JP2696962B2

JP2696962B2 - 線幅測定方法及び該方法を用いた露光装置の検査方法

Info

Publication number: JP2696962B2
Application number: JP18065588A
Authority: JP
Inventors: 恭一諏訪; 博貴立野; 茂蛭川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-07-20
Filing date: 1988-07-20
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH0231142A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、感光基板の感光層に焼き付けによって形成
されるパターンの線幅等を測定する方法、及び焼き付け
に使用する露光装置の各種精度等を検査する方法に関
し、特に半導体素子等を製造する際のリソグラフィ工程
で必要とされる線幅測定や露光装置（アライナー、ステ
ッパー等）の精度（位置ずれ）確認の方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

半導体素子の製造現場では、通常、フォトマスクやレ
チクルと呼ばれる原版に形成された回路パターン等を半
導体ウェハ上に１〜２μｍ厚で塗布されたレジスト層に
焼き付け、それを現像することでフォトエッチングを行
ない、現像によって除去されなかったレジスト層をマス
クとして、半導体ウェハに各種プロセスを施している。
このフォトエッチングの工程を、一般にフォトリソグラ
フィ、マイクロリソグラフィと呼ぶ。この工程では、フ
ォトマスクやレチクルを高解像力を有する露光装置の照
明系の下にセットし、レジスト付のウェハを、そのフォ
トマスク又はレチクル（以下レチクルと総称する）の下
にセットし、レチクルとウェハを正確に位置合わせした
後、レチクルのパターンをウェハへ露光している。この
種の露光装置は、年々高集積度化、微細化の進む半導体
デバイスの製造要求から、フォトマスクとウェハを重ね
合わせて、ウェハを一括露光するコンタクト方式又はプ
ロキシミティ方式のアライナー、フォトマスクのパター
ン像を等倍の反射ミラー光学系でウェハ上へ投影しつ
つ、フォトマスクとウェハとを一体にしてミラー光学系
に対してリニアスキャンさせるミラープロジェクション
方式のアライナー、そして、レチクルのパターン像を縮
小投影レンズで1/10、1/5程度に縮小してウェハ上に投
影露光し、１回の露光が終るとウェハを次の領域へステ
ッピングさせては露光することを繰り返すステップアン
ドリピート方式のアライナー、所謂ステッパーへと時代
とともに進歩を続けてきた。

現在、ほとんどの半導体製造現場では、多数台のステ
ッパーが稼動しており、半導体素子の中で最も集積率を
要求される半導体メモリ（ROM、RAM等）、あるいは高密
度で均一な特性を要求される半導体撮像素子、表示素子
（CCDカメラ、液晶テレビ）等の製造の主力をになって
いる。特に現在のステッパーは、投影レンズの開口数
（N.A.）を0.5程度に大きくしたり、露光用の照明光の
波長を436nm（ｇ線）から365nm（ｉ線）、あるいは248n
m（KrFエキシマレーザ）へと短波長化したりすることに
よって、投影できる像の最小線幅（解像力）をサブミク
ロン（１μｍ以下）にすることを可能とした。このこと
はほんの数年前までは不可能と思われていたことであ
り、サブミクロン領域でのリソグラフィは、スループッ
ト、取扱いの点で問題が残るものの電子線描画装置（EB
露光装置）、又はＸ線露光装置に置きかわるものと考え
られてきた。

現在、半導体の製造現場で使われている実用的なステ
ッパーとして、露光波長を436nm（ｇ線）、開口数0.5で
1/5縮小の投影レンズを搭載して、最小線幅0.8μｍ（レ
チクル上で４μｍ）の解像力を投影フィールド内の全域
（15×15mm角）で確保するものが得られている。さらに
実験段階にあるエキシマステッパー（波長248nmのエキ
シマレーザ光を露光光とするもの）では、投影レンズの
開口数が0.4以下と小さいにもかかわらず、投影フィー
ルド内全域で0.6μｍ（レチクル上で３μｍ）の線幅解
像力が得られている。

このように年々微細化されるリソグラフィ工程では、
転写されたパターンの寸法（線幅等）が実際にどれぐら
いであるのかを高精度に測定することが、しばしば行な
われる。これは製造されるデバイスの品質にもかかわる
ことなので、計測したパターン線幅に基づいて、ステッ
パーの露光条件等を修正したり、投影レンズの光学特性
をチェックしたりして、製造管理の目やすにするためで
もある。その他、パターン線幅の測定は、各種の実験や
評価の際に必要不可欠な作業である。

また、ステッパー等の露光装置は、レチクルとウェハ
との位置合わせを高精度に行なうため、最小線幅の数分
の１、ないし1/10程度の総合位置合わせ精度を有する機
械系を備えている。この機械系は、レチクルとウェハの
位置合わせ（アライメント）を検出するための各種アラ
イメントセンサー系、ウェハを正確にステッピングさせ
るためのウェハステージ系、及びレチクルを正確にセッ
トするためのレチクルステージ系等を中心にして構成さ
れている。

これらアライメントセンサー系、ウェハステージ系、
レチクルステージ系には、いずれも固有の精度があり、
それら精度をチェックする必要がある。そのための１つ
の手法として、先に述べた線幅測定時と同様に、ウェハ
上にレチクルのパターンを焼き付け、現像後のレジスト
像を計測（又は目視）することが知られている。

従来より、焼き付けられたパターンのレジスト像（レ
ジストに形成されたパターン形状）の線幅は、レジスト
像を光学顕微鏡を介してiTVカメラで観察し、その画像
信号を解析してパターンエッジ間の寸法を計測して求め
る方式、ウェハ上のレジスト像をレーザスポット光（数
μｍ幅）で走査し、レジスト像のパターンエッジからの
散乱光強度とスポット光走査位置との相関から求める方
式、又はレジスト像を電子ビームのスポットで走査し、
レジスト像からの二次電子強度とビームスポット走査位
置との相関から求める方式（SEM方式）等があった。

また、露光装置の精度をチェックするためには、特別
なバーニアパターンの入ったテストレチクルを用意し、
このテストレチクル上のバーニアの主尺と副尺とがウェ
ハ上で重なるように、ウェハを一定量だけ位置ずれさせ
て二重露光を行ない、そのウェハを現像して得られたバ
ーニアのレジスト像を顕微鏡で観察したり、あるいは特
開昭62−32614号公報に開示されているように、間隔を
おいて２本の平行な直線状パターン（回折格子型）を焼
き付け、現像後その２本の直線状パターンの間隔を露光
装置のアライメントセンサー系で自己計測したりするこ
とが行なわれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の線幅測定の３つの方式のうち、iTVカメラ
を用いる方式とレーザスポット光を用いる方式において
は、光の回折現象があるため、例えば１本の線状パター
ンのレジスト像の幅を単に検出するのみでは自ずと分解
能に限界が生じる。特にレーザスポット光方式ではスポ
ットサイズが回折限界以下にならないため、スポットサ
イズ以下の線幅に対しては測定が不可能であった。さら
にiTVカメラ方式も簡便ではあるものの、レジスト像を
拡大観察するための顕微鏡の対物レンズの性能がそのま
ま分解能や測定精度を左右するといった問題がある。

また電子ビーム方式（SEM方式）は試料となるウェハ
を高真空室に入れてからレジスト像の計測を行なうた
め、排気系操作の時間がかかり、測定のスループットが
低く、装置が高価であるといった問題があった。

そこで本発明の１つの目的は、光学的な簡便な測定装
置を用いた場合でも、微細なパターンの線幅（またはパ
ターンエッジ間隔）を高速に、しかも高分解能で測定す
る方法を得ることにある。

また、露光装置の精度チェック時に、従来のようにバ
ーニアを使う方法は、目視によってバーニア目盛りの読
み取りを行なうため自動化が困難であり、作業者の疲労
を伴うとともに処理速度が遅いといった問題があった。
さらに、２本の直線状パターンの間隔を計る方法では、
それら直線パターンのレジスト像間隔を直線光学的（又
は電子線的）に検知するため、レジスト像を検知する計
測センサーに高い精度が要求されるとともに、上記線幅
測定の場合と同様の問題が含まれてしまう。

そこで本発明の他の目的は、露光装置の精度等を検査
する際、焼き付けられたレジスト像の位置ずれ量を直接
計測せずとも、高精度に装置の精度、特性をチェックす
る検査方法を得ることにある。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明においては、所定のエネルギー線に対する透過
部もしくは遮へい部として形成された所定幅の第１の直
線状パターン（TP1）を感応基板（ｗ）上のレジスト層
に露光する第１工程と；該レジスト層に露光された第１の直線状パターンのレ
ジスト像と所定の角度（θ）で交差するように、所定幅
の第２の直線状パターン（TP2）を第１の直線状パター
ンのレジスト像に重ね合わせ露光する第２工程と；第１の直線状パターンと第２の直線状パターンとの重
なりによって形成されたレジスト像（IR）の寸法を計測
する第３工程と；計測値と２つの直線状パターンの交差角度とに基づい
て、第１の直線状パターンもしくは第２の直線状パター
ンの線幅方向に関するレジスト像の長さを算出する第４
工程とを有することとした。

また、マスクのパターンを感応基板へ転写する露光装
置を用いてマスク上に形成された所定幅の第１の直線状
パターンを感応基板上のレジスト層に露光する第１工程
と；第１の直線状パターンと所定の角度で交差するよう
に、第２の直線状パターンを第１の直線状パターンのレ
ジスト像に重ね合わせ露光する第２工程と；第１の直線状パターンと第２の直線状パターンとの重
なりによって形成されたレジスト像の寸法を計測する第
３工程とを有し、該計測値と２つの直線状パターンの交差角度とに基づ
いて、露光装置の精度を検査することとした。

また感応基板上のレジスト層に露光された第１のパタ
ーンのレジスト像に第２のパターンを所定の関係で露光
する第１工程と；第１のパターンと第２のパターンとの重なりによって
形成されたレジスト像を現像する第２工程と；現像後の感応基板に対して素子製造のための次の工程
を行うことなく、第１のパターンと第２のパターンとの
重なりによって形成されたレジスト像の寸法を計測する
第３工程とを有することとした。

また移動可能なステージ上の位置合わせ用のマークを
検出し得る位置計測センサを有し、該ステージ上に載置
された感応部材上のマスクのパターンを転写する露光装
置を用いて、該感応部材上にくさび状のパターン像を形
成する工程と；位置計測センサで前記パターン像を検出する工程と；パターン像の検出結果に基づいて、露光装置の精度を
検査する工程とを有することとした。

そして、請求項第１項から第16項に記載の発明におい
ては、線幅測定、露光装置の検査時の位置ずれ測定のい
ずれの場合も、まず初めに、マスク（レチクル）に形成
された第１の直線状パターン（TP₁:Ma、Mb、Mc）を感光
基板（ウェハ）のレジスト層に露光した後、第２の直線
状パターン（TP₂:Na、Nb、Nc）を第１の直線状パターン
と所定の角度（θ）で交差するように重ね合わせ露光、
すなわち２重露光する工程を共通に含んでいる。その交
差角度はなるべく小さくすること（例えば45゜以下）が
望ましいが、極端に小さい角度（例えば１゜以下）にす
ると、２つの直線状パターンによる重ね合わせ部分が線
状に長くなりすぎて、寸法測定ができなくなることもあ
る。

さて、第１もしくは第２の直線状パターンのレジスト
上での線幅を測定するためには、２重露光後その感光基
板を現像してフォトエッチングし、２重露光によって形
成されたレジスト像（レジストの微小な凹凸パターン）
を生成する。このレジスト像は、第１及び第２の直線状
パターンの夫々をライン・アンド・スペース状の複数本
にした場合、くさび状のモアレパターンとなる。

そして光学的な目視観察、又は自動計測装置によっ
て、例えばくさび状のレジスト像の長さ寸法（La）を計
測する。

ここで測定すべき直線状パターンのレジスト像として
の実際の線幅をｌ、設計上の線幅をl₀、そのときに生成
されるくさび状のレジスト像の設計上の長さ寸法をLao
とすると、実際の線幅ｌは、一例としての演算によって求める。

一方、位置ずれ測定のときは、２重露光の後、くさび
状のレジスト像を現像により形成し、２つの直線状パタ
ーンの両端側にできる２つのくさび状のレジスト像の長
さ寸法（Le、Lf）を計測する。

２つの直線状パターンの相対的な位置ずれ量（ΔＹ）
は、一例としての演算により求められる。

この位置ずれ量を知ることで、露光装置の重ね合わせ
精度、ステッピング精度、ステージの直交度、マスクの
回転量、及び投影光学系の光学特性（ディストーショ
ン、倍率誤差等）を容易に検査することができる。

〔作用〕

本発明では、テストレチクル（あるいはデバイスレチ
クル）等を用いたテスト露光により微細な線幅のパター
ンを感光基板に露光し、その微細なパターンのレジスト
像の線幅又は位置ずれを直接計測するのではなく、２重
露光によって作られた２つの直線状パターン（エッジ）
の交点の移動量を計測して間接的に線幅や位置ずれ量を
求めようとするものである。

従来、解像力等をチェックするためのラインアンドス
ペースパターンは、線幅を、例えばウェハ上で0.1μｍ
ずつかえた複数組をレチクル上に形成しておき、このラ
インアンドスペースパターンが、どの程度の線幅のとこ
ろまで分離しているかをチェックするように使われてい
た。この場合、ラインアンドスペースの線幅が小さくな
れば小さくなる程、光の回折現象が顕著になって、投影
光学系自体の真の解像力が特定しにくくなっていた。ま
た露光装置の各種精度チェックの際の位置ずれ計測の場
合も、より高分解能な計測が必要なときは、レジスト像
自体の線幅を細くする等の必要性があった。

このように、もともと細い線幅のパターンをレチクル
に形成しておき、そのパターンを感光基板に露光する方
式は、それだけレチクルパターンからの回折光の回折角
が大きくなって、投影レンズへ入射する回折光成分が減
少するため、感光基板上に形成されるレジスト像の像質
を悪化させることになる。

本発明では、第１、第２の直線状パターンを、例えば
鋭角で交差するように２重露光する方法を採るため、第
１、第２の直線状パターンの重ね合わせで生じるくさび
状レジスト像は、もともとくさび状のレチクルパターン
（このパターンからは回折角の大きい高次回折光が発生
する）を露光して得られるレジスト像にくらべて、高次
回折光の影響を受けなくなり、像質が向上する。

〔実施例〕

次に本発明の各実施例を説明するが、その前に本実施
例の方法に好適に使用されるステッパーの構造を第２図
を参照して簡単に説明する。テストレチクル、又はデバ
イスレチクル（以下単にレチクルＲと呼ぶ）は、ｘ、
ｙ、θ方向に微動するレチクルステージRSに保持され
る。レチクルＲの下面にはパターン領域PAが形成され、
コンデンサーレンズ系CLを含む照明光学系からの露光光
の照射により、この領域PAの像が投影レンズPLを介して
感光基板としてのウェハＷ上の１つのショット領域に結
像投影される。投影レンズPLは少なくともウェハ側がテ
レセントリック系となっており、投影レンズPLの瞳（入
射瞳、又は射出瞳）ePには照明光学系によって光源像が
形成される。

さて、レチクルステージRSは、レチクルＲのアライメ
ントマークを観察するレチクルアライメント用の顕微鏡
１、マーク像の光電的処理回路（レチクルアライメント
系）２、レチクルアライメント制御回路３、及びレチク
ルステージ駆動系４を介して所定の位置、例えばパター
ン領域PAの中心点が投影レンズPLの光軸を通る位置に自
動的にアライメントされる。

一方、ウェハステージSTは、レーザ干渉式測長器（以
下干渉計に呼ぶ）６により２次元的な座標値が逐次検出
され、この座標値に基づいてウェハステージ制御回路７
がｘ、ｙ駆動モータ５をサーボ制御することで0.02〜0.
04μｍ程度の精度で正確に位置決めされる。

ウェハステージSTのステッピングやアライメントのた
めの移動は、全て主制御系８からの指令に基づいて制御
される。この主制御系８は干渉計６からの座標計測値も
入力し、各種アライメントの際のウェハの位置をモニタ
ーする。

さて、第２図に示した装置では、ウェハＷ上のアライ
メントマーク、又はレジスト像を検出するために２種類
のウェハマーク検出系が設けられている。１つは、対物
レンズ10を介して投影レンズPLにHe−Neレーザ光等の非
感光波長のビームを入射させてウェハＷ上にスポット光
（微小な円形又はスリット状）を形成するとともに、ウ
ェハＷ上のマーク（レジスト像）からの光情報を投影レ
ンズPL、対物レンズ10を介して光電検出するTTL（スル
ー・ザ・レンズ）方式のウェハアライメント系11であ
る。このTTLアライメント系11による光電信号は、スポ
ット光に対してウェハＷ（ウェハステージST）を一方向
にスキャンさせることでマーク波形となって信号処理回
路12に入力する。信号処理回路12は、TTLアライメント
系11からの光電信号波形のレベルを、干渉計６からの位
置計測パルス（例えば0.01μｍ毎に１パルス）信号に応
答してアナログ−デジタルサンプリングし、内部のメモ
リに格納する。そして記憶された信号波形のプロフィー
ルからマーク（又はレジスト像）の特徴的な部分（パタ
ーンエッジ等）の位置を求め、その位置情報を主制御系
８へ出力する。

もう１つのウェハマーク検出系は投影レンズPLの外側
に固定配置された対物レンズ14を介してウェハＷ上のパ
ターン（マーク、レジスト像等）を観察するoff−Axis
方式のウェハアライメント系15である。

ウェハアライメント系15には、レジスト層に対して非
感光性で、比較的ブロードな波長分布をもつ照明光源
（タングステンランプ、水銀ランプ等と色フィルターと
の組み合わせ）がウェハ上のパターン観察用の自己照明
系として組み込まれているとともに、単一波長、もしく
は互いにわずかに異なる複数の波長のコヒーレントビー
ムのスポット光（微小円形又はスリット状）を対物レン
ズ14を介してウェハＷ上に集光するためのレーザビーム
送光系も組み込まれている。

観察用の自己照明系を用いた場合は、ウェハＷ上のレ
ジスト像やマークは、対物レンズ14を介してアライメン
ト系15内に設けられたiTVカメラによって明視野像、も
しくは空間フィルター（正反射光カット）を介した暗視
野像として撮像面に結像し、その画像信号波形が、信号
処理回路16に出力される。またレーザビーム送光系を用
いた場合は、TTLアライメント系11と同様に、ウェハス
テージSTをスキャンさせてウェハＷ上のマークやレジス
ト像からの光情報（散乱光、回折光等）を対物レンズ14
の瞳と共役に配置された光電素子（フォトマルチプライ
ヤー、シリコンフォトダイオード等）で受光し、ステー
ジスキャンに伴なう光電信号波形を干渉計６からの位置
検出パルスに同期してメモリに取込み、その波形情報を
信号処理回路16に出力する。信号処理回路16は画像信号
又は光電信号の波形を解析して、マーク、又はレジスト
像の特徴的な部分の位置を検出し、その位置情報を主制
御系８へ出力する。

さて、第３図は本発明の実施例による方法を実行する
ために用意されたテストレチクルＲのパターン配置を示
す平面図である。テストレチクルＲの３辺には、第２図
中のレチクルアライメント系２によって検出されるレチ
クルアライメントマークRM₁、RM₂、RM₃が形成され、こ
の３ケ所のマークRM₁、RM₂、RM₃を基準としてレチクル
Ｒの中央に矩形のパターン領域PAが形成される。本実施
例ではパターン領域PAの中心部、４隅、及び４辺の中央
部の計９ケ所にマーク領域MA₁、MA₂、MA₃、MA₄、MA₅、M
A₆、MA₇、MA₈、MA₉が形成される。パターン領域PAの中
心部のマーク領域MA₅を中心に、各マーク領域はＸ方向
にピッチSxで配置され、ｙ方向にピッチSyで配置され
る。そして中心部のマーク領域MA₅には、ｘ軸に対して
右上がりの直線状パターン群TP₁と、ｘ軸に対して左上
がりの直線状パターン群TP₂の一対が形成される。その
他のマーク領域MA₁〜MA₄、MA₆〜MA₉の夫々には、マーク
領域MA₅内のパターン群TP₁、TP₂と同じものをｙ方向に
入れ替えて形成してある。第３図では代表してマーク領
域MA₁のみの直線状パターン群TP₁、TP₂を示してある。

尚、第３図のようなパターン配置のテストレチクルＲ
は、投影露光視野内の９ケ所での解像力（線幅）をチェ
ックすることが可能であるが、マーク領域をさらに任意
の位置に設定してパターン群TP₁、TP₂を形成すること
で、任意の位置での解像力がチェックできる。また直線
状パターン群TP₁、TP₂は予め決まった線幅のライン・ア
ンド・スペース状（ピッチは必らずしも1:1である必要
はない）に形成され、その長手方向（ほぼｘ方向）は数
十μｍ〜100μｍ程度もあれば十分である。さらに１つ
のマーク領域内に形成するパターン群TP₁、TP₂のｙ方向
の間隔も任意のものでよいが、設計上予め求めておく必
要がある。ここではパターン群TP₁、TP₂のｙ方向の間隔
をDyとする。

第１図（ａ）、（ｂ）はそれらパターン群TP₁、TP₂の
詳細な形状を示す平面図である。パターン群TP₁は、ｘ
軸に対して角度θ/2だけ右上りの幅ｌで長さＨの３本の
線状遮光パターンMa、Mb、Mcを透明部に間隔ｌで配列し
たものである。パターン群TP₂は、ｘ軸に対して角度θ/
2だけ左上り（右下り）の幅ｌで長さＨの３本の線状遮
光パターンNa、Nb、Ncを透明部に間隔ｌで配列したもの
である。ここでパターン群TP₁、TP₂の中心位置は、それ
ぞれ、線状パターンMb、Nbの長手方向の中心点Q₁、Q₂と
し、これら中心点Q₁、Q₂のテストレチクルＲ上でのｘ座
標値は、１つのマーク領域内においては一致しており、
ｙ座標値はDyだけ差があるものとする。

ここで直線状パターン群TP₁、TP₂の成す角度はθであ
り、原理的にはこの角度θが一定であればよい訳である
が、後の計測の便を考えると、はじめから、パターン群
TP₁、TP₂をｘ軸に対して一定の角度±θ/2（ｘ軸を基準
に反時計回りを正）だけ傾けておいた方がよい。

次に本発明の第１の実施例による線幅測定の方法を説
明するが、この方法を実施するのに好適なリソグラフィ
システムについて第４図を参照して説明しておく。第４
図は第２図に示したステッパー本体100とコータ・デベ
ロッパー（レジスト塗布部と現像部を一体にもつ装置
で、以下C.D.と呼ぶ）120とをインラインで結合した様
子を示し、C.D.120に本実施例の方法の実施を効率よく
行なうための改良がなされている。まず、これから露光
しようとするウェハはC.D.120の位置F₁に載置された
後、レジスト塗布、乾燥部121をへて、バッファ位置F₂
で待期する。ステッパー本体100が露光動作を始める
と、ウェハは位置F₂からステッパー100のロードポジシ
ョンF₃に搬送され、ウェハステージST上に受け渡され、
露光が行なわれる。露光後のウェハはステージSTから取
り出され、アンロードポジションF₄をへて、C.D.120の
分岐ポジションF₅を通って現像部122へ送られ、ここで
現像されたウェハはC.D.120のテイク・アウトポジショ
ンF₆に保存される。ここで特別に改良した点は、レジス
ト塗布部121と現像部122との間にリニアなガイドレール
123を設け、このガイドレール123に沿って、ウェハを保
持して一次元に移動する搬送アーム124を設けたことで
ある。アーム124は、現像部122から出てきたウェハを保
持した状態で所定量をもち上げ、ガイドレール123に沿
って第４図中で右方へ移動し、そのウェハを分岐ポジシ
ョンF₅に受渡す。このためアーム124は上下動、回転運
動可能に構成されている。分岐ポジションF₅に受け渡さ
れた現像済みウェハは、ポジションF₅からバッファ位置
F₂へ搬送され、再びステッパー本体100へローディング
される。

従って、このようなC.D.120とインラインを組むこと
によって、露光後に現像したウェハをただちにステッパ
ー本体100へ戻し、レジスト像の観察や各種計測をステ
ッパーのアライメント系を用いて実施することができ
る。

第１の実施例さて、第３図に示したテストレチクルＲを第２図のス
テッパー本体100のレチクルステージRSにセットし、レ
チクルアライメント系２により、テストレチクルＲを所
定の位置にアライメントする。ステッパー100は予め定
められている露光シーケンスに従って、ステップアンド
リピート方式でテストレチクルＲのパターン領域PAの投
影像をウェハＷ上のレジスト層に順次焼き付けていく
（ファーストプリント）。このとき、ウェハＷ上の１つ
のショット領域には第３図に示した９ケ所のマーク領域
MA₁〜MA₉がレジスト層に潜像として転写される。次に今
露光を行なった各ショット領域に対して同一のテストレ
チクルＲを用いて重ね焼き（セカンドプリント）を行な
う。この時、初めに露光したショット領域に対して、こ
れから投影しようとするパターン領域PAの投影像をｙ方
向にｍ・Dy（ただしｍは投影レンズPLの縮小率で1/5、1
/10等）だけ正確にずらして重ね合わせ露光を行なう。
この操作によって、ウェハの１つのショット領域内のレ
ジスト層には、９ケ所のマーク領域MA₁〜MA₉の夫々にお
いて、パターン群TP₁とTP₂とが第１図（ｃ）のように２
重露光された潜像が形成される。尚、ここでファースト
プリント時とセカンドプリント時とで、ステッパー本体
100はほぼ同一の露光量でシャッター制御を行なうもの
とする。

その後、このウェハＷをC.D.120へ送り、所定の現像
工程をへてから搬送アーム124によりステッパー本体100
へ戻し、ウェハステージST上に載置する。そして、例え
ばoff−Axis方式のウェハアライメント系15の対物レン
ズ14の視野内にウェハＷ上にレジスト像（微小凹凸のパ
ターン）となって現われた第１図（ｃ）のくさび状のパ
ターンを位置決めし、iTVカメラを介してテレビ画面上
で観察する。

このときテレビ画面上には第１図（ｃ）中に斜線部で
示したくさび状ターンIR₁、IR₂、IR₃が映像化される。
くさび状パターンIR₁、IR₂、IR₃は本実施例の場合は２
重露光によって全く露光されなかった部分であり、レジ
スト層がポジレジストのときはくさび状パターンIR₁、I
R₂、IR₃の形でレジスト層が残って凸部となり、ネガレ
ジストのときはくさび状パターンIR₁、IR₂、IR₃の形で
レジスト層が除去され凹部となる。

上記off−Axis方式のアライメント系15が第１図
（ｃ）のようなくさび状パターンIR₁、IR₂、IR₃のｘ方
向の長さLa、Lb、Le、Lfを計測できる構成になっている
場合は、その長さ寸法を精密に測定し、前もって測定し
ておいた線状パターンのレジスト像における幅のデータ
（基準値）との関係から、実際に露光された線状パター
ンの線幅を演算する。

ここで第５図を参照して線幅変化を求める原理を説明
する。第５図はレチクルＲ上の線幅ｌの直線状パターン
Maの投影像Ma′と直線状パターンNaの投影像Na′とが重
なった一部分を示す図で、レジスト層に形成されるべき
理想的な線幅をｌ′とする。

２本の像Ma′、Na′が交わる角度はθであり、理想的
な線幅ｌ′に対してともに２Δｌだけ変化したレジスト
像が形成されたものとする。

線幅ｌ′の状態では、２本の投影像Ma′、Na′の内側
のエッジは交点V₁で交わり、線幅がｌ′からｌ′＋２Δ
ｌに変化した状態では、交点V₂で交わり、幾何学的な交
点はV₁からV₂へ距離C_Tだけ移動する。

距離C_Tと交差角度θとの関係は、第６図に簡単に示す
ように、線幅変化量Δｌを変数とした三角関数で表わさ
れ、（１）式のように表わされる。

ところが実際にレジスト像となったときは、幾何学的
な交点V₁、V₂の部分（くさび先端部）は多少まるめられ
るため、くさび状のレジスト像の先端U₁、U₂はそれぞれ
交点V₁、V₂から距離Ｄだけずれた位置に形成される。し
かしながら、先端U₁、U₂の距離C₀は一定の範囲内ではC₀
＝C_Tが正確に再現される。第５図は、くさび状パターン
の１つの頂角に着目したものであるが、第１図（ｃ）に
示したレジスト像のくさび状パターンIR₁の場合は、ｘ
方向に左右対称形であるため、線幅変化がおこると、両
側の頂角として形成されるくさび先端部は互いに逆方向
に移動することになる。

そこで理想的な線幅ｌ′でレジスト像が形成されてい
るときのくさび状パターンIR₁のｘ方向の長さLaをａ、
線幅変化量をΔｌとすると、この線幅変化によるパター
ンIR₁の長さ変化量Δａは、（１）式をもとに、（２）
式で現わされる。

ここで正負の符号は、長さａが本来の値よりも短い
（Δａが負）ときは線幅変化量２Δｌだけ線幅の絶対値
が太くなったことを現わす。またこの（２）式は（３）
式のように変形できる。

このことから、適当な直線状のレジスト像のパターン
線幅をl₀とし、そのときのくさび状パターンIR₁の長さ
寸法Laがa₀であることを予め基準データとして記憶して
おけば、形成されたくさび状パターンIR₁の長さａ′を
実測し、次の（４）式に代入することで、その直線状パ
ターンのレジスト像の線幅ｌ′を求めることができる。

ここで線幅l₀に対する長さa₀を求めておくことは、第
５図で示した幾何学的な交点V₁（V₂）と実際のくさび先
端U₁（U₂）の距離Ｄを求めることに相当する。

この距離Ｄは、２重露光する際の露光量、投影レンズ
PLとウェハＷの焦点ずれ等の要因によって多少変化し得
るが、１回目の露光と２回目の露光とで露光条件（露光
量、焦点合わせ等）を同一にしておけば、同じ厚さのレ
ジスト層に対してはほぼ一定値になる。

また線幅測定にあたって、第１図（ｃ）中のくさび状
パターンIR₂（又はIR₃）を用いることもできる。このこ
とを第７図を参照して説明する。第７図（ａ）は２つの
直線状パターン群TP₁、TP₂が理想的な位置関係で重ね合
わせ露光されたときのくさび状パターンIR₂の様子を示
し、このパターンIR₂のｘ方向の寸法Leを実測値e₁とし
て求めれば、先の各式に基づいて容易に線幅を知ること
ができる。ところがこの場合、２つの直線状パターン群
TP₁、TP₂の重ね合わせがｘ、又はｙ方向にy₁からy₂にず
れて、第７図（ｂ）のようになると、線幅変化が零であ
るにもかかわらず、くさび状パターンIR₂はIR₂′のよう
に寸法Leはe₁よりも小さな値e₂になってしまう。そこで
くさび状パターンIR₂（又はIR₃）単独で線幅を求めよう
とする場合は、くさび状パターンIR₂′のｙ方向の幅y₂
と長さe₂を実測し、重ね合わせのずれ量Δｙ＝y₁−y₂を
求め、この位置ずれ量Δｙに起因したくさび先端の移動
量を算出する。

そして、この量Δｅだけ実測値e₂を補正してから先の
（４）式と同様にして線幅を求めればよい。また２ケ所
のくさび状パターンIR₂、IR₃に着目した場合、重ね合わ
せ露光時にパターン群TP₁とTP₂が本来の位置からｘ、又
はｙ方向にずれて重ね焼きされると、左側のレジスト像
としてのくさび状パターンIR₂の寸法Leと、右側のくさ
び状パターンIR₃の寸法Lfとは相補的な関係で長さ変化
する。すなわち、パターンIR₂の寸法LeがΔｅだけ短く
なると、パターンIR₃の寸法LfがΔｅだけ長くなる。

そこで２つのくさび状パターンIR₂、IR₃の寸法Le、Lf
を実測して、その和をくさび状パターンの長さとして求
めるようにすれば、重ね合わせ時の位置ずれの影響はキ
ャンセルされ、その和の値（Le＋Lf）は線幅変化のみに
応じて変化する値となる。

以上のことからも明らかなように、第１図（ｃ）にお
いてくさび状パターンIR₂、IR₃の寸法Le、Lfを計ってそ
の和を求めることは、２つのパターンIR₂とIR₃の先端の
間隔距離Lbを計ることと同等のことであり、距離Lbを実
測してもよい。

このように、角度θで交差する２本の直線状パターン
（暗部又は明部）が完全に重なってできる平行四辺形の
長さ寸法においては、重ね合わせ露光時の位置ずれの影
響が除かれ、その長さ寸法を変化させる要因は線幅変化
のみとなる。

また、予めわかっている線幅l₀に対応したくさび状パ
ターンIR₁の長さa₀を求め、C_T≒C₀の関係から、実測し
た長さａ′と長さa₀とを使って任意の線幅ｌ′を求める
だけでなく、いくつかの線幅l₁、l₂…に対する長さa₁、
a₂…を予め求め、このデータから線幅ｌの変化とくさび
状パターンの寸法Laの変化との関係を解析しておいて、
この関係を参照して、実測した長さａ′から線幅ｌ′を
求めてもよい。さらに求めるべき線幅を持つパターンを
レジスト層につくるレチクル上のパターンと、２重露光
される２つのパターン群TP₁、TP₂とは必らずしも同一の
もの、あるいは同一寸法の別のパターンである必要はな
い。

尚、第１図（Ｃ）のようなくさび状のレジスト像は、
第１図（ａ）、（ｂ）に示した３本の直線状パターンで
形成することに限られるものではなく、パターン群T
P₁、TP₂として少なくとも１本の直線状パターンがあれ
ば十分である。

ただし、重ね合わせすべき２つのパターン群TP₁とTP₂
とでは、直線状パターンの本数は揃えておいた方がよ
い。

またレジスト像として形成されたくさび状パターンIR
₁、IR₂、IR₃の長さを計測する手段は、第２図に示した
露光装置のアライメントセンサーを用いてもよいし、又
は別の測定装置を用意してもよい。

そこで、ウェハ上で線幅0.8μｍのライン・アンド・
スペースの繰り返しパターンのレジスト像を第２図のよ
うな投影露光装置で転写したときの線幅測定の実験例を
述べる。

投影露光装置は、露光光の波長がｇ線で、投影レンズ
の開口数（N.A.）が0.45のものを使用し、ベアシリコン
基板（ウェハ）に1.0μｍ厚にポジレジストを塗布した
ものを用意し、テストレチクルＲ上の直線状ターン群TP
₁、TP₂は、ウェハ上で0.8μｍの線幅となるようなライ
ン（暗部）がウェハ上で0.8μｍの幅となるように５本
並べたパターンとし、パターン群TP₁、TP₂の成す角度θ
が３゜になるようにして、上述のように重ね焼きを行な
った。この重ね焼きの際、重ね合わせすべきショットに
対しては、１回目の露光量と２回目の露光量とが同一に
なるようにしたままで、ショット毎にそれぞれの露光量
を一緒に（例えばシャッター時間にして10mSecずつ）変
化させて複数のショットの夫々に重ね合わせ露光を行な
った。その後、第４図に示したようなC.D.120により現
像を行ない、基板上に形成された第１図（ｃ）のような
レジストパターンを、光学顕微鏡を用いて拡大し、iTV
カメラで受像して観察した。

ここではレジストパターンのうち、くさび状パターン
IR₁の長さ寸法Laを、それぞれの露光量変化に対応して
求めた。

同時に、くさび状パターンIR₁の寸法Laが20μｍ
（a₀）のとき、レジストパターンの線幅（ライン幅）が
0.78μｍ（l₀）であることを電子ビーム測長機（SEM方
式）により基準データとして求めた。

そして、くさび状パターンIR₁の長さ寸法Laが、22.5
μｍ（ａ′）となっていることを光学顕微鏡で計測し、
そのくさび部分をつくっている線状パターンの線幅を電
子ビーム測長機で実測したところ、0.847μｍになって
いた。

一方、上記（４）式にθ＝３゜、a₀＝20μｍ、l₀＝0.
78μｍ、ａ′＝22.5μｍを代入して計算すると、線幅値
（ｌ′）として0.845μｍの値が得られ、これは電子ビ
ーム測長機による実測値とよく一致していることがわか
った。

また、シリコン基板上に１μｍの厚さでアルミニウム
をスパッタしたウェハに、５μｍ厚にポジレジストを塗
布し、上記の露光条件と同じに重ね焼きを行なったとこ
ろ、電子ビーム測長機による線幅実測値と（４）式によ
る計算値とがよく一致していることが確認された。

以上の実施例によれば、テストレチクルＲに設けた直
線状パターン群TP₁とTP₂との重ね焼きを、露光量を変化
させつつ実行し、現像後にくさび状パターンの長さ寸法
Laを、その露光量の変化毎に実測して、各露光量毎の線
幅値（ｌ′）を求めれば、最適な露光量（例えばシャッ
ター時間）を迅速に求めることができる。

第２の実施例第３図に示したテストレチクルＲのパターン配置から
も明らかなように、直線状パターン群TP₁とTP₂の重ね合
わせは、１ショット領域内で９ケ所（MA₁〜MA₉）にでき
ることから、その９ケ所の各々におけるくさび状パター
ンの長さ寸法を計測して線幅を算出することで、投影レ
ンズPLの露光視野内での像面傾斜や像面湾曲を検査する
こともできる。

そのためには、ステップアンドリピート方式で重ね焼
きする際、各ショット毎には露光量を一定にしておき、
ショット毎にフォーカス位置（投影レンズPLとウェハＷ
の間隔）を、例えば0.2〜0.5μｍずつ変えていくように
すればよい。そして、各ショット内で同一の位置のくさ
び状パターンIR₁（又はIR₂、IR₃）の長さを計測して、
フォーカス位置の変化に対する線幅の変化を求める。こ
れをショット内の９ケ所の夫々について実施すると、例
えば第８図のような特性グラフが描ける。第８図で横軸
は算出した線幅値ｌ′、縦軸はフォーカス位置Ｚを表わ
す。実線で示した曲線G₁はショット領域の中心のマーク
領域MA₅での特性を示し、他の破線で示した曲線G₂、G₃
は他のマーク領域での特性を示す。曲線G₁上で線幅値
ｌ′が最も小さくなったフォーカス位置Ｚがショットセ
ンターでのベストフォーカス点であり、同様に曲線G₂、
G₃上で最も線幅値が小さくなったフォーカス位置Z₂、Z₃
が、そのショット内の計測点でのベストフォーカス点で
ある。ショットセンターのベストフォーカス点Z₁に対す
る他の点のベストフォーカス点Z₂、Z₃等を比較すること
で、像面傾斜、像面湾曲等が検査できる。この検査は第
２図、第４図に示したステッパー100を用いて自動的に
実行することも可能であるが、このことは後で詳述す
る。

第３の実施例上述の実施例では、第３図に示したように、ほぼｘ方
向にのみ伸びた直線状パターン群TP₁、TP₂を用いるもの
とした。一般にこの種の投影レンズは極めて高い解像力
を有するが、露光視野内の軸外の任意の像高点では、そ
の解像力は等方的に一定ではなく、わずかながら異なっ
た値（例えば0.1μｍ以下）を示すことがある。これは
投影レンズのディストーションの一種である。

そこで、露光視野内でのある点について、２次元
（ｘ、ｙ方向）の線幅測定を行なうのに好適なレチクル
Ｒのパターンを、第９図を参照して説明する。

第９図は第３図に示したテストレチクルＲの各マーク
領域MAn内に形成されるパターンを示す。直線状パター
ン群TP₁、TP₂の形状、交差角度は、いままで説明したも
のと全く同じであるが、その中心Q₁、Q₂がｘ方向にKx、
ｙ方向にKyだけずれるように配列され、中心Q₁とQ₂を結
ぶ線分を、ｘ、ｙ軸の夫々に対して45゜となるように、
すなわちKx＝Kyとなるように、マーク領域MAn中の斜め
右下の部分に形成しておく。そして、ｘ方向の線幅測定
に使うための２つの直線状パターン群TP₃、TP₄を、45゜
の中心線ｊに関して直線状パターン群TP₁、TP₂の夫々と
線対称に配置する。従ってパターン群TP₃、TP₄の相対的
な交差角度はパターン群TP₁、TP₂と同様にθとなり、パ
ターン群TP₃、TP₄の各中心Q₃、Q₄を結ぶ線分もｘ、ｙ軸
に対して45゜で、中心Q₃、Q₄はｘ、ｙ方向にKx、Kyだけ
ずれている。

このようなマーク領域MAnを設けた場合、１回目の露
光に対して２回目の露光は、ウェハＷ上の重ね合わせ露
光すべき１つのショット領域（１回目の潜像が形成され
ている）と、マーク領域MAnの投影像とを相対的にｘ、
ｙ軸に対して45゜方向に（Kx、Ky）だけずらすようにす
ればよい。

従って、ｍを縮小率とすると、２回目の重ね焼きのた
めのステッピング座標値を、１回目のステッピング座標
値に対して（ｍ・Kx、ｍ・Ky）だけオフセットさせてお
けばよく、これはステッパー100の主制御系８によって
自動的に実行可能である。あるいは、ステッピング座標
は変えないで、レチクルＲを保持するレチクルステージ
RSをｘ、ｙ方向に（Kx、Ky）だけ駆動系４によって移動
させてから、２回目の露光を行なってもよい。

尚、第９図に示した各直線状パターン群の配置は、第
３図の場合と同様に、マーク領域MA₁〜MA₄、MA₆〜MA₉の
夫々については同一にし、中心のマーク領域MA₅につい
ては、パターン群TP₁とTP₂の配置、及びパターン群TP₃
とTP₄の配置を入れかえておくとよい。これは後述する
各種精度チェックのための重ね焼きの操作において極め
て有効だからである。

第４の実施例いままで説明した実施例では、テストレチクルＲ上
に、互いの交差角度がθとなるような２組の直線状パタ
ーンを予め設けて重ね焼きを行なったが、単一の直線状
パターンのみを用いても、同様に重ね焼きによるくさび
状パターンIR₁（IR₂、IR₃）を形成することができる。
第10図は、そのために必要なマーク領域MAn中の直線状
パターン群TPの配列の一例を示し、第11図はその重ね焼
きを実行するのに好適なステッパー本体のレチクルステ
ージRS付近の構成を示す。まず、テストレチクルＲ内の
各マーク領域、特に中心のマーク領域MA₅以外のところ
に、第10図に示すように、十分長い直線状パターン群TP
を形成する。

このパターン群TPは、ライン・アンド・スペースの本
数を多くする（もちろん１本でも可能である）ととも
に、その中心点Q₀とレチクルＲの中心RCを結ぶ線分に対
して直交する方向に伸びるように形成される。従って、
各マーク領域MAn毎に直線状パターン群TPの長手方向は
ｘ、ｙ軸に対してまちまちの角度になる。

尚、中心のマーク領域MA₅については、直線状パター
ン群TPの方向性を任意に定めてよいが、好ましくはｘ方
向に伸びた直線状パターンとする。このようなテストレ
チクルＲを、第11図のようにレチクルステージRS上にセ
ットし、まずレチクルアライメント系２を用いて、レチ
クルマークRM₂、RM₃を検出して、ｘ、ｙ方向及び回転方
向について正確にレチクルＲを位置決めする。この実施
例では、レチクルステージRSの位置は、３つの干渉計2
0、21、22で逐次検出されるように構成し、干渉計20、2
1によって、レチクルステージRSの回転量とｙ方向の変
位量を計測し、干渉計22によってｘ方向の変位量を計測
する。

レチクルの位置決めが完了すると、駆動系４は干渉系
20、21、22による各計測値を初期値として保持し、この
初期値に対してテストレチクルＲが第10図に示すよう
に、ほぼ−θ/2だけ回転するように、レチクルステージ
RSを干渉計20、21、22の計測値に基づいてサーボ制御す
る。この際、本実施例では、レチクルＲの中心RCを原点
としてレチクルステージRSを回転させるものとする。ま
た、その回転量は正確に−θ/2である必要はない。レチ
クルＲが負方向に回転し終ったら、その時の回転位置を
干渉計20、21から読み取り、第１の回転角α_１として記
憶した後、１回目の露光を行なう。

そして２回目の露光の際は、レチクルステージRSを初
期位置からほぼ＋θ/2だけ回転させた後、その時の回転
位置を第２の回転角α_２として記憶してから重ね焼きを
行なう。この場合、１回目と２回目の露光において、ス
テッピング位置は同一でよい。

以上の操作によって、ショット領域内の各マーク領域
MAnに対応する位置には、投影レンズの露光視野（円
形）内で接線方向に伸びるくさび状パターンIR₁（IR₂、
IR₃）が形成され、露光視野内で放射方向の線幅測定が
可能となる。線幅測定は第１図（ｃ）の場合と同様にく
さび状パターンIR₁の長さ寸法Laを実測して、（４）式
から求めればよい訳だが、交差角度θについては、重ね
焼きの際に記憶した第１の回転角α_１と第２の回転角α
_２の差（α_１−α_２）を代入することになる。

尚、第11図に示すように、干渉計20、21、22を有する
レチクルステージRSが設けられたステッパーでは、第３
図、第９図のようなテストレチクルＲを用いた重ね焼き
の際に、レチクルステージRSを極めて正確に距離Dy、又
は（Kx、Ky）だけ移動させることができるので、１回目
と２回目の露光において、ことさらステッピング位置を
変えなくてもよいことは明らかである。

第５の実施例次に、重ね合わせ露光を使った位置ずれ計測を説明す
るが、この位置ずれ計測の手法はステッパーの各種精
度、すなわちウェハステージSTのステッピング精度、ア
ライメント系を用いた位置合わせ（重ね合わせ）精度、
投影レンズのディストーション（倍率誤差も含む）等を
検査するのに極めて有効であり、ステッパー自身が、そ
れら精度を自己診断して精度管理の最適化を実現するた
めにも使用可能である。

まず、第12図を参照して、その原理を説明する。第12
図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１図（ａ）、（ｂ）に
示したのと同様の直線状パターン群TP₁、TP₂を示し、互
いの交差角度はθである。ただし直線状パターン群T
P₁、TP₂の長さＨは、ここでは第１図の場合の丁度半分
であるものとする。

この２つのパターン群TP₁、TP₂は、例えば同一レチク
ル内に所定の間隔をあけて設けられている。

第12図（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）は、２つのパターン群
TP₁、TP₂を２重露光した場合であり、ウェハステージS
T、又はレチクルステージRSによる所定量（Dy、Kx、Ky
等）の位置ずらしを伴ったものである。第12図（ｃ）は
位置ずらしによって２つのパターン群TP₁、TP₂がｘ、ｙ
方向の夫々について正確に重ね合わされた状態（ずれ量
Δｘ＝Δｙ＝０）を示し、この時ウェハＷのレジスト層
に形成されるくさび状パターンIR₂、IR₃は第12図（ｄ）
のようになる。第１図の場合は、中央に平行四辺形状の
くさび状パターンIR₁が存在したが、ここでは直線状パ
ターン群TP₁、TP₂の長さＨを半分にしたため、第１図
（ｃ）で示した左右のくさび状パターンと同形のものだ
けが形成される。第12図（ｄ）の場合は位置ずれ量は零
であるから、左右のくさび状パターンIR₂、IR₃のｘ方向
の寸法Le、Lfは等しくなる。しかし、第12図（ｅ）に示
すように、２重露光時に２つのパターン群TP₁、TP₂が相
対的にｙ方向のみに誤差ΔＹをもって重ね合わされたも
のとすると、現像後のくさび状パターンIR₂の寸法Le
は、第12図（ｆ）に示すように位置ずれ量が零だったと
きにくらべてΔLx/2だけ短くなり、くさび状パターンIR
₃の寸法LfはΔLx/2だけ長くなる。もちろん、誤差ΔＹ
の方向によっては長短関係が逆になることもある。従っ
て、例えば寸法LeとLfの差を求め、その差が正か負かに
よって、誤差ΔＹの正負を知ることができる。

また、２重露光時に、２つのパターン群TP₁、TP₂が相
対的にｘ方向のみに位置ずれを起した場合は、第12図
（ｇ）、（ｈ）に示すように、左右のくさび状パターン
IR₂、IR₃は同量だけ寸法変化するため、寸法Le、Lfの差
は零のままである。

このため、第12図（ａ）、（ｂ）のように、ほぼｘ方
向に伸びた２つの直線状パターン群TP₁、TP₂による２重
露光では、重ね合わせ時のｙ方向の誤差ΔＹ成分のみが
判読できる。従って、２次元方向について位置ずれ計測
をしたい場合は、第９図に示したように、２方向につい
てそれぞれ直線状パターン群を用意しておけばよい。

さて、第12図（ｆ）のような左右のくさび状パターン
IR₂とIR₃の寸法Le、Lfを計測した後は、第13図に示した
幾何学的な解析から、次の（５）式によって位置ずれ量
（誤差）ΔＹを求めることができる。

尚、本実施例では露光条件（露光量、フォーカス位
置）や現像条件によって線幅が変化しても、寸法Le、Lf
の変化量は互いに等しくなるため、寸法差ΔLxは変化せ
ず、もっぱら２重露光時の重ね合わせのずれ量のみに比
例するといった特有の効果が得られる。

また、第１図（ｃ）に示したレジスト像においても全
く同様であって、両側のくさび状パターンIR₂、IR₃の寸
法Le、Lfを計測して差を求めれば、位置ずれ量ΔＹが計
算できる。

ここでテストレチクルＲには、例えば第14図（ａ）、
（ｂ）のように、パターン群TP₂とTP₃を互いに90゜で交
差するように配置したマーク領域MApと、パターン群TP₁
とTP₄を互いに90゜で交差するように配置したマーク領
域MAsとが互いに異なる複数の位置に形成される。ここ
で各パターン群TP₁、TP₂、TP₃、TP₄のｘ、ｙ軸に対する
傾きは、第９図の場合と同じとする。また各マーク領域
MAp、MPs内の各直線状パターン群は、第14図（ｃ）、
（ｄ）に示すようにｘ、又はｙ方向にマルチ配列にし
て、くさび状パターン（モアレパターン）IR₂、IR₃があ
る繰返し周期で整列した回折格子状となるようにしても
よい。

さて、第15図はステッパーのステッピング精度の測定
方法を説明する図である。

第15図（ａ）は１回目の露光による１つのショット領
域SA₁を示し、ショット内でｘ方向にX₁だけ離れた２つ
の位置Ｊ、Ｋ、すなわち第３図に示したレチクルＲのパ
ターン中でマーク領域MA₄とMA₆に対応する位置に、それ
ぞれ第14図（ａ）、（ｂ）に示したマーク領域MAp、MAs
の潜像を形成する。１回目の露光後、ウェハステージST
をｘ方向にX₁だけ正確にステッピングさせてから、２回
目の露光を行なう。すると、ショット領域SA₁内の位置
Ｋに作られたマーク領域MAsの潜像の上に、レチクルＲ
上のマーク領域MApの投影像が２重露光される。この様
子を第15図（ｂ）に誇張して示す。第15図（ｂ）で、破
線で示した２回目のショット領域SA₂′は、理想的にス
テッピングが行なわれ、ステップエラー（ΔＸ、ΔＹ）
が零の場合である。もしステッピングエラーが生じる
と、２回目のショット領域SA₂は位置Ｋでわずかなｘ、
ｙ方向の位置ずれ量ΔＸ、ΔＹとなって現われる。

そこで２重露光後のウェハを現像すると、位置Ｋにで
きたマーク領域MAsのレジスト像MAs′には、パターン群
TP₃とTP₄の重ね合わせによるくさび状パターンIRxと、
パターン群TP₁とTP₂の重ね合わせによるくさび状パター
ンIRyが、第12図（ｆ）のように形成される。このくさ
び状パターンIRx、IRyから、第12図で説明したように寸
法Le、Lfの差ΔLxを求めれば、（５）式に基づいてそれ
ぞれｘ方向とｙ方向の位置ずれ量ΔＸ、ΔＹが計算でき
る。

同様にショット領域内の上下（ｙ方向）２ケ所にY₁だ
け離してマーク領域MAp、MAsを設けておけば、ｙ方向の
ステッピングエラーが検査できる。

尚、第３図にも示したように、ｘ方向、及びｙ方向に
X₁（２・Sx）、Y₁（２・Sy）だけ離れたマーク領域は、
それぞれ３組あるので、ショット両域内の３ケ所に２重
露光で作られたくさび状パターンIRx、IRyが形成され
る。例えばｘ方向のステッピングにおいては、第３図中
のマーク領域MA₁とMA₃、マーク領域MA₄とMA₆、及びマー
ク領域MA₇とMA₉の夫々が２重露光され、ショット領域SA
₁内でｙ方向にほぼｍ・Sy（ｍは縮小率）だけ間隔をあ
けてくさび状パターンの像MAs′が形成される。そこ
で、これら３組の像MAs′の夫々についてｘ、ｙ方向の
ステッピングエラー（ΔＸ、ΔＹ）を求めて比較する
と、ウェハステージSTのステッピング時のヨーイング
（ｘ−ｙ平面内での微小回転）も検査できる。

第６の実施例次に、投影レンズの倍率誤差やディストーションの検
査方法を第16図を参照して説明する。第16図（ａ）に示
すように、１回目の露光時に、ショット領域SA₁の中
心、すなわち投影レンズPLの光軸AXが通るレチクルセン
ターRC近傍の位置Ｊに第14図（ａ）、又は（ｃ）のよう
なマーク領域MApが露光され、同時にショット領域SA₁の
隅の位置Ｋに第14図（ｂ）又は（ｄ）のようなマーク領
域MAsが露光されるようなテストレチクル（第９図のマ
ーク領域MAnを第３図のように配列したレチクルでも同
様）を用意する。投影レンズに倍率誤差やディストーシ
ョンがあると、本来位置Ｋに露光されるべきマーク領域
MAsは（ΔＸ、ΔＹ）だけずれた位置Ｋ′に露光され
る。そこで２回目の露光時には、位置ＪとＫの設計上の
距離に相当するステップピッチ（X₂、Y₂）だけウェハス
テージSTを移動させ、２重露光を行なう。

このようにすると、ショット領域SA₁の隅にできたマ
ーク領域の像MAs′には、第15図（ｃ）と同じくさび状
パターンIRx、IRyができ、全く同様にして位置ずれ量
（ΔＸ、ΔＹ）を求めることができる。このずれ量（Δ
Ｘ、ΔＹ）は、その点における投影レンズの倍率誤差
量、ディストーション量と等しい。

以上のことを、ショット領域SA₁内の任意の位置で行
なうことで、投影レンズの視野内の光軸AXを中心とした
デイストーション（倍率誤差）量が検査できる。

尚、第16図（ａ）に示したステップピッチ（X₂、Y₂）
は、第３図中に示したマーク領域の間隔（Sx、Sy）に対
して、X₂＝ｍ・Sx、Y₂＝ｍ・Syの関係になっている。ま
た第９図のマーク領域MAnを有するテストレチクルＲの
場合は、中心のマーク領域MA₅と他のマーク領域とで各
直線状パターンの傾きを相補的にしておくだけで、同様
のディストーション計測にそのまま使用できる。

第７の実施例次に、いままで説明してきたくさび状のレジストパタ
ーンIR₁、IR₂、IR₃の長さ寸法をステッパー本体100で自
動計測する例について説明する。

この自動計測には、第２図に示したステッパーに設け
られているoff−Axis方式のウェハアライメント系15とT
TL方式のアライメント系11との２つが使用可能である。
第17図（Ａ）、（Ｂ）は、ウェハアライメント系15によ
るくさび状パターンIR₁の寸法計測の様子を示し、VAはi
TVカメラ（顕微鏡14）による撮像視野であり、Rf₁、Rf₂
は、顕微鏡の観察光路中に設けられて、デバイスウェハ
上のアライメントマークと位置合わせされる平行な線状
の基準マークである。また撮像視野VA内のSL₁、SL₂はiT
Vカメラの走査線である。まず、計測すべきくさび状パ
ターンIR₁の長手方向が走査線SL₁、SL₂と平行になるよ
うに設定し、ウェハステージSTを制御して視野VAの中心
（基準マークRf₁）よりも左側にくさび状パターンIR₁の
像が位置するようにする。そのときのウェハステージST
の位置を干渉計６から読み取り、Xaとして記憶する。信
号処理装置16はiTVカメラからの走査線毎の画像信号を
入力し、垂直方向に加算平均する。このとき、１本の操
作線の画像信号中で、基準マークRf₁よりも左側に何ら
かのレベル変化（エッジ散乱によるレベル低下等）が生
じているときは、その画像信号を順次加算し、レベル変
化がないときは、その画像信号を加算しないように処理
する。例えば第17図（Ａ）で示した走査線SL₁について
は、基準マークRf₁の左側では大きなレベル変化を生じ
ないため、走査線SL₁の画像信号は加算しないようにす
る。一方、走査線SL₂については、基準マークRf₁の左側
で、くさび状パターンIR₁のエッジ（レジスト層の段
差）と交差するため、このエッジ部で散乱が生じて画像
信号のレベルが大きく低下する。従って走査線SL₂のよ
うに、くさび状パターンIR₁上を走査したときの画像信
号は加算される。こうして加算された画像信号は、水平
方向の画素毎に平均値が求められ、第17図（Ａ）の下段
のような信号波形を得る。そしてこの信号波形のレベル
変化から、基準マークRf₁とRf₂のｘ方向の中点と、くさ
び状パターンIR₁の先端との距離ΔP₁を計測する。

次にウェハステージSTをｘ方向に移動させ、第17図
（Ｂ）のようにくさび状パターンIR₁の他方の先端が視
野VA内に位置するように位置決めし、その時のステージ
STの位置をXbとして記憶する。そしてこの場合、基準マ
ークRf₂の右側でくさび状パターンIR₂を走査する走査線
からの画像信号を順次加算して平均化する。これによっ
て第17図（Ｂ）の下段のような信号波形が得られ、基準
マークRf₁とRf₂の中点とくさび状パターンIR₂の他方の
先端との距離ΔP₂を計測する。

そして、計測した各値Xa、Xb、ΔP₁、ΔP₂から（６）
式によって長さLaを算出する。

La＝（Xa−Xb）＋ΔP₁＋ΔP₂ ……（６）ただし、ΔP₁は第17図（Ａ）のようにくさび状パター
ンIR₁の右側の先端部が基準マークRf₁、Rf₂の中心より
右にあるときを正とし、左にあるときを負とし、ΔP₂も
第17図（Ｂ）のようなときは正とし、くさび状パターン
IR₁の左側の先端が基準マーク中心より右にあるときは
負とする。

尚、マニュアルで計測する場合は、基準マークRf₁とR
f₂の中心にくさび状パターンIR₁の左右の先端部が位置
するようにウェハステージSTをｘ方向に移動させたとき
の移動量を求めれば、その移動量が長さLaに相当する。

以上、iTVカメラを用いたウェハアライメント系15に
よるくさび状パターン（レジスト層）の計測では、明視
野観察像を画像信号にしていたが、対物レンズ14の軸外
から斜めに照明光（非感光性の白色光）を落射させ、く
さび状パターからのエッジ散乱光を対物レンズ14を介し
てiTVカメラで観察してもよい。

第18図はTTL方式のアライメント系11によるくさび状
パターンの計測の様子を示す。アライメント系11は先に
も説明した通り、スリット状のスポット光SPを投影レン
ズPLを介してウェハＷ上に投射し、ウェハ上のレジスト
パターンからの戻り光を投影レンズPLの瞳epと共役に配
置した光電素子で受光する方式である。尚、off−Axis
方式のウェハアライメント系15についても、対物レンズ
14を介してウェハ上にスリット状のスポット光を投射し
ている場合は同じ構成にすることができる。

さて、TTLアラメント系11の具体的な構成について
は、例えば特開昭61−128106号公報等に開示されている
ので、ここでは詳細な説明を省略するが、ウェハ上のパ
ターンからの回折光や散乱光を光電検出するものであ
る。

ところでウェハ上に形成されたくさび状パターンI
R₁、IR₂、IR₃は、複数本のライン・アンド・スペース状
のパターン群TP₁、TP₂の２重露光で作られるため、くさ
びの長手方向と直交する方向に関しては、一定の周期構
造となっている。この周期構造を、特開昭61−128106号
公報に開示されているような回折格子マークの周期構造
と同様にしておくと、第18図（ａ）に示すようにｙ方向
に伸びたスポット光SPとくさび状パターンIR₂（長手方
向とｘ軸が一致）とをｘ方向に相対走査したときに、ア
ライメント系11によって受光可能な回折光（±１次、±
２次光等）が発生する。

第18図（ｂ）は、その回折光を受光する光電素子から
の光電信号波形を表わし、信号波形のｘ方向の長さを信
号処理回路12によって計算し、くさび状パターンIR₂の
長さLeとする。尚、くさび状パターンIR₂の各くさび状
パターンのｙ方向のピッチは一定であるが、ｘ方向につ
いては順次デューティ（凹凸の寸法比）が変化するた
め、ｘ方向のスポット走査中は回折効率が変化して、く
さびの先端側では信号レベルが低下する。

以上のように、ステッパーに設けられた各種アライメ
ント系を用いて、くさび状パターンIR₁、IR₂、IR₃の寸
法を自動計測できるようにしておくと、第４図に示した
ようなC.D.120とのインライン化によって、ほぼ無人で
線幅測定や精度検査が可能となる。このため、例えばス
テッパー立上げ時や、処理すべきデバイスウェハのロッ
トが変った時等に、テストレチクルＲと試し焼き用のウ
ェハをローディングし、２重露光を行なって線幅や精度
を自己計測し、以後の実デバイス露光時の基礎データと
して保存しておくことができる。これは所謂、オートセ
ットアップ機能とも呼ばれ、ステッパー等の露光装置の
状態を常に一定に保つ上で極めて有用な機能である。

こうして自動計測によって得られた基礎データは、ス
テッパーのベストフォーカス位置の決定、ウェハ表面と
投影レンズの間隔を計測して焦点合わせを行なうための
フォーカスセンサーのオフセット量の決定、ディストー
ションを考慮したステッピング位置（露光位置）の微小
オフセット量の決定、撮影倍率を微小量だけ調整する機
構（例えば投影レンズ内の空気間隔の圧力制御等）への
オフセット量の決定、あるいは実デバイス製造時の重ね
合わせ誤差に対する補正量の決定等に使われる。

尚、くさび状パターンIR₁、IR₂、IR₃は有機物質であ
るため、紫外域の光を照射して螢光やリン光を発生させ
ることもできる。そこで、現像されたウェハをステージ
STに載置し、ステッパーの露光用照明系等を用いて、テ
ストレチクルのない状態で一定時間だけ露光光（ｇ線、
ｉ線、エキシマレーザ光等）をウェハに照射した後、た
だちにoff−Axis方式のウェハアライメント系15で、螢
光やリン光で発光するくさび状のレジストパターンを光
電検出してもよい。

その他の実施例くさび状パターンの光電的な検出には、第19図に示す
ように微小円形スポット光SP′をｙ方向に高速走査しつ
つ、ｘ方向にゆっくりウェハステージSTを移動させ、こ
の間に、例えばくさび状パターンIR₂から生じるエッジ
散乱光の信号波形（ピーク）の変化とｘ方向の走査位置
の変化とに基づいてくさび状パターンの長さを計測して
もよい。例えば１つのくさびパターンに着目すると、く
さびパターンの２つの斜辺の夫々で生じるエッジ散乱光
のピーク位置のｙ方向の間隔は、ｘ方向のステージ移動
位置に応じて変化する。そこでそのｘ方向の少なくとも
２ケ所で、エッジ散乱光の２つのピーク間隔値を求め、
演算によってくさびパターンの長さを知ることもでき
る。

また、第３図に示したようなパターン配列を持ったレ
チクルＲの場合は、レチクルアライメント系２の精度
（特にローテーション量）も定量的にチェックすること
ができる。

レチクルＲは、レチクルアライメント系２によってマ
ークRM₂、RM₃の２ケ所でローテーションが除去されるよ
うに位置決めされる。ところがレチクルアライメント系
２にオフセットやドリフトが生じていると、レチクルＲ
はローテーションを伴って位置決めされる。そこで例え
ばレチクルＲ上の２ケ所のマーク領域MA₄、MA₆の２重露
光によるレジスト像を使って、この２ケ所におけるｙ方
向の位置ずれ量ΔＹを求め、その差を計算することによ
って、レチクルアライメント系２の残存ローテーション
誤差を知ることができる。尚、この際、ウェハステージ
STは２回目の露光時にｙ方向に距離Dy（又はKy）だけ移
動されるが、このときステージSTにヨーイングが発生す
ると不都合なので、ステージSTのヨーイング量を計測す
る差動干渉計を設け、そのヨーイング量の分だけ計算上
で補正すれば、正確なレチクルローテーション誤差が求
まる。

さらに上述の各実施例では２重露光すべき２つの直線
状パターン群TP₁、TP₂は同一のレチクル内に所定の間隔
で設けられるものとしたが、別々のレチクルの夫々に一
方ずつを同一位置に形成するようにし、１枚目のレチク
ルの露光後、２枚目のレチクルに交換して２回目の露光
を行なってもよい。この場合はレチクル交換時のアライ
メント誤差を含んだ重ね合わせ精度もチェックできる。

また、各実施例におけるくさび状パターンは、現像後
のレジストパターンとしたが、２重露光直後にレジスト
層に形成されたくさび状の潜像を光学的に検出してもよ
い。この場合、レジスト層で感光した部分と感光しなか
った部分とで光学的なコントラスト（屈折率、反射率
等）が異なるという物理現象を使うことになる。

第20図は２つの直線状パターン群の変形例を示し、パ
ターン群TP₁′、TP₂′の各直線パターンの長手方向はｘ
軸方向と完全に一致しているが、２重露光時に互いに交
差し合うほぼｘ方向に伸びたエッジEa、Ebがｘ軸に対し
てθ/2だけ傾くように作られている。このような直線状
パターン群TP₁′、TP₂′を２重露光しても、同様のくさ
び状パターンを形成することができる。

また、２重露光による線幅測定や位置ずれ測定は、投
影光学系を用いた露光装置以外に、紫外線、Ｘ線を露光
光として用いたプロキシミティ方式のＸ線ステッパーで
も同様に実行可能である。

〔発明の効果〕以上本発明によれば、くさび状に形成されたパターン
像を使って露光装置の精度を検査しているので、検査精
度を向上させることができる。

また本発明の別の態様によれば、ほぼ直線状のパター
ン（マスク上で暗部又は明部）の２つを、所定の交差角
度で交わるように２重露光して、くさび状のパターン像
を作るため、もともとくさび状に形成されたマスクパタ
ーンを１回の露光のみで転写する場合にくらべて、くさ
び先端部のレジスト像の再現性が極めてよいといった効
果が得られる。もともとくさび状のマスクパターンの場
合は、先端になればなる程、その線幅が細くなり、空間
周波数の上昇に伴なう結像に寄与しない回折現象が現わ
れやすく、十分な解像力で転写できないといった問題が
ある。

また本発明では、単純な直線状パターンのみでよいた
めに、そのパターンをマスク上に形成するのは極めて容
易である。

さらに本発明で使われる位置ずれ測定では、位置ずれ
量をモアレパターン（くさび状）の長さに変換して検出
し、その変換率（長さ変化量／位置ずれ量）を1/tanθ
倍にしたため、tanθが１より小さい範囲では極めて高
精度な計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法による２重露光の原理を説明する
図、第２図は投影型露光装置の構成を示す図、第３図は
第１の実施例に好適に使用されるテストレチクルのパタ
ーン形状を示す平面図、第４図は第２図の露光装置とレ
ジスト塗布、現像装置をインライン化した場合の構成を
示す図、第５図、第６図、第７図は線幅測定の様子を説
明する図、第８図は線幅測定を応用した像面傾斜、像面
湾曲の検査方法を説明する図、第９図は２方向の線幅測
定や位置ずれ測定を可能とするレチクル上のパターン形
状を示す図、第10図は単一の直線状パターンを用いた線
幅測定に好適なパターン形状を示す図、第11図は露光装
置のレチクルステージ部分の構造を示す斜視図、第12図
は２重露光によって位置ずれ測定を行なう方法を模式的
に説明する図、第13図は位置ずれ測定時の計算の原理を
説明する図、第14図は位置ずれ測定用にテストレチクル
内に形成された直線状パターンの各種形状を示す図、第
15図はステッピング精度の検査方法を説明する図、第16
図は倍率、ディストーションの検査方法を説明する図、
第17図（Ａ）、（Ｂ）はiTVカメラによるレジスト像
（くさび状パターン）の寸法計測の様子を示す図、第18
図はスリット状スポット光の走査によるレジスト像の寸
法計測の様子を示す図、第19図は円形スポット光による
寸法計測の一例を示す図、第20図は直線状パターン群の
他の形状を示す図である。〔主要部分の符号の説明〕 TP、TP₁、TP₂、TP₁′、TP₂′、TP₃、TP₄……直線状パタ
ーン群 θ……交差角度Ｒ……レチクルＷ……ウェハ IR₁、IR₂、IR₃……くさび状パターン（レジスト像） La、Lb、Le、Lf……レジスト像の寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のエネルギー線に対する透過部もしく
は遮へい部として形成された所定幅の第１の直線状パタ
ーンを感応基板上のレジスト層に露光する第１工程と；該レジスト層に露光された第１の直線状パターンのレジ
スト像と所定の角度で交差するように、所定幅の第２の
直線状パターンを前記第１の直線状パターンのレジスト
像に重ね合わせ露光する第２工程と；前記第１の直線状パターンと前記第２の直線状パターン
との重なりによって形成されたレジスト像の寸法を計測
する第３工程と；該計測値と前記２つの直線状パターンの交差角度とに基
づいて、前記第１の直線状パターンもしくは第２の直線
状パターンの線幅方向に関するレジスト像の長さを算出
する第４工程とから成ることを特徴とする線幅測定方
法。
【請求項２】前記第２工程で重ね合わせ露光が行われた
後、前記感応基板上のレジスト層を現像する工程を含
み、前記第３工程は、該現像によってレジスト層中に生
じた前記レジスト像のエッジ先端間の寸法を測定するこ
とを特徴とする請求項第１項記載の方法。
【請求項３】前記第２工程において、前記第１の直線状
パターンのレジスト像と前記第２の直線状パターンとの
各エッジが交差する角度を90゜以下の鋭角にすることを
特徴とする請求項第１項または第２項に記載の方法。
【請求項４】前記第３工程は前記重ね合わせによって形
成されたレジスト像中の鋭角部の頂点と所定の基準点と
の距離を実測することを特徴とする請求項第１項から第
３項記載の方法。
【請求項５】前記第１の直線状パターンと第２の直線状
パターンとを同一のマスク上の異なる部分に、前記所定
の角度だけ互いに傾けて形成したことを特徴とする請求
項第１項記載の方法。
【請求項６】前記第１の直線状パターンと第２の直線状
パターンとを、それぞれほぼ平行に複数本を設け、前記
第２工程において該複数本の第１及び第２の直線状パタ
ーンの重ね合わせ露光によるモアレパターンのレジスト
像を形成することを特徴とする請求項第１項記載の方
法。
【請求項７】マスクのパターンを感応基板へ転写する露
光装置を用いて、マスク上に形成された所定幅の第１の
直線状パターンを感応基板上のレジスト層に露光する第
１工程と；前記第１の直線状パターンと所定の角度で交差するよう
に、前記第２の直線状パターンを前記第１の直線状パタ
ーンのレジスト像に重ね合わせ露光する第２工程と；前記第１の直線状パターンと前記第２の直線状パターン
との重なりによって形成されたレジスト像の寸法を計測
する第３工程とを有し、該計測値と前記２つの直線状パターンの交差角度とに基
づいて、前記露光装置の精度を検査することを特徴とす
る露光装置の検査方法。
【請求項８】前記感応基板と前記マスクとの少なくとも
一方を移動して、前記第１直線状パターンのレジスト像
に対して前記第２の直線状パターンを重ね合わせ露光す
ることを特徴とする請求項第７項記載の方法。
【請求項９】前記第１の直線状パターンと第２の直線状
パターンとの重ね合わせ時の位置ずれ量を算出する第４
工程とを含み、該位置ずれ量に基づいて前記露光装置の
精度を検査することを特徴とする請求項第７項又は第８
項記載の露光装置の検査方法。
【請求項１０】前記第１の直線状パターンと第２の直線
状パターンのそれぞれは、平行な複数本で構成されると
ともに長手方向の寸法がほぼ等しく定められ、該複数本
の第１の直線状パターンと該複数本の第２の直線状パタ
ーンの両端側から中心に向けて線幅が細くなるくさび形
状に形成される２つのレジスト像の長さを計測すること
を特徴とする請求項第７項記載の方法。
【請求項１１】前記露光装置は前記感応基板上のマーク
を検出し得るアライメントセンサを有し、該アライメン
トセンサで前記レジスト像の寸法を計測することを特徴
とする請求項第７項または第10項記載の方法。
【請求項１２】前記第３工程は、前記第１の直線状パタ
ーンと前記第２の直線状パターンとの重なりによって前
記レジスト層に形成された潜像を計測することを特徴と
する請求項第７項記載の方法。
【請求項１３】前記露光装置の精度は、前記基板を２次
元に移動する基板ステージの精度と前記マスクの回転と
の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項第７項
記載の方法。
【請求項１４】前記露光装置は前記パターンを前記基板
上に投影する投影光学系を有し、前記露光装置の精度は
前記投影光学系の収差であることを特徴とする請求項第
７項記載の方法。
【請求項１５】前記投影光学系の収差は、像面湾曲と像
面傾斜と投影倍率とディストーションとの少なくとも１
つを含むことを特徴とする請求項第14項記載の方法。
【請求項１６】半導体素子を製造するための露光装置の
検査方法において、感応基板上のレジスト層に露光された第１のパターンの
レジスト像に第２のパターンを所定の関係で露光する第
１工程と；前記第１のパターンと前記第２のパターンとの重なりに
よって形成されたレジスト像を現像する第２工程と；現像後の前記感応基板に対して前記素子製造のための次
の工程を行うことなく、前記第１のパターンと前記第２
のパターンとの重なりによって形成されたレジスト像の
寸法を計測する第３工程とを有することを特徴とする露
光装置の検査方法。
【請求項１７】前記露光装置は、移動可能なステージ上
の位置合わせ用のマークを検出し得る位置計測センサを
有し、該ステージ上に載置された感応部材上にマスクの
パターンを転写する露光装置を用いて、該感応部材上に
くさび状のパターン像を形成する工程と；前記位置計測センサで前記パターン像を検出する工程
と；前記パターン像の検出結果に基づいて、前記露光装置の
精度を検査する工程とを有することを特徴とする露光装
置の検査方法。
【請求項１８】前記パターン像は前記感応部材上に形成
された潜像であることを特徴とする請求項17項に記載の
方法。