JPH10232185A - 投影光学系の収差測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影光学系等の像の非対称量を求める際に走
査型電子顕微鏡等の複雑な顕微鏡を用いずに、高速且つ
高精度に投影光学系等の収差量を計測する。 【解決手段】 投影光学系の収差量を測定する収差測定
方法であって、同一ライン幅のラインを有するラインア
ンドスペースパターンを施したマスクを該投影光学系の
光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基板を
該投影光学系の投影位置に配置する工程と、前記ライン
アンドスペースパターンを該投影光学系で所定の露光量
をもって該基板のレジスト上に投影して露光する工程
と、該露光された基板を現像する工程と、該現像する工
程により基板上に形成されたレジストによるラインアン
ドスペースパターンの像において該パターンの像のピッ
チ方向の両端のパターンのライン幅差に基づいて収差量
を求める工程とを備える。このようにすると、露光量の
比やラインアンドスペースパターン全体の幅を調べるこ
とにより収差量を求めることができ、観察光学系で測定
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投影光学系の収差の測定
に関し、特に半導体素子や液晶表示素子等の製造に用い
られる投影型露光装置の投影光学系の収差の測定に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】 半導体素子等の回路パターンは集積度
が上がるにつれて年々微細化が進み、このパターンを解
像する投影型露光装置も微細化に対応する必要があり、
露光波長も３６５ｎｍから２４８ｎｍと短波長化された
露光装置が必要になってきた。それに伴いこれら露光装
置の投影光学系の諸収差もかなり微少なものにすること
が要求されるようになった。

【０００３】従来投影レンズの非対称収差（投影レンズ
のコマ収差と投影レンズの機械的な中心と光軸との偏心
によるコマ収差とを含む）の測定は、投影レンズを投影
露光装置に配置した状態で、レチクル上の光透過部に遮
光パターンを設け、レジストを塗布した基板に転写し、
転写されたパターンのレジスト像の非対称量を電子顕微
鏡等を用いて検査するようになされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
ト像の非対称量の検査には０．００５μｍ程度の分解能
を有する計測装置が必要であり、それに見合う能力を持
つものは最新型の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のみであ
る。ところが、ＳＥＭの分解能は電子光学系の光軸合わ
せや内部のガス圧力すなわち真空度等により変化し、作
業者の個人差や装置の状態等により分解能に差が生じる
という問題があり、それら分解能差により、計測される
収差量に大きな影響を及ぼすことになる。

【０００５】したがって本発明は、複雑な顕微鏡を用い
ずに、高速、且つ高精度に投影光学系の収差量を計測す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による投影光学系の収差量を測定する収差測
定方法は、同一ライン幅のラインを有するラインアンド
スペースパターンを施したマスクを該投影光学系の光路
中に配置する工程と、レジストが塗布された基板を該投
影光学系の投影位置に配置する工程と、前記ラインアン
ドスペースパターンを該投影光学系で所定の露光量をも
って該基板のレジスト上に投影して露光する工程と、該
露光された基板を現像する工程と、該現像する工程によ
り基板上に形成されたレジストによるラインアンドスペ
ースパターンの像において該パターンの像のピッチ方向
の両端のパターンのライン幅差に基づいて収差量を求め
る工程とを備える。

【０００７】このように構成すると、ライン幅差に基づ
いて収差量を求めるので、光学顕微鏡で測定ができる。

【０００８】本発明による投影光学系の収差量を測定す
る収差測定方法は、同一ライン幅のラインを有するライ
ンアンドスペースパターンを施したマスクを該投影光学
系の光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基
板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、前記ラ
インアンドスペースパターンを該投影光学系で露光量を
変えながら且つ露光位置を変えながら該基板のレジスト
上に投影して露光する工程と、該露光された基板を現像
する工程と、該現像する工程により基板上に形成された
各露光位置におけるレジストによるラインアンドスペー
スパターンの像において、該パターンのピッチ方向の両
端のパターンの一方のラインの像が消失する露光量と、
他方のラインの像も消失する露光量との比に基づいて、
収差量を求める工程とを備える。

【０００９】このように構成すると、ラインの像が消失
する露光量同士の比に基づいて収差量を求めるので、光
学顕微鏡で測定ができる。

【００１０】本発明による投影光学系の収差量を測定す
る収差測定方法は、お互いにライン幅に差がある複数の
ラインを含むラインアンドスペースパターンを複数組施
したマスクを、該投影光学系の光路中に配置する工程
と、レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位
置に配置する工程と、前記パターンを該投影光学系で所
定の露光量をもって該基板のレジスト上に投影して露光
する工程と、該露光された基板を現像する工程と、該現
像する工程により基板上に形成されたレジストによる前
記複数組のラインアンドスペースパターンの像の各組の
ピッチ方向の幅を調べることにより収差量を求める工程
とを備える。

【００１１】また、前記ライン幅に差がある複数のライ
ンが、同一ライン幅のラインを有するラインアンドスペ
ースパターンのピッチ方向両側に配されたラインであっ
てもよい。

【００１２】このように構成すると、ライン幅に差のあ
る複数のラインを含むラインアンドスペースパターンの
ピッチ方向の幅を調べることにより収差量を求めるの
で、光学顕微鏡で測定ができる。

【００１３】本発明による投影光学系の収差量を測定す
る収差測定方法は、同一ライン幅のラインを有するライ
ンアンドスペースパターンと、そのピッチ方向両側にラ
インの幅がラインの長手方向に徐々に変化する楔状パタ
ーンを配したパターンとを施したマスクを、該投影光学
系の光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基
板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、前記パ
ターンを該投影光学系で所定の露光量をもって該基板の
レジスト上に投影して露光する工程と、該露光された基
板を現像する工程と、該現像する工程により基板上に形
成されたレジストによる前記パターンの像において前記
楔状パターンの形状に関する情報に基づいて、収差量を
求める工程とを備える。

【００１４】ここで、前記楔状パターンの形状に関する
情報が、楔状パターンのライン幅が同一になるライン長
手方向位置であってもよいし、楔状パターンのライン長
さであってもよい。

【００１５】このように構成すると、楔状パターンの像
の形状に関する情報に基づいて、収差量を求めるので、
種々ライン幅を変えた複数の組のパターンを用意する必
要がない。

【００１６】また、本発明による投影光学系の収差量を
測定する収差測定方法は、 同一ライン幅のラインを有
するラインアンドスペースパターンと、そのピッチ方向
両側にラインの幅がラインの長手方向に徐々に変化する
楔状パターンを配したパターンとを施したマスクを、該
投影光学系の光路中に配置する工程と、レジストが塗布
された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程
と、前記パターンを該投影光学系で露光量を変えながら
且つ露光位置を変えながら該基板のレジスト上に投影し
て露光する工程と、該露光された基板を現像する工程
と、該現像する工程により基板上に形成された各露光位
置におけるレジストによる該パターンの像において、該
楔状パターンの一方のパターンの像が消失する露光量
と、他方のパターンの像も消失する露光量との比に基づ
いて、収差量を求める工程とを備える。

【００１７】このように構成すると、ラインの像が消失
する露光量をラインの長さの変化と関連づけて予測しな
がら計ることができるので精度を高めることができる。

【００１８】ここで、前記楔状パターンが、ライン長手
方向に所定の長さだけ一定のライン幅を保ち、全体とし
てライン幅がステップ状に変化する楔状パターンであっ
てもよく、このときは一定のライン幅を保つ部分がある
ので像のライン幅の変化を読みとりやすい。

【００１９】また、本発明による投影光学系用マスク
は、同一ライン幅のラインを有するラインアンドスペー
スパターンのピッチ方向両側に、お互いにライン幅に差
があるラインを配したラインアンドスペースパターンを
複数組施されている。

【００２０】また、同一ライン幅のラインを有するライ
ンアンドスペースパターンと、そのピッチ方向両側にラ
インの幅がラインの長手方向に徐々に変化する楔状パタ
ーンを配したパターンとを施されていてもよい。さら
に、投影光学系の収差量を測定する収差測定方法は、複
数の計測用パターン像を前記投影光学系により形成する
工程と、前記複数の計測用パターン像のうち、両端の計
測用パターンの形状を比較して、収差量を求める工程と
を備える。また、投影光学系の収差量を測定する収差測
定方法は、所定ピッチで配置された計測用パターン像を
前記投影光学系により形成する工程と、前記計測用パタ
ーン像のうち、ピッチ方向の両端のパターン像の幅を調
べて、収差量を求める工程とを備える。

【００２１】このように構成したマスクは、電子顕微鏡
を用いずに、例えばいわゆるＦＩＡ、ＬＳＡ、ＬＩＡの
ような観察光学系により、高速、且つ高精度に投影光学
系の収差量を計測する収差測定方法に用いることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】図５と図６を参照して、本発明に
よる収差測定の原理と本発明の実施に適する装置の説明
をする。

【００２３】図５の（ａ）は、レチクル（マスク）パタ
ーンとしてガラス基板（石英）等のレチクル上の光透過
部に、ある幅のクロム線でなる遮光部を５本描いた暗線
パターン（ポジパターンと呼ぶ）の平面図を示してい
る。なおレチクルパターンとしては、ガラス基板上にク
ロム等で遮光部を形成し、ある幅でクロムを剥離したガ
ラス線でなる光透過部を５本描いた明線パターン（ネガ
パターンと呼ぶ）も含みラインアンドスペースパターン
と言う。

【００２４】一般的には、ラインアンドスペースパター
ンとは、所定の線幅を有する遮光部分である、複数のお
互いに平行な直線の線分（ライン）と、それらラインを
所定の幅の非遮光部分である間隔（スペース）で隔てる
パターンをいう。通常は、ラインの幅と非遮光部分の間
隔はほぼ同一に形成する。これはポジパターンであり、
ネガパターンは前記ポジパターンの遮光部分と非遮光部
分とを入れ替えたパターンをいう。単にラインアンドス
ペースパターンと言うときは、ポジとネガの両方を含む
ものとする。

【００２５】図５の（ｂ）は、暗線パターンのレチクル
上での理想的な光強度分布を示す。

【００２６】図５の（ｃ）は、５本の暗線パターンの理
想的な（コマ収差無しの）空間像の光強度分布の例を示
している。

【００２７】図５の（ｄ）は、コマ収差量ｘμｍが存在
した場合の空間像の光強度分布の例を示している。

【００２８】図５の（ｅ）と（ｆ）は、それぞれ（ｃ）
と（ｄ）の空間像を感光基板上に投影露光して形成した
レジスト像の例である。

【００２９】図５の（ｅ）に示されるように、コマ収差
無しの場合は各ラインの像は幅と位置共に均一である
が、（ｆ）に示されるように、コマ収差有りの場合は中
央の３本のライン像（幅は３本はお互いにほぼ等しい
が）の位置が、コマ収差無しの場合の位置と比較してΔ
Ｘだけずれている他、両端のライン像の幅が異なってい
る。この幅の変化量がコマ収差量によって異なるのであ
る。本発明は、このようなラインアンドスペースパター
ンの、転写された像のピッチ方向の両端のラインの幅
（Ｗ１、Ｗ５）の変化量あるいは変化量の差を利用して
収差を測定する。

【００３０】図６は、本発明の収差測定方法を実施する
のに適する露光装置の構成を示す概略図である。光源Ｌ
Ｐからの照明光束は、詳細には図示しない光学部材を含
む照明光学系ＩＬによって所定の光束に整形され、マス
クＭＳ上に照射される。

【００３１】光軸上には、照明光学系ＩＬ、マスクＭ
Ｓ、投影レンズＯＬ，ウェハＷＦを載せるステージＳＴ
が順に配置される。照明光学系ＩＬの中には、水銀ラン
プＬＰ、楕円鏡ＥＭ、ミラーＭ１、シャッタＳ、フライ
アイレンズＦＬ、可変開口絞りＳ１、レンズ系Ｌ１、ミ
ラーＭ２及びコンデンサーレンズＣＬが含まれる。この
ように構成された露光装置では、水銀ランプＬＰからの
露光光は、楕円鏡ＥＭで集光された後、ミラーＭ１で反
射され、露光量制御用のシャッタＳを通り、フライアイ
レンズＦＬで照度が均一化された後に、レンズ系Ｌ１、
ミラーＭ２及びコンデンサーレンズＣＬを介してマスク
ＭＳに照射される。水銀ランプＬＰの発光強度が一定で
あるとすると、シャッタＳの開時間をコントローラ１で
制御することにより、所望の露光量が得られる。

【００３２】上記構成では、ランプＬＰからの照明光
（ｉ線等）をほぼ均一な強度分布に形成すると共に、こ
の均一な照明光を微細パターンを有するマスクに照射す
るように構成されている（水銀ランプの代わりにＥＸ
(ＫｒＦ)レーザ等であってもよい）。

【００３３】また、可変開口絞りＳ１は、照明系ＩＬ中
のマスクパターンに対するフーリエ変換面（以下照明系
の瞳面と称す）、すなわちフライアイレンズＦＬの射出
面（マスク側焦点面）近傍に配置されており、照明系Ｉ
Ｌの開口数を変化することが可能となっている。

【００３４】光軸に直交して配されているマスクＭＳを
透過した光束は、投影レンズＯＬを介して、ステージＳ
Ｔ上に載せられたウェハＷＦ表面のレジスト上にマスク
ＭＳ上のパターン像を投影露光する。ステージＳＴは、
光軸に直交する平面上の２方向Ｘ、Ｙ方向に、制御回路
４によって移動可能である。また、ステージＳＴのＸ、
Ｙ方向の変位は図示しない干渉計により計測される。ス
テージＳＴは、さらにウェハＷＦを光軸方向に微小移動
させるＺステージと、ウェハＷＦをＸＹ平面内で微小回
転させるθステージも設けられており、Ｚステージ、θ
ステージも制御回路４によって、移動制御される。

【００３５】また、ウエハの表面を投影レンズＯＬの結
像面とほぼ一致させるための図示しないオートフォーカ
ス系も設けられており、この図示しないオートフォーカ
ス系よってマスクパターンとウエハ表面とを投影レンズ
ＯＬに関してほぼ共役に配置し得るようになされてい
る。

【００３６】さらに、ウエハＷＦ上に形成されたレジス
トの像を検出するために、投影レンズＯＬの光軸とは異
なる光軸を有する画像処理方式の観察光学系Ｆ（例えば
明視野結像式のアライメント光学系）又は、投影レンズ
ＯＬ内を光が通過する観察光学系ＬＸ、ＬＹ（例えば暗
視野結像式のアライメント光学系）が設けてある。観察
光学系Ｆ又は観察光学系ＬＸ、ＬＹは、レジストの像を
撮像する撮像素子を備えており、撮像されたレジストの
像は、撮像信号として演算部２に出力される。

【００３７】演算部２は、観察光学系Ｆ及びＬＸ，ＬＹ
から出力される撮像信号に基づいて、ピッチ方向の幅、
ライン長手方向の長さを測定し、非対称収差量に対する
ライン幅の変化の関係や、露光量比の関係を求める。演
算部２で求められた非対称収差量に対するライン幅の変
化の関係や、露光量比の関係は、メモリ３に記憶され
る。

【００３８】ライン幅あるいはライン幅の差を、観察光
学系Ｆ又はＬＸ，ＬＹから求め、露光量を変えたときの
相対的なライン幅の変化やラインの長さに基づき、投影
レンズの非対称収差量を求める。この様な検査・計測
は、投影視野内の複数箇所について行い、図示しないデ
ィスプレー等を用意し図示しないベクトルマップを表示
させる。

【００３９】収差を測定する対象の投影光学系は、屈折
系の投影光学系のみならず反射系の光学系あるいは反射
屈折光学系であってもよい。また、露光装置内の構成を
測定装置と共用する必要はなく、測定専用装置を用いて
もよい。

【００４０】図１は、本発明の第１の実施の形態を説明
する図である。図５を参照して説明したように、収差が
ある光学系で図５の（ａ）のレチクル（マスク）パター
ンをレジストが塗布された基板のレジスト上に投影露光
し、その露光後に基板を現像すると、ある露光量で図５
の（ｆ）のような、即ち図１の（ａ）のようなレジスト
像が得られる。ここで、左端のラインのパターンをＬ
１、右端のラインのパターンをＬ５と呼ぶことにする。
パターンＬ１の像の幅をＷ１、パターンＬ５の像の幅を
Ｗ５とする。

【００４１】ここで、一定の露光量だけで露光現像する
のではなく、段階的に露光量を増やしながら且つ細かい
ステップでウェハ上の露光位置変えながら、上記のよう
なレジスト像を作って行くと、図１の（ａ）〜（ｆ）に
示すような像が得られる。このように、露光量を増やし
ながら且つ露光位置を変える場合、コントローラ１は、
シャッタＳの開時間を調整すると共に、制御回路４を介
して、ステージＳＴの位置を制御する。そして、レジス
ト像は図１の（ｂ）を経て（ｃ）のように右端のライン
Ｌ５の像が消失一歩手前の状態になり、ついには（ｄ）
に示すように右端のラインＬ５の像が消失する。このと
きの露光量をＩ２とする。さらに露光量を増やして行く
と、（ｅ）を経て（ｆ）のように左端のラインＬ１の像
も含めてすべてのライン像が消失する。このときの露光
量をＩ１とする。

【００４２】なおあらかじめ、既知の非対称収差量に対
する左右のライン幅の差の関係、あるいは既知の非対称
収差量に対する上記露光量の比がメモリ３に記憶されて
いるので、各測定で得られたライン幅の差（Ｗ１−Ｗ
５）あるいは露光量の比（Ｉ２／Ｉ１）をそれらの関係
に当てはめれば、そのときの非対称収差量を求めること
ができる。

【００４３】あるいは図６に示す測定装置において、メ
モリ３に上記の関係を記憶させておけば、ライン幅の差
または露光量の比を得ると直ちに演算部２で演算して非
対称収差量を知ることができる。

【００４４】図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第２の実
施の形態を示す。この実施の形態においては、予めマス
ク上のラインアンドスペースパターンのピッチ方向の両
端のライン幅に差をつけて、所定の光量で基板上に露光
転写し、ピッチ方向の複数のライン幅を調べることによ
り非対称収差を求めることができる。このライン幅の検
査は光学式の顕微鏡等を用いて行うことができる。

【００４５】図２（Ａ）には、５本の暗線からなるライ
ンアンドスペースパターン５組（ａ）〜（ｅ）が示され
ている。各組の中央部の３本のラインの幅は同一であ
る。（ａ）は例えば非対称収差０．４μｍの場合に対応
するパターンを示しており、左端のラインの幅が中央ラ
インの幅より大きく、右端のラインの幅が小さく形成さ
れている。（ｂ）は、非対称収差０．２μｍの場合に対
応するパターンを示しており、左端のラインの幅が中央
ラインの幅より僅かに大きく、右端のラインの幅が僅か
に小さく形成されている。（ｃ）は、非対称収差０μｍ
の場合に対応するパターンを示しており、５本のライン
全てが同一の幅を有して形成されている。

【００４６】（ｄ）と（ｅ）は、それぞれ非対称収差−
０．２μｍと−０．４μｍの場合であり、ライン幅は、
左端と右端のラインの幅がそれぞれ（ｂ）と（ａ）と対
称関係に形成されている。

【００４７】このマスク上のラインアンドスペースパタ
ーンをある露光量で転写すると、図２（Ａ）のようなレ
ジスト像が得られる。そして、露光量を増やしながらレ
ジスト像を作っていくと、図２（Ｂ）に示すようなレジ
スト像が得られる。図２（Ｂ）に示すように非対称収差
０．４μｍの場合に対応するパターン（ａ）のうち、ラ
イン幅が小さい右端のラインの像が消失する。同様に、
非対称収差０．２μｍの場合に対応するパターン（ｂ）
のうち、ライン幅が小さい右端のラインの像が消失し、
非対称収差−０．４μｍの場合に対応するパターン
（ｅ）のうち、ライン幅が小さい左端の像が消失する。
尚、非対称収差０μｍの場合に対応するパターン（ｃ）
及び非対称収差−０．２μｍの場合に対応するパターン
（ｄ）は、ライン幅が変化するものの消失せずに残る。
即ち、（ａ）、（ｂ）、（ｅ）についてはライン４本分
の幅、（ｃ）、（ｄ）についてはライン５本分の幅が測
定できる。従って、ライン５本分の幅が測定できる非対
称収差０μｍの場合に対応するパターン（ｃ）及び非対
称収差−０．２μｍの場合に対応するパターンとから、
その投影光学系の非対称収差は（ｃ）と（ｄ）の間の値
約−０．１μｍであることが分かる。

【００４８】このように、本発明の実施に用いるパター
ン像は微小であるので、光学式の顕微鏡では各ライン幅
の確認は難しいが、ラインアンドスペースパターン全体
の幅は測定できる。したがって、適正露光量により細い
線を消滅させて、ラインアンドスペースパターン全体を
観察をするようにすればよい。

【００４９】図３は、本発明の第３の実施の形態に用い
るパターンを３種類示す。

【００５０】図３の（ａ）は、３本の暗線のラインアン
ドスペースパターンのピッチ方向両側に、ラインの幅が
長手方向に徐々に連続的に変化する同一形状寸法の楔状
パターンを幅の変化方向が互いに逆向きであるように配
したパターンである。楔の太い端部の幅は３本の暗線の
幅とほぼ同一に形成されており、狭い端部の幅はほぼゼ
ロになっている。また楔の１辺は、３本の暗線と平行に
なるように形成されている。

【００５１】図３の（ｂ）は、（ａ）と違って楔の幅が
連続的ではなく、段階的に変化するパターンである。こ
の例では、楔の太い端部の幅は３本の暗線の幅のほぼ２
／３に形成されており、狭い端部の幅は３本の暗線の幅
のほぼ１／２になっている。そして、変化の段階は等し
いステップ差で７段階に形成されている。なお、前記楔
ラインの両端の幅の比は１／２に限らず例えば、７段階
の場合１／７としてもよい。

【００５２】図３の（ｃ）は、（ｂ）と同様であるが、
各段階の間に僅かな非遮光部の間隙を開けたパターンを
示す。

【００５３】図３に示すようなパターンを投影光学系
で、露光量を調節しながら投影露光し、細いステップの
いくつかが消失するようにして、得られたレジスト像の
両端の楔ラインの幅が同一になるステップのあるライン
の長手方向の位置を、パターンのピッチ方向の幅を測定
することによって調べれば、あるいは両楔ラインの長手
方向の長さを測定すれば、その投影光学系の非対称収差
を知ることができる。

【００５４】または、露光量を変えながら且つ位置を変
えながら露光し、得られたレジスト像の両楔ラインの長
手方向の長さを測定してプロットして行けば、一方の楔
ラインが消失する光量Ｉ２と他方の楔ラインも消失する
光量Ｉ１との比が求まり、第１の実施の形態で説明した
のと同様に、非対称収差を知ることができる。しかも各
光量における楔ラインの長さをプロットするので、消失
するときの光量が予測でき、さらに正確に求められる。

【００５５】本発明の実施に用いるパターン像は微小で
あるので、光学式の顕微鏡ではライン幅が同一になって
いるかの確認は難しい場合もあるが、適正露光量により
細い線を消滅させると、両端のライン幅が同一になって
いる位置が見つけやすくなる。また、長手方向のライン
長さは幅の確認よりも容易であることが多い。

【００５６】図４は、図３の（ｂ）のパターンを用いた
場合を示す。楔の各段階毎にラインに直交する参照線１
〜７を引いてある。この例は、右端の楔ラインが太く、
左端の楔ラインが細くなる場合であるが、この例の露光
量では、左の楔の細い方の２段階が消失しており、右の
楔の細い方の１段階が消失している。即ち、非対称収差
は参照線３と６との間、約４．５の位置に対応する収差
であることがわかる。これは長手方向の長さで収差を知
る場合である。

【００５７】一方、楔のラインを含むラインアンドスペ
ースパターンのピッチ方向の幅を調べると、参照線１と
２、及び７に対応する箇所はライン４本分の幅であり、
参照線３、４、５、６に対応する箇所はライン５本分の
幅であることが分かる。このことから、やはり参照線４
と５の間、即ち約４．５の位置に対応する収差であるこ
とがわかる。

【００５８】図３の（ａ）、（ｃ）のパターンも同様に
用いることができる。但し、（ｃ）の場合は、各段階の
間が非遮光間隔になっているので、各段階の像が明確に
分離して観察できる利点がある。また、（ｃ）は図２で
ピッチ方向に並べられていたラインアンドスペースパタ
ーンをラインの長手方向に並べ替えたものととらえるこ
ともできる。

【００５９】なお、楔ラインの幅、長さを調べる方法に
おいては、楔の向きは必ずしも図３に示すように逆向き
にしなくてもよく、ラインアンドスペースパターンの幅
の変化する長手方向の位置や、楔ラインの長さを測定し
てその値を平均すればよい。但し、逆向きにすると、幅
の等しくなる位置、あるいは長手方向の長さの中間が直
ちに収差量を与えるので分かり易い。

【００６０】露光量の変え方は、光強度を一定とし露光
時間で調節する方法、時間を一定にして光強度で調節す
る方法、双方を変化させ積分値で全露光量を知り調節す
る方法等があり、いずれも用いることができる。

【００６１】ラインアンドスペースパターンのライン数
は、以上の実施の形態では５本の場合で説明したが、２
本以上であればよく、好ましくは３本以上であり、さら
に好ましくは５本以上とする。

【００６２】以上、本実施の形態では、ポジパターンを
示して説明したが、ネガパターンを用いてもよい。ま
た、本実施の形態では、現像後のパターン像の幅等の寸
法を測定して、投影光学系の収差を求めているが、それ
以外に、例えば、感光基板としてホトクロミック材を用
いれば、潜像の段階でもパターン像の幅等の寸法を測定
することができる。さらに、ウェハステージＷＦ上にＣ
ＣＤ等の撮像素子を設け、パターン像を撮像し、画像処
理を行ってパターン像の幅等の寸法を求めてもよい。さ
らに、実際に製造ラインで稼動中の露光装置の投影光学
系に、本実施の形態の収差測定方法を用いることによ
り、その場で直ぐに所定の補正機能によって非対称収差
を追い込むことが可能となる。この補正機構としては、
例えば投影光学系が有する少なくとも１つを光学素子を
光軸方向に移動して補正する機構等がある。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、投
影光学系等の像の非対称量を求める際に、パターンライ
ンのレジスト上の像の幅で、あるいは露光量の比で収差
を知ることができるので、走査型電子顕微鏡等の複雑な
顕微鏡を用いる必要がなくなり、装置設定等の煩わしさ
等が解消でき、高速且つ高精度に投影光学系等の収差量
を計測することが可能になる。また、楔ラインを含むラ
インアンドスペースパターン全体のピッチ方向の幅を調
べることにより、あるいは楔ラインの長さで収差を知る
ことができるので、電子顕微鏡のような複雑な顕微鏡を
用いる必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する図であ
り、露光量により両端のラインが消滅する状態を示す図
である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を説明する図であ
り、（Ａ）は、両端のライン幅を少しずつ変えたライン
アンドスペースパターンの組を示す図であり、（Ｂ）
は、（Ａ）のラインアンドスペースパターンを露光量を
増やしながら形成した像の組を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を説明する図であ
り、両端に楔ラインを配したラインアンドスペースパタ
ーンを示す図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態における、レジスト
像を示す図である。

【図５】本発明による収差測定の原理を説明する図であ
る。

【図６】本発明の実施に適した装置の概略図である。

【符号の説明】

Ｌ１、Ｌ５ ラインアンドスペースパターンの両端のラ
イン Ｗ１、Ｗ５ ラインの幅 Ｉ１、Ｉ２ 露光量

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投影光学系の収差量を測定する収差測定
   方法であって、 同一ライン幅のラインを有するラインアンドスペースパ
   ターンを施したマスクを該投影光学系の光路中に配置す
   る工程と、 レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に
   配置する工程と、 前記ラインアンドスペースパターンを該投影光学系で所
   定の露光量をもって該基板のレジスト上に投影して露光
   する工程と、 該露光された基板を現像する工程と、 該現像する工程により基板上に形成されたレジストによ
   るラインアンドスペースパターンの像において該パター
   ンの像のピッチ方向の両端のパターンのライン幅差に基
   づいて収差量を求める工程とを備える、 収差測定方法。
2. 【請求項２】 投影光学系の収差量を測定する収差測定
   方法であって、 同一ライン幅のラインを有するラインアンドスペースパ
   ターンを施したマスクを該投影光学系の光路中に配置す
   る工程と、 レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に
   配置する工程と、 前記ラインアンドスペースパターンを該投影光学系で露
   光量を変えながら且つ露光位置を変えながら該基板のレ
   ジスト上に投影して露光する工程と、 該露光された基板を現像する工程と、 該現像する工程により基板上に形成された各露光位置に
   おけるレジストによるラインアンドスペースパターンの
   像において、該パターンのピッチ方向の両端のパターン
   の一方のラインの像が消失する露光量と、他方のライン
   の像も消失する露光量との比に基づいて、収差量を求め
   る工程とを備える、 収差測定方法。
3. 【請求項３】 投影光学系の収差量を測定する収差測定
   方法であって、 お互いにライン幅に差がある複数のラインを含むライン
   アンドスペースパターンを複数組施したマスクを、該投
   影光学系の光路中に配置する工程と、 レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に
   配置する工程と、 前記パターンを該投影光学系で所定の露光量をもって該
   基板のレジスト上に投影して露光する工程と、 該露光された基板を現像する工程と、 該現像する工程により基板上に形成されたレジストによ
   る前記複数組のラインアンドスペースパターンの像の各
   組のピッチ方向の幅を調べることにより収差量を求める
   工程とを備える、 収差測定方法。
4. 【請求項４】 前記ライン幅に差がある複数のライン
   が、同一ライン幅のラインを有するラインアンドスペー
   スパターンのピッチ方向両側に配されたラインである、
   請求項３に記載の収差測定方法。
5. 【請求項５】 投影光学系の収差量を測定する収差測定
   方法であって、 同一ライン幅のラインを有するラインアンドスペースパ
   ターンと、そのピッチ方向両側にラインの幅がラインの
   長手方向に徐々に変化する楔状パターンを配したパター
   ンとを施したマスクを、該投影光学系の光路中に配置す
   る工程と、 レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に
   配置する工程と、 前記パターンを該投影光学系で所定の露光量をもって該
   基板のレジスト上に投影して露光する工程と、 該露光された基板を現像する工程と、 該現像する工程により基板上に形成されたレジストによ
   る前記パターンの像において前記楔状パターンの形状に
   関する情報に基づいて、収差量を求める工程とを備え
   る、 収差測定方法。
6. 【請求項６】 前記楔状パターンの形状に関する情報
   が、楔状パターンのライン幅が同一になるライン長手方
   向位置である、請求項５に記載の収差測定方法。
7. 【請求項７】 前記楔状パターンの形状に関する情報
   が、楔状パターンのライン長さである、請求項５に記載
   の収差測定方法。
8. 【請求項８】 投影光学系の収差量を測定する収差測定
   方法であって、 同一ライン幅のラインを有するラインアンドスペースパ
   ターンと、そのピッチ方向両側にラインの幅がラインの
   長手方向に徐々に変化する楔状パターンを配したパター
   ンとを施したマスクを、該投影光学系の光路中に配置す
   る工程と、 レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に
   配置する工程と、 前記パターンを該投影光学系で露光量を変えながら且つ
   露光位置を変えながら該基板のレジスト上に投影して露
   光する工程と、 該露光された基板を現像する工程と、 該現像する工程により基板上に形成された各露光位置に
   おけるレジストによる該パターンの像において、該楔状
   パターンの一方のパターンの像が消失する露光量と、他
   方のパターンの像も消失する露光量との比に基づいて、
   収差量を求める工程とを備える、 収差測定方法。
9. 【請求項９】 投影光学系の収差量を測定する収差測定
   方法であって、複数の計測用パターン像を前記投影光学
   系により形成する工程と、前記複数の計測用パターン像
   のうち、両端の計測用パターンの形状を比較して、収差
   量を求める工程とを備える収差測定方法。
10. 【請求項１０】 投影光学系の収差量を測定する収差測
    定方法であって、所定ピッチで配置された計測用パター
    ン像を前記投影光学系により形成する工程と、前記計測
    用パターン像のうち、ピッチ方向の両端のパターン像の
    幅を調べて、収差量を求める工程とを備えることを特徴
    とする投影光学系の収差測定方法。
11. 【請求項１１】 同一ライン幅のラインを有するライン
    アンドスペースパターンのピッチ方向両側に、お互いに
    ライン幅に差があるラインを配したラインアンドスペー
    スパターンを複数組施した投影光学系用マスク。
12. 【請求項１２】 同一ライン幅のラインを有するライン
    アンドスペースパターンと、そのピッチ方向両側にライ
    ンの幅がラインの長手方向に徐々に変化する楔状パター
    ンを配したパターンとを施した投影光学系用マスク。