【手続補正書】
【提出日】平成17年2月10日(2005.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体上の、デバイスパターンと異なる位置に形成されたモニタ領域に対し、特定波長の平行光を照射するための照明手段と、前記モニタ領域からの回折光強度を検出する手段と、このモニタ領域からの回折光強度に基づいて前記デバイスパターン寸法を評価するデバイスパターン評価手段とを有することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項２】
請求項１のパターン寸法評価装置において、前記被処理体のモニタ領域には、モニタパターンが設けられており、このモニタパターンは、デバイスパターンとは異なる要素パターンで構成され、このモニタパターンからの回折光をデバイスパターンからの回折光と分離して検出できるように構成されていることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項３】
請求項２記載のパターン寸法評価装置において、前記モニタパターンは、
前記デバイスパターンと異なるピッチで形成され、このモニタパターンからの回折光をデバイスパターンからの回折光と分離して検出できるように構成されていることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項４】
請求項２記載のパターン寸法評価装置において、前記モニタパターンは、
パターンの周期性の方向が、前記デバイスパターンと異なるように形成され、このモニタパターンからの回折光をデバイスパターンからの回折光と分離して検出できるように構成されていることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項５】
請求項２記載のパターン寸法評価装置において、前記モニタパターンは、
露光用パターン要素の間隔が解像限界以下となるように隣接して周期的に配置してなる露光パターンを通してレジストを露光することで形成されたものであることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項６】
請求項１記載のパターン寸法評価装置において、前記モニタ領域は、全体に亘って略均一の現像速度となるように露光され、現像の進行に伴い徐々にかつ略均一に膜減りが生じるように形成されていることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項７】
請求項６記載のパターン寸法評価装置において、前記モニタ領域は、デバイスパターンを作成したマスクと同一面内に作成したマスクパターンを用いてデバイスパターンと同一条件で露光することにより作成するものであって、モニタ領域形成用のマスクパターンは、露光条件に対して被処理体上に０次回折光しか到達しないピッチを有する規則パターンであり、かつ、現像の進行に伴い徐々にかつ略均一に膜減りが生じるような透過率となるようにマスクパターンの抜きと残しの比率が設計されたものであることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項８】
請求項１記載のパターン寸法評価装置において、前記デバイスパターン評価手段は、前記モニタ領域からの０次回折光若しくは１次回折光の光強度に基づいてデバイスパターン寸法を評価するものであることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項９】
請求項８記載のパターン寸法評価装置において、前記照明手段は、照明光をモニタ領域に対して垂直に照射する手段を有し、前記回折光強度検出手段は、前記モニタ領域から略垂直に得られる０次回折光を検出する手段を有することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１０】
請求項８記載のパターン寸法評価装置において、前記照明手段は、照明光をモニタ領域に対して斜め方向から照射する手段を有し、前記回折光強度検出手段は、
前記モニタ領域から略垂直に得られる１次回折光を検出する手段を有することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１１】
請求項８記載のパターン寸法評価装置において、前記照明手段は、０次回折光検出用の照明光をモニタ領域に対して垂直に照射する手段と、１次回折光検出用の照明光をモニタ領域に対して斜め方向から照射する手段とを有し、前記回折光強度検出手段は、前記モニタ領域から略垂直に得られる０次回折光及び１次回折光を検出する手段を有することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１２】
請求項８記載のパターン寸法評価装置において、モニタ領域からの１次回折光の検出結果とモニタ領域・デバイスパターンからの０次回折光の検出結果との論理積から、モニタ領域の位置を検出するモニタ領域検出手段を有することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１３】
請求項１記載の装置において、前記照明手段と回折光の検出手段とを保持するモニタヘッドと前記回折光の検出手段による検出に基づいてモニタ領域を検知する手段とを有し、検知したモニタ領域に対し、このモニタヘッドを駆動・位置決めするモニタヘッド位置決め手段を有することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１４】
請求項１のパターン寸法評価装置において、この装置は、デバイスパターンの現像終点を検出するのに適用されるものであって、前記パターン寸法評価手段は、
モニタ領域からの回折光の強度変化に基づいて現像の終点を判断する手段を有することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１５】
請求項１４記載のパターン寸法評価装置において、前記現像の終点を判断する手段は、回折光強度の時間微分値を求め、予め求められている現像時間と回折光強度の時間微分値との関係と照合することにより、現像の終点を検出するものであることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１６】
請求項１４のパターン寸法評価装置において、照明手段からモニタ領域に照射される照明光として、モニタ領域の膜減りに伴う回折光の強度変化が極大・極小を有する波長の光を用い、現像の終点を予測する手段は、検出された回折光強度変化の極大・極小に基づいて現像終点を予測することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１７】
請求項１４のパターン寸法評価装置において、照明手段からモニタ領域に照射される照明光として、モニタ領域の膜減りに伴う回折光の強度変化の時間微分値が極大・極小を有する波長の光を用い、現像の終点を予測する手段は、検出された回折光強度変化の時間微分値の極大・極小に基づいて現像終点を予測することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１８】
請求項１４のパターン寸法評価装置において、照明手段からモニタ領域に照射される照明光として２以上の異なる波長の光を用い屡ことを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項１９】
請求項１４記載のパターン寸法評価装置において、前記モニタ領域は、
デバイスパターンに対する現像終点に基づいて決定されたタイミングで所定の膜厚となるように露光されており、前記現像の終点を予測する手段は、前記モニタ領域が前記所定の膜厚となる回折光の強度を検出することで現像終点を予測することを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項２０】
請求項１４のパターン寸法評価装置において、前記現像の終点を予測する手段は、前記デバイスパターンからの回折光の強度が所定の値を超えたことに基づいて現像終点を予測するものであって、前記現像終点を予測するために検出する所定の値は、
現像開始直後の回折光の強度変化の大きい範囲に設定されていることを特徴とするパターン寸法評価装置。
【請求項２１】
被処理基板上のレジスト膜を露光し、前記レジスト膜を現像することによってデバイスパターン及びモニタパターンを形成し、デバイスパターンの寸法をモニタパターンに基づいて評価する、パターン寸法評価方法であって、
モニタマスクパターンを設計するステップであって、前記モニタマスクパターンはデバイスパターンの素子のピッチより小さいピッチで並列配置された前記モニタパターンを前記レジスト膜に形成するように構成され、前記現像の終点における前記モニタパターンからの反射光強度の変化が、前記デバイスパターンからの反射光強度の変化よりも大きくなるように前記モニタマスクパターンが構成されているステップと、
デバイスマスクパターンと設計された前記モニタマスクパターンとを具備するマスクを用いて前記レジスト膜を１ショットで露光するステップと、
露光されたレジスト膜を現像することによって、前記デバイスパターン及びモニタパターンを形成するステップと、
現像後、所定の波長の平行光を前記モニタパターンに照射するステップと、
前記モニタパターンからの回折光強度を検出するステップと、
前記デバイスパターンを形成するための照射量と略同一の照射量で形成されたモニタパターンからの回折光強度に基づいて前記デバイスパターンの寸法を評価するステップとを含むパターン寸法評価方法。
【請求項２２】
前記モニタパターンからの回折光と前記デバイスパターンからの回折光と分離して検出できるようにするために、前記モニタパターンのピッチは前記デバイスパターンのピッチとは異なることを特徴とする請求項２１に記載のパターン寸法評価方法。
【請求項２３】
前記モニタパターンからの回折光とデバイスパターンからの回折光とを分離して検出できるようにするために、前記モニタパターンの周期的なパターンの配列方向がデバイスパターンの配列方向と異なることを特徴とする請求項２１に記載のパターン寸法評価方法。
【請求項２４】
前記モニタパターンからの０次回折光または１次回折光の回折光強度に基づいてデバイスパターンの寸法の評価が行われることを特徴とする請求項２１に記載のパターン寸法評価方法。
【請求項２５】
被処理基板上のレジスト膜を露光し、前記レジスト膜を現像することによってデバイスパターン及びモニタ領域を形成し、前記デバイスパターンの寸法をモニタ領域に基づいて評価する、パターン寸法評価方法であって、
現像の進行に伴い、徐々に膜減りが生じるような前記モニタ領域をレジスト膜に形成するようなモニタマスクパターンを設計するステップと、
前記デバイスマスクパターンと設計された前記モニタマスクパターンとを具備するマスクを用いて前記レジスト膜を１ショットで露光するステップと、
露光されたレジスト膜を現像することによって、前記レジスト膜にデバイスパターン及びモニタ領域を形成するステップと、
現像後、所定の波長の平行光をモニタ領域に照射するステップと、
前記モニタ領域からの回折光強度を検出するステップと、
デバイスパターンを形成するための照射量と略同一の照射量で形成されたモニタ領域からの回折光強度に基づいて前記デバイスパターンの寸法を評価するステップとを含むパターン寸法評価方法。
【請求項２６】
デバイスパターンの寸法評価は、前記モニタ領域からの０次回折光強度に基づいて行われることを特徴とする請求項２５に記載のパターン寸法評価方法。
【請求項２７】
被処理基板上のレジスト膜を露光し、前記レジスト膜を現像することによってデバイスパターンを形成する、パターン形成方法であって、
モニタマスクパターンを設計するステップであって、前記モニタマスクパターンはデバイスパターンの素子のピッチより小さいピッチで並列配置された前記モニタパターンを前記レジスト膜に形成するように構成され、前記現像の終点における前記モニタパターンからの反射光強度の変化が、前記デバイスパターンからの反射光強度の変化よりも大きくなるように前記モニタマスクパターンが構成されているステップと、
デバイスマスクパターンと設計された前記モニタマスクパターンとを具備するマスクを用いて前記レジスト膜を１ショットで露光するステップと、
露光されたレジスト膜を現像するステップと、
現像中、所定の波長の平行光をモニタパターンに照射するステップと、
前記現像中のモニタパターンからの回折光強度を検出するステップと、
デバイスパターンを形成するための照射量と略同一の照射量で形成されたモニタパターンからの回折光強度に基づいて前記デバイスパターンの寸法を評価するステップと、
前記デバイスパターンの寸法評価の結果に基づいてデバイスパターンの現像時間を制御するステップとを含むパターン形成方法。
【請求項２８】
被処理基板上のレジスト膜を露光し、前記レジスト膜を現像することによってデバイスパターンを形成する、パターン形成方法であって、
現像の進行に伴い、徐々に膜減りが生じるようにモニタ領域をレジスト膜に形成するようなモニタマスクパターンを設計するステップと、
デバイスマスクパターンと設計された前記モニタマスクパターンとを具備するマスクを用いて前記レジスト膜を１ショットで露光するステップと、
露光されたレジスト膜を現像することによって、レジストのデバイスパターン及びモニタ領域を形成するステップと、
前記現像中に所定の波長の平行光をモニタ領域に照射するステップと、
前記現像中のモニタ領域からの回折光強度を検出するステップと、
デバイスパターンを形成するための照射量と略同一の照射量で形成されたモニタ領域からの回折光強度に基づいて前記デバイスパターンの寸法を評価するステップと、
前記デバイスパターンの寸法評価の結果に基づいてデバイスパターンの現像時間を制御するステップとを含むパターン形成方法。
【請求項２９】
前記モニタパターンを形成するために用いられるマスクは、以下の式によって定まる条件を満たすピッチｐのモニタパターンを有する、
λ／ｐ≧（１＋σ）ＮＡ、
ここで、λは露光波長、σはコヒーレントファクタ、ＮＡは０次回折光だけが基板上に到達することができる開口数であることを特徴とする請求項２５または請求項２８に記載のパターン形成方法。
【請求項３０】
前記モニタパターンを照明する平行光は、少なくとも二つの波長を有することを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載のパターン形成方法。
【請求項３１】
前記モニタパターンを照明する平行光はモニタパターン領域のレジスト膜の膜減りに伴って変化する回折光強度が極大値及び極小値を有する波長を有し、
現像の終了時間を検出するために、前記回折光の極大値及び極小値に基づいて前記デバイスパターンの寸法評価を行うことを特徴とする請求項２８に記載のパターン形成方法。