TW528928B - Photomask for focus monitoring, method of focus monitoring, unit for focus monitoring and manufacturing method for a unit - Google Patents

Description

528928 五、發明說明

發明領域 聚焦監視 本發明係關於聚焦監視光罩、聚焦監視 用裝置暨電子元件之製造方法者。 = 景技術 近年來’半體積體電路之高積體 常驚人。伴隨於此，形成於半導體 Λ、、、田匕的發展異 人八亍命肢基板（以下簡摇為曰圓、 上的電路圖案的微細化也得以飛速發展。彳稱為曰曰0 ) 其中’光微影技術作為一種圖案形成的基 識此，也不斷地進行了至此為止 案的解像度的要求也越來越；：無停止的跡象，因而對圖 所:支術係為將光罩(原畫）上的圖案轉寫於晶圓上 ;安卢、阻上’使用該已轉寫的光阻對下層被蝕刻膜進 打圖案處理的技術。 & -ί :ί光阻之轉寫日寺’有對光阻施以顯像處理，但是，稱 措：：顯像處理除去曝光部分的光阻的類型為正型，而稱 除f f曝光部分的光阻的類型為負型的光阻。 般而s ，使用縮小曝光方法的光微影技術的解像界限 R(nm)為： Κ = ^ · λ/(ΝΑ) /在此’久為使用之光的波長（nm)，να為透鏡的投影光學 系的開D數，卜為依據成像條件及光阻處理常數。 從上式可知，為圖獲解像界限R的提升、也就是說為獲 得微細圖案，可考慮將k]與λ減小，將na增大的方法。總 528928

同時，再推行短波長 之’只要將依據光阻處理常數減小 化及南N A化即可。 此：中源的短波長化在技術上難度$,必須有根據 同一波長的向NA化的事項。但是，隨著高…化的進展， 的聚焦深度. λ/(ΝΑ)2)變淺，而有招致形成圖 案的形狀、尺寸精度劣化的問題。 上述光微影技術中，要由高解像度將光罩圖案曝光於光 阻，有必要將該光阻對於投影光學系的最佳成像面（最佳 聚焦面）在聚焦深度的範圍内使其一致的狀態下進行曝 光。因此，有正確求得對於被曝光基板面的投影光學+的距 離的必要。求得該距離的處理被稱為聚焦監視。 作為習知之聚焦監視，例如、由ΙΒΜ公司的計㈣…厂所開 發、由美國Benchmark Technology公司所販售的移相聚焦 監視方法及使用該方法的移相聚焦監視光罩。 Λ…

圖56為說明移相聚焦監視方法的動作原理用的圖。參日召 圖56，在該移相聚焦監視方法中，使用移相（phase sMfY f ocus moni tor ing mask)聚焦監視光罩1 05。該移相聚焦 監視光罩105包括：透明基板1053、具有指定圖案的遮^ 膜1 0 5 b、及形成於該指定圖案上的移相器1 〇 & c。 該移相聚焦監視光罩1 〇 5，具體而言如圖5 7所示，具有 於充力粗的透射部1 〇 5 d與1 0 5 e間配置細遮光圖案1 〇 5 b的圖 案。又’於透射部1 〇 5 d並不配置移相器丨〇 5 c，而於透射部 1 0 5 e配置移相器1 〇 5 c。 该移相聚焦監視方法中，參照圖5 6，首先將光照射於移

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第6頁 528928 五、發明說明（3) 相聚焦監視光罩1 〇 5。此時，由於梦 透射光的相位移位9〇度，因此，'夕係構成為將 透射於透射部md的光僅以光路的， 仃透射的情況、或是僅以光路差為3/4 λ、7 、…先 透射的情況，相互之光相互補強。藉此，、…延後 J光罩105後的光，相對於2軸(;1對目：二監 布。透射該移相聚焦監視光罩10的、有非對，^ 聚光，成像於半導後= 1 2 1 h。+，#，方向）為非對稱的狀態下成像於光阻 ，猎由晶圓1 2 1的z方向的移動，在曰 圖案的像向著與本鮭、士古β t 在日日0121的 橫方向)移動。藉由、、列定内J角:：向("方向：圖中 即可進行2方南ΐ y方向的圖案像的移動量， D $位置測定、亦即聚焦的測定成為可能。 去、f有士 = i ί移相聚焦監視方法以外，作為聚焦監視方 ^:中ί利特開平6-120116號公報所揭示的方法， :"明来罝：ί ’11由利用主光線呈第1傾斜角的曝光光 曝：於感光體基板上。隨後，藉由利用主光線3 = 斜不同的第2傾斜角的曝光光線照明與上述第1指定圖宰 不同的另一第2妒A ^ m m 弟^日疋圖案，將第2指定圖案的第2像曝光於 11板上。藉由計測曝光後之第1像與第2像的間隔， 從以B隔與散焦量的關係來求得從感光體基板至最佳成像 $28928 五、發明說明（4) 面為止的間隔。 該方法中’由於以第1傾斜角或第2傾斜角來照明光罩表 面的指定圖案，因此，使用如圖5 8所示的構成的光罩 2 0 5 ° 參照圖58，該光罩2〇5具有透明基板2 0 5a、形成於該透 明基板2 0 5a表面的位置計測用標記20 5b】、20 5b2、及形成 於透明基板2 0 5a背面的繞射格子圖案2〇5c。也就是說，入 射光罩2 0 5的曝光光線藉由繞射格子圖案2 〇 5c而被繞射， 以第1傾斜角照明位置計測用標記2 〇 5 b!，以第2傾斜角照 明位置計測用標記2 〇 5 b2。 然而，上述移相聚焦監視中，作為光罩丨〇 5有使用特殊 構造的移相光罩的必要。由於如此之特殊構造的光罩成為 必要’而有光罩成為高價的問題。 此外’習知之移相聚焦監視方法中，為獲得高的z方向 檢测感度（X - y方向的移動量對於z方向的移動量的比），具 有等向（瞳面為圓形）且角度擴展小、亦即使用小σ值的照 明的必要。此情況記載於T. A. B r u η n e r e t al·， Simulations and exrperiments with the phase shift focus monitor"，SPIE ν〇1·2726，ρρ·236-243 。尤 其疋上述文獻的圖4中，顯示於σ值為〇 · 3時，對圖案的 X-y 方向的移動量（Focus moni tor over lay error)增為最 大，其z方向的檢測感度增高。 如此，為獲cr值小的照明，例如，有必要將圖5 g所示照 明光圈等的照明孔1 4的開口部1 4d的直徑減小。

528928 ----—— 五、發明說明（5) 但是，若伟田 一〜"—'— -- 的彤 用σ值為0 · 3左右的小照明也 以著Γ涉性太強，轉寫於光二行裝置圖案 荦來 為抑制此種2維圖案的變形，泰圖案的變形 茶形成日守的日召明了丨高將用认壯m 時的昭明a 的開口直徑增大為超過裝置圖t 要。、的開口直徑，而有σ值為如°於聚焦監視 ☆，必須在聚焦監視時與裝置圖案彤以上的必 ’而有需要交換用的人力及管門：成時交換照明 透=，：該交換時，若殘留混入照以：一 :生輪糊’因而於交換後有進行長時口 =的虱氣，則 所為之氧排淨的必要，而有使作聿變Α、的利用氮氣導 此外，…專利特開平6-12〇11“以，^^^ 中，如圖58所示，有必要於光罩2〇5的北民所揭示之方法 圖案20 5C。該繞射格子圖案2〇5c為繞射\而形自成繞射袼子 微細圖案。從必須形成此種微細圖案 有必要加工為 光罩的製成變難的問題。 工尺寸減小， 此外有必要以曝光光線僅照明弁I 9 n c ^ 格子圖案20 5c的存在部分， 〜 的背面的繞射 部分範圍的問題。 付不將照明範圍縮小在 發明之概要 本發明之目的在於，接征— 需要照明孔的交換，更且；卩使光罩之製成容易且不 視的聚焦監視光罩、聚隹κ ::方向檢測感度高的聚焦監 置之製造方法。 ’、、、|視方法、聚焦監視用裝置及裝 本發明之聚焦監視光罩係為於圖案之曝光時為將光學像 C:\2D-CODE\91-O8\91111833.ptd $ 9頁 528928 五、發明說明（6) 的聚焦對準被曝光面，而用於計測被曝光面之光學系位置 的聚焦監視的聚焦監視光罩，其具備透射曝光光線的基板 及聚焦監視用單位光罩構造。聚焦監視用單位光罩構造備 有2個位置計測用圖案及遮光膜。2個位置計測用圖案係為 形成於基板的表面用以計測相互的位置關係。遮光膜係形 成於基板的背面，且具有用以使入射2個位置計測用圖案 的曝光光線的入射方向實質上不同的背面圖案。若使背面 圖案的尺寸為L、曝光光線的波長為又時，[/又成為1 〇以 上。 根據本發明之聚焦監視光罩，背面圖案的尺寸L由於係 在L/又成為1 〇以上之狀態下所決定，因而可為無視繞射之 大小的大尺寸的圖案。如此，由於增大背面圖案之加工尺 寸，因而，使得聚焦監視光罩的製成變為容易。 此外’藉由如此般設置背面圖案而使入射2個位置計測 用圖案的曝光光線的入射方向實質上不同，可獲得與由普 通知、明減小σ —值的移相聚焦監視方法相同程度的高z方向 的檢測感度。此外，由於無如移相聚焦監視方法般減小α 值的必要’因而於聚焦監視時與裝置圖案形成時無交換昭 明孑L的必要。 、… 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，形成於背面遮光膜的 背面圖案係構成為若未形成遮光膜則對於2個位置計測用 圖案中任一圖案遮蔽入射之曝光光線的一部分，而僅入射 剩餘的曝光光線的構成。 ' 藉此’利用設置具有圖案的遮光膜5可使入射2個位置

C:\2D-C0DE\91-08\91111833.ptd 第10頁 528928 五、發明說明（7) 計測用圖案的曝光光線的入射方向實質上不同。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，背面圖案係為共用於 2個位置計測用圖案的一群圖案。 藉此，無設置與位置計測用圖案的個數相同數的背面圖 案的必要，而可減低背面圖案的個數。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，背面圖案係由相對於 正對2個位置計測用圖案間的中心點的背面的點呈對稱配 置的圖案所構成。 精此，可谷易設計背面圖案。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，相對於背面的點呈對 稱配置的上述圖案’係對於將連結2個位置計測用圖案的 第1假想線的垂直2等分線投影於背面的第2假想線呈對稱 配置。 藉此，可將照射2個位置計測用圖案的曝光光線的焦闌 性對稱。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，背面圖案實質上係為 圓形的開口圖案。 如此即使使用圓形開口圖案，也可使入射2個位置計測 用圖案的曝光光線的入射方向實質上不同。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，在使成為背面圖案 的圓形開口圖案的開口半徑為r，基板厚度為d，開口數為 N A，曝光光線之干涉性指標之干涉性（c 〇 h e r e n c e )為σ值 時，sirUtarr1 (r/D))的值要比照明之擴散量之ΙΝΑ值（ = ΝΑ X σ /投影倍率）小。

C:\2D-C0DE\91-08\91111833.ptd 第11頁 528928

上根據背面圖案的配 案的曝光光線的一部 圖案的曝光光線的入 當sinUarrKr/D))的值為INA值以 置位置’無法遮蔽入射位置計測用圖 分，從而無法使入射2個位置計測用 射方向不同。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為’在使成為背面圖案的 圓形開口圖案的開口半徑^ ’基板厚度為D，開口數為 να，曝光光線之干涉性指標之干涉性（coherence)a σ值 時，S1n(tan-i(r/D))的值要比照明之擴散量之ΙΜ值（ = να X σ /投影倍率）的0 · 1倍更大。 當sirKtanKr/D))的值為ΙΝΑ值的〇·1倍以下時，曝光光 線的光量成為通常轉寫之情況的百分之一以下，要將位置 計測用圖案轉寫於感光體變為困難。其結果，聚焦的計測 處理能力下降。 … 、 上述♦焦監視光罩之理想狀況為，背面圖案實質上係為 圓形遮光膜殘留圖案。 ' ^ 如此即使使用圓形遮光膜殘留圖案，也可使入射2個位 置計測用圖案的曝光光線的入射方向實質上不同。 上述t焦&視光罩之理想狀況為，在使成為背面圖案的 圓形遮光膜殘留圖案的開口半控為r，基板厚度為ρ，開 口數為NA，曝光光線之干涉性指標之干涉性（c〇herence) 為σ值時’ s i n (t a rr1 (r / D))的值要比照明之擴散量之I n a 值（=Ν Α χ σ /投影倍率）更小。 當sinUarrKr/D))的值為INA值以上時，藉由背面圖案 的配置位置，變得無法遮蔽入射位置計測用圖案的曝光光

C:\2D-CODE\91-O8\91111833.ptd 第12頁 528928 五、發明說明（9) 線的一部分，因而無法使入射2個位置計測用圖案的曝光 光線的入射方向不同。 上述t焦監視光罩之理想狀況為，在使成為背面圖案的 圓形遮光膜殘留圖案的開口半徑為r，基板厚度為d，開口 數為NA，曝光光線之干涉性指標之干涉性（c〇herence)為 α值時，sinCtarr1 (r/D))的值要比照明之擴散量之INA值 (二ΝΑ X σ /投影倍率）的〇· 5倍更大。

當sinUarrKr/D))的值為ΙΝΑ值0.5倍以下時，遮蔽部分 變小’要確保曝光光線的非焦闌性質變為困難。其結果， 聚焦監視之圖案的檢測感度下降。 又，非焦闌性貝係^曰例如曝光光線的主光線相對於照明 光學系的光軸呈傾斜入射被曝光體的意味。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，背面圖案係為矩形之 開口圖案。 如此即使使用矩形之開口圖案，也可使入射2個位置計 測用圖案的曝光光線的入射方向實質上不同。 上述水焦監視光罩之理想狀況為，在使基板厚度為D，

開口數為N A ’曝光光線之干涉性指標之干涉性 (coherence)為σ值時，離成為背面圖案的矩形開口圖案 的邊的距離，在滿足程式幻11(1:&11-〗（1^/1)))-1^值（：：^八）< σ /投影倍率）的R以内的範圍内，為形成遮光膜的遮蔽 部° 藉此，可將僅來自矩形開口圖案的照明光分別入射2個 位置計測用圖案，從而可極大地確保曝光光線的非焦闌性

528928 五、發明說明（ίο) 質。 上述聚焦監視光罩之 形之開口圖案。 4狀況為，矩形開口圖案為正方 如此即使使用正方形 計測用圖案的曝光光綠d圖案，也可使入射2個位置 上述聚焦監視光罩之方向實質上不同。 案分別位於正對正方带心狀況為，將2個位置計測用圖 點的各表面位置。 汗口圖案之相互對向之兩邊各邊中 藉此，可在不存在成炎、 光的入射角分布的意味;目補之背面遮光膜的情況的照明 計測用圖案。 由一半光線知、明各個2個位置 上述聚焦監視光罩之相 Τ ^ Μ 〇 FI ^ ^ , 心狀況為，在使成為背面圖案的 正万形開口圖案的一邊忌危 Ν1Λ ηΕ 土上μ 瓊長度為a，基板厚度為D，開口數為 NA，曝光光線之干涉性於押〜 / 士 · 才日才不之干涉性（coherence)為σ值 時，sirKtan—Ka/D))的佶 | / m公μ古、 0值要比照明之擴散量之I ΝΑ值（=ΝΑ X σ /投影倍率）的2倍更大。 藉此，存在有開口側的照明的最大入射角成份全部，可 通過該正方形開口圖案而到達位置計測用圖案。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，在使成為背面圖案的 正方形開口圖案的-邊長度為3，基板厚度為D，開口數為 NA，曝光光線之干涉性指標之干涉性（c〇herence)為口值 時，S1n(tan-i (a/D))的值要比照明之擴散量之ΙΝΑ值（ = ΝΑ X σ /投影倍率）的3倍更小。 當sirKtanKa/D))的值為ΙΝΑ值的3倍以上時，正方形開

528928 五、發明說明（11) 口圖案增加過大，藉此聚焦監視用單位光罩構造增大，而 無法於相同光罩上配置多數的上述單位光罩構造f因而也 無法由曝光區域内的多數點進行聚焦監視。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，在使成為背面圖案的 正方形開口圖案的短邊長度為3，基板厚度為D ’開口數為 NA，曝光光線之干涉性指標之干涉性口值 時，sinUarri (a/D))的值要比照明之擴散量之INA值（=na X σ /投影倍率）的〇 · 2倍更大。 當Sin(tan-〗（a/D))的值為ΙΝΑ值的〇·2倍以下時，曝光 線之光量將成為通常轉寫情況的百分之一以下，要將位置 計測用圖案轉寫於感光體變為困難。其結 處理能力下降。 上述聚焦監視光罩之理想狀汉反 .b t , ^ ^ 早心狀/兄為，背面圖案係為矩形遮 光膜殘留圖案。 如此即使，用矩形遮光膜殘留圖案，也可使入射2個位 置計測用圖案的曝光光線的人射方向實質上不同。 上述聚焦監視光罩之理相狀、& Μ η叙㈣里 為’在使基板厚度為D ’ 開口數為ΝΑ，曝光光線之干涉性指標之干涉性 (coherence)為¢7值時，離成Α祛 切㈤在m μ 风马月面圖案的矩形遮光膜殘 留圖案的邊的距離，在滿足稆女。·. / ΛΤΑ ^ 牡而疋 ％ AsinUairKR/D)) gINA 值 (=N A X cr /投影倍率）的R以内的铲w ^ 千^ Θ7Κ 乂内的乾圍内，為未設有遮光膜 的開口部。 藉此’可於矩形遮光膜殘留圖案外部設置僅可以充分光 量曝光位置計測用圖案的開口部。丨又直值』

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五、發明説明（12) 上述聚焦監視光 為正方形之遮光膜 如此即使使用正 位置計測用圖案的 上述聚焦監視光 案分別位於正對正 各邊中點的各表面 罩之理想狀況為， 殘留圖案。 方形遮光膜殘留圖 曝光光線的入射方 罩之理想狀況為， 方形遮光膜殘留圖 位置。 矩形遮光膜殘留圖案 案，也可使入射2個 向實質上不同。 將2個位置計測用圖 案之相互對向之兩邊 面遮光膜的情況的照明 D照明2個位置計測用 藉此，可在成為相補之不存在背 光的入射角分布的意味下由一半開 圖案各自。 在使成為背面圖案的 a，基板厚度為D，開 干涉性（coherence) 照明之擴散量之I ΝΑ 上述聚焦監視光罩之理想狀況為， 正方形遮光膜殘留圖案的一邊長度為 口數為N A，曝光光線之干涉性指標^ 為σ值時，sinUarr1 (a/D))的值要比 值（ = ΝΑχ σ /投影倍率）的2倍更大。 J此而ΐί遮光圖案側的照明的最大入射角成份完全被 *敝，而無法到達位置計測用圖案。 j ^監視光罩之理想狀況為，4使成為背面圖案的 ==光膜殘留圖案的一邊長度為a，基板厚度為" I數為=’曝光光線之干涉性指標之干涉性（c〇herence) =，sin(tarri(a/D))的值要比照明之擴散量之INA 值（ = ΝΑχ σ/投影倍率）的3倍更小。 田sin(tan (a/D))的值為ΙΝΑ值的3倍以上時，正方形開 圖案i曰加過大，藉此聚焦監視用單位光罩構造增大，而

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五、發明說明（13) 無法於相同光罩上配置多數的上述單位光罩構造，因而也 無法由曝光區域内的多數點進行聚焦監視。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為’Γ;使成為背面圖案的 正方形遮光膜殘㈣案的短邊長度為3，基板厚度為D，開 口數為NA，曝光光線之干涉性指標之干涉性（c〇herence) 為α值時，sinUafU/D))的值要比照明之擴散量之IM 值（=NA X σ /投影倍率）的〇· 5倍更大。 田sinCtanKa/D))的值為INA值的〇.5倍以下時，遮蔽部 勿k小，要確保曝光光線的非焦闌性質變為困難。其結 果’聚焦監視之圖案的檢測感度下降。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，2個位置計測用圖案 中一者係為box-in-box型標記的内盒圖案，而另一者為外 盒圖案。 藉此’可谷易測定位置計測用圖案的χ 一 y面内的位置偏 差。 上^聚焦監視光罩之理想狀況為，内盒圖案及外盒圖案 之至^任一盒緣，係由線型圖案、空間圖案、及以一定間 配置的複數孔洞圖案中任一者所形成。 5T將各種圖案用於盒圖案的盒緣。 1、A $ + I ^視光罩之理想狀況為’在使依據光阻處理及 成像條件的奮奴4

士 卞们吊數為k〗，曝光光線的波長為λ ，開口數為NA 日t ’ 内4 1¾安η t I圆茶及外盒圖案之至少任一盒緣的圖案尺寸S， 滿足式S = k Υ 〕/Μ 接此 1 χ λ /ΜΑ(〇· 3 <1^ <0· 6)。 々曰 ’可進行對應實際裝置的聚焦的測定。

第17頁 528928 五、發明說明（14) 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，2個位置計測用^ ^ 中心間的距離Μ，在使基板厚度為!），開口數為#，嗪光 線之干涉性指標之干涉性（coherence)g σ值時，此雜 之擴散量之ΙΝΑ值（ = ΝΑχ σ/投影倍率）與d值的積的〇·5 θ 大但小於4倍。 L :目丨1用 藉此，可適宜照射位置計測用圖案。當2個位襄計#負 圖案間的距離Μ為INA值X D的〇· 5倍以下時，則變為無/圖 斜照射2個位置計測用圖案各自。此外，2個位置計3 案間的距離Μ分開為I N A值X D的4倍以上之事項不具二要之 的意思’ t焦監視用單位光罩構造的尺寸增大|不於於光 程度，因而無法將多數聚焦監視用單位光罩構造龄爹 罩上。 g 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，又具備晶圓位置 量修正用光罩構造，其具有計測形成於基板表面的相立/ 置關係用的另外2個位置計測用圖案，及為使與入射上述 另外2個位置計測用圖案的曝光光線的入射方向實負上同 等而形成於基板背面所形成的遮光膜上的圖案。 藉由至少設置一個晶圓位置偏差量修正用光罩構造，於 第1次曝光後移動被曝光體以進行第2次曝光時，可計測移 動量的偏差量。 上述聚焦監視光罩之理想狀況為，晶圓位置偏差量修正 用光罩構造被形成於2個部位以上。 藉由於2個部位以上設置，晶圓位置偏差量修正用光罩 構造，還可測定被曝光體之旋轉方向的偏差量。

91111833.ptd 第18頁 528928 五、發明說明（15) 上述聚焦監視光罩之理相、 的晶圓位置偏差量修正二欠況為，形成於2個部位 配置間隔的最大值，較〗光罩構造中任意的2個構造 尺寸的一半要大。 射里的曝光區域的長度方 藉此，在1投射量的曝 、、 的情況，可增大該旋轉 品域沿旋轉方向偏差進行 上述聚焦監視光罩之理$的偏差量的檢測感度。 焦監視用單位光罩構造，4狀況為，於基板上形成i 構造的間隙為8mm以上 相鄰的2個聚焦監視用單位 藉此，可以必要之空門:以下。 距離。 1隔來計測光學系與基板名 本《明之聚焦監視方法 的聚焦對準被曝光面，而用糸2於圖案之曝光時為將光 的聚焦監視的聚焦監視方；於曝光面之光學系 監視光罩而於卜、f出罢^ 其猎由照射曝光光線於 係利用在沪朵知2先罩圖案的上述感光體表面形成的 垂直的方：ί i方向移動上述感光體表面時沿與上述 具備透射眼：ΐ的特性’來進行聚焦監視。聚焦監視 焦監視用=光線的基板及聚焦監視用單位光罩構造 膜。2他丨早位光罩構造備有2個位置計測用圖案及遮> 相 位置5十測用圖案係為形成於基板的表面用以言 用互的位置關係者。遮光膜係形成於基板的背面，立 質、使入射2個位置計測用圖案的曝光光線的入射方# 始上不同的背面圖案。若使背面圖案的尺寸為L、曝夕 '、、的波長為；I時，L/ λ成為1 〇以上。 以上 間的 向的 曝光 、個聚 光罩 .面的 學像 位置 聚焦 像， 光軸 光罩 。聚 「測 具有 J實 匕光 528928 五、發明說明（16) 根據本發明之聚焦監視方法，背面圖案的尺寸L由於係 在L/又成為1 0以上之狀態下所決定，因而可為無視繞射之 大小的大尺寸的圖案。如此，由於增大背面圖案之加工尺 寸，因而，使得聚焦監視光罩的製成變為容易。 此外，藉由如此般設置背面圖案而使入射2個位置計測 用圖案的曝光光線的入射方向實質上不同，可獲得與由普 通照明減小σ值的情況相同程度的高z方向的檢測感度。 此外，由於無減小σ值的必要，因而於聚焦監視時與裝置 圖案形成時無交換照明孔的必要。 上述聚焦監視方法之理想狀況為，其具備於基體塗敷作 為感光體的光阻的步驟；於所塗敷的光阻上曝光聚焦監視 光罩的2個位置計測用圖案的像的步驟；藉由顯像所曝光 的光阻進行圖案加工處理以形成光阻圖案的步驟；及根據 轉寫於光阻圖案的2個位置計測用圖案的各像圖案的相互 距離進行聚焦監視的步驟。 如此般藉由測定2個位置計測用圖案的各像圖案的相互 距離，可進行聚焦監視。 上述聚焦監視方法之理想狀況為，於所塗敷的光阻曝光 聚焦監視光罩的2個位置計測用圖案的像的步驟包括：於 光阻曝光聚焦監視光罩的2個位置計測用圖案的像的第1曝 光步驟；使塗敷有光阻的基體向著與光轴方向呈直角方向 移動的步驟；及於光阻曝光聚焦監視光罩的2個位置計測 用圖案的像的第2曝光步驟。在第2曝光步驟曝光於光阻的 2個位置計測用圖案中任一的像，係與在第1曝光步驟曝光

91111833.ptd 第20頁 528928 五、發明說明（17) 於光阻的2個位置計測用圖案中任一的另一像重疊。 在有聚焦偏差的情況，在第1曝光步驟所曝光的2個位置 計測用圖案中任一的像，與在第2曝光步驟所曝光的2個位 置計測用圖案中任一的另一像，係指相互逆向偏差配置於 X - y面内。因此，利用測定該X - y面内的偏差量可進行聚焦 監視。 上述聚焦監視方法之理想狀況為，2個位置計測用圖案 分別為box-in-box型標記的内盒圖案及外盒圖案者。 如此般藉由使用b ο X - i η - b ο X型標記，可容易測定各像圖 案的X - y面内的偏差量。 上述聚焦監視方法之理想狀況為，測定轉寫於光阻圖案 的2個位置計測用圖案的各像圖案的相互距離的步驟，係 使用由取入2個像圖案的畫像進行晝像處理來檢查重疊之 位置偏差的重疊檢查機來進行。 藉此，可精度良好地測定位置偏差。 上述聚焦監視方法之理想狀況為，測定轉寫於光阻圖案 的2個位置計測用圖案的各像圖案的相互距離的步驟，係 藉由使用掃瞄型電子顯微鏡來觀察2個像圖案的位置來進 行。 藉此，可更為容易測定位置偏差。 上述聚焦監視方法之理想狀況為，2個位置計測用圖案 係構成為使藉由一體安裝於曝光裝置的圖案位置檢測機構 可讀取2個位置計測用圖案中至少任一的像圖案。 藉此，可以簡易構成的裝置進行計測。

C:\2D-CODE\91-O8\91111833.ptd 第21頁 528928 五、發明說明（18) 上述聚焦監視方、本 曝光步驟所曝光的ί之理想狀況為’將通過顯像第1及第2 測定被钱刻的光阻^而獲得的光阻圖案作為光罩，藉由 視。 圖水下層的導電層的電阻來進行聚焦監 藉由如此般測定番 上述聚焦監視方：特性即可進行聚焦監視。 向呈直角方向移動的2理想狀況為，計測使基體與光軸方 光步驟中曝光於光胆^驟的基體移動量的誤差。從第2曝 第1曝光步驟中曝弁的2個位置&十測用圖案中任一的像與 另一像的位置偏差旦；光阻的2個位置計測用圖案中任一的 藉此，由於可減L1減去移動量的誤差。 行聚焦監視。 夕動量的誤差，因而可精度良好地進 上述聚焦監視方、、表 、 晶圓位置偏差量修^理想狀況為，聚焦監視光罩又具備 表面的相互位置關在用光罩構造，其具有計測形成於基板 使與入射上述另用的另外2個位置計測用圖案，及為 方向實質上同等而犯位置計測用圖案的曝光光線的入射 案。上述另外2個位^成於基板背面所形成的遮光膜上的圖 而曝光於光阻上”一叶測用圖案係由第1及第2曝光步驟 用圖案中任一者曝：J1'曝光步驟中上述另外2個位置計測 驟中上述另外2個位"V斗光阻而形//圖案，與第2曝光步 形成的圖案的位置偏乂測用圖案中另-者曝光於光阻而 藉此，由於可計f移動量的誤差。 行聚焦監視。 動里的次呈’因而可精度良好地進

528928 五、發明說明（19) 上述聚焦監視方法之理想狀況為，改變曝光裝置的量使 用曝光於光阻的多個投射圖案重新求得圖案的位置偏差量 與量的關係，根據所計測之圖案的偏差量及該關係求得聚 焦偏差量。 如此般可校正聚焦偏差量。 本發明之聚焦監視用裝置係為於圖案之曝光時為將光學 像的聚焦對準被曝光面，而用於計測被曝光面之光學系位 置的聚焦監視的聚焦監視用裝置，其具備有聚焦監視光 罩、照明光學系以及投影光學系。聚焦監視光罩形成有圖 案。照明光學系係為利用曝光光線照射聚焦監視光罩者。 投影光學系係為將聚焦監視光罩的圖案像投影於感光體 上。聚焦監視光罩具備透射曝光光線的基板及聚焦監視用 單位光罩構造。聚焦監視用單位光罩構造備有2個位置計 測用圖案及遮光膜。2個位置計測用圖案係為形成於基板 的表面用以計測相互的位置關係。遮光膜係形成於基板的 背面，且具有用以使入射2個位置計測用圖案的曝光光線 的入射方向實質上不同的背面圖案。若使背面圖案的尺寸 為L、曝光光線的波長為λ*時’ L / λ成為1 0以上。 根據本發明之聚焦監視用裝置，背面圖案的尺寸L由於 係在L/ λ成為1 0以上之狀態下所決定，因而可為無視繞射 之大小的大尺寸的圖案。如此，由於增大背面圖案之加工 尺寸，因而，使得聚焦監視光罩的製成變為容易。 此外，藉由如此般設置背面圖案而使入射2個位置計測 用圖案的曝光光線的入射方向實質上不同，可獲得與由普

C:\2D-CODE\91-O8\91111833.ptd 第23頁 528928 五、發明說明（20) ---- 通照明減小（7值的移相聚焦監視方法相同程度的高Z方向 的檢測感度。此外，由於無減小σ值的必要，因而於聚焦 監視時與裝置圖案形成時無交換照明孔的必要。 本發明之裝置之製造方法，其特徵為：使用上述各形態 中任一記載之聚焦監視方法。 Μ 藉此’因光罩製成容易且不需要進行照明孔的交換，更 且可形成Ζ方向的檢測感度高的聚焦監視，因而可 價且精度高的圖案。 成嚴 上述裝置之製造方法之理想狀況為，使用上述於 方法形成的裝置係為半導體裝置。 W£ 上述裝置之製造方法也適合於如薄膜磁頭或液晶顯示元 件的可使用半導體製造製程而製造之裝置的製造，但是其 也同時適用於半導體裝置之製造。 八 魏佳實施形態之描沭 以下’參照圖式說明本發明之實施形態。 (實施形態1 ) 首先’說明本實施形態的聚焦監視方法的原理。 芩照圖1 ，本實施形態的聚焦監視方法中，使用且 成於背面遮光膜5c的圖案（以下稱為背面圖案)5d的聚，、監 :ί ί 5美：聚上監視光罩5具有透射曝光光線的基板5 a及 表面的2個位置计測用圖案5b]、％及藉

形成的平隹臣七i目从ϋσ / W 月面的遮光膜5 C 办成的承焦I視的早位構造（虛線框所圍住 如圖2所示’該背面開σ圖案5d £域Q)。 战為遮蔽原來分別

528928 五、發明說明（21) 射2個位置言十測> ^ a, .. ^ 卞、]用圖案％、5b2的曝光光線51的一部分， 僅恥射剩餘部分。 參照圖1 ，位晉斗、B, 背面開〇圖宰5(1的弁1用圖案5bl、5b2各自’係挾持住通過 ^ h 0先軸（A-A線）而相互配置於兩側。因 此’通過为面開口圖安 ^ 固案入射到位置計測用圖案51^的曝 无无、、果Id 1的入^副·方a ^ ώ 了万向與入射到位置計測用圖案5¾的曝光 无輝^ D 1的入射方命知 口圖案5d的光軸A_A呈二同。尤其是，相對於通過背面開 AA，主、、0 尤神A A呈對稱配置位置計測用圖案5士、5d9 △ ^ 入射位置計測用圖案5(1!的曝光光線5 1的入射方 口 =入射位置計測用圖案5屯的曝光光線5丨的入射方向係 相對於光轴方向A — a相互對稱。 ’、 該背面開口圖案5“勺開口尺寸為L〇，於照 :曝光光線51的波長為A時，形成滿足⑴入心的丸條罩5 本K施形態的聚焦監視方法中，從該光罩5的背面眧射 曝光光線51。藉此，入射於光罩5的曝光光線51中僅 斜成份的曝光光線分別照射位置計測用圖案5bi、5b 1 ' 土。因此’藉由各位置計測用圖案5b]、％所繞射的2繞 光2，成為通過投影透鏡19a、19b與瞳面光圈25 &、 向成像於感光體2 1 b (例如光阻）。 斜方 感光體21a表面的圖案像由於係藉由照射光的傾 的入射而形*，因此，若向z方向（光車由Η方向）移方曰向 21 ’則在感光體21b的表面向x_y方向（與光軸a :: 向)移動。具體而言，若使晶圓21呈接近光罩5狀向广方的向方

C:\2D-C0DE\91-08\91111833.ptd 第25頁 528928 五、發明說明（22) _ 移動，位置計測用圖案5 b 光體21b的表面上移動。此2 *的各像呈相互分開狀在感 向z方向移動，則位置計：使晶圓21呈離開光罩5狀 近狀在感光體2 1 b的表面移動:案5 bl、5 b2的各像呈相互接 由於藉由晶圓2 1的z方向的 置計測用圖案5b!、5b2的像的動，成像於感光體21b的位 寫該圖案時的聚焦偏差（7古=對位置關係，即可檢測出轉 其次，具體說明有關本實 ） 焦監視光罩。 乂怨的聚焦監視用裝置及聚 蒼照圖3，該聚焦監視用裝 裝置（步進機）相同的構成，糸為〃、有與縮小投影曝光 於晶圓21表面的光阻2 lb。今取5小光罩5上的圖帛而投射 11至光罩5之圖案為止的照明二：監視 '裝置具有從光源 晶圓2 1為止的投射光學系。子糸，及從光罩5之圖案至 照明光學系具有作為光源 透鏡18、蠅眼透鏡13、光圈147二燈二、二射： 暗式光圈15及反射鏡17。此外Λ先透鏡16a，16b，16c、 19a、19b，及瞳面光圈25。 ’史射光學系具有投影透鏡 反；二首•先，從水銀燈U發射的光lla，藉*

光。其次，光na通過聚光透^ nmV而成為單波長的 - π、# >« Q 鏡分別入射蠅眼透鏡W 的各蠅眼構成透鏡13a ’隨後通過光圈14。 在此，光ub顯示由幻個绳眼構成透鏡ua製成的光 第26頁 C:\2D-C0DE\91-08\9ini833.ptd 528928 五、發明說明（23) 路’光1 1 c顯示由繩眼透鏡1 3製成的光路。 通過光圈14的光11a在通過聚光透鏡16a、暗式光圈15及 聚光透鏡16b後，藉由反射鏡17按指定角度進行反射。 一藉由反射鏡1 7所反射的光11 a，在透射聚光透鏡1 6 c後均 句地照射形成指定圖書的光罩5的全面。隨後，光11 a藉由 投影透鏡1 9 a、1 9 b縮小為指定的倍率，曝光於半導體基板 21a上的光阻2ib。 蒼照圖4A、圖4B及圖5，於透射曝光光線的基板5&的表 面’形成具有2個位置計測用圖案5bi、5b2的遮光膜51)。此 外’基板5a的背面形成具有圓形的背面開口圖案5(1的遮光 膜5c。從該2個位置計測用圖案5bi、5b2與具有背面開口圖 案5 d的遮光膜5 c構成聚焦監視光罩用單位光罩構造。 > 2個位置計測用圖案5bi、5b2分別為對應b〇x一 in_b〇x型標 。己的内盈圖案及外盒圖案者。成為内盒圖案的位置計測用 圖案5b〗係為略正方形的開口圖案，成為外盒圖案的位置 計測用圖案5b2係為正方形框狀的開口圖案。背面開口圖 案5d係形成為將正對連結該2個位置計測用圖案5t^、5匕的 假想線的中間點以的背面的點c2作為中心的圓形。 該背面開口圖案5d的開口尺寸L〇( = 2r)，係形成為將照 射於忒光罩5的曝光光線的波長為久時，滿足L 〇 /入^ 1 〇的 條件。 e玄月面開口圖案5 d係共同設於2個位置計測用圖案5 、 5b2。在此，「共同设於」係指「設為可從i個背面開口圖 案5d照射光於2個位置計測用圖案5bi及51)2的雙方」的意

第27頁 528928 五、發明說明（24) 味 此外，上述之「正對」係指點c 2為位於光罩5表面的中 心點c 1的光軸方向背面的點的意味。 再^，說明本實施形態之具體聚焦監視方法。 本具鉍形恶之焦監視方法中，例如使用圖6所示的輪 帶照明光圈來作為圖3的聚焦監視用裝置的光圈14。此 時’從光罩5的位置計測用圖案卟見到設於光罩5背面的 背面開口圖案5d的圖為圖7，從光罩5的位置計測用圖案 5b2見到設於光罩5背面的背面開口圖案5d的圖為圖8。 =7及圖8所示，背面開口圖案以係為圓形，將通常的 光圈用於光圈14的情況’從圓形的背面開口圖案5d全體^ 光分別照射於位置計測用圖案叫及％。沐而，於 圖6所示的輪帶照明光圈14的情況’如圖9 所_ 為從除去背面開口圖案5(1的圓形區域的—二不，成 方的陰影區域)的剩餘區域且由傾斜方向二二 位置計測關案5bl及5b2各自。於是，如線於 位置計測用圖案51^及51)2繞射的繞射光， g由各 19a、19b與瞳面光圈25從傾斜方向成像於、透鏡 又，如圖7及圖8所示的同心的2重圓， ^ 時照明光入射之角度方向。 ^不右無遮光膜 在曝光box-in-box型標記圖案的情况， 光。簡言之’如上述進行第丨次曝光後，如圖了偏差曝 示，在藉由x-y載台在x-y面内移動（錯開ϋ %下部所 2次的曝光。該第2次的曝光係與第}次 曰曰 後進行第

C: \2D，CODE\91-08\911] 1833.ptd 第28頁 嗓九相同的方法進 528928 五、發明說明（25) " '—*— 仃。藉此，例如使由第1次曝光中所曝光的内盒圖案位 於由第2次曝光中所曝光的外盒圖案5b2中，即可形成 box—in—b〇x 。 人更為具體而言，利用第1次的曝光，如圖丨丨A所示，將内 盒圖案之位置計測用圖案5b曝光於光阻21b。隨後，如上 述般移動晶圓2 1。隨後，利用第2次的曝光，如圖；[丨B所 不’在位置計測用圖案5]^所曝光的區域來曝光成為外盒 圖案之位置計測用圖案5b2。隨後，顯像光阻2 1 b。藉此， 如圖12A、圖12B所示的内盒圖案22位於外盒圖案23内的 box-in —box的圖案形成於光阻2ib。 在此，如圖1所示，形成形成上述box-in-box的内盒圖 案2 2的光學像的光線呈向右下方方向入射於光阻2丨匕，形 成形成上述box-in-box的外盒圖案23的光學像的光線呈向 左下方方向入射於光阻2 1 b。因此，於曝光時有的情況， 呈相互偏移形成内盒圖案22與外盒圖案23。 圖1中’曝光時晶圓21比最佳聚焦位置例如更向光罩5側 偏移時’如圖1 2B所示，内盒圖案2 2係形成為比最佳聚焦 時更向右側偏移，外盒圖案23係形成為比最佳聚焦時更向 左側偏移。 又’圖1 2 β中’以虛線顯示最佳聚焦時的内盒圖案2 2及 外益圖案2 3的各位置’以實線顯示某個狀態下的内盒圖案 22及外盒圖案23的各位置。 接著’測定如上述般形成的内盒圖案2 2及外盒圖案2 3的 間隔xl、x2。從此等值求得最佳聚焦時的内盒圖案22及外

C:\2D-CODE\91-O8\9ini833.ptd 第29頁 528928 五、發明說明（26) 盒圖案2 3的間隔X 3 ( = ( X1 + X 2 )/ 2 )。利用求得該間隔X 3與間 隔xl或x2的差，即可知道内盒圖案22及外盒圖案23的橫移 動量（位置偏差量）。 利用將該橫移動量與預先測定的橫移動量與聚焦的關係 進行核對，即可檢測出聚焦偏差。隨後，根據該聚焦偏 差’利用調節晶圓2 1的z方向位置即可獲得最佳聚焦。 又，上述橫移動量與聚焦的關係，係利用改變曝光裝置 的偏移（〇 f f se t)量並使用曝光於光阻的多個投射圖案，可 事先藉由求得圖案的位置偏差量與聚焦偏差量的關係來獲 得。 ， 此外，圖1 1 A、圖1 1 B中，雖說明有關將光阻2丨b二重曝 光後進行顯像的情況，但是，也可利用重複2次曝光後顯 像的步驟來圖案加工光阻2 1 b。簡言之，也可利用第i次曝 光—第1次顯像—晶圓2 1的移動第2次曝光〜第2次顯像 的步驟來圖案加工光阻2 1 b。 a ” 參照圖13A，首先，藉由^次曝光將成為内盒圖案的位 置計測用圖案5b】曝光於光阻2 1 b。隨後進杆错n ^ μ弟1次的顧 像。藉此，如圖1 3B所示，將内盒圖案22形忐认t… 〜成於光阻2 ] h。 在形成該内盒圖案2 2的狀態下在X - y面内向伊 』價方向蔣备曰 圓2 1。於是，如圖1 3 C所示，作為第2次曝光重聂、^ 盒圖案2 2的區域進行成為外盒圖案的位置舛且於t成内 DT測用圖奉R h 的曝光。隨後，藉由於光阻2 1 b進行第2次_你 ^ 2 …、只像，如圖 1 2A、1 2B所示，形成外盒圖案23而形成光阻圖案 又，如此般2次重複曝光後進行顯像的步 乂鄉的情況，也

528928 五、發明說明（27) 與顯像後的聚焦監視用的處理進行2次曝光後進行1次顯像 的上述情況相同。 接著’說明在上述第1次曝光與第2次曝光間移動晶圓2 i 時的修正晶圓2 1的位置對準誤差的方法。 於偏移之2重曝光中，藉由第2曝光將形成於光罩上的不 同位置上的第2圖案形成於由第1曝光所形成的第1圖案 上’於重疊時，使晶圓2 1僅移動對應上述第1圖案與第2圖 案的光罩上的位置關係的距離，進行第2曝光。但是，此 時，若晶圓移動量未正確達到上述距離，則上述第1圖案 與第2圖案相互成為偏移的狀態。如上所述，藉由第1圖案 與第2圖案的相互位置偏移來檢測的本方法中，由該晶圓 的移動量引起的誤差也被認作為聚焦偏差，因而，於實際 之量的計測會產生誤差。 τ 圖1 4為概略顯示藉由使用附製於相同光罩上的其他光罩 構造來計測該晶圓移動量的誤差，並用以修正該晶圓移動 量的誤差造成的表面上的聚焦偏差的聚焦監視光罩的構成 的剖面圖。參照圖1 4，該光罩5除具有上述位置計測用圖 案5 b〗、51½，及具有背面開口圖案5 d的遮光膜5 c的聚焦監 視用單位光罩構造Q外，形成有2組以上的晶圓位置偏、差^量 修正用光罩構造N ° 該晶圓位置偏差量修正用光罩構造N具有形成於基板5& 的表面側的一對位置計測用圖案5ei、5e2。該晶圓位置偏 差量修正用光罩構造N中，為使入射該一對位置計測用圖 案5 e1、5 的曝光光線的各入射方向實質相同，於基板5 &

C:\2D-C0DE\91-08\91111833.ptd 第31頁 528928 五、發明說明（28) 的兔面側不形成遮光膜而位有大開口圖案。 使用如上述圖1 4所示的光罩5的晶圓旦 、，、 的表面ii 臂隹偏# 欠X / 里的纟吳差造成 〇表面上的水焦偏差的修正，係如圖i 5所示

圖15，使用具有一對位置計測用圖宰 丁 , W 光罩5推扞筐1 4α 士 系^ 5e2的聚焦監視 尤單b進订弟1认曝先。此時，雖從傾斜方 於2個位置計測用圖案5bi、叫，但藉由曝？ ” 明於一對位置計測用圖案5e 5 平均如所％分布照 從光軸方向的照明成分的情況相同。㈠圖所示與僅具 該第1次曝光後’顯像光阻21b、或不顯像， 21。該移動之進行係使第i次曝光中位置計測用圖案 曝光的區域與第2次曝光中位置計測用圖案所曝光的 域重疊，且、使第1次曝光中位置計測用圖案h所晛二 區域與第2次曝光中位置計測用圖案5ez的曝光區域重疊。 該移動後，第2次曝光係與第1次曝光相同地來進行=产 後，顯像光阻21b。於是，測定藉由所顯像的光阻圖^案以^ 的第1次曝光的位置計測用圖案5 e〗的像圖案與藉由@第欠 曝光的位置計測用圖案5¾的像圖案，並求出二者的位$ 偏差量L2。由於藉由位置計測用圖案5ei、5心所形成的像 並不會由於？1X焦而沿橫方向偏差的情況，因而該位置偏差 量L 2顯示了晶圓2 1的移動誤差。利用從上述所求得的2個 位置計測用圖案5 、5 h的橫向移動量（位置偏差量）減去 如此檢測出的移動誤差，即可正確測定散焦造成的橫移動 量 ° 又，上述中，雖說明了使用box-in-box型圖案的情況，

528928 五、發明說明（29) - 但是，即使不使用box _ in-box型圖案也可藉由如下方法進 行聚焦監視。 ' 參照圖1 ，成像於位置計測用圖案5b]、si的光阻2丨b的 像，係由於晶圓21的z方向的移動而向圖中橫方向（X — y方 向）移動。因此，測定成像於位置計測用圖案51)1、5匕的圖 案間隔L1 ，利用對照預先測定的晶圓2丨的z方向位置^間 隔L1的關係，即可檢測出聚焦偏差。 ”曰 此外，該方法以外，也可藉由測定如下述的圖案 來進行聚焦監視。

參照圖16A、圖16B及圖17，該光罩5中，與圖4A、圖4β 之構成相同，於基板5a的背面形成具有背面開口圖 合 遮光膜5。。此外，於基fe5a的表面形成具有大致對稱配】 於背面開口圖案5d的2個開口圖案卟 的遮 使用如此之光罩5，藉由π— ^ 於光阻21b。具體而言，如圖原理，2重偏移而曝光 後，沿橫方向("方向)示’於施以第1次曝光 第2次曝光。藉由該2重偏移暖曰曰胃1 ’如圖1 8B所不’施ΰ

寫於光阻(負型）。又，it ’可將圖18C所示圖案轉 罩，蝕刻光阻圖案下層的導φ^ J ^ 1 口系作為4 藉此，將圖1 8C之圖案轉育、進灯圖案加工。 上的圖18C之中央圖案的細：^導電膜上。轉寫於導電膜 係藉由第1次曝光的開口圖宰σ刀（線寬W的部分）的右緣， 2次曝光的開口圖案51^所幵/成2所形成，且左緣係藉由第 第！次曝光中的圖案轉寫位7置成;因此，藉由聚焦偏差，在 夏與第2次曝光中的圖案轉寫七

C:\2D-C0DE\91-08\9im833.ptd 528928 五、發明說明（30) 置產生有位置偏差的情況，細線部分的線寬⑼便產生變 動。由於該線寬W之變動，該導^層圖案的電阻值發生變 化，利用測定該電阻值即可測定^焦、偏差 本發明者等使用本實施形態的方法實際上改變晶圓的z 方向的高纟，來計測此時的2個位置計測用圖案的相互位 置偏差。圖1 9顯示該結果。 又，該計測係將聚焦監視光罩曝光於光阻用的曝光機的 開口數NA為0.68，且使用〜^0·65/0·85的輪帶照明 ί照圖19，可知若晶圓的z方命的高度變化1 _，則圖 案相互移動約0.”m。藉此’本實施形態之聚焦監視方法 之Z檢測感度為0.9，可知其檢測感度較習知移相聚焦監視 之Z檢測感度更高。 接著，說明有關圖4所示光罩5的背面開口圖案5 d的半徑 r的尺寸。 參照圖20，使背面開口圖案的開口半徑為r，基板5a 厚度為D，開口數為ΝΑ，曝光光線之干涉性指標之干涉性 (coherence)為σ值時，其sirKtanKr/D))的值要比照明 之擴散量之INA值（=NA X σ /投影倍率）小之情況較佳。 上述sirKtan-Kr/D))係指通過背面開口圖案“照射於位 置計測用圖案5b!(或5b2)的光成分的擴散尺度的咅、思。以 下說明該情況。 ~ ~ 口圖案5d照射於位置 必時’該光成分的擴 參照圖2 0，首先，當將通過背面開 計測用圖案5 b〗（或5 h )的光的角度為

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528928 五、發明說明（31) 散尺度可由sin( 0/2)來表示。該0大致等於通過背面開 口圖案5 d照射於光軸方向的光角度义。這是因為背面開口 圖案5d的半徑r比基板5a的厚度D充分的小（]}>>r)，且、 正對背面開口圖案5 d的中心的表面的點g與位置計測用圖 案5 h (或5b2)的中心的距離d比基板5a的厚度D充分的小（D > > d )的原因。

於是，通過背面開口圖案5d入射光軸方向的光成分的擴 散尺度可由sin( χ/2)來表示，該z/2等於sin(tairl(r/D ))° 如上述，通過背面開口圖案5d照射於位置計測用圖案 5b】（或5t>2)的光成分的擴散尺度sin(必/2)經由下式而成為 等於 sirUtarrKr/D))。 ' sin( 0/2)= sin( ^/2)= s i η (t an'1 ( r / D)) 此外，照明擴散量之I N A值於圖2 0中表示為s i n ( 0 )。藉 此，sinUarr1 (r/D))較INA值小之事項顯示可將沿光軸方曰 向入射至位置計測用圖案5 b!(或5 h )的光成分（角度2 0 )的 一部分遮蔽掉的背面開口圖案5 d的半徑r。 簡言之，若sirKtarr1 (r/D))的值為INA值以上時，藉由 背面開口圖案5d的配置位置，則無法遮蔽掉入射至位置 測用圖案5b!(或5b2)的曝光光線的一部分，從而無法使入° 射至2個位置計測用圖案5b]、5t>2的曝光光線的入射方 同。 冋不 此外，s i n (t a rr1 (r / D))的值最好較I n A值的〇 · 1倍要大 這是因為若3丨11(^311-1(1'/0))的值較1^^值的〇.1倍要小時

528928 五、發明說明（32) 曝光光量成為通常轉寫情況之百分之一，使將位置計測用 圖案54 (或5b2)轉寫於感光體之事項變為困難，而造成聚 焦用計測能力下降的原因。 又，本實施形態中，如圖4所示，雖說明了共用地將1個 背面開口圖案5d設成相對於2個位置計測用圖案5b】、5b2的 構成，但是，光罩之構成並不僅限於此，如以下之實施形 態2之說明，也可分別對應於2個位置計測用圖案5b:、5b2 設置2個背面開口圖案。 (實施形態2) 參照圖2 1 A、圖2 1 B及圖2 2，該聚焦監視光罩5中，分別 對應於2個位置計測用圖案5 b!、5 b2設置2個背面開口圖案 5 d!、5 d2。藉此，如圖2 2所示，各位置計測用圖案5 b!、5 b2 係藉由分別通過背面開口圖案5山或5 d2的光成分進行照 此等2個背面開口圖案5 d!、5 d2的各直徑L 0係當照射於該 光罩5的曝光光線的波長為又時’滿足L 〇 /又—1 〇的條件。 2個背面開口圖案5 d〗、5 d2係配置為對於正對連結2個位 置計測用圖案5 b!及5 b2的假想線（E 0 - E 0 )的中心點c 1的背面 側的點c2，呈相對稱。此外，2個背面開口圖案5山、5d2係 對稱配置於將連結2個位置計測用圖案51^及51)2的假想線 (EO-EO)的垂直二等分線（E卜E1)投影於基板5a的背面的假 想線（E2-E2)。 此外，係設定為使2個背面開口圖案5屯、5d2各個離假想 線（E 2 - E 2 )的距離，比2個位置計測用圖案5 h、5 b2各個離

528928 五、發明說明（33) 假想線（E 1 - E1 )的距離要長。因此，僅從背面開口圖案5 士 將光照射於位置計測用圖案51^ ，僅從背面開口圖案5d2將 光照射於位置計測用圖案5b2。 簡言之，如圖2 3所示，從位置計測用圖案5bi見到基板 5a之背面侧時，可對位置計測器用圖案5bi照射曝光光線 的範圍内，僅分布背面開口圖案5中。此外，如圖24所 示，從位置計測用圖案5b2見到基板5a之背面側時，可對 位置計測用圖案5 h照射曝光光線的範圍内，僅分布背面 開口圖案5d2。 在使用圖21A、圖21B及圖22所示聚焦監視光罩5的情 況，也可由曝光光線中之不同的傾斜方向的成分來照射2 個位置计測用圖案5 b!、5 b2各自。因此，可與使用圖4 a、 圖4 B所示之光罩5的情況相同，進行聚焦監視。 此外，如以下之實施形態3之說明，聚焦用光罩也可為 從2個背面開口圖案5山、5屯分別照明2個位置計測用圖案 5 h、5 b2的構成。 (實施形態3 ) 蒼照圖2 5 A、圖2 5 B及圖2 6，該光罩5中，係設為2個背面 開口圖案5 4、5屯各個離假想線（E 2 - E 2 )的距離，較2個位 置計測用圖案、5b£各個離假想線（E2-E2)的距離要短。 由於如此般配置2個背面開口圖案5屯、5屯，如圖26所 示’位置計測用圖案5 b!係藉由通過背面開口圖案5 士及5 d 的雙方的曝光光線進行照射，此外，位置計測用圖案5b 也係藉由通過背面開口圖案5山及54的曝光光線進行照

528928 五、發明說明（34) 射。 簡言之，如圖2 7所示，從位置計測用圖案5bi見到基板 之背面側時，可對位置計測用圖案51^照射曝光光線的 辜巳圍内，分布著背面開口圖案5屯及5 d2。此外，如圖2 8所 不’從位置計測用圖案5b2見到基板5a之背面側時，可對 位置計測用圖案51½照射曝光光線的範圍内，分布著背面 開口圖案5中及5七。 關於此以外之構成，由於大致與圖2 1 a、圖2 1 B及圖2 2所 示構成相同，則對相同構件賦予相同的元件編號，並省略 該說明。 該圖25A、圖25B及圖26所示光罩5中，也可由曝光光線 中之不同的傾斜方向的成分來照射各個2個位置計測用圖 案δ、、5b2，因此，可與使用圖4A、圖仙所示之光罩5的情 況相同，進行聚焦監視。 此外，圖4 A、圖4 B圖5中，說明了將圓形開口圖案作為 背面圖案的情況，也可如以下之實施形態4之說明，採用 圓形的遮光膜殘留圖案。 (實施形態4) 參照圖29A、圖29B及圖30，於基板5a的背面形成構成圓 形遮光膜殘留圖案5d的遮光膜5c。此外，在與該圓形遮光 膜殘留圖案5d的形成區域對向的基板5&的表面區域内配置 2個位置計測用圖案51^、5b2。 此等遮光膜殘留圖案5d的直徑計係當照射於該光罩5的 曝光光線的波長為又時，滿足r /久-1 〇的條件。

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又’關於此以外之構成，由於大致斑d A %人级興圖4a、圖4B及圖5 所示光罩的構成相同，因而對相同構件觥 々日N稱幵紙予相同的元件編 號，並省略該說明。 該光罩5中，2個位置計測用圖案5bi、5b2的雙方，係配 置於與該圓形遮光膜殘留圖案5(1的形成區域對向的基板4 的表面區域内。因此，此等2個位置計測用圖案讣】、5匕各 自，如圖30所示，係藉由曝光光線的不同傾斜方向成分2進 行照射。 簡言之，如圖3 1所示，在從位置計測用圖案5bi見到基 板5a之背面側時，遮光膜殘留圖案5d僅位於可照射曝光光 線於位置計測用圖案5 b!的區域内的局部。此外，如圖3 2 所示’在伙位置什測用圖案5 h見到基板5 a之背面側時， 遮光膜殘留圖案5 d僅位於可照射曝光光線於位置計測用圖 案5 b2的區域内的局部。 该光罩5之構成中，如上述也可從相互不同的傾斜方向 照射曝光光線於2個位置計測用圖案5 h、5 b2雙方，因此， 可與使用圖4A、圖4B及圖5所示之光罩5的情況相同，進行 聚焦監視。

又’理想情況為在使圓形遮光膜殘留圖案5d的半徑為r 時，sinUarrKr/D))的值要比ιΝΑ值小。若sin(tarrl(r/D ))值為I N A值以上時，會根據圓形遮光膜殘留圖案5 d的配 置位置的不同’有時會變為無法對位置計測用圖案5bi、 5 b2以入射的曝光光線的一部分予以照射，從而無法使入 射至2個位置計測用圖案5bl、5b2的曝光光線的入射方向不

C:\2D-CODE\91.08\91111833.ptd 第39頁 528928 五、發明說明（36) 同。 此外，最好使s i n (t a rr1 ( r / D))的值要比I N A值的〇 · 5倍更 大。當sinCtarrKr/D))的值為INA值0.5倍以下時，遮蔽部 分變小，要確保曝光光線的非焦闌性質變為困難，其結 果，聚焦監視之圖案的檢測感度下降。 此外，圖4 A、圖4 Β圖5中，說明了將圓形開口圖案作為 背面圖案的情況，也可如以下之實施形態5之說明，採用 矩形的遮光圖案。 (實施形態5 ) 參照圖33A、圖33B及圖34，於基板5a的背面形成構成矩 形遮光膜殘留圖案5d的遮光膜5c。此外，在與該遮光膜殘 留圖案5 d的形成區域對向的基板5 a的表面區域内配置2個 位置計測用圖案5、5 。 此等遮光膜殘留圖案5 d的1邊長度a，係當照射於該光罩 5的曝光光線的波長為又時，滿足a / λ - i 〇的條件。 又’關於此以外之構成，由於大致與圖4A、圖4B及圖5 所示光罩的構成相同，因而對相同構件賦予相同的元件編 號，並省略該說明。 該光罩5中，2個位置計測用圖案5bi、5b2的雙方，係配 置於與該矩形遮光膜殘留圖案53的形成區域對向的基板5& 的表面區域内。因此，此等2個位置計測用圖案、5b2各 自’如圖3 4所示，係藉由曝光光線中的不同傾斜方向成分 進行照射。 簡言之’在從位置計測用圖案5bi見到基板5a之背面側

C:\2D-CODE\91-O8\91111833.ptd 528928 五、發明說明（37) 日守’遮光膜殘留圖案5 d僅位於可照射曝光光線於位置計測 用圖案5b!的區域内的局部。此外，在從位置計測用圖案 見到基板5a之背面側時，遮光膜殘留圖案5d僅位於可 照射曝光光線於位置計測用圖案5b2的區域内的局部。 該光罩5之構成中，如上述也可從相互不同的傾斜方向 照射曝光光線於2個位置計測用圖案5bi、5b2雙方，因此， 可與使用圖4 A、圖4B及圖5所示之光罩5的情況相同，進行 聚焦監視。 又j理想情況為，離構成遮光膜殘留圖案5d的外形的邊 j距離，在滿足Sin(tan-1(R/D)) -INA值的關係的r以内的 I巳圍内’為未形成遮光膜的開口部。藉此可以充分的光量 曝光2個位置計測用圖案5b、5b2。 、此士外，理想情況為，在使遮光膜殘留圖案5d的短邊長度 為a時，sin( tair1 (a/D))的值要比ina值的0· 5倍大。若又 sinUanlr/D))值為INA值的〇·5倍以下時，遮蔽部分變 小’要確保曝光光線的非焦闌性質變為困難，其結果，聚 焦監視之圖案的檢測感度下降。 此外，圖4A、圖4B以及圖5中，說明了將圓形開口圖案 作為背面圖案的情況，也可如以下之實施形態6之說明，、 採用矩形的開口圖案。 (實施形態6 ) 參照圖35A、圖35B，於基板5a的背面形成構成矩形開口 圖案5d的遮光膜5c。矩形開口圖案5d係形成為將正對連妗 該2個位置計測用圖案5bi、5b2的假想線的中間點cl的背面

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528928 五、發明說明（39) 圍内，來形成遮光膜的遮蔽部。藉此，可僅入射來自矩/ 開口圖案5d的照明光，從而可以極大地確保曝光光線=$ 焦闌性質。 邱 此外，理想情況為，在使矩形開口圖案5d的短邊長度 a時，sinUarr〗（a/D))的值要比INA值的〇· 2倍大。若又…、 smUarrKr/D))值為INA值的0.2倍以下時，曝光光^線之 量持成為通常轉寫情況的百分之一左右，要將位置計測 圖案轉寫於光阻變為困難，其結果，聚焦的計測處理 下降。 7 (實施形態7 ) 茶照圖36A、圖36B及圖37，本實施形態之聚焦監視光 罩，與圖35A、圖35B所示構成比較，其不同之處是其各個 位置計測用圖案、5b2，係位於正對正方形開口圖 相互面向的2邊的各中點（c3、c4)的基板表面側。’、 又，關於此以外之構成’與上述圖35A、圖35b所示構成 大致相同’因而對相同構件賦予相同的元件 該說明。 本實施^態中’ 2個位置計測 於正對正方形開口圖案的邊的中點(c3、c4的基；二 側。因此，如圖37所示，『η ^」土极衣® π 以的Λ本氺綠 知射於各個2個位置計測用圖案 5 b〗、5 b2的曝光光線的如社从、 1 V .. ^ ]相補的大約一半曝光光線係由遮光 膜5 c所遮敝，而剩餘的_生s t 丄μ阁安π ru ° +曝光光線則分別照射於各位置 計測用圖案5 h 、5 b2。 此外，該光罩5中，太" 在攸位置計測用圖案51^觀察基板5a

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五、發明說明（40) 的背面側的情況時’如圖38所示，位有正方形開口圖案 5d。此外，在從位置計測用圖案5b2觀察基板5&的背面側 的情況時’如圖39所示，位有正方形開口圖案“。因此， 在採用圖6所示輪帶照明光圈1 4來作為圖3之光圈〗4的情 況，照明位置計測用圖案5b】的光，如圖4〇所示，僅為^ 帶照明的右半側的光’而照明位置計測用圖成: 光線’如圖41所示’僅為輪帶照明的左半側的昭2明光+。 藉此，位置計測用圖案51^、5¾各自成為被從不同的傾 斜方向照射，與實施形態1相同可進行聚焦監視。 在曝光圖36A、圖36B及圖37所示光照5的情況，其理邦、 情況為，在使基板厚度為D，開口數為^^，曝光光&之^ 涉性指標之干涉性（coherence)為σ值時，離成為背面開 口圖案的外形的邊的距離，在滿足程式sin(tarrl(R/D))^ I ΝΑ值的R以内的範圍内，來形成遮光膜的遮蔽部。 藉此，可僅將來自正方形開口圖案5(1的照明^分別入射 至2個位置計測用圖案5bi、％，從而可極大地 線的非焦闌性質。 + 7b 7b 此外，其理想狀況為，在使正方形開口 此，可使入射至表面的位置計測用圖案Μ!、的照明曰 成分，可始終對於任意的照明形狀為照明全體的約一 光。 ^ 值要比INA 的3倍以上 此外，其理想狀況為，使s丨n ( t a n_】（& / D ))的 值的3倍更小。當sin(tan-1(a/D))的值為iIU值

528928 五、發明說明（41) 時，正方形背面開口圖案5d增加過大，藉此要將大量的聚 焦監視用單位光I構造配置於光罩上則變得困難。 例如，在如本實施形態之光罩採用右側及左側的各一半 照明來照射一個圖案的情況，聚焦位置的變化引起的像強 度變化成為如圖42所示狀況。參照圖42A、圖42B及圖

528928 五、發明說明（42) 面的法線方向。料，右側及左側 的位置在對象位置，且非移相光罩中繞射光: 次（=非繞射照明光）繞射光的周圍。因此，' ； 成像中，如點線所示，在z方向僅以相同量使取 置形成偏差。也就是說，該偏差之最佳聚焦位置^、、右 側照明與左半側照明所形成的圖案的相互位 f + 〇，從而可與理想狀態（無像差及最佳聚焦）相同。成為 另一方面，全體照明係為右半側照明與左半 2。，此，可認為於藉由全體照明成像之情況，二^ :::=與左半側照明分開照射圖案的情況。據 = ΐ差，隋況，全體照明也如圖43的點線：示， 取佳t焦位置發生偏差。因此，即使有偶像差’將右 ”與左半側照明分別成像的情況的最佳聚焦位置與由全 體妝明成像之情況的最佳聚焦位置相同。據此，可知偶 ί ΐ Γ: ί i聚焦監視方法之最佳聚焦與藉由全體照明之實 轉寫的敢佳聚焦間不會產生差值。 接著’考慮奇像差的影響。 動於像中有必要考慮藉由奇像差的圖案的橫移 二Γ個:Ϊ ’在考慮分別構成右半側照明與左半側职 各一個要素照明時，根據繞射光與像差的對稱性，葬 就疋说，可以說即作右存作兰m主 1 ^ 成的圖案與由左半側昭：右半側照明所形 沿橫方向移動。 所形成的圖案彼此並不會相對地

C:\2D-C0DE\91-08\91111833.Dtd 第46頁 528928 五、發明說明（43) 因此，從上述 聚焦監視方法之 措由上述道理 由偶像差所決定 位置與如本實施 案的相對位置的 再者，利用概 聚焦監視的動作 圖4 5為顯示僅 焦監視方法的光 右半側照明與左 寫基板表面的高 參照圖4 5，從 示藉由左半側照 線、點線及虛線 線。在存在偶像 即使在藉由右半 中均相同變化。 參照圖4 6，可 最佳聚焦位置。 參照圖4 7，因 照明的圖案之任 此，在存在有奇 較’最佳聚焦位 事項可知，奇像差並不會對本實施形態之 最佳聚焦位置的測定帶來擾亂。 ’即使存在有奇像差，最佳聚焦位置仍僅 ，因而可稱藉由全體照明之像的最佳聚焦 形悲藉由右半側照明與左半側照明的各圖 偏差成為0的z方向的基板位置一致。 念圖說明本實施形態的聚焦監視方法中的 〇 存在偶像差時的本發明之實施形態7的聚 罩圖案的轉寫位置的動作圖，為顯示將 半側照明所成像的圖案的橫移動作為被 度（與光學系的距離）的函數的圖。 左上=:至右下的實線、點線及虛線 =成！：位置，從右上延伸至左下的實 夕，貝：猎由右半側照明所成像的位置 差g況，圖案的橫移動成為0的高产， 側知、明的圖案及左半側照明的圖案之任一 知從相對移動成為。的基板高度，可求得 為可像差，A ， -者中均以相同量二的圖案及左半側 像差的情況，心：同Γ向移動。因 置在圖中…向5戶:，差的情況比 成為一疋量移位的狀

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此外，實驗計測量之藉由右側及左側各半照明的圖案的 :互位置偏差：如圖48所示’由於作為像差量，右半側照 的圖案及左半側照明的圖案之相互以相同量進行橫向移 ’因此其與無奇像差的情況（圖4 6 )相同。 圖49A、圖49B顯示將對應於上述聚焦監視之動作的實轉 =圖案的動作作為CD(Critical Dimensi〇n)_聚焦特性 例子。 參照圖49A ’全體照明係為將上述右半側照明及左半側 二、明同時照明於圖案5t»3之情況相同。於是，該情況中， J圖49B所示，可知存在偶像差的情況比無偶像差的情 / ，其取佳聚焦位置更向光軸方向（z方向）變動。如此， P使根據CD-聚焦特性，仍可求得最佳聚焦位置，但是， 。有必要求取如此緩慢的特性的峰值位置，其不僅要花 大量的功夫，同時精度也減小。 、

It由上述，在採用左右各半照明進行曝光的情況，誃 =聚焦位置仍與全體照明之實轉寫的最佳聚焦位置一致 ϋί ’：用f右各半照明可求得全體照明之實轉寫的最佳 ::、位置。=言之，雖在從實轉寫圖案求得實轉寫的： 二…、位置的h況，一定要從像的襯比度求得，但 貫施形能之聚隹於i目古、土丄 右？木用本 沿心之κ…、皿視方法由於可求得2個圖案的像的相 :置偏差，因此，其比從實轉寫圖案求取 象的^ 且鬲精度求得。 又句間早 本實施形態中 說明了有關採用矩形狀（正方形狀）的背

528928 五、發明說明（45) 面開口圖案5d的情況，但是，該背面開口圖案的形狀並不 只限於此，也可採用如以下之實施形態8說明的圖案。 (實施形態8) 參照圖50A、圖5(^及圖51，本實施形態之光罩5中，在 作為背面圖案，矩形（例如正方形狀）的遮光膜殘留圖案5d 由遮光膜5c所形成方面，與圖36A、圖36B及圖37所示光罩 5不同。 該遮光膜殘留圖案5d為正方形狀的情況，在正對該正方 形之對向的2邊的各中點（C3、C4)的表面側分別配置2個位 置計測用圖案5、、5b2。 又’關於此以外之構成，由於大致與上述圖36A、圖36B 及圖3 7所示光罩的構成相同，因而對相同構件賦予相同的 元件編號，並省略該說明。 其理想狀況為，在使該遮光膜殘留圖案5 d的正方形的一 邊長度為a時，sinUarr1 (a/D))的值要比INA值的2倍更 大。藉此’存在有遮光圖案側的照明的入射角成份全部被 遮蔽’而使其無法到達位置計測用圖案5 、5 b2。 此外，上述聚焦監視光罩之理想狀況為，sin(tan-1(a// D))的值要比INA值（=ΝΑχ σ/投影倍率）的3倍更小。藉 此，當Sin(tarri(a/D))的值為ΙΝΑ值的3倍以口上時，正方形 開口圖案增加過大，藉此聚焦監視用單位光罩構造Q增 大’而無法於光罩上配置多數的上述單位光罩構造q，因 此在3倍以下為宜。

528928 五、發明說明（46) 一半照明分別照射於各位置計測用圖案5b】、5b2。因此可 進行與圖3 6 A、圖3 6 B及圖3 7所示之光罩5情況相同的聚焦 監視。 上述實施形態1至8中，位置計測用圖案5b】係作為内盒 圖案而為正方形開口圖案，且位置計測用圖案5 b2係作為 外盒圖案而為正方形框狀的開口圖案，但是，2個位置計 測用圖案5b]、5b2並不僅限於此形狀。 2個位置計測用圖案、5b2，也可為如圖52所示於正方 形框狀殘留遮光膜的線型圖案，也可為如圖5 3所示於正方 形框狀的開口形成的空間圖案，此外，也可為如圖5 4所示 於正方形狀配置多個孔洞圖案的圖案。 此外，上述實施形態1至8中，其理想狀況為，在使依據 光阻處理及成像條件的常數為ki，曝光光線的波長為λ， 開口數為ΝΑ時，内盒圖案及外盒圖案之至少任一盒緣的圖 案尺寸S，滿足式S = k〗x A/NACO.S'k〗 <0·6)。藉此，可 進行對應實際裝置的聚焦的測定。 此外，圖4Α、圖4Β所示2個位置計測用圖案5Ν、5b2與背 面開口圖案5d所構成的聚焦監視單位光罩構造q，如圖55 所不’也可多數配置。該情況，聚焦監視用單位光罩構造 Q的間隙為8mm以上至2 〇_以下較佳。這是因為利用如此之 配置可連續計測曝光區域内的聚焦分布的原因。 此外’上述實施形態1至8中，其理想狀況為，2個位爹 計測用圖案中心間的距離Μ，在使基板厚度為d，開口數為 NA ’曝光光線之干涉性指標之干涉性（c〇her ence )為σ值

528928 五、發明說明（47) ' —-- 寸比…、月之擴散量之I N Μ直（=N A X σ /投影倍率）盥D的姑 的積的0 5仵女加， ^ /扠口千J 〇 υ的值 二一小於4倍。藉此，可適宜照射位置計測用 ^木。=個位置計測用圖案間的距離Μ為ΙΝΑ值X D的〇· 5 L以下％，則無法將照射於2個位置計測用圖案的照明光 的入射角度的差定得更為充分。此外，2個位置計測用圖 =間的距離Μ分開為ΙΝΑ值X D的4倍以上之事項不但不具實 質上的意義，而且聚焦監視用單位光罩構造的尺寸增大二 大，因而無法將多數聚焦監視用單位光罩構造配置於光 上。 此外，圖1 4中，晶圓位置偏差量修正用光罩構造ν間的 距離的最大值Lmax，比轉寫於感光體時的1投射量的曝光區 域的長度方向的尺寸的一半要大。藉此，在1投射量的曝 光區域沿旋轉方向偏移被曝光的情況，可增大該旋轉方向 的偏差量的檢測感度。 此外，上述實旅形態1至8中’其理想狀況為，測定轉寫 於光阻圖案的2個位置計測用圖案5 bi、51)2的各像圖案的相 互距離的步驟，係使用由取入2個像圖案的畫像進行晝像 處理來檢查重4之位置偏差的重疊檢查機來進行。藉此， 可精度良好地測定位置偏差。 此外，上述實施形悲1至8中’其理想狀况為，測定轉寫 於光阻圖案的2個位置計測用圖案5 b〗、5 h的各像圖案的相 互距離的步驟，係藉由使用掃瞄型電子顯微鏡來觀察2個 像圖案的位置來進行。藉此，可更為容易測定位置偏差。 此外，上述實旅形悲1至8中’其理想狀况為，2個位置

528928 五、發明說明（48) 計測用圖案5b】、51¾係構成為可藉由一體安裝於曝光裝置 的圖案位置檢測機構來碩取2個位置計測用圖案5 h、5 b2中 至少任一的像圖案。藉此，可以簡易構成的裝置進行計 測。 此外，上述中說明了有關將輪帶照明光圈作為照明光圈 14，但是，照明光圈14並不僅限於此，也可為輪帶照明以 外的4重極照明光圈4的變形照明或通常照明。 參照實施形態1至6所獲得的結果由正確之聚焦進行實轉 寫。 又’利用在由上述實施形態7及8的聚焦監視方法所獲得 的最佳聚焦來曝光晶圓表面的光阻後進行顯像，圖案加工 處理’採用5亥光阻圖案對下層膜I虫刻，施以離子注入等的 處理’藉此可製造更為精度良好的所需半導體裝置。 此外，利用本發明之聚焦監視方法，除半導體裝置以 還可精度良好地形成薄膜磁頭或液晶顯示元件等的其 置。 ^ 應該認為此次所揭示之實施形態並非為例示所有點 本發明之範圍並非為上述說明所示而是由申請專利範。 不，其包含與申請專利範圍均等的意味及範圍内的所所 更。 有變 元件編號之說明 5 聚焦監视光罩 5 a 基板 5b 遮光膜

C:\2D-CODE\9卜08\9111】833.ptd

528928 五、發明說明（49) 5b}、5 b2 位置計測用圖； 5c 遮光膜 5d 圖案（背面圖案 5d!、5d2 位置計測用圖； 5 e} 、5e2 位置計測用圖； 11 水銀燈 11a 光 lib 光 11c 光 12 反射鏡 13 蠅眼透鏡 13a 透鏡 14 光圈（照明孔） 14d 開口部 1 5 暗式光圈 16a, 16b, 16c 聚光透鏡 17 反射鏡 18 聚光透鏡 19a、1 9b 投影透鏡 21 晶圓 21b 感光體（光阻） 21a 感光體 22 内盒圖案 23 外盒圖案

C:\2D-CODE\91-O8\91111833.ptd 第53頁 528928

五、發明說明（50) 25 瞳面光圈 51 曝光光線 52 繞射光 105 移相聚焦監視光罩 105a 透明基板 105b 遮光膜（遮光圖案） 105c 移相器 105d 、105e 透射部 119a 、1 19b 投影透鏡 121 晶圓 121a 半導體基板 121b 光阻 205 光罩 2 0 5a 透明基板 2 0 5b, 、2 0 5b2 :位置計測用標記 2 0 5c 繞射格子圖案 D 厚度 k! 光阻處理常數 L0 開口尺寸 NA 開口數 Q 聚焦監視用單位光罩構造 r 半徑 R 解像界限 W 線寬 C:\2D-C0DE\91-08\91111833.ptd 第54頁 528928 五、發明說明（51) X 1 、X 2 間隔 λ 波長 (5 聚焦深度

C:\2D-CODE\9]-O8\911]1833.ptd 第55頁 圖式簡單說明 圖1為說明本發明之每 圖。 只 施形 態1的聚焦監視方法的模式 能用的放大 也怨1的聚焦監視用裝置的構成 圖2為說明圖1之光罩匕 圖。 、月岛開口圖案的功 圖3為說明本發明之徐 的概略圖。 $ ^ 圖4A、圖4B為概要顯示 用光罩的構成背面圖、 發明之實施形態i的聚焦監視 圖5為沿著圖4人、圖“中面圖。 圖6為顯示用於圖3之光— V線所作之概略剖面圖。 圖7為顯示從位置計測用。的輪帶照明光圈的構成的圖。 開口圖案的情況的圖。 圖案5b〗觀察基板背面時的背面 圖8為顯示從位置計測用 開口圖案的情況的圖。' 圖案觀察基板背面時的背面 圖9為顯示從位置計用 位置計測用圖案5b的止 圖案觀察基板背面時的通過 過位置計測用圖案5b 匕用圖案5b2觀察基板背面時的通 圖m、圖11B為按W光區域的圖。 圖。 ^鄉順序說明2重曝光的步驟用的 圖12A、圖12B為顯 况的剖面圖、俯視圖 干於光阻形成box_in-box的圖案的情 驟順序說明2次重複曝光與顯像的 圖13A〜圖13C為按步 步驟用的圖。 9]】11833.ptd 第56頁 528928

圖1 4為概略性顯示正確進行晶圓移動時的位置對準用的 聚焦監視光罩的構成的剖面圖。 圖1 5為σ兒明使用圖丨4所示光罩的晶圓的位置對準用的 圖1 6 A、圖1 6 Β為利用測定圖案的電阻進行聚焦監視用的 聚焦監視光罩的構成的背面圖、及表面圖。 圖17為沿著圖i6A、圖16B中的χν χν π線所作的概略 剖面圖。

圖1 8Α〜圖1 8C為說明藉由電阻值來測定的方法用的圖。 圖19為顯示本發明之實施形態}之圖案的相互偏差與基 板南度的關係圖。 圖20為圖4A、圖4B及圖5所示光罩的局部的放大剖面 圖。 圖2 1 A、圖2 1 B為概要顯示本發明之實施形態2的聚焦監 視用光罩的構成背面圖、表面圖。 圖22為沿著圖21 A、圖21 B中之XX π - XX π線所作之概略 剖面圖。 圖23為說明在從位置計測用圖案5bi觀察基板53的背面 側時的可照射曝光光線於位置計測用圖案5bi的範圍内，

僅背面開口圖案5山的分布情況用的圖。 圖24為說明在從位置計測用圖案5N觀察基板。的背面 側時的可照射曝光光線於位置計測用圖案5b2的範圍内， 僅背面開口圖案5 d2的分布情況用的圖。 圖2 5 A、圖2 5 B為本發明之實施形態3的聚焦監視光罩的

528928

圖式簡單說明 構成’為從2個背面開口圖案分別照明2個計測用圖案 成的光罩的背面圖、表面圖。 /、勺構 XXV I線所作 圖26為沿著圖25A、圖25B中之XXV I 略剖面圖。 1 1下之概 圖27為說明在從位置計測用圖案5bi觀察基板5&的背面 側時的可照射曝光光線於位置計測用圖案5W的範圍内， 背面開口圖案5巾及5 b2的分布情況用的圖。 圖28為說明在從位置計測用圖案54觀察基板5&的背面 側時的可照射曝光光線於位置計測用圖案5t>2的範圍内， 背面開口圖案5巾及5132的分布情況用的圖。 圖29A、圖29B為本發明之實施形態4的聚焦監視光罩的 構成’為概要顯示背面圖案為圓形遮光膜殘留圖案的聚'焦 監視光罩的構成的背面圖、表面圖。 “、、 圖30為沿著圖29A、圖29B中之XXX- XXX線所作之概略 面圖。 σ 圖3 1為說明在從位置計測用圖案5b]觀察基板以的背面 側時，僅在可照射曝光光線於位置計測用圖案5bi的區域 内局部，位有遮光膜殘留圖案5d用的圖。 圖32為說明在從位置計測用圖案5b2觀察基板5&的背面 側時，僅在可照射曝光光線於位置計測用圖案5b2的區域 内局部，位有遮光膜殘留圖案5 d用的圖。 圖33A、圖33B為本發明之實施形態5的聚焦監視光罩的 構成，為概要顯示背面圖案為矩形遮光膜殘留圖案的聚焦 監視光罩的構成的背面圖、表面圖。

91111833.ptd 第58頁 528928 圖式簡單說明 圖34為沿著圖34A、圖34B中之χχχιν— χχχιν線所 略剖面圖。 圖35Α、圖35Β為本發明之實施形態6的聚焦監視光罩的 構成，為概要顯示背面圖案為矩形的開口圖 光罩的構成的背面圖、表面圖。 …I視 圖36Α、圖36Β為概要顯示使用本發明之實施形態7的聚 焦i視方法的光罩的構成的背面圖、表面圖。 概=:著_、議中之所作之 的:=置計測用圖案A觀察基板5a的背面側 的It况的正方形開口圖案5d的位置的圖。 的顯示從位置計測用圖案叫觀察基板5a的背面側 的丨月况的正方形開口圖案5d的位置的圖。 =為顯示照明位置計測用圖案 的右半側的照明光的圖。 1 ]尤偟為輪▼照明 的左半側：：:㊁計測用圖案叫的光僅為輪帶照明 ^ Η® ® ϊ 11^ ^ e, a, 的圖。、月、♦'、、、位置的變化引起的像強度的變化 的成像情^ ^存在偶像差時各半照明中的一要素照明時 的成像情^ ^存在可像差時各半照明中的一要素照明時

II 9Π 11833.ptd 第59頁 528928

圖式簡單說明 顯：方：：僅存在偶像差時的本發明實施形態7的聚焦 光罩圖案的轉寫位置的動作圖。 側：各在偶像差時的將實驗計測量之右側及左 關係的圖。 已的圖案的相互位置偏差作為基板高度的 圖48為頻ϋ Λ /的轉寫位置的動作圖。 量之“及Π 也存在奇像差時的將實驗計測 .^ 工側的各半照明引起的圖案的相互位置偏#柞 為基板高度的關係的圖。 互位置偏差作 ^ # ^ ^ ^ ^ "11 ^ w t ^ ^ 關係的I 基板^的等級控制值與圖案尺寸的 隹：50A、、圖5〇B為概要顯示使用本發明之實施形 & …、孤 法的光罩的其他構成的背面圖、表面圖。、♦ 圖51為沿著圖50A、圖50B中之L I - L I線所二:士 面圖。 斤作之概略剖 ，52為顯示位置計測用圖案為殘留呈正方 的線型圖案的圖。 ^框狀遮光膜 圖5 3為顯示位置計測用圖案為由正方形 空間圖案的圖。 狀開口形成的 圖54為顯示位置計測用圖案為將多個孔洞 方形狀的圖案的圖。 口荼配置為正 圖55為顯示將1單位的聚焦監視構造多個配於位置計測

9Π11833.ptd 第60頁 528928 圖式簡單說明 用圖案的情況的圖。 圖5 6為說明習知移相聚焦監視方法用的圖。 圖5 7為說明使用習知移相聚焦監視方法的光罩的構成 圖。 圖58為顯示使用日本專利特開平6-1201 16號公報所揭示 之聚焦監視方法的光罩的構成概略剖面圖。 圖5 9為顯示使用習知移相聚焦監視方法的照明光圈的構 成圖。

91111833.ptd 第61頁

Claims (1)

1. 528928

   528928 六、申請專利翻^ 一 ' -~s— 矩形開口圖案係為正方形開口圖案，且將上述2個位 測用圖案分別位於正對上述正方形開口圖案之相互對 兩邊各邊中點的上述各表面位置。 6 ·如申请專利範圍第5項之聚焦監視光罩，其中，在使 成為上述背面圖案的上述正方形開口圖案的一邊長度為 a，上述基板厚度為D，開口數為NA，曝光光線之干涉性 標之干涉性（coherence)為（J值時，sin( tan·1 (a/D))的值曰 要比照明之擴散量之IMA值（ = ΝΑ χ σ /投影倍率）的2倍更 大。 7 ·如申请專利範圍第3項之聚焦監視光罩，其中，上述 背面圖案係為矩形遮光膜殘留圖案。 8. 如申請專利範圍第7項之聚焦監視光罩，其中，上述 矩形遮光膜殘留圖案係為正方形遮光膜殘留圖案，且將上 述2個位置計測用圖案分別位於正對上述正方形遮光膜殘 留圖案之相互對向之兩邊各邊中點的上述各表面位置。 9. 如申^專利範圍第8項之聚焦監視光罩，其中，在使 成為上述月面圖案的上述正方形遮光膜殘留圖案的一邊長 度為a，上述基板厚度為!），開口數為NA，曝光光線之干涉 性指標之干涉性（coherence)為σ值時，sin(tan_1(a/D)) 的值要比照明之擴散量之INA值（=ΝΑχ σ/投影倍率）的2倍 更大。 1 0·如申請專利範圍第丨項之聚焦監視光罩，豆中，上述 2個位置計測用圖案中一者係為b〇x —in —b〇x型標記的内盒 圖案’而另一者為外盒圖案。

   第63頁 528928 六、申請專利範圍 11.如申請專利範圍第1項之聚焦監視光罩，其中，又具 備晶圓位置偏差量修正用光罩構造，其具有計測形成於上 述基板表面的相互位置關係用的另外2個位置計測用圖 案，及為使與入射至上述另外2個位置計測用圖案的曝光 光線的入射方向實質上同等而形成於上述基板背面之遮光 膜上所形成的圖案。 1 2.如申請專利範圍第1項之聚焦監視光罩，其中，於上 述基板上形成多個上述聚焦監視用單位光罩構造，相鄰的 2個上述聚焦監視用單位光罩構造的間隙為8 m m以上至2 0 m m 以下。 1 3. —種聚焦監視方法，係為於圖案之曝光時為將光學 像的聚焦對準被曝光面，而用於計測被曝光面之光學系中 之位置的聚焦監視的聚焦監視方法，其包含有： 藉由照射曝光光線於聚焦監視光罩而於上述光罩圖案的 上述感光體表面形成的像，當沿光軸方向移動上述感光體 表面時，上述像將沿與上述光軸垂直的方向移動，利用此 種特性，來進行聚焦監視； 上述聚焦監視光罩具備 可讓曝光光線透射的基板及聚焦監視用單位光罩構造； 上述聚焦監視用單位光罩構造備有 用以計測形成於上述基板表面的相互位置關係的2個位 置計測用圖案；及 遮光膜，形成於上述基板的背面，且具有背面圖案，其 係用以使入射至上述2個位置計測用圖案的曝光光線的入

   91111833.ptd 第64頁 528928 六、申請專利範圍 射方向相對於上述基板實質上為不同；而且， 在上述背面圖案的尺寸為L、曝光光線的波長為λ時， L/又成為10以上。 1 4. 一種聚焦監視用裝置，係為於圖案之曝光時為將光 學像的聚焦對準被曝光面，而用於計測被曝光面之於光學 系中之位置的聚焦監視的聚焦監視用裝置，其包含有：具 備 形成圖案的聚焦監視光罩； 利用曝光光線照射上述聚焦監視光罩的照明光學系；以 及 將上述聚焦監視光罩的圖案像投影於感光體上的投影光 學系； 上述聚焦監視光罩具備 透射曝光光線的基板及聚焦監視用單位光罩構造； 上述聚焦監視用單位光罩構造備有 用以計測形成於上述基板表面的相互位置關係的2個位 置計測用圖案；及 遮光膜，其形成於上述基板的背面，且具有背面圖案， 係用以使入射至上述2個位置計測用圖案的曝光光線的入 射方向相對於上述基板實質上為不同；而且， 在上述背面圖案的尺寸為L、曝光光線的波長為λ時， L/ λ成為10以上。 1 5. —種電子元件之製造方法，係為使用聚焦監視方法 形成電子元件圖案之電子元件之製造方法，其包含有：

   91111833.ptd 第65頁 /、、甲請專利範圍 隹i f聚焦監視方法係為於圖索之 置'的ίίϊ光面’❿用於計測被曝：光時為將光學像— 置視的聚焦監視方法〆、先面之於光學 ^肊射曝光光線於聚焦監視 ”光體表面形成的，，當 ^而上述光罩圖索之於 特：4，上述像將沿與上述光軸向移動上述感光體 、丨生，來進行聚焦監視； 、方向移動，利用該 上述聚焦監視光罩具備 透射曝光光線的基板及聚焦監視用單位光罩構造 述來焦監視用早位光罩構造備有 用以計測形成於上述基板表面的相互位置關係的2個位 置計測用圖案；及 形成於上述基板的背面之遮光膜，其具有背面圖案’係 用以使入射至上述2個位置計測用圖案的曝光光線的入射 方向相對於上述基板實質上為不同；而且’ 在上述背面圖案的尺寸為L、曝光光線的波長為λ时 L/ λ成為10以上。