JP2004079585A - 結像特性計測方法及び露光方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】投影光学系の結像特性を計測する際の計測能力の向上を図る。
【解決手段】投影光学系のコマ収差等の結像特性を計測するために、ウエハに転写するライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの数を５本から２本に変更する。このようにすれば、ウエハ上に形成されるラインパターンの像の線幅等のサイズへのデフォーカス量、レチクル製造誤差等の影響を少なくすることができ、高精度に投影光学系の結像特性を計測することができる。
【選択図】 図５
【解決手段】投影光学系のコマ収差等の結像特性を計測するために、ウエハに転写するライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの数を５本から２本に変更する。このようにすれば、ウエハ上に形成されるラインパターンの像の線幅等のサイズへのデフォーカス量、レチクル製造誤差等の影響を少なくすることができ、高精度に投影光学系の結像特性を計測することができる。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像特性計測方法、及び露光方法に係り、更に詳しくは、投影光学系の結像特性を計測する結像特性計測方法、及びその結像特性計測方法によって結像特性が計測された投影光学系を用いて露光を行う露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の物体上に転写する投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等が用いられている。
【０００３】
この種の投影露光装置では、露光（レチクルパターンのウエハ上への転写）の際のフォーカスずれや投影光学系の収差によって投影像の精度が大きく変化してしまうため、投影光学系の最良フォーカス位置、収差等の結像特性を精度良く計測する技術が必要である。
【０００４】
上記の投影光学系の最良フォーカス位置を計測する方法として、例えば、レジストが塗布されたウエハへ所定のパターンの試し焼きを行った後、そのウエハを現像し、前記パターンの線幅を例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて計測し、設計上の線幅値との比較を行うか、あるいは、フォーカス位置と線幅との関係を利用して、最良フォーカス位置を計測する技術（ＣＤ／フォーカス法）などがある。
【０００５】
例えば、ステッパの場合、試し焼きにあたって、ウエハ上のショット領域の配列に関して、フォーカス位置を一定量ずつ変えながら、例えば５本の線状パターンを有するラインアンドスペース（以下、Ｌ／Ｓと略述する）のテスト用パターンをウエハ上に転写する。そして、現像後に形成された各ショット領域内の線状のレジストパターンの線幅を直ちに計測し、全てのショット中で最も線幅が小さくなっているショット領域を露光した際のフォーカス位置を、最良フォーカス位置として決定するのである。
【０００６】
また、投影光学系の収差に関しては、上記のようにして決定された最良フォーカス位置で、ウエハ上に転写された５本のＬ／Ｓパターンを再度計測し、収差量を定義していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体素子（集積回路）等は年々高集積化しており、これに伴い半導体素子等の製造装置である投影露光装置には、一層の高解像力、すなわち、より微細なパターンを精度良く転写できることが要求されるようになってきた。このことから、投影光学系の結像特性を計測するためのテスト用パターンも微細化してきている。このため、当然そのＬ／Ｓパターンの線幅も狭くなってきており、現状では約１３０ｎｍとなっている。
【０００８】
このように、テスト用パターンのＬ／Ｓパターンが、現状のレベルまで細くなると、ウエハ上に形成される５本のラインパターンの像のうち、両端の２本のラインパターンの像の線幅が、その内側の３本のラインパターンの像の線幅に比べて細くなるという現象が発生し、ある露光条件によっては、それらの像が完全に消滅してしまうことがあった。
【０００９】
このような両端のラインパターンの像は、投影光学系の結像特性、特にコマ収差の計測にとっては重要な要素であり、テスト用パターンにおけるラインパターンを微細化しても、投影光学系の結像特性を精度良く計測することができる方法の出現が望まれている。
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、投影光学系の結像特性を計測する際の計測能力の向上を図ることができる結像特性計測方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、高精度な露光を実現できる露光方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、第１面上のパターンを第２面上に投影する投影光学系（ＰＬ）の結像特性を計測する結像特性計測方法であって、所定間隔（Ｄ）をおいて配設された所定幅（Ｌ）を有する２つの所定パターン（ＬＰ１、ＬＰ２）によって形成されるマーク（ＤＭ１〜ＤＭ５）を前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記マークを前記第２面上に配置された物体（Ｗ）上に転写する露光工程と；前記物体上に形成された前記マークの像のサイズ（例えばＬ１、Ｌ２）を計測する計測工程と；前記計測されたマークの像のサイズに関する情報に基づいて前記投影光学系の結像特性を算出する算出工程と；を含む結像特性計測方法である。
【００１３】
これによれば、所定間隔をおいて配設された所定幅を有する２つの所定パターンによって形成されるマークが物体上に転写され、そのマークの像のサイズに関する情報に基づいて投影光学系の結像特性が算出される。このようにすれば、５本のＬ／Ｓパターンのマークを用いたときよりも物体上に投影されるパターンの数が減るので、その所定パターンの像の形成精度に悪影響を与える他のパターンの数が少なくなる。そのため、デフォーカス量や上記のマークの製造誤差の大きさの変化に対する２つの所定パターンの像のサイズの変化の度合いが小さくなる。したがって、本発明の結像特性計測方法では、この２つの所定パターン像のサイズに対するデフォーカス量やマークの製造誤差等の他の要因の影響を低減し、投影光学系の結像特性を計測する際の計測能力の向上を図ることができる。
【００１４】
なお、この場合において、上記のマークの像のサイズの計測は、物体を現像することなく物体上に形成された潜像に対して行っても良いし、上記のマークの像が形成された物体を現像した後、物体上に形成されたレジスト像、あるいはレジスト像が形成された物体をエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。また、マークの像のサイズは、例えば露光装置のアライメント検出系（ＬＳＡ系、あるいはアライメントマークの像を撮像素子上に結像する画像処理方式のアライメント検出系、いわゆるＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系）などを用いて計測することとしても良い。なお、上記マークの像の形状は、線状や、菱形あるいは他の形状であってもよい。
【００１５】
この場合、請求項２に記載の結像特性計測方法のごとく、前記所定間隔は、前記計測工程において、前記物体上に形成された前記マークの像における２つの所定パターンの像を互いに分離して計測可能な間隔であることとすることができる。
【００１６】
本出願人による検討の結果、投影光学系の結像特性を算出するために上述のマークの像のサイズを計測する際には、マーク上の２つの所定パターンの間隔を狭くすればするほど、物体上に形成された像のサイズに基づいて投影光学系の結像特性を精度良く求めることができることを確認した。しかしながら、マーク上の２つの所定パターンの間隔をあまり狭くしすぎると、物体上に形成される２つの所定パターンの像の区別が困難となり、２つの所定パターンのサイズを計測することが不可能となる。したがって、マーク上の２つの所定パターンの間隔、すなわち所定間隔を、マーク上の２つの所定パターンの像を互いに分離して計測可能な間隔に設定しておく必要がある。
【００１７】
この場合、請求項３に記載の結像特性計測方法のごとく、前記算出工程は、前記２つの所定パターンの像のサイズの差の情報に基づいて投影光学系の結像特性を算出することとすることができる。
【００１８】
本発明の結像特性計測方法によって算出可能な投影光学系の結像特性として代表的なものにコマ収差がある。コマ収差は、物体上に形成された２つの所定パターンの像のサイズの差を指標値とすることができ、算出工程では、そのサイズの差の情報に基づいて投影光学系のコマ収差を計測する。
【００１９】
また、この場合、請求項４に記載の結像特性計測方法のごとく、前記所定間隔は、前記サイズの差の情報に含まれる前記２つの所定パターンの像のサイズの差が、その情報に含まれるノイズ成分の大きさよりも大きくなるような間隔であることとすることができる。
【００２０】
物体上に形成された２つの所定パターンの像の形成具合は、露光ドーズ量や投影光学系のフォーカス位置等の露光条件によって左右され、それらの像が形成されるときの露光条件と最適露光条件との差は、マークの像のサイズを計測する際のノイズ成分となる。さらに、マークの像のサイズの計測の際にも、その計測状態によって、マークの像のサイズに関する情報にノイズ成分が含まれるようになる。投影光学系のコマ収差を計測するためには、前述のように２つの所定パターンのサイズの差を算出することになるが、そのサイズの差の情報にも、前述のノイズ成分が含まれている。したがって、そのサイズの差の情報に含まれる差の値を抽出するためには、その情報に含まれるノイズ成分のレベルが、その差の値より小さくなっている必要がある。このノイズ成分のレベルは、マークにおける２つの所定パターンの間隔に左右されることが確認されており、本発明では、２つの所定パターンの間隔を上述のように規定する。
【００２１】
上記請求項１又は２に記載の結像特性計測方法において、請求項５に記載の結像特性計測方法のごとく、前記算出工程では、前記投影光学系の結像特性として最良フォーカス位置、非点収差、球面収差、像面湾曲、及びコマ収差の少なくとも１つを、前記２つの所定パターンの像のサイズの情報に基づいて算出することとすることができる。
【００２２】
上記請求項１〜５のいずれか一項に記載の結像特性計測方法において、請求項６に記載の結像特性計測方法のごとく、前記所定間隔は、前記所定パターンの所定幅と同程度でも良いが、所定幅よりも狭く設定されていることが好ましい。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、マスク（Ｒ）のパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して物体（Ｗ）上に転写する露光方法であって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の結像特性計測方法によって前記投影光学系の結像特性を計測する工程と；前記計測された結像特性を考慮して露光の際の条件を調整して、前記マスクのパターンを前記物体上に転写する工程と；を含む露光方法である。
【００２４】
これによれば、請求項１〜６のいずれか一項に記載の結像特性計測方法によって投影光学系の結像特性が精度良く計測される。そして、この計測された結像特性を考慮して露光の際の条件を調整して、マスクのパターンが物体上に転写される。露光条件の調整としては、例えば計測された結像特性に基づく投影光学系の結像特性の調整、結像特性に起因するマスクと物体とのアライメント誤差の調整などが代表的に挙げられる。いずれにしても、露光の際の条件が調整されるので、高精度な露光が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２６】
図１には、本発明に係る結像特性計測方法及び露光方法の実施に好適な一実施形態に係る露光装置１００が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
【００２７】
この露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ（マスクステージ）、レチクルＲに形成されたパターンの像を感光剤（フォトレジスト）が塗布された物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して２次元平面（ＸＹ平面）内を移動するＸＹステージ２０（物体ステージ）、ＸＹステージ２０を駆動する駆動系２２、及びこれらの制御系等を備えている。制御系は、装置全体を統括制御する主制御装置２８を中心として構成されている。
【００２８】
前記照明系ＩＯＰは、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザなどから成る光源と、オプティカルインテグレータ又はホモジナイザ（フライアイレンズ又はロッド型（内面反射型）インテグレータ、又は回折光学素子など）、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、コンデンサレンズ、レチクルブラインド（又はマスキングブレード）、及びダイクロイックミラー等（いずれも図示省略）を含む照明光学系とから構成されている。この照明系ＩＯＰは、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定された投影光学系ＰＬの視野内でＸ軸方向に細長い長方形のスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００２９】
前記レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図１における下方に配置されている。このレチクルステージＲＳＴ上には不図示のバキュームチャック等を介してレチクルＲが吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、Ｙ軸方向（図１における紙面左右方向）、Ｘ軸方向（図１における紙面直交方向）及びθｚ方向（ＸＹ面に直交するＺ軸回りの回転方向）に微小駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージＲＳＴはレチクルＲを少なくとも３自由度（例えば、Ｘ軸及びＹ軸方向とθｚ方向）で微動する微動部と、走査方向に長いストロークを持つ粗動部とを含む構成でもよい。
【００３０】
レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）２１からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されている。レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置はレチクル干渉計２１によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡（又はレトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられている。しかし、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計２１として示されている。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになっている。
【００３１】
前記レチクル干渉計２１からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置２８に送られる。主制御装置２８はこのレチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて駆動系２９を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００３２】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に、その光軸ＡＸｐの方向がＸＹ面に直交するＺ軸方向となるように配置されている。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であってＺ軸方向の共通の光軸ＡＸｐを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が用いられている。レンズエレメントのうちの特定の複数枚は、主制御装置２８からの指令に基づいて、図示しない結像特性補正コントローラによって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、例えば投影倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲などを調整できるようになっている。
【００３３】
前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示のベース上をＹ軸方向に移動するＹステージと、このＹステージ上をＸ軸方向に移動するＸステージとで構成されているが、図１ではこれらがＸＹステージ２０として一体に示されている。このＸＹステージ２０上にウエハテーブル１８が搭載され、このウエハテーブル１８上に不図示のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等によって保持されている。
【００３４】
前記ＸＹステージ２０は、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領域を前記照明領域と共役な視野内の投影領域に位置させることができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成されている。そして、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のための走査開始位置（加速開始位置）まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行う。
【００３５】
前記ウエハテーブル１８は、ウエハＷを保持するウエハホルダをＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に微小駆動するものである。このウエハテーブル１８の上面には、移動鏡２４が設けられており、この移動鏡２４にレーザビームを投射して、その反射光を受光することにより、ウエハテーブル１８のＸＹ面内の位置を計測するレーザ干渉計２６が移動鏡２４の反射面に対向して設けられている。なお、実際には、移動鏡として、Ｘ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応して、Ｘ軸方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ軸方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが、レーザ干渉計として設けられているが、図１ではこれらが代表して移動鏡２４、レーザ干渉計２６として図示されている。なお、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブル１８のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではレーザ干渉計２６によって、ウエハテーブル１８のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。
【００３６】
レーザ干渉計２６の計測値は主制御装置２８に供給され、主制御装置２８はこのレーザ干渉計２６の計測値をモニタしつつ、駆動系２２を介してＸＹステージ２０を駆動することにより、ウエハテーブル１８の位置制御が行われる。
【００３７】
ウエハＷ表面のＺ軸方向位置及び傾斜量は、例えば特開平６−２８３４０３号公報などに開示される送光系５０ａ及び受光系５０ｂを有する斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦＳによって計測されるようになっている。このフォーカスセンサＡＦＳの計測値も主制御装置２８に供給されており、主制御装置２８では、フォーカスセンサＡＦＳの計測値に基づいて駆動系２２を介してウエハテーブル１８を微少駆動することによって、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置及び傾きを制御するようになっている。
【００３８】
すなわち、このようにしてウエハテーブル１８を介し、ウエハＷのＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙの５自由度方向の位置及び姿勢制御がなされるようになっている。なお、残りのθｚ（ヨーイング）の誤差については、レーザ干渉計２６で計測されたウエハテーブル１８のヨーイング情報に基づいてレチクルステージＲＳＴとウエハテーブル１８との少なくとも一方を回転させることによって補正される。
【００３９】
また、ウエハテーブル１８上には、その表面の高さがウエハＷの表面と同じ高さになるような基準板ＦＰが固定されている。この基準板ＦＰの表面には、後述するアライメント検出系ＡＳのいわゆるベースライン計測等に用いられる基準マークを含む各種の基準マークが形成されている。
【００４０】
更に、本実施形態では、投影光学系ＰＬの側面に、ウエハＷに形成されたアライメントマークを検出するマーク検出系としてのオフ・アクシス方式のアライメント検出系ＡＳが設けられている。このアライメント検出系ＡＳは、例えば、ＬＳＡ系、又はＦＩＡ系と呼ばれるアライメントセンサを有しており、基準板ＦＰ上の基準マーク及びウエハＷ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
【００４１】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用されている。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。
【００４２】
なお、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出するＬＳＡ系などのアライメントセンサや、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
【００４３】
アライメント制御装置１６は、アライメント検出系ＡＳからの情報ＤＳをＡ／Ｄ変換し、さらにこのデジタル化された信号を演算処理してマーク位置を検出する。この検出結果は、アライメント制御装置１６から主制御装置２８に供給されるようになっている。
【００４４】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークまたはレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｃｌｅ）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系（不図示）が設けられている。これらのレチクルアライメント検出系の検出信号は、アライメント制御装置１６を介して主制御装置２８に供給される。露光装置１００で、実際に走査露光を行う際には、これらのレチクルアライメント検出系により、レチクルＲ上のレチクルマークまたはレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとの相対位置が検出され、そのときのレチクル干渉計２１及びウエハ干渉計２６の測定値とから、レチクル干渉計２１の測長軸によって規定されるレチクルステージＲＳＴの座標系とウエハ干渉計２６の測長軸によって規定されるＸＹステージ２０の座標系との関係が求められることによって、レチクルアライメントが実行される。
【００４５】
次に、本実施形態の結像特性計測方法に用いられるレチクルの一例について説明する。
【００４６】
図２には、投影光学系ＰＬの結像特性の計測に用いられるレチクルＲＴの一例が示されている。この図２は、レチクルＲＴを、パターン面側（図１における下面側）から見た平面図である。このレチクルＲＴは、ほぼ正方形のマスク基板としてのガラス基板４２の中央にパターン領域ＰＡが設けられ、そのパターン領域ＰＡ内における点線で示されるスリット状の照明領域の中心と４角の部分の合計５箇所に計測マークＤＭ１〜ＤＭ５が形成されている。なお、パターン領域ＰＡの中心、すなわちレチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）を通るパターン領域ＰＡのＸ軸方向の両側には、例えば一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。なお、パターン領域ＰＡのうち、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５を除いた部分は、遮光部となっている。
【００４７】
図３には、計測マークＤＭ１の構成の一例が示されている。図３に示されるように、計測マークＤＭ１は、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２によって形成されるマークである。ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２は、ともにＸ軸方向に延びる互いに平行な線状パターンであって、Ｙ軸方向に線幅Ｌを有しており、Ｙ軸方向に間隔Ｄをおいて配設されている。本実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄを狭くすればするほど、ウエハＷ上に形成されたそれらの像のサイズに基づいて投影光学系ＰＬの結像特性を精度良く求めることができる。しかし、マーク上のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄをあまり狭くしすぎると、ウエハＷ上に形成されるラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像がつながった状態となってしまい、後述する計測工程において、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅を計測することが困難となる。したがって、間隔Ｄは、計測マークＤＭ１上のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像を互いに分離して計測することができる間隔に設定されている必要がある。なお、本実施形態では、計測マークＤＭ１において、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２は、遮光部であり、その他の部分は光透過部となっている。なお、他の計測マークＤＭ２〜ＤＭ５も計測マークＤＭ１と同様な構成となっている。
【００４８】
また、ウエハＷ上に形成されたラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の形成具合は、露光時の露光ドーズ量や投影光学系ＰＬのフォーカス位置等の露光条件によっても左右されるため、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の像のサイズ、例えばラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅には、収差等の投影光学系ＰＬの結像特性による成分の他に、これら露光条件による成分も含まれている。この成分は、収差等の投影光学系ＰＬの結像特性を計測する際のノイズ成分となる。さらに、後述する計測工程において得られる計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の像のサイズに関する情報にも、計測状態に起因するノイズが含まれるようになる。例えば、投影光学系ＰＬのコマ収差を計測するためには、前述のようにラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅の差を計測することになるが、その線幅の差の情報にも、前述のノイズ成分が含まれている。したがって、その線幅の差の情報に含まれるコマ収差の指標値は、その情報に含まれるノイズ成分のレベルより大きくなっている必要がある。このノイズ成分のレベルは、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５におけるラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄに左右されることが確認されており、本実施形態では、線幅の差の情報に含まれるラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅の差Ｌ１−Ｌ２が、その情報に含まれるノイズ成分の大きさよりも大きくなるように、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄを規定しておく必要がある。本実施形態では、例えばラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の線幅が１３０ｎｍで、間隔Ｄが１２０ｎｍとなる計測用マークＤＭ１〜ＤＭ５を用いるものとする。
【００４９】
次に、本実施形態の露光装置１００により投影光学系ＰＬの結像特性を計測する計測動作の流れについて簡単に説明する。
【００５０】
まず、ウエハＷが不図示のウエハローダによりウエハテーブル１８上にロードされるとともに、レチクルＲＴが不図示のレチクルローダによりレチクルステージＲＳＴ上にロードされる。
【００５１】
主制御装置２８は、ウエハテーブル１８上に設けられた基準板ＦＰの表面に形成されている一対の基準マーク（不図示）の中点が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するように、ウエハテーブル１８を移動する。この移動は、主制御装置２８によりレーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を移動することにより行われる。次に、主制御装置２８は、レチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するように、駆動系２９を介してレチクルステージＲＳＴの位置を調整する。このとき、例えば、前述のレチクルアライメント検出系（不図示）により投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前述の基準マークとの相対位置が検出される。
【００５２】
そして、主制御装置２８は、レチクルアライメント検出系によって検出された相対位置の検出結果に基づいてレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前述の基準マークとの相対位置誤差がともに最小となるように駆動系２９を介してレチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置を調整する。これにより、レチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸と正確にほぼ一致するとともにレチクルＲＴの回転角もレーザ干渉計２６の測長軸で規定される直交座標系の座標軸に正確に一致する。
【００５３】
次いで、主制御装置２８は、レーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を移動することにより、本実施形態では、表面に感光剤としてポジ型のレジストが塗布されたウエハＷを投影光学系ＰＬの下方の位置に移動させる。
【００５４】
この状態で、主制御装置２８は露光を行う。なお、ここでは、投影光学系ＰＬの結像特性を計測するのが目的であるため、露光中にはレチクルＲＴとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとＸＹステージ２０を静止させたままとする。また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性としてコマ収差又はその指標値（線幅異常値又は線幅差と呼ばれる）を計測するものとし、既に投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を計測してフォーカスセンサＡＦＳのキャリブレーションが終了しているものとする。そこで、このフォーカスセンサＡＦＳを用いて照明光ＩＬの照射領域内で投影光学系ＰＬの結像面とウエハＷのフォトレジスト層の表面とをほぼ合致させてから露光が行われる。これにより、レチクルＲＴの計測マークＤＭ１〜ＤＭ５のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のフォトレジスト層に縮小転写される（露光工程）。また、このとき通常の露光ドーズ量（すなわち、レジストの感度特性に応じた適正量）で露光を行う。
【００５５】
露光が終了すると、主制御装置２８の指示に応じて、不図示のウエハローダによって、ウエハＷは、ウエハテーブル１８上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパに搬送される。
【００５６】
ウエハＷは、このコータ・デベロッパ内で現像される。この現像の終了により、ウエハＷ上には、図４に示されるような、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとが形成される。
【００５７】
次いで、ウエハＷ上に形成された計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の像、すなわちラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとのサイズの計測（線幅の計測）が、以下のようにして行われる（計測工程）。なお、このとき、レチクルＲＴ上のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２は、間隔Ｄで配置されているので、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとは、ウエハＷ上で分離された状態となっており、それらの線幅がそれぞれ計測可能となっている。
【００５８】
まず、主制御装置２８は、コータ・デベロッパからの現像完了の通知を受け取ると、不図示のウエハ搬送系に指示してウエハＷを露光装置１００内に搬送し、この搬送されたウエハＷをウエハローダにより再度ウエハテーブル１８上にロードする。
【００５９】
そして、主制御装置２８は、ウエハＷ上に形成されたラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとをアライメント検出系ＡＳの真下に移動させ、例えばＦＩＡ系等を用いて、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗの線幅Ｌ１と、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ２とを計測する（図４参照）。アライメント検出系ＡＳによって検出されたそれらの計測マークＤＭ１〜ＤＭ５のサイズに関する情報（線幅Ｌ１、Ｌ２）は、アライメント制御装置１６を介して主制御装置２８に送信される。
【００６０】
次いで、主制御装置２８は、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗの線幅Ｌ１と、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ２に基づいて投影光学系ＰＬの結像特性を算出する（算出工程）。
【００６１】
本実施形態では、投影光学系の結像特性として、コマ収差を算出する場合について説明する。コマ収差は、投影光学系ＰＬを介して、例えば、通常、Ｌ／ＳパターンをウエハＷ上に転写すると、その転写像のうちの両端に位置するラインパターンの転写像の線幅が大きく異なる現象により検出可能であることが知られている。この現象によってコマ収差を表現するために、ベストフォーカス状態における両端に位置するラインパターンの転写像の線幅をＤ１，Ｄ２として、
｜Ｄ１−Ｄ２｜／（Ｄ１＋Ｄ２） …（１）
で定義される、いわゆる線幅異常値（コマ収差による線幅変化量）が用いられる。
【００６２】
従って、本実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ１、Ｌ２から、コマ収差の指標として、次式で表される量を線幅異常値として定義すれば良い。
【００６３】
線幅異常値＝｜Ｌ１−Ｌ２｜／（Ｌ１＋Ｌ２） ……（２）
【００６４】
主制御装置２８では、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の各ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗの線幅Ｌ１の平均値と、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ２の平均値とを上述の式（２）のＬ１、Ｌ２にそれぞれ代入して得られる演算結果を線幅異常値として算出してもよい。なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性の１つとして、コマ収差を計測したが、他に、ベスト（最良）フォーカス位置、非点収差、球面収差、像面湾曲などの種々の結像特性をも計測することができる。なお、この場合には、各収差の指標として、線幅Ｌ１及び線幅Ｌ２の少なくとも一方が用いられる。
【００６５】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２８が装置各部を制御して、露光開始に先立って、これまでに説明した結像特性計測方法によって投影光学系ＰＬの結像特性を計測する。そして、主制御装置２８は、その計測された結像特性を考慮して露光の際の各種条件を調整して、ＸＹステージ２０とレチクルステージＲＳＴの同期制御を行いつつ走査露光を行なう。
【００６６】
なお、露光の際の各種条件の調整としては、例えば計測結果に基づく投影光学系ＰＬの結像特性を前述の結像特性補正コントローラを介して調整することなどが代表的に挙げられる。また、例えばその結像特性が像面湾曲などであるときは、走査露光中にレチクルＲとウエハＷとの少なくとも一方のＺ軸方向の位置や傾斜角を調整してもよい。このとき、結像特性補正コントローラによる結像特性の調整を併用しても構わない。
【００６７】
また、所定の精度範囲内に結像特性の調整ができない場合には、主制御装置２８はディスプレイ（モニター）への警告表示、あるいはインターネット（電子メール等）又は携帯電話などによって、オペレータなどにアシストの必要性を通知するようにしても良い。さらに、この場合、各駆動系やセンサ類の調整に必要な情報を一緒に通知しても良い。これにより、各種データの計測などの作業時間だけでなく、その準備期間も短縮することができ、露光装置１００の停止期間の短縮、すなわち稼働率の向上を図ることが可能となる。
【００６８】
以上詳細に説明したように、間隔Ｄをおいて配設された線幅Ｌを有する２つのラインパターンＬＰ１、ＬＰ２によって形成される計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の各転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２ＷがウエハＷ上に転写され、それらの計測マークの像、すなわち、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗに基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性が計測される。
【００６９】
図５には、投影光学系ＰＬの結像特性の計測マークとして、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンのマークを用いたときと、本実施形態のように２本のラインパターンを用いたＬ／Ｓパターンのマークを用いたときのその転写像のサイズの特性が示されている。なお、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンの両端のラインパターンの転写像の線幅差をＬ１’−Ｌ２’とし、このパターンの計測マークを用いてコマ収差を計測する場合にも、上述の式（２）と同様の式で得られる線幅異常値をコマ収差の指標値としているものとする。
【００７０】
図５（Ａ）では、横軸はデフォーカス量を示し、縦軸は上述の式（２）で示される線幅異常値を示している。また、２本のラインパターンを用いたＬ／Ｓパターンのマークを用いたときのその転写像の線幅異常値の特性が実線で示され（Ｌ１−Ｌ２）、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンの両端のラインパターンの転写像の線幅異常値の特性が点線で示されている（Ｌ１’−Ｌ２’）。
【００７１】
図５（Ａ）に示されるように、線幅指標値は、両計測マークとも、露光の際のフォーカス位置によって変化し、デフォーカス量が０であるベストフォーカス位置で最小となり、デフォーカス量が大きくなるにつれて増加していく。したがって、コマ収差を計測するための計測マークをウエハに転写する際には、デフォーカス量が０であるベストフォーカス位置に設定しておくのが望ましい。しかしながら、実際の計測においては、デフォーカス量を完全に０にした状態で計測マークの露光を行うのは困難である。
【００７２】
図５（Ａ）に示されるように、デフォーカス量の変化に対する線幅異常値の変化の割合は、Ｌ１−Ｌ２の方が、Ｌ１’−Ｌ２’よりも小さくなっている。したがって、Ｌ１−Ｌ２を計測した方が、デフォーカス量による線幅異常値の変化が小さくなるので、デフォーカス量が０でなかった場合にも、より高精度にコマ収差を計測することができる。
【００７３】
図５（Ｂ）では、横軸はレチクル製造誤差を示し、縦軸はそのレチクルに形成されたラインパターンのウエハ上に転写された転写像の線幅を示している。また、２本のラインパターンを用いたＬ／Ｓパターンのマークを用いたときのその転写像の線幅の特性が実線で示され（Ｌ２）、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンの両端のラインパターンの転写像の線幅異常値の特性が点線で示されている（Ｌ２’）。
【００７４】
図５（Ｂ）に示されるように、両計測マークとも、レチクル製造誤差が大きくなるにつれて、転写像の線幅Ｌ２もＬ２’も大きくなっているのがわかる。したがって、例えばコマ収差等の収差を計測するために計測マークをウエハに転写する際には、できるだけその計測マークの製造誤差、すなわちレチクル製造誤差を０にしておくのが望ましい。しかしながら、レチクル製造誤差を完全に０にするのは困難である。図５（Ｂ）に示されるように、レチクル製造誤差の変化に対する線幅異常値の変化の度合は、Ｌ２の方がＬ２’よりも小さくなっている。この傾向は、もう一方の線幅Ｌ１、Ｌ１’についても同じである。したがって、Ｌ２を計測した方が、レチクル製造誤差による転写像の線幅の誤差が小さくなるので、より高精度にコマ収差等の収差を計測することができる。
【００７５】
上述のように、コマ収差の計測特性は、５本のＬ／Ｓパターンの計測マークを用いたときよりも投影されるパターンの数が減るので、その計測マークにおけるパターンの像の形成具合に影響を与える他のパターンの数が少なくなる。そのため、デフォーカス量や上記のマークの製造誤差の大きさの変化に対する２つのラインパターンの像のサイズの変化の度合が小さくなる。したがって、本実施形態の結像特性計測方法では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ１、Ｌ２等のサイズに対するデフォーカス量やマークのレチクル製造誤差等の他の要因の影響を低減し、投影光学系ＰＬの結像特性を計測する際の計測能力の向上を図ることができる。
【００７６】
なお、この場合において、上記の計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の転写像のサイズの計測は、ウエハＷを現像することなくウエハＷ上に形成された潜像に対して行っても良いし、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の転写像が形成されたウエハＷを現像した後、ウエハＷ上に形成されたレジスト像、あるいはレジスト像が形成されたウエハＷをエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。
【００７７】
また、本実施形態では、転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗは、線状の像であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ひし形の像やそれ以外の形状であってもよい。なお、ひし形の像の場合には、ＦＩＡ系ではなく、ＬＳＡ系を用いてサイズを計測するのが望ましい。さらに、本実施形態では、コマ収差又はその指標値を計測するため、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置にウエハを配置して露光を行うものとしたが、図５（Ａ）の説明からも明らかなように、必ずしもベストフォーカス位置でウエハを露光しなくてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、上述の式（２）の右辺で表される値をコマ収差の指標値としたが、式（２）の右辺の分子｜Ｌ１−Ｌ２｜をそのままコマ収差の指標値とするようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態の露光装置１００によれば、上述した結像特性計測方法によって投影光学系ＰＬの結像特性が精度良く計測される。そして、この計測された結像特性を考慮して露光の際の各種条件を調整して、レチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写される。露光条件の調整としては、例えば計測された結像特性に基づく投影光学系ＰＬの結像特性の調整、結像特性に起因するレチクルＲとウエハＷとのアライメント誤差の調整などが代表的に挙げられる。いずれにしても、露光の際の各種条件が調整されるので、高精度な露光が可能となる。
【００８０】
また、上記実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の長手方向がＸ軸方向である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の長手方向は、Ｙ軸方向であっても良いし、ＸＹ平面上の他の方向であっても良い。さらに、長手方向が異なる複数組のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を１つの計測マークとして用いてもよい。また、線幅と間隔Ｄとの少なくとも一方が異なる複数組のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を１つの計測マークとして用いても良い。
【００８１】
また、上記実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の線幅よりも間隔Ｄが狭い計測用マークＤＭ１〜ＤＭ５を用いるものとしたが、間隔Ｄをその線幅と同程度とする、あるいは間隔Ｄをその線幅よりも大きくしてもよく、特に前者では従来の５本のラインパターンとの計測結果の比較が容易になる。
【００８２】
また、上記実施形態では、レチクルＲＴの計測マークを、パターン領域ＰＡ内の領域の中心と４角の部分の合計５箇所に設けるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、レチクルＲＴのパターン領域ＰＡ上に多数の計測マークを配設するようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態ではレジスト像の線幅を計測するものとしたが、例えば潜像、あるいはレジスト像が形成されたウエハをエッチング処理して得られる像などの線幅を計測するようにしても良い。また、上記実施形態では露光装置１００のアライメント検出系ＡＳを用いて転写像の線幅Ｌ１、Ｌ２を計測するものとしたが、露光装置以外、例えば専用の線幅計測装置（ＳＥＭなど）を用いてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態では、転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ１、Ｌ２をアライメント検出系ＡＳ等により光学的に検出するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えばＥＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：電気抵抗を利用した計測法）等で計測しても良い。なお、この場合には、計測対象となるラインパターンに電気抵抗計測用の電極パターンを付加する必要がある。
【００８５】
また、上記実施形態では、ウエハに塗布される感光剤としてのフォトレジストとして、ポジ型のフォトレジストを用いたが、ネガ型のフォトレジストを用いても良い。
【００８６】
また、上記実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を遮光部としたが、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を光透過部とし、その周りを遮光部としても良い。なお、この場合には、ネガ型のフォトレジストを用いるのが望ましい。
【００８７】
さらに、レチクルに形成される計測マークの描画誤差などを予め検出しておき、それらの誤差を上述の式（２）の計算結果に加味するようにしてもよい。また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性の計測時に、静止露光方式にて計測用マークＤＭ１〜ＤＭ５をウエハに転写するものとしたが、その代わりに走査露光方式にて計測用マークの転写を行ってもよいし、あるいは静止露光方式と走査露光方式との両方で計測用マークの転写を行ってそれぞれで結像特性を求めるようにしてもよい。
【００８８】
なお、上記実施形態では、アライメント検出系ＡＳのＦＩＡ系を用いて転写像の線幅Ｌ１、Ｌ２を計測する場合について説明したが、これに限らず、例えばアライメント検出系ＡＳのＬＳＡ系や、対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出する前述のアライメントセンサを用いて転写像の線幅Ｌ１、Ｌ２を計測しても勿論構わない。このようにしても、上記実施形態と同様にして投影光学系ＰＬの結像特性を求めることができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式、ミラープロジェクション・アライナー、及びフォトリピータなどにも好適に適用することができる。特に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置の場合は、露光工程において、物体ステージ及びマスクステージを静止させて露光することにより、上記実施形態と同様にして、投影光学系ＰＬの結像特性を求めることができる。
【００９０】
さらに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。また、レチクルは透過型だけでなく反射型でも構わない。
【００９１】
さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザに限らず、例えばｇ線やｉ線などを発生する水銀ランプなどの連続光源でもよいし、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、あるいは他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、露光用照明光としてＥＵＶ光などを用いてもよい。この場合には、レチクルとして反射型が用いられる。
【００９２】
さらに、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る結像特性計測方法によれば、投影光学系の結像特性を精度良くかつ効率良く計測することができるという効果がある。
【００９４】
また、本発明に係る露光方法によれば、露光の際の各種条件が調整されるので、高精度な露光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】投影光学系の結像特性の計測に用いられるレチクルの一例を示す図である。
【図３】図２に示されるレチクルにおける計測マークを拡大して示す図である。
【図４】図３に示される計測マークが形成されたレチクルを用いて露光を行った際に、レジスト層に形成される転写像を示す図である。
【図５】各種計測マークにおける転写像のサイズの特性を示すグラフである。
【符号の説明】
ＤＭ１〜ＤＭ５…計測マーク、ＬＰ１、ＬＰ２…ラインパターン、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…マスク、Ｗ…ウエハ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像特性計測方法、及び露光方法に係り、更に詳しくは、投影光学系の結像特性を計測する結像特性計測方法、及びその結像特性計測方法によって結像特性が計測された投影光学系を用いて露光を行う露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の物体上に転写する投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等が用いられている。
【０００３】
この種の投影露光装置では、露光（レチクルパターンのウエハ上への転写）の際のフォーカスずれや投影光学系の収差によって投影像の精度が大きく変化してしまうため、投影光学系の最良フォーカス位置、収差等の結像特性を精度良く計測する技術が必要である。
【０００４】
上記の投影光学系の最良フォーカス位置を計測する方法として、例えば、レジストが塗布されたウエハへ所定のパターンの試し焼きを行った後、そのウエハを現像し、前記パターンの線幅を例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて計測し、設計上の線幅値との比較を行うか、あるいは、フォーカス位置と線幅との関係を利用して、最良フォーカス位置を計測する技術（ＣＤ／フォーカス法）などがある。
【０００５】
例えば、ステッパの場合、試し焼きにあたって、ウエハ上のショット領域の配列に関して、フォーカス位置を一定量ずつ変えながら、例えば５本の線状パターンを有するラインアンドスペース（以下、Ｌ／Ｓと略述する）のテスト用パターンをウエハ上に転写する。そして、現像後に形成された各ショット領域内の線状のレジストパターンの線幅を直ちに計測し、全てのショット中で最も線幅が小さくなっているショット領域を露光した際のフォーカス位置を、最良フォーカス位置として決定するのである。
【０００６】
また、投影光学系の収差に関しては、上記のようにして決定された最良フォーカス位置で、ウエハ上に転写された５本のＬ／Ｓパターンを再度計測し、収差量を定義していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体素子（集積回路）等は年々高集積化しており、これに伴い半導体素子等の製造装置である投影露光装置には、一層の高解像力、すなわち、より微細なパターンを精度良く転写できることが要求されるようになってきた。このことから、投影光学系の結像特性を計測するためのテスト用パターンも微細化してきている。このため、当然そのＬ／Ｓパターンの線幅も狭くなってきており、現状では約１３０ｎｍとなっている。
【０００８】
このように、テスト用パターンのＬ／Ｓパターンが、現状のレベルまで細くなると、ウエハ上に形成される５本のラインパターンの像のうち、両端の２本のラインパターンの像の線幅が、その内側の３本のラインパターンの像の線幅に比べて細くなるという現象が発生し、ある露光条件によっては、それらの像が完全に消滅してしまうことがあった。
【０００９】
このような両端のラインパターンの像は、投影光学系の結像特性、特にコマ収差の計測にとっては重要な要素であり、テスト用パターンにおけるラインパターンを微細化しても、投影光学系の結像特性を精度良く計測することができる方法の出現が望まれている。
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、投影光学系の結像特性を計測する際の計測能力の向上を図ることができる結像特性計測方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、高精度な露光を実現できる露光方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、第１面上のパターンを第２面上に投影する投影光学系（ＰＬ）の結像特性を計測する結像特性計測方法であって、所定間隔（Ｄ）をおいて配設された所定幅（Ｌ）を有する２つの所定パターン（ＬＰ１、ＬＰ２）によって形成されるマーク（ＤＭ１〜ＤＭ５）を前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記マークを前記第２面上に配置された物体（Ｗ）上に転写する露光工程と；前記物体上に形成された前記マークの像のサイズ（例えばＬ１、Ｌ２）を計測する計測工程と；前記計測されたマークの像のサイズに関する情報に基づいて前記投影光学系の結像特性を算出する算出工程と；を含む結像特性計測方法である。
【００１３】
これによれば、所定間隔をおいて配設された所定幅を有する２つの所定パターンによって形成されるマークが物体上に転写され、そのマークの像のサイズに関する情報に基づいて投影光学系の結像特性が算出される。このようにすれば、５本のＬ／Ｓパターンのマークを用いたときよりも物体上に投影されるパターンの数が減るので、その所定パターンの像の形成精度に悪影響を与える他のパターンの数が少なくなる。そのため、デフォーカス量や上記のマークの製造誤差の大きさの変化に対する２つの所定パターンの像のサイズの変化の度合いが小さくなる。したがって、本発明の結像特性計測方法では、この２つの所定パターン像のサイズに対するデフォーカス量やマークの製造誤差等の他の要因の影響を低減し、投影光学系の結像特性を計測する際の計測能力の向上を図ることができる。
【００１４】
なお、この場合において、上記のマークの像のサイズの計測は、物体を現像することなく物体上に形成された潜像に対して行っても良いし、上記のマークの像が形成された物体を現像した後、物体上に形成されたレジスト像、あるいはレジスト像が形成された物体をエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。また、マークの像のサイズは、例えば露光装置のアライメント検出系（ＬＳＡ系、あるいはアライメントマークの像を撮像素子上に結像する画像処理方式のアライメント検出系、いわゆるＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系）などを用いて計測することとしても良い。なお、上記マークの像の形状は、線状や、菱形あるいは他の形状であってもよい。
【００１５】
この場合、請求項２に記載の結像特性計測方法のごとく、前記所定間隔は、前記計測工程において、前記物体上に形成された前記マークの像における２つの所定パターンの像を互いに分離して計測可能な間隔であることとすることができる。
【００１６】
本出願人による検討の結果、投影光学系の結像特性を算出するために上述のマークの像のサイズを計測する際には、マーク上の２つの所定パターンの間隔を狭くすればするほど、物体上に形成された像のサイズに基づいて投影光学系の結像特性を精度良く求めることができることを確認した。しかしながら、マーク上の２つの所定パターンの間隔をあまり狭くしすぎると、物体上に形成される２つの所定パターンの像の区別が困難となり、２つの所定パターンのサイズを計測することが不可能となる。したがって、マーク上の２つの所定パターンの間隔、すなわち所定間隔を、マーク上の２つの所定パターンの像を互いに分離して計測可能な間隔に設定しておく必要がある。
【００１７】
この場合、請求項３に記載の結像特性計測方法のごとく、前記算出工程は、前記２つの所定パターンの像のサイズの差の情報に基づいて投影光学系の結像特性を算出することとすることができる。
【００１８】
本発明の結像特性計測方法によって算出可能な投影光学系の結像特性として代表的なものにコマ収差がある。コマ収差は、物体上に形成された２つの所定パターンの像のサイズの差を指標値とすることができ、算出工程では、そのサイズの差の情報に基づいて投影光学系のコマ収差を計測する。
【００１９】
また、この場合、請求項４に記載の結像特性計測方法のごとく、前記所定間隔は、前記サイズの差の情報に含まれる前記２つの所定パターンの像のサイズの差が、その情報に含まれるノイズ成分の大きさよりも大きくなるような間隔であることとすることができる。
【００２０】
物体上に形成された２つの所定パターンの像の形成具合は、露光ドーズ量や投影光学系のフォーカス位置等の露光条件によって左右され、それらの像が形成されるときの露光条件と最適露光条件との差は、マークの像のサイズを計測する際のノイズ成分となる。さらに、マークの像のサイズの計測の際にも、その計測状態によって、マークの像のサイズに関する情報にノイズ成分が含まれるようになる。投影光学系のコマ収差を計測するためには、前述のように２つの所定パターンのサイズの差を算出することになるが、そのサイズの差の情報にも、前述のノイズ成分が含まれている。したがって、そのサイズの差の情報に含まれる差の値を抽出するためには、その情報に含まれるノイズ成分のレベルが、その差の値より小さくなっている必要がある。このノイズ成分のレベルは、マークにおける２つの所定パターンの間隔に左右されることが確認されており、本発明では、２つの所定パターンの間隔を上述のように規定する。
【００２１】
上記請求項１又は２に記載の結像特性計測方法において、請求項５に記載の結像特性計測方法のごとく、前記算出工程では、前記投影光学系の結像特性として最良フォーカス位置、非点収差、球面収差、像面湾曲、及びコマ収差の少なくとも１つを、前記２つの所定パターンの像のサイズの情報に基づいて算出することとすることができる。
【００２２】
上記請求項１〜５のいずれか一項に記載の結像特性計測方法において、請求項６に記載の結像特性計測方法のごとく、前記所定間隔は、前記所定パターンの所定幅と同程度でも良いが、所定幅よりも狭く設定されていることが好ましい。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、マスク（Ｒ）のパターンを、投影光学系（ＰＬ）を介して物体（Ｗ）上に転写する露光方法であって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の結像特性計測方法によって前記投影光学系の結像特性を計測する工程と；前記計測された結像特性を考慮して露光の際の条件を調整して、前記マスクのパターンを前記物体上に転写する工程と；を含む露光方法である。
【００２４】
これによれば、請求項１〜６のいずれか一項に記載の結像特性計測方法によって投影光学系の結像特性が精度良く計測される。そして、この計測された結像特性を考慮して露光の際の条件を調整して、マスクのパターンが物体上に転写される。露光条件の調整としては、例えば計測された結像特性に基づく投影光学系の結像特性の調整、結像特性に起因するマスクと物体とのアライメント誤差の調整などが代表的に挙げられる。いずれにしても、露光の際の条件が調整されるので、高精度な露光が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２６】
図１には、本発明に係る結像特性計測方法及び露光方法の実施に好適な一実施形態に係る露光装置１００が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
【００２７】
この露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ（マスクステージ）、レチクルＲに形成されたパターンの像を感光剤（フォトレジスト）が塗布された物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して２次元平面（ＸＹ平面）内を移動するＸＹステージ２０（物体ステージ）、ＸＹステージ２０を駆動する駆動系２２、及びこれらの制御系等を備えている。制御系は、装置全体を統括制御する主制御装置２８を中心として構成されている。
【００２８】
前記照明系ＩＯＰは、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザなどから成る光源と、オプティカルインテグレータ又はホモジナイザ（フライアイレンズ又はロッド型（内面反射型）インテグレータ、又は回折光学素子など）、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、コンデンサレンズ、レチクルブラインド（又はマスキングブレード）、及びダイクロイックミラー等（いずれも図示省略）を含む照明光学系とから構成されている。この照明系ＩＯＰは、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定された投影光学系ＰＬの視野内でＸ軸方向に細長い長方形のスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００２９】
前記レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図１における下方に配置されている。このレチクルステージＲＳＴ上には不図示のバキュームチャック等を介してレチクルＲが吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、Ｙ軸方向（図１における紙面左右方向）、Ｘ軸方向（図１における紙面直交方向）及びθｚ方向（ＸＹ面に直交するＺ軸回りの回転方向）に微小駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージＲＳＴはレチクルＲを少なくとも３自由度（例えば、Ｘ軸及びＹ軸方向とθｚ方向）で微動する微動部と、走査方向に長いストロークを持つ粗動部とを含む構成でもよい。
【００３０】
レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）２１からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されている。レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置はレチクル干渉計２１によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡（又はレトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられている。しかし、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計２１として示されている。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになっている。
【００３１】
前記レチクル干渉計２１からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置２８に送られる。主制御装置２８はこのレチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて駆動系２９を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００３２】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に、その光軸ＡＸｐの方向がＸＹ面に直交するＺ軸方向となるように配置されている。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であってＺ軸方向の共通の光軸ＡＸｐを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が用いられている。レンズエレメントのうちの特定の複数枚は、主制御装置２８からの指令に基づいて、図示しない結像特性補正コントローラによって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、例えば投影倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲などを調整できるようになっている。
【００３３】
前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示のベース上をＹ軸方向に移動するＹステージと、このＹステージ上をＸ軸方向に移動するＸステージとで構成されているが、図１ではこれらがＸＹステージ２０として一体に示されている。このＸＹステージ２０上にウエハテーブル１８が搭載され、このウエハテーブル１８上に不図示のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等によって保持されている。
【００３４】
前記ＸＹステージ２０は、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領域を前記照明領域と共役な視野内の投影領域に位置させることができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成されている。そして、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のための走査開始位置（加速開始位置）まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行う。
【００３５】
前記ウエハテーブル１８は、ウエハＷを保持するウエハホルダをＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に微小駆動するものである。このウエハテーブル１８の上面には、移動鏡２４が設けられており、この移動鏡２４にレーザビームを投射して、その反射光を受光することにより、ウエハテーブル１８のＸＹ面内の位置を計測するレーザ干渉計２６が移動鏡２４の反射面に対向して設けられている。なお、実際には、移動鏡として、Ｘ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応して、Ｘ軸方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ軸方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが、レーザ干渉計として設けられているが、図１ではこれらが代表して移動鏡２４、レーザ干渉計２６として図示されている。なお、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブル１８のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではレーザ干渉計２６によって、ウエハテーブル１８のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。
【００３６】
レーザ干渉計２６の計測値は主制御装置２８に供給され、主制御装置２８はこのレーザ干渉計２６の計測値をモニタしつつ、駆動系２２を介してＸＹステージ２０を駆動することにより、ウエハテーブル１８の位置制御が行われる。
【００３７】
ウエハＷ表面のＺ軸方向位置及び傾斜量は、例えば特開平６−２８３４０３号公報などに開示される送光系５０ａ及び受光系５０ｂを有する斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦＳによって計測されるようになっている。このフォーカスセンサＡＦＳの計測値も主制御装置２８に供給されており、主制御装置２８では、フォーカスセンサＡＦＳの計測値に基づいて駆動系２２を介してウエハテーブル１８を微少駆動することによって、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置及び傾きを制御するようになっている。
【００３８】
すなわち、このようにしてウエハテーブル１８を介し、ウエハＷのＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙの５自由度方向の位置及び姿勢制御がなされるようになっている。なお、残りのθｚ（ヨーイング）の誤差については、レーザ干渉計２６で計測されたウエハテーブル１８のヨーイング情報に基づいてレチクルステージＲＳＴとウエハテーブル１８との少なくとも一方を回転させることによって補正される。
【００３９】
また、ウエハテーブル１８上には、その表面の高さがウエハＷの表面と同じ高さになるような基準板ＦＰが固定されている。この基準板ＦＰの表面には、後述するアライメント検出系ＡＳのいわゆるベースライン計測等に用いられる基準マークを含む各種の基準マークが形成されている。
【００４０】
更に、本実施形態では、投影光学系ＰＬの側面に、ウエハＷに形成されたアライメントマークを検出するマーク検出系としてのオフ・アクシス方式のアライメント検出系ＡＳが設けられている。このアライメント検出系ＡＳは、例えば、ＬＳＡ系、又はＦＩＡ系と呼ばれるアライメントセンサを有しており、基準板ＦＰ上の基準マーク及びウエハＷ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
【００４１】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用されている。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。
【００４２】
なお、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出するＬＳＡ系などのアライメントセンサや、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
【００４３】
アライメント制御装置１６は、アライメント検出系ＡＳからの情報ＤＳをＡ／Ｄ変換し、さらにこのデジタル化された信号を演算処理してマーク位置を検出する。この検出結果は、アライメント制御装置１６から主制御装置２８に供給されるようになっている。
【００４４】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークまたはレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｃｌｅ）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系（不図示）が設けられている。これらのレチクルアライメント検出系の検出信号は、アライメント制御装置１６を介して主制御装置２８に供給される。露光装置１００で、実際に走査露光を行う際には、これらのレチクルアライメント検出系により、レチクルＲ上のレチクルマークまたはレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとの相対位置が検出され、そのときのレチクル干渉計２１及びウエハ干渉計２６の測定値とから、レチクル干渉計２１の測長軸によって規定されるレチクルステージＲＳＴの座標系とウエハ干渉計２６の測長軸によって規定されるＸＹステージ２０の座標系との関係が求められることによって、レチクルアライメントが実行される。
【００４５】
次に、本実施形態の結像特性計測方法に用いられるレチクルの一例について説明する。
【００４６】
図２には、投影光学系ＰＬの結像特性の計測に用いられるレチクルＲＴの一例が示されている。この図２は、レチクルＲＴを、パターン面側（図１における下面側）から見た平面図である。このレチクルＲＴは、ほぼ正方形のマスク基板としてのガラス基板４２の中央にパターン領域ＰＡが設けられ、そのパターン領域ＰＡ内における点線で示されるスリット状の照明領域の中心と４角の部分の合計５箇所に計測マークＤＭ１〜ＤＭ５が形成されている。なお、パターン領域ＰＡの中心、すなわちレチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）を通るパターン領域ＰＡのＸ軸方向の両側には、例えば一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。なお、パターン領域ＰＡのうち、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５を除いた部分は、遮光部となっている。
【００４７】
図３には、計測マークＤＭ１の構成の一例が示されている。図３に示されるように、計測マークＤＭ１は、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２によって形成されるマークである。ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２は、ともにＸ軸方向に延びる互いに平行な線状パターンであって、Ｙ軸方向に線幅Ｌを有しており、Ｙ軸方向に間隔Ｄをおいて配設されている。本実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄを狭くすればするほど、ウエハＷ上に形成されたそれらの像のサイズに基づいて投影光学系ＰＬの結像特性を精度良く求めることができる。しかし、マーク上のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄをあまり狭くしすぎると、ウエハＷ上に形成されるラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像がつながった状態となってしまい、後述する計測工程において、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅を計測することが困難となる。したがって、間隔Ｄは、計測マークＤＭ１上のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像を互いに分離して計測することができる間隔に設定されている必要がある。なお、本実施形態では、計測マークＤＭ１において、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２は、遮光部であり、その他の部分は光透過部となっている。なお、他の計測マークＤＭ２〜ＤＭ５も計測マークＤＭ１と同様な構成となっている。
【００４８】
また、ウエハＷ上に形成されたラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の形成具合は、露光時の露光ドーズ量や投影光学系ＰＬのフォーカス位置等の露光条件によっても左右されるため、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の像のサイズ、例えばラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅には、収差等の投影光学系ＰＬの結像特性による成分の他に、これら露光条件による成分も含まれている。この成分は、収差等の投影光学系ＰＬの結像特性を計測する際のノイズ成分となる。さらに、後述する計測工程において得られる計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の像のサイズに関する情報にも、計測状態に起因するノイズが含まれるようになる。例えば、投影光学系ＰＬのコマ収差を計測するためには、前述のようにラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅の差を計測することになるが、その線幅の差の情報にも、前述のノイズ成分が含まれている。したがって、その線幅の差の情報に含まれるコマ収差の指標値は、その情報に含まれるノイズ成分のレベルより大きくなっている必要がある。このノイズ成分のレベルは、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５におけるラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄに左右されることが確認されており、本実施形態では、線幅の差の情報に含まれるラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像の線幅の差Ｌ１−Ｌ２が、その情報に含まれるノイズ成分の大きさよりも大きくなるように、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の間隔Ｄを規定しておく必要がある。本実施形態では、例えばラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の線幅が１３０ｎｍで、間隔Ｄが１２０ｎｍとなる計測用マークＤＭ１〜ＤＭ５を用いるものとする。
【００４９】
次に、本実施形態の露光装置１００により投影光学系ＰＬの結像特性を計測する計測動作の流れについて簡単に説明する。
【００５０】
まず、ウエハＷが不図示のウエハローダによりウエハテーブル１８上にロードされるとともに、レチクルＲＴが不図示のレチクルローダによりレチクルステージＲＳＴ上にロードされる。
【００５１】
主制御装置２８は、ウエハテーブル１８上に設けられた基準板ＦＰの表面に形成されている一対の基準マーク（不図示）の中点が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するように、ウエハテーブル１８を移動する。この移動は、主制御装置２８によりレーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を移動することにより行われる。次に、主制御装置２８は、レチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するように、駆動系２９を介してレチクルステージＲＳＴの位置を調整する。このとき、例えば、前述のレチクルアライメント検出系（不図示）により投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前述の基準マークとの相対位置が検出される。
【００５２】
そして、主制御装置２８は、レチクルアライメント検出系によって検出された相対位置の検出結果に基づいてレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前述の基準マークとの相対位置誤差がともに最小となるように駆動系２９を介してレチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置を調整する。これにより、レチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸と正確にほぼ一致するとともにレチクルＲＴの回転角もレーザ干渉計２６の測長軸で規定される直交座標系の座標軸に正確に一致する。
【００５３】
次いで、主制御装置２８は、レーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を移動することにより、本実施形態では、表面に感光剤としてポジ型のレジストが塗布されたウエハＷを投影光学系ＰＬの下方の位置に移動させる。
【００５４】
この状態で、主制御装置２８は露光を行う。なお、ここでは、投影光学系ＰＬの結像特性を計測するのが目的であるため、露光中にはレチクルＲＴとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとＸＹステージ２０を静止させたままとする。また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性としてコマ収差又はその指標値（線幅異常値又は線幅差と呼ばれる）を計測するものとし、既に投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を計測してフォーカスセンサＡＦＳのキャリブレーションが終了しているものとする。そこで、このフォーカスセンサＡＦＳを用いて照明光ＩＬの照射領域内で投影光学系ＰＬの結像面とウエハＷのフォトレジスト層の表面とをほぼ合致させてから露光が行われる。これにより、レチクルＲＴの計測マークＤＭ１〜ＤＭ５のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のフォトレジスト層に縮小転写される（露光工程）。また、このとき通常の露光ドーズ量（すなわち、レジストの感度特性に応じた適正量）で露光を行う。
【００５５】
露光が終了すると、主制御装置２８の指示に応じて、不図示のウエハローダによって、ウエハＷは、ウエハテーブル１８上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパに搬送される。
【００５６】
ウエハＷは、このコータ・デベロッパ内で現像される。この現像の終了により、ウエハＷ上には、図４に示されるような、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとが形成される。
【００５７】
次いで、ウエハＷ上に形成された計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の像、すなわちラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとのサイズの計測（線幅の計測）が、以下のようにして行われる（計測工程）。なお、このとき、レチクルＲＴ上のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２は、間隔Ｄで配置されているので、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとは、ウエハＷ上で分離された状態となっており、それらの線幅がそれぞれ計測可能となっている。
【００５８】
まず、主制御装置２８は、コータ・デベロッパからの現像完了の通知を受け取ると、不図示のウエハ搬送系に指示してウエハＷを露光装置１００内に搬送し、この搬送されたウエハＷをウエハローダにより再度ウエハテーブル１８上にロードする。
【００５９】
そして、主制御装置２８は、ウエハＷ上に形成されたラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗと、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗとをアライメント検出系ＡＳの真下に移動させ、例えばＦＩＡ系等を用いて、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗの線幅Ｌ１と、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ２とを計測する（図４参照）。アライメント検出系ＡＳによって検出されたそれらの計測マークＤＭ１〜ＤＭ５のサイズに関する情報（線幅Ｌ１、Ｌ２）は、アライメント制御装置１６を介して主制御装置２８に送信される。
【００６０】
次いで、主制御装置２８は、ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗの線幅Ｌ１と、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ２に基づいて投影光学系ＰＬの結像特性を算出する（算出工程）。
【００６１】
本実施形態では、投影光学系の結像特性として、コマ収差を算出する場合について説明する。コマ収差は、投影光学系ＰＬを介して、例えば、通常、Ｌ／ＳパターンをウエハＷ上に転写すると、その転写像のうちの両端に位置するラインパターンの転写像の線幅が大きく異なる現象により検出可能であることが知られている。この現象によってコマ収差を表現するために、ベストフォーカス状態における両端に位置するラインパターンの転写像の線幅をＤ１，Ｄ２として、
｜Ｄ１−Ｄ２｜／（Ｄ１＋Ｄ２） …（１）
で定義される、いわゆる線幅異常値（コマ収差による線幅変化量）が用いられる。
【００６２】
従って、本実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ１、Ｌ２から、コマ収差の指標として、次式で表される量を線幅異常値として定義すれば良い。
【００６３】
線幅異常値＝｜Ｌ１−Ｌ２｜／（Ｌ１＋Ｌ２） ……（２）
【００６４】
主制御装置２８では、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の各ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１Ｗの線幅Ｌ１の平均値と、ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ２の平均値とを上述の式（２）のＬ１、Ｌ２にそれぞれ代入して得られる演算結果を線幅異常値として算出してもよい。なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性の１つとして、コマ収差を計測したが、他に、ベスト（最良）フォーカス位置、非点収差、球面収差、像面湾曲などの種々の結像特性をも計測することができる。なお、この場合には、各収差の指標として、線幅Ｌ１及び線幅Ｌ２の少なくとも一方が用いられる。
【００６５】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２８が装置各部を制御して、露光開始に先立って、これまでに説明した結像特性計測方法によって投影光学系ＰＬの結像特性を計測する。そして、主制御装置２８は、その計測された結像特性を考慮して露光の際の各種条件を調整して、ＸＹステージ２０とレチクルステージＲＳＴの同期制御を行いつつ走査露光を行なう。
【００６６】
なお、露光の際の各種条件の調整としては、例えば計測結果に基づく投影光学系ＰＬの結像特性を前述の結像特性補正コントローラを介して調整することなどが代表的に挙げられる。また、例えばその結像特性が像面湾曲などであるときは、走査露光中にレチクルＲとウエハＷとの少なくとも一方のＺ軸方向の位置や傾斜角を調整してもよい。このとき、結像特性補正コントローラによる結像特性の調整を併用しても構わない。
【００６７】
また、所定の精度範囲内に結像特性の調整ができない場合には、主制御装置２８はディスプレイ（モニター）への警告表示、あるいはインターネット（電子メール等）又は携帯電話などによって、オペレータなどにアシストの必要性を通知するようにしても良い。さらに、この場合、各駆動系やセンサ類の調整に必要な情報を一緒に通知しても良い。これにより、各種データの計測などの作業時間だけでなく、その準備期間も短縮することができ、露光装置１００の停止期間の短縮、すなわち稼働率の向上を図ることが可能となる。
【００６８】
以上詳細に説明したように、間隔Ｄをおいて配設された線幅Ｌを有する２つのラインパターンＬＰ１、ＬＰ２によって形成される計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の各転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２ＷがウエハＷ上に転写され、それらの計測マークの像、すなわち、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗに基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性が計測される。
【００６９】
図５には、投影光学系ＰＬの結像特性の計測マークとして、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンのマークを用いたときと、本実施形態のように２本のラインパターンを用いたＬ／Ｓパターンのマークを用いたときのその転写像のサイズの特性が示されている。なお、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンの両端のラインパターンの転写像の線幅差をＬ１’−Ｌ２’とし、このパターンの計測マークを用いてコマ収差を計測する場合にも、上述の式（２）と同様の式で得られる線幅異常値をコマ収差の指標値としているものとする。
【００７０】
図５（Ａ）では、横軸はデフォーカス量を示し、縦軸は上述の式（２）で示される線幅異常値を示している。また、２本のラインパターンを用いたＬ／Ｓパターンのマークを用いたときのその転写像の線幅異常値の特性が実線で示され（Ｌ１−Ｌ２）、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンの両端のラインパターンの転写像の線幅異常値の特性が点線で示されている（Ｌ１’−Ｌ２’）。
【００７１】
図５（Ａ）に示されるように、線幅指標値は、両計測マークとも、露光の際のフォーカス位置によって変化し、デフォーカス量が０であるベストフォーカス位置で最小となり、デフォーカス量が大きくなるにつれて増加していく。したがって、コマ収差を計測するための計測マークをウエハに転写する際には、デフォーカス量が０であるベストフォーカス位置に設定しておくのが望ましい。しかしながら、実際の計測においては、デフォーカス量を完全に０にした状態で計測マークの露光を行うのは困難である。
【００７２】
図５（Ａ）に示されるように、デフォーカス量の変化に対する線幅異常値の変化の割合は、Ｌ１−Ｌ２の方が、Ｌ１’−Ｌ２’よりも小さくなっている。したがって、Ｌ１−Ｌ２を計測した方が、デフォーカス量による線幅異常値の変化が小さくなるので、デフォーカス量が０でなかった場合にも、より高精度にコマ収差を計測することができる。
【００７３】
図５（Ｂ）では、横軸はレチクル製造誤差を示し、縦軸はそのレチクルに形成されたラインパターンのウエハ上に転写された転写像の線幅を示している。また、２本のラインパターンを用いたＬ／Ｓパターンのマークを用いたときのその転写像の線幅の特性が実線で示され（Ｌ２）、５本のラインパターンを有するＬ／Ｓパターンの両端のラインパターンの転写像の線幅異常値の特性が点線で示されている（Ｌ２’）。
【００７４】
図５（Ｂ）に示されるように、両計測マークとも、レチクル製造誤差が大きくなるにつれて、転写像の線幅Ｌ２もＬ２’も大きくなっているのがわかる。したがって、例えばコマ収差等の収差を計測するために計測マークをウエハに転写する際には、できるだけその計測マークの製造誤差、すなわちレチクル製造誤差を０にしておくのが望ましい。しかしながら、レチクル製造誤差を完全に０にするのは困難である。図５（Ｂ）に示されるように、レチクル製造誤差の変化に対する線幅異常値の変化の度合は、Ｌ２の方がＬ２’よりも小さくなっている。この傾向は、もう一方の線幅Ｌ１、Ｌ１’についても同じである。したがって、Ｌ２を計測した方が、レチクル製造誤差による転写像の線幅の誤差が小さくなるので、より高精度にコマ収差等の収差を計測することができる。
【００７５】
上述のように、コマ収差の計測特性は、５本のＬ／Ｓパターンの計測マークを用いたときよりも投影されるパターンの数が減るので、その計測マークにおけるパターンの像の形成具合に影響を与える他のパターンの数が少なくなる。そのため、デフォーカス量や上記のマークの製造誤差の大きさの変化に対する２つのラインパターンの像のサイズの変化の度合が小さくなる。したがって、本実施形態の結像特性計測方法では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ１、Ｌ２等のサイズに対するデフォーカス量やマークのレチクル製造誤差等の他の要因の影響を低減し、投影光学系ＰＬの結像特性を計測する際の計測能力の向上を図ることができる。
【００７６】
なお、この場合において、上記の計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の転写像のサイズの計測は、ウエハＷを現像することなくウエハＷ上に形成された潜像に対して行っても良いし、計測マークＤＭ１〜ＤＭ５の転写像が形成されたウエハＷを現像した後、ウエハＷ上に形成されたレジスト像、あるいはレジスト像が形成されたウエハＷをエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。
【００７７】
また、本実施形態では、転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗは、線状の像であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ひし形の像やそれ以外の形状であってもよい。なお、ひし形の像の場合には、ＦＩＡ系ではなく、ＬＳＡ系を用いてサイズを計測するのが望ましい。さらに、本実施形態では、コマ収差又はその指標値を計測するため、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置にウエハを配置して露光を行うものとしたが、図５（Ａ）の説明からも明らかなように、必ずしもベストフォーカス位置でウエハを露光しなくてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、上述の式（２）の右辺で表される値をコマ収差の指標値としたが、式（２）の右辺の分子｜Ｌ１−Ｌ２｜をそのままコマ収差の指標値とするようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態の露光装置１００によれば、上述した結像特性計測方法によって投影光学系ＰＬの結像特性が精度良く計測される。そして、この計測された結像特性を考慮して露光の際の各種条件を調整して、レチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写される。露光条件の調整としては、例えば計測された結像特性に基づく投影光学系ＰＬの結像特性の調整、結像特性に起因するレチクルＲとウエハＷとのアライメント誤差の調整などが代表的に挙げられる。いずれにしても、露光の際の各種条件が調整されるので、高精度な露光が可能となる。
【００８０】
また、上記実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の長手方向がＸ軸方向である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の長手方向は、Ｙ軸方向であっても良いし、ＸＹ平面上の他の方向であっても良い。さらに、長手方向が異なる複数組のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を１つの計測マークとして用いてもよい。また、線幅と間隔Ｄとの少なくとも一方が異なる複数組のラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を１つの計測マークとして用いても良い。
【００８１】
また、上記実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２の線幅よりも間隔Ｄが狭い計測用マークＤＭ１〜ＤＭ５を用いるものとしたが、間隔Ｄをその線幅と同程度とする、あるいは間隔Ｄをその線幅よりも大きくしてもよく、特に前者では従来の５本のラインパターンとの計測結果の比較が容易になる。
【００８２】
また、上記実施形態では、レチクルＲＴの計測マークを、パターン領域ＰＡ内の領域の中心と４角の部分の合計５箇所に設けるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、レチクルＲＴのパターン領域ＰＡ上に多数の計測マークを配設するようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態ではレジスト像の線幅を計測するものとしたが、例えば潜像、あるいはレジスト像が形成されたウエハをエッチング処理して得られる像などの線幅を計測するようにしても良い。また、上記実施形態では露光装置１００のアライメント検出系ＡＳを用いて転写像の線幅Ｌ１、Ｌ２を計測するものとしたが、露光装置以外、例えば専用の線幅計測装置（ＳＥＭなど）を用いてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態では、転写像ＬＰ１Ｗ、ＬＰ２Ｗの線幅Ｌ１、Ｌ２をアライメント検出系ＡＳ等により光学的に検出するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えばＥＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：電気抵抗を利用した計測法）等で計測しても良い。なお、この場合には、計測対象となるラインパターンに電気抵抗計測用の電極パターンを付加する必要がある。
【００８５】
また、上記実施形態では、ウエハに塗布される感光剤としてのフォトレジストとして、ポジ型のフォトレジストを用いたが、ネガ型のフォトレジストを用いても良い。
【００８６】
また、上記実施形態では、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を遮光部としたが、ラインパターンＬＰ１、ＬＰ２を光透過部とし、その周りを遮光部としても良い。なお、この場合には、ネガ型のフォトレジストを用いるのが望ましい。
【００８７】
さらに、レチクルに形成される計測マークの描画誤差などを予め検出しておき、それらの誤差を上述の式（２）の計算結果に加味するようにしてもよい。また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性の計測時に、静止露光方式にて計測用マークＤＭ１〜ＤＭ５をウエハに転写するものとしたが、その代わりに走査露光方式にて計測用マークの転写を行ってもよいし、あるいは静止露光方式と走査露光方式との両方で計測用マークの転写を行ってそれぞれで結像特性を求めるようにしてもよい。
【００８８】
なお、上記実施形態では、アライメント検出系ＡＳのＦＩＡ系を用いて転写像の線幅Ｌ１、Ｌ２を計測する場合について説明したが、これに限らず、例えばアライメント検出系ＡＳのＬＳＡ系や、対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出する前述のアライメントセンサを用いて転写像の線幅Ｌ１、Ｌ２を計測しても勿論構わない。このようにしても、上記実施形態と同様にして投影光学系ＰＬの結像特性を求めることができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式、ミラープロジェクション・アライナー、及びフォトリピータなどにも好適に適用することができる。特に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置の場合は、露光工程において、物体ステージ及びマスクステージを静止させて露光することにより、上記実施形態と同様にして、投影光学系ＰＬの結像特性を求めることができる。
【００９０】
さらに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。また、レチクルは透過型だけでなく反射型でも構わない。
【００９１】
さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザに限らず、例えばｇ線やｉ線などを発生する水銀ランプなどの連続光源でもよいし、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、あるいは他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、露光用照明光としてＥＵＶ光などを用いてもよい。この場合には、レチクルとして反射型が用いられる。
【００９２】
さらに、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る結像特性計測方法によれば、投影光学系の結像特性を精度良くかつ効率良く計測することができるという効果がある。
【００９４】
また、本発明に係る露光方法によれば、露光の際の各種条件が調整されるので、高精度な露光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】投影光学系の結像特性の計測に用いられるレチクルの一例を示す図である。
【図３】図２に示されるレチクルにおける計測マークを拡大して示す図である。
【図４】図３に示される計測マークが形成されたレチクルを用いて露光を行った際に、レジスト層に形成される転写像を示す図である。
【図５】各種計測マークにおける転写像のサイズの特性を示すグラフである。
【符号の説明】
ＤＭ１〜ＤＭ５…計測マーク、ＬＰ１、ＬＰ２…ラインパターン、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…マスク、Ｗ…ウエハ。
Claims (7)
- 第１面上のパターンを第２面上に投影する投影光学系の結像特性を計測する結像特性計測方法であって、
所定間隔をおいて配設された所定幅を有する２つの所定パターンによって形成されるマークを前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記マークを前記第２面上に配置された物体上に転写する露光工程と；
前記物体上に形成された前記マークの像のサイズを計測する計測工程と；
前記計測されたマークの像のサイズに関する情報に基づいて前記投影光学系の結像特性を算出する算出工程と；を含む結像特性計測方法。 - 前記所定間隔は、前記計測工程において、前記物体上に形成された前記マークの像における２つの所定パターンの像を互いに分離して計測可能な間隔であることを特徴とする請求項１に記載の結像特性計測方法。
- 前記算出工程は、前記２つの所定パターンの像のサイズの差の情報に基づいて前記投影光学系の結像特性を算出することを特徴とする請求項２に記載の結像特性計測方法。
- 前記所定間隔は、前記サイズの差の情報に含まれる前記２つの所定パターンの像のサイズの差が、その情報に含まれるノイズ成分の大きさよりも大きくなるような間隔であることを特徴とする請求項３に記載の結像特性計測方法。
- 前記算出工程では、前記投影光学系の結像特性として最良フォーカス位置、非点収差、球面収差、像面湾曲及びコマ収差の少なくとも１つを、前記２つの所定パターンの像のサイズの情報に基づいて算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の結像特性計測方法。
- 前記所定間隔は、前記所定パターンの所定幅よりも狭く設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の結像特性計測方法。
- マスクのパターンを、投影光学系を介して物体上に転写する露光方法であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の結像特性計測方法によって前記投影光学系の結像特性を計測する工程と；
前記計測された結像特性を考慮して露光の際の条件を調整して、前記マスクのパターンを前記物体上に転写する工程と；を含む露光方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2009069163A (ja) * | 2002-09-20 | 2009-04-02 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置の位置決めシステムおよび方法 |
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| CN115188738A (zh) * | 2021-04-06 | 2022-10-14 | 长鑫存储技术有限公司 | 一种关键尺寸量测标记结构 |
-
2002
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