JP3884371B2 - レチクル、露光モニタ方法、露光方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
レチクル、露光モニタ方法、露光方法、及び半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重露光過程における実効的な露光量をモニタするレチクル、及び露光モニタ方法に関する。さらには、その露光モニタ方法を用いた露光方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数回の露光過程を必要とする多重露光法が、微細加工技術の一つとして注目されている。半導体装置の性能は、配線パターンの寸法に大きく支配されている。このため、多重露光法を用いる工程において寸法精度を向上させるための制御パラメータを、より高精度に制御することが求められている。多重露光法を用いる場合、通常は各露光過程に対してそれぞれ露光条件を求めて、求めた露光条件で各露光過程を行って多重露光を実施している。
【０００３】
フォトリソグラフィ工程は、露光装置を用いてレジスト膜を塗布した半導体基板上に回路パターンの転写を行う工程である。縮小投影露光装置を用いたパターン形成において、露光装置の解像力は、露光光の波長λに比例し、開口数NＡに反比例する。したがって、半導体装置の微細化の要求に対して、これまでは露光波長の短波長化、投影レンズの高ＮＡ化とそれに伴ったプロセス改善が行われてきた。しかしながら、近年の半導体装置のさらなる微細化要求に対しては、露光量裕度および焦点深度の確保が極めて困難となってきている。このため、少ない露光マージンを有効に活用し、歩留まりの低下を招くことなく、加工寸法精度の向上を図るために、より高精度な露光量およびフォーカス管理が求められている。
【０００４】
露光量管理については、使用する縮小投影露光装置において半導体基板上で解像しないピッチで、透過部と遮光部の寸法比を一方向に連続的に変えたパターンを配置したレチクルにより、露光量に傾斜分布を持たせて露光する露光量モニタ法の提案がなされている（特許文献１及び非特許文献１参照）。この方法によれば、レジストマスクパターン形成の実効的な適正露光量の変動分布を知ることができる。また、透過率の異なる複数のパターンを連続的に配置することで照射量の傾斜分布を持ったパターンを形成する方法も提案されている（非特許文献2参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３１０８５０号公報（第５−９頁、第１図）
【０００６】
【非特許文献１】
ＳＰＩＥインテグレーティッド・サーキット・メトロロジ、インスペクション・アンド・プロセスコントロール４（Integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control4 ）、第１２６１巻、１９９０年、３１５頁
【０００７】
【非特許文献２】
ＳＰＩＥインテグレーティッド・サーキット・メトロロジ、インスペクション・アンド・プロセスコントロール４（integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control4）、第２７２６巻、１９９６年、７９９頁
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、微細加工においては、半導体装置のパターン寸法の加工精度や均一性を求めるために、フォトリソグラフィの露光条件を高精度に制御することが重要となる。しかしながら、二重露光の場合、第１の露光過程と第２の露光過程相互間のかぶりの影響がある。この相互間のかぶりのため、露光量が設定した露光条件からずれてしまう。その結果、仕上がりのパターン寸法が設計と異なるという問題がある。従来行われている露光量モニタ法では、多重露光法の各々の露光過程における実効的な露光量を見積もることは可能であるものの、多重露光することによって各々の露光量に及ぼす影響を見積もることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決し、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができるレチクル、露光モニタ方法、及び露光モニタ方法を適用した露光方法、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、（イ）レジスト上に、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から第１の露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写するステップと、（ロ）レジストの未露後部に、第１の遮光部に設けられた第２の窓部から第１の露光量で、一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写するステップと、（ハ）レジストの未露光部に、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写するステップと、（ニ）レジストの未露光部に、第1の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第４の窓部から可変露光量で、逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写するステップと、（ホ）第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１の変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２の変位を測定するステップと、（ヘ）第１の露光量及び可変露光量間の露光量差に対する第１及び第２の変位間の変位差を求めるステップと、（ト）新たなレジスト上に、第１の窓部から第１の露光量と異なる検査露光量で、第１の露光モニタパターンを転写するステップと、（チ）新たなレジストの未露光部に、第２の窓部から検査露光量で、第２の露光モニタパターンを転写するステップと、（リ）新たなレジストの未露光部に、第３の窓部から検査露光量で、第３の露光モニタパターンを転写するステップと、（ヌ）新たなレジストの未露光部に、第４の窓部から検査露光量で、第４の露光モニタパターンを転写するステップと、（ル）第１及び第３の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定するステップと、（ヲ）露光量差と変位差との関係を用いて、新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から検査露光量による実効かぶり露光量を算出するステップとを含む露光モニタ方法であることを要旨とする。ここで、上記した（イ）と（ロ）のステップは同時でも別々でもよい。また、（ハ）と（ニ）のステップは同時でも別々でもよい。
【００１４】
本発明の第２の特徴によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができる露光モニタ方法を提供することができる。
【００１５】
本発明の第２の特徴は、（イ）検査用レジストを用いて、第１のマスク部を露光する第１の露光量に対して、検査用レジスト上に、第１のマスク部に設けられ、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から第１の露光量と異なる一定露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露後部に、第１の遮光部に設けられた第２の窓部から一定露光量で、一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第２のマスク部に設けられ、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第４の窓部から可変露光量で、逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２のパターン変位を測定する段階、一定露光量及び可変露光量間の露光量差に対する第１及び第２のパターン変位間の変位差を求める段階、新たな検査用レジスト上に、第１の窓部から第１の露光量で、第１の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第２の窓部から第１の露光量で、第２の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第３の窓部から第１の露光量で、第３の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第４の窓部から第１の露光量で、第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが新たな検査用レジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定する段階、及び、露光量差と変位差との関係を用いて、新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から第１の露光量による実効かぶり露光量を算出する段階より、第１の実効かぶり露光量を得るステップと、（ロ）第１のマスク部に重ねて第２のマスク部を露光する第２の露光量に対して、更に新たな検査用レジストを用いて、第１のマスク部を第２の露光量で露光し、更に、第２のマスク部を第２の露光量で露光して、新たな変位差値を求めて第２の露光量による新たな実効かぶり露光量を算出することにより、第２の実効かぶり露光量を得るステップと、（ハ）第１のマスク部を含むレチクルと被露光基板を準備するステップと、（ニ）被露光基板に第１のマスク部を第１の露光量から第２の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光するステップと、（ホ）第２のマスク部を含むレチクルを準備するステップと、（ヘ）被露光基板に第２のマスク部を第２の露光量から第１の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光するステップとを含む露光方法であることを要旨とする。
【００１６】
本発明の第３の特徴によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができる露光モニタ方法適用した露光方法を提供することができる。
【００１７】
本発明の第３の特徴は、（イ）検査用レジストを用いて、第１のマスク部を露光する第１の露光量に対して、検査用レジスト上に、第１のマスク部に設けられ、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から第１の露光量と異なる一定露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露後部に、第１の遮光部に設けられた第２の窓部から一定露光量で、一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第２のマスク部に設けられ、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第４の窓部から可変露光量で、逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２のパターン変位を測定する段階、一定露光量及び可変露光量間の露光量差に対する第１及び第２のパターン変位間の変位差を求める段階、新たな検査用レジスト上に、第１の窓部から第１の露光量で、第１の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第２の窓部から第１の露光量で、第２の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第３の窓部から第１の露光量で、第３の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第４の窓部から第１の露光量で、第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが新たな検査用レジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定する段階、及び、露光量差と変位差との関係を用いて、新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から第１の露光量による実効かぶり露光量を算出する段階より、第１の実効かぶり露光量を得るステップと、（ロ）第１のマスク部に重ねて第２のマスク部を露光する第２の露光量に対して、更に新たな検査用レジストを用いて、第１のマスク部を第２の露光量で露光し、更に、第２のマスク部を第２の露光量で露光して、新たな変位差値を求めて第２の露光量による新たな実効かぶり露光量を算出することにより、第２の実効かぶり露光量を得るステップと、（ハ）半導体基板上に、レジストを塗布する工程と、（ニ）半導体基板と第１のマスク部を含むレチクルを露光装置に装着する工程と、（ホ）半導体基板に第１のマスク部を第１の露光量から第２の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光する工程と、（ヘ）第２のマスク部を含むレチクルを露光装置に装着する工程と、（ト）半導体基板に第２のマスク部を第２の露光量から第１の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光する工程とを含む半導体装置の製造方法であることを要旨とする。
【００１８】
本発明の第４の特徴によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができる露光モニタ方法を適用した半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１９】
本発明の第２〜第４の特徴において、関係は、変位の露光量差に関する２次の近似式であることが好ましい。本発明の第１〜第４の特徴において、第１〜第４の露光モニタパターンが、光透過率が単調に変化するピッチを有する回折格子パターンで形成されることが好ましい。また、回折格子のピッチＰは、光源の波長をλ、レンズの開口数をＮＡ、光学系の光の干渉性を表わすコヒーレンスファクタをσとしたとき、
Ｐ＜λ／（ＮＡ×（１＋σ）） ・・・ （１）
の条件を満たすことが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る二重露光用のレチクル４は、図１に示すように、第１の露光過程で露光される回路パターンが配置された第１の回路パターン領域２１を有する第１のマスク部１４ａと、第２の露光過程で第１のマスク部より露光された第１の回路パターンに重ね合せて露光される回路パターンが配置された第２の回路パターン領域２２を有する第２のマスク部１４ｂからなる。第１のマスク部１４ａには、第１の露光過程において露光量を測定する第１の変位モニタ５１が配置されている。第２のマスク部１４ｂには、第２の露光過程において露光量を測定する第２の変位モニタ５２が配置されている。ここで、第２の変位モニタ５２は、第２の露光過程で第１の露光過程より露光された第１の変位モニタ５１に重ね合せて露光される位置に配置されている。第１及び第２の変位モニタ５１、５２は、第１及び第２の回路パターン領域２１、２２中の回路パターンがない領域に配置される。
【００２２】
第１のマスク部１４ａの第１の変位モニタ５１には、図２の平面図、及び図３（ａ）のＡ−Ａ断面図に示すように、第１の窓部１１ａと第２の窓部１１ｂが透明基板５上の第１の遮光部１６に設けられている。第１及び第２の窓部１１ａ、１１ｂ内には、第１及び第２の露光モニタパターン６、７がそれぞれ配置されている。第１の露光モニタパターン６は、紙面左から右の一方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜６ａ〜６ｍを有する回折格子からなり、第２の露光モニタパターン７は、逆方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜７ａ〜７ｍを有する回折格子からなる。また、第１の窓部１１ａ内には、第１の回路パターン領域２１の回路パターンの一つである配線パターン３等が、第１の露光モニタパターン６の紙面に向かって左側に隣接して配置されている。
【００２３】
第２のマスク部１４ｂの第２の変位モニタ５２には、図２の平面図、及び図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、第３の窓部１２ａと第４の窓部１２ｂが透明基板５上の第２の遮光部１８に設けられている。第３及び第４の窓部１２ａ、１２ｂ内には、第３及び第４の露光モニタパターン８、９がそれぞれ配置されている。第３の露光モニタパターン８は、紙面左から右の一方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜８ａ〜８ｍを有する回折格子からなり、第４の露光モニタパターン９は、逆方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜９ａ〜９ｍを有する回折格子からなる。また、第３の窓部１２ａの紙面に向かって左側には、配線窓部１７ａ、１７ｂで挟まれた第２の回路パターン領域２２の配線遮光部１３が配置されている。ここで、第１及び第３の露光モニタ６、８と第２及び第４の露光モニタパターン７、９のパターンは１８０度反転してあるが、パターン寸法は同一である。
【００２４】
第１及び第２の露光過程による第１及び第２の変位モニタ５１、５２のマスク合せについて、図４を用いて説明する。図４に示すように、第１の窓部１１ａに配置された第１の露光モニタパターン６は、第２のマスク部１４ｂの第２の遮光部１８に対応する位置、例えば、第３の窓部１２ａと配線窓部１７ｂの間に収まるように配置されている。第２の窓部１１ｂに配置された第２の露光モニタパターン７も、第２のマスク部１４ｂの第２の遮光部１８に対応する位置、例えば、第３及び第４の窓部１２ａ、１２ｂの間に収まるように配置されている。また、第３の窓部１２ａに配置された第３の露光モニタパターン８は、第１のマスク部１４ａの第１の遮光部１６に対応する位置、例えば、第１及び第２の窓部１１ａ、１１ｂの間に収まるように配置されている。第４の窓部１２ｂに配置された第４の露光モニタパターン９は、第１のマスク部１４ａの第１の遮光部１６に対応する位置、例えば、第２の窓部１１ｂの紙面に受かって左側に収まるように配置されている。また、第１のマスク部１４ａの配線パターン３は、第２のマスク部１４ｂの配線遮光部１３により遮光される位置に収まるように配置されている。
【００２５】
二重露光工程においてはまず、第１の露光過程で、第１のマスク部１４ａの配線パターン３等を含む回路パターンと第１の変位モニタ５１の第１及び第２の露光モニタパターン６、７が露光される。引き続き、第２の露光過程では、第３及び第４の露光モニタパターン８、９が、第１の露光過程で遮光された第１の遮光部１６の領域に露光される。このとき、露光された第１および第２の露光モニタパターン６、７は、第２の露光過程においては、第２の遮光部１８で遮光される。また、第１の露光過程で露光された第１のマスク部１４ａの配線パターン３は、第２の露光過程では、第２のマスク部の配線遮光部１３により遮光される。
【００２６】
本発明の実施の形態の二重露光工程の説明に用いる露光装置５０は、例えば、図５に示すような縮小投影露光装置（ステッパ）で、縮小比は１：４としている。光源４１、シャッタ４２及び照明レンズ系４４により照明光学系４０が構成されている。光源４１として、波長λ：２４８ｎｍのクリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザを用い、照明レンズ系４４には、フライアイレンズ及びコンデンサレンズが含まれる。照明光学系のコヒーレンスファクタσは、０．７５である。投影光学系４６は、投影レンズと瞳絞り等により構成され、レンズ開口数ＮＡは、０．６である。露光光Ｂは、照明光学系４５と投影光学系４６との間に設置されたレチクル４のパターンをステージ４８上の半導体基板１に縮小投影する。二重露光工程では、まず、レチクル４上の第１のマスク部１４ａが半導体基板のショット領域にステップアンドリピートで露光される。次いで、レチクル４上の第２のマスク部１４ｂが、第１のマスク部１４ａが露光されたショット領域にステップアンドリピートで露光される。ショット当りの露光範囲は、２０ｍｍ角である。なお、説明の便宜上、露光装置５０の縮小比を１：４としているが、任意の縮小比でもよいことは勿論である。以下の説明において、レチクル４上のパターンの寸法としては、断りのない限り半導体基板１上に縮小投影された寸法に換算して記述する。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態に係る露光モニタ方法について、簡単のため、第１の露光モニタパターン６を例にとり説明する。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第1の露光モニタパターン６は、透明基板５上に配置した複数の遮光膜６ａ〜６ｍの幅を、固定のピッチＰで、一定の割合で増加させることにより開口率を連続的に変化させた回折格子である。遮光膜６ａの紙面に向かって右側は開口率：１００％に近い最大値であり、遮光膜６ｍでは開口率：０％となる。波長λ、開口数NＡに対して、ピッチＰが、（１）式の条件を満たすとき、投影される第１の露光モニタパターン６の回折格子パターンは、基板上では解像されない。露光光Ｂは、第１の露光モニタパターン６の回折格子により回折されるが、１次回折光は露光装置の投影光学系４６の瞳絞りで遮られ、半導体基板１面上に到達しない。即ち、半導体基板１面上では、回折格子パターンの開口率に応じて０次回折光の強度分布が生じるだけで、回折格子パターンは結像されない。即ち、回折格子パターンは開口率に比例して、一方向に向かって光透過率が一定の割合で連続的に変化するため、透過する露光光量に傾斜分布が生じる。本発明の実施の形態の説明に用いる露光装置５０（λ：２４８ｎｍ、ＮＡ：０．６、σ：０．７５）の場合、（１）式の条件を満たすピッチＰは、略２３４ｎｍ以下となる。ここでは、ピッチＰとして、１９０ｎｍとしている。
【００２８】
本発明の実施の形態の説明に用いるポジティブ型のレジストは、例えば、下限露光量ＥＸｃ以上で感度を持つ。下限露光量ＥＸｃ以上の露光量で露光されたレジスト膜は現像工程で溶解することで膜厚は減少し、限界露光量ＥＸ０以上の露光量で完全に溶解する。通常は余裕を見て限界露光量ＥＸ０以上の露光量ＥＸが与えられる。限界露光量ＥＸｃと下限露光量ＥＸ０間は中間領域でレジスト膜は膜減りするものの除去されずに基板表面に残る。なお、露光量を限界露光量ＥＸ０よりはるかに大きくして、所謂オーバ露光するとレジスト残膜はないものの、残すべきレジストパターン幅も減少してしまう。従って、露光量ＥＸの設定は、限界露光量ＥＸ０の数１０％オーバの露光量が用いられる。
【００２９】
図７（ａ）に示すように、露光光Ｂを、第１の露光モニタパターン６を有するレチクル４に照射し、レジスト膜を塗布した半導体基板１を露光する。例えば、第１の露光モニタパターン６の遮光膜６ｍの左側のエッジを基点とすると、図７（ｂ）に示すように、得られる光学像は、紙面右に向かって、なだらかに露光強度が増加し、第１の露光モニタパターン６の遮光膜６ａの右側のエッジで露光強度は１に達する分布を持つ。ここで、露光強度は、露光光の露光量ＥＸで規格化された値である。露光量ＥＸは、ＥＸ０よりも十分大きいので、レジストの感度曲線に従い、半導体基板１上のレジスト膜に露光され、図７（ｃ）に示すような第１のモニタレジスト膜２６が得られる。即ち、露光強度がＥＸｃ／ＥＸより小さい範囲に対応する露光位置では、レジスト膜はそのまま残り、露光強度がＥＸｃ／ＥＸ〜ＥＸ０／ＥＸ間で第１のモニタレジスト膜２６の傾斜側壁２０が形成される。なお、露光強度がＥＸ０／ＥＸ〜１間に対応する露光位置ではレジスト膜は除去されるため、図７（ｃ）に示されるように、第１のモニタレジスト膜２６は、第１の露光モニタパターン６の遮光膜６ａ側のエッジより、ずれ幅Δｓだけ縮小後退する。あるいは、露光された第１の露光モニタパターン６のパターン中心Ｃａと第１のモニタレジスト膜２６のパターン中心Ｃｂには、パターン変位Δｃ（≒Δｓ／２）が発生する。したがって、パターン変位Δｃあるいはずれ幅Δｓを光学式の合せずれ検査装置を使用して測定することにより、露光量がモニタできる。
【００３０】
本発明の実施の形態に係るレチクル４を用いて二重露光工程を行う場合について説明する。第１の露光過程において、図８（ａ）に示すように、例えば第１の露光量Ｄ１でいったん第１のマスク部１４ａの第１の変位モニタ５１がレジスト上に露光される。その結果、半導体基板１上のレジストが露光された露光レジスト３２の間に未露光部の、第１及び第２の露光モニタパターン６、７に対応した第１及び第２のモニタ潜像３６、３７と、第１の遮光部１６の一部に対応した第３及び第４のモニタ遮光部３８、３９が形成される。第１及び第２のモニタ潜像３６、３７は、図７で説明したように、第１の露光量Ｄ１に応じてパターン幅が第１のずれ幅ΔＳ１だけ縮小して、第１のモニタ幅Ｌ１となる。
【００３１】
引き続き、第２の露光過程では、図８（ｂ）に示すように、第２のマスク部１４ｂの第２の変位モニタ５２が第２の露光量Ｄ２で露光される。その結果、第１及び第２の露光過程で露光された露光レジスト３２ａの間に、未露光部の第１及び第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａに加えて、第３のモニタ遮光部３８に未露光の第３のモニタ潜像３８ａ及び第４のモニタ遮光部３９に未露光の第４のモニタ潜像３９ａが形成される。第３及び第４のモニタ潜像３８ａ、３９ａは、第２の露光量Ｄ２に応じてパターン幅が第２のずれ幅ΔＳ２だけ縮小して、第２のモニタ幅Ｌ２となる。第１の露光過程で露光された第１及び第２のモニタ潜像３６、３７は、第２の露光過程では第２の遮光部１８で遮光される。二重露光後に得られた第１及び第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａは、単独に第１の露光量Ｄ１で露光されて得られるパターン幅より更に、変位Ｘｅだけ狭くなって、第１の縮小幅Ｌａ１となる。第２の露光過程の時に、回折や乱反射等に起因する迷光により、第２の遮光部１８下にかぶりが生じ、オーバー露光になるためである。
【００３２】
二重露光工程のかぶり量を評価するため、図８（ａ）で示した第１の露光過程において、まず、第１の露光量Ｄ１を一定値として第１の変位モニタ５１を、半導体基板１上のショット領域に所望の数だけ露光する。引き続き図８（ｂ）で示した第２の露光過程では、第２の露光量Ｄ２を可変露光量Ｄｘとして変化させながら第２の変位モニタ５２を、第１の変位モニタ５１が露光された半導体基板１のショット領域に露光する。現像後、図８（ｃ）に示すように、第１及び第２の変位モニタ５１、５２の第１〜第４の露光モニタパターン６〜９が転写された第１〜第４のモニタレジスト膜２６〜２９が形成される。第１及び第３のモニタレジスト膜２６、２８は、例えば、紙面に向かって右側のパターンエッジが左方向に縮小後退する。逆に、第２及び第４のモニタレジスト膜２７、２９は、紙面に向かって左側のパターンエッジが右方向に縮小後退する。更に、第１及び第２のモニタレジスト膜２６、２７は、第２の露光過程で可変露光量Ｄｘのかぶりを受けて、互いに逆方向に変位Ｘｅだけずれている。一方、第２の露光過程で第３及び第４の露光モニタパターン８、９が露光されるとき、合せずれが生じて、第３及び第４のモニタレジスト膜２８、２９は、二重露光による合せずれ幅Ｘａだけ同一方向にずれる。ここで、例えば、第１のモニタレジスト膜２６が縮小後退する、紙面に向かって左方向を正の方向とする。したがって、二重露光工程で得られる第１のモニタレジスト膜２６と第３のモニタレジスト膜２８で生じる第１のパターン変位Ｓ１は、
Ｓ１＝Ｘｅ＋Ｘａ＋ΔＳ１＋ΔＳ２ ・・・ （２）
となる。第２のモニタレジスト膜２７と第４のモニタレジスト膜２９で生じる第２のパターン変位Ｓ２は同様に、
Ｓ２＝−Ｘｅ＋Ｘａ−ΔＳ１−ΔＳ２ ・・・ （３）
と表わすことができる。したがって、第１及び第２のパターン変位Ｓ１、Ｓ２の変位差ΔＸは、（２）及び（３）式の差より、
ΔＸ＝（Ｓ１−Ｓ２）／２＝Ｘｅ＋ΔＳ１＋ΔＳ２ ・・・ （４）
と表わすことができる。
【００３３】
第１及び第２のパターン変位Ｓ１、Ｓ２は、光学式の合せずれ検査装置で測定することができる。ここで、第１の露光量Ｄ１と第２の露光量（可変露光量）Ｄ２との差の絶対値を露光量差ΔＤとし、各露光量差ΔＤについて変位差ΔＸをプロットすると、図９に示すような関係が得られる。この露光量差ΔＤと変位差ΔＸの関係は、補正係数Ａ、Ｂ、Ｃを用いて、
ΔＸ＝Ａ・ΔＤ２＋Ｂ・ΔＤ＋Ｃ ・・・ （５）
と２次式でよく近似できる。ここで、補正係数Ａ、Ｂ、Ｃは測定データをもとにフィティングにより求められる。
【００３４】
次に、第１及び第２の露光過程での露光量をともに露光量Ｄ３（検査露光量）と同じにして、同様に二重露光を行う。そして、合せずれ検査装置の測定結果より、（４）式により変位差ΔＸ（Ｄ３）を算出する。得られた変位差ΔＸ（Ｄ３）は、露光量Ｄ３が第１の露光量Ｄ１と等しくなければ、（５）式の補正係数Ｃと等しくない。変位差ΔＸ（Ｄ３）を、（５）式に代入して、算出されるΔＤを「実効かぶり露光量（以下において、「かぶり露光量」と記す。）Ｅ３」とする。この場合、二重露光工程での第１および第２の露光過程で、同じ露光量を用いているため、算出された変位差の変化分は、露光量Ｄ３のかぶりから生じるものである。したがって、かぶり露光量Ｅ３は、二重露光工程における第２の露光過程の露光量Ｄ３で生じるかぶりである。このようにして、本発明の実施の形態に係る露光モニタ方法よれば、二重露光工程でのかぶり露光量Ｅ３を定量的に評価することができる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態に係るレチクル４を用いた、回路パターン形成のための露光方法を、図１０により説明する。レチクル４の第１及び第２のマスク部１４ａ、１４ｂを単独で露光する場合の第１の最適露光量Ｄｍ１及び第２の最適露光量Ｄｍ２を予め決定しておく。更に、本発明の実施の形態に係る露光モニタ方法により第１及び第２の最適露光量Ｄｍ１、Ｄｍ２に対してそれぞれ、第１のかぶり露光量Ｅ１、及び第２のかぶり露光量Ｅ２を算出する。
【００３６】
（イ）まず、レチクル４が設置された露光装置５０のステージ４８上に、図１０（ａ）に示すように、ポジティブ型のレジスト３１を塗布した半導体基板１を装着する。
【００３７】
（ロ）第１の露光過程で、第１の露光量Ｄ１で第１のマスク部１４ａの第１を、半導体基板１上の各ショット領域にステップアンドリピートで露光する。ここで、第１の露光量Ｄ１は、第１の最適露光量Ｄｍ１から第２のかぶり露光量Ｅ２を差し引いた第１の補正露光量（Ｄｍ１−Ｅ２）としてある。例えば、図１０（ｂ）に示すように、レジスト３１が露光された露光レジスト３２の間に未露後部の配線潜像３３、第１のモニタ潜像３６、第２のモニタ潜像３７、第３のモニタ遮光部３８、及び第４のモニタ遮光部３９が形成される。
【００３８】
（ハ）引き続き第２の露光過程では、第２の露光量Ｄ２で第２のマスク部１４ｂを、第１のマスク部１４ａが露光された半導体基板１の各ショット領域にステップアンドリピートで露光する。第２の露光量Ｄ２は、第２の最適露光量Ｄｍ２としてある。図１０（ｃ）に示すように、第１及び第２の露光過程で露光された露光レジスト３２ａの間に、未露後部の配線潜像３３ａ、第１および第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａに加えて、第３のモニタ遮光部３８に第３のモニタ潜像３８ａ、及び第４のモニタ遮光部３９に第４のモニタ潜像３９ａが新たに形成される。なお、配線潜像３３ａ、第１および第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａは、第２の露光過程において、かぶり露光量Ｅ２でかぶり露光されている。
【００３９】
（ニ）上記のように二重露光された半導体基板１を現像して、図１０（ｄ）に示すように、配線レジスト膜２３と、第１〜第４のモニタレジスト膜２６〜２９が形成される。配線レジスト膜２３は、第１の露光過程において、第２の露光過程で用いる第２の露光量Ｄ２から生じるかぶり露光量Ｅ２により補正された第１の補正露光量（Ｄｍ１−Ｅ２）で露光されているため、所望のパターン寸法となる。
【００４０】
本発明の実施の形態に係る露光方法によれば、二重露光工程において高精度で制御性良くパターン形成ができる。
【００４１】
なお、上述の説明においては、第１の露光過程で配線パターン３等の回路パターンをレジスト３１上に露光する場合について説明したが、逆に、第１の露光過程で遮光された領域に第２の露光過程で配線パターン等の回路パターンを露光する工程もある。この場合は、第２の露光過程の第２の露光量Ｄ２として、第２の最適露光量Ｄｍ２から第１のかぶり露光量Ｅ１を差し引いた第２の補正露光量（Ｄｍ２−Ｅ１）を用いれば、同様の効果が得られることは、勿論である。更に、第１および第２の露光過程それぞれで、異なる回路パターンを露光する場合には、第１及び第２の露光量Ｄ１、Ｄ２として、第１及び第２の補正露光量（Ｄｍ１−Ｅ２）、（Ｄｍ２−Ｅ１）を用いれば、同様の効果があることが確認されている。
【００４２】
（変形例）
次に、本発明の実施の形態の変形例に係わる二重露光用のレチクルを説明する。本発明の実施の形態の変形例では、露光モニタパターンに特徴があり、他は本発明の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省略する。
【００４３】
本発明の実施の形態において、第１及び第２の変位モニタ５１、５２に配置される第１〜第４の露光モニタパターン６〜８は単一のパターンである。単一の露光モニタの替わりに、例えば、複数の露光モニタ群のパターン変位を測ることにより、変位測定精度を向上させることができる。本発明の実施の形態の変形例として、ボックス形状の露光モニタを備えたレチクル４ａを図１１に示す。レチクル４ａは、図１１に示すように、透明基板５ａ上に第１の変位モニタ５３と第２の変位モニタ５４を備えている。上述したレチクル４と同様に、第１の変位モニタ５３は、第１の露光過程で用いる第１の露光マスク部に設けられ、第２の変位モニタ５４は、第２の露光過程で用いる第２の露光マスク部に設けられる。
【００４４】
第１の変位モニタ５３には、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ６１〜６４からなる第１の露光モニタボックス６０と、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ７１〜７４からなる第２の露光モニタボックス７０、及び均一な遮光膜よりなる第１の遮光部６５からなる。
【００４５】
第２の変位モニタ５４には、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ８１〜８４からなる第３の露光モニタボックス８０と、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ９１〜９４からなる第４の露光モニタボックス９０、及び均一な遮光膜よりなる第２の遮光部８５からなる。
【００４６】
ここで、本発明の実施の形態の変形例において、第１〜第４のモニタ６１〜６４，７１〜７４，８１〜８４、及び９１〜９４は、図１１では詳細は省略しているが、図６に示した第１の露光モニタパターン６と同様の構造の回折格子パターンを有する露光モニタである。第１および第３の露光モニタボックス６０、８０において、第１および第２のモニタ６１、６２、８１、８２は、例えば、図１１の紙面右から左の方向に開口率が増加する回折格子であり、第３及び第４のモニタ６３、６４、８３、８４は、紙面上から下方向に開口率が増加する回折格子である。また、第２および第４の露光モニタボックス７０、９０においては、第１および第２のモニタ７１、７２、９１、９２は、例えば、図１１の紙面左から右の方向に開口率が増加する回折格子であり、第３及び第４のモニタ７３、７４、９３、９４は、紙面下から上方向に開口率が増加する回折格子である。
【００４７】
更に、第１の変位モニタ５３に配置された、第１及び第２の露光モニタボックス６０、７０は、第２の変位モニタ５４の第２の遮光部８５により遮光される領域に収まるように重ねあわされる。第２の変位モニタ５４に配置されている第３及び第４の露光モニタボックス８０、９０は、第１の変位モニタ５３の第１の遮光部６５により遮光される領域に収まるように重ねあわされる。
【００４８】
図１１において、第１及び第３の露光モニタボックス６０、８０は、露光により紙面に向かって右上方向にパターンずれを起こし、第２及び第４の露光モニタボックス７０、９０は、紙面に向かって左下方向にパターンずれすることになる。このように、レチクル４ａによれば、第１及び第２の変位モニタ５３、５４のパターンの変位として１次元だけでなく、２次元の変位を用いることも可能となり、より高精度に二重露光のかぶり露光量の測定ができる。
【００４９】
このように、本発明の実施の形態の変形例によれば、二重露光工程のかぶりの影響を簡便にかつ高精度で再現性良く測定できる。
【００５０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
本発明の実施の形態において、露光光の透過率の分布を持たせるために、回折格子の開口率を所望の割合で変化させた露光パターンを用いたが、回折格子に限らず、他の方法により露光光の透過率の分布を持たせることができれば、いかなる方法でもよいことは勿論である。例えば、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、レチクル４ｂに用いる第1の露光モニタパターン１０６として、透明基板５ｂ上に、複数の遮光膜１０６ａ〜１０６ｍを一定幅で、厚さを一定の割合で変化させて配置している。金属であっても薄膜とすれば光透過性が生じるので、遮光膜１０６ａ〜１０６ｍとして使用している金属を、厚さの分布を持たせて堆積すれば光の透過率を可変にできる。遮光膜１０６ａから遮光膜１０６ｍに向かって各遮光膜の厚さはステップ状に増加させてある。したがって、遮光膜１０６ａの紙面に向かって右側は透過率：１００％に近い最大値であり、遮光膜１０６ｍでは透過率：０％となる。このように、遮光膜の厚さをステップ状に変化させた構造を、本発明の実施の形態及び変形例で説明した露光モニタに適用できることは、勿論である。また、遮光膜の厚さを一定方向に連続的に変化させた構造でも、露光モニタが可能である。更に、光透過率を可変にするため、遮光材料を粒子状にして粒子密度を変化させた構造でも、同様の効果が得られることは、勿論である。
【００５２】
また、本発明の実施の形態においては、一枚のレチクルにより二重露光を行う例を用いて説明した。複数のレチクルを用いて多重露光を行う場合にも、複数の露光過程のかぶり露光を、同様に評価できることは、勿論である。
【００５３】
また、本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影露光装置を用いているが、光源として、ｉ線やｇ線等の紫外線、他のエキシマレーザ、あるいは、電子ビームやＸ線等を用いてもよいことは勿論である。また、コンタクト方式、プロキシミティ方式あるいはミラープロジェクション方式などの露光装置を用いてもよい。
【００５４】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができるレチクル、露光モニタ方法、及び露光モニタ方法を適用した露光方法、半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示すレイアウト図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る二重露光工程での、第１及び第２の変位モニタの重ね合わせの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るモニタ方法に用いる露光装置の概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示す、（ａ）平面図、及び（ｂ）断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るモニタ方法の説明のための、（ａ）レチクルの断面図、（ｂ）露光光の透過特性を示す図、及び（ｃ）形成されるレジストパターンの断面図の一例である。
【図８】本発明の実施の形態に係るモニタ方法を説明するための露光工程断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るモニタ方法による露光量差に対する変位を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るモニタ方法を説明するための工程断面図の一例である。
【図１１】本発明の実施の形態の変形例に係るレチクルの一例を示す平面図である。
【図１２】本発明のその他の実施の形態に係るレチクルの一例を示す、（ａ）平面図、及び（ｂ）断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
３ 配線パターン
４、４ａ、４ｂ レチクル
５、５ａ、５ｂ 透明基板
６、１０６ 第１の露光モニタパターン
６ａ〜６ｍ、７ａ〜７ｍ、８ａ〜８ｍ、９ａ〜９ｍ、１０６ａ〜１０６ｍ 遮光膜
７ 第２の露光モニタパターン
８ 第３の露光モニタパターン
９ 第４の露光モニタパターン
１１ａ 第１の窓部
１１ｂ 第２の窓部
１２ａ 第３の窓部
１２ｂ 第４の窓部
１３ 配線遮光部
１４ａ 第１のマスク部
１４ｂ 第２のマスク部
１５ 露光テストパターン
１６、６５ 第１の遮光部
１７ａ、１７ｂ 配線窓部
１８、８５ 第２の遮光部
２０ 傾斜側壁
２１ 第１の回路パターン領域
２２ 第２の回路パターン領域
２３ 配線レジスト膜
２６ 第１のモニタレジスト膜
２７ 第２のモニタレジスト膜
２８ 第３のモニタレジスト膜
２９ 第４のモニタレジスト膜
３１ レジスト
３２、３２ａ 露光レジスト
３３ 配線潜像
３６、３６ａ 第１のモニタ潜像
３７、３７ａ 第２のモニタ潜像
３８ 第３のモニタ遮光部
３８ａ 第３のモニタ潜像
３９ 第４のモニタ遮光部
３９ａ 第４のモニタ潜像
４０ 照明光学系
４１ 光源
４２ シャッタ
４４ 照明レンズ系
４６ 投影光学系
４８ ステージ
５０ 露光装置
５１、５３ 第１の変位モニタ
５２、５４ 第２の変位モニタ
６０ 第１の露光モニタボックス
６１、７１、８１、９１ 第１のモニタ
６２、７２、８２、９２ 第２のモニタ
６３、７３、８３、９３ 第３のモニタ
６４、７４、８４、９４ 第４のモニタ
７０ 第２の露光モニタボックス
８０ 第３の露光モニタボックス
９０ 第４の露光モニタボックス
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重露光過程における実効的な露光量をモニタするレチクル、及び露光モニタ方法に関する。さらには、その露光モニタ方法を用いた露光方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数回の露光過程を必要とする多重露光法が、微細加工技術の一つとして注目されている。半導体装置の性能は、配線パターンの寸法に大きく支配されている。このため、多重露光法を用いる工程において寸法精度を向上させるための制御パラメータを、より高精度に制御することが求められている。多重露光法を用いる場合、通常は各露光過程に対してそれぞれ露光条件を求めて、求めた露光条件で各露光過程を行って多重露光を実施している。
【０００３】
フォトリソグラフィ工程は、露光装置を用いてレジスト膜を塗布した半導体基板上に回路パターンの転写を行う工程である。縮小投影露光装置を用いたパターン形成において、露光装置の解像力は、露光光の波長λに比例し、開口数NＡに反比例する。したがって、半導体装置の微細化の要求に対して、これまでは露光波長の短波長化、投影レンズの高ＮＡ化とそれに伴ったプロセス改善が行われてきた。しかしながら、近年の半導体装置のさらなる微細化要求に対しては、露光量裕度および焦点深度の確保が極めて困難となってきている。このため、少ない露光マージンを有効に活用し、歩留まりの低下を招くことなく、加工寸法精度の向上を図るために、より高精度な露光量およびフォーカス管理が求められている。
【０００４】
露光量管理については、使用する縮小投影露光装置において半導体基板上で解像しないピッチで、透過部と遮光部の寸法比を一方向に連続的に変えたパターンを配置したレチクルにより、露光量に傾斜分布を持たせて露光する露光量モニタ法の提案がなされている（特許文献１及び非特許文献１参照）。この方法によれば、レジストマスクパターン形成の実効的な適正露光量の変動分布を知ることができる。また、透過率の異なる複数のパターンを連続的に配置することで照射量の傾斜分布を持ったパターンを形成する方法も提案されている（非特許文献2参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３１０８５０号公報（第５−９頁、第１図）
【０００６】
【非特許文献１】
ＳＰＩＥインテグレーティッド・サーキット・メトロロジ、インスペクション・アンド・プロセスコントロール４（Integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control4 ）、第１２６１巻、１９９０年、３１５頁
【０００７】
【非特許文献２】
ＳＰＩＥインテグレーティッド・サーキット・メトロロジ、インスペクション・アンド・プロセスコントロール４（integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control4）、第２７２６巻、１９９６年、７９９頁
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、微細加工においては、半導体装置のパターン寸法の加工精度や均一性を求めるために、フォトリソグラフィの露光条件を高精度に制御することが重要となる。しかしながら、二重露光の場合、第１の露光過程と第２の露光過程相互間のかぶりの影響がある。この相互間のかぶりのため、露光量が設定した露光条件からずれてしまう。その結果、仕上がりのパターン寸法が設計と異なるという問題がある。従来行われている露光量モニタ法では、多重露光法の各々の露光過程における実効的な露光量を見積もることは可能であるものの、多重露光することによって各々の露光量に及ぼす影響を見積もることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決し、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができるレチクル、露光モニタ方法、及び露光モニタ方法を適用した露光方法、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、（イ）レジスト上に、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から第１の露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写するステップと、（ロ）レジストの未露後部に、第１の遮光部に設けられた第２の窓部から第１の露光量で、一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写するステップと、（ハ）レジストの未露光部に、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写するステップと、（ニ）レジストの未露光部に、第1の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第４の窓部から可変露光量で、逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写するステップと、（ホ）第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１の変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２の変位を測定するステップと、（ヘ）第１の露光量及び可変露光量間の露光量差に対する第１及び第２の変位間の変位差を求めるステップと、（ト）新たなレジスト上に、第１の窓部から第１の露光量と異なる検査露光量で、第１の露光モニタパターンを転写するステップと、（チ）新たなレジストの未露光部に、第２の窓部から検査露光量で、第２の露光モニタパターンを転写するステップと、（リ）新たなレジストの未露光部に、第３の窓部から検査露光量で、第３の露光モニタパターンを転写するステップと、（ヌ）新たなレジストの未露光部に、第４の窓部から検査露光量で、第４の露光モニタパターンを転写するステップと、（ル）第１及び第３の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定するステップと、（ヲ）露光量差と変位差との関係を用いて、新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から検査露光量による実効かぶり露光量を算出するステップとを含む露光モニタ方法であることを要旨とする。ここで、上記した（イ）と（ロ）のステップは同時でも別々でもよい。また、（ハ）と（ニ）のステップは同時でも別々でもよい。
【００１４】
本発明の第２の特徴によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができる露光モニタ方法を提供することができる。
【００１５】
本発明の第２の特徴は、（イ）検査用レジストを用いて、第１のマスク部を露光する第１の露光量に対して、検査用レジスト上に、第１のマスク部に設けられ、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から第１の露光量と異なる一定露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露後部に、第１の遮光部に設けられた第２の窓部から一定露光量で、一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第２のマスク部に設けられ、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第４の窓部から可変露光量で、逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２のパターン変位を測定する段階、一定露光量及び可変露光量間の露光量差に対する第１及び第２のパターン変位間の変位差を求める段階、新たな検査用レジスト上に、第１の窓部から第１の露光量で、第１の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第２の窓部から第１の露光量で、第２の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第３の窓部から第１の露光量で、第３の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第４の窓部から第１の露光量で、第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが新たな検査用レジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定する段階、及び、露光量差と変位差との関係を用いて、新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から第１の露光量による実効かぶり露光量を算出する段階より、第１の実効かぶり露光量を得るステップと、（ロ）第１のマスク部に重ねて第２のマスク部を露光する第２の露光量に対して、更に新たな検査用レジストを用いて、第１のマスク部を第２の露光量で露光し、更に、第２のマスク部を第２の露光量で露光して、新たな変位差値を求めて第２の露光量による新たな実効かぶり露光量を算出することにより、第２の実効かぶり露光量を得るステップと、（ハ）第１のマスク部を含むレチクルと被露光基板を準備するステップと、（ニ）被露光基板に第１のマスク部を第１の露光量から第２の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光するステップと、（ホ）第２のマスク部を含むレチクルを準備するステップと、（ヘ）被露光基板に第２のマスク部を第２の露光量から第１の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光するステップとを含む露光方法であることを要旨とする。
【００１６】
本発明の第３の特徴によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができる露光モニタ方法適用した露光方法を提供することができる。
【００１７】
本発明の第３の特徴は、（イ）検査用レジストを用いて、第１のマスク部を露光する第１の露光量に対して、検査用レジスト上に、第１のマスク部に設けられ、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から第１の露光量と異なる一定露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露後部に、第１の遮光部に設けられた第２の窓部から一定露光量で、一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第２のマスク部に設けられ、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写する段階、検査用レジストの未露光部に、第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第４の窓部から可変露光量で、逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２のパターン変位を測定する段階、一定露光量及び可変露光量間の露光量差に対する第１及び第２のパターン変位間の変位差を求める段階、新たな検査用レジスト上に、第１の窓部から第１の露光量で、第１の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第２の窓部から第１の露光量で、第２の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第３の窓部から第１の露光量で、第３の露光モニタパターンを転写する段階、新たな検査用レジストの未露光部に、第４の窓部から第１の露光量で、第４の露光モニタパターンを転写する段階、第１及び第３の露光モニタパターンが新たな検査用レジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、第２及び第４の露光モニタパターンが新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定する段階、及び、露光量差と変位差との関係を用いて、新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から第１の露光量による実効かぶり露光量を算出する段階より、第１の実効かぶり露光量を得るステップと、（ロ）第１のマスク部に重ねて第２のマスク部を露光する第２の露光量に対して、更に新たな検査用レジストを用いて、第１のマスク部を第２の露光量で露光し、更に、第２のマスク部を第２の露光量で露光して、新たな変位差値を求めて第２の露光量による新たな実効かぶり露光量を算出することにより、第２の実効かぶり露光量を得るステップと、（ハ）半導体基板上に、レジストを塗布する工程と、（ニ）半導体基板と第１のマスク部を含むレチクルを露光装置に装着する工程と、（ホ）半導体基板に第１のマスク部を第１の露光量から第２の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光する工程と、（ヘ）第２のマスク部を含むレチクルを露光装置に装着する工程と、（ト）半導体基板に第２のマスク部を第２の露光量から第１の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光する工程とを含む半導体装置の製造方法であることを要旨とする。
【００１８】
本発明の第４の特徴によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができる露光モニタ方法を適用した半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１９】
本発明の第２〜第４の特徴において、関係は、変位の露光量差に関する２次の近似式であることが好ましい。本発明の第１〜第４の特徴において、第１〜第４の露光モニタパターンが、光透過率が単調に変化するピッチを有する回折格子パターンで形成されることが好ましい。また、回折格子のピッチＰは、光源の波長をλ、レンズの開口数をＮＡ、光学系の光の干渉性を表わすコヒーレンスファクタをσとしたとき、
Ｐ＜λ／（ＮＡ×（１＋σ）） ・・・ （１）
の条件を満たすことが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る二重露光用のレチクル４は、図１に示すように、第１の露光過程で露光される回路パターンが配置された第１の回路パターン領域２１を有する第１のマスク部１４ａと、第２の露光過程で第１のマスク部より露光された第１の回路パターンに重ね合せて露光される回路パターンが配置された第２の回路パターン領域２２を有する第２のマスク部１４ｂからなる。第１のマスク部１４ａには、第１の露光過程において露光量を測定する第１の変位モニタ５１が配置されている。第２のマスク部１４ｂには、第２の露光過程において露光量を測定する第２の変位モニタ５２が配置されている。ここで、第２の変位モニタ５２は、第２の露光過程で第１の露光過程より露光された第１の変位モニタ５１に重ね合せて露光される位置に配置されている。第１及び第２の変位モニタ５１、５２は、第１及び第２の回路パターン領域２１、２２中の回路パターンがない領域に配置される。
【００２２】
第１のマスク部１４ａの第１の変位モニタ５１には、図２の平面図、及び図３（ａ）のＡ−Ａ断面図に示すように、第１の窓部１１ａと第２の窓部１１ｂが透明基板５上の第１の遮光部１６に設けられている。第１及び第２の窓部１１ａ、１１ｂ内には、第１及び第２の露光モニタパターン６、７がそれぞれ配置されている。第１の露光モニタパターン６は、紙面左から右の一方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜６ａ〜６ｍを有する回折格子からなり、第２の露光モニタパターン７は、逆方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜７ａ〜７ｍを有する回折格子からなる。また、第１の窓部１１ａ内には、第１の回路パターン領域２１の回路パターンの一つである配線パターン３等が、第１の露光モニタパターン６の紙面に向かって左側に隣接して配置されている。
【００２３】
第２のマスク部１４ｂの第２の変位モニタ５２には、図２の平面図、及び図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、第３の窓部１２ａと第４の窓部１２ｂが透明基板５上の第２の遮光部１８に設けられている。第３及び第４の窓部１２ａ、１２ｂ内には、第３及び第４の露光モニタパターン８、９がそれぞれ配置されている。第３の露光モニタパターン８は、紙面左から右の一方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜８ａ〜８ｍを有する回折格子からなり、第４の露光モニタパターン９は、逆方向に向かってパターン幅が連続的に増加する複数の遮光膜９ａ〜９ｍを有する回折格子からなる。また、第３の窓部１２ａの紙面に向かって左側には、配線窓部１７ａ、１７ｂで挟まれた第２の回路パターン領域２２の配線遮光部１３が配置されている。ここで、第１及び第３の露光モニタ６、８と第２及び第４の露光モニタパターン７、９のパターンは１８０度反転してあるが、パターン寸法は同一である。
【００２４】
第１及び第２の露光過程による第１及び第２の変位モニタ５１、５２のマスク合せについて、図４を用いて説明する。図４に示すように、第１の窓部１１ａに配置された第１の露光モニタパターン６は、第２のマスク部１４ｂの第２の遮光部１８に対応する位置、例えば、第３の窓部１２ａと配線窓部１７ｂの間に収まるように配置されている。第２の窓部１１ｂに配置された第２の露光モニタパターン７も、第２のマスク部１４ｂの第２の遮光部１８に対応する位置、例えば、第３及び第４の窓部１２ａ、１２ｂの間に収まるように配置されている。また、第３の窓部１２ａに配置された第３の露光モニタパターン８は、第１のマスク部１４ａの第１の遮光部１６に対応する位置、例えば、第１及び第２の窓部１１ａ、１１ｂの間に収まるように配置されている。第４の窓部１２ｂに配置された第４の露光モニタパターン９は、第１のマスク部１４ａの第１の遮光部１６に対応する位置、例えば、第２の窓部１１ｂの紙面に受かって左側に収まるように配置されている。また、第１のマスク部１４ａの配線パターン３は、第２のマスク部１４ｂの配線遮光部１３により遮光される位置に収まるように配置されている。
【００２５】
二重露光工程においてはまず、第１の露光過程で、第１のマスク部１４ａの配線パターン３等を含む回路パターンと第１の変位モニタ５１の第１及び第２の露光モニタパターン６、７が露光される。引き続き、第２の露光過程では、第３及び第４の露光モニタパターン８、９が、第１の露光過程で遮光された第１の遮光部１６の領域に露光される。このとき、露光された第１および第２の露光モニタパターン６、７は、第２の露光過程においては、第２の遮光部１８で遮光される。また、第１の露光過程で露光された第１のマスク部１４ａの配線パターン３は、第２の露光過程では、第２のマスク部の配線遮光部１３により遮光される。
【００２６】
本発明の実施の形態の二重露光工程の説明に用いる露光装置５０は、例えば、図５に示すような縮小投影露光装置（ステッパ）で、縮小比は１：４としている。光源４１、シャッタ４２及び照明レンズ系４４により照明光学系４０が構成されている。光源４１として、波長λ：２４８ｎｍのクリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザを用い、照明レンズ系４４には、フライアイレンズ及びコンデンサレンズが含まれる。照明光学系のコヒーレンスファクタσは、０．７５である。投影光学系４６は、投影レンズと瞳絞り等により構成され、レンズ開口数ＮＡは、０．６である。露光光Ｂは、照明光学系４５と投影光学系４６との間に設置されたレチクル４のパターンをステージ４８上の半導体基板１に縮小投影する。二重露光工程では、まず、レチクル４上の第１のマスク部１４ａが半導体基板のショット領域にステップアンドリピートで露光される。次いで、レチクル４上の第２のマスク部１４ｂが、第１のマスク部１４ａが露光されたショット領域にステップアンドリピートで露光される。ショット当りの露光範囲は、２０ｍｍ角である。なお、説明の便宜上、露光装置５０の縮小比を１：４としているが、任意の縮小比でもよいことは勿論である。以下の説明において、レチクル４上のパターンの寸法としては、断りのない限り半導体基板１上に縮小投影された寸法に換算して記述する。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態に係る露光モニタ方法について、簡単のため、第１の露光モニタパターン６を例にとり説明する。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第1の露光モニタパターン６は、透明基板５上に配置した複数の遮光膜６ａ〜６ｍの幅を、固定のピッチＰで、一定の割合で増加させることにより開口率を連続的に変化させた回折格子である。遮光膜６ａの紙面に向かって右側は開口率：１００％に近い最大値であり、遮光膜６ｍでは開口率：０％となる。波長λ、開口数NＡに対して、ピッチＰが、（１）式の条件を満たすとき、投影される第１の露光モニタパターン６の回折格子パターンは、基板上では解像されない。露光光Ｂは、第１の露光モニタパターン６の回折格子により回折されるが、１次回折光は露光装置の投影光学系４６の瞳絞りで遮られ、半導体基板１面上に到達しない。即ち、半導体基板１面上では、回折格子パターンの開口率に応じて０次回折光の強度分布が生じるだけで、回折格子パターンは結像されない。即ち、回折格子パターンは開口率に比例して、一方向に向かって光透過率が一定の割合で連続的に変化するため、透過する露光光量に傾斜分布が生じる。本発明の実施の形態の説明に用いる露光装置５０（λ：２４８ｎｍ、ＮＡ：０．６、σ：０．７５）の場合、（１）式の条件を満たすピッチＰは、略２３４ｎｍ以下となる。ここでは、ピッチＰとして、１９０ｎｍとしている。
【００２８】
本発明の実施の形態の説明に用いるポジティブ型のレジストは、例えば、下限露光量ＥＸｃ以上で感度を持つ。下限露光量ＥＸｃ以上の露光量で露光されたレジスト膜は現像工程で溶解することで膜厚は減少し、限界露光量ＥＸ０以上の露光量で完全に溶解する。通常は余裕を見て限界露光量ＥＸ０以上の露光量ＥＸが与えられる。限界露光量ＥＸｃと下限露光量ＥＸ０間は中間領域でレジスト膜は膜減りするものの除去されずに基板表面に残る。なお、露光量を限界露光量ＥＸ０よりはるかに大きくして、所謂オーバ露光するとレジスト残膜はないものの、残すべきレジストパターン幅も減少してしまう。従って、露光量ＥＸの設定は、限界露光量ＥＸ０の数１０％オーバの露光量が用いられる。
【００２９】
図７（ａ）に示すように、露光光Ｂを、第１の露光モニタパターン６を有するレチクル４に照射し、レジスト膜を塗布した半導体基板１を露光する。例えば、第１の露光モニタパターン６の遮光膜６ｍの左側のエッジを基点とすると、図７（ｂ）に示すように、得られる光学像は、紙面右に向かって、なだらかに露光強度が増加し、第１の露光モニタパターン６の遮光膜６ａの右側のエッジで露光強度は１に達する分布を持つ。ここで、露光強度は、露光光の露光量ＥＸで規格化された値である。露光量ＥＸは、ＥＸ０よりも十分大きいので、レジストの感度曲線に従い、半導体基板１上のレジスト膜に露光され、図７（ｃ）に示すような第１のモニタレジスト膜２６が得られる。即ち、露光強度がＥＸｃ／ＥＸより小さい範囲に対応する露光位置では、レジスト膜はそのまま残り、露光強度がＥＸｃ／ＥＸ〜ＥＸ０／ＥＸ間で第１のモニタレジスト膜２６の傾斜側壁２０が形成される。なお、露光強度がＥＸ０／ＥＸ〜１間に対応する露光位置ではレジスト膜は除去されるため、図７（ｃ）に示されるように、第１のモニタレジスト膜２６は、第１の露光モニタパターン６の遮光膜６ａ側のエッジより、ずれ幅Δｓだけ縮小後退する。あるいは、露光された第１の露光モニタパターン６のパターン中心Ｃａと第１のモニタレジスト膜２６のパターン中心Ｃｂには、パターン変位Δｃ（≒Δｓ／２）が発生する。したがって、パターン変位Δｃあるいはずれ幅Δｓを光学式の合せずれ検査装置を使用して測定することにより、露光量がモニタできる。
【００３０】
本発明の実施の形態に係るレチクル４を用いて二重露光工程を行う場合について説明する。第１の露光過程において、図８（ａ）に示すように、例えば第１の露光量Ｄ１でいったん第１のマスク部１４ａの第１の変位モニタ５１がレジスト上に露光される。その結果、半導体基板１上のレジストが露光された露光レジスト３２の間に未露光部の、第１及び第２の露光モニタパターン６、７に対応した第１及び第２のモニタ潜像３６、３７と、第１の遮光部１６の一部に対応した第３及び第４のモニタ遮光部３８、３９が形成される。第１及び第２のモニタ潜像３６、３７は、図７で説明したように、第１の露光量Ｄ１に応じてパターン幅が第１のずれ幅ΔＳ１だけ縮小して、第１のモニタ幅Ｌ１となる。
【００３１】
引き続き、第２の露光過程では、図８（ｂ）に示すように、第２のマスク部１４ｂの第２の変位モニタ５２が第２の露光量Ｄ２で露光される。その結果、第１及び第２の露光過程で露光された露光レジスト３２ａの間に、未露光部の第１及び第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａに加えて、第３のモニタ遮光部３８に未露光の第３のモニタ潜像３８ａ及び第４のモニタ遮光部３９に未露光の第４のモニタ潜像３９ａが形成される。第３及び第４のモニタ潜像３８ａ、３９ａは、第２の露光量Ｄ２に応じてパターン幅が第２のずれ幅ΔＳ２だけ縮小して、第２のモニタ幅Ｌ２となる。第１の露光過程で露光された第１及び第２のモニタ潜像３６、３７は、第２の露光過程では第２の遮光部１８で遮光される。二重露光後に得られた第１及び第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａは、単独に第１の露光量Ｄ１で露光されて得られるパターン幅より更に、変位Ｘｅだけ狭くなって、第１の縮小幅Ｌａ１となる。第２の露光過程の時に、回折や乱反射等に起因する迷光により、第２の遮光部１８下にかぶりが生じ、オーバー露光になるためである。
【００３２】
二重露光工程のかぶり量を評価するため、図８（ａ）で示した第１の露光過程において、まず、第１の露光量Ｄ１を一定値として第１の変位モニタ５１を、半導体基板１上のショット領域に所望の数だけ露光する。引き続き図８（ｂ）で示した第２の露光過程では、第２の露光量Ｄ２を可変露光量Ｄｘとして変化させながら第２の変位モニタ５２を、第１の変位モニタ５１が露光された半導体基板１のショット領域に露光する。現像後、図８（ｃ）に示すように、第１及び第２の変位モニタ５１、５２の第１〜第４の露光モニタパターン６〜９が転写された第１〜第４のモニタレジスト膜２６〜２９が形成される。第１及び第３のモニタレジスト膜２６、２８は、例えば、紙面に向かって右側のパターンエッジが左方向に縮小後退する。逆に、第２及び第４のモニタレジスト膜２７、２９は、紙面に向かって左側のパターンエッジが右方向に縮小後退する。更に、第１及び第２のモニタレジスト膜２６、２７は、第２の露光過程で可変露光量Ｄｘのかぶりを受けて、互いに逆方向に変位Ｘｅだけずれている。一方、第２の露光過程で第３及び第４の露光モニタパターン８、９が露光されるとき、合せずれが生じて、第３及び第４のモニタレジスト膜２８、２９は、二重露光による合せずれ幅Ｘａだけ同一方向にずれる。ここで、例えば、第１のモニタレジスト膜２６が縮小後退する、紙面に向かって左方向を正の方向とする。したがって、二重露光工程で得られる第１のモニタレジスト膜２６と第３のモニタレジスト膜２８で生じる第１のパターン変位Ｓ１は、
Ｓ１＝Ｘｅ＋Ｘａ＋ΔＳ１＋ΔＳ２ ・・・ （２）
となる。第２のモニタレジスト膜２７と第４のモニタレジスト膜２９で生じる第２のパターン変位Ｓ２は同様に、
Ｓ２＝−Ｘｅ＋Ｘａ−ΔＳ１−ΔＳ２ ・・・ （３）
と表わすことができる。したがって、第１及び第２のパターン変位Ｓ１、Ｓ２の変位差ΔＸは、（２）及び（３）式の差より、
ΔＸ＝（Ｓ１−Ｓ２）／２＝Ｘｅ＋ΔＳ１＋ΔＳ２ ・・・ （４）
と表わすことができる。
【００３３】
第１及び第２のパターン変位Ｓ１、Ｓ２は、光学式の合せずれ検査装置で測定することができる。ここで、第１の露光量Ｄ１と第２の露光量（可変露光量）Ｄ２との差の絶対値を露光量差ΔＤとし、各露光量差ΔＤについて変位差ΔＸをプロットすると、図９に示すような関係が得られる。この露光量差ΔＤと変位差ΔＸの関係は、補正係数Ａ、Ｂ、Ｃを用いて、
ΔＸ＝Ａ・ΔＤ２＋Ｂ・ΔＤ＋Ｃ ・・・ （５）
と２次式でよく近似できる。ここで、補正係数Ａ、Ｂ、Ｃは測定データをもとにフィティングにより求められる。
【００３４】
次に、第１及び第２の露光過程での露光量をともに露光量Ｄ３（検査露光量）と同じにして、同様に二重露光を行う。そして、合せずれ検査装置の測定結果より、（４）式により変位差ΔＸ（Ｄ３）を算出する。得られた変位差ΔＸ（Ｄ３）は、露光量Ｄ３が第１の露光量Ｄ１と等しくなければ、（５）式の補正係数Ｃと等しくない。変位差ΔＸ（Ｄ３）を、（５）式に代入して、算出されるΔＤを「実効かぶり露光量（以下において、「かぶり露光量」と記す。）Ｅ３」とする。この場合、二重露光工程での第１および第２の露光過程で、同じ露光量を用いているため、算出された変位差の変化分は、露光量Ｄ３のかぶりから生じるものである。したがって、かぶり露光量Ｅ３は、二重露光工程における第２の露光過程の露光量Ｄ３で生じるかぶりである。このようにして、本発明の実施の形態に係る露光モニタ方法よれば、二重露光工程でのかぶり露光量Ｅ３を定量的に評価することができる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態に係るレチクル４を用いた、回路パターン形成のための露光方法を、図１０により説明する。レチクル４の第１及び第２のマスク部１４ａ、１４ｂを単独で露光する場合の第１の最適露光量Ｄｍ１及び第２の最適露光量Ｄｍ２を予め決定しておく。更に、本発明の実施の形態に係る露光モニタ方法により第１及び第２の最適露光量Ｄｍ１、Ｄｍ２に対してそれぞれ、第１のかぶり露光量Ｅ１、及び第２のかぶり露光量Ｅ２を算出する。
【００３６】
（イ）まず、レチクル４が設置された露光装置５０のステージ４８上に、図１０（ａ）に示すように、ポジティブ型のレジスト３１を塗布した半導体基板１を装着する。
【００３７】
（ロ）第１の露光過程で、第１の露光量Ｄ１で第１のマスク部１４ａの第１を、半導体基板１上の各ショット領域にステップアンドリピートで露光する。ここで、第１の露光量Ｄ１は、第１の最適露光量Ｄｍ１から第２のかぶり露光量Ｅ２を差し引いた第１の補正露光量（Ｄｍ１−Ｅ２）としてある。例えば、図１０（ｂ）に示すように、レジスト３１が露光された露光レジスト３２の間に未露後部の配線潜像３３、第１のモニタ潜像３６、第２のモニタ潜像３７、第３のモニタ遮光部３８、及び第４のモニタ遮光部３９が形成される。
【００３８】
（ハ）引き続き第２の露光過程では、第２の露光量Ｄ２で第２のマスク部１４ｂを、第１のマスク部１４ａが露光された半導体基板１の各ショット領域にステップアンドリピートで露光する。第２の露光量Ｄ２は、第２の最適露光量Ｄｍ２としてある。図１０（ｃ）に示すように、第１及び第２の露光過程で露光された露光レジスト３２ａの間に、未露後部の配線潜像３３ａ、第１および第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａに加えて、第３のモニタ遮光部３８に第３のモニタ潜像３８ａ、及び第４のモニタ遮光部３９に第４のモニタ潜像３９ａが新たに形成される。なお、配線潜像３３ａ、第１および第２のモニタ潜像３６ａ、３７ａは、第２の露光過程において、かぶり露光量Ｅ２でかぶり露光されている。
【００３９】
（ニ）上記のように二重露光された半導体基板１を現像して、図１０（ｄ）に示すように、配線レジスト膜２３と、第１〜第４のモニタレジスト膜２６〜２９が形成される。配線レジスト膜２３は、第１の露光過程において、第２の露光過程で用いる第２の露光量Ｄ２から生じるかぶり露光量Ｅ２により補正された第１の補正露光量（Ｄｍ１−Ｅ２）で露光されているため、所望のパターン寸法となる。
【００４０】
本発明の実施の形態に係る露光方法によれば、二重露光工程において高精度で制御性良くパターン形成ができる。
【００４１】
なお、上述の説明においては、第１の露光過程で配線パターン３等の回路パターンをレジスト３１上に露光する場合について説明したが、逆に、第１の露光過程で遮光された領域に第２の露光過程で配線パターン等の回路パターンを露光する工程もある。この場合は、第２の露光過程の第２の露光量Ｄ２として、第２の最適露光量Ｄｍ２から第１のかぶり露光量Ｅ１を差し引いた第２の補正露光量（Ｄｍ２−Ｅ１）を用いれば、同様の効果が得られることは、勿論である。更に、第１および第２の露光過程それぞれで、異なる回路パターンを露光する場合には、第１及び第２の露光量Ｄ１、Ｄ２として、第１及び第２の補正露光量（Ｄｍ１−Ｅ２）、（Ｄｍ２−Ｅ１）を用いれば、同様の効果があることが確認されている。
【００４２】
（変形例）
次に、本発明の実施の形態の変形例に係わる二重露光用のレチクルを説明する。本発明の実施の形態の変形例では、露光モニタパターンに特徴があり、他は本発明の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省略する。
【００４３】
本発明の実施の形態において、第１及び第２の変位モニタ５１、５２に配置される第１〜第４の露光モニタパターン６〜８は単一のパターンである。単一の露光モニタの替わりに、例えば、複数の露光モニタ群のパターン変位を測ることにより、変位測定精度を向上させることができる。本発明の実施の形態の変形例として、ボックス形状の露光モニタを備えたレチクル４ａを図１１に示す。レチクル４ａは、図１１に示すように、透明基板５ａ上に第１の変位モニタ５３と第２の変位モニタ５４を備えている。上述したレチクル４と同様に、第１の変位モニタ５３は、第１の露光過程で用いる第１の露光マスク部に設けられ、第２の変位モニタ５４は、第２の露光過程で用いる第２の露光マスク部に設けられる。
【００４４】
第１の変位モニタ５３には、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ６１〜６４からなる第１の露光モニタボックス６０と、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ７１〜７４からなる第２の露光モニタボックス７０、及び均一な遮光膜よりなる第１の遮光部６５からなる。
【００４５】
第２の変位モニタ５４には、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ８１〜８４からなる第３の露光モニタボックス８０と、枠状に配置された４個の第１〜第４のモニタ９１〜９４からなる第４の露光モニタボックス９０、及び均一な遮光膜よりなる第２の遮光部８５からなる。
【００４６】
ここで、本発明の実施の形態の変形例において、第１〜第４のモニタ６１〜６４，７１〜７４，８１〜８４、及び９１〜９４は、図１１では詳細は省略しているが、図６に示した第１の露光モニタパターン６と同様の構造の回折格子パターンを有する露光モニタである。第１および第３の露光モニタボックス６０、８０において、第１および第２のモニタ６１、６２、８１、８２は、例えば、図１１の紙面右から左の方向に開口率が増加する回折格子であり、第３及び第４のモニタ６３、６４、８３、８４は、紙面上から下方向に開口率が増加する回折格子である。また、第２および第４の露光モニタボックス７０、９０においては、第１および第２のモニタ７１、７２、９１、９２は、例えば、図１１の紙面左から右の方向に開口率が増加する回折格子であり、第３及び第４のモニタ７３、７４、９３、９４は、紙面下から上方向に開口率が増加する回折格子である。
【００４７】
更に、第１の変位モニタ５３に配置された、第１及び第２の露光モニタボックス６０、７０は、第２の変位モニタ５４の第２の遮光部８５により遮光される領域に収まるように重ねあわされる。第２の変位モニタ５４に配置されている第３及び第４の露光モニタボックス８０、９０は、第１の変位モニタ５３の第１の遮光部６５により遮光される領域に収まるように重ねあわされる。
【００４８】
図１１において、第１及び第３の露光モニタボックス６０、８０は、露光により紙面に向かって右上方向にパターンずれを起こし、第２及び第４の露光モニタボックス７０、９０は、紙面に向かって左下方向にパターンずれすることになる。このように、レチクル４ａによれば、第１及び第２の変位モニタ５３、５４のパターンの変位として１次元だけでなく、２次元の変位を用いることも可能となり、より高精度に二重露光のかぶり露光量の測定ができる。
【００４９】
このように、本発明の実施の形態の変形例によれば、二重露光工程のかぶりの影響を簡便にかつ高精度で再現性良く測定できる。
【００５０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
本発明の実施の形態において、露光光の透過率の分布を持たせるために、回折格子の開口率を所望の割合で変化させた露光パターンを用いたが、回折格子に限らず、他の方法により露光光の透過率の分布を持たせることができれば、いかなる方法でもよいことは勿論である。例えば、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、レチクル４ｂに用いる第1の露光モニタパターン１０６として、透明基板５ｂ上に、複数の遮光膜１０６ａ〜１０６ｍを一定幅で、厚さを一定の割合で変化させて配置している。金属であっても薄膜とすれば光透過性が生じるので、遮光膜１０６ａ〜１０６ｍとして使用している金属を、厚さの分布を持たせて堆積すれば光の透過率を可変にできる。遮光膜１０６ａから遮光膜１０６ｍに向かって各遮光膜の厚さはステップ状に増加させてある。したがって、遮光膜１０６ａの紙面に向かって右側は透過率：１００％に近い最大値であり、遮光膜１０６ｍでは透過率：０％となる。このように、遮光膜の厚さをステップ状に変化させた構造を、本発明の実施の形態及び変形例で説明した露光モニタに適用できることは、勿論である。また、遮光膜の厚さを一定方向に連続的に変化させた構造でも、露光モニタが可能である。更に、光透過率を可変にするため、遮光材料を粒子状にして粒子密度を変化させた構造でも、同様の効果が得られることは、勿論である。
【００５２】
また、本発明の実施の形態においては、一枚のレチクルにより二重露光を行う例を用いて説明した。複数のレチクルを用いて多重露光を行う場合にも、複数の露光過程のかぶり露光を、同様に評価できることは、勿論である。
【００５３】
また、本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影露光装置を用いているが、光源として、ｉ線やｇ線等の紫外線、他のエキシマレーザ、あるいは、電子ビームやＸ線等を用いてもよいことは勿論である。また、コンタクト方式、プロキシミティ方式あるいはミラープロジェクション方式などの露光装置を用いてもよい。
【００５４】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、多重露光過程における実効的な露光量を高精度にモニタすることができるレチクル、露光モニタ方法、及び露光モニタ方法を適用した露光方法、半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示すレイアウト図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る二重露光工程での、第１及び第２の変位モニタの重ね合わせの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るモニタ方法に用いる露光装置の概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレチクルの一例を示す、（ａ）平面図、及び（ｂ）断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るモニタ方法の説明のための、（ａ）レチクルの断面図、（ｂ）露光光の透過特性を示す図、及び（ｃ）形成されるレジストパターンの断面図の一例である。
【図８】本発明の実施の形態に係るモニタ方法を説明するための露光工程断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るモニタ方法による露光量差に対する変位を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るモニタ方法を説明するための工程断面図の一例である。
【図１１】本発明の実施の形態の変形例に係るレチクルの一例を示す平面図である。
【図１２】本発明のその他の実施の形態に係るレチクルの一例を示す、（ａ）平面図、及び（ｂ）断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
３ 配線パターン
４、４ａ、４ｂ レチクル
５、５ａ、５ｂ 透明基板
６、１０６ 第１の露光モニタパターン
６ａ〜６ｍ、７ａ〜７ｍ、８ａ〜８ｍ、９ａ〜９ｍ、１０６ａ〜１０６ｍ 遮光膜
７ 第２の露光モニタパターン
８ 第３の露光モニタパターン
９ 第４の露光モニタパターン
１１ａ 第１の窓部
１１ｂ 第２の窓部
１２ａ 第３の窓部
１２ｂ 第４の窓部
１３ 配線遮光部
１４ａ 第１のマスク部
１４ｂ 第２のマスク部
１５ 露光テストパターン
１６、６５ 第１の遮光部
１７ａ、１７ｂ 配線窓部
１８、８５ 第２の遮光部
２０ 傾斜側壁
２１ 第１の回路パターン領域
２２ 第２の回路パターン領域
２３ 配線レジスト膜
２６ 第１のモニタレジスト膜
２７ 第２のモニタレジスト膜
２８ 第３のモニタレジスト膜
２９ 第４のモニタレジスト膜
３１ レジスト
３２、３２ａ 露光レジスト
３３ 配線潜像
３６、３６ａ 第１のモニタ潜像
３７、３７ａ 第２のモニタ潜像
３８ 第３のモニタ遮光部
３８ａ 第３のモニタ潜像
３９ 第４のモニタ遮光部
３９ａ 第４のモニタ潜像
４０ 照明光学系
４１ 光源
４２ シャッタ
４４ 照明レンズ系
４６ 投影光学系
４８ ステージ
５０ 露光装置
５１、５３ 第１の変位モニタ
５２、５４ 第２の変位モニタ
６０ 第１の露光モニタボックス
６１、７１、８１、９１ 第１のモニタ
６２、７２、８２、９２ 第２のモニタ
６３、７３、８３、９３ 第３のモニタ
６４、７４、８４、９４ 第４のモニタ
７０ 第２の露光モニタボックス
８０ 第３の露光モニタボックス
９０ 第４の露光モニタボックス
Claims (15)
- レジスト上に、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から第１の露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記レジストの未露光部に、前記第１の遮光部に設けられた第２の窓部から前記第１の露光量で、前記一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記レジストの未露光部に、前記第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、前記一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記レジストの未露光部に、前記第１の遮光部に対応する位置の前記第２の遮光部に設けられた第４の窓部から前記可変露光量で、前記逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる前記第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１のパターン変位、及び、前記第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる前記第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２のパターン変位を測定するステップと、
前記第１の露光量及び前記可変露光量間の露光量差に対する前記第１及び第２のパターン変位間の変位差を求めるステップと、
新たなレジスト上に、前記第１の窓部から前記第１の露光量と異なる検査露光量で、前記第１の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記新たなレジストの未露光部に、前記第２の窓部から前記検査露光量で、前記第２の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記新たなレジストの未露光部に、前記第３の窓部から前記検査露光量で、前記第３の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記新たなレジストの未露光部に、前記第４の窓部から前記検査露光量で、前記第４の露光モニタパターンを転写するステップと、
前記第１及び第３の露光モニタパターンが前記新たなレジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、前記第２及び第４の露光モニタパターンが前記新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定するステップと、
前記露光量差と前記変位差との関係を用いて、前記新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から前記検査露光量による実効かぶり露光量を算出するステップ
とを含むことを特徴とする露光モニタ方法。 - 前記変位差は、前記露光量差に関する２次の近似式で表わされることを特徴とする請求項１に記載の露光モニタ方法。
- 前記第１〜第４の露光モニタパターンが、回折格子で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光モニタ方法。
- 前記回折格子のピッチは、前記露光に用いる光源の波長と、レンズの開口数と、光学系のコヒーレンスファクタにより定まる幅より小さいことを特徴とする請求項３に記載の露光モニタ方法。
- 前記幅は、前記波長を、前記コヒーレンスファクタと１との和及び前記開口数で割った値であることを特徴とする請求項３又は４に記載の露光モニタ方法。
- 検査用レジストを用いて、第１のマスク部を露光する第１の露光量に対して、前記検査用レジスト上に、前記第１のマスク部に設けられ、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から前記第１の露光量と異なる一定露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写する段階、前記検査用レジストの未露後部に、前記第１の遮光部に設けられた第２の窓部から前記一定露光量で、前記一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写する段階、前記検査用レジストの未露光部に、第２のマスク部に設けられ、前記第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、前記一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写する段階、前記検査用レジストの未露光部に、前記第１の遮光部に対応する位置の前記第２の遮光部に設けられた第４の窓部から前記可変露光量で、前記逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写する段階、前記第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる前記第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１のパターン変位、及び、前記第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる前記第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２のパターン変位を測定する段階、前記一定露光量及び前記可変露光量間の露光量差に対する前記第１及び第２のパターン変位間の変位差を求める段階、新たな検査用レジスト上に、前記第１の窓部から前記第１の露光量で、前記第１の露光モニタパターンを転写する段階、前記新たな検査用レジストの未露光部に、前記第２の窓部から前記第１の露光量で、前記第２の露光モニタパターンを転写する段階、前記新たな検査用レジストの未露光部に、前記第３の窓部から前記第１の露光量で、前記第３の露光モニタパターンを転写する段階、前記新たな検査用レジストの未露光部に、前記第４の窓部から前記第１の露光量で、前記第４の露光モニタパターンを転写する段階、前記第１及び第３の露光モニタパターンが前記新たな検査用レジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、前記第２及び第４の露光モニタパターンが前記新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定する段階、及び、前記露光量差と前記変位差との関係を用いて、前記新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から前記第１の露光量による実効かぶり露光量を算出する段階より、第１の実効かぶり露光量を得るステップと、
前記第１のマスク部に重ねて第２のマスク部を露光する第２の露光量に対して、更に新たな検査用レジストを用いて、前記第１のマスク部を前記第２の露光量で露光し、更に、前記第２のマスク部を前記第２の露光量で露光して、新たな変位差値を求めて前記第２の露光量による新たな実効かぶり露光量を算出することにより、第２の実効かぶり露光量を得るステップと、
前記第１のマスク部を含むレチクルと被露光基板を準備するステップと、
前記被露光基板に前記第１のマスク部を前記第１の露光量から前記第２の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光するステップと、
前記第２のマスク部を含むレチクルを準備するステップと、
前記被露光基板に前記第２のマスク部を前記第２の露光量から前記第１の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光するステップ
とを含むことを特徴とする露光方法。 - 前記変位差は、前記露光量差に関する２次の近似式で表わされることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
- 前記第１〜第４の露光モニタパターンが、回折格子で形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載の露光方法。
- 前記回折格子のピッチは、前記露光に用いる光源の波長と、レンズの開口数と、光学系のコヒーレンスファクタにより定まる幅より小さいことを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
- 前記幅は、前記波長を、前記コヒーレンスファクタと１との和及び前記開口数で割った値であることを特徴とする請求項８又は９に記載の露光方法。
- 検査用レジストを用いて、第１のマスク部を露光する第１の露光量に対して、前記検査用レジスト上に、前記第１のマスク部に設けられ、第１の遮光部に設けられた第１の窓部から前記第１の露光量と異なる一定露光量で、一方向に露光量を傾斜分布させて第１の露光モニタパターンを転写する段階、前記検査用レジストの未露後部に、前記第１の遮光部に設けられた第２の窓部から前記一定露光量で、前記一方向の逆方向に露光量を傾斜分布させて第２の露光モニタパターンを転写する段階、前記検査用レジストの未露光部に、第２のマスク部に設けられ、前記第１の遮光部に対応する位置の第２の遮光部に設けられた第３の窓部から可変露光量で、前記一方向に露光量を傾斜分布させて第３の露光モニタパターンを転写する段階、前記検査用レジストの未露光部に、前記第１の遮光部に対応する位置の前記第２の遮光部に設けられた第４の窓部から前記可変露光量で、前記逆方向に露光量を傾斜分布させて第４の露光モニタパターンを転写する段階、前記第１及び第３の露光モニタパターンが転写された第１及び第３のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる前記第１及び第３の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第１のパターン変位、及び、前記第２及び第４の露光モニタパターンが転写された第２及び第４のモニタレジスト膜のパターン中心のそれぞれで生じる前記第２及び第４の露光モニタパターンのパターン中心に対応する位置からの第２のパターン変位を測定する段階、前記一定露光量及び前記可変露光量間の露光量差に対する前記第１及び第２のパターン変位間の変位差を求める段階、新たな検査用レジスト上に、前記第１の窓部から前記第１の露光量で、前記第１の露光モニタパターンを転写する段階、前記新たな検査用レジストの未露光部に、前記第２の窓部から前記第１の露光量で、前記第２の露光モニタパターンを転写する段階、前記新たな検査用レジストの未露光部に、前記第３の窓部から前記第１の露光量で、前記第３の露光モニタパターンを転写する段階、前記新たな検査用レジストの未露光部に、前記第４の窓部から前記第１の露光量で、前記第４の露光モニタパターンを転写する段階、前記第１及び第３の露光モニタパターンが前記新たな検査用レジストに転写された新たな第１及び第３のモニタレジスト膜の新たな第１のパターン変位、及び、前記第２及び第４の露光モニタパターンが前記新たなレジストに転写された新たな第２及び第４のモニタレジスト膜の新たな第２のパターン変位を測定する段階、及び、前記露光量差と前記変位差との関係を用いて、前記新たな第１及び第２のパターン変位間の新たな変位差値から前記第１の露光量による実効かぶり露光量を算出する段階より、第１の実効かぶり露光量を得るステップと、
前記第１のマスク部に重ねて第２のマスク部を露光する第２の露光量に対して、更に新たな検査用レジストを用いて、前記第１のマスク部を前記第２の露光量で露光し、更に、前記第２のマスク部を前記第２の露光量で露光して、新たな変位差値を求めて前記第２の露光量による新たな実効かぶり露光量を算出することにより、第２の実効かぶり露光量を得るステップと、
半導体基板上に、レジストを塗布する工程と、
前記半導体基板と前記第１のマスク部を含むレチクルを露光装置に装着する工程と、
前記半導体基板に前記第１のマスク部を前記第１の露光量から前記第２の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光する工程と、
前記第２のマスク部を含むレチクルを前記露光装置に装着する工程と、
前記半導体基板に前記第２のマスク部を前記第２の露光量から前記第１の実効かぶり露光量を差し引いた露光量で露光する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記変位差は、前記露光量差に関する２次の近似式で表わされることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１〜第４の露光モニタパターンが、回折格子で形成されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記回折格子のピッチは、前記露光に用いる光源の波長と、レンズの開口数と、光学系のコヒーレンスファクタにより定まる幅より小さいことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記幅は、前記波長を、前記コヒーレンスファクタと１との和及び前記開口数で割った値であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の半導体装置の製造方法。
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