−０．４μｍであり、上限値は＋０．４μｍである。
【００１０】しかしながら、フォーカス深度の増加に伴
い、ある値以上のフォーカス深度で露光されたレジスト
パターンでは、フォーカス深度の増加に伴うレジスト膜
厚の著しい減少（以下、「膜減り」と称す）や、レジス
トパターン表層部の膜剥がれが発生する。このような膜
減りや膜剥がれが顕著に観察され始めるフォーカス深度
は、図８中の破線Ｈ’で示されるような値を取り、上記
したように求められたフォーカス深度の上限値よりもや
や小さい側の範囲内にある場合が非常に多い。従って、
実際に許容されるフォーカス深度の上限値は、図８中の
破線Ｈ’で示されるように０．３μｍとなる。なお、以
下の従来技術の説明および本発明において、「上限値」
とは、この値以上において、膜減りや膜剥がれが顕著に
観察される値を意味するものである。
い、ある値以上のフォーカス深度で露光されたレジスト
パターンでは、フォーカス深度の増加に伴うレジスト膜
厚の著しい減少（以下、「膜減り」と称す）や、レジス
トパターン表層部の膜剥がれが発生する。このような膜
減りや膜剥がれが顕著に観察され始めるフォーカス深度
は、図８中の破線Ｈ’で示されるような値を取り、上記
したように求められたフォーカス深度の上限値よりもや
や小さい側の範囲内にある場合が非常に多い。従って、
実際に許容されるフォーカス深度の上限値は、図８中の
破線Ｈ’で示されるように０．３μｍとなる。なお、以
下の従来技術の説明および本発明において、「上限値」
とは、この値以上において、膜減りや膜剥がれが顕著に
観察される値を意味するものである。
【００１１】このような上限値の決定は、ＳＥＭ測長機
により画像として捉えられた帯状レジストパターンの形
状（図７（ａ）に示す上面図に相当する形状）を目視観
察することにより行われる。具体的には、以下、項お
よび項を順次実施することにより上限値が決定され
る。フォーカス深度の増加に対して膜剥がれが発生し
始めるフォーカス深度を確認する。この膜剥がれが発
生するフォーカス深度の前後の膜減りに起因する帯状レ
ジストパターンの形状の変化具合を比較判断する。但
し、上記項の比較判断は、図９に示すように、フォー
カス深度の増加に対する著しい膜減りの発生に伴い、ト
ップ寸法とボトム寸法との差が小さくなるという関係を
利用してなされるものである。
により画像として捉えられた帯状レジストパターンの形
状（図７（ａ）に示す上面図に相当する形状）を目視観
察することにより行われる。具体的には、以下、項お
よび項を順次実施することにより上限値が決定され
る。フォーカス深度の増加に対して膜剥がれが発生し
始めるフォーカス深度を確認する。この膜剥がれが発
生するフォーカス深度の前後の膜減りに起因する帯状レ
ジストパターンの形状の変化具合を比較判断する。但
し、上記項の比較判断は、図９に示すように、フォー
カス深度の増加に対する著しい膜減りの発生に伴い、ト
ップ寸法とボトム寸法との差が小さくなるという関係を
利用してなされるものである。
【００１２】なお、図９は、図８に示したフォーカス深
度に対するボトム寸法の測定を行った帯状レジストパタ
ーンの、フォーカス深度に対する形状の変化を示した模
式図である。図９において、上段の数値は、フォーカス
深度（μｍ）を示し、中段は、前記帯状レジストパター
ンのフォーカス深度に対する形状変化を示す上面図であ
り、下段は、前記帯状レジストパターンのフォーカス深
度に対する形状変化を示す断面図である。但し、中段お
よび下段に示される帯状レジストパターンの形状・寸法
比は、実際の形状・寸法比を正確に反映したものではな
く、説明の都合上、大体の傾向を示したものである。図
９からわかるように、フォーカス深度０．３μｍ以上に
おけるレジスト膜厚の急激な減少に伴い、トップ寸法と
ボトム寸法との差が急に小さくなることがわかる。
度に対するボトム寸法の測定を行った帯状レジストパタ
ーンの、フォーカス深度に対する形状の変化を示した模
式図である。図９において、上段の数値は、フォーカス
深度（μｍ）を示し、中段は、前記帯状レジストパター
ンのフォーカス深度に対する形状変化を示す上面図であ
り、下段は、前記帯状レジストパターンのフォーカス深
度に対する形状変化を示す断面図である。但し、中段お
よび下段に示される帯状レジストパターンの形状・寸法
比は、実際の形状・寸法比を正確に反映したものではな
く、説明の都合上、大体の傾向を示したものである。図
９からわかるように、フォーカス深度０．３μｍ以上に
おけるレジスト膜厚の急激な減少に伴い、トップ寸法と
ボトム寸法との差が急に小さくなることがわかる。
【００１３】−従来法における問題点−
しかしながら、従来のフォーカス深度上限値の決定方法
では、帯状レジストパターンを図７（ａ）の上面図に示
すようにウェハ垂直方向から観察しているために、主に
ウェハ垂直方向成分のレジスト剥離に起因する膜剥がれ
を観察すること自体が困難な場合がある。また、前記
項および項に示すような判断はいずれも目視に基づく
官能評価であるため、曖昧さが伴う。従って、上記した
ように求められた上限値：０．３μｍという値は、実質
的には、「約０．３μｍ前後」としてしか扱うことがで
きず、精度に関しては不充分であった。すなわち、図８
中の破線Ｈ’で示される上限値は、実際には図８中にお
いて横軸方向にある程度の幅を持って振れており、この
振れは目視評価に起因するバラツキがあることを意味し
た。
では、帯状レジストパターンを図７（ａ）の上面図に示
すようにウェハ垂直方向から観察しているために、主に
ウェハ垂直方向成分のレジスト剥離に起因する膜剥がれ
を観察すること自体が困難な場合がある。また、前記
項および項に示すような判断はいずれも目視に基づく
官能評価であるため、曖昧さが伴う。従って、上記した
ように求められた上限値：０．３μｍという値は、実質
的には、「約０．３μｍ前後」としてしか扱うことがで
きず、精度に関しては不充分であった。すなわち、図８
中の破線Ｈ’で示される上限値は、実際には図８中にお
いて横軸方向にある程度の幅を持って振れており、この
振れは目視評価に起因するバラツキがあることを意味し
た。
【００１４】このようなバラツキは、具体的には下記
（１）〜（２）に示すような、官能評価に伴う曖昧さに
起因している。また、この曖昧さを解消するために下記
（３）に示すような対応がなされていたものの、根本的
には官能評価であるために十分な精度を得ることが困難
な場合があり、さらに、精度の向上には、多くのポイン
トでの測定・評価が必要とされるという欠点が伴った。 （１）帯状レジストパターンの観察が、目視によるもの
であるため、正確な形状判断が困難である。 （２）目視により帯状レジストパターンの形状を判断す
る作業者に起因した判断バラツキが発生する。 （３）１箇所の帯状レジストパターンのみによる形状判
断は困難であり、判断の精度を上げるために周辺の他の
帯状レジストパターンとの比較が必要である。
（１）〜（２）に示すような、官能評価に伴う曖昧さに
起因している。また、この曖昧さを解消するために下記
（３）に示すような対応がなされていたものの、根本的
には官能評価であるために十分な精度を得ることが困難
な場合があり、さらに、精度の向上には、多くのポイン
トでの測定・評価が必要とされるという欠点が伴った。 （１）帯状レジストパターンの観察が、目視によるもの
であるため、正確な形状判断が困難である。 （２）目視により帯状レジストパターンの形状を判断す
る作業者に起因した判断バラツキが発生する。 （３）１箇所の帯状レジストパターンのみによる形状判
断は困難であり、判断の精度を上げるために周辺の他の
帯状レジストパターンとの比較が必要である。
【００１５】一方、半導体回路の製造に際しては、良好
なレジストパターンが形成できるように定期的および必
要に応じて随時、フォーカス深度の適性な範囲を確認
し、この結果を製造ラインにフィードバックする必要が
ある。特に、同一の製造条件でレジストパターンを長期
にわたり連続して繰り返し形成するような比較的安定し
た状態での連続生産においては、適性な範囲を精度よ
く、しかも簡便に確認できることが、結果を製造ライン
に迅速にフィードバックする上で必要とされる。
なレジストパターンが形成できるように定期的および必
要に応じて随時、フォーカス深度の適性な範囲を確認
し、この結果を製造ラインにフィードバックする必要が
ある。特に、同一の製造条件でレジストパターンを長期
にわたり連続して繰り返し形成するような比較的安定し
た状態での連続生産においては、適性な範囲を精度よ
く、しかも簡便に確認できることが、結果を製造ライン
に迅速にフィードバックする上で必要とされる。
【００１６】また、製造条件の変更や、製造ラインの調
整・メンテナンス、あるいは、予測できない要因等によ
りレジストパターン形成に関係する製造因子のバラツキ
が大きくなるような場合には、このような製造因子のバ
ラツキの影響を受けることなく、適性な範囲を精度よく
決定することがまず第１に求められる。以上のことから
従来の方法では、求められた上限値の精度が悪く、ま
た、製造上のニーズに十分に対応できていなかった。
整・メンテナンス、あるいは、予測できない要因等によ
りレジストパターン形成に関係する製造因子のバラツキ
が大きくなるような場合には、このような製造因子のバ
ラツキの影響を受けることなく、適性な範囲を精度よく
決定することがまず第１に求められる。以上のことから
従来の方法では、求められた上限値の精度が悪く、ま
た、製造上のニーズに十分に対応できていなかった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決することを課題とする。すなわち、第１の本発明
は、フォーカス深度の上限値を、簡便に精度よく決定す
ることが可能なフォーカス深度決定方法を提供すること
を課題とする。また、第２の本発明は、フォーカス深度
の上限値を、レジストパターン形成に関係する製造因子
のバラツキに影響されることなく、且つ、精度よく決定
することが可能なフォーカス深度決定方法を提供するこ
とを課題とする。
を解決することを課題とする。すなわち、第１の本発明
は、フォーカス深度の上限値を、簡便に精度よく決定す
ることが可能なフォーカス深度決定方法を提供すること
を課題とする。また、第２の本発明は、フォーカス深度
の上限値を、レジストパターン形成に関係する製造因子
のバラツキに影響されることなく、且つ、精度よく決定
することが可能なフォーカス深度決定方法を提供するこ
とを課題とする。
【００１８】
【００１９】＜２＞ 前記式（１）におけるＹ値が、下
式（２）で表されることを特徴とする＜１＞に記載のフ
ォーカス深度決定方法である。 ・式（２） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ） 〔但し、式（２）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表す。〕
式（２）で表されることを特徴とする＜１＞に記載のフ
ォーカス深度決定方法である。 ・式（２） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ） 〔但し、式（２）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表す。〕
【００２０】＜３＞ 前記式（１）におけるＹ値が、下
式（３）で表されることを特徴とする＜１＞に記載のフ
ォーカス深度決定方法である。 ・式（３） Ｙ＝Ｅｄｇｅ（Ｆ） 〔但し、式（３）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対
する前記特定パターンの特定断面におけるエッジ寸法
（μｍ）を表す。〕
式（３）で表されることを特徴とする＜１＞に記載のフ
ォーカス深度決定方法である。 ・式（３） Ｙ＝Ｅｄｇｅ（Ｆ） 〔但し、式（３）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対
する前記特定パターンの特定断面におけるエッジ寸法
（μｍ）を表す。〕
【００２１】＜４＞ 前記式（１）におけるＹ値が、下
式（４）で表されることを特徴とする請求項１に記載の
フォーカス深度決定方法である。 ・式（４） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ）／Ｂｏｔ（Ｆ） 〔但し、式（４）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表し、Ｂｏｔ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるボトム寸法（μ
ｍ）を表す。〕
式（４）で表されることを特徴とする請求項１に記載の
フォーカス深度決定方法である。 ・式（４） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ）／Ｂｏｔ（Ｆ） 〔但し、式（４）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表し、Ｂｏｔ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるボトム寸法（μ
ｍ）を表す。〕
【００２２】＜５＞ 基板表面に形成されたレジスト層
を、少なくともレチクルマスクを縮小投影することによ
り露光し、現像することによりレジストパターンを形成
する際の、前記露光時のフォーカス深度の上限値を求め
るフォーカス深度決定方法であって、前記レジストパタ
ーンの第１の特定パターンにおけるフォーカス深度が、
上限値Ｆmax1である場合において下式（５）で表される
Ｚ値が極大値を示し、前記レジストパターンの第２の特
定パターンにおけるフォーカス深度が、上限値Ｆmax2で
ある場合において下式（５）で表されるＺ値が極小値を
示し、前記上限値Ｆma x1および前記上限値Ｆmax2が、下
式（６）で表される関係を満たすことを特徴とするフォ
ーカス深度決定方法。 ・式（５） Ｚ＝ｆ1（Ｆ）−ｆ2（Ｆ） ・式（６） ０＜Ｆmax1＜Ｆmax2 〔但し、式（５）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する
前記第１の特定パターンの特定断面におけるトップ寸法
および／またはエッジ寸法を含む関数を表し、ｆ
2（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前記第２の特定
パターンの特定断面におけるトップ寸法および／または
エッジ寸法（μｍ）を含む関数を表す。〕
を、少なくともレチクルマスクを縮小投影することによ
り露光し、現像することによりレジストパターンを形成
する際の、前記露光時のフォーカス深度の上限値を求め
るフォーカス深度決定方法であって、前記レジストパタ
ーンの第１の特定パターンにおけるフォーカス深度が、
上限値Ｆmax1である場合において下式（５）で表される
Ｚ値が極大値を示し、前記レジストパターンの第２の特
定パターンにおけるフォーカス深度が、上限値Ｆmax2で
ある場合において下式（５）で表されるＺ値が極小値を
示し、前記上限値Ｆma x1および前記上限値Ｆmax2が、下
式（６）で表される関係を満たすことを特徴とするフォ
ーカス深度決定方法。 ・式（５） Ｚ＝ｆ1（Ｆ）−ｆ2（Ｆ） ・式（６） ０＜Ｆmax1＜Ｆmax2 〔但し、式（５）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する
前記第１の特定パターンの特定断面におけるトップ寸法
および／またはエッジ寸法を含む関数を表し、ｆ
2（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前記第２の特定
パターンの特定断面におけるトップ寸法および／または
エッジ寸法（μｍ）を含む関数を表す。〕
【００２３】＜６＞ 前記式（５）で表されるＺ値が、
下式（７）で表されることを特徴とする＜５＞に記載の
フォーカス深度決定方法である。 ・式（７） Ｚ＝Ｅｄｇｅ1（Ｆ）−Ｅｄｇｅ2（Ｆ） 〔但し、式（７）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに
対する前記第１の特定パターンの特定断面におけるエッ
ジ寸法（μｍ）を表し、Ｅｄｇｅ2（Ｆ）は、フォーカ
ス深度Ｆに対する前記第２の特定パターンの特定断面に
おけるエッジ寸法（μｍ）を表す。〕
下式（７）で表されることを特徴とする＜５＞に記載の
フォーカス深度決定方法である。 ・式（７） Ｚ＝Ｅｄｇｅ1（Ｆ）−Ｅｄｇｅ2（Ｆ） 〔但し、式（７）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに
対する前記第１の特定パターンの特定断面におけるエッ
ジ寸法（μｍ）を表し、Ｅｄｇｅ2（Ｆ）は、フォーカ
ス深度Ｆに対する前記第２の特定パターンの特定断面に
おけるエッジ寸法（μｍ）を表す。〕
【００２４】＜７＞ フォーカス深度がそれぞれ異なる
露光条件にて形成された複数のレジストパターンを用い
て露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であ
って、前記複数のレジストパターンの特定方向における
上面寸法を測定し、前記上面寸法が極小値となる点を検
出することによりフォーカス深度の上限値を決定するこ
とを特徴とするフォーカス深度決定方法である。
露光条件にて形成された複数のレジストパターンを用い
て露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であ
って、前記複数のレジストパターンの特定方向における
上面寸法を測定し、前記上面寸法が極小値となる点を検
出することによりフォーカス深度の上限値を決定するこ
とを特徴とするフォーカス深度決定方法である。
【００２５】＜８＞ フォーカス深度がそれぞれ異なる
露光条件にて形成された複数のレジストパターンを用い
て露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であ
って、前記複数のレジストパターンの特定方向における
上面寸法、および、前記特定方向における底面寸法を測
定し、前記上面寸法と前記底面寸法とから前記特定方向
における傾斜部寸法を算出する工程を含み、前記傾斜部
寸法が極大値となる点を検出することによりフォーカス
深度の上限値を決定することを特徴とするフォーカス深
度決定方法である。
露光条件にて形成された複数のレジストパターンを用い
て露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であ
って、前記複数のレジストパターンの特定方向における
上面寸法、および、前記特定方向における底面寸法を測
定し、前記上面寸法と前記底面寸法とから前記特定方向
における傾斜部寸法を算出する工程を含み、前記傾斜部
寸法が極大値となる点を検出することによりフォーカス
深度の上限値を決定することを特徴とするフォーカス深
度決定方法である。
【００２６】＜９＞ ＜８＞記載のフォーカス深度決定
方法において、前記傾斜部寸法は、前記底面寸法から前
記上面寸法を差し引いた値を２で割ることにより算出さ
れることを特徴とするフォーカス深度決定方法である。
方法において、前記傾斜部寸法は、前記底面寸法から前
記上面寸法を差し引いた値を２で割ることにより算出さ
れることを特徴とするフォーカス深度決定方法である。
【００２７】＜１０＞ フォーカス深度がそれぞれ異な
る露光条件にて形成された複数のレジストパターンを用
いて露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法で
あって、前記複数のレジストパターンの特定方向におけ
る上面寸法、および、前記特定方向における底面寸法を
測定し、前記底面寸法に占める前記上面寸法の割合を求
める工程を含み、前記割合が極小値となるとなる点を検
出することによりフォーカス深度の上限値を決定するこ
とを特徴とするフォーカス深度決定方法である。
る露光条件にて形成された複数のレジストパターンを用
いて露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法で
あって、前記複数のレジストパターンの特定方向におけ
る上面寸法、および、前記特定方向における底面寸法を
測定し、前記底面寸法に占める前記上面寸法の割合を求
める工程を含み、前記割合が極小値となるとなる点を検
出することによりフォーカス深度の上限値を決定するこ
とを特徴とするフォーカス深度決定方法である。
【００２８】＜１１＞ フォーカス深度がそれぞれ異な
る露光条件にて形成された複数のレジストパターン群を
用いて露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法
であってフォーカス深度決定方法であって、前記レジス
トパターン群は、第1パターンと、特定方向における寸
法が前記特定方向における前記第1パターンの寸法より
も大きい第２パターンと、から構成され、前記特定方向
における前記第１パターンの上面寸法、および、前記特
定方向における前記第１パターンの底面寸法を測定し、
前記第１パターンの上面寸法と前記第１パターンの底面
寸法とから前記特定方向における第１パターンの傾斜部
寸法を算出する工程と、前記特定方向における前記第２
パターンの上面寸法、および、前記特定方向における前
記第２パターンの底面寸法を測定し、前記第２パターン
の上面寸法と前記第２パターンの底面寸法とから前記特
定方向における第２パターンの傾斜部寸法を算出する工
程と、前記第１パターンの傾斜部寸法から前記第２パタ
ーンの傾斜部寸法を差し引いた値を求める工程とを含
み、前記第１パターンの傾斜部寸法から前記第２パター
ンの傾斜部寸法を差し引いた値が極大値となる点を検出
することによりフォーカス深度の上限値を決定すること
を特徴とするフォーカス深度決定方法である。
る露光条件にて形成された複数のレジストパターン群を
用いて露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法
であってフォーカス深度決定方法であって、前記レジス
トパターン群は、第1パターンと、特定方向における寸
法が前記特定方向における前記第1パターンの寸法より
も大きい第２パターンと、から構成され、前記特定方向
における前記第１パターンの上面寸法、および、前記特
定方向における前記第１パターンの底面寸法を測定し、
前記第１パターンの上面寸法と前記第１パターンの底面
寸法とから前記特定方向における第１パターンの傾斜部
寸法を算出する工程と、前記特定方向における前記第２
パターンの上面寸法、および、前記特定方向における前
記第２パターンの底面寸法を測定し、前記第２パターン
の上面寸法と前記第２パターンの底面寸法とから前記特
定方向における第２パターンの傾斜部寸法を算出する工
程と、前記第１パターンの傾斜部寸法から前記第２パタ
ーンの傾斜部寸法を差し引いた値を求める工程とを含
み、前記第１パターンの傾斜部寸法から前記第２パター
ンの傾斜部寸法を差し引いた値が極大値となる点を検出
することによりフォーカス深度の上限値を決定すること
を特徴とするフォーカス深度決定方法である。
【００２９】＜１２＞ ＜１１＞記載のフォーカス深度
決定方法において、前記特定方向における前記第２パタ
ーンの寸法は、前記特定方向における前記第１パターン
の寸法の略１．２倍以上であることを特徴とするフォー
カス深度決定方法である。
決定方法において、前記特定方向における前記第２パタ
ーンの寸法は、前記特定方向における前記第１パターン
の寸法の略１．２倍以上であることを特徴とするフォー
カス深度決定方法である。
【００３０】＜１３＞ ＜１１＞記載のフォーカス深度
決定方法において、前記第１パターンの傾斜部寸法は、
前記第１パターンの底面寸法から前記第１パターンの上
面寸法を差し引いた値を２で割ることにより算出され、
前記第２パターンの傾斜部寸法は、前記第２パターンの
底面寸法から前記第２パターンの上面寸法を差し引いた
値を２で割ることにより算出されることを特徴とするフ
ォーカス深度決定方法である。
決定方法において、前記第１パターンの傾斜部寸法は、
前記第１パターンの底面寸法から前記第１パターンの上
面寸法を差し引いた値を２で割ることにより算出され、
前記第２パターンの傾斜部寸法は、前記第２パターンの
底面寸法から前記第２パターンの上面寸法を差し引いた
値を２で割ることにより算出されることを特徴とするフ
ォーカス深度決定方法である。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、第１の本発
明、第２の本発明、第１および第２の本発明に共通な事
項に大きく分けて順次説明する。
明、第２の本発明、第１および第２の本発明に共通な事
項に大きく分けて順次説明する。
【００３２】（第１の本発明）第１の本発明は、基板表
面に形成されたレジスト層を、少なくともレチクルマス
クを縮小投影することにより露光し、現像することによ
りレジストパターンを形成する際の、前記露光時のフォ
ーカス深度の上限値を求めるフォーカス深度決定方法で
あって、前記レジストパターンの特定パターンにおける
フォーカス深度が上限値Ｆmaxである場合において、下
式（１）で表されるＹ値が極大値あるいは極小値を示
し、且つ、前記上限値Ｆmaxが、正の値であることを特
徴とする。 ・式（１） Ｙ＝ｆ（Ｆ） 〔但し、式（１）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前
記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μｍ）
および／またはエッジ寸法（μｍ）を含む関数を表
す。〕
面に形成されたレジスト層を、少なくともレチクルマス
クを縮小投影することにより露光し、現像することによ
りレジストパターンを形成する際の、前記露光時のフォ
ーカス深度の上限値を求めるフォーカス深度決定方法で
あって、前記レジストパターンの特定パターンにおける
フォーカス深度が上限値Ｆmaxである場合において、下
式（１）で表されるＹ値が極大値あるいは極小値を示
し、且つ、前記上限値Ｆmaxが、正の値であることを特
徴とする。 ・式（１） Ｙ＝ｆ（Ｆ） 〔但し、式（１）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前
記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μｍ）
および／またはエッジ寸法（μｍ）を含む関数を表
す。〕
【００３３】上記第１の本発明によれば、フォーカス深
度の上限値を、簡便に精度よく決定することが可能なフ
ォーカス深度決定方法を提供することができる。
度の上限値を、簡便に精度よく決定することが可能なフ
ォーカス深度決定方法を提供することができる。
【００３４】但し、前記レジストパターンの形成は、フ
ォーカス深度を除き、露光条件等の他のレジストパター
ン形成条件を一定にして実施される。また、本発明にお
いて、「特定パターン」とはレチクルマスク表面に形成
されたパターンの特定の形状および寸法を有する部分に
対応して各々のフォーカス深度で形成されたレジストパ
ターンを意味するものである。具体的には、例えば、レ
チクルマスク表面の幅１μｍの帯状パターンに対応して
形成された帯状レジストパターンや、レチクルマスク表
面の直径１μｍの円形パターンに対応して形成された円
形レジストパターン等を意味する。さらに、「特定断
面」とは、前記特定パターンを、特定方向にスライスし
た時に形成される断面を意味する。但し、当該特定方向
にスライスするとは、前記特定パターンに対して一定の
角度でスライスすることのみに限定されるものではな
く、例えば、前記特定パターンの最小幅方向や最大幅方
向であってもよい。
ォーカス深度を除き、露光条件等の他のレジストパター
ン形成条件を一定にして実施される。また、本発明にお
いて、「特定パターン」とはレチクルマスク表面に形成
されたパターンの特定の形状および寸法を有する部分に
対応して各々のフォーカス深度で形成されたレジストパ
ターンを意味するものである。具体的には、例えば、レ
チクルマスク表面の幅１μｍの帯状パターンに対応して
形成された帯状レジストパターンや、レチクルマスク表
面の直径１μｍの円形パターンに対応して形成された円
形レジストパターン等を意味する。さらに、「特定断
面」とは、前記特定パターンを、特定方向にスライスし
た時に形成される断面を意味する。但し、当該特定方向
にスライスするとは、前記特定パターンに対して一定の
角度でスライスすることのみに限定されるものではな
く、例えば、前記特定パターンの最小幅方向や最大幅方
向であってもよい。
【００３５】例えば、特定パターンとして帯状レジスト
パターンを選択した際には、フォーカス深度０μｍで形
成された帯状レジストパターンを、線幅方向に対してス
ライスすることにより特定断面を形成した場合には、０
μｍ以外のフォーカス深度で形成された帯状レジストパ
ターンに対しても、同様に線幅方向に対してスライスす
ることにより特定断面を形成する。
パターンを選択した際には、フォーカス深度０μｍで形
成された帯状レジストパターンを、線幅方向に対してス
ライスすることにより特定断面を形成した場合には、０
μｍ以外のフォーカス深度で形成された帯状レジストパ
ターンに対しても、同様に線幅方向に対してスライスす
ることにより特定断面を形成する。
【００３６】他の例としては、特定パターンとして円形
レジストパターンを選択した際には、フォーカス深度０
μｍで形成された円形レジストパターンを、最大幅方向
に対してスライスすることにより特定断面を形成した場
合には、０μｍ以外のフォーカス深度で形成された円形
レジストパターンに対しても、同様に最大幅方向に対し
てスライスすることにより特定断面を形成する。
レジストパターンを選択した際には、フォーカス深度０
μｍで形成された円形レジストパターンを、最大幅方向
に対してスライスすることにより特定断面を形成した場
合には、０μｍ以外のフォーカス深度で形成された円形
レジストパターンに対しても、同様に最大幅方向に対し
てスライスすることにより特定断面を形成する。
【００３７】上記の式（１）における関数ｆ（Ｆ）は、
フォーカス深度Ｆに対する前記特定パターンの特定断面
（以下、単に「特定断面」と略す場合がある）における
トップ寸法（μｍ）および／またはエッジ寸法（μｍ）
を含む関数であれば特に限定されないが、フォーカス深
度に対する特定断面のトップ寸法あるいはエッジ寸法の
変化の傾向を反映できる関数であることが必要であり、
例えば、トップ寸法、エッジ寸法、トップ寸法とエッジ
寸法との比等、あるいは、これらに一定の係数を乗じた
値等で表すことができる。特に、関数ｆ（Ｆ）は、トッ
プ寸法、エッジ寸法、あるいは、トップ寸法／エッジ寸
法を用いて表されることが好ましい。
フォーカス深度Ｆに対する前記特定パターンの特定断面
（以下、単に「特定断面」と略す場合がある）における
トップ寸法（μｍ）および／またはエッジ寸法（μｍ）
を含む関数であれば特に限定されないが、フォーカス深
度に対する特定断面のトップ寸法あるいはエッジ寸法の
変化の傾向を反映できる関数であることが必要であり、
例えば、トップ寸法、エッジ寸法、トップ寸法とエッジ
寸法との比等、あるいは、これらに一定の係数を乗じた
値等で表すことができる。特に、関数ｆ（Ｆ）は、トッ
プ寸法、エッジ寸法、あるいは、トップ寸法／エッジ寸
法を用いて表されることが好ましい。
【００３８】以下に、これら３つの寸法あるいは寸法比
を用いて上限値を求める方法について、特定パターンと
して図１に示すような帯状レジストパターンを利用し、
この帯状レジストパターンの線幅方向の寸法、すなわち
トップ寸法、エッジ寸法、および、ボトム寸法を用いる
ことを前提として説明する。図１は、本発明において、
フォーカス深度の上限値の決定に際して利用される帯状
レジストパターンの線幅方向の寸法を示した模式図であ
り、図１（ａ）は、帯状レジストパターンの上面図を示
し、図１（ｂ）は、帯状レジストパターンの断面（前記
特定断面に相当する）図を示す。図１中、符号１、符号
２、矢印Ｂ、および、矢印Ｔは、図７と同様に、ウェ
ハ、帯状レジストパターン、ボトム寸法（特定方向にお
ける底面寸法）、および、トップ寸法（特定方向におけ
る上面寸法）を表す。また、矢印Ｅ1およびＥ2はエッジ
寸法（特定方向における傾斜部寸法）を示す。なお、本
発明においてトップ寸法、ボトム寸法およびエッジ寸法
とは、図１に示すような帯状レジストパターンに限定さ
れるものではなく、基板平面方向の形状が帯状以外の形
状からなるレジストパターンの断面（この場合、図１
（ｂ）に相当する）においても同様である。
を用いて上限値を求める方法について、特定パターンと
して図１に示すような帯状レジストパターンを利用し、
この帯状レジストパターンの線幅方向の寸法、すなわち
トップ寸法、エッジ寸法、および、ボトム寸法を用いる
ことを前提として説明する。図１は、本発明において、
フォーカス深度の上限値の決定に際して利用される帯状
レジストパターンの線幅方向の寸法を示した模式図であ
り、図１（ａ）は、帯状レジストパターンの上面図を示
し、図１（ｂ）は、帯状レジストパターンの断面（前記
特定断面に相当する）図を示す。図１中、符号１、符号
２、矢印Ｂ、および、矢印Ｔは、図７と同様に、ウェ
ハ、帯状レジストパターン、ボトム寸法（特定方向にお
ける底面寸法）、および、トップ寸法（特定方向におけ
る上面寸法）を表す。また、矢印Ｅ1およびＥ2はエッジ
寸法（特定方向における傾斜部寸法）を示す。なお、本
発明においてトップ寸法、ボトム寸法およびエッジ寸法
とは、図１に示すような帯状レジストパターンに限定さ
れるものではなく、基板平面方向の形状が帯状以外の形
状からなるレジストパターンの断面（この場合、図１
（ｂ）に相当する）においても同様である。
【００３９】また、以下に示す第１の本発明の実施形態
の説明において、特定断面の寸法は、各々のフォーカス
深度において形成された基準寸法０．２μｍの帯状レジ
ストパターンの線幅方向における断面の寸法を用いた。
この基準寸法０．２μｍの帯状レジストパターンは、図
８に示すグラフのボトム寸法の測定に用いた目標寸法
０．２μｍの帯状レジストパターンと同じ寸法形状を有
するものである。但し、本発明において、「基準寸法」
とは、フォーカス深度０μｍにおけるボトム寸法のこと
を意味する。なお、所望する目標寸法での上限値を求め
るためには、基準寸法が目標寸法となるようにフォーカ
ス深度以外のレジストパターン形成条件が予め調整され
ることが望ましい。
の説明において、特定断面の寸法は、各々のフォーカス
深度において形成された基準寸法０．２μｍの帯状レジ
ストパターンの線幅方向における断面の寸法を用いた。
この基準寸法０．２μｍの帯状レジストパターンは、図
８に示すグラフのボトム寸法の測定に用いた目標寸法
０．２μｍの帯状レジストパターンと同じ寸法形状を有
するものである。但し、本発明において、「基準寸法」
とは、フォーカス深度０μｍにおけるボトム寸法のこと
を意味する。なお、所望する目標寸法での上限値を求め
るためには、基準寸法が目標寸法となるようにフォーカ
ス深度以外のレジストパターン形成条件が予め調整され
ることが望ましい。
【００４０】＜第１の実施形態＞前記式（１）における
Ｙ値が、トップ寸法を用いて表される場合、前記Ｙ値は
下式（２）で表されることが好ましい。 ・式（２） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ） 〔但し、式（２）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表す。〕
Ｙ値が、トップ寸法を用いて表される場合、前記Ｙ値は
下式（２）で表されることが好ましい。 ・式（２） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ） 〔但し、式（２）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表す。〕
【００４１】式（２）の関係をグラフ化したものを図２
に示す。図２は、第１の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの一例であり、フォーカス深度に対す
るトップ寸法の変化を示したものである。図２からわか
るように、フォーカス深度の増加に伴い、Ｙ値（トップ
寸法）は増加し、フォーカス深度−０．２μｍにおいて
極大値を示した後、一旦減少し、フォーカス深度０．３
μｍにおいて極小値を示した後、再び減少している。こ
こで、フォーカス深度０．３μｍにおけるＹ値は、正の
値であり、且つ、極小値を示していることから、図２中
破線Ｈ１で示されるようにフォーカス深度０．３μｍが
上限値であることが明確に判別できる。この結果は、従
来の目視により求められた結果「約０．３μｍ前後」と
ほぼ一致しているのみならず、従来よりも非常に明確に
上限値が示されている。また、式（２）の関係を利用し
てフォーカス深度の上限値を求める場合には、トップ寸
法の測定を行うのみでよいため、簡便である。
に示す。図２は、第１の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの一例であり、フォーカス深度に対す
るトップ寸法の変化を示したものである。図２からわか
るように、フォーカス深度の増加に伴い、Ｙ値（トップ
寸法）は増加し、フォーカス深度−０．２μｍにおいて
極大値を示した後、一旦減少し、フォーカス深度０．３
μｍにおいて極小値を示した後、再び減少している。こ
こで、フォーカス深度０．３μｍにおけるＹ値は、正の
値であり、且つ、極小値を示していることから、図２中
破線Ｈ１で示されるようにフォーカス深度０．３μｍが
上限値であることが明確に判別できる。この結果は、従
来の目視により求められた結果「約０．３μｍ前後」と
ほぼ一致しているのみならず、従来よりも非常に明確に
上限値が示されている。また、式（２）の関係を利用し
てフォーカス深度の上限値を求める場合には、トップ寸
法の測定を行うのみでよいため、簡便である。
【００４２】＜第２の実施形態＞前記式（１）における
Ｙ値が、エッジ寸法を用いて表される場合、前記Ｙ値は
下式（３）で表されることが好ましい。 ・式（３） Ｙ＝Ｅｄｇｅ（Ｆ） 〔但し、式（３）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対
する前記特定パターンの特定断面におけるエッジ寸法
（μｍ）を表す。〕
Ｙ値が、エッジ寸法を用いて表される場合、前記Ｙ値は
下式（３）で表されることが好ましい。 ・式（３） Ｙ＝Ｅｄｇｅ（Ｆ） 〔但し、式（３）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対
する前記特定パターンの特定断面におけるエッジ寸法
（μｍ）を表す。〕
【００４３】式（３）の関係をグラフ化したものを図３
に示す。図３は、第１の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの他の例であり、フォーカス深度に対
するエッジ寸法の変化を示したものである。図３からわ
かるように、フォーカス深度の増加に伴い、Ｙ値（エッ
ジ寸法）は増加し、フォーカス深度０．３μｍにおいて
極大値を示した後、再び減少している。ここで、フォー
カス深度０．３μｍにおけるＹ値は、正の値であり、且
つ、極大値を示していることから、図３中破線Ｈ２で示
されるようにフォーカス深度０．３μｍが上限値である
ことが明確に判別できる。この結果は、従来の目視によ
り求められた結果「約０．３μｍ前後」とほぼ一致して
いるのみならず、従来よりも非常に明確に上限値が示さ
れている。
に示す。図３は、第１の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの他の例であり、フォーカス深度に対
するエッジ寸法の変化を示したものである。図３からわ
かるように、フォーカス深度の増加に伴い、Ｙ値（エッ
ジ寸法）は増加し、フォーカス深度０．３μｍにおいて
極大値を示した後、再び減少している。ここで、フォー
カス深度０．３μｍにおけるＹ値は、正の値であり、且
つ、極大値を示していることから、図３中破線Ｈ２で示
されるようにフォーカス深度０．３μｍが上限値である
ことが明確に判別できる。この結果は、従来の目視によ
り求められた結果「約０．３μｍ前後」とほぼ一致して
いるのみならず、従来よりも非常に明確に上限値が示さ
れている。
【００４４】なお、第１の本発明および後述する第２の
本発明において、上限値の決定に用いられるエッジ寸法
（以下、「Ｅ」と略す）とは、図１に示す寸法やその組
合せであるＥ1、Ｅ2、（Ｅ1＋Ｅ2）／２、あるいは、
（Ｂ−Ｔ）／２のいずれか１つを意味するものである。
但し、Ｅ1と、Ｅ2と、が等しくない場合には、エッジ寸
法Ｅは、（Ｅ1＋Ｅ2）／２、あるいは、（Ｂ−Ｔ）／２
として求められた値を用いることが好ましい。従って、
式（３）の関係を利用してフォーカス深度の上限値を求
める場合には、上記したように１つあるいは２つの寸法
の測定を行うのみでよいため、簡便である。
本発明において、上限値の決定に用いられるエッジ寸法
（以下、「Ｅ」と略す）とは、図１に示す寸法やその組
合せであるＥ1、Ｅ2、（Ｅ1＋Ｅ2）／２、あるいは、
（Ｂ−Ｔ）／２のいずれか１つを意味するものである。
但し、Ｅ1と、Ｅ2と、が等しくない場合には、エッジ寸
法Ｅは、（Ｅ1＋Ｅ2）／２、あるいは、（Ｂ−Ｔ）／２
として求められた値を用いることが好ましい。従って、
式（３）の関係を利用してフォーカス深度の上限値を求
める場合には、上記したように１つあるいは２つの寸法
の測定を行うのみでよいため、簡便である。
【００４５】＜第３の実施形態＞前記式（１）における
Ｙ値が、トップ寸法およびボトム寸法を用いて表される
場合には、前記Ｙ値は下式（３）で表されることが好ま
しい。 ・式（４） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ）／Ｂｏｔ（Ｆ） 〔但し、式（４）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表し、Ｂｏｔ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるボトム寸法（μ
ｍ）を表す。〕
Ｙ値が、トップ寸法およびボトム寸法を用いて表される
場合には、前記Ｙ値は下式（３）で表されることが好ま
しい。 ・式（４） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ）／Ｂｏｔ（Ｆ） 〔但し、式（４）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表し、Ｂｏｔ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるボトム寸法（μ
ｍ）を表す。〕
【００４６】式（４）の関係をグラフ化したものを図４
に示す。図４は、第１の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの他の例であり、フォーカス深度に対
するトップ寸法／ボトム寸法の変化を示したものであ
る。図４からわかるように、フォーカス深度の増加に伴
い、ボトム寸法に占めるトップ寸法の割合であるＹ値
（トップ寸法／ボトム寸法）は増加し、フォーカス深度
−０．４μｍ前後において極大値を示した後、一旦減少
し、フォーカス深度０．３μｍにおいて極小値を示した
後、再び減少している。ここで、フォーカス深度０．３
μｍにおけるＹ値は、正の値であり、且つ、極小値を示
していることから、図４中破線Ｈ３で示されるようにフ
ォーカス深度０．３μｍが上限値であることが明確に判
別できる。この結果は、従来の目視により求められた結
果「約０．３μｍ前後」とほぼ一致しているのみなら
ず、従来よりも非常に明確に上限値が示されている。
に示す。図４は、第１の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの他の例であり、フォーカス深度に対
するトップ寸法／ボトム寸法の変化を示したものであ
る。図４からわかるように、フォーカス深度の増加に伴
い、ボトム寸法に占めるトップ寸法の割合であるＹ値
（トップ寸法／ボトム寸法）は増加し、フォーカス深度
−０．４μｍ前後において極大値を示した後、一旦減少
し、フォーカス深度０．３μｍにおいて極小値を示した
後、再び減少している。ここで、フォーカス深度０．３
μｍにおけるＹ値は、正の値であり、且つ、極小値を示
していることから、図４中破線Ｈ３で示されるようにフ
ォーカス深度０．３μｍが上限値であることが明確に判
別できる。この結果は、従来の目視により求められた結
果「約０．３μｍ前後」とほぼ一致しているのみなら
ず、従来よりも非常に明確に上限値が示されている。
【００４７】また、式（４）の関係を利用してフォーカ
ス深度の上限値を求める場合には、トップ寸法およびボ
トム寸法の測定を行うのみでよいため、簡便である。な
お、ボトム寸法は、基板表面に形成されるパターンの仕
上がり寸法を知る上で、本発明による上限値の決定に関
係なく測定されるものであると共に、トップ寸法／ボト
ム寸法は、レジストパターンのエッジ部分の傾斜具合を
判断するパラメーターとして従来から利用されているも
のである。従って、式（４）の関係を利用すれば、フォ
ーカス深度の上限値が決定できると共に、フォーカス深
度に対するエッジ部分の傾斜具合も同時に求めることが
できる。
ス深度の上限値を求める場合には、トップ寸法およびボ
トム寸法の測定を行うのみでよいため、簡便である。な
お、ボトム寸法は、基板表面に形成されるパターンの仕
上がり寸法を知る上で、本発明による上限値の決定に関
係なく測定されるものであると共に、トップ寸法／ボト
ム寸法は、レジストパターンのエッジ部分の傾斜具合を
判断するパラメーターとして従来から利用されているも
のである。従って、式（４）の関係を利用すれば、フォ
ーカス深度の上限値が決定できると共に、フォーカス深
度に対するエッジ部分の傾斜具合も同時に求めることが
できる。
【００４８】（第２の本発明）第２の本発明は、基板表
面に形成されたレジスト層を、少なくともレチクルマス
クを縮小投影することにより露光し、現像することによ
りレジストパターンを形成する際の、前記露光時のフォ
ーカス深度の上限値を求めるフォーカス深度決定方法で
あって、前記レジストパターンの第１の特定パターンに
おけるフォーカス深度が、上限値Ｆmax1である場合にお
いて下式（５）で表されるＺ値が極大値を示し、前記レ
ジストパターンの第２の特定パターンにおけるフォーカ
ス深度が、上限値Ｆmax2である場合において下式（５）
で表されるＺ値が極小値を示し、前記上限値Ｆma x1およ
び前記上限値Ｆmax2が、下式（６）で表される関係を満
たすことを特徴とするフォーカス深度決定方法。 ・式（５） Ｚ＝ｆ1（Ｆ）−ｆ2（Ｆ） ・式（６） ０＜Ｆmax1＜Ｆmax2 〔但し、式（５）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する
前記第１の特定パターンの特定断面におけるトップ寸法
および／またはエッジ寸法を含む関数を表し、ｆ
2（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前記第２の特定
パターンの特定断面におけるトップ寸法および／または
エッジ寸法（μｍ）を含む関数を表す。〕
面に形成されたレジスト層を、少なくともレチクルマス
クを縮小投影することにより露光し、現像することによ
りレジストパターンを形成する際の、前記露光時のフォ
ーカス深度の上限値を求めるフォーカス深度決定方法で
あって、前記レジストパターンの第１の特定パターンに
おけるフォーカス深度が、上限値Ｆmax1である場合にお
いて下式（５）で表されるＺ値が極大値を示し、前記レ
ジストパターンの第２の特定パターンにおけるフォーカ
ス深度が、上限値Ｆmax2である場合において下式（５）
で表されるＺ値が極小値を示し、前記上限値Ｆma x1およ
び前記上限値Ｆmax2が、下式（６）で表される関係を満
たすことを特徴とするフォーカス深度決定方法。 ・式（５） Ｚ＝ｆ1（Ｆ）−ｆ2（Ｆ） ・式（６） ０＜Ｆmax1＜Ｆmax2 〔但し、式（５）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する
前記第１の特定パターンの特定断面におけるトップ寸法
および／またはエッジ寸法を含む関数を表し、ｆ
2（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前記第２の特定
パターンの特定断面におけるトップ寸法および／または
エッジ寸法（μｍ）を含む関数を表す。〕
【００４９】すなわち、第２の本発明によれば、上記の
式（５）に示すようにフォーカス深度に対して表される
２つの関数の差を取ることにより、上限値をレジストパ
ターン形成に関係する製造因子のバラツキに影響される
ことなく、精度よく決定することが可能なフォーカス深
度決定方法を提供することができる。
式（５）に示すようにフォーカス深度に対して表される
２つの関数の差を取ることにより、上限値をレジストパ
ターン形成に関係する製造因子のバラツキに影響される
ことなく、精度よく決定することが可能なフォーカス深
度決定方法を提供することができる。
【００５０】但し、前記レジストパターンの形成は、フ
ォーカス深度を除き、他のレジストパターン形成条件を
一定にして実施される。また、本発明において、「第１
の特定パターン」および「第２の特定パターン」とは、
レチクルマスク表面の相互に異なる部分に形成された特
定の寸法、もしくは、特定の寸法および形状からなるパ
ターンを露光、現像することにより形成された関係を有
する２つの特定パターン（レジストパターン群）のこと
を意味し、具体的には以下に説明する条件を満たすもの
である。
ォーカス深度を除き、他のレジストパターン形成条件を
一定にして実施される。また、本発明において、「第１
の特定パターン」および「第２の特定パターン」とは、
レチクルマスク表面の相互に異なる部分に形成された特
定の寸法、もしくは、特定の寸法および形状からなるパ
ターンを露光、現像することにより形成された関係を有
する２つの特定パターン（レジストパターン群）のこと
を意味し、具体的には以下に説明する条件を満たすもの
である。
【００５１】すなわち、第１の特定パターンの特定断面
（以下、「第１の特定断面」と略す場合がある）におけ
る基準寸法Ｂ１は、第２の特定パターンの特定断面（以
下、「第２の特定断面」と略す場合がある）における基
準寸法Ｂ２よりも小さくなければならない。このように
基準寸法Ｂ１および基準寸法Ｂ２を選択することによ
り、式（５）の関係を満たすことができる。なお、基準
寸法Ｂ１と基準寸法Ｂ２との比、Ｂ２／Ｂ１は特に限定
されないが、少なくとも１．２倍以上であることが好ま
しく、１．５〜２．０倍の範囲内であることが実用上好
適である。Ｂ２／Ｂ１が、１．２よりも小さい場合に
は、上限値Ｆmax1および上限値Ｆma x2が極めて近い値と
なるため、式（５）が、上限値Ｆmax1あるいは上限値Ｆ
max2において、極大値あるいは極小値を示すことができ
なくなり、上限値を特定することが困難になる場合があ
る。
（以下、「第１の特定断面」と略す場合がある）におけ
る基準寸法Ｂ１は、第２の特定パターンの特定断面（以
下、「第２の特定断面」と略す場合がある）における基
準寸法Ｂ２よりも小さくなければならない。このように
基準寸法Ｂ１および基準寸法Ｂ２を選択することによ
り、式（５）の関係を満たすことができる。なお、基準
寸法Ｂ１と基準寸法Ｂ２との比、Ｂ２／Ｂ１は特に限定
されないが、少なくとも１．２倍以上であることが好ま
しく、１．５〜２．０倍の範囲内であることが実用上好
適である。Ｂ２／Ｂ１が、１．２よりも小さい場合に
は、上限値Ｆmax1および上限値Ｆma x2が極めて近い値と
なるため、式（５）が、上限値Ｆmax1あるいは上限値Ｆ
max2において、極大値あるいは極小値を示すことができ
なくなり、上限値を特定することが困難になる場合があ
る。
【００５２】また、第１の特定パターンの形状と、第２
の特定パターンの形状は、異なっていてもよいが、前者
および後者の組合せが、帯状レジストパターンおよび帯
状レジストパターンや、円形レジストパターンおよび円
形レジストパターンのように同じ形状の組合せであるこ
とが好ましい。なお、所望する目標寸法での上限値を求
めるためには、第１の特定断面の基準寸法Ｂ１、あるい
は、第２の特定断面の基準寸法Ｂ２のいずれかが目標寸
法となるようにフォーカス深度以外のレジストパターン
形成条件が予め調整されることが望ましい。
の特定パターンの形状は、異なっていてもよいが、前者
および後者の組合せが、帯状レジストパターンおよび帯
状レジストパターンや、円形レジストパターンおよび円
形レジストパターンのように同じ形状の組合せであるこ
とが好ましい。なお、所望する目標寸法での上限値を求
めるためには、第１の特定断面の基準寸法Ｂ１、あるい
は、第２の特定断面の基準寸法Ｂ２のいずれかが目標寸
法となるようにフォーカス深度以外のレジストパターン
形成条件が予め調整されることが望ましい。
【００５３】上記の式（５）における関数ｆ1（Ｆ）
は、フォーカス深度Ｆに対する前記第１の特定断面にお
けるトップ寸法（μｍ）および／またはエッジ寸法（μ
ｍ）を含む関数であれば特に限定されないが、フォーカ
ス深度に対するトップ寸法あるいはエッジ寸法の変化の
傾向を反映できる関数であることが必要であり、例え
ば、トップ寸法、エッジ寸法、トップ寸法およびエッジ
寸法の比等、あるいは、これらに一定の係数を乗じた値
等で表すことができる。特に、関数ｆ1（Ｆ）は、エッ
ジ寸法を用いて表されることが好ましい。これは関数ｆ
2（Ｆ）に関しても同様である。さらに、関数ｆ2（Ｆ）
に用いられるフォーカス深度に対して表される寸法（す
なわち、トップ寸法、エッジ寸法、および、ボトム寸
法）およびその組合せは、関数ｆ1（Ｆ）と実質上同一
であることが好ましく、さらに係数、次数等の数式の形
式は、関数ｆ1（Ｆ）と同様であることがより好まし
い。例えば、関数ｆ1（Ｆ）が、エッジ寸法のみで表さ
れる場合には、関数ｆ2（Ｆ）もエッジ寸法のみであら
わされることが好ましく、関数ｆ1（Ｆ）が、トップ寸
法／ボトム寸法のみで表される場合には、関数ｆ
2（Ｆ）もトップ寸法／ボトム寸法のみであらわされる
ことが好ましい。
は、フォーカス深度Ｆに対する前記第１の特定断面にお
けるトップ寸法（μｍ）および／またはエッジ寸法（μ
ｍ）を含む関数であれば特に限定されないが、フォーカ
ス深度に対するトップ寸法あるいはエッジ寸法の変化の
傾向を反映できる関数であることが必要であり、例え
ば、トップ寸法、エッジ寸法、トップ寸法およびエッジ
寸法の比等、あるいは、これらに一定の係数を乗じた値
等で表すことができる。特に、関数ｆ1（Ｆ）は、エッ
ジ寸法を用いて表されることが好ましい。これは関数ｆ
2（Ｆ）に関しても同様である。さらに、関数ｆ2（Ｆ）
に用いられるフォーカス深度に対して表される寸法（す
なわち、トップ寸法、エッジ寸法、および、ボトム寸
法）およびその組合せは、関数ｆ1（Ｆ）と実質上同一
であることが好ましく、さらに係数、次数等の数式の形
式は、関数ｆ1（Ｆ）と同様であることがより好まし
い。例えば、関数ｆ1（Ｆ）が、エッジ寸法のみで表さ
れる場合には、関数ｆ2（Ｆ）もエッジ寸法のみであら
わされることが好ましく、関数ｆ1（Ｆ）が、トップ寸
法／ボトム寸法のみで表される場合には、関数ｆ
2（Ｆ）もトップ寸法／ボトム寸法のみであらわされる
ことが好ましい。
【００５４】なお、第２の本発明は、フォーカス深度Ｆ
に対するＺ値の変化の傾向、すなわち、Ｚ値が極大値お
よび極小値となりうるフォーカス深度を求めることによ
り上限値を決定するものであるため、この点において、
上記の式（５）は、実質的に等価な式である下式
（５’）として表すこともできる。 ・式（５’） Ｚ＝−ｆ1（Ｆ）＋ｆ2（Ｆ） 〔但し、式（５’）における、関数、パラメーターの定
義は、式（５）と同様である。〕
に対するＺ値の変化の傾向、すなわち、Ｚ値が極大値お
よび極小値となりうるフォーカス深度を求めることによ
り上限値を決定するものであるため、この点において、
上記の式（５）は、実質的に等価な式である下式
（５’）として表すこともできる。 ・式（５’） Ｚ＝−ｆ1（Ｆ）＋ｆ2（Ｆ） 〔但し、式（５’）における、関数、パラメーターの定
義は、式（５）と同様である。〕
【００５５】但し、式（５’）において、第１の特定パ
ターンにおけるフォーカス深度が上限値Ｆmax1である場
合において式（５’）で表されるＺ値は極小値を示し、
第２の特定パターンにおけるフォーカス深度が上限値Ｆ
max2である場合において下式（５’）で表されるＺ値が
極大値を示す。
ターンにおけるフォーカス深度が上限値Ｆmax1である場
合において式（５’）で表されるＺ値は極小値を示し、
第２の特定パターンにおけるフォーカス深度が上限値Ｆ
max2である場合において下式（５’）で表されるＺ値が
極大値を示す。
【００５６】第２の本発明の実施形態としては、フォー
カス深度に対する第１の特定断面のエッジ寸法と、第２
の特定断面のエッジ寸法と、の差を用いて上限値を求め
ることが求めることが好ましい。なお、第１の特定断面
のトップ寸法と、第２の特定断面のトップ寸法と、の差
を用いてフォーカス深度の上限値を求めることも勿論可
能であるが、前者と後者との差が殆ど生じないフォーカ
ス深度での寸法差が予め予想できないためにオフセット
を算出する必要があるため、エッジ寸法を用いる方がよ
り簡便である。以下に、上記２つのエッジ寸法を用いて
上限値を求める方法について、第１および第２の特定パ
ターンとして図１に示す帯状レジストパターンを選択
し、この帯状パターンの線幅方向の寸法を用いることを
前提として説明する。
カス深度に対する第１の特定断面のエッジ寸法と、第２
の特定断面のエッジ寸法と、の差を用いて上限値を求め
ることが求めることが好ましい。なお、第１の特定断面
のトップ寸法と、第２の特定断面のトップ寸法と、の差
を用いてフォーカス深度の上限値を求めることも勿論可
能であるが、前者と後者との差が殆ど生じないフォーカ
ス深度での寸法差が予め予想できないためにオフセット
を算出する必要があるため、エッジ寸法を用いる方がよ
り簡便である。以下に、上記２つのエッジ寸法を用いて
上限値を求める方法について、第１および第２の特定パ
ターンとして図１に示す帯状レジストパターンを選択
し、この帯状パターンの線幅方向の寸法を用いることを
前提として説明する。
【００５７】＜第２の本発明の実施形態の一例＞前記式
（５）のＺ値が、エッジ寸法を用いて表される場合、前
記Ｚ値は下式（７）で表されることが好ましい。 ・式（７） Ｚ＝Ｅｄｇｅ1（Ｆ）−Ｅｄｇｅ2（Ｆ） 〔但し、式（７）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに
対する前記第１の特定パターンの特定断面におけるエッ
ジ寸法（μｍ）を表し、Ｅｄｇｅ2（Ｆ）は、フォーカ
ス深度Ｆに対する前記第２の特定パターンの特定断面に
おけるエッジ寸法（μｍ）を表す。〕
（５）のＺ値が、エッジ寸法を用いて表される場合、前
記Ｚ値は下式（７）で表されることが好ましい。 ・式（７） Ｚ＝Ｅｄｇｅ1（Ｆ）−Ｅｄｇｅ2（Ｆ） 〔但し、式（７）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに
対する前記第１の特定パターンの特定断面におけるエッ
ジ寸法（μｍ）を表し、Ｅｄｇｅ2（Ｆ）は、フォーカ
ス深度Ｆに対する前記第２の特定パターンの特定断面に
おけるエッジ寸法（μｍ）を表す。〕
【００５８】式（７）の関係をグラフ化したものを図５
に示す。図５は、第２の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの一例であり、フォーカス深度に対す
る第１の特定断面のエッジ寸法と、第２の特定断面のエ
ッジ寸法と、の差の変化を示したものである。
に示す。図５は、第２の本発明のフォーカス深度決定方
法に関するグラフの一例であり、フォーカス深度に対す
る第１の特定断面のエッジ寸法と、第２の特定断面のエ
ッジ寸法と、の差の変化を示したものである。
【００５９】但し、前記第１の特定断面の寸法は、各々
のフォーカス深度において形成された基準寸法０．２μ
ｍの帯状レジストパターンの線幅方向に形成される断面
の寸法を用いた。この基準寸法０．２μｍの帯状レジス
トパターンは、図８に示すグラフのボトム寸法の測定に
用いた目標寸法０．２μｍの帯状レジストパターンと同
じ寸法形状を有するものである。また、前記第２の特定
断面の寸法は、各々のフォーカス深度において形成され
た基準寸法０．４μｍの帯状レジストパターンの線幅方
向に形成される断面の寸法を用いた。
のフォーカス深度において形成された基準寸法０．２μ
ｍの帯状レジストパターンの線幅方向に形成される断面
の寸法を用いた。この基準寸法０．２μｍの帯状レジス
トパターンは、図８に示すグラフのボトム寸法の測定に
用いた目標寸法０．２μｍの帯状レジストパターンと同
じ寸法形状を有するものである。また、前記第２の特定
断面の寸法は、各々のフォーカス深度において形成され
た基準寸法０．４μｍの帯状レジストパターンの線幅方
向に形成される断面の寸法を用いた。
【００６０】図５からわかるように、フォーカス深度の
増加に伴い、Ｚ値（第１の特定断面のエッジ寸法−第２
の特定断面のエッジ寸法）は増加し、フォーカス深度
０．３μｍにおいて極大値を示した後、一旦急減し、フ
ォーカス深度０．４μｍにおいて極大値を示した後、再
び増加している。ここで、Ｚ値が極大値である場合のフ
ォーカス深度は、Ｚ値が極小値である場合のフォーカス
深度よりも小さく、前者および後者のフォーカス深度は
共に正の値である。従って、図５中、破線Ｈ４で示され
るようにフォーカス深度０．３μｍが、第１の特定断面
の上限値であり、破線Ｈ５で示されるようにフォーカス
深度０．４μｍが、第２の特定断面の上限値であり、両
方の上限値共に明確に判別できる。このような上限値の
明確な判別性は、従来の目視により求められた結果「約
０．３μｍ前後」と比較して、明らかに優れていること
がわかる。
増加に伴い、Ｚ値（第１の特定断面のエッジ寸法−第２
の特定断面のエッジ寸法）は増加し、フォーカス深度
０．３μｍにおいて極大値を示した後、一旦急減し、フ
ォーカス深度０．４μｍにおいて極大値を示した後、再
び増加している。ここで、Ｚ値が極大値である場合のフ
ォーカス深度は、Ｚ値が極小値である場合のフォーカス
深度よりも小さく、前者および後者のフォーカス深度は
共に正の値である。従って、図５中、破線Ｈ４で示され
るようにフォーカス深度０．３μｍが、第１の特定断面
の上限値であり、破線Ｈ５で示されるようにフォーカス
深度０．４μｍが、第２の特定断面の上限値であり、両
方の上限値共に明確に判別できる。このような上限値の
明確な判別性は、従来の目視により求められた結果「約
０．３μｍ前後」と比較して、明らかに優れていること
がわかる。
【００６１】（第１および第２の本発明に共通な事項）
上記に説明したような第１の本発明および第２の本発明
によるフォーカス深度決定方法は、ウェハ表面に良好な
レジストパターンを形成する際の、フォーカス深度の上
限値を求める上で極めて有用であるが、ウェハ以外の基
板表面に、縮小投影方式の露光機を用いてレジストパタ
ーンを形成する場合にも勿論利用可能である。
上記に説明したような第１の本発明および第２の本発明
によるフォーカス深度決定方法は、ウェハ表面に良好な
レジストパターンを形成する際の、フォーカス深度の上
限値を求める上で極めて有用であるが、ウェハ以外の基
板表面に、縮小投影方式の露光機を用いてレジストパタ
ーンを形成する場合にも勿論利用可能である。
【００６２】ウェハ以外の基板としては、レジスト層の
形成が可能なものであれば特に限定されず、ガラス、セ
ラミックス、金属、樹脂等の公知の材料からなる表面が
平坦な基板であれば如何なるものを用いてもよいが、そ
の表面粗さや、平坦度は小さい程好ましく、具体的には
現在使用されているシリコンウェハ等の半導体基板レベ
ルであることが好ましい。
形成が可能なものであれば特に限定されず、ガラス、セ
ラミックス、金属、樹脂等の公知の材料からなる表面が
平坦な基板であれば如何なるものを用いてもよいが、そ
の表面粗さや、平坦度は小さい程好ましく、具体的には
現在使用されているシリコンウェハ等の半導体基板レベ
ルであることが好ましい。
【００６３】またレジストパターンの形成に用いられる
レジスト（感光性樹脂組成物）としては、公知のレジス
トであれば特に限定されず、ネガレジスト、あるいは、
ポジレジストを用いることができる。また、基板表面に
形成されるレジスト層の厚みは特に限定されないが、一
般的には、２００ｎｍ〜２００００ｎｍの厚みを有する
レジスト層がレジストパターン形成の対象とされる。
レジスト（感光性樹脂組成物）としては、公知のレジス
トであれば特に限定されず、ネガレジスト、あるいは、
ポジレジストを用いることができる。また、基板表面に
形成されるレジスト層の厚みは特に限定されないが、一
般的には、２００ｎｍ〜２００００ｎｍの厚みを有する
レジスト層がレジストパターン形成の対象とされる。
【００６４】基板表面に形成されるレジスト層の露光処
理は、レチクルマスクを縮小投影することが可能な露光
機を用いて実施されるものであれば特に限定されない。
なお、縮小投影の倍率は現在主流となっている４倍〜５
倍の範囲内は勿論、これ以外の範囲であってもよい。ま
た、露光処理後に実施される現像処理は、用いるレジス
トの種類や露光処理条件等に応じて公知の現像液を用い
て行うことができる。
理は、レチクルマスクを縮小投影することが可能な露光
機を用いて実施されるものであれば特に限定されない。
なお、縮小投影の倍率は現在主流となっている４倍〜５
倍の範囲内は勿論、これ以外の範囲であってもよい。ま
た、露光処理後に実施される現像処理は、用いるレジス
トの種類や露光処理条件等に応じて公知の現像液を用い
て行うことができる。
【００６５】
【発明の効果】以上に説明したように、第１の本発明に
よれば、フォーカス深度の上限値を、簡便に精度よく決
定することが可能なフォーカス深度決定方法を提供する
ことができる。また、第２の本発明によれば、フォーカ
ス深度の上限値を、レジストパターン形成に関係する製
造因子のバラツキに影響されることなく、且つ、精度よ
く決定することが可能なフォーカス深度決定方法を提供
することができる。
よれば、フォーカス深度の上限値を、簡便に精度よく決
定することが可能なフォーカス深度決定方法を提供する
ことができる。また、第２の本発明によれば、フォーカ
ス深度の上限値を、レジストパターン形成に関係する製
造因子のバラツキに影響されることなく、且つ、精度よ
く決定することが可能なフォーカス深度決定方法を提供
することができる。
【図１】 本発明において、フォーカス深度の上限値の
決定に際して利用される帯状レジストパターンの線幅方
向の寸法を示した模式図であり、図１（ａ）は、帯状レ
ジストパターンの上面図を示し、図１（ｂ）は、帯状レ
ジストパターンの断面図を示す。
決定に際して利用される帯状レジストパターンの線幅方
向の寸法を示した模式図であり、図１（ａ）は、帯状レ
ジストパターンの上面図を示し、図１（ｂ）は、帯状レ
ジストパターンの断面図を示す。
【図２】 第１の本発明のフォーカス深度決定方法に関
するグラフの一例である。
するグラフの一例である。
【図３】 第１の本発明のフォーカス深度決定方法に関
するグラフの他の例である。
するグラフの他の例である。
【図４】 第１の本発明のフォーカス深度決定方法に関
するグラフの他の例である。
するグラフの他の例である。
【図５】 第２の本発明のフォーカス深度決定方法に関
するグラフの一例である。
するグラフの一例である。
【図６】 ウェハ表面にフォーカス深度がそれぞれ異な
る露光条件にて形成されたレジストパターンの一例を示
す模式図である。
る露光条件にて形成されたレジストパターンの一例を示
す模式図である。
【図７】 帯状レジストパターンの模式図であり、
（ａ）は、帯状レジストパターンの上面図を示し、図７
（ｂ）は、帯状レジストパターンの断面図を示す。
（ａ）は、帯状レジストパターンの上面図を示し、図７
（ｂ）は、帯状レジストパターンの断面図を示す。
【図８】 フォーカス深度に対するボトム寸法の変化を
示すグラフの一例である。
示すグラフの一例である。
【図９】 図８に示したフォーカス深度に対するボトム
寸法の測定を行った帯状レジストパターンの、フォーカ
ス深度に対する形状の変化を示した模式図であり、上段
の数値は、フォーカス深度（μｍ）を示し、中段は、前
記帯状レジストパターンのフォーカス深度に対する形状
変化を示す上面図であり、下段は、前記帯状レジストパ
ターンのフォーカス深度に対する形状変化を示す断面図
である。
寸法の測定を行った帯状レジストパターンの、フォーカ
ス深度に対する形状の変化を示した模式図であり、上段
の数値は、フォーカス深度（μｍ）を示し、中段は、前
記帯状レジストパターンのフォーカス深度に対する形状
変化を示す上面図であり、下段は、前記帯状レジストパ
ターンのフォーカス深度に対する形状変化を示す断面図
である。
１ ウェハ
２ 帯状レジストパターン
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 9/02
Claims (13)
- 【請求項１】 基板表面に形成されたレジスト層を、少
なくともレチクルマスクを縮小投影することにより露光
し、現像することによりレジストパターンを形成する際
の、前記露光時のフォーカス深度の上限値を求めるフォ
ーカス深度決定方法であって、 前記レジストパターンの特定パターンにおけるフォーカ
ス深度が、上限値Ｆma xである場合において、下式
（１）で表されるＹ値が極大値あるいは極小値を示し、
且つ、前記上限値Ｆmaxが、正の値であることを特徴と
するフォーカス深度決定方法。 ・式（１） Ｙ＝ｆ（Ｆ） 〔但し、式（１）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前
記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μｍ）
および／またはエッジ寸法（μｍ）を含む関数を表
す。〕 - 【請求項２】 前記式（１）におけるＹ値が、下式
（２）で表されることを特徴とする請求項１に記載のフ
ォーカス深度決定方法。 ・式（２） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ） 〔但し、式（２）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表す。〕 - 【請求項３】 前記式（１）におけるＹ値が、下式
（３）で表されることを特徴とする請求項１に記載のフ
ォーカス深度決定方法。 ・式（３） Ｙ＝Ｅｄｇｅ（Ｆ） 〔但し、式（３）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対
する前記特定パターンの特定断面におけるエッジ寸法
（μｍ）を表す。〕 - 【請求項４】 前記式（１）におけるＹ値が、下式
（４）で表されることを特徴とする請求項１に記載のフ
ォーカス深度決定方法。 ・式（４） Ｙ＝Ｔｏｐ（Ｆ）／Ｂｏｔ（Ｆ） 〔但し、式（４）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｔｏｐ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるトップ寸法（μ
ｍ）を表し、Ｂｏｔ（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対す
る前記特定パターンの特定断面におけるボトム寸法（μ
ｍ）を表す。〕 - 【請求項５】 基板表面に形成されたレジスト層を、少
なくともレチクルマスクを縮小投影することにより露光
し、現像することによりレジストパターンを形成する際
の、前記露光時のフォーカス深度の上限値を求めるフォ
ーカス深度決定方法であって、 前記レジストパターンの第１の特定パターンにおけるフ
ォーカス深度が、上限値Ｆmax1である場合において下式
（５）で表されるＺ値が極大値を示し、前記レジストパ
ターンの第２の特定パターンにおけるフォーカス深度
が、上限値Ｆmax2である場合において下式（５）で表さ
れるＺ値が極小値を示し、前記上限値Ｆma x1および前記
上限値Ｆmax2が、下式（６）で表される関係を満たすこ
とを特徴とするフォーカス深度決定方法。 ・式（５） Ｚ＝ｆ1（Ｆ）−ｆ2（Ｆ） ・式（６） ０＜Ｆmax1＜Ｆmax2 〔但し、式（５）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、ｆ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する
前記第１の特定パターンの特定断面におけるトップ寸法
および／またはエッジ寸法を含む関数を表し、ｆ
2（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに対する前記第２の特定
パターンの特定断面におけるトップ寸法および／または
エッジ寸法（μｍ）を含む関数を表す。〕 - 【請求項６】 前記式（５）におけるＺ値が、下式
（７）で表されることを特徴とする請求項５に記載のフ
ォーカス深度決定方法。 ・式（７） Ｚ＝Ｅｄｇｅ1（Ｆ）−Ｅｄｇｅ2（Ｆ） 〔但し、式（７）において、Ｆは、フォーカス深度（μ
ｍ）を表し、Ｅｄｇｅ1（Ｆ）は、フォーカス深度Ｆに
対する前記第１の特定パターンの特定断面におけるエッ
ジ寸法（μｍ）を表し、Ｅｄｇｅ2（Ｆ）は、フォーカ
ス深度Ｆに対する前記第２の特定パターンの特定断面に
おけるエッジ寸法（μｍ）を表す。〕 - 【請求項７】 フォーカス深度がそれぞれ異なる露光条
件にて形成された複数のレジストパターンを用いて露光
機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であって、 前記複数のレジストパターンの特定方向における上面寸
法を測定し、前記上面寸法が極小値となる点を検出する
ことによりフォーカス深度の上限値を決定することを特
徴とするフォーカス深度決定方法。 - 【請求項８】 フォーカス深度がそれぞれ異なる露光条
件にて形成された複数のレジストパターンを用いて露光
機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であって、 前記複数のレジストパターンの特定方向における上面寸
法、および、前記特定方向における底面寸法を測定し、
前記上面寸法と前記底面寸法とから前記特定方向におけ
る傾斜部寸法を算出する工程を含み、前記傾斜部寸法が
極大値となる点を検出することによりフォーカス深度の
上限値を決定することを特徴とするフォーカス深度決定
方法。 - 【請求項９】 請求項８記載のフォーカス深度決定方法
において、前記傾斜部寸法は、前記底面寸法から前記上
面寸法を差し引いた値を２で割ることにより算出される
ことを特徴とするフォーカス深度決定方法。 - 【請求項１０】 フォーカス深度がそれぞれ異なる露光
条件にて形成された複数のレジストパターンを用いて露
光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であっ
て、 前記複数のレジストパターンの特定方向における上面寸
法、および、前記特定方向における底面寸法を測定し、
前記底面寸法に占める前記上面寸法の割合を求める工程
を含み、前記割合が極小値となるとなる点を検出するこ
とによりフォーカス深度の上限値を決定することを特徴
とするフォーカス深度決定方法。 - 【請求項１１】 フォーカス深度がそれぞれ異なる露光
条件にて形成された複数のレジストパターン群を用いて
露光機のフォーカス深度の上限値を決定する方法であっ
て、 前記レジストパターン群は、第1パターンと、特定方向
における寸法が前記特定方向における前記第1パターン
の寸法よりも大きい第２パターンと、から構成され、 前記特定方向における前記第１パターンの上面寸法、お
よび、前記特定方向における前記第１パターンの底面寸
法を測定し、前記第１パターンの上面寸法と前記第１パ
ターンの底面寸法とから前記特定方向における第１パタ
ーンの傾斜部寸法を算出する工程と、 前記特定方向における前記第２パターンの上面寸法、お
よび、前記特定方向における前記第２パターンの底面寸
法を測定し、前記第２パターンの上面寸法と前記第２パ
ターンの底面寸法とから前記特定方向における第２パタ
ーンの傾斜部寸法を算出する工程と、 前記第１パターンの傾斜部寸法から前記第２パターンの
傾斜部寸法を差し引いた値を求める工程とを含み、 前記第１パターンの傾斜部寸法から前記第２パターンの
傾斜部寸法を差し引いた値が極大値となる点を検出する
ことによりフォーカス深度の上限値を決定することを特
徴とするフォーカス深度決定方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載のフォーカス深度決定
方法において、前記特定方向における前記第２パターン
の寸法は、前記特定方向における前記第１パターンの寸
法の略１．２倍以上であることを特徴とするフォーカス
深度決定方法。 - 【請求項１３】 請求項１１記載のフォーカス深度決定
方法において、前記第１パターンの傾斜部寸法は、前記
第１パターンの底面寸法から前記第１パターンの上面寸
法を差し引いた値を２で割ることにより算出され、前記
第２パターンの傾斜部寸法は、前記第２パターンの底面
寸法から前記第２パターンの上面寸法を差し引いた値を
２で割ることにより算出されることを特徴とするフォー
カス深度決定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144212A JP3480730B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | フォーカス深度決定方法 |
| US10/278,785 US6949319B2 (en) | 2002-05-20 | 2002-10-24 | Method for determining depth of focus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144212A JP3480730B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | フォーカス深度決定方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003338443A JP2003338443A (ja) | 2003-11-28 |
| JP3480730B2 true JP3480730B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=29417068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002144212A Expired - Fee Related JP3480730B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | フォーカス深度決定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3480730B2 (ja) |
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| JP5347245B2 (ja) * | 2007-06-28 | 2013-11-20 | 三菱化学株式会社 | 電子写真感光体、電子写真感光体カートリッジ及び画像形成装置 |
| US9046788B2 (en) * | 2008-05-19 | 2015-06-02 | International Business Machines Corporation | Method for monitoring focus on an integrated wafer |
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| US9488819B2 (en) * | 2012-08-31 | 2016-11-08 | Nanotronics Imaging, Inc. | Automatic microscopic focus system and method for analysis of transparent or low contrast specimens |
| CN102955378B (zh) * | 2012-11-12 | 2016-08-24 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 光刻胶形貌表征方法 |
| CN103488060B (zh) * | 2013-09-30 | 2015-09-09 | 上海华力微电子有限公司 | 确定光刻曝光离焦量的方法 |
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| JP3961146B2 (ja) | 1999-03-09 | 2007-08-22 | 株式会社東芝 | 光露光装置及びフォトレジストパターンの形成方法 |
| JP3997066B2 (ja) * | 2001-08-20 | 2007-10-24 | 株式会社日立製作所 | 電子線を用いたプロセス変動監視システムおよび方法 |
-
2002
- 2002-05-20 JP JP2002144212A patent/JP3480730B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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