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JP2003287870A - フォトマスク、フォーカスモニター方法、露光量モニター方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

フォトマスク、フォーカスモニター方法、露光量モニター方法及び半導体装置の製造方法

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JP2003287870A
JP2003287870A JP2002090010A JP2002090010A JP2003287870A JP 2003287870 A JP2003287870 A JP 2003287870A JP 2002090010 A JP2002090010 A JP 2002090010A JP 2002090010 A JP2002090010 A JP 2002090010A JP 2003287870 A JP2003287870 A JP 2003287870A
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pattern
focus
monitor pattern
opening
monitor
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Takuji Sutani
拓路 酢谷
Kyoko Dewa
恭子 出羽
Tadahito Fujisawa
忠仁 藤澤
Soichi Inoue
壮一 井上
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus
    • H10P76/00—
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/38—Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • G03F1/44—Testing or measuring features, e.g. grid patterns, focus monitors, sawtooth scales or notched scales

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光光源の焦点位置ずれまたは、露光量変動
を、高感度、高精度にモニターする。 【解決手段】フォトマスク上に、開口部とマスク部を有
するデバイスパターンと、開口部とマスク部を有し、デ
バイスパターンの少なくとも一部の領域と同じ平面パタ
ーン形状を持つフォーカスモニターパターンまたは露光
量モニターパターンを有する。フォーカスモニターパタ
ーンの開口部とマスク部との透過露光光の位相差は、デ
バイスパターンの開口部とマスク部との透過露光光の位
相差と異なる。また、露光量モニターパターンの開口部
は、デバイスパターンの開口部と露光光透過率が異な
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に関し、特にフォトマスク及びこのフォトマスクを用い
たフォトリソグラフィ工程で使用する露光装置のフォー
カス条件または露光量条件を管理する方法、さらにこの
方法を使用した半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】デバイスパターンの微細化に伴い、フォ
トリソグラフィプロセスでの、露光装置の焦点深度や露
光量調整等のプロセス条件に対する裕度（プロセスマー
ジン）が減少してきている。このため、プロセスマージ
ンの消費する誤差要因を最小に抑える露光条件等の高精
度な管理（モニター）方法が求められている。
【０００３】従来は、例えば図２１（ａ）に示すよう
な、対角線短軸長さが０．５μｍ程度の菱型モニターパ
ターン１０００を備えたフォトマスクを用い、図２１
（ｂ）に示すように、ウエハ上に転写した菱型パターン
１０１０の長さｌ（対角線長軸の長さ）を測定すること
でフォーカス条件の管理を行っている。
【０００４】図２２は、ウエハ上に転写された菱型パタ
ーン１０１０の長さｌ と焦点位置からのずれ距離（デ
フォーカス値）の関係を示す。菱型パターン１０１０
は、ベストフォーカスに近づくほど、解像度が高まり、
菱型パターン１０００のより細いエッジ部までウエハ上
に転写される。この結果、菱型パターン１０１０の長さ
ｌはベストフォーカスの位置で最大値となり、デフォー
カス値が大きくなるほど減少する。そこで、半導体装置
の製造を行う際には、製品ロットを製造工程に流す前
に、先行して、ウエハ上に転写された菱型パターン１０
１０の長さｌとデフォーカス値の関係をもとめ、その製
品ロットの露光工程におけるベストフォーカス条件を決
定する。
【０００５】また、製品ロットのフォーカス条件を管理
する場合には、当該製品ロットと同一露光条件で、菱型
パターン１０００を備えたフォトマスクを用い、転写パ
ターンを作製し、転写された菱型パターン１０１０の長
さｌを測定することで、デフォーカス値をモニターす
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述す
る菱型パターンを用いた従来のフォーカスモニター方法
では、露光装置の焦点ずれが上下どちらの方向にずれた
かについての情報を得ることができない。また、モニタ
ーパターンのサイズや形状はデバイスパターンのそれと
大きく異なるため、露光量等の変動が生じると、これら
に対するモニターパターンの感度とデバイスパターンの
感度が異なってしまい、モニターの信頼性が低下する場
合がある。
【０００７】露光量に影響されずフォーカスをモニター
する方法としては、フォーカスの変動量をパターンの位
置ずれ量として検出する方法が提案されている(米国特
許USP-5300786)。しかし、この方法ではフォーカスの検
出感度が光源形状（σ形状）に大きく依存するため、比
較的低σの露光条件においては十分に感度が得られるも
のの、一般に使用されているある比較的大きなσ条件、
または輪帯照明条件においては十分な感度が得られな
い。
【０００８】さらに、露光量モニター方法としては、特
開Ｐ２０００-３１０８５０号公報に開示されているも
のがある。これは露光量をモニターするために特殊なパ
ターンを用い、ウエハ上に転写されたパターンの寸法も
しくは中心位置のずれを測定することから露光量をモニ
ターすることができる。しかし、この場合もデバイスパ
ターンと露光量モニターパターンの寸法や形状が全く異
なるため両者で露光量に対する寸法の感度が異なるよう
な場合にはデバイスパターンに対して露光量を正確にモ
ニターしているとはいえない。
【０００９】本発明の目的は、上記従来の課題に鑑み、
より正確なフォーカスモニター方法のために使用できる
フォトマスク、このフォトマスクを用いたフォーカスモ
ニター方法、このフォ−カスモニター方法を使用した半
導体装置の製造方法を提供することである。
【００１０】また、本発明の別の目的は、より正確な露
光量モニター方法のために使用できるフォトマスク、こ
のフォトマスクを用いた露光量モニター方法、この露光
量モニター方法を使用した半導体装置の製造方法を提供
することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１のフォトマ
スクの特徴は、マスク基板と、マスク基板上に配置さ
れ、開口部とマスク部とを持つデバイスパターンと、マ
スク基板上に配置され、デバイスパターンの少なくとも
一部の領域と同じ平面パターン形状の開口部とマスク部
とを持つ第１フォーカスモニターパターンとを有するこ
とである。さらに、上記第１フォーカスモニターパター
ンの開口部とマスク部との透過露光光の位相差は、上記
デバイスパターンの開口部とマスク部との透過露光光の
位相差と異なることである。
【００１２】本発明の第２のフォトマスクの特徴は、マ
スク基板と、マスク基板上に配置され、開口部とマスク
部とを持つデバイスパターンと、マスク基板上に配置さ
れ、デバイスパターンの少なくとも一部の領域と同じ平
面パターン形状の開口部とマスク部とを持つ第１フォー
カスモニターパターンと、マスク基板上に配置され、開
口部とマスク部とを有し、第１フォーカスモニターパタ
ーンと同じ平面パターン形状を有する第２フォーカスモ
ニターパターンとを有することである。さらに、上記第
２フォーカスモニターパターンの開口部とマスク部の透
過露光光の位相差は、上記第１フォーカスモニターパタ
ーンの開口部とマスク部の透過露光光の位相差と絶対値
が略同一で逆符号となることである。
【００１３】本発明のフォーカスモニター方法の特徴
は、上記第１または第２のフォトマスクを用いてウエハ
上に転写されたデバイスパターン、参照モニターパター
ンもしくは第２フォーカスモニターパターンのいずれか
と、該ウエハ上に転写された第１フォーカスモニターパ
ターンとの対応する部位の寸法差と露光光源の焦点から
のずれ距離との関係を示すフォーカス較正曲線データを
準備するステップを有することである。さらに、上記フ
ォトマスクを用いて半導体装置のデバイスパターンを作
製するステップと、デバイスパターンを作製するステッ
プにより、ウエハ上に転写されたデバイスパターン、参
照モニターパターンもしくは第２フォーカスモニターパ
ターンのいずれかと、該ウエハ上に転写された第１フォ
ーカスモニターパターンとの対応する部位の寸法差△Ｌ
を測定するステップと、測定した寸法差△Ｌとフォーカ
ス較正曲線データに基づき、露光光源の焦点からのずれ
距離△Ｄを検出するステップと、検出した焦点からのず
れ距離△Ｄに基づき、露光光源の位置を焦点位置に調整
するステップとを有することである。
【００１４】本発明の第１の半導体製造方法の特徴は、
上記フォーカスモニター方法を用いて、露光光源の焦点
位置が管理された条件のもとで半導体装置が製造される
ことである。
【００１５】上記第１および第２のフォトマスクによれ
ば、ウエハ上に転写して得られるデバイスパターン、参
照モニターパターンもしくは第２フォーカスモニターパ
ターンと第１フォーカスモニターパターンとの対応する
いずれかの部位の寸法差が、露光光源の焦点からのずれ
距離（デフォーカス値）の変化に対応して変化するた
め、この寸法差とデフォーカス値との関係を、フォーカ
ス較正曲線として使用することができる。また、第１フ
ォーカスモニターパターンの開口部とマスク部との透過
露光光の位相差を調整することで、デフォーカス値の変
化に対し寸法差変化の大きいフォーカス較正曲線を得る
ことができる。さらに、第１フォーカスモニターパター
ンは、デバイスパターンの一部と同じ平面パターン形
状、即ち個々の開口パターンの形状、サイズ、ピッチ、
配列方向等が同一であるため、パターンの形状、サイズ
の違いにより異なる影響を生じうる露光光源のレンズ収
差や露光量の変動に対しても変動の少ないフォーカス較
正曲線を得ることができる。
【００１６】また上記第１または第２のフォトマスクを
使用した本発明のフォーカスモニター方法によれば、半
導体装置のデバイスパターン製造ステップで、同時にウ
エハ上に転写されたデバイスパターン、参照モニターパ
ターンもしくは第２フォーカスモニターパターンと第１
フォーカスモニターパターンとの対応するいずれかの部
位の寸法差△Ｌを測定することにより、露光光源の焦点
からのずれ距離（デフォーカス値）を検出し、予め準備
したフォーカス較正曲線に基づきフォーカスの調整を行
うことができる。
【００１７】さらに、本発明の第１の半導体装置の製造
方法によれば、高感度なフォーカスモニター方法を使用
することにより、パターン精度の高い半導体装置を製造
することができる。
【００１８】本発明の第３のフォトマスクの特徴は、マ
スク基板と、マスク基板上に配置され、開口部とマスク
部とを持つデバイスパターンと、マスク基板上に配置さ
れ、デバイスパターンの少なくとも一部の領域と同じ平
面パターン形状の開口部とマスク部を持つ露光量モニタ
ーパターンとを有することである。さらに、上記露光量
モニターパターンの開口部とマスク部は、上記デバイス
パターンの開口部とマスク部に対し、透過露光光の位相
差が同じで、透過率が異なることである。
【００１９】本発明の露光量モニター方法の特徴は、上
記本発明の第３のフォトマスクを用いて、ウエハ上に転
写されたデバイスパターンもしくは参照モニターパター
ンと、該ウエハ上に転写された露光量モニターパターン
との対応する特定部位の寸法差と露光量との関係を示す
露光量較正曲線データを準備するステップを有すること
である。さらに、上記フォトマスクを用いて半導体装置
のデバイスパターンを作製するステップと、上記デバイ
スパターンを作製するステップにおいて、ウエハ上に転
写されたデバイスパターンもしくは参照モニターパター
ンと、転写された第１露光量モニターパターンとの対応
する部位の寸法差△Ｌを測定するステップと、測定した
寸法差△Ｌと露光量較正曲線データに基づき、露光光源
の露光量の変動値△Ｅを検出するステップと、検出した
露光量の変動値△Ｅに基づき、露光量を調整することで
ある。
【００２０】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
上記露光量モニター方法を用いて、露光量が管理された
条件で製造されることを特徴とする。
【００２１】上記本発明の第３のフォトマスクによれ
ば、ウエハ上に転写して得られるデバイスパターン、も
しくは参照モニターパターンと露光量モニターパターン
との対応するいずれかの部位の寸法差が、露光量の変化
に対応して変化するため、この寸法差と露光量との関係
を、露光量較正曲線として使用することができる。ま
た、露光量モニターパターンは、デバイスパターンの一
部と同じ平面パターン形状を有し、即ち個々の開口パタ
ーンの形状、サイズ、ピッチ、配列方向等が同一である
ため、パターンの形状、サイズの違いにより異なる影響
を生じうる露光光源のレンズ収差やデフォーカス値の変
動に対しても変動の少ない露光量較正曲線を得ることが
できる。
【００２２】また上記第３のフォトマスクを使用した本
発明の露光量モニター方法によれば、半導体装置のデバ
イスパターン製造ステップで、同時にウエハ上に転写さ
れたデバイスパターン、もしくは参照モニターパターン
と露光量モニターパターンとの対応するいずれかの部位
の寸法差△Ｌを測定することにより、露光量の変動値△
Ｅを検出し、予め準備した露光量較正曲線に基づき露光
量の調整を行うことができる。
【００２３】さらに、本発明の第２の半導体装置の製造
方法によれば、高感度な露光量モニター方法を使用する
ことにより、パターン精度の高い半導体装置を製造する
ことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞以下、図面
を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係るフォ
トマスク、このフォトマスクを用いたフォーカスモニタ
ー方法およびこの方法を用いた半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【００２５】まず、半導体装置の製造工程において、最
もパターン精度が要求される素子分離層の製造工程を例
にとり、フォトマスクとフォーカスモニター方法につい
て説明する。
【００２６】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、素子分離パ
ターンのフォトリソグラフィ工程で使用するフォトマス
ク１０の拡大平面図およびこの平面図における破断線Ａ
−Ａでの断面図である。図１（ａ）に示すマスクは、１
チップに対応するものである。
【００２７】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
第１の実施の形態に係るフォトマスク１０は、例えば、
ほぼ中央に微細な矩形の開口部に相当する素子分離パタ
ーン４０ａを繰り返し配置したデバイスパターン４０を
有しており、その外周囲のデバイスパターンが配置され
ない領域に、フォーカスモニターのため二つのモニター
パターンを配置している。一方は参照モニターパターン
５０であり、もう一方は第１フォーカスモニターパター
ン６０である。
【００２８】参照モニターパターン５０および第１フォ
ーカスモニターパターン６０の配置場所は、ウエハ上の
デバイスパターン４０が形成されない領域であって、デ
バイスパターンに影響のない領域であれば良い。どちら
のパターンもチップ分離工程後は不要であるから、例え
ば、ウエハのダイシング領域に相当するフォトマスク１
０上の領域２０に形成できる。
【００２９】参照モニターパターン５０および第１フォ
ーカスモニターパターン６０には、デバイスパターン４
０の一部のパターンと同一平面形状を有するパターンが
形成されている。即ち、素子分離パターン４０ａと同じ
形状、サイズの単位開口部５０ａ、６０ａが同じピッ
チ、同じ方向に配列されている。
【００３０】なお、参照モニターパターン５０および第
１フォーカスモニターパターン６０の領域サイズは、パ
ターン転写条件、即ちレジストの形成、露光および現像
に至る一連のフォトリソグラフィ工程時の条件がデバイ
スパターン４０とほぼ同じになるように設定することが
好ましい。例えば、単位開口部のピッチが数十ｎｍの場
合であれば、単位開口部を少なくとも数μｍ□以上のエ
リアに繰り返し配列できる領域サイズとする。
【００３１】第１の実施の形態に係るフォトマスクの特
徴のひとつは、参照モニターパターン５０が、デバイス
パターン４０と同一のマスク条件を有するものであり、
開口部５０ａとそれ以外の領域（以下、「マスク部」と
いう）５０ｂとの透過露光光の位相差が、デバイスパタ
ーン４０の開口部４０ａとマスク部４０ｂとの透過露光
光の位相差と同一であるのに対し、第１フォーカスモニ
ターパターン６０は、開口部６０ａとマスク部６０ｂと
の露光透過光の位相差がデバイスパターン４０と異なる
ように設定されていることである。
【００３２】図２（ａ）、図２（ｂ）に、参照モニター
パターン５０と第１フォーカスモニターパターン６０の
拡大平面図を示す。例えば、参照モニターパターン５０
は、露光光透過率がほぼ１００％の開口部５０ａと、露
光光透過率が約６％であるマスク部５０ｂを有し、開口
部５０ａとマスク部５０ｂでの透過露光光の位相差は例
えば約１８０度である。この条件は、デバイスパターン
４０と同一条件である。
【００３３】一方、第１フォーカスモニターパターン６
０も、露光光透過率がほぼ１００％の開口部６０ａと、
露光光透過率が約６％であるマスク部６０ｂを有する
が、マスク部６０ｂの例えば厚みを調整することによ
り、開口部６０ａとマスク部６０ｂでの透過露光光の位
相差をデバイスパターン４０および参照モニターパター
ン５０の位相差、すなわち１８０度と異なる値、例えば
１２０度に設定する。
【００３４】ここで、マスク上の参照モニターパターン
５０の開口部５０ａの長辺寸法をＬ０＊、第１フォーカ
スモニターパターン６０の開口部６０ａの長辺寸法をＬ
１ ＊と示す。また、このマスクを用いてウエハ上に形成
した転写パターンの各開口部長辺寸法については＊マー
クをはずしてＬ１、Ｌ２と表示する。以下、他の実施の
形態の説明においても同様な表示方法を用いる。
【００３５】なお、参照モニターパターン５０と第１フ
ォーカスモニターパターン６０それぞれが持つ具体的な
位相差は、以下に説明する方法によって決定する。
【００３６】図３（ａ）は、第１フォーカスモニターパ
ターン６０の開口部６０ａとマスク部６０ｂの透過露光
光の位相差（以下、単に「位相差」という）をパラメー
タにとり、露光光源位置の焦点位置からのずれ距離（以
下、「デフォーカス値」という）とウエハ上に転写され
た開口部６０ａの長辺寸法Ｌ１との関係をシミュレーシ
ョンにより求めたグラフである。縦軸に、長辺寸法Ｌ１
をｎｍ単位で示し、横軸にデフォーカス値をμｍ単位で
示している。なお、このグラフにおいて、設計上の開口
部６０ａの長辺寸法Ｌ１は７２０ｎｍである。図３
（ａ）のグラフより、デフォーカス値に対する開口部６
０ａの長辺寸法Ｌ１の変化の挙動が、位相差によって大
きく異なることが確認できる。
【００３７】図３（ｂ）は、参照モニターパターン５０
の開口部５０ａのウエハ上への転写パターンの長辺寸法
Ｌ０から第１フォーカスモニターパターン６０の開口部
６０ａのウエハ上への転写パターンの長辺寸法Ｌ１を差
し引いた寸法差（Ｌ０-Ｌ１）と、デフォーカス値との
関係を示すグラフである。縦軸、横軸の単位は図３
（ａ）と共通する。参照モニターパターン５０の位相差
は１８０度である。
【００３８】第１フォーカスモニターパターン６０と参
照モニターパターン５０とが同じ位相差を有する場合、
即ち第１フォーカスモニターパターン６０の位相差が１
８０度の場合は、全く同じ転写パターンが形成されるの
で開口部長辺寸法差（Ｌ０-Ｌ１）はデフォーカス値の
値によらずほぼゼロとなるが、両モニターパターンの位
相差が異なる場合は、デフォーカス値が変化すればこれ
に応じて開口部長辺寸法差（Ｌ０-Ｌ１）が変化する。
【００３９】従って、図３（ｂ）のグラフに示す開口部
長辺寸法差（Ｌ０-Ｌ１）とデフォーカス値の関係を示
す各曲線を、フォーカスモニター方法におけるフォーカ
ス較正曲線として使用することができる。
【００４０】半導体装置の製造工程において、図１に示
すフォトマスクを使用する場合は、ウエハ上にデバイス
パターン４０を製造する際に、同時にウエハ上に参照モ
ニターパターン５０と第１フォーカスモニターパターン
６０の転写パターンが形成できるので、得られた転写パ
ターンの開口部長辺寸法差（Ｌ０-Ｌ１）を測定すれ
ば、フォーカス較正曲線に基づき、較正すべきデフォー
カス値を求めることができる。
【００４１】また、図３（ｂ）に示すように、第１フォ
ーカスモニターパターン６０の位相差をパラメータにと
ると、デフォーカス値に対する開口部長辺寸法差（Ｌ０
-Ｌ１）の変化の挙動は、位相差によって大きく異なる
ことがわかる。従って、モニターパターン６０の位相差
を最適に設定することにより、フォーカスモニターによ
り適したフォーカス較正曲線を得ることができる。な
お、フォーカス較正曲線の開口部長辺寸法差は（Ｌ０−
Ｌ１）でも（Ｌ１−Ｌ０）でもかまわない。
【００４２】このような好ましいフォーカス較正曲線と
しては、例えば、デフォーカス値の変化に対する寸法差
（Ｌ０-Ｌ１）値の変化が大きいものが挙げられる。ま
た、曲線の変化が二次元的なものより、単調な増減変化
を示すものが好ましい。二次元的な変化をする場合は、
同じ寸法差（Ｌ０-Ｌ１）に対しデフォーカス値が二個
対応し、一義的にデフォーカス値、即ちデフォーカスの
方向を判断できないからである。また、フォーカス較正
曲線の変化が大きいものがさらに好ましい。変化が大き
いほど、高感度にデフォーカス値の変動を検出できるか
らである。
【００４３】このような観点から判断すると、例えば、
図３（ｂ）に示す条件下においては、第１フォーカスモ
ニターパターン６０の位相差が９０度、１２０度、１５
０度、２１０度、２４０度の場合、デフォーカス値の変
化に対し単調に増加もしくは減少できるフォーカス較正
曲線を得ることができるので好ましい。特に、位相差が
１２０度の第１フォーカスモニターパターン６０を使用
する場合は、直線に近似すると、その傾斜が大きいた
め、高感度な「フォーカス較正曲線」を得ることができ
る。なお、第１フォーカスモニターパターン６０の上記
位相差を決めるに当たっては、必要とされるパターン精
度が確保できる条件であればよい。
【００４４】開口部とマスク部の位相差は、例えばマス
ク部となる部分の基板の厚みを変えることで調整でき
る。フォトマスクの基板としてガラス基板を用いる場合
は、マスク部を予め、フッ酸等を用いたドライエッチン
グ方法もしくはウェットエッチング方法を用いてエッチ
ングし、この領域のガラス基板の厚みを所定の厚みまで
薄くすることで、位相差を変えることができる。
【００４５】上述の例は、デバイスパターン４０として
素子分離パターン４０ａを作製する場合について説明し
たが、デバイスパターン４０は特に限定されない、半導
体装置のプロセスで必要な種々のデバイスパターンを対
象とすることができる。
【００４６】例えば、図４に示すようなデバイスパター
ン４０としてＤＲＡＭのストレージノードパターン４１
ａを形成する場合は、このストレージノードパターン４
１ａと同じ平面形状、即ち形のみならずサイズ、ピッ
チ、配列方向等が同じ参照モニターパターン５０とモニ
ターパターン６０を形成すればよい。
【００４７】デバイスパターン４０としてストレージノ
ードパターン４１ａを形成する場合は、参照モニターパ
ターン５０は、ストレージノードパターン４１ａの位相
差と同じものとし、第１フォーカスモニターパターン６
０はこの位相差と異なる位相差を有するものとする。
【００４８】図５（ａ）は、デバイスパターン４０にス
トレージノードパターン４１aを形成する場合のデフォ
ーカス値と、ウエハ上に転写された第１フォーカスモニ
ターパターン６０の開口部の長辺寸法Ｌ１との関係をシ
ミュレーションより求めたグラフである。また、図５
（ｂ）は、転写された第１フォーカスモニターパターン
６０と参照モニターパターン５０の開口部の長辺寸法差
（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値との関係を示すグラフ
である。いずれも第１フォーカスモニターパターン６０
の位相差をパラメータにとっている。なお、参照モニタ
ーパターン５０の位相差は１８０度とする。また、グラ
フの単位等については、図３（ａ）、図３（ｂ）と共通
する。
【００４９】図５（ａ）のグラフから明らかなように、
第１フォーカスモニターパターン６０の位相差をかえる
と、転写されたモニターパターン６０の開口部の長辺寸
法Ｌ１は変化する。
【００５０】また、図５（ｂ）のグラフに示すように、
第１フォーカスモニターパターン６０と参照モニターパ
ターン５０の位相差が異なる場合は、デフォーカス値の
変化に伴い変化する開口部長辺寸法差（Ｌ１-Ｌ０）を
得ることができる。図５（ｂ）に示す条件下において
は、第１フォーカスモニターパターン６０の開口部６０
ａとマスク部６０ｂの位相差が１５０度、１２０度、２
１０度、２４０度の場合、デフォーカス値の増減に対応
し、単調に増加もしくは減少するフォーカス較正曲線を
得ることができる。特に、位相差が１２０度のモニター
パターン６０を使用する場合は、直線に近似した場合
は、その傾斜も大きいため、高感度なフォーカス較正曲
線を得ることができる。なお、モニターパターンの上記
位相差を決めるに当たっては、必要とされるパターン精
度が確保できる条件であればよい。
【００５１】デバイスパターン４０の種類ごとに、フォ
ーカス較正曲線を求めることが望ましく、この条件に合
わせ、第１フォーカスモニターパターン６０の最適な位
相差を決めることが好ましい。
【００５２】また、上述の例では、モニターパターンお
よびデバイスパターンの寸法差を測定する際に、開口部
の長辺のサイズを測定しているが、測定対象は、長辺部
分に限られない。各パターンの形状に応じて、デフォー
カスした場合に最もサイズ変化が把握しやすい部位を測
定対象とすることが望ましい。
【００５３】（実施例）上記第１の実施の形態に係るフ
ォトマスク１０を用いた、露光装置のフォーカスモニタ
ー方法についての具体的な実施例について、以下に説明
する。
【００５４】まず、図１に示す、参照モニターパターン
５０と第１フォーカスモニターパターン６０を備えたフ
ォトマスク１０を用いて以下の手順でウエハ上に転写パ
ターンを作製した。即ち、デバイスパターンとして素子
分離パターンを有し、デバイスパターン４０および参照
モニターパターン５０の位相差が１８０度であり、第１
フォーカスモニターパターン６０の位相差が１２０度の
フォトマスクを用いて、ウエハ上にパターンの転写を行
った。
【００５５】転写のためのフォトリソグラフィ工程の各
条件については、露光光源のフォーカス条件以外はデバ
イスパターンの作製条件と同一の条件を用いた。
【００５６】まず、ウエハ上に厚さ約６０ｎｍの塗布型
反射防止膜をスピンコートし、さらにその上に厚さ約２
００ｎｍの化学増幅系ポジ型レジスト膜をスピンコート
した。次に、このウエハに対し、上述した図１に示すフ
ォトマスク１０を用いて、投影光学系の縮小比１/４、
露光波長２４８ｎｍ、ＮＡ０．６８、コヒーレンスファ
クタσ０．７５、輪帯遮蔽率ε０．６７、設定露光量２
８ｍＪ/cm2という条件で露光を行った。露光後、ウエハ
を１００℃にて約９０秒ポストエクスポージャーベーク
（ＰＥＢ）し、さらに、０．２１規定のアルカリ現像液
に約６０秒間浸漬し、現像を行い、ウエハ上に転写パタ
ーンを作製した。
【００５７】この条件でウエハ上のレジストに転写され
た参照モニターパターン５０および第１フォーカスモニ
ターパターン６０の開口部の長辺寸法Ｌ０、Ｌ１を、Ｓ
ＥＭ（Scanning Electron Microscope）を用いて測定
し、寸法差（Ｌ１-Ｌ０）を求めた。
【００５８】さらに、露光位置条件、即ちデフォーカス
値条件を変え、上述する手順と同じ手順で、ウエハ上に
転写パターンを作製し、各条件での開口部の長辺寸法の
寸法差（Ｌ１-Ｌ０）を求めた。
【００５９】図６に、ウエハ上に転写された第１フォー
カスモニターパターン６０の開口部の長辺寸法Ｌ１とデ
フォーカス値との関係を示す。また、図７に、第１フォ
ーカスモニターパターン６０と参照モニターパターン５
０との開口部の長辺寸法の差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォー
カス値との関係を示す。図６は横軸にデフォーカス値を
単位μｍで示し、左側縦軸に長辺寸法（Ｌ１）、右側縦
軸に寸法差（Ｌ１-Ｌ０）をそれぞれ単位ｎｍで示して
いる。
【００６０】図６中、実線Ａは、転写された参照モニタ
ーパターン５０、即ち位相差１８０度の場合の開口部長
辺寸法Ｌ０とデフォーカス値の関係を示す。破線Ｂは、
転写された第１フォーカスモニターパターン６０、即ち
位相差１２０度の場合の開口部長辺寸法Ｌ１とデフォー
カス値の関係を示す。さらに、一点鎖線Ｃは、参照モニ
ターパターン５０と第１フォーカスモニターパターン６
０の開口部長辺寸法の差（Ｌ１−Ｌ０）（以下、単に
「寸法差（Ｌ１-Ｌ０）」という）を示す。
【００６１】図６に示すように、寸法差（Ｌ1−Ｌ０）
は、デフォーカス値の変化に対してほぼ単調に減少して
いる。従って、一点鎖線Ｃをフォーカス較正曲線として
使用することにより、寸法差（Ｌ１−Ｌ０）を測定すれ
ば、デフォーカス値およびデフォーカスの方向（マイナ
ス方向かプラス方向か）を知ることができる。また、こ
のフォーカス較正曲線の変化（傾斜）が大きいので、感
度の高いフォーカスモニターが可能であることが確認で
きた。
【００６２】（露光量の影響）次に、第１の実施の形態
に係るフォトマスク１０を用いたフォーカスモニター方
法において、露光装置の露光量が変化した場合の変動の
影響を確認した。即ち、露光量を変化させた場合に、上
述する寸法差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値との関係
がどのように変化するかを確認した。具体的には、最適
露光量である２８mJ/cm2を中心に−１０％から＋１０％
まで露光量を変化させる各条件で、ウエハ上へのフォト
マスクパターンの転写を上述する条件で行った。各露光
条件における寸法差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値の
関係を求めた。図７にその結果を示す。
【００６３】図７のグラフは、最適露光量である２８mJ
/cm2を中心として露光量を-１０％, 〜 ＋１０％に変化
させた場合の寸法差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値と
の関係を示したものである。露光量を-１０％〜＋１０
％の間で変化させても、寸法差（Ｌ１−Ｌ０）とデフォ
ーカス値との関係は、ほとんど変化しないことが確認で
きた。従って、上記第１の実施の形態に係るフォトマス
クを用いたフォーカスモニター方法によれば、たとえ露
光量が変動しても、焦点からの位置ずれ量を高精度に検
出できることが確認できた。
【００６４】デバイスパターンに対し、サイズや形状の
異なるフォーカスモニターパターンを使用した場合は、
露光量が変動すると、転写されるデバイスパターンとフ
ォーカスパターンでは異なる影響が生じうるため、フォ
ーカスパターンに基づく正確なフォーカスモニターが困
難である。しかし、第１の実施の形態に係るフォーカス
モニター方法においては、デバイスパターンとフォーカ
スモニターパターンの平面パターン形状が同一であるた
め、露光量の変動に対して両パターンでほぼ同じ影響が
生じるため、その影響が打ち消される。したがって、露
光量の変動があっても、正確なフォーカスモニターを行
える。
【００６５】（レンズ収差の影響）次に、第１の実施の
形態に係るフォトマスクを用いたフォーカスモニター方
法において、露光装置のレンズ収差の影響について確認
した。レンズ収差を表す際に広くもちいられているZern
ikeの多項式を用い、各項に対して一定量の大きさの収
差がある場合のフォーカスモニター感度を確認した。な
お、Zernike多項式は例えばR. Shannon and J. Wyant編
「Applied optics and optical engineering, vol. XI
(Academic Press, San Diego USA, 1992)」で詳しく説
明されている。
【００６６】図８（ａ）は、レンズに球面収差が存在す
る条件で、寸法差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値との
関係をシミュレーションにより求めたものである。即
ち、意図的に、参照モニターパターン５０および第１フ
ォーカスモニターパターン６０の両方にZernikeの多項
式において第９項の球面収差についてのみ０．０５λだ
け加えたレンズを使用して転写パターンを作製する場合
の寸法差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値との関係を示
すグラフである。
【００６７】図８（ａ）のグラフ中に示された実線は、
単調増加関数であり、フォーカスモニターのためのフォ
ーカス較正曲線として適していることが確認できた。な
お、この単調増加関数を直線近似し、その傾きを求めた
ところ、その値は約１１８nm/μmであった。
【００６８】図８（ｂ）は、レンズ収差がない場合の寸
法差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値との関係をシミュ
レーションより求めたものである。この場合、実線で示
される単調増加関数の傾きは、約１２０nm/μmであっ
た。即ち、図８（ａ）と図８（ｂ）との比較から、レン
ズ収差の有無で、デフォーカス値と寸法差（Ｌ１-Ｌ
０）との関係を示すフォーカス較正曲線の近似直線の傾
きの変化は極めて小さいことが確認できた。
【００６９】さらに、図８（ｃ）は、Zernike多項式の
第１項〜第１６項の各項についてレンズ収差が存在する
場合の寸法差（Ｌ１-Ｌ０）とデフォーカス値との関係
をシミュレーションより求め、さらに図８（ａ）と同様
に、各単調増加関数の傾きを求めたグラフである。横軸
にZernikeの各収差項、縦軸に傾きの絶対値を示す。
【００７０】いずれの項の収差が存在しても、傾きの絶
対値はほぼ一定値であり、大きな変化が見られない。こ
の結果より、露光装置のレンズに収差が存在する場合で
も第１の実施の形態に係るフォトマスクを用いたフォー
カスモニター方法によれば、レンズ収差の影響がなく、
高感度のフォーカスモニターを行えることが確認でき
た。
【００７１】デバイスパターンに対し、サイズや形状の
異なるフォーカスモニターパターンを使用した場合は、
露光光源にレンズ収差が存在すると、転写されるデバイ
スパターンとフォーカスパターンで異なる影響が生じう
るため、フォーカスパターンに基づく正確なフォーカス
モニターが困難である。しかし、第１の実施の形態に係
るフォーカスモニター方法においては、デバイスパター
ンとフォーカスモニターパターンの平面パターン形状が
同一であるため、どのようなレンズ収差が存在する場合
にも、両パターンでほぼ同じ影響が生じるため、その影
響が打ち消され正確なフォーカスモニターを行えること
が確認できた。
【００７２】以上に、説明するように、本発明の第１の
実施の形態に係るフォトマスクは、デバイスパターン４
０と同一の位相差条件を有する参照モニターパターン５
０と、デバイスパターン４０と異なる位相差を有する第
１フォーカスモニターパターン６０とを備えているの
で、ウエハ上に転写された参照モニターパターン５０と
モニターパターン６０との寸法差（Ｌ１-Ｌ０）を測定
することによりデフォーカス値を検出できる。
【００７３】また、第１フォーカスモニターパターン６
０の位相差を選択することにより、高感度のフォーカス
モニターを行うことができるので、高精度にフォーカス
条件を調整できる。
【００７４】フォトマスク上のデバイスパターン４０と
参照モニターパターン５０および第１フォーカスモニタ
ーパターン６０が同じ平面パターン形状を有しているた
め、露光装置のレンズ収差や露光量の影響相違をほぼ取
り除くことができる。従って、第１の実施の形態に係る
フォーカスモニター方法を使用すれば、レンズ収差や露
光量の影響を受けない正確なフォーカスモニターを行う
ことができる。
【００７５】以上、本発明の第１の実施の形態およびそ
の実施例ついて説明したが、本発明の第１の実施の形態
のフォトマスクの開口部とマスク部を反転し、ネガ型レ
ジスト用のフォトマスクパターンとしてもよいことは当
業者には自明である。
【００７６】また、上述する第１の実施の形態に係るフ
ォトマスクでは、デバイスパターンと同じ位相を持つ参
照モニターパターン５０を、第１フォーカスモニターパ
ターン６０の横に隣接配置させているが、これらのパタ
ーンの配置場所は特に限定されない。ただし、パターン
の寸法Ｌ１，Ｌ０の測定を行う際、２つのモニターパタ
ーンを隣接配置させていれば、ＳＥＭ測定等はやりやす
い。
【００７７】なお、参照モニターパターン５０は、デバ
イスパターン４０と同じ平面パターン形状および位相条
件を有するので、参照モニターパターン５０を使用せ
ず、デバイスパターン４０の開口部長辺寸法Ｌを直接測
定対象とすることもできる。この場合は、図９（ａ）、
図９（ｂ）に示すように、図１（ａ）図１（ｂ）に示し
たフォトマスクから、参照モニターパターン５０を削除
したフォトマスクを使用できる。
【００７８】＜第２の実施の形態＞第２の実施の形態に
係るフォトマスクの基本的な構造は、第１の実施の形態
に係るフォトマスクと共通する。図１（ａ）及び図１
（ｂ）に示した第１の実施の形態に係るフォトマスクと
同様に、デバイスパターンと同じパターンを有する二種
類のフォーカスモニターパターンを、デバイスパターン
形成領域の外、例えばダイシング領域上に備える。第２
の実施の形態に係るフォトマスクの主な特徴は、二種類
の第１フォーカスモニターパターン６２および第２フォ
ーカスモニターパターン５２、それぞれが有する位相差
で、逆符号とするよう設定していることである。
【００７９】図１０は、第２の実施の形態に係る第１フ
ォーカスモニターパターン６２および第２フォーカスモ
ニターパターン５２の平面図である。例えば、第１フォ
ーカスモニターパターン６２の開口部６２ａとマスク部
６２ｂの透過露光光の位相差が＋１２０度の場合、第２
フォーカスモニターパターン５２の開口部５２ａとマス
ク部５２ｂの透過露光光の位相差（以下、「位相差」と
いう。）は−１２０度に設定されている。マスク上の各
開口部５２ａおよび６２ａの長辺寸法はＬ＊２、Ｌ＊３
である。ここでは、デバイスパターンとして素子分離領
域パターンを使用する場合を示しているが、デバイスパ
ターンに限定はない。
【００８０】具体的には、例えば第１フォーカスモニタ
ーパターン６２のマスク部６２ｂは、露光光に対して透
過率が６％であり、開口部６２ａを透過する露光光に対
し、位相を＋１２０度ずらす作用を持っている。一方、
第２フォーカスモニターパターン５２のマスク部５２ｂ
は露光光に対して透過率が６％であり、開口部５２ａを
透過する露光光に対し、位相を−１２０度ずらす作用を
持っている。なお、−１２０度は+２４０度と等価な条
件である。
【００８１】図１１は、第２の実施の形態に係るフォト
マスクを使用して、第１の実施の形態の実施例に示す条
件でウエハ上に転写した第１フォーカスモニターパター
ン６２および第２フォーカスモニターパターン５２の開
口部長辺寸法Ｌ３、Ｌ２およびその寸法差（Ｌ３−Ｌ
２）とデフォーカス値との関係を示すグラフである。横
軸にデフォーカス値を単位μｍで示し、左側縦軸に開口
部長辺寸法Ｌ２またはＬ３、右側縦軸に寸法差（Ｌ３-
Ｌ２）を単位ｎｍで示している。
【００８２】実線Ａは、位相差が−１２０度である第２
フォーカスモニターパターン５２によってウエハ上に転
写された開口部の長辺寸法Ｌ２とデフォーカス値の関係
を示す。破線Ｂは、位相差が＋１２０度である第１フォ
ーカスモニターパターン６２によってウエハ上に転写さ
れた開口部の長辺寸法Ｌ３とデフォーカス値との関係を
示す。さらに、一点鎖線Ｃは、第１フォーカスモニター
パターン６２と第２フォーカスモニターパターン５２の
開口部長辺寸法差（Ｌ３−Ｌ２）とデフォーカス値との
関係を示す。
【００８３】このように、二種類のモニターパターンに
おいて、両者の位相差の値を絶対値は等しく符号が逆に
なるように設定すると、デフォーカス値に対する転写パ
ターンの開口部長辺寸法Ｌ２とＬ３の増減変化が互いに
逆の関係になるので、デフォーカス値の変化に対する寸
法差（Ｌ３−Ｌ２）の変化を大きくできる。従って、フ
ォーカスモニター方法において、この寸法差（Ｌ３−Ｌ
２）とデフォーカス値との関係をフォーカス較正曲線と
して使用すれば、直線に近似した場合、大きな傾きが得
られ、高感度のフォーカスモニターが可能になる。
【００８４】例えば、図６に示す第１の実施の形態の場
合と比較すると、フォーカス較正曲線を直線近似した場
合の直線の傾斜は約２倍であり、モニター感度が大きく
改善されるのがわかる。
【００８５】このように、第２の実施の形態にかかるフ
ォトマスクを用いたフォーカスモニター方法では、第１
の実施の形態に係るフォトマスクを用いたフォーカスモ
ニター方法をさらに高感度なものにすることができる。
【００８６】なお、ここでは、第１フォーカスモニター
パターン６２の位相差と第２フォーカスモニターパター
ン５２の位相差を＋１２０度と−１２０度に設定した
が、形成するパターン精度にあわせて、種々の位相差を
設定できる。例えば図３（ａ）のグラフを参考にする
と、デフォーカス値変化に対し、開口部長辺寸法Ｌ１の
変化の増減が逆の関係にあるもの、例えば９０度と２７
０度、即ち＋９０度と−９０度、１５０度と２１０度、
即ち＋１５０度と−１５０度といった組み合わせを選択
できる。
【００８７】なお、具体的なフォーカスモニターの手順
については第１の実施の形態に係る方法と同様な方法で
行うことができる。また、デバイスパターンとしては、
素子分離領域パターンのみならず、種々のパターンを適
用できる。
【００８８】第２の実施の形態に係るフォトマスクを使
用するフォーカスモニター方法においても、第１の実施
の形態の場合と同様に、フォトマスク上のデバイスパタ
ーン４０と第１フォーカスモニターパターン５２および
第２フォーカスモニターパターン６２が同じ平面パター
ン形状を有しているため、露光装置のレンズ収差や露光
量の影響相違をほぼ取り除くことができる。従って、第
２の実施の形態に係るフォーカスモニター方法を使用す
れば、レンズ収差や露光量の影響を受けない正確なフォ
ーカスモニターを行うことができる。
【００８９】＜第３の実施の形態＞第３の実施の形態に
係るフォトマスクは、露光量（ドーズ量）をモニターす
るために使用する２種類のモニターパターンを有するも
のである。
【００９０】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、第３
の実施の形態に係るフォトマスク１５の部分拡大平面図
および破断線Ａ−Ａにおける断面図を示す。基本的なフ
ォトマスクの構造は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す
第１の実施の形態に係るフォトマスクと共通する。デバ
イスパターン４０と同一平面パターン形状を有する参照
モニターパターン８０と露光量モニターパターン９０
を、デバイスパターン４０の外、例えばウエハ上のダイ
シング領域に相当する領域２０上に有する。この二種類
の参照モニターパターン８０と露光量モニターパターン
９０は、露光装置からウエハ上に照射される光の露光量
（ドーズ量）をモニターするためのパターンである。な
お、ここでは、デバイスパターンとして素子分離領域パ
ターンを例示するが、デバイスパターンは特に限定され
ない。
【００９１】図１３（ａ）、図１３（ｂ）に、参照モニ
ターパターン８０と露光量モニターパターン９０の平面
図を示す。参照モニターパターン８０および露光量モニ
ターパターン９０は、デバイスパターン４０の一部のパ
ターンと同じ平面パターン形状を有する。即ち、素子分
離パターン４０ａと同じ形状、サイズの単位開口部８０
ａ、９０ａが同じピッチ、同じ方向に配列されている。
マスク上の開口部８０ａ、９０ａのそれぞれの長辺寸法
は、Ｌ＊４、Ｌ＊５である。
【００９２】また、参照モニターパターン８０および露
光量モニターパターン９０の領域サイズは、パターン転
写条件、即ちレジストの形成、露光および現像に至る一
連のフォトリソグラフィ工程時の条件がデバイスパター
ン４０とほぼ同じになるように領域サイズが設定されて
いる。
【００９３】さらに、参照モニターパターン８０および
露光量モニターパターン９０の各開口部とマスク部の透
過露光光の位相差は、デバイスパターン４０の開口部と
マスク部の透過露光光の位相差と同一である。
【００９４】特徴的なことは、参照モニターパターン８
０の開口部８０ａがデバイスパターン４０の開口部４０
ａと同じ透過率を有するのに対し、露光量モニターパタ
ーン９０の開口部９０ａは、これと異なる透過率を有し
ていることである。例えば参照モニターパターン８０の
開口部８０ａが１００％の露光光透過率を有するとき、
露光量モニターパターン９０の開口部９０ａの露光光透
過率は例えば９８〜８４％の透過率を有する。
【００９５】図１４は、第３の実施の形態に係るフォト
マスク１５を使用して、露光量条件を変えて、ウエハ上
に転写パターンを形成し、ウエハ上に転写された参照モ
ニターパターン８０および露光量モニターパターン９０
の開口部長辺寸法Ｌ４、Ｌ５をＳＥＭを用いて測定した
結果より、その寸法差（Ｌ５−Ｌ４）と露光量の関係を
求めたグラフである。縦軸に、単位ｎｍで寸法差（Ｌ５
−Ｌ４）を示し、横軸に露光量を％単位で示している。
なお、基本的な転写パターン条件は、第１の実施の形態
の実施例の条件を用いるものとする。
【００９６】同図から明らかなように、寸法差（Ｌ５−
Ｌ４）と露光量とは、ほぼ直線に近似できる相関があ
り、参照モニターパターン８０と露光量モニターパター
ン９０の寸法差（Ｌ５−Ｌ４）を測定することで、露光
量の変動をモニターすることができることがわかる。即
ち、寸法差（Ｌ５-Ｌ４）と露光量の関係を示すグラフ
中の線は、露光量モニター方法における露光量較正曲線
として使用することができる。
【００９７】半導体装置の製造工程において、図１２に
示すフォトマスク１５を用いてウエハ上にデバイスパタ
ーン４０を製造する際に、同時にウエハ上に参照モニタ
ーパターン８０と露光量モニターパターン９０の転写パ
ターンが形成できるので、得られた転写パターンの開口
部長辺寸法差（Ｌ５-Ｌ４）を測定すれば、露光量較正
曲線に基づき、露光量変動値を求めることができる。
【００９８】図１５は、露光量モニターパターン９０の
開口部９０ａの透過率と、露光量較正曲線を直線近似し
た場合の傾きの絶対値との関係を示すグラフである。な
お、参照モニターパターン８０の開口部８０ａの透過率
は１００％である。
【００９９】より感度の高い露光量モニターを行うため
には、露光量較正曲線の傾きの絶対値が高い程望まし
い。図１５によれば、露光量モニターパターン９０の開
口部９０ａの透過率を低くする程、傾きの絶対値が大き
くなり、感度が高くなることがわかる。しかし、例えば
１３０ｎｍピッチ程度の微細な素子分離領域パターンを
形成する場合において、開口部９０ａの透過率が８４％
未満になると、開口部９０ａとマスク部９０ｂとのコン
トラストが不十分となり、転写パターン自体の解像がで
きなくなる。従って、十分なパターン解像度が得られる
範囲内、即ち、コントラストを有する転写パターンが形
成できる範囲内で、開口部９０ａの露光光透過率を下げ
ることが望ましい。従って、参照モニターパターン８０
の開口部透過率が１００％の場合、露光量モニターパタ
ーン９０の開口部透過率は、８４％以上９８％以下、よ
り好ましくは、９０％以上９５％以下が好ましいといえ
る。なお、デバイスパターン４０の開口部４０ａおよび
参照モニターパターン８０の開口部８０ａの透過率は１
００％に限定されない。参照モニターパターン８０と露
光量モニターパターン９０の露光光透過率の差として２
％〜１６％、より好ましくは５％〜１０％有することが
好ましい。
【０１００】（デフォーカスの依存性）図１６は、第３
の実施の形態に係るフォトマスクを用いる露光量モニタ
ー方法において、デフォーカス（焦点位置ずれ）が生じ
た場合の影響について示すグラフである。横軸に露光
量、縦軸に寸法差（Ｌ５−Ｌ４）を示す。デフォーカス
値を＋０．３μｍ〜−０．３μｍまで変えたところ、同
グラフに示すように、露光量と寸法差（Ｌ５−Ｌ４）の
関係を示す線はほぼ重なる。この結果より、第３の実施
の形態に係る露光量モニター方法を用いる場合は、デフ
ォーカス値に依存することなく露光量の変動値を正確に
モニターできることが確認できる。
【０１０１】第１の実施の形態の場合と同様に、第３の
実施の形態に係るフォーカスモニター方法においては、
デバイスパターンと露光量フォーカスモニターパターン
の平面パターン形状、位相差条件等が同一であるため、
デフォーカス値の変動に対して両パターンでほぼ同じ影
響が生じるため、その影響が打ち消され、デフォーカス
値の変動があっても、正確な露光量モニターを行える。
【０１０２】（レンズ収差の影響）図１７は、第３の実
施の形態に係るフォトマスクを用いる露光量モニター方
法において、露光装置のレンズ収差の影響について示す
グラフである。第１の実施の形態において説明したよう
に、球面収差が存在する条件で、寸法差（Ｌ５―Ｌ４）
と露光量との関係をシミュレーションより求めたもので
ある。意図的に、モニターパターン８０およびモニター
パターン９０の両方にZernikeの多項式において第９項
の球面収差についてのみ０．０５λだけ加えたレンズを
使用して転写パターンを作製する場合の寸法差（Ｌ５-
Ｌ４）と露光量の関係を示すグラフである。図１７のグ
ラフ中に示された実線は、ほぼ単調増加関数であり、レ
ンズ収差なしの条件で求めた図１４のグラフとほぼ同じ
傾斜の単調増加関数が得られている。この結果より、レ
ンズ収差が存在する場合にも感度の高い露光量モニター
が可能であることが確認できる。
【０１０３】図１８に示すグラフは横軸にZernike収差
の項すなわち収差の種類を示し、縦軸に露光量較正曲線
を直線近似した場合の傾きの絶対値を示す。同図から予
想されるように、収差の種類により傾きの変化はほとん
ど起こっていない。すなわち第３の実施の形態に係る露
光量モニター方法によれば、露光装置のレンズに何らか
の収差が存在する場合でもその影響を受けない状態で露
光量をモニターすることが可能である。
【０１０４】第１の実施の形態の場合と同様に、第３の
実施の形態に係るフォトマスクは、デバイスパターンと
露光量モニターパターンの平面パターン形状、位相差条
件が同一であるため、どのようなレンズ収差が存在する
場合にも、両パターンでほぼ同じ影響が生じるため、そ
の影響が打ち消され正確な露光量モニターを行える。
【０１０５】以上に説明するように、第３の実施の形態
に係る露光量のモニター方法によれば、開口部の透過率
が異なる２種類のモニターパターンを使用し、転写パタ
ーンの寸法差（Ｌ５−Ｌ４）を求めることで、露光量の
変動値を求めることができる。
【０１０６】なお、参照モニターパターン８０は、デバ
イスパターンと同じ条件を有するものであるから、参照
モニターパターン８０の開口部長辺長さＬ４の代わりに
デバイスパターン４０の開口部長辺長さＬを直接測定し
てもよい。この場合は、図１２に示すフォトマスク１５
において、参照モニターパターン８０を削除することも
できる。
【０１０７】また、フォトマスク１５上のデバイスパタ
ーン４０と参照モニターパターン８０および露光量モニ
ターパターン９０が同じ平面パターン形状および位相差
条件を有しているため、露光装置のレンズ収差や露光量
の影響相違をほぼ取り除くことができる。従って、レン
ズ収差や焦点ずれの影響を受けない正確な露光量モニタ
ーを行うことができる。
【０１０８】なお、本発明の第３の実施の形態のフォト
マスクの開口部とマスク部を反転し、ネガ型レジスト用
のフォトマスクパターンとしてもよい。
【０１０９】また、上述する本発明の第３の実施の形態
に係るフォトマスクでは、モニターパターンを２つ備
え、一方のモニターパターン８０をデバイスパターン４
０と同じ平面パターン形状とサイズを有するパターンを
持ち、開口部の露光光透過率は、デバイスパターン４０
内の条件と同じ条件としているが、参照モニターパター
ン８０の代わりにデバイスパターン４０の開口部長辺長
を直接測定対象とすることもできる。この場合は、図１
２（ａ）、図１２（ｂ）に示すフォトマスクから、参照
モニターパターン８０を削除することもできる。
【０１１０】＜その他のフォトマスク＞以上に第１〜第
３の実施の形態について説明したが、一枚のフォトマス
ク上に露光装置のフォーカスモニター用のモニターパタ
ーンと露光量モニター用のモニターパターンの双方を備
えたフォトマスクを使用することが望ましい。
【０１１１】例えば、図２０に示すように、フォトマス
ク１８のダイシング領域上に第１の実施の形態に係るデ
バイスパターンと同じ位相差条件を持つ参照モニターパ
ターン５０と、フォーカスモニターパターン６０を備え
るとともに、第３の実施の形態に係る露光量モニターパ
ターン９０を備える。
【０１１２】フォーカスモニターを行う場合は、ウエハ
上に転写した参照モニターパターン５０とフォーカスモ
ニターパターン６０の対応する開口部長辺寸法差を測定
し、露光量モニターを行う場合は、ウエハ上に転写した
参照モニターパターン５０と露光量モニターパターン９
０の開口部長辺寸法差を求めるとよい。
【０１１３】フォトマスク１８を使用すれば、フォーカ
スと露光量双方をモニターすることができる。
【０１１４】また、第２の実施の形態に係る第１フォー
カスモニターパターン６２と第２フォーカスモニターパ
ターン５２と第３の実施の形態に係る参照モニターパタ
ーン８０と露光量モニターパターン９０とを一枚のフォ
トマスク上に備えてもよい。
【０１１５】なお、一枚のフォトマスク上に形成するモ
ニターパターンは、デバイスパターンの形成領域以外の
部分に形成されていればよく、数や配置位置に制限はな
い。
【０１１６】＜半導体装置の製造方法＞図２０は、第１
の実施の形態に係るフォトマスクおよびフォーカスモニ
ター方法を用いて、半導体装置を製造する場合のフロー
チャートである。
【０１１７】まず、半導体装置の製品ロットの製造に先
立ち、第１の実施の形態に係る図１に示すフォトマスク
１０を使用し、ステップ１０１で、フォーカスモニター
用の転写パターンサンプルを作製する。これらの転写パ
ターンサンプルは、第１の実施の形態に係るフォトマス
クを用いて、複数の異なる露光装置のデフォーカス値条
件で、それぞれ作製する。デフォーカス値以外のフォト
リソグラフィ条件については、製品ロットと同じ条件を
用いるものとする。
【０１１８】次に、ステップ１０２で、作製したサンプ
ルの転写モニターパターン５０と６０の長辺寸法Ｌ０，
Ｌ１をＳＥＭを用いて測定し、寸法差（Ｌ１-Ｌ０）と
デフォーカス値との関係を示すフォーカス較正曲線デー
タを作成する。
【０１１９】ステップ１０２で作成したフォーカス較正
曲線データから露光装置のベストフォーカス位置をもと
め、露光装置を焦点位置に設定する（ステップ１０
３）。
【０１２０】こうして、露光装置の位置を焦点位置に調
整した後、第１の実施の形態に係るフォトマスクを使用
し、実際の半導体装置の製品ロットを製造工程に流す
（ステップ１０４）。
【０１２１】製品ロットの製造が終了したら、製造した
中から複数枚のウエハを抜き出し、各ウエハについて転
写されたモニターパターン５０と６０の開口部長辺寸法
Ｌ１，Ｌ０を測定し、寸法差（Ｌ１-Ｌ０）の平均値を
求める（ステップ１０５）。
【０１２２】ステップ１０２で求めたフォーカス較正曲
線データに基づき、寸法差（Ｌ１-Ｌ０）の平均値から
焦点位置ずれの有無を判断する（ステップ１０６）。焦
点位置ずれがない場合は、次の半導体装置の製品ロット
の製造工程に進む（ステップ１０８）。焦点位置ずれが
有る場合は、フォーカス較正曲線データからデフォーカ
ス値を求め、この値を露光装置条件にフィードバック
し、露光装置の焦点位置を再調整する（ステップ１０
７）。その後、次の半導体装置の製品ロットを製造す
る。
【０１２３】次製品ロットがない場合はプロセスを終了
するが、次製品ロットがある場合は再びステップ１０５
に戻り（ステップ１０９）、ステップ１０５〜１０８を
繰り返す。
【０１２４】このように、第１の実施の形態に係るフォ
トマスクを使用して、半導体装置の製造を行えば、ロッ
トごとにデフォーカス値をフィードバックし、露光装置
の焦点位置を調整するので、精度の高いフォーカスモニ
ターを行うことができる。従って、焦点ずれにより生じ
るパターン精度の誤差を抑制でき、製品の歩留まりをあ
げることができる。
【０１２５】第２の実施の形態に係るフォーカスモニタ
ー方法、第３の実施の形態にかかる露光量モニター方法
を用いた半導体装置の製造方法も同様な手順で行うこと
ができる。
【０１２６】以上、実施の形態に沿って、本発明のフォ
トマスク、フォーカスモニター方法、露光量モニター方
法、および半導体装置の製造方法について説明したが、
本発明は、これらの記載に限定されるものではなく、種
々の材料の置換、改変、改良が可能であることは当業者
には自明である。
【０１２７】例えば、上述する第１〜第３の実施の形態
では、デバイスパターンとして、単位パターンが同じピ
ッチで繰り返し配置されたパターンを例示しているが、
パターンサイズやパターンピッチが場所により異なるデ
バイスパターンを用いてもよい。この場合は、デバイス
パターン中で、最も解像度が厳しい条件のパターンエリ
アを抜き出して、フォーカスモニターパターンあるいは
露光量モニターパターンとすることが好ましい。
【０１２８】
【発明の効果】本発明の第１および第２のフォトマスク
によれば、本発明のフォーカスモニター方法を実行する
ことが可能になる。このフォーカスモニター方法によれ
ば、高感度なフォーカスモニター方法を提供できる。ま
た、露光光源のレンズ収差の影響や露光量の変化の影響
を抑制できるので、精度の高いフォーカスモニターを行
うことができる。また、本発明のフォーカスモニター方
法を使用した半導体装置の製造方法によれば、プロセス
マージンの消費を抑え、歩留まりの高いプロセスを提供
できる。
【０１２９】本発明の第３のフォトマスクによれば、本
発明の露光量モニター方法を実行することが可能にな
る。この露光量モニター方法によれば、高感度な露光量
モニター方法を提供できる。また、露光光源のレンズ収
差の影響や露光光源の焦点ずれを抑制できるので、精度
の高い露光量モニターを行うことができる。また、本発
明の露光量モニター方法を使用した半導体装置の製造方
法によれば、プロセスマージンの消費を抑え、歩留まり
の高いプロセスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るフォトマスクの平面図
および断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るフォトマスクに形成さ
れるフォーカスモニター用モニターパターンの平面図で
ある。
【図３】第１の実施の形態に係る第１フォーカスモニタ
−パターン６０の位相差をパラメータとする、開口寸法
Ｌ１とデフォーカス値の関係および寸法差（Ｌ０−Ｌ
１）とデフォーカス値の関係を示すグラフである。
【図４】別のデバイスパターンの例を示す平面図であ
る。
【図５】第１の実施の形態に係る第１フォーカスモニタ
−パターン６０の位相差をパラメータとする、開口寸法
Ｌ１とデフォーカス値の関係および寸法差（Ｌ１−Ｌ
０）とデフォーカス値の関係を示すグラフである。
【図６】第１の実施の形態に係るウエハ上に転写された
モニタ−パターン寸法Ｌ１，Ｌ０とデフォーカス値の関
係および寸法差（Ｌ１−Ｌ０）とデフォーカス値の関係
を示すグラフである。
【図７】第１の実施の形態に係るウエハ上に転写された
モニタ−パターン寸法差（Ｌ１−Ｌ０）とデフォーカス
値の関係に対する露光量の影響を示すグラフである。
【図８】第１の実施の形態に係るウエハ上に転写された
モニタ−パターン寸法差（Ｌ１−Ｌ０）とデフォーカス
値の関係に対するレンズ収差の影響を示すグラフであ
る。
【図９】第１の実施の形態に係る別のフォトマスクを示
す平面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係るフォトマスク上に形
成されるフォーカスモニターパターンの平面図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るウエハ上に転写され
たモニタ−パターン寸法Ｌ１，Ｌ０とデフォーカス値の
関係および寸法差（Ｌ１−Ｌ０）とデフォーカス値の関
係を示すグラフである。
【図１２】第３の実施の形態に係るフォトマスクを示す
平面図である。
【図１３】第３の実施の形態に係るフォトマスク上に形
成されるモニターパターンの平面図である。
【図１４】第３の実施の形態に係るモニタ−パターンの
寸法差（Ｌ５−Ｌ４）と露光量との関係を示すグラフで
ある。
【図１５】第３の実施の形態に係るモニタ−パターン９
０の開口部透過率と露光量較正曲線の傾きとの関係を示
すグラフである。
【図１６】第３の実施の形態に係るモニタ−パターンの
寸法差（Ｌ５−Ｌ４）と露光量との関係に与えるデフォ
ーカスの影響を示すグラフである。
【図１７】第３の実施の形態に係るモニタ−パターンの
寸法差（Ｌ５−Ｌ４）と露光量との関係に与える露光装
置のレンズ収差の影響を示すグラフである。
【図１８】第３の実施の形態に係る露光量較正曲線の傾
きに与えるレンズの各Zernike収差の影響を示すグラフ
である。
【図１９】その他のフォトマスクの平面図を示す。
【図２０】第１の実施の形態に係るフォーカスモニター
方法を使用した半導体装置の製造方法の手順を示すフロ
ーチャートである。
【図２１】従来のフォーカスモニター方法で使用される
モニターパターンを示す概略平面図である。
【図２２】従来のモニターパターンを使用した場合の転
写パターンの長さｌとデフォーカスの関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
１０ フォトマスク ２０ ダイシング相当領域 ４０ デバイスパターン ５０、８０ 参照モニターパターン ６０、６２ 第１フォーカスモニターパターン ５２ 第２フォーカスモニターパターン ７０ マスク基板 ８０ 参照モニターパターン ９０ 露光量モニターパターン
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２６Ｚ ５１６Ｄ (72)発明者 藤澤 忠仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 井上 壮一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2H095 BB03 BB31 BE05 BE08 BE10 5F046 AA25 BA03 CB17 DA02 DA14 DD03 DD06

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マスク基板と、 前記マスク基板上に配置され、開口部とマスク部とを持
    つデバイスパターンと、 前記マスク基板上に配置され、前記デバイスパターンの
    少なくとも一部の領域と同じ平面パターン形状の開口部
    とマスク部とを持つ第１フォーカスモニターパターンと
    を有し、 前記第１フォーカスモニターパターンの開口部とマスク
    部との透過露光光の位相差は、前記デバイスパターンの
    開口部とマスク部との透過露光光の位相差と異なること
    を特徴とするフォトマスク。
  2. 【請求項２】 さらに、 前記マスク基板上に配置され、前記第１フォーカスモニ
    ターパターンの同じ平面パターン形状の開口部とマスク
    部とを持つ、参照モニターパターンを有し、 前記参照モニターパターンの開口部とマスク部の透過露
    光光の位相差は、前記デバイスパターンの開口部とマス
    ク部の透過露光光の位相差と同じであることを特徴とす
    る請求項１の記載のフォトマスク。
  3. 【請求項３】 マスク基板と、 前記マスク基板上に配置され、開口部とマスク部とを持
    つデバイスパターンと、 前記マスク基板上に配置され、前記デバイスパターンの
    少なくとも一部の領域と同じ平面パターン形状の開口部
    とマスク部とを持つ第１フォーカスモニターパターン
    と、 前記マスク基板上に配置され、開口部とマスク部とを有
    し、前記第１フォーカスモニターパターンと同じ平面パ
    ターン形状を有する第２フォーカスモニターパターンを
    有し、 前記第２フォーカスモニターパターンの開口部とマスク
    部の透過露光光の位相差は、前記第１フォーカスモニタ
    ーパターンの開口部とマスク部の透過露光光の位相差と
    絶対値が略同一で逆符号であることを特徴とするフォト
    マスク。
  4. 【請求項４】 前記第１フォーカスモニターパターンの
    開口部とマスク部の透過露光光の位相差は、 露光光源の焦点位置からのずれ距離の変化に対し、ウエ
    ハ上に転写された前記デバイスパターンと前記第１フォ
    ーカスモニターパターンとの対応する部位の寸法差が、
    ほぼ単調増加もしくは単調減少を示す条件を満たすこと
    を特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
  5. 【請求項５】 前記第１フォーカスモニターパターンの
    開口部とマスク部との透過露光光の位相差は、 露光光源の焦点位置からのずれ距離の変化に対し、ウエ
    ハ上に転写された前記参照モニターパターンと前記第１
    フォーカスモニターパターンとの対応する部位の寸法差
    の値が、ほぼ単調増加もしくは単調減少を示す条件を満
    たすことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。
  6. 【請求項６】 前記第１フォーカスモニターパターンの
    開口部とマスク部との透過露光光の位相差および前記第
    ２フォーカスモニターパターンの開口部とマスク部との
    透過露光光の位相差は、 露光光源の焦点位置からのずれ距離の変化に対し、ウエ
    ハ上に転写された前記第１フォーカスモニターパターン
    と前記第２フォーカスモニターパターンとの対応する部
    位の寸法差が、ほぼ単調増加もしくは単調減少を示す条
    件を満たすことを特徴とする請求項３に記載のフォトマ
    スク。
  7. 【請求項７】 前記第１フォーカスモニターパターン
    は、ウエハのダイシング領域に対応する前記マスク基板
    上の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に
    記載のフォトマスク。
  8. 【請求項８】 前記第１フォーカスモニターパターンと
    前記参照モニターパターンは、ウエハのダイシング領域
    に対応する前記マスク基板上の領域に配置されているこ
    とを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。
  9. 【請求項９】 前記第１フォーカスモニターパターンと
    前記第２フォーカスモニターパターンは、ウエハのダイ
    シング領域に対応する前記マスク基板上の領域に配置さ
    れていることを特徴とする請求項３に記載のフォトマス
    ク。
  10. 【請求項１０】 マスク基板と、前記マスク基板上に配
    置され、開口部とマスク部とを持つデバイスパターン
    と、 前記マスク基板上に配置され、前記デバイスパターンの
    少なくとも一部の領域と同じ平面パターン形状の開口部
    とマスク部を持つ露光量モニターパターンとを有し、 前記露光量モニターパターンの開口部とマスク部は、前
    記デバイスパターンの開口部とマスク部に対し、透過露
    光光の位相差が同じで、透過率が異なることを特徴とす
    るフォトマスク。
  11. 【請求項１１】 さらに、 前記マスク基板上に形成され、開口部とマスク部とを有
    し、前記露光量モニターパターンと同じ平面パターン形
    状を持つ参照モニターパターンを有し、 前記参照モニターパターンの開口部とマスク部の透過露
    光光の位相差と透過率は、前記デバイスパターンの開口
    部とマスク部の透過露光光の位相差および透過率と同じ
    であることを特徴とする請求項１０に記載のフォトマス
    ク。
  12. 【請求項１２】 前記露光量モニターパターンの開口部
    の露光光透過率は、ウエハ上にコントラストを有するパ
    ターンの転写が可能な条件を満たす範囲にあることを特
    徴とする請求項１０または１１に記載のフォトマスク。
  13. 【請求項１３】 前記デバイスパターンの開口部と前記
    露光量モニターパターンの開口部とは、透過露光光の透
    過率が、前記デバイスパターンの開口部の露光光の透過
    率に対し２％〜１６％異なることを特徴とする請求項１
    ０または１１に記載のフォトマスク。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    フォトマスクを用いてウエハ上に転写されたデバイスパ
    ターン、参照モニターパターンもしくは第２フォーカス
    モニターパターンのいずれかと、該ウエハ上に転写され
    た第１フォーカスモニターパターンとの対応する部位の
    寸法差と露光光源の焦点からのずれ距離との関係を示す
    フォーカス較正曲線データを準備するステップと、 前記フォトマスクを用いて半導体装置のデバイスパター
    ンを作製するステップと、 前記デバイスパターンを作製するステップにより、ウエ
    ハ上に転写されたデバイスパターン、参照モニターパタ
    ーンもしくは第２フォーカスモニターパターンのいずれ
    かと、該ウエハ上に転写された第１フォーカスモニター
    パターンとの対応する部位の寸法差△Ｌを測定するステ
    ップと、 測定した前記寸法差△Ｌと前記フォーカス較正曲線デー
    タに基づき、露光光源の焦点からのずれ距離△Ｄを検出
    するステップと、 検出した焦点からのずれ距離△Ｄに基づき、露光光源の
    位置を焦点位置に調整するステップとを有することを特
    徴とするフォーカスモニター方法。
  15. 【請求項１５】 前記較正曲線データを準備するステッ
    プは、 露光光源とウエハとの距離が異なる複数の条件下で、そ
    れぞれウエハ上に前記フォトマスクのパターンを転写す
    るステップと、 ウエハ上に転写されたデバイスパターン、参照モニター
    パターンもしくは第２フォーカスモニターパターンと、
    該ウエハ上に転写された第１フォーカスモニターパター
    ンとの対応する部位の寸法差△Ｌを測定するステップと
    を有することを特徴とする請求項１４に記載のフォーカ
    スモニター方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１０〜１３のいずれか１項に記
    載のフォトマスクを用いてウエハ上に転写されたデバイ
    スパターンもしくは参照モニターパターンと、該ウエハ
    上に転写された露光量モニターパターンとの対応する特
    定部位の寸法差と露光量との関係を示す露光量較正曲線
    データを準備するステップと、 前記フォトマスクを用いて半導体装置のデバイスパター
    ンを作製するステップと、 前記デバイスパターンを作製するステップにおいて、ウ
    エハ上に転写されたデバイスパターンもしくは参照モニ
    ターパターンと、転写された第１露光量モニターパター
    ンとの対応する部位の寸法差△Ｌを測定するステップ
    と、 測定した前記寸法差△Ｌと前記露光量較正曲線データに
    基づき、露光光源の露光量の変動値△Ｅを検出するステ
    ップと、 検出した前記露光量の変動値△Ｅに基づき、露光量を調
    整することを特徴とする露光量モニター方法。
  17. 【請求項１７】 前記較正曲線データを準備する工程
    は、 露光量が異なる複数の条件下で、ウエハ上に前記フォト
    マスクのパターンを転写するステップと、 前記ウエハ上に転写されたデバイスパターンもしくは参
    照モニターパターンと該ウエハ上に転写された露光量モ
    ニターパターンとの対応する部位の寸法差△Ｌを測定す
    るステップとを有することを特徴とする請求項１６に記
    載の露光量モニター方法。
  18. 【請求項１８】 前記請求項１４又は１５に記載のフォ
    ーカスモニター方法を用いて、露光光源の焦点位置が管
    理された条件で製造されたことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記請求項１６又は１７に記載のフォ
    ーカスモニター方法を用いて、露光量が管理された条件
    で製造されたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006303498A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Samsung Electronics Co Ltd フォトマスクのテストパターンイメージから印刷されたテストフィーチャーを用いるフォトリソグラフィ工程における焦点変化を測定するシステム及び方法
JP2007103841A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2007147941A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Toppan Printing Co Ltd フォーカスモニターマークを有するフォトマスク及び転写シミュレーション方法
JP2007287742A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Toshiba Corp 測定座標設定システム及び測定座標設定方法
JP2014153673A (ja) * 2013-02-13 2014-08-25 Orc Manufacturing Co Ltd 露光装置
CN105988299A (zh) * 2015-02-02 2016-10-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种掩膜板及扫描曝光机台焦距的监测方法
JP2024525262A (ja) * 2021-06-17 2024-07-12 ケーエルエー コーポレイション 結像条件を推定し改善するための画像コントラストメトリック

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3605064B2 (ja) * 2001-10-15 2004-12-22 株式会社ルネサステクノロジ フォーカスモニタ用フォトマスク、フォーカスモニタ方法、フォーカスモニタ用装置および装置の製造方法
JP3971255B2 (ja) * 2002-07-03 2007-09-05 株式会社東芝 露光量モニタ方法及び半導体デバイスの製造方法
JP3854234B2 (ja) * 2003-02-24 2006-12-06 株式会社東芝 フォーカスモニタ方法及びマスク
DE10324502B3 (de) * 2003-05-26 2005-04-21 Infineon Technologies Ag Photomaske, sowie Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen
JP2005004890A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Yasuo Cho 針状部材を用いたデータ記録再生装置およびデータ記録再生方法
WO2006012388A2 (en) * 2004-07-22 2006-02-02 Kla-Tencor Technologies Corp. Test structures and methods for monitoring or controlling a semiconductor fabrication process
JP2006042267A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Canon Inc 画像処理方法、画像処理装置、およびプログラム
JP4566666B2 (ja) * 2004-09-14 2010-10-20 富士通セミコンダクター株式会社 露光用マスクとその製造方法
DE102005009554B4 (de) * 2005-03-02 2010-04-01 Qimonda Ag Verfahren zur Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts bei der lithographischen Projektion und Verfahren zur Auswertung von Messergebnissen eines Messgeräts für die Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts in einer Halbleiterfertigungsanlage
CN1862385B (zh) * 2005-04-15 2011-08-24 三星电子株式会社 使用测试特征检测光刻工艺中的焦点变化的系统和方法
JP2007010951A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Canon Inc 焦点検出装置及び撮像装置
US20080233487A1 (en) * 2007-03-21 2008-09-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and System for Optimizing Lithography Focus and/or Energy Using a Specially-Designed Optical Critical Dimension Pattern
US7790340B2 (en) * 2007-04-20 2010-09-07 Photronics, Inc. Photomask with detector for optimizing an integrated circuit production process and method of manufacturing an integrated circuit using the same
US7864294B2 (en) * 2007-05-29 2011-01-04 Micron Technology, Inc. Focus sensitive lithographic apparatus, systems, and methods
US7824829B2 (en) * 2007-06-27 2010-11-02 Texas Instruments Incorporated Method of monitoring focus in lithographic processes
JP5104107B2 (ja) * 2007-08-02 2012-12-19 ウシオ電機株式会社 帯状ワークの露光装置及び帯状ワークの露光装置におけるフォーカス調整方法
JP5058003B2 (ja) * 2008-01-25 2012-10-24 株式会社リコー フォトマスクデータ検証用半導体セル、半導体チップ、及びフォトマスクデータ検証方法
CN101923281B (zh) * 2009-06-17 2012-02-15 上海华虹Nec电子有限公司 提高Si/Ge发射极窗口图形保真度的方法
KR20110054393A (ko) * 2009-11-17 2011-05-25 삼성전자주식회사 포토리소그래피 장비의 초점 변화 측정 방법 및 그것을 이용한 반도체 소자의 제조 방법
CN102116978B (zh) * 2009-12-31 2014-07-30 北京京东方光电科技有限公司 Tft-lcd阵列基板、多层图形尺寸检测方法和设备
TWI435151B (zh) * 2010-12-20 2014-04-21 Au Optronics Corp 陣列基板
US9411223B2 (en) 2012-09-10 2016-08-09 Globalfoundries Inc. On-product focus offset metrology for use in semiconductor chip manufacturing
US9411249B2 (en) 2013-09-23 2016-08-09 Globalfoundries Inc. Differential dose and focus monitor
CN104914599B (zh) * 2015-06-03 2018-05-04 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种液晶阵列基板
US10739685B2 (en) * 2018-02-14 2020-08-11 Qoniac Gmbh Process control method for lithographically processed semiconductor devices
CN109557738B (zh) * 2018-12-21 2022-06-10 惠科股份有限公司 测试线路、测试方法及显示面板
TWI781335B (zh) * 2019-07-19 2022-10-21 德商科尼亞克公司 先進工藝控制方法及晶片製造元件
CN112346296B (zh) * 2019-08-06 2025-07-22 科尼亚克有限公司 用于经光刻加工的半导体器件的工艺控制方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US100012A (en) * 1870-02-22 Improvement in umbrellas
US182521A (en) * 1876-09-26 Improvement in hair-curling irons
JP2922715B2 (ja) * 1992-06-02 1999-07-26 三菱電機株式会社 位相シフトパターンの欠陥修正方法
US5300786A (en) 1992-10-28 1994-04-05 International Business Machines Corporation Optical focus phase shift test pattern, monitoring system and process
JP2803963B2 (ja) 1993-03-26 1998-09-24 財団法人鉄道総合技術研究所 トロリ線の高さ・偏位測定方法
KR0164078B1 (ko) 1995-12-29 1998-12-15 김주용 노광 에너지와 포커스를 모니터 하는 오버레이 마크
JP3761357B2 (ja) 1999-02-22 2006-03-29 株式会社東芝 露光量モニタマスク、露光量調整方法及び半導体装置の製造方法
JP3949853B2 (ja) 1999-09-28 2007-07-25 株式会社東芝 露光装置の制御方法及び半導体製造装置の制御方法
JP3848037B2 (ja) 1999-12-28 2006-11-22 株式会社東芝 フォーカスモニタマスク及びフォーカスモニタ方法
US6440616B1 (en) * 1999-09-28 2002-08-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Mask and method for focus monitoring
US6562522B1 (en) * 1999-10-29 2003-05-13 Intel Corporation Photomasking
US6701512B2 (en) 2001-01-24 2004-03-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Focus monitoring method, exposure apparatus, and exposure mask
JP3906035B2 (ja) 2001-03-29 2007-04-18 株式会社東芝 半導体製造装置の制御方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006303498A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Samsung Electronics Co Ltd フォトマスクのテストパターンイメージから印刷されたテストフィーチャーを用いるフォトリソグラフィ工程における焦点変化を測定するシステム及び方法
JP2007103841A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2007147941A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Toppan Printing Co Ltd フォーカスモニターマークを有するフォトマスク及び転写シミュレーション方法
JP2007287742A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Toshiba Corp 測定座標設定システム及び測定座標設定方法
JP2014153673A (ja) * 2013-02-13 2014-08-25 Orc Manufacturing Co Ltd 露光装置
CN105988299A (zh) * 2015-02-02 2016-10-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种掩膜板及扫描曝光机台焦距的监测方法
JP2024525262A (ja) * 2021-06-17 2024-07-12 ケーエルエー コーポレイション 結像条件を推定し改善するための画像コントラストメトリック
JP7675204B2 (ja) 2021-06-17 2025-05-12 ケーエルエー コーポレイション 結像条件を推定し改善するための画像コントラストメトリック

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