JP3848301B2 - レジスト感度の評価方法及びレジストの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造におけるリソグラフィー工程に使用されるレジスト感度の評価方法、及びレジストの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等の半導体装置の製造におけるフォトリソグラフィー工程では、露光装置にて回路パターンが形成されたフォトマスクを露光して、半導体基板上に塗布されたレジスト膜に回路パターンを転写する。半導体装置の高性能化及び高集積化に伴い、フォトマスクに描画された回路パターンを半導体基板上に転写するパターン形成には、転写できる回路パターンの微細化が要求されている。縮小投影露光装置の結像性能は、レイリーの式による光学結増理論から評価できる。露光装置の解像力Ｒは、露光光の波長λに比例し、開口数ＮＡに反比例する。また、焦点深度ＤＯＦは、露光光の波長λに比例し、開口数ＮＡの二乗に反比例する。したがって、半導体装置の微細化の要求に対して、これまでは露光波長の短波長化、投影レンズの高ＮＡ化とそれに伴ったプロセス改善が行われてきた。しかしながら、近年の半導体装置のさらなる微細化要求に対しては、露光量裕度および焦点深度ＤＯＦのプロセスマージンの確保が極めて困難となってきている。このため、半導体装置の微細化により、製造歩留まりの大きな低下を招いている。
【０００３】
少ないプロセスマージンでフォトリソグラフィ工程を行うためには、プロセスマージンを消費する誤差の精密な分析と誤差配分（エラーバジェット）が重要視されてきている。例えば、半導体基板上に多数のチップを同じ設定露光量で露光したつもりでも、レジストの感度変化、ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）、現像のウェハ面内の不均一性、レジスト膜のウェハ面内膜厚変動などが原因となって、実効的な適正露光量がばらつき、歩留まりの低下を引き起こしていた。そのために、少ないプロセスマージンを有効に使用し、歩留まりの低下を防ぐために、より高精度に露光量及びフォーカスをモニタして、フィードバック、又はフィードフォワードする露光量及びフォーカスの制御方法が要求される。それと同時に、各プロセスユニットごとに、プロセスマージンを消費する誤差要因の精密な分析を行い、その分析結果を基に、主要な誤差要因の改善を施す必要もある。
露光量及びフォーカス管理について、使用する縮小投影露光装置において半導体基板上で解像しない周期で、透過部と遮光部の寸法比を一方向に連続的に変えたパターンを配置したフォトマスクにより、露光量に傾斜分布を持たせて露光する露光量モニタ法、及び、相互に位相差がある菱形パターンがデフォーカスに対して異なるパターン寸法特性を示すことよりフォーカスモニタを行う方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、レジスト感度の管理方法としては、所望パターンの配置されたマスクを露光装置を介してレジスト上に転写し、転写パターンの寸法を測長することで、レジストの感度を求める方法や、露光装置の解像力より十分に大きなパターンを用いて膜抜け感度を求める方法などが一般に知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０２２８２号公報（第５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、微細加工においては、半導体装置のパターン寸法の加工精度や均一性を求めるために、フォトリソグラフィの露光条件を高精度に制御することが重要となる。レジスト感度の管理は、露光量裕度、及び、フォーカスマージンの少ない微細なパターンや、微細な孤立パターンになる程重要である。しかしながら、転写パターンの寸法によるレジスト感度の評価方法では、変動要因として露光装置の露光量だけでなくフォーカスによっても変化する。したがって、転写パターンの寸法を測長する方法による測定結果からは、レジスト感度の変動とフォーカスの変動による影響を分離して判定することはできなかった。また、膜抜け感度によるレジスト感度の評価方法では、膜抜け感度付近における残存レジスト膜厚変化が急峻であるため、残存レジスト膜厚に対応する露光量を正確に求めることは困難である。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決し、レジスト感度を高精度に判定できるレジスト感度の評価方法及びレジストの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、（イ）検査対象レジスト膜に露光装置により検査露光量で露光量モニタマークを露光するステップと、（ロ）検査対象レジスト膜に転写された露光量モニタマークの検査転写像から露光量により変動する検査特徴量を測定するステップと、（ハ）検査特徴量から感度校正データを用いて検査対象レジスト膜の検査レジスト感度を算出するステップとを含むレジスト感度の評価方法であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、（イ）標準レジスト膜に露光装置により設定露光量で露光量モニタマークを露光する工程と、（ロ）標準レジスト膜に転写した露光量モニタマークの校正転写像から露光量により変動する校正特徴量を測定する工程と、（ハ）設定露光量と校正特徴量との関係を感度校正データとして取得する工程と、（ニ）検査対象レジスト膜に露光装置により検査露光量で露光量モニタマークを露光する工程と、（ホ）検査対象レジスト膜に転写された露光量モニタマークの検査転写像から露光量により変動する検査特徴量を測定する工程と、（ヘ）検査特徴量から感度校正データを用いて検査対象レジスト膜の検査レジスト感度を算出する工程と、（ト）検査露光量と検査レジスト感度とのレジスト感度差を算出する工程と、（チ）レジスト感度差に基いて検査対象レジストのレジスト感度を調整する工程とを含むレジストの製造方法であることを要旨とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
本発明の実施の形態の説明に用いる露光装置は、例えば、図１に示すような縮小投影露光装置（ステッパ）で、縮小率は１／４としている。光源２として、波長λ：２４８ｎｍのクリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザを用い、照明光学系３には、フライアイレンズ及びコンデンサレンズが含まれる。照明光学系３のコヒーレンスファクタσは、０．３である。投影光学系５は、投影レンズと瞳絞り等により構成され、レンズ開口数ＮＡは、０．６である。光源２から出射される露光光は、照明光学系３と投影光学系５との間に設置されたフォトマスク４のパターンをステージ６上の半導体基板１に縮小投影する。なお、説明の便宜上、露光装置の縮小率を１／４としているが、任意の縮小比でもよいことは勿論である。以下の説明において、フォトマスク４上のパターンの寸法としては、断りのない限り半導体基板１上に縮小投影された寸法に換算して記述する。
【００１２】
フォトマスク４には、例えば図２の平面図、及び図３のＡＡ断面図に示すように、透明基板１１の表面に設けられた遮光膜１２の間に複数のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン１５ａ〜１５ｃの回折格子を有する露光量モニタマークが配置されている。例えば、Ｌ／Ｓパターン１５ａは、周期がＰで、ライン幅Ｗの複数のライン部１３ａがスペース幅Ｓの複数のスペース部１４ａを挟んで平行に配列されている。Ｌ／Ｓパターン１５ｂ、１５ｃも同様に、周期がＰで、複数のライン部１３ｂ、１３ｃがそれぞれ、複数のスペース部１４ｂ、１４ｃを挟んで平行に配列されている。Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃの周期Ｐは同一であるが、スペース幅Ｓあるいはライン幅Ｗはそれぞれ異なる。例えば、図２ではスペース幅ＳはＬ／Ｓパターン１５ａで最小で、Ｌ／Ｓパターン１５ｂ、１５ｃの順に広くなっている。
【００１３】
Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃでは、周期Ｐが露光装置の限界解像度以下となるように、
Ｐ＜λ／｛（１＋σ）＊ＮＡ｝ ・・・ （１）
と設定されている。露光装置でフォトマスク４に配置されたＬ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃを、照明光学系３で照明する場合、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃを透過する露光光の１次以上の回折光は、投影光学系５の投影レンズの瞳に遮られ、直進する０次回折光のみが瞳に入るようになる。したがって、半導体基板１上には、一様な０次回折光の分布が生じるだけで、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃは結像されない。そして、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃの開口比、即ちスペース幅Ｓに応じて、半導体基板１表面上に露光量が異なるフラット露光となって到達する。このため、露光装置の設定露光量が同じでもＬ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃのスペース幅Ｓに応じて露光量が変化する。また、露光量は、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃのパターンが半導体基板１表面で解像しないため、フォーカス変動の影響を取り除くことができる。実施の形態の説明に用いる露光装置（λ：２４８ｎｍ、ＮＡ：０．６、σ：０．３）の場合、（１）式の条件を満たす周期Ｐは、略３１８ｎｍ以下となる。実施の形態では、周期Ｐを３００ｎｍとしている。
【００１４】
実施の形態では、図４に示すように、フォトマスク４に配置する露光量モニタマーク１６は、例えば、紙面左上端のブロック１７ａから右方向にブロック１７ｂ、１７ｃ、・・・と２０ブロック、下方向に１２ブロックのマトリックス状で、右下端のブロック１７ｚまで計２４０ブロックに分けられいる。ブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚには、図４に示したようなＬ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃの一つが配置される。ブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚのそれぞれのＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓは、ブロック１７ａで最小であり、ブロック１７ｂ、１７ｃ、・・・と順にスパース幅は広くなり、ブロック１７ｚではスペース幅Ｓが最大となっている。実施の形態では、スペース幅Ｓは、０．６２５ｎｍ刻みで変化させてある。露光量モニタマーク１６を有するフォトマスク４を用いると、ブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚに配置されたＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓに対応して段階的に増加するような露光量分布を有するパターンを半導体基板１に投影することができる。露光装置の設定露光量に対して、Ｌ／Ｓパターンの開口率に応じた実効露光量で半導体基板１は露光される。例えば、スペース幅Ｓが減少すると、実効露光量も減少することになる。即ち、Ｌ／Ｓパターンのスペース幅Ｓは、一定の設定露光量に対して、実効露光量の指標として用いることができる。
【００１５】
実施の形態に係るレジスト感度の評価方法では、露光装置を用いて設定露光量で露光量モニタマーク１６を標準レジスト膜に投影し転写像を形成する。露光量モニタマーク１６の転写像は、段階的に増加する露光量分布に対応したレジスト膜厚分布を有するパターンとなる。露光量モニタマーク１６の転写像のうち、レジスト膜が溶解して抜けきって下地膜が露出する膜抜け実効露光量に対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓが求められる。検査対象レジストのレジスト感度を測定する場合、まず、設定露光量と標準レジスト膜の膜抜け実効露光量に相当するスペース幅Ｓとの関係を求めておく。そして、検査設定露光量で、検査対象のレジスト膜に露光量モニタマーク１６を転写して、膜抜けしたＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを求める。求めた検査対象レジスト膜のスペース幅Ｓが、測定に用いた検査設定露光量での標準レジスト膜の膜抜け実効露光量に相当するスペース幅Ｓと異なれば、レジスト感度が検査対象レジスト膜と標準レジスト膜とでは異なることを示している。設定露光量での膜抜けＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓをレジスト感度の特徴量とする。検査対象レジスト膜のレジスト感度の特徴量を求めて標準レジスト幕の特徴量と比較することによりレジスト感度差を評価することができる。
【００１６】
まず、Ｌ／Ｓパターンの膜抜け感度に対応するスペース幅Ｓ測定方法を説明する。例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板１上に反射防止膜を、スピン塗布後加熱処理をして形成する。反射防止膜の厚さは、例えば６０ｎｍである。標準レジストに相当する化学増幅系ポジ型レジストを、スピン塗布し、例えば厚さが０．４μｍのレジスト膜を形成する。塗布後、例えば、約１００℃、９０秒でプリベーク処理を行う。なお、反射防止膜やレジスト膜のスピン塗布及びプリベーク処理は、露光装置に連結された塗布現像装置（図示省略）内で行なわれる。プリベーク処理が終了した半導体基板１を露光装置に搬送し、フォトマスク４に設けられた図４の露光量モニタマーク１６が露光される。露光が終了した半導体基板１を塗布現像装置に搬送する。塗布現像装置で、例えば、約１００℃、９０秒でＰＥＢを行った後、０．２７規定のアルカリ現像液にて６０秒で現像を行う。現像処理により半導体基板１上に形成されたパターンを光学顕微鏡で観察する。
レジスト膜２２に露光量モニタマーク１６が転写されたレジストモニタパターン２６は、例えば、図５に示すように、露光量モニタマーク１６の複数のブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚに対応して、複数の転写領域２５ａ、２５、ｂ、２５ｃ、・・・、２５ｚが形成される。露光量モニタマーク１６の複数のブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚの各Ｌ／Ｓパターンは、レジスト膜上では解像せず、段階的に増加する分布のレジスト感度のフラット露光となる。したがって、現像後のレジストモニタパターン２６には、段階的に増加するレジスト感度に対応してレジスト膜厚の分布が生じる。
【００１７】
例えば、転写領域２５ａ〜２５ｃ、・・・、２５ｆでは、図６に示すように、半導体基板１上の反射防止膜２１に形成された平坦なレジスト膜の転写像２６ａとなる。転写領域２５ａ〜２５ｃ、・・・、２５ｆのレジスト膜の厚さは、レジスト感度の増加に対応して徐々に減少している。光学顕微鏡で転写像２６ａを観察すると、転写領域２５ａから転写領域２５ｆまでは、レジスト膜が徐々に薄くなるに伴い、干渉の影響で徐々に明るく見える。転写領域２５ｇから転写領域２５ｊの間は、レジスト膜中の薄膜干渉効果により発生した定在波により溶解速度が極小になっているためレジスト膜の減少率が小さく、顕微鏡により変化を観察することは困難な領域である。転写領域２５ｋから転写領域２５ｐでの転写像２６ｂは、図７に示すように、レジスト膜の厚さは更に減少していき、レジスト膜の下地の反射防止膜２１の色が透けて見え始め徐々に色が変化していく。転写領域２５ｑから転写領域２５ｓでの転写像２６ｃは、図８に示すように、レジスト膜の残渣であり、レジスト膜の一部が除去され下地の反射防止膜２１が露出し始めた影響で不均一な色となっている。更に、転写領域２５ｔから転写領域２５ｚでは、図８に示すように、レジスト膜が完全に溶解し、下地の反射防止膜２１の表面が露出している。このように、レジストモニタパターン２６の顕微鏡像から、レジスト膜が溶解して抜けきった境界の転写領域２５ｑを容易に認識できる。レジスト膜が溶解して抜けきる境界の転写領域２５ｑに対応する露光量モニタマーク１６のＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓをレジスト感度の特徴量として取得する。
【００１８】
標準レジストを用いて、露光装置の設定露光量を変化させてレジスト感度の特徴量としてのスペース幅Ｓを測定する。測定した特徴量のスペース幅Ｓに対応する設定露光量をレジスト感度として、図１０に示すように、スペース幅Ｓとレジスト感度ＥＤｅの感度判定データとして校正曲線を作成する。設定露光量は、５ｍＪ／ｃｍ2 から２５ｍＪ／ｃｍ2 まで０．２ｍＪ／ｃｍ2 刻みで増加させている。例えば、標準レジスト膜を用いて設定露光量７．５ｍＪ／ｃｍ2で露光量モニタマーク１６を転写すると、図１０に示すように、膜抜け感度に相当するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓは約２５０ｎｍである。検査設定露光量を用いて、検査対象レジスト膜で膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓが２５０ｎｍと求まれば、レジスト感度は７．５ｍＪ／ｃｍ2となる。検査設定露光量が、７．５ｍＪ／ｃｍ2と異なれば、検査対象レジストと標準レジストはレジスト感度差があることになる。膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓが狭い方がレジスト感度ＥＤｅの変化が大きいことがわかる。図１０のスペース幅Ｓとレジスト感度ＥＤｅとの関係を最小二乗近似により求めると、
ＥＤｅ＝０．０００８＊Ｓ２−０．４８＊Ｓ＋７７．５２３ ・・・（２）
となる。実施の形態においては、（２）式をレジスト感度の感度判定データとして用いることによっても、検査対象レジスト膜の膜抜け感度に対応するスペース幅Ｓを特徴量として、レジスト感度を求めることができる。スペース幅Ｓに対応するレジスト感度ＥＤｅを、測定に用いた設定露光量と比較することにより、標準レジストに対する相対的なレジスト感度を評価することが可能となる。
【００１９】
例えば、設定露光量７．５ｍＪ／ｃｍ2で検査対象レジスト膜の膜抜け感度に対応するスペース幅Ｓが２４５ｎｍであれば、レジスト感度は、図１０より７．９ｍＪ／ｃｍ2と求まり、レジスト感度は、標準レジストと比べ約５％高くなっていることがわかる。
【００２０】
更に、標準レジストと検査対象レジストのレジスト感度差に基いて、検査対象レジストの感度調整を行い、標準レジストと許容誤差の範囲以内のレジスト感度に調整したレジストを調合することができる。したがって、新規ロットのレジストに対して実施の形態に係る評価方法を適用することにより、レジスト感度を高精度に管理することができ、レジスト感度の変動が抑制されたレジストを製造することが可能となる。
【００２１】
次に、実施の形態に係るレジスト感度の評価方法及びレジストの製造方法を、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。ここで、レジスト感度を判定する「特徴量」は、上記したように、実施の形態では、露光装置の設定露光量で転写される露光量モニタマーク１６の転写像の膜抜けに対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを用いている。その他にも、特徴量としては、露光装置の設定露光量で転写される露光量モニタマークの転写像の変化に対応する物理量を用いることができる。例えば、転写像の膜厚を特徴量として用いることもできる。また、転写像が実効露光量に対応してパターン変形する場合は、パターン変形量を特徴量として用いることができる。
【００２２】
（イ）まず、ステップＳ８０で、予め準備されている標準レジストを半導体基板１上の反射防止膜にスピン塗布する。
【００２３】
（ロ）半導体基板１及び図４に示す露光量モニタマーク１６を有するフォトマスク４を、図１に示す露光装置に設置する。ステップＳ８１で、設定露光量で、標準レジスト膜に露光量モニタマーク１６を投影し、ＰＥＢ後に現像を行う。その結果、図５に示すレジストモニタパターン２６が転写される。
【００２４】
（ハ）ステップＳ８２で、レジストモニタパターン２６の校正転写像から膜抜け感度に相当するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを求める。露光装置の設定露光量を変化させて膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓを測定する。膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓを校正特徴量として、各校正特徴量に対応する設定露光量をレジスト感度とする。そして、校正特徴量とレジスト感度との関係を感度判定データとして取得する。
【００２５】
（ニ）ステップＳ８３で、新規ロットの検査対象レジスト膜を新たに半導体基板１上の反射防止膜上にスピン塗布する。
【００２６】
（ホ）検査対象レジスト膜が塗布された半導体基板１及び露光量モニタマーク１６を有するフォトマスク４を、露光装置に設置する。ステップＳ８４で、検査露光量で、検査対象レジスト膜に露光量モニタマーク１６を投影し、ＰＥＢ後に現像を行う。その結果、検査対象レジストモニタパターンが転写される。
【００２７】
（ヘ）ステップＳ８５で、検査対象レジストモニタパターンの検査転写像から膜抜け感度に相当するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを検査転写像の検査特徴量として求める。感度判定データから、検査対象レジスト膜で測定された検査転写像の検査特徴量に相当する検査レジスト感度を取得する。
【００２８】
（ト）ステップＳ８５で、検査露光量に対応するレジスト感度と、検査対象レジスト膜の検査レジスト感度との差をレジスト感度差として算出し、レジスト感度の判定基準と比較する。
【００２９】
（チ）レジスト感度差が判定基準以上であれば、ステップＳ８７で、予め測定してあるレジスト添加物量とレジスト感度の変化量の関係に基いて、検査対象レジストの組成を調整する。調整後、ステップＳ８３〜ステップＳ８６の手順で、調整された検査対象レジスト膜の感度差を算出し、レジスト感度の判定基準以下になるまで繰り返す。
【００３０】
実施の形態によれば、新規ロットレジストを、標準レジストとのレジスト感度差が判定基準以下になるように高精度で調整することができる。
【００３１】
次に、実施の形態に係るレジスト感度の評価方法を適用した、新規ロットのレジストの製造方法の実施例を説明する。
【００３２】
標準レジストの製造は以下のレシピで行う。ポリヒドロキシスチレンのフェノールの水酸基（３５％）をターシャリブトキシカルボニル基で保護したポリマーを重量分率で９倍のプロピレングリコールに溶解する。光酸発生剤（感光剤）としてトリフェニルスルホニウムトリフルオロスルホン酸をポリマー固形分量に対して５重量％添加する。更に、酸トラップ剤としてトリフェニルアミンを光酸発生剤に対して５モル％添加して標準レジストを作成する。作成した標準レジスト膜に対して、露光装置を用いて露光量モニタマーク１６を転写して、レジスト感度の感度判定データを作成する。
【００３３】
次に、標準レジストと同様のレシピで新規ロットのレジストを製造する。新規ロットのレジストを半導体基板１表面にスピン塗布し、検査対象レジスト膜を形成する。検査対象レジスト膜に対して実施の形態に係るレジスト感度の評価方法により、膜抜け感度に対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを測定する。その結果、検査対象レジスト膜のレジスト感度が、標準レジストに比べて５％低い。
【００３４】
そこで、予め測定された光酸発生剤の添加量とレジスト感度の変化量との関係より、標準レジストとのレジスト感度差分に相当する光酸発生剤を添加して、新規ロットレジストの調整を行う。調整後の新規ロットレジストを、再度半導体基板に塗布して実施の形態に係るレジスト感度の評価方法によりレジスト感度を評価したところ、標準レジストとのレジスト感度差は１％以下と許容誤差以下に調整することができる。
【００３５】
また、上記例とは逆に、新規ロットレジストの抜け露光量が標準レジストに比べて、例えば５％高い場合は、予め測定された酸トラップ剤の添加量とレジスト感度の変化量との関係より、標準レジストとのレジスト感度差分に相当する酸トラップ剤を添加すればよい。
【００３６】
なお、上述の説明では、露光量モニタマーク１６としては、回折格子として機能するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを変化させたパターン群を配置したものを用いている。しかし、回折格子はＬ／Ｓパターンに限定されたものではなく、周期的なホールパターンや菱形の繰り返しパターン等を配置して形成することも可能である。
また、半導体基板１表面上の露光量が、フォーカスの変動により変動しないフラット露光になるよう十分大きな開口パターンを用いて、開口パターンを通過する光強度比を段階的に変化するようフォトマスクの透明基板上に半透明膜を段階的に膜厚を変化させて配置して用いてもよい。
実施の形態に係るレジスト感度の評価方法では、特徴量としてレジスト膜が溶解して抜けきる膜抜け感度に対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、標準レジスト膜のレジスト感度に対するレジスト残膜量を膜厚計等で測定し、検査対象レジスト膜のレジスト残膜量の膜厚差に基いて評価することも可能である。
【００３７】
さらには、現像後のレジスト膜厚ではなく、露光後、もしくはＰＥＢ後のレジスト膜厚の変化を測定してもよい。露光により、レジスト膜に含まれる感光性組成物である高分子が光化学反応により架橋切断等により高分子の重合連鎖の状態が変化する。その結果、レジスト膜の露光部と非露光部に厚さの差が生じるためである。
【００３８】
（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる露光量モニタマーク３６は、図１２の平面図及び図１３のＢＢ断面図に示すように、透明基板１１上の遮光膜１２に、例えば、複数の遮光材料のライン部３３ａ〜３３ｏのライン幅Ｗｅと、透明基板１１が露出したスペース部３４ａ~３４ｐのスペース幅Ｓｅとを一定の割合で減少及び増加させることにより開口率を段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子である。Ｌ／Ｓパターンは、一定の周期Ｐｅで周期的に配列されている。露光量モニタマーク３６の中央のライン部３３ｈから紙面に向かって右及び左側に向かって開口率、即ちスペース幅Ｓｅは増加している。中央のライン部３３ｈで開口率：０％であり、左右端のライン部３３ａ、３３ｏでは開口率：１００％に近い最大値となる。周期Ｐｅが、図１の露光装置において、（１）式で表わされる限界解像度以下のとき、露光される回折格子パターンは、半導体基板１上では解像されない。実施の形態の第１の変形例でも、実施の形態同様に、周期Ｐｅは、露光装置の限界解像度以下の３００ｎｍとしている。したがって、露光量モニタマーク３６の回折格子のパターンはレジスト膜上で解像されない。ライン部３３ａ〜３３ｏ間のスペース部３４ａ〜３４ｐを回折して透過する露光光の強度は、開口率に応じて変化する。露光量モニタマーク３６を露光して得られるレジストパターンは、転写されるレジストの感度曲線に応じて、左右端で傾斜側壁が形成され、更に露光量に応じて左右端が縮小後退する。転写された露光量モニタマーク３６の転写像幅を特徴量として、レジスト感度の測定ができる。実施の形態の第１の変形例では、露光量モニタマーク３６として開口率を中央から両端に向かって段階的に増加させたＬ／Ｓパターンの回折格子を用い、レジスト感度の特徴量として、露光量モニタマーク３６の転写像幅を用いる点が、実施の形態と異なる。他の構成は、実施の形態と同様であるので重複した記載は省略する。
【００３９】
図１４には図１２に示した露光量モニタマーク３６を露光した際に得られる半導体基板１上のレジスト膜表面でのＢＢ断面方向における光強度分布を示している。例えば、露光量モニタマーク３６のライン部３３ｈの中心を位置の原点とする。露光強度は、露光量モニタマーク３６の原点位置で０であり、左右側端のスペース部３４ａ、３４ｐの位置で１となる。レジスト膜面上には、露光量モニタマーク３６で回折された０次回折光のみが照射されるため、光強度分布はスペース部のスペース幅Ｓｅの面積の２乗に比例した分布となる。
【００４０】
次に、図１４に示した露光量分布を有する露光量モニタマーク３６を用いて、レジスト感度を測定する手順を説明する。まず、図１５に示すように、半導体基板１上の反射防止膜２１表面にレジスト膜３７をスピン塗布する。露光装置により、塗布されたレジスト膜３７に露光量モニタマーク３６を露光する。実施の形態の第１の変形例では、ポジ型レジストを使用しているので、露光光が照射された部分ではレジスト成分の高分子が架橋切断される。したがって、露光あるいはＰＥＢ後に、図１６に示すように、露光量モニタマーク３６に対応して、露光レジスト膜３７ａの間の非露光領域に転写像３８ａが潜像として形成される。露光レジスト膜３７ａと転写像３８ａとは、高分子の構造が異なるため、厚さあるいは屈折率等の光学特性が異なる。ＰＥＢ後の現像処理により露光レジスト膜３７ａが溶解し、図１７に示すように、反射防止膜２１上に転写像３８ｂが形成される。転写象３８ａ、３８ｂは、図１４の露光光の光強度分布と転写されるレジストの感度曲線とに応じて、左右端で傾斜側壁が形成され、更に露光量に応じて左右端が縮小後退する。転写象３８ａ、３８ｂの転写像幅Ｌｓ、Ｌｔは、段差計あるいは光学式の線幅測長装置で測定することができる。標準レジスト用いて、露光装置の設定露光量を変化させて露光を行い、転写像幅ＬｓあるいはＬｔと設定露光量の関係から、図１８に示すように、特徴量の転写像幅ＬｓあるいはＬｔとレジスト感度ＥＤｅとの校正曲線を得ることができる。図１８の関係を感度判定データとして用いることによって、検査対象レジスト膜のレジスト感度を高精度に評価することができる。
例えば、検査対象レジスト膜に、露光装置の標準設定露光量で露光量モニタマーク３６を転写する。現像後に得られた転写像幅を段差計あるいは光学式の線幅測長装置等により測定する。測定した転写像幅から、図１８の校正曲線の関係を用いて、レジスト感度を求める。求めたレジスト感度から、検査対象レジストの標準レジストに対する相対的なレジスト感度が得られる。
【００４１】
また、現像後のレジスト膜の膜減り量を段差計で測定したところ、図１９に示すように、転写像３８ｂの左右端で傾斜側壁に対応する位置でレジスト膜の膜減り量が変化するプロファイルが得られる。このように、レジスト膜の膜減り量を用いても転写像幅Ｌｔに対応する特徴量が求められる。したがって、図１８と同様の校正曲線を得ることができ、検査対象レジスト膜のレジスト感度を評価することが可能となる。レジスト膜の膜減り量の測定方法としては、段差計以外にも光学的な膜厚計を用いることができる。
【００４２】
更に、膜減り量の測定に、図２０に示すように、複数の露光量モニタマーク３６を開口部３１の間に等間隔で周期的に並べたフォトマスクを用いてもよい。この場合、図２１に示すように、半導体基板１上の反射防止膜２１表面に塗布されたレジスト膜に転写された複数の転写像３８ｃに対して、スキャッタメトリを用いてレジスト膜の膜減り量を測定することができる。スキャッタメトリでは、転写像３８ｃのパターンに特定の角度で光を入射し、回折させて得られる回折光強度を測定する。予め求めてあるパターンプロファイルと測定した回折光強度の関係と照らし合わせて、転写像３８ｃの膜厚分布を求めることができる。このように、転写像３８ｃの膜減り量から求めた特徴量とレジスト感度との関係を用いて、検査対象レジスト膜のレジスト感度を高精度に評価することができる。
【００４３】
なお、実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマーク３６では、Ｌ／Ｓパターンの開口率を左右両方向に増加させた対称な構造のパターンを用いている。しかし、開口率を約０％から１００％に一方向のみに変化させたパターンであってもよいことは勿論である。この場合、レジスト膜の転写像は、開口率が０％側の一端は縮小後退せず、開口率が１００％側の他端が縮小後退して傾斜側壁が形成される。
【００４４】
（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる露光量モニタマーク４６は、図２２の平面図及び図２３のＣＣ断面図に示すように、透明基板１１上に設けられた遮光膜１２に、例えば紙面の上下方向に延在し、長手方向に直交する方向で互いに対向して配置された位置検出パターン４５ａ、４５ｂと、位置検出パターン４５ａ、４５ｂの間に開口部４１及び露光傾斜部４２を有する露光量モニタパターン４０とを備えている。開口部４１は、遮光膜１２を挟んで位置検出パターン４５ａ側に配置されている。露光傾斜部４２は、開口部４１と位置検出パターン４５ｂの間に、それぞれに接して配置されている。なお、露光傾斜部４２は、位置検出パターン４５ｂに接して配置されているが、露光傾斜部４２と位置検出パターン４５ｂとの間を離して、遮光膜１２が介在するような配置でもよい。
【００４５】
露光傾斜部４２は、複数の遮光材料のライン部４３ａ〜４３ｋのライン幅と、透明基板１１が露出したスペース部４４ａ〜４４ｌのスペース幅とを一定の割合で増加及び減少させることにより開口率を一方向に段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子である。Ｌ／Ｓパターンは、（１）式で表わされる限界解像度以下の一定の周期で配列されている。露光傾斜部４２の開口部４１に隣接するライン部４３ａから紙面の右側に向かって開口率、即ちスペース幅は減少している。露光傾斜部４２に隣接する開口部４１で開口率：１００％であり、右端の位置検出パターン４５ｂ側のライン部４３ｋでは開口率：０％となる。実施の形態の第２の変形例では、例えば、位置検出パターン４５ａの左端から位置検出パターン４５ｂの右端までの距離ＬＭは約３０μｍとしている。また、ＣＣ断面方向の位置検出パターン４５ａ、４５ｂの幅は約２μｍで、開口部４１及び露光傾斜部４２の幅はそれぞれ約１４μｍ及び８μｍとしている。
【００４６】
露光量モニタマーク４６を露光装置により半導体基板１上に投影すると、図２４に示すような露光強度分布が得られる。ここで、露光の位置の原点は、位置検出パターン４５ａ、４５ｂの間の中心点である。また、露光強度は、位置検出パターン４５ａ、４５ｂあるいは開口部４１を透過する露光光の露光量で規格化した値である。したがって、図２４に見られるように、位置検出パターン４５ａ、４５ｂ、及び開口部４１の露光強度分布ＬＩ１、ＬＩ４、及びＬＩ２は一定値の１となる。露光傾斜部４２では、露光強度分布ＬＩ３は開口部４１端から位置検出パターン４５ｂ端までスペース部４４ａ〜４４ｌのスペース幅に対応して減少している。
【００４７】
図２４において、例えば、レジスト膜の膜抜け感度の露光量に対応する露光強度を実効露光強度ＬＩｅとする。露光傾斜部４２の露光強度分布ＬＩ３が実効露光強度ＬＩｅとなる位置Ｄから、開口部４１の左端までの幅Ｍｉｎの領域が、露光量モニタパターン４０の膜抜け感度領域となる。したがって、現像処理により形成されるレジストモニタパターン５８では、図２５に示すように、レジスト膜５７の間に露光量モニタマーク４６の位置検出パターン４５ａ、４５ｂに対応した位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂと、開口部４１及び開口部４１の右端から露光傾斜部４２の位置Ｄの間に対応したレジスト開口部５１が形成される。また、露光傾斜部４２に対応する転写像５６の左端には傾斜側壁５９が形成される。なお、図２５では、簡単のためレジストモニタパターン５８だけを示し、反射防止膜や半導体基板等の下地層は図示を省略している。
【００４８】
レジスト開口部５１は、図２４で示した露光傾斜部４２の位置Ｄから、開口部４１の左端までの幅Ｍｉｎとなる。露光装置の設定露光量を変化させると、レジスト感度ＬＩｅが変化し、露光強度分布ＬＩ３における膜抜け感度の位置Ｄが変化する。例えば、設定露光量が大きくなると位置Ｄは位置検出パターン４５ｂの方向にずれ、幅Ｍｉｎが増加する。一方、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの中心間は、幅Ｍｏｕｔである。露光装置の設定露光量を変化させた場合でも、幅Ｍｏｕｔは変化しない。したがって、幅Ｍｉｎの中心Ｃ１と幅Ｍｏｕｔの中心Ｃ２の差である相対位置ずれ量Δｄは、レジスト感度の変動に対応する。実施の形態の第２の変形例では、レジスト開口部５１の中心Ｃ１と、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの間の中心Ｃ２とを測定して求めた相対位置ずれ量Δｄを特徴量としてレジスト感度を求め、レジスト感度を評価する点が、実施の形態あるいは実施の形態の第１の変形例とは異なる。他の点は、同様であるので、重複した説明は省略する。
【００４９】
露光装置の設定露光量を変化させて、標準レジストに露光量モニタマーク４６を転写したレジストモニタパターン５８を形成して、レジスト開口部５１の中心Ｃ１と、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの幅Ｍｏｕｔ間の中心Ｃ２とを合わせずれ検査装置等により測定する。各設定露光量の標準設定露光量からの変化分を百分率で表わしたレジスト感度変動値ΔＥＤｅと、各設定露光量により測定された相対位置ずれ量Δｄとの関係を図２６に示す。図２６の相対位置ずれ量Δｄとレジスト感度変動値ΔＥＤｅとの関係を最小二乗近似により求めると、
Δｄ＝０．００９８＊ΔＥＤｅ−０．０００３ ・・・ （３）
となる。実施の形態の第２の変形例においては、（３）式をレジスト感度の感度判定データとして用いることによって、検査対象のレジスト膜の膜抜け感度に対応する相対位置ずれ量Δｄを特徴量として求めることにより、標準レジストに対する相対的なレジスト感度をレジスト感度変動値ΔＥＤｅを用いて評価することが可能となる。
【００５０】
例えば、検査対象レジスト膜に、露光装置の標準設定露光量で露光量モニタマーク４６を転写する。現像後に得られた転写像の相対位置ずれ量Δｄを合わせずれ検査装置等により測定する。測定した相対位置ずれ量Δｄから、図２６の校正曲線あるいは（３）式の関係を用いて、レジスト感度変動値ΔＥＤｅを求める。求めたレジスト感度変動値ΔＥＤｅから、検査対象レジストの標準レジストに対する相対的なレジスト感度が得られる。
【００５１】
上記の説明に用いた露光量モニタマーク４６では、露光量モニタパターン４０内に露光傾斜部４２を一つ配置している。実施の形態の第２の変形例では、配置する露光傾斜部は一つに限定されるものではない。他の例として、露光量モニタマーク４６ａには、図２７に示すように、開口部４１ａの左右両端に第１および第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂが配置されている。図２８のＤＤ断面図に示すように、露光量モニタマーク４６ａの第１及び第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂは、紙面の左端より開口率を同一の方向に約１００％から０％まで段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子である。Ｌ／Ｓパターンは、（１）式で表わされる限界解像度以下の一定の周期で配列されている。
【００５２】
露光装置により露光量モニタマーク４６ａをレジスト膜に転写して形成されるレジストモニタパターン５８ａでは、図２９に示すように、レジスト膜５７に位置検出パターン４５ａ、４５ｂに対応して位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂが形成される。第１の露光傾斜部４２ａに対しては、左端部に対応する位置に第１のレジスト開口部５１ａ及び右側部に対応する位置には傾斜側壁５９ａを有する第１の転写像５６ａが形成される。また、開口部４１ａ及び第２の露光傾斜部４２ｂに対しては、第２のレジスト開口部５１ｂ及び傾斜側壁５９ｂを有する第２の転写像５６ｂが形成される。ここで、第１及び第２の転写像５６ａ、５６ｂの傾斜側壁５９ａ、５９ｂの下地層と接するエッジの間の幅Ｍｉｎの中心をＣａ１とし、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの幅Ｍｏｕｔ間の中心をＣａ２とする。中心位置Ｃａ１、Ｃａ２の間の相対位置ずれ量Δｄは、第１及び第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂから転写され形成された第１及び第２の転写像５６ａ、５６ｂの傾斜側壁５９ａ、５９ｂ側が縮小後退してエッジの位置が同一方向にずれるため、露光量モニタマーク４６を用いた場合に比べ相対位置ずれ量Δｄは約２倍と大きくなり、相対位置ずれ量Δｄの測定感度の向上が可能となる。したがって、検査対象レジスト膜のレジスト感度を高精度に評価することができる。
【００５３】
また、露光量モニタマーク４６ａでは、第１及び第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂに開口率を同一の方向に段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子をもちいている。しかし、露光量モニタマーク４６ｂでは、図３０の平面図及び図３１のＥＥ断面図に示すように、開口率を同一の方向に段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子を位置検出パターン４５ｃ、４５ｄにも配置している。この場合、位置検出パターン４５ｃ、４５ｄのＬ／Ｓパターンの開口率の変化は、第１及び第２の露光傾斜部のＬ／Ｓパターンの開口率の変化方向とは逆方向にする。したがって、転写される位置検出レジストパタンの間の幅の中心位置が、第１及び第２の傾斜側壁のエッジ間の幅の中心位置と反対方向にずれることになり、得られる相対位置ずれ量Δｄは更に増加する。したがって、検査対象レジスト膜のレジスト感度を更に高精度に評価することができる。
【００５４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
本発明の実施の形態において、露光光の透過率の分布を持たせるために、回折格子の開口率を所望の割合で変化させた露光パターンを用いたが、回折格子に限らず、他の方法により露光光の透過率の分布を持たせることができれば、いかなる方法でもよいことは勿論である。例えば、図３２及び図３３に示すように、露光量モニタマーク４６ｃとして、透明基板１１上に、複数の遮光膜１０６ａ〜１０６ｍを一定幅で、厚さを一定の割合で変化させて配置している。金属であっても薄膜とすれば光透過性が生じるので、遮光膜１０６ａ〜１０６ｍとして使用している金属を、厚さの分布を持たせて堆積すれば光の透過率を可変にできる。遮光膜１０６ａから遮光膜１０６ｍに向かって各遮光膜の厚さはステップ状に増加させてある。したがって、遮光膜１０６ａの紙面に向かって右側は透過率：１００％に近い最大値であり、遮光膜１０６ｍでは透過率：０％となる。このように、遮光膜の厚さをステップ状に変化させた構造を、本発明の実施の形態の第１及び第２の変形例で説明した露光モニタに適用できることは、勿論である。また、遮光膜の厚さを一定方向に連続的に変化させた構造でも、露光モニタが可能である。更に、光透過率を可変にするため、遮光材料を粒子状にして粒子密度を変化させた構造でも、同様の効果が得られることは、勿論である。
【００５６】
また、本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影露光装置を用いているが、光源として、ｉ線やｇ線等の紫外線、アルゴンフロライド（ＡｒＦ）やフッ素（Ｆ2）ガス等の他のエキシマレーザ、あるいは、電子ビームやＸ線等を用いてもよいことは勿論である。また、コンタクト方式、プロキシミティ方式あるいはミラープロジェクション方式などの露光装置を用いてもよい。
【００５７】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、レジスト感度を高精度に管理することができるレジスト感度の評価方法及びレジストの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に用いる露光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークに用いるＬ／Ｓパターンの一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークに用いるＬ／Ｓパターンの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークを転写したレジストモニタパターンの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るレジスト感度の評価方法に用いる校正曲線の一例を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態に係るレジスト感度の評価方法を用いるレジストの製造方法を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークによる露光強度の分布の一例を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法の工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図１６】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法の工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図１７】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法の工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図１８】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる校正曲線の一例を示すグラフである。
【図１９】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジストモニタパターンの転写像の膜減り量の一例を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの他の例によるレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークによる露光強度の分布の一例を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる校正曲線の一例を示すグラフである。
【図２７】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジストモニタパターンの転写像の他の例を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す平面図である。
【図３１】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す断面図である。
【図３２】本発明のその他の実施の形態に係る露光量モニタマークの一例を示す平面図である。
【図３３】本発明のその他の実施の形態に係る露光量モニタマークの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
２ 光源
３ 照明光学系
４ フォトマスク
５ 投影光学系
６ ステージ
１１ 透明基板
１２、１０６ａ〜１０６ｍ 遮光膜
１３ａ〜１３ｃ、３３ａ〜３３ｏ、４３ａ〜４３ｋ ライン部
１４ａ〜１４ｃ、３４ａ〜３４ｐ、４４ａ〜４４ｌ スペース部
１５ａ〜１５ｃ Ｌ／Ｓパターン
１６、３６、４６、４６ａ〜４６ｃ 露光量モニタマーク
１７ａ〜１７ｃ、１７ｚ ブロック
２１ 反射防止膜
２２、３７、５７ レジスト膜
２５ａ〜２５ｃ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｊ、２５ｋ、２５ｐ、２５ｑ、２５ｓ、２５ｔ、２５ｚ 転写領域
２６、５８、５８ａ レジストモニタパターン
２６ａ〜２６ｃ、３８ａ〜３８ｃ、５６ 転写像
３７ａ 転写レジスト膜
４０、４０ａ 露光量モニタパターン
３１、４１、４１ａ 開口部
４２ 露光傾斜部
４２ａ 第１の露光傾斜部
４２ｂ 第２の露光傾斜部
４５ａ〜４５ｄ 位置検出パターン
５１ レジスト開口部
５１ａ 第１のレジスト開口部
５１ｂ 第２のレジスト開口部
５５ａ、５５ｂ 位置検出レジスト開口部
５６ａ 第１の転写像
５６ｂ 第２の転写像
５９、５９ａ、５９ｂ 傾斜側壁
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造におけるリソグラフィー工程に使用されるレジスト感度の評価方法、及びレジストの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等の半導体装置の製造におけるフォトリソグラフィー工程では、露光装置にて回路パターンが形成されたフォトマスクを露光して、半導体基板上に塗布されたレジスト膜に回路パターンを転写する。半導体装置の高性能化及び高集積化に伴い、フォトマスクに描画された回路パターンを半導体基板上に転写するパターン形成には、転写できる回路パターンの微細化が要求されている。縮小投影露光装置の結像性能は、レイリーの式による光学結増理論から評価できる。露光装置の解像力Ｒは、露光光の波長λに比例し、開口数ＮＡに反比例する。また、焦点深度ＤＯＦは、露光光の波長λに比例し、開口数ＮＡの二乗に反比例する。したがって、半導体装置の微細化の要求に対して、これまでは露光波長の短波長化、投影レンズの高ＮＡ化とそれに伴ったプロセス改善が行われてきた。しかしながら、近年の半導体装置のさらなる微細化要求に対しては、露光量裕度および焦点深度ＤＯＦのプロセスマージンの確保が極めて困難となってきている。このため、半導体装置の微細化により、製造歩留まりの大きな低下を招いている。
【０００３】
少ないプロセスマージンでフォトリソグラフィ工程を行うためには、プロセスマージンを消費する誤差の精密な分析と誤差配分（エラーバジェット）が重要視されてきている。例えば、半導体基板上に多数のチップを同じ設定露光量で露光したつもりでも、レジストの感度変化、ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）、現像のウェハ面内の不均一性、レジスト膜のウェハ面内膜厚変動などが原因となって、実効的な適正露光量がばらつき、歩留まりの低下を引き起こしていた。そのために、少ないプロセスマージンを有効に使用し、歩留まりの低下を防ぐために、より高精度に露光量及びフォーカスをモニタして、フィードバック、又はフィードフォワードする露光量及びフォーカスの制御方法が要求される。それと同時に、各プロセスユニットごとに、プロセスマージンを消費する誤差要因の精密な分析を行い、その分析結果を基に、主要な誤差要因の改善を施す必要もある。
露光量及びフォーカス管理について、使用する縮小投影露光装置において半導体基板上で解像しない周期で、透過部と遮光部の寸法比を一方向に連続的に変えたパターンを配置したフォトマスクにより、露光量に傾斜分布を持たせて露光する露光量モニタ法、及び、相互に位相差がある菱形パターンがデフォーカスに対して異なるパターン寸法特性を示すことよりフォーカスモニタを行う方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、レジスト感度の管理方法としては、所望パターンの配置されたマスクを露光装置を介してレジスト上に転写し、転写パターンの寸法を測長することで、レジストの感度を求める方法や、露光装置の解像力より十分に大きなパターンを用いて膜抜け感度を求める方法などが一般に知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０２２８２号公報（第５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、微細加工においては、半導体装置のパターン寸法の加工精度や均一性を求めるために、フォトリソグラフィの露光条件を高精度に制御することが重要となる。レジスト感度の管理は、露光量裕度、及び、フォーカスマージンの少ない微細なパターンや、微細な孤立パターンになる程重要である。しかしながら、転写パターンの寸法によるレジスト感度の評価方法では、変動要因として露光装置の露光量だけでなくフォーカスによっても変化する。したがって、転写パターンの寸法を測長する方法による測定結果からは、レジスト感度の変動とフォーカスの変動による影響を分離して判定することはできなかった。また、膜抜け感度によるレジスト感度の評価方法では、膜抜け感度付近における残存レジスト膜厚変化が急峻であるため、残存レジスト膜厚に対応する露光量を正確に求めることは困難である。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決し、レジスト感度を高精度に判定できるレジスト感度の評価方法及びレジストの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、（イ）検査対象レジスト膜に露光装置により検査露光量で露光量モニタマークを露光するステップと、（ロ）検査対象レジスト膜に転写された露光量モニタマークの検査転写像から露光量により変動する検査特徴量を測定するステップと、（ハ）検査特徴量から感度校正データを用いて検査対象レジスト膜の検査レジスト感度を算出するステップとを含むレジスト感度の評価方法であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、（イ）標準レジスト膜に露光装置により設定露光量で露光量モニタマークを露光する工程と、（ロ）標準レジスト膜に転写した露光量モニタマークの校正転写像から露光量により変動する校正特徴量を測定する工程と、（ハ）設定露光量と校正特徴量との関係を感度校正データとして取得する工程と、（ニ）検査対象レジスト膜に露光装置により検査露光量で露光量モニタマークを露光する工程と、（ホ）検査対象レジスト膜に転写された露光量モニタマークの検査転写像から露光量により変動する検査特徴量を測定する工程と、（ヘ）検査特徴量から感度校正データを用いて検査対象レジスト膜の検査レジスト感度を算出する工程と、（ト）検査露光量と検査レジスト感度とのレジスト感度差を算出する工程と、（チ）レジスト感度差に基いて検査対象レジストのレジスト感度を調整する工程とを含むレジストの製造方法であることを要旨とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
本発明の実施の形態の説明に用いる露光装置は、例えば、図１に示すような縮小投影露光装置（ステッパ）で、縮小率は１／４としている。光源２として、波長λ：２４８ｎｍのクリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザを用い、照明光学系３には、フライアイレンズ及びコンデンサレンズが含まれる。照明光学系３のコヒーレンスファクタσは、０．３である。投影光学系５は、投影レンズと瞳絞り等により構成され、レンズ開口数ＮＡは、０．６である。光源２から出射される露光光は、照明光学系３と投影光学系５との間に設置されたフォトマスク４のパターンをステージ６上の半導体基板１に縮小投影する。なお、説明の便宜上、露光装置の縮小率を１／４としているが、任意の縮小比でもよいことは勿論である。以下の説明において、フォトマスク４上のパターンの寸法としては、断りのない限り半導体基板１上に縮小投影された寸法に換算して記述する。
【００１２】
フォトマスク４には、例えば図２の平面図、及び図３のＡＡ断面図に示すように、透明基板１１の表面に設けられた遮光膜１２の間に複数のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン１５ａ〜１５ｃの回折格子を有する露光量モニタマークが配置されている。例えば、Ｌ／Ｓパターン１５ａは、周期がＰで、ライン幅Ｗの複数のライン部１３ａがスペース幅Ｓの複数のスペース部１４ａを挟んで平行に配列されている。Ｌ／Ｓパターン１５ｂ、１５ｃも同様に、周期がＰで、複数のライン部１３ｂ、１３ｃがそれぞれ、複数のスペース部１４ｂ、１４ｃを挟んで平行に配列されている。Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃの周期Ｐは同一であるが、スペース幅Ｓあるいはライン幅Ｗはそれぞれ異なる。例えば、図２ではスペース幅ＳはＬ／Ｓパターン１５ａで最小で、Ｌ／Ｓパターン１５ｂ、１５ｃの順に広くなっている。
【００１３】
Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃでは、周期Ｐが露光装置の限界解像度以下となるように、
Ｐ＜λ／｛（１＋σ）＊ＮＡ｝ ・・・ （１）
と設定されている。露光装置でフォトマスク４に配置されたＬ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃを、照明光学系３で照明する場合、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃを透過する露光光の１次以上の回折光は、投影光学系５の投影レンズの瞳に遮られ、直進する０次回折光のみが瞳に入るようになる。したがって、半導体基板１上には、一様な０次回折光の分布が生じるだけで、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃは結像されない。そして、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃの開口比、即ちスペース幅Ｓに応じて、半導体基板１表面上に露光量が異なるフラット露光となって到達する。このため、露光装置の設定露光量が同じでもＬ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃのスペース幅Ｓに応じて露光量が変化する。また、露光量は、Ｌ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃのパターンが半導体基板１表面で解像しないため、フォーカス変動の影響を取り除くことができる。実施の形態の説明に用いる露光装置（λ：２４８ｎｍ、ＮＡ：０．６、σ：０．３）の場合、（１）式の条件を満たす周期Ｐは、略３１８ｎｍ以下となる。実施の形態では、周期Ｐを３００ｎｍとしている。
【００１４】
実施の形態では、図４に示すように、フォトマスク４に配置する露光量モニタマーク１６は、例えば、紙面左上端のブロック１７ａから右方向にブロック１７ｂ、１７ｃ、・・・と２０ブロック、下方向に１２ブロックのマトリックス状で、右下端のブロック１７ｚまで計２４０ブロックに分けられいる。ブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚには、図４に示したようなＬ／Ｓパターン１５ａ〜１５ｃの一つが配置される。ブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚのそれぞれのＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓは、ブロック１７ａで最小であり、ブロック１７ｂ、１７ｃ、・・・と順にスパース幅は広くなり、ブロック１７ｚではスペース幅Ｓが最大となっている。実施の形態では、スペース幅Ｓは、０．６２５ｎｍ刻みで変化させてある。露光量モニタマーク１６を有するフォトマスク４を用いると、ブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚに配置されたＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓに対応して段階的に増加するような露光量分布を有するパターンを半導体基板１に投影することができる。露光装置の設定露光量に対して、Ｌ／Ｓパターンの開口率に応じた実効露光量で半導体基板１は露光される。例えば、スペース幅Ｓが減少すると、実効露光量も減少することになる。即ち、Ｌ／Ｓパターンのスペース幅Ｓは、一定の設定露光量に対して、実効露光量の指標として用いることができる。
【００１５】
実施の形態に係るレジスト感度の評価方法では、露光装置を用いて設定露光量で露光量モニタマーク１６を標準レジスト膜に投影し転写像を形成する。露光量モニタマーク１６の転写像は、段階的に増加する露光量分布に対応したレジスト膜厚分布を有するパターンとなる。露光量モニタマーク１６の転写像のうち、レジスト膜が溶解して抜けきって下地膜が露出する膜抜け実効露光量に対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓが求められる。検査対象レジストのレジスト感度を測定する場合、まず、設定露光量と標準レジスト膜の膜抜け実効露光量に相当するスペース幅Ｓとの関係を求めておく。そして、検査設定露光量で、検査対象のレジスト膜に露光量モニタマーク１６を転写して、膜抜けしたＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを求める。求めた検査対象レジスト膜のスペース幅Ｓが、測定に用いた検査設定露光量での標準レジスト膜の膜抜け実効露光量に相当するスペース幅Ｓと異なれば、レジスト感度が検査対象レジスト膜と標準レジスト膜とでは異なることを示している。設定露光量での膜抜けＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓをレジスト感度の特徴量とする。検査対象レジスト膜のレジスト感度の特徴量を求めて標準レジスト幕の特徴量と比較することによりレジスト感度差を評価することができる。
【００１６】
まず、Ｌ／Ｓパターンの膜抜け感度に対応するスペース幅Ｓ測定方法を説明する。例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板１上に反射防止膜を、スピン塗布後加熱処理をして形成する。反射防止膜の厚さは、例えば６０ｎｍである。標準レジストに相当する化学増幅系ポジ型レジストを、スピン塗布し、例えば厚さが０．４μｍのレジスト膜を形成する。塗布後、例えば、約１００℃、９０秒でプリベーク処理を行う。なお、反射防止膜やレジスト膜のスピン塗布及びプリベーク処理は、露光装置に連結された塗布現像装置（図示省略）内で行なわれる。プリベーク処理が終了した半導体基板１を露光装置に搬送し、フォトマスク４に設けられた図４の露光量モニタマーク１６が露光される。露光が終了した半導体基板１を塗布現像装置に搬送する。塗布現像装置で、例えば、約１００℃、９０秒でＰＥＢを行った後、０．２７規定のアルカリ現像液にて６０秒で現像を行う。現像処理により半導体基板１上に形成されたパターンを光学顕微鏡で観察する。
レジスト膜２２に露光量モニタマーク１６が転写されたレジストモニタパターン２６は、例えば、図５に示すように、露光量モニタマーク１６の複数のブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚに対応して、複数の転写領域２５ａ、２５、ｂ、２５ｃ、・・・、２５ｚが形成される。露光量モニタマーク１６の複数のブロック１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・、１７ｚの各Ｌ／Ｓパターンは、レジスト膜上では解像せず、段階的に増加する分布のレジスト感度のフラット露光となる。したがって、現像後のレジストモニタパターン２６には、段階的に増加するレジスト感度に対応してレジスト膜厚の分布が生じる。
【００１７】
例えば、転写領域２５ａ〜２５ｃ、・・・、２５ｆでは、図６に示すように、半導体基板１上の反射防止膜２１に形成された平坦なレジスト膜の転写像２６ａとなる。転写領域２５ａ〜２５ｃ、・・・、２５ｆのレジスト膜の厚さは、レジスト感度の増加に対応して徐々に減少している。光学顕微鏡で転写像２６ａを観察すると、転写領域２５ａから転写領域２５ｆまでは、レジスト膜が徐々に薄くなるに伴い、干渉の影響で徐々に明るく見える。転写領域２５ｇから転写領域２５ｊの間は、レジスト膜中の薄膜干渉効果により発生した定在波により溶解速度が極小になっているためレジスト膜の減少率が小さく、顕微鏡により変化を観察することは困難な領域である。転写領域２５ｋから転写領域２５ｐでの転写像２６ｂは、図７に示すように、レジスト膜の厚さは更に減少していき、レジスト膜の下地の反射防止膜２１の色が透けて見え始め徐々に色が変化していく。転写領域２５ｑから転写領域２５ｓでの転写像２６ｃは、図８に示すように、レジスト膜の残渣であり、レジスト膜の一部が除去され下地の反射防止膜２１が露出し始めた影響で不均一な色となっている。更に、転写領域２５ｔから転写領域２５ｚでは、図８に示すように、レジスト膜が完全に溶解し、下地の反射防止膜２１の表面が露出している。このように、レジストモニタパターン２６の顕微鏡像から、レジスト膜が溶解して抜けきった境界の転写領域２５ｑを容易に認識できる。レジスト膜が溶解して抜けきる境界の転写領域２５ｑに対応する露光量モニタマーク１６のＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓをレジスト感度の特徴量として取得する。
【００１８】
標準レジストを用いて、露光装置の設定露光量を変化させてレジスト感度の特徴量としてのスペース幅Ｓを測定する。測定した特徴量のスペース幅Ｓに対応する設定露光量をレジスト感度として、図１０に示すように、スペース幅Ｓとレジスト感度ＥＤｅの感度判定データとして校正曲線を作成する。設定露光量は、５ｍＪ／ｃｍ2 から２５ｍＪ／ｃｍ2 まで０．２ｍＪ／ｃｍ2 刻みで増加させている。例えば、標準レジスト膜を用いて設定露光量７．５ｍＪ／ｃｍ2で露光量モニタマーク１６を転写すると、図１０に示すように、膜抜け感度に相当するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓは約２５０ｎｍである。検査設定露光量を用いて、検査対象レジスト膜で膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓが２５０ｎｍと求まれば、レジスト感度は７．５ｍＪ／ｃｍ2となる。検査設定露光量が、７．５ｍＪ／ｃｍ2と異なれば、検査対象レジストと標準レジストはレジスト感度差があることになる。膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓが狭い方がレジスト感度ＥＤｅの変化が大きいことがわかる。図１０のスペース幅Ｓとレジスト感度ＥＤｅとの関係を最小二乗近似により求めると、
ＥＤｅ＝０．０００８＊Ｓ２−０．４８＊Ｓ＋７７．５２３ ・・・（２）
となる。実施の形態においては、（２）式をレジスト感度の感度判定データとして用いることによっても、検査対象レジスト膜の膜抜け感度に対応するスペース幅Ｓを特徴量として、レジスト感度を求めることができる。スペース幅Ｓに対応するレジスト感度ＥＤｅを、測定に用いた設定露光量と比較することにより、標準レジストに対する相対的なレジスト感度を評価することが可能となる。
【００１９】
例えば、設定露光量７．５ｍＪ／ｃｍ2で検査対象レジスト膜の膜抜け感度に対応するスペース幅Ｓが２４５ｎｍであれば、レジスト感度は、図１０より７．９ｍＪ／ｃｍ2と求まり、レジスト感度は、標準レジストと比べ約５％高くなっていることがわかる。
【００２０】
更に、標準レジストと検査対象レジストのレジスト感度差に基いて、検査対象レジストの感度調整を行い、標準レジストと許容誤差の範囲以内のレジスト感度に調整したレジストを調合することができる。したがって、新規ロットのレジストに対して実施の形態に係る評価方法を適用することにより、レジスト感度を高精度に管理することができ、レジスト感度の変動が抑制されたレジストを製造することが可能となる。
【００２１】
次に、実施の形態に係るレジスト感度の評価方法及びレジストの製造方法を、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。ここで、レジスト感度を判定する「特徴量」は、上記したように、実施の形態では、露光装置の設定露光量で転写される露光量モニタマーク１６の転写像の膜抜けに対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを用いている。その他にも、特徴量としては、露光装置の設定露光量で転写される露光量モニタマークの転写像の変化に対応する物理量を用いることができる。例えば、転写像の膜厚を特徴量として用いることもできる。また、転写像が実効露光量に対応してパターン変形する場合は、パターン変形量を特徴量として用いることができる。
【００２２】
（イ）まず、ステップＳ８０で、予め準備されている標準レジストを半導体基板１上の反射防止膜にスピン塗布する。
【００２３】
（ロ）半導体基板１及び図４に示す露光量モニタマーク１６を有するフォトマスク４を、図１に示す露光装置に設置する。ステップＳ８１で、設定露光量で、標準レジスト膜に露光量モニタマーク１６を投影し、ＰＥＢ後に現像を行う。その結果、図５に示すレジストモニタパターン２６が転写される。
【００２４】
（ハ）ステップＳ８２で、レジストモニタパターン２６の校正転写像から膜抜け感度に相当するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを求める。露光装置の設定露光量を変化させて膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓを測定する。膜抜け感度に相当するスペース幅Ｓを校正特徴量として、各校正特徴量に対応する設定露光量をレジスト感度とする。そして、校正特徴量とレジスト感度との関係を感度判定データとして取得する。
【００２５】
（ニ）ステップＳ８３で、新規ロットの検査対象レジスト膜を新たに半導体基板１上の反射防止膜上にスピン塗布する。
【００２６】
（ホ）検査対象レジスト膜が塗布された半導体基板１及び露光量モニタマーク１６を有するフォトマスク４を、露光装置に設置する。ステップＳ８４で、検査露光量で、検査対象レジスト膜に露光量モニタマーク１６を投影し、ＰＥＢ後に現像を行う。その結果、検査対象レジストモニタパターンが転写される。
【００２７】
（ヘ）ステップＳ８５で、検査対象レジストモニタパターンの検査転写像から膜抜け感度に相当するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを検査転写像の検査特徴量として求める。感度判定データから、検査対象レジスト膜で測定された検査転写像の検査特徴量に相当する検査レジスト感度を取得する。
【００２８】
（ト）ステップＳ８５で、検査露光量に対応するレジスト感度と、検査対象レジスト膜の検査レジスト感度との差をレジスト感度差として算出し、レジスト感度の判定基準と比較する。
【００２９】
（チ）レジスト感度差が判定基準以上であれば、ステップＳ８７で、予め測定してあるレジスト添加物量とレジスト感度の変化量の関係に基いて、検査対象レジストの組成を調整する。調整後、ステップＳ８３〜ステップＳ８６の手順で、調整された検査対象レジスト膜の感度差を算出し、レジスト感度の判定基準以下になるまで繰り返す。
【００３０】
実施の形態によれば、新規ロットレジストを、標準レジストとのレジスト感度差が判定基準以下になるように高精度で調整することができる。
【００３１】
次に、実施の形態に係るレジスト感度の評価方法を適用した、新規ロットのレジストの製造方法の実施例を説明する。
【００３２】
標準レジストの製造は以下のレシピで行う。ポリヒドロキシスチレンのフェノールの水酸基（３５％）をターシャリブトキシカルボニル基で保護したポリマーを重量分率で９倍のプロピレングリコールに溶解する。光酸発生剤（感光剤）としてトリフェニルスルホニウムトリフルオロスルホン酸をポリマー固形分量に対して５重量％添加する。更に、酸トラップ剤としてトリフェニルアミンを光酸発生剤に対して５モル％添加して標準レジストを作成する。作成した標準レジスト膜に対して、露光装置を用いて露光量モニタマーク１６を転写して、レジスト感度の感度判定データを作成する。
【００３３】
次に、標準レジストと同様のレシピで新規ロットのレジストを製造する。新規ロットのレジストを半導体基板１表面にスピン塗布し、検査対象レジスト膜を形成する。検査対象レジスト膜に対して実施の形態に係るレジスト感度の評価方法により、膜抜け感度に対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを測定する。その結果、検査対象レジスト膜のレジスト感度が、標準レジストに比べて５％低い。
【００３４】
そこで、予め測定された光酸発生剤の添加量とレジスト感度の変化量との関係より、標準レジストとのレジスト感度差分に相当する光酸発生剤を添加して、新規ロットレジストの調整を行う。調整後の新規ロットレジストを、再度半導体基板に塗布して実施の形態に係るレジスト感度の評価方法によりレジスト感度を評価したところ、標準レジストとのレジスト感度差は１％以下と許容誤差以下に調整することができる。
【００３５】
また、上記例とは逆に、新規ロットレジストの抜け露光量が標準レジストに比べて、例えば５％高い場合は、予め測定された酸トラップ剤の添加量とレジスト感度の変化量との関係より、標準レジストとのレジスト感度差分に相当する酸トラップ剤を添加すればよい。
【００３６】
なお、上述の説明では、露光量モニタマーク１６としては、回折格子として機能するＬ／Ｓパターンのスペース幅Ｓを変化させたパターン群を配置したものを用いている。しかし、回折格子はＬ／Ｓパターンに限定されたものではなく、周期的なホールパターンや菱形の繰り返しパターン等を配置して形成することも可能である。
また、半導体基板１表面上の露光量が、フォーカスの変動により変動しないフラット露光になるよう十分大きな開口パターンを用いて、開口パターンを通過する光強度比を段階的に変化するようフォトマスクの透明基板上に半透明膜を段階的に膜厚を変化させて配置して用いてもよい。
実施の形態に係るレジスト感度の評価方法では、特徴量としてレジスト膜が溶解して抜けきる膜抜け感度に対応するＬ／Ｓパターンのスペース幅を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、標準レジスト膜のレジスト感度に対するレジスト残膜量を膜厚計等で測定し、検査対象レジスト膜のレジスト残膜量の膜厚差に基いて評価することも可能である。
【００３７】
さらには、現像後のレジスト膜厚ではなく、露光後、もしくはＰＥＢ後のレジスト膜厚の変化を測定してもよい。露光により、レジスト膜に含まれる感光性組成物である高分子が光化学反応により架橋切断等により高分子の重合連鎖の状態が変化する。その結果、レジスト膜の露光部と非露光部に厚さの差が生じるためである。
【００３８】
（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる露光量モニタマーク３６は、図１２の平面図及び図１３のＢＢ断面図に示すように、透明基板１１上の遮光膜１２に、例えば、複数の遮光材料のライン部３３ａ〜３３ｏのライン幅Ｗｅと、透明基板１１が露出したスペース部３４ａ~３４ｐのスペース幅Ｓｅとを一定の割合で減少及び増加させることにより開口率を段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子である。Ｌ／Ｓパターンは、一定の周期Ｐｅで周期的に配列されている。露光量モニタマーク３６の中央のライン部３３ｈから紙面に向かって右及び左側に向かって開口率、即ちスペース幅Ｓｅは増加している。中央のライン部３３ｈで開口率：０％であり、左右端のライン部３３ａ、３３ｏでは開口率：１００％に近い最大値となる。周期Ｐｅが、図１の露光装置において、（１）式で表わされる限界解像度以下のとき、露光される回折格子パターンは、半導体基板１上では解像されない。実施の形態の第１の変形例でも、実施の形態同様に、周期Ｐｅは、露光装置の限界解像度以下の３００ｎｍとしている。したがって、露光量モニタマーク３６の回折格子のパターンはレジスト膜上で解像されない。ライン部３３ａ〜３３ｏ間のスペース部３４ａ〜３４ｐを回折して透過する露光光の強度は、開口率に応じて変化する。露光量モニタマーク３６を露光して得られるレジストパターンは、転写されるレジストの感度曲線に応じて、左右端で傾斜側壁が形成され、更に露光量に応じて左右端が縮小後退する。転写された露光量モニタマーク３６の転写像幅を特徴量として、レジスト感度の測定ができる。実施の形態の第１の変形例では、露光量モニタマーク３６として開口率を中央から両端に向かって段階的に増加させたＬ／Ｓパターンの回折格子を用い、レジスト感度の特徴量として、露光量モニタマーク３６の転写像幅を用いる点が、実施の形態と異なる。他の構成は、実施の形態と同様であるので重複した記載は省略する。
【００３９】
図１４には図１２に示した露光量モニタマーク３６を露光した際に得られる半導体基板１上のレジスト膜表面でのＢＢ断面方向における光強度分布を示している。例えば、露光量モニタマーク３６のライン部３３ｈの中心を位置の原点とする。露光強度は、露光量モニタマーク３６の原点位置で０であり、左右側端のスペース部３４ａ、３４ｐの位置で１となる。レジスト膜面上には、露光量モニタマーク３６で回折された０次回折光のみが照射されるため、光強度分布はスペース部のスペース幅Ｓｅの面積の２乗に比例した分布となる。
【００４０】
次に、図１４に示した露光量分布を有する露光量モニタマーク３６を用いて、レジスト感度を測定する手順を説明する。まず、図１５に示すように、半導体基板１上の反射防止膜２１表面にレジスト膜３７をスピン塗布する。露光装置により、塗布されたレジスト膜３７に露光量モニタマーク３６を露光する。実施の形態の第１の変形例では、ポジ型レジストを使用しているので、露光光が照射された部分ではレジスト成分の高分子が架橋切断される。したがって、露光あるいはＰＥＢ後に、図１６に示すように、露光量モニタマーク３６に対応して、露光レジスト膜３７ａの間の非露光領域に転写像３８ａが潜像として形成される。露光レジスト膜３７ａと転写像３８ａとは、高分子の構造が異なるため、厚さあるいは屈折率等の光学特性が異なる。ＰＥＢ後の現像処理により露光レジスト膜３７ａが溶解し、図１７に示すように、反射防止膜２１上に転写像３８ｂが形成される。転写象３８ａ、３８ｂは、図１４の露光光の光強度分布と転写されるレジストの感度曲線とに応じて、左右端で傾斜側壁が形成され、更に露光量に応じて左右端が縮小後退する。転写象３８ａ、３８ｂの転写像幅Ｌｓ、Ｌｔは、段差計あるいは光学式の線幅測長装置で測定することができる。標準レジスト用いて、露光装置の設定露光量を変化させて露光を行い、転写像幅ＬｓあるいはＬｔと設定露光量の関係から、図１８に示すように、特徴量の転写像幅ＬｓあるいはＬｔとレジスト感度ＥＤｅとの校正曲線を得ることができる。図１８の関係を感度判定データとして用いることによって、検査対象レジスト膜のレジスト感度を高精度に評価することができる。
例えば、検査対象レジスト膜に、露光装置の標準設定露光量で露光量モニタマーク３６を転写する。現像後に得られた転写像幅を段差計あるいは光学式の線幅測長装置等により測定する。測定した転写像幅から、図１８の校正曲線の関係を用いて、レジスト感度を求める。求めたレジスト感度から、検査対象レジストの標準レジストに対する相対的なレジスト感度が得られる。
【００４１】
また、現像後のレジスト膜の膜減り量を段差計で測定したところ、図１９に示すように、転写像３８ｂの左右端で傾斜側壁に対応する位置でレジスト膜の膜減り量が変化するプロファイルが得られる。このように、レジスト膜の膜減り量を用いても転写像幅Ｌｔに対応する特徴量が求められる。したがって、図１８と同様の校正曲線を得ることができ、検査対象レジスト膜のレジスト感度を評価することが可能となる。レジスト膜の膜減り量の測定方法としては、段差計以外にも光学的な膜厚計を用いることができる。
【００４２】
更に、膜減り量の測定に、図２０に示すように、複数の露光量モニタマーク３６を開口部３１の間に等間隔で周期的に並べたフォトマスクを用いてもよい。この場合、図２１に示すように、半導体基板１上の反射防止膜２１表面に塗布されたレジスト膜に転写された複数の転写像３８ｃに対して、スキャッタメトリを用いてレジスト膜の膜減り量を測定することができる。スキャッタメトリでは、転写像３８ｃのパターンに特定の角度で光を入射し、回折させて得られる回折光強度を測定する。予め求めてあるパターンプロファイルと測定した回折光強度の関係と照らし合わせて、転写像３８ｃの膜厚分布を求めることができる。このように、転写像３８ｃの膜減り量から求めた特徴量とレジスト感度との関係を用いて、検査対象レジスト膜のレジスト感度を高精度に評価することができる。
【００４３】
なお、実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマーク３６では、Ｌ／Ｓパターンの開口率を左右両方向に増加させた対称な構造のパターンを用いている。しかし、開口率を約０％から１００％に一方向のみに変化させたパターンであってもよいことは勿論である。この場合、レジスト膜の転写像は、開口率が０％側の一端は縮小後退せず、開口率が１００％側の他端が縮小後退して傾斜側壁が形成される。
【００４４】
（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる露光量モニタマーク４６は、図２２の平面図及び図２３のＣＣ断面図に示すように、透明基板１１上に設けられた遮光膜１２に、例えば紙面の上下方向に延在し、長手方向に直交する方向で互いに対向して配置された位置検出パターン４５ａ、４５ｂと、位置検出パターン４５ａ、４５ｂの間に開口部４１及び露光傾斜部４２を有する露光量モニタパターン４０とを備えている。開口部４１は、遮光膜１２を挟んで位置検出パターン４５ａ側に配置されている。露光傾斜部４２は、開口部４１と位置検出パターン４５ｂの間に、それぞれに接して配置されている。なお、露光傾斜部４２は、位置検出パターン４５ｂに接して配置されているが、露光傾斜部４２と位置検出パターン４５ｂとの間を離して、遮光膜１２が介在するような配置でもよい。
【００４５】
露光傾斜部４２は、複数の遮光材料のライン部４３ａ〜４３ｋのライン幅と、透明基板１１が露出したスペース部４４ａ〜４４ｌのスペース幅とを一定の割合で増加及び減少させることにより開口率を一方向に段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子である。Ｌ／Ｓパターンは、（１）式で表わされる限界解像度以下の一定の周期で配列されている。露光傾斜部４２の開口部４１に隣接するライン部４３ａから紙面の右側に向かって開口率、即ちスペース幅は減少している。露光傾斜部４２に隣接する開口部４１で開口率：１００％であり、右端の位置検出パターン４５ｂ側のライン部４３ｋでは開口率：０％となる。実施の形態の第２の変形例では、例えば、位置検出パターン４５ａの左端から位置検出パターン４５ｂの右端までの距離ＬＭは約３０μｍとしている。また、ＣＣ断面方向の位置検出パターン４５ａ、４５ｂの幅は約２μｍで、開口部４１及び露光傾斜部４２の幅はそれぞれ約１４μｍ及び８μｍとしている。
【００４６】
露光量モニタマーク４６を露光装置により半導体基板１上に投影すると、図２４に示すような露光強度分布が得られる。ここで、露光の位置の原点は、位置検出パターン４５ａ、４５ｂの間の中心点である。また、露光強度は、位置検出パターン４５ａ、４５ｂあるいは開口部４１を透過する露光光の露光量で規格化した値である。したがって、図２４に見られるように、位置検出パターン４５ａ、４５ｂ、及び開口部４１の露光強度分布ＬＩ１、ＬＩ４、及びＬＩ２は一定値の１となる。露光傾斜部４２では、露光強度分布ＬＩ３は開口部４１端から位置検出パターン４５ｂ端までスペース部４４ａ〜４４ｌのスペース幅に対応して減少している。
【００４７】
図２４において、例えば、レジスト膜の膜抜け感度の露光量に対応する露光強度を実効露光強度ＬＩｅとする。露光傾斜部４２の露光強度分布ＬＩ３が実効露光強度ＬＩｅとなる位置Ｄから、開口部４１の左端までの幅Ｍｉｎの領域が、露光量モニタパターン４０の膜抜け感度領域となる。したがって、現像処理により形成されるレジストモニタパターン５８では、図２５に示すように、レジスト膜５７の間に露光量モニタマーク４６の位置検出パターン４５ａ、４５ｂに対応した位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂと、開口部４１及び開口部４１の右端から露光傾斜部４２の位置Ｄの間に対応したレジスト開口部５１が形成される。また、露光傾斜部４２に対応する転写像５６の左端には傾斜側壁５９が形成される。なお、図２５では、簡単のためレジストモニタパターン５８だけを示し、反射防止膜や半導体基板等の下地層は図示を省略している。
【００４８】
レジスト開口部５１は、図２４で示した露光傾斜部４２の位置Ｄから、開口部４１の左端までの幅Ｍｉｎとなる。露光装置の設定露光量を変化させると、レジスト感度ＬＩｅが変化し、露光強度分布ＬＩ３における膜抜け感度の位置Ｄが変化する。例えば、設定露光量が大きくなると位置Ｄは位置検出パターン４５ｂの方向にずれ、幅Ｍｉｎが増加する。一方、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの中心間は、幅Ｍｏｕｔである。露光装置の設定露光量を変化させた場合でも、幅Ｍｏｕｔは変化しない。したがって、幅Ｍｉｎの中心Ｃ１と幅Ｍｏｕｔの中心Ｃ２の差である相対位置ずれ量Δｄは、レジスト感度の変動に対応する。実施の形態の第２の変形例では、レジスト開口部５１の中心Ｃ１と、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの間の中心Ｃ２とを測定して求めた相対位置ずれ量Δｄを特徴量としてレジスト感度を求め、レジスト感度を評価する点が、実施の形態あるいは実施の形態の第１の変形例とは異なる。他の点は、同様であるので、重複した説明は省略する。
【００４９】
露光装置の設定露光量を変化させて、標準レジストに露光量モニタマーク４６を転写したレジストモニタパターン５８を形成して、レジスト開口部５１の中心Ｃ１と、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの幅Ｍｏｕｔ間の中心Ｃ２とを合わせずれ検査装置等により測定する。各設定露光量の標準設定露光量からの変化分を百分率で表わしたレジスト感度変動値ΔＥＤｅと、各設定露光量により測定された相対位置ずれ量Δｄとの関係を図２６に示す。図２６の相対位置ずれ量Δｄとレジスト感度変動値ΔＥＤｅとの関係を最小二乗近似により求めると、
Δｄ＝０．００９８＊ΔＥＤｅ−０．０００３ ・・・ （３）
となる。実施の形態の第２の変形例においては、（３）式をレジスト感度の感度判定データとして用いることによって、検査対象のレジスト膜の膜抜け感度に対応する相対位置ずれ量Δｄを特徴量として求めることにより、標準レジストに対する相対的なレジスト感度をレジスト感度変動値ΔＥＤｅを用いて評価することが可能となる。
【００５０】
例えば、検査対象レジスト膜に、露光装置の標準設定露光量で露光量モニタマーク４６を転写する。現像後に得られた転写像の相対位置ずれ量Δｄを合わせずれ検査装置等により測定する。測定した相対位置ずれ量Δｄから、図２６の校正曲線あるいは（３）式の関係を用いて、レジスト感度変動値ΔＥＤｅを求める。求めたレジスト感度変動値ΔＥＤｅから、検査対象レジストの標準レジストに対する相対的なレジスト感度が得られる。
【００５１】
上記の説明に用いた露光量モニタマーク４６では、露光量モニタパターン４０内に露光傾斜部４２を一つ配置している。実施の形態の第２の変形例では、配置する露光傾斜部は一つに限定されるものではない。他の例として、露光量モニタマーク４６ａには、図２７に示すように、開口部４１ａの左右両端に第１および第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂが配置されている。図２８のＤＤ断面図に示すように、露光量モニタマーク４６ａの第１及び第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂは、紙面の左端より開口率を同一の方向に約１００％から０％まで段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子である。Ｌ／Ｓパターンは、（１）式で表わされる限界解像度以下の一定の周期で配列されている。
【００５２】
露光装置により露光量モニタマーク４６ａをレジスト膜に転写して形成されるレジストモニタパターン５８ａでは、図２９に示すように、レジスト膜５７に位置検出パターン４５ａ、４５ｂに対応して位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂが形成される。第１の露光傾斜部４２ａに対しては、左端部に対応する位置に第１のレジスト開口部５１ａ及び右側部に対応する位置には傾斜側壁５９ａを有する第１の転写像５６ａが形成される。また、開口部４１ａ及び第２の露光傾斜部４２ｂに対しては、第２のレジスト開口部５１ｂ及び傾斜側壁５９ｂを有する第２の転写像５６ｂが形成される。ここで、第１及び第２の転写像５６ａ、５６ｂの傾斜側壁５９ａ、５９ｂの下地層と接するエッジの間の幅Ｍｉｎの中心をＣａ１とし、位置検出レジスト開口部５５ａ、５５ｂの幅Ｍｏｕｔ間の中心をＣａ２とする。中心位置Ｃａ１、Ｃａ２の間の相対位置ずれ量Δｄは、第１及び第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂから転写され形成された第１及び第２の転写像５６ａ、５６ｂの傾斜側壁５９ａ、５９ｂ側が縮小後退してエッジの位置が同一方向にずれるため、露光量モニタマーク４６を用いた場合に比べ相対位置ずれ量Δｄは約２倍と大きくなり、相対位置ずれ量Δｄの測定感度の向上が可能となる。したがって、検査対象レジスト膜のレジスト感度を高精度に評価することができる。
【００５３】
また、露光量モニタマーク４６ａでは、第１及び第２の露光傾斜部４２ａ、４２ｂに開口率を同一の方向に段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子をもちいている。しかし、露光量モニタマーク４６ｂでは、図３０の平面図及び図３１のＥＥ断面図に示すように、開口率を同一の方向に段階的に変化させたＬ／Ｓパターンの回折格子を位置検出パターン４５ｃ、４５ｄにも配置している。この場合、位置検出パターン４５ｃ、４５ｄのＬ／Ｓパターンの開口率の変化は、第１及び第２の露光傾斜部のＬ／Ｓパターンの開口率の変化方向とは逆方向にする。したがって、転写される位置検出レジストパタンの間の幅の中心位置が、第１及び第２の傾斜側壁のエッジ間の幅の中心位置と反対方向にずれることになり、得られる相対位置ずれ量Δｄは更に増加する。したがって、検査対象レジスト膜のレジスト感度を更に高精度に評価することができる。
【００５４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
本発明の実施の形態において、露光光の透過率の分布を持たせるために、回折格子の開口率を所望の割合で変化させた露光パターンを用いたが、回折格子に限らず、他の方法により露光光の透過率の分布を持たせることができれば、いかなる方法でもよいことは勿論である。例えば、図３２及び図３３に示すように、露光量モニタマーク４６ｃとして、透明基板１１上に、複数の遮光膜１０６ａ〜１０６ｍを一定幅で、厚さを一定の割合で変化させて配置している。金属であっても薄膜とすれば光透過性が生じるので、遮光膜１０６ａ〜１０６ｍとして使用している金属を、厚さの分布を持たせて堆積すれば光の透過率を可変にできる。遮光膜１０６ａから遮光膜１０６ｍに向かって各遮光膜の厚さはステップ状に増加させてある。したがって、遮光膜１０６ａの紙面に向かって右側は透過率：１００％に近い最大値であり、遮光膜１０６ｍでは透過率：０％となる。このように、遮光膜の厚さをステップ状に変化させた構造を、本発明の実施の形態の第１及び第２の変形例で説明した露光モニタに適用できることは、勿論である。また、遮光膜の厚さを一定方向に連続的に変化させた構造でも、露光モニタが可能である。更に、光透過率を可変にするため、遮光材料を粒子状にして粒子密度を変化させた構造でも、同様の効果が得られることは、勿論である。
【００５６】
また、本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影露光装置を用いているが、光源として、ｉ線やｇ線等の紫外線、アルゴンフロライド（ＡｒＦ）やフッ素（Ｆ2）ガス等の他のエキシマレーザ、あるいは、電子ビームやＸ線等を用いてもよいことは勿論である。また、コンタクト方式、プロキシミティ方式あるいはミラープロジェクション方式などの露光装置を用いてもよい。
【００５７】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、レジスト感度を高精度に管理することができるレジスト感度の評価方法及びレジストの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に用いる露光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークに用いるＬ／Ｓパターンの一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークに用いるＬ／Ｓパターンの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る露光量モニタマークを転写したレジストモニタパターンの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るレジスト感度の評価方法に用いる校正曲線の一例を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態に係るレジスト感度の評価方法を用いるレジストの製造方法を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークによる露光強度の分布の一例を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法の工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図１６】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法の工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図１７】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法の工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図１８】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる校正曲線の一例を示すグラフである。
【図１９】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレジストモニタパターンの転写像の膜減り量の一例を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光量モニタマークの他の例によるレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの一例を示す断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークによる露光強度の分布の一例を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジストモニタパターンの転写像の一例を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジスト感度の評価方法に用いる校正曲線の一例を示すグラフである。
【図２７】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレジストモニタパターンの転写像の他の例を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す平面図である。
【図３１】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光量モニタマークの他の例を示す断面図である。
【図３２】本発明のその他の実施の形態に係る露光量モニタマークの一例を示す平面図である。
【図３３】本発明のその他の実施の形態に係る露光量モニタマークの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
２ 光源
３ 照明光学系
４ フォトマスク
５ 投影光学系
６ ステージ
１１ 透明基板
１２、１０６ａ〜１０６ｍ 遮光膜
１３ａ〜１３ｃ、３３ａ〜３３ｏ、４３ａ〜４３ｋ ライン部
１４ａ〜１４ｃ、３４ａ〜３４ｐ、４４ａ〜４４ｌ スペース部
１５ａ〜１５ｃ Ｌ／Ｓパターン
１６、３６、４６、４６ａ〜４６ｃ 露光量モニタマーク
１７ａ〜１７ｃ、１７ｚ ブロック
２１ 反射防止膜
２２、３７、５７ レジスト膜
２５ａ〜２５ｃ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｊ、２５ｋ、２５ｐ、２５ｑ、２５ｓ、２５ｔ、２５ｚ 転写領域
２６、５８、５８ａ レジストモニタパターン
２６ａ〜２６ｃ、３８ａ〜３８ｃ、５６ 転写像
３７ａ 転写レジスト膜
４０、４０ａ 露光量モニタパターン
３１、４１、４１ａ 開口部
４２ 露光傾斜部
４２ａ 第１の露光傾斜部
４２ｂ 第２の露光傾斜部
４５ａ〜４５ｄ 位置検出パターン
５１ レジスト開口部
５１ａ 第１のレジスト開口部
５１ｂ 第２のレジスト開口部
５５ａ、５５ｂ 位置検出レジスト開口部
５６ａ 第１の転写像
５６ｂ 第２の転写像
５９、５９ａ、５９ｂ 傾斜側壁
Claims (28)
- 検査対象レジスト膜に露光装置により検査露光量で露光量モニタマークを露光するステップと、
前記検査対象レジスト膜に転写された前記露光量モニタマークの検査転写像から露光量により変動する検査特徴量を測定するステップと、
前記検査特徴量から感度校正データを用いて前記検査対象レジスト膜の検査レジスト感度を算出するステップ
とを含むことを特徴とするレジスト感度の評価方法。 - 標準レジスト膜に前記露光装置により設定露光量で前記露光量モニタマークを露光するステップと、
前記標準レジスト膜に転写した前記露光量モニタマークの校正転写像から露光量により変動する校正特徴量を測定するステップと、
前記設定露光量と前記校正特徴量との関係を前記感度校正データとして取得するステップ
とを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のレジスト感度の評価方法。 - 前記検査転写像及び校正転写像が、回折格子で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査転写像及び校正転写像が、前記露光量モニタマークの面内で開口率を段階的に傾斜分布させたパターンで形成されることを特徴とする請求項１又は３に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記回折格子が、ラインアンドスペースパターンからなり、前記ラインアンドスペースパターンの周期は、前記露光装置の光源の波長と、前記露光装置の投影光学系のレンズ開口数と、前記露光装置の照明光学系のコヒーレンスファクタにより定まる幅より小さいことを特徴とする請求項３又は４に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記幅は、前記波長を、前記コヒーレンスファクタと１との和及び前記開口数で割った値であることを特徴とする請求項５に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査転写像及び校正転写像が、前記露光量モニタマークの面内で前記露光装置の露光光を段階的に傾斜分布させて形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、開口率がそれぞれ異なる複数の前記ラインアンドスペースパターンのスペース幅又はライン幅であることを特徴とする請求項７に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査転写像及び校正転写像が、前記露光量モニタマークの面内で前記露光装置の露光光を一方向に段階的に傾斜分布させて形成されることを特徴とする請求項１〜６に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、前記検査転写像及び校正転写像の前記一方向の幅であることを特徴とする請求項９に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、前記露光量モニタマークより転写された位置検出レジスト開口部と、前記検査転写像及び校正転写像との間の前記一方向での相対的位置ずれ量であることを特徴とする請求項１０に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、現像後の前記検査転写像及び校正転写像を用いて測定されるさせることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のレジスト感度の評価方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、露光後又はポストエクスポージャベーク後の前記検査転写像及び校正転写像を用いて測定されるさせることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のレジスト感度の評価方法。
- 標準レジスト膜に露光装置により設定露光量で露光量モニタマークを露光する工程と、
前記標準レジスト膜に転写した前記露光量モニタマークの校正転写像から露光量により変動する校正特徴量を測定する工程と、
前記設定露光量と前記校正特徴量との関係を感度校正データとして取得する工程と、
検査対象レジスト膜に前記露光装置により検査露光量で前記露光量モニタマークを露光する工程と、
前記検査対象レジスト膜に転写された前記露光量モニタマークの検査転写像から露光量により変動する検査特徴量を測定する工程と、
前記検査特徴量から前記感度校正データを用いて前記検査対象レジスト膜の検査レジスト感度を算出する工程と、
前記検査露光量と前記検査レジスト感度とのレジスト感度差を算出する工程と、
前記レジスト感度差に基いて前記検査対象レジストの前記レジスト感度を調整する工程
とを含むことを特徴とするレジストの製造方法。 - 感度校正レジストの添加剤に対する前記感度校正レジストのレジスト感度変化の関係を取得するステップと、
前記レジスト感度変化の関係に基いて前記検査対象レジストの前記レジスト感度の調整を行うステップ
とを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載のレジストの製造方法。 - 前記添加剤が感光剤であり、前記検査対象レジストの前記レジスト感度の調整が前記感光剤を添加して行われることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のレジストの製造方法。
- 前記添加剤が酸トラップ剤であり、前記検査対象レジストの前記レジスト感度の調整が前記酸トラップ剤を添加して行われることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査転写像及び校正転写像が、回折格子で形成されることを特徴とする請求項１４に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査転写像及び校正転写像が、前記露光量モニタマークの面内で開口率を段階的に傾斜分布させたパターンで形成されることを特徴とする請求項１８に記載のレジストの製造方法。
- 前記回折格子が、ラインアンドスペースパターンからなり、前記ラインアンドスペースパターンの周期は、前記露光装置の光源の波長と、前記露光装置の投影光学系のレンズ開口数と、前記露光装置の照明光学系のコヒーレンスファクタにより定まる幅より小さいことを特徴とする請求項１８又は１９に記載のレジストの製造方法。
- 前記幅は、前記波長を、前記コヒーレンスファクタと１との和及び前記開口数で割った値であることを特徴とする請求項２０に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査転写像及び校正転写像が、前記露光量モニタマークの面内で前記露光装置の露光光を段階的に傾斜分布させて形成されることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、開口率がそれぞれ異なる複数の前記ラインアンドスペースパターンのスペース幅であることを特徴とする請求項２２に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査転写像及び校正転写像が、前記露光量モニタマークの面内で前記露光装置の露光光を一方向に段階的に傾斜分布させて形成されることを特徴とする請求項１９〜２１に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、前記検査転写像及び校正転写像の前記一方向の幅であることを特徴とする請求項２４に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、前記露光量モニタマークより転写された位置検出レジスト開口部と、前記検査転写像及び校正転写像との間の前記一方向での相対的位置ずれ量であることを特徴とする請求項２５に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、現像後の前記検査転写像及び校正転写像を用いて測定されるさせることを特徴とする請求項１９〜２６のいずれか１項に記載のレジストの製造方法。
- 前記検査特徴量及び校正特徴量が、露光後又はポストエクスポージャベーク後の前記検査転写像及び校正転写像を用いて測定されるさせることを特徴とする請求項１９〜２６のいずれか１項に記載のレジストの製造方法。
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