(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できるようにする。  【解決手段】  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において、マスクパターンは、メインパターンとアシストパターンとから構成されるパターン群を含む。メインパターンは単スリットパターンであり、アシストパターンは、メインパターンの片側のみに配置された単スリット又は複数スリットよりなる。基板上におけるパターン群の投影像の転写位置は、露光装置のデフォーカス量によって変動する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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って、
前記マスクパターンは、
単スリットパターンであるメインパターンと、前記メインパターンの片側のみに配置された単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群を含み、
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前記パターン群が形成される位置が変動することを特徴とする露光マスク。
【請求項２】
前記メインパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界以上のスリット幅を持つと共に、前記アシストパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界よりも小さいスリット幅を持つことを特徴とする請求項１に記載の露光マスク。
【請求項３】
前記アシストパターンは複数スリットよりなり、
前記アシストパターンとなる各スリットの幅は、前記メインパターンから離れるに従って小さくなることを特徴とする請求項１に記載の露光マスク。
【請求項４】
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って、
前記マスクパターンは、内パターン及び外パターンをそれぞれ有するＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含み、
前記内パターンの各辺及び前記外パターンの各辺は、単スリットパターンであるメインパターンと、前記メインパターンの片側のみに配置された単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群であり、
前記内パターンの各辺と、該各辺と隣り合う前記外パターンの各辺との間では、前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置位置が反対であり、
前記内パターンにおける互いに対向する辺同士の間及び前記外パターンにおける互いに対向する辺同士の間では、前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置位置が同じであり、
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５】
前記メインパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界以上のスリット幅を持つと共に、前記アシストパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界よりも小さいスリット幅を持つことを特徴とする請求項４に記載の露光マスク。
【請求項６】
前記アシストパターンは複数スリットよりなり、
前記アシストパターンとなる各スリットの幅は、前記メインパターンから離れるに従って小さくなることを特徴とする請求項４に記載の露光マスク。
【請求項７】
請求項１に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方法であって、
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群が形成される位置を測定することによって、該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８】
請求項４に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方法であって、
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、該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９】
請求項１に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を介して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群を形成する第３の工程と、
前記基板上における前記パターン群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の工程とを備えていることを特徴とするフォーカス測定方法。
【請求項１０】
請求項４に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を介して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及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求める第５の工程とを備えていることを特徴とするフォーカス測定方法。
【請求項１１】
請求項１に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、該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を介して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群を形成する第３の工程と、
前記基板上における前記パターン群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の工程とを備えていることを特徴とする露光装置管理方法。
【請求項１２】
請求項４に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、該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を介して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及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の工程とを備えていることを特徴とする露光装置管理方法。
【請求項１３】
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に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９に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１４】
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４に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１０に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１５】
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ことを特徴とする請求項１３又は１４に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】
本発明は、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】
前記に鑑み、本発明は、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それを用いたフォーカス測定方法を提供すると共に、このフォーカス測定方法を応用した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を目的とする。
【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、本発明に係る第１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って、マスクパターンは、単スリットパターンであるメインパターンと、メインパターンの片側のみに配置された単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群を含み、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、基板上におけるパターン群が形成される位置が変動する。
【００１４】
第１の露光マスクによると、単スリットパターンであるメインパターンと、単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群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群の投影像が形成される位置が変動する。従って、基板上に転写されたパターン群の投影像の位置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。
【００１５】
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、パターン群つまり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。
【００１６】
尚、露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン形成位置の変動方向は、メインパターンに対するアシストパターンの相対位置によって決定される。従って、メインパターンに対するアシストパターンの位置を選択的に設定することにより、露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン形成位置の変動方向を制御することが可能となる。
【００１７】
第１の露光マスクにおいて、メインパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界以上のスリット幅を持つと共に、アシストパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界よりも小さいスリット幅を持つことが好ましい。
【００１８】
このようにすると、ベストフォーカスにおいても基板上に転写されるパターン（パターン群の投影像）は１本のスペースパターンのみとなるので、パターン転写位置の計測時における視認性を向上させることができる。
【００１９】
また、第１の露光マスクにおいて、アシストパターンは複数スリットよりなり、アシストパターンとなる各スリットの幅は、メインパターンから離れるに従って小さくなってもよい。
【００２０】
本発明に係る第２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って、マスクパターンは、内パターン及び外パターンをそれぞれ有するＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含み、内パターンの各辺及び外パターンの各辺は、単スリットパターンであるメインパターンと、メインパターンの片側のみに配置された単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群であり、内パターンの各辺と、該各辺と隣り合う外パターンの各辺との間では、メインパターンに対するアシストパターンの配置位置が反対であり、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、メインパターンに対するアシストパターンの配置位置が同じであり、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。
【００２１】
すなわち、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、且つフォーカス測定用のテストパターンである前述のパターン群から構成された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。このとき、内パターン及び外パターンの相対位置関係の変動量は、いずれか一方のパターンの形成位置の変動量の２倍である。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。
【００２２】
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。
【００２３】
第２の露光マスクにおいて、メインパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界以上のスリット幅を持つと共に、アシストパターンのスリットは投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界よりも小さいスリット幅を持つことが好ましい。
【００２４】
このようにすると、ベストフォーカスにおいても基板上に転写されるパターン（パターン群の投影像）は１本のスペースパターンのみとなるので、パターン転写位置の計測時における視認性を向上させることができる。
【００２５】
また、第２の露光マスクにおいて、アシストパターンは複数スリットよりなり、アシストパターンとなる各スリットの幅は、メインパターンから離れるに従って小さくなってもよい。
【００２６】
本発明に係る第１のリファレンスデータ作成方法は、本発明に係る第１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方法を前提とし、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群が形成される位置を測定することによって、該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。
【００２７】
第１のリファレンスデータ作成方法によると、本発明の第１の露光マスクを用いて、パターン群（単スリットパターンであるメインパターンと、単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成される）の投影像の形成位置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。
【００２８】
本発明に係る第２のリファレンスデータ作成方法は、本発明に係る第２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方法を前提とし、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、該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。
【００２９】
第２のリファレンスデータ作成方法によると、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。
【００３０】
本発明に係る第１のフォーカス測定方法は、本発明に係る第１の露光マスクを用いて基板上における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を前提とし、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を介して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、基板上にパターン群を形成する第３の工程と、基板上におけるパターン群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の工程とを備えている。
【００３１】
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、単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群の投影像を形成する。その後、パターン群の投影像の形成位置を測定した後、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、複数のパターン群つまり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することが可能となる。
【００３２】
本発明に係る第２のフォーカス測定方法は、本発明に係る第２の露光マスクを用いて基板上における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を前提とし、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を介して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及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求める第５の工程とを備えている。
【００３３】
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、前述のパターン群から構成される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。
【００３４】
本発明に係る第１の露光装置管理方法は、本発明に係る第１の露光マスクを用いて基板上における投影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、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を前提とし、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を介して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、基板上にパターン群を形成する第３の工程と、基板上におけるパターン群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の工程とを備えている。
【００３５】
第１の露光装置管理方法によると、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、基板上にレジストパターン（パターン群の投影像）を形成する。その後、レジストパターンの形成位置を測定した後、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、複数のパターン群つまり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。
【００３６】
本発明に係る第２の露光装置管理方法は、本発明に係る第２の露光マスクを用いて基板上における投影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、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を前提とし、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を介して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及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の工程とを備えている。
【００３７】
第２の露光装置管理方法によると、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、前述のパターン群から構成される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】
本発明に係る第１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を前提とし、本発明に係る第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、本発明に係る第１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。
【００３９】
第１の電子デバイス製造方法によると、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。
【００４０】
本発明に係る第２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を前提とし、本発明に係る第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、本発明に係る第２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。
【００４１】
第２の電子デバイス製造方法によると、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。
【００４２】
第１又は第２の電子デバイス製造方法において、デフォーカス量を、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。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によると、基板上における投影露光装置のデフォーカス量により、単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群の基板上への投影像が形成される位置が変動する。従って、基板上に転写されたパターン群の投影像の位置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できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
（本発明の基本原理）
以下、本発明の基本原理について図面を参照しながら説明する。
【００４５】
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群の基板上への結像原理を図１を用いて説明する。
【００４６】
本発明のパターン群の特徴は、単スリットパターンであるメインパターンと、メインパターンの片側のみに配置された単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されていることである。
【００４７】
具体的には、図１に示すように、レチクルＲ上には、メインパターンであるスリットＡと、アシストパターンであるスリットＢ及びスリットＣとから構成されるパターン群が配置されている。尚、図１においては、簡単のため、スリットＡ、Ｂ及びＣのそれぞれにおける回折光のうち０次光及び１次光のみを図示している。また、スリット幅の大小関係はＡ＞Ｂ＞Ｃである。
【００４８】
スリットＡ、Ｂ及びＣに入射した光はそれぞれのスリットで回折する。さて、通常の投影露光を用いたパターン結像においては、スリットＡでの０次回折光（ｌA0）及び１次回折光、スリットＢでの０次回折光（ｌB0）及び１次回折光並びにスリットＣでの０次回折光（ｌC0）及び１次回折光はそれぞれ露光装置の投影光学系Ｌを介して焦点面Ｐに結像する。すなわち、レチクルＲ上のパターン群のスリットＡ、Ｂ及びＣの投影像Ａ’、Ｂ’及びＣ’は、原理的には焦点面Ｐ上に形成される。一方、図１に示すように、本発明のパターン群の各スリットから拡がる回折光が互いに強め合う結果、これらの回折光は、フレネル回折領域と呼ばれる、レチクルＲからの距離が所定値以下の領域内に存在する面ＲF で集束する。このようにしてレチクルＲの近傍に現れる像はフレネル回折像と呼ばれている。フレネル回折像をさらに投影光学系Ｌを介して焦点面ＰF に再結像させることも可能である。
【００４９】
また、図示はしていないが、各スリットからの回折光は、集光方向（図１の場合にはスリットに対して右方向）だけではなく、その反対方向にも拡がっており、それらの回折光は、焦点面Ｐに関して焦点面ＰF と対称な関係にある面で結像する。すなわち、フレネル回折像の投影光学系Ｌによる投影像として、焦点面Ｐに関して対称な関係にある２つの像が、通常の焦点面Ｐの上下にそれぞれ現れることになる。
【００５０】
このように、単スリットパターンであるメインパターンと、単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群が配置されたマスクを用いた投影露光においては、通常の焦点面に加えて、フレネル回折像が結像する新たな焦点面が２つ出現する。また、基板上では、通常のレチクル上に形成されたパターン（以下、通常パターンと称する）の投影像と、フレネル回折像の投影像とが同時に形成されることになる。但し、図１に示すように、通常パターンの焦点面Ｐとフレネル回折像の焦点面ＰF とは、それぞれの位置が異なっているため、例えば、基板が焦点面Ｐ上にある場合、通常パターンの投影像はベストフォーカスで基板上に転写されると同時に、フレネル回折像の投影像はデフォーカス状態で基板上に転写される。
【００５１】
レチクルＲ上のスリットＡ（メインパターン）とスリットＢ及びＣ（アシストパターン）とから拡がる回折光については、図１に示すように、各一対のスリットからそれぞれ拡がる回折光同士が互いに強め合う。その結果、フレネル回折像Ｉ2 又はＩ3 等が現れると共に、これらのフレネル回折像は、デフォーカス状態で基板上に転写される。尚、図１において、ｌA ’、ｌB ’及びｌC ’はそれぞれスリットＡ、Ｂ及びＣでの０次以外の回折光を示しており、Ｉ2 ’及びＩ3 ’はそれぞれフレネル回折像Ｉ2 及びＩ3 が投影光学系Ｌによって再結像された像を示している。
【００５２】
図２は、図１に示す結像原理に従って、投影露光によりパターン群を基板上に転写した場合における光強度分布のシミュレーション結果を示している。図２において、縦軸は投影光学系の光軸方向（ｚ方向）を示しており、横軸は前記の光軸に垂直な平面に沿った一方向（ｘ方向）を示している。また、図２の縦軸の原点は、通常パターンの焦点面（図２の焦点面Ｐ）に取られている。尚、光強度分布は、通常パターンの焦点面つまり基板表面に関して上下対称になるため、図２では縦軸が正（投影光学系側）の場合の光強度分布のみを表している。
【００５３】
図２に示すように、ｚ座標（ｚ方向位置）が増加するに従って、つまり通常パターンの焦点面から離れるに従って、光強度分布の最大点におけるｘ座標（ｘ方向位置）がｘ正方向に移動する（点線ｄ参照）。これは、通常パターンの結像による最大幅のスリット（図１のスリットＡ）の像（図１の像Ａ’）、及びフレネル回折像（図１のフレネル回折像Ｉ2 ）の像（図１の像Ｉ2 ’）のそれぞれにおける、投影光学系の光軸に垂直な平面上の座標（ｘｙ座標）が異なることに起因している。すなわち、基板表面を通常パターンの焦点面から移動させるに伴い、通常パターンの投影像は徐々にデフォーカスされる一方、フレネル回折像の投影像はフォーカスされるので、光強度分布の最大点の位置が移動する結果、基板上における本発明のパターン群の投影像が形成される位置が変動する。本発明は、まさにこの原理を利用して、通常パターンの焦点面に対する基板表面の位置、つまり露光装置のデフォーカス量を、基板上に形成されたパターン群の投影像の位置の変動量に基づいて把握しようとするものである。
【００５４】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る露光マスクについて図面を参照しながら説明する。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。
【００５５】
図３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、つまり単スリットパターンであるメインパターンと、メインパターンの片側のみに配置された複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群の一例を示している。
【００５６】
第１の実施形態によると、単スリットパターンであるメインパターンと、複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群が露光マスク上に設けられている。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群の投影像の形成位置が変動する。従って、該パターン群の投影像の形成位置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。
【００５７】
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、パターン群つまり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。
【００５８】
尚、第１の実施形態において、メインパターンとアシストパターンとの位置関係、及び各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。
【００５９】
また、第１の実施形態において、メインパターンとアシストパターンとの位置関係、各スリットサイズ、及びアシストパターンの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。
【００６０】
また、第１の実施形態において、図３に示すように、メインパターンの片側に複数スリットよりなるアシストパターンを配置する場合、アシストパターンとなる各スリットの幅を、メインパターンから離れるに従って徐々に小さくしていってもよい。
【００６１】
また、第１の実施形態において、図３に示すように、メインパターンの片側に複数スリットよりなるアシストパターンを配置したが、これに代えて、図４に示すように、メインパターンの片側に単スリットよりなるアシストパターンを配置してもよい。
【００６２】
また、第１の実施形態において、メインパターンのスリットは通常の投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界以上のスリット幅を持つと共に、アシストパターンのスリットは通常の投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界よりも小さいスリット幅を持つことが好ましい。このようにすると、ベストフォーカスにおいても基板上に転写されるパターン（パターン群の投影像）は１本のスペースパターンのみとなるので、パターン転写位置の計測時における視認性を向上させることができる。
【００６３】
また、第１の実施形態において、例えばガラス基板を例えばクロム薄膜により覆うことによってマスクパターンが形成される場合、言い換えると、露光マスクとしてバイナリマスクを用いる場合、パターン群のスリットはガラス基板の露出部分からなり、パターン群の遮光部はクロム薄膜からなる。
【００６４】
また、第１の実施形態において、露光マスク上におけるパターン群の周辺に、例えば孤立スペースパターンを配置することにより、露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン群の投影像の形成位置の変動量を、孤立スペースパターン形成位置（基本的に変動しない）を基準として検出してもよい。
【００６５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る露光マスクについて図面を参照しながら説明する。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。
【００６６】
本実施形態の露光マスクの特徴は、本発明のパターン群（単スリットパターンであるメインパターンと、メインパターンの片側のみに配置された単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群）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。
【００６７】
図５（ａ）はＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの一例を示しており、図５（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。
【００６８】
図６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。
【００６９】
図６に示すように、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンにおける内パターンの各辺及び外パターンの各辺は、本発明のパターン群、つまり、単スリットパターンであるメインパターンと、メインパターンの片側のみに配置された複数スリット（単スリットでもよい）よりなるアシストパターンとから構成されるパターン群である。また、内パターンの各辺と、該各辺と隣り合う外パターンの各辺との間では、メインパターン（最大スリット）に対するアシストパターン（その他のスリット）の配置位置が反対である。さらに、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、メインパターンに対するアシストパターンの配置位置が同じである。
【００７０】
図７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パターンの詳細な構成を示している。
【００７１】
図７に示すＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンは、図３に示す第１の実施形態のパターン群（単スリットパターンであるメインパターンと、複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群）から構成されている。この配置により、基板上に転写されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンは、約１０μｍ×１０μｍの正方形状の内パターンと、約２０μｍ×２０μｍの正方形状の外パターンとを持つ。尚、スリット群の位置等を示すために、図７においては破線で直交座標系を表すと共に、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの中心を座標系の原点に取っている。また、図７中の数値の単位はμｍである。
【００７２】
第２の実施形態によると、本発明のパターン群から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンが露光マスク上に設けられているため、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。このとき、内パターン及び外パターンの相対位置関係の変動量は、いずれか一方のパターンの形成位置の変動量の２倍である。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。
【００７３】
図８は、本実施形態の露光マスクを用いて基板上に転写されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンにおける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、重ね合わせ測定装置を用いて実験により調べた結果を示している。図８において、内パターン及び外パターンの相対位置関係、つまり重ね合わせ測定値は、内パターン及び外パターンのそれぞれの中心位置が一致するときを基準（０）として、各パターンの中心位置のずれの大きさをマイナス量で表している。また、実験においては、露光光としてＫｒＦエキシマレーザを使用すると共に露光装置として５倍縮小投影ステッパを使用して、露光量を１８ｍＪ／ｃｍ2 から２２ｍＪ／ｃｍ2 まで１ｍＪ／ｃｍ2 ずつ変化させながらデータを取得した。ここで、照明条件（露光条件）は、開口率（ＮＡ）が０．６５、絞り率（σ）が０．４０である。尚、フレネル回折像は、各スリットからの回折光が干渉することにより生じるため、絞り率は小さく設定することが望ましい。また、実験においては、被露光基板として、予め膜厚８０ｎｍの反射防止膜（下層）を塗布したベアウェハ上に膜厚５００ｎｍの化学増幅型ポジレジスト膜を塗布したものを用いて、該被露光基板に対して露光及び現像処理を順次行なった。
【００７４】
図８に示すように、デフォーカス量が増加するに従って、重ね合わせ測定値が−１．２０μｍから正方向に変動していることが確認できた。但し、図８に示す結果は、ベストフォーカス値のとき（露光装置に対して設定されたフォーカスオフセット値が−０．２５μｍのとき）に、内パターン及び外パターンの相対位置関係が−１．２０μｍになるように、マスク上で内パターン及び外パターンのそれぞれの中心位置をずらすことによって得られたものである。
【００７５】
図８に示す結果から、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの配置、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを構成するパターン群のスリット幅、及びスリット間隔等を最適化することにより、デフォーカスによって非常に良い感度でパターン形成位置が変動することが明らかになった。また、図８に示す結果から、露光量を１８ｍＪ／ｃｍ2 から２２ｍＪ／ｃｍ2 まで変化させた場合にも、内パターン及び外パターンの相対位置関係とデフォーカス量との相関関係を示すプロファイルに変化がほとんど見られないこともわかる。特に、図８では、デフォーカス量（正確にはフォーカスオフセット値）が−１．５０から−０．５０までの範囲、及びデフォーカス量が０．００から１．００までの範囲で、フォーカス変動に対するパターン形成位置変動がほぼ線形となっている。従って、これらの範囲を用いることにより、重ね合わせ測定値に基づいて符号付のフォーカス値を再現性良く測定することができる。例えば、露光時に０．５μｍのフォーカスオフセット値を設定しておくと共に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（ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン）を設けておくことによって、ショット内のフォーカス均一性を±０．５μｍの広範囲に亘って符号も含めて測定することが可能になる。
【００７６】
尚、第２の実施形態において、本発明のパターン群、つまり単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを露光マスク上に設けたが、これに代えて、同様のパターン群から構成されたＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを露光マスク上に設けてもよい。
【００７７】
また、第２の実施形態において、メインパターンとアシストパターンとの位置関係、及び各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。
【００７８】
また、第２の実施形態において、メインパターンとアシストパターンとの位置関係、各スリットサイズ、及びアシストパターンの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。
【００７９】
また、第２の実施形態において、メインパターンの片側に複数スリットよりなるアシストパターンを配置する場合、アシストパターンとなる各スリットの幅を、メインパターンから離れるに従って徐々に小さくしていってもよい。
【００８０】
また、第２の実施形態において、メインパターンの片側に複数スリットよりなるアシストパターンを配置したが、これに代えて、メインパターンの片側に単スリットよりなるアシストパターンを配置してもよい。
【００８１】
また、第２の実施形態において、メインパターンのスリットは通常の投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界以上のスリット幅を持つと共に、アシストパターンのスリットは通常の投影露光のベストフォーカスにおいて解像限界よりも小さいスリット幅を持つことが好ましい。このようにすると、ベストフォーカスにおいても基板上に転写されるパターン（パターン群の投影像）は１本のスペースパターンのみとなるので、パターン転写位置の計測時における視認性を向上させることができる。
【００８２】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るフォーカス測定方法について図面を参照しながら説明する。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。
【００８３】
図９は、本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。
【００８４】
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群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群：図３及び図４参照）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。
【００８５】
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８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群を形成する。このとき、各パターン群の投影像の形成位置は、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位置を測定し、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。
【００８６】
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位置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位置を測定する。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位置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バラツキを抑制するために、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。
【００８７】
（第３の実施形態の変形例）
以下、本発明の第３の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法について図面を参照しながら説明する。
【００８８】
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群（図３及び図４参照）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、パターン群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群）から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン（図６及び図７参照）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。
【００８９】
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。
【００９０】
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ズレ量を、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。
【００９１】
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バラツキを抑制するために、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。
【００９２】
また、本変形例において、フォーカスモニター用テストパターンとして、本発明のパターン群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群）から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを用いたが、これに代えて、本発明のパターン群から構成されたＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを用いてもよい。
【００９３】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る露光装置管理方法について図面を参照しながら説明する。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群（図３及び図４参照）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。
【００９４】
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位置を測定し、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとから構成されるパターン群）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、複数のパターン群つまり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。
【００９７】
（第４の実施形態の変形例）
以下、本発明の第４の実施形態の変形例に係る露光装置管理方法について図面を参照しながら説明する。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（本発明のパターン群から構成されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン：図６及び図７参照）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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群）から構成されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲ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。
【０１０１】
尚、本変形例において、フォーカスモニター用テストパターンとして、本発明のパターン群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群）から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを用いたが、これに代えて、同様のパターン群から構成されたＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを用いてもよい。
【０１０２】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１０３】
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３及び図４参照）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。
【０１０４】
図１０は、本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している。
【０１０５】
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群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群：図３及び図４参照）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。
【０１０６】
ところで、一般的に、フォトリソグラフィー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を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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
尚、本実施形態では、第３の実施形態に係るフォーカス測定方法を利用する際に、デフォーカス状態で露光を行なう必要がある一方、デバイス製造においては通常ベストフォーカス状態で露光を行なう必要がある。このため、製品製造のためのショットにおいてフォーカス測定を行なうことはできない。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、フォーカス測定を行なうことができる。
【０１０９】
（第５の実施形態の変形例）
次に、本発明の第５の実施形態の変形例に係る電子デバイスの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１１０】
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（本発明のパターン群から構成されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲ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。
【０１１１】
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（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群から構成されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン：図６及び図７参照）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。そして、フォトリソグラフィー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。
【０１１２】
尚、本変形例において、フォーカスモニター用テストパターン１５として、本発明のパターン群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットからなるアシストパターンとを持つパターン群）から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを用いたが、これに代えて、同様のパターン群から構成されたＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを用いてもよい。
【０１１３】
また、本変形例では、第３の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法を利用する際に、デフォーカス状態で露光を行なう必要がある一方、デバイス製造においては通常ベストフォーカス状態で露光を行なう必要がある。このため、製品製造のためのショットにおいてフォーカス測定を行なうことはできない。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、フォーカス測定を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、露光マスクに関し、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】
【０１１５】
【図１】本発明の第１又は第２の実施形態に係る露光マスクの上に配置されるパターン群（単スリットパターンであるメインパターンと単スリット又は複数スリットよりなるアシストパターンとを持つパターン群）の基板上への結像原理の一例を示す図である。
【図２】図１に示す結像原理に従って、投影露光によりパターン群を基板上に転写した場合における光強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る露光マスクの上に設けられるパターン群の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る露光マスクの上に設けられるパターン群の他例を示す模式図である。
【図５】（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６】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パターンの詳細な構成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を用いて基板上に転写されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンにおける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、重ね合わせ測定装置を用いて実験により調べた結果を示す図である。
【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】
【０１１６】
Ｒ      レチクル
Ａ      スリット
Ｂ      スリット
Ｃ      スリット
ｌA0    スリットＡでの０次回折光
ｌB0    スリットＢでの０次回折光
ｌC0    スリットＣでの０次回折光
ｌA ’  スリットＡでの０次以外の回折光
ｌB ’  スリットＢでの０次以外の回折光
ｌC ’  スリットＣでの０次以外の回折光
Ｉ2     フレネル回折像
Ｉ3     フレネル回折像
ＲF     フレネル回折像の結像面
Ｌ      投影光学系
Ｐ      通常パターンの焦点面
ＰF     フレネル回折像の焦点面
Ａ’    スリットＡの投影像
Ｂ’    スリットＢの投影像
Ｃ’    スリットＣの投影像
Ｉ2 ’  フレネル回折像Ｉ2 の投影像
Ｉ3 ’  フレネル回折像Ｉ3 の投影像
ｄ      光強度分布の最大点の移動方向
１      フォーカス測定用マスク
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】
2004170947.tif 000003
【図２】
2004170947.tif 000004
【図３】
2004170947.tif 000005
【図４】
2004170947.tif 000006
【図５】
2004170947.tif 000007
【図６】
2004170947.tif 000008
【図７】
2004170947.tif 000009
【図８】
2004170947.tif 000010
【図９】
2004170947.tif 000011
【図１０】
2004170947.tif 000012
【図１１】
2004170947.tif 000013