JPH06120116A

JPH06120116A - ベストフォーカス計測方法

Info

Publication number: JPH06120116A
Application number: JP4264658A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hirukawa; 茂蛭川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】感光基板のフォーカス位置を変化させずに露
光を行うだけで投影光学系のベストフォーカス位置を計
測する。【構成】マスク１７Ａ上の第１パターン２４及び第２
パターン２５をそれぞれ投影光学系１９の光軸に対する
主光線の傾斜角が異なる露光光ＩＬ１及びＩＬ２で照明
して、パターン２４及び２５の像を面２７上の露光面に
投影する。パターン２４及び２５の像の間隔Ｄ２を計測
し、予め求めてある間隔Ｄ２とデフォーカス量ΔＦとの
関係よりそのデフォーカス量ΔＦを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子、液
晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド等をリソグラフィ工程で
製造する際に使用される投影露光装置の投影光学系のベ
ストフォーカス位置を求める場合に適用して好適なベス
トフォーカス計測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子、液晶表示素子又は薄
膜磁気ヘッド等をリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称す
る）のパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に
結像する投影露光装置が使用されている。斯かる投影露
光装置において、レチクルのパターンを高い解像度で感
光基板上に露光するには、その感光基板を投影光学系の
最良結像面（ベストフォーカス面）に対して焦点深度の
範囲内で合致させた状態で露光を行う必要がある。その
ためには、何等かの方法で投影光学系のベストフォーカ
ス面の位置、即ちベストフォーカス位置を求める必要が
ある。

【０００３】従来のベストフォーカス位置の計測方法と
して、例えば投影光学系に対する感光基板の位置（以下
「フォーカス位置」という）を変化させながら順次その
感光基板上に所定のパターンの露光を行い、最も微細な
パターンが分離して結像されているフォーカス位置をベ
ストフォーカス位置とする方法が知られている。そし
て、実際に転写対象とする回路パターン等（以下「実素
子パターン」という）の露光を行う場合には、その所定
のパターンを用いて且つフォーカス位置を変化させて求
めたベストフォーカス位置に感光基板を設定した状態で
露光が行われる。その他に、フォーカス位置を変化させ
ながら感光基板上に特定のパターンの露光を行い、露光
されたパターンの形状の変化が最も少ないフォーカス位
置をベストフォーカス位置とする方法も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の計
測方法においては、ベストフォーカス位置を求めるため
には、必ずフォーカス位置を変化させて所定のパターン
の露光を行う必要があった。しかしながら、フォーカス
位置を変化させて露光を繰り返して計測を行うのでは、
計測時間が長くなるという不都合があった。

【０００５】また、一度ベストフォーカス位置を求めた
後に、フォーカス位置を固定して実素子パターンの露光
を行う場合でも、露光光の照射エネルギーの吸収等によ
り投影光学系のベストフォーカス位置が次第に変化する
ことがある。このようにベストフォーカス位置が変化し
て不良のロットが発生すると、再度ベストフォーカス位
置を求め直す必要が生じるが、従来の計測方法でベスト
フォーカス位置の再計測を行うのでは時間的な損失が極
めて大きいという不都合がある。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、フォーカス位置
を変化させずに露光を行うだけで投影光学系のベストフ
ォーカス位置の計測ができるベストフォーカス計測方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による第１のベス
トフォーカス計測方法は、転写用のパターンが形成され
たマスク（１７）を露光光で照明する照明光学系（１１
〜１６）と、その転写用のパターンの像を感光基板（２
１）上に投影する投影光学系（１９）と、感光基板（２
１）を載置して投影光学系（１９）の光軸方向に感光基
板（２１）を位置決めする基板ステージ（２０）とを有
する投影露光装置の投影光学系（１９）の最良結像面の
位置を求める方法において、例えば図１に示すように、
マスク（１７）として所定間隔で第１パターン（２４）
及び第２パターン（２５）が形成されたマスク（１７
Ａ）を使用して、第１パターン（２４）及び第２パター
ン（２５）をそれぞれ主光線の傾斜角が異なる露光光
（ＩＬ１，ＩＬ２）で照明し、第１パターン（２４）及
び第２パターン（２５）の像を前記感光基板上に露光す
る第１工程と、第１パターン（２４）及び第２パターン
（２５）の像の間隔（Ｄ２）を計測する第２工程と、こ
の第２工程で計測された間隔（Ｄ２）並びにデフォーカ
ス量（ΔＦ）と第１パターン（２４）及び第２パターン
（２５）の像の間隔との関係より、第１パターン（２
４）及び第２パターン（２５）の像を露光したときの感
光基板（２１）の位置から投影光学系（１９）の最良結
像面までの間隔及び方向を求める第３工程とを有するも
のである。

【０００８】また、本発明の第２のベストフォーカス計
測方法は、転写用のパターンが形成されたマスク（１
７）を露光光で照明する照明光学系（１１〜１６）と、
その転写用のパターンの像を感光基板（２１）上に投影
する投影光学系（１９）と、感光基板（２１）を載置し
て投影光学系（１９）の光軸方向に感光基板（２１）を
位置決めする基板ステージ（２０）とを有する投影露光
装置の投影光学系（１９）の最良結像面の位置を求める
方法において、例えば図２に示すように、そのマスク
（１７）としてのマスク（１７Ｂ）上の所定のパターン
（２８）を主光線が第１の傾斜角の露光光（ＩＬ３）で
照明して所定のパターン（２８）の像を感光基板（２
１）上に露光する第１工程と、マスク（１７Ｂ）上の所
定のパターン（２８）を主光線がその第１の傾斜角とは
異なる第２の傾斜角の露光光（ＩＬ４）で照明して所定
のパターン（２８）の像を感光基板（２１）上に露光す
る第２工程と、その第１工程で露光された所定のパター
ン（２８）の像とその第２工程で露光された所定のパタ
ーン（２８）の像との間隔（Ｄ４）を計測する第３工程
と、この第３工程で計測された間隔並びにデフォーカス
量（ΔＦ）とその間隔との関係より、所定のパターン
（２８）の像を露光したときの感光基板（２１）の位置
から投影光学系（１９）の最良結像面までの間隔及び方
向を求める第４工程とを有するものである。

【０００９】

【作用】斯かる本発明の第１のベストフォーカス計測方
法の原理につき説明する。図１は本発明に対応する光学
系を示し、この図１において、マスク（１７Ａ）には第
１パターン（２４）及び第２パターン（２５）が形成さ
れ、投影光学系（１９）の光軸に対して例えば角度θ２
だけ傾斜した主光線を有する露光光ＩＬ２により第２パ
ターン（２５）が照明されている。この場合、簡単のた
め投影光学系（１９）の倍率を１倍として、投影光学系
（１９）の最良結像面（２６）からΔＦだけ離れた面
（２７）上に感光基板（２１）の露光面があるものとす
る。そして、最良結像面（２６）上での第２パターン
（２５）の結像位置と面（２７）上での第２のパターン
（２５）のデフォーカスした結像位置とのずれ量をＤ３
とすると、次の関係が成立する。Ｄ３＝ΔＦ×ｔａｎθ

【００１０】その関係を一般化するため、第１パターン
（２４）を照明する露光光（ＩＬ１）の主光線の傾斜角
と第２パターン（２５）を照明する露光光（ＩＬ２）の
主光線の傾斜角との間にΔθの差があるものとする。そ
して、最良結像面（２６）上での第１パターン（２４）
の像と第２パターン（２５）の像との間隔をＤ１、面
（２７）上での第１パターン（２４）の像と第２パター
ン（２５）の像との間隔をＤ２とすると、近似的に次の
関係がある。Ｄ２＝Ｄ１＋ΔＦ×ｔａｎΔθ

【００１１】その間隔Ｄ１はマスク（１７Ａ）上の第１
パターン（２４）と第２パターン（２５）との間隔より
求めることができるので、予め両主光線の傾斜角の差Δ
θの正接ｔａｎΔθを求めておくことにより、逆に次式
よりデフォーカス量ΔＦを算出することができる。従っ
て、フォーカス位置を変化させることなく、最良結像面
の位置を求めることができる。 ΔＦ＝（Ｄ２−Ｄ１）／ｔａｎΔθ

【００１２】次に、本発明の第２のベストフォーカス計
測方法の原理につき説明する。図２は本発明に対応する
光学系を示し、図２（ａ）において、マスク（１７Ｂ）
には所定のパターン（２８）が形成されている。この場
合も、簡単のため投影光学系（１９）の倍率を１倍とし
て、投影光学系（１９）の最良結像面（２６）からΔＦ
だけ離れた面（２７）上に感光基板（２１）の露光面が
あるものとする。そして、先ず主光線が投影光学系（１
９）の光軸に対して角度θ３だけ傾斜した露光光（ＩＬ
３）でそのパターン（２８）を面（２７）上の露光面に
露光する。その後、主光線が投影光学系（１９）の光軸
に対して角度θ４（角度θ３とは逆符号とする）だけ傾
斜した露光光（ＩＬ４）でそのパターン（２８）を面
（２７）上の露光面に重ねて露光する。

【００１３】この場合、最良結像面（２６）においては
そのパターン（２８）の像は同一の位置に露光される
が、面（２７）においては、１回目の露光時のそのパタ
ーン（２８）の像と２回目の露光時のそのパターン（２
８）の像とは間隔Ｄ４だけ離れている。その間隔Ｄ４は
次のように表される。Ｄ４＝ΔＦ×（ｔａｎθ３＋ｔａｎθ４）従って、予め１回目の露光時の主光線の傾斜角θ３の正
接及び２回目の露光時の主光線の傾斜角θ４の正接を求
めておいて、その間隔Ｄ４を計測することにより、その
デフォーカス量ΔＦを求めることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明によるベストフォーカス計測方
法の一実施例につき図３及び図４を参照して説明する。
本実施例は投影露光装置において投影光学系のベストフ
ォーカス面の位置を計測する場合に本発明を適用したも
のである。

【００１５】図３は本実施例の投影露光装置を示し、こ
の図３において、１１は露光光用の光源である。光源１
１としては、高圧水銀灯又はエキシマレーザー光源等が
使用できる。高圧水銀灯を用いる場合には、光源１１か
ら射出された露光光は楕円鏡ＥＭで集光された後に、図
示省略されたインプットレンズを経てフライアイレンズ
１２に入射する。フライアイレンズ１２の後側（レチク
ル側）焦点面には多数の２次光源が形成され、これら２
次光源から射出された露光光ＩＬは、第１リレーレンズ
１３、投影式レチクルブラインド１４、第２リレーレン
ズ１５、メインコンデンサーレンズ１６を経てレチクル
１７を均一な照度で照明する。投影式レチクルブライン
ド１４とレチクル１７のパターン形成面とは共役であ
り、投影式レチクルブラインド１４によりレチクル１７
上の照明領域が設定される。また、図３では遮光板２４
が示されているが、この例では遮光板２４は使用しな
い。

【００１６】露光光のもとで、レチクル１７のパターン
形成面に形成されたパターン１８の像が、投影光学系１
９を介してウエハステージ２０上に載置されたウエハ２
１の露光面上に転写される。フライアイレンズ１２の後
側焦点面は投影光学系１９の瞳面とほぼ共役である。ウ
エハステージ２０は、投影光学系１９の光軸に垂直な面
内の任意の位置にウエハ２１を位置決めするＸＹステー
ジ及び投影光学系１９の光軸に平行な方向でウエハ２１
の露光面の位置、即ちフォーカス位置を設定するＺステ
ージ等より構成されている。

【００１７】また、本実施例ではウエハ２１の露光面の
フォーカス位置を検出するためのオートフォーカス系が
設けられている。オートフォーカス系は、ウエハ２１の
露光面に例えばスリット状の検出パターンの像を、投影
光学系１９の光軸ＡＸに対して斜めに投影する送光系２
２ａと、その露光面からの反射光を受光してその検出パ
ターンの像を再結像する受光系２２ｂとより構成されて
いる。ウエハ２１の露光面のフォーカス位置が変化する
と、その再結像される検出パターンの像の位置が変化す
ることから、フォーカス位置の変化を検出することがで
きる。受光系２２ｂには、その再結像された検出パター
ンの位置に応じて変化するフォーカス信号を生成する光
電検出器が組み込まれ、そのフォーカス信号が所定のレ
ベルに維持されるようにウエハステージ２０中のＺステ
ージを駆動することにより、ウエハ２１の露光面のフォ
ーカス位置を所定の位置に維持することができる。

【００１８】また、フォーカス信号は所定の範囲内でフ
ォーカス位置の変化に対してほぼ直線的に変化するの
で、逆にフォーカス信号のレベル変動からフォーカス位
置の変動を知ることができる。更に、ウエハステージ２
０中のＺステージにも投影光学系１９の光軸方向の位置
を検出するための高さセンサーが組み込まれている。２
３はオフ・アクシスのウエハアライメント系を示し、ウ
エハアライメント系２３はウエハ２１の各ショット領域
の近傍に形成されたアライメントマークを検出する。こ
の場合、ウエハアライメント系２３の検出中心とレチク
ル１７の中心の共役像との間の間隔、即ち所謂ベースラ
イン量を求めておくことにより、ウエハアライメント系
２３で計測したアライメントマークの位置に基づいてウ
エハ２１の各ショット領域のアライメントを正確に行う
ことができる。更に、ウエハアライメント系２３は種々
のマークの検出をも行うことができる。

【００１９】図４は図３中のレチクル１７の拡大側面図
を示し、この図４において、レチクル１７の下側のパタ
ーン形成面に図４の紙面に平行な方向に間隔ＤＲで位置
計測用マーク１８Ａ及び１８Ｂを形成する。図３の投影
光学系１９のレチクル１７からウエハ２１への投影倍率
をβとすると、投影光学系１９のベストフォーカス面上
での位置計測用マーク１８Ａ及び１８Ｂの像の間隔はβ
・ＤＲである。また、レチクル１７の位置計測用マーク
１８Ａ及び１８Ｂの形成面の裏面、即ちレチクル１７の
上面に、図４の紙面に平行な方向にピッチＰで位相型の
回折格子パターン２９を形成する。また、回折格子パタ
ーン２９を照明する露光光ＩＬの主光線がその回折格子
パターン２９に垂直である場合を想定し、露光光ＩＬが
直接位置計測用マーク１８Ａ及び１８Ｂを照明すること
が無い、すなわち回折格子パターン２９で発生した±１
次回折光のみがマーク１８Ａ、１８Ｂに照射されるよう
に、位置計測用マーク１８Ａ及び１８Ｂを囲む領域の裏
側に回折格子パターン２９が配置されるようにする。

【００２０】その回折格子パターン２９は、レチクル１
７の本体であるガラス基板上に所謂ＳＯＧ（スピン・オ
ン・グラス）によりピッチＰのライン・アンド・スペー
スパターンを形成したものであり、ＳＯＧとは酸化ケイ
素（ＳｉＯ₂ ）の薄膜のパターンである。ピッチＰは例
えば２μｍ程度である。本実施例では、その回折格子パ
ターン２９の材質の屈折率、厚さ及びライン部の幅とス
ペース部の幅との比を調整することにより、回折格子パ
ターン２９からの０次回折光及び±２次回折光の発生を
できるだけ小さくする。従って、回折格子パターン２９
を透過する露光光のほとんどは、＋１次回折光Ｂ１及び
−１次回折光Ｂ２となる。

【００２１】この場合、露光光ＩＬの波長をλとする
と、±１次回折光Ｂ１及びＢ２のそれぞれの回折角の絶
対値θは次の関係を満たす。ｓｉｎθ＝λ／Ｐそして、レチクル１７の厚さをＴとすると、図４に示す
ように、回折格子パターン２９の端部から内側の方向に
次式で定まる幅ｄの領域３０には−１次回折光Ｂ２が照
明されない。ｄ＝Ｔｔａｎθ

【００２２】そこで、本例ではその幅ｄの領域３０の内
部に一方の位置計測用マーク１８Ａを配置する。これ
は、位置計測用マーク１８Ａは＋１次回折光Ｂ１のみに
より照明されることを意味する。同様に、他方の位置計
測用マーク１８Ｂは、−１次回折光Ｂ２のみにより照明
される領域の内部に配置する。これにより、位置計測用
マーク１８Ａ及び１８Ｂを照明する露光光の主光線は、
それぞれ投影光学系１９の光軸に対して＋θ及び−θだ
け傾くことになる。

【００２３】図４のレチクル１７を図３に装着して、レ
チクル１７の位置計測用マーク１８Ａ及び１８Ｂの像を
投影光学系１９を介してウエハ２１上に露光し、ウエハ
２１の現像処理後に、それら位置計測用マーク１８Ａ及
び１８Ｂの像の間隔Ｄを計測する。この間隔Ｄの計測を
行うには、例えば図３のウエハアライメント系２３を用
いて位置計測用マーク１８Ａ及び１８Ｂの像のそれぞれ
の位置を計測し、これら位置の差を求めればよい。そし
て、投影光学系１９のベストフォーカス面からウエハ２
１の露光面の現在のフォーカス位置までのデフォーカス
量をＦとして、予めそれら像の間隔Ｄとデフォーカス量
Ｆとの関係を次式の形で記憶しておく。

【数１】Ｄ＝β・ＤＲ＋ｋ１・Ｆ＋ｋ２

【００２４】この式において、係数ｋ１は図４の±１次
回折光Ｂ１，Ｂ２の回折角の絶対値θ及び投影光学系１
９の倍率βを用いて表すことができる係数である。ま
た、係数ｋ２は本来は０であるが、例えばレチクル１７
の製造誤差により位置計測用マーク１８Ａ及び１８Ｂの
間隔がＤＲから外れているような場合には、係数ｋ２は
予め求めてある０以外の値に設定される。更に、例えば
ＤＲＡＭのように回路パターン中に比較的大きな段差が
存在する場合には、段差に応じてその係数ｋ２の値が予
め求めてある値の中で変更されることがある。従って、
その（数１）において、未知数はデフォーカス量Ｆだけ
であり、間隔Ｄを実際に計測することにより、その（数
１）からそのデフォーカス量Ｆを求めることができる。

【００２５】その後は、図３のウエハステージ２０中の
Ｚステージを駆動して、ウエハ２１の露光面をそのデフ
ォーカス量Ｆを打ち消すように移動させることにより、
その露光面が投影光学系１９のベストフォーカス面に正
確に合致する。そして、このときにオートフォーカス系
の受光系２２ｂから出力されるフォーカス信号のレベル
が例えば０になるようにオフセット調整を行えば、それ
以後はそのフォーカス信号を基準としてウエハ２１の露
光面のオートフォーカスを行うことができる。

【００２６】次に、図４のレチクル１７の変形例につき
図５を参照して説明する。図５はレチクル１７Ｃを示
し、レチクル１７Ｃのパターン形成面にも図５の紙面に
平行な方向に所定間隔で２個の位置計測用マーク１８Ｃ
及び１８Ｄを形成する。また、レチクル１７Ｃのパター
ン形成面の裏面には、それら位置計測用マーク１８Ｃ及
び１８Ｄの間隔よりも狭い範囲に、図５の紙面に平行な
方向にピッチＰで位相型の回折格子パターン２９を形成
する。この例でも、露光光ＩＬは主光線が回折格子パタ
ーン２９に垂直な状態で入射するものと想定して、回折
格子パターン２９からの＋１次回折光Ｂ１及び−１次回
折光Ｂ２の回折角の絶対値をθとする。そして、レチク
ル１７Ｃの厚さをＴとすると、図５に示すように、回折
格子パターン２９の端部から外側の方向に幅ｄ（＝Ｔｔ
ａｎθ）の領域３１では＋１次回折光Ｂ１及び照明光学
系から射出された状態の直接のレチクル１７Ｃを透過し
た露光光ＩＬの両方が照射される。

【００２７】そこで、本例ではその幅ｄの領域３１の内
部に一方の位置計測用マーク１８Ｃを配置する。これ
は、位置計測用マーク１８Ｃは＋１次回折光Ｂ１及び直
接の露光光ＩＬの両方により照明されることを意味す
る。同様に、他方の位置計測用マーク１８Ｄは、−１次
回折光Ｂ２及び直接の露光光ＩＬの両方により照明され
る領域の内部に配置する。そのため、図５のレチクル１
７Ｃにおいては、一方の位置計測用マーク１８Ｃを照明
する光の主光線Ｂ３は、露光光ＩＬの主光線と＋１次回
折光Ｂ１の主光線とのベクトル和に近い角度で外側に傾
斜しており、他方の位置計測用マーク１８Ｄを照明する
光の主光線Ｂ４は、露光光ＩＬの主光線と−１次回折光
Ｂ２の主光線とのベクトル和に近い角度で外側に傾斜し
ている。従って、図５のレチクル１７Ｃを図３のレチク
ル１７の代わりに装着した場合でも、位置計測用マーク
１８Ｃ及び１８Ｄは、それぞれ投影光学系１９の光軸に
対する主光線の傾斜角が異なる露光光で照明されること
になるため、図４のレチクル１７を用いた場合と同様に
デフォーカス量を計測することができる。

【００２８】次に、本発明の他の実施例につき説明す
る。本例では、図３の投影露光装置において、フォーカ
ス位置を変えずに２重露光を行うことによりデフォーカ
ス量を計測する方法を示す。また、上述の実施例とは異
なり本例では、図３のフライアイレンズ１２の後側（レ
チクル側）焦点面に、露光光ＩＬの光束の光軸ＡＸを中
心とした片側半分を遮蔽できる遮光板２４を着脱自在に
配置する。

【００２９】更に、図３において、レチクル１７として
は上面に位相型の回折格子の無い通常のレチクルを使用
し、且つレチクル１７のパターン形成面には予め間隔が
計測してある第１の位置計測用マーク及び第２の位置計
測用マークが形成されているものとする。この例でデフ
ォーカス量の計測を行う場合には、先ず投影型レチクル
ブラインド１４の開口をレチクル１７上の第１の位置計
測用マークのみが照明されるように設定する。そして、
遮光板２４の位置を露光光の光束の右側半分のみが通過
するように設定して、その第１の位置計測用マークの像
をウエハ２１上に露光する。この場合には、第１の位置
計測用マークを照明する露光光の主光線は、投影光学系
１９の光軸に対して時計方向に傾斜している。次に、投
影型レチクルブラインド１４の開口をレチクル１７上の
第２の位置計測用マークのみが照明されるように設定す
る。そして、遮光板２４の位置を露光光の光束の左側半
分のみが通過するように設定して、その第２の位置計測
用マークの像をウエハ２１上に重ねて露光する。第２の
位置計測用マークを照明する露光光の主光線は、投影光
学系１９の光軸に対して反時計方向に傾斜している。

【００３０】両マークの露光が終了した後にウエハ２１
の現像処理を行い、第１の位置計測用マークの像と第２
の位置計測用マークの像との間隔を計測し、予め求めて
おいたデフォーカス量とマーク像の間隔との関係式を参
照することにより、露光時のデフォーカス量を求めるこ
とができる。なお、このように２重露光する場合には、
その第１の位置計測用マークと第２の位置計測用マーク
とは共通のマークであってもよい。

【００３１】なお、上述実施例では何れも、２つの位置
計測用マークの照明光の主光線は互いに逆向きに且つほ
ぼ等しい傾斜角で投影光学系の光軸に交差しているよう
な条件を用いていた。しかし、要はそれら主光線の傾斜
角差があればよい、即ちそれら主光線が平行でなければ
よいため、例えば一方の位置計測用マークの照明光の主
光線のみを傾斜させるだけでも有効である。また、図３
の遮光板２４としては、照明光学系の光軸に対して、偏
心した位置に開口を形成したものを用いるようにしても
良い。

【００３２】また、図４及び図５のレチクルに形成され
る回折格子パターン２９のピッチや材質は上記のものに
限定されるものではなく、露光光の主光線を傾斜させる
ことができればどのようなものでもよい。また、図４及
び図５の例では回折格子パターン２９はレチクル１７自
体のガラス面に設けたが、例えばレチクル１７から所定
間隔だけ離れた位置に別の回折格子板を配置するように
してもよい。更に、回折格子の代わりに偏角プリズムを
用いて露光光ＩＬの主光線の傾きを変えるようにしても
よい。また、現像後のレジスト像を用いる代わりに熱可
塑性樹脂等の潜像を利用しても良く、更に図３のウエハ
ステージ２０上に撮像素子（ＣＣＤ等）を配置してお
き、例えば画素基準で上述の位置ずれを検出するように
しても良い。このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００３３】

【発明の効果】本発明の第１のベストフォーカス計測方
法によれば、第１パターン及び第２パターンの像の間隔
を用いてデフォーカス量を求めることができる。従っ
て、フォーカス位置を変化させずに露光を行うだけで投
影光学系の最良結像面の位置（ベストフォーカス位置）
を計測できる利点がある。従って、仮に感光基板のフォ
ーカス位置が正しくないために、不良のロットが発生し
たような場合にも、簡単にベストフォーカス位置を求め
ることができ、時間的な損失が極めて小さくなる。

【００３４】同様に、第２のベストフォーカス計測方法
によれば、１回目の露光で得られた像と２回目の露光で
得られた像との間隔を用いて、フォーカス位置を変化さ
せることなく迅速にデフォーカス量を求めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の計測方法の原理説明図である。

【図２】本発明の第２の計測方法の原理説明図である。

【図３】本発明によるベストフォーカス計測方法の一実
施例が適用される投影露光装置を示す構成図である。

【図４】図３の投影露光装置に装着されるレチクルの一
例を示す拡大側面図である。

【図５】図４のレチクルの変形例を示す拡大側面図であ
る。

【符号の説明】

１１光源１２フライアイレンズ１３第１リレーレンズ１４投影型レチクルブラインド１５第２リレーレンズ１６メインコンデンサーレンズ１７，１７Ｃレチクル１８Ａ〜１８Ｄ位置計測用マーク１９投影光学系２０ウエハステージ２１ウエハ２２ａオートフォーカス系の送光系２２ｂオートフォーカス系の受光系２３ウエハアライメント系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
露光光で照明する照明光学系と、前記転写用のパターン
の像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記感光基
板を載置して前記投影光学系の光軸方向に前記感光基板
を位置決めする基板ステージとを有する投影露光装置の
前記投影光学系の最良結像面の位置を求める方法におい
て、前記マスクとして所定間隔で第１パターン及び第２パタ
ーンが形成されたマスクを使用して、前記第１パターン
及び第２パターンをそれぞれ主光線の傾斜角が異なる露
光光で照明し、前記第１パターン及び第２パターンの像
を前記感光基板上に露光する第１工程と、前記第１パターン及び第２パターンの像の間隔を計測す
る第２工程と、該第２工程で計測された間隔並びにデフォーカス量と前
記第１パターン及び第２パターンの像の間隔との関係よ
り、前記第１パターン及び第２パターンの像を露光した
ときの前記感光基板の位置から前記投影光学系の最良結
像面までの間隔及び方向を求める第３工程とを有する事
を特徴とするベストフォーカス計測方法。
【請求項２】転写用のパターンが形成されたマスクを
露光光で照明する照明光学系と、前記転写用のパターン
の像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記感光基
板を載置して前記投影光学系の光軸方向に前記感光基板
を位置決めする基板ステージとを有する投影露光装置の
前記投影光学系の最良結像面の位置を求める方法におい
て、前記マスク上の所定のパターンを主光線が第１の傾斜角
の露光光で照明して前記所定のパターンの像を前記感光
基板上に露光する第１工程と、前記マスク上の所定のパターンを主光線が前記第１の傾
斜角とは異なる第２の傾斜角の露光光で照明して前記所
定のパターンの像を前記感光基板上に露光する第２工程
と、前記第１工程で露光された前記所定のパターンの像と前
記第２工程で露光された前記所定のパターンの像との間
隔を計測する第３工程と、該第３工程で計測された間隔及びデフォーカス量と前記
間隔との関係より、前記所定のパターンの像を露光した
ときの前記感光基板の位置から前記投影光学系の最良結
像面までの間隔及び方向を求める第４工程とを有する事
を特徴とするベストフォーカス計測方法。