WO1995010849A1 - Motif et procede d'evaluation d'un foyer - Google Patents

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WO1995010849A1
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Akira Watanabe
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Oki Electric Industry Co., Ltd.
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    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus

Definitions

  • the present invention relates to a focus evaluation pattern, and more particularly to a focus evaluation pattern for focusing in an exposure step of a semiconductor device manufacturing process.
  • the present invention also relates to a focus evaluation method using the focus evaluation button.
  • This focus is set near the light source 171, and is automatically adjusted according to each exposure condition by a sensor unit (not shown) for detecting the position of the wafer.
  • the first invention is a pattern (focus evaluation pattern) used for a method (focus evaluation method) for measuring a deviation between a position of a wafer set by a sensor unit of a stepper device and a position of a focus formed by an optical system. ).
  • the second invention provides a focus evaluation method using the focus evaluation pattern.
  • the focus evaluation pattern of the first invention is a pattern drawn on a substrate, which is drawn with a line width that can be resolved on a wafer below the substrate when light is irradiated from a light source on the substrate.
  • a first batted portion and a second batted portion formed adjacent to the first batted portion, the distance being drawn with a line width that cannot be resolved or a distance that cannot be resolved.
  • a second pattern having a fine pattern that is spaced apart from the second pattern.
  • a focus evaluation method is a pattern drawn on a substrate, wherein the pattern is drawn with a line width that can be resolved on a wafer below the substrate when light is irradiated from a light source on the substrate.
  • a first pattern portion and a second pattern portion formed adjacent to the first pattern portion, wherein the second pattern portion is drawn with a line width that cannot be resolved or cannot be resolved.
  • FIG. 1 is a view showing a first focus evaluation reticle pattern of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a transfer pattern of the reticle pattern of FIG.
  • Figure 3 is a diagram showing the relationship between the wafer position and the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the wafer position and the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction.
  • FIG. 5 is a view showing a second focus evaluation reticle pattern of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a transfer pattern of the reticle pattern of FIG.
  • FIG. 7 is a view showing a third focus evaluation reticle pattern of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction and the wafer position when the reticle pattern of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the dimension of the transfer butter in the X-axis direction and the wafer position when using a pattern.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction and the wafer position when the reticle pattern shown in FIG. 7 is used.
  • FIG. 14 is a diagram showing comparison data.
  • FIG. 15 is a diagram showing a fourth focus evaluation reticle pattern according to the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing a fifth focus evaluation reticle pattern of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing a stepper device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a focus evaluation pattern showing a first embodiment of the present invention.
  • Horizontal line pattern 1 1 forces the width A ⁇ m?, Are arranged at intervals of am vertically.
  • the pattern width a is a line width smaller than the resolution limit of the exposure step.
  • NA number of lens, Numerical Aparture
  • R of Stebba is 0.5 (m, i-line (365 nm)
  • the button width and the pattern interval a should theoretically be 0.3365; / m or less.
  • FIG. 2 (a) [ Figure] This is a transfer pattern when the pattern width and the pattern interval a of the reticle pattern in Fig. 1 are 0.35 m. The end of the line pattern has a rounded shape. Each line pattern is separated.
  • FIG. 2 (b) shows a transfer pattern when the pattern width and the pattern interval a value of the reticle pattern of FIG. 1 are 0.30 m. Each line pattern is not separated, and the end of the transfer pattern is wavy.
  • Fig. 2 (c) shows the transfer pattern when the pattern width and the pattern interval a of the reticle pattern in Fig. 1 are 0.25 m. Each line pattern is not separated, and the transfer pattern is a large square.
  • Fig. 2 (d) shows the transfer pattern when the pattern width and the pattern interval a of the reticle pattern in Fig. 1 are 0.20; m. Each line pattern is not separated, and the transfer pattern is a large square o
  • the value a is the value when the image is transferred onto the wafer, and is five times the value on the reticle (in the case of 1Z5 reduction).
  • the exposure time is 160 msec.
  • the pattern Does not separate or resolve accurately, and when the pattern width and the pattern interval are less than 0.25 m, the pattern becomes large in appearance.
  • reticle pattern shown in Fig. 1.
  • the pattern width and ⁇ A reticle pad with a tongue interval of 0.25 m (Fig. 2 (c)) was used.
  • FIG. 2 (c) when this reticle pattern is used, the shape of the transfer pattern becomes a large rectangle in appearance, and dimension measurement becomes easy.
  • the reticle pattern is transferred (exposure / development) onto the wafer by changing the wafer position to each of a plurality of divided areas of the wafer to which a resist has been previously applied.
  • the exposure amount is fixed, and the exposure time is
  • the wafer position was changed by 0.1, 0.2 and 0.3 upward (+) from this reference, and 0.1, 0.2 and 0.3 downward (-1) from the reference, based on the wafer position set by the sensor. .
  • the dimension of the transfer pattern transferred on the wafer in the X-axis direction is measured by an optical dimension measuring device.
  • Graph 1 in Fig. 3 shows the relationship between the dimension in the X-axis direction and the wafer position in this case.
  • the maximum value in this graph 1 is the wafer position (best focus position) where the focal point is located. In other words, in this case, the focus position is shifted by 0.1 / m from the sensor setting position.
  • the best focus position can be determined from the correlation diagram between the wafer position and the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction under a constant exposure condition, and the difference between the best focus position and the sensor setting position can be determined. By taking into account and correcting the sensor setting position, more accurate pattern formation can be achieved.
  • Graph 2 is data for explaining the effect of the present invention, and was transferred using a reticle pattern having a pattern width and a pattern interval of 0.5 m.
  • 9 shows a measurement result of a dimension of the transfer pattern in the y-axis direction in the case.
  • the pattern width and the pattern interval are 0.5; / m, each line pattern is separated and resolved, and the whole does not become a large square.
  • This measurement was performed using a SEM type dimension measuring machine.
  • the SEM type dimension measuring machine was used because a fine line width of 0.5 m cannot be measured with an optical dimension measuring machine. Details will be described in a third embodiment.
  • the focused wafer position (best focus position) is +0.1 m
  • the inflection point in this case, the wafer position.
  • the difference (conversion difference) from the dimension in the X-axis direction at +0.1; m) is about 0.34 ⁇ m.
  • the conversion difference is about 0.5.
  • the focus evaluation method of the present invention has a sensitivity three times or more.o
  • the amount of conversion of the transfer pattern size with respect to the change in the wafer position can be increased, and the best focus position can be easily determined. Can be determined. Therefore, by performing fine adjustment of the wafer position from the determination of the best focus position, it is possible to form an accurate pattern.
  • FIG. 3 since the transfer pattern width fluctuates in the direction in which the dimensions decrease in both Graph 1 and Graph 2, the graphs are convex.
  • the transfer pattern width fluctuates in the direction of increasing the dimensions, and a concave graph is obtained.
  • Fig. 4 schematically shows a convex graph (2) and a concave graph (1). In the case of the graph (1), the minimum value of the graph is the best focus position.
  • the minimum value is the wafer position (best focus position) where the focus is located.
  • FIG. 5 shows a second focus evaluation reticle pattern 50 of the present invention.
  • a plurality of triangular saw-tooth portions 52 are formed around a square pattern 51.
  • the shape of this rectangular pattern 51 can be changed as appropriate.
  • the triangular sawtooth portion 5 2 is a right-angled isosceles triangle having a base 2 a and a height a m.
  • FIGS. 6 (a), 6 (b), 6 (c) and 6 (d) show the transfer patterns when the reticle pattern for focus evaluation of FIG. 5 is transferred onto a wafer.
  • FIG. 6A shows a transfer pattern when the value of a in FIG. 5 is 0.35 m. The end of the transfer pattern is wavy.
  • FIG. 6B shows a transfer pattern when the value of a in FIG. 5 is 0.30 m. The transfer pattern is substantially square.
  • FIG. 6C shows a transfer pattern when the value of a of the reticle pattern in FIG. 5 is' 0.25 / m.
  • the transfer pattern is substantially square.
  • FIG. 6D shows the transfer pattern when the value of a of the reticle pattern in FIG. 5 is 0.20 / m.
  • the transfer pattern is substantially square.
  • the value a is the value when the image is transferred onto the wafer, and it is 5 times the value on the reticle (in the case of 15 reduction).
  • the exposure time was set at 160
  • the pattern width and the pattern interval are smaller than the resolution, the pattern is not accurately resolved, and when the pattern width and the pattern interval a are 0.30 m or less, the pattern becomes substantially rectangular in appearance. Become.
  • the focus evaluation method using the reticle pattern for focus evaluation according to the second embodiment of the present invention it is possible to increase the conversion amount of the transfer pattern size with respect to a change in the wafer position, and to easily perform the best focus evaluation.
  • One spot position can be determined. Therefore, by performing fine adjustment of the wafer position from the determination of the best focus position, it is possible to form an accurate pattern.
  • FIG. 7 (a) is a third focus evaluation reticle pattern of the present invention, in which a plurality of square comb teeth portions 72 are provided around a first square pattern portion 71 of 25; zm square. Is formed.
  • the shape of the first rectangular pattern portion 71 can be changed as appropriate, and may be, for example, 10 or 40 m square. It may be rectangular.
  • Fig. 7 (b) is an enlarged view of the upper left part (part A) of Fig. 7 (a).
  • the quadrangular comb-tooth portion 72 is formed of a quadrangular shape having a width of a1 and a length of a2 arranged for each width a3.
  • the focus evaluation method using the reticle pattern shown in FIGS. 7A and 7B will be described below.
  • the focus evaluation method using the reticle pattern will be described.
  • the pattern is transferred (exposed to light and developed) onto the wafer by changing the wafer position on each of the divided areas of the wafer to which the resist has been applied in advance.
  • the exposure amount and exposure time were constant.
  • the wafer position was varied from +1.5 «m to 1.5m with the wafer position set by the sensor as 0 (reference).
  • the dimension of the transfer pattern transferred onto the wafer in the X-axis direction is measured by an optical dimension measuring device.
  • the optical dimension measuring device is less expensive and more versatile than the SEM type measuring device described in the first embodiment.
  • Figure 8 shows the relationship between the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction and the wafer position in this case.
  • the focused wafer position (best focus position) is 0 m
  • the maximum value in this case, the X-axis at wafer position 0; m
  • the difference (conversion difference) from the direction dimension 29.0) is about 0.81.
  • Figure 14 shows the comparison data.
  • Graph 1 in Fig. 14 shows the SEM type dimension of the transfer pattern obtained by transferring (exposure and development) a reticle pattern with a pattern width and pattern interval of 0.5 m by changing the wafer position (exposure and development).
  • FIG. 9 is a view showing a result when measured by a dimension measuring device.
  • conversion difference 0.1 // m
  • the measurement results of the pattern dimensions of the line pattern using an optical length measuring machine are shown in Graph 2 in Fig. 14. Since the optical dimension measuring machine has poor resolution, the pattern dimension of the transfer pattern cannot be measured unless a line pattern with a pattern width and pattern interval of about 1.5 m is used. In this case, as shown in Graph 2, the conversion difference is about 0.11; / m. It becomes 1 3. Therefore, when measuring with an optical dimension measuring instrument, as shown in Fig. 7, using a reticle pattern with comb teeth below the resolution limit formed around the pattern, the pattern width and pattern The sensitivity is about eight times that of a line pattern with 1.5 m spacing.
  • FIG. 10 shows the relationship between the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction and the wafer position in this case.
  • the focused wafer position (best focus position) is 0 ⁇ m
  • the X-axis dimension when the wafer position is 1.5 m
  • the maximum value in this case, the X-axis direction when the wafer position is 0.
  • FIG. 11 shows the relationship between the dimension of the transfer pattern in the X-axis direction and the wafer position in this case.
  • the focused wafer position (best focus position) is 0 m
  • conversion difference is about 0.70 m. This number is also no. This is seven times the conversion difference (approximately 0.1 m) when a line pattern with a pattern width and pattern interval of 0.5 is used.
  • This value is 1.13 times the conversion difference (approximately 0.30 m) measured with a SEM type dimension measuring machine using a line pattern with a pattern width of 0.5 m and a pattern width of 0.5 m. This is approximately three times the conversion difference (approximately 0.11 m) when measured with an optical dimension measuring instrument using a line pattern with a width and pattern interval of 1.5 ⁇ m. Is about half the sensitivity of the results of (i) to (iV).
  • This value is 1.0 3 times the conversion difference as measured by S EM type dimensions length measuring machine pattern width and pattern interval using a line pattern of 0. 5 mu m (about 0. 3 0 ⁇ ⁇ ) It is about three times the conversion difference (approximately 0.11 m) when measured with an optical dimension measuring instrument using a line pattern with a pattern width and pattern interval of 1.5 // m. Is about half the sensitivity of the results of (i) to (iV).
  • Table 1 shows the conversion difference data of (i) to (V i).
  • the focus evaluation reticle pattern shown in FIG. 7A when used, it is possible to increase the amount of conversion of the pattern size with respect to a change in the wafer position. Therefore, the best focus position can be easily determined, and accurate pattern formation can be performed by finely adjusting the wafer position based on the determination of the best focus position.
  • FIG. 14 is an example in which the shape of the sawtooth portion is an isosceles triangle
  • FIG. 15 is an example in which the shape of the comb tooth portion is a square.
  • the pattern for focus evaluation is a pattern drawn on a substrate, wherein when a light source irradiates light from the light source on the substrate, the pattern under the substrate is removed.
  • a plurality of rotations are performed by changing a distance between the focus evaluation pattern and the wafer setting position. Copying, from the end of a first transfer portion corresponding to the first pattern portion of each transfer pattern transferred onto the wafer in the plurality of transfers, a second pattern corresponding to the second pattern portion. Since the distance to the end of the transfer portion was measured and the wafer setting position where the focus was set was determined from the measurement result, the best focus position can be easily determined.

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Description

明細書 焦点評価用バタンおよび焦点評価方法 技術分野 本発明は、 焦点評価用パタン、 特に、 半導体装置製造工程の露光工程で の焦点を合わすための焦点評価用パタンに関するものである。 また、 こ の焦点評価用バタンを用いた焦点評価方法に関するものである。
'景技術 従来、 「V L S Iテクノロジ一入門」 （平凡社） P . 1 4 3、 1 4 4に 記載されているように、 解像度の高いパタン形成のために、 縮小投影露 光が用いられている。 この方法は、 マスクとウェハが接触しないため に、 マスクの欠陥が露光工程中に癸生することはなく、 高歩留りを確保 できる。 この縮小投影露光法で用いられる装置はステツバと呼ばれる。 以下この縮小投影露光法について図 1 7を参照して説明する。 光源であ る水銀ランプ 1 7 1からの光は、 フィルタを通って単波長になる。 この 光は、 コンデンサレンズ 1 7 2を通った後にパターンの原画であるレ ティクル 1 7 3まで到達する。 このレティクルの明部を通った光は縮小 レンズ 1 7 4を通った後ウェハ上に焦点を結ぶ。 通常この焦点は、 光源 1 7 1の近傍に設置され、 ウェハの位置を検出するセンサ部（図示せず） によって、 各露光条件に応じて自動的に合わせられる。
しかし、 実際は、 センサ部の設定したウェハの位置と、 光学系が結ぶ焦 点の位置は、 必ずしも一致していないため、 通常はこの差をあらかじめ 測定して、 補正を行う必要がある。 発明の開示 第 1の発明は、 ステツパ装置のセンサ部が設定したウェハの位置と、 光 学系が結ぶ焦点の位置とのずれを測定する方法 （焦点評価方法） に用いる パタン （焦点評価用パタン） を提供するものである。
第 2の発明は、 この焦点評価用パタンを用いた焦点評価方法を提供する ものである。
第 1の発明の焦点評価用パタンは、 基体上に描かれたパタンであって、 前記基体上の光源から光を照射した場合に、 前記基体下のウェハ上に解 像し得る線幅で描かれた第 1のバタン部と、 前記第 1のバタン部に隣接 して形成された第 2のバタン部であって、 解像し得ない線幅で描かれ た、 もしくは解像し得ない距離離間された微細パタンを有する第 2のパ タンとからなるパタンを有する。
第 2の発明の焦点評価方法は、 基体上に描かれたパタンであって、 前記 基体上の光源から光を照射した場合に、 前記基体下のウェハ上に解像し 得る線幅で描かれた第 1のパタン部と、 前記第 1のバタン部に隣接して 形成された第 2のパタン部であって、 解像し得ない線幅で描かれた、 も しくは解像し得ない距離離間された微細パタンを有する第 2のパタンと からなるバタンを有する焦点合わせ用パタンを、 前記ウェハ上に転写す る工程であって、 前記焦点評価用パタンと、 前記ウェハ設定位置との間 の距離を変化させて複数回転写する工程と、 前記複数回の転写で前記ゥ ェハ上に転写された各転写パタンの前記第 1のパタン部に対応する第 1 の転写部の端部から、 前記第 2のパタン部に対応する第 2の転写部の端 部までの距離を測定する工程と、 前記測定結果から焦点のあつた前記ゥ ェハ設定位置を判定する工程とを有する。 図面の簡単な説明. 図 1は本発明の第 1の焦点評価用レティクルパタンを示す図である。 図 2は図 1のレティクルパタンの転写パタンを示す図である。
図 3はウェハ位置と転写バタンの X軸方向寸法との関係を示す図であ る o
図 4は、 ゥェハ位置と転写パタンの X軸方向寸法との関係を模式的に示 す図である。
図 5は本発明の第 2の焦点評価用レテイクルパタンを示す図である。 図 6は図 5のレティクルパタンの転写パタンを示す図である。
図 7は本発明の第 3の焦点評価用レティクルパタンを示す図である。 図 8は a 1-0.2， a 2=2.0, a 3 =0.3 mの図 7のレティクルパタンを 用いた場合の転写パタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を示す 図である。
図 9は a 1-0.2， a 2=3.0, a 3 =0.3；/ mの図 7のレティ クルパタンを 用いた場合の転写パタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を示す 図である。
図 1 0は a 1=0.2， a 2=5.0, a 3 =0.3；/ mの図 7のレティ クルパタン を用いた場合の転写パタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を示 す図である。
図 1 1は a
Figure imgf000005_0001
mの図 7のレティ クルパタン を用いた場合の転写パタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を示 す図である。
図 1 2は a 1=0.2， a 2=5.0, a 3
Figure imgf000005_0002
mの図 7のレティ クルパタン を用いた場合の転写バタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を示 す図である。
図 1 3は a 1-0.1， 2=5.0, a 3
Figure imgf000006_0001
mの図 7のレティ クルパタン を用いた場合の転写バタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を示 す図である。
図 1 4は、 比較データを示す図である。
図 1 5は、 本発明の第 4の焦点評価用レティクルバタンを示す図であ る
図 1 6は、 本癸明の第 5の焦点評価用レティクルパタンを示す図であ る。
図 1 7は、 ステツパ装置を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
[第 1の実施例]
図 1は、 本発明の第 1の実施例を示す焦点評価用パタンである。 図 1 では、 幅 a〃mの横長のラインパタン 1 1力 ?、 縦に a mの間隔で配置 されている。 パタン幅 aは、 露光を行うステツバの解像限界以下の線幅 である。 ここでは、 N. A. (レンズの開口数， Numerical Aparture) = 0. 5〃m、 i線（3 6 5 nm) を用いたので、 理論上ステツバの解像限 界 Rは、
R= k
N. A. λ ：露光波長
Ν. Α. ： レンズの開口数 k = 0. 5 (定数）
より、
0. 365
R = 0. 5 X = 0. 365
0. 5 となる。 従って、 ノ、。タン幅およびパタン間隔 aは、 理論上 0. 365；/ m以下の値であればよい。
次に、 図 1の焦点評価用レティクルバタンをウェハ上に転写した時の転 写パタンについて説明する。
図 2 (a) 【ま、 図 1のレチイクルパタンのパタン幅およびパタン間隔 a 値が 0. 35 mの場合の転写パタンである。 ライ ンパタンの端部は、 丸みをおびた形状となっている力 各ラインパタンは、 分離している。 図 2 (b) は、 図 1のレチイクルパタンのパタン幅およぴパ夕ン間隔 a値 が 0. 30 mの場合の転写パタンである。 各ライ ンパタンは、 分離せ ず、 転写パタンの端部は、 波状となっている。 図 2 (c) は、 図 1のレ チイ クルパタンのパタン幅およびパタン間隔 a値が 0. 2 5 mの場合 の転写パタンである。 各ラインパタンは、 分離せず、 転写パタンは、 大 きな四角形となっている。 図 2 (d) は、 図 1のレチイクルパタンのパタ ン幅およびパタン間隔 a値が 0. 20； mの場合の転写パタンである。 各ラインパタンは、 分離せず、 転写パタンは、 大きな四角形となってい o
ここで、 先の a値は、 ウェハ上に転写した場合の数値で、 レティクル上 ではその 5倍の値となる （1Z5縮小の場合） 。 また、 露光時間は、 16 0 msecとし λ：。
このように、 解像限界以下のパタン幅およびパタン間隔では、 パタン は、 正確に分離もしくは解像せず、 パタン幅およびパタン間隔 a力、 0. 2 5 m以下では、 外観上大きな四角形のパタンとなる。
次に、 図 1のレティクルバタンを用いた焦点評価方法について説明す る o
まず、 図 1のレティクルパタンを準備する。 ここでは、 パタン幅および ノヽ。タン間隔が 0. 2 5 m (図 2 (c) ) のレティクルパ夕ンを用いた。 図 2 (c) に示したように、 このレティクルパタンを用いた場合は、 転写 パタンの形状が外観上大きな四角形となり、 寸法測定が容易になる。 こ のレティクルパタンを、 あらかじめレジストを塗布したウェハの区画さ れた複数のエリアに、 それぞれウェハ位置を変化させて、 パタンをゥェ ハ上に転写（露光 ·現像） する。 ここで、 露光量は一定とし、 露光時間は
1 6 0msec.とした。 ウェハ位置は、 センサが設定したウェハ位置を基準 (0) とし、 この基準から上方向 （+ ) に 0.1、 0.2および 0.3 変化 させ、 基準から下方向 （一） に 0.1、 0.2および 0.3 変化させた。 次に、 ウェハ上に転写された転写パタンの X軸方向の寸法を光学式寸法 測長機で測定する。
図 3のグラフ 1に、 この場合の X軸方向の寸法とウェハ位置との関係 を示す。 このグラフ 1の最大値が焦点のあったウェハ位置 （べストフォー カス位置） となる。 つまり、 この場合、 焦点のあった位置が、 センサ設定 位置より 0.1 / mずれていたことになる。
このように、 一定の露光条件で、 ウェハ位置と転写パタンの X軸方向の 寸法の相関図からべストフォーカス位置を判定することができ、 このべ ス トフォーカス位置とセンサ設定位置との差を考慮し、 センサ設定位置 を補正することによって、 より正確なパタン形成ができる。
ここで、 グラフ 2は、 本発明の効果を説明するためのデータで、 パタン 幅およびバタン間隔が 0. 5 mのレティクルパタンを用いて転写した 場合の転写パタンの y軸方向の寸法の測定結果である。 パタン幅および パタン間隔が 0 . 5 ;/ mの場合は、 各ラインパタンが分離かつ解像し、 全体が大きな四角形とならない。 この測定は、 S E M型寸法測長機で測 定した。 ここで、 S E M型寸法測長機を用いたのは、 光学式寸法測長機 では、 0 . 5 mという微細なライン幅が測定できないからである。 詳細 については、 実施例 3で詳しく説明する。
グラフ 1では、 焦点の合ったウェハ位置 （ベス トフォーカス位置） は、 + 0 . 1 mで、 ウェハ位置一 0 . 3〃 mの時の X軸方向寸法と、 変曲 点 （この場合ウェハ位置 + 0 . 1； mの時） の X軸方向寸法との差 （変換 差） が約 0 . 3 4〃 mである。
これに対し、 パタン幅およびパタン間隔が 0 . 5 mのレティクルパタ ンを用いた場合は、 変換差が約 0 . である。
従って、 本発明の焦点評価方法では 3倍以上の感度をもつことが分か る o
このように、 本発明の第 1の焦点評価用レティクルパタンを用いた焦 点評価方法によれば、 ウェハ位置の変化に対する転写バタン寸法の変換 量を大き くすることができ、 容易にベス トフオーカス位置を判定でき る。 従って、 このべストフォーカス位置の判定から、 ウェハ位置の微調 整を行うことにより正確なパタン形成を行うことができる。
図 3では、 グラフ 1およびグラフ 2とも寸法が小さくなる方向に転写パ タン幅が変動しているので、 凸形状のグラフとなっている。 し力 し、 露 光量が多くなるもしくは露光時間が長くなると、 寸法が大きくなる方向 に転写パタン幅が変動し、 凹形状のグラフとなる。 図 4に、 凸形状のグ ラフ (2)と、 凹形状のグラフ（1)とを模式的に示した。 グラフ（1)の場合は、 グラフの最小値が、 ベス トフォーカス位置となる。
つまり、 グラフの変曲点、 露光量が多いもしくは露光時間が長い場合は 最大値、 少ない場合は最小値が焦点のあったウェハ位置 （べス トフオーカ ス位置） となる。
[第 2の実施例]
図 5は本発明の第 2の焦点評価用レティクルパタン 50で、 四角形状の パタン 5 1の周囲には、 複数の三角形状の鋸歯部 5 2が形成されてい る。 この四角形状のパタン 5 1の形状は適宜変更可能である。 この三角 形状の鋸歯部 5 2は、 底辺 2 a、 高さ a mの直角二等辺三角形であ o
図 6 (a) 、 図 6 (b) 、 図 6 (c) および図 6 (d) に、 図 5の焦点評 価用レティ クルパタンをウェハ上に転写した時の転写パタンを示す。 図 6 (a) は、 図 5の aの値が 0. 3 5 mの場合の転写パタンである。 転 写パタンの端部は、 波状となっている。 図 6 (b) は、 図 5の aの値が 0. 3 0 mの場合の転写パタンである。 転写パタンは、 略四角形と なっている。 図 6 (c) は、 図 5のレチイクルパタンの aの値が' 0. 2 5 / mの場合の転写パタンである。 転写パタンは、 略四角形となってい る。 図 6 (d) は、 図 5のレチイクルパタンの aの値が 0. 2 0 / mの場 合の転写パタンである。 転写パタンは、 略四角形となっている。 ここ で、 先の a値は、 ウェハ上に転写した場合の数値で、 レティクル上では その 5倍の値となる （ 1 5縮小の場合） 。 また、 露光時間は、 1 6 0 msecとした。
このように、 解像界以下のパタン幅およびパタン間隔では、 パタンは、 正確に解像せず、 バタン幅およびバタン間隔 aが、 0. 3 0 m以下で は、 外観上略四角形のパタンとなる。
従って、 たとえば、 a = 0. 3 0 / mの図 5のレティクルパタンを実施 例 1 と同様に、 ウェハ位置を変化させて転写し、 転写パタンの X軸方向 の測長を行えば、 図 3のグラフ 1のようなウェハ位置の変化に対して転 写バタン寸法の変換量の大きいグラフが得られる。
このように、 本発明の第 2の焦点評価用レティクルパタンを用いた焦 点評価方法によれば、 ウェハ位置の変化に対する転写バタン寸法の変換 量を大き くすることができ、 容易にべス トフォ一カス位置を判定でき る。 従って、 このべストフォーカス位置の判定から、 ウェハ位置の微調 整を行うことにより正確なパタン形成を行うことができる。
[第 3の実施例]
図 7 (a) は本発明の第 3の焦点評価用レティクルパタンで、 2 5 ;z m 四方の第 1の四角形状のパタン部 7 1の周囲に、 複数の四角形状の櫛歯 部 7 2が形成されている。 この第 1の四角形状のパタン部 7 1の形状は 適宜変更可能であり、 例えば 1 0 もしくは 4 0 m四方でもよい。 ま た、 長方形状でもよい。 図 7 (b) は、 図 7 (a) の左上部（部分 A)拡大 図である。 図 7 (b) に示すように、 この四角形状の櫛歯部 7 2は、 幅 a 3毎に配置された、 幅 a l、 長さ a2の四角形で構成されている。 この図 7 ( a ) および図 7 (b) に示したレティクルパタンを用いた焦点評価方法 について以下に説明する。
( i ) a 1=0.2 μ τα, a2=2.0 μ m, a 3=0.3 mの図 7 ( a ) レ ティクルパタンを用いた焦点評価方法を説明する。 まず、 al=0.2 ; m、 a 2=2.0 μ m, a3=0.3〃 mの図 7 ( a ) のレティ クルパタンを準備す る。 次に、 あらかじめレジストを塗布したウェハの区画された複数のェ リアに、 それぞれウェハ位置を変化させて、 パタンをウェハ上に転写（露 光 '現像） する。 ここで、 露光量および露光時間は一定とした。 ウェハ位 置は、 センサが設定したウェハ位置を 0 (基準） として、 + 1.5 « mから 一 1.5 mまで変化させた。 次に、 ウェハ上に転写された転写パタンの X軸方向の寸法を光学式寸法測長機で測定する。 ここで、 光学式寸法測 長機は、 第 1の実施例中で説明した S EM型測定機より安価で、 汎用性 があり、 また、 測定時間が短くかつ全自動測定が可能であるという利点 がある。 せ、 分解能が悪い。 つまり、 実施例 1で示したような、 0.5 m程度の微細なバタン幅は測定できない。 この場合の転写バタンの X軸 方向の寸法とウェハ位置との関係を図 8に示した。 この場合、 焦点の 合ったウェハ位置 （ベストフォ一カス位置） は、 0 mで、 ウェハ位置— 1.5 mの時の X軸方向寸法と、 最大値 （この場合ウェハ位置 0； mの 時の X軸方向寸法 =2 9.0) との差（変換差） が約 0. 8 1 である。 図 1 4に、 比較データを示す。 図 1 4のグラフ 1は、 パタン幅およびパ 夕ン間隔が 0. 5 mのレティクルパタンをウェハ位置を変化させて転 写（露光 ·現像） した転写パタンの y軸方向の寸法を S EM型寸法測長機 で測定した場合の結果を示す図である。 この場合、 ウェハ位置— 1.5 mの時の y軸方向寸法と、 最大値（この場合ウェハ位置 0 mの時の X軸 方向寸法 = 2 9.0) との差（変換差）が約 0. 30 である。 ここで、 この場合の変換差（0.30 /zm)力 s、 図 3のグラフ 2の場合（変換差 =0. 1 // m) より大きいのは、 ウェハ位置を大きく変化（+1.5 から- 1.5 mまで） させたからである。 このように、 図 7 ( a ) のレティクルパタ ンの al、 a2および a3をそれぞれ 0.2 m、 2.0 mおよび 0.3 m とすると、 ノ、。タン幅およびパタン間隔が 0. 5 mのラインパタンを用 いた場合（変換差 =約 0. 30 /zm) の約 2.7倍の変換差が得られる。 さ らに、 このパタンは、 光学式寸法測長機で測定が可能であるので、 容易 にかつ短時間でバタン寸法の測定ができる。
参考までに、 光学式測長機での、 ラインパタンのパタン寸法の測定結果 を図 1 4のグラフ 2に示す。 光学式寸法測長機では、 分解能が悪いの で、 パタン幅およびパタン間隔が 1. 5 m程度のラインパタンを用い なければ、 その転写パタンのパタン寸法が測定できない。 この場合、 グ ラフ 2に示すように、 変換差は約 0.1 1；/mであり、 グラフ 1の場合の 1 3となる。 従って、 光学式寸法測長機で測定を行う場合は、 図 7の ように解像限界以下の櫛歯部をバタン周辺に形成バタンしたレティ クル パ夕ンを用いれば、 パ夕ン幅およびパタン間隔が 1.5 mのラインパタ ンを用いた場合の約 8倍の感度が得られる。
( i i ) a 1=0.2 μ m, a 2=3.0 μ m a3=0.3 / mの図 7 ( a) レ ティクルパタンを用いて （ i ) と同様に転写した場合を説明する。 この場 合の転写バタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を図 9に示し た。 この場合、 焦点の合ったウェハ位置 （ベス トフォーカス位置） は、 0 mで、 ウェハ位置一 1.5； mの時の X軸方向寸法と、 最大値 （この場 合ウェハ位置 0 mの時の X軸方向寸法 = 3 1.0) との差（変換差） が約 0. Ί 2 μ mである。
( i i i ) a l=0.2 « m、 a2=5.0 / m、 a3=0.3 /i mの図 7 (a) レ ティクルパタンを用いて （ i ) と同様に転写した場合を説明する。 この場 合の転写パタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を図 1 0に示し た。 この場合、 焦点の合ったウェハ位置（ベストフォーカス位置） は、 0 μ mで、 ウェハ位置一 1.5 mの時の X軸方向寸法と、 最大値 （この場 合ウェハ位置 0 の時の X軸方向寸法 = 3 5.0) との差（変換差） が約 0.8 0 mである。
( i ) ( i i ) および（ i i i ) に示したように、 図 7 (a) のラインパ タンの al、 a3をそれぞれ 0,2 m、 0.3 mとすると、 長さ a 2にかか わらず 0.7〜 0.8 / mの変換差が得られる。 これは、 パタン幅およびパ タン間隔が 0. 5 mのラインパタンを用いて S EM型寸法測長機で測 定した場合の変換差（約 0. 3 0 m) の 2.4〜 2.8倍である。 また、 これは、 パタン幅およびパタン間隔が 1. 5 mのラインパタンを用い て光学式寸法測長機で測定した場合の変換差（約 0. 1 1 m) の約 7〜 8倍である。 ( i v) さらに、 al = 0.1 «m、 a2=5.0 ^ m, a3=0.2 / mの図 7 (a) レティクルパタンを用いて （ i ) と同様に転写した場合を説明す る。 この場合の転写パタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を図 1 1に示した。 この場合、 焦点の合ったウェハ位置 （ベス トフォーカス位 置） は、 0 mで、 ウェハ位置— 1.5 mの時の X軸方向寸法と、 最大 値（この場合ウェハ位置 の時の X軸方向寸法 =35.0) との差 （変 換差） が約 0.70 mである。 この数値も、 ノ、。タン幅およぴパタン間隔 が 0. 5 のラインパタンを用いた場合の変換差（約 0. l〃m) の 7 倍である。
(V ) a 1=0.2 ^ m, a 2=5.0 μ a3 = 0.2 / mの図 7 (a) レ ティクルパタンを用いて （ i ) と同様に転写した場合を説明する。 この場 合の転写パタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を図 1 2に示し た。 この場合、 焦点の合ったウェハ位置 （ベストフォーカス位置） は、 0 〃mで、 ウェハ位置一 1.5 mの時の X軸方向寸法と、 最大値（この場 合ウェハ位置 0 mの時の X軸方向寸法 =35.0) との差（変換差） が約 0.34； mである。 この数値は、 パタン幅おょぴパタン間隔が 0. 5 mのラインバタンを用いて S EM型寸法測長機で測定した場合の変換差 (約 0. 30 m)の 1.13倍であり、 バタン幅およびパタン間隔が 1. 5 μ mのラインバタンを用いて光学式寸法測長機で測定した場合の変換 差（約 0. 1 1 m) の約 3倍である。 が、 （ i ) 〜 （ i V) の結果の約半 分の感度である。
( V i ) a 1=0.1 μ ΐΆ, a 2=5.0 μ m, 33=0.3 / 111の図7 ( 3) レ ティクルバタンを用いて （ i ) と同様に転写した場合を説明する。 この場 合の転写バタンの X軸方向の寸法とウェハ位置との関係を図 1 3に示し た。 この場合、 焦点の合ったウェハ位置 （ベストフォーカス位置） は、 0 〃mで、 ウェハ位置— 1.5 //mの時の X軸方向寸法と、 最大値（この場 合ウェハ位置 0 mの時の X軸方向寸法 = 2 7.0) との差（変換差） が約 0.3 1〃 mである。 この数値は、 パタン幅およびパタン間隔が 0. 5 μ mのラインパタンを用いて S EM型寸法測長機で測定した場合の変換差 (約 0. 3 0 Λ ΐΏ) の 1.0 3倍であり、 パタン幅およびパタン間隔が 1. 5 // mのラインパタンを用いて光学式寸法測長機で測定した場合の変換 差（約 0. 1 1 〃m) の約 3倍である。 が、 （ i ) 〜 （ i V) の結果の約半 分の感度である。
以上、 （ i ) 〜 （V i ) の変換差のデータを表 1に示す。
表 1 [单位： μ m]
Figure imgf000015_0001
このように、 図 7 (a) の焦点評価用レティクルパタンを用いた場合 は、 ウェハ位置の変化に対するバタン寸法の変換量を大きくすることが できる。 従って、 容易にべストフォーカス位置を判定でき、 このべスト フォーカス位置の判定から、 ウェハ位置の微調整を行うことにより正確 なパタン形成を行うことができる。
[第 4の実施例]
鋸歯部あるいは櫛歯部の形状は、 適宜変更可能である。 図 1 4および図 1 5に他の例を示す。 図 1 4は、 鋸歯部の形状を二等辺三角形状にした 例で、 図 1 5は、 櫛歯部の形状を正四角形状にした例である。
また、 このような鉅歯部もしくは櫛歯部は、 X軸方向もしくは y軸方向 に形成するだけでも効果がある力 s、 パタンの全周囲に形成すれば、 同一 パタンで、 Xおよび y方向の焦点評価が同時に行える。 産業上の利用可能性 第 1の発明によれば、 焦点評価用パタン中に、 基体上に描かれたパタン であって、 前記基体上の光源から光を照射した場合に、 前記基体下のゥ ェハ上に解像し得る線幅で描かれた第 1のパタン部と、 前記第 1のバタ ン部に隣接して形成された第 2のバタン部であって、 解像し得ない線幅 で描かれた、 もしくは解像し得ない距離離間された微細パタンを有する 第 2のパタンとを形成したので、 このパタンを用いた場合は、 ウェハ位 置の変化に対するパタン寸法の変換量を大きくすることができる。
また、 第 2の発明によれば、 第 1の発明の焦点評価用パタンをウェハ上 に転写する工程で、 前記焦点評価用パタンと、 前記ウェハ設定位置との 間の距離を変化させて複数回転写し、 前記複数回の転写で前記ウェハ上 に転写された各転写パタンの前記第 1のバタン部に対応する第 1の転写 部の端部から、 前記第 2のバタン部に対応する第 2の転写部の端部まで の距離を測定し、 この測定結果から焦点のあった前記ウェハ設定位置を 判定したので、 容易にべストフォーカス位置を判定できる。
従って、 このべストフォーカス位置の判定から、 ウェハ位置の微調整を 行うことにより正確なパタン形成を行うことができる。

Claims

請求の範囲
1 . 第 1のパタン部と、
前記第 1のバタン部の端部のすくなくとも一部に解像限界以下の線幅で 描かれた第 2のパタン部と、
を有することを特徴とする焦点評価用バタン。
2 . 第 1のパタン部と、
前記第 1のパタン部の端部のすくなくとも一部に隣接して描かれた第 2 のバタン部であって、 解像限界以下の間隔に離間して配置された少なく とも 2つの微細パタンを有する第 2のパタンと、
を有することを特徴とする焦点評価用バタン。
3 . 前記第 1のパタン部が略矩形状であることを特徴とする請求項 1お よび 2記載の焦点評価用パタン。
4 . 前記第 2のバタン部が略三角形状であることを特徴とする請求項 1 記載の焦点評価用パタン。
5 . 前記第 2のバタン部が略矩形状であることを特徴とする請求項 1記 載の焦点評価用バタン。
6 . 前記第 2のバタン部が前記第 1のバタン部の全周辺にわたって形成 されていることを特徴とする請求項 1および 2記載の焦点評価用バタ ン。
7 . 第 1のパタン部と、
前記第 1のパタン部の端部のすくなくとも一部に解像限界以下の線幅で 描かれた第 2のパタン部と、
を有する焦点合わせようパタンを、 ウェハ上に転写する工程であって、 前記焦点評価用パタンと、 前記ウェハ間の距離を変化させて複数回転写 する工程と、 前記複数回の転写で前記ウェハ上に転写された各転写バタンの第 1の端 部から、 前記第 2のバタン部に対応する第 2の端部までの距離を測定す る工程と、
を有することを特徴とする焦点評価方法。
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