(57)【要約】【課題】  露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定する。【解決手段】  投影露光装置の投影光学系により基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、マスクパターンは、高低差のある基板３２上の各高さに転写される一のパターンを含み、基板３２上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板３２上における各高さに転写されるパターンＡ，Ｂの寸法差または終端部の後退量差が変動する。これにより、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることができる。【選択図】  図１
2006030466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影露光装置の投影光学系により基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、前記マスクパターンは、高低差のある前記基板上の各高さに転写される一のパターンを含み、前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における各高さに転写されるパターンの寸法差または終端部の後退量差が変動することを特徴とする露光マスク。
【請求項２】
前記マスクパターンは、高低差のある前記基板上の各高さに転写される前記一のパターンが連なって配置されているパターンを含む請求項１記載の露光マスク。
【請求項３】
投影露光装置の投影光学系により基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、前記マスクパターンは、パターン端が内パターン及び外パターンをそれぞれ有するＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンまたはＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含み、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンまたは前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの中心に対して互いに対称となる内パターンの辺同士および外パターンの辺同士は高低差のある前記基板上の各高さに転写されるパターンであり、
前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが形成される位置同士の間の相対的な位置関係が変動することを特徴とする露光マスク。
【請求項４】
請求項１または２記載の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成するに際し、前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記パターンが形成される位置を測定することによって、測定された位置と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めることを特徴とするリファレンスデータ作成方法。
【請求項５】
請求項３記載の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成するに際し、前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが形成される位置同士の間の相対的な位置関係を測定することによって、測定された相対的な位置関係と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めることを特徴とするリファレンスデータ作成方法。
【請求項６】
請求項１または２記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、
前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記パターンを形成する第３の工程と、
前記基板上における前記パターンが形成された位置を測定する第４の工程と、
前記第４の工程で測定された位置に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を請求項４記載のリファレンスデータ作成方法の相関関係により求める第５の工程とを含むフォーカス測定方法。
【請求項７】
請求項３記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、
前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターンおよび前記外パターンのそれぞれを形成する第３の工程と、
前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが形成された位置同士の間の相対的な位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する第４の工程と、
前記第４の工程で測定された相対的な位置関係に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を請求項５記載のリファレンスデータ作成方法の相関関係により求める第５の工程とを含むフォーカス測定方法。
【請求項８】
請求項１または２記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定し、この測定値に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、前記投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、
前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記パターンを形成する第３の工程と、
前記基板上における前記パターンが形成された位置を測定する第４の工程と、
前記第４の工程で測定された位置に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める第５の工程と、
前記第５の工程で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する第６の工程とを含む露光装置管理方法。
【請求項９】
請求項３記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定し、この測定値に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、前記投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、
前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターンおよび前記外パターンのそれぞれを形成する第３の工程と、
前記基板上における前記内パターンおよび前記外パターンのそれぞれが形成された位置同士の間の相対的な位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する第４の工程と、
前記第４の工程で測定された相対的な位置関係に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める第５の工程と、
前記第５の工程で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する第６の工程とを含む露光装置管理方法。
【請求項１０】
電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法であって、
請求項１または２記載の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて請求項６記載のフォーカス測定方法により前記一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、前記拡散データとして前記他のロットの処理にフィードバックすることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【請求項１１】
電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法であって、
請求項３記載の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて請求項７記載のフォーカス測定方法により前記一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、前記拡散データとして前記他のロットの処理にフィードバックすることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【請求項１２】
前記デフォーカス量は、被露光ウェハの周縁部における欠けショット領域に対する露光によって求められる請求項１０または１１記載の電子デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子デバイス製造等で使用される露光マスク並びにリファレンスデータ作成方法、それを用いたフォーカス測定方法、露光装置管理方法及び電子デバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子デバイス製造における微細加工技術の進展に伴い、リソグラフィー工程でのフォーカスマージンが狭くなってきている。そのため、少ないプロセスマージンを有効活用して安定した歩留りを維持するために、より高精度なフォーカス管理が必要となっている。
【０００３】
レジストパターンを用いた従来のフォーカス測定方法としては、ＳＭＰ法（特許文献１参照）又はＰＳＦＭ法（特許文献２参照）等が挙げられる。
【０００４】
ＳＭＰ法は、マスク上に形成された菱形パターンをウェハ上に転写したときに転写されたパターンの寸法がベストフォーカスで最大になることを利用したフォーカス測定方法である。
【０００５】
一方、ＰＳＦＭ法は、所謂レベンソン型の位相シフトマスク（Alternating Phase Shift Mask）を用いて、孤立線状の遮光パターンの両側で位相差が１８０°以外（最適値は９０°）になるようなパターンをデフォーカス状態で露光したときに前述の孤立線パターンの像が横方向（孤立線パターンの延びる方向に対して垂直な方向）に移動する現象を利用したフォーカス測定方法である。
【０００６】
ＳＭＰ法では、菱形パターンのサイズを変えたり、又は鋭角に交わる２組の周期パターンの２重露光によって菱形パターンを形成する場合において周期パターンの周期を変えたりすること等により、孤立パターンだけではなく様々な周期パターンの露光時におけるフォーカス測定に応用可能である。
【０００７】
一方、ＰＳＦＭ法では、孤立線パターン像の移動距離はベストフォーカス近傍でフォーカスに対してほぼ直線的に変化するため、１度の露光によって符号付きのデフォーカス量（フォーカス値のベストフォーカス値に対する差）を決定することができる。
【特許文献１】米国特許第４９０８６５６号明細書
【特許文献２】米国特許第５３００７８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＳＭＰ法及びＰＳＦＭ法にはそれぞれ次のような問題がある。
【０００９】
まず、ＳＭＰ法では、転写された菱形パターンの寸法が最大（極大）になる条件としてベストフォーカスを決定するため、フォーカス条件を徐々に変えながら複数回露光を繰り返し行なうことにより、パターン寸法変化を測定しなければならない。従って、露光装置のフォーカス制御に関する不安定性、例えばフォーカス決定精度又は露光量均一性等の不安定性に起因する測定誤差を無視することができないという問題がある。すなわち、高精度なフォーカス測定が困難であるという問題がある。
【００１０】
さらに、ＳＭＰ法では、転写された菱形パターンの寸法とフォーカスとの関係を予め求めておいたとしても、パターン寸法変化はプラス・マイナスの両デフォーカス方向においてほぼ対称となるため、少なくとも２つのフォーカス条件で露光を行なわなければ、デフォーカスの方向を判断することができない。すなわち、符号付きのデフォーカス量を簡単に測定できないという問題がある。
【００１１】
一方、ＰＳＦＭ法では、その原理上、所謂レベンソン型の位相シフトマスクを用いなければならない。ところが、一般的に、レベンソン型の位相シフトマスクの作成には、多くの工程数と高い加工精度とが要求される。従って、バイナリマスクと比較してレベンソン型位相シフトマスクのコストパフォーマンスは必然的に悪くなる。さらに、ＰＳＦＭ法では、９０°（１８０°以外）の位相シフターを用いるのに対して、一般的なデバイス製造においては１８０°の位相シフターを用いるため、ＰＳＦＭ法においては、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用マスクに配置することが難しいという問題がある。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、前記に鑑み、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定するために有効な露光マスク及びリファレンスデータ作成方法、それを用いたフォーカス測定方法、露光装置管理方法及び電子デバイス製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、この発明の請求項１記載の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系により基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、前記マスクパターンは、高低差のある前記基板上の各高さに転写される一のパターンを含み、前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における各高さに転写されるパターンの寸法差または終端部の後退量差が変動する。
【００１４】
請求項２記載の露光マスクは、請求項１記載の露光マスクにおいて、前記マスクパターンは、高低差のある前記基板上の各高さに転写される前記一のパターンが連なって配置されているパターンを含む。
【００１５】
請求項３記載の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系により基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、前記マスクパターンは、パターン端が内パターン及び外パターンをそれぞれ有するＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンまたはＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含み、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンまたは前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの中心に対して互いに対称となる内パターンの辺同士および外パターンの辺同士は高低差のある前記基板上の各高さに転写されるパターンであり、前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが形成される位置同士の間の相対的な位置関係が変動する。
【００１６】
請求項４記載のリファレンスデータ作成方法は、請求項１または２記載の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成するに際し、前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記パターンが形成される位置を測定することによって、測定された位置と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求める。
【００１７】
請求項５記載のリファレンスデータ作成方法は、請求項３記載の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成するに際し、前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが形成される位置同士の間の相対的な位置関係を測定することによって、測定された相対的な位置関係と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求める。
【００１８】
請求項６記載のフォーカス測定方法は、請求項１または２記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記パターンを形成する第３の工程と、前記基板上における前記パターンが形成された位置を測定する第４の工程と、前記第４の工程で測定された位置に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を請求項４記載のリファレンスデータ作成方法の相関関係により求める第５の工程とを含む。
【００１９】
請求項７記載のフォーカス測定方法は、請求項３記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターンおよび前記外パターンのそれぞれを形成する第３の工程と、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが形成された位置同士の間の相対的な位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する第４の工程と、前記第４の工程で測定された相対的な位置関係に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を請求項５記載のリファレンスデータ作成方法の相関関係により求める第５の工程とを含む。
【００２０】
請求項８記載の露光装置管理方法は、請求項１または２記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定し、この測定値に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、前記投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記パターンを形成する第３の工程と、前記基板上における前記パターンが形成された位置を測定する第４の工程と、前記第４の工程で測定された位置に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める第５の工程と、前記第５の工程で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する第６の工程とを含む。
【００２１】
請求項９記載の露光装置管理方法は、請求項３記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定し、この測定値に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、前記投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、前記投影露光装置の投影光学系により前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する第２の工程と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターンおよび前記外パターンのそれぞれを形成する第３の工程と、前記基板上における前記内パターンおよび前記外パターンのそれぞれが形成された位置同士の間の相対的な位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する第４の工程と、前記第４の工程で測定された相対的な位置関係に基づいて、前記第２の工程で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める第５の工程と、前記第５の工程で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する第６の工程とを含む。
【００２２】
請求項１０記載の電子デバイス製造方法は、電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法であって、請求項１または２記載の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて請求項６記載のフォーカス測定方法により前記一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、前記拡散データとして前記他のロットの処理にフィードバックする。
【００２３】
請求項１１記載の電子デバイス製造方法は、電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法であって、請求項３記載の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて請求項７記載のフォーカス測定方法により前記一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、前記拡散データとして前記他のロットの処理にフィードバックする。
【００２４】
請求項１２記載の電子デバイス製造方法は、請求項１０または１１記載の電子デバイス製造方法において、前記デフォーカス量は、被露光ウェハの周縁部における欠けショット領域に対する露光によって求められる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明の請求項１記載の露光マスクによれば、マスクパターンは、高低差のある基板上の各高さに転写される一のパターンを含み、基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板上における各高さに転写されるパターンの寸法差または終端部の後退量差が変動するので、基板上に転写される各高さのパターンの寸法差または終端部の後退量差に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることができる。
【００２６】
この第１の露光マスクによると、例えば高低差のある下地基板の異なる高さに配置されたスリット及び遮光部より得られる一のパターンを有するマスクパターンが設けられている。このため、基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板上におけるパターンが形成される寸法差が変動する。従って、基板上に転写されたパターンの寸法差の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることが可能となる。
【００２７】
また、第１の露光マスクによると、露光マスクとしてバイナリマスクを用いる場合にも、フォーカス測定用のテストパターンを露光マスク上に簡単に設けることができるので、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用マスクに配置することが容易になる。すなわち、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定するための露光マスクを、多くの工程数や高い加工精度を要求されることなく、コストパフォーマンス良く製造することができる。
【００２８】
尚、露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン寸法は、下地基板の高さ分シフトする。従って、下地基板の高さを変化させることにより、露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン寸法差の変動量および測定可能デフォーカス範囲を制御することが可能となる。
【００２９】
請求項２では、マスクパターンは、高低差のある基板上の各高さに転写される一のパターンが連なって配置されているパターンを含むので、例えば高低差のある下地基板の異なる高さに配置されたスリット及び遮光部を連ならせることより得られる一のパターンを有するマスクパターンが設けられていることにより、請求項１と同様の効果が得られる。
【００３０】
この発明の請求項３記載の露光マスクによれば、マスクパターンは、パターン端が内パターン及び外パターンをそれぞれ有するＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンまたはＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含み、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンまたはＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの中心に対して互いに対称となる内パターンの辺同士および外パターンの辺同士は高低差のある基板上の各高さに転写されるパターンであり、基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが形成される位置同士の間の相対的な位置関係が変動するので、この第２の露光マスクは、本発明の第１の露光マスクの特徴を有したＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンが設けられた露光マスクである。このため、基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板上における内パターン及び外パターンの相対位置関係が変動する。従って、この相対位置関係の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を三次元で簡単且つより高精度で見積もることが可能となる。また、内パターン及び外パターンの相対位置関係の変動量を重ね合わせ測定装置により測定することが可能となる。
【００３１】
また、第２の露光マスクによると、露光マスクとしてバイナリマスクを用いる場合にも、フォーカス測定用のテストパターンを露光マスク上に簡単に設けることができるので、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用マスクに配置することが容易になる。すなわち、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定するための露光マスクを、多くの工程数や高い加工精度を要求されることなく、コストパフォーマンス良く製造することができる。
【００３２】
この発明の請求項４記載のリファレンスデータ作成方法によれば、投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、基板上におけるパターンが形成される位置を測定することによって、測定された位置と基板上における投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めるので、本発明の第１の露光マスクを用いて、パターンの寸法差と露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めるため、該相関関係つまりリファレンスデータを簡単且つ精度良く求めることができる。
【００３３】
この発明の請求項５記載のリファレンスデータ作成方法によれば、投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが形成される位置同士の間の相対的な位置関係を測定することによって、測定された相対的な位置関係と基板上における投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めるので、本発明の第２の露光マスクを用いて、内パターン及び外パターンの相対位置関係と露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めるため、該相関関係つまりリファレンスデータを簡単且つ精度良く求めることができる。
【００３４】
この発明の請求項６記載のフォーカス測定方法によれば、基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、投影露光装置の投影光学系により感光剤に露光マスクのマスクパターンを転写する第２の工程と、マスクパターンが転写された感光剤を現像して、基板上にパターンを形成する第３の工程と、基板上におけるパターンが形成された位置を測定する第４の工程と、第４の工程で測定された位置に基づいて、第２の工程でマスクパターンを転写する際の基板上における投影露光装置のデフォーカス量を請求項４記載のリファレンスデータ作成方法の相関関係により求める第５の工程とを含むので、この第１のフォーカス測定方法によると、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明の第１の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、基板上にパターンを形成する。その後、パターンの形成寸法差を測定した後、該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求める。このため、１ショットで露光されるパターン内に、フォーカス測定用のテストパターンを設けておくことにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００３５】
この発明の請求項７記載のフォーカス測定方法によれば、基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、投影露光装置の投影光学系により感光剤に露光マスクのマスクパターンを転写する第２の工程と、マスクパターンが転写された感光剤を現像して、基板上に内パターンおよび外パターンのそれぞれを形成する第３の工程と、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが形成された位置同士の間の相対的な位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する第４の工程と、第４の工程で測定された相対的な位置関係に基づいて、第２の工程でマスクパターンを転写する際の基板上における投影露光装置のデフォーカス量を請求項５記載のリファレンスデータ作成方法の相関関係により求める第５の工程とを含むので、この第２のフォーカス測定方法によると、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明の第２の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、基板上に内パターン及び外パターンを形成する。その後、内パターン及び外パターンの相対位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定した後、該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求める。このため、１ショットで露光されるパターン内に複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けておくと共に重ね合わせ測定装置の自動測定機能を用いることにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高速度、高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００３６】
この発明の請求項８記載の露光装置管理方法によれば、基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、投影露光装置の投影光学系により感光剤に露光マスクのマスクパターンを転写する第２の工程と、マスクパターンが転写された感光剤を現像して、基板上にパターンを形成する第３の工程と、基板上におけるパターンが形成された位置を測定する第４の工程と、第４の工程で測定された位置に基づいて、第２の工程でマスクパターンを転写する際の基板上における投影露光装置のデフォーカス量を求める第５の工程と、第５の工程で得られたデフォーカス量に基づいて投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する第６の工程とを含むので、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明の第１の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、基板上にパターンを形成する。その後、パターンの寸法差を測定した後、該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求め、その後、該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に、複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けておくことにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得できる。従って、該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高精度で行なうことが可能となる。
【００３７】
この発明の請求項９記載の露光装置管理方法によれば、基板上に感光剤を塗布する第１の工程と、投影露光装置の投影光学系により感光剤に露光マスクのマスクパターンを転写する第２の工程と、マスクパターンが転写された感光剤を現像して、基板上に内パターンおよび外パターンのそれぞれを形成する第３の工程と、基板上における内パターンおよび外パターンのそれぞれが形成された位置同士の間の相対的な位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する第４の工程と、第４の工程で測定された相対的な位置関係に基づいて、第２の工程でマスクパターンを転写する際の基板上における投影露光装置のデフォーカス量を求める第５の工程と、第５の工程で得られたデフォーカス量に基づいて投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する第６の工程とを含むので、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明の第２の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、基板上に内パターン及び外パターンを形成する。その後、内パターン及び外パターンの相対位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定した後、該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求め、その後、該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けておくと共に重ね合わせ測定装置の自動測定機能を用いることにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高速度、高密度且つ高精度で取得できる。従って、該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高速度且つ高精度で行なうことが可能となる。
【００３８】
この発明の請求項１０記載の電子デバイス製造方法によれば、請求項１または２記載の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて請求項６記載のフォーカス測定方法により一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、拡散データとして他のロットの処理にフィードバックするので、本発明の第１の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて、本発明の第１のフォーカス測定方法によりロットの露光処理時のデフォーカス量を測定する。このため、一のロットの処理に関して高精度で求められたデフォーカス量を他のロットの処理にフィードバックできるので、電子デバイス製造のフォトリソグラフィ工程においてフォーカスフィードバックを高精度で行なうことができる。
【００３９】
この発明の請求項１１記載の電子デバイス製造方法によれば、本発明の第２の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて、本発明の第２のフォーカス測定方法によりロットの露光処理時のデフォーカス量を測定する。このため、一のロットの処理に関して高速度且つ高精度で求められたデフォーカス量を他のロットの処理にフィードバックできるので、電子デバイス製造のフォトリソグラフィ工程においてフォーカスフィードバックを高速度且つ高精度で行なうことができる。また、デフォーカス量測定を重ね合わせ測定装置を用いて行なうので、デフォーカス量測定工程と重ね合わせ測定工程とを同時に行なうことができる。
【００４０】
請求項１２では、請求項１０または１１記載の電子デバイス製造方法において、前記デフォーカス量は、被露光ウェハの周縁部における欠けショット領域に対する露光によって求めてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の基本原理について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００４２】
まず、本発明の各実施形態においてフォーカス測定用のテストパターンとしてマスク（レチクル）上に配置されたパターンのデフォーカス検出原理を示す。
【００４３】
本発明の特徴は高低差のある下地基板の各高さに転写されるマスクパターンを配置し、転写されるパターンのベストフォーカスが、下地基板の段差によりシフトしていることを利用していることである。図１にマスクパターンのスリットＳＡにより下地基板３２の高いほうに転写されたPatternＡ、マスクパターンのスリットＳＢにより下地基板３２の低いほうに転写されたPatternＢを示す。Ｒはレチクル、３０は遮光部である。
【００４４】
各パターンがベストフォーカスとなる時のフォーカスオフセットの結像を図2に示す。なお、簡略化するため一次光までを示している。0次光と１次光の交点となる焦平面(図2の(ａ)の場合ＰＡ、(ｂ)の場合はＰＢ’がベストフォーカスとなる。PatternＡ,PatternＢの寸法ＬＡおよびＬＢは、図3の(ａ)に示すようにフォーカスオフセットの変化に対しベストフォーカスをピークとする放物線状の変化をする。PatternＢのベストフォーカスとなるフォーカスオフセットはPatternＡのベストフォーカスとなるフォーカスオフセットに対し下地の段差ｈシフトする。そのため、PatternＡとPatternＢの間に寸法差が生じる。PatternＡおよびＢの寸法ＬＡおよびＬＢの差分をとることにより、図3の(ｂ)に示すようなフォーカスオフセットの変化に対し直線の変化をする。この変化量を測定することにより露光装置のデフォーカス量とその方向を検出することができる。
【００４５】
以下、この発明の第１の実施の形態に係る露光マスクを図４および図５に基づいて説明する。尚、本実施形態の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクである。
【００４６】
図４（ａ）は本発明の第１の実施形態の露光マスクの上面図、（ｂ）は転写下地基板断面図である。図１と同一部分には同一符号を付す。
【００４７】
第１の実施形態によると、高低差のある下地基板３２の各高さに転写されるスリット（一のパターン）３１を有する単スリットパターンが露光マスク上に設けられている。このため、基板３２上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板３２上におけるパターンの投影像の寸法が変動する。従って、該パターンの投影像の寸法差の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることが可能となる。
【００４８】
また、第１の実施形態によると、露光マスクとしてバイナリマスクを用いる場合にも、フォーカス測定用のテストパターンを露光マスク上に簡単に設けることができるので、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用マスクに配置することが容易になる。すなわち、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定するための露光マスクを、多くの工程数や高い加工精度を要求されることなく、コストパフォーマンス良く製造することができる。
【００４９】
尚、第１の実施形態において、スリットサイズについては、必要に応じて任意の値に設定することができる。
【００５０】
また、第１の実施形態において、スリットサイズについては、実際に投影露光を行なう際の露光条件、具体的には、露光装置のレンズ開口数（ＮＡ）及び絞り値（σ値）等並びに使用する感光剤の種類及び解像度等を考慮して最適値を設定することが望ましい。
【００５１】
また、第１の実施形態において、図4に示すように、単スリットのパターンを配置したが、これに代えて、図５に示すように、スリット３１が連なって配置される複数スリットのパターンを配置してもよい。
【００５２】
この発明の第２の実施の形態に係る露光マスクを図６〜図８に基づいて説明する。尚、本実施形態の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクである。
【００５３】
本実施形態の露光マスクの特徴は、本発明のパターンから構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンが設けられていることである。
【００５４】
図６は本発明の第２の実施の形態の模式図であり、（ａ）はＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの一例を示しており、（ｂ）はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの一例を示している。すなわち、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン及びＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンはそれぞれ、正方形状の内パターンと、それを取り囲む正方形状の外パターンとを有している。言い換えると、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン及びＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの各辺は、隣り合う線状パターンの一組から構成されている。但し、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの内パターン及び外パターンにおいては、コーナー部が存在していない。また、ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンについては、大小２つの正方形状パターンから構成される場合もある。
【００５５】
図７（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の露光マスク上に設けられる、本発明のパターン群から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの一例を示している。
【００５６】
図７に示すように、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンにおける内パターンにおける互いに対向する辺同士の間及び外パターンにおける互いに対向する辺同士の間では下地基板の各高さに転写される位置に配置されている。Ａは下地基板の高い方、Ｂは下地基板の低い方を示す。ここで、図７及び図８のパターンの白抜きの部分にはスリットもしくは図5のようなスリットが連なったパターンが配置される。斜線もしくは点が描かれている領域は遮光部である。（ａ）と（ｂ）は内パターンと外パターンの間がそれぞれスリットと遮光部となっている。
【００５７】
図8（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の露光マスク上に設けられる、本発明のパターン群から構成されたＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの一例を示している。
【００５８】
図8に示すように、ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンにおける内パターンにおける互いに対向する辺同士の間及び外パターンにおける互いに対向する辺同士の間では下地基板の各高さに転写される位置に配置されている。
【００５９】
第２の実施形態によると、露光装置のデフォーカス量によって、基板上における内パターン及び外パターンの相対位置関係が変動する。従って、この相対位置関係の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つより高精度で見積もることが可能となる。また、内パターン及び外パターンの相対位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて高速度且つ高精度で測定することが可能となる。また、現在、電子デバイス製造に用いられている重ね合わせ測定装置においては高速自動計測が可能であるため、１ショットで露光されるパターン内に、本発明のパターン群から構成された複数のＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを設けておくことにより、ショット内多数点でフォーカス測定を短時間で効率よく行なうことができる。
【００６０】
尚、第２の実施形態において、単スリットパターンで構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを露光マスク上に設けたが、これに代えて、複数スリットから構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを露光マスク上に設けてもよい。
【００６１】
また、第２の実施形態において、スリットサイズおよびスリット数等については、必要に応じて任意の値に設定することができる。
【００６２】
また、第２の実施形態において、スリットサイズおよびスリット数等については、実際に投影露光を行なう際の露光条件、具体的には、露光装置のレンズ開口数（ＮＡ）及び絞り値（σ値）等並びに使用する感光剤の種類及び解像度等を考慮して最適値を設定することが望ましい。
【００６３】
この発明の第３の実施の形態に係るフォーカス測定方法を図９に基づいて説明する。尚、本実施形態のフォーカス測定方法は、第１の実施形態に係る露光マスクを応用したフォーカス測定用マスクを用いて、基板上における露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法である。
【００６４】
図９は、本発明の第３の実施形態のフォーカス測定方法で用いられるフォーカス測定用マスクの一例を示している。
【００６５】
図９に示すように、フォーカス測定用マスク１における１ショットで露光されるパターンの配置領域（以下、ショット領域と称する）２内には、微小チップに転写されるパターンの配置領域（以下、チップ領域と称する）３が複数個マトリックス状に設けられている。また、フォーカス測定用マスク１におけるショット領域２の近傍には、レチクルアライメントパターン配置領域４が設けられている。ここで、各チップ領域３内には、第１の実施形態に係る露光マスクに配置されていたパターンがフォーカスモニター用テストパターンとして配置されている。
【００６６】
本実施形態のフォーカス測定方法においては、まず、基板上に感光剤を塗布した後、図９に示すフォーカス測定用マスク１上の複数個のフォーカスモニター用テストパターンを、投影露光装置の投影光学系を介して、感光剤が塗布された基板上に転写する。その後、感光剤を現像して、基板上に、複数個のフォーカスモニター用テストパターン、つまり複数個の本発明のパターンを形成する。このとき、各パターンの投影像の形成寸法差は、露光装置のデフォーカス量（基板（ウェハ）上の凹凸等に起因してパターン毎に異なる）によって変動する。そこで、基板上に転写された各パターン群の投影像の形成寸法差を測定し、該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００６７】
尚、第３の実施形態においては、前述のように、リファレンスデータ、つまりパターン群の投影像の形成寸法差と露光装置のデフォーカス量との相関関係を予め取得しておく必要がある。このリファレンスデータの作成方法は次の通りである。すなわち、図９に示すフォーカス測定用マスク１を用いて、露光装置のフォーカスオフセット値を所定の間隔で変えながら（つまり一定間隔でフォーカス振りを行ないながら）、ショット毎にパターン群の投影像の形成寸法差を測定する。これにより、露光装置のデフォーカスに伴うパターン群の投影像の形成寸法差の変動量が得られる。このとき、基板のフラットネス、露光装置のフォーカス再現性、及びその他のプロセス要因のばらつきを抑制するために、前記の相関関係の測定を複数回行なって、それらの測定結果の平均値をリファレンスデータとして求めることがより好ましい。
【００６８】
この発明の第３の実施の形態の変形例に係るフォーカス測定方法を図９に基づいて説明する。
【００６９】
本変形例が第３の実施形態と異なっている点は、図９に示すフォーカス測定用マスク１の各チップ領域３内に、第１の実施形態に係る露光マスクのパターン（図4及び図５参照）に代えて、第２の実施形態に係る露光マスクに配置されていた、パターンから構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターン（図７及び図８参照）がフォーカスモニター用テストパターンとして設けられていることである。
【００７０】
本変形例のフォーカス測定方法においては、まず、基板上に感光剤を塗布した後、図９に示すフォーカス測定用マスク１上の複数個のフォーカスモニター用テストパターンを、投影露光装置の投影光学系を介して、感光剤が塗布された基板上に転写する。その後、感光剤を現像して、基板上に、複数個のフォーカスモニター用テストパターン、具体的には、複数個の内パターン及び外パターンを形成する。このとき、内パターン及び外パターンの相対位置関係は、露光装置のデフォーカス量（基板（ウェハ）上の凹凸等に起因してパターン毎に異なる）によって変動する。そこで、基板上に転写された内パターン及び外パターンの相対位置関係を測定し、該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００７１】
尚、本変形例において、基板上に転写された内パターン及び外パターンの相対位置関係を測定するときには、重ね合わせ測定装置を用いることが好ましい。ここで、重ね合わせ測定装置とは、基板上に形成された公知のＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを光学顕微鏡を用いて拡大撮影することにより、内パターン及び外パターンの相対位置関係、例えば内パターンと外パターンとの間の相対的な位置ずれ量を、高精度且つ短時間で自動測定するものである。このような重ね合わせ測定装置を使用することにより、非常に多数の点におけるフォーカス値情報を短時間に且つ全自動で取得することが可能となる。例えば、ショット内のフォーカス均一性に関する非常に高密度なデータを簡単に得ることができる。
【００７２】
また、本変形例においては、前述のように、リファレンスデータ、つまり内パターン及び外パターンの相対位置関係と露光装置のデフォーカス量との相関関係を予め取得しておく必要がある。このリファレンスデータの作成方法は次の通りである。すなわち、図９に示すフォーカス測定用マスク１を用いて、露光装置のフォーカスオフセット値を所定の間隔で変えながら（つまり一定間隔でフォーカス振りを行ないながら）、ショット毎に内パターン及び外パターンの相対位置関係を測定する。これにより、露光装置のデフォーカスに伴う内パターン及び外パターンの相対位置関係の変動量が得られる。このとき、基板のフラットネス、露光装置のフォーカス再現性、及びその他のプロセス要因のばらつきを抑制するために、前記の相関関係の測定を複数回行なって、それらの測定結果の平均値をリファレンスデータとして求めることがより好ましい。
【００７３】
この発明の第４の実施の形態に係る露光装置管理方法について説明する。尚、本実施形態の露光装置管理方法は、第３の実施形態に係るフォーカス測定方法において第１の実施形態に係る露光マスクのパターン（図4及び図５参照）をフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を行なうものである。
【００７４】
具体的には、まず、第３の実施形態に係るフォーカス測定方法により、ショット内の多数点におけるデフォーカス量（つまりフォーカス値）が得られる。すなわち、第３の実施形態で用いられるフォーカス測定用マスク（図９）のショット領域２内には、複数個のフォーカスモニター用テストパターンが高密度で配列されている。そして、基板上に転写された複数個のフォーカスモニター用テストパターン、つまり複数個のパターン群の投影像の形成寸法差を測定し、該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるフォーカス値を高密度且つ高精度で取得できる。このため、非常に精度の高いショット内フォーカス分布を得ることができる。
【００７５】
次に、このようにして得られたフォーカス分布つまり像面を、平均値、傾斜成分及び湾曲成分に分離する。ここで、平均値とは、ショット内のフォーカス値の平均値であり、この値が意図したフォーカス値と異なる場合には、その差を露光装置のフォーカスオフセット値として設定する。また、傾斜成分とは、レンズ収差の影響に起因する傾斜成分及び露光装置のステージ精度の両方を反映した値であり、この値がある一定値を超えている場合には、その反転値を露光装置のフォーカスセンサーオフセット値として設定するか又はステージ傾斜のオフセット値として設定する。また、湾曲成分は主にレンズに起因した値であり、この値が規定値異常となった場合（規定値から大きくかけ離れている場合）には、投影光学系に何らかの異常がある可能性が高いと考えられるので、レンズ修正等の装置改善の必要性を検討する。
【００７６】
第４の実施形態によると、第３の実施形態に係るフォーカス測定方法において第１の実施形態に係る露光マスクのパターンをフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に、複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けておくことにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得できる。従って、該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高精度で行なうことが可能となる。
【００７７】
この発明の第４の実施の形態の変形例に係る露光装置管理方法について説明する。尚、本変形例の露光装置管理方法は、第３の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法において、第２の実施形態に係る露光マスクのＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンをフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を行なうものである。
【００７８】
具体的には、まず、第３の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法により、ショット内の多数点におけるデフォーカス量（つまりフォーカス値）が得られる。すなわち、第３の実施形態の変形例で用いられるフォーカス測定用マスク（図９）のショット領域２内には、複数個のフォーカスモニター用テストパターンが高密度で配列されている。そして、基板上に転写された複数個のフォーカスモニター用テストパターンつまり複数個の内パターン及び外パターンの各相対位置関係を測定し、該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるフォーカス値を高密度且つ高精度で取得できる。ここで、内パターン及び外パターンの相対位置関係を測定するときに、重ね合わせ測定装置を用いることが好ましい。これにより、非常に多数の点におけるフォーカス値情報を短時間に且つ全自動で取得することが可能となるので、非常に精度の高いショット内フォーカス分布を簡単に得ることができる。
【００７９】
次に、このようにして得られたフォーカス分布つまり像面を、平均値、傾斜成分及び湾曲成分に分離する。そして、平均値が意図したフォーカス値と異なる場合には、その差を露光装置のフォーカスオフセット値として設定する。また、傾斜成分の値がある一定値を超えている場合には、その反転値を露光装置のフォーカスセンサーオフセット値として設定するか又はステージ傾斜のオフセット値として設定する。また、湾曲成分の値が規定値異常となった場合には、投影光学系に何らかの異常がある可能性が高いと考えられるので、レンズ修正等の装置改善の必要性を検討する。
【００８０】
第４の実施形態の変形例によると、第３の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法において、第２の実施形態に係る露光マスクのパターンから構成されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンをフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けておくと共に重ね合わせ測定装置の自動測定機能を用いることにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高速度、高密度且つ高精度で取得できる。従って、該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高速度且つ高精度で行なうことが可能となる。
【００８１】
この発明の第５の実施の形態に係る電子デバイスの製造方法を図１０および図１１に基づいて説明する。
【００８２】
尚、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制するものである。ここで、フォトリソグラフィ工程において、パターン形成後の一検査工程としてフォーカス測定を行なう。また、フォーカス測定においては、第１の実施形態に係る露光マスクのパターン群（図4及び図５参照）が配置されたデバイス製造用マスク（デバイス製造用のパターンを有する露光マスク）を用いて、第３の実施形態に係るフォーカス測定方法により、露光装置のデフォーカス量を測定する。
【００８３】
図１０は、本発明の第５の実施形態の電子デバイスの製造方法で用いられるデバイス製造用マスクの一例を示す模式図である。
【００８４】
図１０に示すように、デバイス製造用マスク１１における１ショットで露光されるパターンの配置領域（以下、ショット領域と称する）１２内には、デバイスパターンの配置領域（以下、デバイスパターン領域と称する）１３が複数個（具体的には４個）マトリックス状に設けられている。ここで、各デバイスパターン領域１３はスクライブレーン領域１４によって互いに区画されている。また、スクライブレーン領域１４内の複数箇所（具体的には９箇所）には、第１の実施形態に係る露光マスクに配置されていたパターン（図4及び図５参照）がフォーカスモニター用テストパターン１５として配置されている。また、デバイス製造用マスク１１におけるショット領域１２の近傍には、レチクルアライメントパターン配置領域１６が設けられている。
【００８５】
ところで、一般的に、フォトリソグラフィ工程におけるパターン形成後の検査工程として、測長ＳＥＭ（scanning electron microscope）による寸法測定及び重ね合わせ測定が行なわれる。寸法測定工程は、狙い寸法通りにパターンが形成されているかどうかを確認する工程であり、狙い寸法とパターン実寸法との間に差がある場合には、露光量を変更する等の補正を行なう。また、重ね合わせ測定工程で得られた値つまり重ね合わせ測定値に基づいて、ショットのオフセット、倍率及びローテーション並びにウェハの倍率及びローテーション等の値を、露光装置の露光パラメータとして反映させる。ここで、寸法測定工程又は重ね合わせ測定工程で得られた検査データ（拡散データ）のフィードバック方法としては、例えば、パイロットロットを用いて拡散データを取得し、該拡散データを本体ロットの処理に反映させる方法、又は前回処理したロットの拡散データを次回処理されるロットの処理に反映させる方法等がある。
【００８６】
本実施形態では、前述の寸法測定及び重ね合わせ測定と共に、図１０に示すデバイス製造用マスク１１を用いて、第３の実施形態に係るフォーカス測定方法により、前述の９箇所におけるフォーカス値を測定してショット内フォーカス分布（像面）を高精度で求める。これにより、ショット内フォーカス分布に基づいて、ショット内のフォーカス値の平均値並びに像面の傾斜成分及び湾曲成分を把握できるので、寸法及び重ね合わせ精度のそれぞれのフィードバックに加えて、フォーカス値のフィードバックが高精度で可能となる。すなわち、通常、ロット処理時のフォーカス補正は、露光装置のオートフォーカス機能を用いて行なわれているが、それと比べて、本実施形態によると、より高精度なフォーカスフィードバック及びレベリング補正が可能となる。
【００８７】
ところで、図１１に示すように、一般に、被露光ウェハ２１上には、製品製造のためのショット領域２２と共に欠けショット領域２３が存在する。ここで、被露光ウェハ２１の周縁部に位置する欠けショット領域２３は、被露光ウェハ２１の面内又は被露光ウェハ２１の有効領域内から部分的にはみ出しており、該領域については製品製造のためのショットは行なわれない。すなわち、本実施形態では、欠けショット領域２３に対するショット等の、製品製造に関係のないショットによって、デフォーカス状態で露光を行い、フォーカス測定を行なうことができる。これによりリファレンスデータ精度を向上させることができる。
【００８８】
この発明の第５の実施の形態に係る電子デバイスの製造方法を図１０および図１１に基づいて説明する。
【００８９】
本変形例が第５の実施形態と異なっている点は、フォトリソグラフィ工程において、パターン形成後の一検査工程としてフォーカス測定を行なうときに、第２の実施形態に係る露光マスクのＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターン（本発明のパターンから構成されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターン）が配置されたデバイス製造用マスクを用いて、第３の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法により、露光装置のデフォーカス量を測定することである。
【００９０】
すなわち、本変形例では、図１０に示すデバイス製造用マスク１１におけるスクライブレーン領域１４内の複数箇所（具体的には９箇所）には、第２の実施形態に係る露光マスクのＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンがフォーカスモニター用テストパターン１５として配置されている。そして、フォトリソグラフィ工程におけるパターン形成後の検査工程として、寸法測定及び重ね合わせ測定と共に、図１０に示すデバイス製造用マスク１１を用いて、第３の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法により、つまり重ね合わせ測定装置を用いたフォーカス測定により、前述の９箇所におけるフォーカス値を測定してショット内フォーカス分布（像面）を高速度且つ高精度で求める。これにより、ショット内フォーカス分布に基づいて、ショット内のフォーカス値の平均値並びに像面の傾斜成分及び湾曲成分を簡単に把握できるので、寸法及び重ね合わせ精度のそれぞれのフィードバックに加えて、フォーカス値のフィードバックが高速度且つ高精度で可能となる。すなわち、通常、ロット処理時のフォーカス補正は、露光装置のオートフォーカス機能を用いて行なわれているが、それと比べて、本変形例によると、より高速度且つ高精度なフォーカスフィードバック及びレベリング補正が可能となる。また、重ね合わせ測定装置を用いてフォーカス測定を行なうので、フォーカス測定工程を重ね合わせ測定工程と同時に行なうことができる。
【００９１】
ところで、図１１に示すように、一般に、被露光ウェハ２１上には、製品製造のためのショット領域２２と共に欠けショット領域２３が存在する。ここで、被露光ウェハ２１の周縁部に位置する欠けショット領域２３は、被露光ウェハ２１の面内又は被露光ウェハ２１の有効領域内から部分的にはみ出しており、該領域については製品製造のためのショットは行なわれない。すなわち、本変形例では、欠けショット領域２３に対するショット等の、製品製造に関係のないショットによって、デフォーカス状態で露光を行い、フォーカス測定を行なうことができる。これによりリファレンスデータ精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る露光マスク、リファレンスデータ作成方法、フォーカス測定方法、露光装置管理方法および電子デバイス製造方法は、基板上における転写される各高さのパターンの寸法差または終端部の後退量差が変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることができる。そのため、露光マスク、電子デバイス製造等におけるフォーカス測定及び露光装置管理等に適用した場合に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明のデフォーカス量の測定方法の一例を示す図である。
【図２】本発明のデフォーカス量を示す結像図である。
【図３】本発明のデフォーカス量の測定原理の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第１の実施形態の露光マスクの上面図、（ｂ）は転写下地基板断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第１の実施形態の露光マスクの上に設けられるパターンのスリット数を変化させた他例を示す上面図、（ｂ）は転写下地基板断面図である。
【図６】（ａ）はＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの一例を示す模式図であり、（ｂ）はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る露光マスクの上に設けられる、本発明のパターン群から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの一例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る露光マスクの上に設けられる、本発明のパターン群から構成されたＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの一例を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態又はその変形例に係るフォーカス測定方法で用いられるフォーカス測定用マスクの一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態又はその変形例に係る電子デバイスの製造方法で用いられるデバイス製造用マスクの一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態又はその変形例に係る電子デバイスの製造方法で用いられる、被露光ウェハ上の欠けショット領域を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９４】
Ｒ  レチクル
ＳＡ  スリット
ＳＢ  スリット
ＬＡ  PatternＡの寸法
ＬＢ  PatternＢの寸法
Ｌｅｎ  レンズの焦平面
ＰＡ  PatternＡの焦平面
ＰＢ  PatternＢの焦平面
ＰＡ’  PatternＡの焦平面
ＰＢ’  PatternＢの焦平面
Ａ  PatternＡの下地段差に転写されるマスクパターン領域
Ｂ  PatternＢの下地段差に転写されるマスクパターン領域
１  レチクル領域
２  ショット領域
３  チップ領域
４  レチクルアライメントパターン配置領域
１１  デバイス製造用マスク
１２  ショット領域
１３  デバイスパターン領域
１４  スクライブレーン領域
１５  フォーカスモニター用テストパターン
１６  レチクルアライメントパターン配置領域
２１  被露光ウェハ
２２  ショット領域
２３  欠けショット領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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