JPH11162841A - 露光条件および収差の測定方法および装置ならびにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の製造コストを上昇させることなく測定
精度を向上させる。 【解決手段】 原板Ｒのパターンを感光基板Ｗ上の複数
の露光位置に露光条件を変えながら露光転写して複数の
感光パターンを形成し、撮像面における画素ピッチに対
応する距離よりも小さい距離だけ相互にずれた２以上の
位置において各感光パターンを撮像手段１０５で撮像
し、これによって得られる各感光パターンについての２
以上の画像信号を合成して各感光パターンの画像信号を
得、各感光パターンの画像信号に基づいて投影積算装置
１０７、ＦＦＴ演算装置１０８により各感光パターンに
ついての周波数成分を求める。そして、各感光パターン
の周波数成分に基づいて原板のパターンを感光基板に露
光転写する際の最適露光条件を決定し、あるいは各感光
パターンの周波数成分に基づいて投影光学系の収差を決
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ等を製造す
る場合のリソグラフィ工程において使用される露光装置
の最適露光条件および収差を測定する方法および装置な
らびにその方法を使用することができるデバイス製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等を製造する場合のリソグラフィ
工程において使用される露光装置においては、回路パタ
ーンの集積度が高まり、転写すべきパターンの線幅もサ
ブミクロンの領域になったため、その投影レンズの解像
力を安定して維持していくためには露光量条件やフォー
カス条件を正確に設定することが重要である。

【０００３】従来では、１ショット毎に露光条件、即ち
フォーカス位置と露光量（シャッター時間）の少なくと
も一方を変えながら感光基板に焼付けを行い、その後、
感光基板を現像し、直線状のパターンの線幅を光学顕微
鏡や線幅測定装置で計測することによって最適な露光条
件を決定している。

【０００４】または、特開平８−７８３０７号公報で提
案されているように、周期性をもつパターン例えばＬ＆
Ｓ（ライン・アンド・スペース）パターンを構成した露
光条件測定レチクルを用いて、このパターンのレジスト
像を例えばＣＣＤ等の光電変換装置で撮像し、その画像
信号に対してＦＦＴ演算の処理を施して周波数成分を検
出することにより露光条件が測定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにレジストパターンをＣＣＤ等の光電変換装置で撮像
して露光条件を測定する場合、露光光の照明によるブリ
ーチングの影響でレジストが変化してパターンの強度分
布の低下を招き、測定精度が劣化するという問題があ
る。さらには、投影レンズの解像度向上に伴い、転写す
る測定用パターンもサブミクロンの領域になっているた
め、現状の画素分解能では十分な精度が得られないとい
う問題がある。

【０００６】上記問題を軽減させる方法として、画素分
解能を上げる方法がある。画素分解能を向上すること
は、光学倍率を向上させる方法により、あるいはＡ／Ｄ
変換装置の分解能を向上することによって実現できる。
しかし、この場合には装置の変更規模が大きくなり、製
造コストが高いものとなってしまう。

【０００７】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、露光装置の露光条件および収差の測定方法
および装置ならびにデバイス製造方法において、装置の
製造コストを上昇させることなく測定精度を向上させる
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、原板のパターンを感光基板上の複数の露光
位置に露光条件を変えながら露光転写して複数の感光パ
ターンを形成し、撮像面における画素ピッチに対応する
距離よりも小さい距離だけ相互にずれた２以上の位置に
おいて各感光パターンを撮像し、これによって得られる
各感光パターンについての２以上の画像信号を合成して
各感光パターンの画像信号を得、前記各感光パターンの
画像信号に基づいて各感光パターンについての周波数成
分を求める。そして、前記各感光パターンの周波数成分
に基づいて前記原板のパターンを前記感光基板に露光転
写する際の最適露光条件を決定し、あるいは前記各感光
パターンの周波数成分に基づいて投影光学系の収差を決
定するようにし、これにより、装置の製造コストを上昇
させることなく測定精度を向上させている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、前記感光基板は、レジストが塗布されたウエハで
あり、前記感光パターンは、露光後の現像工程を経て形
成されるレジストパターンあるいは、前記レジストの層
に形成された潜像である。また、前記原板のパターン
は、周期性を有するパターンであり、前記最適露光条件
を決定する際には、前記各感光パターンの周波数成分の
うちの前記周期性を有するパターンで決まる基本周波数
のパワーに基づいて前記最適露光条件を決定する。前記
露光条件は露光量または前記基板の上下方向の位置であ
る。

【００１０】また、投影光学系の収差を測定する場合、
前記原板のパターンは、原板上の複数の位置に配置され
ており、前記各感光パターンの周波数成分の位相に基づ
いて前記投影光学系の収差を決定する。あるいは、前記
各感光パターンの周波数成分のうち前記周期性を有する
パターンで決まる基本周波数のパワーに基づいて前記投
影光学系の像面位置を決定し、これに基づいて前記投影
光学系の収差を決定する。

【００１１】上述の従来技術においては、例えば、一方
向に周期性を有し、デューティが１：１であるＬ＆Ｓ露
光条件測定用基準パターンを形成したマスクを用い、そ
の基準パターンの像を、露光量とフォーカス位置の少な
くとも一方の条件を変えながらウエハ上に順次露光して
Ｌ＆Ｓパターンを転写した場合、最適フォーカス位置で
かつ最適露光量であるとき、レジストパターンのデュー
ティ（ラインとスペースの長さの比率）が１：１になる
という原理を利用している。

【００１２】そこで本発明のより具体的な実施形態で
は、同様のＬ＆Ｓパターンを転写し、現像した後、各レ
ジストパターンをＣＣＤカメラで撮像する時に、レジス
トパターンの第１の位置においてそのレジストパターン
（測定用パターン）を撮像し、その画像信号を一方向へ
積算した第１の画像信号を得るとともに、感光基板を載
置しているステージを前記第１の位置から画素分解能の
１／２だけ移動した第２の位置においてそのレジストパ
ターンを再度撮像し同様な積算を行なって第２の画像信
号を得る。そして第１と第２の画像信号を合成した画像
信号を空間周波数領域に変換し、その領域でパターンか
ら生ずる空間周波数の強度を算出することでＬ＆Ｓのレ
ジスト像のデューティを検出し、最適露光条件や投影光
学系の収差を決定するようにしている。以下、実施例を
通じて本発明の実施形態をより具体的に説明する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る露光装置にお
いて露光条件測定を行なう装置の構成を示すブロック図
である。図２はこの露光装置においてフォーカス位置の
検出および露光量制御を行なう部分の概略図である。

【００１４】まずフォーカス検出について説明する。図
２において、２０３は半導体レーザなどの高輝度光源で
あり、２０４は照明光学系である。光源２０３から射出
した光は照明用光学系２０４を経てピンホールを通過
し、その光束は折曲げミラー２０５で方向を変えられ、
ウエハＷの表面に入射する。ウエハＷの測定点で反射し
た光束は折曲げミラー２０６で方向を変えられ、位置検
出光学系２０７を介して２次元位置検出素子２０８に入
射する。２次元位置検出素子２０８はＣＣＤなどからな
り、入射位置を検知することが可能である。投影レンズ
１０１の光軸ＡＸ方向のウエハＷの位置変化は、２次元
位置検出素子２０８上での光束の入射位置のずれとして
検出できるため、ウエハＷの光軸ＡＸ方向の位置は、２
次元位置検出素子２０８からの出力信号に基づいて検出
することができる。

【００１５】次に露光量制御について説明する。２１５
は水銀ランプなどの光源、２１４は開閉可能なシャッ
タ、２１３は照度を検出するためのセンサである。光源
２１５からの露光光は、シャッタ２１４、ハーフミラー
２１２、およびミラー２１１を経てレチクルＲを照明
し、レチクルＲのパターンを投影レンズ１０１を介して
ウエハ上に転写する。センサ２１３は、ハーフミラー２
１２からの露光光の一部を受光する。積算露光制御装置
２０９は、センサ２１３の出力に基づいて露光光の照度
を測定し、露光量が一定となるように、シャッタ２１４
の開閉時間を制御する。

【００１６】次に、露光条件測定を行なうためのパター
ン像の形成について説明する。図４はこの露光装置で用
いる露光条件測定用のライン・アンド・スペースパター
ンＭを示す。この測定用パターンＭは、クロムで形成さ
れ、同一の線幅を有する、それぞれＸ方向およびＹ方向
に伸びて平行に配列された矩形パターンＭｘ、Ｍｙを有
する。このパターン像をウエハ上に形成するには、パタ
ーンＭを形成したレチクルＲを露光装置にセットすると
ともに、ポジ型のレジストを塗布したウエハＷをセット
し、パターンＭをステップアンドリピート方式で順次露
光していく。このとき、Ｘ方向のショット位置に応じて
露光量を変えるとともに、Ｙ方向のショット位置に応じ
てフォーカスオフセットを一定量ずつ変えながら露光し
ていく。図３はこのようにして露光したウエハＷの現像
後のレジストパターンの断面図である。図中、（Ａ）〜
（Ｃ）はベストフォーカス位置で露光量を変えた場合を
示し、（Ｄ）〜（Ｆ）はデフォーカスした位置で露光量
を変えた場合を示す。

【００１７】次に、このウエハ上に形成されたパターン
Ｍのレジストパターンを用いて露光条件の測定を行うた
めの構成および方法について説明する。図１に示すよう
に、レチクルＲ面上の回路パターンをウエハＷ上に投影
する縮小投影レンズ１０１の光軸ＡＸは図中のＺ方向と
平行な関係にある。図１において、ウエハＷはパターン
Ｍの像を形成した現像後のウエハである。３はウエハＷ
を吸着し、Ｘ、Ｙ方向およびＺ方向に移動させるウエハ
ステージである。１０３はパターンＭのレジストパター
ンを照明する照明系、１０２はその光路上に配置したハ
ーフミラーである。１０４は検出光学系であり、ハーフ
ミラー１０２からの光に基づき所定の倍率でパターンＭ
のレジストパターンの像を撮像装置１０５の撮像面に結
像させる。撮像装置１０５は、例えばＩＴＶ、２次元イ
メージセンサ等の光電変換装置で構成され、撮像した像
を２次元の電気信号に変換するものである。１０６は撮
像装置１０５の出力をＡＤ変換するＡＤ変換装置、１０
７は投影積算装置、１０８はＦＦＴ演算装置、１０９は
周波数強度検出装置、１１０は制御装置である。

【００１８】次に、この構成における動作を図７に従っ
て説明する。まず、ステップ７０１においては、撮像装
置１０５によって２次元の電気信号に変換されたパター
ンＭのレジストパターンの像が、ＡＤ変換装置１０６に
よって、投影光学系１０１と検出光学系１０４の光学倍
率および撮像面の画素ピッチにより定まるサンプリング
ピッチλｓにより、２次元の装置上の画素のＸＹ方向の
アドレスに対応した２次元離散電気信号列に変換され
る。

【００１９】次に、投影積算装置１０７により、ステッ
プ７０２において、図５で示すパターンＭｘのレジスト
パターンＭｘ’を含むような所定の２次元のウィンドウ
Ｗｘを設定し、ステップ７０３において、Ｙ方向にウィ
ンドウＷｘ内で画素積算を行ない、図６に示すｘ方向に
離散的な電気信号列ｓ１（ｘ）を出力する。

【００２０】次にステップ７０４において、ウエハＷを
載置しているステージ１００をＸ方向に画素ピッチの１
／２だけ移動する。そしてステップ７０１〜７０３と同
様にしてステップ７０５〜７０７において、２次元離散
電気信号列を得、パターンＭｘを含むようなウィンドウ
Ｗｘを設定し、そしてＹ方向にウィンドウＷｘ内で画素
積算を行なう。これにより、図６に示すｘ方向に離散的
な電気信号列ｓ２（ｘ）を出力する。

【００２１】次に、ステップ７０８において、上記離散
電気信号列ｓ１（ｘ）とｓ２（ｘ）に基づき、次の式を
用いて図６に示すような合成信号列ｓ（ｘ２）を作成す
る。

【００２２】

【数１】 次に、ステップ７０９において、ＦＦＴ演算装置１０８
による演算を行う。ＦＦＴ演算装置１０８は、人力され
た電気信号列ｓ（ｘ）を離散フーリエ変換してｓ（ｘ）
を空間周波数領域に変換し、そのフーリエ係数を高速に
演算するものである。その手法は公知のＮ点（Ｎ＝２）
の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によるものであり、サン
プリング周波数をｆｓ＝１としたときの周波数ｆｋ＝ｋ
／Ｎの複素フーリエ係数Ｘｋを次式で求めることができ
る。

【００２３】

【数２】 次に、ステップ７１０において、周波数強度検出装置１
０９により、空間周波数ｆｋのパワースペクトルｐｋを
次式により求める。

【００２４】

【数３】 ここでパターンＭのパターンピッチをλｐとすれば、空
間周波数ｆ１ｐ＝λｓ／λｐでの強度は大となりまた、
ｆ１ｐの第ｎ高調波ｆｎｐ＝ｎ・ｆ１ｐ（ｎ＝２，３，
４，・・・）での強度も大となる関係がある。

【００２５】図８は、フォーカス（ウエハＷの光軸方向
位置）を変えて露光したときのパターンＭの各露光位置
における転写像Ｍｘ’を上述のようにしてＣＣＤカメラ
１０５で撮像し、投影積算した信号の一例を示し、図９
〜図１１はその信号をＦＦＴ演算装置１０８で離散フー
リエ変換したパワースペクトルを示す。パターンピッチ
λｐとサンプリングピッチλｓの比率で決まる基本周波
数ｆ１ｐ、ｆ２ｐでの強度は図９〜図１１のどのフォー
カス位置においても大きくなることが分かる。図１０の
最適焦点位置では、ラインとスペースの比率即ちレチク
ルＲに構成されているＬ＆ＳパターンＭのデューティが
１：１であるならば、レジストパターンＭ’においても
基本周波数ｇ１ｐ＝２λｓ／λｐのパワーが大きくな
り、ｇｎｐ＝ｎ・ｇ１ｐ（ｎ＝２，３，４，・・・）の
パワーも大きくなる。ただし、デフォーカス状態では、
パターンＭ’におけるラインアンドスペースのデューテ
ィが１：１でなくなるため、基本周波数ｆ１ｐのｎ倍、
この場合だと周波数ｆ３ｐのパワーが、図９および図１
１に示すように大きくなり、最適焦点位置で図１０に示
すように最小となる。

【００２６】従って、基本周波数ｆ１ｐのｎ倍の周波数
の中から任意に選択しその周波数のパワーが最小となる
フォーカス位置を検出することにより最適焦点位置が検
出できる。つまり図１６に示すように、種々のフォーカ
ス位置について周波数ｆ３ｐの強度（周波数強度）を
得、このときの周波数強度の最小値に対応したフォーカ
ス位置が最適焦点位置となる。

【００２７】また、各フォーカス位置について、選択さ
れた周波数ｆ３ｐのパワーの他の基本周波数のパワー
（例えばｇ１ｐやｇ２ｐ）に対する比率を求め、この比
率が最小となるようなフォーカス位置を最適焦点位置と
しても良い。このように各ショットでの計測において他
の基本周波数のパワーで規格化することにより、ショッ
ト間での違い、例えば照明光量やレジスト厚さの違いに
よる反射光量の差による誤差を低減することができる。

【００２８】図１２は、露光量を変えながら露光したパ
ターンＭの各レジストパターンＭｘ’をＣＣＤカメラ１
０５で撮像し、投影積算して得た投影積算信号を示し、
図１３〜図１５はその信号をＦＦＴ演算装置１０８で離
散フーリエ変換して得たパワースペクトルを示す。フォ
ーカスを変えながら露光した場合と同様に、基本周波数
ｆ１ｐ、ｆ２ｐの強度は露光量にかかわらず大きくなる
ことが分かる。最適露光量についても最適フォーカス位
置と同様に、ラインアンドスペースのデューティが１：
１に最も近づいた状態すなわち周波数成分ｆ３ｐでのパ
ワーが最小となる露光量として定義できる。図１７は露
光量を変えたときの、周波数強度ｆ３ｐの変化を示した
ものであり、周波数強度の最小値に対応する露光量が最
適露光量となる。もちろん、前述したように各ショット
において他の基本周波数のパワーで規格しても良い。

【００２９】また、最適焦点位置または最適露光量の場
合は、レジストパターンＭｘ’におけるラインアンドス
ペースのデューティが１：１になるため、基本周波数ｇ
１ｐ、ｇ２ｐでの周波数強度が最大となる。したがっ
て、ｇ１ｐまたはｇ２ｐでの周波数強度が最大となるフ
ォーカス位置または露光量を最適のフォーカス位置また
は露光量として定義してもよい。また、基本周波数同士
のパワー、例えば、ｇ１ｐとｇ２ｐでのパワーを比較
し、ある所望の関係になったときのフォーカス位置また
は露光量を最適フォーカス位置または最適露光量として
定義してもよい。

【００３０】このようにして算出された最適フォーカス
位置は図２におけるフォーカス制御装置２１０にフィー
ドバックすることにより、ウエハＷを常にベストフォー
カス位置に設定することができる。露光量についても図
２における積算露光制御装置２０９にフィードバックす
ることで最適露光量に設定可能となる。

【００３１】以上のようにして最適焦点位置および最適
露光量が算出されるが、レジスト種類、膜厚の変化に応
じて、この処理を繰り返し行ってフィードバックするこ
とにより常に最適露光条件を設定することができる。

【００３２】なお、上述においては、現像後のレジスト
パターンＭｘ’を検出するようにしたが、現像前の潜像
を検出するようにしても最適焦点位置および最適露光量
を決定することができる。これによれば、現像工程を省
くことができるので、投影露光装置上で露光条件が自動
測定でき、セットアップタイムを大幅に短縮することが
できる。

【００３３】また、上述においてはＸ方向に配列したパ
ターンＭｘのみ用いて説明しているが、Ｙ方向に配列し
ているパターンＭｙをも用い、Ｘ方向とＹ方向について
の最適フォーカス位置を検出することにより、投影光学
系の非点収差を計測することができる。すなわちＹ方向
についてもＸ方向の場合と同様にして、図５で示すよう
に、パターンＭｙのレジストパターンＭｙ’を含むよう
な所定の２次元のウィンドウＷｙを設定し、Ｘ方向にウ
ィンドウＷｙ内で画素積算を行ない、Ｙ方向に離散的な
電気信号列ｓ（ｙ）を得る。これを同様にして離散フー
リエ変換により空間周波数領域に変換し、そのフーリエ
係数を算出することによってＹ方向の最適フォーカス位
置を得ることができる。このようにして、互いに方向が
異なるパターンを用いて各方向についての最適焦点位置
を検出することにより、投影レンズ１０１のレジストプ
ロセスを介した際の実際の非点収差を計測することがで
きる。

【００３４】さらに露光領域内の中心と外周位置の複数
位置に測定用パターンを設け、各位置での最適フォーカ
ス位置を検出することにより、投影レンズ１０１のレジ
ストプロセスを介した際の実際の像面湾曲と像面傾きを
検出することができる。ただし、精度向上の点でＬ＆Ｓ
パターンにおけるライン本数はＦＦＴ処理をする上でも
多い方が望ましく、少なくとも１０本以上は必要であ
る。

【００３５】また、前述の処理では、フーリエ変換後の
パワーを評価したが、その位相を検出すればレジストパ
ターンの非対称性も検知でき、投影レンズ１０１の露光
量域内の各位置におけるコマ収差も計測することができ
る このようにして投影レンズの収差を検出する際には、回
路パターンを実際に露光するレジストを用いる代わり
に、良く感光する他の材料を用いても良い。例えば光磁
気材やフォトクロ材を用いても良い。

【００３６】また、上述の実施例では、ウエハに測定用
パターンを露光する際も、またレジストパターンを検出
する際も、縮小投影レンズもしくは露光装置を用いた
が、レジストパターンを検出する際は別の観察光学系で
行なっても良い。それにより計測結果に対する投影レン
ズ自体の収差の影響を低減することができる。

【００３７】また、上述の実施例では、投影光学系を用
いた時の露光条件を求めたが投影光学系を用いないプロ
ミキシティ露光の時の露光条件でも良く、その時は露光
条件として焦点位置の代わりにマスクとウエハとの間隔
を変えればよい。

【００３８】次に、上述の露光装置を用いることができ
るデバイスの製造例について説明する。図１８は微小デ
バイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、
ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造の
フローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスの
パターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、
ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材
料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロ
セス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハ
を用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の
回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用い
て半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）で
はステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テ
スト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を
経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ
７）される。

【００３９】図１９は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
緑膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。
ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または
露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数
のショット領域に並べて焼付露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。これによれば、従来は製
造が難しかった大型のデバイスを低コストで製造するこ
とができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のものに比べ、コストをかけることなく高精度で露光
条件や投影光学系の収差を測定することができる。例え
ば、従来は、検出分解能を向上させるためにＡ／Ｄ変換
装置の分解能を上げるなどハードウエアの変更が必須で
あったが、本発明によれば、このようなハードウエアの
変更などが不要であるため、コストをかけずに最適露光
条件や収差の計測精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る露光装置の露光条件
測定装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の露光装置におけるフォーカス検出と露
光量制御のための構成の部分的概略図である。

【図３】 図１の装置においてレジストに形成されたパ
ターンの断面図である。

【図４】 図１の装置で用いられる露光条件測定用のマ
スクに構成するパターンを示す図である。

【図５】 図１の装置においてウエハ上に形成されたパ
ターンと２次元のウィンドウとの関係を示す図である。

【図６】 図１の装置において撮像した第１の画像信号
列ｓ１（ｘ）と、パターン位置に対して画素分解能以下
だけシフトして撮像した第２の画像信号列ｓ２（ｘ）
と、第１の画像信号列と第２の画像信号とを合成した第
３の画像信号列ｓ（ｘ２）を示す図である。

【図７】 図６の第１の画像信号列と、第２の画像信号
列と、第３の画像信号列を作成し、パワースぺクトルを
算出する処理を示すフローチャートである。

【図８】 図１の装置においてフォーカスを変えて露光
した時のパターンをＣＣＤカメラで撮像した投影積算信
号の一例を示す図である。

【図９】 図１の装置におけるデフォーカス（−）した
位置で転写したパターンの投影積算信号をＦＦＴ演算装
置で離散フーリエ変換して、縦軸に周波数強度、横軸に
空間周波数をプロットした図である。

【図１０】 図１の装置において最適焦点位置で転写し
たパターンの投影積算信号をＦＦＴ演算装置で離散フー
リエ変換して、縦軸に周波数強度、横軸に空間周波数を
プロットした図である。

【図１１】 図１の装置におけるデフォーカス（＋）し
た位置で転写したパターンの投影積算信号をＦＦＴ演算
装置で離散フーリエ変換して、縦軸に周波数強度、横軸
に空間周波数をプロットした図である。

【図１２】 図１の装置において露光量を変えて転写し
たパターンをＣＣＤカメラで撮像した投影積算信号の一
例を示す図である。

【図１３】 図１の装置において露光量が少ない場合の
パターンの投影積算信号をＦＦＴ演算装置で離散フーリ
エ変換して、縦軸に周波数強度、横軸に空間周波数をプ
ロットした図である。

【図１４】 図１の装置において最適露光量で投影積算
信号をＦＦＴ演算装置で離散フーリエ変換して、縦軸に
周波数強度、横軸に空間周波数をプロットした図であ
る。

【図１５】 図１の装置において露光量が多い場合のパ
ターンの投影積算信号をＦＦＴ演算装置で離散フーリエ
変換して、縦軸に周波数強度、横軸に空間周波数をプロ
ットした図である。

【図１６】 縦軸に周波数強度、横軸にフォーカス位置
をプロットした図である。

【図１７】 縦軸に周波数強度、横軸に露光量をプロッ
トした図である。

【図１８】 本発明の装置または方法を用いることがで
きるデバイス製造例を示すフローチャートである。

【図１９】 図１８のウエハプロセスの詳細なフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０１：投影レンズ、１０２：ハーフミラー、１０３：
照明系、１０４：検出光学系、１０５：撮像装置、１０
６：ＡＤ変換装置、１０７：投影積算装置、１０８：Ｆ
ＦＴ演算装置、１０９：周波数強度検出装置、１１０：
制御装置、２０３：高輝度光源、２０４：照明光学系、
２０５，２０６：折曲げミラー、Ｗ：ウエハ、２０７：
位置検出光学系、２０８：２次元位置検出素子、２０
９：積算露光制御装置、２１１：ミラー、２１２：ハー
フミラー、２１３：センサ、２１４：シャッタ、２１
５：光源、ＡＸ：光軸、Ｍ：ライン・アンド・スペース
パターン、Ｍｘ，Ｍｙ：矩形パターン、Ｍ’（Ｍｘ’、
Ｍｙ’）：レジストパターン、Ｒ：レチクル、Ｗｘ，Ｗ
ｙ：ウィンドウ。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原板のパターンを感光基板上の複数の露
   光位置に露光条件を変えながら露光転写して複数の感光
   パターンを形成する工程と、撮像面における画素ピッチ
   に対応する距離よりも小さい距離だけ相互にずれた２以
   上の位置において各感光パターンを撮像し、これによっ
   て得られる各感光パターンについての２以上の画像信号
   を合成して各感光パターンの画像信号を得る工程と、前
   記各感光パターンの画像信号に基づいて各感光パターン
   についての周波数成分を求める工程と、前記各感光パタ
   ーンの周波数成分に基づいて前記原板のパターンを前記
   感光基板に露光転写する際の最適露光条件を決定する工
   程とを具備することを特徴とする露光条件測定方法。
2. 【請求項２】 前記感光基板は、レジストが塗布された
   ウエハであることを特徴とする請求項１に記載の露光条
   件測定方法。
3. 【請求項３】 前記感光パターンは、露光後の現像工程
   を経て形成されるレジストパターンであることを特徴と
   する請求項２に記載の露光条件測定方法。
4. 【請求項４】 前記感光パターンは、前記レジストの層
   に形成された潜像であることを特徴とする請求項２に記
   載の露光条件測定方法。
5. 【請求項５】 前記原板のパターンは、周期性を有する
   パターンあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の露光条件測定方法。
6. 【請求項６】 前記最適露光条件を決定する工程におい
   ては、前記各感光パターンの周波数成分のうちの前記周
   期性を有するパターンで決まる基本周波数のパワーに基
   づいて前記最適露光条件を決定することを特徴とする請
   求項５に記載の露光条件測定方法。
7. 【請求項７】 前記露光条件は露光量または前記基板の
   上下方向の位置であることを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか１項に記載の露光条件測定方法。
8. 【請求項８】 原板のパターンを投影光学系を介して感
   光基板上の複数の露光位置に露光条件を変えながら露光
   転写して複数の感光パターンを形成する工程と、撮像面
   における画素ピッチに対応する距離よりも小さい距離だ
   け相互にずれた２以上の位置において各感光パターンを
   撮像し、これによって得られる各感光パターンについて
   の２以上の画像信号を合成して各感光パターンの画像信
   号を得る工程と、前記各感光パターンの画像信号に基づ
   いて各感光パターンについて周波数成分を求める工程
   と、前記各感光パターンの周波数成分に基づいて前記投
   影光学系の収差を決定する工程とを具備することを特徴
   とする収差測定方法。
9. 【請求項９】 前記感光基板は、レジストが塗布された
   ウエハであることを特徴とする請求項８に記載の収差測
   定方法。
10. 【請求項１０】 前記感光パターンは、露光後の現像工
    程を経て形成されるレジストパターンであることを特徴
    とする請求項９に記載の収差測定方法。
11. 【請求項１１】 前記感光パターンは、前記レジストの
    層に形成された潜像であることを特徴とする請求項９に
    記載の収差測定方法。
12. 【請求項１２】 前記原板のパターンは、原板上の複数
    の位置に配置されていることを特徴とする請求項８〜１
    １のいずれか１項に記載の収差測定方法。
13. 【請求項１３】 前記投影光学系の収差を決定する工程
    においては、前記各感光パターンの周波数成分の位相に
    基づいて前記投影光学系の収差を決定することを特徴と
    する請求項８に記載の収差測定方法。
14. 【請求項１４】 前記露光条件は、前記感光基板の前記
    投影光学系の光軸方向の位置であることを特徴とする請
    求項８〜１４のいずれか１項に記載の収差測定方法。
15. 【請求項１５】 前記原板のパターンは、周期性を有す
    るパターンであることを特徴とする請求項８〜１４のい
    ずれか１項に記載の収差測定方法。
16. 【請求項１６】 前記投影光学系の収差を決定する工程
    においては、前記各感光パターンの周波数成分のうち前
    記周期性を有するパターンで決まる基本周波数のパワー
    に基づいて前記投影光学系の像面位置を決定し、これに
    基づいて前記投影光学系の収差を決定することを持徴と
    する請求項１５に記載の収差測定方法。
17. 【請求項１７】 請求項１〜７のいずれかの露光条件測
    定方法により決定される最適露光条件を考慮して、原板
    のパターンを感光基板に露光することを特徴とするデバ
    イス製造方法。
18. 【請求項１８】 請求項８〜１６のいずれかの収差測定
    方法により決定される投影光学系の収差を考慮して、原
    板のパターンを前記投影光学系を介して感光基板に露光
    することを特徴とするデバイス製造方法。
19. 【請求項１９】 原板のパターンを感光基板に露光する
    露光装置の露光条件測定装置であって、原板のパターン
    を感光基板上の複数の露光位置に露光条件を変えながら
    露光転写して複数の感光パターンを形成する手段と、撮
    像面における画素ピッチに対応する距離よりも小さい距
    離だけ相互にずれた２以上の位置において各感光パター
    ンを撮像する手段と、これによって得られる各感光パタ
    ーンについての２以上の画像信号を合成して各感光パタ
    ーンの画像信号を得る手段と、前記各感光パターンの画
    像信号に基づいて各感光パターンについての周波数成分
    を求める手段と、前記各感光パターンの周波数成分に基
    づいて前記原板のパターンを前記感光基板に露光転写す
    る際の最適露光条件を決定する手段とを具備することを
    特徴とする露光条件測定装置。
20. 【請求項２０】 原板のパターンを投影光学系を介して
    感光基板に露光する露光装置の前記投影光学系の収差測
    定装置であって、原板のパターンを前記投影光学系を介
    して感光基板上の複数の露光位置に露光条件を変えなが
    ら露光転写して複数の感光パターンを形成する手段と、
    撮像面における画素ピッチに対応する距離よりも小さい
    距離だけ相互にずれた２以上の位置において各感光パタ
    ーンを撮像する手段と、これによって得られる各感光パ
    ターンについての２以上の画像信号を合成して各感光パ
    ターンの画像信号を得る手段と、前記各感光パターンの
    画像信号に基づいて各感光パターンについて周波数成分
    を求める手段と、前記各感光パターンの周波数成分に基
    づいて前記投影光学系の収差を決定する手段とを具備す
    ることを特徴とする収差測定装置。