JPH03127066A - フォトリソグラフィ・プロセスの最適化方法 - Google Patents
フォトリソグラフィ・プロセスの最適化方法Info
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- JPH03127066A JPH03127066A JP2239127A JP23912790A JPH03127066A JP H03127066 A JPH03127066 A JP H03127066A JP 2239127 A JP2239127 A JP 2239127A JP 23912790 A JP23912790 A JP 23912790A JP H03127066 A JPH03127066 A JP H03127066A
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- G—PHYSICS
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
-
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- H01J2237/31752—Lithography using particular beams or near-field effects, e.g. STM-like techniques
- H01J2237/31755—Lithography using particular beams or near-field effects, e.g. STM-like techniques using ion beams
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
この発明は、一般には、半導体ウェハのようなサブスト
レート上にマスク・パタンがリソグラフィカルに転写さ
れる集積回路の製造に用いられる装置に関し、特に、リ
ソグラフィ描画装置を特徴づけ、かつリソグラフィ・プ
ロセスに関連する方法および装置に関するものである。
レート上にマスク・パタンがリソグラフィカルに転写さ
れる集積回路の製造に用いられる装置に関し、特に、リ
ソグラフィ描画装置を特徴づけ、かつリソグラフィ・プ
ロセスに関連する方法および装置に関するものである。
Ｂ、従来技術とその課題
半導体技術における集積回路では、寸法は小さくなり、
回路密度およびスイッチング速度は増大している。回路
がより複雑になるに従って、集積回路を製造するプロセ
スは発展してきた。現在のリソグラフィ・プロセスは、
１ミクロン、場合によってはサブミクロン寸法のパタン
を半導体ウェア上に形成している。トポグラフィすなわ
ち微細な線回路を製造しなければならないサブストレー
ト上の高さの変化が、サブミクロン寸法では益々厳しい
問題となってきた。高集積化モノリシック回路の製造で
は、光、電子ビーム、イオンビームまたはＸ線による描
画装置を用いて、リソグラフインク・マスクからフォト
レジストが被覆されたウェハ上へのパタンの転写を行っ
ている。回路の微細な線構造の解像度のために、いくつ
かの製造工程を、電子ビーム、イオンビームまたはＸ線
リソグラフィを用いて実現しなければならない。あるい
は、回路エレメントを比較的大きくして、光学リソグラ
フィにより適するようにすることができる。あるいはま
た、種類のりソグラフィ装置を交換可能に用いることが
できる。代表的な半導体ウェハ・ロフトは、製造プロセ
ス中に、種々の装置により種々の時刻に１０以上の描画
あるいはフォトリソグラフィ工程を経ている。
回路密度およびスイッチング速度は増大している。回路
がより複雑になるに従って、集積回路を製造するプロセ
スは発展してきた。現在のリソグラフィ・プロセスは、
１ミクロン、場合によってはサブミクロン寸法のパタン
を半導体ウェア上に形成している。トポグラフィすなわ
ち微細な線回路を製造しなければならないサブストレー
ト上の高さの変化が、サブミクロン寸法では益々厳しい
問題となってきた。高集積化モノリシック回路の製造で
は、光、電子ビーム、イオンビームまたはＸ線による描
画装置を用いて、リソグラフインク・マスクからフォト
レジストが被覆されたウェハ上へのパタンの転写を行っ
ている。回路の微細な線構造の解像度のために、いくつ
かの製造工程を、電子ビーム、イオンビームまたはＸ線
リソグラフィを用いて実現しなければならない。あるい
は、回路エレメントを比較的大きくして、光学リソグラ
フィにより適するようにすることができる。あるいはま
た、種類のりソグラフィ装置を交換可能に用いることが
できる。代表的な半導体ウェハ・ロフトは、製造プロセ
ス中に、種々の装置により種々の時刻に１０以上の描画
あるいはフォトリソグラフィ工程を経ている。
この状況は、多くの潜在的な問題を生じている。
すなわち、種々の描画装置が半導体ウェハの連続レベル
で用いられるので、種々の装置間で、良好な重ね合わせ
位置決めおよび線幅を保証することがより困難になる。
で用いられるので、種々の装置間で、良好な重ね合わせ
位置決めおよび線幅を保証することがより困難になる。
したがって各装置は、別々のフォトリソグラフィ・プロ
セスにおいて特定のフォトリソグラフィ工程を装置間で
移していく能力を持つことができるようにならなければ
ならない。
セスにおいて特定のフォトリソグラフィ工程を装置間で
移していく能力を持つことができるようにならなければ
ならない。
露光時間、解像度、視野の深さ、照度、均一性のような
装置特性と、最良のレジスト系、レジスト厚、レジスト
感度、現像液、レジスト・コントラスト、現像時間およ
び温度などのフォトレジスト・プロセス特性とは、装置
により、またウェハのレベルにより異なってくる。さら
に問題を複雑にしているのは、種類が異なる、また製造
業者が異なるフォトリソグラフィ装置は異なって作動す
るだけでなく、同一製造業者の同一モデルのフォトリソ
グラフィ装置でも、レンズ系や放射源に、わずかな場合
によっては大問題となる差異が存在する。ハイレベルの
りソグラフィ装置は、数百万ドル以上というように非常
に高価であり、リソグラフィ・プロセスに不適切な装置
を選択することは高価なミスを招くことになる。
装置特性と、最良のレジスト系、レジスト厚、レジスト
感度、現像液、レジスト・コントラスト、現像時間およ
び温度などのフォトレジスト・プロセス特性とは、装置
により、またウェハのレベルにより異なってくる。さら
に問題を複雑にしているのは、種類が異なる、また製造
業者が異なるフォトリソグラフィ装置は異なって作動す
るだけでなく、同一製造業者の同一モデルのフォトリソ
グラフィ装置でも、レンズ系や放射源に、わずかな場合
によっては大問題となる差異が存在する。ハイレベルの
りソグラフィ装置は、数百万ドル以上というように非常
に高価であり、リソグラフィ・プロセスに不適切な装置
を選択することは高価なミスを招くことになる。
過去においては、プロセス・エンジニアは一般にプロダ
クト・タイプのマスクを用いて、特定のりソグラフィ装
置が特定のりソゲラフイエ程を実施できるか否かを調べ
、特定のレベルに対してプロセスを開発していた。しか
し、プロダクト・マスクの要件、例えば関数回路は、レ
ンズ系をテストするのに理想的な回路パタンを形成しな
い。プロダクト・マスク・セットは、臨界エレメントを
適切に描画するのに失敗した原因が何んであるかを診断
するリソグラフィ・プロセス・エンジニア最大情報を与
えるように構成されていない。製造が臨界的なエレメン
トは、チップ上に一様に分布するよりはむしろ、チップ
・サイト上に散在しており、多数の“ブラインド・スポ
ット（ｂｌｉｎｄ ５ｐｏｔ）”を形成する。このブラ
インド・スポットでは、リソグラフィ装置がサブストレ
ート上のマスク・パタンのその位置に臨界エレメントを
正確に転写できるか否かを調べることは困難である。
クト・タイプのマスクを用いて、特定のりソグラフィ装
置が特定のりソゲラフイエ程を実施できるか否かを調べ
、特定のレベルに対してプロセスを開発していた。しか
し、プロダクト・マスクの要件、例えば関数回路は、レ
ンズ系をテストするのに理想的な回路パタンを形成しな
い。プロダクト・マスク・セットは、臨界エレメントを
適切に描画するのに失敗した原因が何んであるかを診断
するリソグラフィ・プロセス・エンジニア最大情報を与
えるように構成されていない。製造が臨界的なエレメン
トは、チップ上に一様に分布するよりはむしろ、チップ
・サイト上に散在しており、多数の“ブラインド・スポ
ット（ｂｌｉｎｄ ５ｐｏｔ）”を形成する。このブラ
インド・スポットでは、リソグラフィ装置がサブストレ
ート上のマスク・パタンのその位置に臨界エレメントを
正確に転写できるか否かを調べることは困難である。
“ブラインド・スポットの問題に加えて、プロダクト・
マスクは一般にＸ方向およびＹ方向にのみ配向されるエ
レメントを有している。像転写異常を検出するＸ方向お
よびＹ方向の欠陥の影響の分離を容易にする追加の斜め
エレメントを設けることなしに、多くのレンズ欠点を識
別することは困難である。さらに、プロダクト・マスク
を作戒するのは高価であり、エンジニアは、現在の集積
回路に要求されるよりもさらに微細なエレメントを将来
用いるために研究しようとしても、マスクを手作りする
ことはできない。
マスクは一般にＸ方向およびＹ方向にのみ配向されるエ
レメントを有している。像転写異常を検出するＸ方向お
よびＹ方向の欠陥の影響の分離を容易にする追加の斜め
エレメントを設けることなしに、多くのレンズ欠点を識
別することは困難である。さらに、プロダクト・マスク
を作戒するのは高価であり、エンジニアは、現在の集積
回路に要求されるよりもさらに微細なエレメントを将来
用いるために研究しようとしても、マスクを手作りする
ことはできない。
本発明の目的は、サブストレート上で実施されるフォト
リソグラフィ・プロセスに対してフォトリソグラフィ装
置を効果的に特徴づけることにある。
リソグラフィ・プロセスに対してフォトリソグラフィ装
置を効果的に特徴づけることにある。
本発明の他の目的は、異なる種類のフォトリソグラフィ
装置間でのアライメントを、迅速に最適化することにあ
る。
装置間でのアライメントを、迅速に最適化することにあ
る。
本発明のさらに他の目的は、最少のリソースを用いて、
フォトリソグラフィ・プロセス・パラメータを最適化す
ることにある。
フォトリソグラフィ・プロセス・パラメータを最適化す
ることにある。
本発明の他の目的は、正確なトポグラフィによってフォ
トリソグラフィ・プロセスを最適化することにある。
トリソグラフィ・プロセスを最適化することにある。
本発明のさらに他の目的は、時間経過によるプロセス保
守度および装置性能の低下を追跡することにある。
守度および装置性能の低下を追跡することにある。
本発明の他の目的は、フォトリソグラフィ材料の品質を
評価することにある。
評価することにある。
Ｃ１課題を解決するための手段
この発明の目的は、そのために特に構成された方法およ
び装置によって遠戚される。この発明の装置は、リソグ
ラフィ描画装置と共に用いられる２枚のマスクを備えて
いる。描画装置と共に用いられる場合、この発明の装置
は、フォトレジスト被覆サブストレートの選択領域上に
一様なパタンのエレメントを分布させる。エレメントは
、少なくとも３つのエレメントのグループに配置される
。
び装置によって遠戚される。この発明の装置は、リソグ
ラフィ描画装置と共に用いられる２枚のマスクを備えて
いる。描画装置と共に用いられる場合、この発明の装置
は、フォトレジスト被覆サブストレートの選択領域上に
一様なパタンのエレメントを分布させる。エレメントは
、少なくとも３つのエレメントのグループに配置される
。
グループは、互いに直交方向および斜め方向に配向され
た個々のエレメントを有している。検査するためにプロ
セス・エンジニアによって選択された領域は、１箇所の
チップ領域、サブストレートの数箇所のチップ領域、あ
るいは全サブストレート領域とすることができる。
た個々のエレメントを有している。検査するためにプロ
セス・エンジニアによって選択された領域は、１箇所の
チップ領域、サブストレートの数箇所のチップ領域、あ
るいは全サブストレート領域とすることができる。
トポグラフィ作成マスクと呼ばれる第１のマスクは、矩
形のような比較的大きいエレメントの繰り返しパタンを
グループで有している。１つのグループには、少なくと
も３つの矩形が配置されており、それぞれの矩形は直交
方向および斜め方向に配向されている。したがって、半
導体プロセスは、トポグラフィ作成マスク・パタンを用
いて半導体ウェハのようなサブストレート上にトポグラ
フィを形成するのに使用される。例えば、トポグラフィ
作成マスクによって与えられるパタンを、ウェハにエツ
チングして、大きなバイアから得られるトポグラフィを
シミュレートすることができる。あるいはまた、パタン
を用いて、リフトオフ・プロセスによってウェハ表面に
メサ構造を与え、金属ラインから得られるトポグラフィ
をシミュレートすることができる。周期パタン作成マス
クと呼ばれる第２のマスクは、トポグラフィが一旦形成
されてしまうと、サブストレート表面上の第２のフォト
レジスト供給層におけるラインのように微細エレメント
の周期的セットの繰り返しパタンをパタン形成する。こ
れらラインの周期的セットは、少なくとも３つのセット
のグループに配置され、ており、各グループでは、直交
方向および斜め方向に配向されたラインの個々の周期的
セットを有している。微細エレメントは、最適化すべき
リソグラフィ・プロセスにおける臨界エレメントと同一
のオーダの寸法とするのは好適である。第２のマスクが
第１のマスクに重ね合わされると、微細エレメントは第
１のマスクと大エレメント上に重ね合わされる。周期パ
タン作成マスクの微細エレメントのセットは、好適には
、順次減少する幅の間隔によって分離された、順次減少
する幅の微細エレメントのサブセットで配置される。
形のような比較的大きいエレメントの繰り返しパタンを
グループで有している。１つのグループには、少なくと
も３つの矩形が配置されており、それぞれの矩形は直交
方向および斜め方向に配向されている。したがって、半
導体プロセスは、トポグラフィ作成マスク・パタンを用
いて半導体ウェハのようなサブストレート上にトポグラ
フィを形成するのに使用される。例えば、トポグラフィ
作成マスクによって与えられるパタンを、ウェハにエツ
チングして、大きなバイアから得られるトポグラフィを
シミュレートすることができる。あるいはまた、パタン
を用いて、リフトオフ・プロセスによってウェハ表面に
メサ構造を与え、金属ラインから得られるトポグラフィ
をシミュレートすることができる。周期パタン作成マス
クと呼ばれる第２のマスクは、トポグラフィが一旦形成
されてしまうと、サブストレート表面上の第２のフォト
レジスト供給層におけるラインのように微細エレメント
の周期的セットの繰り返しパタンをパタン形成する。こ
れらラインの周期的セットは、少なくとも３つのセット
のグループに配置され、ており、各グループでは、直交
方向および斜め方向に配向されたラインの個々の周期的
セットを有している。微細エレメントは、最適化すべき
リソグラフィ・プロセスにおける臨界エレメントと同一
のオーダの寸法とするのは好適である。第２のマスクが
第１のマスクに重ね合わされると、微細エレメントは第
１のマスクと大エレメント上に重ね合わされる。周期パ
タン作成マスクの微細エレメントのセットは、好適には
、順次減少する幅の間隔によって分離された、順次減少
する幅の微細エレメントのサブセットで配置される。
第２フォトレジスト層に微細エレメントが一旦形成され
ると、パタン精度（ｄｅｆ ｉｎ ｉ ｔ １ｏｎ）お
よびレジスト高さに対する走査形電子顕微鏡によりウェ
ハを検査することができる。微細エレメントは選択され
た領域に一様に分布されているので、その領域内の点を
検査のために選ぶことができるので、その点での臨界エ
レメントの正確な転写を妨げるレンズ系のなんらかの異
常をすみやかに発見できる。
ると、パタン精度（ｄｅｆ ｉｎ ｉ ｔ １ｏｎ）お
よびレジスト高さに対する走査形電子顕微鏡によりウェ
ハを検査することができる。微細エレメントは選択され
た領域に一様に分布されているので、その領域内の点を
検査のために選ぶことができるので、その点での臨界エ
レメントの正確な転写を妨げるレンズ系のなんらかの異
常をすみやかに発見できる。
Ｄ、実施例
第１図は、トポグラフィ作成マスク上の大エレメントの
１つのグループの平面を示している。種々の描画装置と
共に用いられる種々のりソグラフィ・マスクは、構成が
幾分異なるものの、放射線を透過しない材料で被覆され
た装置によって放射される放射線波長を透過させるサブ
ストレート材料により作られている。マスクには、放射
線を透過させない材料が所定形状にパタン作成され、パ
タン作成されない箇所は放射線が通過する。例えば第１
図で、大エレメントの各グループは、矩形状とするのが
好適な少なくとも３個のエレメントより構成される。ポ
ジ型レジストに対しては、各矩形エレメントは、リソグ
ラフィ装置により放射された放射線を透過し、フィール
ド領域にデポジットされた放射線不透過材料で取り囲ま
れている。
１つのグループの平面を示している。種々の描画装置と
共に用いられる種々のりソグラフィ・マスクは、構成が
幾分異なるものの、放射線を透過しない材料で被覆され
た装置によって放射される放射線波長を透過させるサブ
ストレート材料により作られている。マスクには、放射
線を透過させない材料が所定形状にパタン作成され、パ
タン作成されない箇所は放射線が通過する。例えば第１
図で、大エレメントの各グループは、矩形状とするのが
好適な少なくとも３個のエレメントより構成される。ポ
ジ型レジストに対しては、各矩形エレメントは、リソグ
ラフィ装置により放射された放射線を透過し、フィール
ド領域にデポジットされた放射線不透過材料で取り囲ま
れている。
ネガ型レジストに対しては、矩形エレメントは放射線を
透過せず、周辺領域は放射線を透過する。
透過せず、周辺領域は放射線を透過する。
第１図において、第１の大エレメント１３は、その長手
方向軸がＸ方向１４にほぼ平行になるように配置されて
おり、第２の大エレメント１５は、その長手方向軸がＸ
方向１６にほぼ平行になるように配置されており、第３
の大エレメント１７は、その長手方向軸がＸ方向１４に
対し９０” に等しくない角度２０をなすライン１８に
ほぼ平行になるように配置されている。理想的には、こ
の角度２０は４５°である。
方向軸がＸ方向１４にほぼ平行になるように配置されて
おり、第２の大エレメント１５は、その長手方向軸がＸ
方向１６にほぼ平行になるように配置されており、第３
の大エレメント１７は、その長手方向軸がＸ方向１４に
対し９０” に等しくない角度２０をなすライン１８に
ほぼ平行になるように配置されている。理想的には、こ
の角度２０は４５°である。
４５°の場合には、露光されるエレメント１７はライン
１８に沿って等しいＸ成分およびＹ成分を有するように
なるからである。第１図に示すように、各矩形エレメン
トの一端は、他の２つの矩形エレメントの一端に近接し
て配置され、Ｙ字状となっている。これらエレメントは
、単一のＹ、あるいは直角と矩形に併合することができ
る。当業者は、単一Ｙあるいは直角と矩形のいずれかの
デザインを用いて、直交方向および斜め方向に向いた３
つのエレメントを構成して、好適な実施例に等しくする
ことを考えるであろう。
１８に沿って等しいＸ成分およびＹ成分を有するように
なるからである。第１図に示すように、各矩形エレメン
トの一端は、他の２つの矩形エレメントの一端に近接し
て配置され、Ｙ字状となっている。これらエレメントは
、単一のＹ、あるいは直角と矩形に併合することができ
る。当業者は、単一Ｙあるいは直角と矩形のいずれかの
デザインを用いて、直交方向および斜め方向に向いた３
つのエレメントを構成して、好適な実施例に等しくする
ことを考えるであろう。
第２図は、周期パタン作成マスクにおける微細エレメン
トのｌグループの平面を示している。微細エレメントは
、第１図のトポグラフィ作成マスクのエレメント１３．
１５．１７に相当する３つのセット２１．２３．２５に
分けられている。好適な実施例では、各セットの微細エ
レメントは、グループの中心にある最小幅からグループ
の周辺にある増大幅に配列された同一幅の平行ラインの
サブセットの周期パタンに配列されている。好適には、
周期パタン作成マスクの種々のサブセットのラインの幅
および間隔は、最適化される集積回路における臨界エレ
メントのライン幅と同じオーダに選択される。例えば、
リソグラフィ・プロセスにおける臨界エレメントは、１
ミクロンのラインである。サブセット２１Ａの４本の平
行ラインは、０．１クロン幅で、０．４ミクロンの間隔
で分離されている。
トのｌグループの平面を示している。微細エレメントは
、第１図のトポグラフィ作成マスクのエレメント１３．
１５．１７に相当する３つのセット２１．２３．２５に
分けられている。好適な実施例では、各セットの微細エ
レメントは、グループの中心にある最小幅からグループ
の周辺にある増大幅に配列された同一幅の平行ラインの
サブセットの周期パタンに配列されている。好適には、
周期パタン作成マスクの種々のサブセットのラインの幅
および間隔は、最適化される集積回路における臨界エレ
メントのライン幅と同じオーダに選択される。例えば、
リソグラフィ・プロセスにおける臨界エレメントは、１
ミクロンのラインである。サブセット２１Ａの４本の平
行ラインは、０．１クロン幅で、０．４ミクロンの間隔
で分離されている。
サブセラ）２１Ｂの４本の平行ラインは、０．６ミクロ
ン幅で、０．６ミクロンの間隔で分離されている。
ン幅で、０．６ミクロンの間隔で分離されている。
サブセット２１Ｃの４本の平行ラインは、０．８ミクロ
ン幅で、０．８ミクロンのスペースで分離されている。
ン幅で、０．８ミクロンのスペースで分離されている。
サブセット２１Ｄの４木の平行ラインは、１ミクロン幅
で、１ミクロンの間隔で分離されている。このように、
１．６ミクロン幅で、１．６ミクロンの間隔で分離され
ているサブセット２１Ｇの平行ラインまで続く。３セッ
トの微細エレメント２１２３２５において、同一の周期
パタンを繰り返すのが好適である。
で、１ミクロンの間隔で分離されている。このように、
１．６ミクロン幅で、１．６ミクロンの間隔で分離され
ているサブセット２１Ｇの平行ラインまで続く。３セッ
トの微細エレメント２１２３２５において、同一の周期
パタンを繰り返すのが好適である。
周期パタン作成マスクの周期パタンは、臨界エレメント
幅よりも小さい同一幅で変化するライン、および、臨界
エレメント幅よりも大きい幅で変化するラインを有する
必要がないが、臨界エレメント幅をライン幅の範囲内に
含むようにするのが望ましい。各サブセットのラインは
、ラインの幅に等しい間隔で分離される必要はないので
、上述の実施例では、サブセット２１Ａは、０．４ミク
ロン幅で、０．６ミクロンの間隔で分離された４木の平
行ラインを有する・・・というようにすることができる
。この実施例の他の特徴は、周期パタン作成マスクにお
いて、各サブセットの１本のラインが、そのサブセット
の他のラインよりも長いことである。これにより、プロ
セス・エンジニアが、密に配列されたラインの近接効果
と、疎に配列されたラインの近接効果とを比較すること
が可能となる。
幅よりも小さい同一幅で変化するライン、および、臨界
エレメント幅よりも大きい幅で変化するラインを有する
必要がないが、臨界エレメント幅をライン幅の範囲内に
含むようにするのが望ましい。各サブセットのラインは
、ラインの幅に等しい間隔で分離される必要はないので
、上述の実施例では、サブセット２１Ａは、０．４ミク
ロン幅で、０．６ミクロンの間隔で分離された４木の平
行ラインを有する・・・というようにすることができる
。この実施例の他の特徴は、周期パタン作成マスクにお
いて、各サブセットの１本のラインが、そのサブセット
の他のラインよりも長いことである。これにより、プロ
セス・エンジニアが、密に配列されたラインの近接効果
と、疎に配列されたラインの近接効果とを比較すること
が可能となる。
同様に、サブセットの長いラインの各々の端部において
、ラインと同じ幅の正方形を配置し、特定のライン幅で
のバイアあるいはスタッド精度を検査することができる
。
、ラインと同じ幅の正方形を配置し、特定のライン幅で
のバイアあるいはスタッド精度を検査することができる
。
第３図は、周期パタン作成マスクの微細エレメントが、
トポグラフィ作成マスクの大エレメント上に重なった状
態を示している。第１セット２１の微細エレメントは、
第１の矩形エレメント１３に重なっており、これらＸ方
向にほぼ平行な方向に配置されている。第２セット２３
の微細エレメントは、第２の矩形エレメント１５と重な
り、これらはＸ方向にほぼ平行な方向に配置されている
。第３セット２５の微細エレメントは、第３の矩形エレ
メントと重なり、これらはＸ方向に４５°の角度をなす
方向にほぼ平行に配置されている。微細エレメントの周
期パタンの各ラインは、全部のセントが沿って配置され
ているラインに直交している。各ラインは下側の矩形エ
レメントよりも長く、かつ広いので、プロセス・デザイ
ナが特定のりソグラフイ装置の焦点深度を決定すること
を可能にする。焦点深度は、大エレメント上にあるライ
ンと、大エレメント外にあるラインとを比較することに
よって決定できる。その理由は、トポグラフィが一旦作
成されると、矩形エレメント内のライン部分は、矩形エ
レメント外のライン部分とは異なる高さにあるからであ
る。また、上述したように、リソグラフィ装置のレンズ
系の欠陥に対する大きな感度反射の影響、露出１強度、
単一点をできるだけ正確にシミュレートする要求の故に
、最も細いラインはグループの中心に向かって配置され
る。
トポグラフィ作成マスクの大エレメント上に重なった状
態を示している。第１セット２１の微細エレメントは、
第１の矩形エレメント１３に重なっており、これらＸ方
向にほぼ平行な方向に配置されている。第２セット２３
の微細エレメントは、第２の矩形エレメント１５と重な
り、これらはＸ方向にほぼ平行な方向に配置されている
。第３セット２５の微細エレメントは、第３の矩形エレ
メントと重なり、これらはＸ方向に４５°の角度をなす
方向にほぼ平行に配置されている。微細エレメントの周
期パタンの各ラインは、全部のセントが沿って配置され
ているラインに直交している。各ラインは下側の矩形エ
レメントよりも長く、かつ広いので、プロセス・デザイ
ナが特定のりソグラフイ装置の焦点深度を決定すること
を可能にする。焦点深度は、大エレメント上にあるライ
ンと、大エレメント外にあるラインとを比較することに
よって決定できる。その理由は、トポグラフィが一旦作
成されると、矩形エレメント内のライン部分は、矩形エ
レメント外のライン部分とは異なる高さにあるからであ
る。また、上述したように、リソグラフィ装置のレンズ
系の欠陥に対する大きな感度反射の影響、露出１強度、
単一点をできるだけ正確にシミュレートする要求の故に
、最も細いラインはグループの中心に向かって配置され
る。
第４図は、第２の周期パタン作成マスクを示す。
このマスクは、第１図のトポグラフィ作成マスクの大矩
形エレメント１３．１５．１７のグループに重ね合わさ
れる第２図および第３図に示した第１の周期パタン作成
マスクよりも大きい、微細ラインのセット３１．３３．
３５のグループを有している。この第２の周期パタン作
成マスクには、第１の周期パタン作成マスクの４本のラ
インとは異なり、各サブセットに同一幅の３本のライン
を有している。
形エレメント１３．１５．１７のグループに重ね合わさ
れる第２図および第３図に示した第１の周期パタン作成
マスクよりも大きい、微細ラインのセット３１．３３．
３５のグループを有している。この第２の周期パタン作
成マスクには、第１の周期パタン作成マスクの４本のラ
インとは異なり、各サブセットに同一幅の３本のライン
を有している。
これらラインの幅は、２ミクロン素子が必要とされるリ
ソグラフィ・プロセスを最適化するために、１ミクロン
〜３ミクロンの間で変化している。第４図では、微細エ
レメント・セット３３．３５は、上述したようにリソグ
ラフィ装置パラメータを測定するのに有効でなくなる傾
向にあるグループの中心から離れるに従ってラインが細
くなっている。
ソグラフィ・プロセスを最適化するために、１ミクロン
〜３ミクロンの間で変化している。第４図では、微細エ
レメント・セット３３．３５は、上述したようにリソグ
ラフィ装置パラメータを測定するのに有効でなくなる傾
向にあるグループの中心から離れるに従ってラインが細
くなっている。
第５図は、光学的ステッパ（ｓｔｅｐｐｅｒ）に用いら
れるようなトポグラフィ作成マスク上のエレメントのグ
ループの１２ Ｘ １２の配列を示す平面図である。
れるようなトポグラフィ作成マスク上のエレメントのグ
ループの１２ Ｘ １２の配列を示す平面図である。
このパタンは、各チップ領域がパタン作成されるウェハ
上の領域、あるいはエンジニアが選択するウェハ上の領
域で繰り返し配列される。ウェハ上でのパタン繰り返し
は、多くの集積回路チップが１つのウェハから製造され
る実際の製造プロセスをシミュレートしている。特に大
きなプロダクト・チップがエミュレートされる場合、実
際に用いられるアレイ・パタンは第５図に示す１２ Ｘ
１２のアレイ・パタンよりも大きくなる。
上の領域、あるいはエンジニアが選択するウェハ上の領
域で繰り返し配列される。ウェハ上でのパタン繰り返し
は、多くの集積回路チップが１つのウェハから製造され
る実際の製造プロセスをシミュレートしている。特に大
きなプロダクト・チップがエミュレートされる場合、実
際に用いられるアレイ・パタンは第５図に示す１２ Ｘ
１２のアレイ・パタンよりも大きくなる。
第６図は、まばらに設けられた周期パタン作成マスクが
重ねられたトポグラフィ作成マスクの１２×、１２アレ
イ・パタンを示す。これは、トポグラフィ作成マスク上
の大エレメントのグループと、このグループの数とは同
じでない、周期パタン作成マスク上の微細エレメントの
グループとが存在する場合の一般的な実施例を示してい
る。
重ねられたトポグラフィ作成マスクの１２×、１２アレ
イ・パタンを示す。これは、トポグラフィ作成マスク上
の大エレメントのグループと、このグループの数とは同
じでない、周期パタン作成マスク上の微細エレメントの
グループとが存在する場合の一般的な実施例を示してい
る。
第６図において、小エレメントのグループよりも大エレ
メントのグループが多く存在している。
メントのグループが多く存在している。
しかし、状況を逆にして、多数の微細エレメントのグル
ープを、選択された大エレメントのいくつかのグループ
によって作成されたトポグラフィ上に重ねるようにして
もよい。周期パタン内の微細エレメントのいくつかのグ
ループを、トポグラフィ作成マスクの大エレメント上に
、平坦なウェハ表面上に設けられた他の微細エレメント
と並んで配置することにより、視野の深さおよびサブス
トレートの反射の影響を調べることができる。このよう
にして、微細ラインのリソグラフィツク・パタン上の、
化学的成長表面、エツチング除去された表面あるいは植
め込み表面の影響を調べることができる。その理由は、
このような表面は平坦なウェハ表面とは反射率において
非常に異なるからである。
ープを、選択された大エレメントのいくつかのグループ
によって作成されたトポグラフィ上に重ねるようにして
もよい。周期パタン内の微細エレメントのいくつかのグ
ループを、トポグラフィ作成マスクの大エレメント上に
、平坦なウェハ表面上に設けられた他の微細エレメント
と並んで配置することにより、視野の深さおよびサブス
トレートの反射の影響を調べることができる。このよう
にして、微細ラインのリソグラフィツク・パタン上の、
化学的成長表面、エツチング除去された表面あるいは植
め込み表面の影響を調べることができる。その理由は、
このような表面は平坦なウェハ表面とは反射率において
非常に異なるからである。
第７図は、トポグラフィ作成マスク上の大エレメントの
各グループが、周期パタン作成マスク上の微細エレメン
トのグループで重ねられている１２×１２のアレイ・パ
タンを示している。プロセス・エンジニアは、この発明
の２つのマスクを用いて、種々の目的を達成することが
できる。この発明は、リソグラフィ・プロセスを最適化
するには、プロダクト・マスク・パタンを使用するより
も優れている。サブストレートの選択された領域上に、
臨界エレメントを表す微細エレメントのグループを一様
に分布させることによって、描画装置異常が隠れている
“′ブラインド・スポット”°を無くすことが可能とな
る。プロセス・エンジニアは、マスク・パタンを検査し
て、プロダクト・ウェハ上のわずかな場所に発生する臨
界エレメントを見つける必要がなくなる。この発明によ
れば、迅速なプロセス・チエツクを行うことができる。
各グループが、周期パタン作成マスク上の微細エレメン
トのグループで重ねられている１２×１２のアレイ・パ
タンを示している。プロセス・エンジニアは、この発明
の２つのマスクを用いて、種々の目的を達成することが
できる。この発明は、リソグラフィ・プロセスを最適化
するには、プロダクト・マスク・パタンを使用するより
も優れている。サブストレートの選択された領域上に、
臨界エレメントを表す微細エレメントのグループを一様
に分布させることによって、描画装置異常が隠れている
“′ブラインド・スポット”°を無くすことが可能とな
る。プロセス・エンジニアは、マスク・パタンを検査し
て、プロダクト・ウェハ上のわずかな場所に発生する臨
界エレメントを見つける必要がなくなる。この発明によ
れば、迅速なプロセス・チエツクを行うことができる。
幅が臨界エレメントに相当する周期パタン作成マスク上
の微細エレメントを解像できなければ、この事実により
、不適切な装置の購入を避けることができ、あるいは現
在の装置が製造に不適切であることの指示が得られる。
の微細エレメントを解像できなければ、この事実により
、不適切な装置の購入を避けることができ、あるいは現
在の装置が製造に不適切であることの指示が得られる。
臨界エレメントが精密なトポグラフィを有するサブスト
レートに重ねられるならば、トポグラフィ作成マスクに
よって形成された最低の高さと最高の高さにある微細エ
レメントの比較により、焦点深度が適切であるか否かを
決定することができる。
レートに重ねられるならば、トポグラフィ作成マスクに
よって形成された最低の高さと最高の高さにある微細エ
レメントの比較により、焦点深度が適切であるか否かを
決定することができる。
成るリソグラフィ工程に対して、リソグラフィ装置およ
びレジスト系が不適切であることが一旦明らかになると
、個々のチップ領域上のウェハにわたる焦点あるいは露
光時間を変更することによる装置の微調整により、ある
いは作業ロットの個々のウェハ上のレジスト厚さあるい
は現像時間を変更することによるレジスト系の微調整に
より、最良の動作点を迅速に最適化できる。トポグラフ
ィ上の反射ノツチングも検査され最適化される。
びレジスト系が不適切であることが一旦明らかになると
、個々のチップ領域上のウェハにわたる焦点あるいは露
光時間を変更することによる装置の微調整により、ある
いは作業ロットの個々のウェハ上のレジスト厚さあるい
は現像時間を変更することによるレジスト系の微調整に
より、最良の動作点を迅速に最適化できる。トポグラフ
ィ上の反射ノツチングも検査され最適化される。
ノツチングは、工程によって生じる増大反射率による工
程中のレジスト・ラインの狭小化である。
程中のレジスト・ラインの狭小化である。
トポグラフィを平坦化し、描画を容易にするには、多層
レジスト・プロセスを行う必要があることがわかる。
レジスト・プロセスを行う必要があることがわかる。
この発明を利用して、レジスト−様性、エッチー様性、
現像温度、ロフト対ロフト・レジスト−様性、ｎ光波長
、検査に対して得られる多数の微細エレメントのグルー
プの故にチップ及びチップ対チップ内の照度−様性に関
する多くの情報を収集できる。実験的マトリクスが各ウ
ェハについて形成される場合には、同じ数のウェハにつ
いてより多くの情報を収集することができる。例えば、
露光時間のような第１のプロセス・パラメータを、ウェ
ハの水平方向にわたって変えることができ、焦点のよう
な第２のプロセス・パラメータを、ウェハの垂直方向に
わたって変えることができる。
現像温度、ロフト対ロフト・レジスト−様性、ｎ光波長
、検査に対して得られる多数の微細エレメントのグルー
プの故にチップ及びチップ対チップ内の照度−様性に関
する多くの情報を収集できる。実験的マトリクスが各ウ
ェハについて形成される場合には、同じ数のウェハにつ
いてより多くの情報を収集することができる。例えば、
露光時間のような第１のプロセス・パラメータを、ウェ
ハの水平方向にわたって変えることができ、焦点のよう
な第２のプロセス・パラメータを、ウェハの垂直方向に
わたって変えることができる。
実験での各ウェハは、わずかに異なるレジスト系あるい
は現像温度を有するので、プロセス・エンジニアが、比
較的少ないリソースで非常に多種類のパラメータの影響
を調べることが可能となる。
は現像温度を有するので、プロセス・エンジニアが、比
較的少ないリソースで非常に多種類のパラメータの影響
を調べることが可能となる。
この発明によって得られる情報の多くは、周期パタン作
成マスク上で得られる。したがって、焦点深度情報が必
要とされないならば、例えば、特定の装置あるいはレベ
ルに対して最良の焦点がすでに決定されているならば、
あるいはレジスト層が比較的小さなトポグラフィあるい
は平坦化されたサブストレート表面に設けられるならば
、周期パタン作成マスクのみを用いることができる。
成マスク上で得られる。したがって、焦点深度情報が必
要とされないならば、例えば、特定の装置あるいはレベ
ルに対して最良の焦点がすでに決定されているならば、
あるいはレジスト層が比較的小さなトポグラフィあるい
は平坦化されたサブストレート表面に設けられるならば
、周期パタン作成マスクのみを用いることができる。
第８Ａ図〜第８Ｅ図は、リソグラフィ・プロセスを最適
化するために、この発明に基づいたプロセスが行われる
ウェアの一部の断面を示している。
化するために、この発明に基づいたプロセスが行われる
ウェアの一部の断面を示している。
第８Ａ図は、フォトレジスト４３の層で被覆されたウェ
ハ・サブストレート１４１を示す。第８Ａ図〜第８Ｅ図
において、５ｈｉｐｌｅｙ ＡＺ １３５０Ｊのような
ポジ型フォトレジストを使用するが、この発明は、ネガ
型フォトレジスト・リソグラフィ・プロセスの最適化に
対しても適用できる。ウェハ・サブストレート層４１を
、バルク・ウェハを作成するものと類似の単結晶シリコ
ンとすることができる。あるいは、その上に最適化され
るエレメントがプロダクト・ウェハにおいて垂直方向に
積層される同じ材料の層とするのが好適である。例えば
、シリコン内のデバイスを相互接続する金属線が酸化シ
リコン上に設けられている場合に、金属線エレメントを
最適化するとき、ウェハ・サブストレート層４１は、酸
化シリコン層とするのが好適である。
ハ・サブストレート１４１を示す。第８Ａ図〜第８Ｅ図
において、５ｈｉｐｌｅｙ ＡＺ １３５０Ｊのような
ポジ型フォトレジストを使用するが、この発明は、ネガ
型フォトレジスト・リソグラフィ・プロセスの最適化に
対しても適用できる。ウェハ・サブストレート層４１を
、バルク・ウェハを作成するものと類似の単結晶シリコ
ンとすることができる。あるいは、その上に最適化され
るエレメントがプロダクト・ウェハにおいて垂直方向に
積層される同じ材料の層とするのが好適である。例えば
、シリコン内のデバイスを相互接続する金属線が酸化シ
リコン上に設けられている場合に、金属線エレメントを
最適化するとき、ウェハ・サブストレート層４１は、酸
化シリコン層とするのが好適である。
代表的な半導体製造ラインでは、１個以上のモニタ・ウ
ェハは、製造ラインを通して特定の作業ロフトを伴って
いる。モニタ・ウェハを用いることで、プロセス・エン
ジニアはウェハ・サブストレー）層４１がプロダクト・
ウェハのそれと同じであることを確保することができる
。
ェハは、製造ラインを通して特定の作業ロフトを伴って
いる。モニタ・ウェハを用いることで、プロセス・エン
ジニアはウェハ・サブストレー）層４１がプロダクト・
ウェハのそれと同じであることを確保することができる
。
第８Ｂ図は、トポグラフィ作成マスクを用いてフォトレ
ジスト層４３を露光し、エツチング・プロセスを用いて
、ウェハ・サブストレート層４１に大きなバイア４４を
エツチングした後のウェハの断面を示している。バイア
４４の深さは、１ミクロンのオーダである。図示の断面
は、第１図に示す矩形エレメント１３のχ方向１４に沿
って切断されたウェハの走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）写
真に相当している。第８Ｂ図に示されるように、ウェハ
・サブストレート４１は大バイア４４の深さよりも厚い
。エツチング・プロセスによってプロダクト・ウェハに
異なる反射率の層が露出される製造工程がエミュレート
されるならば、バイア４４の深さよりも薄いウェハ・サ
ブストレートＮ４１が、異なる反射率の材料上にデポジ
ットされる。
ジスト層４３を露光し、エツチング・プロセスを用いて
、ウェハ・サブストレート層４１に大きなバイア４４を
エツチングした後のウェハの断面を示している。バイア
４４の深さは、１ミクロンのオーダである。図示の断面
は、第１図に示す矩形エレメント１３のχ方向１４に沿
って切断されたウェハの走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）写
真に相当している。第８Ｂ図に示されるように、ウェハ
・サブストレート４１は大バイア４４の深さよりも厚い
。エツチング・プロセスによってプロダクト・ウェハに
異なる反射率の層が露出される製造工程がエミュレート
されるならば、バイア４４の深さよりも薄いウェハ・サ
ブストレートＮ４１が、異なる反射率の材料上にデポジ
ットされる。
あるいはまた、ウェハ・サブストレート層４１に大バイ
ア４４をエツチングする代わりに、別のトポグラフィ作
成工程を行って、サブストレート層上のフィールド領域
よりも高いメサを形成することもできる。代表的なリフ
トオフ・プロセスを用いて、サブストレート上に大形パ
ッドの材料をデポジットすることもできる。この大形パ
ッドは、ウェハ・サブストレート層４１とは異なる反射
率を有する異なる材料とすることができ、あるいは同一
材料とすることもできる。メサは、メサの周囲のすべて
のフィールド領域を台形状にエツチングするウェハ・サ
ブストレート層４１の部分をマスキングすることによっ
ても形成できる。
ア４４をエツチングする代わりに、別のトポグラフィ作
成工程を行って、サブストレート層上のフィールド領域
よりも高いメサを形成することもできる。代表的なリフ
トオフ・プロセスを用いて、サブストレート上に大形パ
ッドの材料をデポジットすることもできる。この大形パ
ッドは、ウェハ・サブストレート層４１とは異なる反射
率を有する異なる材料とすることができ、あるいは同一
材料とすることもできる。メサは、メサの周囲のすべて
のフィールド領域を台形状にエツチングするウェハ・サ
ブストレート層４１の部分をマスキングすることによっ
ても形成できる。
トポグラフィがウェハ・サブストレート層４１に形成さ
れた後、余分のレジスト４３を除去する。フォトレジス
トの第２の層を設け、周期パタン作成マスクで、微細エ
レメント４５Ａ、 ４５Ｂ、 ４５（４１サブセットを
リソグラフィでパタン形成する。第１のトポグラフィ作
成工程を実施したのと同じリソグラフィ装置で、あるい
は装置対装置の重ね合わせ特性をアクセスするために異
なる装置によって、第２のりソゲラフイエ程を実施する
ことができる。
れた後、余分のレジスト４３を除去する。フォトレジス
トの第２の層を設け、周期パタン作成マスクで、微細エ
レメント４５Ａ、 ４５Ｂ、 ４５（４１サブセットを
リソグラフィでパタン形成する。第１のトポグラフィ作
成工程を実施したのと同じリソグラフィ装置で、あるい
は装置対装置の重ね合わせ特性をアクセスするために異
なる装置によって、第２のりソゲラフイエ程を実施する
ことができる。
第８Ｃ図は、微細エレメント４５Ａ、すなわち大バイア
４４の底部に位置する２ミクロン幅の間隔で分離された
２ミクロン幅のラインの断面を示している。この断面図
で、ライン４５Ａは、良好な形状。
４４の底部に位置する２ミクロン幅の間隔で分離された
２ミクロン幅のラインの断面を示している。この断面図
で、ライン４５Ａは、良好な形状。
レジスト・スロープ等を示している。走査形電子顕微鏡
は、像転写およびレジスト高さを評価するのに用いられ
る。
は、像転写およびレジスト高さを評価するのに用いられ
る。
第８Ｄ図は、第８Ｃ図に示したように、微細ライン４５
Ａの同一サブセットの断面を示しているが、第８Ｄ図で
はバイア４４がエツチングされなかった領域、すなわち
第８Ｃ図におけるよりもｌξミクロンい領域のウェハ・
サブストレート層４１上の微細ラインが示されている。
Ａの同一サブセットの断面を示しているが、第８Ｄ図で
はバイア４４がエツチングされなかった領域、すなわち
第８Ｃ図におけるよりもｌξミクロンい領域のウェハ・
サブストレート層４１上の微細ラインが示されている。
ライン４５Ａ′は、形状不良に形成され、リソグラフィ
装置が極端に不良の焦点深度を有する状況をシミュレー
トしている。
装置が極端に不良の焦点深度を有する状況をシミュレー
トしている。
第８Ｅ図は、この発明の特に有用な特徴を示している。
すべてのりソグラフィ装置は、選択可能な変数の複雑な
組の積であるインパルス応答あるいは拡張機能を有して
いる。周期パタン作成マスクは、簡単な高さ測定がイン
パルス応答を取り出すことを可能にするようにＩＩ或さ
れている。インパルス応答が１００％ならば、微細エレ
メント４５Ｂが露光され現像されるときに、フォトレジ
スト層の全体の厚さが保持される。インパルス応答が１
００％より小さければ、放射束の“落ちこぼれ（ｓｐｉ
１ｌｏｖｅｒ）”は微細エレメント４５Ｃの露光像の
レジスト高さを減少させる。最後には、周期パタン作成
マスクの微細エレメントの寸法が段々と減少するに従っ
て、レジストはウェハ・サブストレート層４１上に全く
残留しなくなる。
組の積であるインパルス応答あるいは拡張機能を有して
いる。周期パタン作成マスクは、簡単な高さ測定がイン
パルス応答を取り出すことを可能にするようにＩＩ或さ
れている。インパルス応答が１００％ならば、微細エレ
メント４５Ｂが露光され現像されるときに、フォトレジ
スト層の全体の厚さが保持される。インパルス応答が１
００％より小さければ、放射束の“落ちこぼれ（ｓｐｉ
１ｌｏｖｅｒ）”は微細エレメント４５Ｃの露光像の
レジスト高さを減少させる。最後には、周期パタン作成
マスクの微細エレメントの寸法が段々と減少するに従っ
て、レジストはウェハ・サブストレート層４１上に全く
残留しなくなる。
第９Ａ図〜第９Ｄ図は、この発明のマスク・セットの他
の実施例の平面図である。第９Ａ図は、トポグラフィ作
成マスクと、χ方向およびｙ方向に沿ったエレメント間
に存在する斜めエレメントを有する周期パタン作成マス
クとを示している。
の実施例の平面図である。第９Ａ図は、トポグラフィ作
成マスクと、χ方向およびｙ方向に沿ったエレメント間
に存在する斜めエレメントを有する周期パタン作成マス
クとを示している。
この実施例は、３セットの微細エレメントが、互いに近
接していないので、前述した他の実施例はどには好適で
ない。
接していないので、前述した他の実施例はどには好適で
ない。
第９Ｂ図は、Ｘ軸に対し４５°の角度をなすが、第３の
エレメントが配置されているラインに対して直交するラ
インに沿って配置された追加の第４のエレメントを示し
ている。この実施例は、第４のエレメントが追加されて
いるので、さらに他の追加情報が得られ、前述した他の
実施例よりは少し効果的である。しかし、基本的な３つ
のエレメントにさらに他のエレメントを追加できること
は明らかである。
エレメントが配置されているラインに対して直交するラ
インに沿って配置された追加の第４のエレメントを示し
ている。この実施例は、第４のエレメントが追加されて
いるので、さらに他の追加情報が得られ、前述した他の
実施例よりは少し効果的である。しかし、基本的な３つ
のエレメントにさらに他のエレメントを追加できること
は明らかである。
第９Ｃ図は、前述した実施例の変形を示す。まず第１に
、３つのエレメントが一緒に結合したトポグラフィ作成
マスクを示している。第２に、マスクの第１および第２
のエレメントは、Ｘ方向。
、３つのエレメントが一緒に結合したトポグラフィ作成
マスクを示している。第２に、マスクの第１および第２
のエレメントは、Ｘ方向。
Ｘ方向に平行に配置されず、Ｘ方向に対し９０’ に等
しくない角度をなすラインに沿って配置されている。こ
こに、第１のエレメントは、Ｘ方向に対し４５°の角度
をなすラインに沿って配置され、第２のエレメントはＸ
方向から４５°の角度をなし、第１のエレメントからは
９０°の角度をなすラインに沿って配置され、第３のエ
レメントはＸ方向に沿って配置されている。第１および
第２のエレメントはＸ方向に対し４５°の角度にあるの
で、Ｘ方向効果あるいはＸ方向効果を分離するのが比較
的容易である。
しくない角度をなすラインに沿って配置されている。こ
こに、第１のエレメントは、Ｘ方向に対し４５°の角度
をなすラインに沿って配置され、第２のエレメントはＸ
方向から４５°の角度をなし、第１のエレメントからは
９０°の角度をなすラインに沿って配置され、第３のエ
レメントはＸ方向に沿って配置されている。第１および
第２のエレメントはＸ方向に対し４５°の角度にあるの
で、Ｘ方向効果あるいはＸ方向効果を分離するのが比較
的容易である。
第９Ｄ図は、周期パタン作成マスクの微細エレメントが
、前述した実施例に比べて９０’回転している例を示す
。このマスク・セットでは、マスク上の微細エレメント
と大エレメントとは、Ｘ方向。
、前述した実施例に比べて９０’回転している例を示す
。このマスク・セットでは、マスク上の微細エレメント
と大エレメントとは、Ｘ方向。
Ｘ方向あるいは特定の斜め方向に平行に配置されている
。
。
短クロンおよびサブミクロンのりソグラフィを実現する
ことに対する問題点は、パタンをリソグラフィ・マスク
からフォトレジスト被覆ウェハ上へ非常に正確に転写す
ることである。リソグラフィ・プロセスを最適化するの
に完全に特徴づけられる多数の装置依存性パラメータが
存在する。過去においては、描画システムの全光学特性
は、光学および複雑なコンピュータ・システムに依存し
ている。しかし、これらの従来方法では、増加的に細く
なるリソグラフィ・ラインに対し、あるいはサブストレ
ート上のより高いトポグラフィに対し、この本発明のよ
うに画像転写システムの完全な測定は不可能である。
ことに対する問題点は、パタンをリソグラフィ・マスク
からフォトレジスト被覆ウェハ上へ非常に正確に転写す
ることである。リソグラフィ・プロセスを最適化するの
に完全に特徴づけられる多数の装置依存性パラメータが
存在する。過去においては、描画システムの全光学特性
は、光学および複雑なコンピュータ・システムに依存し
ている。しかし、これらの従来方法では、増加的に細く
なるリソグラフィ・ラインに対し、あるいはサブストレ
ート上のより高いトポグラフィに対し、この本発明のよ
うに画像転写システムの完全な測定は不可能である。
光学的ステッパ装置に対する基本的精度は、用いる光の
波長、レンズ系の精度、照射源の均一性およびコヒーレ
ンスにより、制限されている。これらの特性は、大部分
、特定のステッパ装置が可能とする解像像度、焦点深度
、露光フィールド寸法である。最近の半導体技術によれ
ば、精密なトポグラフィを形成できるので、サブストレ
ート上の異なる高さで微細エレメントを完全に解像する
ことが必要となる。また、半導体チンプ上の回路集積度
が増大するにつれて、全体のチップ面積は、大きな露光
フィールド寸法を必要とする。
波長、レンズ系の精度、照射源の均一性およびコヒーレ
ンスにより、制限されている。これらの特性は、大部分
、特定のステッパ装置が可能とする解像像度、焦点深度
、露光フィールド寸法である。最近の半導体技術によれ
ば、精密なトポグラフィを形成できるので、サブストレ
ート上の異なる高さで微細エレメントを完全に解像する
ことが必要となる。また、半導体チンプ上の回路集積度
が増大するにつれて、全体のチップ面積は、大きな露光
フィールド寸法を必要とする。
２種類のＸ線リソグラフィ装置が存在する。すなわちメ
ガボルトの電子ビームの周回運動によりＸ線を発生する
シンクロトロン装置と、１次加速電子が当たるターゲッ
トから放射されるＸ線放射線を取り出す放射型装置であ
る。Ｘ線リソグラフィ装置の性能を定める特性は、フィ
ールドを横切るフラックスの均一性、フィールド寸法、
用いるＸ線の波長、全体のドーズ・レベル、硬対軟Ｘ線
。
ガボルトの電子ビームの周回運動によりＸ線を発生する
シンクロトロン装置と、１次加速電子が当たるターゲッ
トから放射されるＸ線放射線を取り出す放射型装置であ
る。Ｘ線リソグラフィ装置の性能を定める特性は、フィ
ールドを横切るフラックスの均一性、フィールド寸法、
用いるＸ線の波長、全体のドーズ・レベル、硬対軟Ｘ線
。
Ｘ線マスクの加熱効果を含んでいる。
電子ビーム・リソグラフィ装置は、一定サイズの電子ビ
ームでウェハを走査し、あるいは幾何学領域を形成する
ために小矩形の小さな組を照射することによって、ウェ
ハにフォトレジスト層をパタン形成する。電子ビーム装
置は、低速ではあるが、物理的マスクを製造する必要が
ないという点でフレキシビリティがある。
ームでウェハを走査し、あるいは幾何学領域を形成する
ために小矩形の小さな組を照射することによって、ウェ
ハにフォトレジスト層をパタン形成する。電子ビーム装
置は、低速ではあるが、物理的マスクを製造する必要が
ないという点でフレキシビリティがある。
正確な像転写に影響を与える多くのパラメータ、および
それらの相互関係の複雑さの故に、フォトリソグラフィ
・プロセスを迅速に評価し、どのパラメータを補正しな
ければならないかを識別するという、この発明の有用性
は、数週間〜数箇月の製造時間の節約を可能にする。フ
ォトレジスト被覆サブストレートへのマスク・パタンの
正確な転写に影響を与える上述の多くのパラメータは、
ウェハ上の選ばれた場所でＳＥＭ写真をとることによっ
て評価できる。ＳＥＭについては、日立製作新製のＭｏ
ｄｅｌ Ｎｏ、 Ｓ−８０６のようなＳＥＭが市販され
ている。このＭｏｄｅｌ Ｎｏ、 Ｓ−８０６によれば
、プロセス・エンジニアが、ウェハの断面を検査すると
いう退屈な作業を行うことなく、全半導体ウエノ＼のＳ
ＥＭ測定を行うことが可能となる。これは、ＳＥＭデー
タを収集するのに確かに好適な方法である。プロセス・
エンジニアが興味を持つ多くの情報は、ウェハの外部お
よび周辺から、多数のチップ領域を選ぶことによって、
収集される。レジスト系および現像機に関するプロセス
特性、ウェハに対する種々の描画装置特性の一様性、装
置対装置の重ね合わせ能力に関する特性のようなパラメ
ータは、レジスト高さおよび選ばれたチ・ノブ領域での
解像度を比較することによって検討される。
それらの相互関係の複雑さの故に、フォトリソグラフィ
・プロセスを迅速に評価し、どのパラメータを補正しな
ければならないかを識別するという、この発明の有用性
は、数週間〜数箇月の製造時間の節約を可能にする。フ
ォトレジスト被覆サブストレートへのマスク・パタンの
正確な転写に影響を与える上述の多くのパラメータは、
ウェハ上の選ばれた場所でＳＥＭ写真をとることによっ
て評価できる。ＳＥＭについては、日立製作新製のＭｏ
ｄｅｌ Ｎｏ、 Ｓ−８０６のようなＳＥＭが市販され
ている。このＭｏｄｅｌ Ｎｏ、 Ｓ−８０６によれば
、プロセス・エンジニアが、ウェハの断面を検査すると
いう退屈な作業を行うことなく、全半導体ウエノ＼のＳ
ＥＭ測定を行うことが可能となる。これは、ＳＥＭデー
タを収集するのに確かに好適な方法である。プロセス・
エンジニアが興味を持つ多くの情報は、ウェハの外部お
よび周辺から、多数のチップ領域を選ぶことによって、
収集される。レジスト系および現像機に関するプロセス
特性、ウェハに対する種々の描画装置特性の一様性、装
置対装置の重ね合わせ能力に関する特性のようなパラメ
ータは、レジスト高さおよび選ばれたチ・ノブ領域での
解像度を比較することによって検討される。
上述したように、この発明は、また、第１のプロセス・
パラメータが垂直方向に変化し、第２のプロセス・パラ
メータが水平方向に変化する実験的マトリクスをウェハ
に形成するのに用いることができる。この場合、１つの
ウェハに対しより多くのＳＥＭ写真がとられ、それら写
真の分布は実験的マトリクスの軸に従って選ばれる。
パラメータが垂直方向に変化し、第２のプロセス・パラ
メータが水平方向に変化する実験的マトリクスをウェハ
に形成するのに用いることができる。この場合、１つの
ウェハに対しより多くのＳＥＭ写真がとられ、それら写
真の分布は実験的マトリクスの軸に従って選ばれる。
エンジニアが興味を持ついくつかの情報は、特定のチッ
プ内で収集される。放射線源の均一性およびコヒーレン
スのようなパラメータは、チップの外側縁部での微細エ
レメントのグループを、チップ中央部での微細エレメン
トのグループと比較することによって検出される。これ
らが非常に異なっていると、リソグラフィ装置に問題が
あることがわかる。直交方向および斜め方向に沿った配
置された微細エレメントを使用することにより、装置の
光学系の評価が可能となる。
プ内で収集される。放射線源の均一性およびコヒーレン
スのようなパラメータは、チップの外側縁部での微細エ
レメントのグループを、チップ中央部での微細エレメン
トのグループと比較することによって検出される。これ
らが非常に異なっていると、リソグラフィ装置に問題が
あることがわかる。直交方向および斜め方向に沿った配
置された微細エレメントを使用することにより、装置の
光学系の評価が可能となる。
プロダクト・チップのほとんどのエレメントは、斜め方
向ではなく垂直および水平方向に配置されているので、
レンズ系において正確な欠陥を確認するのは多（の場合
困難である。４５°の斜め方向にある微細エレメントを
用いることは特に有効である。その理由は、これら微細
エレメントは、リソグラフィ装置の光学系における垂直
あるいは水平の欠陥の影響を分離するのが容易なＸ成分
およびＹ成分を持っているからである。
向ではなく垂直および水平方向に配置されているので、
レンズ系において正確な欠陥を確認するのは多（の場合
困難である。４５°の斜め方向にある微細エレメントを
用いることは特に有効である。その理由は、これら微細
エレメントは、リソグラフィ装置の光学系における垂直
あるいは水平の欠陥の影響を分離するのが容易なＸ成分
およびＹ成分を持っているからである。
第８Ｅ図に示すようなインパルス応答、コントラスト比
、光転写機能を特徴づけるためのこの発明の利用につい
て、さらに説明する。フォトレジストに形成される像に
対しては、マスクの幾何学関係を正確に転写するだけで
なく、露光・現像される領域の光ビームを最大にし、レ
ジスト層が保持される領域は“光無しパの状態にする。
、光転写機能を特徴づけるためのこの発明の利用につい
て、さらに説明する。フォトレジストに形成される像に
対しては、マスクの幾何学関係を正確に転写するだけで
なく、露光・現像される領域の光ビームを最大にし、レ
ジスト層が保持される領域は“光無しパの状態にする。
コントラスト比（Ｉｍａｘ ｌｍ１ｎ） ／ （Ｉｍ
ａｘ＋ｌｍ１ｎ）は、露光領域と非露光領域との間で理
想的には１００％であるが、実際に、放射束の“落ちこ
ぼれ′°が露光領域から暗領域へ発生する。像を転写す
るレンズ能力を表す曲線は、光転写機能と呼ばれている
。
ａｘ＋ｌｍ１ｎ）は、露光領域と非露光領域との間で理
想的には１００％であるが、実際に、放射束の“落ちこ
ぼれ′°が露光領域から暗領域へ発生する。像を転写す
るレンズ能力を表す曲線は、光転写機能と呼ばれている
。
この発明では、上述したインパルス応答のように、微細
エレメントの寸法が小さくなったレジスト層の高さによ
って、コントラスト比が計算される。光転写機能は、チ
ップ領域上の種々の位置で計算されたコントラスト比か
ら導出される。
エレメントの寸法が小さくなったレジスト層の高さによ
って、コントラスト比が計算される。光転写機能は、チ
ップ領域上の種々の位置で計算されたコントラスト比か
ら導出される。
特定寸法の像の転写に対して有用であるには、リソグラ
フィは、明領域と暗領域との間のコントラスト比を少な
くとも６０％に保持しなければならない。像のエツジで
の回折効果のために、放射線を近傍の暗領域へ拡散する
ので、特に非常に小さい要素に対して放射線の強度が減
少する。この回折効果の結果、暗領域でのフォトレジス
トの部分露光に加えて、小さな領域に対する露光時間が
大きくなる。一般に、周期性が大きく、すなわちエレメ
ントが小さくなればなるほど、光転写機能は劣化する。
フィは、明領域と暗領域との間のコントラスト比を少な
くとも６０％に保持しなければならない。像のエツジで
の回折効果のために、放射線を近傍の暗領域へ拡散する
ので、特に非常に小さい要素に対して放射線の強度が減
少する。この回折効果の結果、暗領域でのフォトレジス
トの部分露光に加えて、小さな領域に対する露光時間が
大きくなる。一般に、周期性が大きく、すなわちエレメ
ントが小さくなればなるほど、光転写機能は劣化する。
フォトリソグラフィ技術における当業者には、多くの電
子ビーム描画装置が、このようなりソグラフィ・マスク
を用いないことはすでに常識となっている。このような
装置は、特に矩形エレメントのコーナでビーム幅を正確
に規定するために、矩形状の小さな組を用いている。そ
れにもかかわらず、この発明の原理は、第８Ａ図〜第８
Ｅ図に示した方法により実施できる。すなわち、トポグ
ラフィおよび微細エレメント・パタンは、リソグラフィ
・マスクに物理的に含めることなく、電子ビーム描画装
置のメモリに簡単に格納することができる。
子ビーム描画装置が、このようなりソグラフィ・マスク
を用いないことはすでに常識となっている。このような
装置は、特に矩形エレメントのコーナでビーム幅を正確
に規定するために、矩形状の小さな組を用いている。そ
れにもかかわらず、この発明の原理は、第８Ａ図〜第８
Ｅ図に示した方法により実施できる。すなわち、トポグ
ラフィおよび微細エレメント・パタンは、リソグラフィ
・マスクに物理的に含めることなく、電子ビーム描画装
置のメモリに簡単に格納することができる。
以上、この発明を特定の実施例に基づいて説明したが、
当業者であれば、この発明の精神と範囲に逸脱すること
なく変更を加えることができることが理解されるであろ
う。例えば、１つのトポグラフィ作成マスクあるいは工
程について説明したが、多数の階段状バイアまたはバイ
アとメサの組合せをウェハ・サブストレート層上に形成
することができる。これらの実施例は一例であり、本発
明の範囲を限定するものではない。
当業者であれば、この発明の精神と範囲に逸脱すること
なく変更を加えることができることが理解されるであろ
う。例えば、１つのトポグラフィ作成マスクあるいは工
程について説明したが、多数の階段状バイアまたはバイ
アとメサの組合せをウェハ・サブストレート層上に形成
することができる。これらの実施例は一例であり、本発
明の範囲を限定するものではない。
第１図は、この発明に従って構成°されたトポグラフィ
作成マスク上の１つのグループの大エレメントの平面図
、 第２図は、この発明に従って構成された周期パクン作成
マスク上の１つのグループの微細エレメントの平面図、 第３図は、第１図のトポグラフィ作成マスク上の１つの
グループの大エレメントに重ね合わされた第２図の周期
パタン作成マスクの１つのグループの微細エレメントの
平面図、 第４図は、第１図のトポグラフィ作成マスク上の１つの
グループの大エレメントに重ね合わされた第２の周期パ
タン作成マスクの第２のグループの微細エレメントの平
面図、 第５図は、トポグラフィ作成マスク上の１２ Ｘ １２
アレイのグループの大エレメントの平面図、第６図は、
９個の選択グループが周期パタン作成マスクの微細エレ
メントのグループで重ね合わされた、トポグラフィ作成
マスク上の１２ Ｘ １２アレイのグループの大エレメ
ントの平面図、第７図は、すべてのグループが周期パタ
ン作成マスクの微細エレメントのグループで重ね合わさ
れた、トポグラフィ作成マスク上の１２Ｘ１２アレイの
グループの大エレメントの平面図、 第８Ａ図〜第８Ｅ図は、この発明によりフォトリソグラ
フィ・プロセスを特徴ずける方法を説明するためのサブ
ストレート断面図、 第９Ａ図〜第９Ｄ図は、この発明の原理に従って構成さ
れた相補的トポグラフィ作成マスク上の大エレメントの
グループに重ね合わされたいくつかの異なる周期パタン
作成マスクの微細エレメントのグループの異なる実施例
の平面図である。 １３・・・・・第１の大エレメント １４・・・・・Ｘ方向 １５・・・・・第２の大エレメント １６・・・・・Ｘ方向 １７・・・・・第３の大エレメント １８・・・・・斜め方向 ２０・・・・・角度 ２１．２３．２５・・微細エレメント・セット２１Ａ〜
２１Ｇ・微細エレメント・サブセット２３Ａ〜２３Ｇ・
微細エレメント・サブセット２５Ａ〜２５Ｇ・微細エレ
メント・サブセット３Ｌ３３，３５・・微細エレメント
・サブセット４１・・ ・ ・ ・サブストレート ４３・・・・・フォトレジスト層 ４４・・・・・バイア
作成マスク上の１つのグループの大エレメントの平面図
、 第２図は、この発明に従って構成された周期パクン作成
マスク上の１つのグループの微細エレメントの平面図、 第３図は、第１図のトポグラフィ作成マスク上の１つの
グループの大エレメントに重ね合わされた第２図の周期
パタン作成マスクの１つのグループの微細エレメントの
平面図、 第４図は、第１図のトポグラフィ作成マスク上の１つの
グループの大エレメントに重ね合わされた第２の周期パ
タン作成マスクの第２のグループの微細エレメントの平
面図、 第５図は、トポグラフィ作成マスク上の１２ Ｘ １２
アレイのグループの大エレメントの平面図、第６図は、
９個の選択グループが周期パタン作成マスクの微細エレ
メントのグループで重ね合わされた、トポグラフィ作成
マスク上の１２ Ｘ １２アレイのグループの大エレメ
ントの平面図、第７図は、すべてのグループが周期パタ
ン作成マスクの微細エレメントのグループで重ね合わさ
れた、トポグラフィ作成マスク上の１２Ｘ１２アレイの
グループの大エレメントの平面図、 第８Ａ図〜第８Ｅ図は、この発明によりフォトリソグラ
フィ・プロセスを特徴ずける方法を説明するためのサブ
ストレート断面図、 第９Ａ図〜第９Ｄ図は、この発明の原理に従って構成さ
れた相補的トポグラフィ作成マスク上の大エレメントの
グループに重ね合わされたいくつかの異なる周期パタン
作成マスクの微細エレメントのグループの異なる実施例
の平面図である。 １３・・・・・第１の大エレメント １４・・・・・Ｘ方向 １５・・・・・第２の大エレメント １６・・・・・Ｘ方向 １７・・・・・第３の大エレメント １８・・・・・斜め方向 ２０・・・・・角度 ２１．２３．２５・・微細エレメント・セット２１Ａ〜
２１Ｇ・微細エレメント・サブセット２３Ａ〜２３Ｇ・
微細エレメント・サブセット２５Ａ〜２５Ｇ・微細エレ
メント・サブセット３Ｌ３３，３５・・微細エレメント
・サブセット４１・・ ・ ・ ・サブストレート ４３・・・・・フォトレジスト層 ４４・・・・・バイア
Claims (24)
- （１）リソグラフィ装置で用いられるサブストレート上
のリソグラフィ・プロセスを最適化する装置であって、 前記サブストレート上のフォトレジスト層の選択領域に
おける臨界エレメントと同一オーダの微細エレメントの
周期パタンを、前記リソグラフィ装置とでリソグラフィ
形成するマスクを有し、前記微細エレメントは、少なく
とも３セットのグループで配置され、各グループは、第
１方向に平行なラインに沿って配置された第１のセット
の微細エレメントと、第２方向に平行なラインに沿って
配置された第２のセットの微細エレメントと、第３方向
に平行なラインに沿って配置された第３のセットの微細
エレメントとを有し、前記第２の方向は、前記第１の方
向に対し９０゜をなす方向であり、前記第３の方向は、
前記第１の方向に対し９０゜とは異なる角度をなす方向
であり、各セットの微細エレメントは、各セットの微細
エレメントが沿って配置される各ラインに対し直交また
は平行に配置され、前記フォトレジスト層の微細エレメ
ントの前記パタンは、前記選択領域内の前記臨界エレメ
ントの像を正確に転写する前記装置の能力を表す、リソ
グラフィ・プロセス最適化装置。 - （２）前記リソグラフィ装置とで前記サブストレートの
前記選択領域にトポグラフィを作成するマスクをさらに
有し、前記マスクは前記サブストレート上に大エレメン
トのパタンを形成し、前記大エレメントは少なくとも３
つのエレメントのグループで配置され、各グループは、
前記第１の方向に平行なラインに沿って配置された第１
の大エレメントと、前記第２の方向に平行なラインに沿
って配置された第２の大エレメントと、前記第３の方向
に平行なラインに沿って配置された第３の大エレメント
とを有し、 前記大エレメントのパタンは、前記微細エレメントのパ
タンの作成前に作成され、前記グループは、前記大エレ
メント上へ前記微細エレメントを重ね合わせるときに、
各グループの微細エレメントが、各グループの大エレメ
ントに位置合わせされるように、互いに離間されている
請求項（１）記載のリソグラフィ・プロセス最適化装置
。 - （３）前記リソグラフィ装置とで前記サブストレートの
前記選択領域にトポグラフィを作成するマスクをさらに
有し、前記マスクは前記サブストレート上に大エレメン
トのパタンを形成し、前記大エレメントは少なくとも３
つのエレメントのグループで配置され、各グループは、
前記第１の方向に平行なラインに沿って配置された第１
の大エレメントと、前記第２の方向に平行なラインに沿
って配置された第２の大エレメントと、前記第３の方向
に平行なラインに沿って配置された第３の大エレメント
とを有し、 前記大エレメントのパタンは、前記微細エレメントのパ
タンの作成前に作成され、前記グループは、前記大エレ
メント上へ前記微細エレメントを重ね合わせるときに、
各グループの大エレメントが、各グループの微細エレメ
ントに位置合わせされるように、互いに離間されている
請求項（１）記載のリソグラフィ・プロセス最適化装置
。 - （４）前記微細エレメントのグループの数が、前記大エ
レメントのグループの数に同じである請求項（２）記載
のリソグラフィ・プロセス最適化装置。 - （５）前記第１の方向はｘ方向であり、前記第２の方向
はｙ方向であり、前記大エレメントの各グループは、３
つの矩形エレメントを有し、第１の矩形エレメントはｘ
方向の長軸に沿って配置され、第２の矩形エレメントは
ｙ方向の長軸に沿って配置され、第３の矩形エレメント
は前記第３の方向の長軸に沿って配置される請求項（２
）記載のリソグラフィ・プロセス最適化装置。 - （６）前記第１の方向はｘ方向であり、前記第２の方向
はｙ方向であり、前記大エレメントの各グループは、３
つの矩形エレメントを有し、第１の矩形エレメントはｘ
方向の長軸に沿って配置され、第２の矩形エレメントは
ｙ方向の長軸に沿って配置され、第３の矩形エレメント
は前記第３の方向の長軸に沿って配置される請求項（３
）記載のリソグラフィ・プロセス最適化装置。 - （７）前記第１の方向はｘ方向であり、前記第２の方向
はｙ方向であり、前記微細エレメントの各グループは、
周期的パタンで配列されたラインの３つのセットを有し
、第１のセットは各ラインが前記ｘ方向に直交する方向
に位置するように配置され、第２のセットは各ラインが
前記ｙ方向に直交する方向に位置するように配置され、
第３のセットは各ラインが前記第３の方向に直交する方
向に位置するように配置される請求項（３）記載のリソ
グラフィ・プロセス最適化装置。 - （８）前記角度は、前記ｘ軸から４５゜の角度である請
求項（２）記載のリソグラフィ・プロセス最適化装置。 - （９）前記各グループの大エレメントは、少なくとも３
つの矩形エレメントを有し、第１の矩形エレメントはｘ
軸方向の長軸に沿って配置され、第２の矩形エレメント
はｙ方向の長軸に沿って配置され、第３の矩形エレメン
トは前記第３の方向の長軸に沿って配置され、各矩形エ
レメントは、各グループの中心に向けられた第１の端部
を有し、各セットのラインは各グループの微細エレメン
トにサブセットで配列され、各サブセットは同一幅の平
行ラインを有し、サブセットの１つのラインはサブセッ
トの他のラインよりも長く、各サブセットは前記長いラ
インの一端にバイア正方形エレメントを有し、各グルー
プの中心に向かうしたがって幅が細くなるラインを有す
るように、サブセットが前記セット内に配列されている
請求項（７）記載のリソグラフィ・プロセス最適化装置
。 - （１０）前記リソグラフィ装置で前記選択領域にトポグ
ラフィを作成する前記マスクを使用して、前記サブスト
レート上のフォトレジスト層を露光し、前記サブストレ
ートをエッチングして前記大エレメントが露光された前
記サブストレートに凹部を形成することにより、前記パ
タンの大エレメントを前記選択領域に形成する請求項（
２）記載のリソグラフィ・プロセス最適化装置。 - （１１）前記リソグラフィ装置で前記選択領域にトポグ
ラフィを作成する前記マスクを使用して、前記サブスト
レート上のフォトレジスト層を露光し、大エレメントが
露光されたメサを形成することにより、前記パタンの大
エレメントを前記選択領域に形成する請求項（２）記載
のリソグラフィ・プロセス最適化装置。 - （１２）リソグラフィ装置でサブストレート上に実施さ
れるリソグラフィ・プロセスを最適化する方法であって
、 前記サブストレート上にフォトレジスト材料をデポジッ
トする工程と、 前記リソグラフィ装置による前記リソグラフィ・プロセ
スにおいて、臨界エレメントと同一オーダの微細エレメ
ントの周期パタンで前記フォトレジスト材料の少なくと
も選択領域を露光する工程とを含み、前記微細エレメン
トは、少なくとも３セットのグループで配置され、各グ
ループは、第１方向に平行なラインに沿って配置された
第１のセットの微細エレメントと、第２方向に平行なラ
インに沿って配置された第２のセットの微細エレメント
と、第３方向に平行なラインに沿って配置された第３の
セットの微細エレメントとを有し、前記第２の方向は、
前記第１の方向に対し９０゜をなす方向であり、前記第
３の方向は、前記第１の方向に対し９０゜とは異なる角
度をなす方向であり、各セットの微細エレメントは、各
セットの微細エレメントが沿って配置される各ラインに
対し直交または平行に配置され、前記フォトレジスト層
の微細エレメントの前記パタンは、前記選択領域内の前
記臨界エレメントの像を正確に転写する前記装置の能力
を表しており、 前記臨界エレメントの像を前記選択領域内に正確に転写
するのに、リソグラフィ・プロセス・パラメータを変更
することが必要であるか否かを調べるために、前記微細
エレメントを検査する工程をさらに含むリソグラフィ・
プロセス最適化方法。 - （１３）請求項（１２）に記載の工程の前に、前記サブ
ストレート上にフォトレジスト材料をデポジットする工
程と、 前記リソグラフィ装置でトポグラフィを作成するために
大エレメントのパタンで前記サブストレートの少なくと
も選択領域を露光する工程とを含み、前記大エレメント
は少なくとも３つのエレメントのグループで配置され、
各グループは、前記第１の方向に平行なラインに沿って
配置された第１の大エレメントと、前記第２の方向に平
行なラインに沿って配置された第２の大エレメントと、
前記第３の方向に平行なラインに沿って配置された第３
の大エレメントとを有し、 トポグラフィ作成工程をさらに含み、 前記大エレメントのパタンを、前記微細エレメントのパ
タンの作成前に作成し、前記グループは、前記大エレメ
ント上へ前記微細エレメントを重ね合わせるときに、各
グループの微細エレメントが、各グループの大エレメン
トに位置合わせされるように互いに離間させる、請求項
（１２）記載のリソグラフィ・プロセス最適化方法。 - （１４）請求項（１２）に記載の工程の前に、前記サブ
ストレート上にフォトレジスト材料をデポジットする工
程と、 前記リソグラフィ装置でトポグラフィを作成するために
大エレメントのパタンで前記サブストレートの少なくと
も選択領域を露光する工程とを含み、前記大エレメント
は少なくとも３つのエレメントのグループで配置され、
各グループは、前記第１の方向に平行なラインに沿って
配置された第１の大エレメントと、前記第２の方向に平
行なラインに沿って配置された第２の大エレメントと、
前記第３の方向に平行なラインに沿って配置された第３
の大エレメントとを有し、 トポグラフィ作成工程をさらに含み、 前記大エレメントのパタンを、前記微細エレメントのパ
タンの作成前に作成し、前記グループは、前記大エレメ
ント上へ前記微細エレメントを重ね合わせるときに、各
グループの大エレメントが、各グループの微細エレメン
トに位置合わせされるように互いに離間させる、請求項
（１２）記載のリソグラフィ・プロセス最適化方法。 - （１５）前記微細エレメントのグループの数が、前記大
エレメントのグループの数に同じである請求項（１３）
記載のリソグラフィ・プロセス最適化方法。 - （１６）前記第１の方向をｘ方向とし、前記第２の方向
をｙ方向とし、前記第３の方向をｘ方向から４５゜の角
度の方向とし、前記大エレメントの各グループは、３つ
の矩形エレメントを有し、第１の矩形エレメントをｘ方
向に平行な長軸に沿って配置し、第２の矩形エレメント
をｙ方向に平行な長軸に沿って配置し、第３の矩形エレ
メントを前記第３の方向に平行な長軸に沿って配置し、 各グループの微細エレメントは、周期的パタンで配列さ
れたラインの３つのセットを有し、第１のセットは各ラ
インが前記ｘ方向に直交する方向に配置し、第２セット
は各ラインがｙ方向に直交する方向に配置し、第３のセ
ットは各ラインが前記第３の方向に直交する方向に配置
した請求項（１３）記載のリソグラフィ・プロセス最適
化方法。 - （１７）トポグラフィ作成工程が、前記サブストレート
をエッチングして前記大エレメントが露光された前記サ
ブストレートに凹部を形成する工程を含む請求項（１４
）記載のリソグラフィ・プロセス最適化方法。 - （１８）トポグラフィ作成工程が、前記大エレメントが
露光されたメサを形成する工程を含む請求項（１４）記
載のリソグラフィ・プロセス最適化方法。 - （１９）メサをサブストレートとは異なる材料で構成す
る請求項（１８）記載のリソグラフィ・プロセス最適化
方法。 - （２０）サブストレートは、前記臨界エレメントがプロ
セス・サブストレートに形成される層と同じ材料よりな
る上部層を有する請求項（１４）記載のリソグラフィ・
プロセス最適化方法。 - （２１）リソグラフィ・プロセスを最適化するのに用い
られるサブストレートであって、 グループに配置された第１パタンのトポグラフィ・エレ
メントを有し、各グループは、第１の方向に平行なライ
ンに沿って配置された第１のトポグラフィ・エレメント
と、前記第１の方向から９０゜の角度にある方向に平行
なラインに沿って配置された第２のトポグラフィ・エレ
メントと、前記第１の方向から９０゜に等しくない角度
にある第３の方向に平行なラインに沿って配置された第
３のトポグラフィ・エレメントとを有し、 前記第１パタンのトポグラフィ・エレメント上に周期的
パタンで配置された第２パタンの微細フォトレジスト・
エレメントを有し、この微細フォトレジスト・エレメン
トはグループで配列され、各グループは、前記第１の方
向に平行なラインに沿って配置された第１セットの微細
フォトレジスト・エレメントと、前記第２の方向に平行
なラインに沿って配置された第２セットの微細フォトレ
ジスト・エレメントと、前記第３の方向に平行なライン
に沿って配置された第３のセットの微細フォトレジスト
・エレメントとを有し、 前記第１および第２のパタンにおける前記グループは、
前記大エレメント上へ前記微細エレメントを重ね合わせ
るときに、各グループの大エレメントが、各グループの
微細エレメントに位置合わせされるように互いに離間す
る、サブストレート。 - （２２）前記第１の方向をｘ方向とし、前記第２の方向
をｙ方向とし、前記第３の方向をｘ方向から４５゜の角
度の方向とし、 各グループの微細フォトレジスト・エレメントは、周期
的パタンで配列された３セットのフォトレジスト・ライ
ンを有し、第１のセットは各フォトレジスト・ラインが
ｘ方向に直交する方向に配置し、第２のセットは各フォ
トレジスト・ラインがｙ方向に直交する方向に配置し、
第３のセットは各フォトレジスト・ラインが前記第３の
方向に直交する方向に配置する請求項（２１）記載のサ
ブストレート。 - （２３）前記トポグラフィ・エレメントは、前記サブス
トレートにエッチングされた大バイアである請求項（２
１）記載のサブストレート。 - （２４）前記トポグラフィ・エレメントは、前記サブス
トレート上に形成された大メサである請求項（２１）記
載のサブストレート。
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