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JP3201473B2 - Optimal focus position measuring method and focus position measuring mask - Google Patents

Optimal focus position measuring method and focus position measuring mask

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JP3201473B2
JP3201473B2 JP34327898A JP34327898A JP3201473B2 JP 3201473 B2 JP3201473 B2 JP 3201473B2 JP 34327898 A JP34327898 A JP 34327898A JP 34327898 A JP34327898 A JP 34327898A JP 3201473 B2 JP3201473 B2 JP 3201473B2
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JP
Japan
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pattern
focus position
optical system
wafer
projection optical
Prior art date
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JP34327898A
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誠司 松浦
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造などの
使用される投影露光装置の最適フォーカス位置を測定す
る方法およびその最適フォーカス位置測定に用いるフォ
ーカス位置測定用マスクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring an optimum focus position of a projection exposure apparatus used for semiconductor manufacturing and the like, and a focus position measuring mask used for measuring the optimum focus position.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体プロセスのフォトグラフィ工程で
は、レチクル上に形成された微細パターンを表面にレジ
スト膜が形成されたウェーハ上に投影露光してレジスト
パターンが形成される。この際の投影露光には、原寸パ
ターンの数倍のレチクルパターンを縮小投影光学系でウ
ェーハ上に転写するステッパー露光装置などの投影露光
装置が用いられる。
2. Description of the Related Art In a photolithography process of a semiconductor process, a resist pattern is formed by projecting and exposing a fine pattern formed on a reticle onto a wafer having a resist film formed on the surface. For the projection exposure at this time, a projection exposure apparatus such as a stepper exposure apparatus that transfers a reticle pattern several times the original size pattern onto a wafer by a reduction projection optical system is used.

【0003】図6は、そのステッパー露光装置の概略構
成図である。このステッパー露光装置は、照明系100
から発せられた光がコンデンサレンズ101を介してレ
チクル102を照明し、該照明により得られたレチクル
パターン像が縮小投影レンズ103を介してX−Yステ
ージ105上のウェーハ104上に縮小投影されるよう
になっている。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the stepper exposure apparatus. This stepper exposure apparatus includes an illumination system 100
Illuminates the reticle 102 via the condenser lens 101, and the reticle pattern image obtained by the illumination is reduced and projected onto the wafer 104 on the XY stage 105 via the reduction projection lens 103. It has become.

【0004】上記のような投影露光装置では、ウェーハ
104をその露光面が縮小投影レンズ103の最適フォ
ーカス位置にくるように配置する必要がある。そのた
め、ウェーハ104上にレチクルパターンを転写する前
に、縮小投影レンズ103の最適フォーカス位置を求め
る必要がある。この縮小投影レンズの最適フォーカス位
置は次のようにして求めることができる。
In the projection exposure apparatus as described above, it is necessary to arrange the wafer 104 such that the exposure surface is at the optimum focus position of the reduction projection lens 103. Therefore, before transferring the reticle pattern onto the wafer 104, it is necessary to find the optimum focus position of the reduction projection lens 103. The optimum focus position of the reduction projection lens can be obtained as follows.

【0005】ウェーハ104を縮小投影レンズ103の
フォーカス位置近傍でその光軸方向に沿って所定の間隔
で段階的に移動し、各移動毎にフォーカス測定用レチク
ル(フォーカス測定用マスク)上に形成されたパターン
をウェーハ上の別々の領域に実際に一定露光転写する。
そして、各露光転写により得られたレジストパターンを
光学顕微鏡またはSEM装置を使用して観察する。ウェ
ーハを移動しながら露光転写を行った場合、最適フォー
カス位置では、図7(a)に示すような寸法変動量の少
ない正確なレジストパターンを得られ、デフォーカス位
置では図7(b)に示すようなエッジ部分が崩れたレジ
ストパターンが得られることになる。よって、図7
(a)に示すような正確なレジストパターンが得られた
露光位置を求めることにより、縮小投影レンズ103の
最適フォーカス位置を知ることができる。
The wafer 104 is moved stepwise at predetermined intervals along the optical axis direction near the focus position of the reduction projection lens 103, and is formed on a focus measurement reticle (focus measurement mask) for each movement. Is transferred to separate areas on the wafer by constant exposure.
Then, the resist pattern obtained by each exposure transfer is observed using an optical microscope or an SEM device. When exposure transfer is performed while moving the wafer, an accurate resist pattern with a small amount of dimensional variation as shown in FIG. 7A can be obtained at the optimum focus position, and as shown in FIG. 7B at the defocus position. A resist pattern in which such an edge portion is broken can be obtained. Therefore, FIG.
By finding the exposure position where an accurate resist pattern as shown in FIG. 9A is obtained, the optimum focus position of the reduction projection lens 103 can be known.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の最適フォーカス位置測定手法においては、レジ
ストパターンが正確に形成されているかどうかの判断を
観察者が目視により行うため、正確な測定は困難であ
り、かつ、手間のかかるものとなっていた。
However, in the above-mentioned conventional optimal focus position measuring method, since the observer visually determines whether or not the resist pattern is accurately formed, accurate measurement is difficult. And it was troublesome.

【0007】なお、観察者の目視による判断が介在しな
い手法として、レジストパターンを撮像し、該撮像デー
タに基づいてパターンの寸法変動量を測定する手法など
がある。しかしながら、このような手法の場合、各露光
転写されたレジストパターンについて、撮像を行い、該
撮像データからパターンエッジを抽出するなどの画像処
理を行う必要があるため、測定に時間がかかるなどの問
題があった。
As a method that does not involve the visual judgment of the observer, there is a method of taking an image of a resist pattern and measuring the dimensional variation of the pattern based on the imaged data. However, in the case of such a method, it is necessary to take an image of each of the resist patterns exposed and transferred, and perform image processing such as extracting a pattern edge from the imaged data. was there.

【0008】本発明の目的は、観察者の目視による判断
の介在なしに、簡単、かつ、正確に最適フォーカス位置
を測定することのできる方法を提供することにある。さ
らには、その最適フォーカス位置測定に用いられるフォ
ーカス位置測定用マスクを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method capable of simply and accurately measuring an optimum focus position without intervention of a visual judgment of an observer. Another object of the present invention is to provide a focus position measuring mask used for the optimum focus position measurement.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の最適フォーカス位置測定方法は、所
望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェーハ上に
露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位置を測定
する方法において、前記投影光学系のデフォーカス位置
での露光転写が可能なパターン幅を持つ第1および第2
のパターンが平行に設けられ、これらパターンの間に、
前記投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅を持つ孤立パターンが平行に設けられたフ
ォーカス位置測定用マスクを用い、前記ウェーハを前記
投影光学系の光軸方向に沿って所定の間隔で段階的に移
動して、各移動毎に前記フォーカス位置測定用マスクの
パターン像を前記ウェーハ上の別々の領域に一定露光転
写し、前記各移動毎に露光転写されたレジストパターン
のそれぞれについて、レーザ光を照射してパターンエッ
ジからの回折光または散乱光を検出し、該光検出結果に
基づいて、前記孤立パターンに相当するレジストパター
ンが形成されたウェーハ移動区間については、該孤立パ
ターンに相当するレジストパターンと前記第1または第
2のパターンに相当するレジストパターンとの間を第1
の間隔として求め、前記孤立パターンに相当するレジス
トパターンが形成されなかったウェーハ移動区間につい
ては、前記第1および第2のパターンに相当するレジス
トパターン間を第2の間隔として求めるようにし、前記
第1の間隔が求められたウェーハ移動区間の中間の位置
を前記最適フォーカス位置とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first optimum focus position measuring method according to the present invention is directed to a projection exposure apparatus for exposing and transferring a desired mask pattern onto a wafer by using a projection optical system. In the method of measuring an optimum focus position, a defocus position of the projection optical system
And second patterns having a pattern width that allows exposure transfer at
Are provided in parallel, between these patterns,
At the defocus position of the projection optical system, using a focus position measurement mask provided in parallel with an isolated pattern having a pattern width that is not exposed and transferred, the wafer is placed at predetermined intervals along the optical axis direction of the projection optical system. It is moved stepwise, and the pattern image of the focus position measuring mask is fixedly exposed and transferred to a separate area on the wafer for each movement, and for each of the resist patterns exposed and transferred for each movement, a laser is used. Irradiating light to detect diffracted light or scattered light from the pattern edge, and based on the light detection result, a resist pattern corresponding to the isolated pattern
In the wafer movement section where the pattern is formed,
Resist pattern corresponding to the turn and the first or
Between the resist pattern corresponding to the second pattern and the first
Of the resist corresponding to the isolated pattern
The wafer movement section where no pattern was formed.
A register corresponding to the first and second patterns.
Between the two patterns as the second interval,
Intermediate position of the wafer movement section from which the first interval was determined
Is the optimal focus position .

【0010】[0010]

【0011】本発明の第の最適フォーカス位置測定方
法は、所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェ
ーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位
置を測定する方法において、前記投影光学系のデフォー
カス位置での露光転写が可能なパターン幅を持つ第1乃
至第3のパターンと、前記投影光学系のデフォーカス位
置では露光転写されないパターン幅を持つ孤立パターン
とが形成され、前記第1のパターンに沿ってその両側に
前記第2のパターン、前記第3のパターンがそれぞれ同
じ間隔で設けられ、前記第1のパターンと前記第2のパ
ターンとの間に前記孤立パターンが前記第1または第2
のパターンに沿って設けられたフォーカス位置測定用マ
スクを用い、前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向
に沿って所定の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前
記フォーカス位置測定用マスクのパターン像を前記ウェ
ーハ上の別々の領域に一定露光転写し、前記各移動毎に
露光転写されたレジストパターンのそれぞれについて、
レーザ光を照射してパターンエッジからの回折光または
散乱光を検出し、該光検出結果に基づいて、前記第1の
パターンに相当するレジストパターンの両側のエッジか
らそれぞれ最も近いレジストパターンエッジまでの間隔
を求め、これら間隔の差分の変化に基づいて前記孤立パ
ターンに相当するレジストパターンが形成されたウェー
ハ移動区間を求め、該区間の中間の位置を前記最適フォ
ーカス位置とすることを特徴とする。
A second optimum focus position measuring method according to the present invention is a method for measuring an optimum focus position of a projection exposure apparatus for exposing and transferring a desired mask pattern onto a wafer using a projection optical system. The first to third patterns having a pattern width capable of exposing and transferring at the defocus position and the isolated pattern having a pattern width not exposing and transferring at the defocus position of the projection optical system are formed. The second pattern and the third pattern are respectively provided at the same interval on both sides along the pattern, and the isolated pattern is the first or the second pattern between the first pattern and the second pattern. Second
Using a focus position measurement mask provided along the pattern, the wafer is moved stepwise at predetermined intervals along the optical axis direction of the projection optical system, and the focus position measurement The pattern image of the mask is fixedly exposed and transferred to separate areas on the wafer, and for each of the resist patterns that have been exposed and transferred for each of the movements,
Irradiating laser light to detect diffracted light or scattered light from the pattern edge, and based on the light detection result, from the edges on both sides of the resist pattern corresponding to the first pattern to the nearest resist pattern edge. An interval is obtained, a wafer movement section in which a resist pattern corresponding to the isolated pattern is formed is obtained based on a change in a difference between these intervals, and a middle position of the section is set as the optimum focus position.

【0012】本発明の第1のフォーカス位置測定用マス
クは、所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェ
ーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位
置を測定するためのフォーカス位置測定用マスクであっ
て、前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が
可能なパターン幅を持つ第1および第2のパターンが平
行に設けられ、これらパターンの間に前記投影光学系の
デフォーカス位置では露光転写されないパターン幅を持
少なくとも1つの孤立パターンが前記第1および第2
のパターンと平行に形成されていることを特徴とする。
A first focus position measuring mask according to the present invention is a focus position measuring mask for measuring an optimum focus position of a projection exposure apparatus for exposing and transferring a desired mask pattern onto a wafer by using a projection optical system. The exposure transfer at the defocus position of the projection optical system
The first and second patterns having a possible pattern width are flat.
And at least one isolated pattern having a pattern width that is not exposed and transferred at the defocus position of the projection optical system between these patterns .
Is formed in parallel with the above pattern .

【0013】本発明の第2のフォーカス位置測定用マス
クは、所望のマスクパターンを投影光学系を用いてウェ
ーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォーカス位
置を測定するためのフォーカス位置測定用マスクであっ
て、前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が
可能なパターン幅を持つ第1乃至第3のパターンと、前
記投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されない
パターン幅を持つ少なくとも1つの孤立パターンとが形
成され、前記第1のパターンに沿ってその両側に前記第
2のパターン、前記第3のパターンがそれぞれ同じ間隔
で設けられ、前記第1のパターンと前記第2のパターン
との間に前記孤立パターンが前記第1または第2のパタ
ーンに沿って設けられていることを特徴とする
In the second focus position measuring mask of the present invention, a desired mask pattern is projected onto a wafer by using a projection optical system.
Optimum focus position of the projection exposure apparatus that transfers exposure on the wafer
This is a focus position measurement mask for measuring the position.
Exposure transfer at the defocus position of the projection optical system
First to third patterns having a possible pattern width;
Exposure is not transferred at the defocus position of the projection optical system
At least one isolated pattern having a pattern width is formed
Along the first pattern on both sides thereof.
The second pattern and the third pattern have the same interval.
And the first pattern and the second pattern
Between the first and second patterns.
Characterized by being provided along the axis .

【0014】(作用) 上記のとおりの本発明において、フォーカス位置測定用
マスクに形成される孤立パターンのパターン幅は、投影
光学系のデフォーカス位置では露光転写されないパター
ン幅とされているので、このマスクパターン像を露光転
写した場合は、投影光学系の最適フォーカス位置近傍に
おいてのみ孤立パターンに相当するレジストパターンが
形成され、それ以外のデフォーカス位置では孤立パター
ンに相当するレジストパターンは形成されない。したが
って、孤立パターンに相当するレジストパターンが形成
された区間を検出することにより、上記最適フォーカス
位置近傍の区間を知ることができ、該区間の中間を求め
ることにより上記投影光学系の最適フォーカス位置を知
ることができる。
(Operation) In the present invention as described above, the pattern width of the isolated pattern formed on the focus position measuring mask is a pattern width that is not exposed and transferred at the defocus position of the projection optical system. When the mask pattern image is exposed and transferred, a resist pattern corresponding to an isolated pattern is formed only near the optimum focus position of the projection optical system, and a resist pattern corresponding to the isolated pattern is not formed at other defocus positions. Therefore, by detecting a section in which a resist pattern corresponding to an isolated pattern is formed, a section near the optimum focus position can be known, and by determining the middle of the section, the optimum focus position of the projection optical system can be determined. You can know.

【0015】また、本発明では、パターンエッジからの
回折光または散乱光が検出され、該光検出結果に基づい
て孤立パターンに相当するレジストパターンが形成され
たウェーハ移動区間が求められるようになっているの
で、従来のような観察者の目視による判断は介在しな
い。加えて、撮像データからパターンエッジを抽出する
などの画像処理を行う必要もないので、測定に時間がか
かるなどの問題が生じることもない。
Further, in the present invention, diffracted light or scattered light from a pattern edge is detected, and a wafer moving section in which a resist pattern corresponding to an isolated pattern is formed is obtained based on the light detection result. Therefore, the conventional visual judgment of the observer does not intervene. In addition, since there is no need to perform image processing such as extracting a pattern edge from the image data, there is no problem such as a long measurement time.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1に、本発明の最適フォーカス位置測定
方法に使用されるフォーカス位置測定用マスクのパター
ンの一例を示す。このフォーカス位置測定用マスクのパ
ターンは、略方形の内枠1と、該内枠1をその外周に沿
って取り囲むように設けられた外枠2と、これら内枠1
と外枠2の間に設けられた所定の幅の孤立ライン3a,
3bを備える。孤立ライン3a,3bは、内枠1の外周
(または外枠2の内周)に沿ってそれぞれ縦方向、横方
向に設けられている。すなわち、孤立ライン3a,3b
はその長手方向において略直角に交わるようになってい
る。
FIG. 1 shows an example of a pattern of a focus position measuring mask used in the optimum focus position measuring method of the present invention. The pattern of the focus position measuring mask includes a substantially rectangular inner frame 1, an outer frame 2 provided so as to surround the inner frame 1 along the outer periphery thereof, and an inner frame 1.
, An isolated line 3a having a predetermined width provided between
3b. The isolated lines 3a and 3b are provided in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, along the outer periphery of the inner frame 1 (or the inner periphery of the outer frame 2). That is, the isolated lines 3a and 3b
Are arranged to intersect at substantially right angles in the longitudinal direction.

【0018】以下、上記のフォーカス位置測定用マスク
を使用して前述の図に示したような投影露光装置の最
適フォーカス位置を測定する方法について説明する。
Hereinafter, a method of measuring the optimum focus position of the projection exposure apparatus as shown in FIG. 6 using the above-described focus position measuring mask will be described.

【0019】レチクル102に代えて上記のフォーカス
位置測定用マスクをセットし、表面にレジストが塗布さ
れたウェーハ104を縮小投影レンズ103のフォーカ
ス位置近傍でその光軸方向に沿って所定の間隔で段階的
に移動して、各移動毎にフォーカス位置測定用マスク上
に形成されたパターンをウェーハ上の別々の領域に実際
に一定露光する。露光後、ウェーハを現像してレジスト
パターンを形成する。
The above-mentioned mask for measuring the focus position is set in place of the reticle 102, and the wafer 104 coated with the resist on the surface is stepped at predetermined intervals along the optical axis direction near the focus position of the reduction projection lens 103. Then, the pattern formed on the focus position measuring mask for each movement is actually exposed to a constant area on a separate area on the wafer. After exposure, the wafer is developed to form a resist pattern.

【0020】続いて、上記のようにして露光転写された
レジストパターンのうち、どの段階で露光されたパター
ンが最適フォーカス位置のものかを判定する。この最適
フォーカス位置の判定には、図2に示す以下のような装
置を用いる。
Then, it is determined at which stage of the resist pattern that has been exposed and transferred as described above, the exposed pattern is at the optimum focus position. For the determination of the optimum focus position, the following device shown in FIG. 2 is used.

【0021】最適フォーカス位置の判定に用いる装置
は、上記のレジストパターンが形成されたウェーハ14
が固定されるX−Yステージ10と、ウェーハ14を所
定の角度で照明するレーザ光源11と、ウェーハ14の
パターンエッジからの回折光または散乱光を検出する受
光器12と、X−Yステージ10の移動を制御するとと
もに、受光器12の出力に基づいてウェーハ14上に露
光転写された各レジストパターンのパターン間隔を測定
し、該測定結果から最適フォーカス位置を判定する制御
・演算処理部13とから構成される。
The apparatus used to determine the optimum focus position is a wafer 14 on which the resist pattern is formed.
Is fixed, a laser light source 11 that illuminates the wafer 14 at a predetermined angle, a photodetector 12 that detects diffracted or scattered light from a pattern edge of the wafer 14, and an XY stage 10 And a control / arithmetic processing unit 13 for measuring the pattern interval of each resist pattern exposed and transferred onto the wafer 14 based on the output of the light receiver 12 and determining the optimum focus position from the measurement result. Consists of

【0022】上記最適フォーカス位置判定装置では、制
御・演算処理部13が、レーザスポットがウェーハ14
上の各レジストパターンを一定の速度で一定方向に通過
するようにX−Yステージ10の移動を制御するととも
に、受光器12の出力に基づいて各レジストパターンに
おけるパターンエッジの間隔を測定する。
In the above-mentioned optimal focus position determining apparatus, the control / arithmetic processing unit 13 sets the laser spot on the wafer 14
The movement of the XY stage 10 is controlled so as to pass through each of the above resist patterns at a constant speed in a constant direction, and the interval between pattern edges in each resist pattern is measured based on the output of the light receiver 12.

【0023】最適フォーカス位置で露光転写されたレジ
ストパターンを測定した場合の受光器12の出力例を図
3(a)に示し、デフォーカス位置で露光転写されたレ
ジストパターンを測定した場合の受光器12の出力例を
図3(b)に示す。最適フォーカス位置では、内枠およ
び外枠のパターンとともに孤立パターンが形成されるの
で、このレジストパターンを測定した場合の受光器12
の出力には、図3(a)に示すような孤立パターンのエ
ッジが現れる。一方、デフォーカス位置では、孤立パタ
ーンが露光転写された部分は、ピントがずれるにしたが
ってパターン寸法が細り(図7(b)参照)、最後には
消失することになる。そのため、デフォーカス位置で転
写露光されたレジストパターンを測定した場合の受光器
12の出力には、図3(b)に示すように図3(a)の
ような明確な孤立パターンのエッジは現れない。
FIG. 3A shows an example of the output of the light receiver 12 when the resist pattern exposed and transferred at the optimum focus position is measured, and the light receiver 12 when the resist pattern exposed and transferred at the defocus position is measured. FIG. 3B shows an output example of No. 12. At the optimum focus position, an isolated pattern is formed together with the inner and outer frame patterns.
, An edge of an isolated pattern as shown in FIG. On the other hand, at the defocus position, the portion where the isolated pattern has been exposed and transferred has a smaller pattern size as the focus deviates (see FIG. 7B), and finally disappears. Therefore, as shown in FIG. 3B, an edge of a clear isolated pattern as shown in FIG. 3A appears in the output of the light receiver 12 when the resist pattern transferred and exposed at the defocus position is measured. Absent.

【0024】制御・演算処理部13は、上記のような受
光器12の出力の違いに基づいて最適フォーカス位置を
判定する。具体的には、制御・演算処理部13が以下の
ようにして最適フォーカス位置の判定を行う。
The control / arithmetic processing unit 13 determines the optimum focus position based on the difference between the outputs of the light receiver 12 as described above. Specifically, the control / arithmetic processing unit 13 determines the optimum focus position as follows.

【0025】図3(a)に示すような出力結果を得られ
た場合には、孤立パターン内側エッジから内枠のパター
ンエッジまでの間隔b(これは、図1に示す間隔Bに相
当する。)と、内枠パターンエッジから外枠パターン内
側エッジまでの間隔a(これは、図1に示す間隔Aに相
当する。)とを求めてそのずれ量(a−b)を算出す
る。他方、図3(b)に示すような孤立パターンのエッ
ジが含れていない出力結果を得られた場合には、外枠パ
ターン内側エッジから内枠のパターンエッジまでの間隔
b(これは、図1に示す間隔B’に相当する。)と、内
枠パターンエッジから外枠パターン内側エッジまでの間
隔a(これは、図1に示す間隔Aに相当する。)とを求
めてそのずれ量(a−b)を算出する。ここで、孤立パ
ターン内側エッジ部分および外枠パターン内側エッジ部
分は50%スライスにより与えられる。
When the output result as shown in FIG. 3A is obtained, the interval b from the inner edge of the isolated pattern to the pattern edge of the inner frame (this corresponds to the interval B shown in FIG. 1). ) And an interval a from the inner frame pattern edge to the inner edge of the outer frame pattern (this corresponds to the interval A shown in FIG. 1), and the shift amount (ab) is calculated. On the other hand, when an output result that does not include the edge of the isolated pattern as shown in FIG. 3B is obtained, the interval b from the inner edge of the outer frame pattern to the pattern edge of the inner frame (this is shown in FIG. 1) and an interval a from the inner frame pattern edge to the inner edge of the outer frame pattern (this corresponds to the interval A shown in FIG. 1), and the deviation amount thereof ( a-b) is calculated. Here, the inside edge portion of the isolated pattern and the inside edge portion of the outer frame pattern are given by 50% slices.

【0026】図4に、各露光転写されたレジストパター
ンについて算出されたずれ量(a−b)とフォーカス位
置との関係を示す。この特性曲線では、フォーカス位置
F1を境に、孤立パターンエッジが検出されなかった状
態から孤立パターンエッジが検出された状態へ遷移し、
フォーカス位置F2を境に再び孤立パターンエッジが検
出されなかった状態になる。制御・演算処理部13で
は、このグラフの孤立パターンエッジが検出された状態
の区間F1〜F2の中間の位置が最適フォーカス位置と
して算出される。
FIG. 4 shows the relationship between the shift amount (ab) calculated for each exposure-transferred resist pattern and the focus position. In this characteristic curve, a state where the isolated pattern edge is not detected is changed from a state where the isolated pattern edge is detected to a state where the isolated pattern edge is detected at the focus position F1.
In this state, the isolated pattern edge is not detected again at the focus position F2. The control / arithmetic processing unit 13 calculates an intermediate position between the sections F1 and F2 of the graph where the isolated pattern edge is detected as the optimum focus position.

【0027】上述のようにして制御・演算処理部13で
算出された最適フォーカス位置に基づいて、投影露光装
置では、ウェーハの露光面が縮小投影レンズの最適フォ
ーカス位置にくるように設定される。
Based on the optimum focus position calculated by the control / arithmetic processing unit 13 as described above, the projection exposure apparatus is set so that the exposure surface of the wafer comes to the optimum focus position of the reduction projection lens.

【0028】以上の説明では、最適フォーカス位置をず
れ量(a−b)に基づいて算出しているが、単に、孤立
パターンエッジが検出されなかった状態における間隔b
と、孤立パターンエッジが検出された状態における間隔
bの違いに基づいて最適フォーカス位置を算出すること
もできる。また、単に、孤立パターンに相当するレジス
トパターンが形成された区間を検出して、その区間の中
間を求めることにより最適フォーカス位置を算出するこ
ともできる。
In the above description, the optimum focus position is calculated based on the shift amount (ab).
The optimum focus position can also be calculated based on the difference between the intervals b in the state where the isolated pattern edge is detected. Alternatively, the optimum focus position can be calculated simply by detecting the section where the resist pattern corresponding to the isolated pattern is formed, and obtaining the middle of the section.

【0029】フォーカス位置測定用マスクは、図1に示
したパターンに限定されることはない。例えば、内枠お
よび外枠のパターンは、投影光学系のデフォーカス位置
での露光転写が可能なパターン幅であればよく、孤立パ
ターンは、露光転写された孤立パターンのエッジを最適
フォーカス位置判定装置によって検出できる程度の幅
で、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写されな
いパターン幅であればよく、これらパターンの形状およ
び配置は、上述の最適フォーカス位置判定の方法に応じ
て種々選択可能である。例えば、フォーカス位置測定用
マスクは、投影光学系のデフォーカス位置では露光転写
されないパターン幅を持つ孤立パターンが少なくとも1
つ形成されていれば、その孤立パターンに相当するレジ
ストパターンを検出することにより最適フォーカス位置
を算出することができる。フォーカス位置測定用マスク
の一例として、図5に、内枠をその外周に沿って複数の
孤立パターンで囲むように形成されたラインアンドスペ
ースパターンを示す。
The focus position measuring mask is not limited to the pattern shown in FIG. For example, the patterns of the inner frame and the outer frame may have a pattern width that allows exposure and transfer at the defocus position of the projection optical system. It is sufficient if the pattern width is a width that can be detected by the above-mentioned method and the pattern width is not exposed and transferred at the defocus position of the projection optical system. . For example, the focus position measuring mask has at least one isolated pattern having a pattern width that is not exposed and transferred at the defocus position of the projection optical system.
If one is formed, the optimum focus position can be calculated by detecting the resist pattern corresponding to the isolated pattern. As an example of the focus position measuring mask, FIG. 5 shows a line-and-space pattern formed so as to surround the inner frame with a plurality of isolated patterns along the outer periphery thereof.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
観察者の目視による判断の介在なしに最適フォーカス位
置を求めることができるので、より正確に測定すること
ができる。
As described above, according to the present invention,
Since the optimum focus position can be obtained without the intervention of the visual judgment of the observer, the measurement can be performed more accurately.

【0031】また、本発明によれば、撮像データからエ
ッジパターンを抽出するといった複雑な処理は行わず、
レジストパターンエッジからの回折光または散乱光を検
出することによりレジストパターンエッジを検出するの
で、簡単に最適フォーカス位置を求めることができる。
Further, according to the present invention, complicated processing such as extraction of an edge pattern from image data is not performed.
Since the resist pattern edge is detected by detecting the diffracted light or the scattered light from the resist pattern edge, the optimum focus position can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の最適フォーカス位置測定方法に使用さ
れるフォーカス位置測定用マスクのパターンの一例を示
す。
FIG. 1 shows an example of a pattern of a focus position measuring mask used in an optimum focus position measuring method of the present invention.

【図2】本発明の最適フォーカス位置測定方法が適用さ
れる最適フォーカス位置判定装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of an optimum focus position determination device to which the optimum focus position measurement method of the present invention is applied.

【図3】図2に示す最適フォーカス位置判定装置の受光
器の出力の1例を示す図で、(a)は最適フォーカス位
置で露光転写されたレジストパターンを測定した場合の
出力例、(b)はデフォーカス位置で露光転写されたレ
ジストパターンを測定した場合の出力例を示す。
3A and 3B are diagrams illustrating an example of an output of a light receiver of the optimum focus position determination device illustrated in FIG. 2; FIG. 3A illustrates an output example when a resist pattern exposed and transferred at an optimum focus position is measured; () Shows an output example when the resist pattern exposed and transferred at the defocus position is measured.

【図4】露光転写されたレジストパターンについて算出
されたずれ量(a−b)とフォーカス位置との関係を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a shift amount (ab) calculated with respect to a resist pattern subjected to exposure transfer and a focus position.

【図5】ラインアンドスペースパターンのフォーカス位
置測定用マスクを示す図である。
FIG. 5 is a view showing a focus position measuring mask of a line and space pattern.

【図6】一般的なステッパー露光装置の概略構成図であ
る。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a general stepper exposure apparatus.

【図7】(a)は最適フォーカス位置で露光転写された
レジストパターンの形状を示す図で、(b)はデフォー
カス位置で露光転写されたレジストパターンの形状を示
す図である。
7A is a diagram illustrating a shape of a resist pattern exposed and transferred at an optimum focus position, and FIG. 7B is a diagram illustrating a shape of a resist pattern exposed and transferred at a defocus position.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内枠 2 外枠 3a、3b 孤立パターン 1 inner frame 2 outer frame 3a, 3b isolated pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定する方法において、 前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第1および第2のパターンが平行に
設けられ、これらパターンの間に、前記投影光学系のデ
フォーカス位置では露光転写されないパターン幅を持つ
孤立パターンが平行に設けられたフォーカス位置測定用
マスクを用い、 前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向に沿って所定
の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前記フォーカス
位置測定用マスクのパターン像を前記ウェーハ上の別々
の領域に一定露光転写し、 前記各移動毎に露光転写されたレジストパターンのそれ
ぞれについて、レーザ光を照射してパターンエッジから
の回折光または散乱光を検出し、該光検出結果に基づい
て、前記孤立パターンに相当するレジストパターンが形
成されたウェーハ移動区間については、該孤立パターン
に相当するレジストパターンと前記第1または第2のパ
ターンに相当するレジストパターンとの間を第1の間隔
として求め、前記孤立パターンに相当するレジストパタ
ーンが形成されなかったウェーハ移動区間については、
前記第1および第2のパターンに相当するレジストパタ
ーン間を第2の間隔として求めるようにし、前記第1の
間隔が求められたウェーハ移動区間の中間の位置を前記
最適フォーカス位置とすることを特徴とする最適フォー
カス位置測定方法。
1. A method for measuring an optimum focus position of a projection exposure apparatus for exposing and transferring a desired mask pattern onto a wafer using a projection optical system, wherein exposure and transfer at a defocus position of the projection optical system are possible. Focus position measurement in which first and second patterns having a pattern width are provided in parallel, and an isolated pattern having a pattern width that is not exposed and transferred at the defocus position of the projection optical system is provided in parallel between the first and second patterns. Using a mask for, moving the wafer stepwise at predetermined intervals along the optical axis direction of the projection optical system, for each movement separate the pattern image of the focus position measurement mask on the wafer The resist pattern is transferred to the area by constant exposure, and the resist pattern exposed and transferred at each of the movements is irradiated with a laser beam to perform pattern etching. Based on the light detection result, a resist pattern corresponding to the isolated pattern is detected by detecting a diffracted light or a scattered light from the wafer. Alternatively, a distance between the resist pattern corresponding to the second pattern and the resist pattern corresponding to the second pattern are obtained as a first interval.
The distance between the resist patterns corresponding to the first and second patterns is determined as a second interval, and an intermediate position of the wafer moving section where the first interval is determined is set as the optimum focus position. Optimal focus position measurement method.
【請求項2】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定する方法において、 前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第1乃至第3のパターンと、前記投
影光学系のデフォーカス位置では露光転写されないパタ
ーン幅を持つ孤立パターンとが形成され、前記第1のパ
ターンに沿ってその両側に前記第2のパターン、前記第
3のパターンがそれぞれ同じ間隔で設けられ、前記第1
のパターンと前記第2のパターンとの間に前記孤立パタ
ーンが前記第1または第2のパターンに沿って設けられ
たフォーカス位置測定用マスクを用い、 前記ウェーハを前記投影光学系の光軸方向に沿って所定
の間隔で段階的に移動して、各移動毎に前記フォーカス
位置測定用マスクのパターン像を前記ウェーハ上の別々
の領域に一定露光転写し、 前記各移動毎に露光転写されたレジストパターンのそれ
ぞれについて、レーザ光を照射してパターンエッジから
の回折光または散乱光を検出し、該光検出結果に基づい
て、前記第1のパターンに相当するレジストパターンの
両側のエッジからそれぞれ最も近いレジストパターンエ
ッジまでの間隔を求め、これら間隔の差分の変化に基づ
いて前記孤立パターンに相当するレジストパターンが形
成されたウェーハ移動区間を求め、該区間の中間の位置
を前記最適フォーカス位置とすることを特徴とする最適
フォーカス位置測定方法。
2. A method of measuring an optimum focus position of a projection exposure apparatus for exposing and transferring a desired mask pattern onto a wafer by using a projection optical system, wherein exposure and transfer are possible at a defocus position of the projection optical system. First to third patterns having a pattern width and an isolated pattern having a pattern width that is not exposed and transferred at the defocus position of the projection optical system are formed, and the second pattern is formed on both sides of the first pattern along the first pattern. And the third pattern are provided at the same interval, respectively, and the first pattern
Using a focus position measuring mask in which the isolated pattern is provided along the first or second pattern between the pattern and the second pattern, and moving the wafer in the optical axis direction of the projection optical system. A stepwise movement at predetermined intervals along the pattern, the pattern image of the focus position measurement mask is transferred to a separate area on the wafer by constant exposure transfer at each movement, and the resist transferred at each movement is exposed and transferred. For each of the patterns, a laser beam is irradiated to detect diffracted light or scattered light from the pattern edge, and based on the light detection result, each edge is closest to both edges of the resist pattern corresponding to the first pattern. An interval to the resist pattern edge is determined, and a resist pattern corresponding to the isolated pattern is formed based on a change in the difference between these intervals. Wafer seek movement section, the optimum focus position measurement method characterized by the intermediate position between the compartment and the optimum focus position was.
【請求項3】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定するためのフォーカス位置測定用マス
クであって、前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第1および第2のパターンが平行に
設けられ、これらパターンの間に 前記投影光学系のデフ
ォーカス位置では露光転写されないパターン幅を持つ
なくとも1つの孤立パターンが前記第1および第2のパ
ターンと平行に形成されていることを特徴とするフォー
カス位置測定用マスク。
3. A focus position measuring mask for measuring an optimal focus position of a projection exposure apparatus for exposing and transferring a desired mask pattern onto a wafer using a projection optical system , wherein the defocus of the projection optical system is performed. Exposure transfer at position
1st and 2nd patterns with different pattern widths
A small pattern width between these patterns that is not exposed and transferred at the defocus position of the projection optical system.
At least one isolated pattern corresponds to the first and second patterns.
A focus position measuring mask formed parallel to the turn .
【請求項4】 所望のマスクパターンを投影光学系を用
いてウェーハ上に露光転写する投影露光装置の最適フォ
ーカス位置を測定するためのフォーカス位置測定用マス
クであって、 前記投影光学系のデフォーカス位置での露光転写が可能
なパターン幅を持つ第1乃至第3のパターンと、前記投
影光学系のデフォーカス位置では露光転写されないパタ
ーン幅を持つ少なくとも1つの孤立パターンとが形成さ
れ、 前記第1のパターンに沿ってその両側に前記第2の
パターン、前記第3のパターンがそれぞれ同じ間隔で設
けられ、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの
間に前記孤立パターンが前記第1または第2のパターン
に沿って設けられていることを特徴とするフォーカス位
置測定用マスク。
4. A projection optical system for projecting a desired mask pattern.
Of the projection exposure equipment that transfers and transfers the exposure on the wafer
Focus position measurement mass for measuring focus position
A click, can be exposed and transferred at a defocus position of the projection optical system
First to third patterns having different pattern widths;
The pattern that is not exposed and transferred at the defocus position of the shadow optical system
At least one isolated pattern having a width
Is, the isolated pattern between the said on both sides along the first pattern and the second pattern, the third pattern is provided at the same intervals respectively, the first pattern and the second pattern Is provided along the first or second pattern.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3605064B2 (en) * 2001-10-15 2004-12-22 株式会社ルネサステクノロジ Focus monitor photomask, focus monitor method, focus monitor device and device manufacturing method
KR100831680B1 (en) * 2006-12-28 2008-05-22 주식회사 하이닉스반도체 Mask having exposure focus measurement pattern and measuring method using same
JP5104107B2 (en) * 2007-08-02 2012-12-19 ウシオ電機株式会社 Strip-shaped workpiece exposure apparatus and focus adjustment method in strip-shaped workpiece exposure apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2580668B2 (en) * 1988-01-21 1997-02-12 株式会社ニコン Exposure method, exposure condition measurement method and pattern measurement method
JPH07326563A (en) * 1994-06-01 1995-12-12 Hitachi Ltd Exposure condition evaluation pattern and exposure condition evaluation method and apparatus using the same
JP3269343B2 (en) * 1995-07-26 2002-03-25 キヤノン株式会社 Best focus determination method and exposure condition determination method using the same
JPH09270379A (en) * 1996-04-01 1997-10-14 Miyazaki Oki Electric Co Ltd Reticle for focus estimation and focus estimation method
JPH1055946A (en) * 1996-08-08 1998-02-24 Nikon Corp Exposure requirement measuring method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11294994B2 (en) 2017-03-21 2022-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba IC card and method for controlling IC card

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