JPH10284414A

JPH10284414A - 結像位置検出装置及び半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH10284414A
Application number: JP9110482A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nagayama; 匡長山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】テスト露光による結像面の位置及び形状と十分
に一致した測定結果を得ることができる結像位置検出装
置を提供する。【解決手段】複数本の光透過域をレチクル８上に形成
し、光透過域の像を投影光学系１０によって結像し、ナ
イフエッジ１４を結像面に配置して光量を測定し、レチ
クル８又はナイフエッジ１４の走査による光量の変化に
基づいてナイフエッジ１４の投影光学系の光軸方向の各
高さにおける光透過域の空間像の強度分布をそれぞれ求
め、各強度分布に基づいて空間像のコントラスト分布を
求め、空間像の光軸方向のコントラスト分布に基づいて
ベストフォーカス高さを求める結像位置検出装置におい
て、空間像のコントラスト分布に基づいてベストフォー
カス高さを求めるに際して、投影光学系に残存する収差
による計測誤差成分を補正するために、前記コントラス
ト分布の形状を所望の形状に変形する補正処理を含むこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学系の結像
面の位置及び形状を求める結像面検出装置に関し、特
に、ウエハへのテスト露光を行ったときに得られるであ
ろう結像面の位置及び形状を、テスト露光を行うことな
く求めることができる結像面検出装置及び結像面検出方
法を用いた半導体デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】投影露光装置は、半導体素子または液晶
表示素子等をリソグラフィー工程で製造する際に使用さ
れており、一括露光によるものと走査型露光によるもの
とがある。投影露光装置においては、装置を起動する際
に、投影光学系の像面形状及び位置を高精度に求める必
要があり、すなわち、レチクル下面（パターン面）に対
するウエハ上面のベストフォーカス位置を初期化する必
要がある。ベストフォーカス位置を決める方法は、ウエ
ハ焼き付けによる方法と２重結像による空間像コントラ
ストを検出する方法とがある。

【０００３】また、投影露光装置においては、ほぼ平坦
なレチクル下面（パターン面）をほぼ平坦なウエハ上面
に焼き付けるため、投影光学系の結像面形状が常に平坦
であることが要求される。よって、経時変化やその他の
要因により結像面の平坦性が変化していないことを確認
する手段が必要である。また、平坦性が悪化している場
合には補整手段がなければならない。結像面の形状と
は、露光領域内の各点における焦点位置を結んだ面のこ
とである。よって、結像面の形状を求めるには、露光領
域内の複数の点での焦点位置を求めることが不可欠であ
る。現在、結像面の位置及び形状を求める方法は、ウエ
ハ焼き付けによる方法で行われている。

【０００４】ウエハ焼き付けによる方法の１つとして、
レチクル上数ヵ所に配置されたテストマークを、ウエハ
ピント位置及び露光位置を変えて焼き付け、現像処理を
行い、光学顕微鏡にてレジスト像が解像しているデフォ
ーカス範囲の中点を求め、各位置のテストマークで求め
られた値を各位置での焦点位置とし、露光領域内各点の
焦点位置から決まる面を像面としその形状を求め、さら
に露光領域内の各点での焦点位置を平均してベストフォ
ーカスとする方法がある。

【０００５】さらに厳密な方法として、光学顕微鏡の代
わりに電子顕微鏡でベストフォーカス位置を求めるＣＤ
フォーカス法がある。ＣＤフォーカス法によるベストフ
ォーカス位置決めは、孤立マークやライン・アンド・ス
ペースといったレチクル上のテストマークを、ウエハピ
ント位置及び露光位置を変えて焼き付け、現像後残存し
たレジスト像の線幅を電子顕微鏡で計測し、正しい焼き
付け線幅に対して例えば±１０％の範囲内にあるデフォ
ーカス範囲を求め、その中点を各測定点での焦点位置と
し、露光領域内各点の焦点位置から決まる面を像面とし
その形状を求め、さらに露光領域内の各点での焦点位置
を平均してベストフォーカスとする方法である。

【０００６】ここで、従来から行われているＣＤフォー
カス法による結像面形状の計測、及びべストフォーカス
値の測定法の１例について詳細に説明する。投影光学系
の露光フィールド内の任意の点におけるべストフォーカ
ス値の確認は、１例として次のように行われる。まず、
レチクル上の任意の位置に設置されたライン・アンド・
スペース・パターンを、ポジレジストを塗布したウエハ
上に焼き付ける。焼き付けの度に焦点方向に位置をずら
し（その位置はオートフォーカス系によって正確に把握
される）、かつパターンが重ならないように光軸垂直面
内にも位置をずらして焼き付け、現像処理を行う。ライ
ン・アンド・スペース・パターンの向きは、０，４５，
９０，１３５度のものが一般的である。また露光領域内
の計測位置も、光軸を中心として０，４５，９０，１３
５度方向にそれそれ数点ずつというのが一般的である。
このようなパターンを用いると、パターン方向による像
面形状の違いも計測できる。

【０００７】このとき、焦点方向のある位置でのレジス
ト像の断面形状は図７の様になる。各焦点位置でのレジ
スト像のボトム線幅を電子顕微鏡により計測し、データ
処理により多項式近似を行う。前記ボトム線幅が、レチ
クル上ライン・アンド・スペースのウエハ投影線幅（レ
チクル上での線幅に投影光学系の倍率を乗じた値）の±
１０％となる様な２点のフォーカス位置を求め、その中
点をその任意の位置での焦点位置とする。ここで、その
焦点位置でのボトム線幅が、レチクル上ライン・アンド
・スペースのウエハ投影線幅程度になっているように、
露光量は設定されなければならない（図８参照）。この
ような過程により、パターン方向ごとに像面形状が測定
される。その中で、各測定位置において、光軸を通る直
線上に位置しその直線に対して垂直方向に伸びるパター
ンであるメリジオナル方向パターンと、光軸を通る直線
上に位置しその直線に対して平行方向に伸びるパターン
であるサジタル方向パターンにわけ、それぞれの像面形
状であるメリジオナル像面形状、サジタル像面形状を求
め、その平均した像面形状（これ以後一般的な投影光学
系の像面形状と呼ぶことにする）を求めることができ
る。

【０００８】また、空間像コントラストによるベストフ
ォーカス計測法として、特開平４−３４８０１９号公報
にて開示された焦点位置初期化機構（フォーカスキャリ
ブレーション。以下ＦＣと記す。）がある。以下に簡単
に説明する。ウエハ面とほぼ同じ高さに設定されたウエ
ハステージ上の透光性指標板を下方より露光波長で照明
し、そこに刻まれた任意パターンを透過した光が投影光
学系を介し共役のレチクル下面にて反射し、再び投影光
学系を介し共役の前記指標板上の同じパターン上に再結
像し、そのパターンを透過した光の強度を、ウエハステ
ージを投影光学系のフォーカス方向に移動しながら検出
することにより（フォーカス方向の位置はオートフォー
カス系で計測）、その強度ピーク位置を検出し、一定の
装置オフセットを加算してベストフォーカス位置として
検出するものである。

【０００９】このＦＣ機構を露光領域内任意の場所にス
テージにて移動させフォーカス検出することにより、原
理的には像面検出も行える。このような計測法は、焼き
付け工程が不要なため、大変簡便な方法として大いに期
待されている。従来のＦＣ機構は、レジスト厚やオート
フォーカス機構の検出位置オフセット等の投影光学系に
依らない要因により、ベストフォーカス位置に対するオ
フセット管理が必要である。

【００１０】これは、ＦＣ用の指標板にレジストが塗布
されていないことや、ウエハと反射率の差があること等
により、オートフォーカスに計測オフセットが発生する
ことに起因するものである。しかし、実際にはＣＤフォ
ーカス法により像面位置を計測しその平均値をべストフ
ォーカスとした後、そのときのＦＣ検出値との差をオフ
セット量としてあらかじめ計測しておけば、常にＦＣの
計測値に対して一定のオフセット量が加算されるため、
その後の装置初期化の際にはべストフォーカスの検出が
可能である。

【００１１】また、投影光学系に依らない前記２つのオ
フセット要因以外に、投影光学系に依存したオフセット
要因として、投影光学系の残存縦収差が挙げられる。残
存縦収差があると、ＣＤフォーカス法によるフォーカス
計測とＦＣによる計測結果にはさらに乖離が生じ、結果
としてフォーカスオフセット量を増減させる。しかし、
べストフォーカス検出に関しては、そのオフセット量の
経時変化がなければ特に誤差要因にはならない。また、
像面全体の平均としてのべストフォーカスに対しオフセ
ット管理するため、ベストフォーカスを求めるＦＣの計
測は、オフセット量が既知である露光領域内の任意の１
カ所で行えば十分である。

【００１２】ところが、ＦＣ機能を使って正確な像面形
状を検出するためには、露光領域内の複数の点での計測
が必要となるが、投影光学系の露光領域内に一様でない
残存縦収差が分布していると、ＣＤフォーカス等による
ウエハ焼き付けによって計測した像面と、ＦＣ機構によ
る空間像コントラストによって検出した像面とでは、そ
の位置及び形状が異なってしまうことが指摘されてい
る。

【００１３】そこで本件出願人は、特願平８−６７２２
４号にて、ナイフエッジによるレチクルパターン像の空
間像計測機構を用いた簡便な結像面形状の計測装置を提
案した。すなわちこの装置は、互いに平行な複数本の光
透過域をレチクル上に形成し、光透過域の像を投影光学
系によって結像し、光透過域の像の長手方向と平行な方
向にエッジラインを向けたナイフエッジを結像面に配置
してナイフエッジを透過する光量を測定し、レチクルを
投影光学系の光軸と光透過域の長手方向との双方に直交
する方向に走査し、又はナイフエッジを投影光学系の光
軸とエッジラインとの双方に直交する方向に走査し、こ
の走査による光量の変化に基づいてナイフエッジの高さ
における光透過域の空間像の強度分布を求め、この強度
分布に基づいて空間像のコントラストを求め、ナイフエ
ッジを光軸方向の複数の高さに移動して各高さにおける
空間像のコントラストを求め、この空間像の光軸方向の
コントラスト分布に基づいてベストフォーカス高さを求
めた結像位置検出装置である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記結像位置検出装置
は、簡便な手段によって投影光学系の結像面の位置及び
形状を求めることができる装置ではあるが、この装置に
よって測定された結像面の位置及び形状は、テスト露光
によって実際に計測した結像面の位置及び形状と必ずし
も十分に一致する場合ばかりではなかった。そこで本発
明は、テスト露光による結像面の結像特性として、結像
面の位置及び形状等が十分に一致した測定結果を得るこ
とができる結像位置検出装置及び結像位置検出方法を用
いた半導体デバイスの製造方法を提供することを課題と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、互いに平行な複数本の光透過域をレチク
ル上に形成し、該光透過域の像を投影光学系によって結
像し、前記光透過域の像の長手方向と平行な方向にエッ
ジラインを向けたナイフエッジを前記投影光学系の結像
面に配置して該ナイフエッジを透過する光量を測定し、
前記レチクルを前記投影光学系の光軸と前記光透過域の
長手方向との双方に直交する方向に走査し又は前記ナイ
フエッジを前記投影光学系の光軸と前記エッジラインと
の双方に直交する方向に走査し、該走査による前記光量
の変化に基づいて前記ナイフエッジの前記光軸方向の各
高さにおける前記光透過域の空間像の強度分布をそれぞ
れ求め、該各強度分布に基づいて前記空間像の光軸方向
のコントラスト分布を求め、該空間像の光軸方向のコン
トラスト分布に基づいてベストフォーカス高さを求める
結像位置検出装置において、前記空間像の光軸方向のコ
ントラスト分布に基づいて前記レチクルパクーンの前記
投影光学系による像のベストフォーカス高さを求めるに
際して、前記投影光学系に残存する収差による計測誤差
成分を補正するために、前記空間像の光軸方向のコント
ラスト分布の形状を所望の形状に変形する補正処理を含
む構成としたものである。

【００１６】また、本発明は、所定のパターンが形成さ
れたレチクルを照明する照明系と；該照明系によって照
明された前記レチクルのパターンの像を形成する投影光
学系と；該投影光学系の結像面に配置されたナイフエッ
ジパ夕ーンと；前記ナイフエッジパターンを前記投影光
学系の光軸方向及び該光軸と直交する面に沿って移動さ
せる移動装置と；該移動装置を介して前記ナイフエッジ
パターンを前記投影光学系の光軸方向の複数の位置毎に
前記光軸と直交する面に沿って移動させながら、前記レ
チクルのパターンの各像の状態をそれぞれ光電的に検出
する光電検出系と；該光電検出系にて検出された情報に
基づいて、前記投影光学系のべストフォーカス位置を求
める処理系とを有する結像位置検出装置において、前記
処理系は、前記光電検出系からの検出情報に基づいて、
前記投影光学系の光軸方向の複数の位置毎に前記レチク
ルのパターンの空間像の強度分布をそれぞれ検出する空
間像強度分布検出部と；該空間像強度分布検出部からの
検出結果に基づき、前記投影光学系の光軸方向の各位置
に関する前記レチクルのパターンの空間像のコントラス
ト分布を検出するコントラスト分布検出部と；前記投影
光学系に残存する収差による計測誤差成分を補正するた
めに、前記コントラスト分布検出部にて得られる前記コ
ントラスト分布の形状を所望の形状に変形する補正処理
部と；該補正処理部での補正処理されたコントラスト分
布に基づいて、前記投影光学系のべストフォーカス位置
を求めるフォーカス位置検出部とを有する構成としたも
のである。

【００１７】さらに、本発明は、露光用のレチクル上に
形成されたパターンを投影光学系を介して感光性基板上
に投影露光する投影露光工程を有する半導体デバイスの
製造方法において、前記投影露光に先立って、前記露光
用のレチクルとは異なる検査用レチクルを用いて前記投
影光学系の結像面特性を検出する結像面特性検出工程
と；該検出工程後に、前記投影光学系を調整する調整工
程とを有し、前記検出工程は、前記投影光学系に関して
前記検査用レチクルと共役な位置に配置されたナイフエ
ッジパターンを前記投影光学系の光軸方向の複数の位置
毎に前記光軸と直交する面に沿って移動させながら、前
記検査用レチクルのパターンの各像の状態をそれぞれ光
電的に検出する光電検出工程と；該光電検出工程にて検
出された情報に基づいて、前記投影光学系のべストフォ
ーカス位置を求める処理工程とを有し、該処理工程は、
前記光電検出工程からの検出情報に基づいて、前記投影
光学系の光軸方向の複数の位置毎に前記検査用レチクル
のパターンの空間像の強度分布をそれぞれ検出する空間
像強度分布検出工程と；該空間像強度分布検出工程から
の検出結果に基づき、前記投影光学系の光軸方向の各位
置に関する前記検査用レチクルのパターンの空間像のコ
ントラスト分布を検出するコントラスト分布検出工程
と；前記投影光学系に残存する収差による計測誤差成分
を補正するために、前記コントラスト分布検出工程にて
得られる前記コントラスト分布の形状を所望の形状に変
形する補正処理工程と；該補正処理工程にて得られたコ
ントラスト分布に基づいて、前記投影光学系のべストフ
ォーカス位置を求めるフォーカス位置検出工程とを有す
るように構成したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施例として、半導体露
光装置の投影光学系の像面位置検出装置に適用した例を
図１に示す。本実施例の構成は、露光領域内の各点にお
ける焦点位置計測に空間像強度分布計測機構を用い、適
切な信号処理系を加えて正確な像面形状を得られるよう
にしたものである。

【００１９】半導体素子又は液晶表示素子等を製造する
際に、露光用レチクル（又はフォトマスク）を露光光で
照明し、そのレチクルのパターンを投影光学系を介して
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）上に結像投影する投影露光装置が使用されてい
る。その露光光源としては、水銀ランプの輝線（ｇ線、
ｉ線等）、又はエキシマレーザ（ＫｒＦ、ＡｒＦ等）が
使用されている。本実施例では、水銀ランプを使用した
例について記述する。また以下の説明では、投影光学系
の光軸方向にＺ軸を取り、Ｚ軸と直交し互いに直交する
２方向をＸ軸及びＹ軸としている。

【００２０】図１は投影露光装置を示し、水銀ランプ１
から射出された光は楕円反射鏡２によってその第２焦点
付近に集光される。楕円反射鏡２からの光はインプット
レンズ３によりほぼ平行光束に変換され、このほぼ平行
な光束のうちバンドパスフィルタ（不図示）により選択
された波長を持つ露光光（例えば波長３６５ｎｍのｉ
線、または波長４３６ｎｍのｇ線等）がフライアイレン
ズ４に入射し、フライアイレンズ４の射出側の焦点面に
多数の２次光源が形成される。

【００２１】フライアイレンズ４の射出側の焦点面には
開口絞り５が配置され、開口絞り５の開口内の多数の２
次光源からの露光光が、コンデンサレンズ６及び光路折
り曲げ用のミラー７を経て、レチクル８上のパターン領
域を重畳して照明する。レチクル８はレチクルステージ
９上に保持され、露光光のもとで露光用レチクル８′の
パターンが投影光学系１０を介してウエハ１１上の各シ
ョット領域に投影露光される。ここで、投影光学系１０
の結像面での像面特性（あるいは結像特性）としての像
面形状を検出する場合には、図１に示す実際の露光用の
レチクル８′の代わりに、検査用のレチクル８を投影光
学系１０の物体面に設定する。なお、以下、説明を簡単
にするために、検査用のレチクル８を単にレチクル８と
呼ぶ。なお、後述する本例では、露光用のレチクルと検
査用のレチクルとを分けた場合について述べるが、露光
用パターン領域内または露光用パターン領域外に検査用
のパターンが形成された露光用のレチクル（検査及び露
光兼用のレチクル）を用いても良い。

【００２２】検査用のレチクル８の下面には、図２に示
すように、ライン・アンド・スペースの配列方向をそれ
ぞれ０，４５，９０，１３５度方向に向けた抜きパター
ンによるレチクルパターンＬＳ₀，ＬＳ₄₅，ＬＳ₉₀，Ｌ
Ｓ₁₃₅が描かれている。すなわち図２において、黒線部
分が光透過領域であり、白色部分が遮光域である。これ
らの４つのパターン（ＬＳ₀，ＬＳ₄₅，ＬＳ₉₀，Ｌ
Ｓ₁₃₅）は、レチクル下面の所定の場所に所定の個数だ
け配置されている。レチクルステージ９は、不図示のレ
チクル干渉計によりレチクル位置が計測されている。

【００２３】また、ウエハ１１はウエハホルダ１２を介
してウエハステージ１３上に載置され、ウエハステージ
１３は、ＸＹ平面内でウエハ１１の位置決めを行うＸＹ
ステージ（不図示）、及びＺ方向にウエハ１１の位置決
めを行うＺステージ（不図示）、及びウエハ１１の傾斜
角の補正を行うレベリングステージ（不図示）等から構
成されている。また、ウエハステージ１３のＸＹ座標
は、常時不図示のレーザ干渉計により計測されており、
ウエハステージ１３のＺ座標は、不図示のエンコーダ等
で計測されている。

【００２４】また、ウエハステージ１３のＸＹ方向への
移動、Ｚ方向への移動及び傾斜は、駆動系２５の駆動に
より行われる。このため、ウエハステージ１３中のＸＹ
ステージは、駆動系２５の駆動によりＸＹ方向へ移動
し、ウエハステージ１３中のＺステージは、駆動系２５
の駆動によりＺ方向へ移動する。さらにウエハステージ
１３中のレベリングステージは、駆動系２５の駆動によ
り傾斜する。なお、駆動系２５の制御は、後述する処理
系２３によって行われる。

【００２５】また、ウエハステージ１３の上方には、ウ
エハ１１の表面の位置を検出し、又は、後述する基準板
としてのナイフエッジパターンが形成されているガラス
基板１４の表面の位置を検出する焦点検出装置が設けら
れている。この焦点検出装置は、ウエハ１１の表面又は
ガラス基板１４の表面に光を照射する照射系２０と、ウ
エハ１１の表面又はガラス基板１４の表面で反射する照
射系２０からの光の位置を検出する焦点検出系２１とで
構成されている。そして、焦点検出系２１は、ウエハ１
１の表面又はガラス基板１４の表面で反射する光の位置
を検出することにより、ウエハ１１の表面又はガラス基
板１４の表面の位置を求めている。なお、焦点検出系２
１からの検出信号は、後述する処理系２３へ入力され
る。

【００２６】ウエハステージ１３上のウエハホルダ１２
の近傍には、光透過性のガラス基板１４が取り付けられ
ている。ガラス基板１４の上面には、エッジラインの法
線方向をそれぞれ０，４５，９０，１３５度方向に向け
たナイフエッジパターンＫＥ₀，ＫＥ₄₅，ＫＥ₉₀，ＫＥ
₁₃₅が形成されている。このパターンは図３に示すよう
に、遮光性の蒸着膜（クロムなど）にて作られており、
各４本のナイフエッジからなる正方形のパターンが０，
４５度の向きで配置されている。すなわち図３におい
て、ハッチング部分が遮光域であり、白色部分が光透過
域であり、その境界がエッジラインである。

【００２７】ガラス基板１４の下方には受光センサ１５
が配置される。そして、受光センサ１５にて検出された
検出信号は、処理系２３に入力されて所定の信号処理が
行われる。この受光センサ１５は、受光する光束に対し
て十分に広い面積を持ち、受光面の感度ムラ及び受光光
に対する角度方向の感度ムラがないものが望ましい。角
度ムラをさらに抑制するためには、図４に示すようにリ
レー光学系１６により光束をリレーし、拡散板１７を組
み合わせても良い。また、ステージ１３上で受光するの
が不都合であれば、ライトガイド等を用いてステージ外
で受光しても、もちろん良い。

【００２８】このような配置において、例えば駆動系２
５を介してウエハステージ１３を稼働させ、ナイフエッ
ジパターンに対しレチクルパターン像を相対的にスキャ
ンさせると、図５（ａ）のような光量分布が得られる。
ここで図５（ａ）の横軸はスキャン中の経過時間であ
る。この横軸は、ウエハステージ干渉計によるウエハス
テージの位置情報により、ウエハ座標系に変換される。
次いでこの光量分布を微分すると、空間像強度分布であ
る図５（ｂ）のグラフが得られる。

【００２９】また本実施例においては、レチクル８の所
定の複数の位置に形成された０，４５，９０，１３５度
方向の４つのレチクルパターンＬＳ₀，ＬＳ₄₅，Ｌ
Ｓ₉₀，ＬＳ₁₃₅を用いているため、それぞれ対応する
０，４５，９０，１３５度方向のナイフエッジＫＥ₀，
ＫＥ₄₅，ＫＥ₉₀，ＫＥ₁₃₅を用いて、それぞれ０，４
５，９０，１３５度方向に相対スキャンさせる。この相
対スキャンは、投影光学系の光軸とライン・アンド・ス
ペース・パターンの長手方向との双方に直交する方向
に、不図示の駆動系を介してレチクルを走査しても良い
し、また、投影光学系の光軸とエッジラインとの双方に
直交する方向に、駆動系２５を介してナイフエッジを走
査しても良い。以上の４つのレチクルパターンは、レチ
クル８の所定の位置に複数配置されている。このため、
４つのナイフエッジは、投影光学系１０の結像面上の各
位置に形成される４つのレチクルパターン（ＬＳ₀，Ｌ
Ｓ₄₅，ＬＳ₉₀，ＬＳ₁₃₅）の像各々に対して投影光学系
１０の光軸方向にずらしながらに走査する。これによっ
て、投影光学系１０の結像面上の各位置に形成される４
つのレチクルパターン（ＬＳ₀，ＬＳ₄₅，ＬＳ₉₀，ＬＳ
₁₃₅）の像各々に対する空間像強度分布を得ることがで
きる。

【００３０】実際の計測とその後の処理は、処理系２３
にて次のようにして行う。処理系２３は、駆動系２５を
介して、投影光学系１０の結像面内の各位置Ｐ_i,j（ｉ
＝１〜Ｎ、ｊ＝０，４５，９０，１３５）に形成される
４つのレチクルパターン（ＬＳ₀，ＬＳ₄₅，ＬＳ₉₀，Ｌ
Ｓ₁₃₅）の像各々に対して、ナイフエッジＫＥのＺ軸方
向の高さｚ_kをずらしながら、各高さｚ_k（ｋ＝１〜Ｍ）
での各方向φ_j（ｊ＝０，４５，９０，１３５）のパタ
ーン像に対する空間像強度分布を受光系１５を介して計
測する。各方向φ_jについては、４方向のすべてとする
こともできるし、各点でのサジタル方向ｊ＝ｓと、メリ
ジオナル方向ｊ＝ｍとの２方向だけとすることもでき
る。

【００３１】各位置Ｐ_i,j、各方向φ_j、各高さｚ_kの計
測結果から、処理系２３内の空間像強度分布検出部２３
ａは、デジタル処理により、微分・スムージング処理を
行い、ノイズ成分を除去した各位置Ｐ_i,j、各方向φ_j、
各高さｚ_k毎の空間像強度分布データを得る。次いで処
理系２３内のコントラスト検出部２３ｂは、空間像強度
分布検出部２３ａからの複数の空間像強度分布データに
基づいて、各々の空間像強度分布のフーリエ係数を求
め、その０次高調波振幅Ａ₀と１次高調波振幅Ａ₁との比
Ａ₁／Ａ₀によってコントラストＣ_i,j,kを計算する。こ
れにより、各位置Ｐ_i,j、各方向φ_jごとに、Ｚ方向の高
さｚ_kとコントラストとの関係を示すコントラスト分布
曲線Ｃ_i,j（ｋ）の離散データが得られる。このコント
ラスト分布曲線Ｃ_i,j（ｋ）が、最良焦点位置を定める
ためのフォーカス曲線である。このとき、ウエハステー
ジ１３をフォーカス方向（Ｚ方向）へ移動させた時の位
置は、焦点検出装置の焦点検出系２１にて検出され、こ
の検出信号は、処理系２３に入力されている。従って、
処理系２３にて得られるコントラスト分布曲線Ｃ
_i,j（ｋ）における各高さｚ_kでの位置は、焦点検出装置
の焦点検出系２１からの検出信号に基づいて対応付けら
れている。

【００３２】この離散的なフォーカス曲線は、投影光学
系に残存収差がある場合には、その残存収差に依存した
信号形状の変形を受ける。フォーカス曲線とＣＤフォー
カス法を比較した場合、必ずしもフォーカス曲線のピー
ク値がＣＤフォーカス法による焦点位置と一致しない。
以下に、処理系２３内の信号補正処理部２３ｃにおける
フォーカス曲線の適切な処理により、ＣＤフォーカス法
により計測された像面形状とほぼ同じ像面形状が測定可
能な方法を記述する。

【００３３】まず、コントラスト検出部２３ｂにて得ら
れた離散的なフォーカス曲線Ｃ_i,j（ｋ）を２次曲線近
似やスプライン補間法等の信号補正処理部２３ｃの処理
によって単にスムージングしたグラフの例を図６に点線
で示す。得られた連続的なフォーカス曲線Ｃ_i,j（ｚ）
について、信号補正処理部２３ｃは、Ｚ方向の各高さｚ
でのコントラスト値を、ある一定の幅Δｚで移動平均処
理し、さらに信号補正処理部２３ｃにてスムージング処
理されたフォーカス曲線Ｃ^* _i,j（ｚ）は、最終的に図６
の実線に示すようなものとなる。信号補正処理部２３ｃ
にて行われる移動平均処理とは、各高さｚを中心とした
（ｚ−Δｚ／２，ｚ＋Δｚ／２）の範囲内にある計測点
のコントラスト値を平均した値を、その高さｚでの値と
置き換えるものである。移動平均後得られたフォーカス
曲線Ｃ^* _i,j（ｚ）の最大値を与える高さｚ＝ＢＦが、移
動平均幅がΔｚのときの当該各位置Ｐ_i,j、各方向φ_jに
ついての焦点位置ＢＦ_i,j（Δｚ）である。

【００３４】以上のように、信号補正処理部２３ｃは、
投影光学系１１の露光領域（結像面）内の各位置Ｐ_i,j
（ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝０，４５，９０，１３５）毎に、Ｚ
方向での高さｚ_kとコントラストとの関係を示すコント
ラスト分布曲線Ｃ_i,j（ｋ）を移動平均処理し、その移
動平均処理によって各フォーカス曲線Ｃ^* _i,j（ｚ）を求
める。その後、処理部２３内部のフォーカス位置検出部
２３ｄは、信号補正処理部２３ｃにて得られた各フォー
カス曲線Ｃ^* _i,j（ｚ）に基づいて、各フォーカス曲線Ｃ
^* _i,j（ｚ）の最大値を与える高さｚ＝ＢＦをベストフォ
ーカス位置としてそれぞれ求める。これにより、投影光
学系１０の露光領域（結像面）内の各位置Ｐ_i,j（ｉ＝
１〜Ｎ、ｊ＝０，４５，９０，１３５）でのべストフォ
ーカス位置が求められる。

【００３５】その後、フォーカス位置検出部２３ｄは、
投影光学系１０の露光領域（結像面）内の各位置Ｐ_i,j
（ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝０，４５，９０，１３５）でのべス
トフォーカス位置を求めた後、投影光学系１０によらな
い所定のオフセット量を各ベストフォーカス位置に加算
し、最終的なベストフォーカス位置をそれぞれ算出す
る。これにより、フォーカス位置検出部２３ｄは、最終
的に投影光学系１１の像面形状を検出する。その後、こ
のフォーカス位置検出部２３ｄにより得られた結果は、
ＣＲＴモニタ等の表示部２４にて表示される。なお、投
影光学系１０の像面形状の検出は、フォーカス位置検出
部２３ｄにおいて行う必要はなく、フォーカス位置検出
部２３ｄとは独立に像面形状算出部を処理系２３の内部
に設けても良い。

【００３６】さて、以上のフォーカス位置検出部２３ｄ
により得られた結果が良好でない場合、即ち、投影光学
系１０の結像面での像面特性（あるいは結像特性）とし
ての像面形状が悪化している場合には、フォーカス位置
検出部２３ｄにより得られた結果に基づいて、処理系２
３内部に設けられた補正量算出部２３ｅは、投影光学系
１０の結像面での像面特性（あるいは結像特性）を補正
するために、投影光学系１０を構成するレンズ素子等の
光学素子（Ｌ₁、Ｌ₂）の補正量を算出する。そして、こ
の補正量算出部２３ｅは、算出した結果に基づき、駆動
系２６を介して投影光学系１０中の光学素子（Ｌ₁、
Ｌ₂）を投影光学系１０の光軸方向へ移動、または光学
素子（Ｌ₁、Ｌ₂）を投影光学系１０の光軸と直交する面
内に沿って移動、あるいは光学素子（Ｌ₁、Ｌ₂）を傾斜
するように移動させて、投影光学系１０の結像面におけ
る像面特性（あるいは結像特性）を補正する。

【００３７】以上のように、本例においては、信号補正
処理部２３ｃにて行われる移動平均処理によって、投影
光学系１０の露光領域（結像面）内の各位置Ｐ_i,j（ｉ
＝１〜Ｎ，ｊ＝０，４５，９０，１３５）毎に求められ
るフォーカス曲線Ｃ^* _i,j（ｚ）は、投影光学系１０の残
存する収差による計測誤差成分が実質的に除去されたも
のとなり、フォーカス位置検出部２３ｂにて最終的に得
られる投影光学系１０の露光領域（結像面）内の各位置
Ｐ_i,j（ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝０，４５，９０，１３５）で
のべストフォーカス位置に基づく像面形状の結果は、Ｃ
Ｄフォーカス法により得られる投影光学系ｌｌの像面形
状との結果とほぼ一致させることが可能となる。以上の
ように、投影光学系１０の結像面における像面特性（あ
るいは結像特性）が補正される工程が完了すると、次
に、露光の工程（フォトリソグラフィ工程）に移行す
る。

【００３８】まず、露光工程では、まず、以上の投影光
学系１０の物体面に設定されている検査用レチクル８を
実際の露光用のレチクル８′に交換して、ウエハステー
ジ９を介して露光用のレチクル８′を投影光学系１０の
物体面に設定する。そして、感光性基板としてのウエハ
１１がウエハステージ１３を介して投影光学系１０の結
像面に設定されると、照明光学系（１〜７）によって、
露光用のレチクル８′が照明される。そして、露光用の
レチクル８′のパターンが投影光学系１０を介してウエ
ハｌｌ上に転写（露光）される。従って、本発明の結像
位置検出装置による結像位置検出方法を用いて、最終的
にレチクルのパターンを投影光学系を感光性基板上に転
写すれば、最終的に、良好なる半導体デバイスを製造す
ることができる。

【００３９】なお、以上の露光の工程（フォトリソグラ
フィ工程）を経たウエハ１１は、現像する工程を経てか
ら現像したレジスト以外の部分を除去するエッチングの
工程、エッチングの工程後の不要なレジストを除去する
レジスト除去の工程等を経る。そして、露光、エッチン
グ、レジスト除去の工程を繰り返して、ウエハプロセス
が終了する。その後、ウエハプロセスが終了すると、実
際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウエハを切
断してチップ化するダイシング、各チップに配線等を付
与するボンディイング、各チップ毎にパッケージングす
るパッケージング等の各工程を経て、最終的にＬＳＩ等
の半導体デバイスが製造される。なお、以上には、露光
装置を用いたウエハプロセスでのフォトリソグラフィ工
程によりＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する例を示し
たが、露光装置を用いたフォトリソグラフィ工程によっ
て、液晶表示素子、薄膜磁気へッド、撮像素子（ＣＣＤ
等）等の半導体デバイスも製造することができる。

【００４０】ここで、信号補正処理部２３ｃにてノイズ
低減のために行われるスムージング処理は、移動平均処
理の前後の一方で、または両方で行っても構わない。移
動平均をとる幅Δｚをレジスト条件や照明条件により変
えると、投影光学系に残存する収差が空間像計測機構に
よる像面形状の計測に与える影響を変えることができ
る。よって、移動平均をとる幅Δｚを最適化すれば、Ｃ
Ｄフォーカス法による像面形状の計測値との誤差をより
減らすことができる。

【００４１】近年のシミュレーション技術の進歩によ
り、収差が残存しているときのレジスト像シミュレーシ
ョンや空間像強度分布シミュレーションは容易に実施可
能であり、その精度も相当高い。投影レンズの露光領域
内で発生している収差のサンプルや像面内で任意に与え
た収差を多数用意し、それらを元にして前記２種類のシ
ミュレーションを行い、露光領域内任意の位置での焦点
位置、さらには像面形状を求め相関関係を調べることが
できる。

【００４２】これまでの検討によると、フォーカス曲線
Ｃ_i,j（ｋ）又はＣ_i,j（ｚ）の移動平均をとる幅Δｚ
を、レジスト条件や照明条件に合わせて最適化し像面形
状を計測すれば、前記各条件毎に一定の投影光学系に依
存しないオフセット（オートフォーカスに起因するオフ
セット）のみが生じるだけで十分実用的な像面形状の計
測精度が得られた。その手法の一例を次に説明する。

【００４３】移動平均幅がΔｚのときの各点Ｐ_i、各方
向φ_jについての焦点位置ＢＦ_i,j（Δｚ）と、その点Ｐ
_iとその方向φ_jについてのＣＤフォーカス法により求め
た焦点位置ＣＤ_i,jとの差、は、その点Ｐ_iとその方向φ_jについての焦点位置のオフ
セット量である。したがってすべての点とすべての方向
についての平均オフセット量ＯＦ_M（Δｚ）は、となる。上式では、ｊ＝０，４５，９０，１３５のすべ
ての方向の平均によって平均オフセット量ＯＦ_Mを求め
ているが、サジタル方向ｊ＝ｓとメリジオナル方向ｊ＝
ｍだけの平均によってＯＦ_Mを求めてもよい。

【００４４】各点Ｐ_i、各方向φ_jのオフセット量ＯＦ
_i,j（Δｚ）のばらつきを最も小さくするためには、以
下に示す分散Ｓ²を最小にすればよい。分散Ｓ²は、多数用意された投影レンズの露光領域内で
発生している収差のサンプルや像面内で任意に与えた収
差に対し、Δｚを最適化することにより最小にすること
ができる。また、もちろん実際の投影レンズを用い測定
を行ってデータを得ても構わない。その最適化された値
をΔｚ^*とすると、そのときの平均オフセット量ＯＦ_M（Δｚ^*）が、投影光学系の収差に依存しないオフセット量であ
る。また、なおも各点、各方向に残るオフセット量ＯＦ_i,j（Δｚ^*）−ＯＦ_M（Δｚ^*）は、本移動平均法によっても残存する、ＣＤ_i,jに対す
る最適化不能量である。つまり、ＣＤフォーカス法によ
る各像点でのべストフォーカスを本移動平均法により予
測できない量である。しかし、前記分散Ｓ²が十分小さ
ければ、この最適化不能量は実質無視して差し支えな
い。実際、投影レンズのように僅かな収差しか残存して
いない場合においては、この分散Ｓ²は小さい値となり
うる。

【００４５】ここで、本実施例の構成による応用例とし
て、前記移動平均幅ΔｚとＢＦ_iの関係から投影レンズ
の残存収差発生量を判断する方法を説明する。移動平均
処理前のフォーカス曲線Ｃ_i,j（ｚ）に関して、その最
大値ＢＦ₀の像面からのずれと最大値ＢＦ₀を中心とした
信号曲線左右の対称性とは、縦収差の発生状況に大きく
依存している。球面収差（メリディオナル方向とサジタ
ル方向で発生量が異なるものも含めて）が残存している
場合には、図３のように左右非対称となるが、逆に０な
らば完全対称形となる。一方縦収差として像面湾曲（メ
リディオナル方向とサジタル方向で発生量が異なるもの
も含めて）だけが発生している場合には、前記対称性は
完全対称を維持し、その最大値の位置は光軸上と軸外で
ずれることになる。よって、縦収差が０ならば移動平均
幅ΔｚによってＢＦ_i（Δｚ）が変化することはなく、
ＢＦ_i（Δｚ）は像面内で一定になる。さらにＣＤフォ
ーカス法と移動平均法のオフセット要因は投影光学系に
依存しない成分のみとなる。よって本実施例の構成によ
り移動平均幅ΔｚとＢＦ_i（Δｚ）との関係を求めれ
ば、その関数（曲線）は縦収差を反映したものとなる。
投影レンズの調整においては、その曲線を直線に近づけ
ることが球面収差を０に近づけることに相当し、全体の
ＢＦ_iの値を光軸上の値に近づけることが像面湾曲を０
に近づけることとなる。

【００４６】本実施例では、移動平均を取る場合につい
て説明したが、この移動平均をとる方法は、Ｚ方向に一
定の幅を持ち強度値１の強度分布（所定の矩形関数）と
畳み込み積分をしたものと結果的には同等である（スリ
ットスキャン処理）。その他、離散的なフォーカス曲線
Ｃ_i,j（ｋ）を単にスムージングした連続的なフォーカ
ス曲線Ｃ_i,j（ｚ）について、そのコントラスト分布の
最大値よりも小さいコントラスト値となる２カ所の高さ
の中点により、各点Ｐ_i、各方向φ_jについての焦点位置
ＢＦ_i,jを定めることもできる。その際、コントラスト
値のスライスレベルは、各レジスト条件や照明条件によ
り適切な値を選択する。また、このようにして求められ
た相関関係の確認のために、実際に焼き付けを行ったレ
ジスト像により像面形状を計測し、空間像強度分布計測
機構で計測した像面形状と比較することは容易である。

【００４７】本実施例でのレチクルパターンは、４種類
の方向φ_j（ｊ＝０，４５，９０，１３５）を持ったラ
イン・アンド・スペース・パターンを用いているため、
焦点位置計測によりメリジオナル像面とサジタル像面の
位置と形状を求めることができ、したがってその平均像
面を求めることもできるし、露光領域全体でのパターン
方向による非点隔差（アス）の発生量を求めることもで
きる。なお、使用する４種類のパターンのＬＳ₀，ＬＳ
₄₅，ＬＳ₉₀，ＬＳ₁₃₅はその場所が異なるが、投影レン
ズの露光領域に比べ十分小さいから、露光領域内のほぼ
一点で計測しているとして扱うことができる。

【００４８】さらに、このような４種類のパターンによ
り、移動平均幅ΔｚとＢＦ_i（Δｚ）との関係を求めれ
ば、その関数（曲線）は各パターン方向の縦収差を反映
したものとなる。よって、各パターン方向に対し、その
曲線を直線に近づけることが球面収差を０に近付けるこ
とに相当し、全体のＢＦ_iの値を光軸上の値に近付ける
ことが像面湾曲を０に近付けることとなり、パターン方
向による差を含めた投影光学系の調整の指標として用い
ることができる。

【００４９】また、本実施例では、レチクルパターンが
ライン・アンド・スペースである場合について述べてき
たが、レチクルパターンが孤立パターン（抜きラインパ
ターン、又は残しラインパターン）のときも、フォーカ
ス検出が可能である。またこの場合、フォーカス曲線は
各ｚ位置での空間像強度分布のピーク強度から求めるこ
とができる。ピーク強度の求め方としては、２次曲線近
似によるピーク位置検出や、スプライン補間によるピー
ク位置検出などを用いれば良い。

【００５０】なお、本特許では移動平均処理を各高さｚ
を中心とした（ｚ−Δｚ／２，ｚ＋Δｚ／２）の範囲内
にある計測点のコントラストを平均した値を、その高さ
ｚでの値と置き換えるものと定義し十分な精度が得られ
るとしている。しかし、今後のレジスト特性によって
は、さらに精度を高めるために前記平均を取る際の各計
測点に対し最適な重み付けをしてももちろん良い。また
同様に、Ｚ方向に任意の幅を持ち強度値１の強度分布と
畳み込み積分をしたものについても、Ｚ方向の任意幅内
の強度値に最適な重み付けをしても良い。

【００５１】

【発明の効果】本発明によって、ウエハへのテスト露光
を行ったときに得られるであろう結像面の位置及び形状
を、テスト露光を行うことなく精度良く求めることがで
きる結像面検出装置が得られた。したがって実際に露光
することなく投影光学系の像面形状の良否を判定でき
る。しかも、本発明の結像位置検出装置による結像位置
検出方法を用いて、最終的に露光用のレチクルのパター
ンを投影光学系を介して感光性基板上に転写すれば、良
好なる半導体デバイスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図

【図２】レチクルパターンを示す平面図

【図３】ウエハ上のナイフエッジパターンを示す平面図

【図４】別の実施例を示す要部断面図

【図５】（ａ）検出器信号を示す図と、（ｂ）微分処理
後の信号を示す図

【図６】移動平均処理前と処理後のフォーカス曲線を示
す図

【図７】ＣＤフォーカス法によるレチクル断面を示す断
面図

【図８】ＣＤフォーカス法によるボトム線幅分布曲線を
示す図

【符号の説明】１…水銀ランプ２…楕円反射鏡３…インプットレンズ４…フライアイレン
ズ５…開口絞り６…コンデンサレン
ズ７…光路折り曲げ用ミラー８…レチクル９…レチクルステージ１０…投影光学系１１…ウエハ１２…ウエハホルダ１３…ウエハステージ１４…ガラス基板１５…受光センサ１６…リレー光学系１７…拡散板２０…照射系２１…焦点検出系２３…処理系２３ａ…強度分布検出部２３ｂ…コントラス
ト検出部２３ｃ…信号補正処理部２３ｄ…フォーカス
位置検出部２３ｅ…補正量算出部２４…表示部２５、２６…駆動系Ｌ₁、Ｌ₂…光学素子ＬＳ₀，ＬＳ₄₅，ＬＳ₉₀，ＬＳ₁₃₅…レチクルパターンＫＥ₀，ＫＥ₄₅，ＫＥ₉₀，ＫＥ₁₃₅…ナイフエッジパター
ン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行な複数本の光透過域をレチクル
上に形成し、該光透過域の像を投影光学系によって結像
し、前記光透過域の像の長手方向と平行な方向にエッジ
ラインを向けたナイフエッジを前記投影光学系の結像面
に配置して該ナイフエッジを透過する光量を測定し、前
記レチクルを前記投影光学系の光軸と前記光透過域の長
手方向との双方に直交する方向に走査し又は前記ナイフ
エッジを前記投影光学系の光軸と前記エッジラインとの
双方に直交する方向に走査し、該走査による前記光量の
変化に基づいて前記ナイフエッジの前記光軸方向の各高
さにおける前記光透過域の空間像の強度分布をそれぞれ
求め、該各強度分布に基づいて前記空間像の光軸方向の
コントラスト分布を求め、該空間像の光軸方向のコント
ラスト分布に基づいてベストフォーカス高さを求める結
像位置検出装置において、前記空間像の光軸方向のコントラスト分布に基づいて前
記レチクルパターンの前記投影光学系による像のベスト
フォーカス高さを求めるに際して、前記投影光学系に残
存する収差による計測誤差成分を補正するために、前記
空間像の光軸方向のコントラスト分布の形状を所望の形
状に変形する補正処理を含む結像位置検出装置。
【請求項２】前記補正処理は、前記空間像の光軸方向の
コントラスト分布の移動平均を取る処理、または前記空
間像の光軸方向のコントラスト分布と所定の関数との畳
込み積分を行う処理を行うことを特徴とする請求項１に
記載の結像位置検出装置。
【請求項３】互いに平行な複数本の光透過域をレチクル
上に形成し、該光透過域の像を投影光学系によって結像
し、前記光透過域の像の長手方向と平行な方向にエッジ
ラインを向けたナイフエッジを前記投影光学系の結像面
に配置して該ナイフエッジを透過する光量を測定し、前
記レチクルを前記投影光学系の光軸と前記光透過域の長
手方向との双方に直交する方向に走査し又は前記ナイフ
エッジを前記投影光学系の光軸と前記エッジラインとの
双方に直交する方向に走査し、該走査による前記光量の
変化に基づいて前記ナイフエッジの前記光軸方向の各高
さにおける前記光透過域の空間像の強度分布をそれぞれ
求め、該各強度分布に基づいて前記空間像の光軸方向の
コントラスト分布を求め、該空間像の光軸方向のコント
ラスト分布に基づいてベストフォーカス高さを求める結
像位置検出装置において、前記空間像のコントラスト分布に基づいてベストフォー
カス高さを求めるに際して、コントラスト分布の最大値
よりも小さいコントラスト値となる２カ所の高さの中点
により、前記ベストフォーカス高さを定めたことを特徴
とする結像位置検出装置。
【請求項４】前記光軸と直交する平面内の複数の位置で
前記ベストフォーカス高さを求めることにより、前記投
影光学系の結像面の形状を求めた、請求項１、２又は３
記載の結像位置検出装置。
【請求項５】所定のパターンが形成されたレチクルを照
明する照明系と；該照明系によって照明された前記レチ
クルのパターンの像を形成する投影光学系と；該投影光
学系の結像面に配置されたナイフエッジパターンと；前
記ナイフエッジパターンを前記投影光学系の光軸方向及
び該光軸と直交する面に沿って移動させる移動装置と；
該移動装置を介して前記ナイフエッジパターンを前記投
影光学系の光軸方向の複数の位置毎に前記光軸と直交す
る面に沿って移動させながら、前記レチクルのパターン
の各像の状態をそれぞれ光電的に検出する光電検出系
と；該光電検出系にて検出された情報に基づいて、前記
投影光学系のベストフォーカス位置を求める処理系とを
有する結像位置検出装置において、前記処理系は、前記光電検出系からの検出情報に基づい
て、前記投影光学系の光軸方向の複数の位置毎に前記レ
チクルのパターンの空間像の強度分布をそれぞれ検出す
る空間像強度分布検出部と；該空間像強度分布検出部か
らの検出結果に基づき、前記投影光学系の光軸方向の各
位置に関する前記レチクルのパターンの空間像のコント
ラス分布を検出するコントラスト分布検出部と；前記投
影光学系に残存する収差による計測誤差成分を補正する
ために、前記コントラスト分布検出部にて得られる前記
コントラスト分布の形状を所望の形状に変形する補正処
理部と；該補正処理部での補正処理されたコントラスト
分布に基づいて、前記投影光学系のベストフォーカス位
置を求めるフォーカス位置検出部とを有することを特徴
とする結像位置検出装置。
【請求項６】前記補正処理部は、前記コントラスト分布
の移動平均を取る処理、または前記コントラスト分布と
所定の関数との畳込み積分を行う処理を行うことを特徴
とする請求項５記載の結像位置検出装置。
【請求項７】露光用のレチクル上に形成されたパターン
を投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する投影
露光工程を有する半導体デバイスの製造方法において、前記投影露光に先立って、前記露光用のレチクルとは異
なる検査用レチクルを用いて前記投影光学系の結像面特
性を検出する結像面特性検出工程と；該検出工程後に、
前記投影光学系を調整する調整工程とを有し、前記検出工程は、前記投影光学系に関して前記検査用レ
チクルと共役な位置に配置されたナイフエッジパターン
を前記投影光学系の光軸方向の複数の位置毎に前記光軸
と直交する面に沿って移動させながら、前記検査用レチ
クルのパターンの各像の状態をそれぞれ光電的に検出す
る光電検出工程と；該光電検出工程にて検出された情報
に基づいて、前記投影光学系のベストフォーカス位置を
求める処理工程とを有し、該処理工程は、前記光電検出工程からの検出情報に基づ
いて、前記投影光学系の光軸方向の複数の位置毎に前記
検査用レチクルのパターンの空間像の強度分布をそれぞ
れ検出する空間像強度分布検出工程と；該空間像強度分
布検出工程からの検出結果に基づき、前記投影光学系の
光軸方向の各位置に関する前記検査用レチクルのパター
ンの空間像のコントラス分布を検出するコントラスト分
布検出工程と；前記投影光学系に残存する収差による計
測誤差成分を補正するために、前記コントラスト分布検
出工程にて得られる前記コントラスト分布の形状を所望
の形状に変形する補正処理工程と；該補正処理工程にて
得られたコントラスト分布に基づいて、前記投影光学系
のベストフォーカス位置を求めるフォーカス位置検出工
程とを有することを特徴とする半導体デバイスの製造方
法。