(57)【要約】光学ツール（１０８）は、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第１の複数のライン（１１２）と、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第２の複数のライン（１２２）とを持つ本体（１１０）を備える。この第１の複数のライン（１１２）と、第２の複数のライン（１２２）との間には比較的小さい角度がつけられている。第１の複数のライン（１１２）のイメージが半導体本体（３４）に投影されると、そのようなラインのイメージは、モニタ（１０８）が半導体本体（３４）に相対的に近づいたり、遠ざかったりするに従って、半導体本体（３４）に対して動く。さらに、半導体本体（３４）に投影される第２の複数のライン（１２２）のイメージは、モニタ（１０８）が半導体本体（３４）に相対的に近づいたり、遠ざかったりするに従って、異なった動きをする。そのような動きの際に、第１および第２の複数のライン（１１２、１２２）のイメージによって半導体本体（３４）上に形成される干渉縞を分析して、半導体本体（３４）上のイメージの適切な焦点合わせを実現する。
2005502194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ツール本体（１１０）と、
前記ツール本体（１１０）上の、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第１の複数のライン（１１２）と、
前記ツール本体（１１０）上の、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第２の複数のライン（１２２）とを備え、
前記第２の複数のライン（１２２）は、前記第１の複数のライン（１１２）に対して、９０度ではない角度がつけられている、光学ツール。
【請求項２】
前記第２の複数のライン（１２２）は、前記第１の複数のライン（１１２）に対して、３０度以下の角度がつけられている、請求項１記載の光学ツール。
【請求項３】
前記第1の複数のライン（１１２）の隣接する各ペアの間に第１および第２の透明な部分（１１８，１２０）を有し、第１の透明な部分（１１８）のそれぞれは第１の位相において光を透過させ、第２の透明な部分（１２０）のそれぞれは、前記第１の位相とは異なる第２の位相において光を透過させる、請求項２記載の光学ツール。
【請求項４】
前記第２の複数のライン（１２２）の隣接する各ペアの間に第３および第４の透明な部分（１２８，１３０）を有し、第３の透明な部分（１２８）のそれぞれは前記第１の位相において光を透過させ、第２の透明な部分（１３０）のそれぞれは、前記第２の位相において光を透過させる、請求項３記載の光学ツール。
【請求項５】
前記第１の複数のライン（１１２）のそれぞれは、隣り合う第１および第２の側に、第１の透明な部分（１１８）と、第２の透明な部分（１２０）とをそれぞれ有する、請求項４記載の光学ツール。
【請求項６】
前記第２の複数のライン（１２２）のそれぞれは、隣接して対向する第１および第２の側に、第３の透明な部分（１２８）と、第４の透明な部分（１３０）とをそれぞれ有する、請求項５記載の光学ツール。
【請求項７】
前記第１の複数のライン（１１２）の対応する側の第１の組は、それぞれそれに隣接した第１の透明な部分（１１８）を有し、前記第２の複数のライン（１２２）の対応する側の第１の組は、それぞれそれに隣接した第４の透明な部分を有し、前記第１の複数のライン（１１２）の対応する側の第１の組は、前記第２の複数のライン（１２２）の対応する側の第１の組にも対応する、請求項６記載の光学ツール。
【請求項８】
前記第１の複数のライン（１１２）と前記第２の複数のライン（１２２）との間の角度は１０度以下である、請求項７記載の光学ツール。
【請求項９】
半導体本体（３４）上において、モニタ（１０８）またはその類似物から投影されたイメージの焦点の合い具合をテストする方法であって、
前記半導体本体（３４）上に、第１の複数の平行ライン（１５２）のイメージを投影するステップであって、前記半導体本体（３４）がモニタ（１０８）に対して相対的に近づいたり、離れたりするに従って、ライン（１５２）は半導体本体（３４）に対して移動するところのステップと、
前記半導体本体（３４）上に、第２の複数の平行ライン（１５４）のイメージを投影するステップであって、前記半導体本体（３４）がモニタ（１０８）に対して相対的に近づいたり、離れたりするに従って、ライン（１５４）は半導体本体（３４）に対して移動するところのステップとを有し、
前記第２の複数の平行ライン（１５４）は、前記第１の複数の平行ライン（１５２）に対してある角度がつけられており、
さらに、前記第１および第２の複数の平行ライン（１５２，１５４）のイメージによって、前記半導体本体（３４）上に形成された干渉縞を分析するステップとを有する方法。
【請求項１０】
前記第１の複数の平行ラインと、前記第２の複数の平行ラインとの間に１０度以下の角度をつける、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に半導体技術における光学装置に関し、さらに詳細には半導体ウェハ上にイメージを焦点合わせするのに用いられるテストモニタに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ３４上のフォトレジスト３２をパターン化するのに用いられる光学システム３０（図１）は、典型的には、光源３６と、不透明なライン４０および透明な部分４２を持つマスクまたはレクチル３８と、レンズ４４とを含む。光源３６からの光は、マスク／レクチル３８の透明部分４２を通過し、レンズ４４を通過して、フォトレジスト３２に届く。マスク／レクチル３８の不透明なライン４０によって遮られた光は、レンズ４４（およびフォトレジスト３２）には届かない。
【０００３】
よく知られているように、レンズ４４に対してウェハ３４を適切な距離に配置して，ウェハ３４のフォトレジスト３２に投影されるイメージがもっとも焦点の合った平面になるようにする必要がある。
【０００４】
典型的には、半導体装置の実際の製造に先立って、例えばレクチルの形態をとるテスト用焦点合わせモニタが全体のシステムの一部として用いられ、ウェハ上のイメージの適切な焦点合わせを実現する。そのようなモニタの例が、ノムラヒロシによる論文「収差測定のための新しい位相シフトグレーティング(New Phase Shift Gratings For Measuring Aberrations)」（２００１年２月２７日、ＳＰＩＥから出版）に開示され、説明されている。本論文は本明細書に参照のため引用される。添付の図２乃至４は、この論文の図３および図５に示されているものと同様の構成のモニタ５０を示している。このモニタ５０は、光学的に透明な石英基板５２からなり、基板５２の上には、間隙を介して設けられた、互いに平行な、複数の不透明なライン５４が設けられている。ライン５４は、隣接する端部の第１の組５５と、反対側の隣接する端部の第２の組５６とを有する。ライン５４の隣接する各ペアの間の領域は、光に対して透明であり、光の位相を変化させずに光を通過させる領域５８と、光の位相を９０度シフトさせて（基板５２の窪み６２によって位相シフトが生じる。図３、図４および上述の論文を参照のこと）光を通過させる領域６０とから形成されている。ライン５４のそれぞれは、領域５８と領域６０とを持ち、それらの領域は、それらの一つの辺に沿って整列している。さらに、領域５８と６０とは、他の辺においてもそれに沿って整列している。ライン５４のそれぞれは、一つの辺において領域５８を持ち、この領域５８は反対側の辺における領域６０の反対に位置する。これらの領域５８、６０は、そのラインの端部５５から始まってラインの中間付近まで延びている。さらに、ライン５４のそれぞれは、その一方の辺において領域６０を有し、その領域６０はもう一方の辺にある領域５８の反対に位置する。これらの領域６０、５８は、ラインの端部５６から始まってその中間付近まで延びている。
【０００５】
図３，４は図１に類似した図であるが、図２のモニタ５０をシステム３０の一部として取り入れたものである。図３は、図２の線３−３に沿った、モニタ５０の断面図を含み、モニタ５０の上側領域５０Ａの断面を示している。図４は、図２の線４−４に沿った、モニタ５０の断面図を含み、モニタ５０の下側領域５０Ｂの断面を示している。モニタ５０の上側領域５０Ａ（図３）に関連して、ウェハ３４とレンズ４４とを相対的に近づけたり、遠ざけたりすると、ウェハ３４のフォトレジスト３２の上に形成される（不透明なライン５４によって形成される）影６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃはシフトする（ウェハ３４およびレンズ４４が相対的に離れる方向に動くに従って下側にずれる）ことが分かるだろう。一方、モニタ５０の下側領域５０Ｂ（図４）に関連して、ウェハ３４とレンズ４４とを相対的に近づけたり、遠ざけたりすると、ウェハ３４のフォトレジスト３２の上に形成される影６４Ｄ，６４Ｅ，６４Ｆはシフトする（ウェハ３４およびレンズ４４が相対的に離れる方向に動くに従って上側にずれる）。図３および図４の点線６６は、ウェハ３４がレンズ４４に対して相対的に近づいたり、離れたりしたときの影６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄ，６４Ｅ，６４Ｆの動き方を示したものである。
これらの軌道は図５にプロットされているが、これらが交差する部分はウェハ３４上でのイメージが、最もよく焦点が合っている状態を示している。
【０００６】
図６は、図６Ａから図６Ｆを含み、これらの図は、図３，４の線６Ａ−６Ａ，６Ｂ−６Ｂ，６Ｃ−６Ｃ，６Ｄ−６Ｄ，６Ｅ−６Ｅおよび６Ｆ−６Ｆに沿って見た図である。図３および図４に示されるように、ウェハ３４とレンズ４４が互いに最も近づいたとき、図６Ａおよび図６Ｄは、モニタ５０のそれぞれの領域５０Ａ、５０Ｂによって決定される、フォトレジスト３２上の影６４Ａ−６４Ｆの同時位置を示す。ウェハ３４とレンズ４４が互いにこのような位置関係にあるとき、フォトレジスト３２は光源３６からの光に露出され、次に現像されて、影６４Ａ−６４Ｆの位置に対応するフォトレジストのラインが決定される。図６Ａのラインと図６Ｄのラインとは整合（または整列）していないことがわかる。
図３および図４に示されるように、ウェハ３４とレンズ３６とが相対的に離れて中間の位置になるとき、図６Ｂおよび６Ｅは、モニタ５０のそれぞれの領域５０Ａ、５０Ｂによって決定されるフォトレジスト３２上の影６４Ａ−６４Ｆの同時位置を示す。繰り返しになるが、フォトレジスト３２は光源３６からの光に露出され、次に現像されて、影６４Ａ−６４Ｆの位置に対応するフォトレジストのラインが決定される。図６Ｂのラインと図６Ｅのラインとが実質的に整合していることがわかる。
次に、ウェハ３４とレンズ４４とがさらに相対的に離れて、つまり図３および図４に示される最も離れた位置になるとき、図６Ｃおよび６Ｆは、モニタ５０のそれぞれの領域５０Ａ、５０Ｂによって決定されるフォトレジスト３２上の影６４Ａ−６４Ｆの同時位置を示す。繰り返しになるが、ウェハ３４とレンズ４４が互いにこのような位置関係にあるとき、フォトレジスト３２は光源３６からの光に露出され、次に現像されて、影６４Ａ−６４Ｆの位置に対応するフォトレジストのラインが決定される。図６Ｅのラインと図６Ｆのラインとは整合していないことがわかる。
【０００７】
レンズ４４とウェハ３４との間の距離を変更すると、影６４Ａ−６４Ｃが動いて、影６４Ｄ−６４Ｆと、整列したり、ずれたりすることが分かる。レンズ４４およびウェハ３４を相対的に近づけたり、遠ざけたりするプロセスは、位置合わせを行うたびに、それに対応してフォトレジスト３２の露光および現像を行い、それはフォトレジスト３２に形成されるラインが実質的にまっすぐになるまで繰り返される。この様子は、上述の論文の図６に説明されている。
【０００８】
このようなアプローチは有用ではあるが、相対的な焦点の合い具合は粗くしか読みとることができない。例えば、上述の論文の図６を参照すると、ウェハ３４とレンズ４４との相対的な移動が４００ｎｍのレンジであるのに対して、最上部から最下部までのパターンのシフト（位置の移動）はわずかである。デバイスの寸法が継続的に縮小していくのにつれて、レンズとウェハの相対的な動きがもっと小さなレンジ、例えば２００ｎｍ以下であるような場合にも正確な焦点の読み取りを達成する必要がある。
したがって、レンズとウェハの間の相対的な動きが非常に小さなレンジにおいても、ウェハ上のイメージの適切な焦点合わせを可能にする装置が求められている。
【発明の開示】
【発明の概要】
【０００９】
本発明の光学ツールは、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第１の複数のラインと、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第２の複数のラインとを持つツール本体を備える。この第１の複数のラインと、第２の複数のラインとの間には比較的小さい角度がつけられている。第１の複数のラインのイメージが半導体本体（ボディ）に投影されると、そのようなラインのイメージは、半導体本体が光学ツールに相対的に近づいたり、遠ざかったりするに従って、半導体本体に対して動く。さらに、第２の複数のラインのイメージが半導体本体に投影されると、そのようなラインのイメージは、半導体本体が光学ツールに相対的に近づいたり、遠ざかったりするに従って、半導体本体に対して動くが、第１の複数のラインのイメージの動きとは違った動きをする。第１および第２の複数のラインのイメージによって半導体本体上に形成される干渉（モアレ）縞を分析して、半導体本体上のイメージの適切な焦点合わせを実現する。
添付の図面とともに、以下の発明の詳細な説明を参照することにより、本発明をよりよく理解することができる。後述の説明から当業者には極めて明らかなことではあるが、開示され、説明される本発明の実施形態は、本発明を実現するための最良の形態を説明するためのものにすぎない。本発明をその他の実施形態においても実現可能であること、いくつかの詳細な部分については、本発明の範囲からまったく離れることなしに、変更可能であり、様々な明白な実施例を採用することができることを、理解していただきたい。従って、図面および詳細な説明は本質的に説明のためのものであり、本発明を限定しようとするものではないものとして扱われるべきである。
【００１０】
本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲において記載される。しかしながら、発明そのもの、さらに前述の好適な使用方法、およびその目的と特徴は、添付の図面とともに、後述の実施形態の詳細な説明を参照することによって、もっともよく理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、発明者が現在本発明を実施するための最良の形態と考えている、本発明の特定の実施形態について詳しく説明する。
【００１２】
図７は、本発明のモニタ１０８の部分１００，１０２，１０４，１０６を示す。モニタ１０８は、図２に示されているものと類似した、部分１００を含んでいる。つまり、光学的に透明な石英基板１１０の上に、間隙を介して設けられた、互いに平行な、複数の不透明なライン１１２が設けられている。ライン１１２は、隣接する端部の第１の組１１４と、反対側の隣接する端部の第２の組１１６とを有する。ライン１１２の隣接する各ペアの間の領域は、光に対して透明であり、光の位相を変化させずに光を通過させる領域１１８と、光の位相を９０度シフトさせて（基板１１０の窪み１２１によって位相シフトが生じる）光を通過させる領域１２０とから形成されている。ライン１１２のそれぞれは、領域１１８と領域１２０とを持ち、それらの領域は、それらの一つの辺に沿って整列している。さらに、領域１１８と１２０とは、反対側の辺においてもそれらに沿って整列している。
ライン１１２のそれぞれは、一方の側に領域１１８を持ち、この領域１１８はもう一方側の領域１２０の反対側に位置する。これらの領域１１８、１２０は、ライン１１２の端部１１４から始まってラインの中間付近まで延びている。さらに、ライン１１４のそれぞれは、その一方の側に領域１２０を有し、その領域１２０はもう一方側の領域１１８の反対側に位置する。これらの領域１１８、１２０は、ラインの端部１１６から始まってその中間付近まで延びている。これらは図２について上述したものと同様である。
【００１３】
モニタの部分１００から距離Ｙだけ離れてモニタの部分１０２が配置されている。モニタの部分１０２は、モニタの部分１００と同様に、光学的に透明な石英基板１１０の上に、間隙を介して設けられた、互いに平行な、複数の不透明なライン１２２が設けられたものである。ライン１２２は、隣接する端部の第１の組１２４と、反対側の隣接する端部の第２の組１２６とを有する。
ライン１２２の隣接する各ペアの間の領域は、光に対して透明であり、光の位相を変化させずに光を通過させる領域１２８と、光の位相を９０度シフトさせて（基板１１０の窪み１３２によって位相シフトが生じる）光を通過させる領域１３０とから形成されている。ライン１２２のそれぞれは、領域１２８と領域１３０とを持ち、それらの領域は、それらの一つの辺に沿って整列している。さらに、領域１２８と１３０とは、反対側の辺においてもそれらに沿って整列している。
ライン１２２のそれぞれは、一方の側に領域１２８を持ち、この領域１２８はもう一方側の領域１３０の反対側に位置する。これらの領域１２８、１３０は、ライン１２２の端部１２４から始まってラインの中間付近まで延びている。さらに、ライン１２２のそれぞれは、その一方の側に領域１３０を有し、その領域１３０はもう一方側の領域１２８の反対側に位置する。これらの領域１２８、１３０は、ライン１２２の端部１２６から始まってその中間付近まで延びている。
【００１４】
しかしながら、モニタの部分１００と１０２の間には、重要な相違点がある。最初に、ラインの隣り合うペアの間の位相シフトさせる領域と位相シフトさせない領域に関して、モニタの部分１０２の位相シフトさせる領域と位相シフトさせない領域の配置が、モニタの部分１００の対応する領域と比較して逆になっている。さらに、モニタの部分１０２のライン１２２は、モニタの部分１００のライン１１２に対して小さな角度がつけられている。これらの特徴の重要性について、さらに説明する。
【００１５】
図７には、モニタ１００のその他の部分１０４，１０６が示されている。モニタの部分１０４はモニタの部分１００に似ているが、ライン１３４の間の透明な部分を通過する光の位相をシフトさせる領域が含まれていない。モニタの部分１０６はモニタの部分１０２に似ているが、同様にライン１３６の間の透明な部分を通過する光の位相をシフトさせる領域が含まれていない。モニタの部分１００およびモニタの部分１０２と同様に、モニタの部分１０４とモニタの部分１０６との間も距離Ｙだけ離れている。モニタの部分１０４のライン１３４はモニタの部分１００のライン１１２と平行であり、モニタの部分１０６のライン１３６はモニタの部分１０２のライン１２２と平行である。つまり、ライン１１２と１２２との間の角度は、ライン１３４と１３６との間の角度と同じである。
【００１６】
まず初めに、モニタの部分１０４が図１の装置３０において用いられる。これによって、ライン１３４に対応する影が、ウェハ３４のフォトレジスト３２上に形成される。次に、モニタ１０８を図７に示すように距離Ｙだけ動かして、モニタの部分１０６によって形成される影の部分がフォトレジスト３２に形成されたラインの上に重なるようにする。次に、フォトレジスト３２を現像して、図８のライン１３８のようなパターンを得る。ライン１３４とライン１３６との間の角度により、図８に示すような干渉縞（モアレ縞）１４０，１４２が現れる。この処理において距離Ｙを一定に保持すると、この処理を繰り返したとしても、現れる干渉縞１４０，１４２の間の距離Ａは一定になることがわかる。さらに、モニタの部分１０４，１０６に位相シフトを生じさせる領域がないので、フォトレジスト３２に形成される干渉縞１４０と１４２との間の距離は、レンズ４４とウェハ３４との間の距離があるレンジ内にあるとき、実質的に同じとなる。従って、図８に示されたイメージを基準として用いることができる。これについてさらに説明する。
【００１７】
図９および図１０は、図３および図４に類似しているが、図７のモニタの部分１００，１０２をシステム３０の一部として用いたものである。図９は、図７の線９−９に沿った、モニタ１００の断面図を含み、モニタの部分１００の上側領域１００Ａの断面を示している。図１０は、図７の線１０−１０に沿った、モニタの部分１００の断面図を含み、モニタの部分１００の下側領域１００Ｂの断面を示している。
図３および図４に関する上述の説明と同様に、モニタの部分１００の上側領域１００Ａ（図９）に関連して、ウェハ３４とレンズ４４とを相対的に近づけたり、遠ざけたりすると、ウェハ３４のフォトレジスト３２の上に形成される（不透明なライン１１２によって形成される）影１４４Ａ，１４４Ｂ，１４４Ｃはシフトする（ウェハ３４およびレンズ４４が相対的に離れる方向に動くに従って下側にずれる）。一方、モニタの部分１００の下側領域１００Ｂ（図１０）に関連して、ウェハ３４とレンズ４４とを相対的に近づけたり、遠ざけたりすると、ウェハ３４のフォトレジスト３２の上に形成される影１４４Ｄ，１４４Ｅ，１４４Ｆはシフトする（ウェハ３４およびレンズ４４が相対的に離れる方向に動くに従って上側にずれる）。図９および図１０の点線領域１４６は、ウェハ３４がレンズ４４に対して相対的に近づいたり、離れたりしたときの影１４４Ａ−１４４Ｆの動き方を示したものである。
【００１８】
図１１および図１２もまた、図３および図４に類似しているが、モニタの部分１０２をシステムの一部として用いたものである。図１１は、図７の線１１−１１に沿った、モニタの部分１０２の断面図を含み、モニタの部分１０２の上側領域１０２Ａの断面を示している。図１２は、図７の線１２−１２に沿った、モニタの部分１０２の断面図を含み、モニタの部分１０２の下側領域１０２Ｂの断面を示している。この実施形態においては、上述のモニタの部分１００と比較して、位相をシフトさせる領域と位相をシフトさせない領域の配置が逆になっているので、形成される影１５０A−１５０Fの動きも、モニタの部分１００についての上記説明とは逆になる。
つまり、モニタの部分１０２の上側領域１０２Ａ（図１１）に関連して、ウェハ３４とレンズ４４とを相対的に近づけたり、遠ざけたりすると、ウェハ３４のフォトレジスト３２の上に形成される（不透明なライン１２２によって形成される）影１５０Ａ−１５０Ｃはシフトする（ウェハ３４およびレンズ４４が相対的に離れる方向に動くに従って上側にずれる）。一方、モニタの部分１０２の下側領域１０２Ｂ（図１２）に関連して、ウェハ３４とレンズ４４とを相対的に近づけたり、遠ざけたりすると、ウェハ３４のフォトレジスト３２の上に形成される影１５０Ｄ−１５０Ｆはシフトする（ウェハ３４およびレンズ４４が相対的に離れる方向に動くに従って下側にずれる）。
【００１９】
ウェハ３４が、例えばレンズ４４に対してXで示される位置にあり（図９および１０）、さらにモニタの部分１００が光源３６からの光を受け取る位置にあるとき、フォトレジスト３２は光源３６からの光に露出され、次にフォトレジスト上の潜在的なライン１５２のイメージ（図１３）を決定するために現像する。これらのラインは図７の垂直なライン１１２に対応する。上述の分析を通じて、上側領域１００Ａによって形成されるフォトレジストのライン部分１５２Ａは、下側領域１００Ｂによって形成されるフォトレジストのライン部分１５２Ｂに対して整列しない可能性があることが分かるであろう。これは、図６に関して、すでに図示し、かつ説明したことと同様である。
【００２０】
次に、モニタ１０８を距離Ｙだけ動かして、モニタの部分１０２を光源３６からの光を受けるように配置する（レンズ４４とウェハ３４との距離はＸに据え置く）。そしてフォトレジスト３２を光源３６からの光に露出させ、続いて、図７の角度のついたライン１２２に対応するフォトレジストのライン１５４を決定するために現像する。上述の分析を通じて、上側領域１０２Ａによって形成されるフォトレジストのライン部分１５４Ａは、下側領域１０２Ｂによって形成されるライン部分１５４Ｂに対して整列しない可能性があることが分かるであろう。
【００２１】
ライン１５４がライン１５２に対して小さな角度を持つようにすると、干渉縞１５６と１５８とはある距離Ｂだけ離れて形成される。レンズ４４とウェハ３４とが相対的に離れる方向に動くと、ライン部分１５４Ａは左方向にシフトし、ライン部分１５２Ｂも左方向に動くことがわかる。同時に、ライン部分１５４Ｂは右方向にシフトし、ライン部分１５２Ａも右方向に動く。レンズ４４とウェハ３４との間の距離が増えると、ライン部分１５２Ａに対するライン部分１５４Ａの横方向へのシフトにより、図１３の干渉縞１５６がパターンの中心から上方向に離れていく。同時に、ライン部分１５４Ｂに対するライン部分１５２Ｂの横方向へのシフトにより、図１３の干渉縞１５８がパターンの中心から下方向に離れていく。このような動きの結果を図１４に示す。従って、上述したように、ウェハ３４とレンズ４４とをそれらが最も離れた位置から相対的に近づけていくと、干渉縞１５６と１５８との間の距離は距離Ｃまで増加する。さらに、レンズ４４を相対的にウェハ３４に対して近づけていくことで、干渉縞１５６と１５８との間の距離はさらに増加する（図１５における距離Ｄ）。
【００２２】
基準パターンとして使用可能な、図８の干渉縞パターンを形成した後、上述のように、フォトレジスト３２の露光および現像を、ウェハ３４とレンズ４４との間の距離を様々に変えて何回も実行する。これらの一連の操作によって形成された干渉縞１５４と１５６との間の距離が、図８における基準パターンの干渉縞の間の距離Ａにほぼ等しくなるとき、最もよく焦点が合う。
【００２３】
ライン１１２とライン１２２との間の角度を比較的小さく、つまり３０度以下、好適には１０度以下にすることで、干渉縞１５６、１５８は、従来のシステム（図６）に関して説明したラインの横方向の動きよりも、ずっと速い速度で動く。実際に、干渉縞１５６，１５８のそれぞれは、従来のシステムにおける図６に示した影が動く距離の数倍の距離を動く。この倍数は、ライン１１２とライン１２２との間の角度に応じて変化し、角度が小さくなるほど倍数が大きくなる。これによって焦点をずっと感度よく読み取ることができる。
【００２４】
図１５から図１９は、本発明の実行結果を示す写真である。４００nmのレンジで、ライン組１１２の他のライン組１２２に対する角度を３度、５度および７度にそれぞれ設定し、焦点合わせを行った。これらの写真から、上述の干渉縞のシフトが容易に観察でき、さらにはレンズ４４とウェハ３４の相対的な動きが２００nm以下である場合にも容易に観察できる。
【００２５】
図２０は、本発明の装置の感度を示す図である。設定されるウェハとレンズの間の距離が測定された干渉縞のシフト、すなわちレンズ４４とウェハ３４とが相対的に近づいたり、離れたりしたときの干渉縞間の距離、に対してプロットされている。２００nm以下の動きの幅においても、このシステムが非常に高い感度を持つことがすぐに理解できる。
【００２６】
本発明の実施形態についての上記の説明は、例証および解説の目的で行われたものである。これらの説明は網羅的なものではなく、また本発明をここに開示された特定の形態に限定しようとするものでもない。上記の教示に鑑みて、他の変形または修正を行うことが可能である。
この実施形態は、本発明の原理およびその実際の応用を最もよく説明することにより、当業者が本発明を様々な実施形態において、そして考えられる特定の使用形態に適合するように様々な変形を加えて利用できるように、選択され説明されたものである。そのような変更および変形は、特許請求の範囲を公正に、法的な権利に基づいた範囲において解釈することによって定められる、本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】半導体ウェハのフォトレジストのパターン化に用いられる典型的な光学システムの正面図。
【図２】従来技術のテスト用焦点モニタの平面図。
【図３】図２のテスト用焦点モニタの使用方法を示す、光学システムの正面図。
【図４】図２のテスト用焦点モニタの使用方法を示す、図３と類似した正面図。
【図５】図３，４の光学システムが用いられた場合の、ウェハ上に落ちる影の動きを示す正面図。
【図６】図３，４のシステムの使用方法をさらに示す、図６Ａ−Ｆ。
【図７】本発明のモニタの各部分を示す平面図。
【図８】図７のモニタの部分を使用することで形成される干渉縞パターンを示す図。
【図９】図３に示されたものと同様の、図７のモニタの部分の上側領域の操作を示す図。
【図１０】図９に示されたものと同様の、図７のモニタの部分の下側領域の操作を示す図。
【図１１】図１０に示されたものと同様の、図７の他のモニタの部分の下側領域の操作を示す図。
【図１２】図１０に示されたものと同様の、図７の他のモニタの部分の上側領域の操作を示す図。
【図１３】図７のモニタの部分を使用することで形成される干渉縞パターンを示す図。
【図１４】図７のモニタの部分を使用することで形成される干渉縞パターンを示す図。
【図１５】図７のモニタの部分を使用することで形成される干渉縞パターンを示す図。
【図１６】本発明を使用した結果の写真。
【図１７】本発明を使用した結果の写真。
【図１８】本発明を使用した結果の写真。
【図１９】本発明を使用した結果の写真。
【図２０】本発明を使用した結果の写真。
【図２１】設定された焦点ずれに対してプロットされた干渉縞のシフトを表すグラフ。
【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２１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月7日(2003.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ツール本体（１１０）と、
前記ツール本体（１１０）上の、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第１の複数のライン（１１２）と、
前記ツール本体（１１０）上の、間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第２の複数のラインであって、前記第１の複数のライン（１１２）に対して、９０度ではない角度がつけられている第２の複数のライン（１２２）とを備え、
前記間隙を介して設けられた、互いに平行な、実質的に不透明な第１および２の複数のライン（１１２，１２２）は、目標物上に前記第１および第２の複数のライン（１１２，１２２）のイメージを投影するように配置されており、前記第１および第２の複数のラインのイメージから前記目標物上に干渉縞が形成される、光学ツール。
【請求項２】
前記第２の複数のライン（１２２）は、前記第１の複数のライン（１１２）に対して、３０度以下の角度がつけられている、請求項１記載の光学ツール。
【請求項３】
前記第1の複数のライン（１１２）の隣接する各ペアの間に第１および第２の透明な部分（１１８，１２０）を有し、第１の透明な部分（１１８）のそれぞれは第１の位相において光を透過させ、第２の透明な部分（１２０）のそれぞれは、前記第１の位相とは異なる第２の位相において光を透過させる、請求項２記載の光学ツール。
【請求項４】
前記第２の複数のライン（１２２）の隣接する各ペアの間に第３および第４の透明な部分（１２８，１３０）を有し、第３の透明な部分（１２８）のそれぞれは前記第１の位相において光を透過させ、第２の透明な部分（１３０）のそれぞれは、前記第２の位相において光を透過させる、請求項３記載の光学ツール。
【請求項５】
前記第１の複数のライン（１１２）のそれぞれは、隣り合う第１および第２の側に、第１の透明な部分（１１８）と、第２の透明な部分（１２０）とをそれぞれ有する、請求項４記載の光学ツール。
【請求項６】
前記第２の複数のライン（１２２）のそれぞれは、隣接して対向する第１および第２の側に、第３の透明な部分（１２８）と、第４の透明な部分（１３０）とをそれぞれ有する、請求項５記載の光学ツール。
【請求項７】
前記第１の複数のライン（１１２）の対応する側の第１の組は、それぞれそれに隣接した第１の透明な部分（１１８）を有し、前記第２の複数のライン（１２２）の対応する側の第１の組は、それぞれそれに隣接した第４の透明な部分を有し、前記第１の複数のライン（１１２）の対応する側の第１の組は、前記第２の複数のライン（１２２）の対応する側の第１の組にも対応する、請求項６記載の光学ツール。
【請求項８】
前記第１の複数のライン（１１２）と前記第２の複数のライン（１２２）との間の角度は１０度以下である、請求項７記載の光学ツール。
【請求項９】
半導体本体（３４）上において、モニタ（１０８）またはその類似物から投影されたイメージの焦点の合い具合をテストする方法であって、
前記半導体本体（３４）上に、第１の複数の平行ライン（１５２）のイメージを投影するステップであって、前記半導体本体（３４）がモニタ（１０８）に対して相対的に近づいたり、離れたりするに従って、ライン（１５２）は半導体本体（３４）に対して移動するところのステップと、
前記半導体本体（３４）上に、第２の複数の平行ライン（１５４）のイメージを投影するステップであって、前記半導体本体（３４）がモニタ（１０８）に対して相対的に近づいたり、離れたりするに従って、ライン（１５４）は半導体本体（３４）に対して移動するところのステップとを有し、
前記第２の複数の平行ライン（１５４）は、前記第１の複数の平行ライン（１５２）に対してある角度がつけられており、前記第１および第２の複数の平行ライン（１５２，１５４）のイメージから前記半導体本体（３４）上に干渉縞が形成されており、
さらに、前記第１および第２の複数の平行ライン（１５２，１５４）のイメージによって、前記半導体本体（３４）上に形成された干渉縞を分析するステップとを有する方法。
【請求項１０】
前記第１の複数の平行ラインと、前記第２の複数の平行ラインとの間に１０度以下の角度をつける、請求項９記載の方法。
【国際調査報告】
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