JPH08181051A

JPH08181051A - ディストーション計測方法

Info

Publication number: JPH08181051A
Application number: JP6320431A
Authority: JP
Inventors: Fuyuhiko Inoue; 冬彦井上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ディストーション計測用のパターンの計測精
度を高めることにより、投影光学系のディストーション
を高精度に計測する。【構成】最初の露光でウエハ上に露光量Ｅ₀／２でレ
チクル上の評価用マークの像２０Ｂ，２１Ｂを露光す
る。次に、中央の評価用マークの像２０Ｂ上に重ねて同
じマークの像２０Ｃ₀を露光し、レチクルの中央の評価
用マークの像と周辺の評価用マークの像２１Ｂとの設計
上の間隔分だけウエハステージをステッピングして、像
２１Ｂの上に露光量Ｅ₀／２で中央の評価用マークの像
２０Ｃ₁を露光する。現像後に中央の２つのマークの像
２０Ｂ，２０Ｃ₀の重なり部２０Ｄの幅Ｌ₀と、周辺の
２つの像２１Ｂ，２１Ｃ₁の重なり部２１Ｄの幅Ｌ₁を
計測し、両者の幅の差分を求める。

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、又
は液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程で
使用される露光装置に装着されて、マスクパターンの像
を感光基板上に投影するための投影光学系のディストー
ション計測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マスクとしてのレチクルのパターンの投
影光学系を介した像をフォトレジストが塗布されたウエ
ハ（又はガラスプレート等）上に露光する投影露光装置
（ステッパー、ステップ・アンド・スキャン方式の投影
露光装置等）においては、その投影光学系の結像特性は
装置の性能を決める重要な要素である。その結像特性の
中で、特にディストーション、即ち歪曲収差（倍率誤差
を含む）は転写された像の位置の正確さを決める重要な
特性である。このディストーションが悪いと、例えばウ
エハ上の異なるレイヤに異なる投影露光装置で回路パタ
ーン像を露光するような場合（ミックス・アンド・マッ
チ）に、重ね合わせ誤差が許容値より大きくなって、最
終的に製造される半導体素子等の歩留まりが低下する。

【０００３】そこで、投影光学系を投影露光装置に組み
込んだ状態で、ディストーション特性が最も良好な状態
になるように調整が行われる。このとき、そのディスト
ーションを精度良く計測することが必要である。従来は
以下のような計測方法が使用されていた。即ち、先ず１
回目の露光により、投影光学系の露光フィールド内の複
数の計測点に計測用パターンの像を露光し、次に、ウエ
ハステージをステッピング移動させて、１回目に露光し
た計測点の近傍にそれぞれ１個の計測用パターンの像を
再び露光する。その後、各計測点において、１回目に露
光された計測用パターンの像と、次のステッピング移動
後に露光された計測用パターンの像との位置ずれ量を例
えばレーザビームで走査する方法、あるいは画像処理す
る方法等により計測し、計測された位置ずれ量から投影
光学系のディストーションを求めていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子等の
集積度が益々向上するにつれて、重ね合わせ精度に対す
る要求も厳しくなり、投影光学系のディストーションの
許容値を小さくすることが望まれている。そのために
は、ディストーションの計測精度を高める必要がある。
これに関して、従来の計測方法における計測精度を決め
る主な要素は、ウエハステージのステッピング精度、レ
チクルのパターン精度及び計測用パターンの像の読み取
り精度である。この内、ウエハステージのステッピング
精度、及びレチクルのパターン精度については、計測用
パターンの像の読み取り精度に比べると小さいため、そ
の計測用パターンの像の読み取り精度について考察す
る。

【０００５】このとき、従来例の内で集光したレーザビ
ームを走査して計測用パターンの像の位置を読み取る方
法では、レーザビーム径を波長以下に小さくすることが
困難であるため、読み取り精度を飛躍的に向上すること
は困難である。また、光ビームよりも更に小さくビーム
を集束できる電子ビームで、計測対象のパターンを走査
するタイプの測定装置も提案され製品化されている。し
かしながら、電子ビームを歪みなく偏向させ、高精度に
対象とするパターンの位置が計測できる範囲はせいぜい
数μｍ角程度である。そのため、従来の２つの計測用パ
ターンの像の位置の差を測定するディストーション計測
方法に、その電子ビームを用いる測定装置を適用しよう
としても、電子ビームの走査範囲にそれら２つの計測用
パターンの像を収めることは困難であるという不都合が
ある。

【０００６】また、２つの計測用パターンの像の位置ず
れ量を画像処理により検出する方法でも、それら２つの
計測用パターンの像の位置をそれぞれ正確に特定するの
は困難であるため、同様にディストーションの計測精度
を高めることが困難であった。本発明は斯かる点に鑑
み、ディストーション計測用のパターンの計測精度を高
めることにより、投影光学系のディストーションを高精
度に計測できるディストーション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】本発明によるディストー
ション計測方法は、マスク（１）上の転写用のパターン
の像を感光基板（３）上に露光する投影光学系（２）
と、その感光基板を投影光学系（２）の光軸に垂直な平
面内で移動させる基板ステージ（４）とを有する露光装
置の投影光学系（２）のディストーションを評価する方
法において、マスク（１）として複数の評価用マーク
（２０Ａ〜２４Ａ）が形成された評価用マスク（１Ａ）
を用い、基板ステージ（４）上に評価用感光基板を載置
し、それら複数の評価用マークの投影光学系（２）を介
した像（２０Ｂ〜２４Ｂ）を評価用感光基板上に露光す
る第１工程（ステップ１０３）を有する。

【０００８】更に本発明は、それら複数の評価用マーク
内の所定個数の評価用マーク（２０Ａ）の投影光学系
（２）を介した像（２０Ｃ₁〜２０Ｃ₄)を、基板ステー
ジ（４）を駆動して、投影光学系（２）にディストーシ
ョンが無いものとした場合に評価用感光基板上のその第
１工程で露光された像（２０Ｂ〜２４Ｂ）に完全に重な
る位置関係でそれぞれ二重露光する第２工程（ステップ
１０５〜１０７）と、それら第１工程及び第２工程でそ
れぞれ露光された評価用マークの像の重なり部（２１Ｄ
〜２４Ｄ）の幅から投影光学系（２）のディストーショ
ンを求める第３工程（ステップ１０９，１１０）と、を
有するものである。

【０００９】この場合、その第１工程での露光量とその
第２工程での露光量との和が感光基板（３）に対する適
正露光量となることが望ましい。また、その第１工程と
第２工程との間に、基板ステージ（４）を静止させた状
態でそれら複数の評価用マーク内の所定の１つの評価用
マーク（２０Ａ）の投影光学系（２）を介した像（２０
Ｃ₀)を二重露光することが望ましい（ステップ１０
４）。

【００１０】

【作用】斯かる本発明のディストーション計測方法によ
れば、評価用感光基板上の感光材料の適正露光量をＥ₀
とすると、第１工程では例えばＥ₀／２の露光量で評価
用マスク（１Ａ）上の複数の評価用マークの像（２０Ｂ
〜２４Ｂ）を評価用感光基板上に一括露光する。次の第
２工程では、基板ステージ（４）を例えば評価用マスク
（１Ａ）上の所定の評価用マーク（２０Ａ）と、それ以
外の評価用マーク（２１Ａ〜２４Ａ）との間隔に対応す
る距離だけ順次ステッピング駆動し、第１工程で露光し
た像（２１Ｂ〜２４Ｂ）上に例えばＥ₀／２の露光量
で、評価用マーク（２０Ａ）の像（２１Ｂ〜２４Ｂ）を
それぞれ重ねて露光する。

【００１１】その後、例えば評価用感光基板を現像する
と、第１工程と第２工程とで実際に二重露光された領域
（２１Ｄ〜２４Ｄ）だけが凹、又は凸のパターンとして
残存する。この場合、第１工程で一括露光された像（２
１Ｂ〜２４Ｂ）は、投影光学系（２）のディストーショ
ンにより設計上の位置からシフトしているため、その実
際に二重露光された領域（２１Ｄ〜２４Ｄ）のパターン
の線幅を測定すれば、投影像の設計上の位置からのずれ
量、即ちディストーションが計測できる。そのような
凹、又は凸のパターンの線幅は、例えば走査型電子顕微
鏡方式等の電子ビーム測長機により精度良く測定できる
ため、結果としてディストーションの計測精度が向上す
る。

【００１２】また、その実際に二重露光された領域のパ
ターンの線幅の基準としては設計値を使用してもよい
が、第１工程で露光された評価用マークの像（２０Ｂ〜
２４Ｂ）中の例えば中央の評価用マークの像（２０Ｂ）
に対して、基板ステージを静止させた状態で同じ評価用
マークの像（２０Ｃ₀)を重ねて露光して得られたパター
ン（２０Ｄ）を基準とすることにより、感光材料の特性
等をも考慮した正確な基準が得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明によるディストーション計測方
法の一実施例につき図面を参照して説明する。図７は、
本実施例で計測対象とする投影光学系が装着された投影
露光装置の概略構成図を示し、この図７において、不図
示の照明光学系からの露光光ＩＬがレチクル１を照明
し、その露光光ＩＬのもとでレチクル１のパターンの像
が、投影光学系２を介してフォトレジストが塗布された
ウエハ３の各ショット領域に投影露光される。ここで、
投影光学系２の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な
平面内で図７の紙面に平行にＸ軸を取り、図７の紙面に
垂直にＸ軸を取る。

【００１４】ウエハ３は、ウエハステージ４上に保持さ
れ、ウエハステージ４は、ウエハ３をＺ軸に沿った方向
（Ｚ方向）に位置決めするＺステージ、並びにウエハ３
をＸ方向及びＹ方向に位置決めするＸＹステージ等から
構成されている。ウエハステージ４の上面に移動鏡５が
固定され、この移動鏡５と外部のレーザ干渉計６とによ
りウエハステージ４のＸ座標、及びＹ座標が常時計測さ
れ、この計測値に基づいてウエハステージ４中のＸＹス
テージの移動座標が制御される。

【００１５】次に、本実施例の投影光学系２のディスト
ーションを計測する方法の一例につき図１のフローチャ
ートを参照して説明する。先ず、図１のステップ１０１
において、図７のレチクル１の代わりに図２（ａ）に示
す評価用のレチクル１Ａをロードする。図２（ａ）に示
すように、レチクル１Ａのパターン領域７の中央部に評
価用マーク２０Ａが形成され、パターン領域７の４隅に
評価用マーク２１Ａ〜２４Ａが形成されている。評価用
マーク２０Ａ及び２１Ａ〜２４Ａは同一構成であり、こ
れら評価用マーク以外のパターン領域７内は遮光膜で覆
われている。評価用マーク２０Ａ〜２４Ａの相互のＸ方
向及びＹ方向の間隔は、例えば光波干渉式座標測定機で
厳密に測定されている。

【００１６】図２（ｂ）は代表的に評価用マーク２１Ａ
の拡大図を示し、この図２（ｂ）において、評価用マー
ク２１Ａは遮光膜中にＸ方向に所定ピッチで配列された
ライン・アンド・スペースパターンよりなるＸ軸用の評
価用マーク８、及びＹ方向に所定ピッチで配列されたラ
イン・アンド・スペースパターンよりなるＹ軸用の評価
用マーク９を形成したものである。但し、それ以外に例
えばＸ軸に４５°で交差する方向に所定ピッチで配列さ
れたライン・アンド・スペースパターンよりなる評価用
マークを設けても良い。更に、評価用マーク２１Ａの明
暗を反転したマークを使用しても良い。

【００１７】次に、図１のステップ１０２において、図
７のウエハステージ４上にフォトレジストが塗布された
未露光のウエハ（評価用のウエハ）をロードする。この
評価用のウエハ上のフォトレジストの適正露光量をＥ₀
とする。続いて、先ず１回目の露光として、ステップ１
０３において、図２（ａ）の評価用のレチクル１Ａのパ
ターン領域７の全面に、図７の投影露光装置の不図示の
照明光学系による照明領域を設定し、露光量Ｅ₀／２で
評価用のウエハ上の所定のショット領域に図２（ａ）の
全部の評価用マーク２０Ａ〜２４Ａの投影光学系２を介
した像（倒立像）を一括露光する。

【００１８】図３は、ステップ１０３で一括露光された
評価用のウエハ３Ａ上の所定のショット領域１０の投影
像を示し、この図３において、ショット領域１０上には
図２（ａ）の５個の評価用マーク２０Ａ〜２４Ａの像２
０Ｂ〜２４Ｂが潜像として形成される。次に２回目の露
光として、ステップ１０４で、図２（ａ）の中央の評価
用マーク２０Ａを囲む領域７ａのみを照明するように、
図７の不図示の照明光学系の照明領域を設定し、露光量
Ｅ₀／２で中央の評価用マーク２０Ａの像を重ねて露光
（二重露光）する。これによって、図４に示すように、
１回目に露光された評価用マーク２０Ａの像２０Ｂの上
に、重ねて評価用マーク２０Ａの像２０Ｃ₀が露光され
る。このとき、図７のウエハステージ４は１回目の露光
と２回目の露光との間で静止しているので、像２０Ｂと
像２０Ｃ₀とは完全に重なる。

【００１９】続くステップ１０５では、図２（ａ）のパ
ターン領域７の４隅の評価用マーク２１Ａ〜２４Ａをそ
れぞれｎ番目の評価用マーク（ｎ＝１〜４）として、図
７の投影光学系２のレチクルからウエハへの設計上の投
影倍率をβとする。この場合、ｎ番目の評価用マークと
中央の評価用マーク２０ＡとのＸ方向の間隔ΔＸ_n、及
びＹ方向の間隔ΔＹ_nは予め正確に計測されており、ｎ
番目の評価用マークの投影像と中央の評価用マーク２０
Ａの像２０Ｂとの設計上のＸ方向、及びＹ方向への間
隔、即ち投影光学系２にディストーション（倍率誤差を
含む）が無いものとしたときの間隔はそれぞれβ・ΔＸ
_n及びβ・ΔＹ_nとなる。

【００２０】そこで、ｎ番目の評価用マークの投影像と
中央の評価用マーク２０Ａの像２０Ｂとのウエハ上での
設計上の距離だけ、図７のウエハステージ４をステッピ
ングさせる。ｎ番目の評価用マークが例えば評価用マー
ク２１Ａであるときには、ウエハステージ４を＋Ｘ方向
にβ・ΔＸ₁、及び−Ｙ方向にβ・ΔＹ₁だけステッピ
ングさせる。

【００２１】その後のステップ１０６で、照明領域を図
２（ａ）の中央の評価用マーク２０Ａを囲む領域７ａの
みを照明するように設定した状態で、露光量Ｅ₀／２で
図４に示すように、ｎ番目の評価用マークの像としての
例えば像２１Ｂ上に、中央の評価用マーク２０Ａの像２
０Ｃ₁を露光する。但し、図７の投影光学系２のディス
トーションの影響を受けて、像２１Ｂと像２０Ｃ₁とは
Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ僅かなずれ量δｘ₁及びδ
ｙ₁だけシフトしている。その後のステップ１０７にお
いて、全てのｎ番目の評価用マークの像の上に中央の評
価用マーク２０Ａの像を重ね合わせて露光したかどうか
を判断し、まだ露光されていない評価用マークの像があ
るときには、ステップ１０５，１０６を繰り返してステ
ッピング、及び露光を行う。これにより、図４に示すよ
うに、他の評価用マークの像２２Ｂ〜２４Ｂ上にも、そ
れぞれ中央の評価用マークの像２０Ｃ₂〜２０Ｃ₄が露
光される。ステップ１０７で全ての評価用マークの像上
への重ね合わせ露光が終わったときには、動作はステッ
プ１０８に移行する。

【００２２】ステップ１０７からステップ１０８へ移行
する際には、図４に示すように評価用のウエハ３Ａのシ
ョット領域１０には、一括露光された評価用マーク２０
Ａ〜２４Ａの像２０Ｂ〜２４Ｂとそれぞれ重なるよう
に、中央の評価用マーク２０Ａの像２０Ｃ₀〜２０Ｃ₄
が潜像として露光されている。ステップ１０８でそのウ
エハ３Ａを現像すると、フォトレジストがネガタイプで
あるときには、ウエハ３Ａ上で総露光量がほぼＥ₀に達
した領域が凸のパターンとなるレジストパターンが形成
される。一方、フォトレジストがポジタイプであるとき
には、ウエハ３Ａ上で総露光量がほぼＥ₀に達した領域
が凹のパターンとなるレジストパターンが形成される。
即ち、図４に斜線を施して示すように、それぞれ露光量
Ｅ₀／２の２回の露光が完全に重なった状態で行われた
重なり部２０Ｄ〜２４Ｄのみが、それぞれ凹、又は凸の
パターンとして残されてレジストパターンが形成され
る。

【００２３】但し、図２（ｂ）の評価用マーク２１Ａで
示すように、各評価用マークの像２０Ｂ〜２４Ｂ、及び
２０Ｃ₀〜２０Ｃ₄はそれぞれＸ軸用、及びＹ軸用のラ
イン・アンド・スペースパターンの像であるため、実際
の重なり部はそれぞれＸ方向、又はＹ方向に伸びた複数
本の細い線状の領域であるが、説明の便宜上重なり部２
０Ｄ〜２４Ｄで表している。

【００２４】ここで図５を参照して、総露光量がＥ₀に
達する重なり部の線幅について説明する。図５は、評価
用のウエハ上でのＸ方向の総露光量Ｅ（Ｘ）の分布を示
し、その中で図５（ａ）は図４の中央の評価用マークの
像２０Ｂ及び２０Ｃ₀の重なり部２０Ｄの近傍での分布
を示す。この場合、点線で示すように、像２０Ｂと像２
０Ｃ₀とはそれぞれ露光量Ｅ₀／２で露光され、総露光
量Ｅ（Ｘ）の分布は実線１１で示すように、２つの像の
重なり部２０ＤでＥ₀になる。更に、それぞれの露光の
間でウエハステージ４は静止していたから、重なり部２
０Ｄの線幅は像２０Ｂ及び像２０Ｃ₀の線幅Ｌ₀に等し
い。

【００２５】一方、図５（ｂ）は図４の隅の評価用マー
クの像２１Ｂ及び２０Ｃ₁の重なり部２１Ｄの近傍での
分布を示し、像２１Ｂは像２０Ｃ₁に対して投影光学系
２のディストーションによってδｘ₁だけＸ方向にシフ
トしている。従って、像２１Ｂと像２０Ｃ₁との重なり
部２１ＤのＸ方向の幅Ｌ₁は、次のように表される。Ｌ₁＝Ｌ₀−δｘ₁ （１）この場合も、像２１Ｂと像２０Ｃ₁とはそれぞれ露光量
Ｅ₀／２で露光され、総露光量Ｅ（Ｘ）の分布は実線１
２で示すように、重なり部２１ＤでＥ₀になる。図６
は、評価用のウエハ上のフォトレジストの感度特性を示
し、図６の横軸は露光量Ｅ、縦軸は評価用のパターンを
露光して現像した後に得られる凸、又は凹のレジストパ
ターンの規格化されたパターン幅を示している。パター
ン幅が１とは、その評価用のパターンの像の幅と等し
い。

【００２６】図６の非線形な特性で示すように、露光量
Ｅが適正露光量Ｅ₀に達すると、現像後のレジストパタ
ーンは露光された像を正しく表現するが、露光量ＥがＥ
₀／２では現像後のレジストパターンが残存しない。従
って、図５に戻り、評価用のウエハを現像すると、図５
（ａ）の中央の像２０Ｂと像２０Ｃ₀との近傍では幅Ｌ
₀の重なり部２０Ｄが、総露光量がＥ₀に達して、凸、
又は凹のレジストパターンとして残存する。また、図５
（ｂ）の隅の像２１Ｂと像２０Ｃ₁との近傍では幅Ｌ₁
の重なり部２１Ｄが、凸、又は凹のレジストパターンと
して残存する。

【００２７】次に、ステップ１０９で、評価用のウエハ
上で残存しているレジストパターンの幅（パターン幅）
を例えば電子ビームを走査する方式（走査型電子顕微鏡
方式）の測長装置によって測定する。この場合、実際に
残存するレジストパターンの形状は、Ｘ軸用のライン・
アンド・スペースパターン、又はＹ軸用のライン・アン
ド・スペースパターンの像の一部であるため、Ｘ軸用、
又はＹ軸用のライン・アンド・スペースパターンの像の
残存部について、それぞれ複数の線状の残存部のＸ方
向、又はＹ方向の幅の計測値の平均値を最終的な計測値
とする。この結果、図４において、中央の評価用マーク
の像の重なり部２０Ｄ中のＸ軸用のマークの重なり部
（残存部）の幅としてＬ₀が得られ、ｎ番目の評価用マ
ークの像の重なり部２１Ｄ〜２４Ｄ（ｎ＝１〜４）のＸ
軸用のマークの重なり部（残存部）の幅としてＬ_nが得
られる。同様に、Ｙ軸用のマークの重なり部の幅も計測
される。

【００２８】なお、残存するレジストパターンの幅の計
測装置としては、走査型トンネル顕微鏡や、光学顕微鏡
で撮影した画像を画像処理する装置等を使用してもよ
い。次にステップ１１０において、図４の中央の重なり
部２０Ｄに対応して残存するレジストパターンのＸ方向
の幅の計測値Ｌ₀と、隅のｎ番目の重なり部２１Ｄ〜２
４Ｄに対応して残存するレジストパターンのＸ方向の幅
の計測値Ｌ_nとの差分δｘ_nを次式より求める（ｎ＝１
〜４）。

【００２９】δｘ_n＝Ｌ₀−Ｌ_n （２）この（２）式より得られる差分δｘ₁〜δｘ₄は、それ
ぞれ図４のステッピングしながら露光した像２０Ｃ₁〜
２０Ｃ₄に対する一括露光した像２１Ｄ〜２４ＤのＸ方
向のずれ量、即ち図７の投影光学系２のＸ方向のディス
トーションを表す。同様に、Ｙ軸用のマークの重なり部
の幅の差分より、投影光学系２のＹ方向のディストーシ
ョンが求められる。

【００３０】この場合、本実施例では露光された２つの
マークの像の位置ずれ量を計測するのではなく、２つの
マークの像の重なり部の幅を計測するだけであるため、
例えば走査型電子顕微鏡方式のように検出範囲が狭い測
定装置でも高精度にその幅を測定できる。従って、投影
光学系のディストーションが高精度に計測できる。更
に、本発明では、仮に、評価用のウエハの現像後にオー
バ現像あるいはアンダー現像によって、得られるレジス
トパターンの幅に変化が生じても、（２）式において、
その変化は中央の残存部の幅Ｌ₀と隅の残存部の幅Ｌ_n
との両方に共通して影響を与えるので、両者の差分δｘ
_nの値は変化せず、ひいてはディストーションの測定値
にも影響を与えない。

【００３１】なお、上述実施例は多数の評価用マークの
像を一括露光した後、その内の１つの評価用マークの像
をウエハステージをステッピングさせながら露光する場
合に本発明を適用したものであるが、それ以外に例えば
差分法で投影光学系のディストーションを計測する場合
にも本発明を適用できる。差分法とは、多数の規則的に
配列された評価用マークの像を一括露光した後、ウエハ
ステージをその評価用マークの配列ピッチに対応する長
さだけステッピングさせて、再びそれら多数の評価用マ
ークの像を一括露光し、得られた像の位置ずれ量を順次
加算することにより、投影光学系のディストーションを
求める方法である。この場合でも、２つの像の位置ずれ
量を計測する代わりに、本発明のように２つの像の重な
り部の幅を計測することにより、ディストーションを高
精度に計測できる。

【００３２】また、予めディストーションが分かってい
る投影光学系を使用して図１の動作を行ってもよい。こ
の場合には、（２）式の差分δｘ_nから予め分かってい
るディストーションを差し引くことにより、ウエハステ
ージのステッピング精度を計測することができる。な
お、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ことは勿論であ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、２回に分けて露光され
た評価用マークの像の重なり部の幅を計測することによ
り、投影光学系のディストーションが計測できる。この
場合、重なり部の幅の測定は例えば電子ビームを走査す
る方式の測長機等により精度良く求めることができるた
め、結果としてディストーションを高精度に計測できる
利点がある。

【００３４】また、第１工程での露光量と第２工程での
露光量との和が感光基板に対する適正露光量となるとき
には、２回に分けて露光された評価用マークの像の重な
り部での露光量が適正露光量となる。従って、その感光
基板を現像することにより、その重なり部が凸、又は凹
のパターンとして残存するため、その重なり部の幅を容
易に且つ高精度に計測できる。

【００３５】次に、第１工程と第２工程との間に、基板
ステージを静止させた状態で複数の評価用マーク内の所
定の１つの評価用マークの投影光学系を介した像を二重
露光するときには、これにより得られた重なり部の幅を
基準として、他の領域で計測された重なり部の幅との差
分を求めることにより、例えば感光基板を現像するとき
のオーバ現像、又はアンダー現像等による線幅の変化の
影響を相殺して、高精度にディストーションを計測でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディストーション計測方法の一実
施例を示すフローチャートである。

【図２】（ａ）は実施例で使用する評価用のレチクルの
パターン配置を示す平面図、（ｂ）は図２（ａ）内の評
価用マーク２１Ａの構成を示す拡大平面図である。

【図３】一括露光後の所定のショット領域でのマーク像
の配置を示す平面図である。

【図４】一括露光後のショット領域に更にステッピング
しながら露光した後のマーク像の配置を示す平面図であ
る。

【図５】一括露光した像とステッピングしながら露光し
た像との重なり部の近傍の露光量分布を示す図である。

【図６】フォトレジストへの露光量に対する現像後に形
成されるパターンの幅の関係を示す図である。

【図７】実施例で計測対象とする投影光学系が装着され
た投影露光装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１Ａ評価用のレチクル２投影光学系３Ａ評価用のウエハ４ウエハステージ８Ｘ軸用の評価用マーク９Ｙ軸用の評価用マーク２０Ａ〜２４Ａ評価用マーク２０Ｂ〜２４Ｂ一括露光された評価用マークの像２０Ｃ₀ 静止した状態で重ねて露光された評価用マー
クの像２０Ｃ₁〜２０Ｃ₄ ステッピングしながら露光された
評価用マークの像２０Ｄ〜２４Ｄ重なり部

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/30 ５１６Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上の転写用のパターンの像を感光
基板上に露光する投影光学系と、前記感光基板を前記投
影光学系の光軸に垂直な平面内で移動させる基板ステー
ジとを有する露光装置の前記投影光学系のディストーシ
ョンを評価する方法において、前記マスクとして複数の評価用マークが形成された評価
用マスクを用い、前記基板ステージ上に評価用感光基板
を載置し、前記複数の評価用マークの前記投影光学系を
介した像を前記評価用感光基板上に露光する第１工程
と；前記複数の評価用マーク内の所定個数の評価用マー
クの前記投影光学系を介した像を、前記基板ステージを
駆動して、前記投影光学系にディストーションが無いも
のとした場合に前記評価用感光基板上の前記第１工程で
露光された像に完全に重なる位置関係でそれぞれ二重露
光する第２工程と；前記第１工程及び第２工程でそれぞ
れ露光された前記評価用マークの像の重なり部の幅から
前記投影光学系のディストーションを求める第３工程
と；を有することを特徴とするディストーション計測方
法。
【請求項２】前記第１工程での露光量と前記第２工程
での露光量との和が前記感光基板に対する適正露光量と
なることを特徴とする請求項１記載のディストーション
計測方法。
【請求項３】前記第１工程と前記第２工程との間に、
前記基板ステージを静止させた状態で前記複数の評価用
マーク内の所定の１つの評価用マークの前記投影光学系
を介した像を二重露光することを特徴とする請求項１又
は２記載のディストーション計測方法。