JP2002169266A - Mask, imaging characteristic measuring method and exposure method - Google Patents

Mask, imaging characteristic measuring method and exposure method

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JP2002169266A
JP2002169266A JP2000364030A JP2000364030A JP2002169266A JP 2002169266 A JP2002169266 A JP 2002169266A JP 2000364030 A JP2000364030 A JP 2000364030A JP 2000364030 A JP2000364030 A JP 2000364030A JP 2002169266 A JP2002169266 A JP 2002169266A
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JP
Japan
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pattern
line
patterns
exposure
mask
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Application number
JP2000364030A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunehito Hayashi
恒仁 林
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask capable which is adequately usable for measuring improving characteristics of a projection optical system. SOLUTION: First and third patterns (LS1 and LS3) including line patterns extending in a first direction and second and fourth patterns (LS2 and LS4) including line patterns extending in a second direction are formed on a pattern surface (PA) of a mask substrate (42) constituting the mask (RT). The first and second patterns and the third and fourth patterns which are formed to the same line widths make pairs, respectively. Accordingly, the exposure of the first time by which, for example, the respective patterns are transferred to the substrate and the exposure of the second time by which at least the one patterns are transferred in superposition on the transferred images of the patterns making a pair are carried out, by which the images of the rhombic marks having the same resolution at any of their peripheral edges are formed in the parts overlapping on each and therefore the various imaging characteristics of the projection optical system can be measured by measuring the prescribed lengths of the images.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マスク、結像特性
計測方法、及び露光方法に係り、更に詳しくは、露光装
置の投影光学系の結像特性の計測に用いて好適なマス
ク、該マスクを用いて投影光学系の結像特性を計測する
結像特性計測方法、及び該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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask, an imaging characteristic measuring method, and an exposure method, and more particularly, to a mask suitable for use in measuring the imaging characteristic of a projection optical system of an exposure apparatus, and the mask. The present invention relates to an imaging characteristic measuring method for measuring an imaging characteristic of a projection optical system using the method, and an exposure method for performing exposure using a projection optical system whose imaging characteristic has been measured by the imaging characteristic measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル(以下、「レチクル」と総称する)に形成された
パターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布された
ウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、適宜「ウエ
ハ」ともいう)上に転写する露光装置が用いられてい
る。この種の装置としては、近年では、スループットを
重視する観点から、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、このス
テッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走
査型露光装置などの逐次移動型の投影露光装置が、比較
的多く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like, a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a “reticle”) is resisted through a projection optical system. There is used an exposure apparatus that transfers a wafer or a glass plate or the like onto which a substrate or the like is applied (hereinafter, also appropriately referred to as a “wafer”). In recent years, as an apparatus of this kind, from the viewpoint of emphasizing throughput, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called “stepper”) or a step-and-scan type scanning type apparatus which is an improvement of this stepper has been used. 2. Description of the Related Art Sequentially moving projection exposure apparatuses such as exposure apparatuses are relatively frequently used.

【0003】この種の露光装置では、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、収差を
精度良く計測する技術が必要である。
In this type of exposure apparatus, the accuracy of a projection image greatly changes due to a focus shift during exposure (transfer of a reticle pattern onto a wafer) or aberration of a projection optical system. A technology for accurately measuring the focus position and aberration is required.

【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
エハへ試し焼きを行った後、そのウエハを現像して、直
線状の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、あるいはある条件の時に線幅が最も小さくなること
を利用して、最良フォーカス位置と最良露光ドーズ量を
計測する技術がある。
As a method of measuring the best focus position of the above-mentioned projection optical system, for example, after performing trial printing on a wafer coated with a resist, the wafer is developed and the line width of a linear pattern is measured, for example. The best focus position and the best exposure dose are measured by using an SEM (scanning electron microscope) and compared with the designed line width value, or by utilizing the fact that the line width becomes the smallest under certain conditions. There are techniques for measuring quantities.

【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の横方向(x方
向)の並びに関しては、フォーカス値を一定にして露光
ドーズ量を一定量ずつ変えて露光を行い、ショット配列
の縦方向(y方向)の並びに関しては、露光量を一定に
してフォーカス値を一定量(例えば0.25μm)ずつ
変えて露光を行う。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、そのレジストパターンがラインアンドスペースで
あるときは、そのうち、同一露光量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、及びそのフォーカス位置でのショット中
で線幅が所定量となる露光ドーズ量を、それぞれ最良フ
ォーカス位置、最良露光ドーズ量として決定するのであ
る。
[0005] For example, in the case of a stepper, in trial printing, exposure is performed by changing the exposure dose by a fixed amount while keeping the focus value constant with respect to the arrangement of shot areas on the wafer in the horizontal direction (x direction). In the vertical direction (y direction) of the shot array, exposure is performed while the exposure amount is kept constant and the focus value is changed by a fixed amount (for example, 0.25 μm). Then, the line width of the linear resist pattern in each shot area formed after development is measured immediately, and when the resist pattern is line and space, the line width is the largest among shots of the same exposure amount. The focus position when exposing the reduced shot area and the exposure dose at which the line width becomes a predetermined amount in the shot at the focus position are determined as the best focus position and the best exposure dose, respectively.

【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及び最良露
光ドーズ量で、ウエハ上に転写されたパターンを再度計
測し、収差量を定義する必要があった。
As for the aberration of the projection optical system, it is necessary to measure the pattern transferred onto the wafer again at the best focus position and the best exposure dose determined as described above to define the amount of aberration. there were.

【0007】しかし、上記従来の計測方法にあっては、
例えばテストレチクルに形成されたパターンをウエハ等
のレジスト層に転写した後、そのパターンのレジスト像
の平行なエッジ間隔をSEMで計測するため、SEMの
フォーカス合わせを厳密に行う必要があり、1点当たり
の計測時間が非常に長く、多数点の計測をするためには
数時間から数十時間が必要とされていた。
However, in the above conventional measuring method,
For example, after transferring a pattern formed on a test reticle to a resist layer such as a wafer, the distance between parallel edges of the resist image of the pattern is measured by SEM, so that SEM focusing must be strictly performed. The measurement time per hit is very long, and it takes several hours to several tens of hours to measure many points.

【0008】また、テストレチクル上に形成されたパタ
ーンの製造誤差、特にパターン線幅の誤差による影響
が、そのままレジストパターンの計測値に反映されてし
まうという不都合もあった。
In addition, there is also a disadvantage that a manufacturing error of a pattern formed on a test reticle, particularly an influence due to an error of a pattern line width, is directly reflected on a measured value of a resist pattern.

【0009】本出願人は、かかる不都合を改善すべく、
所定角度で交差する直線状パターンを二重露光によりウ
エハ上に順次転写し、そのウエハを現像した後にウエハ
上に楔マークのレジスト像が形成されるようにし、その
レジスト像の長さを露光装置のアライメント検出系(例
えば、レーザビームとレジスト像とを相対走査して回折
光などを検出する、いわゆるLSA(Laser Step Align
ment)系)などで計測し、その計測結果に基づいて露光
条件を決定する方法を先に提案した(特開平2−301
12号公報等参照)。この公報に記載の発明によれば、
処理速度が速く、テストレチクル等の製造誤差の影響を
受け難いという効果がある。
[0009] In order to improve such inconvenience, the present applicant has
A linear pattern intersecting at a predetermined angle is sequentially transferred onto a wafer by double exposure, and after developing the wafer, a resist image of a wedge mark is formed on the wafer, and the length of the resist image is measured by an exposure apparatus. (For example, a so-called LSA (Laser Step Alignment) that detects a diffracted light or the like by relatively scanning a laser beam and a resist image.
and a method for determining exposure conditions based on the measurement results (JP-A-2-301).
No. 12, etc.). According to the invention described in this publication,
The processing speed is high, and there is an effect that it is hardly affected by manufacturing errors of a test reticle or the like.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直線状
パターンを用いた二重露光によりウエハ上に楔マークの
レジスト像を形成する場合に、第1回目の露光に用いら
れる直線状パターンと第2回目の露光に用いられる直線
状パターンとがともに孤立線の場合には、単一の楔マー
クのレジスト像が得られるのみであり、そのレジスト像
の計測結果に基づいて求められる収差はその種類が限定
的となってしまう。すなわち、コマ収差等の計測は困難
である。また、この場合、S/N比が小さいという問題
もある。
However, when a resist image of a wedge mark is formed on a wafer by double exposure using a linear pattern, the linear pattern used for the first exposure and the second pattern are used. When both the linear pattern used for exposure and the isolated pattern are isolated lines, only a single wedge mark resist image can be obtained, and the types of aberrations obtained based on the measurement results of the resist image are limited. It becomes a target. That is, it is difficult to measure coma aberration and the like. In this case, there is also a problem that the S / N ratio is small.

【0011】この一方、第1回目の露光に用いられる直
線状パターンと第2回目の露光に用いられる直線状パタ
ーンとが、ともにライン・アンド・スペース(以下、
「L/S」と略述する)パターンである場合には、所定
方向に所定間隔で配列された楔マーク列のレジスト像が
得られ、そのレジスト像の計測によりコマ収差等を求め
ることが可能となるとともに、S/N比も十分なものと
なる。
On the other hand, the linear pattern used for the first exposure and the linear pattern used for the second exposure are both line-and-space (hereinafter, referred to as "line and space").
In the case of a pattern (abbreviated as "L / S"), a resist image of a row of wedge marks arranged at predetermined intervals in a predetermined direction is obtained, and coma aberration and the like can be obtained by measuring the resist image. And the S / N ratio is also sufficient.

【0012】しかしながら、この場合、もとのL/Sパ
ターンを構成する各ラインパターンの長さの設定によっ
ては、図10に示されるように、ウエハ上に目的とする
楔マークMGの他に、楔マークの一部分のような余分な
パターンSがしばしば形成されてしまう。この図10に
示されるようなレジスト像をLSA系センサで計測する
場合、上記余分なパターンSがノイズの要因となり、計
測精度を低下させるという不都合があった。
However, in this case, depending on the setting of the length of each line pattern constituting the original L / S pattern, as shown in FIG. 10, in addition to the target wedge mark MG on the wafer, An extra pattern S such as a part of a wedge mark is often formed. When the resist image as shown in FIG. 10 is measured by the LSA sensor, there is a disadvantage that the above-mentioned extra pattern S becomes a factor of noise and lowers the measurement accuracy.

【0013】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第1の目的は、投影光学系の結像特性の計測に
好適に用いることができるマスクを提供することにあ
る。
The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide a mask which can be suitably used for measuring the imaging characteristics of a projection optical system.

【0014】また、本発明の第2の目的は、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
る結像特性計測方法を提供することにある。
It is a second object of the present invention to provide an imaging characteristic measuring method capable of accurately and efficiently measuring the imaging characteristic of a projection optical system.

【0015】また、本発明の第3の目的は、重ね合せ精
度の向上が可能な露光方法を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide an exposure method capable of improving the overlay accuracy.

【0016】[0016]

【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方向に伸びる第1の線幅の少なくとも1本のラ
インパターンを含む第1パターン(LS1)と、前記第
1方向に対し角度θ(0°<θ<180°)を成す第2
方向に伸びる前記第1の線幅の少なくとも1本のライン
パターンを含み、前記第1パターンと対を成す第2パタ
ーン(LS2)と、前記第1方向に伸びる第2の線幅の
少なくとも1本のラインパターンを含む第3パターン
(LS3)と、前記第2方向に伸びる前記第2の線幅の
少なくとも1本のラインパターンを含み、前記第3パタ
ーンと対をなす第4パターン(LS4)とが、相互に重
ならないように、光透過部及び光遮光部のいずれかとし
て、そのパターン面(PA)に形成されたマスク基板
(42)を備えるマスクである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first pattern (LS1) including at least one line pattern having a first line width extending in a first direction; A second angle θ (0 ° <θ <180 °)
A second pattern (LS2) paired with the first pattern, the pattern including at least one line pattern having the first line width extending in a first direction, and at least one line pattern having a second line width extending in the first direction; And a fourth pattern (LS4) that includes at least one line pattern of the second line width extending in the second direction and forms a pair with the third pattern. Is a mask provided with a mask substrate (42) formed on the pattern surface (PA) as one of a light transmitting portion and a light shielding portion so as not to overlap with each other.

【0017】ここで、「角度」とは、方向と方向とが成
す角の大きさを意味し、その角度方向(正負)までは含
まない概念である。本明細書では、かかる概念として、
「角度」という語彙を用いることとする。
Here, "angle" means the size of the angle formed by the directions, and is a concept that does not include the angle direction (positive or negative). In this specification, as such a concept,
The vocabulary "angle" is used.

【0018】このマスクを用いて投影露光装置により2
回の露光を行う場合を考える。例えば、第1回目の露光
により、第1〜第4パターンを基板上にそれぞれ転写
し、次いで、第2回目の露光により、第1〜第4パター
ンのうちの任意の少なくとも1つのパターンを、該パタ
ーンと対をなすパターンの転写像に重ね合せて転写す
る。
Using this mask, a projection exposure apparatus
Consider the case where exposure is performed twice. For example, by the first exposure, the first to fourth patterns are respectively transferred onto the substrate, and then, by the second exposure, at least one of the first to fourth patterns is transferred to the substrate. The pattern is superimposed and transferred on a transfer image of a pattern forming a pair with the pattern.

【0019】これにより、第2パターンと第1パターン
との転写像同士の重なり部及び第4パターンと第3パタ
ーンとの重なり部の少なくとも一方に、一組の対角が角
度θの菱形マークの像(潜像、レジスト像などを含む)
が形成される。
Thus, at least one of the overlapping portion between the transferred images of the second pattern and the first pattern and the overlapping portion between the fourth pattern and the third pattern are provided with a pair of rhombic marks having a diagonal angle of θ. Image (including latent image, resist image, etc.)
Is formed.

【0020】ここで、上記の第2回目の露光により、第
2パターンと第1パターンとの転写像同士の重なり部及
び第4パターンと第3パターンとの重なり部の両者にと
もに菱形マークの像(潜像など)が形成された場合を考
える。この場合、基板上に形成されるすべての菱形マー
クの像は、一対のラインパターンの二重露光により形成
されているので、菱形の周縁のいずれの箇所においても
同一の解像力が得られている。従って、それぞれの菱形
マークの像において、例えば長い方の対角線の長さを計
測し、その長さ計測の結果に基づいて比例計算を行うこ
とで線幅を算出することができ、結果的に、投影光学系
の種々の結像特性の計測が可能となる。
Here, by the second exposure, the rhombic mark image is formed on both the overlapped portion between the transferred images of the second pattern and the first pattern and the overlapped portion between the fourth pattern and the third pattern. Consider the case where a latent image (such as a latent image) is formed. In this case, since the images of all the rhombic marks formed on the substrate are formed by double exposure of a pair of line patterns, the same resolving power is obtained at any point on the periphery of the rhombus. Therefore, in the image of each rhombic mark, for example, the length of the longer diagonal is measured, and the line width can be calculated by performing a proportional calculation based on the result of the length measurement. Various imaging characteristics of the projection optical system can be measured.

【0021】この場合において、上記の菱形マークの長
さの計測は、基板を現像することなく基板上に形成され
た潜像に対して行っても良いし、上記の菱形マークの像
が形成された基板を現像した後、基板上に形成されたレ
ジスト像、あるいはレジスト像が形成された基板をエッ
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。いずれにしても、基板上に形成され
た、一組の対角として角度θを有する相似形の少なくと
も2つの菱形マークに対して計測が行われることとな
る。この場合、それぞれの像の例えば長い方の対角線の
長さを、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F
IA(FieldImage Alignment)系)などを用いて計測す
ることとしても良い。このようにしても投影光学系の種
々の結像特性の計測が可能となる。ここで、特に基板を
現像処理して菱形マークのレジスト像を得る場合、ある
いはレジスト像が形成された基板をエッチング処理して
エッチング像を得る場合、これらの像は、いずれも一組
の対角が同一の角度θとされているので、θがある程度
以上大きな角度であれば、その尖った先端部分にレジス
ト等の不具合が発生するのを効果的に抑制することがで
きる。また、例えば第1及び第2パターンと第3及び第
4パターンとで少なくとも線幅が異なってもその菱形マ
ークのレジスト像などの対角は等しい。従って、上記と
同様の理由から、元になるラインパターンの線幅が相違
するにもかかわらず、いずれの像にも同程度のレジスト
等の不具合しか発生しない。従って、線幅の変化に応じ
て上記角度θを変化させる場合と異なり、いずれのレジ
スト像、エッチング像も同様にプロセスの影響を受ける
ので意図した通りの形状の像を得ることができる。
In this case, the measurement of the length of the diamond mark may be performed on the latent image formed on the substrate without developing the substrate, or the image of the diamond mark may be formed. After the developed substrate is developed, the process may be performed on a resist image formed on the substrate or an image (etched image) obtained by etching the substrate on which the resist image is formed. In any case, the measurement is performed on at least two similar rhombic marks formed on the substrate and having an angle θ as a set of diagonals. In this case, for example, the length of the longer diagonal line of each image is determined, for example, by the alignment detection system (LSA) of the exposure apparatus.
System or an image processing type alignment detection system for forming an image of an alignment mark on an image sensor, so-called F
The measurement may be performed using an IA (Field Image Alignment) system or the like. Even in this case, various imaging characteristics of the projection optical system can be measured. Here, particularly when the substrate is developed to obtain a resist image of a rhombic mark, or when the substrate on which the resist image is formed is etched to obtain an etched image, each of these images is a pair of diagonals. Are the same angle θ, and if θ is an angle larger than a certain degree, it is possible to effectively suppress the occurrence of problems such as resist at the sharp tip portion. Further, for example, even if the first and second patterns and the third and fourth patterns have at least different line widths, the diagonal of the rhombic mark such as the resist image is equal. Therefore, for the same reason as described above, even though the line widths of the original line patterns are different, only the same degree of inconvenience such as resist occurs in any image. Therefore, unlike the case where the angle θ is changed in accordance with the change in the line width, any resist image and etching image are similarly affected by the process, so that an image having the intended shape can be obtained.

【0022】この場合において、請求項2に記載の発明
の如く、前記第1及び第2パターン相互の位置関係と、
前記第3及び第4パターン相互の位置関係とは、同様に
なっていることとしても良い。
In this case, the positional relationship between the first and second patterns may be as follows.
The positional relationship between the third and fourth patterns may be the same.

【0023】上記請求項1及び2に記載の各マスクにお
いて、請求項3に記載の発明の如く、前記第1パターン
と前記第2パターンとは、それぞれ前記第1の線幅の複
数本のラインパターンが周期的に配列されるラインアン
ドスペースパターンであることとすることができる。こ
こで、例えば、第1パターンと第2パターンとは、その
配列方向(第3方向とする)を一致させることができ
る。この場合、第3方向は、第1方向及び第2方向に対
して角度α(0°<α<180°、α≠90°)で交差
する方向とすることができる。
In each of the masks according to the first and second aspects, as in the invention according to the third aspect, the first pattern and the second pattern each include a plurality of lines having the first line width. The pattern may be a line and space pattern that is periodically arranged. Here, for example, the arrangement direction (the third direction) of the first pattern and the second pattern can be matched. In this case, the third direction may be a direction that intersects the first direction and the second direction at an angle α (0 ° <α <180 °, α ≠ 90 °).

【0024】この場合において、請求項4に記載の発明
の如く、前記第3パターンと前記第4パターンとは、そ
れぞれ前記第2の線幅の複数本のラインパターンが周期
的に配列されるラインアンドスペースパターンであるこ
ととすることができる。ここで、例えば、第3パターン
と第4パターンとは、その配列方向をともに第3方向と
することができる。
In this case, as in the invention according to claim 4, the third pattern and the fourth pattern are each a line in which a plurality of line patterns having the second line width are periodically arranged. It can be an and space pattern. Here, for example, both the third pattern and the fourth pattern can be arranged in the third direction.

【0025】この場合において、第1〜第4パターンの
全てのラインパターンの配列周期(ピッチ)を同一とし
ても良いが、請求項5に記載の発明の如く、前記第1の
線幅と前記第2の線幅とは同一であり、前記第1及び第
2パターンと、前記第3及び第4パターンとは、配列周
期が異なることとしても良い。
In this case, the arrangement cycle (pitch) of all the line patterns of the first to fourth patterns may be the same, but as in the invention of claim 5, the first line width and the second 2 is the same as the line width, and the first and second patterns and the third and fourth patterns may have different arrangement periods.

【0026】上記請求項3〜5に記載の各マスクにおい
て、請求項6に記載の発明の如く、第1〜第4パターン
を構成するラインアンドスペースパターンの少なくとも
一つに対応するパターン除去用のパターン(46)を更
に有することとしても良い。
In each of the masks according to claims 3 to 5, as in the invention according to claim 6, for removing a pattern corresponding to at least one of the line and space patterns constituting the first to fourth patterns. The pattern (46) may be further provided.

【0027】請求項7に記載の発明は、第1方向に伸び
る線幅wの複数本のラインパターンが間隔w’となるよ
うに前記第1方向に対し角度α(0°<α<180°、
α≠90°)で交差する所定の配列方向に沿って配設さ
れた第1部分パターン(LS1,LS3,LS5)と、
前記第1方向に対し角度θ(0°<θ<180°)を成
す第2方向に伸びる線幅wの複数本のラインパターンが
間隔w’となるように前記第2方向に対し角度α(0°
<α<180°、α≠90°)で交差する前記配列方向
に沿って配設された第2部分パターン(LS2,LS
4,LS6)とが、相互に重ならないように、光透過部
及び光遮光部のいずれかとして形成されたマスク基板を
備え、前記各ラインパターンの長さyが、ともに、 w/tan(θ/2)≦y<{2w’/sinθ+w・
tan(θ/2)} を満足することを特徴とするマスクである。
According to a seventh aspect of the present invention, an angle α (0 ° <α <180 °) with respect to the first direction such that a plurality of line patterns having a line width w extending in the first direction has an interval w ′. ,
(α ≠ 90 °), first partial patterns (LS1, LS3, LS5) arranged along a predetermined arrangement direction intersecting with each other;
The angle α () with respect to the second direction is set so that a plurality of line patterns having a line width w extending in the second direction and forming an angle θ (0 ° <θ <180 °) with the first direction have an interval w ′. 0 °
<Α <180 °, α ≠ 90 °) The second partial patterns (LS2, LS) arranged along the array direction intersecting with each other
4, LS6) is provided with a mask substrate formed as one of a light transmitting portion and a light shielding portion so that they do not overlap each other, and the length y of each line pattern is w / tan (θ / 2) ≦ y <{2w ′ / sin θ + w ·
A mask characterized by satisfying tan (θ / 2)}.

【0028】ここで、線幅wと間隔w’とは、同一値で
あってもなくても良い。
Here, the line width w and the interval w 'may or may not have the same value.

【0029】このマスクを用いて投影露光装置により2
回の露光を行う場合を考える。例えば、第1回目の露光
により、第1及び第2部分パターンを基板上にそれぞれ
転写し、次いで、第2回目の露光により、例えば第2部
分パターンを、第1部分パターンの転写像に重ね合せて
転写する。これにより、第2部分パターンと第1部分パ
ターンとの転写像同士の重なり部に、一組の対角が角度
θであるほぼ同一形状の少なくとも2つの菱形マークの
像(潜像、レジスト像などを含む)が基板上に形成され
る。この場合、菱形マーク像以外のノイズの要因となる
不要な像が基板上に形成されることはないので、それぞ
れの菱形マーク像の例えば長い方の対角線の長さを計測
することにより、S/N比の良好な計測が可能となり、
この計測結果を用いることにより、投影光学系の種々の
結像特性を精度良く計測することが可能となる。
Using this mask, a projection exposure apparatus
Consider the case where exposure is performed twice. For example, by the first exposure, the first and second partial patterns are respectively transferred onto the substrate, and then, by the second exposure, for example, the second partial pattern is superimposed on the transfer image of the first partial pattern. Transfer. As a result, at the overlapping portion between the transferred images of the second partial pattern and the first partial pattern, at least two rhombic mark images (latent image, resist image, etc.) of substantially the same shape having a pair of diagonal angles of θ Is formed on the substrate. In this case, since an unnecessary image other than the rhombic mark image that causes noise is not formed on the substrate, by measuring the length of, for example, the longer diagonal line of each rhombic mark image, S / S Good measurement of N ratio becomes possible,
By using this measurement result, it is possible to accurately measure various imaging characteristics of the projection optical system.

【0030】この場合において、上記の菱形マークの長
さの計測は、基板を現像することなく基板上に形成され
た潜像に対して行っても良いし、上記の菱形マークの像
が形成された基板を現像した後、基板上に形成されたレ
ジスト像、あるいはレジスト像が形成された基板をエッ
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。いずれにしても、基板上に形成され
た、一組の対角として角度θを有する相似形の少なくと
も2つの菱形マークに対して計測が行われることとな
る。この場合、それぞれの像の例えば長い方の対角線の
長さを、例えば露光装置のアライメント検出系(LSA
系、あるいはFIA系)などを用いて計測することとし
ても良い。この場合、菱形マークの像以外のノイズの要
因となる不要な像が基板上に形成されることはないの
で、例えば露光装置のアライメント検出系(LSA系、
FIA系など)などを用いた計測の際にも不要な像の誤
検出による計測精度の低下を防止でき、S/N比の良好
な計測信号を得ることができる。
In this case, the measurement of the length of the diamond mark may be performed on the latent image formed on the substrate without developing the substrate, or the image of the diamond mark may be formed. After the developed substrate is developed, the process may be performed on a resist image formed on the substrate or an image (etched image) obtained by etching the substrate on which the resist image is formed. In any case, the measurement is performed on at least two similar rhombic marks formed on the substrate and having an angle θ as a set of diagonals. In this case, for example, the length of the longer diagonal line of each image is determined, for example, by the alignment detection system (LSA) of the exposure apparatus.
System or FIA system). In this case, since an unnecessary image which is a cause of noise other than the image of the rhombic mark is not formed on the substrate, for example, an alignment detection system (LSA system,
In the case of measurement using an FIA system or the like, a decrease in measurement accuracy due to erroneous detection of an unnecessary image can be prevented, and a measurement signal with a good S / N ratio can be obtained.

【0031】請求項8に記載の発明は、第1方向に伸び
る線幅wの複数本のラインパターンが間隔w’となるよ
うに前記第1方向に対し角度α(0°<α<180°、
α≠90°)で交差する所定の配列方向に沿って配設さ
れた第1部分パターンと、前記第1方向に対し角度θ
(0°<θ<180°)を成す第2方向に伸びる線幅w
の複数本のラインパターンが間隔w’となるように前記
第2方向に対し角度α(0°<α<180°、α≠90
°)で交差する前記配列方向に沿って配設された第2部
分パターンとが、相互に重ならないように異なる領域
に、光透過部及び光遮光部のいずれかとして形成された
マスク基板を備え、前記各ラインパターンの長さyが
{2w’/sinθ+w・tan(θ/2)}以上の長
さであるときに、前記第1部分パターン及び前記第2部
分パターンをそれぞれ構成する前記ラインパターンのい
ずれかは、前記第1部分パターンと前記第2部分パター
ンとを基板上に重ねて転写した際に、転写像同士に不要
な重なり部が生じないようにその一部が取り除かれた形
状となっていることを特徴とするマスクである。
According to the present invention, an angle α (0 ° <α <180 °) with respect to the first direction so that a plurality of line patterns having a line width w extending in the first direction have an interval w ′. ,
α ≠ 90 °), a first partial pattern disposed along a predetermined array direction intersecting at an angle θ with respect to the first direction.
(0 ° <θ <180 °) line width w extending in the second direction
Are set at an angle α (0 ° <α <180 °, α ≠ 90) with respect to the second direction so that the plurality of line patterns are spaced w ′.
The mask substrate formed as one of a light transmitting part and a light shielding part is provided in a different region so that the second partial pattern disposed along the arrangement direction intersecting at (°) does not overlap with each other. When the length y of each line pattern is equal to or more than {2w ′ / sin θ + w · tan (θ / 2)}, the line patterns constituting the first partial pattern and the second partial pattern, respectively. Any of the following is a shape in which, when the first partial pattern and the second partial pattern are transferred onto a substrate in a superimposed manner, a part thereof is removed so that unnecessary overlapping portions do not occur between the transferred images. Is a mask characterized in that:

【0032】このマスクを用いて、投影露光装置により
2回の露光を行っても、上記請求項4に記載のマスクと
同様に、目的とする菱形マークの像(潜像又はレジスト
像など)以外のノイズの要因となる不要な像が基板上に
形成されることはないので、例えば露光装置のアライメ
ント検出系(LSA系、FIA系など)などを用いた計
測の際にも不要な像の誤検出による計測精度の低下を防
止でき、S/N比の良好な計測信号を得ることができ
る。
Even if exposure is performed twice by a projection exposure apparatus using this mask, similar to the mask according to the fourth aspect, an image other than a target rhombic mark image (a latent image or a resist image) is obtained. Unnecessary images that cause noise in the image are not formed on the substrate. Therefore, unnecessary images may be erroneously generated even when measurement is performed using, for example, an alignment detection system (LSA system, FIA system, etc.) of an exposure apparatus. A decrease in measurement accuracy due to detection can be prevented, and a measurement signal with a good S / N ratio can be obtained.

【0033】請求項9に記載の発明は、請求項1〜6の
いずれか一項に記載のマスク(R)を用いて投影光学
系(PL)の結像特性を計測する結像特性計測方法であ
って、前記マスク上の第1及び第3パターンを含む複数
のパターンを前記投影光学系を介して基板(W)上に転
写する第1露光工程と;前記基板上に形成された前記第
1パターン及び前記第3パターンの転写像に前記マスク
上の前記第2パターン及び前記第4パターンをそれぞれ
重ねて転写する第2露光工程と;前記基板上の前記第1
パターンと前記第2パターンとの転写像の重なり部、及
び前記第3パターンと前記第4パターンとの転写像の重
なり部にそれぞれ形成された菱形マーク像(HM)のう
ちの少なくとも1つの長さを計測する計測工程と;前記
計測された菱形マーク像の長さ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。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image forming characteristic measuring apparatus for measuring an image forming characteristic of a projection optical system (PL) using the mask ( RT ) according to any one of the first to sixth aspects. A first exposure step of transferring a plurality of patterns, including first and third patterns on the mask, onto a substrate (W) via the projection optical system; and A second exposure step in which the second pattern and the fourth pattern on the mask are respectively transferred onto the transfer images of the first pattern and the third pattern in a superimposed manner;
Length of at least one of an overlap portion of a transfer image of the pattern and the second pattern and a rhombic mark image (HM) formed on an overlap portion of a transfer image of the third pattern and the fourth pattern, respectively. And a calculation step of calculating the imaging characteristics of the projection optical system based on the measured length of the rhombic mark image.

【0034】これによれば、第1及び第2露光工程の処
理で、請求項1で説明したのと同様に、第2パターンと
第1パターンとの転写像同士の重なり部、第4パターン
と第3パターンとの転写像同士の重なり部に、一組の対
角が角度θである相似形の少なくとも2つの菱形マーク
の像(潜像など)が形成される。そして、計測工程で、
菱形マークの像のうちの少なくとも1つの長さの計測が
行われ、算出工程で計測された菱形マーク像の長さに基
づいて投影光学系の結像特性が算出される。
According to this, in the processing of the first and second exposure steps, in the same manner as described in the first aspect, the overlapping portion between the transferred images of the second pattern and the first pattern, An image (a latent image or the like) of at least two similar rhombic marks having a pair of diagonal angles of θ is formed in the overlapping portion between the transferred images with the third pattern. And in the measurement process,
The length of at least one of the rhombic mark images is measured, and the imaging characteristics of the projection optical system are calculated based on the length of the rhombic mark image measured in the calculation step.

【0035】この場合、すべての菱形マークの像は、菱
形の周縁のいずれの箇所においても同一の解像力が得ら
れている。このため、上記の長さ計測は、信頼性の十分
に高いものであり、その結果、投影光学系の結像特性も
精度良く算出される。また、特に基板を現像処理して菱
形マークのレジスト像を得る場合、その現像後に一組の
対角が角度θである相似形の少なくとも2つの菱形マー
クのレジスト像が基板上に形成されるので、それぞれの
レジスト像の例えば長い方の対角線の長さを、例えば露
光装置のアライメント検出系(LSA系、FIA系)な
どを用いて計測し、この計測結果に基づいて投影光学系
の種々の結像特性を計測しても良い。この場合も、前述
と同様の理由により、レジスト像の尖った先端部分にレ
ジストの不具合が発生するのを効果的に抑制することが
できる。また、元になるラインパターンの線幅が相違す
るにもかかわらず、いずれのレジスト像にも同程度のレ
ジストの不具合しか発生しない。従って、角度θを変化
させる場合と異なり、意図した通りの形状のレジスト像
を得ることができる。エッチング像などについても同様
である。
In this case, the images of all rhombic marks have the same resolving power at any point on the periphery of the rhombus. For this reason, the above-described length measurement has sufficiently high reliability, and as a result, the imaging characteristics of the projection optical system are accurately calculated. In particular, when a resist image of a rhombic mark is obtained by developing the substrate, a resist image of at least two rhombic marks having a similar diagonal angle of θ is formed on the substrate after the development. For example, the length of the longer diagonal line of each resist image is measured using, for example, an alignment detection system (LSA system, FIA system) of the exposure apparatus, and various results of the projection optical system are measured based on the measurement results. The image characteristics may be measured. Also in this case, for the same reason as described above, it is possible to effectively suppress the occurrence of a resist failure at the sharp tip portion of the resist image. In addition, despite the fact that the line widths of the original line patterns are different, only the same degree of resist failure occurs in any of the resist images. Therefore, unlike the case where the angle θ is changed, a resist image having the intended shape can be obtained. The same applies to an etched image and the like.

【0036】請求項10に記載の発明は、請求項7又は
8に記載のマスク(R)を用いて投影光学系(PL)
の結像特性を計測する結像特性計測方法であって、前記
マスク上の第1部分パターンを前記投影光学系を介して
基板(W)上に転写する第1露光工程と;前記基板上に
形成された前記第1部分パターンの転写像に前記マスク
上の前記第2部分パターンを重ねて転写する第2露光工
程と;前記基板上の前記第1部分パターンと前記第2部
分パターンとの転写像の重なり部にそれぞれ形成された
菱形マーク像のうちの少なくとも1つの長さを計測する
計測工程と;前記計測された菱形マーク像(HM)の長
さ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。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a projection optical system (PL) using the mask (R T ) according to the seventh or eighth aspect.
A first exposure step of transferring a first partial pattern on the mask onto a substrate (W) via the projection optical system; and A second exposure step of superimposing and transferring the second partial pattern on the mask on the formed transfer image of the first partial pattern; and transferring the first partial pattern and the second partial pattern on the substrate. A measuring step of measuring at least one of the rhombic mark images formed on the overlapping portions of the images; and forming an image of the projection optical system based on the measured length of the rhombic mark image (HM). Calculating a characteristic.

【0037】これによれば、第1露光工程で、第1部分
パターンが基板上に転写され、それらのパターンの転写
像が基板上のレジスト層に形成される。次いで、第2露
光工程で、第2部分パターンが第1部分パターンの転写
像に重ね合せて転写される。これにより、第2部分パタ
ーンと第1部分パターンとの転写像同士の重なり部に、
一組の対角が角度θであるほぼ同一形状の少なくとも2
つの菱形マークの像(潜像など)が基板上に形成され
る。そして、計測工程で、基板上の第1部分パターンと
第2部分パターンとの転写像の重なり部にそれぞれ形成
された菱形マーク像のうちの少なくとも1つの長さが計
測され、算出工程で、計測された菱形マーク像の長さに
基づいて投影光学系の結像特性が算出される。この場
合、菱形マーク像以外のノイズの要因となる不要な像が
基板上に形成されることはないので、それぞれの菱形マ
ーク像の例えば長い方の対角線の長さを計測することに
より、不要な像の誤検出による計測精度の低下を防止で
き、S/N比の良好な計測が可能となり、この計測結果
を用いることにより、投影光学系の種々の結像特性を精
度良く計測することが可能となる。
According to this, in the first exposure step, the first partial patterns are transferred onto the substrate, and transferred images of those patterns are formed on the resist layer on the substrate. Next, in a second exposure step, the second partial pattern is transferred while being superimposed on the transfer image of the first partial pattern. As a result, in the overlapping portion between the transferred images of the second partial pattern and the first partial pattern,
At least two of substantially the same shape whose set of diagonals is an angle θ
An image (such as a latent image) of two rhombic marks is formed on the substrate. Then, in a measuring step, at least one of the rhombic mark images formed on the overlapping portion of the transferred image of the first partial pattern and the second partial pattern on the substrate is measured, and in the calculating step, the length is measured. The imaging characteristics of the projection optical system are calculated based on the length of the obtained rhombic mark image. In this case, since an unnecessary image other than the rhombic mark image that causes noise is not formed on the substrate, the unnecessary diagonal line of each rhombic mark image is measured, for example, by measuring the length of the longer diagonal line. A decrease in measurement accuracy due to erroneous image detection can be prevented, and a good measurement of the S / N ratio can be performed. By using the measurement results, it is possible to accurately measure various imaging characteristics of the projection optical system. Becomes

【0038】この場合において、上記の菱形マークの長
さの計測は、基板を現像することなく基板上に形成され
た潜像に対して行っても良いし、上記の菱形マークの像
が形成された基板を現像した後、基板上に形成されたレ
ジスト像、あるいはレジスト像が形成された基板をエッ
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。いずれにしても、基板上に形成され
た、一組の対角として角度θを有する相似形の少なくと
も2つの菱形マークに対して計測が行われることとな
る。この場合、それぞれの像の例えば長い方の対角線の
長さを、例えば露光装置のアライメント検出系(LSA
系、FIA系など)などを用いて計測することとしても
良い。この場合、菱形マークの像以外のノイズの要因と
なる不要な像が基板上に形成されることはないので、不
要な像の誤検出による計測精度の低下を防止でき、S/
N比の良好な計測信号を得ることができる。
In this case, the measurement of the length of the rhombic mark may be performed on the latent image formed on the substrate without developing the substrate, or the image of the rhombic mark may be formed. After the developed substrate is developed, the process may be performed on a resist image formed on the substrate or an image (etched image) obtained by etching the substrate on which the resist image is formed. In any case, the measurement is performed on at least two similar rhombic marks formed on the substrate and having an angle θ as a set of diagonals. In this case, for example, the length of the longer diagonal line of each image is determined, for example, by the alignment detection system (LSA) of the exposure apparatus.
System, FIA system, etc.). In this case, since an unnecessary image which causes noise other than the image of the rhombic mark is not formed on the substrate, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to erroneous detection of the unnecessary image, and
A good measurement signal with an N ratio can be obtained.

【0039】請求項11に記載の発明は、少なくとも1
つのラインアンドスペースパターンが形成されたマスク
(R)を用いて投影光学系(PL)の結像特性を計測
する結像特性計測方法であって、前記マスク及び前記投
影光学系を介して基板(W)を露光し、前記基板上に第
1方向に伸びるラインパターンから成る第1のラインア
ンドスペースパターンの転写像を形成する第1露光工程
と;前記マスク及び前記投影光学系を介して基板を露光
し、前記基板上に形成された前記第1のラインアンドス
ペースパターンの転写像に重ねて前記第1方向に所定角
度で交差する第2方向に伸びるラインパターンから成る
第2のラインアンドスペースパターンの転写像を形成す
る第2露光工程と;前記第1及び第2露光工程により、
前記基板上の前記第1のラインアンドスペースパターン
と前記第2のラインアンドスペースパターンの転写像の
重なり部にそれぞれ形成された平行四辺形マーク列(4
4A、44B)のうち、所望の平行四辺形マークの像の
みが残るように、前記基板を更に露光する第3露光工程
と;前記基板上に形成された平行四辺形マーク像の長さ
を計測し、その計測結果に基づいて前記投影光学系の結
像特性を算出する計測工程と;を含む。
According to the eleventh aspect of the present invention, at least one
An imaging characteristic measuring method for measuring an imaging characteristic of a projection optical system (PL) using a mask ( RT ) on which two line-and-space patterns are formed, wherein a substrate is provided via the mask and the projection optical system Exposing (W) to form a transfer image of a first line-and-space pattern formed of a line pattern extending in a first direction on the substrate; and a substrate through the mask and the projection optical system. And a second line-and-space consisting of a line pattern extending in a second direction intersecting the first direction at a predetermined angle so as to overlap a transfer image of the first line-and-space pattern formed on the substrate. A second exposure step of forming a transfer image of the pattern; and the first and second exposure steps
A parallelogram mark row (4) formed on each of the overlapping portions of the transferred images of the first line and space pattern and the second line and space pattern on the substrate.
4A, 44B), a third exposure step of further exposing the substrate so that only the image of the desired parallelogram mark remains; and measuring the length of the parallelogram mark image formed on the substrate. Measuring the imaging characteristics of the projection optical system based on the measurement result.

【0040】これによれば、第1露光工程で、マスク及
び投影光学系を介して基板が露光され、基板上に第1方
向に伸びるラインパターンから成る第1のラインアンド
スペースパターンの転写像が形成される。次いで、第2
露光工程で、基板上に形成された第1のラインアンドス
ペースパターンの転写像に重ねて第1方向に所定角度で
交差する第2方向に伸びるラインパターンから成る第2
のラインアンドスペースパターンの転写像が形成され
る。これにより、第1のラインアンドスペースパターン
と第2のラインアンドスペースパターンとの転写像同士
の重なり部に、所定方向に所定間隔で配置された平行四
辺形マーク列の像(潜像など)が基板上に形成される。
次いで、第3露光工程で、第1及び第2露光工程によ
り、基板上の第1のラインアンドスペースパターンと第
2のラインアンドスペースパターンとの転写像の重なり
部に形成された平行四辺形マーク列のうち、所望の平行
四辺形マークの像のみが残るように、基板が更に露光さ
れる。
According to this, in the first exposure step, the substrate is exposed through the mask and the projection optical system, and a transfer image of the first line and space pattern composed of the line pattern extending in the first direction is formed on the substrate. It is formed. Then the second
In the exposing step, a second line pattern extending in a second direction that intersects the first direction at a predetermined angle and overlaps with a transfer image of the first line and space pattern formed on the substrate.
A transfer image of the line and space pattern is formed. As a result, an image (a latent image or the like) of a parallelogram mark array arranged at a predetermined interval in a predetermined direction is formed at an overlapping portion between the transferred images of the first line and space pattern and the second line and space pattern. It is formed on a substrate.
Next, in a third exposure step, a parallelogram mark formed at an overlapping portion of a transfer image of the first line and space pattern and the second line and space pattern on the substrate by the first and second exposure steps The substrate is further exposed so that only the desired parallelogram mark image of the rows remains.

【0041】そして、計測工程で、基板上に形成された
平行四辺形マーク像の長さが計測されるとともに、その
計測結果に基づいて投影光学系の結像特性が算出され
る。この場合、平行四辺形マーク列のうち、所望の平行
四辺形マークの像のみが残るように3回目の露光が行わ
れた後に、平行四辺形マークの長さ計測が行われるの
で、必要なマークのみを同時、あるいは個別に計測する
ことができ、計測に無関係なマークの存在に起因する計
測性能の低下を防止することが可能となる。
In the measuring step, the length of the parallelogram mark image formed on the substrate is measured, and the imaging characteristics of the projection optical system are calculated based on the measurement result. In this case, the length of the parallelogram mark is measured after the third exposure is performed so that only the image of the desired parallelogram mark in the parallelogram mark row remains, so that the necessary mark Can be measured simultaneously or individually, and it is possible to prevent a decrease in measurement performance due to the presence of a mark irrelevant to the measurement.

【0042】この場合において、請求項12に記載の発
明の如く、前記第3露光工程では、前記平行四辺形マー
ク列の両端以外に位置する平行四辺形マークのみが残る
ような露光を行うこととしても良いし、請求項13に記
載の発明の如く、前記第3露光工程では、前記平行四辺
形マーク列の少なくとも一方の端部の平行四辺形マーク
のみが残るような露光を行うこととしても良い。
In this case, as in the twelfth aspect of the present invention, in the third exposure step, the exposure is performed such that only the parallelogram marks located at positions other than both ends of the parallelogram mark row remain. Alternatively, as in the invention according to claim 13, in the third exposure step, the exposure may be performed such that only the parallelogram mark on at least one end of the parallelogram mark row remains. .

【0043】請求項14に記載の発明は、マスク(R)
のパターンを投影光学系(PL)を介して基板(W)上
に転写する露光方法であって、請求項9〜13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各種条件を調整して、前記マス
クのパターンを前記基板上に転写する工程と;を含む露
光方法である。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the mask (R)
14. An exposure method for transferring the pattern (1) onto a substrate (W) via a projection optical system (PL), wherein the projection optical system uses the imaging characteristic measurement method according to any one of claims 9 to 13. A step of measuring imaging characteristics; and adjusting various conditions at the time of exposure in consideration of the measured imaging characteristics to transfer the pattern of the mask onto the substrate. is there.

【0044】これによれば、請求項9〜13に記載の各
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
慮して露光の際の各種条件を調整して、マスクのパター
ンが基板上に転写される。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基板とのアライメ
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。
According to this, the imaging characteristics of the projection optical system can be accurately measured by the respective imaging characteristic measuring methods according to the ninth to thirteenth aspects. Then, various conditions at the time of exposure are adjusted in consideration of the measured imaging characteristics, and the pattern of the mask is transferred onto the substrate. The adjustment of the exposure conditions typically includes, for example, adjustment of the imaging characteristics of the projection optical system based on the measured imaging characteristics, adjustment of the alignment error between the mask and the substrate caused by the imaging characteristics, and the like. In any case, since various conditions at the time of exposure are adjusted, highly accurate exposure can be performed.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
〜図9に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0046】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・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆ
るステッパ)である。
FIG. 1 shows an exposure apparatus 100 according to an embodiment suitable for carrying out the imaging characteristic measuring method and the exposure method according to the present invention. The exposure apparatus 100 is a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper).

【0047】この投影露光装置100は、照明系IO
P、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と、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)が塗布された基板としてのウ
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2
0、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、CPU,RO
M,RAM,I/Oインターフェース等を含んで構成さ
れるワークステーション(又はマイクロコンピュータ)
から成り、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。
The projection exposure apparatus 100 includes an illumination system IO
P, a reticle stage RST for holding a reticle R as a mask, a projection optical system PL for projecting an image of a pattern formed on the reticle R onto a wafer W as a substrate coated with a photosensitive agent (photoresist), and a wafer. XY stage 2 that moves on a two-dimensional plane (within the XY plane) while holding W
0, a drive system 22 for driving the XY stage 20, and a control system for these components. The control system is CPU, RO
Workstation (or microcomputer) including M, RAM, I / O interface, etc.
And a main control device 28 for centrally controlling the entire apparatus.

【0048】前記照明系IOPは、KrFエキシマレー
ザ、ArFエキシマレーザや超高圧水銀ランプなどから
成る光源と、オプティカルインテグレータ又はホモジナ
イザとしての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、リレーレンズ、コンデンサレンズ
及びレチクルブラインド等(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、光源からの露光用の照明光ILによってレチクルR
の下面(パターン形成面)のパターンを均一な照度分布
で照明する。ここで、露光用照明光ILとしては、例え
ばKrFエキシマレーザ光(波長248nm)、ArF
エキシマレーザ光(波長193nm)等の紫外パルス光
や超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線(g線、i線)
等が用いられる。
The illumination system IOP includes a light source such as a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an ultra-high pressure mercury lamp, a fly-eye lens or a rod-type (internal reflection type) integrator as an optical integrator or a homogenizer, a relay lens, and a condenser. An illumination optical system including a lens, a reticle blind, and the like (both not shown). This lighting system IOP
Is a reticle R by an illumination light IL for exposure from a light source.
Is illuminated with a uniform illuminance distribution on the pattern on the lower surface (pattern forming surface). Here, as the illumination light for exposure IL, for example, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF
Ultraviolet pulse light such as excimer laser light (wavelength 193 nm) and ultraviolet emission lines (g-line, i-line) from an ultra-high pressure mercury lamp
Are used.

【0049】前記レチクルステージRSTは、照明系I
OP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
の固定手段を介してレチクルRが固定されており、この
レチクルステージRSTは、不図示の駆動系によってX
軸方向(図1における紙面左右方向)、Y軸方向(図1
における紙面直交方向)及びθz方向(XY面内の回転
方向)に微小駆動可能とされている。これにより、この
レチクルステージRSTは、レチクルRのパターンの中
心(レチクルセンタ)が投影光学系PLの光軸AXpと
ほぼ一致する状態でレチクルRを位置決め(レチクルア
ライメント)できるようになっている。図1では、この
レチクルアライメントが行われた状態が示されている。
The reticle stage RST includes an illumination system I
It is located below the OP in FIG. A reticle R is fixed on the reticle stage RST via fixing means such as a vacuum chuck (not shown), and the reticle stage RST is driven by a driving system (not shown).
The axial direction (the horizontal direction in FIG. 1) and the Y-axis direction (FIG. 1)
In the direction perpendicular to the plane of the drawing) and in the θz direction (the rotation direction in the XY plane). Thus, reticle stage RST can position reticle R (reticle alignment) in a state where the center of the pattern of reticle R (reticle center) substantially matches optical axis AXp of projection optical system PL. FIG. 1 shows a state in which this reticle alignment has been performed.

【0050】投影光学系PLは、その光軸AXpがXY
面に直交するZ軸方向とされ、ここでは両側テレセント
リックで、所定の縮小倍率β(βは例えば1/4、1/
5等である)を有するものが使用されている。このた
め、レチクルRのパターンとウエハW上のショット領域
との位置合わせ(アライメント)が行われた状態で、照
明光ILによりレチクルRが均一な照度で照明される
と、パターン形成面のパターンが投影光学系PLにより
縮小倍率βで縮小されて、フォトレジストが塗布された
ウエハW上に投影され、ウエハW上の各ショット領域に
パターンの縮小像が形成される。
The projection optical system PL has an optical axis AXp of XY
The direction is a Z-axis direction orthogonal to the plane, and here is bilateral telecentric, and a predetermined reduction magnification β (β is, for example, 4, 1 /
5 etc.) are used. For this reason, if the reticle R is illuminated with uniform illuminance by the illumination light IL in a state where the pattern of the reticle R and the shot area on the wafer W are aligned (aligned), the pattern on the pattern forming surface is changed. The image is reduced by the projection optical system PL at the reduction magnification β, projected onto the wafer W coated with the photoresist, and a reduced image of the pattern is formed in each shot area on the wafer W.

【0051】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ではこれらが代表的にXYステージ2
0として示されている。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真空吸着等によってウ
エハWが保持されている。
The XY stage 20 is actually a Y stage that moves on a base (not shown) in the Y axis direction.
An X stage is configured to move on the stage in the X axis direction. In FIG.
Shown as zero. A wafer table 18 is mounted on the XY stage 20, and a wafer W is held on the wafer table 18 by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown).

【0052】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、Z・チルトステージとも称
される。このウエハテーブル18の一端部上面には、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、移動鏡は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、これに対応してレーザ干渉計もX方
向位置計測用のXレーザ干渉計とY方向位置計測用のY
レーザ干渉計とが設けられているが、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1
8のX、Y位置の他、回転(ヨーイング、ピッチング、
ローリング)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1
8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。
The wafer table 18 minutely drives the wafer holder for holding the wafer W in the Z-axis direction and the tilt direction with respect to the XY plane, and is also called a Z-tilt stage. A movable mirror 24 is provided on the upper surface of one end of the wafer table 18, and a laser beam is projected on the movable mirror 24 and the reflected light is received. Is provided to face the reflecting surface of the movable mirror 24. Actually, the moving mirror is provided with an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X axis and a Y moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y axis. X laser interferometer for directional position measurement and Y for Y direction position measurement
Although a laser interferometer is provided, these are representatively shown as a moving mirror 24 and a laser interferometer 26 in FIG. The X laser interferometer and the Y laser interferometer are multi-axis interferometers having a plurality of measurement axes, and the wafer table 1
In addition to the X and Y positions of 8, the rotation (yawing, pitching,
Rolling) can also be measured. Therefore, in the following description, the wafer interferometer 26
It is assumed that the positions of eight X, Y, θz, θy, and θx in five degrees of freedom are measured.

【0053】レーザ干渉計26の計測値は主制御装置2
8に供給され、主制御装置28ではこのレーザ干渉計2
6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
が位置決めされる。この他、ウエハW表面のZ方向位置
は、例えば特開平6−283403号公報に開示される
送光系50a及び受光系50bを有する射入射方式の多
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おり、このフォーカスセン
サAFSの出力も主制御装置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の出力に基
づいて駆動系22を介してウエハテーブル18を制御し
ていわゆるフォーカスレベリング制御を行うようになっ
ている。すなわち、このようにしてウエハテーブル18
を介してウエハWが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を回転さ
せることによって補正される。
The measured value of the laser interferometer 26 is
The main controller 28 controls the laser interferometer 2
By driving the XY stage 20 via the drive system 22 while monitoring the measurement value of the
Is positioned. In addition, the position in the Z direction of the surface of the wafer W is determined by, for example, a focus sensor AFS including a light incident type multipoint focal position detection system having a light transmission system 50a and a light reception system 50b disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403. The output of the focus sensor AFS is also supplied to the main controller 28. The main controller 28 controls the wafer table 18 via the drive system 22 based on the output of the focus sensor AFS. The control is performed so-called focus leveling control. That is, the wafer table 18
, The position and orientation of the wafer W in the directions of five degrees of freedom of X, Y, Z, θx, and θy are controlled.
The remaining error of θz (yaw) is corrected by rotating reticle stage RST based on yaw information of wafer table 18 measured by laser interferometer 26.

【0054】また、ウエハテーブル18上には、その表
面がウエハ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、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。
On the wafer table 18, a reference plate FP whose surface is the same as the surface of the wafer W is set.
Has been fixed. On the surface of the reference plate FP, various reference marks including a reference mark used for so-called baseline measurement or the like are formed.

【0055】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、LSA(Laser Step Alignment)系、
FIA( Filed Image Alignment)系、LIA(Laser
Interferometric Alignment )系の3種類のアライメン
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。
Further, in this embodiment, an off-axis type alignment detection system AS as a mark detection system for detecting an alignment mark formed on the wafer W is provided on a side surface of the projection optical system PL. This alignment detection system AS is an LSA (Laser Step Alignment) system,
FIA (Filed Image Alignment) system, LIA (Laser
It has three types of alignment sensors of an interferometric alignment (Alignment) type, and can measure the position of the reference mark on the reference plate FP and the alignment mark on the wafer in the X and Y two-dimensional directions.

【0056】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。また、LIA系は、
回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光
を2方向から照射し、発生した2つの回折光を干渉させ
て、その位相からマークの位置情報を検出するセンサで
あり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。
Here, the LSA system is the most versatile sensor that irradiates a laser beam onto a mark and measures the position of the mark by using diffracted and scattered light. Is done. The FIA system is a sensor that illuminates a mark with broadband (broadband) light such as a halogen lamp and measures the mark position by processing the mark image, and is used effectively for an asymmetric mark on an aluminum layer or a wafer surface. You. In addition, LIA system
A sensor that irradiates a diffraction grating mark with laser light whose frequency is slightly changed from two directions, interferes the two generated diffraction lights, and detects mark position information from its phase. Used effectively for rough wafers.

【0057】本実施形態では、これら3種類のアライメ
ントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、いわゆるベ
ースライン計測や、ウエハ上の各ショット領域の正確な
位置計測を行なうファインアライメント等を行なうよう
になっている。
In the present embodiment, these three types of alignment sensors are properly used depending on the purpose, and so-called baseline measurement and fine alignment for accurately measuring the position of each shot area on the wafer are performed. ing.

【0058】アライメント検出系ASを構成する各アラ
イメントセンサからの情報DSは、アライメント制御装
置16によりA/D変換され、デジタル化された波形信
号を演算処理してマーク位置が検出される。この結果が
主制御装置28に送られるようになっている。
Information DS from each alignment sensor constituting the alignment detection system AS is A / D-converted by the alignment controller 16 and arithmetically processes a digitized waveform signal to detect a mark position. The result is sent to the main controller 28.

【0059】さらに、本実施形態の露光装置100で
は、図示が省略されているが、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
(図示省略)と基準板FP上のマークとを同時に観察す
るための露光波長を用いたTTR(Through The Reticl
e)アライメント光学系から成る一対のレチクルアライ
メント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアラ
イメント顕微鏡の検出信号は、アライメント制御装置1
6を介して主制御装置28に供給されるようになってい
る。
Further, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, although not shown, a reticle is provided above the reticle R via a projection optical system PL disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468. TTR (Through The Reticl) using an exposure wavelength for simultaneously observing a reticle mark (not shown) on the R and a mark on the reference plate FP.
e) A pair of reticle alignment microscopes comprising an alignment optical system are provided. The detection signals of these reticle alignment microscopes are transmitted to the alignment control device 1
6 to a main controller 28.

【0060】次に、本発明に係る結像特性の計測方法に
用いられるレチクルの一例について説明する。
Next, an example of a reticle used in the method for measuring an imaging characteristic according to the present invention will be described.

【0061】図2には、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、後述す
るような複数のパターンが配置されている。また、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、一対のレチクルアライメントマークRM1,R
M2が形成されている。
FIG. 2 shows an example of the reticle RT used for measuring the imaging characteristics. FIG. 2 is a plan view of reticle RT viewed from the pattern surface side (the lower surface side in FIG. 1). In the reticle R T , a pattern area PA is provided at the center of a glass substrate 42 as a substantially square mask substrate, and a plurality of patterns described later are arranged in the pattern area PA. Further, a pair of reticle alignment marks RM1, R is provided on both sides in the X-axis direction of the pattern area PA passing through the center of the pattern area PA, that is, the center of the reticle RT (reticle center).
M2 is formed.

【0062】前記パターン領域PA内には、例えば、図
3(A)に示されるような4種類のラインアンドスペー
ス(以下、「L/S」と略述する)パターンLS1〜L
S4が配置されている。
In the pattern area PA, for example, four types of line and space (hereinafter abbreviated as “L / S”) patterns LS1 to LS as shown in FIG.
S4 is arranged.

【0063】L/SパターンLS1とL/SパターンL
S2とは、その配列方向(図ではX軸方向)が一致し、
相互に対をなすパターンであり、ピッチ(ラインパター
ンの配列周期)、スペース部の幅(w’)に対するライ
ン部の幅(w)の比(以下、「デューティ比」と呼ぶ)
及び各ラインパターンの線幅wの全てが同一のパターン
である。これらのL/SパターンLS1,LS2は、こ
こではデューティ比は5:8となっている。さらに、L
/SパターンLS1は、Y軸に対し紙面内時計回りに角
度θ/2をなす第1方向に延びる複数本のラインパター
ンから構成され、L/SパターンLS2は、Y軸に対し
紙面内反時計回りに角度θ/2をなす第2方向に延びる
複数本のラインパターンから構成されている。従って、
L/SパターンLS1を構成する各ラインパターンの延
長線と、L/SパターンLS2を構成する各ラインパタ
ーンの延長線とは角度θで交差する。また、これらのL
/SパターンLS1,LS2では、第1方向及び第2方
向に対して同一角度α(0°<α<180°、α≠90
°)で交差する第3方向(図ではX軸方向)に沿ってラ
インパターンが同一間隔で配置されている。すなわち、
図3(A)で、L/SパターンLS1では第3方向が第
1方向に対し紙面内時計回りに角度αだけ回転し、L/
SパターンLS2では第3方向が第2方向に対し紙面内
反時計回りに角度αだけ回転していることになる。
L / S pattern LS1 and L / S pattern L
S2 matches the arrangement direction (the X-axis direction in the figure),
These patterns form a pair with each other, and have a pitch (arrangement cycle of line patterns) and a ratio of the width (w) of the line portion to the width (w ′) of the space portion (hereinafter, referred to as “duty ratio”).
And all the line widths w of the line patterns are the same pattern. Here, the duty ratio of these L / S patterns LS1 and LS2 is 5: 8. Furthermore, L
The / S pattern LS1 is composed of a plurality of line patterns extending in a first direction forming an angle θ / 2 clockwise with respect to the Y axis in the plane of the paper, and the L / S pattern LS2 is counterclockwise in the plane with respect to the Y axis. It is composed of a plurality of line patterns extending in the second direction around the angle θ / 2. Therefore,
An extension of each line pattern forming the L / S pattern LS1 and an extension of each line pattern forming the L / S pattern LS2 intersect at an angle θ. In addition, these L
/ S patterns LS1 and LS2 have the same angle α (0 ° <α <180 °, α ≠ 90) with respect to the first direction and the second direction.
The line patterns are arranged at equal intervals along a third direction (X-axis direction in the figure) intersecting at (°). That is,
In FIG. 3A, in the L / S pattern LS1, the third direction rotates clockwise in the plane of the drawing with respect to the first direction by an angle α.
In the S pattern LS2, the third direction is rotated by an angle α counterclockwise in the drawing with respect to the second direction.

【0064】また、L/SパターンLS3とL/Sパタ
ーンLS4とは、相互に対をなすパターンであり、ピッ
チ、デューティ比及び各ラインパターンの線幅の全てが
同一のパターンである。これらのL/SパターンLS
3,LS4は、ここではデューティ比は1:1となって
いる。さらに、L/SパターンLS3は、Y軸に対し紙
面内時計回りに角度θ/2をなす第1方向に延びる複数
本のラインパターンから構成され、L/SパターンLS
4は、Y軸に対し紙面内反時計回りに角度θ/2をなす
第2方向に延びる複数本のラインパターンから構成され
ている。従って、L/SパターンLS3を構成する各ラ
インパターンの延長線と、L/SパターンLS4を構成
する各ラインパターンの延長線とは角度θで交差する。
また、これらのL/SパターンLS3,LS4では、第
1方向及び第2方向に対して同一角度α(0°<α<1
80°、α≠90°)で交差する第3方向(図ではX軸
方向)に沿ってラインパターンが同一間隔で配置されて
いる。すなわち、図3(A)で、L/SパターンLS3
では第3方向が第1方向に対し紙面内時計回りに角度α
だけ回転し、L/SパターンLS4では第3方向が第2
方向に対し紙面内反時計回りにαだけ回転していること
になる。
The L / S pattern LS3 and the L / S pattern LS4 are patterns forming a pair with each other, and have the same pitch, duty ratio, and line width of each line pattern. These L / S patterns LS
3, LS4 has a duty ratio of 1: 1 here. Further, the L / S pattern LS3 is composed of a plurality of line patterns extending in a first direction forming an angle θ / 2 clockwise in the plane of the drawing with respect to the Y axis.
Reference numeral 4 denotes a plurality of line patterns extending in the second direction at an angle θ / 2 counterclockwise in the drawing with respect to the Y axis. Therefore, an extension of each line pattern forming the L / S pattern LS3 and an extension of each line pattern forming the L / S pattern LS4 intersect at an angle θ.
In these L / S patterns LS3 and LS4, the same angle α (0 ° <α <1) with respect to the first direction and the second direction.
Line patterns are arranged at equal intervals along a third direction (X-axis direction in the figure) intersecting at 80 ° and α ≠ 90 °). That is, in FIG. 3A, the L / S pattern LS3
In this case, the third direction is an angle α clockwise in the plane of the paper with respect to the first direction.
And the third direction is the second direction in the L / S pattern LS4.
That is, it is rotated by α in the counterclockwise direction on the paper with respect to the direction.

【0065】この場合、L/SパターンLS1とL/S
パターンLS2とは、X軸に平行な軸X1に関して対称
な関係にあり、L/SパターンLS3とL/Sパターン
LS4とは、軸X1に関して対称な関係にある。また、
L/SパターンLS1とL/SパターンLS2とのY軸
方向中点間距離と、L/SパターンLS3とL/Sパタ
ーンLS4とのY軸方向中点間距離とは同一となってい
る。
In this case, the L / S patterns LS1 and L / S
The pattern LS2 has a symmetric relationship with respect to an axis X1 parallel to the X axis, and the L / S pattern LS3 and the L / S pattern LS4 have a symmetric relationship with respect to the axis X1. Also,
The distance between the L / S pattern LS1 and the L / S pattern LS2 in the Y-axis direction is the same as the distance between the L / S pattern LS3 and the L / S pattern LS4 in the Y-axis direction.

【0066】なお、L/SパターンLS1,LS2と、
L/SパターンLS3,LS4とは、ピッチは同一であ
っても良いし、異なっていても良い。
The L / S patterns LS1, LS2,
The pitches of the L / S patterns LS3 and LS4 may be the same or different.

【0067】また、前記パターン領域PA内に、例え
ば、図3(B)に示されるような2種類のL/Sパター
ンLS5、LS6を所定間隔で繰り返し配置しても良
い。ここで、パターンLS5、LS6は、前述したL/
SパターンLS3,LS4とそれぞれ全く同一のパター
ンであり、同一の位置関係で配置されている。
In the pattern area PA, for example, two types of L / S patterns LS5 and LS6 as shown in FIG. 3B may be repeatedly arranged at predetermined intervals. Here, the patterns LS5 and LS6 correspond to the L /
The patterns are exactly the same as the S patterns LS3 and LS4, respectively, and are arranged in the same positional relationship.

【0068】例えば、ほぼ理想的な露光条件(投影光学
系の結像特性も理想的であるとする)の下で、図3
(B)に示されるようなパターン配置のレチクルを用い
て露光を行い、L/SパターンLS5,LS6を基板上
のポジ型レジスト層に転写し、次いで、そのレジスト層
に転写されたL/SパターンLS5の転写像に、L/S
パターンLS6を重ね合せて転写する、二重露光を行う
と、図4に示されるような3つの菱形マークHM(図4
中の太い実線で囲まれた領域参照)の転写像(潜像)が
レジスト層に形成される。
For example, under almost ideal exposure conditions (assuming that the imaging characteristics of the projection optical system are also ideal), FIG.
Exposure is performed using a reticle having a pattern arrangement as shown in (B) to transfer the L / S patterns LS5 and LS6 to a positive resist layer on the substrate, and then to the L / S transferred to the resist layer. L / S is applied to the transfer image of the pattern LS5.
When double exposure is performed to transfer the pattern LS6 in an overlapping manner, three rhombic marks HM (FIG. 4) as shown in FIG.
A transfer image (latent image) of a region surrounded by a thick solid line in the middle is formed on the resist layer.

【0069】各菱形マークHMの一組の対角(小さい方
の対角)は、L/SパターンLS5(の転写像)とL/
SパターンLS6(の転写像)との交差角θと同一にな
る筈である(図4参照)。
One set of diagonals (small diagonal) of each diamond mark HM is the L / S pattern LS5 (transferred image) and L / S pattern LS5.
It should be the same as the intersection angle θ with (the transfer image of) the S pattern LS6 (see FIG. 4).

【0070】しかしながら、各ラインパターンの長さが
ある長さ以上に長くなると、図4に斜線で示されるよう
な不要な重なり部Sの転写像が形成される。このような
場合に、この基板の現像処理を行うと、菱形マークHM
のレジスト像の他に、重なり部Sのレジスト像も基板上
に形成されることとなる。
However, when the length of each line pattern becomes longer than a certain length, an unnecessary transfer image of the overlapping portion S is formed as shown by oblique lines in FIG. In such a case, if the development processing of this substrate is performed, the diamond-shaped mark HM
In addition to the resist image, the resist image of the overlapping portion S is also formed on the substrate.

【0071】ここで、3つの菱形マークHMのレジスト
像の長さを、例えばアライメント検出系ASを用いて計
測する場合を考える。この場合、検出用レーザ光(X軸
方向に細長く伸びるスリット状の光)が基板の表面に対
しY軸方向に走査され、その際、菱形マークHMのレジ
スト像のみでなく、重なり部Sのレジスト像を相対走査
することになる。従って、LSA系のセンサの検出信号
に重なり部Sに起因するかなり大きなノイズが含まれる
こととなってS/N比が低下する。
Here, it is assumed that the lengths of the resist images of the three rhombic marks HM are measured using, for example, an alignment detection system AS. In this case, detection laser light (slit-like light elongated in the X-axis direction) is scanned in the Y-axis direction on the surface of the substrate. At this time, not only the resist image of the diamond mark HM but also the resist of the overlapping portion S is scanned. The image is relatively scanned. Therefore, the detection signal of the LSA-based sensor includes a considerably large noise caused by the overlapping portion S, and the S / N ratio is reduced.

【0072】そこで、本実施形態では、上述した不都合
の発生を未然に防止するため、次のようにして、L/S
パターンLS5,LS6のパターン構成条件(長さ等)
を予め定めている。なお、以下のパターン構成条件の説
明では、便宜上、投影倍率が等倍であるものとし、レチ
クルRT上のパターンの寸法と転写像の寸法とを区別す
ることなく、説明を行う。
Therefore, in the present embodiment, in order to prevent the above-described inconvenience from occurring, the L / S
Pattern configuration conditions (length, etc.) of patterns LS5, LS6
Is determined in advance. In the following description of the pattern configuration conditions, for convenience, the projection magnification is assumed to be the same, and the description will be made without distinguishing the size of the pattern on the reticle RT from the size of the transferred image.

【0073】図4に示されるように、それぞれのL/S
パターンを構成する各ラインパターンの幅をw、菱形マ
ークHMの長さ(長い方の対角線の長さ)をLとする。
また、菱形マークHMがちょうど形成される場合の各ラ
インパターンの長さをPとする。
As shown in FIG. 4, each L / S
The width of each line pattern forming the pattern is w, and the length of the diamond mark HM (the length of the longer diagonal) is L.
Also, let P be the length of each line pattern when the diamond mark HM is just formed.

【0074】図4より、幾何学的に次の関係が成り立
つ。 L=w/sin(θ/2) ……(1) P=w/tan(θ/2) ……(2) L/SパターンLS5,LS6はともに、前述したL/
SパターンLS3、LS4と同一でデューティ比が1:
1であるから、スペース部の幅をw’とすると、w’=
wである。
From FIG. 4, the following relationship holds geometrically. L = w / sin (θ / 2) (1) P = w / tan (θ / 2) (2) Both L / S patterns LS5 and LS6 are L / S
Same as S pattern LS3, LS4, duty ratio is 1:
Therefore, if the width of the space portion is w ′, then w ′ =
w.

【0075】実際には、各ラインパターンは、重ね合わ
せ誤差等を考慮してそのパターン長に一定のマージンを
持たせることが望ましい。図4に示されるように、L/
SパターンLS5とL/SパターンLS6とが理想的に
重ね合わされた場合には、このマージンを、ラインパタ
ーンの長手方向の一端側について、ΔPより短く設定す
ることにより、意図しない不要な重なり部Sが発生する
のを防止することができる。
In practice, it is desirable that each line pattern has a certain margin in the pattern length in consideration of an overlay error and the like. As shown in FIG.
When the S pattern LS5 and the L / S pattern LS6 are ideally overlapped with each other, by setting this margin shorter than ΔP at one end in the longitudinal direction of the line pattern, an unintended unnecessary overlapping portion S Can be prevented from occurring.

【0076】図4に示される、長さΔPは、図4の一部
を拡大して示す図5から明らかなように、次式(3)で
表される。 ΔP=w・tan(θ/2) ……(3)
The length ΔP shown in FIG. 4 is expressed by the following equation (3), as is apparent from FIG. ΔP = w · tan (θ / 2) (3)

【0077】従って、ライン幅w、スペース幅w’=w
のL/Sパターンの場合には、許容可能な各ラインパタ
ーンの長さ(以下、適宜「線長」と呼ぶ)yは、次式
(4)で表すことができる。 w/tan(θ/2)≦y<w/tan(θ/2)+2w・tan(θ/2) …(4) また、この式(4)は、2倍角の定理を用いて変形すれば、 w/tan(θ/2)≦y<2w/sinθ+w・tan(θ/2)……(5) となる。
Therefore, the line width w and the space width w '= w
In the case of the L / S pattern described above, the allowable length of each line pattern (hereinafter, appropriately referred to as “line length”) y can be represented by the following equation (4). w / tan (θ / 2) ≦ y <w / tan (θ / 2) + 2w · tan (θ / 2) (4) Further, this equation (4) is transformed using the double angle theorem. For example, w / tan (θ / 2) ≦ y <2w / sin θ + w · tan (θ / 2) (5)

【0078】なお、実際には、相対するパターンの出来
上がり後の位置精度と使用装置の位置決め精度を考慮し
た場合、線長yは上記式(4)又は式(5)を満足する
範囲でPより長くすることが望ましい。
In practice, in consideration of the positional accuracy after completion of the opposing pattern and the positioning accuracy of the device to be used, the line length y is larger than P within a range satisfying the above equation (4) or (5). It is desirable to make it longer.

【0079】例えば、線長yを式(4)で規定される範
囲内の中央の長さ、すなわちw/tan(θ/2)+w・t
an(θ/2)に設定した場合、許容できる重ね合わせ
誤差の最大値は、次の通りである。 左右方向(X軸方向)に関して、w・tan(θ/2)・sin(θ/2)…(6) 上下方向(Y軸方向)に関して、w・tan(θ/2)・sin(θ/2)…(7) なお、X,Y軸両方向にずれが存在する場合には、更に
許容誤差は減少することになる。
For example, the line length y is defined as the central length within the range defined by the equation (4), that is, w / tan (θ / 2) + w · t
When set to an (θ / 2), the maximum allowable overlay error is as follows. W · tan (θ / 2) · sin (θ / 2) in the left-right direction (X-axis direction) (6) w · tan (θ / 2) · sin (θ / 2) (7) If there is a shift in both the X and Y axes, the permissible error is further reduced.

【0080】なお、各ラインパターンの長さを、式
(4)又は式(5)で規定される範囲の長さ以上の長さ
とする場合には、図4に示される幾何学的関係から重な
り部Sの各寸法を求めて、重なり部Sの全体を含むよう
にかつ、菱形マークHMに掛からないように、少なくと
も一方のL/Sパターンを構成するラインパターンの角
の部分を取り除くようにすれば良い。このようにして
も、上述のような二重露光を行うことにより、菱形マー
クの潜像のみを形成し、重なり部Sの発生を防止するこ
とができる。
When the length of each line pattern is longer than the length defined by the equation (4) or (5), the overlap is determined based on the geometrical relationship shown in FIG. The respective dimensions of the portion S are obtained, and the corners of at least one of the L / S patterns are removed so as to include the entire overlapping portion S and not overlap the rhombic mark HM. Good. Even in this case, by performing the double exposure as described above, only the latent image of the rhombic mark can be formed, and the occurrence of the overlapping portion S can be prevented.

【0081】なお、相対する(角度θで交差する)1組
のL/Sパターンのデューティ比がともに同一で1:1
より大きい場合、すなわちライン幅w>スペース部の幅
w’の場合には、線長yが、上述した式(4)又は式
(5)を満足するように設定するか、線長yを式(4)
又は式(5)で規定される範囲の長さ以上の長さにする
場合には、上述と同様にして少なくとも一方のラインパ
ターンの角の部分を取り除くようにすれば良い。これに
より、上述のような二重露光を行うことにより、菱形マ
ークの潜像のみを形成し、重なり部Sの発生を防止する
ことができる。
It should be noted that the duty ratios of a pair of L / S patterns that are opposed to each other (intersect at an angle θ) are the same and are 1: 1.
If it is larger, that is, if the line width w> the width w ′ of the space portion, the line length y is set so as to satisfy the above equation (4) or (5), or (4)
Alternatively, in the case where the length is equal to or longer than the range defined by the expression (5), the corner portion of at least one of the line patterns may be removed in the same manner as described above. Thus, by performing the double exposure as described above, only the latent image of the rhombic mark is formed, and the occurrence of the overlapping portion S can be prevented.

【0082】次に、本実施形態で採用したL/Sパター
ンLS1,LS2のパターン構成条件(長さ等)につい
て説明する。
Next, the pattern configuration conditions (length and the like) of the L / S patterns LS1 and LS2 employed in this embodiment will be described.

【0083】L/SパターンLS1,LS2の場合、デ
ューティ比は、1:1より小さく、5:8であるから、
ライン部の幅w<スペース部の幅w’の関係を有してい
る。
In the case of the L / S patterns LS1 and LS2, the duty ratio is smaller than 1: 1 and 5: 8.
The width of the line portion is smaller than the width of the space portion w ′.

【0084】この場合、図6に示されるように、相対す
るラインパターン相互のスペース部の重なりによって形
成される菱形の領域の長さをL’とすると、不要な重な
り部の発生を防止するために許容可能な線長yは、線幅
をwとして、 w/tan(θ/2)≦y<L’/2/cos(θ/2)+w・tan(θ/2) …(8) となる。
In this case, as shown in FIG. 6, if the length of the diamond-shaped region formed by the overlap of the space portions of the opposing line patterns is L ′, the occurrence of unnecessary overlap portions is prevented. The line length y that is allowable is given by w / tan (θ / 2) ≦ y <L ′ / 2 / cos (θ / 2) + w · tan (θ / 2) where w is the line width. Becomes

【0085】しかるに、図6の幾何学的関係より、スぺ
ース部の幅をw’として、 L’=w’/sin(θ/2)……(9) である。式(9)を上式(8)に代入して、変形する
と、式(8)は、次式(10)のように表すことができ
る。 w/tan(θ/2)≦y<2w’/sinθ+w・tan(θ/2)……(10) となる。L/SパターンLS1,LS2は、上式(1
0)を満たすように、各ラインパターンの線長yが規定
されている。
According to the geometric relationship shown in FIG. 6, the width of the space portion is defined as w ′, and L ′ = w ′ / sin (θ / 2) (9) By substituting equation (9) into equation (8) above and transforming, equation (8) can be expressed as the following equation (10). w / tan (θ / 2) ≦ y <2w ′ / sin θ + w · tan (θ / 2) (10) The L / S patterns LS1 and LS2 are given by the above equation (1
The line length y of each line pattern is defined so as to satisfy 0).

【0086】ここで、式(10)と前述した式(5)と
を比較すると、右辺の第1項が変更されていることがわ
かる。そして、これら両式を比較すると、式(5)が式
(10)の特別の場合(w’=w)であることがわか
る。
Here, when the equation (10) is compared with the above-described equation (5), it can be seen that the first term on the right side has been changed. Comparing these two equations shows that equation (5) is a special case of equation (10) (w '= w).

【0087】従って、同一ピッチ、同一デューティ比の
L/Sパターン同士を交差角θで交差させた状態で菱形
マークを形成する場合には、デューティ比の如何にかか
わらず、式(10)を満足するように、各ラインパター
ンの長さを設定すれば良いこととなる。
Therefore, when the rhombic mark is formed in a state where the L / S patterns having the same pitch and the same duty ratio intersect at the intersection angle θ, the expression (10) is satisfied regardless of the duty ratio. That is, the length of each line pattern may be set as described above.

【0088】図6の場合も、式(10)で規定される範
囲の長さ以上の長さにする場合には、上述と同様にして
少なくとも一方のラインパターンの角の部分を取り除く
ようにすれば良い。これにより、上述のような二重露光
を行うことにより、菱形マークの潜像のみを形成し、重
なり部Sの発生を防止することができる。
In the case of FIG. 6 as well, if the length is longer than the range defined by the equation (10), corner portions of at least one of the line patterns are removed in the same manner as described above. Good. Thus, by performing the double exposure as described above, only the latent image of the rhombic mark is formed, and the occurrence of the overlapping portion S can be prevented.

【0089】なお、これまでの説明では、露光条件(投
影光学系の結像特性を含む)が理想的である場合につい
て説明したが、投影光学系PLが収差を有し、デフォー
カスしたとしても、対称な形状の相対する一組のL/S
パターンの重ね合せにより形成される菱形マーク(列)
の形状が変化することはあっても、上記式(10)を満
足している限り、菱形マーク列の形成、不要な重なり部
の発生防止は、同様に可能である。
In the above description, the case where the exposure conditions (including the imaging characteristics of the projection optical system) are ideal has been described. However, even if the projection optical system PL has an aberration and is defocused, , A set of opposing L / S of symmetric shape
Diamond-shaped marks (rows) formed by overlapping patterns
May be changed, but as long as the above expression (10) is satisfied, formation of a diamond-shaped mark row and prevention of generation of unnecessary overlapping portions can be similarly performed.

【0090】次に、本実施形態の露光装置により投影光
学系PLの結像特性を計測する計測時の動作の流れにつ
いて簡単に説明する。
Next, a brief description will be given of a flow of an operation at the time of measurement for measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL by the exposure apparatus of the present embodiment.

【0091】前提として、レチクルRTのマーク領域M
i,j(図2参照)には、図3(A)に示されるような配
置でL/SパターンLS1〜LS4が形成されているも
のとする。
As a premise, mark area M of reticle RT is assumed.
It is assumed that L / S patterns LS1 to LS4 are formed in i, j (see FIG. 2) in an arrangement as shown in FIG.

【0092】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、不
図示のレチクルローダによりレチクルステージRST上
にレチクルRTがロードされる。
First, wafer W is loaded onto wafer table 18 by a wafer loader (not shown), and reticle RT is loaded onto reticle stage RST by a reticle loader (not shown).

【0093】ウエハテーブル18上に設けられた基準板
FPを、投影光学系PLを介したレチクルアライメント
マークRM1,RM2の投影像位置へ移動する。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。前述の如く、基準板F
Pの表面はウエハWの表面とほぼ同じ高さ(光軸方向)
となっており、その表面には基準マーク(不図示)が形
成されている。このとき、例えば、不図示のレチクル顕
微鏡により投影光学系PLを介してレチクルアライメン
トマークRM1,RM2と対応する一対の基準マークと
の相対位置が検出される。そして、主制御装置28で
は、レチクル顕微鏡によって検出された相対位置の検出
結果に基づいてRM1,RM2と対応する一対の基準マ
ークとの相対位置誤差がともに最小となるように不図示
の駆動系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の光軸とほぼ一致す
る。
The reference plate FP provided on the wafer table 18 is moved to the projection image position of the reticle alignment marks RM1 and RM2 via the projection optical system PL. This movement is performed by the main controller 28 while monitoring the measurement result of the laser interferometer 26 while driving the XY stage 20 via the drive system 22.
This is done by moving. As described above, the reference plate F
The surface of P is almost the same height as the surface of wafer W (optical axis direction)
A reference mark (not shown) is formed on the surface. At this time, for example, a reticle microscope (not shown) detects the relative positions of the reticle alignment marks RM1 and RM2 and the corresponding pair of reference marks via the projection optical system PL. Then, main controller 28 operates a drive system (not shown) based on the detection result of the relative position detected by the reticle microscope so that the relative position error between RM1 and RM2 and a pair of corresponding reference marks is minimized. The position of the reticle stage RST in the XY plane is adjusted through the XY plane. Thereby, the center (reticle center) of reticle RT substantially coincides with the optical axis of projection optical system PL.

【0094】次いで、主制御装置28では、照明系IO
P内の不図示のレチクルブラインドの開口の大きさ及び
位置を調整して、照明光ILの照射領域がレチクルRT
のパターン領域に一致するように、照明系IOP内の不
図示のレチクルブラインドの開口の大きさ及び位置を調
整する。これと同時に、主制御装置28では、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、ウエハWを投
影光学系PLの下方の位置に移動させる。
Next, the main controller 28 controls the illumination system IO
By adjusting the size and position of the opening of the reticle blind (not shown) in P, the irradiation area of the illumination light IL is adjusted to the reticle RT.
The size and the position of the opening of the reticle blind (not shown) in the illumination system IOP are adjusted so as to match the pattern area of (1). At the same time, main controller 28 moves wafer XY to a position below projection optical system PL by moving XY stage 20 via drive system 22 while monitoring the measurement result of laser interferometer 26. .

【0095】この状態で露光を行い、ウエハWにレチク
ルRTのパターンを投影光学系PLを介して転写する。
このとき通常の露光の際のほぼ半分の露光ドーズ量で露
光を行う。これにより、ウエハW上のレジスト層に図7
中に点線で示されるようなL/SパターンLS1〜LS
4の像が転写される。
Exposure is performed in this state, and the pattern of reticle RT is transferred to wafer W via projection optical system PL.
At this time, the exposure is performed with an exposure dose amount that is approximately half that of the normal exposure. As a result, the resist layer on the wafer W is
L / S patterns LS1 to LS as indicated by dotted lines inside
4 are transferred.

【0096】次いで、主制御装置28では、XYステー
ジ20を前述と同様にして+Y方向に所定量移動した
後、再度露光を行い、ウエハWにレチクルRTのパター
ンを投影光学系PLを介して転写する。このときも通常
の露光の際のほぼ半分の露光ドーズ量で露光を行う。こ
れにより、図7中に実線で示されるようなL/Sパター
ンLS1〜LS4の像の一部が、ウエハW上のレジスト
層に転写されていたLS1〜LS4の潜像に重ねて転写
される。
Next, main controller 28 moves XY stage 20 by a predetermined amount in the + Y direction in the same manner as described above, and then performs exposure again, and projects the pattern of reticle RT onto wafer W via projection optical system PL. Transcribe. At this time, the exposure is performed with an exposure dose that is almost half that of the normal exposure. Thereby, part of the images of the L / S patterns LS1 to LS4 as indicated by solid lines in FIG. 7 are transferred to be superimposed on the latent images of LS1 to LS4 transferred to the resist layer on the wafer W. .

【0097】次いで、主制御装置28では、XYステー
ジ20を前述と同様にして、例えば+X方向に1ショッ
ト分移動するとともに、フォーカスセンサAFSを用い
てウエハテーブル18のZ位置を所定ピッチΔZだけ+
Z方向に移動する。そして、この状態で露光を行い、レ
チクルRTのパターンを、通常の露光の際のほぼ半分の
露光ドーズ量で、投影光学系PLを介してウエハW上に
転写する。次いで、主制御装置28では、XYステージ
20を前述と同様にして−Y方向に所定量移動した後、
再度露光を行い、ウエハWにレチクルRTのパターンを
投影光学系PLを介して転写する。このときも通常の露
光の際のほぼ半分の露光ドーズ量で露光を行う。
Next, the main controller 28 moves the XY stage 20 in the same manner as described above, for example, by one shot in the + X direction, and moves the Z position of the wafer table 18 by a predetermined pitch ΔZ using the focus sensor AFS.
Move in the Z direction. Exposure is performed in this state, and the pattern of the reticle RT is transferred onto the wafer W via the projection optical system PL at an exposure dose that is almost half that of normal exposure. Next, the main controller 28 moves the XY stage 20 by a predetermined amount in the −Y direction in the same manner as described above,
Exposure is performed again, and the pattern of the reticle RT is transferred to the wafer W via the projection optical system PL. At this time, the exposure is performed with an exposure dose that is almost half that of the normal exposure.

【0098】以後、このようにして、ウエハテーブル1
8のZ位置を所定ピッチΔZずつ変化させながら、ステ
ップ・アンド・リピート方式で、二重露光を繰り返す。
Thereafter, the wafer table 1
The double exposure is repeated by the step-and-repeat method while changing the Z position of No. 8 by a predetermined pitch ΔZ.

【0099】そして、ウエハW上の隣接する複数ショッ
ト領域に対して二重露光が終了すると、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、露光
が終了したウエハWが、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(以下、「C/D」と略述する)に搬送
される。
When the double exposure for a plurality of adjacent shot areas on the wafer W is completed, the main controller 28
After the exposure of the exposed wafer W is unloaded from above the wafer table 18 by a wafer loader (not shown), the wafer W is connected inline to the exposure apparatus 100 by a wafer transfer system (not shown). It is transported to a coater / developer not shown (hereinafter abbreviated as “C / D”).

【0100】このC/D内でウエハWの現像が行われ
る。この現像の終了により、ウエハW上には、複数の区
画領域が形成され、各区画領域内には、図8に示される
ような、大きさの異なる相似形の2種類の菱形マークH
M1,HM2のレジスト像が交互に、X軸方向に所定間
隔で形成される。また、Y軸方向については、同一種類
の菱形マークHM1又はHM2の列が所定間隔で形成さ
れる。
The wafer W is developed in the C / D. Upon completion of the development, a plurality of partitioned areas are formed on the wafer W, and two types of similar rhombic marks H having different sizes as shown in FIG.
M1 and HM2 resist images are alternately formed at predetermined intervals in the X-axis direction. In the Y-axis direction, rows of rhombic marks HM1 or HM2 of the same type are formed at predetermined intervals.

【0101】次に、C/Dからの現像完了の通知によ
り、不図示のウエハ搬送系によってウエハWが露光装置
内に搬送され、この搬送されたウエハWがウエハローダ
により再度ウエハテーブル18上にロードされる。
Next, in response to the notification of the completion of the development from the C / D, the wafer W is transferred into the exposure apparatus by a wafer transfer system (not shown), and the transferred wafer W is loaded on the wafer table 18 again by the wafer loader. Is done.

【0102】このとき、不図示のプリアライメント装置
により、ウエハWの中心位置ずれの補正、回転補正が行
われた状態で、ウエハWは、再度ウエハテーブル18上
にロードされる。従って、ショット領域の設計上の配列
座標情報、及びレチクルRT上でのL/Sパターンの配
列情報のみに基づき、レーザ干渉計26の計測結果に従
ってXYステージ20の移動を制御するだけで、ショッ
ト領域内に多数形成される菱形マーク像の1つを、他の
菱形マークと誤認することなくアライメント検出系AS
で検出してその位置情報(座標値など)を得ることが可
能になっている。
At this time, the wafer W is loaded on the wafer table 18 again in a state where the center position deviation and the rotation correction of the wafer W have been corrected by a pre-alignment device (not shown). Therefore, only by controlling the movement of the XY stage 20 in accordance with the measurement result of the laser interferometer 26 based on the designed arrangement coordinate information of the shot area and the arrangement information of the L / S pattern on the reticle R T , An alignment detection system AS without misidentifying one of a large number of rhombic mark images formed in a region as another rhombic mark.
To obtain position information (such as coordinate values).

【0103】次いで、主制御装置28では、ウエハW上
の各ショット領域に形成された任意の菱形マークHM
1,HM2の列をアライメント検出系ASの真下に移動
して、例えばアライメント検出系AS、例えばLSA系
を用いて、各菱形マークの長さを計測する。なお、楔マ
ーク(菱形マークはその一種)の線長等をLSA系のセ
ンサで計測する方法は、SMP計測技術として広く知ら
れているので、計測方法の詳細については省略する。
Next, in main controller 28, any diamond mark HM formed in each shot area on wafer W
The rows of 1, HM2 are moved directly below the alignment detection system AS, and the length of each rhombic mark is measured using, for example, the alignment detection system AS, for example, the LSA system. Note that a method of measuring the line length of a wedge mark (a kind of diamond mark) using an LSA-based sensor is widely known as an SMP measurement technique, and thus the details of the measurement method are omitted.

【0104】例えば、上述した二重露光の際に投影光学
系PLの光軸位置又はその近傍の位置に配置されていた
上下対称の一組のL/Sパターンの転写像の重なり部に
よって形成された菱形マークの長さを、ウエハW上の各
ショット領域について、それぞれ計測し、最も長さの長
い菱形マーク(又は菱形マーク列)を検出し、そのマー
クを形成するための露光の際のウエハテーブル18のZ
位置をベストフォーカス位置とする。
For example, it is formed by an overlapping portion of a pair of vertically symmetric L / S pattern transferred images arranged at or near the optical axis position of the projection optical system PL during the above-described double exposure. The length of the diamond-shaped mark is measured for each shot area on the wafer W, the longest diamond-shaped mark (or row of diamond-shaped marks) is detected, and the wafer for exposure to form the mark is exposed. Z of table 18
Let the position be the best focus position.

【0105】これは、二重露光により菱形マークの像を
ウエハW上に形成する際に、ポジ型レチクル(光透過部
内に遮光性パターンが形成されるレチクル)とポジ型レ
ジストとの組み合わせの場合、ベストフォーカス状態で
露光を行った場合に、形成される菱形マークの長さが最
大となるためである。
This is a case where a positive type reticle (a reticle in which a light-shielding pattern is formed in a light transmitting portion) and a positive type resist are used when an image of a rhombic mark is formed on the wafer W by double exposure. This is because, when the exposure is performed in the best focus state, the length of the formed diamond mark becomes the maximum.

【0106】なお、使用するレジストやレチクルの種
類、あるいはそれらの組み合わせによっては、デフォー
カス状態で菱形マークの長さがフォーカス状態より長く
なる場合もあるが、ここでは簡単のために具体例として
デフォーカス状態で線長が短くなる例を挙げている。
Note that the length of the diamond mark may be longer in the defocused state than in the focused state depending on the type of resist or reticle used, or a combination thereof. An example is given in which the line length becomes shorter in the focus state.

【0107】また、例えば、異なる像高位置に対応する
菱形マークについて上記のベストフォーカス位置の計測
を行うことにより、投影光学系PLの像面(像面湾曲)
を求めることができる。また、形成される菱形マークの
向きが種々の向きとなるように、レチクル上に、種々の
方向を向いた相互に対を成すL/Sパターン(それぞれ
を構成するラインパターンの延長線同士が交差角θで交
差する)を形成しても良い。このようなレチクルを用い
て上述した二重露光による菱形マークの像の形成を行う
と、各菱形マークの長さの計測結果に基づいて非点収差
をも計測することができる。
Further, for example, the above-mentioned best focus position is measured for rhombic marks corresponding to different image height positions, so that the image plane (field curvature) of the projection optical system PL is measured.
Can be requested. Also, on the reticle, mutually paired L / S patterns (extending lines of the line patterns constituting the respective lines intersect) so that the rhombic marks to be formed have various directions. (Intersecting at an angle θ). When an image of a rhombic mark is formed by double exposure using such a reticle, astigmatism can also be measured based on the measurement result of the length of each rhombic mark.

【0108】次に、コマ収差の計測について詳細に説明
する。
Next, the measurement of coma will be described in detail.

【0109】コマ収差が発生している投影光学系(投影
レンズ)を用いて、例えば、通常のL/Sパターンをウ
エハ上に転写すると、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が
生じることが知られている。この現象によるコマ収差を
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) …(11) で定義される、線幅異常値(コマ収差による線幅変化
量)が用いられる。
For example, when a normal L / S pattern is transferred onto a wafer using a projection optical system (projection lens) in which coma aberration occurs, transfer of line patterns located at both ends of the transferred image is performed. It is known that a phenomenon in which the line width of an image greatly differs occurs. In order to express the coma aberration caused by this phenomenon, the line widths of the transferred images of the line patterns located at both ends in the best focus state are defined as D1 and D2, and are defined as | D1−D2 | / (D1 + D2) (11) , An abnormal line width (a change in line width due to coma) is used.

【0110】従って、元のL/Sパターンの線幅を、幾
何学的な関係に基づく比例演算により、菱形マーク(の
転写像)の線長に変換する本実施形態の計測方法におい
ては、同一ピッチ、同一のデューティ比を有する一対の
L/Sパターンを用いて二重露光により形成された菱形
マーク列のうちの両端に位置する菱形マークの転写像の
線長をL1,L2として、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。 線幅異常値=|L1−L2|/(L1+L2) ……(12)
Therefore, in the measurement method according to the present embodiment in which the line width of the original L / S pattern is converted into the line length of the rhombic mark (transferred image of the rhombic mark) by a proportional operation based on a geometrical relationship, With the line lengths of the transfer images of the rhombic marks located at both ends of the rhombic mark array formed by double exposure using a pair of L / S patterns having the same duty ratio and pitch, L1 and L2, the coma aberration As an index of, an amount represented by the following equation may be defined as an abnormal line width value. Line width abnormal value = | L1-L2 | / (L1 + L2) (12)

【0111】具体例として、図3(B)に示されるよう
な、同一ピッチ、同一のデューティ比を有する複数対の
L/Sパターンが形成されたレチクル(レチクルRT
の識別のため便宜上レチクルRT’と呼ぶ)を用いて前
述と同様にして、二重露光により菱形マーク列を形成す
ると、図9(A)に示されるような菱形マーク列の潜像
(又はレジスト像)が得られることになる。
As a specific example, as shown in FIG. 3B, a reticle on which a plurality of pairs of L / S patterns having the same pitch and the same duty ratio are formed (a reticle for convenience of discrimination from reticle RT). When a rhombic mark array is formed by double exposure in the same manner as described above using R T ′), a latent image (or resist image) of the rhombic mark array as shown in FIG. 9A is obtained. Will be.

【0112】ここで、投影光学系PLのコマ収差を求め
るため、図9(A)のマーク列のレジスト像をLSA系
のセンサで計測する場合を考えると、各マーク列につい
て線幅異常値の算出に関係しない中央の菱形マークの検
出信号が線幅異常値算出の誤差要因となりかねない。こ
れは、LSA系のセンサを用いた計測手法では、基板上
に形成された楔マーク(菱形マークはその一種である)
のレジスト像に対しレーザ光をスキャンし、そのレジス
ト像から発生する回折光を電気信号として得るため、計
測対象でないマーク部分で生じる回折光が一種のノイズ
となるからである。すなわち、各マーク列について、両
端の菱形マークのみからの回折光が得られることが望ま
しい。
Here, in order to determine the coma aberration of the projection optical system PL, consider the case where the resist image of the mark row in FIG. 9A is measured by the LSA system sensor. The detection signal of the central diamond mark that is not related to the calculation may cause an error in the calculation of the abnormal line width value. This is because in a measurement method using an LSA-based sensor, a wedge mark formed on a substrate (a diamond-shaped mark is one type)
This is because the laser light is scanned with respect to the resist image and the diffracted light generated from the resist image is obtained as an electric signal, so that the diffracted light generated in the mark portion that is not the measurement target becomes a kind of noise. That is, for each mark row, it is desirable to obtain diffracted light from only the rhombic marks at both ends.

【0113】そこで、本実施形態では、図9(A)に示
されるような複数組の菱形マーク列の潜像をレジスト層
に形成した後、3回目の露光により、対象マーク(パタ
ーン)以外のマークを消去することとしている。
Therefore, in the present embodiment, after forming a plurality of sets of rhombic mark latent images on the resist layer as shown in FIG. 9A, a third exposure exposes the latent images other than the target mark (pattern). The mark is to be deleted.

【0114】具体的には、図9(B)に示されるよう
に、第1の菱形マーク列群44Aでは、各マーク列につ
いて一端(右端)の菱形マークのみを残し、第2の菱形
マーク列群44Bでは、各マーク列について他端(左
端)の菱形マークのみを残すような露光を行うこととし
た。このような第3回目の露光は、例えば、図9(B)
に示されるような複数の矩形の開口パターン46を有す
る別のパターン消去専用のレチクルを、前述した二重露
光の終了直後にレチクルステージRST上に搭載して、
通常の露光時の露光ドーズ量で露光を行うことにより、
容易に実現できる。この第3回目の露光は、主制御装置
28によって前述と同様にして行われる。
More specifically, as shown in FIG. 9B, in the first diamond mark row group 44A, only one (right end) diamond mark is left for each mark row, and the second diamond mark row is left. In the group 44B, exposure is performed such that only the diamond mark at the other end (left end) is left for each mark row. Such third exposure is performed, for example, as shown in FIG.
Is mounted on the reticle stage RST immediately after the above-described double exposure, another reticle having a plurality of rectangular opening patterns 46 as shown in FIG.
By performing exposure at the exposure dose during normal exposure,
Can be easily realized. The third exposure is performed by main controller 28 in the same manner as described above.

【0115】すなわち、上述したような三重露光を行う
ことにより、ウエハW上のレジスト層には、図9(C)
に示されるような菱形マーク群の潜像が形成され、この
ウエハWを現像処理することにより、その菱形マーク群
のレジスト像がウエハW上に形成される。
That is, by performing the triple exposure as described above, the resist layer on the wafer W is added to the resist layer shown in FIG.
Is formed, and a resist image of the rhombic mark group is formed on the wafer W by developing the wafer W.

【0116】その後、主制御装置28では、前述と同様
の手順で、アライメント検出系ASのLSA系のセンサ
を用いて、菱形マークM1,1、M1,2、……、及び菱形マ
ークM2,1、M2,2……、それぞれの長さを同時に計測す
る。そして、主制御装置28では、菱形マークM
1,i(i=1,2,……,m)の長さの平均値をL1と
し、菱形マークM2,i(i=1,2,……,m)の平均
値をL2として、前述した式(12)に代入し、線幅異
常値を求め、投影光学系PLのコマ収差を算出する。
Then, the main controller 28 uses the LSA type sensor of the alignment detection system AS to execute the rhombic marks M 1,1 , M 1,2 ,. 2,1 , M 2,2 ..., And each length is measured simultaneously. In the main controller 28, the diamond mark M
Let L1 be the average value of the length of 1, i (i = 1, 2,..., M) and L2 be the average value of the diamond marks M 2, i (i = 1, 2,..., M). Substituting into the above equation (12), an abnormal line width value is obtained, and the coma aberration of the projection optical system PL is calculated.

【0117】なお、上述の説明では、説明の簡略化のた
め、特に説明しなかったが、上記のコマ収差の計測に際
しては、ベストフォーカス位置にウエハテーブル18を
設定した状態において三重露光を行う必要がある。その
理由は、デフォーカス位置では、仮にパターンが出来て
いた場合でも、線長(又は線幅)の差や和が変化してし
まい、実際のコマ収差量と算出される線幅異常値とが対
応しなくなってしまうからである。すなわち、上述した
線幅異常値の計算式では、ベストフォーカス状態におけ
る線幅差を基準としており、ベストフォーカスからはず
れた状態では、算出される線幅異常値が異なった値にな
るためである。
In the above description, although not particularly described for the sake of simplicity, it is necessary to perform triple exposure in a state where the wafer table 18 is set at the best focus position when measuring the coma aberration. There is. The reason is that at the defocus position, even if a pattern is formed, the difference or sum of the line lengths (or line widths) changes, and the actual amount of coma aberration and the calculated line width abnormal value are different. This is because they will no longer respond. That is, the above formula for calculating the abnormal line width value is based on the line width difference in the best focus state, and the calculated abnormal line width value is different in a state out of the best focus state.

【0118】このため、レチクルRT’のマークパター
ンについてのベストフォーカス位置を予め求めておいて
も良い。あるいは、上記の三重露光を、前述したベスト
フォーカス計測と同様に、ウエハテーブル18のZ位置
を変化させつつ、ステップ・アンド・リピート方式で行
い、デフォーカス域からベストフォーカスへ移動するに
従い、菱形マークの長さが変化することを利用して、ベ
ストフォーカス位置を算出すると同時に、それに対応す
るショット領域の菱形マークの線長に基づいて線幅異常
値(コマ収差)を算出することも可能である。
For this reason, the best focus position for the mark pattern of reticle R T ′ may be obtained in advance. Alternatively, the triple exposure is performed in a step-and-repeat manner while changing the Z position of the wafer table 18 in the same manner as in the above-described best focus measurement. It is possible to calculate the best focus position by utilizing the change in the length of the line, and to calculate the abnormal line width value (coma aberration) based on the line length of the rhombic mark in the corresponding shot area. .

【0119】なお、上述の説明では、第3回目の露光に
より不要なマーク(又はパターン)を除去するものとし
たが、これに限らず、不要なマーク(又はパターン)の
一部を第3回目の露光により除去し、不要なマーク(又
はパターン)の残部を第4回目以降の露光により除去す
ることとしても良い。このようにする場合には、二重露
光の終了後に必ずしもレチクル交換を行わなくても、照
明系内レチクルブラインドの開口を削除対象とするマー
ク部分に合わせて設定することとしても良い。
In the above description, unnecessary marks (or patterns) are removed by the third exposure. However, the present invention is not limited to this. , And the remaining unnecessary marks (or patterns) may be removed by the fourth and subsequent exposures. In such a case, the opening of the reticle blind in the illumination system may be set in accordance with the mark portion to be deleted, even if the reticle is not necessarily replaced after the double exposure.

【0120】なお、本実施形態では、パターン消去専用
のレチクルを用いるものとしたが、例えば二重露光に用
いるレチクルRT又はRT’の一部に少なくとも1つの消
去用の開口パターン46を設けておくようにしてもよ
く、第3回目の露光は不要な転写像のみに照明光を照射
可能であればいかなる方法でも構わない。このようにす
れば、1枚のレチクルを用いた3重露光を行うだけで、
LSA系のセンサを用いてコマ収差を精度良く計測する
ことが可能になる。
In this embodiment, a reticle dedicated to pattern erasure is used. However, for example, at least one erasing aperture pattern 46 is provided in a part of the reticle R T or R T ′ used for double exposure. The third exposure may be performed by any method as long as it can irradiate only unnecessary transfer images with illumination light. In this way, only triple exposure using one reticle is performed,
Coma can be accurately measured using an LSA-based sensor.

【0121】また、コマ収差以外の投影光学系の収差の
計測を行う場合には、コマ収差の影響を除去すべく、上
記と反対に菱形マーク列の両端に位置するマークを第3
回目以降の露光により除去し、中央部分の菱形マークの
レジスト像のみを用いて、目的とする収差計測を行って
も良い。
When measuring aberrations of the projection optical system other than the coma aberration, the marks located at both ends of the rhombic mark row are set to the third in order to remove the influence of the coma aberration.
The target aberration measurement may be performed by using only the resist image of the diamond-shaped mark in the central portion after removing by the subsequent exposure.

【0122】本実施形態の露光装置100における、デ
バイス製造時の露光シーケンスの処理においては、主制
御装置28が、露光に先立ってこれまでに説明した結像
特性の計測方法により、投影光学系PLの結像特性を計
測し、その計測された結像特性を考慮して露光の際の各
種条件を調整する点を除けば、通常のステッパと同様の
露光処理動作を行うので、この点についての詳細な説明
は省略する。
In the processing of the exposure sequence at the time of device manufacture in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the main controller 28 executes the projection optical system PL before the exposure by the method of measuring the imaging characteristics described above. The exposure processing operation is the same as that of a normal stepper, except that the imaging characteristics of the stepper are measured and various conditions at the time of exposure are adjusted in consideration of the measured imaging characteristics. Detailed description is omitted.

【0123】以上詳細に説明したように、本実施形態に
おける結像特性の計測のために用いられるレチクルRT
は、第1方向(Y軸に対して角度θ/2をなす方向)に
伸びる第1の線幅(w)の複数のラインパターンを含む
L/SパターンLS1と、第1方向に対し角度θ(0°
<θ<180°)を成す第2方向に伸びる線幅wの複数
本のラインパターンを含み、L/SパターンLS1と対
を成すL/SパターンLS2と、前記第1方向に伸びる
第2の線幅(第1の線幅と異なる線幅)の複数本のライ
ンパターンを含むL/SパターンLS3と、第2方向に
伸びる第2の線幅の複数本のラインパターンを含み、L
/SパターンLS3と対をなすL/SパターンLS4と
が、相互に重ならないように、光遮光部として、そのパ
ターン面に形成されたガラス基板(マスク基板)を備え
るレチクルである。
As described in detail above, the reticle R T used for measuring the imaging characteristics in the present embodiment.
Is an L / S pattern LS1 including a plurality of line patterns having a first line width (w) extending in a first direction (a direction forming an angle θ / 2 with respect to the Y axis), and an angle θ with respect to the first direction. (0 °
<Θ <180 °), an L / S pattern LS2 paired with the L / S pattern LS1 including a plurality of line patterns having a line width w extending in the second direction, and a second line extending in the first direction. An L / S pattern LS3 including a plurality of line patterns having a line width (a line width different from the first line width) and a plurality of line patterns having a second line width extending in the second direction, and L
This is a reticle provided with a glass substrate (mask substrate) formed on its pattern surface as a light shielding portion so that the / S pattern LS3 and the paired L / S pattern LS4 do not overlap each other.

【0124】このレチクルRTを用いて、前述した手順
で二重露光を行うことにより、それぞれ対をなすパター
ン(LS1とLS2、LS3とLS4)の転写像同士が
重ね合わせてウエハW上に転写される(図7参照)。こ
れにより、ウエハW上のレジスト層には、相互に対をな
すパターンの転写像同士の重なり部に、一組の対角が角
度θの菱形マークHM1,HM2の像(潜像)が形成さ
れる。この場合、ウエハW上に形成される菱形マークH
M1,HM2の像は、ともに対をなすL/Sパターンを
用いた二重露光により形成されているので、菱形の周縁
のいずれの箇所においても同一の解像力が得られてい
る。
By performing double exposure using the reticle RT in the above-described procedure, the transfer images of the paired patterns (LS1 and LS2, LS3 and LS4) are transferred onto the wafer W in a superimposed manner. (See FIG. 7). As a result, in the resist layer on the wafer W, an image (latent image) of the pair of rhombic marks HM1 and HM2 having a diagonal angle of θ is formed at the overlapping portion between the transfer images of the pattern forming a pair. You. In this case, the diamond mark H formed on the wafer W
Since the images of M1 and HM2 are formed by double exposure using the paired L / S patterns, the same resolving power is obtained at any point on the periphery of the diamond.

【0125】上記の菱形マークの像が形成されたウエハ
Wを現像することにより、一組の対角として角度θを有
する相似形の菱形マークから成るマーク列のレジスト像
がウエハW上に形成される。従って、それぞれのレジス
ト像の例えば長い方の対角線の長さを、アライメント検
出系ASを構成するLSA系のセンサを用いて計測する
SMP計測を行ない、その長さ計測の結果に基づき比例
計算で線幅を算出することができ、結果的に、投影光学
系PLの種々の結像特性の計測が可能となっている。
By developing the wafer W on which the above-mentioned rhombic mark image is formed, a resist image of a mark row composed of a similar rhombic mark having a pair of diagonal angles θ is formed on the wafer W. You. Therefore, for example, the length of the longer diagonal line of each resist image is measured using an LSA sensor constituting the alignment detection system AS, and SMP measurement is performed. The width can be calculated, and as a result, various imaging characteristics of the projection optical system PL can be measured.

【0126】この場合、菱形マークHM1,HM2のレ
ジスト像は、いずれも一組の対角が同一の角度θとされ
ているので、θがある程度以上大きな角度であれば、そ
の尖った先端部分にレジストの不具合が発生するのを効
果的に抑制することができる。また、同様の理由から、
元になるラインパターンの線幅が相違するにもかかわら
ず、いずれのレジスト像にも同程度のレジストの不具合
しか発生しない。従って、線幅の変化に応じて上記角度
θを変化させる場合と異なり、いずれのレジスト像も同
様にプロセスの影響を受けるので意図した通りの形状の
レジスト像を得ることができる。
In this case, the resist images of the rhombic marks HM1 and HM2 each have a pair of diagonals having the same angle θ. It is possible to effectively suppress occurrence of a failure of the resist. Also, for similar reasons,
Despite the line widths of the underlying line patterns being different, only the same degree of resist failure occurs in any of the resist images. Therefore, unlike the case where the angle θ is changed in accordance with the change in the line width, all the resist images are similarly affected by the process, so that a resist image having the intended shape can be obtained.

【0127】従って、これらの菱形マークのレジスト像
の長さ計測、ひいては投影光学系PLの結像特性を精度
良く行うことが可能となる。
Therefore, it is possible to accurately measure the length of the resist image of these rhombic marks, and thus, the image forming characteristics of the projection optical system PL with high accuracy.

【0128】ここで、前述の如く、L/SパターンLS
1とL/SパターンLS2相互の位置関係と、L/Sパ
ターンLS3とL/SパターンLS4相互の位置関係と
は、同様の位置関係になっている。このため、二重露光
における第2回目の露光に先立って、XYステージ20
を同一方向に同一距離だけ移動させるだけで、それぞれ
対をなすL/Sパターン(LS1とLS2、LS3とL
S4)の転写像同士を重ね合せることができる。
Here, as described above, the L / S pattern LS
1 and the L / S pattern LS2 and the L / S pattern LS3 and the L / S pattern LS4 have the same positional relationship. Therefore, prior to the second exposure in the double exposure, the XY stage 20
Are moved in the same direction by the same distance, the paired L / S patterns (LS1 and LS2, LS3 and L
The transferred images in S4) can be overlaid.

【0129】また、上述したレチクルRT及びレチクル
T’では、L/SパターンLS1,LS2,LS3,
LS4の全てが、それぞれを構成する各ラインパターン
の長さyが、前述した式(10)の関係を満足するよう
に規定されていることから、前述した二重露光後に、L
/SパターンLS1とL/SパターンLS2との転写像
同士の重なり部、L/SパターンLS3とL/Sパター
ンLS4との転写像同士の重なり部に、前述した菱形マ
ークHM1、HM2の潜像が形成されるのみで、菱形マ
ーク像以外のノイズの要因となる不要な像がウエハW上
に形成されることはない。従って、そのウエハWの現像
後にも、菱形マークHM1、HM2のレジスト像以外の
不要な像が形成されることがない。従って、それぞれの
レジスト像の例えば長い方の対角線の長さを、例えばL
SA系のセンサを用いて計測する場合にも、ノイズの要
因となる不要なレジスト像がウエハ上に形成されること
はないので、LSA系のセンサを用いたLSA計測の際
にもS/N比の良好な計測信号を得ることができる。
In the above-described reticle R T and reticle R T ′, the L / S patterns LS1, LS2, LS3,
In all of the LS4, since the length y of each line pattern constituting each satisfies the relationship of the above-described expression (10), after the double exposure described above, L
The latent images of the rhombic marks HM1 and HM2 described above are formed in the overlapping portions of the transferred images of the / S pattern LS1 and the L / S pattern LS2 and in the overlapping portions of the transferred images of the L / S patterns LS3 and LS4. Is formed, and no unnecessary image other than the rhombic mark image that causes noise is formed on the wafer W. Therefore, even after development of the wafer W, unnecessary images other than the resist images of the rhombic marks HM1 and HM2 are not formed. Therefore, for example, the length of the longer diagonal line of each resist image is set to, for example, L
Even when measurement is performed using an SA-based sensor, since an unnecessary resist image that causes noise is not formed on the wafer, the S / N ratio is also required when performing LSA measurement using an LSA-based sensor. A measurement signal with a good ratio can be obtained.

【0130】従って、LSA計測による線長の計測結果
に基づいて投影光学系PLのベストフォーカス、像面湾
曲、球面収差、非点収差などの結像特性の算出する場合
であっても、精度良くそれらの結像特性を算出すること
が可能である。
Therefore, even when the imaging characteristics such as the best focus, the curvature of field, the spherical aberration, and the astigmatism of the projection optical system PL are calculated based on the measurement result of the line length by the LSA measurement, the accuracy is high. It is possible to calculate those imaging characteristics.

【0131】また、投影光学系PLのコマ収差の計測に
際しては、他の結像特性を計測する場合と同様の手順
で、二重露光によりウエハW上に菱形マーク列の潜像を
形成した後、コマ収差の計測に無関係な各マーク列の両
端部以外の中央部の菱形マークの潜像が除去されるよう
な第3回目(又は3回目以降)の露光を行うこととし
た。このため、この三重露光が終了したウエハWを現像
すると、コマ収差の計測に必要な各マーク列の両端の菱
形マークのみのレジスト像がウエハW上に形成される。
従って、このウエハWをLSA系のセンサを用いて計測
することにより、得られる信号中に不要なマークの存在
に起因するノイズ成分が含まれることがなく、S/N比
の向上が可能である。このため、得られた信号に基づい
て、各マーク列の両端に位置するマークの線長の計測結
果を、マーク列数に基づいて平均化し、その平均値を用
いて前述した式(12)を用いて線幅異常値を算出する
ことにより、コマ収差を精度良く求めることができる。
In measuring coma aberration of the projection optical system PL, a latent image of a diamond-shaped mark array is formed on the wafer W by double exposure in the same procedure as in the case of measuring other imaging characteristics. The third (or third and subsequent) exposure is performed such that the latent image of the diamond-shaped mark at the center other than both ends of each mark row irrelevant to the measurement of the coma aberration is removed. Therefore, when the wafer W after the triple exposure is developed, a resist image of only the rhombic marks at both ends of each mark row necessary for measuring the coma aberration is formed on the wafer W.
Therefore, by measuring the wafer W using an LSA-based sensor, the obtained signal does not include a noise component due to the presence of an unnecessary mark, and the S / N ratio can be improved. . For this reason, based on the obtained signals, the measurement results of the line lengths of the marks located at both ends of each mark row are averaged based on the number of mark rows, and the above-mentioned equation (12) is calculated using the average value. By calculating the line width abnormal value by using this, the coma aberration can be accurately obtained.

【0132】また、本実施形態では、菱形マークを用い
て、ラインパターンの線幅を、菱形マークの長さに変換
(前述した交差角θの設定により変換比率が定まる)し
て、これを計測するため、解像力限界程度の小さなパタ
ーンも非常に高い倍率で計測することが可能となる。ま
た、従来のSEMを用いた線幅計測に比べて測定時間の
短縮が可能である。
In the present embodiment, the rhombic mark is used to convert the line width of the line pattern into the length of the rhombic mark (the conversion ratio is determined by setting the above-described intersection angle θ), and this is measured. Therefore, a pattern as small as the resolution limit can be measured at a very high magnification. Further, the measurement time can be reduced as compared with the conventional line width measurement using an SEM.

【0133】また、本実施形態では、前述したように、
C/Dをインライン接続して一連の計測動作を自動的に
行う為、人的負荷の低減につながることなど大きなメリ
ットが見込まれる。
In this embodiment, as described above,
Since the C / D is connected in-line to automatically perform a series of measurement operations, great advantages such as reduction in human load are expected.

【0134】また、二重露光により菱形マークを形成
し、これを計測するため、1回の計測で2回の露光パタ
ーンを計測することを意味するため、データの平均化を
生み出す効果もある。また、LSA計測においては、多
数個のパターンからの回折光から菱形マーク長の情報を
得るため、計測データの平均化効果がさらに高くなる。
このような多数回計測を1回計測で可能にする効果は、
レチクル側から見れば、パターン精度の平均化としてと
らえられ、レチクル精度バラツキによる性能バラツキを
緩和する効果も得られる。
Further, since a rhombic mark is formed by double exposure and is measured, which means that one exposure measures two exposure patterns, there is also an effect of producing data averaging. In addition, in LSA measurement, information on the diamond mark length is obtained from diffracted light from a large number of patterns, so that the effect of averaging the measurement data is further enhanced.
The effect of enabling such multiple measurements with one measurement is
When viewed from the reticle side, it is regarded as averaging of pattern accuracy, and the effect of reducing performance variation due to reticle accuracy variation can be obtained.

【0135】なお、前述した3回目以降の露光により、
不要なマークを除去するという手法は、コマ収差以外の
収差、例えばディストーション等の計測に適用しても好
適である。かかる場合には、上記と反対に各マーク列の
両端の菱形マーク列を除去するような3回目以降の露光
を行えば良い。このようにすることにより、コマ収差に
よる影響を低減した精度の高いディストーション等の結
像特性の計測が可能である。
Note that the third and subsequent exposures described above
The technique of removing unnecessary marks is also suitable for application to measurement of aberrations other than coma, for example, distortion. In such a case, contrary to the above, the third and subsequent exposures may be performed to remove the rhombic mark rows at both ends of each mark row. By doing so, it is possible to measure the imaging characteristics such as distortion with high accuracy while reducing the influence of coma aberration.

【0136】また、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では、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、レチクルRのパターンをウ
エハW上の各ショット領域にステップ・アンド・リピー
ト方式で順次転写する。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
性を不図示の結像特性補正装置(例えば投影光学系PL
を構成する複数枚のレンズ群を光軸方向及び光軸に直交
する面に対する傾斜方向に駆動する装置や、露光光の波
長をシフトさせる装置など)を介して調整したり、ある
いは、露光の際に結像特性に起因するレチクルとウエハ
とのアライメント誤差を調整することなどが代表的に挙
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。
In the exposure apparatus 100 of the present embodiment,
Main controller 28 controls each unit of the apparatus, and measures the imaging characteristics of projection optical system PL by the above-described imaging characteristic measuring method before the start of exposure. Then, main controller 28 adjusts various conditions at the time of exposure in consideration of the measured imaging characteristics, and transfers the pattern of reticle R to each shot area on wafer W in a step-and-repeat manner. Transfer sequentially. As the adjustment of the exposure condition, for example, the image forming characteristic of the projection optical system PL based on the measured image forming characteristic is adjusted by an image forming characteristic correction device (not shown)
Or a device that drives the plurality of lens groups constituting the lens in the optical axis direction and a tilt direction with respect to a plane orthogonal to the optical axis, and a device that shifts the wavelength of the exposure light. Typically, adjusting the alignment error between the reticle and the wafer due to the imaging characteristics is exemplified. In any case, since various conditions at the time of exposure are adjusted, highly accurate exposure can be performed.

【0137】また、本実施形態の露光装置では、上述し
た菱形マークの線長の計測結果に基づいて投影光学系P
Lのベストフォーカスを検出し、この検出結果に基づい
てフォーカスセンサAFSのキャリブレーションを精度
良く行なうことも可能である。
In the exposure apparatus of the present embodiment, the projection optical system P
It is also possible to detect the best focus of L and accurately perform calibration of the focus sensor AFS based on the detection result.

【0138】なお、上記実施形態では、投影光学系の結
像特性の計測に際し、アライメント検出系ASのLSA
系のセンサを用いて菱形マークのレジスト像の長さを計
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FIA系のセンサを用いて菱
形マークのレジスト像の画像を取り込み、その画像信号
に基づいて菱形マークの長さ計測を画像処理により計測
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、上記実施形態
と同程度あるいはそれ以上の精度で求めることができ
る。
In the above embodiment, when measuring the imaging characteristics of the projection optical system, the LSA of the alignment detection system AS is used.
The case of measuring the length of the resist image of the rhombic mark using the sensor of the rhombic mark has been described. However, the present invention is not limited to this. Of course, the length of the rhombic mark may be measured by image processing based on the image signal. In this manner, similarly to the above embodiment, the imaging characteristics of the projection optical system PL can be obtained with the same or higher accuracy as in the above embodiment.

【0139】なお、このFIA系のセンサを用いて菱形
マークの長さ計測を行う場合には、コマ収差の計測に際
し、第3回目の露光は不要である。画像処理による場合
には、必要なマークのみの画像を取り込むようにすれば
良いからである。また、露光装置のアライメント検出系
ASを用いる代わりに、例えば露光装置とは別の計測装
置(例えば重ね合せ計測装置など)を用いて菱形マーク
像を検出するようにしても良い。
When measuring the length of a rhombic mark using this FIA sensor, the third exposure is not required for measuring coma aberration. This is because, in the case of image processing, it is sufficient to capture an image of only necessary marks. Further, instead of using the alignment detection system AS of the exposure apparatus, for example, a rhombic mark image may be detected using a measurement apparatus (for example, an overlay measurement apparatus) different from the exposure apparatus.

【0140】また、上記実施形態では、菱形マークを形
成するために、L/Sパターン同士を重ね合わせて転写
するものとしたが、これに限らず、孤立線同士を重ね合
わせて転写したり、L/Sパターンと孤立線とを重ね合
せて転写しても良い。要は、少なくとも1本のラインパ
ターンと、このラインパターンに対して角度θで交差し
得る少なくとも1本のラインパターンとがレチクル上に
形成されていれば足りる。この場合において、レチクル
上のラインパターン又はL/Sパターンは、一種類のみ
でも良い。すなわち、レチクルステージRSTにレチク
ルRTを回転可能な機構を設ければ、同一ラインパター
ン同士を二重露光に際して角度θで交差させることも可
能だからである。このような場合には、LSA計測を行
うのであれば、L/Sパターンであれば、上記式(1
0)の条件を満足することが望ましい。
In the above-described embodiment, the L / S patterns are superimposed and transferred to form the rhombic mark. However, the present invention is not limited to this. The L / S pattern and the isolated line may be superimposed and transferred. In short, it suffices that at least one line pattern and at least one line pattern that can cross the line pattern at an angle θ are formed on the reticle. In this case, only one type of line pattern or L / S pattern on the reticle may be used. That is, if a mechanism capable of rotating the reticle RT is provided on the reticle stage RST, the same line patterns can intersect at an angle θ during double exposure. In such a case, if LSA measurement is performed, the above equation (1) is used if the L / S pattern is used.
It is desirable to satisfy the condition 0).

【0141】また、ネガ型レジストを用いる場合には、
LS1〜LS6等のパターンを光透過部として遮光部内
に形成したネガ型レチクルを用いれば良い。また、前述
の各実施形態では菱形マークのレジスト像を検出するも
のとしたが、例えば菱形マークの潜像、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
像などを検出するようにしても良い。
When a negative resist is used,
What is necessary is just to use a negative reticle formed in the light-shielding part using a pattern such as LS1 to LS6 as the light-transmitting part. Further, in each of the above-described embodiments, the resist image of the rhombic mark is detected. However, for example, a latent image of the rhombic mark or an image obtained by etching the wafer on which the resist image is formed is detected. May be.

【0142】また、上記実施形態では、パターンLS1
〜LS6がY軸に対してそれぞれθ/2傾斜した場合に
ついて説明したが、対をなすパターンの向きは如何なる
方向を向いていても、両者の交差角がθであれば良い。
In the above embodiment, the pattern LS1
LS6 is tilted by θ / 2 with respect to the Y axis. However, the direction of the paired pattern may be in any direction as long as the intersection angle between the two is θ.

【0143】なお、上記実施形態では、本発明がステッ
プ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置に適用さ
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・スキャン方式の走査型露光装置等の露光装置に
も好適に適用することができる。また、露光用照明光は
紫外光に限られるものではなく、X線(EUV光を含
む)などであっても構わない。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus has been described. However, the scope of the present invention is not limited to this. That is, step
The present invention can be suitably applied to an exposure apparatus such as an AND-scan type scanning exposure apparatus. The illumination light for exposure is not limited to ultraviolet light, but may be X-rays (including EUV light) or the like.

【0144】勿論、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、及
び撮像素子(CCDなど)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。
Of course, the present invention relates to an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, which is used not only for an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element but also for a display including a liquid crystal display element and a plasma display. The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing a thin-film magnetic head, which transfers a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus used for manufacturing an imaging device (such as a CCD).

【0145】また、半導体素子などのマイクロデバイス
だけでなく、光露光装置、EUV(Extreme Ultraviole
t)露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置など
で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガ
ラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写
する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV
(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光などを用いる露光
装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル
基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガ
ラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用い
られる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又
は電子線露光装置などでは透過型マスク(ステンシルマ
スク、メンブレンマスク)が用いられ、EUV露光装置
では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリ
コンウエハなどが用いられる。
In addition to a micro device such as a semiconductor element, a light exposure apparatus, an EUV (Extreme Ultra
t) The present invention can be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer in order to manufacture a reticle or mask used in an exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, and the like. . Where DUV
In an exposure apparatus that uses (far ultraviolet) light or VUV (vacuum ultraviolet) light, a transmission reticle is generally used. As the reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, magnesium fluoride, Alternatively, quartz or the like is used. In addition, a transmission type mask (stencil mask, membrane mask) is used in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, and a reflection type mask is used in an EUV exposure apparatus, and a silicon wafer is used as a mask substrate. Is used.

【0146】半導体デバイスは、デバイスの機能・性能
設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチ
クルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製
作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレ
チクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイ
ス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工
程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製
造される。
In the semiconductor device, a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a step of forming a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment. It is manufactured through a step of transferring to a wafer, a step of assembling a device (including a dicing step, a bonding step, and a package step), an inspection step, and the like.

【0147】[0147]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、投影光学系の結像特性の計測に好適に用いること
ができるマスクを提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a mask which can be suitably used for measuring the imaging characteristics of a projection optical system.

【0148】また、本発明にかか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。
Further, according to the imaging characteristic measuring method according to the present invention, there is an effect that the imaging characteristic of the projection optical system can be measured accurately and efficiently.

【0149】また、本発明にかかる露光方法によれば、
重ね合せ精度の向上を図ることができるという効果があ
る。
According to the exposure method of the present invention,
There is an effect that the overlay accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】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。
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to one embodiment.

【図2】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。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a reticle used for measuring an imaging characteristic.

【図3】図3(A)、図3(B)は、図2に示されるレ
チクルにおけるマーク領域を拡大して示す図である。
FIGS. 3A and 3B are enlarged views of a mark area on the reticle shown in FIG. 2;

【図4】図3(B)に示されるL/Sマークが形成され
たレチクルを用いて二重露光を行った際に、レジスト層
に形成される転写像(潜像)を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a transferred image (latent image) formed on a resist layer when double exposure is performed using the reticle on which the L / S mark shown in FIG. 3B is formed. .

【図5】図4の一部を拡大して示す図である。FIG. 5 is an enlarged view showing a part of FIG. 4;

【図6】図3(A)に示されるL/Sマークが形成され
たレチクルを用いて二重露光を行った際に、レジスト層
に形成される転写像(潜像)を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a transfer image (latent image) formed on a resist layer when double exposure is performed using the reticle having the L / S mark shown in FIG. 3A. .

【図7】図2に示されるレチクルを用いた二重露光を説
明するための図である。
FIG. 7 is a view for explaining double exposure using the reticle shown in FIG. 2;

【図8】ウエハ上の区画領域内に形成される菱形マーク
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a diamond mark formed in a partitioned area on a wafer.

【図9】図9(A)〜図9(C)は、第3露光工程を含
む露光方法について説明するための図である。
FIGS. 9A to 9C are views for explaining an exposure method including a third exposure step.

【図10】従来のパターンを用いた二重露光によってウ
エハ上に形成されるレジスト像を示す図である。
FIG. 10 is a view showing a resist image formed on a wafer by double exposure using a conventional pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

42…ガラス基板(マスク基板)、44A…第1の菱形
マーク列群(平行四辺形マーク列)、44B…第2の菱
形マーク列群(平行四辺形マーク列)、46…開口パタ
ーン(パターン除去用のパターン)、HM…菱形マーク
像、LS1…L/Sパターン(第1パターン、第1部分
パターン)、LS2…L/Sパターン(第2パターン、
第2部分パターン)、LS3…L/Sパターン(第3パ
ターン、第1部分パターン)、LS4…L/Sパターン
(第4パターン、第2部分パターン)、LS5…L/S
パターン(第1部分パターン)、LS6…L/Sパター
ン(第2部分パターン)、PA…パターン領域(パター
ン面)、PL…投影光学系、RT…レチクル(マス
ク)、R…レチクル(マスク)、W…ウエハ(基板)。
Reference numeral 42: glass substrate (mask substrate), 44A: first rhombic mark row group (parallelogram mark row), 44B: second rhombic mark row group (parallelogram mark row), 46: aperture pattern (pattern removal) , HM: diamond-shaped mark image, LS1: L / S pattern (first pattern, first partial pattern), LS2: L / S pattern (second pattern,
L / S pattern (third pattern, first partial pattern), LS4 ... L / S pattern (fourth pattern, second partial pattern), LS5 ... L / S
Pattern (first partial pattern), LS6 L / S pattern (second partial pattern), PA pattern area (pattern surface), PL projection optical system, R T reticle (mask), R reticle (mask) , W: wafer (substrate).

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA03 AA39 BB02 BB29 CC20 DD03 FF01 FF42 FF48 FF55 GG04 HH01 JJ01 MM02 PP12 PP24 QQ03 QQ17 QQ42 2H095 BD03 BD06 BE03 BE05 BE08 BE09 5F046 AA25 DA13 DA14 DB05 Continued on front page F term (reference) 2F065 AA03 AA39 BB02 BB29 CC20 DD03 FF01 FF42 FF48 FF55 GG04 HH01 JJ01 MM02 PP12 PP24 QQ03 QQ17 QQ42 2H095 BD03 BD06 BE03 BE05 BE08 BE09 5F046 AA25 DA13 DA14 DB05

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1方向に伸びる第1の線幅の少なくと
も1本のラインパターンを含む第1パターンと、前記第
1方向に対し角度θ(0°<θ<180°)を成す第2
方向に伸びる前記第1の線幅の少なくとも1本のライン
パターンを含み、前記第1パターンと対を成す第2パタ
ーンと、前記第1方向に伸びる第2の線幅の少なくとも
1本のラインパターンを含む第3パターンと、前記第2
方向に伸びる前記第2の線幅の少なくとも1本のライン
パターンを含み、前記第3パターンと対をなす第4パタ
ーンとが、相互に重ならないように、光透過部及び光遮
光部のいずれかとして、そのパターン面に形成されたマ
スク基板を備えるマスク。
1. A first pattern including at least one line pattern having a first line width extending in a first direction and a second pattern forming an angle θ (0 ° <θ <180 °) with the first direction.
A second pattern that includes at least one line pattern having the first line width extending in a first direction, and a second pattern forming a pair with the first pattern, and at least one line pattern having a second line width extending in the first direction; A third pattern comprising:
Any one of a light transmitting portion and a light shielding portion so as to include at least one line pattern having the second line width extending in a direction, and so that the third pattern and the fourth pattern forming a pair do not overlap with each other. A mask comprising a mask substrate formed on the pattern surface.
【請求項2】 前記第1及び第2パターン相互の位置関
係と、前記第3及び第4パターン相互の位置関係とは、
同様になっていることを特徴とする請求項1に記載のマ
スク。
2. The positional relationship between the first and second patterns and the positional relationship between the third and fourth patterns,
2. The mask according to claim 1, wherein the mask is the same.
【請求項3】 前記第1パターンと前記第2パターンと
は、それぞれ前記第1の線幅の複数本のラインパターン
が周期的に配列されるラインアンドスペースパターンで
あることを特徴とする請求項1又は2に記載のマスク。
3. The method according to claim 1, wherein the first pattern and the second pattern are line-and-space patterns in which a plurality of line patterns having the first line width are periodically arranged. 3. The mask according to 1 or 2.
【請求項4】 前記第3パターンと前記第4パターンと
は、それぞれ前記第2の線幅の複数本のラインパターン
が周期的に配列されるラインアンドスペースパターンで
あることを特徴とする請求項3に記載のマスク。
4. The line pattern according to claim 3, wherein the third pattern and the fourth pattern are line and space patterns in which a plurality of line patterns each having the second line width are periodically arranged. 3. The mask according to 3.
【請求項5】 前記第1の線幅と前記第2の線幅とは同
一であり、前記第1及び第2パターンと、前記第3及び
第4パターンとは、配列周期が異なることを特徴とする
請求項4に記載のマスク。
5. The method according to claim 1, wherein the first line width and the second line width are the same, and the first and second patterns are different in arrangement period from the third and fourth patterns. The mask according to claim 4, wherein
【請求項6】 前記第1〜第4パターンを構成するライ
ンアンドスペースパターンの少なくとも一つに対応する
パターン除去用のパターンを更に有することを特徴とす
る請求項3〜5のいずれか一項に記載のマスク。
6. The method according to claim 3, further comprising a pattern for pattern removal corresponding to at least one of the line and space patterns constituting the first to fourth patterns. The mask as described.
【請求項7】 第1方向に伸びる線幅wの複数本のライ
ンパターンが間隔w’となるように前記第1方向に対し
角度α(0°<α<180°、α≠90°)で交差する
所定の配列方向に沿って配設された第1部分パターン
と、前記第1方向に対し角度θ(0°<θ<180°)
を成す第2方向に伸びる線幅wの複数本のラインパター
ンが間隔w’となるように前記第2方向に対し角度α
(0°<α<180°、α≠90°)で交差する前記配
列方向に沿って配設された第2部分パターンとが、相互
に重ならないように、光透過部及び光遮光部のいずれか
として形成されたマスク基板を備え、前記各ラインパタ
ーンの長さyが、ともに、 w/tan(θ/2)≦y<{2w’/sinθ+w・
tan(θ/2)} を満足することを特徴とするマスク。
7. An angle α (0 ° <α <180 °, α ≠ 90 °) with respect to the first direction so that a plurality of line patterns having a line width w extending in the first direction have an interval w ′. A first partial pattern disposed along a predetermined intersecting arrangement direction, and an angle θ (0 ° <θ <180 °) with respect to the first direction
The angle α with respect to the second direction is set such that a plurality of line patterns having a line width w extending in the second direction are spaced from each other by w ′.
(0 ° <α <180 °, α ≠ 90 °) any one of the light transmitting portion and the light shielding portion so that the second partial patterns disposed along the arrangement direction intersecting with each other do not overlap each other. And the length y of each line pattern is w / tan (θ / 2) ≦ y <{2w ′ / sin θ + w ·
A mask satisfying tan (θ / 2)}.
【請求項8】 第1方向に伸びる線幅wの複数本のライ
ンパターンが間隔w’となるように前記第1方向に対し
角度α(0°<α<180°、α≠90°)で交差する
所定の配列方向に沿って配設された第1部分パターン
と、前記第1方向に対し角度θ(0°<θ<180°)
を成す第2方向に伸びる線幅wの複数本のラインパター
ンが間隔w’となるように前記第2方向に対し角度α
(0°<α<180°、α≠90°)で交差する前記配
列方向に沿って配設された第2部分パターンとが、相互
に重ならないように、光透過部及び光遮光部のいずれか
として形成されたマスク基板を備え、 前記各ラインパターンの長さyが{2w’/sinθ+
w・tan(θ/2)}以上の長さであるときに、前記
第1部分パターン及び前記第2部分パターンをそれぞれ
構成する前記ラインパターンのいずれかは、前記第1部
分パターンと前記第2部分パターンとを基板上に重ねて
転写した際に、転写像同士に不要な重なり部が生じない
ようにその一部が取り除かれた形状となっていることを
特徴とするマスク。
8. An angle α (0 ° <α <180 °, α ≠ 90 °) with respect to the first direction so that a plurality of line patterns having a line width w extending in the first direction have an interval w ′. A first partial pattern disposed along a predetermined intersecting arrangement direction, and an angle θ (0 ° <θ <180 °) with respect to the first direction
Angle α with respect to the second direction so that a plurality of line patterns having a line width w extending in the second direction, which forms
(0 ° <α <180 °, α ≠ 90 °) any one of the light transmitting portion and the light shielding portion so that the second partial patterns disposed along the arrangement direction intersecting with each other do not overlap each other. And a length y of each line pattern is {2w '/ sin θ +
When the length is not less than w · tan (θ / 2)}, one of the line patterns constituting the first partial pattern and the second partial pattern is one of the first partial pattern and the second partial pattern. A mask characterized in that, when a partial pattern and a partial pattern are transferred onto a substrate, a part of the transferred image is removed so that an unnecessary overlapping portion does not occur between the transferred images.
【請求項9】 請求項1〜6のいずれか一項に記載のマ
スクを用いて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、 前記マスク上の第1及び第3パターンを含む複数のパタ
ーンを前記投影光学系を介して基板上に転写する第1露
光工程と;前記基板上に形成された前記第1パターン及
び前記第3パターンの転写像に前記マスク上の前記第2
パターン及び前記第4パターンをそれぞれ重ねて転写す
る第2露光工程と;前記基板上の前記第1パターンと前
記第2パターンとの転写像の重なり部、及び前記第3パ
ターンと前記第4パターンとの転写像の重なり部にそれ
ぞれ形成された菱形マーク像のうちの少なくとも1つの
長さを計測する計測工程と;前記計測された菱形マーク
像の長さ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。
9. An imaging characteristic measuring method for measuring an imaging characteristic of a projection optical system using the mask according to claim 1, wherein the first and third masks are arranged on the mask. A first exposure step of transferring a plurality of patterns including a pattern onto a substrate via the projection optical system; and a transfer image of the first pattern and the third pattern formed on the substrate to the transfer pattern on the mask. Second
A second exposure step of overlapping and transferring the pattern and the fourth pattern, respectively; an overlapping portion of a transfer image of the first pattern and the second pattern on the substrate, and the third pattern and the fourth pattern; Measuring the length of at least one of the rhombic mark images respectively formed on the overlapped portions of the transferred images, and the imaging characteristics of the projection optical system based on the measured length of the rhombic mark image And a calculating step of calculating the following.
【請求項10】 請求項7又は8に記載のマスクを用い
て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、 前記マスク上の第1部分パターンを前記投影光学系を介
して基板上に転写する第1露光工程と;前記基板上に形
成された前記第1部分パターンの転写像に前記マスク上
の前記第2部分パターンを重ねて転写する第2露光工程
と;前記基板上の前記第1部分パターンと前記第2部分
パターンとの転写像の重なり部にそれぞれ形成された菱
形マーク像のうちの少なくとも1つの長さを計測する計
測工程と;前記計測された菱形マーク像の長さに基づい
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。
10. An imaging characteristic measuring method for measuring an imaging characteristic of a projection optical system using the mask according to claim 7 or 8, wherein the first partial pattern on the mask is formed by using the projection optical system. A first exposure step of transferring the second partial pattern on the mask onto a transfer image of the first partial pattern formed on the substrate, and a second exposure step of transferring the second partial pattern on the mask; A measuring step of measuring at least one length of a rhombic mark image formed on an overlapping portion of a transfer image of the first partial pattern and the second partial pattern on a substrate; and the measured rhombic mark A calculating step of calculating the imaging characteristics of the projection optical system based on the length of the image.
【請求項11】 少なくとも1つのラインアンドスペー
スパターンが形成されたマスクを用いて投影光学系の結
像特性を計測する結像特性計測方法であって、 前記マスク及び前記投影光学系を介して基板を露光し、
前記基板上に第1方向に伸びるラインパターンから成る
第1のラインアンドスペースパターンの転写像を形成す
る第1露光工程と;前記マスク及び前記投影光学系を介
して基板を露光し、前記基板上に形成された前記第1の
ラインアンドスペースパターンの転写像に重ねて前記第
1方向に所定角度で交差する第2方向に伸びるラインパ
ターンから成る第2のラインアンドスペースパターンの
転写像を形成する第2露光工程と;前記第1及び第2露
光工程により、前記基板上の前記第1のラインアンドス
ペースパターンと前記第2のラインアンドスペースパタ
ーンの転写像の重なり部にそれぞれ形成された平行四辺
形マーク列のうち、所望の平行四辺形マークの像のみが
残るように、前記基板を更に露光する第3露光工程と;
前記基板上に形成された平行四辺形マーク像の長さを計
測し、その計測結果に基づいて前記投影光学系の結像特
性を算出する計測工程と;を含む結像特性計測方法。
11. An imaging characteristic measuring method for measuring an imaging characteristic of a projection optical system using a mask on which at least one line and space pattern is formed, wherein a substrate is provided via the mask and the projection optical system. Expose,
A first exposure step of forming a transfer image of a first line-and-space pattern formed of a line pattern extending in a first direction on the substrate; exposing the substrate via the mask and the projection optical system; A transfer image of a second line-and-space pattern formed of a line pattern extending in a second direction intersecting the first direction at a predetermined angle is formed on the transfer image of the first line-and-space pattern formed on the substrate. A second exposure step; four parallel sides formed in the overlapped portions of the transferred images of the first line and space pattern and the second line and space pattern on the substrate by the first and second exposure steps, respectively. A third exposure step of further exposing the substrate so that only an image of a desired parallelogram mark remains in the shape mark row;
A measuring step of measuring a length of a parallelogram mark image formed on the substrate and calculating an imaging characteristic of the projection optical system based on the measurement result.
【請求項12】 前記第3露光工程では、前記平行四辺
形マーク列の両端以外に位置する平行四辺形マークのみ
が残るような露光を行うことを特徴とする請求項11に
記載の結像特性計測方法。
12. The imaging characteristic according to claim 11, wherein, in the third exposure step, exposure is performed such that only parallelogram marks located at positions other than both ends of the parallelogram mark row remain. Measurement method.
【請求項13】 前記第3露光工程では、前記平行四辺
形マーク列の両端の少なくとも一方の平行四辺形マーク
のみが残るような露光を行うことを特徴とする請求項1
1に記載の結像特性計測方法。
13. The method according to claim 1, wherein in the third exposure step, exposure is performed such that only at least one of the parallelogram marks at both ends of the parallelogram mark row remains.
2. The imaging characteristic measuring method according to 1.
【請求項14】 マスクのパターンを投影光学系を介し
て基板上に転写する露光方法であって、 請求項9〜13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各種
条件を調整して、前記マスクのパターンを前記基板上に
転写する工程と;を含む露光方法。
14. An exposure method for transferring a pattern of a mask onto a substrate via a projection optical system, wherein the projection optical system is provided with the imaging characteristic measurement method according to claim 9. An exposure method including: measuring an imaging characteristic; and adjusting various conditions at the time of exposure in consideration of the measured imaging characteristic, and transferring the pattern of the mask onto the substrate.
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