TW202246884A - 相位偏移光罩、檢測元件、散焦量檢測方法、焦點調整方法、以及元件製造方法 - Google Patents

相位偏移光罩、檢測元件、散焦量檢測方法、焦點調整方法、以及元件製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明係一種相位偏移光罩（100、200），其具有基材（10）、第一半透過層（20）及第二半透過層（20）、以及遮光層（30），於上述基材之表面，沿著與上述表面平行之排列方向形成有具有鄰接設置有如下區域之圖案之測量標記：第一區域（A1），配置有第一半透過層；第二區域（B1），露出上述基材表面；第三區域（C），配置有上述遮光層；第四區域（A2），配置有第二半透過層；及第五區域（B2），露出上述基材表面。

Description

相位偏移光罩、檢測元件、散焦量檢測方法、焦點調整方法、以及元件製造方法
本發明係關於相位偏移光罩、檢測元件、散焦量檢測方法、焦點調整方法、以及元件製造方法。
於半導體元件、液晶顯示元件、拍攝裝置（CCD等）、薄膜磁頭等元件之製造步驟之一的微影步驟中，為了將作為光罩之標線片之圖案經由投影光學系統轉印曝光至塗佈有光阻劑之晶圓或玻璃板等（以下稱為感光性基板）上，而使用投影曝光裝置。於元件之製造中，重要的是進行不存在散焦引起之圖案之像模糊或色不均等之曝光。
作為對投影曝光裝置中之聚焦性能進行評價之手段，已知有PSFM（Phase Shift Focus Monitor）（例如專利文獻1）。於專利文獻1之評價方法中，首先，使用形成有測量標記之相位偏移光罩進行曝光。此時，產生如下現象：於在散焦狀態下進行曝光之情形時所形成之圖案之像相對於在聚焦狀態下進行曝光之情形時所形成之該圖案之像而沿著橫方向（與投影光學系統之光軸垂直之面內之方向）發生位置偏移（移動）。利用該現象，將該位置偏移量換算為散焦量，而對聚焦性能進行評價。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第5300786號說明書
依照第一態樣，提供一種相位偏移光罩，其具有基材、第一及第二半透過層（第一及第二相位偏移膜）、以及遮光層（遮光膜），於上述基材之表面，沿著與上述表面平行之排列方向形成有具有鄰接設置有如下區域之圖案之測量標記：第一區域，配置有第一半透過層（第一相位偏移膜）；第二區域，露出上述基材表面；第三區域，配置有上述遮光層（上述遮光膜）；第四區域，配置有第二半透過層（第二相位偏移膜）；及第五區域，露出上述基材表面。
依照第二態樣，提供一種檢測元件，其係用以對透過投影光學系統之既定波長之光之散焦量進行檢測，其具有基材、第一及第二半透過層（第一及第二相位偏移膜）、以及遮光層（遮光膜），於上述基材之表面，沿著與上述表面平行之排列方向形成有具有鄰接設置有如下區域之圖案之測量標記：第一區域，配置有第一半透過層（第一相位偏移膜）；第二區域，露出上述基材表面；第三區域，配置有上述遮光層（上述遮光膜）；第四區域，配置有第二半透過層（第二相位偏移膜）；及第五區域，露出上述基材表面。
依照第三態樣，提供一種散焦量之檢測方法，其係使用第一態樣之上述相位偏移光罩、或第二態樣之檢測元件對投影光學系統之散焦量進行檢測之方法，其包含：對上述相位偏移光罩或上述檢測元件照射既定波長之光，於投影面上形成利用上述投影光學系統所形成之上述測量標記之投影像；對上述測量標記之投影像離上述投影面中之既定位置之位置偏移量進行測量；及根據上述所測量之上述位置偏移量算出上述散焦量。
依照第四態樣，提供一種投影光學系統之焦點調整方法，其包括：藉由第三態樣之散焦量之檢測方法，對上述投影光學系統之散焦量進行檢測；及基於所檢測之散焦量，對上述投影光學系統之焦點進行調整。
依照第五態樣，提供一種元件之製造方法，其包含使用藉由第四態樣之上述焦點調整方法調整之上述投影光學系統，利用既定圖案對感光性基板進行曝光。
[相位偏移光罩] 對圖1所示之具有測量標記40之相位偏移光罩100進行說明。相位偏移光罩100例如作為用以對透過搭載於投影曝光裝置之投影光學系統之既定波長之光（曝光之光）的散焦量進行檢測之檢測元件而使用。相位偏移光罩100具有基材10、形成於基材10之表面（基材表面）10a之遮光膜（遮光層）30、及形成於基材表面10a之相位偏移膜（半透過膜/半透過層）20。相位偏移膜20形成於遮光膜30之附近。遮光膜30構成測量標記40。於本實施形態中，作為測量標記40，使用由同心正方形（或長方形）對構成之所謂框中框之圖案。下文對本實施形態中所使用之測量標記40進行詳細說明。
對基材表面10a中之相位偏移膜20與遮光膜30之基本配置進行說明。如圖2所示，沿著橫切相位偏移膜20與遮光膜30之X方向，於基材表面10a依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2。於區域A1及A2配置有相位偏移膜20。於區域B1及B2不存在相位偏移膜20，基材表面10a露出。於區域C配置有遮光膜30。測量標記40至少包括區域C，除了區域C以外，亦可包括區域A1、區域A2、區域B1、及區域B2。於對相位偏移光罩照射既定波長之光（曝光之光）時，透過區域A1及A2之光（第一光）之相位相同，又，透過區域B1及B2之光（第二光）之相位相同。另一方面，由於形成有相位偏移膜20，故而透過區域A1及A2之光之相位發生偏移，不同於透過區域B1及B2之光之相位。再者，本實施形態之區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2分別對應於本發明之「第一區域」、「第二區域」、「第三區域」、「第四區域」及「第五區域」。又，本實施形態之「X方向」對應於本發明之「排列方向」。又，配置於區域A1之相位偏移膜20對應於「第一相位偏移膜」、「第一半透過層」或「第一半透過膜」，配置於區域A2之相位偏移膜20對應於「第二相位偏移膜」、「第二半透過層」或「第二半透過膜」。進而，本實施形態之相位偏移膜20與遮光膜30之基本配置（區域A1、B1、C、A2、B2）對應於本發明之「圖案」。
若於測量標記配置相位變更物質，則經由投影光學系統之投影面上之測量標記之投影像根據其散焦量，於與投影光學系統之光軸正交之投影面內，位置發生偏移。於本實施形態之相位偏移光罩100中，如上所述，採用形成測量標記40之遮光膜30與相位偏移膜20所特有之基本配置（區域A1、B1、C、A2、B2）。藉由該特有之基本配置，測量標記40之投影像之散焦量與投影面上之位置偏移量之關聯增強，可使用相位偏移光罩100實現容易且準確之散焦量之檢測。其結果為，焦點調整變得容易。作為其理由，推測如下：於形成標記之區域C之一側發生之透過區域A1之光與透過區域B1之光之干涉和於區域C之另一側發生之透過區域A2之光與透過區域B2之光之干涉有所關聯。
於對相位偏移光罩照射既定波長之光（曝光之光）時，透過配置相位偏移膜之區域A1及A2之第一光與透過露出基材表面10a之區域B1及B2之第二光之相位差為90°±50°，較佳為90°±20°，更佳為90°±5°，進而較佳為90°±3°。若相位差為上述範圍內，則使用相位偏移光罩100之散焦量之檢測及焦點調整變得更容易。上述相位差可藉由配合透過相位偏移光罩100之光（曝光之光）之波長，變更相位偏移膜之折射率、膜厚等來進行調整。即，相位偏移膜20較佳為以相位差成為上述範圍內之方式構成。
於相位偏移光罩100中，X方向上之區域B1之寬度Wb1及區域A2之寬度Wa2小於區域C之寬度Wc（Wc＞Wb1、Wc＞Wa2）。寬度Wb1相對於寬度Wc之比率（Wb1/Wc）較佳為0.1～0.2，更佳為0.1～0.15，進而較佳為0.1～0.13。寬度Wa2相對於寬度Wc之比率（Wa2/Wc）較佳為0.1～0.2，更佳為0.1～0.15，進而較佳為0.1～0.13。寬度Wb1與寬度Wa2可大致相同（Wb1＝Wa2）。寬度Wb1與寬度Wa2可小於區域A1之寬度Wa1。又，寬度Wa1若為寬度Wc之2倍以上，則較佳。藉由寬度Wa1、寬度Wb1、寬度Wc、寬度Wa2具有上述關係，散焦量之檢測及焦點調整變得更容易。
寬度Wa1、寬度Wb1、寬度Wc、寬度Wa2可考慮使用相位偏移光罩100之投影曝光裝置之曝光之光的波長等而適當設計。
再者，本實施形態之測量標記40只要是包含直線相對之部分之標記，則形狀不限。又，可設為測量標記40（遮光膜30）包含直線部分，將橫切遮光膜30所形成之圖案之X方向設為與直線部分之延伸方向正交之方向。於該情形時，各區域之寬度成為與直線部分之延伸方向正交之方向上之寬度（長度）。
作為基材10之材料，只要是使用相位偏移光罩100之投影曝光裝置之曝光之光充分透過者，則無特別限定。例如，可使用石英玻璃。基材10之厚度例如可設為5 mm～30 mm、或7 mm～20 mm。
作為遮光膜30之材料，只要是充分遮蔽使用相位偏移光罩100之投影曝光裝置之曝光之光者，則無特別限定。例如，可使用鉻等金屬。具體而言，可列舉氧化鉻（CrO）或氮化鉻（CrN）。遮光膜30之厚度例如為50 nm～300 nm，較佳之下限值為80 nm，更佳之下限值為100 nm，較佳之上限值為200 nm，更佳之上限值為150 nm。又，如圖2（b）所示，可於遮光膜30下存在相位偏移膜20。於本實施形態中，相位偏移膜20涵蓋基材表面10a之區域C及區域A2連續形成，於區域C中於相位偏移膜20上積層配置有遮光膜30。即，於區域C形成有相位偏移膜20與遮光膜30之積層構造。即便為積層構造，區域C亦被遮光膜30充分遮光。又，若為此種積層構造，則可使用下文所述之濕式蝕刻容易地形成形成標記40整體。再者，可於區域C僅形成遮光膜30，而不形成相位偏移膜20。
相位偏移膜20使透過其之光之相位偏移（變更）。相位偏移膜20例如可為包含鋯（Zr）、矽（Si）及氮（N）之膜。於相位偏移光罩100中，由於需要透過區域A1、A2之光與透過區域B1、B2之光發生干涉，故而相位偏移膜20需要使曝光之光透過。包含Zr、Si及N之相位偏移膜20例如使波長250 nm～440 nm之光充分地透過。又，於區域A1及A2形成有包含Zr、Si及N之相位偏移膜20之測量標記40如下文所述，散焦量與偏移量於較大之範圍內表現出線性關係（參照圖3（c））。其結果為，能夠更容易且準確地進行使用相位偏移光罩100之散焦量之檢測及焦點調整。
又，相位偏移膜20可除了鋯（Zr）、矽（Si）及氮（N）以外，進而包含氧（O）。藉由含有氧（O），相位偏移膜20之波長250 nm～440 nm之光之透過率進一步提高。其結果為，下文所述之測量標記40中之散焦量與偏移量於更大之範圍內表現出線性關係（參照圖3（c）），其結果為，能夠進而更容易且準確地進行使用相位偏移光罩100之散焦量之檢測及焦點調整。
為了針對波長250 nm～400 nm之光而將相位偏移膜20之透過率設為25%以上，分為以下之（i）（ii）之兩種情形對相位偏移膜20之較佳之組成進行說明。（i）於相位偏移膜20之原子比（O/Zr）未達0.1之情形時，較佳為原子比（N/Zr）為2.0以上。又，（ii）於相位偏移膜之原子比（O/Zr）為0.1以上之情形時，原子比（N/Zr）較佳為0～3.0之範圍。於（i）及（ii）之任一情形時，原子比（Si/Zr）均較佳為設為0.5～2.0或0.8～1.2。
再者，相位偏移膜20可包含Zr、Si、N及O以外之元素，亦可為實質上僅包含Zr、Si、N及O之膜。相位偏移膜20可不含Zr、Si、N及O以外之元素，或可含有不會影響到效果之程度之少量雜質。又，於本案說明書中，相位偏移膜20之原子比可使用下文所述之實施例中所說明之X射線光電子分光法（XPS）進行測定。
相位偏移膜20之折射率越高越佳。作為其理由，可列舉以下內容。藉由折射率提高，可減小由式：d＝λ/（2（n－1））（d：相位偏移膜20之厚度、λ：曝光之光之波長、n：波長λ下之相位偏移膜20之折射率）導出之相位偏移膜20之厚度。藉由減小成膜所需之厚度，而能夠於基材10更均勻地形成膜。又，若能夠減小膜厚，則能夠減少所謂側蝕量，而可獲得更接近設計尺寸之圖案。
相位偏移膜20之消光係數（衰減係數）越低越佳。作為其理由，可舉出：藉由消光係數降低，光之吸收變小，相位偏移膜20之透過率提高。
相位偏移膜20之波長302 nm之光之折射率為1.7～3.0，較佳之下限值為1.75，較佳之上限值為2.9。又，相位偏移膜20之波長302 nm之光之衰減係數為0.6以下，較佳之下限值為10 -6，較佳之上限值為0.55。此處，於相位偏移光罩100中，將於基材10形成有相位偏移膜20之部分之透過率設為「元件透過率」，「元件透過率」亦稱為亦考慮反射之外部透過率。「元件透過率」為基材10及相位偏移膜20之透過率。於相位偏移膜20具有針對波長302 nm之光賦予180°之相位偏移之膜厚時，針對波長302 nm之光之元件透過率較佳為25%以上，較佳為40%，進而較佳為60%以上。
相位偏移膜20之波長313 nm之光之折射率為1.7～3.0，較佳之下限值為1.75，較佳之上限值為2.9。又，相位偏移膜20之波長313 nm之光之衰減係數為0.5以下，較佳之下限值為10 -6，較佳之上限值為0.45。進而，於相位偏移膜20具有針對波長313 nm之光賦予180°之相位偏移之膜厚時，針對波長313 nm之光之元件透過率較佳為30%以上，較佳為40%，進而較佳為60%以上。
相位偏移膜20之波長334 nm之光之折射率為1.7～3.0，較佳之下限值為1.75，較佳之上限值為2.9。又，相位偏移膜20之波長334 nm之光之衰減係數為0.4以下，較佳之下限值為10 -6，較佳之上限值為0.35。進而，於相位偏移膜20具有針對波長334 nm之光賦予180°之相位偏移之膜厚時，針對波長334 nm之光之元件透過率較佳為40%以上，較佳為50%，進而較佳為70%以上。
相位偏移膜20之波長365 nm之光之折射率為1.7～3.0，較佳之下限值為1.72，較佳之上限值為2.85。又，相位偏移膜20之波長365 nm之光之衰減係數為0.2以下，較佳之下限值為10 -6，較佳之上限值為0.18。進而，於相位偏移膜20具有針對波長365 nm之光賦予180°之相位偏移之膜厚時，針對波長365 nm之光之元件透過率較佳為50%以上，較佳為60%，進而較佳為70%以上。
相位偏移膜20較佳為如上所述，投影曝光裝置中作為曝光之光所使用之波長250 nm～440 nm之光之透過率較高。作為代表性之曝光之光，例如可列舉深紫外線（DUV、波長：302 nm、313 nm、334 nm）、i射線（波長：365 nm）、h射線（波長：405 nm）、g射線（波長：436 nm）等。例如配置有相位偏移膜20之第一區域及第四區域中的波長250 nm～440 nm之光之透過率較佳為25%以上，更佳為30%以上，進而較佳為40%以上。再者，第一區域及第四區域之透過率對應於上述元件透過率。
相位偏移膜20之厚度可考慮相位偏移膜20之折射率等光學特性、所透過之光（曝光之光）之波長，以透過區域A1及A2之光與透過區域B1及B2之光之相位差成為合適之範圍（例如90°±50°）之方式進行設計。例如，相位偏移膜20之厚度可設為40 nm～150 nm。
如以上所說明，於本實施形態中，藉由於區域A1及A2設置相位偏移膜20，使透過區域A1及A2之第一光與透過區域B1及B2之第二光之間產生相位差。與此相對，藉由不設置相位偏移膜20，而是如圖18所示，減小基材10之區域B1及B2之厚度，於基材表面10a設置高低差（段差），亦可產生同樣之相位差。然而，設置於基材表面10a之段差係根據曝光之光之波長來決定。例如，於使用波長365 nm之曝光之光而獲得90°之相位差之情形時，設置於石英玻璃製造（折射率：1.47）之基材表面10a之段差成為192 nm。基材表面10a之段差例如藉由蝕刻加工而形成，但均勻地對192 nm段差進行蝕刻加工非常難。段差加工之精度低導致相位偏移光罩之散焦檢測之精度低。尤其是所蝕刻之面積越增大，即相位偏移光罩越大面積化而測量標記40之數量越增加，該問題變得越顯著。
於本實施形態之相位偏移光罩100中，不於基材表面10a形成段差，而是形成相位偏移膜20。相位偏移膜20相對容易大面積地形成均勻之膜厚。因此，即便於相位偏移光罩100大面積化而測量標記40之數量增加之情形時，亦可提高散焦檢測之精度。例如對於平板顯示器（FPD）等大面積元件之製造，要求大型之相位偏移光罩。本實施形態之相位偏移光罩100可適宜地用於FPD等大面積元件之製造。
[相位偏移光罩之製造方法] 具有測量標記40之相位偏移光罩100之製造方法並無特別限定，可使用通用之方法。例如，相位偏移光罩100可使用反應性濺鍍、及濕式蝕刻（參照圖14及圖15）形成測量標記40而製造。
對圖14及圖15所示之相位偏移光罩之製造方法之一例進行說明。首先，準備具有基材10、及形成於基材表面10a上之相位偏移膜20之相位偏移光罩坯料150（圖14（a））。相位偏移光罩坯料150例如可藉由反應性濺鍍於基材表面10a形成相位偏移膜20而製作。
其次，形成測量標記40（進行圖案化）。測量標記40之形成例如可使用濕式蝕刻而形成。首先，藉由反應性濺鍍於相位偏移膜20上形成作為遮光膜30之Cr膜。此處，遮光膜30可將氮化鉻層31與氧化鉻層32積層而形成（未圖示）。藉由旋轉塗佈將光阻劑塗佈於遮光膜30上，形成第一光阻層51（圖14（b））。再者，圖14表示使用正型光阻劑之實施形態，但亦可使用負型光阻劑。
使用第一遮光光罩，利用既定之波長之光將第一光阻層51進行曝光。既定之波長之光並無特別限制，為光阻劑感光之波長之光即可，例如可舉出365 nm之光。於第一遮光光罩形成如基材表面10a上之區域A1、A2、C被覆蓋而區域B1、B2露出之圖案。藉此，將區域B1、B2上之第一光阻層51曝光，而形成第一曝光部51E（圖14（c））。
將經曝光之基材10浸漬於顯影液中，藉此，將第一曝光部51E溶解、去除（圖14（d））。繼而，將基材10浸漬於遮光膜30用蝕刻液中。藉此，將未被第一光阻層51覆蓋之區域B1、B2上之遮光膜30去除，而露出相位偏移膜20（圖14（e））。
將基材10浸漬於相位偏移膜20用蝕刻液中。藉此，將未被第一光阻層51覆蓋之區域B1、B2上之相位偏移膜20去除，而露出基材表面10a（圖14（f））。
繼而，將基材10浸漬於光阻劑剝離液中。藉此，將殘存於基材10上之全部第一光阻層51溶解、去除（圖15（a））。於去除第一光阻層51後，於基材表面10a整體形成第二光阻層52（圖15（b））。第二光阻層52可使用與第一光阻層51相同之材料，藉由相同之方法形成，並設為相同之厚度。
使用第二遮光光罩，以既定之波長之光將第二光阻層52進行曝光。於第二遮光光罩形成有如基材表面10a上之區域A1、A2露出之圖案。藉此，將區域A1、A2上之第二光阻層52曝光，而形成第二曝光部52E（圖15（c））。
將經曝光之基材10浸漬於顯影液中。藉此，將第二曝光部52E溶解、去除（圖15（d））。繼而，將基材10浸漬於遮光膜30用蝕刻液中。藉此，將區域A1、A2上之遮光膜30去除，而露出相位偏移膜20（圖15（e））。繼而，將基材10浸漬於光阻劑剝離液中。藉此，將殘存於基材10上之第二光阻層52全部溶解、去除（圖15（f））。藉由以上步驟，可獲得圖15（f）所示之形成有測量標記40之相位偏移光罩100。再者，作為測量標記40之圖案化法，已對圖14及圖15所示之濕式蝕刻進行了說明，但本實施形態並不限定於此，測量標記40可使用公知之方法進行圖案化。
[測量標記之構造及動作原理] 對圖1所示之本實施形態所使用之測量標記40之構造進行說明。如圖1（a）所示，測量標記40係由2個大致四邊形所構成之「框中框」圖案。測量標記40由外四邊形（第一標記）41與配置於外四邊形41中且與外四邊形41同心之內四邊形（第二標記）42所構成。外四邊形41大於內四邊形42。外四邊形41於基材表面10a上包括沿著與基材表面10a平行之X方向（「第一排列方向」之一例）延伸之橫邊411x及412x、以及沿著與基材表面10a平行且與X方向正交之Y方向（「第二排列方向」之一例）延伸之縱邊411y及412y。橫邊411x及412x與縱邊411y及412y可結合而形成完整之四邊形，亦可一部分或全部分離配置而形成不完整之四邊形。於本實施形態中，如圖1（a）所示，外四邊形41為不完整之四邊形。
內四邊形42於基材表面10a上包括沿著X方向延伸之橫邊421x及422x、以及沿著Y方向延伸之縱邊421y及422y。橫邊421x及422x與縱邊421y及422y可結合而形成完整之四邊形，亦可一部分或全部分離配置而形成不完整之四邊形。於本實施形態中，如圖1（a）所示，內四邊形42為不完整之四邊形。
如圖1（b）所示，於外四邊形41之縱邊411y及412y與內四邊形42之縱邊421y及422y之附近，均沿著橫切相位偏移膜20及遮光膜30之X方向依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2。即，測量標記40具有上述相位偏移膜20與遮光膜30之基本配置。但於縱邊411y附近、及縱邊412y附近，基本配置之朝向相同，於縱邊412y附近及縱邊422y附近，基本配置之朝向相反。於縱邊411y附近及縱邊421y附近，基本配置之朝向相反。於縱邊411y、縱邊412y（外四邊形41）中，沿著自X方向之一側朝向另一側之朝向X1（圖1（b）之自左向右之朝向）依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2。另一方面，於縱邊421y、縱邊422y（內四邊形42）中，沿著自X方向之另一側朝向一側之朝向X2（圖1（b）之自右向左之朝向）依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2。
於外四邊形41之橫邊411x及橫邊412x與內四邊形42之橫邊421x及橫邊422x之附近，均沿著橫切相位偏移膜20及遮光膜30之方向Y依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2，但配置之朝向相反。於橫邊411x、橫邊412x（外四邊形41）中，沿著Y方向之一側朝向另一側之朝向Y1（圖1（b）之自下向上之朝向）依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2。另一方面，於橫邊421x、橫邊422x（內四邊形42）中，沿著Y方向之另一側朝向一側之朝向Y2（圖1（b）之自上向下之朝向）依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2。
又，於本實施形態中，如圖1（b）所示，外四邊形41（縱邊411y）與內四邊形42（縱邊421y）共有存在於其間之區域B2作為各自之基本配置之B2。又，外四邊形41（縱邊412y）與內四邊形42（縱邊422y）共有存在於其間之區域A1作為各自之基本配置之A1。藉此，可實現標記40之省空間化。又，存在於外四邊形41與內四邊形42之間之區域B2之寬度Wb2於將曝光之光投影至測量標記40（相位偏移光罩200）時，需要能夠將外四邊形41與內四邊形42分別包括之區域C之空間像分解之程度之寬度。因此，區域B2之寬度Wb2較佳為外四邊形41之區域C之寬度Wc之2倍以上、或內四邊形42之區域C之寬度Wc之2倍以上。再者，將縱邊411y（第一圖案）、縱邊421y（第二圖案）、縱邊422y（第三圖案）、縱邊412y（第四圖案）稱為第一部分，將橫邊411x（第五圖案）、橫邊421x（第六圖案）、橫邊422x（第七圖案）、橫邊412x（第八圖案）稱為第二部分。
如上所述，外四邊形41與內四邊形42中，X方向上之區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2之配置之朝向相反，且Y方向上之相同區域之配置之朝向亦相反。經由此種外四邊形41與內四邊形42之投影光學系統之投影像根據散焦量，沿著投影面內之同一直線上互相相反之方向發生位置偏移。
例如，如圖3（a）所示，於投影光學系統之焦點對焦之情形時，即於散焦量為0（零）之情形時，於經由投影光學系統之測量標記40之投影面上之投影像40P中，外四邊形41之投影像41P之中心41C與內四邊形42之投影像42P之中心42C一致。另一方面，如圖3（b）所示，於投影光學系統之焦點未對焦之情形時，即於發生散焦之情形時，於投影像40P中，於中心41C及42C發生位置偏移。
作為發生位置偏移之理由之前提，於經由光罩對基板曝光任意之圖案時，於自光罩射出之光線之出射角度（射出角度）垂直之情形時，散焦時形成於基板之圖案之投影像之中心位置形成於與聚焦時形成於基板之圖案之投影像之中心位置大致相同之位置。另一方面，於自光罩射出之光線之出射角度為不同於垂直之角度（90°±α，α為任意）之情形時，散焦時形成於基板之圖案之投影像之中心位置形成於與聚焦時形成於基板之投影像之中心位置不同之位置。又，射出角度相當於入射至基板之光之入射角度。
藉由形成上述測量標記40，並形成區域A1及區域B1、區域A2及區域B2，可將自光罩射出之光線之出射角度設為不同於垂直之角度（90°±α，α為任意）。更具體而言，可藉由測量標記40之區域A1與區域B1之相位差、區域A2與區域B2之相位差，將射出角度設為不同於垂直之角度。
又，於由縱邊411y附近及縱邊421y附近所構成之構造1中，由於縱邊411y附近與縱邊421y附近之標記之配置相反，故而通過縱邊411y附近之區域A1及區域B1、區域A2及區域B2之出射光與通過縱邊421y附近之區域A1及區域B1、區域A2及區域B2之射出光之出射角度的朝向相反。藉此，形成於基板之縱邊411y與縱邊421y之圖案像於Z軸方向（與重力方向相反之方向）為焦點位置上方之位置且形成縱邊411y與縱邊421y之投影像時（稱為正向散焦），縱邊411y與縱邊421y之投影像靠近，於Z軸方向為焦點位置下方之位置且形成縱邊411y與縱邊421y之圖案時（稱為負向散焦），縱邊412y與縱邊421y之投影像分離。
又，於由縱邊412y附近及縱邊422y附近所構成之構造2中，縱邊412y附近與縱邊422y附近之標記之配置不同於構造1。藉此，形成於基板之縱邊412y與縱邊422y之圖案像表現出與構造1相反之動作。即，形成於基板之縱邊412y與縱邊422y之投影像於正向散焦時，縱邊412y與縱邊422y之投影像分離，於負向散焦時，縱邊412y與縱邊422y之投影像靠近。
使用以上所說明之原理，獲得外四邊形41及內四邊形42之投影像40P。於投影像40P之對角線L上，將中心42C相對於中心41C之位置偏移量定義為「偏移量」。於偏移量為「正」時，指正向散焦，於偏移量為「負」時，指負向散焦。圖3（c）中示出測量標記40之投影像40P之散焦量與偏移量之關係。實線表示線性近似之直線，虛線表示模擬之值。由此可知，於測量標記40之投影像40P中，散焦量與偏移量具有強相關，於較大之範圍內表現出線性關係。因此，測定偏移量，能夠根據該偏移量容易且準確地進行散焦量之檢測及焦點調整。具體而言，如圖3（a）所示，於中心41C與中心42C一致之情形時，偏移量為0（零）。例如，於如圖3（b）般，以中心41C為基準，中心42C向右上方向偏移時，偏移量為「負」，可知為負向散焦。又，偏移量可按照中心41C及中心42C間之最短距離算出，亦可將最短距離分解為基板之二維方向（X方向、Y方向）之兩個分量（X分量、Y分量）。
又，例如，如圖17（a）所示，測量標記可設為大致十字形圖案之測量標記80。測量標記80由構成外十字（第一標記）81之4個大致L字部分與構成與外十字81同心之內十字（第二標記）82之4個大致L字部分所構成。於外十字81及內十字82之附近，均沿著橫切遮光膜30之X方向依序鄰接配置有區域A1、區域B1、區域C、區域A2及區域B2。例如，X方向可為與測量標記80之直線部分正交之方向。如圖17（b）及（c）所示，經由外十字81與內十字82之投影光學系統之投影像81P、82P根據散焦量，沿著投影面內之同一直線L80上互相相反之方向發生位置偏移。此處，於測量標記80之投影像80P中，將中心82C相對於中心81C之位置偏移量定義為「偏移量」。於投影像80P中，散焦量與偏移量亦表現出線性關係。因此，測定偏移量，根據該偏移量能夠進行散焦量之檢測及焦點調整。
又，測量標記40可不僅為如圖1之框中框構造。例如，亦可為外側之構造為四邊形（角可不相連），而內側之構造為十字。於圖3中，該構造係以外側之四邊形之中心41C之位置為基準，以內側之四邊形之中心42C之位置為基準，測量2個基準位置間之距離而算出偏移量。與此同樣地，分別確定外側之圖形中成為基準之位置與內側之圖形中成為基準之位置，並測量2個基準位置間之距離，藉此可算出偏移量。因此，外側、內側之測量標記40之形狀可適當設計。
[散焦量檢測方法、及焦點調整方法] 依照圖4所示之流程圖對使用具有測量標記40之相位偏移光罩100之投影曝光裝置中的散焦量之檢測方法及焦點調整方法進行說明。
首先，對進行散焦量檢測及焦點調整之圖5所示之曝光裝置500進行說明。曝光裝置500具備光源LS、照明光學系統502、投影光學系統504、投影光學系統控制器508、保持相位偏移光罩100之光罩載台503、光罩載台驅動機構507、保持作為曝光對象物之感光性基板515之基板載台505、及基板載台驅動機構506。進而，曝光裝置500具備對包括光罩載台驅動機構507、投影光學系統控制器508及基板載台驅動機構506在內之曝光裝置500整體進行控制之主控制器509。投影光學系統控制器508對與構成投影光學系統504之各透鏡元件相對應之驅動元件進行控制，能夠調整各透鏡元件之位置及角度。光罩載台驅動機構507能夠使光罩載台503沿著水平面內及投影光學系統504之光軸方向移動。基板載台驅動機構506能夠使基板載台505沿著水平面內及光軸方向移動。
光罩載台驅動機構507及基板載台驅動機構506亦可分別調整光罩載台503及基板載台505之斜率。可藉由光罩載台驅動機構507及/或基板載台驅動機構506對相位偏移光罩100與感光性基板515之光軸方向之間隔進行微調，即可進行焦點調整。又，投影光學系統控制器508藉由對構成投影光學系統504之透鏡之至少一個位置及/或斜率進行微調，而能夠進行焦點調整。如上所述，光罩載台驅動機構507、投影光學系統控制器508及基板載台驅動機構506為曝光裝置500中之焦點調整機構。焦點調整機構可藉由主控制器509進行控制。
對曝光裝置500中之散焦量之檢測方法（圖4之步驟S1～S3）進行說明。首先，於圖5所示之曝光裝置500中，於光罩載台503配置相位偏移光罩100。又，於基板載台505配置塗佈有光阻劑之感光性基板515。
其次，將相位偏移光罩100之測量標記40投影至感光性基板515，並進行曝光（圖4之步驟S1）。首先，自曝光裝置500之光源LS射出曝光之光。作為照明光，例如可使用深紫外線（DUV、302 nm、313 nm、334 nm）、i射線（365 nm）、h射線（405 nm）、g射線（436 nm）等光。所射出之曝光之光入射至照明光學系統502中，被調整為既定光束，並照射至由光罩載台503保持之相位偏移光罩100。通過相位偏移光罩100之光具有繪製於相位偏移光罩100之測量標記40之圖案，該圖案經由投影光學系統504照射至由基板載台505保持之感光性基板515之表面（投影面）之既定位置。藉此，相位偏移光罩100之測量標記40以既定倍率成像曝光於感光性基板515。
於曝光於感光性基板515之測量標記40之投影像40P中，測定中心42C相對於中心41C之位置偏移量（偏移量）（參照圖3（b））（圖4之步驟S2）。偏移量例如可利用光學顯微鏡觀察測量標記40之投影像40P進行測量。
繼而，根據所測得之偏移量算出散焦量（圖4之步驟S3）。如上所述，散焦量與偏移量表現出線性關係（參照圖3（c）），因此可根據所測得之偏移量容易且準確地算出散焦量。再者，關於如圖3（c）所示之散焦量與偏移量之關係性，例如亦可於以上所說明之散焦量之檢測（圖4之步驟S1～S3）之前進行模擬、實驗等，而獲得資料。
繼而，對曝光裝置500中之焦點調整方法（圖4之步驟S1～S4）進行說明。首先，藉由上述方法，檢測散焦量（圖4之步驟S1～S3）。繼而，基於所檢測之散焦量，藉由曝光裝置500之焦點調整機構（506、507、508），以修正散焦量（抵銷）之方式進行焦點調整（圖4之步驟S4）。具體而言，例如可藉由光罩載台驅動機構507及/或基板載台驅動機構506，進行光罩載台503及/或基板載台505之斜率及光軸方向之位置之微調，並進行相位偏移光罩100與感光性基板515之光軸方向之間隔之微調，而調整焦點。亦可於此基礎上或取而代之，藉由投影光學系統控制器508，對構成投影光學系統504之透鏡之至少一個位置及/或斜率進行微調，藉此進行焦點調整。
以上所說明之散焦量之檢測、焦點調整例如於半導體或液晶面板等之元件製造中，可於使用曝光裝置之光微影步驟之前實施。即，可使用藉由上述焦點調整方法調整之投影光學系統進行曝光，而製造元件。藉由使用已調整焦點之投影光學系統，可減少曝光步驟中之電路圖案不良，而高效地製造元件。
[變形例] 於上述實施形態中，已對使用1個測量標記40之散焦量檢測方法、及焦點調整進行了說明，但本實施形態並不限定於此。例如，本實施形態之相位偏移光罩100可僅設置1個測量標記40，亦可設置複數個測量標記40。又，可於感光性基板515僅曝光1個測量標記40，亦可曝光複數個測量標記40。
又，於上述實施形態中，使用僅搭載1個投影光學系統之圖5所示之投影曝光裝置500，但本實施形態並不限定於此。例如，於如日本專利特開2018-54847號公報所揭示之搭載複數個投影光學系統之投影曝光裝置、即所謂多透鏡方式之曝光裝置中，亦可使用相位偏移光罩100同樣地進行散焦量之檢測及焦點調整。於該情形時，可如以下所說明般，使用複數個測量標記，同時進行各投影光學系統之散焦量之檢測及焦點調整。再者，多透鏡方式曝光裝置適於大面積之曝光，例如於液晶/有機EL顯示器等平板顯示器（FPD）之製造中，可用於薄膜電晶體（TFT）電路圖案之曝光。
於本變形例中，對使用圖6（a）所示之設置有複數個測量標記40之相位偏移光罩200之多透鏡方式曝光裝置中的散焦量之檢測方法及焦點調整方法之一例進行說明。本變形例所使用之多透鏡方式曝光裝置具有3個投影光學系統PL1～PL3。又，本變形例所使用之多透鏡方式曝光裝置為掃描步進機（掃描儀）。即，藉由相對於投影光學系統PL1～PL3而沿著同一方向（X方向）以同一速度驅動相位偏移光罩200與感光性基板，而將形成於相位偏移光罩200之測量標記40曝光於感光性基板上。其他基本之構造與圖5所示之曝光裝置500相同。
對散焦量之檢測方法（圖4之步驟S1～S3）之一例進行說明。首先，於多透鏡方式曝光裝置配置圖6（a）所示之相位偏移光罩200。相位偏移光罩200於基材10之基材表面10a設置有複數個測量標記40。其以外之構造與圖1所示之相位偏移光罩100相同。於相位偏移光罩200之基材表面10a，由沿著X方向排列之複數個測量標記40所構成之三列M1、M2、M3沿著與X方向正交之Y方向排列。又，於多透鏡方式曝光裝置亦設置感光性基板215。
其次，將相位偏移光罩200之測量標記40投影至感光性基板215進行曝光（圖4之步驟S1）。首先，依照多透鏡方式曝光裝置之控制裝置之指示，沿著X方向同步驅動光罩載台及基板載台，對感光性基板215上之第一個攝影區域215A及第二個攝影區域215B進行掃描曝光。藉此，將圖6（b）所示之3個測量標記像之列M1P、M2P、M3P形成於基板215上。列M1P、M2P、M3P係由沿著X方向排列之複數個測量標記40之像40P所構成。對第一個攝影區域215A及第二個攝影區域215B之掃描曝光結束後，控制裝置將基板載台505移動（步進）至與第三個攝影區域215C及第四個攝影區域215D相對應之位置。然後，對第三個攝影區域215C及第四個攝影區域215D進行掃描曝光。藉此，進一步將3個測量標記像之列M11P、M12P、M13P形成於基板215上。由此，利用複數個測量標記40之投影像41P對感光性基板215進行曝光。再者，測量標記像之列M1P、M11P係藉由投影光學系統PL1所形成，測量標記像之列M2P、M12P係藉由投影光學系統PL2所形成，測量標記像之列M3P、M13P係藉由投影光學系統PL3所形成。
繼而，對曝光於感光性基板215之測量標記40之投影像40P之偏移量進行檢測（圖4之步驟S2），並基於所檢測之偏移量算出散焦量（圖4之步驟S3）。於本變形例中，可針對形成於感光性基板215之複數個標記40之各投影像檢測散焦量。關於3個測量標記像之列M1P、M2P、M3P，圖6（c）中將曲線圖之中心設為感光性基板215之X軸之中心與Y軸之中心之交點，示出感光性基板215上之投影像40P之位置（X方向上之位置）與該位置中之散焦量（Z方向）之關係。如上所述，於本變形例中，能夠同時檢測感光性基板215整個面之散焦量。再者，相位偏移光罩200可具有1個以上之測量標記40及用以製造元件之圖案。
繼而，對焦點調整方法（圖4之步驟S1～S4）之一例進行說明。首先，藉由上述方法，於感光性基板215之整個面檢測多透鏡方式曝光裝置中之散焦量（圖4之步驟S1～S3）。繼而，基於所檢測之散焦量，進行各投影光學系統之焦點調整（圖4之步驟S4）。焦點調整與投影曝光裝置500同樣，基於所檢測之散焦量，以藉由各投影光學系統之焦點調整機構獨立修正散焦量（抵銷）之方式進行焦點調整（圖4之步驟S4）。
於本變形例中，由於能夠同時檢測感光性基板215之整個面之散焦量，故而能夠高效地進行焦點調整。圖6（d）中示出於焦點調整後再次進行同樣之散焦量之檢測（圖4之步驟S1～S3）之檢測結果。根據圖6（c）及（d）可知，於感光性基板615表面之較大範圍內將焦點最佳化。
根據本變形例之散焦量之檢測方法、及焦點調整方法，能夠於感光性基板215表面之較大範圍內高效地進行散焦量之檢測及焦點調整。因此，於進行大面積之曝光之FPD之製造中，可適宜地使用本變形例之散焦量之檢測方法、及焦點調整方法。於FPD之製造中，若TFT電路圖案之曝光發生散焦，則會產生影響TFT電路圖案之電特性之線寬誤差，而有使作為完成品之顯示器之品質變差之虞。本變形例之散焦量之檢測方法、及焦點調整方法能夠將感光性基板整體之焦點容易且準確地最佳化，因此能夠抑制此種完成品（顯示器）之品質變差。
又，亦可與測量標記40一起設置解析度圖45。藉由設置解析度圖45，能夠確認可利用投影曝光裝置曝光之線寬。解析度圖45可僅具有1個線寬，亦可具有2個以上不同之線寬。又，解析度圖可與圖6之測量標記40同樣地配置於基板整體。藉此，能夠確認投影曝光裝置於基板整體之各位置能夠曝光之線寬。
再者，於上述實施形態及變形例中，舉出形成有測量標記40之散焦檢查用之相位偏移光罩100為例進行了說明，但亦可於光罩形成用以將感光性基板曝光之電路圖案（元件圖案）或對準所需之對準標記等其他圖案。於該情形時，相位偏移膜20可形成檢測標記及元件圖案之兩者。又，相位偏移膜20亦可用於不具有檢測標記40、而具有元件圖案之相位偏移光罩。於該情形時，相位偏移膜20可形成元件圖案。 [實施例]
以下，藉由實施例及比較例，對相位偏移光罩（檢測元件）、散焦量檢測方法、及焦點調整方法進行具體說明，但本發明並不限定於該等實施例及比較例。
相位偏移膜之形成 [相位偏移膜PS1] 相位偏移膜PS1係藉由反應性濺鍍所形成。首先，作為基材10，準備石英玻璃之圓形之平行平板（尺寸：直徑3英吋、厚度0.5毫米）。使用DC磁控濺鍍裝置，作為濺鍍靶材，使用ZrSi合金靶材，一面導入Ar-N 2混合氣體，一面進行電容耦合型磁控直流電漿方式之反應性濺鍍，而形成厚度100 nm之相位偏移膜PS1。ZrSi合金靶材之組成（原子比）設為Zr：Si＝1：2。成膜條件設為混合氣體總壓0.3 Pa、Ar流量47.5 sccm、N 2流量2.5 sccm、DC功率1.5 kw。
[相位偏移膜PS2～PS5] 如圖7般變更Ar-N 2混合氣體之Ar流量與N 2流量之比率，除此以外，藉由與相位偏移膜PS1同樣之方法，於基材10上形成相位偏移膜PS2～PS5。
[相位偏移膜PS11] 使用Ar-N 2-O 2混合氣體代替Ar-N 2混合氣體，除此以外，藉由與相位偏移膜PS1同樣之方法，於基材10上形成相位偏移膜PS11。成膜條件設為混合氣體總壓0.3 Pa、Ar流量30 sccm、N 2流量19 sccm、O 2流量1 sccm、DC功率1.5 kw。
[相位偏移膜PS12～PS14] 如圖7般變更混合氣體之Ar流量、N 2流量、O 2流量之比率，除此以外，藉由與相位偏移膜PS11同樣之方法，於基材10上形成相位偏移膜PS12～PS14。
相位偏移膜之物性評價 （1）組成分析 對於相位偏移膜PS1～PS5及PS11～PS14，藉由X射線光電子分光法（XPS）進行組成分析。將結果示於圖7。XPS係藉由Ar +離子濺鍍，將各相位偏移膜之表面蝕刻約10 nm後進行測定。
（2）折射率、衰減係數、膜厚及元件透過率之模擬 對於相位偏移膜PS1～PS5及PS11～PS14，藉由橢圓偏光法測定6種波長（DUV（波長302 nm、313 nm、334 nm）、i射線（365 nm）、h射線（405 nm）、g射線（436 nm））下之折射率及衰減係數。根據折射率之測定結果，算出6種波長下分別賦予90度之相位偏移之相位偏移膜PS1～PS5及PS11～PS14之膜厚。進而，藉由模擬算出形成有所算出之膜厚之相位偏移膜PS1～PS5及PS11～PS14的元件（基材及相位偏移膜）之透過率（元件透過率）。模擬係使用模擬軟體「TFCalc」進行，根據藉由橢圓偏光法所獲得之6種各波長下之折射率與消光係數之測定結果，使用於各波長下分別賦予90°之相位偏移之膜厚，算出該膜厚下之相位偏移膜PS1～PS5及PS11～PS14之透過率。此處，透過率係亦考慮反射之外部透過率（元件透過率）。將所測得之折射率及衰減係數、以及所算出之膜厚及元件透過率示於圖8～13。
相位偏移光罩坯料150之製作 為了模擬圖1所示之設置於相位偏移光罩100上之框中框之圖案之測量標記40，而製作2種相位偏移光罩坯料150a及150b，獲得相位偏移膜20之物性值。相位偏移光罩坯料150a使用上述相位偏移膜PS4。相位偏移光罩坯料150b使用上述相位偏移膜PS13。
〈相位偏移光罩坯料150a之製作〉 首先，作為基材10，而準備石英玻璃之正方形之平行平板（尺寸：一邊6英吋、厚度0.25英吋）。藉由上述反應性濺鍍於基材10上形成具有圖7所示之組成之相位偏移膜PS4作為相位偏移膜20。相位偏移膜PS4之膜厚設為圖11所示之針對波長365 nm之光而表現出相位偏移量為90°之膜厚51.6 nm（圖14（a））。
〈相位偏移光罩坯料150b之製作〉 於基材10上形成相位偏移膜PS13代替相位偏移膜PS4，除此以外，藉由與相位光罩坯料150a同樣之方法，製作相位偏移光罩150b。膜厚設為圖11所示之針對波長365 nm之光而表現出相位偏移量為90°之膜厚120.7 nm。
〈相位偏移光罩100A及100B之設計〉 對於所製作之相位偏移光罩坯料150a及150b，設計設置有圖1所示之框中框之圖案之測量標記40的相位偏移光罩100A及100B。形成於相位偏移光罩100A及100B之測量標記40之尺寸（設計值）如下所述。 外四邊形41之X方向之寬度及Y方向之寬度：X：90 μm、Y：90 μm 內四邊形42之X方向之寬度及Y方向之寬度：X：46 μm、Y：46 μm 橫邊411x、412x、421x、422x及縱邊411y、412y、421y、422y之寬度（Wc）：8 μm 區域A1之寬度（Wa1）：16 μm 區域A2之寬度（Wa2）：1 μm 區域B1之寬度（Wb1）：1 μm 存在於外四邊形41與內四邊形42之間之區域B2之寬度（Wb2）：16 μm 再者，此處，外四邊形41之X方向之寬度係X方向上之外四邊形41之一端部至另一端部為止之長度，Y方向之寬度係Y方向上之外四邊形41之一端部至另一端部為止之長度。同樣地，內四邊形42之X方向之寬度係X方向上之內四邊形42之一端部至另一端部為止之長度，Y方向之寬度係Y方向上之內四邊形42之一端部至另一端部為止之長度。
〈和偏移量與散焦量之關係相關之模擬〉 使用根據所製作之相位偏移光罩坯料150a所測量之折射率、衰減係數、膜厚及元件透過率以及測量標記之設計值，將相位偏移光罩100A配置於投影曝光裝置，利用波長365 nm之光經由投影光學系統進行投影，對於所得之投影像40P（參照圖3（a）及（b）），模擬偏移量與散焦量之關係。將結果示於圖16。同樣地，對於相位偏移光罩100B，亦模擬偏移量與散焦量之關係。將結果一併示於圖16。
如圖16所示，於相位偏移光罩100A及100B之測量標記40中，偏移量與散焦量於較大之範圍內表現出線性關係。於偏移量與散焦量表現出線性關係之區域內，例如可利用光學顯微鏡測定測量標記40之偏移量，並基於此而容易且準確地算出散焦量。並且，可以修正該散焦量（抵銷）之方式於投影曝光裝置中容易地進行焦點調整。如上所述，相位偏移光罩100A及100B作為用以檢測透過投影光學系統之光之散焦量之檢測元件而發揮功能。
於圖16中，將相位偏移光罩100A、100B之模擬結果加以比較。與採用相位偏移膜PS4之相位偏移光罩100A相比，採用相位偏移膜PS13之相位偏移光罩100B於更大之範圍內，偏移量與散焦量表現出線性關係。因此，偏移光罩100B能夠檢測更大之散焦量。相位偏移光罩100A能夠檢測-30 μm～+15 μm之範圍之散焦量，與此相對，相位偏移光罩100B能夠檢測-30 μm～+25 μm之更大範圍之散焦量。作為其原因，推測原因之一在於：如圖11所示，針對365 nm之光，相較於相位偏移光罩100A所採用之相位偏移膜PS4之元件透過率（56.94%），相位偏移光罩100B所採用之相位偏移膜PS13之元件透過率（94.08%）更高。元件透過率相當於相位偏移光罩100A、100B之區域A1及A2中之透過率。與相位偏移膜PS4之元件透過率（56.94%）相比，相位偏移膜PS13之元件透過率（94.08%）更高之原因在於：相較於相位偏移膜PS4，相位偏移膜PS13之氧（O）相對於鋯（Zr）之原子比（O/Zr）更高。若原子比（O/Zr）增高，則膜材料之帶隙變大，衰減係數減小。藉此，透過率提高。
如圖7所示，相位偏移膜PS1～PS5於成膜時不導入氧氣。因此，於相位偏移膜PS1～PS5中，氧（O）相對於鋯（Zr）之原子比（O/Zr）未達0.1。相位偏移膜PS1～PS5所含之氧並非主動導入，而是藉由氧化而吸收空氣中之氧。另一方面，相位偏移膜PS11～14於成膜時主動導入氧氣。因此，於相位偏移膜PS11～PS14中，氧（O）相對於鋯（Zr）之原子比（O/Zr）為0.1以上。
將圖11所示之相位偏移膜PS1～PS5及PS11～PS14之365 nm之光（i射線）下的物性進行比較。原子比（O/Zr）為0.1以上之相位偏移膜PS11～PS14與原子比（O/Zr）未達0.1之相位偏移膜PS1～PS5相比，元件透過率更高。原子比（O/Zr）為0.1以上之相位偏移膜PS11～PS14表現出針對365 nm之光（i射線）而言充分地高之透過率。根據該結果，推測使用原子比（O/Zr）為0.1以上之相位偏移膜PS11～PS14之相位偏移光罩100作為使用365 nm之光（i射線）之情形時的投影光學系統之散焦量之檢測元件而優異。再者，於相位偏移膜PS11～PS14中，原子比（Si/Zr）為0.8～1.2，原子比（N/Zr）為0.04～2.3，原子比（O/Zr）為0.1～3.4。
又，於原子比（O/Zr）未達0.1之相位偏移膜PS1～PS5中，例如原子比（Si/Zr）為1.00～1.20、且原子比（N/Zr）為2.1～2.6之相位偏移膜PS3～PS5與原子比（Si/Zr）及原子比（N/Zr）不為上述範圍之相位偏移膜PS1及PS2相比，元件透過率更高。根據該結果，推測使用原子比（Si/Zr）為1.00～1.20且原子比（N/Zr）為2.1～2.6之相位偏移膜PS3～PS5之相位偏移光罩100能夠充分地用作使用365 nm之光（i射線）之情形時之投影光學系統的散焦量之檢測元件。
針對圖8～10及圖12～13所示之365 nm以外之波長之光，相位偏移膜PS1～PS5及PS11～PS14亦表現出與圖11所示之針對365 nm之光的元件透過率相同之傾向。因此推測，相位偏移膜PS3～PS5及PS11～PS14能夠充分地用於使用波長302 nm（DUV、圖8）、313 nm（DUV、圖9）、334 nm（DUV、圖10）、405 nm（h射線、圖12）及436 nm（g射線、圖13）之光之情形時的投影光學系統之散焦量之檢測元件。
再者，本實施例所使用之相位偏移膜PS3～PS5及相位偏移膜PS11～PS14可用於具有檢測標記及元件圖案之兩者之相位偏移光罩，於該情形時，可形成檢測標記及元件圖案之兩者。又，相位偏移膜PS3～PS5及相位偏移膜PS11～PS14亦可用於不具有檢測標記、而具有元件圖案之相位偏移光罩，於該情形時，可形成元件圖案。 [產業上之可利用性]
本實施形態之相位偏移光罩100可用作投影光學系統之散焦量之檢測元件。本實施形態之相位偏移光罩100並不限於曝光裝置，亦可用作光學測量機、雷射加工機等散焦量之檢測元件。
10:基材 10a:基材表面 20:相位偏移膜 30:遮光膜 40:測量標記 41:外四邊形 42:內四邊形 40P～42P:投影像 41C:中心 42C:中心 411x、412x、421x、422x:橫邊 411y、412y、421y、422y:縱邊 45:解析度圖 51:第一光阻層 51E:第一曝光部 52:第二光阻層 52E:第二曝光部 80:測量標記 80P:投影像 81:外十字 81c:中心 81P:投影像 82:內十字 82c:中心 82P:投影像 215:感光性基板 215A:第一個攝影區域 215B:第二個攝影區域 215C:第三個攝影區域 215D:第四個攝影區域 100、200:相位偏移光罩 150:相位偏移光罩坯料 500:曝光裝置 LS:光源 502:照明光學系統 504:投影光學系統 508:投影光學系統控制器 503:光罩載台 507:光罩載台驅動機構 505:基板載台 506:基板載台驅動機構 509:主控制器 515:感光性基板 A1:基材表面之區域（第一區域） A2:基材表面之區域（第四區域） B1:基材表面之區域（第二區域） B2:基材表面之區域（第五區域） C:基材表面之區域（第三區域） PL1～PL3:投影光學系統 L80:同一直線 M1～M3、M1P～M3P、M11P～M13P:列 Wa1:（區域A1之）寬度 Wb1:（區域B1之）寬度 Wc:（區域C之）寬度 Wa2:（區域A2之）寬度 Wb2:（區域B2之）寬度
[圖1]圖1（a）係實施形態之具有測量標記之相位偏移光罩之下表面概略圖（自形成有測量標記之面觀察之圖），圖1（b）係圖1（a）之IB-IB線剖面之概略圖。 [圖2]圖2（a）係圖1（a）之IIA區域之放大圖，圖2（b）係圖2（a）之IIB-IIB線剖面之概略圖。 [圖3]圖3（a）係表示焦點對焦（散焦量為0（零））之狀態之實施形態的測量標記（框中框（box in box）之圖案）之投影像之圖，圖3（b）係表示焦點未對焦（散焦量不為0（零））之狀態之測量標記的投影像之圖。圖3（c）係表示實施形態中之散焦量與偏移量之關係之圖。 [圖4]係表示實施形態之散焦量檢測方法及焦點調整方法之流程圖。 [圖5]係進行實施形態之散焦量檢測及焦點調整之曝光裝置之概略圖。 [圖6]圖6（a）係變形例中之設置有複數個測量標記之相位偏移光罩之概略圖，圖6（b）係複數個測量標記已曝光之感光性基板之概略圖。圖6（c）係表示變形例中之調整焦點前之感光性基板上的散焦量之圖，圖6（d）係表示調整焦點後之感光性基板上之散焦量之圖。 [圖7]係表示相位偏移膜PS1～PS14之成膜時之氣體流量及組成比之表。 [圖8]係表示相位偏移膜PS1～PS14之膜厚及針對波長302 nm之光之光學特性之表。 [圖9]係表示相位偏移膜PS1～PS14之膜厚及針對波長313 nm之光之光學特性之表。 [圖10]係表示相位偏移膜PS1～PS14之膜厚及針對波長334 nm之光之光學特性之表。 [圖11]係表示相位偏移膜PS1～PS14之膜厚及針對波長365 nm之光之光學特性之表。 [圖12]係表示相位偏移膜PS1～PS14之膜厚及針對波長405 nm之光之光學特性之表。 [圖13]係表示相位偏移膜PS1～PS14之膜厚及針對波長436 nm之光之光學特性之表。 [圖14]圖14（a）～（f）係對實施形態中之具有測量標記之相位偏移光罩的製造方法進行說明之圖。 [圖15]圖15（a）～（f）係對實施形態中之具有測量標記之相位偏移光罩的製造方法進行說明之圖。 [圖16]係實施例中所進行之偏移量與散焦量之關係之模擬結果。 [圖17]圖17（a）係表示十字圖案之測量標記之圖，圖17（b）係表示焦點對焦（散焦量為0（零））之狀態之測量標記的投影像之圖，圖17（c）係表示焦點未對焦（散焦量不為0（零））之狀態之測量標記的投影像之圖。 [圖18]係不具有相位偏移膜之帶有測量標記之相位偏移光罩。
10:基材
10a:基材表面
20:相位偏移膜
30:遮光膜
40:測量標記
41:外四邊形
42:內四邊形
100:相位偏移光罩
411x、412x、421x、422x:橫邊
411y、412y、421y、422y:縱邊
A1:基材表面之區域(第一區域)
A2:基材表面之區域(第四區域)
B1:基材表面之區域(第二區域)
B2:基材表面之區域(第五區域)
C:基材表面之區域(第三區域)
Wb2:(區域B2之)寬度

Claims (39)

  1. 一種相位偏移光罩，其具有： 基材、 第一半透過層及第二半透過層、及 遮光層， 於上述基材之表面，沿著與上述表面平行之排列方向形成有具有鄰接設置有如下區域之圖案之測量標記： 第一區域，配置有第一半透過層； 第二區域，露出上述基材表面； 第三區域，配置有上述遮光層； 第四區域，配置有第二半透過層；及 第五區域，露出上述基材表面。
  2. 如請求項1之相位偏移光罩，其中上述測量標記具有第一部分，於該第一部分沿著第一上述排列方向依序配置第一上述圖案、第二上述圖案、第三上述圖案、及第四上述圖案， 於上述第一上述圖案與上述第四上述圖案中，自第一上述排列方向之一側朝向另一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域， 於上述第二上述圖案與上述第三上述圖案中，自第一上述排列方向之另一側朝向一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域。
  3. 如請求項2之相位偏移光罩，其中上述測量標記具有第二部分，於該第二部分沿著與第一上述排列方向不同之第二上述排列方向依序配置第五上述圖案、第六上述圖案、第七上述圖案、及第八上述圖案， 於上述第五上述圖案與上述第八上述圖案中，自第二上述排列方向之一側朝向另一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域， 於上述第六上述圖案與上述第七上述圖案中，自第二上述排列方向之另一側朝向一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域。
  4. 如請求項3之相位偏移光罩，其中上述測量標記具有上述第一部分及上述第二部分。
  5. 如請求項1至4中任一項之相位偏移光罩，其中上述第二區域之寬度及上述第四區域之寬度於上述排列方向上小於上述第三區域之寬度。
  6. 如請求項1至5中任一項之相位偏移光罩，其中上述測量標記具有由上述圖案所形成之第一標記、及由上述圖案所形成之上述第二標記， 上述第一標記大於上述第二標記。
  7. 如請求項6之相位偏移光罩，其中上述第一標記或上述第二標記大致為四邊形。
  8. 如請求項6或7之相位偏移光罩，其中上述第一標記或上述第二標記大致為十字形。
  9. 如請求項1至8中任一項之相位偏移光罩，其中於對上述測量標記照射既定波長之光時，透過第一區域及第四區域之第一光與透過第二區域及第五區域之第二光之相位差為90°±50°。
  10. 如請求項9之相位偏移光罩，其中上述第一光與上述第二光之相位差為90°±20°。
  11. 如請求項10之相位偏移光罩，其中上述第一光與上述第二光之相位差為90°±5°。
  12. 如請求項1至11中任一項之相位偏移光罩，其中上述第一半透過層及上述第二半透過層包含鋯（Zr）、矽（Si）及氮（N）。
  13. 如請求項12之相位偏移光罩，其中上述第一半透過層及上述第二半透過層進而包含氧（O）。
  14. 如請求項13之相位偏移光罩，其中於上述第一半透過層及上述第二半透過層中，上述氧相對於上述鋯之原子比（O/Zr）為0.1以上。
  15. 如請求項14之相位偏移光罩，其中於上述第一半透過層及上述第二半透過層中， 上述矽相對於上述鋯之原子比（Si/Zr）為0.8～1.2， 上述氮相對於上述鋯之原子比（N/Zr）為0.04～2.3， 上述氧相對於上述鋯之原子比（O/Zr）為0.1～3.4。
  16. 如請求項12之相位偏移光罩，其中於上述第一半透過層及上述第二半透過層中， 上述矽相對於上述鋯之原子比（Si/Zr）為1.00～1.20， 上述氮相對於上述鋯之原子比（N/Zr）為2.1～2.6。
  17. 如請求項16之相位偏移光罩，其中於上述第一半透過層及上述第二半透過層中， 氧相對於上述鋯之原子比（O/Zr）未達0.1。
  18. 如請求項1至17中任一項之相位偏移光罩，其中上述第一半透過層及上述第二半透過層於波長365 nm之光之折射率為1.7～3.0。
  19. 如請求項1至18中任一項之相位偏移光罩，其中上述第一半透過層及第二半透過層之波長365 nm之光之衰減係數為0.2以下。
  20. 如請求項1至19中任一項之相位偏移光罩，其中上述相位偏移光罩具有解析度圖。
  21. 如請求項1至20中任一項之相位偏移光罩，其具有複數個上述測量標記。
  22. 如請求項1至21中任一項之相位偏移光罩，其中上述第一區域及上述第四區域針對波長250 nm～440 nm之光之透過率為25%以上。
  23. 如請求項1至22中任一項之相位偏移光罩，其中上述第二半透過層係涵蓋上述基材之表面之第三區域及第四區域連續形成， 於第三區域中，於上述第二半透過層上積層配置有上述遮光層。
  24. 一種檢測元件，其係用以對透過投影光學系統之既定波長之光之散焦量進行檢測者，其具有： 基材、 第一半透過層及第二半透過層、及 遮光層， 於上述基材之表面，沿著與上述表面平行之排列方向形成有具有鄰接設置有如下區域之圖案之測量標記： 第一區域，配置有第一半透過層； 第二區域，露出上述基材表面； 第三區域，配置有上述遮光層； 第四區域，配置有第二半透過層；及 第五區域，露出上述基材表面。
  25. 如請求項24之檢測元件，其中上述測量標記具有第一部分，於該第一部分沿著第一上述排列方向依序配置第一上述圖案、第二上述圖案、第三上述圖案、及第四上述圖案， 於上述第一上述圖案與上述第四上述圖案中，自第一上述排列方向之一側朝向另一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域， 於上述第二上述圖案與上述第三上述圖案中，自第一上述排列方向之另一側朝向一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域。
  26. 如請求項25之檢測元件，其中上述測量標記具有第二部分，於該第二部分沿著與第一上述排列方向不同之第二上述排列方向依序配置第五上述圖案、第六上述圖案、第七上述圖案、及第八上述圖案， 於上述第五上述圖案與上述第八上述圖案中，自第二上述排列方向之一側朝向另一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域， 於上述第六上述圖案與上述第七上述圖案中，自第二上述排列方向之另一側朝向一側依序配置有第一區域、第二區域、第三區域、第四區域、及第五區域。
  27. 如請求項26之檢測元件，其中上述測量標記具有上述第一部分及上述第二部分。
  28. 如請求項24至27中任一項之檢測元件，其中上述第二區域之寬度及上述第四區域之寬度於上述排列方向上小於上述第三區域之寬度。
  29. 如請求項24至28中任一項之檢測元件，其中上述測量標記具有由上述圖案所形成之第一標記、及由上述圖案所形成之上述第二標記， 上述第一標記大於上述第二標記。
  30. 如請求項29之檢測元件，其中上述第一標記或上述第二標記大致為四邊形。
  31. 如請求項29或30之檢測元件，其中上述第一標記或上述第二標記大致為十字形。
  32. 如請求項24至31中任一項之檢測元件，其中於對上述測量標記照射既定波長之光時，透過第一區域及第四區域之第一光與透過第二區域及第五區域之第二光之相位差為90°±50°。
  33. 如請求項32之檢測元件，其中上述第一光與上述第二光之相位差為90°±20°。
  34. 如請求項33之檢測元件，其中上述第一光與上述第二光之相位差為90°±5°。
  35. 如請求項24至34中任一項之檢測元件，其中上述第一區域及上述第四區域針對波長250 nm～440 nm之光之透過率為25%以上。
  36. 一種散焦量之檢測方法，其係使用如請求項1至23中任一項之上述相位偏移光罩、或如請求項24至35中任一項之檢測元件對投影光學系統之散焦量進行檢測之方法，其包含： 對上述相位偏移光罩或上述檢測元件照射既定波長之光，於投影面上形成利用上述投影光學系統所形成之上述測量標記之投影像； 對上述測量標記之投影像離上述投影面中之既定位置之位置偏移量進行測量；及 根據上述所測量之上述位置偏移量算出上述散焦量。
  37. 如請求項36之散焦量之檢測方法，其係於上述投影面設置感光性基板，利用上述測量標記之圖案對上述感光性基板進行曝光。
  38. 一種投影光學系統之焦點調整方法，其包含： 藉由如請求項36或37之散焦量之檢測方法，對上述投影光學系統之散焦量進行檢測；及 基於所檢測之散焦量，對上述投影光學系統之焦點進行調整。
  39. 一種元件之製造方法，其包含使用藉由如請求項38之上述焦點調整方法進行調整之上述投影光學系統，利用既定圖案對感光性基板進行曝光。
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