(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト膜が塗布されたウエハに対し、露光装置から照射され、かつライン状又は円状のマスクパターンを反射した光又は透過した光を露光することで形成されるレジストパターンの長手方向と直交する幅方向の寸法又は径方向の寸法であるレジストパターン幅寸法の調整方法であって、
前記マスクパターンの長手方向と直交する幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとが周期的に形成されている寸法であるパターンピッチ、或いは前記幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとの間の寸法であるパターン間隔が異なり、かつ前記マスクパターンの前記幅方向の寸法又は前記径方向の寸法であるマスクパターン幅寸法が同一である２種類のマスクパターンを反射した光又は透過した光で前記２種類のマスクパターンと対応する２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成し、
前記２種類のレジストパターンのレジストパターン幅寸法を各々測定し、
前記レジストパターン幅寸法同士の差及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求め、
前記露光装置の予め設定された焦点位置である基本設定焦点位置と前記実測焦点位置とのずれ量に基づいて前記基本設定焦点位置を補正して前記ウエハに対して露光することによってレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン幅寸法の調整方法。
【請求項２】
前記レジストパターン幅寸法同士の差、前記露光装置により基本設定露光量で前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の焦点位置と当該２種類のレジストパターン幅寸法同士の差との関係を示すデータ、及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求める請求項１記載のレジストパターン幅寸法の調整方法。
【請求項３】
レジスト膜が塗布されたウエハに対し、露光装置から照射され、かつライン状又は円状のマスクパターンを反射した光又は透過した光を露光することで形成されるレジストパターンの長手方向と直交する幅方向の寸法又は径方向の寸法であるレジストパターン幅寸法の調整方法であって、
前記マスクパターンの長手方向と直交する幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとが周期的に形成されている寸法であるパターンピッチ、或いは前記幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとの間の寸法であるパターン間隔が異なり、かつ前記マスクパターンの前記幅方向の寸法又は前記径方向の寸法であるマスクパターン幅寸法が同一である２種類のマスクパターンを反射した光又は透過した光で前記２種類のマスクパターンと対応する２種類のレジストパターンを前記ウエハ上の同一の露光ショット内の複数のポイントで形成し、
前記複数のポイントにおいて、前記２種類のレジストパターンのレジストパターン幅寸法を各々測定し、
前記複数のポイント毎の前記レジストパターン幅寸法同士の差及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記複数のポイント毎の、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求め、
前記露光装置の予め設定された焦点位置である基本設定焦点位置と前記実測焦点位置との第１ずれ量を求め、
前記第１ずれ量及び前記複数のポイントの座標データに基づいて前記同一の露光ショット内の全域での基本焦点位置であるトータル基本設定焦点位置からの第２ずれ量を求め、
前記第１ずれ量及び前記第２ずれ量に基づいて、前記基本設定焦点位置及び前記トータル基本設定焦点位置を補正して前記ウエハに対して露光することによってレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン幅寸法の調整方法。
【請求項４】
前記複数のポイント毎の前記レジストパターン幅寸法同士の差、前記露光装置により基本設定露光量で前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の焦点位置と当該２種類のレジストパターン幅寸法同士の差との関係を示すデータ、及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記複数のポイント毎の、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求める請求項３記載のレジストパターン幅寸法の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジスト膜が塗布されたウエハに対し、露光装置から照射され、かつライン状又は円状のマスクパターンを反射した光又は透過した光を露光することで形成されるレジストパターンの長手方向と直交する幅方向の寸法又は径方向の寸法であるレジストパターン幅寸法の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体集積回路（ＬＳＩ）の製造過程では、半導体集積回路基板（以下、「ウエハ」という）上に、集積回路パターンの転写像であるレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ工程と、フォトリソグラフィ工程で形成したレジストパターンを阻止部として機能させて、下地膜の不要部分を除去するエッチング工程とを繰返し行うことによって、ウエハ上にＬＳＩの立体構造を形成する。
【０００３】
フォトリソグラフィ工程では、より詳しくは、ウエハ上に感光性高分子膜（以下、「レジスト膜」という）を塗布した後、紫外線などの露光光を、ガラス基板上に露光光に対して遮光性を有するクロム等により集積回路パターンを形成したホトマスク（以下、「レチクル」という）に照射し、等倍又は縮小光学系によりその反射光又は透過光をウエハ表面上に結像させて露光することで集積回路パターンを転写する。これをＸ軸方向及びＹ軸方向にウエハを移動させながら繰返し行うことでウエハ全面を露光したら、アルカリ現像して、ウエハ上に集積回路パターンの転写像であるレジストパターンを形成する。
【０００４】
ここで、ＬＳＩが作り上げられるまでに幾多のフォトリソグラフィ工程を経るが、各フォトリソグラフィ工程では、それ以前に行ったフォトリソグラフィ工程で形成されたレジストパターン（以下、「下地パターン」という）と、高精度で位置合わせを行ってレジストパターンを形成する必要がある。このため、フォトリソグラフィ工程で使用する露光装置では、ウエハとレチクルの位置を正確に検出する機構が備えられている。
【０００５】
前記ウエハとレチクルとの位置合わせを行い、露光が行われると、ウエハ面上に結像して形成される実際のレチクルパターンの転写像（レジストパターン）が形成される。
【０００６】
ここで、例えば細幅線状のラインパターンをレジストパターンとしてウエハ上に形成する際、前記レジストパターンの長手方向と直交する幅方向の寸法（レジストパターン幅寸法）を所望の寸法に調整する必要があり、従来より公知のレジストパターン寸法の調整方法は、次に述べるような方法により行われている。
【０００７】
まず、半導体デバイスの製造ロット毎に任意の１枚又は２枚程度のウエハを用いて前記ウエハ上にレジストパターンの形成（以下、「レジストパターン形成」という。）が行われる（以下、「テスト露光」という。）。前記レジストパターン形成は、レジスト膜の塗布、露光装置によって前記レジスト膜への露光、及び前記露光された後に前記レジスト膜に露光された潜像をアルカリ現像することにより行われる。
【０００８】
次に、前記レジストパターンが形成されたウエハに対して、前記ウエハ面内の複数の露光ショット、及び同一の露光ショット（以下、「同一露光ショット」という。）の内部に設けられた１ポイント又は複数のポイントのレジストパターンの幅寸法（以下、「レジストパターン寸法」という。）が、寸法測定機（一例として、ＳＥＭ）により測定される。
【０００９】
レジストパターン幅寸法は、露光量によって変化することから、前記測定されたレジストパターン幅寸法（以下、「実測レジスト幅寸法」という。）と目標としている所望のレジスト幅寸法（以下、「目標レジスト幅寸法」という。）との差に基づいて、テスト露光の際の露光量に対する補正が行われる。
【００１０】
上述のレジストパターン幅寸法の調整方法では、前記レジストパターン幅寸法の調整を行うパラメータが、露光装置の露光量のみとなっている。すなわち、露光装置の露光量のみを調整することで、上述のレジストパターン幅寸法の調整が行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のレジストパターン幅寸法に影響を及ぼすパラメータは上述した露光量以外にも様々存在し、前記レジストパターン幅寸法への影響が顕著なものに露光装置の焦点位置がある。前記露光装置の焦点位置が変化すると、同一の露光量でレジストパターン形成を行った場合でもレジストパターン幅寸法が変化してしまう。このため、隣り合うレジストパターン同士がつながったり、前記レジストパターンが十分に形成されず、倒れたりする等の不良（いわゆるパターン不良）が生じる場合がある。また、露光装置には、レジストパターン形成に最適な焦点位置として予め基本設定焦点位置が設定されている。しかしながら、前記露光装置では、前記露光装置の安定性の問題によって、前記基本設定焦点位置が変動してしまう場合がある。このため、露光装置の露光量を調整するだけでは、実測レジスト幅寸法が目標レジスト幅寸法とならない場合があった。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、レジストパターン幅寸法を調整する精度が向上するレジストパターン幅寸法の調整方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、レジスト膜が塗布されたウエハに対し、露光装置から照射され、かつライン状又は円状のマスクパターンを反射した光又は透過した光を露光することで形成されるレジストパターンの長手方向と直交する幅方向の寸法又は径方向の寸法であるレジストパターン幅寸法の調整方法であって、前記マスクパターンの長手方向と直交する幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとが周期的に形成されている寸法であるパターンピッチ、或いは前記幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとの間の寸法であるパターン間隔が異なり、かつ前記マスクパターンの前記幅方向の寸法又は前記径方向の寸法であるマスクパターン幅寸法が同一である２種類のマスクパターンを反射した光又は透過した光で前記２種類のマスクパターンと対応する２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成し、前記２種類のレジストパターンのレジストパターン幅寸法を各々測定し、前記レジストパターン幅寸法同士の差及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求め、前記露光装置の予め設定された焦点位置である基本設定焦点位置と前記実測焦点位置とのずれ量に基づいて前記基本設定焦点位置を補正して前記ウエハに対して露光することによってレジストパターンを形成することを特徴としている。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、テスト露光として２種類のレジストパターンが前記ウエハ上に形成される。形成された前記２種類のレジストパターンのレジストパターン幅寸法は、例えばＳＥＭ（電子顕微鏡）等によって測定されればよい。測定された前記レジストパターン幅寸法に基づいて、前記露光装置の予め設定された基本設定焦点位置からのずれ量を求め、前記基本設定焦点位置からのずれ量に基づいて、前記基本設定焦点位置からのずれ量分を補正して前記ウエハに対して露光し、レジストパターンが形成される。基本設定焦点位置からのずれ量に基づいて、露光装置の前記基本設定焦点位置からのずれ量分を補正することで、前記露光装置の露光量を調整できる範囲が従来よりも拡大され、レジストパターン幅寸法を調整する精度が向上する。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レジストパターン幅寸法同士の差、前記露光装置により基本設定露光量で前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の焦点位置と当該２種類のレジストパターン幅寸法同士の差との関係を示すデータ、及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求めるものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、レジスト膜が塗布されたウエハに対し、露光装置から照射され、かつライン状又は円状のマスクパターンを反射した光又は透過した光を露光することで形成されるレジストパターンの長手方向と直交する幅方向の寸法又は径方向の寸法であるレジストパターン幅寸法の調整方法であって、前記マスクパターンの長手方向と直交する幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとが周期的に形成されている寸法であるパターンピッチ、或いは前記幅方向又は前記径方向に対し、互いに隣り合うマスクパターンとマスクパターンとの間の寸法であるパターン間隔が異なり、かつ前記マスクパターンの前記幅方向の寸法又は前記径方向の寸法であるマスクパターン幅寸法が同一である２種類のマスクパターンを反射した光又は透過した光で前記２種類のマスクパターンと対応する２種類のレジストパターンを前記ウエハ上の同一の露光ショット内の複数のポイントで形成し、前記複数のポイントにおいて、前記２種類のレジストパターンのレジストパターン幅寸法を各々測定し、前記複数のポイント毎の前記レジストパターン幅寸法同士の差及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記複数のポイント毎の、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求め、前記露光装置の予め設定された焦点位置である基本設定焦点位置と前記実測焦点位置との第１ずれ量を求め、前記第１ずれ量及び前記複数のポイントの座標データに基づいて前記同一の露光ショット内の全域での基本焦点位置であるトータル基本設定焦点位置からの第２ずれ量を求め、前記第１ずれ量及び前記第２ずれ量に基づいて、前記基本設定焦点位置及び前記トータル基本設定焦点位置を補正して前記ウエハに対して露光することによってレジストパターンを形成することを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様にして、レジストパターンの形成される同一の露光ショット内の複数のポイントにおいて、レジストパターン幅寸法が測定される。前記レジストパターン幅寸法に基づいて、前記露光装置の基本設定焦点位置からのずれ量及び前記露光ショット内全域の基本設定焦点位置からのずれ量（トータル基本設定焦点位置からのずれ量）が求められる。前記基本設定焦点位置からのずれ量と前記トータル基本設定焦点位置からのずれ量とに基づいて、前記基本設定焦点位置からのずれ量分及び前記トータル基本設定焦点位置からのずれ量分が補正される。これにより、前記露光装置の露光量を調整できる範囲が従来よりも拡大され、レジストパターン幅寸法を調整する精度が向上する。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記複数のポイント毎の前記レジストパターン幅寸法同士の差、前記露光装置により基本設定露光量で前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の焦点位置と当該２種類のレジストパターン幅寸法同士の差との関係を示すデータ、及び予め取得された前記２種類のレジストパターンの形状データに基づいて、前記複数のポイント毎の、前記２種類のレジストパターンを前記ウエハ上に形成した際の実際の焦点位置である実測焦点位置を求めるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の第１の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１に本発明が適用された露光装置の概略構成図を示す。図１に示すように、露光装置１０は、予めレジスト膜が塗布されたウエハ１２を支持するためウエハ支持手段としてのウエハステージ１４と、ウエハステージ１４に支持されたウエハ１２の位置を検出するためのウエハ位置検出器１６と、集積回路パターンが形成されたレチクル１８を支持するためレチクル支持手段としてのレチクルステージ２０と、レチクルステージ２０に支持されたレチクル１８の位置を検出するためのレチクル位置検出器２２と、レチクルステージ２０に支持されたレチクルに向けて露光光を照射する光源２４と、レチクルの透過光をウエハステージ１４上のウエハ表面に結像させるための結像光学系２６と、ウエハステージ１４及びレチクルステージ２０によるウエハ及びレチクルの支持位置を制御するためのコントローラ２８と、を備えて構成されている。また、前記コントローラ２８は、前記光源２４に接続されており、前記光源２４の露光量を制御するようになっている。
【００１９】
また、本実施の形態では、レチクルの透過光を結像光学系でウエハ表面に結像させる所謂投影型の露光装置を例に説明するが、反射型でもよい。
【００２０】
以下、各部材について詳細に説明する。
【００２１】
ウエハステージ１４は、ウエハ１２を支持する支持面を結像光学系の光軸方向（以下、Ｚ軸）、及びＺ軸に直交する平面を規定するＸ、Ｙ軸の各々に沿って平行移動させたり、各軸回りに回転させたりする従来公知の位置調整部１４Ａを備えている（各軸方向は図２参照）。
【００２２】
ウエハステージ１４では、この位置調整部１４Ａにより、支持面をＺ軸に沿って平行移動させて、支持中のウエハ１２表面を結像光学系２６へ向けて近付けたり遠ざけたりしてフォーカス位置の調整をすることができる。また、支持面をＸ、Ｙ軸回りに回転させてウエハ表面を水平（Ｚ軸に対して垂直）に保ったり、Ｘ、Ｙ軸方向に平行移動させたり、Ｚ軸回りに回転させたりして、ウエハ１２の位置決めを行うことができる。更に、各露光ショット毎にＸ、Ｙ軸方向に沿って支持面を平行移動させることで、ウエハ１２表面上の露光位置を移動させることもできる。なお、ウエハステージ１４の位置調整部１４Ａの駆動は、コントローラ２８によって制御される。
【００２３】
ウエハ位置検出器１６には、例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置を用いることができ、ウエハステージ１４上を撮影可能な位置に設置されている。この撮影結果は、Ａ／Ｄ変換器（図示省略）を介してコントローラ２８に入力され、コントローラ２８による位置調整部１４Ａの制御に用いられる。
【００２４】
詳しくは、コントローラ２８は、ウエハステージ１４が該ステージ上に搬送されてきたウエハ１２を支持しているときに撮影した撮影結果データを用いて、この撮影結果データに画像処理を施すなどして、ウエハ１２に形成されているアライメントマークを検出してウエハの位置を検出（把握）する。コントローラ２８は、このアライメントマークの検出結果に基づいて、アライメントマークが予め定められた所定の基準位置に合うようにウエハステージ１４の位置調整部１４Ａの駆動を制御することで、ウエハの精密な位置合わせを行う。ここで、前記位置調整部１４ＡのＺ方向の位置を調整することで、ウエハ１２に対する焦点位置が変更されるようになっている。
【００２５】
なお、ウエハ１２は、図示しないプリアライメント装置によって、ウエハ１２の外周面に設けられている切り欠き部３０（図２参照）をＣＣＤカメラやレーザビーム位置装置などを用いて検出して、大まかな位置合わせが行われた後、ウエハステージ１４に搬送されるようになっている。
【００２６】
レチクルステージ２０は、レチクル１８を支持する支持面をＸ、Ｙ軸に沿って移動させたり、Ｚ軸回りに回転させる従来公知の位置調整部２０Ａを有している。レチクルステージ２０では、この位置調整部２０Ａにより、支持面をＸ、Ｙ軸に沿って平行移動させたり、Ｚ軸回りに回転させたりして、レチクル１８の位置決めを行うことができる。なお、レチクルステージ２０の位置調整部２０Ａの駆動は、コントローラ２８によって制御される。
【００２７】
ここで、図２に示すように、本実施の形態で用いるレチクル１８は、矩形状に成形され、且つその表面には少なくとも２箇所にレチクルアライメントマーク３２が形成されている。
【００２８】
レチクル位置検出器２２は、レチクルステージ２０にこのレチクル１８が支持されたときに、該レチクル１８表面上からレチクルアライメントマーク３２を検出するための少なくとも２つのレチクル顕微鏡３４で構成されている。
【００２９】
このレチクル位置検出器２２の検出結果は、Ａ／Ｄ変換器（図示省略）を介してコントローラ２８に入力され、コントローラ２８による位置調整部２０Ａ、１４Ａの制御に用いられる。
【００３０】
コントローラ２８は、レチクル位置検出器２２の検出結果が入力され、この検出結果に基づいて、レチクルステージ２０の位置調整部２０Ａを制御する。
【００３１】
光源２４には、ＫｒＦエキシマレーザなどの従来より露光装置に用いられている一般的な光源を用いることができる。また、結像光学系２６も、レチクル１８に形成されている回路パターンを縮小して結像させる縮小レンズなどの従来より露光装置に用いられている一般的な結像光学系を用いることができる。
【００３２】
ところで、ウエハ１２上には、１回の露光で光が照射される領域である露光ショット１２Ａが設けられている。本実施の形態では、前記露光ショット１２Ａに形成されるレジストパターンとして、細幅線状のラインパターンを用いている。
【００３３】
図１に示される如く、前記ウエハ１２が現像装置３５に搬送されると、上述した露光装置１０によりウエハ１２上に記録された潜像は、アルカリ現像される。
【００３４】
また、ウエハ１２上に形成されたレジストパターン（ラインパターン）の長手方向と直交する幅方向の寸法（以下、「レジストパターン幅寸法」という。）は、測長機３６により測定される。なお、測長機３６には、例えばＳＥＭ（電子顕微鏡）などが用いられればよい。
【００３５】
図３（Ａ）には、本実施の形態に係るレジストパターン幅寸法を調整するために用いる、レチクル１８に形成されたマスクパターン１８Ａ及び１８Ｂが示されている。
【００３６】
上述したマスクパターン１８Ａ又は１８Ｂは、光源２４からの光を遮光する遮光部３８Ａ又は３８Ｂと、前記光源２４からの光を透過させる領域である透過部４０Ａ又は４０Ｂと、から構成されている。前記レチクル１８のマスクパターン１８Ａ又は１８Ｂの遮光部３８Ａ又は３８Ｂは、図３（Ａ）に示される如く、ラインパターンとなっており、前記ラインパターンの長手方向と直交する幅方向の寸法（以下、「マスクパターン幅寸法」という。）が同じとなっている。ここでは、前記遮光部３８Ａ及び３８Ｂのマスクパターン幅寸法が共にｌに設定されている。
【００３７】
また、マスクパターン１８Ａとマスクパターン１８Ｂとでは、上述した幅方向に対し、互いに隣り合うラインパターンとラインパターンとが形成されている寸法（パターンピッチ）４２Ａの値と４２Ｂの値とが異なっている。また、前記幅方向に対し、互いに隣り合うラインパターンとラインパターンとの間の寸法（パターン間隔）４４Ａの値と４４Ｂの値とが異なる。すなわち、レチクル１８には、マスクパターン幅寸法は同一であるが、パターンピッチとパターン間隔とが互いに異なる２種類のマスクパターン１８Ａ及び１８Ｂが設けられている。なお、図３（Ａ）において、上述したレチクル１８に形成されたマスクパターン１８Ａ及び１８Ｂは、細幅線状のラインパターンとなっているが、これに代えて円状のコンタクトホールパターンでもよい。コンタクトホールパターンが用いられる場合には、前記コンタクトホールパターンの径方向の寸法（直径）をレジストパターン幅寸法とすればよい。
【００３８】
図３（Ｂ）には、マスクパターン１８Ａに対応するレジストパターン２００Ａと、マスクパターン１８Ｂに対応するレジストパターン２００Ｂと、が示されている（以下、レジストパターン２００Ａ及び２００Ｂを総称して「特定レジストパターン」ともいう。）。ここで、ウエハ１２上に形成された前記レジストパターン２００Ａ及び２００Ｂの各々のレジストパターン幅寸法が、上述した測長機３６によって測定される。なお、ここでは、レジストパターン２００Ａ及び２００Ｂは、説明の便宜上、マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂよりも大きく図示されている。
【００３９】
ここでは、ウエハ１２上に形成されたレジストパターン２００Ａ及び２００Ｂのそれぞれのレジストパターン幅寸法がＬ、Ｌ´である場合が示されている。一般に、マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂのマスクパターン幅寸法が共に同一であっても、ウエハ１２上に形成されたレジストパターン２００Ａ及び２００Ｂのレジストパターン幅寸法が異なってしまう。
【００４０】
図４には、レジストパターン幅寸法の焦点位置依存性を示すグラフが示されている。
【００４１】
前記レジストパターン幅寸法Ｌ及び前記レジストパターン幅寸法Ｌ´は、露光装置１０の露光量及び焦点位置によって、値が変動する。図４では、前記レジストパターン２００Ａ又は前記レジストパターン２００Ｂを形成した際における露光量をパラメータとして、前記レジストパターン２００Ａ又はレジストパターン２００Ｂを形成した際の焦点位置と、測長機３６によって測定された前記レジストパターン幅寸法Ｌ又は前記レジストパターン幅寸法Ｌ´と、の関係が示されている。ここでは、２０個のレジストパターン幅寸法を測定して得られた幅寸法の焦点位置依存性を示すデータ（以下、「幅寸法データ」という。）をグラフ化している。図４に示されるグラフは、異なる４種類の露光量に対し、それぞれ焦点位置を５段階に変更して得られたものである。なお、図４では、２０個の幅寸法データが示されているが、これに限らず、後述する幅寸法差ΔＬのデータを得られるために十分な個数であればよい。
【００４２】
本実施の形態では、上述したレジストパターン幅寸法Ｌとレジストパターン幅寸法Ｌ´との差（以下、「幅寸法差」という。）の絶対値をΔＬとし、
ΔＬ＝｜Ｌ´−Ｌ｜
で表す。
【００４３】
本実施の形態では、上述したレジストパターン２００Ａのレジストパターン幅寸法Ｌを基準として、上述した幅寸法差ΔＬの値を利用して、レジストパターン幅寸法の調整を行う。すなわち、前記レジストパターン２００Ａを基準とするレジストパターン（以下、「基準レジストパターン」ともいう。）として、レジストパターン幅寸法の調整を行うようにしている。
【００４４】
図５には、幅寸法差ΔＬの焦点位置依存性を示すグラフが示されている。
【００４５】
図５では、前記レジストパターン２００Ａ及び前記レジストパターン２００Ｂを形成した際における露光量をパラメータとして、前記レジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂを形成した際の焦点位置と、前記幅寸法差ΔＬと、の関係が示されている。ここでは、３０個（レジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂで構成される１５組）のレジストパターン幅寸法から得られた幅寸法差の焦点位置依存性を示すデータ（以下、「幅寸法差データ」という。）をグラフ化している。
【００４６】
なお、本実施の形態では、レジストパターン２００Ａを基準レジストパターンとしているが、レジストパターン２００Ｂを基準パターンとしてもよい。また、マスクパターン１８Ａ又は１８Ｂとは異なるマスクパターンを用意し、前記異なるマスクパターンと対応するレジストパターンが基準レジストパターンとなるようにしても良い。
【００４７】
以下に、第１の実施の形態の作用について説明する。
【００４８】
図６には、第１の実施の形態におけるレジストパターン幅寸法を調整する際のフローチャートが示されている。
【００４９】
ウエハステージ１４上にウエハ１２が載置されると（ステップ１００）、ステップ１０２へ移行し、幅寸法差ΔＬのデータが取得済みであるか否かが判断される。前記判断が肯定されると後述するステップ１１２へ移行し、前記判断が否定されるとステップ１０４へ移行する。
【００５０】
ステップ１０４では、半導体デバイスの製造ロットあるいは成膜済みでレジストパターンが形成されていないウエハ１２に対して、前記露光装置１０の露光量及びレジストパターンの焦点位置を露光ショット１２Ａ毎に変更して特定レジストパターン（レジストパターン２００Ａ及び２００Ｂ）を形成する。前記特定レジストパターンが形成されると、ステップ１０６へ移行する。
【００５１】
ステップ１０６では、前記露光ショット１２Ａ毎に形成された特定レジストパターンのレジストパターン幅寸法が測長機３６により測定される。より詳細には、レジストパターン２００Ａのレジストパターン幅寸法Ｌと、レジストパターン２００Ｂのレジストパターン幅寸法Ｌ´とが測定される。前記レジストパターン幅寸法Ｌと前記レジストパターン幅寸法Ｌ´とが測定されると、ステップ１０８へ移行する。
【００５２】
ステップ１０８では、前記レジストパターン２００Ａ及び前記レジストパターン２００Ｂを形成した際における露光量をパラメータとして、前記レジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂを形成した際の焦点位置と、測長機３６によって測定された前記レジストパターン幅寸法Ｌ及び前記レジストパターン幅寸法Ｌ´と、の関係を示す幅寸法データが、作成される。前記幅寸法データは、図４に示される如く、露光量が異なると、焦点位置が同じであってもレジストパターン幅寸法が異なることを示す。前記幅寸法データが作成されると、ステップ１１０へ移行する。
【００５３】
ステップ１１０では、ステップ１０８において求められた前記レジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂを形成した際における焦点位置と、幅寸法差ΔＬと、の関係を示す幅寸法差データが、上述したステップ１０８で求められた幅寸法データに基づいて作成される。ここで、上述した幅寸法データ及び幅寸法差データは、レジストパターンのレジストパターン幅寸法を調整する際、一度だけ得られればよい。前記幅寸法差データが作成されると、ステップ１１２へ移行する。
【００５４】
ステップ１１２では、ウエハ１２上にレジストパターン２００Ａとレジストパターン２００Ｂとを形成する際の製造条件、規格等に応じて、基本設定露光量及び基本設定焦点位置が設定される。前記ウエハ１２に対する露光が基本設定露光量及び基本設定焦点位置６０（図５参照）で行われ、上述した２種類のレジストパターンであるレジストパターン２００Ａとレジストパターン２００Ｂとがウエハ１２上に形成される。前記レジストパターン２００Ａとレジストパターン２００Ｂとがウエハ１２上に形成されると、ステップ１１４へ移行する。
【００５５】
ステップ１１４では、ステップ１１２において形成された２種類のレジストパターン２００Ａのレジストパターン幅寸法Ｌとレジストパターン２００Ｂのレジストパターン幅寸法Ｌ´とが、測長機３６によって測定される。前記レジストパターン幅寸法Ｌと前記レジストパターン幅寸法Ｌ´とが測定されると、ステップ１１６へ移行する。
【００５６】
ステップ１１６では、ステップ１１４における前記測定の結果として取得されたデータから基準レジストパターンであるレジストパターン２００Ａのレジストパターン幅寸法Ｌのウエハ１２面内平均値と前記レジストパターン２００Ｂのレジストパターン幅寸法Ｌ´のウエハ１２面内平均値とが求められる。これは、ウエハ１２に反りが生じている場合等があることから、前記レジストパターン幅寸法Ｌのウエハ１２面内平均値と前記レジストパターン幅寸法Ｌ´のウエハ１２面内平均値とを求めることで、ウエハ１２の全ての露光ショット１２Ａにレジストパターンを形成する際における最適な焦点位置が求められるようにしているからである。前記レジストパターン幅寸法Ｌのウエハ１２面内平均値と前記レジストパターン幅寸法Ｌ´のウエハ１２面内平均値とが求められると、ステップ１１８へ移行する。
【００５７】
ステップ１１８では、ステップ１１０で作成した幅寸法差ΔＬのデータに基づき、基本設定焦点位置からのずれ量を求める処理を行う。
【００５８】
具体的には、前記レジストパターン幅寸法Ｌのウエハ１２面内平均値と前記レジストパターン幅寸法Ｌ´のウエハ１２面内平均値との幅寸法差ΔＬを上述した幅寸法差データ（図５参照）における幅寸法差６２とし、曲線５４乃至５８のうち前記基本設定露光量と対応した曲線と前記幅寸法差６２との交点からステップ１１４での実際の焦点位置（以下、「実測焦点位置」という。）が求められる。
【００５９】
ここで、図５には、前記基本設定露光量と対応した曲線が曲線５６である場合が示されている。ここで、基本設定焦点位置からのずれが生じている場合には、ステップ１１２での実測焦点位置は、実測焦点位置の第１候補６４又は実測焦点位置の第２候補６６の何れか一方となるが、ステップ１１２での実測焦点位置を決定するための判断は、予め取得されたレジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂの形状データ（パターン形状データ）に基づいて行われる。
【００６０】
より詳細には、基本設定焦点位置からのずれが生じている場合、実測焦点位置が基本設定焦点位置に対する前記第１候補６４であるか前記第２候補６６であるかによって、測定されたレジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂの形状が異なる。例えば、基本設定焦点位置に対する前記第１候補６４でのレジストパターン形成と前記第２候補６６でのレジストパターン形成とでは、レジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂの断面形状が異なる。
【００６１】
そこで、実測焦点位置によってレジストパターン２００Ａ及びレジストパターン２００Ｂの形状が異なる性質を、上述したパターン形状データとしておく。前記パターン形状データを用いて、テスト露光された際の実測焦点位置が前記第１候補６４であるか前記第２候補６６であるかの判断を行う。
【００６２】
基本設定焦点位置と求められた実測焦点位置とから、前記基本設定焦点位置からのずれ量が求められる。
【００６３】
より詳細には、前記パターン形状データに基づいて、テスト露光時の実測焦点位置が前記第１候補６４の場合、基本設定焦点位置からのずれがなければ、テスト露光時の前記第１候補６４と基本設定焦点位置６０は一致する。しかしながら、露光装置１０の基本設定焦点位置にずれが生じている場合には、図５に示される如く、前記第１候補６４と基本設定焦点位置６０とが一致しないことになる。前記第１候補６４と前記基本設定焦点位置６０との差が、基本設定焦点位置からのずれ量となる。前記基本設定焦点位置からのずれ量が、基本設定焦点位置を補正する補正量である焦点位置補正量６８となる。
【００６４】
ところで、前記基本設定焦点位置の焦点位置補正量６８が求められると、ステップ１２０へ移行する。
【００６５】
ステップ１２０では、ステップ１１８で求められた焦点位置補正量６８に応じて、前記ステップ１１２で設定された基本設定焦点位置６０が補正される。すなわち、前記基本設定焦点位置６０を前記焦点位置補正量６８に応じて補正し、前記第１候補６４が新たな焦点位置（以下、「補正焦点位置」という。）として設定される。前記補正焦点位置が設定されると、ステップ１２２へ移行し、テスト露光を終了し、レジストパターン幅寸法の調整が終了する。前記レジストパターン幅寸法の調整が終了すると、ステップ１２２へ移行する。
【００６６】
ステップ１２２では、上述した補正焦点位置で、レジストパターンの形成が行われる。ここで、補正焦点位置を前記第１候補６４に固定し、新たなレジストパターン形成が行われる。これにより、従来よりもレジストパターン幅寸法の調整の精度が向上する。
【００６７】
第１の実施の形態のレジストパターン幅寸法の調整方法では、２種類のレジストパターン２００Ａの幅寸法Ｌとレジストパターン２００Ｂの幅寸法Ｌ´との寸法差ΔＬに基づいて、露光装置１０の最適焦点位置として予め設定されている基本設定焦点位置からのずれが求められる。このため、上述したレジストパターン幅寸法Ｌ及びレジストパターン幅寸法Ｌ´の焦点位置依存性が大きくなるようなマスクパターンでレジストパターンを形成すると、基本設定焦点位置からのずれの検出感度が比較的高くなる。前記焦点位置依存性が大きくなるレジストパターンには、例えば上述の２種類のレジストパターンのうち一方のレジストパターンをパターン間隔の十分広い（数μｍ以上）レジストパターン、他方のレジストパターンを解像限界に近いパターンピッチを持つレジストパターンが用いられればよい。
【００６８】
なお、第１の実施の形態では、マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂを透過した光を露光することによってレジストパターン２００Ａ及び２００Ｂが形成されるものとしたが、これに限らず、前記マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂを反射した光を露光することによってレジストパターン２００Ａ及び２００Ｂが形成されるようにしてもよい。
【００６９】
以上説明した如く、第１の実施の形態によれば、露光装置１０の焦点位置が基本設定焦点位置を定めた時から半導体デバイスの製造ロット処理時までの間に変動してしまう場合があるが、前記基本設定焦点位置からのずれ量分を補正するため、前記露光装置の露光量を調整できる範囲が従来よりも拡大され、レジストパターン幅寸法を調整する精度が向上する。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７０】
以後、上述した第１の実施の形態と同一構成・同一作用の箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
第２の実施の形態は、基本設定として、ウエハ１２上の露光ショット１２Ａ内でのレジストパターン形成に最適な傾斜オフセットを行う場合に行われるものである。
【００７２】
ここで、「傾斜オフセット」とは、同一の露光ショット１２Ａ内の複数のポイントにおいて焦点位置を調整することをいう。
【００７３】
図７（Ａ）には、本実施の形態に係る、マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂのレチクル１８上での配置箇所（ポイント）７０Ａ〜７０Ｅが示されている。また、図７（Ｂ）には、レジストパターン２００Ａと２００Ｂとを１組としたレジストパターンの露光ショット１２Ａ上での形成位置であるポイント７２Ａ〜７２Ｅが示されている。
【００７４】
前記ポイント７２Ａ〜７２Ｅは、順に上述したポイント７０Ａ〜７０Ｅと対応している。前記ポイント７０Ａ〜７０Ｅに配置されたマスクパターン１８Ａ及び１８Ｂと対応する、レジストパターン２００Ａと２００Ｂとを１組としたレジストパターンが、前記ポイント７２Ａ〜７２Ｅに形成されるようになっている。
【００７５】
すなわち、前記ウエハ１２の各露光ショット１２Ａにおいて、前記ポイント７０Ａ〜７０Ｅと対応する箇所であるポイント７２Ａ〜７２Ｅの各々に前記マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂに対応したレジストパターン２００Ａ及び２００Ｂが形成されるようになっている。
【００７６】
第２の実施の形態では、同一の露光ショット１２Ａ内の５つのポイントにおいて、第１の実施の形態で説明したレジストパターン２００Ａとレジストパターン２００Ｂとで構成されるレジストパターンの組が形成されるようになっている。
【００７７】
ウエハ１２上の同一露光ショット１２Ａ内に形成されたレジストパターンのレジストパターン寸法は、上述した組ごとに測定され、それぞれの露光ショット内位置での幅寸法差データとして計算される。
【００７８】
前記幅寸法データ、幅寸法差データ、及びポイント７２Ａ〜７２Ｅの座標のデータに基づいて、同一の露光ショット１２Ａ内での結像光学系２６に起因して発生する基本焦点位置からのずれ量と、前記露光ショット１２Ａ内全域での基本焦点位置（以下、「トータル基本設定焦点位置」という。）からのずれ量が求められる。
【００７９】
前記演算を行う際には、例えば最小二乗法により一次近似平面を求めればよい。露光装置１０では、前記基本設定焦点位置からのずれ量と前記トータル基本設定焦点位置からのずれ量とに基づいて、前記露光装置１０の焦点位置が補正できるようになっている。
【００８０】
以下に、第２の実施の形態の作用について説明する。
【００８１】
図８には、第２の実施の形態におけるレジストパターン幅寸法を調整する際のフローチャートが示されている。
【００８２】
図７に示される如く、上述の第１の実施の形態で用いたマスクパターン１８Ａ及び１８Ｂを用いて、前記ポイント７０Ａ〜７０Ｅと対応する露光ショット１２Ａ内のポイント７２Ａ〜７２Ｅにレジストパターン２００Ａとレジストパターン２００Ｂとが形成される。ここで、予め前記露光ショット１２Ａ内のポイント７２Ａ〜７２Ｅについてそれぞれ露光装置１０の露光量及び焦点位置を変えた場合の幅寸法データを取得し、上述した第１の実施の形態で用いた手法と同じ手法により、半導体デバイスの製造ロット処理時の実測焦点位置により、基本設定焦点位置からのずれ量を露光ショット１２Ａ内の５箇所のポイント７２Ａ〜７２Ｅについて求める（ステップ１００〜１１８）。
【００８３】
求められた露光ショット１２Ａ内の各ポイントでの焦点位置補正量６８と前記露光ショット１２Ａ内での前記各ポイントの座標のデータとから、例えば最小二乗法により一次近似平面を求めれば、トータル基本設定焦点位置からのずれ量が求められる（ステップ１２６）。
【００８４】
ステップ１２６における処理が終了すると、ステップ１２８へ移行し、前記露光ショット１２Ａ内での基本焦点位置からのずれ量と前記トータル基本設定焦点位置からのずれ量との２つのパラメータに応じて、テスト露光時の基本設定焦点位置及び前記基本設定焦点位置に基づくトータル基本設定焦点位置を補正する。すなわち、前記２つのパラメータに応じて新たな焦点位置（補正焦点位置）が設定される。前記補正焦点位置が設定されると、上述したステップ１２２での処理を経てステップ１２４へ移行し、レジストパターン幅寸法の調整が終了する。
【００８５】
第２の実施の形態のレジストパターン幅寸法の調整方法では、２種類のレジストパターン２００Ａの幅寸法Ｌとレジストパターン２００Ｂの幅寸法Ｌ´との幅寸法差ΔＬに基づいて、露光装置１０の最適な焦点位置として予め設定されている基本設定焦点位置からのずれ量が求められる。このため、上述した幅寸法Ｌ及び幅寸法Ｌ´の焦点位置依存性が大きくなるようなレジストパターンを用いると、基本設定焦点位置からのずれ及び同一露光ショット１２Ａ内での前記基本設定焦点位置からのずれの検出感度が比較的高くなる。このようなレジストパターンとしては、例えば上述の２種類のレジストパターンのうち一方のレジストパターンをパターン間隔の十分広い（数μｍ以上）レジストパターンとし、他方のレジストパターンを解像限界に近いパターンピッチを持つレジストパターンとすればよい。
【００８６】
なお、第２の実施の形態では、マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂを透過した光を露光することによってレジストパターン２００Ａ及び２００Ｂが形成されるものとしたが、これに限らず、前記マスクパターン１８Ａ及び１８Ｂを反射した光を露光することによってレジストパターン２００Ａ及び２００Ｂが形成されるようにしてもよい。
【００８７】
以上説明した如く、第２の実施の形態によれば、露光装置１０の焦点位置が基本設定焦点位置及びトータル基本設定焦点位置を定めた時から半導体デバイスの製造ロット処理時までの間に変動してしまう場合があるが、前記基本設定焦点位置からのずれ量分及び前記トータル基本設定焦点位置からのずれ量分を補正するため、前記露光装置の露光量を調整できる範囲が従来よりも拡大され、レジストパターン幅寸法を調整する精度が向上する。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、露光装置の露光量を調整できる範囲が従来よりも拡大され、レジストパターン幅寸法を調整する精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施の形態に係るレチクル位置検出器及びレチクルの詳細構成と、結像光学系、ウエハとの位置関係を示す図である。
【図３】本発明の第１及び第２の実施の形態に係るレジストパターン（特定パターン）を示す図である。
【図４】本発明の第１及び第２の実施の形態に係るレジストパターン幅寸法の焦点位置依存性を示すグラフである。
【図５】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る２種類のレジストパターンの幅寸法差の焦点位置依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるレジストパターン幅寸法を調整する際のフローチャートである。
【図７】（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るマスクパターンのレチクル上での配置箇所を示す図であり、（Ｂ）は、レジストパターンの露光ショット上での形成箇所を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるレジストパターン幅寸法を調整する際のフローチャートである。
【符号の説明】
１０      露光装置
１２      ウエハ
１２Ａ    露光ショット
１４Ａ    位置調整部
１８      レチクル
１８Ａ    マスクパターン
１８Ｂ    マスクパターン
２４      光源
２６      結像光学系
２８      コントローラ
３５      現像装置
３６      測長機
７０Ａ    ポイント
７０Ｂ    ポイント
７０Ｃ    ポイント
７０Ｄ    ポイント
７０Ｅ    ポイント
７２Ａ    ポイント
７２Ｂ    ポイント
７２Ｃ    ポイント
７２Ｄ    ポイント
７２Ｅ    ポイント
２００Ａ  レジストパターン
２００Ｂ  レジストパターン
【図１】
0004158418.tif 000002
【図２】
0004158418.tif 000003
【図３】
0004158418.tif 000004
【図４】
0004158418.tif 000005
【図５】
0004158418.tif 000006
【図６】
0004158418.tif 000007
【図７】
0004158418.tif 000008
【図８】
0004158418.tif 000009