JPH01187817A - 露光方法、露光条件測定方法及ぴパターン測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子の製造工程、特に半導体ウェハ等の
感光基板上に素子の回路パターンを形成するりソゲラフ
イエ程において、投影型露光装置が最適露光条件でマス
クのパターンをステップ・アンド・リピート方式で感光
基板上に焼付けるための露光方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ＶＬＳ　Ｉ等の半導体集積回路の製造工程、特（
こリソグラフィ工程においては、主にステップ・アンド
・リピート方式による投影型露光装置（ウェハ・ステッ
パー、以下単にステッパーと呼ぶ）を用い、マスク或い
はレチクル（以下、レチクルと呼ぶ）に形成された半導
体素子の回路パターンを投影レンズを介して順次怒光基
板（以下、ウェハと呼ぶ）上に転写し、ウェハ上に半導
体素子の回路パターンを形成する。この際、投影レンズ
の焦点位置を正確に調整しないと、レチクルの回路パタ
ーンの投影像がウェハ上で正確に結像せず、ウェハ上で
はボケたパターンが形成され、所謂解像不良というｌ０
１Ｒが起こる。このように、投影レンズの焦点位置を含
めステッパーの露光条件を装置起動時に正確に設定しな
いと、所期の特性を満足する半導体素子を得ることがで
きなくなる。

そこで、例えば回路パターンの最小線幅より小さいパタ
ーンを含む線幅の異なる複数の矩形状のパターンが形成
されたレチクルを、ｌシ！１７ト毎に露光条件（投影レ
ンズの焦点位置、露光量）を順次変えてウェハ上に転写
する０次に、現像処理が施されたウェハ上に形成された
レジストパターンの線幅を、走査型電子顕微鏡による３
２Ｍ測長法、テレビカメラ（ＩＴＶ）による画像処理法
、或いはスポット光をレジストパターンに照射してその
散乱光を検出する方法等を用いて検出する。

この線幅からレジストパターンの最適形成条件が決定さ
れ、最適形成条件に応じて投影レンズの焦点位置や露光
量等、ステッパーの各露光条件が設定される。このよう
に露光条件が設定されたステッパーは、処理を開始して
最適露光条件で半導体デバイス用レチクルに形成された
回路パターンを順次ウェハ上に転写する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この種の露光方法において走査型電子ｗ４微
鏡を用いた場合には、走査型電子顕微鏡自体が高価であ
り、またウェハ装着時に排気等が必要となるためにレジ
ストパターンの線幅計測に時間がかかるという問題があ
った。ＩＴＶ或いはスポット光を用いた線幅検出方法で
は、転写すべき回路パターンの線幅がサブ・ミクロン程
度になると、線幅の検出が困難となる上に、露光条件の
変化に伴なうレジストパターンの線幅の変化■が少ない
ために測定誤差が大きく、正確に最適露光条件を設定で
きないという問題もあった。さらに、上述した計測精度
の低下等により、検出した線幅の処理に時間がかかりス
ループットが低下するという問題もあった。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、レジス
トパターンの測定精度の低下等を防止して、高精度、短
時間でステッパー等の最適露光条件を設定し、ステッパ
ーのセットアツプタイムを短縮でき、ウェハ上にマスク
のパターンを転写する露光方法を得ることを目的として
いる。

〔課題を解決する為の手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、レチク
ルＲに形成された連続的若しくは段階的に線幅が変化す
る直線状パターンから成るパターンＣＰＳＣＰａ、ＣＰ
ｂ、ＣＰｃ或いはパターンＳＳを、投影レンズ６を介し
て投影レンズ６の焦点位置と露光量との少な（とも一方
を、シャッター３．２ステージ７を駆動することにより
順次変えてウェハＷ上に転写する。そして、ウニノ＼Ｗ
上に形成されたレジストパターンＲＰの所定のパターン
長さＬｙ（及びＬｘ）或いは直径Ｒを、ステッパーＳＲ
が備えているアライメント光学系を用いて検出するよう
に構成される。また、アライメント光学系を含むステッ
パーＳＲ全体の動作を統括制御する主制御系５０が、パ
ターン長さＬｙ（及びＬｘ）或いは直径Ｒに基づいてレ
ジストパターンＲＰの最適な形成条件を算出し、この最
適形成条件に応じて投影レンズ６の焦点位置、露光量等
の露光条件を制御するように構成される。

〔作用〕

本発明によれば、連続的若しくは段階的に線幅が変化す
るレジストパターンの所定のパターン長さ等を、ステッ
パーのアライメント光学系或いはＩＴＶ等の検査装置を
用いて検出し、検出結果に基づいて主制御系が最適形成
条件を算出する。さらに、この最適形成条件に応じて投
影レンズの焦点位置、露光量等の露光条件を制御するよ
うに構成されている。

この結果、ステッパーのアライメント光学系或いはＩＴ
Ｖ等を用い、計測精度等を低下させることなくレジスト
パターンの所定のパターン長さ等を自動計測することが
でき、正確に最適露光条件が設定されると共にステ７パ
ーのセットアツプタイムが短縮され、高い生産性で半導
体素子を得ることができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳述する。第１
図は本発明の第１の実施例による方法を適用するのに好
適なステッパーＳＲの概略的な構成を示す平面図である
。第２図はこのステッパーＳＨの制御系のブロック図で
ある。ここでステッパーＳＲの構成については、例えば
本願出願人が先に出願した特開昭６０−１３０７４２号
公報に開示されているので簡単に述べる。

第１図、第２図において、照明光源１はレジストを感光
するような波長＜ｎ光波長）の照明光を発生し、この照
明光は第１コンデンサーレンズ２を通った後、シャッタ
ー３を通って第２コンデンサーレンズ５に至る。シャッ
ク−３はシャッター駆動部（以下、５−ＡＣＴと呼ぶ）
４により照明光の透過及び遮断を制御するように駆動さ
れ、第２コンデンサーレンズ５はレチクルＲを均一な照
明光で照明する。両側若しくは片側テレセンドリンクな
縮小投影レンズ（以下、単に投影レンズト呼ぶ）６は、
レチクルＲに描かれたパターンの像を１７５、或いは１
／１０に縮小し、その縮小像をレジストの塗布されたウ
ェハＷ上に投影する。

ここで、本実施例で用いる投影レンズ６は、レチクルＲ
側が非テレセンドリンクでウェハＷ側がテレセンドリン
クな光学系である。ウェハＷはウェハホルダー（θテー
ブル）１１０に真空吸着され、駆動部（θ−ＡＣＴ）１
１１によって微小回転される。このウェハホルダー１１
０は２次元的に移動するＸ−Ｙステージ９及び上下（投
影レンズ６の光軸方向）に移動するＺステージ７上に設
けられている。以下、Ｘ−Ｙステージ９、Ｚステージ７
及びウェハホルダー（θテーブル）１１０をまとめてウ
ェハステージＷＳと呼ぶ。ウェハステージＷＳは駆動部
（Ｘ−ＡＣＴ）１０８、駆動部（Ｙ−ＡＣＴ）１０９に
よりそれぞれＸ、Ｙ方向に移動し、さらにウェハステー
ジＷＳの２次元約４位置、つまりＸ方向及びＹ方向の座
標値は、各々レーザ干渉計１０６．１０７により検出さ
れる。また、ウェハＷはＺステージ７を上下動させる駆
動部（Ｚ−ＡＣＴ）８によって投影レンズ６の光軸方向
に移動できるように構成される。Ｚ−ＡＣＴ８と、投影
レンズ６とウェハＷとの間隔を検出する焦点検出袋Ｎ（
以下、ＡＦＤと呼ぶ）１０５とにより自動焦点圃整手段
が構成される。

さて、ステッパーＳＲはレチクルＲとウェハＷとの位置
合わせ（アライメント）を行なうために３つのアライメ
ント光学系を有している。１つはＴＴＲ（スルー・ザ・
レチクル）方式のグイ・パイ・グイ・アライメント系（
以下、ＤＤＡ系と呼ぶ）であり、ＤＤＡ系１０．１１．
１２はレチクルＲ上のマークとウェハＷ上のアライメン
トマークとを、各々ミラー１０ａ、ｌｌａ、１２ａ及び
投影レンズ６を介して重ね合わせて同時に観察する。次
に、レチクルＲ上のマークとウェハＷ上のアライメント
マークとの両方のマーク像を光電検出し、ＤＤＡ系１０
，１１はＹ方向の位置ずれ、ＤＤＡ系１２はＸ方向の位
置ずれを各々検出する。

また、レチクルＲを不図示のレチクルステージに！！置
する際には、ＤＤＡ系によりレチクル・アライメントが
行なわれる。もう１つは’Ｉ”ＴＬ（スルー・ザ・レン
ズ）方式のレーザ・ステップ・アライメント系（以下、
ＬＳＡ系と呼ぶ）であり、ＬＳＡ系２０はミラー２ｏａ
、２０ｂ及び投影レンズ６を介し、スポット光（シート
ビーム）ＳＰをウェハＷ上に形成されたアライメント用
のマーク（特に回折格子マーク）に照射してマークから
の回折光（または散乱光）を受光して光電検出する。こ
の光電信号とレーザ干渉計１０７からのウェハステージ
ＷＳの位置信号とに基づいて、ウェハＷ上のアライメン
ト用のマークのＹ方向の位置を検出する。尚、ＬＳ−Ａ
系２０はウェハＷのＹ方向の位置のみを検出するための
もので、実際にはＸ方向の位置を検出するためのＬＳＡ
系も同様に配置されている。第１図ではＹ方向検出用の
ミラー２０ａに対応したＸ方向検出用のＬＳＡ系２１の
ミラー２１ａのみを示しである。もう１つはオフ・アク
シス方式のウェハ・アライメント系であり、ウェハ・ア
ライメント系３０，３１は不図示のガルバノミラ−等の
振動鏡によって、Ｘ方向に細長く延びた楕円形のスポッ
ト光をウェハＷ上のＸ方向に微小振動させ、ウェハＷ上
にＸ方向に細長く形成されたマークを照射する。このマ
ークからの回折光（または散乱光）を受光して充電検出
し、ウニへＷ上のマークとウェハ・アライメント系３０
．３１のスポット光とのＸ方向の変位を各々検出する。

ここで、ウェハ・アライメント系としては上述したスポ
ット光をウェハＷ上のアライメントマークに照射する方
式以外に、例えば本願出願人が先に出願した特開昭６２
−２７８４０２号公報に開示されているように、ウェハ
Ｗ上のアライメントマークを拡大観察し、ＩＴＶ等のイ
メージセンサ−からの画像信号を処理する方式のものも
ある。

第１図に示した主制御系５０は、第２図に示すようにマ
イクロコンピュータ、ミニコンピユータ等のプロセッサ
ー（以下、ＣＰＵと呼ぶ）１００、インターフェイス回
路（以下、ＩＦＣと呼ぶ）　１０１等を含み、これらを
介して上述した３つのアライメント系を含む装置全体の
動作を統括制御する。グイ・パイ・グイ・アライメント
系処理回路（以下、ＤＤＡＣと呼ぶ）１０２は、ＤＤＡ
系１０．１１と共動してレチクルＲのマークとウェハＷ
上のアライメントマークとのＸ方向に関する相対的な位
置ずれ量を検出し、同様にＤＤＡ系１２はＸ方向に関す
る相対的な位置ずれ量を検出するものである。レーザ・
ステップ・アライメント系処理回路（以下、ＬＳＡＣと
呼ぶ）　１０３は、ＬＳＡ系２０．２１を用いてウェハ
Ｗ上のアライメントマーク（回折格子）のスポット光（
シートビーム）ＳＰに対するＸ方向及びＸ方向の位置を
各々検出するものである。ウェハ・アライメント系処理
回路（以下、ＷＡＤと呼ぶ）　１０４は、ウェハ・アラ
イメント系３０，３１を用いてウェハＷ上の７ライメン
トマークのスポット光に対するＸ方向の位置を各々検出
するものである。ＣＰＵ１００はＣＰＵ１０Ｑの演算値
や各種７ライメント系で検出された位置ずれ量に応じて
、ＩＦＣＩｏｌを介してウェハステージＷＳのＸ−ＡＣ
ＴＩＯ６、Ｙ−ＡＣＴＩ　Ｏ７、Ｚ−ＡＣＴ８、θ−Ａ
ＣＴ１１１及び５−ＡＣＴ４にそれぞれ所定の駆動指令
を出力する。

次に本実施例の動作を第３図、第４図を用いて説明する
。第３図は本実施例においてステフパーＳＨの露光条件
設定の際に用いられるパターンの概略的な構成を示す平
面図である。第４図は露光条件設定の動作の説明に供す
る図である１本実施例においては、第３図に示すように
連続的に線幅が変化する直線状パターン、例えばくさび
型パターンが、平行に３本ずつ一定周期あけて形成され
ているパターン（以下、パターンＣＰと呼ぶ）が形成さ
れたレチクルＲを用いるものとする。

そこで、まずステツパーＳＲは各々５−ＡＣＴ４及びＺ
−ＡＣＴ８を介してシャッター３．２ステージ７をそれ
ぞれ駆動することにより、投影レンズ６の焦点位置及び
露光量の少なくとも一方を変えながらステップ・アンド
・リピート方式でウェハＷ上にパターンＣＰを転写する
０例えば露光量を一定値に保ち、投影レンズ６の焦点位
置を変えて露光を行ない、次に露光量を少し変えた値に
保ちながら焦点位置を変えて露光を行なうという動作を
順次繰り返し、ウェハＷ上にパターンＣＰをステップ・
アンド・リピート方式でマトリックス状に転写する。こ
こで、上述したように焦点位置と露光量との少なくとも
一方を変えてパターンＣＰをウェハＷ上に転写すると、
パターンＣＰの明部と暗部との比、所謂デエーティー比
が焦点位置と露光量とに応じて変化する。パターンＣＰ
はくさび型のパターンＣＰを平行に並べているので、ピ
ッチは一定のままでデエーティー比を変えたパターンと
なる。このため、デエーティー比はレジストパターンＲ
Ｐのパターン長さ（ピッチ方向と直交する方向の長さ）
Ｌｙに変換されることになる。従って、予め様々な露光
条件で転写した時の投影レンズ６の焦点位置、露光量等
の露光条件と、各露光条件で転写された各特定パターン
の線幅及びレジストパターンＲＰのパターン長さとの関
係（以下、初期条件と呼ぶ）を記憶しておき、この初期
条件と計測されたパターン長さＬ７とに基づいて最適な
露光条件を決定することができる。

そこで、次にウェハＷ上に形成されたレジストパターン
ＲＰをステッパーＳＲが備えているアライメント光学系
を用いて検出する。ここで第４図に示すように本実施例
においては、レジストパターンＲＰのパターン長さＬｙ
をＬＳＡ系２０を用いて計測するのに適するように設け
たので、スポット光ＳＰはＸ方向に伸びており、またレ
ジストパターンＲＰの配列方向（ピッチ方向）がＸ方向
と一致するようにパターンＣＰはウェハＷ上に転写され
るものとする。尚、ＬＳＡ系２０．２１を用いてパター
ンＣＰ、ＣＰａ等のレジストパターンＲＰをパターンの
配列方向と略垂直方向にスポット光ＳＰｙ、ＳＰｘで走
査し、レジストパターンＲＰからの回折光（または散乱
光）を受光するため、各レジストパターンＲＰの光電信
号の波形は特定の周期構造を持っている。

さて、ＬＳＡＣＩ　Ｏ３はスポット光ＳＰがレジストパ
ターンＲＰをＸ方向に相対的に走査するように、Ｙ−Ａ
ＣＴＩ　Ｏ９を介してウェハステージＷＳをＸ方向に移
動させる（第４図（ａ））。この際、第４図（ｂ）、（
Ｃ）に示すようにスポット光ＳＰが位置ｙ１でレジスト
パターンＲＰのエツジＥ、を走査し始めるとエツジＥ、
から散乱光が発生し、不図示の光電検出器はこの散乱光
量に応じた光電信号Ｓを出力し始める。さらに、スポッ
ト光ＳＰがレジストパターンＲＰの走査を進めていくと
、レジストパターンＲＰの線幅、高さ共に増加するため
、これに伴ない散乱光も増加する。そして、スボフト光
ＳＰを形成するレーザ光束の中心が位ａｙｚでエツジＥ
２と一致した後は、光電検出器からの出力信号Ｓは急速
に減衰する。

そこで、ＬＳＡＣ１０３は光電信号Ｓが発生する位置ｙ
、と出力信号Ｓが減衰する位置ｙ２のＹ座標値Ｙ　＋　
、Ｙ　ｚを各々レーザ干渉計１０７から検出する。この
Ｙ座標値Ｙ＋−Ｙｔに基づいて、ＬＳＡＣ１０３はレジ
ストパターンＲＰのパターン長さＬｙを算出し、このパ
ターン長さＴ、ｙを記憶する。次に、ＬＳＡＣ１０３は
投影レンズ６の焦点位置と露光量との少なくとも一方を
変えてウェハＷ上に形成された各レジストパターンＲＰ
のパターン長さｔ、ｙを順次上述と同様の動作で操り返
し計測し、各パターン長さｔ、ｙを各々記憶する。

次に、ｃｐｕ　ｉ　ｏ　ｏはＬＳＡＣ１０３の検出結果
、即ち記憶した各パターン長さＬｙに基づいて、最適な
投影レンズ６の焦点位置及び露光量を決定する。つまり
、上述したように１＠次焦点位置と露光量との少なくと
も一方を変え、ウェハＷ上に形成されたレジストパター
ンＲＰの各パターン長さｔ、ｙに基づいて、ＣＰＵ１０
０はまず同一露光量で焦点位置だけを変えて形成された
レジストパターンＲＰの中で、パターン長さＬｌが最も
長くなる焦点位置を検出する。即ち、ＣＰＵ１００はレ
チクルＲに形成されたパターンＣＰのパターン長さに最
も近いパターン長さＬｙとなる焦点位置を検出する。そ
して、ＣＩ”Ｕｌｏｏはこの焦点位置を投影レンズ６の
最適焦点位置として記憶する。

次に、この最適焦点位置で露光量だけを変えてウェハＷ
上に形成されたレジストパターンＲＰのパターン長さｔ
、ｙと初期条件とに基づいて、ＣＰＵ１００は最適露光
量を検出する。つまり、最適露光量で転写された時のパ
ターン長さと一致或いは略一致するパターン長さＬｙを
検出し、ＣＰＵｌ００はこのパターンを転写した時の露
光量を最適露光量として記憶する。

以上のように決定された最適焦点位置及び露光量に応じ
て、ＣＰＵ１００は各々５−ＡＣＴ４、Ｚ−ＡＣＴ８を
介してシャッター３、Ｚステージ７を駆動制御する。こ
のため、半導体デバイス用のレチクルＲは常に最適露光
条件でウェハＷ上に転写され、ウェハＷ上には所期の線
幅でレジストパターンが形成される。

また、第５図（ａ）に示すくさび型パターンが互いに直
交する方向（Ｘ及びＸ方向）に一定ピンチで配列された
パターンＣＰａが、中心及び外周近くの複数の位置に設
けらたレチクルＲを、露光量を一定に保ったまま１シヨ
ツト毎に焦点位置を変化させてつ１ハＷ上に転写する。

但し、露光量は最適露光量である必要はなくレジストパ
ターンが形成される任意の露光量で構わない０次に、Ｘ
方向及びＸ方向に配列されたレジストパターンＲＰの各
パターン長さＬｙ、Ｌｘを、ＬＳＡＣＩＯ３が各々ＬＳ
Ａ系２０．２１のスポット光ｓｐｙ。

ＳＰｘにより上述と同様の動作で検出する（第５図（ｂ
））。そして、ＬＳＡＣ１０３により計測されたパター
ン長さＬＸ％Ｌ）ｌと初期条件とに基づいて、ＣＰＵ１
００は露光フィールド内の各位置における焦点位置を算
出する。このように露光フィールド内での焦点位置の検
出を行なうと、焦点位置に基づいて像面傾斜、像面湾曲
及び各位置での非点収差等を求めることができる。

さらに、第３図に示すパターンＣＰが全面に設けられた
レチクルＲを任意の同一露光条件（同一焦点位置、露光
量）でウェハＷ上に転写する。ＬＳＡＣ１０３は、露光
フィールド内での各レジストパターンＲＰのパターン長
さＬｙを上述と同様にＬＳＡ系２０を用いて検出する。

このパターン長さＬｙと初期条件とに基づいて、ＣＰＵ
１００は照明むら等による露光フィールド内での線幅の
不均一性を求めることができる。

また、第３図に示すパターンＣＰが形成されたレチクル
Ｒをステップ・アンド・リピート方式でウェハＷ上に所
定の同一露光条件で転写する。次に、上述と同様にＬＳ
ＡＣ１０３がレジストパターンＲＰのパターン長さＬｙ
を検出し、この計測値と初期条件とに基づいて、ｃｐｕ
ｔｏｏは現像むら等によるレジストパターンＲＰの線幅
の不均一性を求めることができる。ここで、照明むら、
現像むら等による線幅の不均一性の検出の際の露光条件
は、像面傾斜等の検出と同様に最適露光条件である必要
はなく、レジストパターンが形成される露光条件であれ
ば良い。

かくして本実施例によれば、レジストパターンＲＰの線
幅を検出するのではなく、所定のパターン長さを検出し
、この検出結果に基づいて露光条件を決定する。従って
計測精度等の低下が防止されると共に、自動計測を行な
うことができるため、ステフパーＳＲのセントアンプタ
イムが短縮されてスループントの低下も防止される。ま
た、現像むら等によるレジストパターンＲＰの線幅の不
均一性を検出することができるため、レジスト処理装置
（コータ・デイベロソバ−）の作動状態を検出すること
もできる。

尚、本実施例においては連続的若しくは段階的に線幅が
変化するパターンとしてくさび型パターンを用い、この
くさび型パターンを第３図に示すような配列（パターン
ＣＰ）でウェハＷ上に転写したが、本実施例で用いるパ
ターンは上述のくさび型パターン及びその配列に限られ
るものではない。例えば、第６図（ａ）、（ｂ）に示す
ように、パターンＣＰを２つ左右（ビームスキャン方向
）対称に組み合わせたパターンＣＰｂ、或いは段階的に
線幅が変化するパターンＣＰｃ等を含む連続的若しくは
段階的に線幅が変化する直線状パターンが、ピッチ、配
列に関係なく一本若しくは複数本設けられているパター
ンであれば良い。また、第７図（ａ）に示すようなパタ
ーン、所謂シーメンススターパターン（以下、パターン
ＳＳと呼ぶ）をパターンＣＰ、’ＣＰａ等の代わりに用
いても同様の効果を得られることは明らかである。但し
、このパターンＳＳにおいてはパターン中心部付近では
線幅が非常に狭くなり、製造も困難であり、また投影レ
ンズの解像限界を超えた線幅を検出する効果が少ないた
め、この中心部分で線幅が限界値以下の部分のパターン
は形成する必要はない。第７図（ａ）においては、４５
分割されたパ゛ターンＳＳを示しである。以下、このパ
ターンＳＳを用いた露光方法について籠ｊ■に述べる。

まず、上述のくさび型パターンと同様に投影レンズ６の
焦点位置と露光量との少なくとも一方を変えてステップ
・アンド・リピート方式でウェハＷ上に転写する。ＬＳ
ＡＣ１０３はＬＳＡ系２０のスポット光ＳＰｙを用いて
レジストパターンＲＰをＹ方向に走査する。この結果得
られた光電信号Ｓ′（第７図（Ｃ））からＣＰｔＪｌｏ
ｏは、同−ｉ光量で形成されたレジストパターンＲＰＯ
中で、中心部において解像されていない部分が最も小さ
く、即ちスポット光ＳＰｙにより検出された中心部の直
径Ｒが最も小さくなる焦点位置を最適焦点位置とする。

次に、最適焦点位置で形成されたレジストパターンＲＰ
Ｏ中で、初期条件と一致或いは略−敗する直径Ｒの露光
量を最適露光量とする。また、くさび型パターンと同様
に同一露光量で焦点位置を変えてウェハＷ上に形成した
レジストパ。

ターンＲＰを、各々ＬＳＡ系２０．２１のスポット光Ｓ
ＰＹ’、ＳＰｘを用いて検出することで像面傾斜等を求
めることができる。同様に照明むら、現像むら等による
レジストパターンＲＰの線幅の不均一性を検出すること
ができる。

また、本実施例においてウェハＷ上にマトリックス状に
形成された各レジストパターンＲＰのパターン長さを全
て計測した後で最適焦点位置及び露光量を決定していた
。しかし、予め全てのレジストパターンＲＰのパターン
長さを計測せずとも、まず同一露光量で焦点位置のみを
変えて形成されたレジストパターンＲＰのパターン長さ
を計測して最適焦点位置を決定した後、この最適焦点位
置で露光量を変えて形成されたレジストパターンＲＰの
みのパターン長さを計測して最適露光量を決定しても良
い。さらに、レジストパターンＲＰのパターン長さの検
出をステッパーＳＲが備えているアライメント光学系と
してのＬＳＡ系２ｏ１２１を用いて行なっていたが、本
実施例で用いるパターン検出系はＬＳＡ系２０．２１に
限られるものではなく、円形スポット光で線幅を計測す
る検査装置、ＬＳＡ系以外のアライメント光学系（ＤＤ
Ａ系１０．１１．１２、ウェハ・アライメント系３０．
３１）等を用いても良い。例えばＤＤΔ系を用いる場合
には、パターンＣＰ（或いはＣＰａ）、パターンＳＳ共
にウェハＷ上に形成されたレジストパターンＲＰを拡大
観察し、ＩＴＶ等のイメージセンサ−による観察像の一
次元或いは二次元画像処理を行ない、この画像信号に基
づいてレジストパターンＲＰのパターン長さ或いは直径
Ｒを検出しても同様の効果を得られることは明らかであ
る。

さらに、本実施例において像面（頃斜等或いは照明むら
等による線幅の不均一性を検出する際には、共に最適焦
点位置及び露光量の設定とは別に、パターンを新たにウ
ェハＷ上に転写していた。しかし改めて露光を行なわず
とも、例えばパターンＣＰａ或いはパターンＳＳが中心
とその外周上の複数の位置に形成されたレチクルＲを上
述と同様に焦点位置と露光量との少なくとも一方を変え
て、順次ウェハＷの中心及びウェハＷの外周上の複数の
位置の各々にマトリックス状に転写すれば、−図の処理
で最適露光条件（焦点位置、露光ｆ）、像面傾斜、非点
収差等を検出することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、レジストパターンの所定
のパターン長さ或いは直径を検出することにより最適露
光条件の設定、さらに像面傾斜等及びコータ・ディベロ
フパーの作動状態の検出を行なうことができるため、検
査装置或いはステッパーのアライメント光学系等を用い
て最適露光条件の設定ができ、また計測精度等の低下が
防止されると共に最適露光条件の自動設定を行なうこと
ができるため、ステッパーのセットアンプタイムが短縮
されてスループットの低下等を防止することができると
いった利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による方法を適用するのに好
適なステッパーの概略的な構成を示す平面図、第２図は
ステッパーの制御系のブロック図、第３図は本発明の一
実施例においてステッパーの最適露光条件設定の際に用
いられるパターンの概略的な平面図、第４図（ａ）はス
ポット光がレジストパターンを走査する状態を示す概略
図、第４図（ｂ）はスポット光によるレジストパターン
の走査方向における断面図、第４図（ｃ）はスポット光
がレジストパターンを走査した時の光電信号の波形を表
す図、第５図（ａ）は本発明の一実施例において露光フ
ィールド内での像面傾斜等を検出する際に用いられるパ
ターンの平面図、第５図（ｂ）はスポット光がレジスト
パターンを走査する状態を示す概略図、第６図（ａ）及
び（ｂ）は本発明の一実施例においてパターンＣＰ等と
同様に用いることができるパターンＣＰｂ、、ＣＰｃの
各々概略的な平面図、第７図（ａ）は本発明の一実施例
において用いるパターンＣＰ及びパターンＣＰａと同様
にｍいることができるパターンＳＳの概略的な平面図、
第７図（ｂ）はスポット光がシーメンススターのレジス
トパターンを走査する状態を示す概略図、第７図（Ｃ）
はスポット光がレジストパターンを走査した時の光電信
号の波形を表す図である。 ３・・・シャッター、４・・・シャッター駆動部、６・
・・投影レンズ、７・・・Ｚステージ、８・・・Ｚステ
ージ駆動部、１０．１１．１２・・・グイ・パイ・グイ
・アライメント系、２０．２１・・・レーザ・ステップ
・アライメント系、３０．３１・・・ウェハ・アライメ
ント系、５０・・・主制御系、１０６．１０７・・・レ
ーザ干渉計、Ｗ・・・ウェハ、Ｒ・・・レチクル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスクに形成されたパターンを投影光学系を介し
   て感光基板上に投影露光する装置の露光方法において、
   連続的若しくは段階的に線幅が変化する直線状パターン
   を有する前記マスクを前記投影光学系を介して前記感光
   基板上に転写する第１工程と；前記感光基板上に形成さ
   れたレジストパターンの所定のパターン長さをパターン
   検出系によって検出する第２工程と；前記第２工程にお
   いて検出された前記パターン長さに基づいて、制御手段
   が前記レジストパターンの最適な形成条件を算出し、該
   形成条件に応じて露光処理条件を制御する第３工程とを
   含むことを特徴とする露光方法
2. （２）前記露光装置は前記パターン検出系としてのアラ
   イメント系を有し、該アライメント系は前記レジストパ
   ターンの所定の前記パターン長さを検出するように動作
   することを特徴とする請求項（１）記載の露光方法