JP2000311847A - Manufacture of semiconductor device and aligner - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve measurement accuracy of lens aberration of an exposure system. SOLUTION: In exposure light irradiated on a light intensity detection part 1g from an exposure light source 1a via a photomask 2, light intensity peak of second light intensity distribution formed in a region near a boundary part between light transmitted through a transparent part of the photomask 2 and light transmitted through a semitransparent phase shift part is detected, and the lens aberration of an exposure system is measured and analyzed based on detection results thereof, and thereby an exposure system is selected.

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、半導体装置の製造
方法および露光装置技術に関し、特に、半導体ウエハ上
に所定のパターンを転写するための露光装置技術に適用
して有効な技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device and an exposure apparatus technology, and more particularly, to a technique effective when applied to an exposure apparatus technology for transferring a predetermined pattern onto a semiconductor wafer. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体装置などの製造におけるリソグラ
フィ工程においては、縮小投影露光装置が主に用いられ
ている。半導体装置の素子や配線等の微細化は縮小投影
露光装置の高性能化によって達成されてきた。しかし、
パターンの微細化を進めるためには縮小投影レンズの主
査を低減することが必要である。2. Description of the Related Art In a lithography process in manufacturing a semiconductor device or the like, a reduction projection exposure apparatus is mainly used. Miniaturization of elements, wiring, and the like of a semiconductor device has been achieved by improving the performance of a reduced projection exposure apparatus. But,
In order to advance the pattern miniaturization, it is necessary to reduce the number of inspections of the reduction projection lens.

【０００３】本発明者が検討した縮小投影露光装置にお
けるレンズ収差の評価技術の一例としては、その露光装
置を用いて実際にフォトレジスト膜にパターンを転写し
た後、その転写されたパターンを断面形状から得られる
情報によってレンズ収差を評価している。例えばレンズ
収差がない場合は、フォトレジストパターンの断面にお
ける左右側面の傾斜角がほぼ等しいのに対して、レンズ
収差がある場合は、フォトレジストパターンの断面にお
ける左右の側面の傾斜角度が異なる。通常は、その両側
面の傾斜角度の差または傾斜幅の差等を用いて経験的に
レンズ収差を評価している。As an example of a technique for evaluating lens aberration in a reduced projection exposure apparatus studied by the present inventors, a pattern is actually transferred to a photoresist film using the exposure apparatus, and then the transferred pattern is cross-sectionally shaped. The lens aberration is evaluated based on information obtained from. For example, when there is no lens aberration, the inclination angles of the left and right sides in the cross section of the photoresist pattern are substantially equal, whereas when there is lens aberration, the inclination angles of the left and right sides in the cross section of the photoresist pattern are different. Usually, the lens aberration is empirically evaluated using the difference in the inclination angle or the difference in the inclination width between the two side surfaces.

【０００４】また、例えば特開平１０−２８８５６７号
公報および特願平９−３００２８号には、フォトマスク
の半透明部と透明部とを透過した各々の光の位相が１８
０°となるフォトマスクを用いてフォトレジスト膜に露
光、現像処理を施した後、これによって得られたフォト
レジストパターンにおいて上記透明部の転写パターンの
周辺に発生する第２の光強度ピークにより転写されたパ
ターンを観測することにより、縮小投影露光装置のレン
ズ収差を評価する方法が開示されている。For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 10-288567 and Hei 9-30028 disclose that the phase of each light transmitted through a translucent portion and a transparent portion of a photomask is 18.
After exposing and developing the photoresist film using a photomask that becomes 0 °, the photoresist pattern obtained by this is transferred by the second light intensity peak generated around the transfer pattern of the transparent portion. A method for evaluating the lens aberration of a reduction projection exposure apparatus by observing the obtained pattern is disclosed.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したレ
ンズ収差の評価技術においては、以下の課題があること
を本発明者は見出した。However, the present inventor has found that the above-mentioned techniques for evaluating lens aberration have the following problems.

【０００６】すなわち、上記フォトレジストパターン断
面における側面の傾斜角を用いたレンズ収差の評価方法
においては、フォトレジスト膜を塗布する基板の反射
率、フォトレジスト膜の膜厚、フォトレジスト膜の特性
によって得られる値が異なり、レンズ収差量を正確に測
定することが難しい。したがって、半導体装置の素子や
配線のパターンの寸法精度が低くなるので、そのパター
ンの微細化、高集積化が阻害される。また、パターンの
合わせずれ等が生じ半導体装置の歩留まりが低下する。That is, in the method of evaluating lens aberration using the inclination angle of the side surface in the photoresist pattern cross section, the reflectance of the substrate on which the photoresist film is coated, the thickness of the photoresist film, and the characteristics of the photoresist film are determined. The obtained values are different, and it is difficult to accurately measure the lens aberration amount. Therefore, the dimensional accuracy of the elements and wiring patterns of the semiconductor device is reduced, and the miniaturization and high integration of the patterns are hindered. In addition, misalignment of the pattern occurs, and the yield of the semiconductor device is reduced.

【０００７】また、半透明部を持つフォトマスクを用
い、第２の光強度ピークをフォトレジスト膜に実際に転
写して得られたパターンを評価してレンズの収差を求め
る評価方法においては、フォトマスクのパターンを実際
にフォトレジスト膜に転写することから、フォトレジス
ト膜の塗布、露光、現像処理、電子顕微鏡や外観検査装
置等を用いた測定等のような一連の工程が必要であり、
また、その測定毎に試料を作成する必要がある。したが
って、半導体装置の製造工程が煩雑となる。また、半導
体装置のコストが高くなる。Further, in an evaluation method for obtaining a lens aberration by evaluating a pattern obtained by actually transferring a second light intensity peak to a photoresist film using a photomask having a translucent portion, Since the pattern of the mask is actually transferred to the photoresist film, a series of steps such as application of the photoresist film, exposure, development processing, measurement using an electron microscope, a visual inspection device, and the like are required,
In addition, it is necessary to prepare a sample for each measurement. Therefore, the manufacturing process of the semiconductor device becomes complicated. Further, the cost of the semiconductor device increases.

【０００８】本発明の目的は、露光装置のレンズ収差量
の測定精度を向上させることのできる技術を提供するこ
とにある。It is an object of the present invention to provide a technique capable of improving the accuracy of measuring the amount of lens aberration of an exposure apparatus.

【０００９】また、本発明の目的は、露光装置のレンズ
収差の評価工程を簡単化することのできる技術を提供す
ることにある。Another object of the present invention is to provide a technique capable of simplifying a process of evaluating a lens aberration of an exposure apparatus.

【００１０】また、本発明の目的は、露光装置のレンズ
収差量を簡便、かつ、高精度に測定することのできる技
術を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a technique capable of simply and accurately measuring the lens aberration of an exposure apparatus.

【００１１】また、本発明の目的は、露光装置のレンズ
収差の評価時間を短縮することのできる技術を提供する
ことにある。Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the time required for evaluating the lens aberration of an exposure apparatus.

【００１２】また、本発明の目的は、半導体装置を構成
するパターンの転写精度を向上させることのできる技術
を提供することにある。It is another object of the present invention to provide a technique capable of improving the transfer accuracy of a pattern constituting a semiconductor device.

【００１３】さらに、本発明の目的は、半導体装置を構
成するパターンの合わせ精度を向上させることのできる
技術を提供することにある。It is a further object of the present invention to provide a technique capable of improving the alignment accuracy of a pattern constituting a semiconductor device.

【００１４】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【００１６】すなわち、本発明の半導体装置の製造方法
は、（ａ）露光光源からフォトマスクを介して光強度検
出部に照射された露光光の光強度分布からレンズ収差の
測定に必要な光強度を検出し、その検出結果に基づいて
レンズ収差を測定し、その検出結果に基づいて露光装置
のレンズ系を選定する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程に
よって選定された露光装置を用いて半導体ウエハ上に所
定のパターンを転写する工程とを有するものである。That is, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: (a) measuring the light intensity required for measuring the lens aberration from the light intensity distribution of the exposure light applied from the exposure light source to the light intensity detection unit via the photomask; Detecting a lens aberration based on the detection result, selecting a lens system of the exposure apparatus based on the detection result, and (b) using the exposure apparatus selected in the above (a) step. Transferring a predetermined pattern onto the semiconductor wafer.

【００１７】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記フォトマスクには、前記レンズ収差の測定に用いる
検査用のパターンが形成されており、前記検査用のパタ
ーンは、第１の光透過領域と、それを取り囲むように設
けられた第２の光透過領域とを有し、前記第１の光透過
領域を透過した光と、第２の光透過領域を透過した光と
では、各々の位相が互いに異なり、前記レンズ収差の測
定に必要な光強度は、前記第２の光透過領域を透過した
光による第１の光強度ピークの周りに発生する第２の光
強度ピークとするものである。Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
An inspection pattern used for measuring the lens aberration is formed on the photomask, and the inspection pattern includes a first light transmitting region and a second light provided to surround the first light transmitting region. The light transmitted through the first light transmitting region and the light transmitted through the second light transmitting region have different phases, and have a light intensity necessary for measuring the lens aberration. Is a second light intensity peak generated around the first light intensity peak due to the light transmitted through the second light transmission region.

【００１８】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記検査用のパターンが前記フォトマスクの検査面内に
おいて複数個分散されて配置されているものである。Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
A plurality of the inspection patterns are dispersedly arranged on an inspection surface of the photomask.

【００１９】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記第１の光透過領域の平面形状が多角形状のものであ
る。Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
The planar shape of the first light transmitting region is a polygonal shape.

【００２０】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記第１の光透過領域の平面形状が円形状のものであ
る。Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
The planar shape of the first light transmitting region is a circular shape.

【００２１】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、前記露光光のコヒーレンシが０．３以下のパーシャ
ルコヒーレンシ照明とするものである。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, partial coherency illumination in which the coherency of the exposure light is 0.3 or less.

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、本実
施の形態においては、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Me
tal Insulator Semiconductor Field Effect Transisto
r ）をｐＭＩＳと略し、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴを
ｎＭＩＳと略す。また、一般にレンズ収差は、Ｚｅｒｎ
ｉｋｅ多項式を用いて表される。なお以下で示す収差と
は、前記Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式を用いた場合に３次のコ
マ収差を示す（３×Ｒ×Ｒ−２）×Ｒ×ｃｏｓθ及び
（３×Ｒ×Ｒ−２）×Ｒ×ｓｉｎθの項と、Ｔｒｅｆｏ
ｉｌ収差を示すＲ³ ×ｃｏｓ３θ及びＲ³ ×ｓｉｎ３θ
の項の事を言う。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted. In the present embodiment, a p-channel type MISFET (Me
tal Insulator Semiconductor Field Effect Transisto
r) is abbreviated as pMIS, and an n-channel MISFET is abbreviated as nMIS. Generally, lens aberration is
It is represented using an ike polynomial. Note that the aberrations shown below indicate third-order coma aberration when the Zernike polynomial is used (3 × R × R−2) × R × cos θ and (3 × R × R−2) × R × sin θ. Term and Trefo
R ³ × cos 3θ and R ³ × sin 3θ indicating il aberration
Say the section.

【００２３】（実施の形態１）まず、本実施の形態１に
おいて用いる縮小投影露光装置の一例を図１に示す。(Embodiment 1) First, an example of a reduction projection exposure apparatus used in Embodiment 1 is shown in FIG.

【００２４】この縮小投影露光装置１は、例えば縮小率
が１／５、露光光はＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝
０．２４８μｍ）、コヒーレンシσが０．３以下、好ま
しくは０．１以下、投影光学レンズの開口特性ＮＡが
０．５５の露光装置である。In this reduction projection exposure apparatus 1, for example, the reduction ratio is 1/5, and the exposure light is a KrF excimer laser (wavelength λ =
0.248 μm), the coherency σ is 0.3 or less, preferably 0.1 or less, and the aperture characteristic NA of the projection optical lens is 0.55.

【００２５】縮小投影露光装置１の露光光源１ａから放
射された露光光は、フライアイレンズ１ｂ、コンデンサ
レンズ１ｃ、１ｄおよびミラー１ｅを介してレンズ収差
評価用のフォトマスク２に照射される。フォトマスク２
には、場合に応じてペリクル２ｐが設けられている。ペ
リクル２は、フォトマスク２に異物が付着することに起
因するパターンの転写不良を防止するための部材であ
る。なお、このフォトマスク２については後ほど詳細に
説明する。Exposure light emitted from the exposure light source 1a of the reduction projection exposure apparatus 1 is applied to a photomask 2 for evaluating lens aberration via a fly-eye lens 1b, condenser lenses 1c and 1d, and a mirror 1e. Photo mask 2
Is provided with a pellicle 2p as necessary. The pellicle 2 is a member for preventing a pattern transfer failure due to foreign matter adhering to the photomask 2. The photomask 2 will be described later in detail.

【００２６】フォトマスク２に描かれたパターンは、投
影レンズ１ｆを介して投影光の光強度を検出する光強度
検出部１ｇに投影される。光強度検出部１ｇには、例え
ばＣＣＤ（Charge Coupled Device ）が使用されてい
る。本実施の形態においては、解像度の高いＣＣＤ素子
が配置されており、平面画像を検出することが可能な２
次元ＣＣＤを使用している。この光強度検出部１ｇによ
って検出された光強度分布の情報は、検出した光強度分
布の情報を解析するための計算機１ｈに伝送される。計
算機１ｈにおいては、光強度検出部１ｇから伝送された
情報に基づいてレンズ系の収差（例えばレンズ収差の有
無、量あるいは方向等）を測定・解析し、縮小投影露光
装置１のレンズ系の良否を評価することが可能となって
いる。The pattern drawn on the photomask 2 is projected via a projection lens 1f to a light intensity detector 1g for detecting the light intensity of the projection light. The light intensity detector 1g uses, for example, a CCD (Charge Coupled Device). In the present embodiment, a CCD element having a high resolution is provided, and a two-dimensional image sensor capable of detecting a planar image is provided.
A dimensional CCD is used. The information on the light intensity distribution detected by the light intensity detection unit 1g is transmitted to a computer 1h for analyzing the information on the detected light intensity distribution. The computer 1h measures and analyzes the aberration of the lens system (for example, presence / absence, amount or direction of the lens aberration) based on the information transmitted from the light intensity detection unit 1g, and determines whether the lens system of the reduction projection exposure apparatus 1 is good or bad. Can be evaluated.

【００２７】このように本実施の形態によれば、縮小投
影露光装置１のレンズ系における収差を、フォトレジス
ト膜を介さずに検出した光強度分布を測定・解析するこ
とにより評価することができるので、基板（フォトレジ
スト膜を塗布した基板）の反射率、フォトレジスト膜の
膜厚のバラツキ、フォトレジスト膜の特性の違い等によ
る影響を受けることなく、レンズ収差を測定することが
可能となる。このため、縮小投影露光装置１のレンズ収
差の測定精度を向上させることが可能となる。したがっ
て、レンズ収差の解析・評価性能を向上させることが可
能となる。As described above, according to the present embodiment, the aberration in the lens system of the reduction projection exposure apparatus 1 can be evaluated by measuring and analyzing the light intensity distribution detected without passing through the photoresist film. Therefore, the lens aberration can be measured without being affected by the reflectance of the substrate (the substrate coated with the photoresist film), the variation in the thickness of the photoresist film, the difference in the characteristics of the photoresist film, and the like. . For this reason, it becomes possible to improve the measurement accuracy of the lens aberration of the reduction projection exposure apparatus 1. Therefore, it is possible to improve the performance of analyzing and evaluating lens aberration.

【００２８】また、本実施の形態によれば、縮小投影露
光装置１のレンズ系におけるレンズ収差を、フォトレジ
スト膜を介さずに評価することができるので、フォトレ
ジスト膜の塗布、露光、現像および転写されたパターン
の測定等のような一連の工程が必要なくなる。このた
め、縮小投影露光装置１のレンズ収差の評価工程を簡単
化することが可能となる。また、縮小投影露光装置１の
レンズ収差の評価時間を短縮することが可能となる。Further, according to the present embodiment, the lens aberration of the lens system of the reduction projection exposure apparatus 1 can be evaluated without passing through the photoresist film. A series of steps such as measurement of a transferred pattern is not required. For this reason, it is possible to simplify the process of evaluating the lens aberration of the reduction projection exposure apparatus 1. In addition, it is possible to reduce the evaluation time of the lens aberration of the reduction projection exposure apparatus 1.

【００２９】したがって、微細なパターンを転写するこ
とが要求される、あるいは、高いパターン位置合わせ精
度が要求される高性能な縮小投影露光装置１を簡単に短
時間で選定することが可能となる。本測定法を用いて露
光装置のレンズ選別および修正を行ったところ、レンズ
の個体差を、本発明を用いない場合の２／３に小さくす
ることができた。Therefore, it is possible to easily and quickly select a high-performance reduction projection exposure apparatus 1 that is required to transfer a fine pattern or that requires high pattern alignment accuracy. When the lens selection and correction of the exposure apparatus were performed using this measurement method, the individual difference of the lens could be reduced to 2/3 of the case where the present invention was not used.

【００３０】なお、フォトマスク２は、その平面の中心
と投影レンズ１ｆの光軸との相対的な平面位置が正確に
合わされた状態でマスクステージ１ｉ上に載置されてい
る。マスクステージ１ｉは、フォトマスク２の主面に水
平な方向および垂直な方向に移動可能な状態で設置され
ている。このマスクステージ１ｉの移動は、マスク位置
制御手段１ｊによって制御されている。The photomask 2 is placed on the mask stage 1i in a state where the relative plane position between the center of the plane and the optical axis of the projection lens 1f is accurately aligned. The mask stage 1i is installed so as to be movable in the horizontal and vertical directions on the main surface of the photomask 2. The movement of the mask stage 1i is controlled by the mask position control means 1j.

【００３１】上記した光強度検出部１ｇは、試料台１ｋ
上に設置されている。試料台１ｋは、Ｚステージ１ｍ上
に載置されている。Ｚステージ１ｍは、投影レンズ１ｆ
の光軸方向（図１の上下方向）に移動可能な状態でＸＹ
ステージ１ｎ上に設置されている。ＸＹステージ１ｎ
は、光強度検出部１ｇの主面に水平な方向であって互い
に交差するＸおよびＹの方向に移動可能な状態で設置さ
れている。このようなＺステージ１ｍおよびＸＹステー
ジ１ｎは、主制御系１ｐからの制御命令に応じて、それ
ぞれの駆動手段１ｑ、１ｒによって駆動される。したが
って、光強度検出部１ｇを所望の露光位置に移動させる
ことが可能となっている。その平面位置は、Ｚステージ
１ｍに固定されたミラー１ｓの位置として、レーザ測長
器１ｔによって正確にモニタされている。The above-mentioned light intensity detecting section 1g is connected to the sample stage 1k
It is installed above. The sample stage 1k is mounted on the Z stage 1m. The Z stage 1m includes a projection lens 1f
XY while being movable in the optical axis direction (vertical direction in FIG. 1).
It is set on stage 1n. XY stage 1n
Is installed so as to be movable in the X and Y directions that are horizontal to the main surface of the light intensity detection unit 1g and intersect with each other. The Z stage 1m and the XY stage 1n are driven by respective driving units 1q and 1r according to a control command from the main control system 1p. Therefore, it is possible to move the light intensity detection unit 1g to a desired exposure position. The plane position is accurately monitored by the laser length measuring device 1t as the position of the mirror 1s fixed to the Z stage 1m.

【００３２】また、上記の説明においてはレンズ収差を
解析するための専用の計算機１ｈを個別に設けた場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、例
えば縮小投影露光装置１の全体の動作を制御する主制御
部１ｐに上記光強度検出部１ｇからの情報に基づいてレ
ンズ収差を解析するための情報処理を行わせるようにす
ることもできる。これにより、専用の計算機を設ける必
要が無くなるので、縮小投影露光装置１のコストを低減
させることが可能となる。In the above description, a case has been described in which a dedicated computer 1h for analyzing lens aberration is separately provided. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to make the main control unit 1p that controls the operation perform information processing for analyzing the lens aberration based on the information from the light intensity detection unit 1g. This eliminates the need to provide a dedicated computer, so that the cost of the reduced projection exposure apparatus 1 can be reduced.

【００３３】次に、上記フォトマスク２の一例を図２、
図３に示す。図３は図２の要部拡大平面図であり、図３
（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。Next, an example of the photomask 2 is shown in FIG.
As shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged plan view of a main part of FIG.
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【００３４】フォトマスク２を構成するマスク基板２ａ
は、例えば平面寸法６インチ程度の平面正方形の透明な
ガラス基板からなり、その主面上には、半透明位相シフ
ト膜２ｂが形成されている。フォトマスク２の主面は、
中央の正方形状の有効露光領域Ｐ１と、その外周の無効
露光領域Ｐ２とに分かれている。有効露光領域Ｐ１は、
１ショットで露光される領域である。この有効露光領域
Ｐ１には、複数の透明部２ｃが形成されている。一方、
無効露光領域Ｐ２には、遮光膜２ｄが形成されている。
この無効露光領域Ｐ２には、例えばフォトマスク２の平
面的な位置合わせ用のマーク等が形成されている。Mask substrate 2a constituting photomask 2
Is made of a transparent glass substrate having a plane size of, for example, about 6 inches and a plane square, and a translucent phase shift film 2b is formed on the main surface thereof. The main surface of the photomask 2 is
It is divided into a square effective exposure area P1 at the center and an invalid exposure area P2 on the outer periphery. The effective exposure area P1 is
This is an area exposed by one shot. A plurality of transparent portions 2c are formed in the effective exposure area P1. on the other hand,
A light-shielding film 2d is formed in the invalid exposure area P2.
In the invalid exposure area P2, for example, marks for planar alignment of the photomask 2 and the like are formed.

【００３５】上記した半透明位相シフト膜２ｂは、例え
ばＣｒＯＮからなり、その露光光に対する光透過率は透
明部２ｃの光透過率を１００％とすると、例えば１〜５
０％程度、本実施の形態においては、例えば６％程度と
されている。この半透明位相シフト膜２ｂを透過した光
の位相は、透明部２ｃを透過した光の位相に対して１８
０°反転するようになっている。半透明位相シフト膜２
ｂの材料は、露光光の透過率を透明部２ｃよりも低下さ
せ、かつ、透過光の位相を上記のように反転させる機能
を有すれば良く、上記したものに限定されず種々変更可
能であり、例えばＣｒＯ、ＣｒＮ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳ
ｉＯＮあるいはこれらの材料からなる膜と酸化シリコン
膜との積層膜で構成しても良い。The translucent phase shift film 2b is made of, for example, CrON, and its light transmittance with respect to exposure light is, for example, 1 to 5 when the light transmittance of the transparent portion 2c is 100%.
In the present embodiment, it is about 0%, for example, about 6%. The phase of the light transmitted through the translucent phase shift film 2b is 18 times the phase of the light transmitted through the transparent portion 2c.
It is designed to be inverted by 0 °. Translucent phase shift film 2
The material b may have a function of lowering the transmittance of the exposure light than that of the transparent portion 2c and inverting the phase of the transmitted light as described above. The material is not limited to the above and can be variously changed. Yes, for example, CrO, CrN, MoSiO, MoS
iON or a stacked film of a film made of these materials and a silicon oxide film may be used.

【００３６】上記した透明部２ｃは、半透明位相シフト
膜２ｂが除去されて形成されている。本実施の形態１に
おいては、透明部２ｃの平面形状が、例えば正方形状に
形成されている。特に限定されないが、透明部２ｃの設
計上における一辺の寸法Ｗは、Ｗ＝ａ・λ／ＮＡ（ただ
し、ａ≧０．４）の条件にすることが望ましい。本実施
の形態１においては、透明部２ｃの平面寸法が、例えば
２μｍ角（投影露光面においては０．４μｍ角）となっ
ている。ただし、透明部２ｃの寸法、形状または係数
は、これに限定されるものではなく種々変更可能であ
り、半透明位相シフト膜２ｂの光透過率によって最適値
が異なる。その光透過率が変わることにより、半透明位
相シフト膜２ｂを透過する光の強度が変化するからであ
る。例えば光透過率を４％に変更する場合、半透明位相
シフト膜を透過する光強度は小さくなるので、透明部２
ｃの平面寸法等を変更するが、各々最適化すればほぼ問
題なくレンズ収差を測定できる。したがって、半透明位
相シフト膜２ｂの光透過率に合わせて透明部の寸法等の
最適化が必要である。また、半透明位相シフト膜２ｂの
光透過率も種々変更可能である。また、透明部２ｃの平
面形状は上記のような孤立穴パターン（ホールパター
ン）に限定されないるものではないが、ホールパターン
の場合は、レンズ収差の方向によらず評価でき、実用的
である。The transparent portion 2c is formed by removing the translucent phase shift film 2b. In the first embodiment, the planar shape of the transparent portion 2c is, for example, a square shape. Although not particularly limited, it is desirable that the dimension W of one side in the design of the transparent portion 2c be set to a condition of W = a · λ / NA (where a ≧ 0.4). In the first embodiment, the plane size of the transparent portion 2c is, for example, 2 μm square (0.4 μm square on the projection exposure surface). However, the size, shape or coefficient of the transparent portion 2c is not limited to this, but can be variously changed, and the optimum value differs depending on the light transmittance of the translucent phase shift film 2b. This is because the intensity of the light transmitted through the translucent phase shift film 2b changes as the light transmittance changes. For example, when the light transmittance is changed to 4%, the light intensity transmitted through the translucent phase shift film becomes small.
Although the plane dimensions and the like of c are changed, the lens aberration can be measured with almost no problem if each is optimized. Therefore, it is necessary to optimize the size and the like of the transparent portion in accordance with the light transmittance of the translucent phase shift film 2b. Further, the light transmittance of the translucent phase shift film 2b can be variously changed. Further, the planar shape of the transparent portion 2c is not limited to the above-described isolated hole pattern (hole pattern), but the hole pattern can be evaluated regardless of the direction of the lens aberration, and is practical.

【００３７】また、本実施の形態１においては、透明部
２ｃが、有効露光領域Ｐ１内において複数分散されて規
則的に配置されている。このように透明部２ｃを分散配
置することにより、１ショットで露光される露光領域内
における各平面位置のレンズの収差を測定・解析するこ
とができるので、透明部２ｃが１個だけの場合に比べて
詳細なレンズ収差情報を得ることが可能となる。したが
って、レンズ収差の解析・評価性能を向上させることが
可能となる。透明部２ｃの配置ピッチをＬとすると、Ｌ
＝ｂ・λ／ＮＡと表すことができる（ただし、ｂ≧１．
７２）。本実施の形態１にいおては、その配置ピッチＬ
を、例えば０．７８μｍ以上とした。これは、配置ピッ
チＬがその値未満であると、レンズ収差量の測定精度
が、互いに隣接する透明部２ｃの影響を受けて低下して
しまうのを考慮したものである。In the first embodiment, a plurality of transparent portions 2c are dispersed and regularly arranged in the effective exposure area P1. By dispersing and disposing the transparent portions 2c in this manner, it is possible to measure and analyze the aberration of the lens at each plane position within the exposure area exposed by one shot, so that when there is only one transparent portion 2c, It is possible to obtain more detailed lens aberration information. Therefore, it is possible to improve the performance of analyzing and evaluating lens aberration. When the arrangement pitch of the transparent portions 2c is L, L
= B · λ / NA (where b ≧ 1.
72). In the first embodiment, the arrangement pitch L
Was set to, for example, 0.78 μm or more. This takes into account that if the arrangement pitch L is less than that value, the measurement accuracy of the lens aberration amount is reduced due to the influence of the transparent portions 2c adjacent to each other.

【００３８】上記遮光膜２ｄは、例えばＣｒ等からな
り、遮光領域を形成している。遮光領域は、一般にほぼ
０％の光透過率（典型的には１％）を有する領域であっ
て、機能的には半透明位相シフト膜２ｂの光透過率より
も低い光透過率を持つ領域である。ただし、この遮光領
域には、例えば遮光膜の一部が十字状やＬ字状に除去さ
れて、上記フォトマスクの平面的な位置合わせ等のため
の位置合わせマークが形成されている。The light shielding film 2d is made of, for example, Cr or the like, and forms a light shielding region. The light-shielding region is a region having a light transmittance of generally 0% (typically 1%), and a region having a light transmittance lower than the light transmittance of the translucent phase shift film 2b in terms of function. It is. However, in the light-shielding region, for example, a part of the light-shielding film is removed in a cross shape or an L-shape, and an alignment mark for planar alignment of the photomask is formed.

【００３９】次に、このようなフォトマスク２を用いた
露光装置におけるレンズ収差の測定方法の原理について
図４を用いて説明する。Next, the principle of a method for measuring lens aberration in an exposure apparatus using such a photomask 2 will be described with reference to FIG.

【００４０】図４（ａ）は、上記フォトマスク２の１個
の透明部２ｃおよびその周辺領域を透過した光の振幅分
布を示している。透明部２ｃを透過した光は正の符号で
あるのに対し、半透明位相シフト膜２ｂを透過した光の
位相は反転し、負の符号となる。この光を、レンズを通
して半導体ウエハに投影すると、図４（ｂ）に示すよう
に、透明部２ｃと半透明位相シフト膜２ｂとの境界で各
々を透過した光の位相が反転しているため、その直下で
光強度はほぼ零（０）となる。そのため、光強度の広が
りが抑制され、コントラストの高い微細なパターンを転
写することが可能となる。ここで、透明部２ｃを透過し
た光の強度分布（第１の光強度分布）における光強度ピ
ーク３の他に、その周囲に第２の光強度分布における光
強度ピーク４、いわゆるサブピークが発生する。この第
２の光強度分布の光強度ピーク４は、レンズに収差があ
る場合、図４（ｃ）に示すように、図の中央における第
１の光強度分布の光強度ピーク３を挟んで左右非対称に
変化する。本実施の形態１においては、上記第２の光強
度分布における光強度ピーク４を検出することで、露光
装置のレンズの収差を測定・解析し、評価を行うもので
ある。フォトマスク２に設ける位相シフタとして半透明
位相シフト膜２ｂを用いたのは、上記第２の光強度分布
における光強度ピーク（サブピーク）４の検出精度を向
上させることが可能だからである。また、レンズ収差測
定時の照明条件としてコヒーレンシσを０．３以下、好
ましくは０．１以下としたのは、コヒーレンシσが小さ
ければ小さいほど、上記第２の光強度分布における光強
度ピーク４の検出状態を良好にでき、レンズ収差の測定
精度を向上させることが可能となるからである。FIG. 4A shows an amplitude distribution of light transmitted through one transparent portion 2c of the photomask 2 and its peripheral region. The light transmitted through the transparent part 2c has a positive sign, whereas the light transmitted through the translucent phase shift film 2b has a negative sign. When this light is projected on a semiconductor wafer through a lens, as shown in FIG. 4B, the phase of the light transmitted through the boundary between the transparent portion 2c and the translucent phase shift film 2b is inverted. Immediately below that, the light intensity becomes almost zero (0). Therefore, the spread of the light intensity is suppressed, and a fine pattern with high contrast can be transferred. Here, in addition to the light intensity peak 3 in the light intensity distribution (first light intensity distribution) of the light transmitted through the transparent portion 2c, a light intensity peak 4 in the second light intensity distribution, a so-called sub-peak, is generated around the light intensity peak 3. . When the lens has an aberration, the light intensity peak 4 of the second light intensity distribution is, as shown in FIG. 4C, left and right across the light intensity peak 3 of the first light intensity distribution at the center of the figure. Change asymmetrically. In the first embodiment, by detecting the light intensity peak 4 in the second light intensity distribution, the aberration of the lens of the exposure apparatus is measured, analyzed, and evaluated. The reason why the translucent phase shift film 2b is used as the phase shifter provided in the photomask 2 is that the detection accuracy of the light intensity peak (sub-peak) 4 in the second light intensity distribution can be improved. Further, the coherency σ is set to 0.3 or less, preferably 0.1 or less as the illumination condition at the time of measuring the lens aberration. The smaller the coherency σ, the smaller the light intensity peak 4 in the second light intensity distribution. This is because the detection state can be improved, and the measurement accuracy of the lens aberration can be improved.

【００４１】次に、上記フォトマスク２を用いた場合に
おいて、光強度検出部１ｇによって検出された検出結果
の一例を図５および図６に示す。なお、図５（ａ）、図
６（ａ）の濃淡は光の強度の強弱を示しており、濃度が
薄いほど光強度が強いことを示している。Next, FIGS. 5 and 6 show an example of a detection result detected by the light intensity detector 1g when the photomask 2 is used. Note that the shading in FIGS. 5A and 6A indicates the intensity of light, and the lighter the density, the higher the light intensity.

【００４２】図５は、露光装置のレンズ系に収差がない
場合の結果を示している。図５（ａ）は、光強度検出部
１ｇで検出された平面画像写真を模式的に示したもので
ある。図５（ａ）において、中央の平面円形状の白色領
域が上記透明部２ｃを透過して投影された第１の光強度
分布３Ａである。また、その第１の光強度分布３Ａを黒
色領域を隔てて取り囲む平面枠状の領域が上記第２の光
強度分布４Ａである。図５（ｂ）は、図５（ａ）で示し
た検出結果に基づいて、縮小投影露光装置１の計算機１
ｈが得た解析結果であり、図５（ａ）のＡ−Ａ線の断面
光強度分布である。図５（ｂ）に示すように、第１の光
強度分布３Ａの光強度ピーク３の左右に第２の光強度分
布４Ａの光強度ピーク４が発生している。FIG. 5 shows the result when there is no aberration in the lens system of the exposure apparatus. FIG. 5A schematically shows a planar image photograph detected by the light intensity detection unit 1g. In FIG. 5A, a white circular area in the center of a plane circle is the first light intensity distribution 3A transmitted through the transparent portion 2c and projected. A planar frame-like region surrounding the first light intensity distribution 3A with a black region therebetween is the second light intensity distribution 4A. FIG. 5B shows a computer 1 of the reduction projection exposure apparatus 1 based on the detection result shown in FIG.
h is the obtained analysis result, which is the cross-sectional light intensity distribution along the line AA in FIG. As shown in FIG. 5B, light intensity peaks 4 of the second light intensity distribution 4A occur on the left and right of the light intensity peak 3 of the first light intensity distribution 3A.

【００４３】一方、図６は、露光装置のレンズ系に収差
が有る場合の結果を示している。図６（ａ）は、光強度
検出部１ｇで検出された平面画像写真を模式的に示した
ものである。図６（ａ）においても、中央の平面円形状
の白色領域が上記透明部２ｃを透過して投影された第１
の光強度分布３Ａである。また、その第１の光強度分布
３Ａの左側に黒色領域を隔てて片寄って強い光強度分布
が観測されるのが上記第２の光強度分布４Ａである。図
６（ｂ）は、図６（ａ）で示した検出結果に基づいて、
縮小投影露光装置１の計算機１ｈが得た解析結果であ
り、図６（ａ）のＡ−Ａ線の断面光強度分布である。図
６（ｂ）においても、第１の光強度分布３Ａにおける光
強度ピーク３の左右に第２の光強度分布４Ａの光強度ピ
ーク４が発生しているが、ここでは左右の光強度ピーク
４の値に差が生じている。本実施の形態１においては、
その投影像の光強度分布の結果を用いてレンズ収差の定
量化を図り、高精度なレンズ収差の評価を行う。FIG. 6 shows the result when the lens system of the exposure apparatus has an aberration. FIG. 6A schematically shows a planar image photograph detected by the light intensity detector 1g. Also in FIG. 6A, the first planar circular white region at the center is transmitted through the transparent portion 2c and is projected on the first region.
Is a light intensity distribution 3A. The second light intensity distribution 4A is such that a strong light intensity distribution is observed on the left side of the first light intensity distribution 3A with a black area offset therefrom. FIG. 6 (b) is based on the detection result shown in FIG. 6 (a).
6A is an analysis result obtained by a computer 1h of the reduction projection exposure apparatus 1, and is a cross-sectional light intensity distribution along the line AA in FIG. Also in FIG. 6B, the light intensity peaks 4 of the second light intensity distribution 4A are generated on the left and right of the light intensity peak 3 in the first light intensity distribution 3A. Values are different. In the first embodiment,
The lens aberration is quantified using the result of the light intensity distribution of the projected image, and the lens aberration is evaluated with high accuracy.

【００４４】次に、上述のレンズ収差の評価によって選
定された縮小投影露光装置１を用いた半導体装置の製造
方法を、例えばツイン・ウエル方式のＣＭＩＳ（Compli
mentary MIS)回路を有する半導体装置の製造工程を一例
として図７〜図１０を用いて説明する。Next, a method of manufacturing a semiconductor device using the reduction projection exposure apparatus 1 selected by the above-described lens aberration evaluation will be described, for example, in a twin-well CMIS (Compliance).
A manufacturing process of a semiconductor device having a (mentary MIS) circuit will be described as an example with reference to FIGS.

【００４５】図７はその製造工程中における半導体ウエ
ハを構成する半導体基板５ｓの要部断面図である。半導
体基板５ｓは、例えばｎ−形のＳｉ単結晶からなり、そ
の上部には、例えばｎウエル６ｎおよびｐウエル６ｐが
形成されている。ｎウエル６ｎには、例えばｎ形不純物
のリンまたはＡｓが導入されている。また、ｐウエル６
ｐには、例えばｐ形不純物のホウ素が導入されている。
半導体基板５ｓの主面には、例えば酸化シリコン膜から
なる分離用のフィールド絶縁膜７がＬＯＣＯＳ（Local
Oxidization of Silicon）法等によって形成されてい
る。なお、分離部は溝型としても良い。すなわち、半導
体基板５ｓの厚さ方向に掘られた溝内に絶縁膜を埋め込
むことで分離部を形成しても良い。FIG. 7 is a sectional view of a main part of a semiconductor substrate 5s constituting a semiconductor wafer during the manufacturing process. The semiconductor substrate 5s is made of, for example, an n-type Si single crystal, and an n-well 6n and a p-well 6p are formed thereon, for example. For example, phosphorus or As, which is an n-type impurity, is introduced into the n-well 6n. Also, p well 6
For example, boron of a p-type impurity is introduced into p.
On the main surface of the semiconductor substrate 5s, a field insulating film 7 for isolation made of, for example, a silicon oxide film is used.
Oxidization of Silicon). Note that the separating portion may be a groove type. That is, the isolation portion may be formed by embedding an insulating film in a groove dug in the thickness direction of the semiconductor substrate 5s.

【００４６】このフィールド絶縁膜７によって囲まれた
活性領域には、ｎＭＩＳＱｎおよびｐＭＩＳＱｐが形成
されている。ｎＭＩＳＱｎおよびｐＭＩＳＱｐのゲート
絶縁膜８は、例えば酸化シリコン膜からなり、熱酸化法
等によって形成されている。また、ｎＭＩＳＱｎおよび
ｐＭＩＳＱｐのゲート電極９は、例えば低抵抗ポリシリ
コンからなるゲート形成膜をＣＶＤ法等によって堆積し
た後、その膜を、上記縮小投影露光装置１を用いたフォ
トリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパタ
ーニングすることにより形成されている。In the active region surrounded by the field insulating film 7, nMISQn and pMISQp are formed. The gate insulating films 8 of the nMISQn and the pMISQp are made of, for example, a silicon oxide film, and are formed by a thermal oxidation method or the like. The gate electrodes 9 of the nMISQn and the pMISQp are formed by depositing a gate forming film made of, for example, low-resistance polysilicon by a CVD method or the like, and then forming the film by a photolithography technique and an etching technique using the reduced projection exposure apparatus 1 described above. It is formed by patterning.

【００４７】ｎＭＩＳＱｎの半導体領域１０は、例えば
リンまたはヒ素を、ゲート電極９をマスクとして半導体
基板５ｓにイオン注入法等によって導入することによ
り、ゲート電極９に対して自己整合的に形成されてい
る。また、ｐＭＩＳＱｐの半導体領域１１は、例えばホ
ウ素を、ゲート電極９をマスクとして半導体基板５ｓに
イオン注入法等によって導入することにより、ゲート電
極９に対して自己整合的に形成されている。The semiconductor region 10 of nMISQn is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 9 by introducing, for example, phosphorus or arsenic into the semiconductor substrate 5s using the gate electrode 9 as a mask by an ion implantation method or the like. . The semiconductor region 11 of pMISQp is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 9 by introducing, for example, boron into the semiconductor substrate 5s using the gate electrode 9 as a mask by an ion implantation method or the like.

【００４８】まず、図８に示すように、このような半導
体基板５ｓ上に、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶
縁膜１２をＣＶＤ法等によって堆積した後、その上面に
ポリシリコン膜をＣＶＤ法等によって堆積する。続い
て、そのポリシリコン膜を、上記縮小投影露光装置１を
用いたフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術に
よってパターニングした後、そのパターニングされたポ
リシリコン膜の所定領域に不純物を導入することによ
り、ポリシリコン膜からなる配線１３Ｌおよび抵抗１３
Ｒを形成する。その後、図９に示すように、半導体基板
５ｓ上に、例えば酸化シリコン膜からなるＳＯＧ（Spin
On Glass)膜１４を塗布法等によって堆積した後、層間
絶縁膜１２およびＳＯＧ膜１４に半導体領域１０，１１
および配線１３Ｌの一部が露出するような接続孔１５を
上記縮小投影露光装置１を用いたフォトリソグラフィ技
術およびエッチング技術によって穿孔する。さらに、半
導体基板５ｓ上に、例えばアルミニウム（Ａｌ）または
Ａｌ合金等からなる金属膜をスパッタリング法等によっ
て堆積した後、その金属膜を上記縮小投影露光装置１を
用いたフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術に
よってパターニングすることにより、図１０に示すよう
に、第１層配線１６Ｌ1 を形成する。First, as shown in FIG. 8, after an interlayer insulating film 12 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on such a semiconductor substrate 5s by a CVD method or the like, a polysilicon film is deposited on the upper surface thereof by a CVD method or the like. Deposited by Subsequently, the polysilicon film is patterned by a photolithography technique and an etching technique using the reduction projection exposure apparatus 1 described above, and then an impurity is introduced into a predetermined region of the patterned polysilicon film to thereby form a polysilicon film. 13L and resistor 13 made of
Form R. Thereafter, as shown in FIG. 9, an SOG (Spin) made of, for example, a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate 5s.
After depositing an On Glass) film 14 by a coating method or the like, semiconductor regions 10 and 11 are formed on the interlayer insulating film 12 and the SOG film 14.
A connection hole 15 that exposes a part of the wiring 13L is formed by photolithography and etching using the reduced projection exposure apparatus 1. Further, a metal film made of, for example, aluminum (Al) or an Al alloy is deposited on the semiconductor substrate 5s by a sputtering method or the like, and the metal film is formed by a photolithography technique and an etching technique using the reduction projection exposure apparatus 1. By patterning, as shown in FIG. 10, a first layer wiring 16L1 is formed.

【００４９】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体装置におけるゲート電極パターン、配線パタ
ーンおよび接続孔パターン等のようなパターンの寸法や
形状等の転写精度を向上させることが可能となる。ま
た、露光装置のレンズの収差に起因するパターンの位置
ずれを低減できるので、上記パターンの合わせ精度を向
上させることが可能となる。本実施の形態においては、
パターンの位置ずれ量を、本発明を用いない場合の１／
２に低減でき、高密度なパターンの配置を実現すること
ができた。また、半導体装置の不良率を２／３に低減す
ることが実現できた。したがって、微細なパターンを有
する半導体装置の信頼性および歩留りを向上させること
が可能となる。According to such a method of manufacturing a semiconductor device, it is possible to improve the transfer accuracy of dimensions, shapes, and the like of patterns such as gate electrode patterns, wiring patterns, and connection hole patterns in the semiconductor device. Further, since the displacement of the pattern due to the aberration of the lens of the exposure apparatus can be reduced, the accuracy of the pattern alignment can be improved. In the present embodiment,
The amount of displacement of the pattern is reduced by 1 /
2 and a high-density pattern arrangement can be realized. In addition, the failure rate of the semiconductor device can be reduced to 2/3. Therefore, it is possible to improve the reliability and yield of a semiconductor device having a fine pattern.

【００５０】（実施の形態２）本実施の形態２において
は、図１１（ａ）に示すように、レンズ収差測定用の透
明部２ｃのパターン平面形状が、例えば正八角形とされ
ている。特に限定されないが、透明部２ｃの１辺の寸法
Ｗは、Ｗ＝ｋ１×λ／ＮＡ（ただし、ｋ１＞０．４）の
条件にすることが望ましい。ここでは、寸法Ｗは、例え
ば５．０μｍ（投影面上では、例えば１．０μｍ程度）
とされている。ｋ１を０．４より大きいとしたのは、ｋ
１が０．４以下だと、寸法Ｗが小さくなりすぎる結果、
透明部２ｃの辺を投影できず、投影像が円形になってし
まい、方向成分の分離が難しくなってしまうからであ
る。このような本実施の形態２においては、前記実施の
形態１で得られた効果の他に、以下の効果が得られる。
すなわち、透明部２ｃの平面形状を多角形とすることに
より、複数の方向（ここでは、例えば４方向以上）に対
してレンズ収差を測定・解析することができる。すなわ
ち、レンズ収差量のみならずレンズ収差の向きをも測定
・解析できるので、より詳細なレンズ収差の情報を得る
ことが可能となる。これ以外の構造、材料および条件等
は、前記実施の形態１と同じである。(Embodiment 2) In Embodiment 2, as shown in FIG. 11A, the pattern plane shape of the transparent portion 2c for measuring lens aberration is, for example, a regular octagon. Although not particularly limited, it is desirable that the dimension W of one side of the transparent portion 2c is set to satisfy W = k1 × λ / NA (where k1> 0.4). Here, the dimension W is, for example, 5.0 μm (for example, about 1.0 μm on the projection surface).
It has been. The reason that k1 is larger than 0.4 is that k
If 1 is 0.4 or less, the dimension W becomes too small.
This is because the side of the transparent portion 2c cannot be projected, the projected image becomes circular, and it becomes difficult to separate the direction components. In such a second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects obtained in the first embodiment.
That is, by making the planar shape of the transparent portion 2c a polygon, lens aberration can be measured and analyzed in a plurality of directions (here, for example, four or more directions). That is, since not only the amount of lens aberration but also the direction of lens aberration can be measured and analyzed, more detailed information on lens aberration can be obtained. Other structures, materials, conditions, and the like are the same as those in the first embodiment.

【００５１】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のフォトマ
スク２を用いた場合に前記図１の光強度検出部１ｇで検
出された平面画像写真を模式的に示す図であって、レン
ズ収差が無い場合を示している。図１１（ｂ）において
は、透明部２ｃを透過した光によって投影された第１の
光強度分布３Ａ（白色領域）の周りに黒色領域を隔て
て、それを取り囲むように枠状の前記第２の光強度分布
４Ａが観測される。一方、図１１（ｃ）は、図１１
（ａ）のフォトマスク２を用いた場合に前記図１の光強
度検出部１ｇで検出された平面画像写真を模式的に示す
図であって、レンズ収差が有る場合を示している。図１
１（ｃ）においては、上記第１の光強度分布３Ａの下側
に黒色領域を隔てて片寄って強い光強度分布が観測され
るのが上記第２の光強度分布４Ａである。なお、図１１
（ｂ），（ｃ）の濃淡は光の強度の強弱を示しており、
濃度が薄いほど光強度が強いことを示している。FIG. 11B is a diagram schematically showing a planar image photograph detected by the light intensity detector 1g of FIG. 1 when the photomask 2 of FIG. 11A is used. This shows a case where there is no lens aberration. In FIG. 11 (b), a black region is separated around the first light intensity distribution 3A (white region) projected by the light transmitted through the transparent portion 2c, and the frame-shaped second region is surrounded by the black region. A light intensity distribution 4A is observed. On the other hand, FIG.
FIG. 4A is a diagram schematically showing a planar image photograph detected by the light intensity detection unit 1g in FIG. 1 when the photomask 2 of FIG. 1A is used, and shows a case where there is a lens aberration. FIG.
In 1 (c), the second light intensity distribution 4A is such that a strong light intensity distribution is offset below the first light intensity distribution 3A with a black region being offset. Note that FIG.
The shades of (b) and (c) indicate the intensity of light intensity.
The lower the concentration, the higher the light intensity.

【００５２】このような検出結果に基づいて前記実施の
形態１と同様にレンズ収差の解析・評価を行う。本実施
の形態２においては、光強度検出部１ｇで得られた画像
データに基づいて、例えば４方向の光強度分布の解析を
行い、各方向で得られる前記第２の光強度分布４Ａのピ
ーク値を測定し、その第２の光強度分布４Ａの比から光
強度比を算出し、露光装置のレンズのコマ収差量を算出
する。ただし、光強度分布の解析・評価方向は、４方向
に限定されるものではなく、透明部２ｃの角数／２以
上、ここでは４方向以上としても良い。The lens aberration is analyzed and evaluated in the same manner as in the first embodiment based on the detection result. In the second embodiment, the light intensity distribution in, for example, four directions is analyzed based on the image data obtained by the light intensity detector 1g, and the peak of the second light intensity distribution 4A obtained in each direction is analyzed. The value is measured, the light intensity ratio is calculated from the ratio of the second light intensity distribution 4A, and the coma amount of the lens of the exposure apparatus is calculated. However, the analysis / evaluation directions of the light intensity distribution are not limited to four directions, and may be equal to or more than the number of corners of the transparent portion 2c / 2, here, four or more directions.

【００５３】図１２は図１１（ｂ）と同等の図である
が、ここには、透明部２ｃの各辺に対応してａ−ａ線〜
ｄ−ｄ線の解析・評価方向が示されている。図１３
（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１２のａ−ａ線〜ｄ−ｄ線
で検出された光強度分布の測定結果を示している。レン
ズに収差が無い場合は、各断面の光強度で得られる第２
の光強度分布４Ａの光強度ピーク４の値がほぼ同じであ
る。FIG. 12 is a diagram equivalent to FIG. 11 (b), but here, the line a-a corresponding to each side of the transparent portion 2c is shown.
The analysis and evaluation directions of the dd line are shown. FIG.
(A) to (d) show the measurement results of the light intensity distribution detected on the lines aa to dd in FIG. 12, respectively. If there is no aberration in the lens, the second
Are substantially the same at the light intensity peak 4 of the light intensity distribution 4A.

【００５４】一方、図１４は図１１（ｃ）と同等の図に
透明部２ｃの各辺に対応するａ−ａ線〜ｄ−ｄ線の解析
・評価方向が示されている。図１５（ａ）〜（ｄ）はそ
れぞれ図１４のａ−ａ線〜ｄ−ｄ線で検出された光強度
分布の測定結果を示している。この場合は、レンズに収
差があることから、各断面の光強度で得られる第２の光
強度分布４Ａの光強度ピーク４ａ〜４ｈは、各方向で異
なっている。図１４および図１５の場合、ａ−ａ線で示
す場合が最も大きな変化を示しており、第２の光強度分
布４Ａの光強度ピーク４ａで最小値、第２の光強度分布
４Ａの光強度ピーク４ｂで最大値が検出される。On the other hand, FIG. 14 is a diagram equivalent to FIG. 11C, showing the analysis and evaluation directions of the lines aa to dd corresponding to each side of the transparent portion 2c. FIGS. 15A to 15D show the measurement results of the light intensity distribution detected along the lines aa to dd in FIG. 14, respectively. In this case, since the lens has aberration, the light intensity peaks 4a to 4h of the second light intensity distribution 4A obtained at the light intensity of each cross section are different in each direction. 14 and 15, the case indicated by the line aa shows the largest change, the minimum value at the light intensity peak 4a of the second light intensity distribution 4A, and the light intensity of the second light intensity distribution 4A. The maximum value is detected at the peak 4b.

【００５５】図１６は、レンズ収差の１つであるコマ収
差と光強度分布から得られる第２の光強度分布４Ａの光
強度ピーク４ａ、４ｂの値との関係を示している。第２
の光強度分布４Ａにおける光強度ピーク４ａの光強度
は、コマ収差量の増加にほぼ比例して大きくなる。これ
に対して、第１の光強度分布３Ａのピーク３を中心とし
て対向の位置に生じた第２の光強度分布４Ａにおける光
強度ピーク４ｂの値は、コマ収差量の増加にしたがって
小さくなる。この第２の光強度分布４Ａの光強度ピーク
４ａ，４ｂの光強度比を図１７に示す。この第２の光強
度分布４Ａにおける光強度ピークの最大値と最小値との
比は図８に示すように、レンズの収差量によって変化す
る。この現象を利用してレンズ収差を求めることができ
る。実際の測定結果は、光強度ピーク４ａの値が０．１
７７であり、光強度ピーク４ｂの値が０．０６１であっ
た。したがって、この場合の光強度比（第２の光強度分
布におけるピークの最大値／第２の光強度分布における
ピークの最小値）は、２．９０となり、図８からコマ収
差量は約０．２０×λであることが測定できた。FIG. 16 shows the relationship between coma, one of the lens aberrations, and the values of the light intensity peaks 4a, 4b of the second light intensity distribution 4A obtained from the light intensity distribution. Second
The light intensity of the light intensity peak 4a in the light intensity distribution 4A of FIG. On the other hand, the value of the light intensity peak 4b in the second light intensity distribution 4A generated at a position opposite to the peak 3 of the first light intensity distribution 3A becomes smaller as the coma aberration amount increases. FIG. 17 shows the light intensity ratio between the light intensity peaks 4a and 4b of the second light intensity distribution 4A. The ratio between the maximum value and the minimum value of the light intensity peak in the second light intensity distribution 4A changes according to the amount of aberration of the lens as shown in FIG. Using this phenomenon, the lens aberration can be obtained. The actual measurement result shows that the value of the light intensity peak 4a is 0.1
77, and the value of light intensity peak 4b was 0.061. Therefore, the light intensity ratio (maximum value of the peak in the second light intensity distribution / minimum value of the peak in the second light intensity distribution) in this case is 2.90, and the coma aberration amount is about 0. It could be measured that it was 20 × λ.

【００５６】（実施の形態３）本実施の形態３において
は、図１８（ａ）に示すように、レンズ収差測定用の透
明部２ｃのパターン平面形状が、例えば円形とされてい
る。特に限定されないが、透明部２ｃの直径Ｒは、Ｒ＝
ｋ１×λ／ＮＡ（ただし、ｋ１＞０．４）の条件にする
ことが望ましい。ここでは、寸法Ｒは、例えば２．０μ
ｍ（投影面上では、例えば０．４μｍ程度）とされてい
る。ｋ１を０．４より大きいとしたのは、ｋ１が０．４
以下だと解像限界に近く、測定が安定してできないから
である。本実施の形態３においては、前記実施の形態１
で得られた効果の他に、次の効果が得られる。すなわ
ち、透明部２ｃの平面形状を円形とすることにより、前
記実施の形態１の場合よりも複数の方向のレンズ収差を
測定・解析することができる。すなわち、レンズ収差量
のみならずレンズ収差の方向をも測定・解析できるの
で、前記実施の形態１の場合よりも詳細なレンズ収差の
情報を得ることが可能となる。これ以外の構造、材料お
よび条件等は、前記実施の形態１、２と同じである。(Embodiment 3) In Embodiment 3, as shown in FIG. 18A, the pattern plane shape of the transparent portion 2c for measuring lens aberration is, for example, circular. Although not particularly limited, the diameter R of the transparent portion 2c is R =
It is desirable to satisfy the condition of k1 × λ / NA (where k1> 0.4). Here, the dimension R is, for example, 2.0 μm.
m (for example, about 0.4 μm on the projection surface). The reason that k1 is larger than 0.4 is that k1 is 0.4
If it is less than the above, the resolution is close to the limit and the measurement cannot be performed stably. In the third embodiment, the first embodiment
The following effects are obtained in addition to the effects obtained in the above. That is, by making the planar shape of the transparent portion 2c circular, lens aberrations in a plurality of directions can be measured and analyzed as compared with the case of the first embodiment. That is, since not only the amount of lens aberration but also the direction of the lens aberration can be measured and analyzed, it is possible to obtain more detailed lens aberration information than in the case of the first embodiment. Other structures, materials, conditions and the like are the same as those in the first and second embodiments.

【００５７】図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のフォトマ
スク２を用いた場合に前記図１の光強度検出部１ｇで検
出された平面画像写真を模式的に示す図であって、レン
ズ収差が無い場合を示している。図１８（ｂ）に示すよ
うに、透明部２ｃを透過した光によって投影された前記
第１の光強度分布３Ａ（白色領域）はほぼ平面円形状に
なっている。その第１の光強度分布３Ａの周りには黒色
領域を隔てて、それを取り囲むように平面枠状の前記第
２の光強度分布４Ａが観測される。図１８（ｃ）は、図
１８（ａ）のフォトマスク２を用いた場合に前記図１の
光強度検出部１ｇで検出された平面画像写真を模式的に
示す図であって、レンズ収差が有る場合を示している。
図１８（ｃ）においては、上記第１の光強度分布３Ａの
下側に黒色領域を隔てて片寄って強い光強度分布が観測
されるのが上記第２の光強度分布４Ａである。なお、図
１８（ｂ），（ｃ）の濃淡は光強度の強弱を示してお
り、濃度が薄いほど光強度が強いことを示している。FIG. 18B is a diagram schematically showing a planar image photograph detected by the light intensity detector 1g of FIG. 1 when the photomask 2 of FIG. 18A is used. This shows a case where there is no lens aberration. As shown in FIG. 18B, the first light intensity distribution 3A (white area) projected by the light transmitted through the transparent portion 2c has a substantially planar circular shape. Around the first light intensity distribution 3A, the second light intensity distribution 4A in the form of a flat frame is observed so as to surround the black region and surround the black region. FIG. 18C is a diagram schematically illustrating a planar image photograph detected by the light intensity detection unit 1g in FIG. 1 when the photomask 2 in FIG. The case where there is is shown.
In FIG. 18 (c), the second light intensity distribution 4A has a strong light intensity distribution that is deflected below the first light intensity distribution 3A with a black area therebetween. 18 (b) and 18 (c) indicate the intensity of the light intensity, and the lighter the intensity, the stronger the light intensity.

【００５８】このような検出結果に基づいて前記実施の
形態２と同様にレンズ収差の解析・評価を行う。図１９
は図１８（ｂ）と同等の図に、透明部２ｃにおけるａ−
ａ線〜ｄ−ｄ線の解析・評価方向を付加した図である。
図２０（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１９のａ−ａ線〜ｄ
−ｄ線で検出された光強度分布の測定結果を示してい
る。レンズに収差が無い場合は、各断面の光強度で得ら
れる第２の光強度分布４Ａにおける光強度ピーク４の値
がほぼ同じである。The lens aberration is analyzed and evaluated in the same manner as in the second embodiment based on the detection result. FIG.
Is the same as FIG. 18 (b), except that a-
It is the figure which added the analysis and evaluation direction of a line-dd line.
20 (a) to (d) are lines aa to d in FIG. 19, respectively.
The measurement result of the light intensity distribution detected by the -d line is shown. When the lens has no aberration, the value of the light intensity peak 4 in the second light intensity distribution 4A obtained at the light intensity of each section is substantially the same.

【００５９】一方、図２１は図１８（ｃ）と同等の図
に、透明部２ｃの各辺に対応するａ−ａ線〜ｄ−ｄ線の
解析・評価方向を付加した図である。図２２（ａ）〜
（ｄ）はそれぞれ図２１のａ−ａ線〜ｄ−ｄ線で検出さ
れた光強度分布の測定結果を示している。この場合は、
レンズに収差があることから、各断面の光強度で得られ
る第２の光強度分布４Ａの光強度ピーク４ａ〜４ｈは、
各方向で異なっている。図２１および図２２の場合、ａ
−ａ線で示す場合が最も大きな変化を示しており、第２
の光強度分布４Ａの光強度ピーク４ａで最小値、第２の
光強度分布４Ａの光強度ピーク４ｂで最大値が検出され
る。On the other hand, FIG. 21 is a diagram obtained by adding analysis / evaluation directions of lines aa to dd corresponding to each side of the transparent portion 2c to the diagram equivalent to FIG. 18 (c). FIG.
(D) shows the measurement results of the light intensity distribution detected along the lines aa to dd in FIG. 21, respectively. in this case,
Since the lens has aberration, the light intensity peaks 4a to 4h of the second light intensity distribution 4A obtained at the light intensity of each cross section are as follows:
Different in each direction. In the case of FIGS. 21 and 22, a
The case indicated by the -a line shows the largest change.
The minimum value is detected at the light intensity peak 4a of the light intensity distribution 4A, and the maximum value is detected at the light intensity peak 4b of the second light intensity distribution 4A.

【００６０】図２３は、レンズ収差の１つであるコマ収
差と光強度分布から得られる第２の光強度分布４Ａの光
強度ピーク４ａ、４ｂの値との関係を示している。第２
の光強度分布４Ａの光強度ピーク４ａの値は、コマ収差
量の増加にほぼ比例して大きくなる。これに対して、第
１の光強度分布３Ａの光強度ピーク３を中心として対向
の位置に生じた第２の光強度分布４Ａの光強度ピーク４
ｂの値は、コマ収差量の増加にしたがって小さくなる。
この第２の光強度分布４Ａの光強度ピーク４ａ，４ｂの
光強度比を図２４に示す。この第２の光強度分布４Ａの
光強度ピークの最大値と最小値との比は図２４に示すよ
うに、レンズの収差量によって変化する。この現象を利
用してレンズ収差を求めることができる。実際の測定結
果は、光強度ピーク４ａの値が０．１５４であり、光強
度ピーク４ｂの値が０．０７０であった。したがって、
この場合の光強度比（第２の光強度分布における光強度
ピークの最大値／第２の光強度分布における光強度ピー
クの最小値）は、２．２０となり、図２４からコマ収差
量は約０．２０×λであることが測定できた。FIG. 23 shows the relationship between coma, one of the lens aberrations, and the values of the light intensity peaks 4a, 4b of the second light intensity distribution 4A obtained from the light intensity distribution. Second
The value of the light intensity peak 4a of the light intensity distribution 4A increases substantially in proportion to the increase of the coma aberration amount. On the other hand, the light intensity peak 4 of the second light intensity distribution 4A generated at a position opposite to the light intensity peak 3 of the first light intensity distribution 3A.
The value of b decreases as the amount of coma increases.
FIG. 24 shows the light intensity ratio between the light intensity peaks 4a and 4b of the second light intensity distribution 4A. The ratio between the maximum value and the minimum value of the light intensity peak of the second light intensity distribution 4A changes according to the aberration amount of the lens as shown in FIG. Using this phenomenon, the lens aberration can be obtained. In the actual measurement result, the value of the light intensity peak 4a was 0.154, and the value of the light intensity peak 4b was 0.070. Therefore,
In this case, the light intensity ratio (the maximum value of the light intensity peak in the second light intensity distribution / the minimum value of the light intensity peak in the second light intensity distribution) is 2.20. It could be measured as 0.20 × λ.

【００６１】（実施の形態４）本実施の形態４において
は、レンズ収差測定用のフォトマスクの構造が前記実施
の形態１〜３と異なる。それ以外は、前記実施の形態１
〜３と同じである。図２５および図２６は、本実施の形
態４のフォトマスク２を示している。なお、図２５はフ
ォトマスク２の全体平面図、図２６（ａ）は図２５の１
個分のレンズ収差測定用パターンを拡大して示した要部
拡大平面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）のＡ−Ａ線の
断面図である。(Embodiment 4) In Embodiment 4, the structure of a photomask for measuring lens aberration is different from Embodiments 1 to 3. Otherwise, the first embodiment
Same as ~ 3. FIG. 25 and FIG. 26 show the photomask 2 of the fourth embodiment. FIG. 25 is an overall plan view of the photomask 2, and FIG.
FIG. 26 (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 26 (a).

【００６２】フォトマスク２の主面には前記実施の形態
１と同様にレンズ収差測定用のパターンの要部である透
明部２ｃが複数分散されて規則的に配置されている。各
透明部２ｃの周囲は、半透明位相シフト膜２ｂを平面的
に所定幅寸法分だけ隔てて遮光膜２ｄによって取り囲ま
れている。これにより、測定部以外の領域から透過した
光による測定誤差を低減することが可能となる。したが
って、レンズ収差の測定・解析精度および信頼性を向上
させることが可能となる。ただし、透明部２ｃと遮光部
２ｄとの間の半透明位相シフト膜２ｂの平面幅寸法は、
０．４μｍ以上であることが望ましい。半透明位相シフ
ト膜２ｂの上記平面幅寸法が０．４μｍより小さいと、
遮光膜２ｄの影響を受けて第２の光強度分布（サブピー
ク）が転写されなくなる場合が発生し、レンズ収差の測
定精度が低下するからである。転写光学系が異なる場合
は、遮光パターンの配置位置Ｗ10は、Ｗ10＝ｃ・λ／Ｎ
Ａで表される。ただし、ｃ≧０．８９である。On the main surface of the photomask 2, a plurality of transparent portions 2c, which are main portions of a lens aberration measuring pattern, are dispersed and regularly arranged as in the first embodiment. The periphery of each transparent portion 2c is surrounded by a light-shielding film 2d so as to separate the translucent phase shift film 2b in plan by a predetermined width. This makes it possible to reduce a measurement error due to light transmitted from a region other than the measurement unit. Therefore, it is possible to improve the measurement and analysis accuracy and reliability of the lens aberration. However, the plane width dimension of the translucent phase shift film 2b between the transparent part 2c and the light shielding part 2d is
It is desirable that the thickness be 0.4 μm or more. When the plane width dimension of the translucent phase shift film 2b is smaller than 0.4 μm,
This is because the second light intensity distribution (sub-peak) may not be transferred due to the influence of the light shielding film 2d, and the measurement accuracy of the lens aberration is reduced. When the transfer optical system is different, the arrangement position W10 of the light shielding pattern is W10 = c · λ / N
It is represented by A. However, c ≧ 0.89.

【００６３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say,

【００６４】例えば前記実施の形態においては、フォト
マスクの透明部のパターンの平面形状が、四角形状、八
角形状または円形状とした場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく種々変更可能であり、例え
ば六角形状、線状または十字形状等、前記第２の光強度
分布（サブピーク）が発生するものに適用できる。For example, in the above-described embodiment, the case where the planar shape of the pattern of the transparent portion of the photomask is quadrangular, octagonal, or circular has been described. The present invention can be applied to, for example, those in which the second light intensity distribution (sub-peak) is generated, such as a hexagonal shape, a linear shape, or a cross shape.

【００６５】また、前記実施の形態においては、光強度
検出部の検出素子が、レンズ収差を測定するための光強
度を平面的に検出できる構造（すなわち、２次元ＣＣ
Ｄ）となっている場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、例えばその光強度を所定の線で検
出できる構造（すなわち、１次元ＣＣＤ）とすることも
できる。これにより、露光装置の価格を低減できる。In the above embodiment, the detection element of the light intensity detector can detect the light intensity for measuring the lens aberration in a planar manner (ie, the two-dimensional CC).
Although the case of D) has been described, the invention is not limited to this. For example, a structure (that is, a one-dimensional CCD) that can detect the light intensity with a predetermined line may be used. Thereby, the price of the exposure apparatus can be reduced.

【００６６】また、前記実施の形態においては、露光光
をエキシマレーザ光とした場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、例えばｉ線（λ＝３６５
ｎｍ）やｇ線（λ＝４３６ｎｍ）等のような紫外線を用
いても良い。In the above embodiment, the case where the exposing light is excimer laser light has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, i-line (λ = 365)
nm) or g-line (λ = 436 nm).

【００６７】また、フォトマスクの構造も前記実施の形
態に限定されるものではなく、前記第２の光強度分布を
求めることができれば良く種々変更可能である。Further, the structure of the photomask is not limited to the above embodiment, but may be variously changed as long as the second light intensity distribution can be obtained.

【００６８】また、前記実施の形態においては、本発明
を、例えばＣＭＩＳ回路を有する半導体装置の製造方法
に適用した場合について説明したが、これに限定される
ものではなく種々変更可能であり、例えばＤＲＡＭ（Dy
namic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Acc
ess Memory ）またはフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ：Electric Erasable Read Only Electric Erasable
Read Only Memory）等のようなメモリ製品、マイクロプ
ロセッサ等のような論理回路製品、あるいはメモリと論
理部とを同一半導体基板に設けた混在型の製品の製造方
法に適用できる。Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to, for example, a method of manufacturing a semiconductor device having a CMIS circuit has been described. However, the present invention is not limited to this, and various modifications are possible. DRAM (Dy
namic Random Access Memory), SRAM (Static Random Acc
ess Memory) or flash memory (EEPRO)
M: Electric Erasable Read Only Electric Erasable
The present invention can be applied to a method of manufacturing a memory product such as a read only memory, a logic circuit product such as a microprocessor, or a mixed product in which a memory and a logic unit are provided on the same semiconductor substrate.

【００６９】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置の製造方法に適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、例えば液晶ディスプレイ
基板や磁気ヘッドの製造方法に適用することもできる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the method of manufacturing a semiconductor device, which is the field of application, has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to a method of manufacturing a substrate or a magnetic head.

【００７０】[0070]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【００７１】(1).本発明によれば、露光装置のレンズ系
におけるレンズ収差をフォトレジスト膜を介さずに検出
した光強度を解析することにより評価することができる
ので、基板の反射率、フォトレジスト膜の膜厚のバラツ
キ、フォトレジスト膜の特性の違い等による影響を受け
ることなく、レンズ収差量を測定することが可能とな
る。(1) According to the present invention, the lens aberration in the lens system of the exposure apparatus can be evaluated by analyzing the light intensity detected without passing through the photoresist film. The lens aberration amount can be measured without being affected by variations in the thickness of the photoresist film, differences in the characteristics of the photoresist film, and the like.

【００７２】(2).上記(1) により、露光装置のレンズ収
差量の測定精度を向上させることが可能となる。(2) According to the above (1), the measurement accuracy of the lens aberration amount of the exposure apparatus can be improved.

【００７３】(3).上記(2) により、本発明の方法を用い
て選定された露光装置を用いて半導体装置のパターンを
転写することにより、半導体装置のパターンの寸法や形
状等の転写精度を向上させることが可能となる。(3) By transferring the pattern of the semiconductor device using the exposure apparatus selected by using the method of the present invention according to the above (2), the transfer accuracy of the dimension and shape of the pattern of the semiconductor device is obtained. Can be improved.

【００７４】(4).上記(2) により、本発明の方法を用い
て選定された露光装置を用いて半導体装置のパターンを
転写することにより、半導体装置を構成するパターンの
合わせ精度を向上させることが可能となる。(4) According to the above (2), by transferring the pattern of the semiconductor device using the exposure apparatus selected by using the method of the present invention, the alignment accuracy of the pattern constituting the semiconductor device is improved. It becomes possible.

【００７５】(5).上記(3) または(4) により、半導体装
置の信頼性を向上させることが可能となる。(5) According to the above (3) or (4), the reliability of the semiconductor device can be improved.

【００７６】(6).上記(3) または(4) により、半導体装
置の歩留まりを向上させることが可能となる。(6) According to the above (3) or (4), the yield of the semiconductor device can be improved.

【００７７】(7).本発明によれば、露光装置のレンズ系
におけるレンズ収差を、フォトレジスト膜を介さずに検
出した光強度を解析することにより評価することができ
るので、フォトレジスト膜の塗布、露光、現像および転
写されたパターンの測定等のような一連の工程が必要な
くなる。このため、露光装置のレンズ収差の評価工程を
簡単化することが可能となる。(7) According to the present invention, the lens aberration in the lens system of the exposure apparatus can be evaluated by analyzing the light intensity detected without passing through the photoresist film. A series of steps such as coating, exposure, development and measurement of a transferred pattern are not required. For this reason, it is possible to simplify the process of evaluating the lens aberration of the exposure apparatus.

【００７８】(8).上記(7) により、露光装置のレンズ収
差の評価時間を短縮することが可能となる。(8) According to the above (7), it is possible to shorten the evaluation time of the lens aberration of the exposure apparatus.

【００７９】(9).本発明によれば、検査用のパターンが
前記フォトマスクの検査面内において複数個分散されて
配置されていることにより、検査面内における複数の領
域でのレンズ収差量を測定することができるので、より
詳細なレンズ収差の情報を得ることが可能となる。(9) According to the present invention, since a plurality of inspection patterns are dispersed and arranged on the inspection surface of the photomask, the amount of lens aberration in a plurality of regions on the inspection surface Can be measured, so that more detailed lens aberration information can be obtained.

【００８０】(10). 本発明によれば、第１の光透過領域
の平面形状を多角形状としたことにより、多数方向にお
けるレンズ収差量を測定することができるので、より詳
細なレンズ収差の情報を得ることが可能となる。(10) According to the present invention, since the planar shape of the first light transmitting region is a polygonal shape, the amount of lens aberration in many directions can be measured. Information can be obtained.

【００８１】(11). 本発明によれば、露光光のコヒーレ
ンシを０．３以下のパーシャルコヒーレンシ照明とした
ことにより、レンズ収差に用いる光強度の検出状態を良
好にできる。したがって、レンズ収差の測定精度を向上
させることが可能となる。(11) According to the present invention, since the coherency of the exposure light is set to the partial coherency illumination of 0.3 or less, the detection state of the light intensity used for the lens aberration can be improved. Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy of the lens aberration.

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

【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法に用いる露光装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an exposure apparatus used for a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１の露光装置のレンズ収差測定時に用いるフ
ォトマスクの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a photomask used when measuring the lens aberration of the exposure apparatus of FIG.

【図３】（ａ）は図２のフォトマスクの要部拡大平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。3A is an enlarged plan view of a main part of the photomask of FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図４】（ａ）は図１の露光装置のフォトマスクを透過
した光の振幅分布の説明図、（ｂ）はレンズ収差が無い
場合における露光装置の光強度検出部で検出された投影
像の光強度分布の説明図、（ｃ）はレンズ収差が有る場
合における露光装置の光強度検出部で検出された投影像
の光強度分布の説明図である。4A is an explanatory diagram of an amplitude distribution of light transmitted through a photomask of the exposure apparatus of FIG. 1, and FIG. 4B is a projection image detected by a light intensity detection unit of the exposure apparatus when there is no lens aberration; FIG. 7C is an explanatory diagram of a light intensity distribution of a projected image detected by a light intensity detecting unit of the exposure apparatus when there is a lens aberration.

【図５】（ａ）はレンズ収差が無い場合において図１の
露光装置の光強度検出部で検出された平面画像写真を模
式的に示した説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線におけ
る光強度分布の説明図である。5A is an explanatory view schematically showing a planar image photograph detected by a light intensity detection unit of the exposure apparatus in FIG. 1 when there is no lens aberration, and FIG. 5B is a diagram illustrating A- in FIG. It is explanatory drawing of the light intensity distribution in A line.

【図６】（ａ）はレンズ収差が有る場合において図１の
露光装置の光強度検出部で検出された平面画像写真を模
式的に示した説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線におけ
る光強度分布の説明図である。6A is an explanatory view schematically showing a planar image photograph detected by a light intensity detection unit of the exposure apparatus in FIG. 1 when there is a lens aberration, and FIG. 6B is an explanatory diagram of A- in FIG. It is explanatory drawing of the light intensity distribution in A line.

【図７】本発明で選定された露光装置を用いた半導体装
置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device during a manufacturing step using the exposure apparatus selected in the present invention;

【図８】図７に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 7;

【図９】図８に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 8;

【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程中における
要部断面図である。10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 9;

【図１１】（ａ）は本発明の他の実施の形態である半導
体装置の製造方法で用いる露光装置のレンズ収差測定用
のフォトマスクの要部拡大平面図、（ｂ）はレンズ収差
が無い場合において露光装置の光強度検出部で検出され
た平面画像写真を模式的に示した説明図、（ｃ）はレン
ズ収差が有る場合において露光装置の光強度検出部で検
出された平面画像写真を模式的に示した説明図である。11A is an enlarged plan view of a main part of a photomask for measuring a lens aberration of an exposure apparatus used in a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4C is an explanatory view schematically showing a planar image photograph detected by the light intensity detection unit of the exposure apparatus in the case. FIG. 4C is a plan image photograph detected by the light intensity detection unit of the exposure apparatus when there is a lens aberration. It is explanatory drawing shown typically.

【図１２】図１１（ａ）のフォトマスクを用いたレンズ
収差の測定において、レンズ収差が無い場合に露光装置
の光強度検出部で検出された平面画像写真を模式的に示
した説明図である。FIG. 12 is an explanatory view schematically showing a planar image photograph detected by a light intensity detection unit of an exposure device when there is no lens aberration in the measurement of lens aberration using the photomask of FIG. is there.

【図１３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１２のａ−ａ
線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線およびｄ−ｄ線における光強度
分布の説明図である。13 (a) to 13 (d) respectively show aa in FIG.
It is explanatory drawing of the light intensity distribution in a line, a bb line, a cc line, and a dd line.

【図１４】図１１（ａ）のフォトマスクを用いたレンズ
収差の測定において、レンズ収差が有る場合に露光装置
の光強度検出部で検出された平面画像写真を模式的に示
した説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing a planar image photograph detected by a light intensity detection unit of an exposure device when there is lens aberration in measurement of lens aberration using the photomask of FIG. 11A. is there.

【図１５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１４のａ−ａ
線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線およびｄ−ｄ線における光強度
分布の説明図である。15 (a) to (d) are respectively aa in FIG.
It is explanatory drawing of the light intensity distribution in a line, a bb line, a cc line, and a dd line.

【図１６】レンズ収差の１つであるコマ収差と光強度分
布から得られる第２の光強度分布のピークの光強度との
関係を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing the relationship between coma, which is one of lens aberrations, and the light intensity of the peak of the second light intensity distribution obtained from the light intensity distribution.

【図１７】第２の光強度分布のピークの光強度比の説明
図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a light intensity ratio of a peak of a second light intensity distribution.

【図１８】（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態であ
る半導体装置の製造方法で用いる露光装置のレンズ収差
測定用のフォトマスクの要部拡大平面図、（ｂ）はレン
ズ収差が無い場合において露光装置の光強度検出部で検
出された平面画像写真を模式的に示した説明図、（ｃ）
はレンズ収差が有る場合において露光装置の光強度検出
部で検出された平面画像写真を模式的に示した説明図で
ある。FIG. 18A is an enlarged plan view of a main part of a photomask for measuring a lens aberration of an exposure apparatus used in a method of manufacturing a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention, and FIG. Explanatory view schematically showing a planar image photograph detected by the light intensity detection unit of the exposure device when there is no image, (c)
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a planar image photograph detected by a light intensity detection unit of the exposure device when there is lens aberration.

【図１９】図１８（ａ）のフォトマスクを用いたレンズ
収差の測定において、レンズ収差が無い場合に露光装置
の光強度検出部で検出された平面画像写真を模式的に示
した説明図である。FIG. 19 is an explanatory view schematically showing a planar image photograph detected by a light intensity detection unit of an exposure apparatus when there is no lens aberration in the measurement of lens aberration using the photomask of FIG. is there.

【図２０】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１９のａ−ａ
線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線およびｄ−ｄ線における光強度
分布の説明図である。20 (a) to (d) are respectively aa in FIG.
It is explanatory drawing of the light intensity distribution in a line, a bb line, a cc line, and a dd line.

【図２１】図１８（ａ）のフォトマスクを用いたレンズ
収差の測定において、レンズ収差が有る場合に露光装置
の光強度検出部で検出された平面画像写真を模式的に示
した説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram schematically showing a planar image photograph detected by a light intensity detection unit of an exposure device when there is lens aberration in the measurement of lens aberration using the photomask of FIG. is there.

【図２２】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図２１のａ−ａ
線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線およびｄ−ｄ線における光強度
分布の説明図である。22 (a) to (d) are aa in FIG. 21 respectively.
It is explanatory drawing of the light intensity distribution in a line, a bb line, a cc line, and a dd line.

【図２３】レンズ収差の１つであるコマ収差と光強度分
布から得られる第２の光強度分布のピークの光強度との
関係を示す説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram showing the relationship between coma aberration, which is one of lens aberrations, and the peak light intensity of the second light intensity distribution obtained from the light intensity distribution.

【図２４】第２の光強度分布のピークの光強度比の説明
図である。FIG. 24 is an explanatory diagram of a light intensity ratio of a peak of a second light intensity distribution.

【図２５】本発明のさらに他の実施の形態である半導体
装置の製造方法で用いる露光装置のフォトマスクの平面
図である。FIG. 25 is a plan view of a photomask of an exposure apparatus used in a method of manufacturing a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図２６】（ａ）は図２５の要部拡大平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。26A is an enlarged plan view of a main part of FIG. 25, and FIG. 26B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 縮小投影露光装置 １ａ 露光光源 １ｂ フライアイレンズ １ｃ、１ｄ コンデンサレンズ １ｅ ミラー １ｆ 投影レンズ １ｇ 光強度検出部 １ｈ 計算機 １ｉ マスクステージ １ｊ マスク位置制御手段 １ｋ 試料台 １ｍ Ｚステージ １ｎ ＸＹステージ １ｐ 主制御系 １ｑ、１ｒ 駆動手段 １ｓ ミラー １ｔ レーザ測長器 ２ フォトマスク ２ａ マスク基板 ２ｂ 半透明位相シフト膜 ２ｃ 透明部 ２ｐ ペリクル ３ 光強度ピーク ４ 光強度ピーク ４ａ〜４ｄ 光強度ピーク ５ｓ 半導体基板 ６ｐ ｐウエル ６ｎ ｎウエル ７ フィールド絶縁膜 ８ ゲート絶縁膜 ９ ゲート電極 １０ 半導体領域 １１ 半導体領域 １２ 層間絶縁膜 １３Ｌ 配線 １３Ｒ 抵抗 １４ ＳＯＧ膜 １５ 接続孔 Ｑp ｐＭＩＳ Ｑn ｎＭＩＳ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reduction projection exposure apparatus 1a Exposure light source 1b Fly-eye lens 1c, 1d Condenser lens 1e Mirror 1f Projection lens 1g Light intensity detecting unit 1h Computer 1i Mask stage 1j Mask position control means 1k Sample stage 1m Z stage 1n XY stage 1p Main control system 1q, 1r Driving means 1s Mirror 1t Laser length measuring device 2 Photo mask 2a Mask substrate 2b Translucent phase shift film 2c Transparent part 2p Pellicle 3 Light intensity peak 4 Light intensity peak 4a-4d Light intensity peak 5s Semiconductor substrate 6p p well 6n n well 7 field insulating film 8 gate insulating film 9 gate electrode 10 semiconductor region 11 semiconductor region 12 interlayer insulating film 13L wiring 13R resistance 14 SOG film 15 connection hole Qp pMIS Qn nMIS

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 （ａ）露光光源からフォトマスクを介し
て光強度検出部に照射された露光光の光強度分布からレ
ンズ収差の測定に必要な光強度を検出し、その検出結果
に基づいてレンズ収差を測定し、その測定結果に基づい
て露光装置のレンズ系を選定する工程と、（ｂ）前記
（ａ）工程によって選定された露光装置を用いて半導体
ウエハ上に所定のパターンを転写する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。(A) detecting a light intensity necessary for measuring a lens aberration from a light intensity distribution of exposure light applied to a light intensity detection unit from an exposure light source via a photomask, and based on the detection result; Measuring a lens aberration and selecting a lens system of an exposure apparatus based on the measurement result; and (b) transferring a predetermined pattern onto a semiconductor wafer using the exposure apparatus selected in the step (a). And a method of manufacturing a semiconductor device. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記フォトマスクには、前記レンズ収差の測定
に用いる検査用のパターンが形成されており、前記検査
用のパターンは、第１の光透過領域と、それを取り囲む
ように設けられた第２の光透過領域とを有し、前記第１
の光透過領域を透過した光と、第２の光透過領域を透過
した光とでは、各々の位相が互いに異なり、前記レンズ
収差の測定に必要な光強度は、前記第２の光透過領域を
透過した光による第１の光強度ピークの周りに発生する
第２の光強度ピークであることを特徴とする半導体装置
の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an inspection pattern used for measuring the lens aberration is formed on the photomask, wherein the inspection pattern is a first pattern. A first light-transmitting region, and a second light-transmitting region provided to surround the light-transmitting region;
The light transmitted through the light transmission region and the light transmitted through the second light transmission region have different phases from each other, and the light intensity required for measuring the lens aberration is equal to or less than the second light transmission region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a second light intensity peak generated around a first light intensity peak due to transmitted light. 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第２の光透過領域には、透過光の位相を反
転させる位相シフタ膜が設けられ、前記位相シフタ膜が
配置された第２の光透過領域を透過した光の透過率は、
前記第１の透過領域を透過した光の透過率よりも相対的
に低くなることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a phase shifter film for inverting the phase of the transmitted light is provided in the second light transmitting region, and the second light transmitting region is provided with the phase shifter film. The transmittance of the light transmitted through the light transmission region 2 is
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the transmittance of light transmitted through the first transmission region is relatively lower than the transmittance of the light. 【請求項４】 請求項２または３記載の半導体装置の製
造方法において、前記検査用のパターンが前記フォトマ
スクの検査面内において複数個分散されて配置されてい
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a plurality of the inspection patterns are dispersedly arranged on an inspection surface of the photomask. Production method. 【請求項５】 請求項２、３または４記載の半導体装置
の製造方法において、前記第１の光透過領域の平面形状
が多角形状または円形状であることを特徴とする半導体
装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the first light transmitting region has a polygonal shape or a circular shape in plan view. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の半
導体装置の製造方法において、前記露光光のコヒーレン
シが０．３以下のパーシャルコヒーレンシ照明を用いる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a partial coherency illumination having a coherency of the exposure light of 0.3 or less is used. Method. 【請求項７】 露光光源からフォトマスクを介して照射
された露光光の光強度分布からレンズ収差の測定に必要
な光強度を検出する光強度検出部を有することを特徴と
する露光装置。7. An exposure apparatus, comprising: a light intensity detector for detecting a light intensity required for measuring a lens aberration from a light intensity distribution of exposure light emitted from an exposure light source via a photomask.