JPH06120118A - レンズ収差測定方法およびそれを用いた露光装置 - Google Patents

レンズ収差測定方法およびそれを用いた露光装置

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JPH06120118A
JPH06120118A JP4271285A JP27128592A JPH06120118A JP H06120118 A JPH06120118 A JP H06120118A JP 4271285 A JP4271285 A JP 4271285A JP 27128592 A JP27128592 A JP 27128592A JP H06120118 A JPH06120118 A JP H06120118A
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JP
Japan
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lens
aberration
optical system
component
pattern
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JP4271285A
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English (en)
Inventor
Hidehiko Yazaki
秀彦 矢崎
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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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
    • G03F7/70591Testing optical components
    • G03F7/706Aberration measurement

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズの収差成分、寸法ばらつきおよび解像
度などのレンズ性能の自動計測を可能とし、特に縮小投
影露光装置などの縮小レンズの選定時、またはこの露光
装置により形成されたパターンの評価に良好に適用でき
るレンズ収差測定方法およびそれを用いた露光装置を提
供する。 【構成】 半導体集積回路製造装置における縮小投影露
光装置などに用いられ、光学系の理想的な結像からの偏
差を測定するレンズ収差測定装置であって、検出対象物
である半導体ウェハ1上のパターン2を照明する光源3
と、パターン検出光を半反射鏡4を介して検出回路5へ
集光する検出光学系6と、検出光のパターン信号を信号
処理演算する信号処理装置7とから構成され、検出光の
非対称性成分によりレンズ性能が自動測定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ収差測定技術に
関し、特に半導体集積回路製造装置における縮小投影露
光装置などの縮小レンズの選定時、およびこの露光装置
により形成されたパターンの評価に良好なレンズ収差測
定方法およびそれを用いた露光装置に適用して有効な技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の製造工程において、原
版であるレチクルなどに形成された回路パターンを露光
対象物である半導体ウェハ上に転写する技術としては、
たとえば縮小投影露光装置などによる技術が一般的に用
いられている。
【0003】この露光装置において、鮮鋭なパターンを
ウェハ上に形成させるためには、光学系における縮小レ
ンズの優劣が重要な問題となる。現状、この露光装置に
おける縮小レンズの選定は、金属顕微鏡、走査型電子顕
微鏡などの写真による作業者のスケール測定判定に頼っ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な従来技術において、縮小レンズの判定は作業者の目視
による感覚に頼っているために、作業者による誤差が生
じ易く正確さに欠け、たとえばこのような条件で製品の
着工を行った場合には、寸法ばらつきなどにより製造不
良が発生し易いという問題がある。
【0005】また、露光領域内の全てにおいて、縮小レ
ンズの良否を確認するためには多大な時間が費やされる
という問題がある。
【0006】そこで、本発明の目的は、レンズの収差成
分、寸法ばらつきおよび解像度などのレンズ性能の自動
計測を可能とし、特に縮小投影露光装置などの縮小レン
ズの選定時、またはこの露光装置により形成されたパタ
ーンの評価に良好に適用できるレンズ収差測定方法およ
びそれを用いた露光装置を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0009】すなわち、本発明のレンズ収差測定方法
は、光学系の理想的な結像からの偏差によるレンズ収差
測定方法であって、光学系のレンズを通して被測定パタ
ーンを検出し、この検出された像による非対称性の寸法
成分を自動的に測定するものである。
【0010】また、本発明のレンズ収差測定方法を用い
た露光装置は、原版に形成された回路パターンを転写す
る露光装置と、この露光装置により転写された露光対称
物上のパターン形状を検出する検出光学系と、この検出
光学系により検出された像の非対称性を信号処理し、こ
の非対称性の像による寸法成分を演算処理して収差成分
量とする信号処理系とを備えるものである。
【0011】この場合に、前記検出光学系により検出さ
れた像の非対称性による縮小レンズの収差成分の他に、
縮小レンズの寸法ばらつき、解像度およびこの縮小レン
ズを通して形成されたパターン形状の寸法成分を求める
ようにしたものである。
【0012】
【作用】前記したレンズ収差測定方法およびそれを用い
た露光装置によれば、光学系のレンズを通して検出され
た像の非対称性成分が測定されることにより、レンズの
持つ収差成分、寸法ばらつきおよび解像度などのレンズ
性能を自動測定することができる。
【0013】特に、露光装置に用いた場合には、露光装
置の露光領域内で縮小レンズを通して形成されたパター
ン形状を検出光学系により検出し、信号処理系を通じて
縮小レンズの持つ収差成分を算出することにより、露光
装置の縮小レンズおよびこの縮小レンズを通して形成さ
れたパターン形状の評価を行うことができる。
【0014】これにより、レンズによって作り出された
パターン形状の評価が容易にできるので、レンズの持っ
ている収差成分の評価、寸法ばらつきおよび解像度など
のレンズ性能に関する評価、さらには露光装置により形
成されたパターン形状の評価が可能となる。
【0015】
【実施例】図1は本発明のレンズ収差測定方法の一実施
例であるレンズ収差測定装置を示す概略構成図、図2は
本実施例のレンズ収差測定装置において、非対称性波形
によるレンズ性能の算出を示す説明図、図3は本実施例
のレンズ収差測定装置を縮小投影露光装置に適用した場
合を示す概略構成図である。
【0016】まず、図1により本実施例のレンズ収差測
定装置の構成を説明する。
【0017】本実施例のレンズ収差測定装置は、たとえ
ば半導体集積回路製造装置における縮小投影露光装置な
どに用いられ、光学系の理想的な結像からの偏差を測定
するレンズ収差測定装置とされ、検出対象物である半導
体ウェハ1上のパターン2を照明する光源3と、パター
ン検出光を半反射鏡4を介して検出回路5へ集光する検
出光学系6と、検出光のパターン信号を信号処理演算す
る信号処理装置7とから構成され、検出光の非対称性成
分によりレンズ性能が自動測定されるようになってい
る。
【0018】信号処理装置7には、たとえば検出回路5
により光信号から変換された電気信号を信号処理する信
号処理部8、その信号処理部8の演算処理を行う演算処
理部9、処理および演算などの各種の制御操作、出力お
よび表示などの各種操作を行う操作部10、および信号
処理および演算処理結果などを表示する表示部11など
が備えられている。
【0019】次に、本実施例の作用について、実際にレ
ンズの収差成分、寸法ばらつきおよび解像度などのレン
ズ性能を自動計測する場合を説明する。
【0020】たとえば、照明光を光源3から半導体ウェ
ハ1上のパターン2に照射することにより、その反射し
た検出光が検出光学系6および半反射鏡4を介して検出
回路5に入射される。
【0021】さらに、この検出回路5において、検出光
の光信号がその光量に対応した電気信号に変換され、そ
して信号処理装置7に入力されることにより、レンズ性
能を決定する各要素が演算処理される。
【0022】たとえば、図2(a) に示すようなパターン
を検出し、図2(b) に示すようなX方向検出波形が得ら
れたとすると、この非対称性のX方向検出波形の寸法成
分を次式のように演算処理することにより、収差、寸
法、膜減りおよび解像度などを算出することができる。
また、図2(c) のようなY方向検出波形によるレンズ性
能についても、同様にして次式で求めることができる。
【0023】 非対称性によるX方向の収差成分 収差XA=ΔX 非対称性によるY方向の収差成分 収差YA=ΔY 横線と縦線の差による収差成分 収差B=Xa−Y
a 高さ(膜減り)の差による収差成分 収差C=Zx−Z
y X方向の寸法成分 寸法X=Xa Y方向の寸法成分 寸法Y=Ya X方向の膜減り成分 膜減りX=基準膜
厚−Zx Y方向の膜減り成分 膜減りY=基準膜
厚−Zy X方向の左側の解像度 解像θX1=ta
-1(Zx/Xl) X方向の右側の解像度 解像θX2=ta
-1(Zx/Xr) Y方向の左側の解像度 解像θY1=ta
-1(Zy/Yl) Y方向の右側の解像度 解像θY2=ta
-1(Zy/Xr) このようにして、レンズ性能を決定する各要素を算出す
ることができる。
【0024】従って、本実施例のレンズ収差測定装置に
よれば、光源3、検出光学系6、検出回路5および信号
処理装置7などから構成されることにより、検出光学系
6のレンズを通して検出されたパターン形状による非対
称性の寸法成分によってレンズの持つ収差成分、寸法ば
らつきおよび解像限界などのレンズ性能を自動測定する
ことができる。
【0025】また、本実施例のレンズ収差測定装置は、
たとえば図3に示すように、原版12に形成された回路
パターンを縮小レンズ13を通じて転写するような縮小
投影露光装置に搭載することも可能である。
【0026】この場合には、たとえば照明光としてレー
ザ光などが考えられ、露光装置の露光領域内で縮小レン
ズ13を通して形成された露光対象物である半導体ウェ
ハ1上のパターン2を、全反射鏡14、半反射鏡4およ
び検出光学系6を通じて検出回路5によって検出するこ
とができる。
【0027】これにより、検出回路5から信号処理装置
7を通じて縮小レンズ13の持つ収差成分などを算出す
ることができるので、露光装置の縮小レンズ13の評価
に加えて、縮小レンズ13を通して形成されたパターン
形状の評価を行うことができる。
【0028】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0029】たとえば、本実施例のレンズ収差測定装置
については、図1および図3に示すような構成および配
置である場合について説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、検出光学系などの位置、組
み合せなどについては広く適用可能である。
【0030】また、レンズ性能を決定する各要素につい
ても、収差、寸法、膜減りおよび解像度などの他に、他
の様々な演算式による評価が可能であることはいうまで
もない。
【0031】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野である半導体集積回路製
造装置に用いられる縮小投影露光装置に適用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、収
差などのレンズ性能を問題とする他の装置についても広
く適用可能である。
【0032】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0033】(1).光学系のレンズを通して被測定パター
ンを検出し、この検出された像による非対称性の寸法成
分を自動的に測定することにより、レンズの持つ収差成
分を自動測定することができるので、収差成分によるレ
ンズ性能に関する評価が可能となる。
【0034】(2).原版に形成された回路パターンを転写
する露光装置と、この露光装置により転写された露光対
称物上のパターン形状を検出する検出光学系と、この検
出光学系により検出された像の非対称性を信号処理し、
この非対称性の像による寸法成分を演算処理して収差成
分量とする信号処理系とを備えることにより、露光装置
の縮小レンズを通して形成されたパターン形状を検出
し、縮小レンズの持つ収差成分を算出することができる
ので、露光装置の縮小レンズおよびこの縮小レンズを通
して形成されたパターン形状の評価が可能となる。
【0035】(3).検出光学系により検出された像の非対
称性による縮小レンズの収差成分の他に、縮小レンズの
寸法ばらつき、解像度およびこの縮小レンズを通して形
成されたパターン形状の寸法成分を求めることにより、
レンズによって作り出されたパターン形状の評価が容易
にできるので、レンズの収差成分の評価、寸法ばらつき
および解像度などのレンズ性能に関する評価、さらには
露光装置により形成されたパターン形状の評価が可能と
なる。
【0036】(4).前記(1) 〜(3) により、レンズにより
作り出されたパターン形状によりレンズ性能を自動計測
できるので、特に縮小投影露光装置の選定、露光領域内
の寸法変化、解像状況の確認作業などが正確に可能とさ
れる露光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレンズ収差測定方法の一実施例である
レンズ収差測定装置を示す概略構成図である。
【図2】本実施例のレンズ収差測定装置において、非対
称性波形によるレンズ性能の算出を示す説明図である。
【図3】本実施例のレンズ収差測定装置を縮小投影露光
装置に適用した場合を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 半導体ウェハ 2 パターン 3 光源 4 半反射鏡 5 検出回路 6 検出光学系 7 信号処理装置 8 信号処理部 9 演算処理部 10 操作部 11 表示部 12 原版 13 縮小レンズ 14 全反射鏡

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学系の理想的な結像からの偏差による
    レンズ収差測定方法であって、前記光学系のレンズを通
    して被測定パターンを検出し、該検出された像による非
    対称性の寸法成分により前記レンズの持つ収差成分を自
    動測定することを特徴とするレンズ収差測定方法。
  2. 【請求項2】 原版に形成された回路パターンを転写す
    る露光装置と、該露光装置により転写された露光対称物
    上のパターン形状を検出する検出光学系と、該検出光学
    系により検出された像の非対称性を信号処理し、該非対
    称性の像による寸法成分を演算処理して収差成分量とす
    る信号処理系とを備え、前記露光装置の露光領域内で縮
    小レンズを通して形成されたパターン形状を前記検出光
    学系により検出し、前記信号処理系を通じて前記縮小レ
    ンズの持つ収差成分を算出し、前記露光装置の縮小レン
    ズおよび該縮小レンズを通して形成されたパターン形状
    の評価を行うことを特徴とする請求項1記載のレンズ収
    差測定方法を用いた露光装置。
  3. 【請求項3】 前記検出光学系により検出された像の非
    対称性による前記縮小レンズの収差成分の他に、前記縮
    小レンズの寸法ばらつき、解像度および該縮小レンズを
    通して形成されたパターン形状の寸法成分を求めること
    を特徴とする請求項2記載のレンズ収差測定方法を用い
    た露光装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012527105A (ja) * 2009-05-12 2012-11-01 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. リソグラフィのための検査方法
US9182682B2 (en) 2008-12-30 2015-11-10 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012527105A (ja) * 2009-05-12 2012-11-01 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. リソグラフィのための検査方法
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