JPH1022205A - パターン形成状態検出装置、及びこれを用いた投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で最適な露光条件を設定することがで
き、高集積度の投影パターンが容易に得られるパターン
形成状態検出装置及びそれを用いた投影露光装置の提
供。 【解決手段】 露光光で感光体を塗布した物体上に形成
した感光パターン、該感光パターンに入射光束を照射す
る光束入射手段、該感光パターンからの信号光束を受光
する受光手段、該受光手段からの信号を用いて該光束の
変化を検出し、該感光パターンの形成状態を求める処理
手段とを有するパターン形成状態検出装置において、該
光束入射手段が入射光束の入射条件を変化させる手段を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターン形成状態
検出装置及びそれを用いて投影露光装置に関し、例えば
ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバ
イスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデ
バイスを製造する工程のうち、リソグラフィー工程にお
いて使用される投影露光装置の露光状態を測定し、リア
ルタイム又は迅速に最適な露光条件を決定し、露光する
際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス
の高集積化がますます加速度を増しており、これに伴う
半導体ウエハの微細加工技術の進展も著しい。この微細
加工技術としてマスク（レチクル）の回路パターン像を
投影光学系（投影レンズ）により感光基板上に形成し、
感光基板をステップ＆リピート方式で露光する縮小投影
露光装置（ステッパー）が種々と提案されている。

【０００３】このステッパーにおいては、レチクル上の
回路パターンを所定の縮小倍率を持った投影光学系を介
してウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写を行
い、１回の投影転写終了後、ウエハが載ったステージを
所定の量、移動して再び転写を行うステップを繰り返し
てウエハ全面の露光を行っている。

【０００４】一般に投影光学系を有したステッパーを用
いて微細な回路パターンの転写を行うにはウエハ面への
露光量やウエハのフォーカス位置（投影光学系の光軸方
向の位置）等の露光条件を適切に設定することが重要に
なってくる。

【０００５】このため、従来のステッパーでは、量産工
程に入る前の試し焼き工程（センドアヘッド）で１ショ
ット毎に露光条件、即ちフォーカス位置と露光量（シャ
ッター時間）の少なくとも一方を変えながら、感光基板
に焼付け後、感光基板を現像して直線上のパターンの線
幅を、光学顕微鏡や線幅測定装置で計測することで最適
な露光条件を決定している。

【０００６】例えばウエハ上のショット領域の配列の横
方向についてはフォーカス値を一定にして露光量（シャ
ッター時間）を一定量ずつ変えて露光を行い、ショット
配列の縦方向には、露光量を一定にしてフォーカス値を
一定量ずつ変えて露光している。

【０００７】そして現像後に形成された各ショット内の
ライン（Ｌ）＆スペース（Ｓ）のレジストパターン（Ｌ
＆Ｓパターン）の線幅を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で
測長して検出し、これにより投影レンズの最適焦点位置
と最適露光量を算出している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のステッパーにお
いて最適な露光条件（露光量やフォーカス位置）を設定
するにはウエハ上に形成したレジストパターンの線幅を
ＳＥＭ等で計測しているため、処理時間がかるという問
題点があった。

【０００９】本発明は、露光によるレジストの感光状態
（潜像）あるいは現像後のＬ＆Ｓ等の感光パターンの形
成状態を複数の入射条件で入射した入射光束の変化、例
えば反射光の強度の変化や偏光状態の変化を利用して測
定し、その測定値から最適な露光条件を決定し、その最
適露光条件でウエハーを量産露光していくことにより短
時間で最適な露光条件を設定することができ、高集積度
の投影パターンが容易に得られるパターン形成状態検出
装置及びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成状
態検出装置のある形態は、露光光で感光体を塗布した物
体上に形成した感光パターン、該感光パターンに入射光
束を照射する光束入射手段、該感光パターンからの信号
光束を受光する受光手段、該受光手段からの信号を用い
て該光束の変化を検出し、該感光パターンの形成状態を
求める処理手段とを有するパターン形成状態検出装置に
おいて、該光束入射手段が入射光束の入射条件を変化さ
せる手段を有することを特徴としている。

【００１１】特に、前記光束入射手段が複数入射条件で
入射光束を照射し、該処理手段は該複数の光束の変化か
ら該感光パターンの形成状態を求めること。

【００１２】任意の入射条件で該光束入射手段が入射光
束を照射し、該光束の変化を検出し、該処理手段によっ
て入射条件を決定し、決定された入射条件で該光束入射
手段が入射光束を照射し、該感光パターンの形成状態を
求めること。

【００１３】前記入射条件は入射光束の入射角であるこ
と。

【００１４】前記入射条件は該感光パターンの方向と入
射面がなす入射方位角であること。

【００１５】前記入射条件は入射光束の波長であるこ
と。

【００１６】前記感光パターンの形成状態は該感光パタ
ーンのデューティであること。

【００１７】前記感光パターンの形成状態は該感光パタ
ーンの断面形状であること。

【００１８】前記入射光束の変化は入射光束の偏光状態
の変化であること。

【００１９】前記入射光束の変化は入射光束の強度の変
化であること。

【００２０】前記感光パターンは現像処理前の潜像パタ
ーンであること。

【００２１】前記感光パターンは現像処理後の現像パタ
ーンであること。等を特徴としている。

【００２２】本発明の投影露光装置のある形態は、露光
光で照明した第１物体面上のパターンを投影光学系によ
り感光体を塗布した第２物体面上に投影露光し、感光パ
ターンを形成する投影露光装置において、光束入射手段
からの入射光束を該感光パターンに複数入射条件で照射
し、該感光パターンからの信号光束を受光手段で受光
し、該受光手段からの信号を用いて該入射光束の変化を
検出し、該感光パターンの形成状態を処理手段で求めて
いることを特徴としている。

【００２３】特に、前記入射条件は入射光束の入射角で
あること。

【００２４】前記入射条件は該感光パターンの方向と入
射面がなす入射方位角であること。

【００２５】前記入射条件は入射光束の波長であるこ
と。

【００２６】前記感光パターンの形成状態は該感光パタ
ーンのデューティであること。

【００２７】前記感光パターンの形成状態は該感光パタ
ーンの断面形状であること。

【００２８】前記入射光束の変化は入射光束の偏光状態
の変化であること。

【００２９】前記入射光束の変化は入射光束の強度の変
化であること。

【００３０】前記感光パターンは現像処理前の潜像パタ
ーンであること。

【００３１】前記感光パターンは現像処理後の現像パタ
ーンであること。等を特徴としている。

【００３２】本発明の投影露光方法のある形態は、露光
条件を種々と変えて露光光で照明した第１物体面上のパ
ターンを投影光学系によって感光体を塗布した第２物体
面上に投影露光し、複数の感光パターンを形成し、該複
数の感光パターンに光束入射手段から入射光束を複数入
射条件で照射し、該複数の感光パターンからの信号光束
を受光手段で受光し、該受光手段からの信号を用いて該
入射光束の変化を検出し、該複数の感光パターンの形成
状態を処理手段で求め、該処理手段からの信号に基づい
て制御手段により該第２物体の露光条件を制御している
ことを特徴としている。

【００３３】特に、前記入射条件は入射光束の入射角で
あること。

【００３４】前記入射条件は該感光パターンの方向と入
射面がなす入射方位角であること。

【００３５】前記入射条件は入射光束の波長であるこ
と。

【００３６】前記露光条件は前記第２物体面上を露光す
る露光量であること。

【００３７】前記露光条件は前記第２物体面上を前記投
影光学系の光軸方向の位置であること。

【００３８】前記感光パターンの形成状態は該感光パタ
ーンのデューティであること。

【００３９】前記感光パターンの形成状態は該感光パタ
ーンの断面形状であること。

【００４０】前記光束の変化は光束の偏光状態の変化で
あること。

【００４１】前記光束の変化は光束の強度の変化である
こと。

【００４２】前記感光パターンは現像処理前の潜像パタ
ーンであること。

【００４３】前記感光パターンは現像処理後の現像パタ
ーンであること。等を特徴としている。

【００４４】本発明のデバイス製造方法のある形態は、
前記パターン形成状態検出装置を用いてデバイスを製造
することを特徴としている。

【００４５】また本発明のデバイス製造方法のある形態
は、前記投影露光装置を用いてデバイスを製造すること
を特徴としている。

【００４６】また本発明のデバイス製造方法は、前記投
影露光方法を用いてデバイスを製造することを特徴とし
ている。

【００４７】

【発明の実施の形態】まず本発明において第１物体(レ
チクル）面上のパターンを第２物体（ウエハ）に投影露
光するときの最適な露光条件の設定方法の特徴について
説明する。

【００４８】本発明ではパターンをレジストに転写した
場合、 （イ）フォーカス位置 （ロ）露光量 の変化に伴ってレジストパターンの屈折率平均値あるい
は実効値が変化する原理を利用している。

【００４９】そこで本発明においては、レチクル（Ｒ）
に例えば一方向に周期を持つＬ＆Ｓの露光条件測定用パ
ターンを形成したマスクを用いて、その基準パターンの
像をウエハ（Ｗ）へ露光量とフォーカスの少なくとも一
方の条件を変えてウエハ上に順次露光している。

【００５０】そして、この露光によりできたウエハー上
のレジスト内の潜像（露光により化学変化等を起こして
屈折率が変化した部分で構成された像）もしくは現像後
の凹凸パターンに対し、光束入射手段より複数の入射条
件で入射光束を照射し、該感光パターンからの信号光束
を受光手段で受光している。受光手段からの信号を用い
て入射光束の変化（入射光束の偏光状態の変化や強度の
変化等）を検出し、複数の入射条件に対応した複数の光
束の変化の検出によって感光パターンの形成状態を処理
手段で求めている。そして処理手段からの信号に基づい
て制御手段によりウエハ面への露光条件（露光量やウエ
ハの光軸方向の位置など）を制御している。

【００５１】次に光束の変化として入射光束の偏光状態
の変化を用いて場合を例にとり説明する。

【００５２】感光パターンに対し、所定の波長と所定の
偏光状態を持つ光束を所定の入射角でレジストに入射さ
せている。その光束がレジスト内を透過し、ウエハ基板
上で反射し、さらにレジストを再び透過して出射してき
た光束、及びレジスト表面で直接反射した光束とが合波
したできた光束の偏光状態を測定する。

【００５３】凹凸パターン位相型回折格子に対し、その
ピッチ以上の波長では回折光を生じず、複屈折特性をも
つことが知られている。

【００５４】本発明の実施形態では反射光を検出する場
合を中心に示すが、レジストパターンのピッチが波長よ
り大きいときは回折光を生じ、この回折光でも同様の測
定ができる。

【００５５】次に本発明で用いている偏光解析法につい
て説明する。

【００５６】今、格子厚をｄ、デューティ比（周期に対
する残存レジスト部分の比）をｔとし、周期以上の波長
を持つレーザー光が複屈折素子に垂直に入射したと仮定
する。このとき、入射光の偏光状態が格子の溝に平行で
あるか垂直であるかによって複屈折素子の周期構造部分
での屈折率ｎ‖、ｎ⊥は、それぞれ次式で与えられるこ
とが知られている（光学の原理ＩＩＩ：ボルン・ウォル
フ著）。今、格子の溝に平行な光に対する実効屈折率を
ｎ‖、垂直な光に対する実効屈折率をｎ⊥とすると、

【００５７】

【外１】 ここでｎ1、ｎ2はそれぞれ格子のＬ（ライン部分）とＳ
（スペース相当部分）の屈折率である。ライン部分Ｌと
スペース部分Ｓは、レジストの潜像の場合、Ｌがレジス
ト、Ｓが露光されたレジストであり、レジストを現像し
た場合、ＬがレジストでＳが空気等の気体である。

【００５８】また上記屈折率の式は周期構造の周期が波
長に対して十分小さい場合の近似式であり、厳密に電界
を計算することで周期が波長同等の場合や、周期構造以
外の屈折率も計算できる。

【００５９】偏光解析のモデルはウエハ基板上の所定の
厚みの複屈折媒質の複屈折率を測定することに相当す
る。偏光解析法とは、このウエハ基板上に、Ｐ／Ｓ（Ｐ
偏光／Ｓ偏光）の位相差０、振幅比１の直線偏光光を所
定の角度θで入射させ、その反射光の位相差（Δ）と振
幅比（ψ）を測定し、ｎ‖、ｎ⊥を求めることができる
ものである。そして、予め測定したライン部分Ｌとスペ
ース部分Ｓの屈折率ｎ1、ｎ2及びレジスト厚ｄと、この
偏光解析法により求まったｎ‖、ｎ⊥の値から、上記式
や厳密に解いた式を用いてデューティｔを求めている。
またこの偏光解析法は公知であるので詳細は省略する。

【００６０】入射光束の条件（入射角、パターン方向に
対する方位角、波長）についてはレジストの屈折率や、
膜厚、パターンの形状などで最適な条件が異なる。現像
レジストパターンの測定と、潜像レジストパターンの測
定とでも条件は異なる。更に潜像の場合、被露光部と未
露光部との屈折率差が小さいため、露光条件の微小な変
化でパターンの形状に発生する微小な変化を光束の微小
な違いで分解検出するためには露光条件によって光束の
変化が大きい入射条件で測定している。

【００６１】そのために本発明の一実施形態は複数の入
射条件で入射可能な装置であり、上記のように偏光解析
法を利用してレジスト内の潜像パターン、もしくは現像
後の凹凸パターンのデューティを測定している。

【００６２】本発明の一実施形態ではある入射条件で測
定した値から最適な入射条件を計算し、この最適な入射
条件で測定することで分解能を高めて測定している。

【００６３】偏光解析法では入射条件によっては異なる
レジスト膜厚やレジストパターン形状においても同じ偏
光状態が再現されることがある。そのため、本発明の一
実施形態では複数の入射条件で反射光の変化を検出する
ことで、ある入射条件では重なっていたレジスト形状を
別の入射条件で分解して測定値を求めている。

【００６４】本発明の一実施形態はＬ＆Ｓのパターンを
異なる露光条件で感光基板上に転写して複数の感光パタ
ーンを形成する工程と、前記複数の感光パターンに対
し、順次、前記光束を照射し、その反射光の偏光状態を
検出し、前記偏光状態から感光パターンのデューティを
算出する工程と、前記デューティが所望になる露光条件
を決定する工程と、その露光条件でその後、複数のウエ
ハに焼き付ける工程を含み、前記光束入射手段は入射光
束の入射条件を可変であることを特徴とする。

【００６５】（実施例１）次に本発明の実施形態を図を
用いて説明する。図１は本発明の実施例１の要部概略
図、図２〜図５は図１の一部分を抽出したときの説明図
である。

【００６６】本実施例は感光パターンを介した入射光束
の変化として偏光状態の変化を利用した場合である。

【００６７】図１において１０１は縮小投影レンズであ
り、後述する露光用の光源１０７からの露光光で照明し
たレチクル１０２面上の回路パターン１０２ａをウエハ
１０３上に投影している。１０４はウエハチャックであ
り、ウエハ１０３を吸着している。１０５は粗微動ステ
ージであり、ウエハチャック１０４をＺ方向の粗微動さ
せている。１０６はＸＹステージであり、ＸＹ方向にウ
エハチャック１０４を移動させている。１０７は露光用
の光源である。１０８は構造体であり、光源１０７、レ
チクル１０２、鏡筒１０１及びウエハステージ１０６、
アーチ３０６を支えている。

【００６８】次に本実施形態で用いているウエハ１０３
の投影レンズ１０１の光軸方向の位置、即ちフォーカス
位置を検出する為のフォーカス位置制御装置とレチクル
１０２を露光光で照明する際の露光量制御装置とを有す
る制御手段について図４を参照して説明する。

【００６９】図３において２０１は半導体レーザ等の高
輝度の光源である。光源２０１から出たレーザ光は折曲
げミラー２０８により方向を変えられた後、ウエハ１０
３の表面に入射する。ウエハ１０３の測定点Ｐ１で反射
した後、光束は折曲げミラー２０９で方向を変えられた
後、入射光束の２次元位置を検出する検出素子２０２に
入射する。検出素子２０２は、例えばＣＣＤ等から成
り、光束の入射位置を検知している。ウエハ１０３の表
面のＺ方向(投影レンズ１０１の光軸方向）の位置変化
が検出素子２０２上の入射位置の位置ずれとなるように
検出している。この検出素子２０２からの信号に基づい
てフォーカス制御装置２０３はウエハ１０３のＺ方向の
位置、即ちフォーカス位置を粗微動ステージ１０５で制
御している。

【００７０】２０６はシャッター開閉機構、２０７はハ
ーフミラー、２０５は照度センサーであり、ハーフミラ
ー２０７で反射した光源１０７からの光束の露光量を検
出している。積算露光制御装置２０４は照度センサー２
０５からの信号に基づいてシャッターの開閉機構２０６
を制御して光源１０７からの光束の積算光量を制御して
いる。これによりレチクル１０２を照射する露光量が予
め設定した値となるように調整している。

【００７１】本実施例では、このような露光量制御装置
とフォーカス位置制御装置より成る制御手段を利用して
レチクル１０２面上のパターンをウエハ１０３面上に投
影する際の露光条件を制御している。

【００７２】次に光源１０７からの露光光で照明したレ
チクル１０２面上のパターンをウエハ１０３面上に投影
する場合について説明する。

【００７３】図４はレチクル１０２面上の基準パターン
(以下「パターン」という）１０２ｐの説明図である。
パターン１０２ｐはライン（Ｌ）とスペース（Ｓ）より
成るＬ＆Ｓのパターン１０２１、１０２２を互いに直交
させて構成している。

【００７４】本実施形態ではＬ＆Ｓのパターン１０２
１、１０２２より成るパターン１０２ｐを描画したレチ
クル１０２をレチクルステージ１０２ａにセットし、レ
ジストを塗布したウエハ１０３をウエハチャック１０４
にセットし、レチクル１０２のパターン１０２ｐをステ
ップ＆リピート方式でウエハ１０３上に順次露光してい
く。このとき前述したフォーカス制御装置２０３及び積
算露光制御装置２０４を用いて図６に示すように１ショ
ットである領域１０３１を順次焼き付け、パターン１０
２１、１０２２の潜像１０３１２および１０３１１を焼
き付ける。

【００７５】そしてＸ方向のショット位置に応じて、フ
ォーカスオフセットを予想最適位置（予想ベストフォー
カス位置）を中心に一定量ずつ変えながらステップ移動
し、Ｙ方向のショットに対しては同様に、最適露光量
（シャッター時間）を中心に露光量を変えながら露光し
ていく。図５の例では説明の都合上、３×３のマトリッ
クスであるが、このショット数は多い方が条件を出し易
くなる。

【００７６】図６は、このように順次露光したときのウ
エハ１０３のレジストの断面の説明図である。露光後の
ウエハ１０３のレジストは図６に示すようにレジスト内
に潜像を形成する。潜像は露光光によってレジストが化
学変化等で性質が変化して構成されたもので、この斜線
で示した部分が露光した部分であり、一般的に屈折率が
変化している。図６のマトリックス番地は図５のそれぞ
れに対応した位置での断面であり、（１）、（２）、
（３）はそれぞれのチップのパターン像１０３１２の断
面を表している。

【００７７】次に、露光後のウエハ１０３のレジスト
は、図６に示す様に潜像を、ウエハチャック１０４から
外すことなく、光源部３０１、受光部３０２、ドライバ
ー３０３、そして偏光処理装置３０４で構成される偏光
解析装置３００により入射光に対する反射光の振幅比ψ
と位相差Δを測定する。

【００７８】図２は、この時の図１の偏光解析装置３０
０の主要部分を抽出した概略図である。図１０は図２の
光路を展開した説明図である。図２、図１０において光
源部（光束入射手段）３０１は光源３０１１（ウエハ１
０３上のＬ＆Ｓピッチ以上の波長でＨｅＮｅレーザや半
導体レーザばかりでなく分光器の単色光でも良い）と偏
光素子３０１２（グラントムソン等）からなる。偏光素
子３０１２はウエハ１０３に対し、Ｐ偏光成分（紙面に
平行）とＳ偏光成分（紙面に垂直）が等量になるように
紙面と偏光面が４５度になるように設置している。従っ
てこの光束Ｐ，Ｓの位相差Δは０で、振幅比ψは１であ
る。

【００７９】受光部（受光手段）３０２は、異方性の軸
が光束３０５に直交したλ／４波長板３０２４、アナラ
イザーであるところの偏光素子３０２２（グラントムソ
ン等）、光電変換素子３０２１とを有している。更にλ
／４板３０２４は光束３０５方向を回転軸とする回転機
構３０２３内に保持され、ドライバー３０３の指令によ
り一定速度で回転している。

【００８０】今、光源部３０１からの射出光３０５がウ
エハ１０３上のレジスト表面とウエハ表面で反射し、そ
の合波光束がウエハ１０３上のレジストの複屈折率ｎ
1、ｎ2等に応じてＰ、Ｓ偏光の位相差Δと振幅比ψが変
化する。

【００８１】その光束を回転するλ／４板３０２４とア
ナライザー３０２２を通してディテクタ３０２１で検出
し、位相差Δと振幅比ψに応じた正弦波の電気信号を得
て、その振幅と直流成分の大きさ正弦波の位相情報か
ら、上記Δ、ψを求めている。

【００８２】そして、偏光解析法で測定されたΔ、ψよ
り求められた ｎ‖、ｎ⊥と、予め測定されているレジ
ストの未露光部分の屈折率ｎ1、被露光部分の屈折率ｎ
2、レジストの厚みｄ、および基板の複素屈折率ｎsよ
り、デューティｔ⊥（ ｎ⊥を用いたときのデューテ
ィ）を以下の式で求めている。

【００８３】ｔ⊥＝ｎ1**2・（ｎ2**2−ｎ⊥**2）／
（ｎ⊥**2・（ｎ2**2−ｎ1**2）） また、デューティｔ‖（ ｎ‖を用いたときのデューテ
ィ）は、 ｔ‖＝（ｎ‖**2−ｎ2**2）／（ｎ1**2−ｎ2**2） となる。この２値を次のように平均化してデューティt
の精度を高めている。

【００８４】ｔ＝（ｔ⊥＋ｔ‖）／２

【００８５】図２で光源部３０２と受光部３０１はアー
チ３０６に固定されており、ドライバー３０３１が駆動
部３０７を稼動してこのアーチ３０６の上を円弧状に動
き、入射角を変えることができる。例えば測定対象が現
像処理前の潜像である場合、デューティを精度高く測定
できる最適な入射角はレジストによって差があり、未露
光部分と被露光部分の屈折率差や、膜厚などによって最
適な角度を選んでいる。また、測定対象が現像処理前の
潜像である場合と、現像処理後の現像パターンである場
合とでも最適入射角は大きく異なる為、コンピューター
３０４からの司令により測定対象に応じた入射角に変更
している。

【００８６】一方、図７はサンプルのＬ＆Ｓを偏光解析
によって得られたデューティとそのサンプルを現像し、
ＳＥＭで測定した値を比較することにより最適露光条件
を見出す方法の説明図である。これにより偏光解析法で
発生する下地の構造等で発生するデューティのオフセッ
トを計り、以降の測定ではこのオフセット値を差し引い
た値を補正された正しい測定値とする。このＳＥＭとの
比較はプロセス等の条件がかわる最初に一度だけすれば
良く、以後はＳＥＭは必要としない。

【００８７】次に図８、図９に示す露光条件の最適化の
フローチャートを説明する。図８は１枚のウエハに８×
６個のチップ露光をし、その偏光解析結果をΔ−ψマッ
プ上に表した例である。例えば、ライン４１０上の測定
点は露光量が一定でフォーカスが変化しているものであ
り、一方ライン４０１上の測定点は逆にフォーカスが一
定で露光量が変化している。

【００８８】このΔ−ψのマップ上の四角枠ＡＸ内に示
されたショットは、前述したようなＳＥＭ測定との対応
により最適なデューティになっている範囲を示してい
る。従って露光ショットを偏光解析法により測定し、
Δ、ψがこの枠ＡＸに入れば、最適デューティをしめし
ていることになる。

【００８９】以上をフロー化したフローチャートが図９
である。まず、ウエハにレジストをコートする。レジス
トの厚みがわかっていなければ、このとき測定する。次
に前述したようにステージをステップ移動しながら、フ
ォーカスと露光量（シャッター時間）を変えて試し焼き
をする。入射角θを基板の複素屈折率ｎs、レジストの
未露光部、被露光部の屈折率ｎ1、ｎ2、厚さｄ、波長λ
などによって測定感度が高くなる最適な入射角に固定す
る。

【００９０】次にウエハをウエハチャックから取り外す
ことなく、同様にステージを移動しながら偏光解析法で
次々にショットを変えてΔ、ψを測定する。偏光解析結
果が図８で示された所定の範囲のΔ、ψであれば、その
ショットを焼き付けた露光条件を量産焼きの最適露光条
件とする。

【００９１】この偏光解析方法によるデューティチェッ
クををウエハの量産焼付け工程内の途中で随時行い、歩
留を上げている。本実施形態では以上のようにして最適
な露光条件を設定した後にウエハを所定の現像処理工程
を介して、これにより高集積度のデバイスを製造してい
る。

【００９２】ここまでは現像を行う前の潜像を測定対象
とした場合を中心に説明したが、本実施例では入射角可
変である為、レジストを現像した現像パターンの偏光解
析を行うこともできる。図１３は本実施例に関わるレジ
スト現像後の感光パターンの断面形状の説明図である。
図１３から明らかのように、潜像パターンの測定に比べ
て屈折率ｎ2が略1.0の気体である為、Ｌ＆Ｓの屈折率差
が大きく取れるので、デューティの測定精度が有利であ
り、条件が厳しい場合、現像パターンを測定することが
望ましい。

【００９３】図１４は本実施例で現像パターンを測定す
る場合のフローチャートである。図１５は本実施例で現
像パターンで測定する場合の説明図である。ここではレ
ジストの現像用のデベロッパーとＳＥＭを更に同居さ
せ、潜像ではなく現像で測定を行うとともに、ＳＥＭを
偏光解析法によるパターン形状測定の校正用として現像
したレジスト像を確認する必要が生じた時に使用してい
る。図１４のフローチャートで測定を行う前に入射角θ
を基板の複素屈折率ｎs、レジストの屈折率ｎ1、厚さ
ｄ、波長λなどによって測定感度が高くなる最適な入射
角に固定してから測定を行っている。

【００９４】（実施例２）本発明の実施例２は図２にお
いて入射方向可変とする実施例である。入射方向とは、
感光パターン面上のある方向に対して、入射光束光軸と
感光パターンの法線によって定義される入射面がなす入
射方位角である。図２においてウエハチャック１０４の
下のＸＹステージの下に不図示の回転ステージを有し、
ＸＹステージが測定対象の感光パターンを入射スポット
に移動した後、レジストの下地、レジストの未露光部、
被露光部の屈折率ｎ1、ｎ2、厚みｄ、露光したパターン
の周期、角度、本数などに応じた最適な入射方向に回転
ステージが感光パターンを光源部、受光部に対して回転
する。こうして測定を感度良く行える最適な入射方向で
の偏光解析の測定を行っている。その他の構成は実施例
１と同様である。

【００９５】同様の効果はウエハのＸＹステージの下の
回転ステージの替わりに図２のアーチ３０６を入射点を
通るウエハの法線を軸に回転する駆動系を用いても得ら
れる。

【００９６】（実施例３）本発明の実施例３は図２にお
いて入射波長可変とする実施例である。例えば光源部３
０１の光源をハロゲンランプと分光器による構成にした
ものである。潜像レジストパターンを測定対象とする場
合、レジストの感光波長に近い短波長で測定を行うと未
露光部が感光し、パターンが変化する可能性があるた
め、レジストが感度を持たない十分長い波長で測定して
いる。一方現像レジストパターンを測定対象とする場
合、現像処理後のパターンであるため、精度の高い測定
を行うときには感度の高い短波長で測定を行っている。

【００９７】また、レジストの下地、レジストの未露光
部、被露光部の屈折率ｎ1、ｎ2、厚みｄ、露光したパタ
ーンの周期、角度、本数などに応じて最適な入射波長は
異なるため、測定対象に適した最適な入射波長で測定す
ることが望ましい。

【００９８】その他の構成は実施例１と同様である。

【００９９】同様の入射波長可変の効果はハロゲンラン
プからの光を分光器に通し、分光器の射出口から光ファ
イバーで光源部に光を導くことでも得られる。ハロゲン
ランプと分光器以外にもチューナブルレーザーや複数の
半導体レーザーなどを導入することでも得られる。

【０１００】（実施例４）図１１は本発明の実施例４の
説明図である。本実施例では実施例１に比べて露光装置
上に物理的制約等がある場合に、偏光解析装置を露光装
置のウエハステージ上とは別に設けている点が異なって
いるだけであり、その他の構成は同じである。図１２
は、本実施例の変形例の説明図である。実施例４ではウ
エハ面上のレジストを現像しない潜像のままで偏光解析
していたが、この変形例ではレジストを現像してから偏
光解析を行っている。

【０１０１】（実施例５）本発明の実施例５は１つの感
光パターンについて複数入射角で測定を行うものであ
る。実施例１では予め測定してある未露光部と被露光部
の屈折率ｎ１，ｎ２，レジスト厚みｄ、基板の複素屈折
率ｎsを用いて一つの最適入射角を合わせたのに対し
て、本実施例では複数の入射角で入射して光束の変化を
検出し、複数の入射角での検出値を使ってより高精度に
測定を行うことを特徴とする。

【０１０２】本実施例によると予め測定してある未露光
部と被露光部の屈折率ｎ１，ｎ２，レジスト厚みｄ、基
板の複素屈折率ｎsを用いて最適な入射角の近傍の複数
の入射角を選び、これらの入射角で測定を行う。感光パ
ターンのある形状を仮定すると所望の入射角で光束を入
射したときの光束の変化を計算できる。測定した入射角
のそれぞれに対して、あるデューティｔを仮定した計算
による光束の変化と、実際に測定で得られた光束の変化
を比較し、例えば３つの入射角θ1、θ2、θ3で測定し
ている場合、測定で得られたＰ偏光、Ｓ偏光の比、ψ
1、ψ2、ψ3、とＰ偏光、Ｓ偏光の位相差、Δ1、Δ2、
Δ3、と計算で得られたＰ偏光、Ｓ偏光の比、ψ1’
(t)、ψ2’(t)、ψ3’(t)、Ｐ偏光、Ｓ偏光の位相差、
Δ1’(t)、Δ2’(t)、Δ3’(t)を用いた関数、 Ｄ(t)＝（ψ1−ψ1’(t)）＋（ψ2−ψ2’(t)）＋（ψ3
−ψ3’(t)）＋（Δ1−Δ1’(t)）＋（Δ2−Δ2’(t)）
＋（Δ3−Δ3’(t)） が最小に成るようにｔを決定することでより高精度にデ
ューティｔを求めている。

【０１０３】また、レジストは露光や現像によって膜厚
が変化することが知られている為、予め測定した厚みｄ
で入射角の最適化をしても必ずしも最適な入射角とは限
らない。膜厚によって偏光状態も変化する為、デューテ
ィの決定の場合は更に計算のパラメターとして厚みｄを
加え、関数 Ｄ(t)＝（ψ1−ψ1’(t,d)）＋（ψ2−ψ2’(t,d)）＋
（ψ3−ψ3’(t,d)）＋（Δ1−Δ1’(t,d)）＋（Δ2−
Δ2’(t,d)）＋（Δ3−Δ3’(t,d)） が最小になるようにデューティｔと厚みｄを決定するこ
とで感光パターンの形状がより厳密に測定される。この
ように実際のレジストの形状を決定する場合、パラメタ
ーが多いため、複数の入射角による検出値で測定するこ
とが望ましい。その他の構成は実施例１と同様である。

【０１０４】（実施例６）本発明の実施例６は１つの感
光パターンについて複数入射方向で測定を行うものであ
る。入射方向とは、感光パターン面上のある方向に対し
て、入射光束光軸と感光パターンの法線によって定義さ
れる入射面がなす入射方位角である。本実施例は実施例
２と同様に図２においてウエハチャック１０４の下のＸ
Ｙステージの下に不図示の回転ステージを有し、ＸＹス
テージが測定対象の感光パターンを入射スポットに移動
した後、偏光解析の測定を行っている。

【０１０５】パターンに対してＸの方向に入射して測定
を行い、その後回転ステージを駆動して光の入射点を中
心に感光パターンを９０°ＸＹ平面内で回転することで
前の測定とは直交した入射方向による測定を行ってい
る。

【０１０６】本実施例は例えばレジストむらや下地の構
造等による測定値の変動がある場合に対応したもので、
ある方向からの偏光解析測定に対し、それに直交した入
射方向により前記測定した測定点と略同一点を測定する
ことにより以下のようにして精度向上を図っている。

【０１０７】この場合も実施例１でｔを求めた時と同様
に ｔ(９０°)＝（ｔ⊥＋ｔ‖）／２ となり、実施例１で求めたｔ(０°)をつかって ｔ＝（ｔ(０°)＋ｔ(９０°)）／２ と平均することにより、デューティｔの測定精度を高め
る事もできる。

【０１０８】又、パターンの細部に渡る形状を測定する
場合は感光パターンの溝に平行な入射面とそれに直交す
る入射面の２方向のみでなく、その中間の入射方向で測
定した値を解析することが要求される。

【０１０９】同様の効果はウエハのＸＹステージの下の
回転ステージの替わりに図２のアーチ３０６を入射点を
通るウエハの法線を軸に回転する駆動系を用いても得ら
れる。その他の構成は実施例１と同様である。

【０１１０】（実施例７）本発明の実施例７は１つの感
光パターンについて複数波長で測定を行うものである。
本実施例は実施例３と同様に図２において例えば光源部
３０１の光源をハロゲンランプと分光器による構成にし
たものである。

【０１１１】実施例３では予め測定してあるレジストの
下地、レジストの未露光部、被露光部の屈折率ｎ1、ｎ
2、厚みｄ、露光したパターンの周期、角度、本数など
の測定対象の値に応じた一つの最適な入射波長で測定を
行ったのに対して、本実施例では複数の波長で入射して
光束の変化を検出し、複数の波長での検出値を使ってよ
り高精度に測定を行うことを特徴とする。

【０１１２】本実施例によると予め測定してある、レジ
ストの下地、レジストの未露光部、被露光部の屈折率ｎ
1、ｎ2、厚みｄ、露光したパターンの周期、角度、本数
などの測定対象の値を用いて最適な波長の近傍の複数の
波長を選び、これらの波長で測定を行う。

【０１１３】実施例５と同様に感光パターンのある形状
を仮定すると所望の波長での光束を入射したときの光束
の変化を計算できる。入射した波長のそれぞれに対し
て、あるデューティｔを仮定した計算による光束の変化
と、実際に測定で得られた光束の変化を比較し、例えば
３つの波長λ1、λ2、λ3で偏光状態の変化を測定して
いる場合、測定で得られたＰ偏光、Ｓ偏光の比、ψ1、
ψ2、ψ3、とＰ偏光、Ｓ偏光の位相差、Δ1、Δ2、Δ
3、と計算で得られたＰ偏光、Ｓ偏光の比、ψ1’(t)、
ψ2’(t)、ψ3’(t)、Ｐ偏光、Ｓ偏光の位相差、Δ1’
(t)、Δ2’(t)、Δ3’(t)を用いた関数、 Ｄ(t)＝（ψ1−ψ1’(t)）＋（ψ2−ψ2’(t)）＋（ψ3
−ψ3’(t)）＋（Δ1−Δ1’(t)）＋（Δ2−Δ2’(t)）
＋（Δ3−Δ3’(t)） が最小に成るようにｔを決定することでより高精度にデ
ューティｔを求めている。

【０１１４】レジストは露光や現像によって膜厚が変化
することが知られている為、パターンがない部位で予め
測定したレジスト厚みｄでは計算が適当ではない場合が
ある。そのため本実施形態によれば、複数の波長によっ
て測定することでデューティやレジスト形状の他にパタ
ーン位置でのレジスト膜厚も同時に測定するものであ
る。

【０１１５】また、レジストは露光や現像によって膜厚
が変化することが知られている為、パターンがない部位
で予め測定した厚みｄでの計算が適当ではない場合があ
る。そのため本実施形態によれば、複数の波長によって
測定することでデューティやレジスト形状の他にパター
ン位置でのレジスト膜厚も同時に測定するものである。

【０１１６】膜厚によって偏光状態が変化する為、上記
のようなデューティの決定の場合は、更に計算のパラメ
ターとして厚みｄを加え、関数 Ｄ(t)＝（ψ1−ψ1’(t,d)）＋（ψ2−ψ2’(t,d)）＋
（ψ3−ψ3’(t,d)）＋（Δ1−Δ1’(t,d)）＋（Δ2−
Δ2’(t,d)）＋（Δ3−Δ3’(t,d)） が最小になるようにデューティｔと厚みｄを決定するこ
とで感光パターンの形状がより厳密に測定される。この
ように実際のレジストの形状を決定する場合、パラメタ
ーが多いため、複数の波長による検出値で測定すること
が望ましい。

【０１１７】同様の複数入射波長による測定はハロゲン
ランプからの光を分光器に通し、分光器の射出口から光
ファイバーで光源部に光を導く構成でも得られる。ま
た、チューナブルレーザーなどの複数波長光源あるいは
異なる波長の光源を複数備えることでも同じ効果は得ら
れる。その他の構成は実施例１と同様である。

【０１１８】（実施例８）本発明の実施例８は１つの感
光パターンについて任意の入射条件で光源が入射光束を
照射し、その光束の変化の検出値から、処理手段によっ
て最適な入射条件を算出し、この最適な入射条件で光源
が入射光束を照射し、感光パターンの形成状態を求める
ものである。

【０１１９】前述の通り、レジストは露光や現像処理に
より膜厚などが変動し、測定の誤差要因となる。そこで
予め測定してある、レジストの下地の屈折率ｎs、レジ
ストの未露光部、被露光部の屈折率ｎ1、ｎ2、厚みｄ、
露光したパターンの周期、角度、本数などの測定対象の
値を用いて計算した最適な入射条件で一度測定を行い、
その測定結果と計算値の比較によって、大きく予備値と
異なる数値（例えば膜厚）を補正して最適な入射条件を
計算し直す。その新たな最適入射条件に光源を合わせ、
光束を入射して変化を受光系で検出してレジストパター
ンを測定している。

【０１２０】この入射条件とは入射角であり、入射方向
であり、入射波長である。

【０１２１】次に上記説明した露光方法を利用したデバ
イスの生産方法の実施例を説明する。

【０１２２】図１６は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。

【０１２３】図１７は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。

【０１２４】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。

【０１２５】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、露光によ
るレジストの感光状態（潜像）あるいは現像後のＬ＆Ｓ
等の感光パターンの形成状態を入射光束の変化、例えば
反射光の強度の変化や偏光状態の変化を利用して測定
し、その測定値から最適な露光条件を決定し、その最適
露光条件でウエハを量産露光していくことにより短時間
で最適な露光条件を設定することができ、高集積度の投
影パターンが容易に得られるパターン形成状態検出装置
及びそれを用いた投影露光装置を達成することができ
る。

【０１２６】特に従来のＳＥＭを用いる方法に比べて、
周期性を持つパターン、例えばＬ＆Ｓパターンをレチク
ルに構成した露光条件測定用のレチクルを用いて、この
パターンのレジスト像（現像する場合、もしくは現像し
ない潜像の場合）のデューティを反射光の情報を用いる
ことにより最適露光条件を、高精度でしかも短時間で得
られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の要部断面図

【図２】図１の偏光解析装置一部分の説明図

【図３】露光装置における、フォーカス検出と露光量制
御の一部分の概略図

【図４】露光条件測定用レチクルパターンの説明図

【図５】露光条件を振って焼いたウェハ上のレジスト潜
像の説明図

【図６】図５のウエハのレジスト潜像の断面図

【図７】偏光解析装置による測定値のＳＥＭによる校正
の説明図

【図８】Δ−ψマップを示す図

【図９】偏光解析法を露光条件設定に適用した場合のフ
ローチャートの説明図

【図１０】偏光解析法の説明図

【図１１】偏光解析装置を別置きした実施例４の説明図

【図１２】偏光解析装置を別置きした実施例４の変形例
の説明図

【図１３】レジスト現像後の断面形状の例を示す図

【図１４】現像工程をいれたフローチャートの説明図

【図１５】現像工程をいれる場合の実施例１の説明図

【図１６】デバイスの製造フローを現の説明図

【図１７】ウエハプロセスの説明図

【符号の説明】

１０１ 縮小型の投影レンズ １０２ レチクル １０３ ウエハ １０４ ウエハチャック １０５ 粗微動チルトＺステージ １０７ 光源 １０８ フレーム １０９ 中央処理装置 ２０１ フォーカス検知用光源 ２０２ フォーカス検知用光電変換器 ２０３１ フォーカス制御装置 ２０４１ 積算露光量検出回路 ２０４２ 積算露光量制御回路 ３０１ 偏光解析光源部 ３０２ 偏光解析受光部 ３０３ 回転ステージドライバー ３０４ 偏光解析処理装置

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光光で感光体を塗布した物体上に形成
   した感光パターン、該感光パターンに入射光束を照射す
   る光束入射手段、該感光パターンからの信号光束を受光
   する受光手段、該受光手段からの信号を用いて該光束の
   変化を検出し、該感光パターンの形成状態を求める処理
   手段とを有するパターン形成状態検出装置において、該
   光束入射手段が入射光束の入射条件を変化させる手段を
   有することを特徴とするパターン形成状態検出装置。
2. 【請求項２】 該光束入射手段が入射光束を複数入射条
   件で照射し、該処理手段は該複数の光束の変化から該感
   光パターンの形成状態を求めることを特徴とする請求項
   １記載のパターン形成状態検出装置。
3. 【請求項３】 任意の入射条件で該光束入射手段が入射
   光束を照射し、該光束の変化を検出し、該処理手段によ
   って入射条件を決定し、該決定された入射条件で該光束
   入射手段が入射光束を照射し、該感光パターンの形成状
   態を求めることを特徴とする請求項１乃至２記載のパタ
   ーン形成状態検出装置。
4. 【請求項４】 前記入射条件は入射光束の入射角である
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載のパターン形成状
   態検出装置。
5. 【請求項５】 前記入射条件は該感光パターンの方向と
   入射面がなす入射方位角であることを特徴とする請求項
   １乃至４記載のパターン形成状態検出装置。
6. 【請求項６】 前記入射条件は入射光束の波長であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至５記載のパターン形成状態
   検出装置。
7. 【請求項７】 前記感光パターンの形成状態は該感光パ
   ターンのデューティであることを特徴とする請求項１乃
   至６記載のパターン形成状態検出装置。
8. 【請求項８】 前記感光パターンの形成状態は該感光パ
   ターンの断面形状であることを特徴とする請求項１乃至
   ６記載のパターン形成状態検出装置。
9. 【請求項９】 前記入射光束の変化は入射光束の偏光状
   態の変化であることを特徴とする請求項第１乃至８記載
   のパターン形成状態検出装置。
10. 【請求項１０】 前記入射光束の変化は入射光束の強度
    の変化であることを特徴とする請求項第１乃至８記載の
    パターン形成状態検出装置。
11. 【請求項１１】 前記感光パターンは現像処理前の潜像
    パターンであることを特徴とする請求項１乃至１０記載
    のパターン形成状態検出装置。
12. 【請求項１２】 前記感光パターンは現像処理後の現像
    パターンであることを特徴とする請求項１乃至１０記載
    のパターン形成状態検出装置。
13. 【請求項１３】 露光光で照明した第１物体面上のパタ
    ーンを投影光学系により感光体を塗布した第２物体面上
    に投影露光し、感光パターンを形成する投影露光装置に
    おいて、光束入射手段からの入射光束を該感光パターン
    に複数の入射条件で照射し、該感光パターンからの信号
    光束を受光手段で受光し、該受光手段からの信号を用い
    て該入射光束の変化を検出し、該感光パターンの形成状
    態を処理手段で求めていることを特徴とする投影露光装
    置。
14. 【請求項１４】 前記入射条件は入射光束の入射角であ
    ることを特徴とする請求項１３記載の投影露光装置。
15. 【請求項１５】 前記入射条件は該感光パターンの方向
    と入射面がなす入射方位角であることを特徴とする請求
    項１３乃至１４記載の投影露光装置。
16. 【請求項１６】 前記入射条件は入射光束の波長である
    ことを特徴とする請求項１３乃至１５記載の投影露光装
    置。
17. 【請求項１７】 前記感光パターンの形成状態は該感光
    パターンのデューティであることを特徴とする請求項１
    ３乃至１６記載の投影露光装置。
18. 【請求項１８】 前記感光パターンの形成状態は該感光
    パターンの断面形状であることを特徴とする請求項１３
    乃至１６記載の投影露光装置。
19. 【請求項１９】 前記入射光束の変化は入射光束の偏光
    状態の変化であることを特徴とする請求項第１３乃至１
    ８記載の投影露光装置。
20. 【請求項２０】 前記入射光束の変化は入射光束の強度
    の変化であることを特徴とする請求項第１３乃至１８記
    載の投影露光装置。
21. 【請求項２１】 前記感光パターンは現像処理前の潜像
    パターンであることを特徴とする請求項１３乃至２０記
    載の投影露光装置。
22. 【請求項２２】 前記感光パターンは現像処理後の現像
    パターンであることを特徴とする請求項１３乃至２０記
    載の投影露光装置。
23. 【請求項２３】 露光条件を種々と変えて露光光で照明
    した第１物体面上のパターンを投影光学系によって感光
    体を塗布した第２物体面上に投影露光し、複数の感光パ
    ターンを形成し、該複数の感光パターンに光束入射手段
    から入射光束を複数の入射条件で照射し、該複数の感光
    パターンからの信号光束を受光手段で受光し、該受光手
    段からの信号を用いて該入射光束の変化を検出し、該複
    数の感光パターンの形成状態を処理手段で求め、該処理
    手段からの信号に基づいて制御手段により該第２物体の
    露光条件を制御していることを特徴とする投影露光方
    法。
24. 【請求項２４】 前記入射条件は入射光束の入射角であ
    ることを特徴とする請求項２３記載の投影露光方法。
25. 【請求項２５】 前記入射条件は該感光パターンの方向
    と入射面がなす入射方位角であることを特徴とする請求
    項２３乃至２４記載の投影露光方法。
26. 【請求項２６】 前記入射条件は入射光束の波長である
    ことを特徴とする請求項２３乃至２５記載の投影露光方
    法。
27. 【請求項２７】 前記露光条件は前記第２物体面上を露
    光する露光量であることを特徴とする請求項２３乃至２
    ６記載の投影露光方法。
28. 【請求項２８】 前記露光条件は前記第２物体面上を前
    記投影光学系の光軸方向の位置であることを特徴とする
    請求項２３乃至２６記載の投影露光方法。
29. 【請求項２９】 前記感光パターンの形成状態は該感光
    パターンのデューティであることを特徴とする請求項２
    ３乃至２８記載の投影露光方法。
30. 【請求項３０】 前記感光パターンの形成状態は該感光
    パターンの断面形状であることを特徴とする請求項２３
    乃至２８記載の投影露光方法。
31. 【請求項３１】 前記光束の変化は光束の偏光状態の変
    化であることを特徴とする請求項第２３乃至２９記載の
    投影露光方法。
32. 【請求項３２】 前記光束の変化は光束の強度の変化で
    あることを特徴とする請求項第２３乃至２９記載の投影
    露光方法。
33. 【請求項３３】 前記感光パターンは現像処理前の潜像
    パターンであることを特徴とする請求項２３乃至３２記
    載の投影露光方法。
34. 【請求項３４】 前記感光パターンは現像処理後の現像
    パターンであることを特徴とする請求項２３乃至３２記
    載の投影露光方法。
35. 【請求項３５】 請求項１から１２記載のパターン形成
    状態検出装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造
    方法。
36. 【請求項３６】 請求項１３から２２記載の投影露光装
    置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。
37. 【請求項３７】 請求項２３から３４記載の投影露光方
    法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。