JP3854234B2 - フォーカスモニタ方法及びマスク - Google Patents
フォーカスモニタ方法及びマスク Download PDFInfo
- Publication number
- JP3854234B2 JP3854234B2 JP2003046236A JP2003046236A JP3854234B2 JP 3854234 B2 JP3854234 B2 JP 3854234B2 JP 2003046236 A JP2003046236 A JP 2003046236A JP 2003046236 A JP2003046236 A JP 2003046236A JP 3854234 B2 JP3854234 B2 JP 3854234B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- exposure
- monitor
- focus
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70641—Focus
-
- 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
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/38—Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
- G03F1/44—Testing or measuring features, e.g. grid patterns, focus monitors, sawtooth scales or notched scales
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造に関して投影露光装置におけるフォーカス条件を設定するのに適したフォーカスモニタ方法及びマスクに関する
【0002】
【従来の技術】
フォーカスずれ量を高精度かつ簡便に測定する方法として、フォーカスの変化が検出可能なパターン(フォーカスモニタパターン)が配置されたフォーカスモニタマスクを露光し、転写後におけるモニタマークの線幅を、線幅測定装置(光学式の線幅測長器、SEM等)、または、露光装置自体に内蔵された線幅測定機能を用いて測定し、その結果よりフォーカスの変動量を求める方法がある(例えば、特許文献1)。
【0003】
特許文献1に記載されたフォーカスモニタパターンにより、フォーカス量が変動してもデフォーカス量を測定することができる。しかしながら、設定露光量によっては、変換カーブが、露光量によって変化してしまう場合がある。設定露光量はデバイスのレイヤーごとに決められているが、レイヤー間の設定露光量に大きな差がある場合、フォーカスモニタパターンにとっての最適露光量(変換カーブの露光量依存性が小さい露光量範囲)からのずれが大きい場合が生じる。この問題に対しては、レイヤーごとにフォーカスモニタパターンを最適設計することが理想であるが、パターンの作成に時間とコストがかかるため、より簡便な方法が必要とされていた。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−100392号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、フォーカスモニタパターンの最適露光量から大きくずれた露光量で露光すると、変換カーブに露光量依存性が生じてしまい、求められるデフォーカス量の誤差が大きくなるという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、最適露光量から大きくずれた露光量でフォーカスモニタパターンを露光しても、求められるデフォーカス量の誤差を小さくすることができるフォーカスモニタ方法及びマスクを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【0008】
(1)本発明の一例に係わるフォーカスモニタ方法は、デフォーカス量に応じて寸法が変化するフォーカスモニタマークをウェハ上に形成するフォーカスモニタパターン、及び実効的な露光量に応じて寸法が変化する露光量メータを前記ウェハ上に形成する露光量モニタパターンが配置されたマスクを用意する工程と、前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係と、露光量との関係を求める工程と、前記マスクを用いてフォーカスモニタパターン及び露光量メータをウェハ上に形成する工程と、前記露光量メータの寸法を測定し、実効的な露光量を求める工程と、求められた実効的な露光量と、前記フォーカスモニタマークの大きさとデフォーカス量との関係と露光量との関係とから、前記実効的な露光量に応じた前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係を求める工程と、前記フォーカスモニタマークの寸法を測定する工程と、測定されたフォーカスモニタマークの寸法と、前記実効的な露光量に応じたフォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係に基づいてデフォーカス量を求める工程とを含むことを特徴とする。
【0009】
(2)本発明の一例に係わるフォーカスモニタ方法は、デフォーカス量に応じて寸法が変化するフォーカスモニタマークをウェハ上に形成するフォーカスモニタパターンが配置された第1のマスクを用意する工程と、複数の露光量について、前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係を求める工程と、求められた前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係の露光量に応じたバラツキ量を求める工程と、求められたバラツキ量が所定値より大きい場合、前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係と、露光量との関係を求める工程と、デフォーカス量に応じて寸法が変化するフォーカスモニタマークをウェハ上に形成するフォーカスモニタパターン、及び実効的な露光量に応じて寸法が変化する露光量メータを前記ウェハ上に形成する露光量モニタパターンが配置された第2のマスクを用意する工程と、前記露光量メータの大きさと、露光量との関係を求める工程と、前記第2のマスクを用いてフォーカスモニタマーク及び露光量メータをウェハ上に形成する工程と、前記露光量メータの大きさを測定し、実効的な露光量を求める工程と、求められた実効的な露光量と、前記フォーカスモニタマークの大きさとデフォーカス量との関係と露光量との関係とから、前記実効的な露光量に応じた前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係を求める工程と、前記フォーカスモニタマークの寸法を測定する工程と、測定されたフォーカスモニタマークの寸法と、前記実効的な露光量に応じたフォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係に基づいてデフォーカス量を求める工程とを含むことを特徴とする。
【0010】
(3)本発明の一例に係わるマスクは、デバイスパターンが形成されたデバイス領域と、第1の開口部で囲まれて、第1の半透明膜で形成、または第1の半透明膜で囲まれて第1の開口部で形成され、第1の開口部を通過する露光光に対して半透明膜を通過する露光光に所定の位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第1のパターン領域と、第2の開口部で囲まれて第2の半透明膜で形成、または第2の半透明膜で囲まれて第2の開口部で形成され、第2の開口部を通過する露光光に対して第2の半透明膜を通過する露光光に第1のパターン領域とは異なる位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第2のパターン領域と、前記投影露光装置で解像することができない一定幅p内に遮光部と透光部とが一方向に配列された複数のブロックが断続的、または連続的に前記一方向に配列され、該ブロックの遮光部と透光部との寸法比が前記一方向に単調に変化するパターンを有する露光量モニタ用の第3のパターン領域とを具備し、前記第1のパターン領域又は第2のパターン領域の一方は、少なくとも前記デバイス領域に形成されていることを特徴とする。
【0011】
(4)本発明の一例に係わるマスクは、デバイスパターンが形成されたデバイス領域と、遮光部で囲まれて、第1の開口部で形成、または第1の開口部で囲まれて遮光部で形成された少なくとも1つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第1のパターン領域と、半透明膜で囲まれて、第2の開口部で形成、または第2の開口部で囲まれて半透明膜で形成され,第2の開口部を通過する露光光に対して半透明膜を通過する露光光に所定の位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第2のパターン領域と、前記投影露光装置で解像することができない一定幅p内に遮光部と透光部とが一方向に配列された複数のブロックが断続的、または連続的に前記一方向に配列され、該ブロックの遮光部と透光部との寸法比が前記一方向に単調に変化する露光量モニタ用の第3のパターン領域とを具備し、前記第1のパターン領域又は第2のパターン領域の一方は、少なくとも前記デバイス領域に形成されていることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【0013】
図1は、本発明の一実施形態に係わるマスクの概略構成を示す平面図である。図1に示すように、マスク100には、フォーカスモニタパターン200と、実効露光量測定用の露光量モニタパターン300とが近接して配設されている。なお、フォーカスモニタパターン200及び露光量モニタパターン300は、デバイスパターンが形成されているデバイス領域102の周囲のダイシングライン101に形成されている。
【0014】
フォーカスモニタパターンの構成を図2を用いて説明する。図2(a)はフォーカスモニタパターンの構成を示す平面図、図2(b)は図2(a)のA−A’部の断面図である。図中の201はガラス等の透明基板、202はSiO2 等の半透明膜、203はCr等の遮光膜を示す。また、第1のパターン領域210には、遮光膜203に囲まれた菱形マーク(第1の開口部)211が形成されている。第2のパターン領域220には、半透明膜202に囲まれた菱形マーク(第2の開口部)221が形成されている。なお、半透明膜202は、露光光に対して透過率が6%であり、位相を180度ずらす作用を持っている。
【0015】
菱形マーク211を形成した第1のパターン領域210及び菱形マーク221を形成した第2のパターン領域220では、各マークが一定のピッチで5つずつ配置されている。そして、菱形マーク211,221は、図2に示す平面図の通り、ウェハ換算上でX軸方向の長さが12μm,Y軸方向の幅が0.18μmで、さらにピッチは0.36μmとなっている。なお、第2の開口部である菱形マーク221の部分では、半透明膜202を通過する露光光と開口部221を通過する露光光とに90度の位相差を付けるために、基板が例えば124nm堀込まれている。このフォーカスモニタパターンの適切な露光量は、7.5mJ/cm2 である。
【0016】
図3に、菱形マーク211及び菱形マーク221が転写されて形成されたフォーカスモニタマークの長辺の寸法差とデフォーカス量との関係の露光量量依存性を示す。図3では、適切露光量7.5mJ/cm2 を中心として、露光量を±1%,±5%,±10%に変化させた場合の寸法差とデフォーカス量との関係を示している。図3に示すように、露光量を±10%の範囲で変化させても、変換カーブの位置はほとんど変化しないことが分かる。従って、露光量が7.5mJ/cm2 変化した場合においても、デフォーカス量を高精度に測定できる。
【0017】
図2(a)では、向きが異なる2種類のフォーカスモニタパターンが形成されている。これは、露光装置の光学系の収差が大きい場合、パターンの向きに応じて形成されるマークの大きさが異なることがある。このよう場合、それぞれのフォーカスモニタマークで得られたデフォーカス量の平均をデフォーカス量とする。その結果、光学系の収差の影響を抑制することができる。
【0018】
次に、露光量モニタパターンの構成を図4を用いて説明する。図4は、露光量モニタパターンの構成を示す平面図である。
図4に示すように、露光量モニタパターン300は、透光部301と遮光部302とが露光装置で解像しない幅pのブロック内に配列されている。複数のブロックが、ブロック内の透光部301と遮光部302との配列方向に、連続的に配列されている。そして、前記配列方向では、ブロック内の透光部301と遮光部302とのデューティー比が単調に変化している。なお、複数のブロックが断続的に配列されていても良い。
【0019】
この露光量モニタパターンに照明光を照射すると、基板面上での露光量モニタパターンの回折光の光強度分布は、フォーカス位置に依存しない単調減少又は単調増加である。
【0020】
実効的な露光量をモニタしたいマスクが、開口数NA、コヒーレントファクターσ、波長λの露光装置にセットされた場合を考える。この装置で解像しないブロックの幅p(ウェハ上寸法)の条件は、回折理論より、
【数3】
となる。
【0021】
基板上にフォトレジスト膜を形成しておくことで、フォーカスの状態に依存しない照射量の傾斜分布に対応した潜像(露光量メータ)がフォトレジスト膜に形成される。フォトレジスト膜に形成された潜像、又はフォトレジスト膜を現像して得られるパターンの一方向の長さを測定することによって、露光量が測定される。露光量メータの長さと露光量の関係を図5に示す。
【0022】
計測されたフォーカスモニタマークの寸法と、デフォーカス量、露光量とは、次の式で示すことができる。
【0023】
【数4】
L:第1のパターン領域210のマークと第2のパターン領域のマークの寸法差、F:露光装置の設定デフォーカス量、E:露光装置の設定露光量、a,b:係数、n:整数
従って、測定されるフォーカスモニタ用パターンの寸法が露光量によってばらついた場合は、露光量メータから求めた実効露光量を用いて、まずフォーカスモニタ用パターンの変換カーブを取り除き、算出したデフォーカス量の露光量依存性を取り除くことが可能である。
【0024】
L:第1のパターン領域210のマークと第2のパターン領域のマークの寸法差、F:デフォーカス量、E:露光量、a:係数、n:整数位相差
従って、測定されるフォーカスモニタ用パターンの寸法が露光量によってばらついた場合は、露光量メータから求めた実効露光量を用いて、まずフォーカスモニタ用パターンの変換カーブを取り除き、算出したデフォーカス量の露光量依存性を取り除くことが可能である。
【0025】
先ず、設定露光量が実効露光量に応じた変換カーブの補正が必要か不要かを判定する。そして、変換カーブの補正が必要な場合には、実効露光量と変換カーブとの関係を求める必要がある。この方法について図6を参照して説明する。図6は、本発明の一実施形態に係わるデフォーカス量の測定方法の一部を示すフローチャートである。
【0026】
ウェハ上のフォトレジスト膜に、マスクに形成されたパターンを複数の設定露光量で露光を行って、変換カーブの露光量依存性を調べる(ステップS101)。
【0027】
具体的には、30mJ/cm2 の設定露光量を中心に、‐10%から+10%まで変化させて露光を行った。図7には、寸法差とデフォーカス量の関係(変換カーブ)の露光量依存性を示す。グラフは、露光量30mJ/cm2 を中心として、設定露光量を−10%,−5%,−1%,0%(30mJ/cm2 ),+1%,+5%,+10%と変化させた場合の、寸法差とデフォーカスとの関係を示したものである。図7に示した結果から、変換カーブが設定露光量によって異なる(グラフ中の各直線がばらついている)ことがわかる。
【0028】
変換カーブを求めるときの条件を以下に示す。ウェハ上には、膜厚60nmの塗布型反射防止膜、及び膜厚0.4μmの化学増幅系ポジ型フォトレジスト膜が形成されている。反射防止膜及びフォトレジスト膜は、スピンコーティング法を用いて形成される。
【0029】
露光装置の投影光学系の縮小比1/4、露光波長248nm、NA=0.6、コヒーレンスファクタσ=0.75、輪帯遮蔽率ε=0.67である。この露光装置の場合、露光量モニタパターンはピッチが0.19μm、幅が2μmで、スペースの寸法がウェハ換算上で0.625nmずつ連続的に変化したものを使用した。
【0030】
次に、露光が終了したウェハを、100℃,90秒でポストエクスポージャーベーク(PEB)したあと、0.21規定のアルカリ現像液にて60秒現像を行う。
【0031】
次に、処理されたウェハ上の2種類の楔型パターンを、光学式の線幅測定器によって測長し、第2のパターン部220のマークが転写されて形成された楔型パターンにおけるX軸方向の寸法L’と第1のパターン部210のマークが転写されて形成されたパターン寸法Lとの差を求める。この寸法差の特性が、デフォーカスに対して単調増加していることから、フォーカスの位置ずれ量を、符号を含めて求めることができる。
【0032】
次いで、変換カーブの露光量依存性を求めた後、露光量の変化によるデフォーカス量のバラツキを測定する(ステップS102)。図7に示すように、それぞれの露光量での変換カーブをy=ax+bという1次式で近似する。そしてそれぞれの近似式のy軸切片(b)のバラツキを求める。ここでは最大値bmax−最小値bminで求められる。y軸切片のバラツキを傾きaで割る。求められた値は、露光量の変化によるデフォーカス量のバラツキとなる。
【0033】
求められたバラツキがスペック値以下であるか判定する(ステップS103)。本実施形態の場合、スペック値は10nmである。また、図7に示す変換カーブの場合、バラツキは50nmであった。
【0034】
バラツキが、スペック値以下の場合(例えば図3)、求められた変換カーブの一つをその露光量での変換カーブとして決定する(ステップS104)。
【0035】
バラツキが、スペック値より大きい場合、変換カーブと露光量との関係を求める(ステップS105)。ここでは、先に求められた係数bの露光量依存性を求める。露光量に対する係数bを図8に示す。露光量に対する係数bを2次の関数で近似する。図8の場合、2次関数はy=0.0028x2−0.2081x+4.4479である。
以上で、変換カーブの補正の必要性及び実効露光量と変換カーブの関係とが求められる。
【0036】
次に、バラツキがスペック値より大きく、実効露光量に応じて変換カーブの補正の必要がある場合におけるデフォーカス量の測定方法を図9を参照して説明する。図9は、本発明の一実施形態に係わるデフォーカス量測定方法を示すフローチャートである。
【0037】
実際のウェハに前述したマスクを用いて露光し、フォーカスモニタマーク及び露光量メータを形成する(ステップS201)。露光・現像条件は前述の条件と同様である。
【0038】
次いで、2種類のフォーカスモニタマーク及び露光量メータの寸法を測定する(ステップS202)。2種類のフォーカスモニタマークの寸法差を求める。露光量メータの寸法から、実効的な露光量を求める(ステップS203)。
【0039】
求められた実効的な露光量を前述した関数のxに代入して計算し、係数を得る(ステップS204)。次いで、変換カーブの切片と計算された係数とが等しくなるように変換カーブをy方向に並行移動させ、変換カーブを補正する(ステップS205)。図7には複数の変換カーブが存在したが、ここでは、設定露光量30mJ/cm2 の時の変換カーブを移動させる。
【0040】
次いで、フォーカスモニタマークの寸法差と補正された変換カーブを用いてデフォーカス量を求める(ステップS206)。
【0041】
上述した、本方法を用いてウェハ面内のフォーカスバラツキを求めた結果を図10に示す。又、従来の方法で得られたウェハ面内のフォーカスバラツキを求めた結果を図11に示す。従来法の場合、露光量オフセットが原因と思われる系統的な分布になった。図10に示すように、本方法の場合、デフォーカスの分布から露光量変動分が原因と考えられた系統誤差を取り除くことができている。
【0042】
本方法によれば、マスクにフォーカスモニタパターン及び露光量モニタパターンを形成し、レジストに形成された露光量メータの寸法から実効的露光量を測定し、測定された実効的露光量に基づいて変換カーブを補正することによって、最適露光量から大きくずれた設定露光量でも、デフォーカス量の誤差を小さくすることができる。
【0043】
本実施形態においては、露光装置と独立した光学式の線幅測定器を用いて、フォーカス検出マークを測定したが、露光装置自体に内蔵された線幅測定機能やSEM等の光学式以外の測定装置を用いることも可能である。また、フォーカスモニタマークは、線幅測定装置で測定可能なマークであればよく、楔型の形状は、必ずしも先端を鋭利に形成する必要はなく、中央部よりも先端部が短く形成されていればフォーカスモニタマークとしての機能を発揮する。
【0044】
さらにフォーカスモニタパターンのサイズ、ピッチ、及び、半透明膜部分の透過率および露光量モニタパターンの幅、ピッチは、本実施形態で示したものだけに限定されるものではなく、使用する露光条件によって種々変更することで、よりフォーカス検出性能の向上をはかることができる。
【0045】
さらにフォーカスをモニタするマークは先細りパターンにかぎらず、図12に示すようにデバイスパターンを使用することもできる。図12は、マスクの構成を示す図である。図12(a)はマスク全体を示す平面図、図12(b)はフォーカスモニタパターンの構成を示す平面図、図12(c)はデバイス領域102の構成を示す平面図である。図12に示すように、マスク400のフォーカスモニタパターン500が形成されている。フォーカスモニタマークは、第1のパターン領域510と第2のパターン領域520とから構成されている。第1のパターン領域510には、遮光膜203で囲まれた開口511が形成されている。第2のパターン領域520には、半透明膜202で囲まれた開口521が形成されている。そして、デバイス領域102には、遮光膜203で囲まれた開口103が形成されている。このデバイス領域102のパターンは、素子分離パターンである。
【0046】
開口511と開口521との寸法を測定するのではなく、開口521と開口103との寸法をそれぞれ測定し、二つの開口103,521の寸法差からデフォーカス量を求めることができる。なお、デバイスパターンは図に示した素子分離パターンに限らず、様々なパターンを用いることができる。
【0047】
なお、上述したフォーカスモニタパターンと異なり、第1及び第2のパターン領域の何れにも半透明膜を設け、菱形マークの形成により、第1のパターン領域と第2のパターン領域とで異なるの位相差を持たせても良い。
【0048】
例えば、図13に示すように、菱形マーク(第1の開口部)231を形成した第1のパターン領域230では、開口部に露出する基板201を一部堀込む(例えば124nm)ことにより、開口部である菱形マーク231を通過する光に対しその周辺の半透明膜202を通過する光は+90度の位相差を持つことになる。また、菱形マーク(第2の開口部)241を形成した第2のパターン領域240では、開口部に露出する基板201を一部堀込む(例えば372nm)ことにより、開口部である菱形マーク241を通過する光に対しその周辺の半透明膜10を通過する光は−90度の位相差を持つようにしている。
【0049】
また、本実施形態では第1のパターン領域と第2のパターン領域で同じ半透明膜を用い、開口部の透明基板を堀込む量を変えることにより第1のパターン領域と第2のパターン領域とで異なる位相差を持たせたが、この代わりに第1と第2のパターン領域で異なる半透明膜を用いてもよい。
【0050】
また、第1のパターン領域210,230における遮光膜又は半透明膜部と開口部との関係は、逆にしてもよい。即ち、開口部で囲まれて菱形若しくは楔形の遮光膜又は半透明膜で形成されたモニタパターンを有するようにしてもよい。同様に、第2のパターン領域220,240における半透明膜部と開口部との関係も逆にしてもよい。即ち、開口部で囲まれて菱形若しくは楔形の半透明膜で形成されたモニタパターンを有するようにしてもよい。そして、これらの何れの組み合わせを用いても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【0051】
本実施形態では、90度の位相差を持った半透明膜のマークを使用したが、位相差は、90度に限定されたものではなく、遮光膜部の楔型マークと、半透明膜部の楔型マークとのベストフォーカス位置変化を生じさせるものであればよい。
【0052】
本実施形態では、位相差フォーカスモニタの変換カーブを一次直線であると仮定したが、これに限られることなく、変換カーブの特性を表すことができれば、種種の関数を用いることができる。
【0053】
また、上記実施形態では、変換カーブの補正の必要/不要を判定するのに、露光量モニタパターンが形成されたマスクを用いていたが、判定時には形成されていないマスクを用いても良い。
【0054】
また、本実施形態ではデバイスのダイシングラインにマークを配置したが、ダイシングラインである必要はなく、デバイス領域の所定の位置に位相差フォーカスモニタマークおよび露光量モニタマークを配置して使用することや、これらのマークを含んだテストマスクを使用することによってもフォーカスをモニタすることができる。
【0055】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、マスクにフォーカスモニタパターン及び露光量モニタパターンを形成し、ウエハ上に形成された露光量メータの寸法から実効的露光量を測定し、測定された実効的露光量に基づいて変換カーブを補正することによって、最適露光量から大きくずれた設定露光量でも、デフォーカス量の誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係わるマスクの概略構成を示す平面図。
【図2】 フォーカスモニタの構成を示す平面図。
【図3】 菱形マーク221及び菱形マーク221の長辺の寸法差とデフォーカス量との関係の露光量量依存性を示す。
【図4】 露光量モニタパターンの構成を示す平面図。
【図5】 露光量メータの長さと露光量の関係を示す図。
【図6】 本発明の一実施形態に係わるデフォーカス量の測定方法の一部を示すフローチャート。
【図7】 寸法差とデフォーカス量の関係(変換カーブ)の露光量依存性を示す図。
【図8】 露光量に対する係数bを示す図。
【図9】 本発明の一実施形態に係わるデフォーカス量測定方法を示すフローチャートである。
【図10】 本方法を用いてウェハ面内のフォーカスバラツキを求めた結果を示す平面図。
【図11】 従来方法を用いてウェハ面内のフォーカスバラツキを求めた結果を示す平面図。
【図12】 マスクの構成の変形例を示す平面図。
【図13】 フォーカスモニタパターンの構成の変形例を示す図。
【符号の説明】
100…マスク,101…ダイシングライン,102…デバイス領域,200…フォーカスモニタパターン,201…透明基板,202…半透明膜,203…遮光膜,210…第1のパターン領域,211…菱形マーク,220…第2のパターン領域,221…菱形マーク
Claims (11)
- デフォーカス量に応じて寸法が変化するフォーカスモニタマークをウェハ上に形成するフォーカスモニタパターン、及び実効的な露光量に応じて寸法が変化する露光量メータを前記ウェハ上に形成する露光量モニタパターンが配置されたマスクを用意する工程と、
前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係と、露光量との関係を求める工程と、
前記マスクを用いてフォーカスモニタパターン及び露光量メータをウェハ上に形成する工程と、
前記露光量メータの寸法を測定し、実効的な露光量を求める工程と、
求められた実効的な露光量と、前記フォーカスモニタマークの大きさとデフォーカス量との関係と露光量との関係とから、前記実効的な露光量に応じた前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係を求める工程と、
前記フォーカスモニタマークの寸法を測定する工程と、
測定されたフォーカスモニタマークの寸法と、前記実効的な露光量に応じたフォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係に基づいてデフォーカス量を求める工程とを含むことを特徴とするフォーカスモニタ方法。 - デフォーカス量に応じて寸法が変化するフォーカスモニタマークをウェハ上に形成するフォーカスモニタパターンが配置された第1のマスクを用意する工程と、
複数の露光量について、前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係を求める工程と、
求められた前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係の露光量に応じたバラツキ量を求める工程と、
求められたバラツキ量が所定値より大きい場合、前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係と、露光量との関係を求める工程と、
デフォーカス量に応じて寸法が変化するフォーカスモニタマークをウェハ上に形成するフォーカスモニタパターン、及び実効的な露光量に応じて寸法が変化する露光量メータを前記ウェハ上に形成する露光量モニタパターンが配置された第2のマスクを用意する工程と、
前記露光量メータの大きさと、露光量との関係を求める工程と、
前記第2のマスクを用いてフォーカスモニタマーク及び露光量メータをウェハ上に形成する工程と、
前記露光量メータの大きさを測定し、実効的な露光量を求める工程と、
求められた実効的な露光量と、前記フォーカスモニタマークの大きさとデフォーカス量との関係と露光量との関係とから、前記実効的な露光量に応じた前記フォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係を求める工程と、
前記フォーカスモニタマークの寸法を測定する工程と、
測定されたフォーカスモニタマークの寸法と、前記実効的な露光量に応じたフォーカスモニタマークの寸法とデフォーカス量との関係に基づいてデフォーカス量を求める工程とを含むことを特徴とするフォーカスモニタ方法。 - 前記フォーカスモニタパターンは、遮光部で囲まれて、第1の開口部で形成、または第1の開口部で囲まれて遮光部で形成された少なくとも1つのモニタパターンを有する第1のパターン領域と
半透明膜で囲まれて、第2の開口部で形成、または第2の開口部で囲まれて半透明膜で形成され,第2の開口部を通過する露光光に対して半透明膜を通過する露光光に所定の位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有する第2のパターン領域とを具備し、
前記フォーカスモニタ用マークの大きさとデフォーカスとの関係を求める際、第1のパターン領域のモニタパターンの寸法と第2のパターン領域のパターンの寸法との差、または比を求めることを特徴とする請求項1又は2に記載のフォーカスモニタ方法。 - 前記フォーカスモニタ用パターンは、第1の開口部で囲まれて、第1の半透明膜で形成、または第1の半透明膜で囲まれて第1の開口部で形成され、第1の開口部を通過する露光光に対して半透明膜を通過する露光光に所定の位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有する第1のパターン領域と
第2の開口部で囲まれて第2の半透明膜で形成、または第2の半透明膜で囲まれて第2の開口部で形成され,第2の開口部を通過する露光光に対して第2の半透明膜を通過する露光光に第1のパターン領域とは異なる位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有する第2のパターン領域とを具備し、
前記フォーカスモニタ用マークの大きさとデフォーカスとの関係を求める際、第1のパターン領域のモニタパターンの寸法と第2のパターン領域のパターンの寸法との差L、または比を求めることを特徴とする請求項1又は2に記載のフォーカスモニタ方法。 - 前記各モニタパターンは、一方向にそって中央部に対して両端部が細い形状であることを特徴とする請求項3又は4に記載のフォーカスモニタ方法。
- 前記露光量モニタパターンは、前記投影露光装置で解像することができない一定幅p内に遮光部と透光部とが一方向に配列された複数のブロックが断続的、または連続的に前記一方向に配列され、該ブロックの遮光部と透光部との寸法比が前記一方向に単調に変化するパターンであることを特徴とする請求項1又は2に記載のフォーカスモニタ方法。
- デバイスパターンが形成されたデバイス領域と、
第1の開口部で囲まれて、第1の半透明膜で形成、または第1の半透明膜で囲まれて第1の開口部で形成され、第1の開口部を通過する露光光に対して半透明膜を通過する露光光に所定の位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第1のパターン領域と、
第2の開口部で囲まれて第2の半透明膜で形成、または第2の半透明膜で囲まれて第2の開口部で形成され、第2の開口部を通過する露光光に対して第2の半透明膜を通過する露光光に第1のパターン領域とは異なる位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第2のパターン領域と、
前記投影露光装置で解像することができない一定幅p内に遮光部と透光部とが一方向に配列された複数のブロックが断続的、または連続的に前記一方向に配列され、該ブロックの遮光部と透光部との寸法比が前記一方向に単調に変化するパターンを有する露光量モニ タ用の第3のパターン領域とを具備し、
前記第1のパターン領域又は第2のパターン領域の一方は、少なくとも前記デバイス領域に形成されていることを特徴とするマスク。 - デバイスパターンが形成されたデバイス領域と、
遮光部で囲まれて、第1の開口部で形成、または第1の開口部で囲まれて遮光部で形成された少なくとも1つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第1のパターン領域と、
半透明膜で囲まれて、第2の開口部で形成、または第2の開口部で囲まれて半透明膜で形成され,第2の開口部を通過する露光光に対して半透明膜を通過する露光光に所定の位相差を与える少なくとも一つのモニタパターンを有するフォーカスモニタ用の第2のパターン領域と、
前記投影露光装置で解像することができない一定幅p内に遮光部と透光部とが一方向に配列された複数のブロックが断続的、または連続的に前記一方向に配列され、該ブロックの遮光部と透光部との寸法比が前記一方向に単調に変化するパターンを有する露光量モニタ用の第3のパターン領域とを具備し、
前記第1のパターン領域又は第2のパターン領域の一方は、少なくとも前記デバイス領域に形成されていることを特徴とするマスク。 - 前記各モニタパターンは、一方向にそって中央部に対して両端部が細い形状であることを特徴とする請求項9又は10に記載のマスク。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003046236A JP3854234B2 (ja) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | フォーカスモニタ方法及びマスク |
US10/784,277 US7250235B2 (en) | 2003-02-24 | 2004-02-24 | Focus monitor method and mask |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003046236A JP3854234B2 (ja) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | フォーカスモニタ方法及びマスク |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004259765A JP2004259765A (ja) | 2004-09-16 |
JP3854234B2 true JP3854234B2 (ja) | 2006-12-06 |
Family
ID=33112831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003046236A Expired - Fee Related JP3854234B2 (ja) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | フォーカスモニタ方法及びマスク |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7250235B2 (ja) |
JP (1) | JP3854234B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4015079B2 (ja) * | 2003-07-18 | 2007-11-28 | 株式会社東芝 | レチクル、露光装置検査システム、露光装置検査方法及びレチクルの製造方法 |
JP4588368B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2010-12-01 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 露光計測方法及び装置、並びに半導体装置の製造方法 |
US7642019B2 (en) * | 2005-04-15 | 2010-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods for monitoring and adjusting focus variation in a photolithographic process using test features printed from photomask test pattern images; and machine readable program storage device having instructions therefore |
US7379170B2 (en) * | 2005-05-02 | 2008-05-27 | Invarium, Inc. | Apparatus and method for characterizing an image system in lithography projection tool |
KR100926473B1 (ko) * | 2005-09-06 | 2009-11-13 | 후지쯔 마이크로일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 패턴 전사 마스크, 초점 변동 측정 방법 및 장치, 및반도체 장치의 제조 방법 |
JP4997748B2 (ja) * | 2005-11-28 | 2012-08-08 | 凸版印刷株式会社 | フォーカスモニターマークを有するフォトマスクの転写シミュレーション方法 |
TWI383273B (zh) | 2007-11-20 | 2013-01-21 | Asml Netherlands Bv | 微影投射裝置之焦點測量方法及微影投射裝置之校準方法 |
EP2131243B1 (en) | 2008-06-02 | 2015-07-01 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and method for calibrating a stage position |
WO2010040696A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-15 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic focus and dose measurement using a 2-d target |
US9411223B2 (en) | 2012-09-10 | 2016-08-09 | Globalfoundries Inc. | On-product focus offset metrology for use in semiconductor chip manufacturing |
US9411249B2 (en) | 2013-09-23 | 2016-08-09 | Globalfoundries Inc. | Differential dose and focus monitor |
US9383657B2 (en) * | 2014-03-03 | 2016-07-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and structure for lithography processes with focus monitoring and control |
US9760017B2 (en) | 2015-03-20 | 2017-09-12 | Toshiba Memory Corporation | Wafer lithography equipment |
CN106154755B (zh) * | 2015-04-03 | 2018-03-23 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻胶厚度异常的检测方法 |
WO2017024158A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-09 | Kla-Tencor Corporation | Focus metrology and targets which utilize transformations based on aerial images of the targets |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6440616B1 (en) * | 1999-09-28 | 2002-08-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mask and method for focus monitoring |
JP2001100392A (ja) | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Toshiba Corp | フォーカスモニタ用マスク及びフォーカスモニタ方法 |
JP3297423B2 (ja) * | 2000-08-09 | 2002-07-02 | 株式会社東芝 | フォーカステストマスク、並びにそれを用いたフォーカス及び収差の測定方法 |
US6701512B2 (en) * | 2001-01-24 | 2004-03-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Focus monitoring method, exposure apparatus, and exposure mask |
JP2003007598A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | フォーカスモニタ方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法 |
JP2003057800A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | フォーカスモニタ方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法 |
JP3605064B2 (ja) * | 2001-10-15 | 2004-12-22 | 株式会社ルネサステクノロジ | フォーカスモニタ用フォトマスク、フォーカスモニタ方法、フォーカスモニタ用装置および装置の製造方法 |
JP3850746B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2006-11-29 | 株式会社東芝 | フォトマスク、フォーカスモニター方法、露光量モニター方法及び半導体装置の製造方法 |
US6974653B2 (en) * | 2002-04-19 | 2005-12-13 | Nikon Precision Inc. | Methods for critical dimension and focus mapping using critical dimension test marks |
US6777145B2 (en) * | 2002-05-30 | 2004-08-17 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | In-line focus monitor structure and method using top-down SEM |
-
2003
- 2003-02-24 JP JP2003046236A patent/JP3854234B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-02-24 US US10/784,277 patent/US7250235B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004259765A (ja) | 2004-09-16 |
US20040224242A1 (en) | 2004-11-11 |
US7250235B2 (en) | 2007-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3949853B2 (ja) | 露光装置の制御方法及び半導体製造装置の制御方法 | |
US10012898B2 (en) | EUV mask for monitoring focus in EUV lithography | |
KR100714480B1 (ko) | 포토마스크의 테스트 패턴 이미지로부터 인쇄된 테스트피쳐들을 이용하는 포토리소그래피 공정에 있어서 초점변화를 측정하는 시스템 및 방법 | |
JP3850746B2 (ja) | フォトマスク、フォーカスモニター方法、露光量モニター方法及び半導体装置の製造方法 | |
JP3854234B2 (ja) | フォーカスモニタ方法及びマスク | |
KR100301648B1 (ko) | 리소그래픽프로세스에서의파라미터제어프로세스 | |
KR100276852B1 (ko) | 리소그래픽 프로세스에서의 파라미터 제어 프로세스 | |
US7396621B2 (en) | Exposure control method and method of manufacturing a semiconductor device | |
KR100763222B1 (ko) | 향상된 포토리소그래피 공정 윈도우를 제공하는 포토마스크구조 및 그 제조 방법 | |
JP3761357B2 (ja) | 露光量モニタマスク、露光量調整方法及び半導体装置の製造方法 | |
US7663156B2 (en) | Method and apparatus for calibrating a metrology tool | |
JP2002299205A (ja) | 半導体製造装置の制御方法 | |
KR100988987B1 (ko) | 플레어 측정용 포토 마스크쌍, 플레어 측정 기구 및 플레어 측정 방법 | |
JP4138046B2 (ja) | 位相シフトマスクのシフタの位相差測定方法およびそれに用いるマスク | |
US7440104B2 (en) | Exposure system, test mask for monitoring polarization, and method for monitoring polarization | |
US5756235A (en) | Phase shift mask and method for fabricating the same | |
KR100551149B1 (ko) | 레지스트 감도의 평가 방법 및 레지스트의 제조 방법 | |
US6171739B1 (en) | Method of determining focus and coma of a lens at various locations in an imaging field | |
JP4329333B2 (ja) | 露光マスクの補正方法 | |
JP2001189264A (ja) | フォーカスモニタマスク及びフォーカスモニタ方法 | |
JP4160239B2 (ja) | 露光量測定方法及び露光量測定装置 | |
JPH06186006A (ja) | 基板面の面精度計測方法および面精度計測用原板 | |
JP2004303815A (ja) | マーク、フォトマスク及び半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060320 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060907 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090915 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130915 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |