(57)【要約】【課題】  各種のフレア成分を個別に測定する。【解決手段】  遮光性のボックスパターンとそれを囲む開口部とを有するマスクを用いて、露光パターンに影響する全てのフレア成分を含むフルフレアを測定する（ステップＳ１１）。開口部に隣接する遮光領域に一定間隔でスペースパターンが形成されたマスクを用いて、ロングレンジフレアを測定する（ステップＳ１２）。複数のライン＆スペースパターンと、その端部から所定の距離だけ離れた位置まで形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有するマスクを用いて、収差であるショートレンジフレアを測定する（ステップＳ１３）。フルフレアからロングレンジフレア及びショートレンジフレアを減算して、ミッドレンジフレアを算出する（ステップＳ１４）。【選択図】      図１
2005085791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光性を有するボックスパターンと該ボックスパターンを囲む開口部とを有するマスクを用いて、露光パターンに影響する全てのフレア成分を含むフルフレアを測定する工程と、
開口部に隣接し数百μｍ以上の長さを有する遮光領域に一定間隔でスペースパターンが形成されたマスクを用いて、数百μｍ以上離れたところから露光パターンに影響するロングレンジフレアを測定する工程と、
露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定する工程と、
前記フルフレアから前記ロングレンジフレア及び前記ショートレンジフレアを減算して、数μｍ以上数十μｍ未満離れたところから露光パターンに影響するミッドレンジフレアを算出する工程と、
を含むことを特徴とするフレア測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフレア測定方法において、
ライン＆スペースパターンを有するマスクを用いてローカルエリアフレアを測定する工程であって、両端のラインパターンの寸法をそれぞれ測定する工程と、測定された両端のラインパターンの寸法の差を算出する工程とを含む工程を更に含むことを特徴とするフレア測定方法。
【請求項３】
開口部に隣接し数百μｍ以上の長さを有する遮光領域に一定間隔でスペースパターンが形成されたマスクを用いて、数百μｍ以上離れたところから露光パターンに影響するロングレンジフレアを測定する工程と、
ライン＆スペースパターンを有するマスクを用いてローカルエリアフレアを測定する工程であって、両端のラインパターンの寸法をそれぞれ測定する工程と、測定された両端のラインパターンの寸法の差を算出する工程とを含む工程と、
露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定する工程と、
前記ローカルエリアから前記ショートレンジフレアを減算して、数μｍ以上数十μｍ未満離れたところから露光パターンに影響するミッドレンジフレアを算出する工程と、
を含むことを特徴とするフレア測定方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載のフレア測定方法において、
前記ロングレンジフレアを測定する工程は、前記開口部に最も近いスペースパターンの第１の寸法を求める工程と、前記開口部から最も離れたスペースパターンの第２の寸法を求める工程と、第２の寸法に対する第１の寸法の比を算出する工程とを含むことを特徴とするフレア測定方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載のフレア測定方法において、
前記ショートレンジフレアを測定する工程は、複数のライン＆スペースパターンと、該ライン＆スペースパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有するマスクを用いる工程であって、両端のラインパターンの寸法をそれぞれ測定する工程と、測定された両端のラインパターンの寸法の差を算出する工程とを含むことを特徴とするフレア測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載のフレア測定方法において、
前記ショートレンジフレアを測定する工程は、複数のライン＆スペースパターンを有する位相シフトマスクを用いることを特徴とするフレア測定方法。
【請求項７】
請求項１から４の何れかに記載のフレア測定方法において、
前記ショートレンジフレアを測定する工程は、位相πだけシフトさせるホールパターンと、該ホールパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有する位相シフトマスクを用いることを特徴とするフレア測定方法。
【請求項８】
数百μｍ以上離れたところから露光パターンに影響するロングレンジフレアを測定するためのフレア測定用マスクであって、
開口部に隣接し数百μｍ以上の長さを有する遮光領域に、一定間隔でスペースパターンが設けられたことを特徴とするフレア測定用マスク。
【請求項９】
露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定するためのフレア測定用マスクであって、
複数のライン＆スペースパターンと、該ライン＆スペースパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有することを特徴とするフレア測定用マスク。
【請求項１０】
請求項９に記載のフレア測定用マスクは、位相シフトマスクであることを特徴とするフレア測定用マスク。
【請求項１１】
露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定するためのフレア測定用マスクであって、
位相πだけシフトさせるホールパターンと、該ホールパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有することを特徴とするフレア測定用マスク。
【請求項１２】
請求項１１に記載のフレア測定用マスクにおいて、
前記所定の距離が、λ×ｆ／（２×ＮＡ）で規定されることを特徴とするフレア測定用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の露光性能の改善及び維持管理に用いられるフレア測定方法及びフレア測定用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフレア（flare）の測定方法として、Ｋｉｒｋ法が一般的に用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。
図１４を参照して、従来のフレア測定方法及びそれに用いられるマスクについて説明する。図１４（ａ）はフレアの測定に用いられるマスクを示す図であり、図１４（ｂ）はフレア測定方法を説明するための図である。
図１４（ａ）に示すように、フレアの測定には、遮光膜からなるボックスパターン３０と該ボックスパターン３０を囲むクリアフィールド３１とを有するマスクが用いられた。そして、このマスクを用いた露光により基板上にレジストパターンを形成する際に露光量（露光時間）を増加させて、図１４（ｂ）（ｉ）〜（ｉｖ）に示すように露光パターンを変化させることによりフレアを測定していた。詳細には、露光量を増加させていき、図１４（ｂ）（ｉｉ）に示すように、ボックスパターン以外のレジストが抜けたときの露光量Ａを求める。さらに、露光量を増加させていき、図１４（ｂ）（ｉｖ）に示すようにボックスパターンがフレアの影響により消失してしまう露光量Ｂを求める。そして、露光量Ｂに対する露光量Ａの割合（比）［＝Ａ／Ｂ×１００（％）］をフレアとしていた。
【０００３】
【非特許文献１】Scattered light in photo lithographic lenses、Proc. SPIE 1994、Vol. 2197
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フレア（フルフレア）は、下式（１）のように、原因別にいくつかの成分に分けられる。図１５は、フレアの発生原因を示す図である。下式（１）におけるロングレンジフレア（Long-range flare）は、図１５（ａ）に示すように、レチクル３２を透過した光が投影レンズ３３の表面で反射したり、投影レンズ３３に付着したコンタミネーション３５により散乱光が発生したりすること等により迷光（フレア）となり、数百μｍ以上離れた露光パターン３４に対して寸法変動の要因となるフレアを示す。
また、下記式（１）におけるローカルエリアフレア（Local area flare）は、下式（２）のように、ショートレンジフレア（Short-range flare）とミッドレンジフレア（Mid-range flare）とを含む。ミッドレンジフレア（Mid-range flare）は、図１５（ｂ）に示すように、レチクル３２を透過した光が投影レンズ３３ａの屈折率不均一部３６又は表面ラフネス等によって、数μｍ以上数十μｍ未満離れた露光パターン３４に対して寸法変動の要因となるフレアを示す。また、ショートレンジフレア（Short-range flare）は、本来投影レンズ３３が持っている波面収差（Aberration）を示し、露光パターンに対して寸法変動の要因となるフレアを示す。ここで、波面収差とは、デフォーカス、ディストーションを含む非点、コマ、球面等の、レチクルを透過した露光回折光がレンズ等の各種の膜を透過することによって生じる位相のずれのことをいう。
Full flare = Local area flare + Long-range flare……（１）
Local are flare = Short-range flare + Mid-range flare……（２）
【０００５】
ところで、半導体集積回路のパターンのデザインルールの微細化に伴い、露光波長の短波長化が進んでいる。現在主流となっている露光光源は、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザであり、その次には波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザが続いている。さらにその次には波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザが候補として挙がっている。
しかし、従来用いられてきた石英（ＳｉＯ２）の露光投影系レンズ（以下「ＳｉＯ２レンズ」と略する。）はＦ２エキシマレーザに対して十分な透過率が得られない。このため、Ｆ２エキシマレーザを露光光源に用いる場合には、蛍石（ＣａＦ２）の露光投影レンズ（以下「ＣａＦ２レンズ」という。）が用いられる。
【０００６】
しかしながら、ＣａＦ２レンズは、その材料の特性として複屈折が発生しやすく、ＳｉＯ２レンズと比較して、屈折率の不均一性やレンズ表面のラフネスが大きい。このため、ＣａＦ２レンズを用いると、上述したフレア、特にミッドレンジフレア（Mid-range flare）が、従来のＳｉＯ２レンズに比べて大きくなる。また、ミッドレンジフレアは、露光波長を短波長化すると、波長の２乗分の１に比例して大きくなる。
よって、特に、露光光源としてＦ２エキシマレーザを用い、さらに露光投影レンズとしてＣａＦ２レンズを用いた場合には、各種のフレア成分を個別に且つ正確に測定する必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来用いられていたＫｉｒｋ法はフルフレア（Full flare）のみを測定するものであるので、それぞれ別の原因から発生するショートレンジフレア、ミッドレンジフレア及びロングレンジフレアの各種のフレア成分を個別に測定することができなかった。このため、測定した各種のフレア成分に基づいて、露光装置の露光性能の改善や維持管理を行うことができなかった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、各種のフレア成分を個別に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るフレア測定方法は、遮光性を有するボックスパターンと該ボックスパターンを囲む開口部とを有するマスクを用いて、露光パターンに影響する全てのフレア成分を含むフルフレアを測定する工程と、
開口部に隣接し数百μｍ以上の長さを有する遮光領域に一定間隔でスペースパターンが形成されたマスクを用いて、数百μｍ以上離れたところから露光パターンに影響するロングレンジフレアを測定する工程と、
露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定する工程と、
前記フルフレアから前記ロングレンジフレア及び前記ショートレンジフレアを減算して、数μｍ以上数十μｍ未満離れたところから露光パターンに影響するミッドレンジフレアを算出する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係るフレア測定方法において、ライン＆スペースパターンを有するマスクを用いてローカルエリアフレアを測定する工程であって、両端のラインパターンの寸法をそれぞれ測定する工程と、測定された両端のラインパターンの寸法の差を算出する工程とを含む工程を更に含むことが好適である。
【００１１】
本発明に係るフレア測定方法は、開口部に隣接し数百μｍ以上の長さを有する遮光領域に一定間隔でスペースパターンが形成されたマスクを用いて、数百μｍ以上離れたところから露光パターンに影響するロングレンジフレアを測定する工程と、
ライン＆スペースパターンを有するマスクを用いてローカルエリアフレアを測定する工程であって、両端のラインパターンの寸法をそれぞれ測定する工程と、測定された両端のラインパターンの寸法の差を算出する工程とを含む工程と、
露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定する工程と、
前記ローカルエリアから前記ショートレンジフレアを減算して、数μｍ以上数十μｍ未満離れたところから露光パターンに影響するミッドレンジフレアを算出する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係るフレア測定方法において、前記ロングレンジフレアを測定する工程は、前記開口部に最も近いスペースパターンの第１の寸法を求める工程と、前記開口部から最も離れたスペースパターンの第２の寸法を求める工程と、第２の寸法に対する第１の寸法の比を算出する工程とを含むことが好適である。
【００１３】
本発明に係るフレア測定方法において、前記ショートレンジフレアを測定する工程は、複数のライン＆スペースパターンと、該ライン＆スペースパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有するマスクを用いる工程であって、両端のラインパターンの寸法をそれぞれ測定する工程と、測定された両端のラインパターンの寸法の差を算出する工程とを含むことが好適である。
【００１４】
本発明に係るフレア測定方法において、前記ショートレンジフレアを測定する工程は、複数のライン＆スペースパターンを有する位相シフトマスクを用いることが好適である。
【００１５】
本発明に係るフレア測定方法において、前記ショートレンジフレアを測定する工程は、位相πだけシフトさせるホールパターンと、該ホールパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有する位相シフトマスクを用いることが好適である。
【００１６】
本発明に係るフレア測定用マスクは、露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定するためのフレア測定用マスクであって、
複数のライン＆スペースパターンと、該ライン＆スペースパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明に係るフレア測定用マスクは、位相シフトマスクであることが好適である。
【００１８】
本発明に係るフレア測定用マスクは、露光パターンに影響する収差であるショートレンジフレアを測定するためのフレア測定用マスクであって、
位相πだけシフトさせるホールパターンと、該ホールパターンの端部から所定の距離だけ離れた位置までの領域に形成された開口部と、該開口部の外側を覆う遮光領域とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明に係るフレア測定用マスクにおいて、前記所定の距離が、λ×ｆ／（２×ＮＡ）で規定されることが好適である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は以上説明したように、各種のフレア成分を個別に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるフレア測定方法を示すフローチャートである。
先ず、フルフレア（Full flare）の測定を行う（ステップＳ１１）。本ステップＳ１１では、図２に示すマスクを用いて、従来技術で説明したＫｉｒｋ法によりフルフレアの測定を行う。
図２に示すマスクにおいて、露光フィールド１内の５ヶ所に、それぞれ遮光性を有するボックスパターン２〜６が配置されている。ボックスパターン２〜６はクリアフィールド（透過領域）７により囲まれており、該クリアフィールド７は遮光領域８により囲まれている。なお、遮光領域８の形成は任意であり、ボックスパターン２〜６以外の領域が全てクリアフィールド７であってもよい。
そして、従来技術と同様に、パターン露光の際の露光量（露光時間）を徐々に上げながら、ボックスパターン２〜６以外のクリアフィールド７が抜ける露光量Ａと、ボックスパターン２〜６がフレアの影響で消失してしまう露光量Ｂを求め、露光量Ｂに対する露光量Ａの比（割合）［＝Ａ／Ｂ×１００（％）］を求めることにより、フルフレアを算出する。
【００２２】
本実施の形態１におけるフルフレアの測定には、露光波長λが１５７ｎｍで、投影レンズ開口数ＮＡが０．８５のＦ２マイクロステッパを用いた。また、レジスト材料としてシュプレイ製のＸＰ２３３２Ｃを用いて８０ｎｍの膜厚でレジスト膜を形成した。また、現像液として２．３８％のＴＭＡＨ（TetraMetheylAnmoniumHydroxide）を用いた。
【００２３】
図３は、本実施の形態１において、フルフレアの測定結果を示す図である。
図３に示すように、露光フィールド１内の５ヶ所のボックスパターン２〜６を用いて測定されたフルフレアは３〜５％であった。また、フルフレアの測定は２回（Data 1, Data 2）行ったが、２回とも同等の結果が得られた。
【００２４】
次に、ロングレンジフレア（Long-range flare）の測定を行う（ステップＳ１２）。本ステップＳ１２では、図４に示すマスクを用いて、ロングフレアの測定を行う。
図４に示すマスクにおいて、露光フィールド中心付近の大面積の開口部（クリアフィールド）９に隣接して数百μｍ以上（図４では２５０μｍ）の遮光領域１０が形成され、この遮光領域１０内に一定間隔で複数のスペースパターンが形成されている。これら複数のスペースパターンのうちで、最も開口部９に近いスペースパターン１１と、開口部９から最も離れたスペースパターン１２とをロングレンジフレアの測定に用いる。スペースパターン１１，１２のサイズは、λ／ＮＡで求められる値程度にするのが好適である。ロングレンジフレアの測定には、露光波長λ＝１５７ｎｍ、投影レンズ開口数ＮＡ＝０．８５のＦ２マイクロステッパを用いたので、２００ｎｍのスペースパターン１１，１２とした。詳細には、図４における拡大図に示すように、各スペースパターン１１，１２は、２００ｎｍのスペース２つと、２００ｎｍのライン１つとを含んでいる。
【００２５】
そして、このマスクを用いて、スペースパターン１１，１２を構成するＬ／Ｓ（Line and Space）パターンの線幅が１：１に仕上がる露光量（露光時間）で露光パターン（レジストパターン）を形成し、スペースパターン１１，１２に対応するレジストパターンの寸法を測定する。すなわち、スペースパターン１１に対応するレジストパターンの寸法ＣＤ０と、スペースパターン１２に対応するレジストパターンの寸法ＣＤｆａｒとを測定する。そして、下式（３）に示すように、ＣＤｆａｒに対するＣＤ０の比で表されるNormalizedＣＤ（以下「ＮＣＤ」という。）を求める。
NormalizedＣＤ = ＣＤ０ ／ ＣＤｆａｒ……（３）
上式（３）により求めたＮＣＤの値が０．９５より大きい場合には、ロングレンジフレアは無視してもよい程小さいと考えられる。一方、ＮＣＤの値が０．９５以下の場合には、露光量に対するレジストパターン寸法の感度曲線から、ＣＤ０とＣＤｆａｒの寸法差（ＣＤｆａｒ−ＣＤ０）に相当する露光量を計算し、適正露光量に対する計算した露光量の割合を求めることにより、ロングレンジフレアを算出する。
【００２６】
図５は、本実施の形態１において、ロングレンジフレアの測定結果を示す図である。詳細には、図５は、開口部からの距離と、ＮＣＤとの関係を示す図である。図５において、横軸は遮光領域１０における開口部９からの距離、すなわち遮光領域１０におけるスペースパターンの位置を示し、縦軸は上記ＮＣＤを示す。
図５に示すように、ＮＣＤは０．９５以上であるため、本測定で用いたＦ２マイクロステッパのロングレンジフレアはほとんど無いものと考えられる。また、ロングレンジフレアの測定は２回（Data 1, Data 2）行ったが、２回とも同等の結果が得られた。
【００２７】
次に、ローカルエリアフレア（Local area flare）とショートレンジフレア（Short-range flare）の測定を行う（ステップＳ１３）。本ステップＳ１３において、図６（ａ）に示すマスクを用いてローカルエリアフレアの測定を行い、図６（ｂ）に示すマスクを用いてショートレンジフレアの測定を行う。図６（ａ），（ｂ）に示すマスクは共にバイナリマスクであり、複数のＬ／Ｓパターン１３と、該パターン１３を囲むクリアフィールド１４とを有する。Ｌ／Ｓパターン１３のサイズは、λ／ＮＡで求められる値程度にするのが好適である。本実施の形態１では、露光波長λ＝１５７ｎｍ、投影レンズ開口数ＮＡ＝０．８５のＦ２マイクロステッパを用いるので、パターン１３のサイズは１５０ｎｍとした。
また、図６（ｂ）に示すショートレンジフレア測定用マスクにおいて、クリアフィールド１４を囲む遮光領域１５を設けている。ラインパターン１３のエッジから遮光領域１５までの距離（図中の矢印に対応する。）が、下式（４）で示されるショートレンジフレアの及ぶ範囲になるようにする。すなわち、ショートレンジフレアの及ぶ範囲に、ウィンドウ領域としてのクリアフィールド１４が位置するようにする。例えば、求める収差が低次の場合、下式（４）より、ラインパターン１３のエッジから１８０ｎｍ以上離れた領域を遮光領域１５で覆うようにすればよい。図６（ｂ）に示すマスクを用いることにより、露光パターンにショートレンジフレア以外のフレア（ミッドレンジフレア及びロングレンジフレア）が影響を及ぼさないようにすることができる。
Short-range flareの範囲 = λ×ｆ／（２×ＮＡ）……（４）
（上式（４）において、ｆは空間周波数であり、レンズ直径方向の位相ずれのうねりの回数ｍを示す。ｆは、求める収差の次数に応じて、２以上の整数をとる。求める収差の次数が３次までの低次の場合、ｆは２である。）
【００２８】
このマスクの露光フィールド中心付近のＬ／Ｓパターンの線幅が１：１に仕上がる露光時間でレジストパターンを形成し、両サイドのパターンＬ１，Ｌ６に対応するレジストパターンの寸法（線幅）ＣＤＬ１，ＣＤＬ６を測定する。そして、両サイドの線幅差（ＣＤＬ１−ＣＤＬ６）を算出する。水平方向を０度として、Ｌ／Ｓパターンの角度を２２．５度ずつ変化させて作成したマスクを用いて、それぞれレジストパターンを形成し、各レジストパターンの線幅差（Line-Width Difference、以下「ＬＷＤ」という。）を求める。すなわち、本実施の形態１では、３光束干渉法によりローカルエリアフレアとショートレンジフレアとを測定する。
【００２９】
図７は、Ｌ／Ｓパターンの角度と、それに対応するＬＷＤの測定結果を示す図である。図７において、Ｗ＝Ｏｐｅｎで示す曲線は図６（ａ）のマスクを用いた場合のＬＷＤを示し、Ｗ＝０．２μｍで示す曲線は図６（ｂ）のマスクを用いた場合のＬＷＤを示している。もし、使用するＦ２マイクロステッパがローカルエリアフレア及びショートレンジフレアを持たなければ、Ｌ／Ｓパターンの角度に関係なく、すべての角度で寸法が１５０ｎｍとなるため、ＬＤＷがゼロになる。しかし、図７に示すように、Ｌ／Ｓパターンの角度ごとにＬＤＷが変化している。よって、Ｆ２マイクロステッパは、ローカルエリアフレア及びショートレンジフレアを有することが分かった。
これらの曲線（ＬＤＷ値）を、図８に示すレンズの波面収差を求めるFringe Zernike多項式にフィッティングさせる。図中の多項式は、レンズの瞳面上での位相ずれを現す式であり、瞳中心からの距離をρとし、水平方向を０度としたときの角度をθとしたｃｏｓθとＳｉｎθの関数である。なお、ｍはレンズ直径方向の位相ずれのうねりの回数を示し、ｎはｎ回の回転対称であることを示す（SPIE1985, Vol. 538, pp 207-220参照）。このフィッティングにより各Zernike係数Ｚ１〜Ｚ３７を算出し、算出された各Zernike係数Ｚ１〜Ｚ３７を換算して、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアをそれぞれ求める。
なお、本実施の形態１では、上述したようにロングレンジフレアは無いものと考えられるため、上記フィッティングにより求めたローカルエリアフレアからロングレンジフレアを減算する必要がない。ロングレンジフレアが有る場合には、後述するシミュレーションを行う場合に、上記フィッティングにより求めたローカルエリアフレアからロングレンジフレアを減算すればよい。
【００３０】
最後に、ステップＳ１１〜Ｓ１３で求めたフレアの値を基に、ミッドレンジフレア（Mid-range flare）の算出を行う（ステップＳ１４）。例えば、ステップＳ１１で測定したフルフレアから、ステップＳ１２で測定したロングレンジフレアと、ステップＳ１３で測定したショートレンジフレアとを減算することにより、ミッドレンジフレアを算出する。また、ロングレンジフレアが無い場合には、ステップＳ１３で測定したローカルエリアフレアから、同ステップＳ１３で測定したショートレンジフレアを減算することにより、ミッドレンジフレアを算出することができる。
【００３１】
図９は、バイナリーマスクにおける１５０ｎｍラインパターンのエッジからの距離と、その距離におけるラインパターンの寸法との関係を示す図である。すなわち、図９は、１５０ｎｍのラインパターンとその外周を囲む遮光領域との間のウィンドウ領域を徐々に広げていった場合の、ラインパターンの寸法変化を示す図である。
図９において、●（丸）は、ローカルエリアフレアを考慮しない場合の光学シミュレーションデータを示す。□（四角）は、図１のステップＳ１３で求めたショートレンジフレアを考慮に入れた場合の光学シミュレーションデータを示す。また、◇（菱形）は、図１のステップＳ１３で求めたローカルエリアフレアを考慮に入れた場合の光学シミュレーションデータを示す。△（三角）は、実際のラインパターンの寸法である実験結果を示す。なお、本実施の形態１では、上述したようにロングレンジフレアは無いものと考えられるため、図９において、ロングレンジフレアを考慮に入れた場合の光学シミュレーションデータは●と同様であり、図示していない。
【００３２】
図９に示すように、△で示される実験結果と、◇で示されるローカルエリアフレアを考慮に入れた場合の光学シミュレーションデータの値とがよく一致していることが分かった。これは、本実施の形態１で求めたローカルエリアフレアの値が正しいことを意味する。
また、図９に示すように、□と◇の寸法差（すなわち、ショートレンジフレアのみの影響を受けたデータ□から、ローカルエリアフレアのみの影響を受けたデータ◇を引いた寸法差）を求めると、１６．６ｎｍであった。この１６．６ｎｍの寸法差が、ミッドレンジフレアに相当する。
本発明者等は、１５０ｎｍラインパターンの寸法差に相当する露光量を算出し、適正露光量に対する算出した露光量（以下「算出露光量」という。）の割合を求めた。図１０は、適正露光量に対する算出露光量の割合と、１５０ｎｍパターンの寸法差との関係を示す図である。図１０に示すように、ミッドレンジフレアに相当する１６．６ｎｍの寸法差がある場合、適正露光量に対する算出露光量の割合は４．５％であることが分かった。同様に、ローカルエリアフレアを考慮しないデータ●からショートレンジフレアのみの影響を受けたデータ□を引いた寸法差、すなわちショートレンジフレアに相当する寸法差を、図１０により適正露光量に対する算出露光量の割合に換算すると１．２５％であった。
よって、Ｆ２マイクロステッパのフルフレアは、適正露光量に対する算出露光量の割合に換算すると、５．７５（４．５＋１．２５）％であった。この値は、Ｋｉｒｋ法で求めたフルフレア値である３〜５％に近い値であった。
従って、本実施の形態１によるフレア測定方法を用いることにより、各種のフレア成分を個別に求めることができる。よって、個別に求めた各種のフレア成分に基づいて、露光装置の露光性能の改善や維持管理を行うことができる。
【００３３】
実施の形態２．
前述した実施の形態１ではバイナリーマスク（図６参照）を用いてローカルエリアフレアとショートレンジフレアを測定したが、本実施の形態２ではレベンソン型位相シフトマスクのＬ／Ｓパターンを用いる点が相違する。この相違点以外のフレア測定方法は、実施の形態１と同様であるので、以下この相違点について述べる。
図１１は、本実施の形態２において、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定に用いられるマスクを示す図である。詳細には、図１１（ａ）はローカルエリアフレアの測定に、図１１（ｂ）はショートレンジフレアの測定にそれぞれ用いられるＬ／Ｓパターンを有するレベンソン型位相シフトマスクを示す図である。図１１（ａ），（ｂ）に示すレベンソン型位相シフトマスクにおいて、遮光性を有するラインパターン１７に挟まれたスペースパターン１８が、位相π分だけ彫り込まれた領域（掘り込み領域）により構成されている。Ｌ／Ｓパターンのサイズは、実施の形態１と同様に、λ／ＮＡで求められる値程度にするのが好適であり、例えば、１５０ｎｍである。また、実施の形態１のマスク（図６（ｂ）参照）と同様に、図１１（ｂ）に示すショートレンジフレア測定用のマスクにおいて、Ｌ／Ｓパターンのエッジから１８０ｎｍ以上離れた領域を遮光領域１９で覆うようにし、ショートレンジフレアの及ぶ範囲にのみ、ウィンドウ領域としてのクリアフィールド１６が位置するようにした。
【００３４】
実施の形態１で説明したローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定工程（ステップＳ１３）において、レベンソン型位相シフトマスクのＬ／Ｓパターンを用いることにより、よりコントラストの高いＬ／Ｓパターンの光学像が得られる。従って、両端のレジストパターンの寸法を精度良く測定することができるため、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定精度を向上させることができる。よって、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアを基に算出されるミッドレンジフレアを精度良く求めることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態２では、レベンソン型位相シフトマスクを用いたが、これに代えて、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いてもよい（後述する実施の形態３についても同様）。
【００３６】
実施の形態３．
前述した実施の形態１ではバイナリーマスク（図６参照）を用いてローカルエリアフレアとショートレンジフレアを測定したが、本実施の形態３ではレベンソン型位相シフトマスクのコンタクトホールパターン（以下「ＣＨパターン」という。）を用いる点が相違する。すなわち、本実施の形態３では、Ｐｈａｓｅ Ｄｏｔ法により、ローカルエリアフレアとショートレンジフレア（収差）とを測定する。この相違点以外のフレア測定方法は、実施の形態１と同様であるので、以下この相違点について述べる。
【００３７】
図１２は、本実施の形態３において、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定に用いられるマスクを示す図である。詳細には、図１２（ａ）はローカルエリアフレアの測定に、図１２（ｂ）はショートレンジフレアの測定にそれぞれ用いられるＣＨパターンを有するレベンソン型位相シフトマスクを示す図である。図１２（ａ），（ｂ）に示すレベンソン型位相シフトマスクには、位相π分だけ掘り込まれた領域（以下「掘り込み領域」という。）２１からなるＣＨパターンが形成されている。ＣＨパターンのサイズは、実施の形態１と同様に、λ／ＮＡで求められる値程度にするのが好適であり、例えば、１５０ｎｍである。また、実施の形態１のマスク（図６（ｂ）参照）と同様に、図１２（ｂ）に示すショートレンジフレア測定用のマスクにおいて、ＣＨパターン２１のエッジから１８０ｎｍ以上離れた領域を遮光領域２２で覆うようにし、ショートレンジフレアの及ぶ範囲にのみ、ウィンドウ領域としてのクリアフィールド２０が位置するようにした。
【００３８】
図１３は、図１２に示したマスクのＣＨパターンを用いて、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定方法を説明するための図である。
実施の形態１で説明したローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定工程（ステップＳ１３）において、図１２及び図１３（ａ）に示すように掘り込み領域２１からなるＣＨパターンを用いて露光すると、図１３（ｂ）に示すように掘り込み領域２１のみ位相が反転する。位相が反転している掘り込み領域２１の左右の境界部の光強度はほぼゼロであるため、図１３（ｃ）に示すようにリング状のレジストパターンが形成される。このレジストパターンのリング形状は、ローカルアリアフレア及びショートレンジフレアを含まない場合には歪みの無い円となるが、ショートレンジフレアを含む場合にはレンズに含まれる収差の種類に応じて歪みが発生する。歪みは、リング中心から歪みを伴うリング最外周までの距離ρと、水平方向を０度としたときの該最外周の位置の角度θを変数として現される。この歪みを測定して、実施の形態１と同様にして、Fringe Zernike多項式にフィッティングさせて、各Zernike係数Ｚ１〜Ｚ３７を算出することにより、ショートレンジフレアを求める。
以上説明したように、レベンソン型位相シフトマスクのＣＨパターンを用いてローカルエリアフレア及びショートエリアフレアを測定することができる。よって、前述した実施の形態１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１によるフレア測定方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１において、フルフレアの測定に用いられるマスクを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、フルフレアの測定結果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ロングレンジフレアの測定に用いられるマスクを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ロングレンジフレアの測定結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定に用いられるマスクを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１において、Ｌ／Ｓパターンの角度と、それに対応するＬＷＤの測定結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１において、図７に示すＬＷＤの測定結果をフィッティングさせるFringe Zernike多項式である。
【図９】本発明の実施の形態１において、バイナリーマスクにおける１５０ｎｍラインパターンのエッジからの距離と、その距離におけるラインパターンの寸法との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１において、適正露光量に対する算出露光量の割合と、寸法差との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２において、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定に用いられるマスクを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３において、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定に用いられるマスクを示す図である。
【図１３】図１２に示したマスクのＣＨパターンを用いて、ローカルエリアフレアとショートレンジフレアの測定方法を説明するための図である。
【図１４】従来のフレア測定方法及びそれに用いられるマスクを示す図である。
【図１５】フレアの発生原因を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  露光フィールド
２，３，４，５，６  ボックスパターン
７  クリアフィールド
８  遮光領域
９  開口部（クリアフィールド）
１０  遮光領域
１１，１２  スペースパターン
１３  パターン
１４，１６，２０  クリアフィールド
１５，１９，２２  遮光領域
１７  ラインパターン
１８，２１  掘り込み領域
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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