DE10223761A1

DE10223761A1 - Fotomaske zur Aberrationsmessung, Aberrationsmessverfahren, Einheit zur Aberrationsmessung und Herstellungsverfahren für die Einheit

Info

Publication number: DE10223761A1
Application number: DE10223761A
Authority: DE
Inventors: Shuji Nakao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-06-26
Also published as: US20030095247A1; KR20030043587A; JP2003156832A; US6743554B2; US20040214095A1

Abstract

Eine Fotomaske (5) zur Aberrationsmessung gemäß der Erfindung enthält ein Substrat (1), durch das ein Belichtungslicht hindurchtreten kann, eine Mehrzahl von Aperturmustern (2a) für das Messen, die auf der Vorderseite des Substrats (1) in einer Mehrzahl von Messmusterbildungsregionen gebildet sind, einen lichtblockierenden Film (3), der in den Messmusterbildungsregionen auf der Rückseite des Substrats (1) gebildet ist, und der ein Rückseitenaperturmuster (3a) aufweist, um die jeweiligten Einfallswinkel des Belichtungslichts auf die Mehrzahl der Aperturmuster (2a) für die Messung im Wesentlichen zu differenzieren, und eine Mehrzahl von Referenzmustern (2b), die in einer einzelnen oder in einer Mehrzahl von Referenzmusterbildungsregionen auf der Vorderseite des Substrats (1) gebildet sind, wobei die Rückseite des Substrats (1) in der Referenzmusterbildungsregion(en) derart gebildet ist, dass die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts auf die jeweiligen Referenzmuster (2b) im Wesentlichen gleich sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fotomaske zur Aberrationsmessung, ein Aberrationsmessverfahren, eine Einheit zur Aberrationsmessung und ein Herstellungsverfahren für die Einheit.
In den vergangenen Jahren hat sich der Grad der Integration und der Miniaturisierung von integrierten Halbleiterschaltungen erheblich erhöht. Damit zusammenhängend hat sich die Miniaturisierung von Schaltungsmustern, die auf einem Halbleitersubstrat (im folgenden einfach als Wafer bezeichnet) gebildet werden, stark weiterentwickelt.
Insbesondere ist die Fotolithografietechnologie als Basistechnologie, die zur Musterbildung verwendet wird, weit verbreitet. Entsprechend sind in der Vergangenheit verschiedene Entwicklungen und Verbesserungen diesbezüglich erfolgt. Bezüglich der Miniaturisierung von Mustern gibt es jedoch keine Anzeichen einer Verlangsamung des Entwicklungsprozesses, so daß nach wie vor der Bedarf nach einer größeren Musterauflösung besteht.
Diese Fotolithografietechnologie ist eine Technologie, bei der ein auf einer Fotomaske gebildetes Muster (Originalbild) auf ein Fotoresist übertragen wird, das auf einem Wafer verwendet wird, wobei der geätzte Film, der als Schicht unterhalb des Fotoresists ausgebildet ist, gemustert wird, indem eine Übertragung des Musters auf das Fotoresist erfolgt.
Bei der Übertragung auf das Fotoresist wird das Fotoresist entwickelt, wobei der Typ des Fotoresists als Positiv-Typ bezeichnet wird, wenn der belichtete Bereich durch diesen Entwicklungsvorgang entfernt wird, während der Typ des Fotoresists als Negativ-Typ bezeichnet wird, wenn der nicht belichtet Bereich entfernt wird.
Im allgemeinen wird die Auflösungsgrenze R(nm) in der Fotolithografietechnologie, die ein Maßstabsverkleinerungsbelichtungsverfahren verwendet, ausgedrückt durch

R = k₁.λ/(NA)

wobei λ (nm) die Wellenlänge des verwendeten Lichts, NA die numerische Apertur in dem optischen Projektionssystem der Linsen und k₁ eine Konstante ist, die von der Bedingung für das Erzeugen des Abbildes und von dem Resistprozess abhängt.
Wie man der oben genannten Gleichung entnehmen kann, können die Werte von k₁ und λ verkleinert werden, während der Wert von NA vergrößert werden kann, um die Auflösungsgrenze R zu erhöhen, also um mikroskopische Muster zu erhalten. Die Konstante, die von dem Resistprozess abhängt, wird also reduziert, während eine kürzere Wellenlänge und ein größerer NA-Wert verwendet werden.
Davon abgesehen ist es technisch schwierig, die Wellenlänge der Lichtquelle zu verkürzen, so daß es erforderlich ist, den NA- Wert bei gleicher Wellenlänge zu erhöhen. Ein größerer NA-Wert hat jedoch eine geringere Brennweite δ(δ = k₂.λ/(NA)²) zur Folge, so daß ein Problem dahingehend auftritt, daß die Form- und Abmessungsgenauigkeit der gebildeten Muster verschlechtert wird.
Somit ist ein Musterdesign erforderlich, bei dem die Aberration der Projektionslinsen und dergleichen berücksichtigt wird, um bei der oben beschriebenen Fotolithografietechnologie die Muster der Fotomaske mit hoher Genauigkeit auf das Fotoresist zu übertragen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist es erforderlich, die Aberration der Projektionslinsen und dergleichen genau zu messen.
H. Nomura et al. "Higher order aberration measurement with printed patterns under extremely reduced a illumination", Proc. SPIE Ausgabe 3679, (1999), Seiten 358-367 (Dokument I) offenbart ein herkömmliches Verfahren zur Messung der Aberration von Projektionslinsen.
Bei diesem Verfahren wird die Aberration dadurch gemessen, daß ein Muster gebildet wird, indem eine Fotomaske verwendet wird, die in H. Nomura et al. "Overlay Error due to Lens Coma and Asymmetric Illumination Dependence on Pattern Feature", Proc. SPIE Ausgabe 3332, Seiten 199-210 (Dokument II) beschrieben ist. Im folgenden wird dieses Messverfahren erklärt.
Die Fig. 17A, 17B und 17C zeigen Ansichten des Aufbaus des Musters der Fotomaske, die bei dem Aberrationsmessverfahren, das im oben genannten Stand der Technik beschrieben ist, verwendet wird, und des Musters zur Aberrationsmessung. Darüber hinaus zeigen die Fig. 18A bis 18F schematische Querschnittsteilansichten des Verfahrens zur Erzeugung des Musters zur Aberrationsmessung, wie in dem oben zuletzt genahnten Stand der Technik (Dokument II) beschrieben, in der Prozessreihenfolge.
Wie in Fig. 18A gezeigt, wird zuerst ein Wafer 121 vorbereitet, indem ein Fotoresist 121b auf einem Halbleitersubstrat 121a aufgebracht wird.
Wie in Fig. 18B gezeigt, wird das Muster einer Fotomaske 105A, wie in Fig. 17A gezeigt, auf das Fotoresist 121b des Wafers 121 belichtet. Durch diese erste Belichtung wird das Fotoresist 121b selektiv dem Licht ausgesetzt. In der Figur sind die belichteten Bereiche des Fotoresists 121b als weiße Bereiche gezeigt, während die nicht belichteten Bereiche, die dem Licht nicht ausgesetzt sind, als von oben links nach unten rechts diagonal schraffierte Bereiche gezeigt sind.
Wie in Fig. 18C gezeigt, wird dann das Muster einer Fotomaske 105B, wie in Fig. 17B gezeigt, auf das Fotoresist 121b belichtet. Durch diese zweite Belichtung wird das Fotoresist 121b selektiv dem Licht ausgesetzt. In der Figur sind die Bereiche des Fotoresists 121b, die nicht dem Belichtungslicht ausgesetzt sind, als von oben rechts nach unten links diagonal schraffierte Bereiche gezeigt. Fig. 18D zeigt eine vergrößerte Ansicht der Region R1, während Fig. 18E eine vergrößerte Ansicht der Region R2 zeigt.
Das Fotoresist 121b wird dann entwickelt und nur die Regionen (mit Kreuzschraffur), die während der ersten und zweiten Belichtung nicht durch das Belichtungslicht belichtet weden, verbleiben, um ein Resistmuster 121b, wie in Fig. 18F gezeigt, zu bilden. Dieses Resistmuster 121b hat eine in Fig. 17C gezeigte Form.
Fig. 18F korrespondiert zu den Teilquerschnittsansichten entlang der Linie XVIII-XVIII von Fig. 17C.
Folglich wird nur ein Bereich des Zeilen- und Abstandsmusters (L/S-Muster) extrahiert, indem die Bereiche mit Ausnahme des L/S-Musterbereichs durch eine doppelte Belichtung gemäß einem herkömmlichen Verfahren illuminiert werden. Das relative Bewegungsausmaß zwischen dem extrahierten L/S-Muster und dem gebildeten Muster mit großer Abmessung wird in Bezug auf viele L/S-Muster gemessen, deren Abstand und Richtung sich derart unterscheiden, daß eine ungerade Aberration aufgrund der Abstandsänderung dieses Bewegungsausmaßes gefunden wird.
Darüber hinaus wird eine gerade Aberration aufgrund einer Abstands- und Richtungsänderung des optimalen Fokus gefunden, nachdem der optimale Fokus von dem Bereich des Auflösungsfokus in Bezug auf eine große Anzahl von L/S-Mustern gefunden ist, deren Abstand und Richtung verschieden sind.
Gemäß diesem Verfahren ist es jedoch erforderlich, eine große Anzahl von Messungen, wie in Fig. 4 und 5 von Dokument I gezeigt, durchzuführen, um die Linsenaberration in einem optischen Projektionssystem zu finden. Dies ist arbeitsaufwendig und ineffizient.
Darüber hinaus ist es erforderlich, die Belichtung durchzuführen, indem die Aperturgröße der Irisblende reduziert wird, um das Bewegungsausmaß des optimalen Fokus des Musters zu detektieren, von dem der Abstand groß ist, was ebenfalls arbeitsaufwendig und ineffizient ist.
Darüber hinaus ist es erforderlich, die Belichtung durchzuführen, indem die Aperturgröße der Irisblende stark reduziert wird, um die Aberration in der Umgebung des Mittenbereichs der Irisblendeblende zu finden, was ein Problem dahingehend mit sich bringt, daß eine Implementierung mittels einer herkömmlichen verfügbaren Belichtungseinheit nicht möglich ist.
Darüber hinaus wird eine große Maskenregion erforderlich, da eine große Anzahl von Mustertypen verwendet wird, um die Messung an einem bestimmten Feldpunkt durchzuführen, so daß das Feldinnere nicht im Detail geprüft werden kann. Konkret besteht ein Problem dahingehend, daß die Messung nur bis zu dem Grad durchgeführt werden kann, bei dem 8 mm in drei Bereiche unterteilt sind, wie in Fig. 3 von Dokument 1 gezeigt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fotomaske zur Aberrationsmessung, ein Aberrationsmessverfahren, eine Einheit zur Aberrationsmessung und ein Herstellungsverfahren für die Einheit zu schaffen, wobei eine Messung der Aberration einer Linse mit geringem Arbeitsaufwand erfolgen kann, und das Feldinnere genau geprüft werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist den unabhängigen Patentansprüchen zu entnehmen; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Eine Fotomaske zur Aberrationsmessung gemäß der Erfindung dient als eine Fotomaske zur Aberrationsmessung zur Messung einer Linsenaberration in einem optischen Projektionssystem einer Belichtungseinheit, und enthält ein Substrat, eine Mehrzahl von Messmustern, einen lichtblockierenden Film und eine Mehrzahl von Referenzmustern. Das Substrat läßt das Belichtungslicht durch und hat eine Messmusterbildungsregion und eine Referenzmusterbildungsregion. Die Mehrzahl von Messmustern ist in der Messmusterbildungsregion auf der Vorderseite des Substrats gebildet. Der lichtblockierende Film ist in der Messmusterbildungsregion auf der Rückseite des Substrats gebildet, und hat ein Aperturmuster auf der Rückseite des Substrats, im wesentlichen zur Differenzierung der jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl von Messmustern trifft. Die Mehrzahl von Referenzmustern ist in der Referenzmusterbildungsregion auf der Vorderseite des Substrats gebildet. Die Rückseite des Substrats in der Referenzmusterbildungsregion ist derart gebildet, daß die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl von Referenzmustern trifft (eindringt), im wesentlichen gleich werden.
Gemäß der erfindungsgemäßen Fotomaske zur Aberrationsmessung können die, jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl von Messmustern trifft, im wesentlichen mittels des Aperturmusters auf der Rückseite der Fotomaske differenziert werden. Somit kann durch Licht in der diagonalen Richtung ein Abbild von jedem der Mehrzahl von Messmustern auf dem fotoempfindlichen Material gebildet werden. Das Abbild des Messmusters, das durch den Einfall von Licht von der diagonalen Richtung gebildet wird, erzeugt eine Positionsverschiebung auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials für den Fall, daß eine Aberration in der Projektionslinse vorhanden ist. Folglich kann die Aberration der Projektionslinse gemessen werden, indem das Ausmaß der Positionsverschiebung des übertragenen Musters gemessen wird, das durch Abbilden dieses Messmusters erzeugt wird, durch den Vergleich des übertragenen Musters mit dem Referenzmuster. Da die Aberration der Projektionslinse in dieser Weise einfach gemessen werden kann, ist die Messung der Apertur gegenüber dem Stand der Technik weniger arbeitsaufwendig.
Da die Aberration für jede der Messmusterbildungsregionen gemessen werden kann, ist es möglich, die Aberration in Bezug auf eine Mehrzahl von Punkten innerhalb des Feldes zu messen. Folglich kann die Verteilung von Aberrationen innerhalb des Feldes im Detail erfaßt werden.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung erfüllt der halbe Durchmesser des Aperturmusters auf der Rückseite der Fotomaske vorzugsweise die Ungleichung sin(φ) ≤ (NA/M)/5, wobei M das Maßstabsverkleinerungs- Projektionsverhältnis ist, NA die numerische Apertur und φ der halbe Betrachtungswinkel des Aperturmusters auf der Rückseite der Fotomaske von einem Punkt auf der Vorderseite des Substrats aus gesehen, der der Mittenstellung des Aperturmusters auf der Rückseite der Fotomaske direkt gegenüberliegt.
Für den Fall, daß sin(φ) größer wird als (NA/M)/5, wird der Winkelbereich φ des Belichtungslichts zu groß, so daß es schwierig wird, die lokalen Eigenschaften der Irisblende zu detektieren.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung erfüllt die halbe Abmessung jedes der Mehrzahl von Messmustern vorzugsweise die Bedingung sin(ζ) ≤ (NA/M)/5, wobei M das Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis ist, NA die numerische Apertur und ζ der halbe Winkel des Winkels bei Betrachtung des oben genannten Messmusters von dem Punkt auf der Rückseite des Substrat aus, der der Mittenstellung des Messmusters direkt gegenüberliegt.
Für den Fall, daß sin(ζ) größer wird als (NA/M)/5, wird die Abmessung des Messmusters zu groß, so daß der Bereich der Irisblende, der zur Abbildungsbildung des Musters beiträgt, zu groß wird, wodurch die Auflösung innerhalb der Irisblendeblende in der Phasendifferenzmessung reduziert und die Genauigkeit der Messung der Aberration verschlechtert wird.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung sind zumindest einige der Mehrzahl von Messmustern vorzugsweise im Bereich des Betrachtungswinkels 2α angeordnet, der die Ungleichung sin(α) ≤ (NA/M) × σ erfüllt, mit dem Punkt auf der Vorderseite des oben genannten Substrats, der der Mittenstellung des Aperturmusters auf der Rückseite der Fotomaske als das Zentrum direkt gegenüberliegt, wobei M das Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis ist, NA die numerische Apertur und σ das Verhältnis von Sinus des halben Streuwinkels der Belichtung, mit der die Rückseite der Maske bestrahlt wird, zum Sinus des maximalen Einfallswinkels der Umkehrstrahlen in dem optischen Projektionssystem, also NA.
Der Bereich innerhalb des oben beschriebenen Bereichs wird von dem Aperturmuster auf der Rückseite der Fotomaske aus illuminiert, und folglich kann ein Messmuster für den Fall illuminiert werden, daß dieses Messmuster innerhalb dieses Bereichs positioniert ist.
Die Mitte jedes Musters der Mehrzahl von Referenzmustern hat vorzugsweise die gleiche Lage wie die Mitte jedes Musters der Mehrzahl von Messmustern in der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung.
Folglich kann jedes der Mehrzahl von Referenzmustern und jedes der Mehrzahl von Messmustern wirkungsvoll durch eine verschobene Doppelbelichtung überlagert werden.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung hat der lichtblockierende Film vorzugsweise Aperturen (Öffnungen) mit einem konstanten Aperturverhältnis in der Region der Rückseite des Substrats, wobei der Betrachtungswinkel β, der von der Vorderseite des Substrats aus betrachtet gebildet wird, die Bedingung sin(β) (NA/M) × σ erfüllt, mit dem Punkt auf der Rückseite des Substrats, der einen willkürlichen Punkt in der Region direkt gegenüberliegt, in der die Mehrzahl von Referenzmustern als der Mittelpunkt angeordnet sind, wobei das Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis M ist und NA die numerische Apertur.
Folglich kann die Fotomaske derart gebildet werden, daß die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl von Referenzmustern trifft, im wesentlichen gleich sind.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung ist das Aperturmuster, das in der Messmusterbildungsregion auf der Rückseite des Substrats gebildet ist, um im wesentlichen die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslicht, das auf die Mehrzahl von Messmustern auftrifft, zu differenzieren, vorzugsweise kreisförmig.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung ist die äußere Form jedes der Mehrzahl von Messmustern vorzugsweise quadratisch.
Ein Schachtelmuster kann folglich als Messmuster verwendet werden.
Bei der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung ist die äußere Form jedes der Mehrzahl von Referenzmustern vorzugsweise quadratisch.
Ein Schachtelmuster kann folglich als Referenzmuster verwendet werden.
Bei der oben genannten Fotomaske zur Aberrationsmessung ist jedes der Mehrzahl von Messmustern vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, die ein tetragonales Gitter bildet, wobei der Betrachtungswinkel δ des halben Abstandes P der Punkte, die das tetragonale Gitter bilden, betrachtet von den Punkten auf der Rückseite des Substrats, die den Punkten, die das tetragonale Gitter bilden, direkt gegenüberliegen, die Bedingung sin(δ) ≤ (NA/M)/5 erfüllt, wobei M das Maßstabsverkleinerungs- Projektionsverhältnls ist und NA die numerische Apertur.
Folglich kann eine Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung in konzentrierter Weise angeordnet werden, so daß es möglich wird, die Phasenverteilung innerhalb der Irisblende mit hoher Auflösung zu messen, also die Messung der Aberration mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung erfüllt der Abstand P der Punkte, die das tetragonale Gitter bilden, vorzugsweise die Bedingung P/M ≥ 20 µm, wobei M das Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis ist.
Wenn P/M kleiner als 20 µm ist, kann die Überlagerungsinspektionseinheit die übertragenen Muster, die zu zwei benachbarten Aperturmustern 2a zur Messung korrespondieren, nicht als unterschiedliche Muster erkennen.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung erfüllt die I_b1 des Quadrats die Bedingung I_b1/M ≥ 5 µm, wobei M das Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis ist.
Für den Fall, daß I_b1 des Messmusters derart klein ist, daß die oben genannten Bedingung nicht erfüllt wird, kann die Überlagerungsinspektionseinheit das übertragene Muster des Messmusters nicht messen.
In der oben genannten Fotomaske zur Aberrationsmessung erfüllt die I_b2 des Quadrats die Bedingung I_b2/M ≥ 5 µm, wobei das Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis M ist.
Für den Fall, daß I_b2 des Referenzmusters so klein ist, daß die oben genannte Bedingung nicht erfüllt wird, kann die Überlagerungsüberwachungseinheit das übertragene Muster des Referenzmusters nicht messen.
In der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung korrespondiert vorzugsweise entweder das Messmuster oder das Referenzmuster zu einem inneren Schachtelmuster einer Markierung vom Schachtel-in-Schachtel Typ, während das jeweils andere Messmuster oder Referenzmuster zu einem äußeren Schachtelmuster korrespondiert.
Das Ausmaß der Positionsverschiebung kann folglich einfach gemessen werden.
Ein Aberrationsmessverfahren gemäß der Erfindung enthält den Schritt der Übertragung einer Mehrzahl von Messmustern der oben beschriebenen Fotomaske zur Aberrationsmessung auf ein fotoempfindliches Material, den Schritt zum Messen des Ausmaßes der Positionsverschiebung der übertragenen Muster und den Schritt zum Berechnen der Neigung der Gleichphasenwellenoberfläche, die theoretisch proportional zum Ausmaß der Positionsphase ist, um die Wellenaberration herauszufinden, indem die Information der berechneten Neigung der Gleichphasenwellenoberfläche verwendet wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Aberrationsmessverfahren können die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts auf die Mehrzahl von Messmustern durch Verwendung eines Aperturmusters auf der Rückseite der Fotomaske unterschiedlich gebildet werden.
Folglich kann durch das Licht in schräger Richtung relativ zu dem fotoempfindlichen Material von jedem der Mehrzahl von Messmustern ein Abbild gebildet werden. Ein Abbild eines Messmusters, das durch Licht gebildet wird, das schräg einfällt, wird an einer auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials verschobenen Position gebildet, wenn eine Aberration in der Projektionslinse vorhanden ist. Folglich kann das Ausmaß der Positionsverschiebung des übertragenen Musters, das durch die Abbildungsbildung dieses Messmusters gebildet wird, im Vergleich zu dem übertragenen Muster des Referenzmusters gemessen werden, und somit kann die Aberration der Projektionslinse gemessen werden. Die Aberration der Projektionslinse kann in der oben genannten Art und Weise leicht gemessen werden, und folglich kann die Aberrationsmessung im Vergleich zum Stand der Technik mit weniger Arbeitsaufwand erfolgen.
Darüber hinaus kann die Aberration für jede der Mehrzahl von Messmusterbildungsregionen gemessen werden und folglich sind bezüglich einer großen Anzahl von Punkten innerhalb des Feldes Messungen der Linsenaberrationen in einem optischen Projektionssystem möglich. Entsprechend kann die Verteilung der Linsenaberration in dem optischen Projektionssystem innerhalb des Feldes sehr genau herausgefunden werden.
In dem oben beschriebenen Aberrationsmessverfahren enthält der Schritt zum Messen der Positionsverschiebung des übertragenen Musters den Schritt zum Messen des Ausmaßes der gegenseitigen Positionsverschiebung zwischen dem übertragenen Muster des Messmusters, das bei der ersten oder zweiten Belichtung auf das fotoempfindliche Material übertragen wurde, und dem übertragenen Muster des Referenzmusters, das auf das fotoempfindliche Material bei der anderen Belichtung übertragen wird, indem die zweite Belichtung des fotoempfindlichen Materials relativ zur Fotomaske zur Aberrationsmessung verschoben wird, nach der Durchführung der ersten Belichtung, wobei die Fotomaske zur Aberrationsmessung verwendet wird.
Durch eine derart doppelte Belichtung kann das Ausmaß der gegenseitigen Positionsverschiebung zwischen dem übertragenen Muster des Messmusters und dem übertragenen Muster des Referenzmusters einfach gemessen werden.
In dem oben beschriebenen Aberrationsmessverfahren enthält der Schritt zum Messen des Ausmaßes der Positionsverschiebung des übertragenen Musters vorzugsweise den Schritt zum Messen des Ausmaßes der Positionsverschiebung des übertragenen Musters relativ zu einer standardmäßigen Koordinatenmesseinheit, indem die Koordinatenmesseinheit verwendet wird.
Folglich werden Beschränkungen bezüglich der Form des Musters zur Messung der Positionsverschiebung reduziert, so daß die Designfreiheit verbessert wird.
In dem oben beschriebenen Aberrationsmessverfahren ist die Koordinatenmesseinheit vorzugsweise eine Projektionsbelichtungseinheit.
Folglich wird die Beschränkung für die Bildung des Musters zur Messung der Positionsverschiebung reduziert, so daß die Designfreiheit größer wird. Ferner ist es nicht erforderlich, die Koordinatenmesseinheit separat zu bilden.
In dem oben beschriebenen Aberrationsmessverfahren ist vorzugsweise das übertragene Muster des Messmusters oder das übertragene Muster des Referenzmusters ein Innenschachtelmuster vom Schachtel-in-Schachtel Typ, während das andere ein Außenschachtelmuster ist, wobei das Ausmaß der Positionsverschiebung zwischen dem Innenschachtelmuster und dem Außenschachtelmuster durch eine Überlagerungsüberwachungseinheit gemessen wird.
Folglich wird das Messen des Ausmaßes der Positionsverschiebung der Überlappung (Überlagerung) einfach.
Das oben beschriebene Aberrationsmessverfahren enthält vorzugsweise ferner die Schritte zum Messen der Phasenverteilung innerhalb der Irisblende jedes Brennpunktes, wenn eine Mehrzahl von Messmustern auf ein fotoempfindliches Material bei variierendem Brennpunkt übertragen wird, um die Phasenverteilung innerhalb der Irisblende zum Zeitpunkt der Defokussierung mit einer standardmäßigen Phasenverteilung innerhalb der Irisblendeblende zu dem Zeitpunkt der optimalen Fokussierung zu messen, und die Position der Irisblendenmitte zu spezifizieren, indem die Mitte des Paraboloids der Auflösung gefunden wird, die die Änderung der Phasenverteilung innerhalb der Irisblende durch Defokussierung repräsentiert.
Folglich kann die Positionsverschiebung zwischen dem Aperturmuster auf der Rückseite der Fotomaske und dem Messmuster korrigiert werden, so daß eine Linsenaberrationsmessung in dem optischen Projektionssystem mit hoher Genauigkeit möglich wird.
Eine Einheit zur Aberrationsmessung gemäß der Erfindung ist eine Einheit zur Aberrationsmessung, die mit einer Fotomaske zur Aberrationsmessung zur Messung einer Linsenaberration in einem optischen Projektionssystem einer Belichtungseinheit bereitgestellt ist, die eine Fotomaske zur Aberrationsmessung enthält, auf der Muster gebildet sind, ein optisches Illuminationssystem zur Bestrahlung der Fotomaske zur Aberrationsmessung mit Belichtungslicht und ein optisches Projektionssystem zur Abbildung eines Bildes der Muster der Fotomaske zur Aberrationsmessung auf ein fotoempfindliches Material. Die Fotomaske zur Aberrationsmessung ist mit einem Substrat bereitgestellt, einer Mehrzahl von Messmustern, einem lichtblockierenden Film und einer Mehrzahl von Referenzmustern. Die Mehrzahl von Messmustern ist auf der Vorderseite des Substrats in einer Messmusterbildungsregion gebildet. Der lichtblockierende Film ist auf der Rückseite des Substrats in einer Messmusterbildungsregion gebildet, und weist auf der Rückseite ein Aperturmuster auf, um die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl von Messmustern trifft (bzw. diese teilweise durchdringt), im wesentlichen zu differenzieren. Die Mehrzahl von Referenzmustern ist auf der Vorderseite des Substrats in einer Referenzmusterbildungsregion gebildet. Die Rückseite des Substrats in der Referenzmusterbildungsregion ist derart gebildet, daß die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl von Referenzmustern trifft, im wesentlichen gleich sind.
Gemäß der erfindungsgemäßen Einheit zur Aberrationsmessung können die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts, das auf jedes der Mehrzahl von Messmustern trifft, mit Hilfe des Rückseitenaperturmusters im wesentlichen differenziert werden. Folglich kann ein Bild von jedem der Mehrzahl von Messmustern durch das Licht in Querrichtung relativ zu dem fotoempfindlichen Material gebildet werden. Das Bild des Messmusters, das durch das Licht gebildet wird, das quer einfällt, wird an einer verschobenen Position auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials gebildet, wenn eine Aberration in der Projektionslinse vorhanden ist. Entsprechend wird das Ausmaß der Positionsverschiebung des übertragenen Musters, das durch die Abbildung dieses Messmusters gebildet wird, im Vergleich zum übertragenen Muster des Referenzmusters gemessen, wodurch die Aberration der Projektionslinse gemessen werden kann. Die Aberration der Projektionslinse kann auf diese Weise einfach und gegenüber dem Stand der Technik mit weniger Arbeitsaufwand gemessen werden.
Da eine Aberration für jede der Mehrzahl von Messmusterregionen gemessen werden kann, sind darüber hinaus Aberrationsmessungen an Stellen innerhalb des Feldes möglich. Entsprechend kann die Aberrationsverteilung innerhalb des Feldes genau bestimmt werden.
Ein Herstellungsverfahren einer Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet das oben beschriebene Aberrationsmessverfahren.
Folglich kann die Verteilung der Linsenaberration innerhalb des Feldes im einzelnen gemessen werden, während das Messen weniger arbeitsaufwendig ist, und folglich sind die Muster, die mit einer hohen Genauigkeit gebildet werden können, im voraus bekannt, so daß die Muster der Vorrichtung ausschließlich durch Verwendung derartiger Muster gebildet werden können.
Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren einer Vorrichtung, ist die Vorrichtung, die gebildet wird, indem das Aberrationsmessverfahren verwendet wird, eine Halbleitervorrichtung.
Obwohl das oben beschriebene Herstellungsverfahren einer Vorrichtung zur Herstellung von Vorrichtungen (elektronischen Vorrichtungen) geeignet ist, wie etwa einem Dünnfilmmagnetkopf oder einem Flüssigkristallanzeigeelement, ist es ebenso zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung geeignet.
Die vorangegangenen und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht zur Beschreibung des Prinzips eines Aberrationsmessverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsteilansicht, die schematisch den Aufbau einer Fotomaske zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 eine Draufsicht, die schematisch die Vorderseite einer Messmusterbildungsregion der Fotomaske zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 4 eine Draufsicht, die schematisch die Rückseite der Messmusterbildungsregion der Fotomaske zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 5 eine Teilquerschnittsansicht, die schematisch eine vergrößerte Messmusterbildungsregion der Fotomaske zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 6 eine Teilquerschnittsansicht, die schematisch eine vergrößerte Messmusterbildungsregion der Fotomaske zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 7 eine Draufsicht, die schematisch die Oberfläche einer Referenzmusterbildungsregion der Fotomaske zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 eine Teilquerschnittsansicht, die schematisch eine vergrößerte Referenzmusterbildungsregion der Fotomaske zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Einheit zur Aberrationsmessung zeigt, die in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 10 eine schematische Ansicht, zur Beschreibung des Auftretens einer verschobenen doppelten Belichtung in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 11A und 11B schematische Teilquerschnittsansichten zur detaillierten Beschreibung des Auftretens einer verschobenen doppelten Belichtung in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 12A und 12B schematische Teilquerschnittsansichten und Draufsichten zur detaillierten Beschreibung der Messung des Ausmaßes der Positionsverschiebung in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13A bis 13C schematische Teilquerschnittsansichten zur detaillierten Beschreibung einer wiederholten Belichtung und Entwicklung (zweifach) in dem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 14 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verschiebungsausmaß des Musters und der Position jedes Bereichs in der Irisblende zeigt;
Fig. 15 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Phase und der Position jedes Bereichs der Irisblendeblende zeigt;
Fig. 16 eine Teilquerschnittsansicht, die schematisch einen anderen Aufbau der Fotomaske zeigt, die in den Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 17A, 17B und 17C Draufsichten, die Muster von Fotomasken zeigen, die in einem herkömmlichen Aberrationsmessverfahren verwendet werden, und ein Muster zur Messung, das in dem Fotoresist unter Verwendung dieser gebildet ist; und
Fig. 18A bis 18F schematische Teilquerschnittsansichten, die ein Muster zum Messen in einem Fotoresist durch ein doppeltes Belichten in dem herkömmlichen Aberrationsmessverfahren zeigen.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Zuerst wird das Prinzip eines Aberrationsmessverfahrens gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält eine Fotomaske 5, die in einem Fokusüberwachungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, ein Substrat 1, durch das ein Belichtungslicht hindurchtreten kann, einen lichtblockierenden Film 2, der eine Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung aufweist, die auf der Vorderseite des Substrats 1 gebildet sind, einen lichtblockierenden Film 3, der ein rückseitiges Aperturmuster 3a aufweist, das auf der Rückseite des Substrats 1 gebildet ist.
Die Mehrzahl von Aperturmustern 2a teilen sich zur Messung das Rückseitenaperturmuster 3a. Das Rückseitenaperturmuster 3a ist derart gebildet und angeordnet, daß es die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts auf die Mehrzahl der Aperturmuster 2a zur Messung im wesentlichen differenziert.
Bei der Aberrationsmessung wird zuerst die Rückseite der Fotomaske 5 mit Belichtungslicht bestrahlt. Das Belichtungslicht tritt durch das rückseitige Aperturmuster 3a hindurch, und jedes der Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung wird mit dem Belichtungslicht unter einem unterschiedlichen Einfallswinkel bestrahlt. Anschließend passiert das Beugungslicht, das durch jedes der Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung gebeugt wird, eine Projektionslinse 19a, eine Irisblende 25 und eine Projektionslinse 19b in dieser Reihenfolge, um auf einem fotoempfindlichen Material (Fotoresist) 21b auf einem Halbleitersubstrat 21a ein Bild zu erzeugen.
Für den Fall, daß eine Aberration in den Projektionslinsen 19a oder 19b vorhanden ist, wird ein Bild der Aperturmuster 2a zur Messung, das durch das Licht erzeugt wird, das von der diagonalen Richtung relativ zum Fotoresist 21b einfällt, in einer verschobenen Position, und zwar verschoben von der Position für den Fall, daß keine Aberration auftritt, auf der Oberfläche des Fotoresists 21b gebildet. In der Figur ist das aufgrund der Aberration in verschobener Position gebildete Abbild mit einer durchgezogenen Linie gezeigt, während das Abbild, das gebildet wird, wenn keine Aberration auftritt, durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist. Die Aberration der Projektionslinse 19a oder 19b kann gemessen werden, indem das Ausmaß der Positionsverschiebung der übertragenen Muster dieser Aperturmuster 2a gemessen wird.
Als Aperturmuster 2a zur Messung ist auf der Vorderseite der Fotomaske 5 ein Satz von Schachtelmustern von ungefähr 30 µm (dies wird als Messmusterregion bezeichnet) bereitgestellt, die in Gitterform in einem Bereich von ungefähr 2000 µm mit einem Abstand von zum Beispiel ungefähr 100 µm bereitgestellt sind, so daß eine Linsenaberration (Phasenfehlerverteilung innerhalb der Irisblendeblende) von einem bestimmten Feldpunkt aus gesehen gemessen werden kann. Darüber hinaus ist eine große Anzahl derartiger Messmusterregionen innerhalb des Belichtungsfeldes angeordnet, und folglich wird es möglich, eine Linsenaberration bei jedem Punkt in dem Belichtungsfeld zu messen.
Entsprechend kann ein Phasenfehler für jedes der Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung in dieser Fotomaske 5 gemessen werden, und folglich kann die Verteilung der Phasenfehler an jeweiligen Stellen der Irisblende, also die Aberration, erhalten werden.
Folglich kann verglichen mit dem Stand der Technik gemäß der Erfindung der Schritt zum Messen der Aberration der Projektionslinsen 19a, 19b vereinfacht werden, so daß die Aberrationsmessung mit geringem Arbeitsaufwand erfolgt.
Darüber hinaus ist die Messung der Aberration für eine große Anzahl von Punkten innerhalb des Feldes möglich, und folglich kann die Aberrationsverteilung innerhalb des Feldes genau erfaßt werden.
Als nächstes wird der Aufbau einer Fotomaske beschrieben, die in einem Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt, hat diese Fotomaske 5 eine Messmusterbildungsregion und eine Referenzmusterbildungsregion. In der Messmusterbildungsregion ist eine Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung, wie oben beschrieben, auf der Vorderseite des Substrats 1 gebildet, und rückseitige Aperturmuster 3a sind jeweils auf der Rückseite gebildet.
Die Mehrzahl der Aperturmuster 2a zur Messung ist zum Beispiel in quadratischer Gitterform, wie in Fig. 3 gezeigt, angeordnet.
Der Mittenpunkt jedes der Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung ist also an einem Punkt angeordnet, der ein tetragonales Gitter bildet (tetragonaler Gitterpunkt). Darüber hinaus sind zum Beispiel die rückseitigen Aperturmuster 2a in Kreisform bereitgestellt, so daß sich eine Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung zum Beispiel eines dieser rückseitigen Aperturmuster 3a teilen, wie in Fig. 4 gezeigt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, erfüllt der halbe Durchmesser (Radius) d1 des rückseitigen Aperturmusters 3a vorzugsweise die Bedingung sin (φ) ≤ (NA/M)/5, wobei M das Maßstabsverkleinerungs- Projektionsverhältnis ist, NA die numerische Apertur und φ der halbe Betrachtungswinkel des rückseitigen Aperturmusters 3a, gesehen vom Punkt O1 auf der Vorderseite des Substrats 1, der dem Mittenpunkt C1 des rückseitigen Aperturmusters 3a direkt gegenüberliegt. Es ist notwendig einen kleineren Winkelbereich φ des Illuminationslichtes zu erlauben, um die Eigenschaft der Irisblende lokal zu detektieren. Für den Fall, daß sin (φ) größer ist als (NA/M)/5, wird der Winkelbereich φ des Illuminationslichtes zu groß, so daß es schwierig wird, die Eigenschaft der Irisblende lokal zu detektieren. Die oben beschriebene Projektionsvergrößerung M ist vorzugsweise 4.
Darüber hinaus erfüllt 1/2 I_b1 jedes der Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung vorzugsweise die Bedingung sin(ζ) ≤ (NA/M)/5, wobei der halbe Winkel des Betrachtungswinkels des Aperturmusters 2a zur Messung, gesehen vom Punkt O2 auf der Rückseite des Substrats 1, der dem Mittenpunkt C2 des Aperturmusters 2a zur Messung direkt gegenüberliegt, gleich ζ ist. Für den Fall, daß sin(ζ) größer ist als (NA/M)/5, wird die Abmessung des Messmusters zu groß, so daß der Bereich der Irisblende, der zur Erzeugung des Abbildes des Musters beiträgt, zu groß wird, die Auflösung innerhalb der Irisblendeblende bei der Phasendifferenzmessung verringert und die Genauigkeit der gemessenen Aberration verschlechtert wird. Die oben beschriebene Projektionsvergrößerung M ist vorzugsweise 4, und die numerische Apertur NA vorzugsweise 0,7.
Darüber hinaus ist jedes der Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung an einer Stelle angeordnet, die zusammen ein tetragonales Gitter bilden, für einen Betrachtungswinkel δ des halben Abstands P der Punkte, die das in Fig. 3 gezeigte tetragonale Gitter bilden, gesehen vom Punkt O2 auf der Rückseite des Substrats 1, der einem tetragonalen Gitterpunkt C2, wie in Fig. 5 gezeigt, direkt gegenüberliegt, um die Bedingung sin(δ) ≤ (NA/M)/5 zu erfüllen. Folglich kann eine Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung in konzentrischer Weise angeordnet werden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, daß der Abstand P der tetragonalen Gitterpunkte die Bedingung P/M 20 µm erfüllt. Für den Fall, daß P/M kleiner ist als 20 µm, kann eine Überlagerungsinspektionseinheit die übertragenen Muster, die zu zwei benachbarten Aperturmustern 2a korrespondieren, nicht als zwei separate Muster erkennen.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist es für einige der Mehrzahl der Aperturmuster 2a zur Messung vorteilhaft, diese innerhalb des Bereichs des Betrachtungswinkels 2α anzuordnen, der die Bedingung erfüllt sin(α) (NA/M) × σ, wobei der Streuwinkel der Illumination σ ist, und die Mitte des Betrachtungswinkels der Punkt O1 auf der Vorderseite des Substrats 1 ist, der dem Mittenpunkt C1 des rückseitigen Aperturmusters 3a direkt gegenüberliegt. Der oben beschriebene Bereich kann von dem rückseitigen Aperturmuster 3a aus beleuchtet werden, und folglich kann das Aperturmuster 2a zur Messung für den Fall illuminiert werden, daß dieses Aperturmuster 2a innerhalb dieses Bereichs angeordnet ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine Mehrzahl von Referenzmustern 2b, die aus einem lichtblockierenden Film 2 auf der Vorderseite des Substrats 1 gebildet sind, in der Referenzmusterbildungsregion gebildet. Darüber hinaus ist die Rückseite des Substrats 1 derart gebildet, daß die jeweiligen Einfallswinkel des Belichtungslichts auf jedes der Mehrzahl der Referenzmuster 2b im wesentlichen gleich werden. Speziell ist kein lichtblockierender Film zum Blockieren des Eintretens des Belichtungslichts in jedem der Mehrzahl der Referenzmuster 2b gebildet.
Wie in Fig. 7 gezeigt, ist die Mehrzahl der Referenzmuster 2b zum Beispiel in einer tetragonalen Gitterform angeordnet. Der Mittenpunkt jedes der Mehrzahl der Referenzmuster 2b ist also an einem tetragonalen Gitterpunkt angeordnet. Darüber hinaus hat der Mittenpunkt jedes Musters der Mehrzahl der Referenzmuster 2b, die an tetragonalen Gitterpunkten angeordnet sind, die gleiche Anordnung wie die Mittenposition jedes Musters der Mehrzahl der Aperturmuster 2a, die an tetregonalen Gitterpunkten angeordnet sind. Für den Fall, daß sich die Mehrzahl der Referenzmuster 2b mit der Mehrzahl der Aperturmuster 2a zur Messung überlagert, fällt folglich die Mittenposition jedes Musters der Mehrzahl der Referenzmuster 2b mit der Mittenposition jedes Musters der Mehrzahl der Aperturmuster 2a zur Messung zusammen.
Wie in Fig. 8 gezeigt, existiert kein lichtblockierender Film innerhalb eines Bereichs, bei dem ein Betrachtungswinkel 3 gesehen von der Vorderseite des Substrats 1, die Bedingung sin(β) ≥ (NA/M) × σ erfüllt, mit einem Punkt P2 auf der Rückseite des Substrats 1, der einem willkürlichen Punkt P1 innerhalb der Referenzmusteranordnungsregion direkt gegenüberliegt, wo eine Mehrzahl von Referenzmustern 2b angeordnet ist. Dadurch kann verhindert werden, daß ein lichtblockierender Film das Eindringen von Belichtungslicht in das Referenzmuster 2b verhindert.
Ein Referenzmuster 2b kann mit Belichtungslicht solange bestrahlt werden, solange es eine Apertur mit konstantem Aperturverhältnis innerhalb des Bereichs aufweist, der die oben beschriebene Bedingung sin(β) ≥ (NA/M) × σ erfüllt, und folglich kann ein halblichtblockierender Film oder dergleichen auf der Rückseite des Substrats 1 innerhalb dieses Bereichs gebildet werden.
Die äußere Form jedes der Mehrzahl der Aperturmuster 2a zur Messung ist vorzugsweise quadratisch, und die äußere Form jedes der Mehrzahl der Referenzmuster 2b ist vorzugsweise quadratisch. Darüber hinaus erfüllt I_b1 (Fig. 3 und 5) in einer Quadratform des Aperturmusters 2a zur Messung die Bedingung I_b1/M ≥ 5 µm, und I_b2 (Fig. 7 und 8) erfüllt vorzugsweise in einer Quadratform des Referenzmusters 2b die Bedingung I_b2/M ≥ 5 µm. Für den Fall, daß I_b1 und I_b2 für jedes Aperturmuster 2a zur Messung und Referenzmuster 2b derart klein sind, daß die oben beschriebenen Bedingungen nicht erfüllt sind, kann die Überlagerungsinspektionseinheit nicht jedes der übertragenen Muster des Aperturmusters 2a zur Messung und des Referenzmusters 2b messen.
Vorzugsweise korrespondiert entweder das Aperturmuster 2a zur Messung oder das Referenzmuster 2b zu einem inneren Schachtelmuster vom Schachtel-in-Schachtel Typ, während das andere Aperturmuster 2a zur Messung oder das Referenzmuster 2b zu einem äußeren Schachtelmuster korrespondiert.
In der oben gegebenen Beschreibung bedeutet "direkt gegenüberliegend", daß sich ein Punkt auf der Vorderseite des Substrats 1 und ein Punkt auf der Rückseite des Substrats jeweils in der Richtung der optischen Achse gegenüberliegen.
Im Folgenden wird der Aufbau einer Einheit zur Aberrationsmessung, die für das Aberrationsmessverfahren gemäß der Erfindung verwendet wird, beschrieben.
Wie in Fig. 9 gezeigt, hat diese Einheit zur Aberrationsmessung einen ähnlichen Aufbau wie die Maßstabsverkleinerungs- Projektionsbelichtungseinheit (Stepper) und reduziert den Maßstab eines Musters auf einer Fotomaske 5 und projiziert das Muster auf ein Fotoresist 21b auf der Oberfläche eines Wafers 21. Diese Einheit zur Fokusüberwachung hat ein optisches Beleuchtungssystem für einen Lichtweg, der bei einer Lichtquelle 11 beginnt und beim Muster der Fotomaske 5 endet, und ein optisches Projektionssystem für einen Lichtweg, der beim Muster der Fotomaske 5 beginnt und beim Wafer 21 endet.
Das optische Beleuchtungssystem enthält eine Quecksilberlampe 11 als Lichtquelle, einen Reflexionsspiegel 12, eine Kondensorlinse (Sammellinse) 18, eine "Fly Eye" Linse 13 (im folgenden auch als Fliegenaugenlinse bezeichnet), eine Irisblende 14, Kondensorlinsen 16a, 16b, 16c, eine Blindirisblende 15 und einen Reflektionsspiegel 17. Darüber hinaus hat das optische Projektionssystem Projektionslinsen 19a, 19b und eine Irisblende 25.
Bei der Belichtung wird zuerst Licht 11a von der Quecksilberlampe 11 ausgestrahlt, und zum Beispiel nur die Wellenlänge 436 nm wird am Reflexionsspiegel 12 derart reflektiert, daß das Licht 11a nur eine einzelne Wellenlänge aufweist. Als nächstes passiert das Licht 11a die Sammellinse 18und trifft auf jede der Linsenkomponenten 13a in der Fliegenaugenlinse 13 und verläuft anschließend durch die Irisblende 14.
Das Licht 11b verläuft durch einen Lichtweg, der durch eine Linsenkomponente 13a der Fliegenaugenlinse 13 erzeugt wird, während das Licht hic durch einen Lichtweg verläuft, der durch die Fliegenaugenlinse 13 erzeugt wird.
Das Licht 11a, das durch die Irisblende 14 verläuft, verläuft durch die Sammellinse 16a, die Blindirisblende 15 und die Sammellinse 16b, und wird dann unter einem vorbestimmten Winkel von dem Reflexionsspiegel 17 reflektiert.
Die gesamte Oberfläche der Fotomaske 5, auf der ein vorbestimmtes Muster gebildet ist, wird mit dem Licht 11a bestrahlt, das von dem Reflexionsspiegel 17 reflektiert wird, nachdem das Licht 11a durch die Sammellinse 16c hindurchgetreten ist. Das Licht 11a belichtet dann das Fotoresist 21b auf dem Halbleitersubstrat 21a, wobei eine Maßstabsreduzierung gemäß einem vorbestimmten Verhältnis durch die Projektionslinsen 19a, 19b erfolgt.
Als nächstes wird ein Aberrationsmessverfahren gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie in Fig. 10 gezeigt, wird in einem Aberrationsmessverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel das in den Fig. 2 bis 8 gezeigte Muster der Fotomaske 5 auf das Fotoresist 21b belichtet, und zwar mittels einer Einheit zur Aberrationsmessung, wie in Fig. 9 gezeigt. Durch dieses Belichten ermöglicht das Aperturmuster 2a zur Messung, daß sein Bild durch Beugungslicht von der diagonalen Richtung relativ zur Oberfläche des Fotoresists 21b erzeugt wird, während das Referenzmuster 2b es ermöglicht, daß sein Bild durch Beugungslicht von der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Fotoresists 21b gebildet wird.
Nach dieser ersten Belichtung wird der Wafer 21 in einer Richtung, die durch den Pfeil s angedeutet ist, bewegt (verschoben), und zwar in der x-y Ebene mittels eines x-y Objekttisches, so daß eine zweite Belichtung durchgeführt werden kann. Diese zweite Belichtung erfolgt in gleicher Weise wie die erste Belichtung, und derart, daß die belichteten Regionen der Mehrzahl der Referenzmuster 2b, die von der zweiten Belichtung stammen, die jeweiligen Belichtungsregionen der Mehrzahl von Aperturmustern 2a zur Messung, die von der ersten Belichtung stammen, überlagern. Durch eine derartige verschobene doppelte Belichtung wird ein Muster vom Schachtel-in-Schachtel Typ auf das Fotoresist 21b abgebildet.
Durch die erste Belichtung wird das Aperturmuster 2a zur Messung, das ein in Fig. 11A gezeigtes inneres Schachtelmuster ist, auf das Fotoresist 21b abgebildet (belichtet). Anschließend wird der Wafer 21 bewegt, wie oben beschrieben. Dann wird durch die zweite Belichtung das Referenzmuster 2b, das ein äußeres Schachtelmuster wird, auf die Region abgebildet, in der das Aperturmuster 2a zur Messung abgebildet ist, wie in Fig. 11B gezeigt.
Anschließend wird das Fotoresist 21B entwickelt. Dadurch wird ein Schachtel-in-Schachtel Muster auf den Fotoresist 21b gebildet, wobei das innere Schachtelmuster 22 innerhalb des äußeren Schachtelmusters 23 angeordnet ist, wie in den Fig. 12A und 12B gezeigt.
Ein Lichtstrahl zur Erzeugung eines optischen Bildes des inneren Schachtelmusters 22 der oben beschriebenen Schachtel-in- Schachtel, trifft auf das Fotoresist 21b von einer diagonalen Richtung aus, wie in Fig. 10 gezeigt, während ein Lichtstrahl zur Erzeugung eines optischen Bildes des äußeren Schachtelmusters 23 auf das Fotoresist 21b in symmetrischer und isotroper Weise relativ zur optischen Achse trifft. Folglich verursacht das innere Schachtelmuster 22 eine Positionsverschiebung aufgrund der Aberration, während das Außenschachtelmuster 23 keine Positionsverschiebung aufgrund der Aberration erzeugt. Für den Fall, daß in den Projektionslinsen 19a, 19b eine Aberration vorhanden ist, wird die Position des Innenschachtelmusters 22 relativ zur Position des äußeren Schachtelmusters 23 verschoben.
In Fig. 12B ist die Position des inneren Schachtelmusters 22 durch eine gestrichelte Linie für den Fall gezeigt, daß keine Aberration vorhanden ist, während die Position des inneren Schachtelmusters 22 als durchgezogene Linie für den Fall gezeigt ist, daß eine Aberration vorhanden ist.
Als nächstes werden die Abstände x1, x2 zwischen dem inneren Schachtelmuster 22 und dem äußeren Schachtelmustere23, die in oben genannter Weise gebildet werden, zum Beispiel mittels einer Überlagerungsinspektionseinheit (KLA) gemessen. Der Abstand x3 (= (x1+x2)/2) zwischen dem inneren Schachtelmuster 22 und dem äußeren Schachtelmuster 23 für den Fall, daß keine Aberration vorhanden ist, wird von diesen Werten abgeleitet. Der Unterschied zwischen diesem Abstand x3 und dem Abstand x1 oder x2 kann herausgefunden werden, um das Ausmaß der lateralen Bewegung (das Ausmaß der Positionsverschiebung) des inneren Schachtelmusters 22 und des äußeren Schachtelmusters 23 zu erhalten.
Da das Ausmaß der Positionsverschiebung proportional zur Neigung der Gleichphasenwellenoberfläche (equiphase wave surface: eine Fläche, auf der die Phasen oder die Feldvektoren einer Welle zum gleichen Zeitpunkt identisch sind) ist, kann letztere aus der Positionsverschiebung berechnet werden. Dann kann die Phasenverteilung im Vergleich zu einem idealen optischen System innerhalb der Irisblende, also die Wellenoberflächenaberration durch einen numerischen Wertintegrationsberechnungsprozess (Linienintegral) herausgefunden werden, indem diese Neigung der Gleichphasenwellenoberfläche verwendet wird. Darüber hinaus werden die Wellenoberflächenaberrationen bezüglich einer Mehrzahl von Messmusterregionen, die innerhalb des Belichtungsfeldes angeordnet sind, in der gleichen Weise gemessen, und folglich kann die Verteilung von Linsenaberrationen innerhalb des Belichtungsfeldes erhalten werden.
Obwohl in den Fig. 11A und 11B der Fall beschrieben ist, bei dem das Fotoresist 21b nach einer doppelten Belichtung entwickelt wird, kann das Fotoresist 21b gemustert werden, indem der Entwicklungsschritt nach jeder Belichtung (also insgesamt zweimal) durchgeführt wird. Das Fotoresist 21b kann also durch die Schritte der ersten Belichtung → erste Entwicklung → Bewegung des Wafers 21 → zweite Belichtung → zweite Entwicklung gemustert werden.
Wie in Fig. 13A gezeigt, wird durch die erste Belichtung das Aperturmuster 2a, das ein inneres Schachtelmuster wird, zuerst auf das Fotoresist 21b abgebildet (belichtet). Anschließend erfolgt die erste Entwicklung. Dadurch wird das innere Schachtelmuster 22 auf dem Fotoresist 21b, wie in Fig. 13B gezeigt, gebildet. Der Wafer 21 wird in lateraler Richtung innerhalb der x-y Ebene bei einer Bedingung bewegt, bei der dieses innere Schachtelmuster 22 gebildet wird. Wie in Fig. 13C gezeigt, erfolgt dann die zweite Belichtung derart, daß das Referenzmuster 2b, das ein äußeres Schachtelmuster wird, belichtet wird, nach einer Überlagerung auf die Region, in der das innere Schachtelmuster 22 gebildet ist. Durch die zweite Entwicklung des Fotoresists 21b wird dann das äußere Schachtelmuster 23, wie in den Fig. 12A und 12B gezeigt, gebildet.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Korrigieren des Positionsfehlers des Wafers 21 beschrieben, wenn der Wafer 21 zwischen den oben beschriebenen ersten und zweiten Entwicklungen bewegt wird.
Es ist notwendig, den Wafer 21 zu bewegen, so daß die Mustermitte des Aperturmusters 2a für die Messung zum Zeitpunkt der ersten Belichtung vom Wafer 21 aus gesehen und die Mustermitte des Referenzmusters 2b zum Zeitpunkt der zweiten Belichtung bei der verschobenen doppelten Belichtung zusammenfallen. Bei diesem Verfahren, bei dem eine Aberration aus einer gegenseitigen Positionsverschiebung zwischen dem oben beschriebenen inneren Schachtelmuster 22 und dem äußeren Schachtelmuster 23 detektiert wird, kann ebenso die Verschiebung aufgrund eines Fehlers der Waferbewegung als Aberration erkannt werüen, die einen Fehler in der eigentlichen Aberrationsmessung verursacht.
Folglich wird ein Hilfsmuster (nicht gezeigt) zur Korrektur des Positionsfehlers auf der Fotomaske 5 gebildet, so daß der Positionsfehler durch Verwendung dieses Hilfsmusters gemessen wird. Der Positionsfehler kann zum Beispiel von dem Abstand zwischen dem übertragenen Muster des Hilfsmusters, das auf dem Fotoresist durch die erste Belichtung gebildet ist, und dem übertragenen Muster des Hilfsmusters, das durch die zweite Belichtung übertragen wird, abgeleitet werden. Dieser Positionsfehler wird dann von dem Ausmaß der Positionsverschiebung subtrahiert, wodurch der Positionsfehler des Wafers 21 korrigiert werden kann. Darüber hinaus wird der Fokus einer Mehrzahl von Punkten (mindestens zwei Punkte) geändert, so daß die Phasenverteilung innerhalb der Irisblende (Verteilung der Wellenoberflächenaberration) für jeden Fokus gemessen wird, und folglich kann die Phasenverteilung innerhalb der Irisblende zum Zeitpunkt der Defokussierung mit der Phasenverteilung innerhalb der Irisblende an der Position des optimalen Fokus berechnet werden. Die Mitte des Umdrehungsparaboloids, der die Phasenverteilung innerhalb der Irisblende zum Zeitpunkt der Defokussierung ist, kann als Mittenstellung der Irisblende spezifiziert werden.
Für den Fall, daß z. B. ein bestimmter Punkt innerhalb der Irisblende als Ursprung angenommen wird, verschiebt sich der Schnittpunkt zwischen der Linie, die die Änderung des Bewegungsausmaßes zeigt, und der lateralen Achse vom Ursprung, wie in Fig. 14 gezeigt, in der Verteilung des Ausmaßes der Positionsverschiebung (Ausmaß der Bewegung) in jeder Position innerhalb der Irisblende. In diesem Fall, da die Phase ein integraler Wert des Bewegungsausmaßes ist, wird die Verteilung der Phase in jeder Position innerhalb der Irisblende ähnlich wie der in Fig. 15 gezeigte Umdrehungsparaboloid, wobei der Schnittpunkt zwischen dem Umdrehungsparaboloid und der lateralen Achse sich immer noch vom Ursprung verschiebt. Folglich wird die Mittenposition (Peakposition) dieses Umdrehungsparaboloids als die Mittenposition der Irisblende spezifiziert, und somit kann die Positionsverschiebung zwischen dem rückseitigen Aperturmuster 3a und dem Aperturmuster zur Messung korrigiert werden.
Da nur die Positionen in einer bestimmten Linienform innerhalb der Irisblende gemessen werden, ist die Phasenverteilung innerhalb der Irisblende durch eine Parabel repräsentiert, für den Fall, daß die Positionen über die Gesamtheit innerhalb der Irisblendenebene gemessen werden, wird die Phasenverteilung innerhalb der Irisblende zu einem Umdrehungsparaboloid.
Die Fotomaske 5 kann einen Aufbau aufweisen, bei dem der halblichtdurchlässige Film 4 auf der Rückseite des Substrats 1 in der Referenzmusterbildungsregion, wie in Fig. 16 gezeigt, bereitgestellt ist. Dieser halblichtdurchlässige Film 4 kann erlauben, daß die Lichtintensität des Belichtungslichts nach hindurchtreten durch die Fotomaske 5 in der Messmusterbildungsregion und der Referenzmusterbildungsregion die gleiche ist. Der Aufbau entspricht im übrigen im wesentlichen dem in Fig. 2 gezeigten, und folglich werden die gleichen Symbole für die gleichen Elemente verwendet.

Zweites Ausführungsbeispiel

In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist der Fall zur Messung einer Marke vom Schachtel-in-Schachtel Typs als Muster zur Messung der Positionsverschiebung mittels einer Überlagerungsinspektionseinheit beschrieben, wobei die Position des Musters, das in dem Fotoresist gebildet ist, durch einen Stepper gemessen werden kann: Ein Stepper hat im allgemeinen eine Funktion zur Messung der Koordinate für die Position relativ zu einem Basismuster, und folglich kann die Position des in dem Fotoresist gebildeten Musters gemessen werden, indem diese Koordinatenmessfunktion verwendet wird.
In diesem Fall ist die Form des Musters für die Messung des Ausmaßes der Positionsverschiebung nicht auf die Form beschränkt (zum Beispiel eine Markierung Schachtel-in-Schachtel Typ), die durch eine Überlagerungsinspektionseinheit untersucht werden kann, sondern kann vielmehr eine Form sein, die als ein Koordinatenmessmarkierungsmuster für einen Stepper verwendet werden kann.
Der übrige Aufbau, das Aberrationsmessverfahren und dergleichen sind genauso wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb keine erneute Beschreibung erfolgt.

Drittes Ausführungsbeispiel

Obwohl in dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben ist, bei dem das Ausmaß der Positionsverschiebung gemessen wird, indem eine Koordinatenmessfunktion des Steppers verwendet wird, kann die Position des auf einem Fotoresist gebildeten Musters durch eine Koordinatenmesseinheit gemessen werden, die separat vom Stepper bereitgestellt ist.
In diesem Fall ist die Form des Musters für die Messung des Ausmaßes der Positionsverschiebung nicht auf die Form beschränkt, die als das Koordinatenmessmarkierungsmuster für den Stepper verwendet wird, sondern kann eine Form sein (zum Beispiel ein Linienmuster in Kreuzform), die durch die Koordinatenmesseinheit gemessen werden kann.
Der übrige Aufbau, das Aberrationsmessverfahren und dergleichen sind genauso wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb keine erneute Beschreibung erfolgt.
In den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispielen kann eine modifizierte Beleuchtung, wie etwa eine Ringbandillumination oder eine Vierfachpolarillumination verwendet werden, oder eine herkömmliche Beleuchtung.
Im vorliegenden Fall erfolgt ein Layoutdesign, welches ein Muster mit hoher Genauigkeit mit der Linsenaberration des optischen Projektionssystems möglich macht, die gemäß dem oben beschriebenen Aberrationsmessverfahren gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispielen gemessen wird, und basierend auf dieser Aberration wird das Maskenmuster, das in dem Design verwendet wird, übertragen, und Prozesse wie etwa Ätzen und Ioneninjektionen werden auf den Film unterhalb des übertragenen Resistmusters angewendet, in dem dieses Resistmuster verwendet wird, so daß eine gewünschte Halbleitervorrichtung mit hoher Genauigkeit hergestellt werden kann.
Durch Verwendung des Fokusüberwachungsverfahrens gemäß der Erfindung können andere Vorrichtungen (elektronische Vorrichtungen) wie etwa ein Dünnfilmmagnetfilm oder ein Flüssigkristallanzeigeelement zusätzlich zu einer Halbleitervorrichtung mit hoher Genauigkeit gebildet werden.
Obwohl die Erfindung im einzelnen beschrieben und gezeigt ist, ist es selbstverständlich, daß dies nur beispielhaft ist und in keinerlei Weise den Schutzumfang einschränkt.

Claims

1. Fotomaske zur Aberrationsmessung zum Messen einer Linsenaberration in einem optischen Projektionssystem einer Belichtungseinheit, mit
einem Substrat (1) durch das ein Belichtungslicht hindurchtreten kann, und das eine Messmusterbildungsregion und eine Referenzmusterbildungsregion aufweist;
einer Mehrzahl von Messmustern (2a), die auf einer Vorderseite des Substrats (1) in der Messmusterbildungsregion gebildet sind;
einem lichtblockierenden Film (3), der auf einer Rückseite des Substrats (1) in der Messmusterbildungsregion gebildet ist, und der ein Rückseitenaperturmuster (3a) aufweist, um jeweilige Einfallswinkel eines Belichtungslichtes im wesentlichen zu differenzieren, das auf jedes der Mehrzahl von Messmustern (2a) trifft; und
einer Mehrzahl von Referenzmustern (2b), die auf der Vorderseite des Substrats (1) in der Referenzmusterbildungsregion gebildet sind, wobei die Rückseite des Substrats (1) in der Referenzmusterbildungsregion derart gebildet ist, daß die jeweiligen Einfallswinkel eines Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl von Referenzmustern (2b) trifft, im wesentlichen gleich sind.

2. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach Anspruch 1, wobei der halbe Durchmesser des Rückseitenaperturmusters (3a) die Bedingung sin(φ) ≤ (NA/M) /5 erfüllt, mit M als ein Abbildungsverkleinerungs-Projektionsverhältnis, NA als eine numerische Apertur und φ als ein halber Winkel eines Betrachtungswinkels des Rückseitenaperturmusters (3a), von einem Punkt (O1) auf der Vorderseite des Substrats (1) aus betrachtet, der der Mittenposition (C1) des Rückseitenaperturmusters (3a) direkt gegenüberliegt.

3. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der halbe Durchmesser jedes der Mehrzahl von Messmustern (2a) die Bedingung sin(ζ) ≤ (NA/M)/5 erfüllt, mit M als ein Maßstabssverkleinerungs-Projektionsverhältnis, NA als eine numerische Apertur und ζ als ein halber Winkel eines Betrachtungswinkels des Messmusters (2a), von einem Punkt (O2) auf der Rückseite des Substrats (1) aus betrachtet, der der Mittenposition (C2) des Messmusters (2a) gegenüberliegt.

4. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens einige der Mehrzahl der Messmuster (2a) innerhalb eines Bereichs eines Betrachtungswinkels 2α positioniert sind, der die Bedingung sin(α) ≤ (NA/M) × σ erfüllt, wobei M ein Maßstabsverkleinerungs- Projektionsverhältnis, NA eine numerische Apertur und σ ein Verhältnis des Sinus des halben Streuwinkels eines Winkels der Beleuchtung, mit der die Rückseite der Maske bestrahlt wird, zu NA, ist.

5. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mittenposition jedes Musters der Mehrzahl von Referenzmustern (2b) die gleiche Anordnung aufweist, wie die Mittenposition jedes Musters der Mehrzahl der Messmuster (2a) ist.

6. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der lichtblockierende Film (3) eine Apertur mit einem konstanten Aperturverhältnis in einer Region der Rückseite des Substrats (1) aufweist, wobei ein Betrachtungswinkel β, von der Vorderseite des Substrats (1) aus betrachtet, mit einem Punkt auf der Rückseite des Substrats (1), der einen willkürlichen Punkt in einer Region, wo die Mehrzahl der Referenzmuster (2b) als die Mitte angeordnet sind, gegenüberliegt, die Bedingung sin(β) ≥ (NA/M) × σ erfüllt, mit M als ein Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis und NA als numerische Apertur.

7. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Rückseitenaperturmuster (3a), das auf der Rückseite des Substrats (1) in der Messmusterbildungsregion gebildet ist, und das im wesentlichen zu Differenzierung jeweiliger Einfallswinkel eines Belichtungslichts, das auf jedes der Mehrzahl von Messmustern (2a) trifft, dient, kreisförmig ist.

8. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die äußere Form jedes der Mehrzahl von Messmustern (2a) ein Quadrat ist.

9. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die äußere Form jedes der Mehrzahl von Referenzmuster (2b) ein Quadrat ist.

10. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jedes der Mehrzahl von Messmustern (2a) an einer Stelle angeordnet ist, die ein tetragonales Gitter bildet, und ein Betrachtungswinkel δ des halben Abstandes P der Punkte, die das tetragonale Gitter bilden, von der Rückseite des Substrats (1) aus betrachtet, einem Punkte (C2) direkt gegenüberliegend, der das tetragonale Gitter bildet, die Bedingung sin(δ) ≤ (NA/M)/5 erfüllt, mit M als Maßstabsverkleinerungs- Projektionsverhältnis und NA als numerische Apertur.

11. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach Anspruch 10, wobei der Abstand P der Punkte (C2), die das tetragonale Gitter bilden, die Bedingung P/M ≥ 20 µm erfüllen, mit M als Maßstabsverkleinerungs-Projektionsverhältnis.

12. Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei entweder das Messmuster (2a) oder das Referenzmuster (2b) zu einem inneren Schachtelmuster vom Schachtel-in-Schachtel Typ korrespondiert, während das entsprechend andere Messmuster (2a) oder Referenzmuster (2b) zu einem äußeren Schachtelmuster korrespondiert.

13. Aberrationsmessverfahren mit den Schritten:
Übertragen der Mehrzahl von Messmustern (2a) der Fotomaske zur Aberrationsmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auf ein fotoempfindliches Material (21b);
Messen eines Ausmaßes der Positionsverschiebung des übertragenen Musters; und
einem Schritt zum Berechnen einer Neigung der Gleichphasenwellenoberfläche, die theoretisch proportional zum Ausmaß der Positionsverschiebung ist, um die Wellenoberflächenaberration herauszufinden, indem Information der berechneten Neigung der Gleichphasenwellenoberfläche verwendet wird.

14. Aberrationsmessverfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Messen des Ausmaßes der Positionsverschiebung des übertragenen Musters einen Schritt zum Durchführen einer zweiten Belichtung aufweist, der Verschiebung des fotoempfindlichen Materials (21b) relativ zur Fotomaske für die Aberrationsmessung folgend nach Durchführung der ersten Belichtung, indem die Fotomaske (5) für die Aberrationsmessung verwendet wird und wodurch das Ausmaß der gegenseitigen .Positionsverschiebung zwischen dem übertragenen Muster und des Messmusters (5), das auf das fotoempfindliche Material (21b) entweder durch die erste oder die zweite Belichtung übertragen wird, und dem übertragenen Musters des Referenzmusters (2b), das durch die entsprechend andere erste oder zweite Belichtung auf das fotoempfindliche Material (21b) übertragen wird, gemessen wird.

15. Aberrationsmessverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Schritt zum Messen des Ausmaßes der Positionsverschiebung des übertragenen Musters einen Schritt zum Verwenden einer Koordinatenmesseinheit aufweist, um das Ausmaß der Positionsverschiebung des übertragenen Musters relativ zu der Referenz zu messen, die in der Koordinatenmesseinheit bereitgestellt wird.

16. Aberrationsmessverfahren nach Anspruch 15, wobei die Koordinatenmesseinheit eine Projektionsbelichtungseinheit ist.

17. Aberrationsmessverfahren nach Anspruch 14, wobei entweder das übertragene Muster des Messmusters (2a) oder das übertragene Muster des Referenzmusters (2b) ein inneres Schachtelmuster (22) vom Schachtel-in-Schachtel Typ ist, während das entsprechend andere übertragene Muster des Messmusters (2a) oder das übertragene Muster des Referenzmusters (2b) ein äußeres Schachtelmuster (23) ist, und das Ausmaß der Positionsverschiebung zwischen dem inneren Schachtelmuster (22) und dem äußeren Schachtelmuster (23) durch eine Überlagerungsinspektionseinheit gemessen wird.

18. Aberrationsmessverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner mit den Schritten zum Messen der Phasenverteilung innerhalb der Irisblende für jeden Fokus, wenn die Mehrzahl der Messmuster (2a) auf ein fotoempfindliches Material (21b) durch Änderung des Fokus übertragen wird, zum Berechnen der Phasenverteilung innerhalb der Irisblende zum Zeitpunkt der Defokussierung gemäß dem Standard der Phasenverteilung innerhalb der Irisblende für den optimalen Fokus, und zum Spezifizieren der Mittenposition der Irisblende als die Mitte eines Umdrehungsparaboloids, der eine Änderung in der Phasenverteilung innerhalb der Irisblende zum Zeitpunkt der Defokussierung repräsentiert.

19. Einheit zur Aberrationsmessung mit einer Maske (5) zur Aberrationsmessung zum Messen einer Linsenaberration in einem optischen Projektionssystem einer Belichtungseinheit, mit:
einer Fotomaske (5) zur Aberrationsmessung auf der ein Muster gebildet ist;
einem optischen Illuminationssystem zur Bestrahlung der Fotomaske (5) für die Aberrationsmessung mit einem Belichtungslicht; und
einem optischen Projektionssystem zur Projektion einer Abbildung des Musters der Fotomaske zur Aberrationsmessung, wobei
die Fotomaske (5) zur Aberrationsmessung folgendes enthält:
ein Substrat (1), durch das ein Belichtungslicht hindurchtreten kann, und das eine Messmusterbildungsregion und eine Referenzmusterbildungsregion enthält;
eine Mehrzahl von Messmustern (2a), die auf einer oberen Oberfläche des Substrats (1) der Messmusterbildungsregion gebildet ist;
einen lichtblockierenden Film, der auf einer Rückseite des Substrats (1) in der Messmusterbildungsregion gebildet ist, und der ein Rückseitenaperturmuster (3a) aufweist, im wesentlichen zur Differenzierung jeweiliger Einfallswinkel eines Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl der Messmuster (2a) trifft; und
eine Mehrzahl von Referenzmustern (2b), die auf der Vorderseite des Substrats (1) der Referenzmusterbildungsregion gebildet sind, wobei die Rückseite des Substrats (1) in der Referenzmusterbildungsregion derart gebildet ist, daß jeweilige Einfallswinkel eines Belichtungslichts, das auf die Mehrzahl der Referenzmuster (2b) trifft, im wesentlichen gleich sind.

20. Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung, wobei ein Aberrationsmessverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18 verwendet wird.