JP2000315642A - 収差による位置ずれ及びディストーションの計測方法と装置並びにレチクル - Google Patents
収差による位置ずれ及びディストーションの計測方法と装置並びにレチクルInfo
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
Abstract
(57)【要約】
【課題】レンズ収差の中の像点の位置ずれ成分をディス
トーションだけでなくコマ収差による像点の位置ずれを
含めて自動的に計測可能にとする方法及び装置の提供。 【解決手段】相対的に大きなパターンが複数個配置され
て第１の回折格子をなす主尺と、所定ピッチのライン・
アンド・スペースパターンが複数個配置されて第２の回
折格子をなし、前記各ライン・アンド・スペースの配列
が前記第２の回折格子の向きと直交する副尺とを含むパ
ターンを含むマスクを用いて感光基板を露光・現像し、
前記二つの回折格子が形成された感光基板上の二つの回
折格子の間隔を、回折可能な波長及びコヒーレンシーを
持つコヒーレント光を用いて走査し、前記二つの回折格
子の間隔を計測することでレンズのコマ収差による像点
の位置ずれ成分を含むディストーションを計測する。
トーションだけでなくコマ収差による像点の位置ずれを
含めて自動的に計測可能にとする方法及び装置の提供。 【解決手段】相対的に大きなパターンが複数個配置され
て第１の回折格子をなす主尺と、所定ピッチのライン・
アンド・スペースパターンが複数個配置されて第２の回
折格子をなし、前記各ライン・アンド・スペースの配列
が前記第２の回折格子の向きと直交する副尺とを含むパ
ターンを含むマスクを用いて感光基板を露光・現像し、
前記二つの回折格子が形成された感光基板上の二つの回
折格子の間隔を、回折可能な波長及びコヒーレンシーを
持つコヒーレント光を用いて走査し、前記二つの回折格
子の間隔を計測することでレンズのコマ収差による像点
の位置ずれ成分を含むディストーションを計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズの収差によ
るディストーションの計測方法に関し、特に、縮小投影
露光に用いる投影光学系のレンズの収差による像点の位
置ずれ及びディストーションを計測する方法及び装置に
関する。
るディストーションの計測方法に関し、特に、縮小投影
露光に用いる投影光学系のレンズの収差による像点の位
置ずれ及びディストーションを計測する方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘ
ッド等の製造における露光（リソグラフィ）工程におい
て、所定倍のレチクルをマスク（フォトマスク）として
用い、投影光学系によってパターンを原寸まで縮小投影
して露光する縮小投影露光装置が用いられている。この
縮小投影露光装置において、レチクルのパターン像を高
精度に基板のレジスト上に結像して露光するには、投影
光学系の収差をできるだけ抑制する必要がある。
ッド等の製造における露光（リソグラフィ）工程におい
て、所定倍のレチクルをマスク（フォトマスク）として
用い、投影光学系によってパターンを原寸まで縮小投影
して露光する縮小投影露光装置が用いられている。この
縮小投影露光装置において、レチクルのパターン像を高
精度に基板のレジスト上に結像して露光するには、投影
光学系の収差をできるだけ抑制する必要がある。
【０００３】この投影光学系の収差のうち、レンズの種
々の輪帯で倍率が異なっていることによる収差であるコ
マ収差（「彗星収差」ともいう）等の非対称収差の検査
は、例えば露光波長の倍程度のピッチのライン・アンド
・スペースパターン等検査用パタンを有するレチクルを
用い、該検査パターンをレジストが塗布された基板上に
露光し基板の現像処理により形成される検査パターンの
レジスト像の非対称性を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等
を用いて計測し、この計測結果より投影光学系のコマ収
差等の計測を行なっている。なお収差計測及びディスト
ーション計測として例えば特開平６−１１７８３１号公
報、特開平８−７８３０９号公報等の記載が参照され
る。
々の輪帯で倍率が異なっていることによる収差であるコ
マ収差（「彗星収差」ともいう）等の非対称収差の検査
は、例えば露光波長の倍程度のピッチのライン・アンド
・スペースパターン等検査用パタンを有するレチクルを
用い、該検査パターンをレジストが塗布された基板上に
露光し基板の現像処理により形成される検査パターンの
レジスト像の非対称性を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等
を用いて計測し、この計測結果より投影光学系のコマ収
差等の計測を行なっている。なお収差計測及びディスト
ーション計測として例えば特開平６−１１７８３１号公
報、特開平８−７８３０９号公報等の記載が参照され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従
来、投影光学系のコマ収差を定量的に計測するために、
露光波長の倍程度のピッチを持つ数本のライン・アンド
・スペースチャートが描画されたレチクルを用いて露光
し、その線幅を、測長ＳＥＭなどを用いて計測し、その
両端のラインの線幅の差からコマ収差量を算出してい
た。
来、投影光学系のコマ収差を定量的に計測するために、
露光波長の倍程度のピッチを持つ数本のライン・アンド
・スペースチャートが描画されたレチクルを用いて露光
し、その線幅を、測長ＳＥＭなどを用いて計測し、その
両端のラインの線幅の差からコマ収差量を算出してい
た。
【０００５】この従来の方法では、コマ収差量は見積も
れるものの、コマ収差が及ぼす像点の位置ずれについて
は計測できない。
れるものの、コマ収差が及ぼす像点の位置ずれについて
は計測できない。
【０００６】またレンズによる像の歪（ディストーショ
ン）についても、その量を計測することはできたが、デ
ィストーション・チェック用のマークと実際のデバイス
の設計ピッチが異なるため、コマ収差が存在する投影光
学系のレンズでは、計測値とデバイス露光時の位置ずれ
が異なるという事態が発生していた。
ン）についても、その量を計測することはできたが、デ
ィストーション・チェック用のマークと実際のデバイス
の設計ピッチが異なるため、コマ収差が存在する投影光
学系のレンズでは、計測値とデバイス露光時の位置ずれ
が異なるという事態が発生していた。
【０００７】このように、縮小投影露光装置の投影光学
系レンズのコマ収差による位置ずれを含めたディストー
ション計測は、従来、検査パターンの線幅の違いによる
位置ずれを計測できない、という問題点を有している。
そして、このディストーションを自動で高速かつ簡易に
計測することが重要な課題の一つとなっている。
系レンズのコマ収差による位置ずれを含めたディストー
ション計測は、従来、検査パターンの線幅の違いによる
位置ずれを計測できない、という問題点を有している。
そして、このディストーションを自動で高速かつ簡易に
計測することが重要な課題の一つとなっている。
【０００８】したがって、本発明は、上記問題点及び課
題に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、
レンズ収差の中の像点の位置ずれ成分をディストーショ
ンだけでなくコマ収差による像点の位置ずれを含めて自
動的に計測可能にとする方法及び装置を提供することに
ある。
題に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、
レンズ収差の中の像点の位置ずれ成分をディストーショ
ンだけでなくコマ収差による像点の位置ずれを含めて自
動的に計測可能にとする方法及び装置を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明は、レンズの収差による像点の位置ずれを含むディス
トーションを計測する方法であって、互いに並設され、
それぞれ第１、第２の回折格子パターンを形成するため
の主尺と副尺とを少なくとも有するマスクであって、前
記主尺は、相対的に大きな単位パターンより形成されて
おり、前記副尺は、配列方向が前記第２の回折格子の向
きと直交し所定のピッチで複数本配列されてなる微細パ
ターンを単位パターンとし、を単位パターンとし該単位
パターンが複数個配列されて形成されてなるマスクを用
い、前記レンズを介して前記マスクの前記第１、第２の
回折格子パターンを感光基板に投影し、前記感光基板に
形成された前記第１、及び第２の回折格子の間隔を回折
可能な波長のコヒーレント光を用いて走査して前記第
１、第２の回折格子の間隔を計測することで、前記レン
ズの収差による像点の位置ずれ成分を含むディストーシ
ョンを計測する、ことを特徴とする。
明は、レンズの収差による像点の位置ずれを含むディス
トーションを計測する方法であって、互いに並設され、
それぞれ第１、第２の回折格子パターンを形成するため
の主尺と副尺とを少なくとも有するマスクであって、前
記主尺は、相対的に大きな単位パターンより形成されて
おり、前記副尺は、配列方向が前記第２の回折格子の向
きと直交し所定のピッチで複数本配列されてなる微細パ
ターンを単位パターンとし、を単位パターンとし該単位
パターンが複数個配列されて形成されてなるマスクを用
い、前記レンズを介して前記マスクの前記第１、第２の
回折格子パターンを感光基板に投影し、前記感光基板に
形成された前記第１、及び第２の回折格子の間隔を回折
可能な波長のコヒーレント光を用いて走査して前記第
１、第２の回折格子の間隔を計測することで、前記レン
ズの収差による像点の位置ずれ成分を含むディストーシ
ョンを計測する、ことを特徴とする。
【００１０】また本発明においては、縮小投影光学系レ
ンズの収差調整のために用いられるレチクルが、相対的
に大きなパターンが複数個一の方向に整列配置されて第
１の回折格子を形成するための主尺と、前記一の方向と
直交する方向に配列され所定のピッチのライン・アンド
・スペースパターンが複数個前記一の方向に整列配置さ
れて第２の回折格子を形成するための副尺と、を備え、
前記主尺と前記副尺とが所定の距離離間して配設されて
いる。
ンズの収差調整のために用いられるレチクルが、相対的
に大きなパターンが複数個一の方向に整列配置されて第
１の回折格子を形成するための主尺と、前記一の方向と
直交する方向に配列され所定のピッチのライン・アンド
・スペースパターンが複数個前記一の方向に整列配置さ
れて第２の回折格子を形成するための副尺と、を備え、
前記主尺と前記副尺とが所定の距離離間して配設されて
いる。
【００１１】本発明においては、前記レチクルを用いて
感光基板を露光・現像し、前記感光基板に形成された前
記第１、第２回折格子の向きと直交する方向に回折可能
な波長のコヒーレント光を用いて走査し、前記第１、第
２の回折格子の間隔を計測することで、前記投影光学系
のレンズのコマ収差による像点の位置ずれ成分を含むデ
ィストーションを計測する。
感光基板を露光・現像し、前記感光基板に形成された前
記第１、第２回折格子の向きと直交する方向に回折可能
な波長のコヒーレント光を用いて走査し、前記第１、第
２の回折格子の間隔を計測することで、前記投影光学系
のレンズのコマ収差による像点の位置ずれ成分を含むデ
ィストーションを計測する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明は、その好ましい実施の形態において、縮
小投影光学系のレンズの収差調整のために用いられるレ
チクル（フォトマスク）が、相対的に大きなパターンが
複数個一の方向に整列配置されて第１の回折格子を形成
するための主尺（１）と、前記一の方向と直交する方向
に配設されてなる所定ピッチのライン・アンド・スペー
ス（Ｌ／Ｓ）パターンが複数個前記一の方向に整列配置
されて第２の回折格子を形成するための副尺（２）と、
を備え、主尺（１）と副尺（２）とは所定間隔をもって
互いに離間されている。
する。本発明は、その好ましい実施の形態において、縮
小投影光学系のレンズの収差調整のために用いられるレ
チクル（フォトマスク）が、相対的に大きなパターンが
複数個一の方向に整列配置されて第１の回折格子を形成
するための主尺（１）と、前記一の方向と直交する方向
に配設されてなる所定ピッチのライン・アンド・スペー
ス（Ｌ／Ｓ）パターンが複数個前記一の方向に整列配置
されて第２の回折格子を形成するための副尺（２）と、
を備え、主尺（１）と副尺（２）とは所定間隔をもって
互いに離間されている。
【００１３】本発明の実施の形態においては、その好ま
しい実施の形態において、縮小投影光学系のレンズの収
差調整のために用いられるレチクル（フォトマスク）
が、相対的に大きなパターンが複数個一の方向に整列配
置されて第１の回折格子を形成するための主尺（１）
と、前記一の方向と直交する方向に配設されてなる所定
ピッチのライン・アンド・スペースパターンが複数個前
記一の方向に整列配置されて第２の回折格子を形成する
ための第１の副尺（２）と、相対的に大きなパターンが
複数個一の方向に整列配置されて第３の回折格子を形成
するための第２の副尺（３）と、を備え、前記主尺が前
記第１、第２の副尺の間に配設されるマーク構造として
もよい。
しい実施の形態において、縮小投影光学系のレンズの収
差調整のために用いられるレチクル（フォトマスク）
が、相対的に大きなパターンが複数個一の方向に整列配
置されて第１の回折格子を形成するための主尺（１）
と、前記一の方向と直交する方向に配設されてなる所定
ピッチのライン・アンド・スペースパターンが複数個前
記一の方向に整列配置されて第２の回折格子を形成する
ための第１の副尺（２）と、相対的に大きなパターンが
複数個一の方向に整列配置されて第３の回折格子を形成
するための第２の副尺（３）と、を備え、前記主尺が前
記第１、第２の副尺の間に配設されるマーク構造として
もよい。
【００１４】そして本発明の実施の形態においては、好
ましくは前記第２の回折格子をなすライン・アンド・ス
ペースパターンのピッチは実デバイスの配線パターンの
配線ピッチ相当とされている。
ましくは前記第２の回折格子をなすライン・アンド・ス
ペースパターンのピッチは実デバイスの配線パターンの
配線ピッチ相当とされている。
【００１５】また、前記主尺と副尺の間の間隔が、計測
用のコーヒーレント光よりも大とされている。
用のコーヒーレント光よりも大とされている。
【００１６】さらに本発明の実施の形態においては、前
記第１の回折格子をなす主尺と前記第２の回折格子をな
す副尺を含むパターンを、前記レチクル上に、縦、横方
向、斜め方向のうち、複数の方向に配設する構成として
もよい。
記第１の回折格子をなす主尺と前記第２の回折格子をな
す副尺を含むパターンを、前記レチクル上に、縦、横方
向、斜め方向のうち、複数の方向に配設する構成として
もよい。
【００１７】本発明の実施の形態においては、縮小投影
露光装置は、上記したパターン（マーク）を有するレチ
クルを搭載し、前記レチクルを用いて感光基板を露光す
る。そして露光された感光基板を現像処理し、感光基板
に形成された第１、第２回折格子の向きと直交する方向
に回折可能な波長のコヒーレント光を用いて走査し、前
記第１、第２の回折格子の間隔を計測することで、前記
投影光学系のレンズのコマ収差による像点の位置ずれ成
分を含むディストーションを計測する。
露光装置は、上記したパターン（マーク）を有するレチ
クルを搭載し、前記レチクルを用いて感光基板を露光す
る。そして露光された感光基板を現像処理し、感光基板
に形成された第１、第２回折格子の向きと直交する方向
に回折可能な波長のコヒーレント光を用いて走査し、前
記第１、第２の回折格子の間隔を計測することで、前記
投影光学系のレンズのコマ収差による像点の位置ずれ成
分を含むディストーションを計測する。
【００１８】本発明のディストーション計測装置は、そ
の好ましい実施の形態において、相対的に大きなパター
ンが複数個一の方向に整列配置されて第１の回折格子を
形成するための主尺（１）と、前記一の方向と直交する
方向に配設されてなる所定ピッチのライン・アンド・ス
ペース（Ｌ／Ｓ）パターンが複数個前記一の方向に整列
配置されて第２の回折格子を形成するための副尺（２）
と、を備え、主尺（１）と副尺（２）とは所定間隔をも
って互いに離間されているレチクル（フォトマスク）を
用いて第１、第２の回折格子パターンが露光された感光
基板を載置する手段と、前記感光基板に転写された、上
記第１、及び第２の回折格子の間隔に回折可能な波長の
コヒーレント光を入射させる光投射手段と、前記感光基
板に転写された前記第１、及び第２の回折格子からの反
射光を受光する手段と、前記光投射手段からのコヒーレ
ント光を相対的に前記感光基板の前記第１、及び第２の
回折格子の向きと直交する方向に走査させる手段と、を
備え、前記二つの回折格子の間隔を計測することで、前
記レンズの収差による像点の位置ずれ成分を含むディス
トーションを計測するものである。
の好ましい実施の形態において、相対的に大きなパター
ンが複数個一の方向に整列配置されて第１の回折格子を
形成するための主尺（１）と、前記一の方向と直交する
方向に配設されてなる所定ピッチのライン・アンド・ス
ペース（Ｌ／Ｓ）パターンが複数個前記一の方向に整列
配置されて第２の回折格子を形成するための副尺（２）
と、を備え、主尺（１）と副尺（２）とは所定間隔をも
って互いに離間されているレチクル（フォトマスク）を
用いて第１、第２の回折格子パターンが露光された感光
基板を載置する手段と、前記感光基板に転写された、上
記第１、及び第２の回折格子の間隔に回折可能な波長の
コヒーレント光を入射させる光投射手段と、前記感光基
板に転写された前記第１、及び第２の回折格子からの反
射光を受光する手段と、前記光投射手段からのコヒーレ
ント光を相対的に前記感光基板の前記第１、及び第２の
回折格子の向きと直交する方向に走査させる手段と、を
備え、前記二つの回折格子の間隔を計測することで、前
記レンズの収差による像点の位置ずれ成分を含むディス
トーションを計測するものである。
【００１９】本発明によれば、コマ収差による位置ずれ
とディストーションによる位置ずれの和を実デバイス露
光時の条件により近い値で計測することができる。
とディストーションによる位置ずれの和を実デバイス露
光時の条件により近い値で計測することができる。
【００２０】また本発明の実施の形態においては、第１
の回折格子をなす主尺が第２の回折格子をなす微細パタ
ーンの第１の副尺と、第３の回折格子をなす大パターン
の第２の副尺の間に配設されているレチクルを用いて露
光し、その際、前記第１、第２の回折格子の間隔を、前
記第１、第３の回折格子の間隔を、回折可能な波長及び
コヒーレンシーを持つコヒーレント光をそれぞれ用いて
走査し、前記二つの回折格子の間隔を計測することで、
投影光学系レンズのコマ収差による像点の位置ずれ成分
を含むディストーションを計測するようにしてもよい。
の回折格子をなす主尺が第２の回折格子をなす微細パタ
ーンの第１の副尺と、第３の回折格子をなす大パターン
の第２の副尺の間に配設されているレチクルを用いて露
光し、その際、前記第１、第２の回折格子の間隔を、前
記第１、第３の回折格子の間隔を、回折可能な波長及び
コヒーレンシーを持つコヒーレント光をそれぞれ用いて
走査し、前記二つの回折格子の間隔を計測することで、
投影光学系レンズのコマ収差による像点の位置ずれ成分
を含むディストーションを計測するようにしてもよい。
【００２１】本発明の実施の形態においては、あるい
は、前記主尺を同じフォーカスで露光し、前記副尺を露
光する際には、デフォーカス条件で幾つか露光すること
で投影光学系レンズのテレセントリック性による像点の
位置ずれのフォーカス依存性を計測することもできる。
は、前記主尺を同じフォーカスで露光し、前記副尺を露
光する際には、デフォーカス条件で幾つか露光すること
で投影光学系レンズのテレセントリック性による像点の
位置ずれのフォーカス依存性を計測することもできる。
【００２２】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して以下
に説明する。
に説明する。
【００２３】図１（ａ）は、本発明の一実施例を説明す
るための図であり、コマ収差による位置ずれを含んだデ
ィストーション計測用パターン（「マーク」ともいう）
を示す図である。図１（ａ）に示すパターンが検査用レ
チクルに描画され、この検査用レチクルを用いてレジス
トが塗布された基板を露光して現像する。すなわち図１
（ａ）は、該レチクルを用いて露光・現像された基板の
レジスト上に形成された検査用パターンの形状も示して
いる。
るための図であり、コマ収差による位置ずれを含んだデ
ィストーション計測用パターン（「マーク」ともいう）
を示す図である。図１（ａ）に示すパターンが検査用レ
チクルに描画され、この検査用レチクルを用いてレジス
トが塗布された基板を露光して現像する。すなわち図１
（ａ）は、該レチクルを用いて露光・現像された基板の
レジスト上に形成された検査用パターンの形状も示して
いる。
【００２４】図１（ａ）を参照すると、この検査用パタ
ーンは、主尺１をなす大パターンにより構成された回折
格子と、副尺２をなすライン・アンド・スペース(L/S)
パターンを１つの塊とみなせる回折格子で形成される。
副尺２のライン・アンド・スペースパターンのピッチ
は、実際に製造するデバイス・パターンのピッチと合わ
せ、回折格子が形成されている方向（図中ｙ方向）と垂
直方向（図中ｘ方向）に配置する。図１に示す例では、
副尺２のライン・アンド・スペースパターンは、実デバ
イスの配線ピッチ等に対応していくつかのピッチでパタ
ーン形成されている。なお、正尺１の一つのパターン形
状は正方形とされているが、回折格子として作用するも
のであれば、形状はこれに限定されない。
ーンは、主尺１をなす大パターンにより構成された回折
格子と、副尺２をなすライン・アンド・スペース(L/S)
パターンを１つの塊とみなせる回折格子で形成される。
副尺２のライン・アンド・スペースパターンのピッチ
は、実際に製造するデバイス・パターンのピッチと合わ
せ、回折格子が形成されている方向（図中ｙ方向）と垂
直方向（図中ｘ方向）に配置する。図１に示す例では、
副尺２のライン・アンド・スペースパターンは、実デバ
イスの配線ピッチ等に対応していくつかのピッチでパタ
ーン形成されている。なお、正尺１の一つのパターン形
状は正方形とされているが、回折格子として作用するも
のであれば、形状はこれに限定されない。
【００２５】主尺１と副尺２の間隔は、計測に用いるコ
ヒーレントな光の波長に対して十分長いが、その座標計
測系により生じるアッベ（Ａｂｂｅ）誤差を生じない距
離とする。
ヒーレントな光の波長に対して十分長いが、その座標計
測系により生じるアッベ（Ａｂｂｅ）誤差を生じない距
離とする。
【００２６】この２つの１次元回折格子がパターン形成
された基板に対して、２つの回折格子の間隔を十分回折
可能な波長とコヒーレンシーを持つコヒーレント光を用
いて走査し、２つの１次元回折格子の間隔を計測する。
図１（ｂ）は、二つの回折格子のパターンをコーヒンレ
ント光で走査したときの光の信号強度をコヒーレント光
の走査方向に対して示す図である。
された基板に対して、２つの回折格子の間隔を十分回折
可能な波長とコヒーレンシーを持つコヒーレント光を用
いて走査し、２つの１次元回折格子の間隔を計測する。
図１（ｂ）は、二つの回折格子のパターンをコーヒンレ
ント光で走査したときの光の信号強度をコヒーレント光
の走査方向に対して示す図である。
【００２７】また、複数回計測するか、複数のパターン
を用いることで、平均化効果により、誤差を縮減するよ
うにしてもよい。
を用いることで、平均化効果により、誤差を縮減するよ
うにしてもよい。
【００２８】さらに、回折格子をなすパターンを縦方向
（ｙ方向）だけでなく、横方向（ｘ方向）、もしくは放
射方向（ｘｙ方向の間）にも配置することで、より詳細
なディストーション・データが得られる。
（ｙ方向）だけでなく、横方向（ｘ方向）、もしくは放
射方向（ｘｙ方向の間）にも配置することで、より詳細
なディストーション・データが得られる。
【００２９】この計測を行うことで、実際にデバイスを
露光した時の位置ずれ量が分かる。
露光した時の位置ずれ量が分かる。
【００３０】図２は、レンズにコマ収差が存在する場合
のフォーカス軸（縦軸）に対する位置ずれの関係を示し
たものであり、横軸は位置ずれ量を表わしている。コマ
収差は、彗星状にコントラストが低下する収差である
が、像点の位置もずれていく。また、このコマ収差によ
る位置ずれ成分は、ライン・アンドス・ペースのピッチ
により異なり、大パターンでは小さく、微細パターンで
は収差に対して敏感になり、その位置ずれは大きくな
る。一方、純粋なディストーションは、パターンのピッ
チの大小では位置ずれ量は変化しない。
のフォーカス軸（縦軸）に対する位置ずれの関係を示し
たものであり、横軸は位置ずれ量を表わしている。コマ
収差は、彗星状にコントラストが低下する収差である
が、像点の位置もずれていく。また、このコマ収差によ
る位置ずれ成分は、ライン・アンドス・ペースのピッチ
により異なり、大パターンでは小さく、微細パターンで
は収差に対して敏感になり、その位置ずれは大きくな
る。一方、純粋なディストーションは、パターンのピッ
チの大小では位置ずれ量は変化しない。
【００３１】そこで、本発明の一実施例においては、図
１（ａ）に示すように、位置ずれの小さな大パターンを
主尺１に用い、位置ずれの大きな微細パターンを副尺２
に用いることで、ディストーションによる位置ずれと、
レンズのコマ収差による位置ずれの２つを合わせた実際
の位置ずれを計測できるようにしている。
１（ａ）に示すように、位置ずれの小さな大パターンを
主尺１に用い、位置ずれの大きな微細パターンを副尺２
に用いることで、ディストーションによる位置ずれと、
レンズのコマ収差による位置ずれの２つを合わせた実際
の位置ずれを計測できるようにしている。
【００３２】そして、コマ収差による位置ずれとディス
トーションによる位置ずれを分離するには、図３（ａ）
に示すように、大パターンで構成された副尺３をさらに
追加し、主尺１、副尺２、３の三つのパターン間の距離
を計測することで、各収差を分離することができる。こ
れは、副尺２を微細パターンとしたことによるものであ
る。
トーションによる位置ずれを分離するには、図３（ａ）
に示すように、大パターンで構成された副尺３をさらに
追加し、主尺１、副尺２、３の三つのパターン間の距離
を計測することで、各収差を分離することができる。こ
れは、副尺２を微細パターンとしたことによるものであ
る。
【００３３】図３（ｂ）を参照すると、計測光の受光信
号の強度と走査方向の関係について、主尺１に対応する
ピークと副尺３に対応するピークとの間がデイストーシ
ョンによる位置ずれに対応し、主尺１に対応するピーク
と副尺２に対応するピークとの間がコマ収差による位置
ずれに対応している。
号の強度と走査方向の関係について、主尺１に対応する
ピークと副尺３に対応するピークとの間がデイストーシ
ョンによる位置ずれに対応し、主尺１に対応するピーク
と副尺２に対応するピークとの間がコマ収差による位置
ずれに対応している。
【００３４】図５は、本発明のディストーション計測装
置の一実施例の構成を示す図である。図５を参照する
と、上記したレチクルを用いて縮小投影露光装置で、レ
ジスト（感光膜）１０４上に第１、第２の回折格子のパ
ターン（マーク構造）が形成されたウェハ等の感光基板
１０３を載置するステージ１０５と、コヒーレント光を
出射光として感光基板１０３に投射するレーザ光源１０
１と、感光基板１０３の回折光を受光し電気信号に変換
する受光手段１０２と、受光手段１０２からの電気信号
を受け取り信号強度等に基づき回折格子の間隔を計測す
る演算処理制御手段（ＣＰＵ）１０６と、ステージ１０
５のＸＹ方向の移動を制御する位置制御手段１０７とを
備え、演算処理制御手段１０６は、コヒーレント光を感
光基板１０３に対して走査させるために、ステージ１０
５を移動制御するための信号を位置制御手段１０７に出
力する。２つの回折格子がパターン形成された感光基板
１０３に対して、２つの回折格子の向きと直交する方向
に十分回折可能な波長とコヒーレンシーを持つコヒーレ
ント光を用いて走査し、２つの回折格子の間隔ｄを計測
する。
置の一実施例の構成を示す図である。図５を参照する
と、上記したレチクルを用いて縮小投影露光装置で、レ
ジスト（感光膜）１０４上に第１、第２の回折格子のパ
ターン（マーク構造）が形成されたウェハ等の感光基板
１０３を載置するステージ１０５と、コヒーレント光を
出射光として感光基板１０３に投射するレーザ光源１０
１と、感光基板１０３の回折光を受光し電気信号に変換
する受光手段１０２と、受光手段１０２からの電気信号
を受け取り信号強度等に基づき回折格子の間隔を計測す
る演算処理制御手段（ＣＰＵ）１０６と、ステージ１０
５のＸＹ方向の移動を制御する位置制御手段１０７とを
備え、演算処理制御手段１０６は、コヒーレント光を感
光基板１０３に対して走査させるために、ステージ１０
５を移動制御するための信号を位置制御手段１０７に出
力する。２つの回折格子がパターン形成された感光基板
１０３に対して、２つの回折格子の向きと直交する方向
に十分回折可能な波長とコヒーレンシーを持つコヒーレ
ント光を用いて走査し、２つの回折格子の間隔ｄを計測
する。
【００３５】前記した実施例では、本発明をコマ収差に
対して適用した例を説明したが、本発明は、光軸のテレ
セントリック（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）性（入射瞳も
しくは出射瞳のいずれかが無限遠となること、開口絞り
を像空間の後側焦点、もしくは物体空間の前側焦点に置
くと、それぞれに対応して主光線が物体空間もしくは像
空間で光軸に対して平行になる）の計測に対しても適用
することができる。
対して適用した例を説明したが、本発明は、光軸のテレ
セントリック（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）性（入射瞳も
しくは出射瞳のいずれかが無限遠となること、開口絞り
を像空間の後側焦点、もしくは物体空間の前側焦点に置
くと、それぞれに対応して主光線が物体空間もしくは像
空間で光軸に対して平行になる）の計測に対しても適用
することができる。
【００３６】コマ収差が存在する場合の位置ずれのフォ
ーカス依存性は、図２に示したようなものとなるが、テ
レセントリック性が保たれていない場合には、図４に示
すように、直線的なフォーカス依存を示す。
ーカス依存性は、図２に示したようなものとなるが、テ
レセントリック性が保たれていない場合には、図４に示
すように、直線的なフォーカス依存を示す。
【００３７】そこで、常に、主尺を同じフォーカスで露
光し、副尺を露光する際には、デフォーカス条件で幾つ
か露光することで、位置ずれのフォーカス依存を計測で
きる。
光し、副尺を露光する際には、デフォーカス条件で幾つ
か露光することで、位置ずれのフォーカス依存を計測で
きる。
【００３８】このフォーカス依存性を直線で近似した場
合の傾き（図４参照）が、テレセントリック性による位
置ずれ成分である。
合の傾き（図４参照）が、テレセントリック性による位
置ずれ成分である。
【００３９】そして、テレセントリック性による位置ず
れ成分を、コマ収差と分離する場合には、線形偶関数で
近似した場合の最高次数の係数(４次関数近似をした場
合には４次の係数)がコマ収差成分となる。
れ成分を、コマ収差と分離する場合には、線形偶関数で
近似した場合の最高次数の係数(４次関数近似をした場
合には４次の係数)がコマ収差成分となる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンズ収差の中の像点の位置ずれ成分をディストーショ
ンだけでなくコマ収差による像点の位置ずれを含めて自
動計測することができる、という効果を奏する。
レンズ収差の中の像点の位置ずれ成分をディストーショ
ンだけでなくコマ収差による像点の位置ずれを含めて自
動計測することができる、という効果を奏する。
【００４１】その理由は、本発明においては、検査用レ
チクルに大パターンの主尺と微細パターンの副尺を備
え、コマ収差による位置ずれとディストーションによる
位置ずれの和を、実デバイスの露光時に近い値で計測す
ることを可能としたためである。
チクルに大パターンの主尺と微細パターンの副尺を備
え、コマ収差による位置ずれとディストーションによる
位置ずれの和を、実デバイスの露光時に近い値で計測す
ることを可能としたためである。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図であり、
（ａ）はコマ収差による位置ずれを含めたディストーシ
ョン計測パターン、（ｂ）は計測光の走査位置と信号強
度の関係を示す図である。
（ａ）はコマ収差による位置ずれを含めたディストーシ
ョン計測パターン、（ｂ）は計測光の走査位置と信号強
度の関係を示す図である。
【図２】コマ収差による位置ずれのフォーカス依存性を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施例を説明するための図であ
り、（ａ）はコマ収差による位置ずれとディストーショ
ンによる位置ずれを分離するためのマーク配置、（ｂ）
は計測光の走査位置と信号強度の関係を示す図である。
り、（ａ）はコマ収差による位置ずれとディストーショ
ンによる位置ずれを分離するためのマーク配置、（ｂ）
は計測光の走査位置と信号強度の関係を示す図である。
【図４】本発明のさらに実施例を説明するための図であ
り、コマ収差による位置ずれとテレセントリック性のず
れによる位置ずれを説明するための図である。
り、コマ収差による位置ずれとテレセントリック性のず
れによる位置ずれを説明するための図である。
【図５】本発明の計測装置の一実施例の構成を示す図で
ある。
ある。
１ 主尺 ２ 副尺（微細パターン） ３ 副尺 １０１ 光源 １０２ 受光手段 １０３ 感光基板 １０４ レジスト（感光部材） １０５ ステージ １０６ 演算処理制御手段（ＣＰＵ） １０７ 位置制御手段
Claims (15)
- 【請求項１】レンズの収差による像点の位置ずれを含む
ディストーションを計測する方法であって、 互いに並設されそれぞれ第１、第２の回折格子パターン
を形成するための主尺と副尺とを少なくとも有するマス
クであって、 前記主尺は、相対的に大きな単位パターンより形成され
ており、 前記副尺は、配列方向が前記第２の回折格子の向きと直
交し所定のピッチで複数本配列されてなる微細パターン
を単位パターンとし該単位パターンが複数個配列されて
形成されてなるマスクを用い、 前記レンズを介して前記マスクの前記第１、第２の回折
格子パターンを感光基板に投影し、 前記感光基板に形成された前記第１、及び第２の回折格
子の間隔を回折可能な波長のコヒーレント光を用いて走
査して前記第１、第２の回折格子の間隔を計測すること
で、前記レンズの収差による像点の位置ずれ成分を含む
ディストーションを計測する、ことを特徴とするディス
トーション計測方法。 - 【請求項２】レンズの収差による像点の位置ずれを含む
ディストーションを計測する方法であって、 互いに並設されそれぞれ第１、第２の回折格子パターン
を形成するための主尺と副尺とを少なくとも有するマス
クであって、 前記主尺は、相対的に大きな単位パターンが複数個配置
されて形成されており、 前記副尺は、配列方向が前記第２の回折格子の向きと直
交し所定のピッチで複数本配列されてなる微細パターン
を単位パターンとし該単位パターンが複数個配列されて
形成されてなるマスクを用い、 前記レンズを介して前記マスクの前記第１、第２の回折
格子パターンを感光基板に投影し、 前記感光基板に形成された前記第１、及び第２の回折格
子の向きと直交する方向に回折可能な波長のコヒーレン
ト光を用いて走査し、 前記第１、第２の回折格子の間隔を計測することで、前
記レンズの収差による像点の位置ずれ成分を含むディス
トーションを計測する、ことを特徴とするディストーシ
ョン計測方法。 - 【請求項３】レンズの収差による像点の位置ずれを含む
ディストーションを計測する装置であって、 互いに並設されそれぞれ第１、第２の回折格子パターン
をなす主尺と副尺とを少なくとも有し、 前記主尺は、相対的に大きな単位パターンが複数個配置
されて形成され、 前記副尺は、配列方向が前記第２の回折格子の向きと直
交し所定ピッチで複数本配列されてなる微細パターンを
単位パターンとし、該単位パターンが複数個配列されて
形成されてなるマスクの前記主尺と副尺とが、前記レン
ズを介して転写されてなる感光基板を載置する手段と、 前記感光基板に転写された第１、及び第２の回折格子の
間隔に回折可能な波長のコヒーレント光を入射させる光
投射手段と、 前記感光基板に転写された前記第１、及び第２の回折格
子からの反射光を受光する手段と、 前記光投射手段からのコヒーレント光を相対的に前記感
光基板の前記第１、及び第２の回折格子の向きと直交す
る方向に走査させる手段と、 を備え、 前記二つの回折格子の間隔を計測することで、前記レン
ズの収差による像点の位置ずれ成分を含むディストーシ
ョンを計測する、ことを特徴とするディストーション計
測装置。 - 【請求項４】投影光学系のレンズの収差調整のために用
いられるレチクルであって、 相対的に大きな寸法のパターンが複数個配置され、第１
の回折格子を形成するための主尺と、 所定のピッチのライン・アンド・スペースパターンが複
数個配置され、第２の回折格子を形成するための副尺で
あって、前記各ライン・アンド・スペースパターンのパ
ターン配列方向が前記第２の回折格子の向きと直交して
なる副尺と、 を備えたことを特徴とするレチクル。 - 【請求項５】投影光学系のレンズの収差調整のために用
いられるレチクルであって、 相対的に大きなパターンが複数個一の方向に整列配置さ
れ、第１の回折格子を形成するための主尺と、 前記一の方向と直交する方向に配設されてなる所定のピ
ッチのライン・アンド・スペースパターンを単位として
前記ライン・アンド・スペースパターンが複数個前記一
の方向に整列配置され、第２の回折格子を形成するため
の副尺と、 を備え、前記主尺と前記副尺とが所定の間隔離間されて
配設されている、ことを特徴とするレチクル。 - 【請求項６】投影光学系のレンズの収差調整のために用
いられるレチクルであって、 相対的に大きなパターンが複数個一の方向に整列配置さ
れ、第１の回折格子を形成するための主尺と、 前記一の方向と直交する方向に配設されてなる所定のピ
ッチのライン・アンド・スペースパターンを単位として
前記ライン・アンド・スペースパターンが複数個前記一
の方向に整列配置され、第２の回折格子を形成するため
の第１の副尺と、 相対的に大きなパターンが複数個前記一の方向に整列配
置され、第３の回折格子を形成するための第２の副尺
と、 を備え、 前記主尺が前記第１の副尺と前記第２の副尺との間に配
設されている、ことを特徴とするレチクル。 - 【請求項７】前記第２の回折格子をなす前記ライン・ア
ンド・スペースパターンの前記ピッチが、実デバイスの
配線パターンのピッチ相当とされている、ことを特徴と
する請求項４乃至６のいずれか一に記載のレチクル。 - 【請求項８】前記主尺と副尺の間の間隔が、計測用の前
記コーヒーレント光の波長よりも大とされている、こと
を特徴とする請求項４乃至７のいずれか一に記載のレチ
クル。 - 【請求項９】前記第１の回折格子をなす主尺と前記第２
の回折格子をなす副尺を含むパターンを複数個、前記レ
チクル上に、縦、横方向、斜め方向のうち複数の方向に
備えた、ことを特徴とする請求項４乃至８のいずれか一
に記載のレチクル。 - 【請求項１０】縮小投影露光装置において、 請求項４乃至９のいずれか一に記載のレチクルを備えた
ことを特徴とする縮小投影露光装置。 - 【請求項１１】（ａ）投影光学系のレンズの収差調整の
ために用いられるレチクルに、相対的に大きなパターン
が複数個一の方向に整列配置され第１の回折格子を形成
するための主尺と、前記一の方向と直交する方向に配設
されてなる所定ピッチのライン・アンド・スペースパタ
ーンが複数個前記一の方向に整列配置され第２の回折格
子を形成するための副尺と、を含むパターンを設け、 （ｂ）前記レチクルを用いて、感光基板に前記パターン
を露光及び現像し、 （ｃ）前記感光基板に形成された前記第１、第２回折格
子の向きと直交する方向に回折可能な波長のコヒーレン
ト光を用いて走査し、前記第１、第２の回折格子の間隔
を計測することで、前記投影光学系のレンズのコマ収差
による像点の位置ずれ成分を含むディストーションを計
測する、ことを特徴とするディストーション計測方法。 - 【請求項１２】前記レチクルに前記第１の回折格子をな
す主尺と前記第２の回折格子をなす副尺を含むパターン
を複数対設け、 前記感光基板に形成された前記複数対のパターンにおけ
る回折格子の間隔のコヒーレント光を用いて走査して計
測することで、前記投影光学系のレンズのコマ収差によ
る像点の位置ずれ成分を含むディストーションを計測す
る、ことを特徴とする請求項１１記載のディストーショ
ン計測方法。 - 【請求項１３】投影光学系のレンズの収差調整のために
用いられるレチクルであって、 相対的に大きなパターンが複数個一の方向に整列配置さ
れて第１の回折格子を形成するための主尺と、 前記一の方向と直交する方向に配列され所定のピッチの
ライン・アンド・スペースパターンを単位として該ライ
ン・アンド・スペースパターンが複数個前記一の方向に
整列配置されて第２の回折格子を形成するための副尺
と、を備え、前記主尺と前記副尺とが所定距離離間して
配設されているレチクルを用いて感光基板を露光して現
像し、 前記第１、第２の回折格子が形成された感光基板を前記
第１、第２の回折格子と直交する方向に前記第１、第２
の回折格子の間隔に回折可能な波長のコヒーレント光に
より走査し、 前記第１、第２の回折格子の間隔を計測することで、前
記投影光学系のレンズのコマ収差による像点の位置ずれ
成分を含むディストーションを計測する、ことを特徴と
するディストーション計測方法。 - 【請求項１４】投影光学系のレンズの収差調整のために
用いられるレチクルであって、 相対的に大きなパターンが複数個一の方向に整列配置さ
れて第１の回折格子を形成するための主尺と、 前記一の方向と直交する方向に配列され所定のピッチの
ライン・アンド・スペースパターンを単位として該ライ
ン・アンド・スペースパターンが複数個前記一の方向に
整列配置されて第２の回折格子を形成するための第１の
副尺と、 相対的に大きなパターンが複数個一の方向に整列配置さ
れて第３の回折格子を形成するための第２の副尺と、 を備え、前記主尺が前記第１、第２の副尺の間に配設さ
れているレチクルを用いて感光基板を露光して現像し、 前記第１乃至第３の回折格子が形成された感光基板を、
前記第１及び第２の回折格子の間隔と、前記第１及び第
３の回折格子の間隔を、回折可能な波長及びコヒーレン
シーを持つコヒーレント光をそれぞれ用いて走査し、こ
れらの回折格子の間の間隔を計測することで、投影光学
系レンズのコマ収差による像点の位置ずれ成分を含むデ
ィストーションを計測する、ことを特徴とするディスト
ーション計測方法。 - 【請求項１５】前記主尺を同じフォーカスで露光し、前
記副尺を露光する際には、デフォーカス条件で幾つか露
光することで投影光学系レンズのテレセントリック性に
よる像点の位置ずれのフォーカス依存を計測する、こと
を特徴とする請求項１０記載のディストーション計測方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12368899A JP2000315642A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 収差による位置ずれ及びディストーションの計測方法と装置並びにレチクル |
| TW089107946A TW464946B (en) | 1999-04-30 | 2000-04-25 | Method and apparatus for measuring positional shift/distortion by aberration |
| US09/558,803 US6344896B1 (en) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Method and apparatus for measuring positional shift/distortion by aberration |
| GB0010479A GB2350186B (en) | 1999-04-30 | 2000-04-28 | Method and apparatus for measuring positional shift distortion by aberration |
| CN00108275.2A CN1272621A (zh) | 1999-04-30 | 2000-04-30 | 测量象差引起的位置移动和/或畸变的方法装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12368899A JP2000315642A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 収差による位置ずれ及びディストーションの計測方法と装置並びにレチクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000315642A true JP2000315642A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14866873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12368899A Pending JP2000315642A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 収差による位置ずれ及びディストーションの計測方法と装置並びにレチクル |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6344896B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000315642A (ja) |
| CN (1) | CN1272621A (ja) |
| GB (1) | GB2350186B (ja) |
| TW (1) | TW464946B (ja) |
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| CN109360519B (zh) * | 2018-11-09 | 2020-08-11 | 惠科股份有限公司 | 量测讯号电路及其量测方法 |
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