JPH0562882A - Measuring method for focusing position - Google Patents
Measuring method for focusing positionInfo
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- JPH0562882A JPH0562882A JP3221524A JP22152491A JPH0562882A JP H0562882 A JPH0562882 A JP H0562882A JP 3221524 A JP3221524 A JP 3221524A JP 22152491 A JP22152491 A JP 22152491A JP H0562882 A JPH0562882 A JP H0562882A
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は投影光学系の最良結像位
置の計測に関するものであり、特に半導体素子等の製造
のためのリソグラフィ工程に用いられる投影型露光装置
の精度を検査するためのものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the measurement of the best image forming position of a projection optical system, and more particularly, to inspect the accuracy of a projection type exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing semiconductor devices and the like. It is a thing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、最良結像位置（ベストフォーカ
ス）の計測には、投影光学系の光軸方向の複数の位置に
おいて（フォーカス位置を変えて）感光基板上に所定の
形状のパターンを投影露光し、この感光基板上に形成さ
れたパターン像の大きさ、例えば直線状パターンの線幅
を走査型電子顕微鏡等を用いて計測する方法があった。
これは、所定のピッチで配列された１：１のライン・ア
ンド・スペースパターンを基板上に転写し、複数のフォ
ーカス位置における転写像の線幅を計測する。そしてそ
の結果からフォーカス変化による線幅変化の割合を演算
する。そして、その前後で線幅変化が最も小さいフォー
カス位置をベストフォーカスとして求めていた。2. Description of the Related Art Conventionally, for measuring the best image forming position (best focus), a pattern having a predetermined shape is projected on a photosensitive substrate at a plurality of positions in the optical axis direction of the projection optical system (changing the focus position). There has been a method of exposing and measuring the size of a pattern image formed on this photosensitive substrate, for example, the line width of a linear pattern using a scanning electron microscope or the like.
In this method, a 1: 1 line-and-space pattern arranged at a predetermined pitch is transferred onto a substrate, and the line widths of transferred images at a plurality of focus positions are measured. Then, the ratio of the line width change due to the focus change is calculated from the result. Then, the focus position with the smallest change in line width before and after that is obtained as the best focus.
【０００３】また、複数種類の線幅をもったライン・ア
ンド・スペースパターンの設けられたフォトマスクを用
いてフォーカス位置を変化させながら感光基板上にパタ
ーン像を形成し、最も微細なパターンまで解像している
フォーカス位置を光学顕微鏡等を用いて観察し、その位
置をベストフォーカスとしていた。さらに、特開平１−
１８７８１７号公報等に開示されたような方法もある。
これは、フォーカス位置を変えて図４に示すような形状
のパターン像８を感光基板上に形成し、光ビームをパタ
ーン上で走査してパターンからの回折光を検出する構成
のアライメント系を用いてこのパターン像の長さＬを計
測する。そしてこの長さＬが最も長くなるフォーカス位
置をベストフォーカスとして求めるというものである。Further, a pattern image is formed on a photosensitive substrate while changing a focus position using a photomask provided with line-and-space patterns having a plurality of kinds of line widths, and the finest pattern is solved. The imaged focus position was observed using an optical microscope or the like, and that position was set as the best focus. Furthermore, JP-A-1-
There is also a method disclosed in Japanese Patent No. 187817.
This uses an alignment system in which a focus position is changed to form a pattern image 8 having a shape as shown in FIG. 4 on a photosensitive substrate, and a light beam is scanned over the pattern to detect diffracted light from the pattern. The length L of the lever pattern image is measured. Then, the focus position where the length L becomes the longest is obtained as the best focus.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の走査型電子顕微
鏡を用いて線幅を測定する方法は、あらゆる方向のパタ
ーン線幅を高精度に計測することができるが、装置を排
気する必要があるため計測に時間がかかるという問題が
あった。また光学顕微鏡を用いる方法は、あらゆる方向
のパターン像について解像しているか否かを観察するこ
とが可能であるが、やはり時間が長くかかる上、作業者
による個人差が発生しやすいという問題点があった。The method for measuring the line width using the scanning electron microscope described above can measure the pattern line width in all directions with high accuracy, but the apparatus must be evacuated. Therefore, there was a problem that the measurement took time. In addition, the method using an optical microscope can observe whether or not the pattern images in all directions are resolved, but it also takes a long time and there is a problem that individual differences easily occur depending on the operator. was there.
【０００５】特開平１−１８７８１７号公報等に開示さ
れた方法においては、パターン像の長さの計測方向と平
行な方向にその長手方向が配置されたパターン像のベス
トフォーカスは計測可能であり、その結果は長さを計測
したパターン像とほぼ平行に、ほぼ同じ線幅及びピッチ
で設けられたライン・アンド・スペースパターンの像の
ベストフォーカスとよく対応がとれている。上記の方法
においては、長さの計測手段の例としてアライメント光
学系を流用しているので、パターン像の長さの計測方向
は、アライメント光学系の計測方向となる。つまり、結
像面内において投影光学系の光軸が通過する点を原点と
してＸ軸，Ｙ軸の各座標軸を設定したとき、アライメン
ト光学系の光ビームの走査方向がＸ、及びＹ方向であれ
ば、パターンの計測方向もＸ、及びＹ方向である。In the method disclosed in JP-A-1-187817, the best focus of a pattern image whose longitudinal direction is arranged in a direction parallel to the measuring direction of the length of the pattern image can be measured. The result corresponds well with the best focus of the image of the line-and-space pattern which is provided almost in parallel with the pattern image of which the length is measured and with substantially the same line width and pitch. In the above method, since the alignment optical system is used as an example of the length measuring means, the measurement direction of the pattern image length is the measurement direction of the alignment optical system. That is, when the coordinate axes of the X axis and the Y axis are set with the origin passing through the optical axis of the projection optical system in the image plane, the scanning direction of the light beam of the alignment optical system may be the X and Y directions. For example, the measurement direction of the pattern is also the X and Y directions.
【０００６】いまここで、例えばパターン像の長さを計
測してそのパターンのベストフォーカスを求め、その結
果から投影光学系の像面湾曲や非点収差量を計測しよう
とした場合、投影光学系のサジタル方向の像（Ｓ像）の
ベストフォーカスとメリジオナル方向の像（Ｍ像）のベ
ストフォーカスとの差を求める必要がある。この場合、
上記の各座標軸のほぼ軸上の領域に存在するパターン像
は、そのＳ像、及びＭ像の長手方向がいずれも計測方向
と一致するので収差量の計測には好都合であった。しか
しながら、例えば露光領域内の４隅において、その長手
方向が計測方向と一致したパターン像の長さを計測した
としても、これらのパターン像は投影光学系のサジタル
方向、及びメリジオナル方向に対していずれも４５°傾
斜したものである。つまり、計測されるベストフォーカ
スはＳ像、Ｍ像の平均的なものとなり、２つのベストフ
ォーカスの間に差は生じず非点収差量の計測は不可能で
あった。Here, for example, when the length of a pattern image is measured to find the best focus of the pattern, and the field curvature and astigmatism amount of the projection optical system are to be measured from the results, the projection optical system It is necessary to find the difference between the best focus of the image in the sagittal direction (S image) and the best focus of the image in the meridional direction (M image). in this case,
The pattern images existing in the regions substantially on the axes of the coordinate axes described above are convenient for measuring the amount of aberration, because the longitudinal directions of the S image and the M image both match the measuring direction. However, even if the lengths of the pattern images whose longitudinal directions coincide with the measuring direction are measured at the four corners in the exposure area, these pattern images are not determined in the sagittal direction and the meridional direction of the projection optical system. Is also inclined by 45 °. That is, the measured best focus is an average of the S image and the M image, and there is no difference between the two best focuses, and it is impossible to measure the amount of astigmatism.
【０００７】また、フォトマスク内に長さの計測方向に
対して傾斜したパターンが存在する場合、このパターン
の像のベストフォーカスは、従来のパターン像を計測す
ることによっては計測できなかった。本発明は、あらゆ
る方向に伸びた直線状パターンの像についてのベストフ
ォーカスの計測を可能とするとともに、パターン像のベ
ストフォーカスから投影光学系の像面湾曲や非点収差量
等の収差の計測を可能とすることを目的とする。Further, when a pattern tilted with respect to the length measuring direction exists in the photomask, the best focus of the image of this pattern cannot be measured by measuring the conventional pattern image. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention makes it possible to measure the best focus for an image of a linear pattern extending in all directions, and to measure the aberration such as the field curvature of the projection optical system and the amount of astigmatism from the best focus of the pattern image. The purpose is to enable.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】マスク（Ｒ）上に形成さ
れたパターンの像（１，４，７）を投影光学系（１５）
を介して感光基板（Ｗ）上に転写露光し、転写されたパ
ターンの像（１，４，７）の長さに基づいて、投影光学
系（１５）の像面内の少なくとも１点の焦点位置を求め
る焦点位置測定方法において、パターン（１，４，７）
は、連続的もしくは段階的に線幅が変化する直線状のも
のであって、且つパターン（１，４，７）の長手方向
は、長さを計測する方向に対して所定の角度だけ傾斜し
ていることとした。A projection optical system (15) projects an image (1, 4, 7) of a pattern formed on a mask (R).
Transfer exposure is performed on the photosensitive substrate (W) via the, and the focus of at least one point in the image plane of the projection optical system (15) is determined based on the length of the transferred pattern image (1, 4, 7). In the focus position measuring method for obtaining the position, the pattern (1, 4, 7)
Is a linear shape whose line width changes continuously or stepwise, and the longitudinal direction of the pattern (1, 4, 7) is inclined at a predetermined angle with respect to the direction of measuring the length. I decided to.
【０００９】[0009]
【作用】本発明ではパターン像の長さの計測に使用する
アライメント系の計測方向に対して、計測対象であるパ
ターン像の長手方向を所定の角度に傾けるので、任意の
方向のパターン像のベストフォーカスを計測することが
できる。特に、投影光学系のＳ像、Ｍ像に見合った方向
に計測用のパターンを配置するれば、Ｓ像、Ｍ像のベス
トフォーカスを計測することが可能となる。In the present invention, since the longitudinal direction of the pattern image to be measured is inclined at a predetermined angle with respect to the measuring direction of the alignment system used for measuring the length of the pattern image, the best pattern image in any direction is obtained. The focus can be measured. In particular, if the measurement pattern is arranged in the direction corresponding to the S image and the M image of the projection optical system, the best focus of the S image and the M image can be measured.
【００１０】[0010]
【実施例】図５は本発明の第１の実施例による方法を適
用するのに好適な露光装置の概略的な構成を示す図であ
る。光源１１はレジストを感光するような波長（露光波
長）の照明光を発生し、この照明光は第１コンデンサー
レンズ１２を通った後、シャッター１３を通って第２コ
ンデンサーレンズ１４に至る。この第２コンデンサーレ
ンズ１４によってフォトマスク（レチクル）Ｒは均一に
照明される。両側若しくは片側テレセントリックな投影
光学系１５は、レチクルＲに描かれたパターンの像を１
／５、或いは１／１０に縮小し、その像をレジストの塗
布された感光基板（ウェハ）Ｗ上に投影する。ウェハＷ
はＺステージ１６上に載置され、投影光学系１５の光軸
方向に移動可能となっている。FIG. 5 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus suitable for applying the method according to the first embodiment of the present invention. The light source 11 generates illumination light having a wavelength (exposure wavelength) that sensitizes the resist, and the illumination light passes through the first condenser lens 12 and then passes through the shutter 13 to reach the second condenser lens 14. The photomask (reticle) R is uniformly illuminated by the second condenser lens 14. The projection optical system 15, which is telecentric on both sides or on one side, displays the image of the pattern drawn on the reticle R as 1
The image is reduced to / 5 or 1/10, and the image is projected onto a photosensitive substrate (wafer) W coated with a resist. Wafer W
Is mounted on the Z stage 16 and is movable in the optical axis direction of the projection optical system 15.
【００１１】さて、この露光装置は、レチクルＲとウェ
ハＷとの位置合わせ（アライメント）を行うための装置
として種々のアライメント光学系を有している。その１
つとしてＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のレーザ・
ステップ・アライメント系２０がある。このアライメン
ト系２０は、ミラー２０ａ，２０ｂ及び投影光学系１５
を介し、スポット光（シートビーム）をウェハＷ上に形
成されたアライメント用のパターン（回折格子パター
ン）に照射して、このパターンからの回折光（又は散乱
光）を受光して光電検出する。この光電信号と不図示の
位置検出装置からのウェハＷの位置信号とに基づいて、
ウェハＷ上のアライメント用のパターンのＹ方向の位置
を検出する。尚、アライメント系２０はウェハＷのＹ方
向の位置のみを検出するためのもので、実際にはＸ方向
の位置を検出するためのアライメント系も同様に配置さ
れている。図５にはＹ方向検出用のミラー２０ａに対応
したＸ方向検出用のアライメント系２１のミラー２１ａ
のみを示してある。本発明の実施例では、連続的もしく
は段階的に線幅が変化する直線状のパターンを複数のフ
ォーカス位置をもってウェハ上に転写し、上記のアライ
メント光学系を利用してパターンからの回折光を検出す
る。そしてその回折光による光電信号からパターンの長
さを求め、パターンの長さが最も長くなるフォーカス位
置を投影光学系のベストフォーカスとする。The exposure apparatus has various alignment optical systems as an apparatus for aligning (aligning) the reticle R and the wafer W. Part 1
A TTL (Through the Lens) type laser
There is a step alignment system 20. The alignment system 20 includes mirrors 20a and 20b and a projection optical system 15
The spot light (sheet beam) is applied to the alignment pattern (diffraction grating pattern) formed on the wafer W via the beam, and the diffracted light (or scattered light) from this pattern is received and photoelectrically detected. Based on this photoelectric signal and the position signal of the wafer W from the position detection device (not shown),
The position of the alignment pattern on the wafer W in the Y direction is detected. The alignment system 20 is for detecting only the position of the wafer W in the Y direction, and in practice, an alignment system for detecting the position in the X direction is also arranged. FIG. 5 shows a mirror 21a of the alignment system 21 for X-direction detection corresponding to the mirror 20a for Y-direction detection.
Only shown. In the embodiment of the present invention, a linear pattern whose line width changes continuously or stepwise is transferred onto a wafer at a plurality of focus positions, and the above-mentioned alignment optical system is used to detect diffracted light from the pattern. To do. Then, the length of the pattern is obtained from the photoelectric signal by the diffracted light, and the focus position where the length of the pattern is the longest is the best focus of the projection optical system.
【００１２】図１は本発明の第１の実施例による結像位
置測定方法の計測対象であるパターンの構成を示す図で
ある。レチクル上には、長手方向の長さがＬ0 であり、
幅方向の長さがＷである菱形のパターン１が幅方向にピ
ッチＰ0 で複数配置されており、これら複数のパターン
１から成るパターン群２は同じく幅方向に互いに間隔Ｐ
1 をもって配置されている。さらにこれらパターン群２
中の各パターン１は、そのパターンの長手方向が矢印で
示すパターンの長さを計測する方向に対して角度θだけ
傾斜しており、各パターン１のエッジを結ぶ直線は、長
さの計測方向と垂直な方向にほぼ一致している。このレ
チクル上には、線幅Ｗ0 の１：１ライン・アンド・スペ
ースパターン３がピッチＰ0 で、且つパターン１と同様
に長さの計測方向に対して角度θだけ傾斜してパターン
群２の近傍に配置してある。但し、このパターン３は、
従来の測定方法である走査型電子顕微鏡等を用いたベス
トフォーカスの計測に使用するものであり、本発明の構
成となるものではない。また、パターン群２同志の間隔
Ｐ1 はＰ0 の整数倍とした。FIG. 1 is a diagram showing the structure of a pattern to be measured by the image forming position measuring method according to the first embodiment of the present invention. On the reticle, the length in the longitudinal direction is L 0 ,
A plurality of diamond-shaped patterns 1 each having a width W in the width direction are arranged at a pitch P 0 in the width direction, and a pattern group 2 including these plurality of patterns 1 is also spaced apart from each other by P in the width direction.
It is arranged with 1 . Furthermore, these pattern groups 2
Each pattern 1 in the inside has the longitudinal direction of the pattern inclined by an angle θ with respect to the direction of measuring the length of the pattern indicated by the arrow, and the straight line connecting the edges of each pattern 1 is the length measuring direction. It almost coincides with the vertical direction. On this reticle, a 1: 1 line-and-space pattern 3 having a line width W 0 has a pitch P 0 and is inclined by an angle θ with respect to the length measuring direction as in the pattern 1. It is located near. However, this pattern 3 is
It is used for the best focus measurement using a scanning electron microscope or the like, which is a conventional measurement method, and does not constitute the configuration of the present invention. Further, the interval P 1 between the pattern groups 2 is set to be an integral multiple of P 0 .
【００１３】ここで、パターンを傾斜させる角度θにつ
いて若干説明する。パターンを傾斜させる角度は、投影
光学系の最大露光領域内の任意の位置で、ベストフォー
カスを計測したい方向に応じて任意に決定すればよい。
しかし、投影光学系の非点収差を計測する場合には以下
の要領で決定する。計測すべきパターンの長手方向は、
投影光学系の最大露光領域内で投影光学系の光軸が通る
位置を中心として、その中心からパターンの配置される
位置への放射方向（サジタル方向）と、その放射方向に
垂直な方向（メリジオナル方向）にほぼ一致するように
配置する。即ち、ベストフォーカスを計測したい任意の
位置におけるパターンは、投影光学系のＳ像とＭ像であ
る。収差量はこのＳ像とＭ像とのベストフォーカス位置
の差を求めればよい。つまりこの場合のパターンの傾斜
角度θは、パターンの長手方向が光軸からの放射方向に
対して平行、及び垂直となるような角度とすればよい。Here, the angle θ for inclining the pattern will be briefly described. The angle at which the pattern is tilted may be determined arbitrarily at any position within the maximum exposure area of the projection optical system according to the direction in which the best focus is desired to be measured.
However, when measuring the astigmatism of the projection optical system, it is determined in the following manner. The longitudinal direction of the pattern to be measured is
The radial direction (sagittal direction) from the center to the position where the pattern is arranged and the direction perpendicular to the radial direction (meridional) with the position where the optical axis of the projection optical system passes in the maximum exposure area of the projection optical system as the center. (Direction) so that it is almost the same. That is, the pattern at an arbitrary position where the best focus is desired to be measured is the S image and the M image of the projection optical system. For the amount of aberration, the difference between the best focus positions of the S image and the M image may be obtained. That is, the inclination angle θ of the pattern in this case may be an angle such that the longitudinal direction of the pattern is parallel and perpendicular to the emission direction from the optical axis.
【００１４】本発明の場合、ライン・アンド・スペース
パターン３のピッチとくさびパターンのピッチとを等し
くしてあるので、回折光の発生する方向（回折角）はい
ずれのパターンからの場合も等しくなる。よって投影光
学系に収差等が残存している場合にも、収差によるベス
トフォーカスの変化の影響がいずれのパターンにおいて
もほぼ等しくなり、収差による計測誤差が小さくなると
いう利点がある。さらに、パターン１の長さＬ0 を長く
することにより、図１に断面Ｃ1 Ｃ2 で示すような、パ
ターン１の長手方向に対して垂直な方向のパターンの数
が増加し、この数がライン・アンド・スペースパターン
３の数とほぼ同数であれば、回折光の出方（回折角、光
量比）がパターン３に近づく効果がある。In the case of the present invention, since the pitch of the line-and-space pattern 3 and the pitch of the wedge pattern are made equal, the direction (diffraction angle) in which the diffracted light is generated is the same from any pattern. .. Therefore, even if the aberration or the like remains in the projection optical system, the influence of the change in the best focus due to the aberration is almost equal in any pattern, and the measurement error due to the aberration is reduced. Further, by increasing the length L 0 of the pattern 1, the number of patterns in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the pattern 1 as shown by the cross section C 1 C 2 in FIG. 1 increases, and this number is increased. If the number of line-and-space patterns 3 is substantially the same, the way in which the diffracted light emerges (diffraction angle, light quantity ratio) approaches pattern 3.
【００１５】上記のようなパターン群２を、シリコン基
板上にポジレジストを塗布したウェハ上にフォーカス位
置を変えながら露光し、現像処理する。その後、特開平
１−１８７８１７号公報等に示すような方法で各フォー
カス位置のパターン１の計測方向の長さＬ1 を計り、パ
ターンの長さＬ1 が最大となるフォーカス位置を近似に
より求め、そのフォーカス位置をベストフォーカスとす
る。The pattern group 2 as described above is exposed and developed on a wafer having a silicon substrate coated with a positive resist while changing the focus position. After that, the length L 1 in the measurement direction of the pattern 1 at each focus position is measured by a method as disclosed in JP-A-1-187817, and the focus position where the pattern length L 1 is maximum is obtained by approximation. The focus position is set as the best focus.
【００１６】ところで、各フォーカス位置で露光したパ
ターン像の長さを計測する際に、ベストフォーカスから
のずれ量が大きすぎるものについては、パターン像が消
失していることがある。このような場合は計測エラーと
して、そのフォーカス位置でのパターン像の長さに関す
る情報はないものとすればよい。しかし、基板上にレジ
ストの残渣がある場合には、計測系がそれに合わせて信
号を増幅し、本来のレチクル上のパターンの長さから決
まるウェハ上のパターン像の長さよりも長い値で計測さ
れてしまう場合がある。これを防ぐために、ウェハ上の
パターン像の長さがレチクル上のパターンの長さから決
まる所定の値を越えた場合には、その計測結果を無効と
判断すればよい。このとき、図４に示すようなパターン
８の計測方向の長さＬと、図１に示すような傾斜したパ
ターン１の計測方向の長さＬ1 とが等しくなるようにし
ておくと、パターンの長さの最大値を揃えることができ
て便利である。By the way, when measuring the length of the pattern image exposed at each focus position, if the amount of deviation from the best focus is too large, the pattern image may disappear. In such a case, it is sufficient that there is no information regarding the length of the pattern image at the focus position as a measurement error. However, if there is residue of resist on the substrate, the measurement system amplifies the signal accordingly, and the measurement is performed at a value longer than the length of the pattern image on the wafer determined by the original length of the pattern on the reticle. It may happen. In order to prevent this, when the length of the pattern image on the wafer exceeds a predetermined value determined by the length of the pattern on the reticle, the measurement result may be determined to be invalid. In this case, the measurement direction of the length L of the pattern 8 as shown in FIG. 4, when the length L 1 of the measuring direction of the inclined pattern 1 as shown in FIG. 1 keep the equal, the pattern of It is convenient because the maximum length can be set.
【００１７】以上の計測の結果をライン・アンド・スペ
ースパターンの長さを計測した場合と比較してみると、
パターン１のベストフォーカスは、同様の方法によって
求めたライン・アンド・スペースパターン３のベストフ
ォーカスに対して一様にオフセットがあったが、そのオ
フセットのばらつきは極めて小さいものであった。これ
は、本実施例による計測方法によってベストフォーカス
を求めれば、従来の走査型電子顕微鏡等を用いたベスト
フォーカスの結果と大差ないことを表し、本実施例によ
る計測方法によって求めたベストフォーカスに基づいて
非点収差、像面湾曲、像面傾斜等を求めた場合にも、そ
の結果は誤差が極めて小さいことを意味する。When the results of the above measurements are compared with the case where the length of the line and space pattern is measured,
The best focus of the pattern 1 was uniformly offset with respect to the best focus of the line and space pattern 3 obtained by the same method, but the variation in the offset was extremely small. This means that if the best focus is obtained by the measuring method according to the present embodiment, it is not much different from the result of the best focus using the conventional scanning electron microscope or the like, and based on the best focus obtained by the measuring method according to the present embodiment. When astigmatism, curvature of field, tilt of field, etc. are obtained by the above, the result means that the error is extremely small.
【００１８】図２は本発明の第２の実施例による結像位
置計測方法の計測対象であるパターンの構成を示す図で
ある。このパターン４は、図１に示す第１の実施例と同
様、長手方向の長さがＬ0 の菱形パターンをピッチＰ0
で複数配置し、長さの計測方向に対して角度θだけ傾け
たものである。但し、１つのパターン群の各パターン４
のエッジを結ぶ直線は、パターン４の長手方向に対して
ほぼ垂直な方向に一致している。この場合、パターン４
の長手方向に対して垂直な方向の断面を考えると、どの
位置においてもピッチ一定、本数一定の回折格子とな
る。このため、図１に示すライン・アンド・スペースパ
ターン３と比べて回折光の出方が同じようになり、投影
光学系の収差の影響によるベストフォーカスの計測誤差
は極めて小さい。また、本実施例の場合も、ベストフォ
ーカスの計測方法は、第１の実施例による計測方法と全
く同様である。FIG. 2 is a diagram showing the structure of a pattern to be measured by the image forming position measuring method according to the second embodiment of the present invention. This pattern 4 is similar to the first embodiment shown in FIG. 1 and has a rhombic pattern having a length L 0 in the longitudinal direction and a pitch P 0.
A plurality of them are arranged at an angle of θ with respect to the length measuring direction. However, each pattern 4 in one pattern group
The straight line connecting the edges of is coincident with the direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the pattern 4. In this case, pattern 4
Considering a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of, the diffraction grating has a constant pitch and a constant number at any position. Therefore, the diffracted light is emitted in the same manner as the line-and-space pattern 3 shown in FIG. 1, and the measurement error of the best focus due to the influence of the aberration of the projection optical system is extremely small. Also in the case of the present embodiment, the measuring method of the best focus is exactly the same as the measuring method according to the first embodiment.
【００１９】上記の第１，第２の実施例によるパターン
は、いずれも１回の露光で感光基板上に転写されるもの
としたが、以下に述べるように２回に分けて露光する構
成のものでも構わない。図３は本発明の第１の実施例に
よる結像位置測定方法の計測対象であるパターンの構成
の変形例を示す図である。図３（Ｃ）に示すパターン７
の長さや幅、ピッチ等の形状や配置は、図１に示すパタ
ーン１と全く同じであるが、パターンを感光基板上に転
写する際に矩形状のパターン５，６を交差させて２度に
分けて露光することとした。即ち、最初に図３（Ａ）に
示すパターン５を感光基板上に露光し、続いて図３
（Ｂ）に示すようにパターン５にパターン６を重ねて露
光する。その後、感光基板を現像処理すると図３（Ｃ）
に示すパターン７を得ることができる。また、パターン
像の長さの計測方法も、前述の第１の実施例と全く同様
である。尚、図２に示すようなパターンも上記の方法で
転写できることは言うまでもない。The patterns according to the first and second embodiments described above are all transferred onto the photosensitive substrate by one exposure, but as described below, the pattern is exposed twice. It doesn't matter. FIG. 3 is a diagram showing a modification of the configuration of the pattern that is the measurement target of the image formation position measuring method according to the first embodiment of the present invention. Pattern 7 shown in FIG.
The shape and arrangement of the length, width, pitch, etc. are exactly the same as the pattern 1 shown in FIG. 1, but when the pattern is transferred onto the photosensitive substrate, the rectangular patterns 5 and 6 are intersected twice. It was decided to expose separately. That is, first, the pattern 5 shown in FIG. 3A is exposed on the photosensitive substrate, and then the pattern 5 shown in FIG.
As shown in (B), the pattern 5 and the pattern 6 are overlapped and exposed. After that, when the photosensitive substrate is subjected to development processing, FIG.
The pattern 7 shown in can be obtained. Also, the method of measuring the length of the pattern image is exactly the same as in the first embodiment described above. Needless to say, the pattern shown in FIG. 2 can also be transferred by the above method.
【００２０】上記の第１の実施例のパターン１は、各パ
ターンの長手方向の先端を結ぶ直線の方向が長さの計測
方向に対して垂直となっている。つまり、パターン１は
計測方向に垂直な断面のいずれの位置においても所定の
ピッチで配列しているので、長さを計測する際に信号が
出やすい。一方、第２の実施例のパターン４は、ウェハ
上に像を作る際に投影光学系の球面収差の影響を受けに
くいといった特徴がある。特に図３に示すパターン７の
ように２回に分けて形成すれば、回路形成用のパターン
と同形状のパターン５とパターン６との合成であるの
で、球面収差の影響が同様であり、考慮する必要はなく
なる。In the pattern 1 of the first embodiment, the direction of the straight line connecting the longitudinal ends of each pattern is perpendicular to the length measuring direction. That is, since the pattern 1 is arranged at a predetermined pitch at any position of the cross section perpendicular to the measurement direction, a signal is easily output when measuring the length. On the other hand, the pattern 4 of the second embodiment is characterized in that it is less susceptible to the spherical aberration of the projection optical system when forming an image on the wafer. In particular, if the pattern 7 shown in FIG. 3 is formed in two steps, it is a combination of the pattern 5 and the pattern 6 having the same shape as the circuit forming pattern. Therefore, the influence of the spherical aberration is the same. There is no need to do it.
【００２１】以上の実施例では、光ビームをパターン上
で走査するアライメント系を利用してパターンの長さを
計測したが、これに限定されることはなく、例えばＩＴ
Ｖ等のイメージセンサーからの画像信号を処理すること
によってパターンの長さを計測するようにしても構わな
い。また、レジスト上のパターン像は潜像であってもよ
い。その他、光磁気記録媒体にパターン像を記録し、偏
光顕微鏡等を含んだ観察系でその像を観察し、画像処理
等を行って像の長さを計測したり、パターン像をＣＣＤ
等の撮像素子上に投影してその画素によって像の長さを
計測したりしても構わない。In the above embodiments, the length of the pattern is measured by using the alignment system that scans the light beam on the pattern, but the invention is not limited to this.
The length of the pattern may be measured by processing the image signal from the image sensor such as V. The pattern image on the resist may be a latent image. In addition, a pattern image is recorded on a magneto-optical recording medium, the image is observed with an observation system including a polarization microscope, image processing is performed, and the length of the image is measured, or the pattern image is CCD.
Alternatively, the length of the image may be measured by projecting the image onto an image pickup device such as the above.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、任意の方
向のパターンについてベストフォーカスを計測できるの
で、パターンの長さの計測方向に対して斜め方向のパタ
ーンを有するレチクルを用いた露光を行う際にも容易に
ベストフォーカスを計測することができる。また、投影
光学系のサジタル方向の像、及びメリジオナル方向の像
の各ベストフォーカスが精度よく計測でき、像面湾曲や
非点収差を計測するのに好都合である。As described above, according to the present invention, the best focus can be measured with respect to a pattern in an arbitrary direction. Therefore, exposure using a reticle having a pattern oblique to the measurement direction of the pattern length can be performed. The best focus can be easily measured even when performing. Further, each best focus of the image in the sagittal direction and the image in the meridional direction of the projection optical system can be accurately measured, which is convenient for measuring the field curvature and astigmatism.
【図１】本発明の第１の実施例による結像位置測定方法
の計測対象であるパターンの構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pattern which is a measurement target of an image forming position measuring method according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例による結像位置測定方法
の計測対象であるパターンの構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a pattern which is a measurement target of an image forming position measuring method according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第１の実施例による結像位置測定方法
の計測対象であるパターンの構成の変形例を示す図FIG. 3 is a diagram showing a modification of the configuration of the pattern that is the measurement target of the imaging position measuring method according to the first embodiment of the present invention.
【図４】従来の測定方法におけるパターンと測定方向を
示す図FIG. 4 is a diagram showing a pattern and a measurement direction in a conventional measurement method.
【図５】本発明の実施例を適用するのに好適な露光装置
の概略的な構成を示す図FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus suitable for applying an embodiment of the present invention.
Ｗ0 ライン・アンド・スペースパターンの幅 Ｗ パターンの幅 Ｐ0 パターンのピッチ Ｐ1 パターン群の間隔 θ 長さの計測方向とパターンの長手方向との角度 Ｌ0 パターンの長手方向の長さ Ｌ1 パターンの長さとして計測される長さ Ｌ 従来の計測方法に使用されるパターンの長さW 0 Width of line and space pattern W Width of pattern P 0 Pitch of pattern P 1 Distance between pattern groups θ Angle between measuring direction of length and longitudinal direction of pattern L 0 Length in longitudinal direction of pattern L 1 Length measured as the length of the pattern L Length of the pattern used in the conventional measurement method
Claims (4)
影光学系を介して感光基板上に転写露光し、転写された
前記パターンの像の長さに基づいて、前記投影光学系の
像面内の少なくとも１点の焦点位置を求める焦点位置測
定方法において、 前記パターンは、連続的もしくは段階的に線幅が変化す
る直線状のものであって、且つ前記パターンの長手方向
は、前記長さを計測する方向に対して所定の角度だけ傾
斜していることを特徴とする焦点位置測定方法。1. An image plane of the projection optical system, which is obtained by transferring and exposing an image of a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system, and based on the length of the transferred image of the pattern. In the focus position measuring method for determining the focus position of at least one point, the pattern is a linear shape whose line width changes continuously or stepwise, and the longitudinal direction of the pattern is the length. A focus position measuring method, wherein the focus position measuring method is inclined by a predetermined angle with respect to the direction of measuring
方向に所定のピッチをもって複数個配置され、該ピッチ
は、前記感光基板上に転写すべき本来のパターンのピッ
チとほぼ一致していることを特徴とする請求項１に記載
の焦点位置測定方法。2. A plurality of the patterns are arranged at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the longitudinal direction, and the pitch is substantially the same as the pitch of the original pattern to be transferred onto the photosensitive substrate. The focus position measuring method according to claim 1.
記最良結像面を計測すべきパターンの方向に応じたもの
であることを特徴とする請求項１に記載の焦点位置測定
方法。3. The focus position measuring method according to claim 1, wherein the angle of inclination of the pattern corresponds to a direction of a pattern in which the best image plane is to be measured.
領域内の該光学系の光軸が通過する点を原点として、該
原点から前記パターンの存在する領域への放射方向に対
して平行、及び垂直に配置されたものであることを特徴
とする請求項１に記載の焦点位置測定方法。4. The pattern is parallel to a radial direction from the origin to a region where the pattern exists, with an origin being a point where an optical axis of the optical system passes in a projection region of the projection optical system. 2. The focus position measuring method according to claim 1, wherein the focus position measuring method is arranged vertically.
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|---|---|---|---|
| JP22152491A JP3230094B2 (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Method for measuring optical characteristics of projection optical system, apparatus for measuring optical characteristics, exposure method, and mask |
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