JPH11162841A - Method apparatus for measuring exposure conditions and aberration, and device manufacture - Google Patents

Method apparatus for measuring exposure conditions and aberration, and device manufacture

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JPH11162841A
JPH11162841A JP9343624A JP34362497A JPH11162841A JP H11162841 A JPH11162841 A JP H11162841A JP 9343624 A JP9343624 A JP 9343624A JP 34362497 A JP34362497 A JP 34362497A JP H11162841 A JPH11162841 A JP H11162841A
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JP
Japan
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pattern
photosensitive
exposure
aberration
optical system
Prior art date
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JP9343624A
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Japanese (ja)
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Yoshiharu Kataoka
義治 片岡
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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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

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase measuring accuracy without increasing the apparatus manufacturing cost. SOLUTION: A pattern of an original plate is exposed and transferred to a plurality of exposure positions on a photosensitive substrate W, under changing exposure conditions to form a plurality of exposure patterns, the patterns are photographed by an image-pickup means 105 at two or more positions mutually shifted by a distance smaller than the distance corresponding to a pixel pitch in an image-pickup plane to obtain two or more image signals for the patterns, the image signals are combined to obtain image signals for the patterns, the image signals are used by a projection accumulation device 107 and a fast Fourier transform(FFT) operating device 108 to find the frequency components for each photosensitive patterns. On the basis of the frequency components of the patterns, optimum exposure conditions are determined at transferring of the original plate patterns to the photosensitive substrate. Or on the basis of the frequency components of the patterns, aberration of a projection optical system is determined.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、LSI等を製造す
る場合のリソグラフィ工程において使用される露光装置
の最適露光条件および収差を測定する方法および装置な
らびにその方法を使用することができるデバイス製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring an optimum exposure condition and an aberration of an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing an LSI or the like, and a device manufacturing method using the method. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等を製造する場合のリソグラフィ
工程において使用される露光装置においては、回路パタ
ーンの集積度が高まり、転写すべきパターンの線幅もサ
ブミクロンの領域になったため、その投影レンズの解像
力を安定して維持していくためには露光量条件やフォー
カス条件を正確に設定することが重要である。
2. Description of the Related Art In an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing an LSI or the like, the degree of integration of a circuit pattern is increased, and the line width of a pattern to be transferred is also in a submicron region. It is important to accurately set the exposure condition and the focus condition in order to stably maintain the resolution.

【0003】従来では、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を行い、その後、
感光基板を現像し、直線状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によって最適な露光条
件を決定している。
Conventionally, printing is performed on a photosensitive substrate while changing exposure conditions, that is, at least one of a focus position and an exposure amount (shutter time) for each shot.
The optimum exposure condition is determined by developing the photosensitive substrate and measuring the line width of the linear pattern with an optical microscope or a line width measuring device.

【0004】または、特開平8−78307号公報で提
案されているように、周期性をもつパターン例えばL&
S(ライン・アンド・スペース)パターンを構成した露
光条件測定レチクルを用いて、このパターンのレジスト
像を例えばCCD等の光電変換装置で撮像し、その画像
信号に対してFFT演算の処理を施して周波数成分を検
出することにより露光条件が測定される。
Alternatively, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-78307, a pattern having a periodicity such as L &
Using an exposure condition measuring reticle having an S (line and space) pattern, a resist image of this pattern is captured by a photoelectric conversion device such as a CCD, and the image signal is subjected to an FFT operation. The exposure condition is measured by detecting the frequency component.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにレジストパターンをCCD等の光電変換装置で撮像
して露光条件を測定する場合、露光光の照明によるブリ
ーチングの影響でレジストが変化してパターンの強度分
布の低下を招き、測定精度が劣化するという問題があ
る。さらには、投影レンズの解像度向上に伴い、転写す
る測定用パターンもサブミクロンの領域になっているた
め、現状の画素分解能では十分な精度が得られないとい
う問題がある。
However, when the resist pattern is imaged by a photoelectric conversion device such as a CCD and the exposure conditions are measured, the resist changes due to the effect of bleaching due to the illumination of the exposure light. In this case, there is a problem that the intensity distribution is lowered and the measurement accuracy is deteriorated. Further, with the improvement in the resolution of the projection lens, the measurement pattern to be transferred is also in a sub-micron region, so that there is a problem that sufficient accuracy cannot be obtained with the current pixel resolution.

【0006】上記問題を軽減させる方法として、画素分
解能を上げる方法がある。画素分解能を向上すること
は、光学倍率を向上させる方法により、あるいはA/D
変換装置の分解能を向上することによって実現できる。
しかし、この場合には装置の変更規模が大きくなり、製
造コストが高いものとなってしまう。
As a method of reducing the above problem, there is a method of increasing the pixel resolution. Improving the pixel resolution can be achieved by a method of improving the optical magnification or by using an A / D
This can be achieved by improving the resolution of the converter.
However, in this case, the change scale of the apparatus becomes large, and the manufacturing cost becomes high.

【0007】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、露光装置の露光条件および収差の測定方法
および装置ならびにデバイス製造方法において、装置の
製造コストを上昇させることなく測定精度を向上させる
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring exposure conditions and aberrations of an exposure apparatus and a method for manufacturing an apparatus and a device manufacturing method without increasing the manufacturing cost of the apparatus. To improve it.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、原板のパターンを感光基板上の複数の露光
位置に露光条件を変えながら露光転写して複数の感光パ
ターンを形成し、撮像面における画素ピッチに対応する
距離よりも小さい距離だけ相互にずれた2以上の位置に
おいて各感光パターンを撮像し、これによって得られる
各感光パターンについての2以上の画像信号を合成して
各感光パターンの画像信号を得、前記各感光パターンの
画像信号に基づいて各感光パターンについての周波数成
分を求める。そして、前記各感光パターンの周波数成分
に基づいて前記原板のパターンを前記感光基板に露光転
写する際の最適露光条件を決定し、あるいは前記各感光
パターンの周波数成分に基づいて投影光学系の収差を決
定するようにし、これにより、装置の製造コストを上昇
させることなく測定精度を向上させている。
According to the present invention, in order to achieve this object, a plurality of photosensitive patterns are formed by exposing and transferring a pattern of an original plate to a plurality of exposure positions on a photosensitive substrate while changing exposure conditions. Each photosensitive pattern is imaged at two or more positions shifted from each other by a distance smaller than the distance corresponding to the pixel pitch on the surface, and two or more image signals for each photosensitive pattern obtained thereby are synthesized to form each photosensitive pattern. And the frequency component of each photosensitive pattern is obtained based on the image signal of each photosensitive pattern. Then, an optimal exposure condition for exposing and transferring the pattern of the original plate onto the photosensitive substrate is determined based on the frequency components of the respective photosensitive patterns, or the aberration of the projection optical system is determined based on the frequency components of the respective photosensitive patterns. The measurement accuracy is improved without increasing the manufacturing cost of the device.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、前記感光基板は、レジストが塗布されたウエハで
あり、前記感光パターンは、露光後の現像工程を経て形
成されるレジストパターンあるいは、前記レジストの層
に形成された潜像である。また、前記原板のパターン
は、周期性を有するパターンであり、前記最適露光条件
を決定する際には、前記各感光パターンの周波数成分の
うちの前記周期性を有するパターンで決まる基本周波数
のパワーに基づいて前記最適露光条件を決定する。前記
露光条件は露光量または前記基板の上下方向の位置であ
る。
In a preferred embodiment of the present invention, the photosensitive substrate is a wafer coated with a resist, and the photosensitive pattern is a resist pattern formed through a development step after exposure, or It is a latent image formed on the resist layer. Further, the pattern of the original plate is a pattern having a periodicity, and when determining the optimum exposure condition, the power of a fundamental frequency determined by the pattern having the periodicity among the frequency components of the photosensitive patterns is used. The optimum exposure condition is determined based on the above. The exposure condition is an exposure amount or a vertical position of the substrate.

【0010】また、投影光学系の収差を測定する場合、
前記原板のパターンは、原板上の複数の位置に配置され
ており、前記各感光パターンの周波数成分の位相に基づ
いて前記投影光学系の収差を決定する。あるいは、前記
各感光パターンの周波数成分のうち前記周期性を有する
パターンで決まる基本周波数のパワーに基づいて前記投
影光学系の像面位置を決定し、これに基づいて前記投影
光学系の収差を決定する。
When measuring the aberration of the projection optical system,
The pattern of the original plate is arranged at a plurality of positions on the original plate, and determines the aberration of the projection optical system based on the phase of the frequency component of each photosensitive pattern. Alternatively, the image plane position of the projection optical system is determined based on the power of a fundamental frequency determined by the pattern having the periodicity among the frequency components of the photosensitive patterns, and the aberration of the projection optical system is determined based on the determined image plane position. I do.

【0011】上述の従来技術においては、例えば、一方
向に周期性を有し、デューティが1:1であるL&S露
光条件測定用基準パターンを形成したマスクを用い、そ
の基準パターンの像を、露光量とフォーカス位置の少な
くとも一方の条件を変えながらウエハ上に順次露光して
L&Sパターンを転写した場合、最適フォーカス位置で
かつ最適露光量であるとき、レジストパターンのデュー
ティ(ラインとスペースの長さの比率)が1:1になる
という原理を利用している。
In the above-mentioned prior art, for example, a mask having an L & S exposure condition measurement reference pattern having a periodicity in one direction and a duty of 1: 1 is used, and an image of the reference pattern is exposed. When the L & S pattern is transferred by exposing sequentially on the wafer while changing at least one of the conditions of the amount and the focus position, when the optimal focus position and the optimal exposure amount are obtained, the resist pattern duty (line and space lengths) Ratio) is 1: 1.

【0012】そこで本発明のより具体的な実施形態で
は、同様のL&Sパターンを転写し、現像した後、各レ
ジストパターンをCCDカメラで撮像する時に、レジス
トパターンの第1の位置においてそのレジストパターン
(測定用パターン)を撮像し、その画像信号を一方向へ
積算した第1の画像信号を得るとともに、感光基板を載
置しているステージを前記第1の位置から画素分解能の
1/2だけ移動した第2の位置においてそのレジストパ
ターンを再度撮像し同様な積算を行なって第2の画像信
号を得る。そして第1と第2の画像信号を合成した画像
信号を空間周波数領域に変換し、その領域でパターンか
ら生ずる空間周波数の強度を算出することでL&Sのレ
ジスト像のデューティを検出し、最適露光条件や投影光
学系の収差を決定するようにしている。以下、実施例を
通じて本発明の実施形態をより具体的に説明する。
Therefore, in a more specific embodiment of the present invention, when a similar L & S pattern is transferred and developed, and each resist pattern is imaged with a CCD camera, the resist pattern (1) is located at the first position of the resist pattern. A first image signal obtained by integrating the image signal in one direction, and moving the stage on which the photosensitive substrate is mounted from the first position by half the pixel resolution. At the second position, the resist pattern is imaged again and the same integration is performed to obtain a second image signal. Then, the image signal obtained by synthesizing the first and second image signals is converted into a spatial frequency domain, and the duty of the L & S resist image is detected by calculating the intensity of the spatial frequency generated from the pattern in that domain. And the aberration of the projection optical system are determined. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically through examples.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明の一実施例に係る露光装置にお
いて露光条件測定を行なう装置の構成を示すブロック図
である。図2はこの露光装置においてフォーカス位置の
検出および露光量制御を行なう部分の概略図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for measuring exposure conditions in an exposure apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a portion for detecting a focus position and controlling an exposure amount in the exposure apparatus.

【0014】まずフォーカス検出について説明する。図
2において、203は半導体レーザなどの高輝度光源で
あり、204は照明光学系である。光源203から射出
した光は照明用光学系204を経てピンホールを通過
し、その光束は折曲げミラー205で方向を変えられ、
ウエハWの表面に入射する。ウエハWの測定点で反射し
た光束は折曲げミラー206で方向を変えられ、位置検
出光学系207を介して2次元位置検出素子208に入
射する。2次元位置検出素子208はCCDなどからな
り、入射位置を検知することが可能である。投影レンズ
101の光軸AX方向のウエハWの位置変化は、2次元
位置検出素子208上での光束の入射位置のずれとして
検出できるため、ウエハWの光軸AX方向の位置は、2
次元位置検出素子208からの出力信号に基づいて検出
することができる。
First, focus detection will be described. In FIG. 2, reference numeral 203 denotes a high-intensity light source such as a semiconductor laser, and reference numeral 204 denotes an illumination optical system. The light emitted from the light source 203 passes through the pinhole via the illumination optical system 204, and the light flux is changed in direction by the bending mirror 205.
The light enters the surface of the wafer W. The light beam reflected at the measurement point on the wafer W is changed in direction by the bending mirror 206 and is incident on the two-dimensional position detecting element 208 via the position detecting optical system 207. The two-dimensional position detecting element 208 is composed of a CCD or the like, and can detect an incident position. Since a change in the position of the wafer W in the direction of the optical axis AX of the projection lens 101 can be detected as a shift in the incident position of the light beam on the two-dimensional position detecting element 208, the position of the wafer W in the direction of the optical axis AX is 2
It can be detected based on the output signal from the dimensional position detection element 208.

【0015】次に露光量制御について説明する。215
は水銀ランプなどの光源、214は開閉可能なシャッ
タ、213は照度を検出するためのセンサである。光源
215からの露光光は、シャッタ214、ハーフミラー
212、およびミラー211を経てレチクルRを照明
し、レチクルRのパターンを投影レンズ101を介して
ウエハ上に転写する。センサ213は、ハーフミラー2
12からの露光光の一部を受光する。積算露光制御装置
209は、センサ213の出力に基づいて露光光の照度
を測定し、露光量が一定となるように、シャッタ214
の開閉時間を制御する。
Next, the exposure amount control will be described. 215
Is a light source such as a mercury lamp, 214 is a shutter that can be opened and closed, and 213 is a sensor for detecting illuminance. Exposure light from the light source 215 illuminates the reticle R via the shutter 214, the half mirror 212, and the mirror 211, and transfers the pattern of the reticle R onto the wafer via the projection lens 101. The sensor 213 is a half mirror 2
Part of the exposure light from No. 12 is received. The integrated exposure control device 209 measures the illuminance of the exposure light based on the output of the sensor 213, and controls the shutter 214 so that the exposure amount is constant.
Control the opening and closing time of the

【0016】次に、露光条件測定を行なうためのパター
ン像の形成について説明する。図4はこの露光装置で用
いる露光条件測定用のライン・アンド・スペースパター
ンMを示す。この測定用パターンMは、クロムで形成さ
れ、同一の線幅を有する、それぞれX方向およびY方向
に伸びて平行に配列された矩形パターンMx、Myを有
する。このパターン像をウエハ上に形成するには、パタ
ーンMを形成したレチクルRを露光装置にセットすると
ともに、ポジ型のレジストを塗布したウエハWをセット
し、パターンMをステップアンドリピート方式で順次露
光していく。このとき、X方向のショット位置に応じて
露光量を変えるとともに、Y方向のショット位置に応じ
てフォーカスオフセットを一定量ずつ変えながら露光し
ていく。図3はこのようにして露光したウエハWの現像
後のレジストパターンの断面図である。図中、(A)〜
(C)はベストフォーカス位置で露光量を変えた場合を
示し、(D)〜(F)はデフォーカスした位置で露光量
を変えた場合を示す。
Next, formation of a pattern image for measuring exposure conditions will be described. FIG. 4 shows a line and space pattern M for exposure condition measurement used in this exposure apparatus. The measurement pattern M has rectangular patterns Mx and My which are formed of chrome, have the same line width, and extend in the X and Y directions and are arranged in parallel. To form this pattern image on the wafer, the reticle R on which the pattern M has been formed is set in an exposure apparatus, the wafer W coated with a positive resist is set, and the pattern M is sequentially exposed by a step-and-repeat method. I will do it. At this time, the exposure is performed while changing the exposure amount according to the shot position in the X direction and changing the focus offset by a fixed amount at a time in accordance with the shot position in the Y direction. FIG. 3 is a sectional view of the resist pattern after development of the wafer W exposed in this manner. In the figure, (A) ~
(C) shows the case where the exposure amount is changed at the best focus position, and (D) to (F) shows the case where the exposure amount is changed at the defocused position.

【0017】次に、このウエハ上に形成されたパターン
Mのレジストパターンを用いて露光条件の測定を行うた
めの構成および方法について説明する。図1に示すよう
に、レチクルR面上の回路パターンをウエハW上に投影
する縮小投影レンズ101の光軸AXは図中のZ方向と
平行な関係にある。図1において、ウエハWはパターン
Mの像を形成した現像後のウエハである。3はウエハW
を吸着し、X、Y方向およびZ方向に移動させるウエハ
ステージである。103はパターンMのレジストパター
ンを照明する照明系、102はその光路上に配置したハ
ーフミラーである。104は検出光学系であり、ハーフ
ミラー102からの光に基づき所定の倍率でパターンM
のレジストパターンの像を撮像装置105の撮像面に結
像させる。撮像装置105は、例えばITV、2次元イ
メージセンサ等の光電変換装置で構成され、撮像した像
を2次元の電気信号に変換するものである。106は撮
像装置105の出力をAD変換するAD変換装置、10
7は投影積算装置、108はFFT演算装置、109は
周波数強度検出装置、110は制御装置である。
Next, a configuration and a method for measuring exposure conditions using the resist pattern of the pattern M formed on the wafer will be described. As shown in FIG. 1, the optical axis AX of the reduction projection lens 101 that projects the circuit pattern on the reticle R surface onto the wafer W is parallel to the Z direction in the figure. In FIG. 1, a wafer W is a developed wafer on which an image of a pattern M is formed. 3 is wafer W
Is a wafer stage that adsorbs and moves in the X, Y, and Z directions. An illumination system 103 illuminates the resist pattern of the pattern M, and a half mirror 102 is arranged on the optical path. Reference numeral 104 denotes a detection optical system, and a pattern M is formed at a predetermined magnification based on light from the half mirror 102.
The image of the resist pattern is formed on the imaging surface of the imaging device 105. The imaging device 105 is configured by a photoelectric conversion device such as an ITV or a two-dimensional image sensor, and converts a captured image into a two-dimensional electric signal. Reference numeral 106 denotes an AD converter for AD-converting the output of the imaging device 105;
7 is a projection integration device, 108 is an FFT operation device, 109 is a frequency intensity detection device, and 110 is a control device.

【0018】次に、この構成における動作を図7に従っ
て説明する。まず、ステップ701においては、撮像装
置105によって2次元の電気信号に変換されたパター
ンMのレジストパターンの像が、AD変換装置106に
よって、投影光学系101と検出光学系104の光学倍
率および撮像面の画素ピッチにより定まるサンプリング
ピッチλsにより、2次元の装置上の画素のXY方向の
アドレスに対応した2次元離散電気信号列に変換され
る。
Next, the operation in this configuration will be described with reference to FIG. First, in step 701, the image of the resist pattern of the pattern M converted into a two-dimensional electric signal by the imaging device 105 is converted by the AD conversion device 106 into the optical magnifications of the projection optical system 101 and the detection optical system 104 and the imaging plane. Is converted into a two-dimensional discrete electric signal sequence corresponding to the addresses of the pixels on the two-dimensional device in the X and Y directions by the sampling pitch λs determined by the pixel pitch of.

【0019】次に、投影積算装置107により、ステッ
プ702において、図5で示すパターンMxのレジスト
パターンMx’を含むような所定の2次元のウィンドウ
Wxを設定し、ステップ703において、Y方向にウィ
ンドウWx内で画素積算を行ない、図6に示すx方向に
離散的な電気信号列s1(x)を出力する。
Next, in step 702, a predetermined two-dimensional window Wx including the resist pattern Mx 'of the pattern Mx shown in FIG. 5 is set by the projection integrating device 107, and in step 703, a window is set in the Y direction. Pixel integration is performed within Wx, and a discrete electric signal sequence s1 (x) is output in the x direction shown in FIG.

【0020】次にステップ704において、ウエハWを
載置しているステージ100をX方向に画素ピッチの1
/2だけ移動する。そしてステップ701〜703と同
様にしてステップ705〜707において、2次元離散
電気信号列を得、パターンMxを含むようなウィンドウ
Wxを設定し、そしてY方向にウィンドウWx内で画素
積算を行なう。これにより、図6に示すx方向に離散的
な電気信号列s2(x)を出力する。
Next, in step 704, the stage 100 on which the wafer W is mounted is moved in the X direction by one pixel pitch.
Move by / 2. In steps 705 to 707, a two-dimensional discrete electric signal sequence is obtained in the same manner as in steps 701 to 703, a window Wx including the pattern Mx is set, and pixel integration is performed in the window Wx in the Y direction. Thus, a discrete electric signal sequence s2 (x) in the x direction shown in FIG. 6 is output.

【0021】次に、ステップ708において、上記離散
電気信号列s1(x)とs2(x)に基づき、次の式を
用いて図6に示すような合成信号列s(x2)を作成す
る。
Next, in step 708, based on the discrete electric signal sequences s1 (x) and s2 (x), a combined signal sequence s (x2) as shown in FIG.

【0022】[0022]

【数1】 次に、ステップ709において、FFT演算装置108
による演算を行う。FFT演算装置108は、人力され
た電気信号列s(x)を離散フーリエ変換してs(x)
を空間周波数領域に変換し、そのフーリエ係数を高速に
演算するものである。その手法は公知のN点(N=2)
の高速フーリエ変換(FFT)によるものであり、サン
プリング周波数をfs=1としたときの周波数fk=k
/Nの複素フーリエ係数Xkを次式で求めることができ
る。
(Equation 1) Next, in step 709, the FFT operation device 108
Is calculated by The FFT operation unit 108 performs a discrete Fourier transform on the input electric signal sequence s (x) to obtain s (x)
Is converted to the spatial frequency domain, and its Fourier coefficient is calculated at high speed. The method is a known N point (N = 2)
And the frequency fk = k when the sampling frequency is fs = 1.
/ N of the complex Fourier coefficient Xk can be obtained by the following equation.

【0023】[0023]

【数2】 次に、ステップ710において、周波数強度検出装置1
09により、空間周波数fkのパワースペクトルpkを
次式により求める。
(Equation 2) Next, in step 710, the frequency intensity detecting device 1
From 09, the power spectrum pk of the spatial frequency fk is obtained by the following equation.

【0024】[0024]

【数3】 ここでパターンMのパターンピッチをλpとすれば、空
間周波数f1p=λs/λpでの強度は大となりまた、
f1pの第n高調波fnp=n・f1p(n=2,3,
4,・・・)での強度も大となる関係がある。
(Equation 3) Here, if the pattern pitch of the pattern M is λp, the intensity at the spatial frequency f1p = λs / λp becomes large.
n-th harmonic of f1p fnp = n · f1p (n = 2, 3,
4,...).

【0025】図8は、フォーカス(ウエハWの光軸方向
位置)を変えて露光したときのパターンMの各露光位置
における転写像Mx’を上述のようにしてCCDカメラ
105で撮像し、投影積算した信号の一例を示し、図9
〜図11はその信号をFFT演算装置108で離散フー
リエ変換したパワースペクトルを示す。パターンピッチ
λpとサンプリングピッチλsの比率で決まる基本周波
数f1p、f2pでの強度は図9〜図11のどのフォー
カス位置においても大きくなることが分かる。図10の
最適焦点位置では、ラインとスペースの比率即ちレチク
ルRに構成されているL&SパターンMのデューティが
1:1であるならば、レジストパターンM’においても
基本周波数g1p=2λs/λpのパワーが大きくな
り、gnp=n・g1p(n=2,3,4,・・・)の
パワーも大きくなる。ただし、デフォーカス状態では、
パターンM’におけるラインアンドスペースのデューテ
ィが1:1でなくなるため、基本周波数f1pのn倍、
この場合だと周波数f3pのパワーが、図9および図1
1に示すように大きくなり、最適焦点位置で図10に示
すように最小となる。
FIG. 8 shows a transfer image Mx 'at each exposure position of the pattern M when the focus (the position in the optical axis direction of the wafer W) is changed, and the transfer image Mx' is taken by the CCD camera 105 as described above, and projected and integrated. FIG. 9 shows an example of the obtained signal.
FIG. 11 to FIG. 11 show power spectra obtained by subjecting the signal to discrete Fourier transform by the FFT operation device 108. It can be seen that the intensity at the fundamental frequencies f1p and f2p determined by the ratio between the pattern pitch λp and the sampling pitch λs increases at any of the focus positions in FIGS. At the optimum focus position shown in FIG. 10, if the ratio of the line and the space, that is, the duty of the L & S pattern M formed on the reticle R is 1: 1, the power of the fundamental frequency g1p = 2λs / λp is obtained even in the resist pattern M ′. And the power of gnp = n · g1p (n = 2, 3, 4,...) Also increases. However, in the defocused state,
Since the line-and-space duty in the pattern M 'is no longer 1: 1, n times the fundamental frequency f1p,
In this case, the power at the frequency f3p is as shown in FIG. 9 and FIG.
As shown in FIG. 1, it becomes large and becomes minimum as shown in FIG. 10 at the optimum focus position.

【0026】従って、基本周波数f1pのn倍の周波数
の中から任意に選択しその周波数のパワーが最小となる
フォーカス位置を検出することにより最適焦点位置が検
出できる。つまり図16に示すように、種々のフォーカ
ス位置について周波数f3pの強度(周波数強度)を
得、このときの周波数強度の最小値に対応したフォーカ
ス位置が最適焦点位置となる。
Therefore, the optimum focus position can be detected by arbitrarily selecting from the frequencies n times the fundamental frequency f1p and detecting the focus position at which the power at that frequency is minimized. That is, as shown in FIG. 16, the intensity (frequency intensity) of the frequency f3p is obtained for various focus positions, and the focus position corresponding to the minimum value of the frequency intensity at this time is the optimum focus position.

【0027】また、各フォーカス位置について、選択さ
れた周波数f3pのパワーの他の基本周波数のパワー
(例えばg1pやg2p)に対する比率を求め、この比
率が最小となるようなフォーカス位置を最適焦点位置と
しても良い。このように各ショットでの計測において他
の基本周波数のパワーで規格化することにより、ショッ
ト間での違い、例えば照明光量やレジスト厚さの違いに
よる反射光量の差による誤差を低減することができる。
For each focus position, the ratio of the power of the selected frequency f3p to the power of another fundamental frequency (eg, g1p or g2p) is determined, and the focus position that minimizes this ratio is determined as the optimum focus position. Is also good. In this way, by normalizing with the power of another fundamental frequency in the measurement of each shot, it is possible to reduce an error due to a difference between shots, for example, a difference in reflected light amount due to a difference in illumination light amount or a difference in resist thickness. .

【0028】図12は、露光量を変えながら露光したパ
ターンMの各レジストパターンMx’をCCDカメラ1
05で撮像し、投影積算して得た投影積算信号を示し、
図13〜図15はその信号をFFT演算装置108で離
散フーリエ変換して得たパワースペクトルを示す。フォ
ーカスを変えながら露光した場合と同様に、基本周波数
f1p、f2pの強度は露光量にかかわらず大きくなる
ことが分かる。最適露光量についても最適フォーカス位
置と同様に、ラインアンドスペースのデューティが1:
1に最も近づいた状態すなわち周波数成分f3pでのパ
ワーが最小となる露光量として定義できる。図17は露
光量を変えたときの、周波数強度f3pの変化を示した
ものであり、周波数強度の最小値に対応する露光量が最
適露光量となる。もちろん、前述したように各ショット
において他の基本周波数のパワーで規格しても良い。
FIG. 12 shows that each resist pattern Mx ′ of the pattern M exposed while changing the exposure amount is
The projection integrated signal obtained by imaging at 05 and projecting and integrating is shown,
13 to 15 show power spectra obtained by performing a discrete Fourier transform on the signal by the FFT operation device 108. It can be seen that the intensity of the fundamental frequencies f1p and f2p increases irrespective of the exposure amount, similarly to the case where the exposure is performed while changing the focus. As for the optimal exposure amount, similarly to the optimal focus position, the line and space duty is 1:
It can be defined as the amount of exposure that is closest to 1, that is, the power at which the power in the frequency component f3p is minimum. FIG. 17 shows a change in the frequency intensity f3p when the exposure amount is changed, and the exposure amount corresponding to the minimum value of the frequency intensity is the optimum exposure amount. Of course, as described above, each shot may be standardized with power of another fundamental frequency.

【0029】また、最適焦点位置または最適露光量の場
合は、レジストパターンMx’におけるラインアンドス
ペースのデューティが1:1になるため、基本周波数g
1p、g2pでの周波数強度が最大となる。したがっ
て、g1pまたはg2pでの周波数強度が最大となるフ
ォーカス位置または露光量を最適のフォーカス位置また
は露光量として定義してもよい。また、基本周波数同士
のパワー、例えば、g1pとg2pでのパワーを比較
し、ある所望の関係になったときのフォーカス位置また
は露光量を最適フォーカス位置または最適露光量として
定義してもよい。
In the case of the optimum focus position or the optimum exposure amount, the duty ratio of the line and space in the resist pattern Mx 'is 1: 1.
The frequency intensity at 1p and g2p becomes maximum. Therefore, the focus position or the exposure amount at which the frequency intensity at g1p or g2p becomes the maximum may be defined as the optimum focus position or the exposure amount. Further, the powers of the fundamental frequencies, for example, the powers at g1p and g2p may be compared, and the focus position or the exposure amount when a certain desired relationship is obtained may be defined as the optimal focus position or the optimal exposure amount.

【0030】このようにして算出された最適フォーカス
位置は図2におけるフォーカス制御装置210にフィー
ドバックすることにより、ウエハWを常にベストフォー
カス位置に設定することができる。露光量についても図
2における積算露光制御装置209にフィードバックす
ることで最適露光量に設定可能となる。
By feeding back the calculated optimum focus position to the focus control device 210 in FIG. 2, the wafer W can always be set to the best focus position. The exposure amount can also be set to the optimum exposure amount by feeding back the integrated exposure control device 209 in FIG.

【0031】以上のようにして最適焦点位置および最適
露光量が算出されるが、レジスト種類、膜厚の変化に応
じて、この処理を繰り返し行ってフィードバックするこ
とにより常に最適露光条件を設定することができる。
The optimum focus position and the optimum exposure amount are calculated as described above. The optimum exposure condition is always set by repeatedly performing this processing and feeding back in accordance with the change in the resist type and the film thickness. Can be.

【0032】なお、上述においては、現像後のレジスト
パターンMx’を検出するようにしたが、現像前の潜像
を検出するようにしても最適焦点位置および最適露光量
を決定することができる。これによれば、現像工程を省
くことができるので、投影露光装置上で露光条件が自動
測定でき、セットアップタイムを大幅に短縮することが
できる。
In the above description, the resist pattern Mx 'after development is detected. However, even if a latent image before development is detected, the optimum focus position and the optimum exposure amount can be determined. According to this, since the development step can be omitted, the exposure condition can be automatically measured on the projection exposure apparatus, and the setup time can be greatly reduced.

【0033】また、上述においてはX方向に配列したパ
ターンMxのみ用いて説明しているが、Y方向に配列し
ているパターンMyをも用い、X方向とY方向について
の最適フォーカス位置を検出することにより、投影光学
系の非点収差を計測することができる。すなわちY方向
についてもX方向の場合と同様にして、図5で示すよう
に、パターンMyのレジストパターンMy’を含むよう
な所定の2次元のウィンドウWyを設定し、X方向にウ
ィンドウWy内で画素積算を行ない、Y方向に離散的な
電気信号列s(y)を得る。これを同様にして離散フー
リエ変換により空間周波数領域に変換し、そのフーリエ
係数を算出することによってY方向の最適フォーカス位
置を得ることができる。このようにして、互いに方向が
異なるパターンを用いて各方向についての最適焦点位置
を検出することにより、投影レンズ101のレジストプ
ロセスを介した際の実際の非点収差を計測することがで
きる。
Although the above description has been made using only the pattern Mx arranged in the X direction, the pattern My arranged in the Y direction is also used to detect the optimum focus position in the X direction and the Y direction. Thereby, the astigmatism of the projection optical system can be measured. That is, in the Y direction, similarly to the case of the X direction, a predetermined two-dimensional window Wy including the resist pattern My ′ of the pattern My is set as shown in FIG. Pixel integration is performed to obtain a discrete electric signal sequence s (y) in the Y direction. This is similarly converted to a spatial frequency domain by a discrete Fourier transform, and the Fourier coefficient is calculated, whereby an optimum focus position in the Y direction can be obtained. In this way, by detecting the optimum focus position in each direction using patterns having different directions, it is possible to measure the actual astigmatism when the projection lens 101 goes through the resist process.

【0034】さらに露光領域内の中心と外周位置の複数
位置に測定用パターンを設け、各位置での最適フォーカ
ス位置を検出することにより、投影レンズ101のレジ
ストプロセスを介した際の実際の像面湾曲と像面傾きを
検出することができる。ただし、精度向上の点でL&S
パターンにおけるライン本数はFFT処理をする上でも
多い方が望ましく、少なくとも10本以上は必要であ
る。
Further, a measurement pattern is provided at a plurality of positions at the center and the outer peripheral position in the exposure area, and the optimum focus position at each position is detected, so that the actual image plane when the projection lens 101 goes through the resist process is detected. Curvature and image plane tilt can be detected. However, in terms of improving accuracy, L & S
It is desirable that the number of lines in the pattern be large in performing the FFT processing, and at least 10 or more lines are required.

【0035】また、前述の処理では、フーリエ変換後の
パワーを評価したが、その位相を検出すればレジストパ
ターンの非対称性も検知でき、投影レンズ101の露光
量域内の各位置におけるコマ収差も計測することができ
る このようにして投影レンズの収差を検出する際には、回
路パターンを実際に露光するレジストを用いる代わり
に、良く感光する他の材料を用いても良い。例えば光磁
気材やフォトクロ材を用いても良い。
In the above-described processing, the power after the Fourier transform is evaluated. If the phase is detected, the asymmetry of the resist pattern can be detected, and the coma at each position within the exposure amount range of the projection lens 101 is also measured. When detecting the aberration of the projection lens in this way, instead of using a resist for actually exposing the circuit pattern, another material that is well-sensitized may be used. For example, a magneto-optical material or a photochromic material may be used.

【0036】また、上述の実施例では、ウエハに測定用
パターンを露光する際も、またレジストパターンを検出
する際も、縮小投影レンズもしくは露光装置を用いた
が、レジストパターンを検出する際は別の観察光学系で
行なっても良い。それにより計測結果に対する投影レン
ズ自体の収差の影響を低減することができる。
In the above-described embodiment, a reduction projection lens or an exposure device is used for exposing a measurement pattern on a wafer and for detecting a resist pattern. May be performed with the observation optical system described above. Thereby, the influence of the aberration of the projection lens itself on the measurement result can be reduced.

【0037】また、上述の実施例では、投影光学系を用
いた時の露光条件を求めたが投影光学系を用いないプロ
ミキシティ露光の時の露光条件でも良く、その時は露光
条件として焦点位置の代わりにマスクとウエハとの間隔
を変えればよい。
In the above-described embodiment, the exposure condition when the projection optical system is used is determined. However, the exposure condition for the promixity exposure without using the projection optical system may be used. Instead, the distance between the mask and the wafer may be changed.

【0038】次に、上述の露光装置を用いることができ
るデバイスの製造例について説明する。図18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)ではデバイスの
パターン設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では
設計した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)ではシリコンやガラス等の材
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。
Next, an example of manufacturing a device that can use the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 18 shows a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel,
2 shows a flow of manufacturing a CCD, a thin-film magnetic head, a micromachine, and the like. In step 1 (circuit design), a device pattern is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the designed pattern. on the other hand,
In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0039】図19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
緑膜を形成する。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)ではウエハにレジストを塗布する。
ステップ16(露光)では上記説明した露光装置または
露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数
のショット領域に並べて焼付露光する。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。これによれば、従来は製
造が難しかった大型のデバイスを低コストで製造するこ
とができる。
FIG. 19 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. In step 12 (CVD), a green film is formed on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In step 5 (resist processing), a resist is applied to the wafer.
Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus or exposure method to align and print the circuit pattern of the mask on a plurality of shot areas of the wafer. Step 17
In (development), the exposed wafer is developed. Step 18
In (etching), portions other than the developed resist image are scraped off. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to this, it is possible to manufacture a large-sized device which was conventionally difficult to manufacture at low cost.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のものに比べ、コストをかけることなく高精度で露光
条件や投影光学系の収差を測定することができる。例え
ば、従来は、検出分解能を向上させるためにA/D変換
装置の分解能を上げるなどハードウエアの変更が必須で
あったが、本発明によれば、このようなハードウエアの
変更などが不要であるため、コストをかけずに最適露光
条件や収差の計測精度を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to measure the exposure condition and the aberration of the projection optical system with high accuracy without increasing the cost as compared with the conventional one. For example, conventionally, it was necessary to change hardware such as increasing the resolution of an A / D converter in order to improve the detection resolution. However, according to the present invention, such hardware change is not required. Therefore, it is possible to improve the optimal exposure conditions and the accuracy of aberration measurement without increasing the cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る露光装置の露光条件
測定装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an exposure condition measuring apparatus of an exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1の露光装置におけるフォーカス検出と露
光量制御のための構成の部分的概略図である。
FIG. 2 is a partial schematic diagram of a configuration for focus detection and exposure amount control in the exposure apparatus of FIG. 1;

【図3】 図1の装置においてレジストに形成されたパ
ターンの断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a pattern formed on a resist in the apparatus of FIG. 1;

【図4】 図1の装置で用いられる露光条件測定用のマ
スクに構成するパターンを示す図である。
FIG. 4 is a view showing a pattern formed on a mask for measuring exposure conditions used in the apparatus of FIG. 1;

【図5】 図1の装置においてウエハ上に形成されたパ
ターンと2次元のウィンドウとの関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a pattern formed on a wafer and a two-dimensional window in the apparatus of FIG. 1;

【図6】 図1の装置において撮像した第1の画像信号
列s1(x)と、パターン位置に対して画素分解能以下
だけシフトして撮像した第2の画像信号列s2(x)
と、第1の画像信号列と第2の画像信号とを合成した第
3の画像信号列s(x2)を示す図である。
FIG. 6 shows a first image signal sequence s1 (x) imaged by the apparatus of FIG. 1, and a second image signal sequence s2 (x) imaged by shifting the pattern position by a pixel resolution or less.
FIG. 7 is a diagram illustrating a third image signal sequence s (x2) obtained by combining a first image signal sequence and a second image signal.

【図7】 図6の第1の画像信号列と、第2の画像信号
列と、第3の画像信号列を作成し、パワースぺクトルを
算出する処理を示すフローチャートである。
7 is a flowchart illustrating a process of creating a first image signal sequence, a second image signal sequence, and a third image signal sequence in FIG. 6, and calculating a power spectrum.

【図8】 図1の装置においてフォーカスを変えて露光
した時のパターンをCCDカメラで撮像した投影積算信
号の一例を示す図である。
8 is a diagram showing an example of a projection integrated signal obtained by capturing a pattern obtained by changing the focus and exposing the image in the apparatus shown in FIG. 1 with a CCD camera.

【図9】 図1の装置におけるデフォーカス(−)した
位置で転写したパターンの投影積算信号をFFT演算装
置で離散フーリエ変換して、縦軸に周波数強度、横軸に
空間周波数をプロットした図である。
9 is a diagram in which the projection integrated signal of the pattern transferred at the defocused (-) position in the apparatus of FIG. 1 is subjected to discrete Fourier transform by an FFT arithmetic unit, and the frequency intensity is plotted on the vertical axis and the spatial frequency is plotted on the horizontal axis. It is.

【図10】 図1の装置において最適焦点位置で転写し
たパターンの投影積算信号をFFT演算装置で離散フー
リエ変換して、縦軸に周波数強度、横軸に空間周波数を
プロットした図である。
10 is a diagram in which a projection integrated signal of a pattern transferred at an optimum focus position in the apparatus of FIG. 1 is subjected to discrete Fourier transform by an FFT arithmetic unit, and frequency intensity is plotted on a vertical axis and spatial frequency is plotted on a horizontal axis.

【図11】 図1の装置におけるデフォーカス(+)し
た位置で転写したパターンの投影積算信号をFFT演算
装置で離散フーリエ変換して、縦軸に周波数強度、横軸
に空間周波数をプロットした図である。
11 is a diagram in which the projection integrated signal of the pattern transferred at the defocused (+) position in the apparatus of FIG. 1 is subjected to discrete Fourier transform by an FFT arithmetic unit, and the frequency intensity is plotted on the vertical axis, and the spatial frequency is plotted on the horizontal axis. It is.

【図12】 図1の装置において露光量を変えて転写し
たパターンをCCDカメラで撮像した投影積算信号の一
例を示す図である。
12 is a diagram illustrating an example of a projection integrated signal obtained by capturing a pattern transferred by changing the exposure amount in the apparatus of FIG. 1 with a CCD camera.

【図13】 図1の装置において露光量が少ない場合の
パターンの投影積算信号をFFT演算装置で離散フーリ
エ変換して、縦軸に周波数強度、横軸に空間周波数をプ
ロットした図である。
13 is a diagram in which the projection integrated signal of the pattern when the exposure amount is small in the apparatus of FIG. 1 is subjected to discrete Fourier transform by an FFT arithmetic unit, and the frequency intensity is plotted on the vertical axis and the spatial frequency is plotted on the horizontal axis.

【図14】 図1の装置において最適露光量で投影積算
信号をFFT演算装置で離散フーリエ変換して、縦軸に
周波数強度、横軸に空間周波数をプロットした図であ
る。
FIG. 14 is a diagram in which a projection integrated signal is subjected to discrete Fourier transform by an FFT arithmetic unit at an optimum exposure amount in the apparatus of FIG. 1, and a frequency axis is plotted on a vertical axis, and a spatial frequency is plotted on a horizontal axis.

【図15】 図1の装置において露光量が多い場合のパ
ターンの投影積算信号をFFT演算装置で離散フーリエ
変換して、縦軸に周波数強度、横軸に空間周波数をプロ
ットした図である。
15 is a diagram in which a projection integrated signal of a pattern when the exposure amount is large in the apparatus of FIG. 1 is subjected to discrete Fourier transform by an FFT operation apparatus, and a vertical axis represents a frequency intensity and a horizontal axis represents a spatial frequency.

【図16】 縦軸に周波数強度、横軸にフォーカス位置
をプロットした図である。
FIG. 16 is a diagram plotting frequency intensity on a vertical axis and a focus position on a horizontal axis.

【図17】 縦軸に周波数強度、横軸に露光量をプロッ
トした図である。
FIG. 17 is a diagram plotting frequency intensity on the vertical axis and exposure amount on the horizontal axis.

【図18】 本発明の装置または方法を用いることがで
きるデバイス製造例を示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart showing an example of manufacturing a device that can use the apparatus or method of the present invention.

【図19】 図18のウエハプロセスの詳細なフローチ
ャートである。
FIG. 19 is a detailed flowchart of the wafer process of FIG. 18.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101:投影レンズ、102:ハーフミラー、103:
照明系、104:検出光学系、105:撮像装置、10
6:AD変換装置、107:投影積算装置、108:F
FT演算装置、109:周波数強度検出装置、110:
制御装置、203:高輝度光源、204:照明光学系、
205,206:折曲げミラー、W:ウエハ、207:
位置検出光学系、208:2次元位置検出素子、20
9:積算露光制御装置、211:ミラー、212:ハー
フミラー、213:センサ、214:シャッタ、21
5:光源、AX:光軸、M:ライン・アンド・スペース
パターン、Mx,My:矩形パターン、M’(Mx’、
My’):レジストパターン、R:レチクル、Wx,W
y:ウィンドウ。
101: projection lens, 102: half mirror, 103:
Illumination system, 104: detection optical system, 105: imaging device, 10
6: AD conversion device, 107: projection integration device, 108: F
FT calculation device, 109: frequency intensity detection device, 110:
Control device, 203: high brightness light source, 204: illumination optical system,
205, 206: folding mirror, W: wafer, 207:
Position detection optical system, 208: two-dimensional position detection element, 20
9: integrated exposure control device, 211: mirror, 212: half mirror, 213: sensor, 214: shutter, 21
5: light source, AX: optical axis, M: line and space pattern, Mx, My: rectangular pattern, M ′ (Mx ′,
My '): resist pattern, R: reticle, Wx, W
y: window.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原板のパターンを感光基板上の複数の露
光位置に露光条件を変えながら露光転写して複数の感光
パターンを形成する工程と、撮像面における画素ピッチ
に対応する距離よりも小さい距離だけ相互にずれた2以
上の位置において各感光パターンを撮像し、これによっ
て得られる各感光パターンについての2以上の画像信号
を合成して各感光パターンの画像信号を得る工程と、前
記各感光パターンの画像信号に基づいて各感光パターン
についての周波数成分を求める工程と、前記各感光パタ
ーンの周波数成分に基づいて前記原板のパターンを前記
感光基板に露光転写する際の最適露光条件を決定する工
程とを具備することを特徴とする露光条件測定方法。
A step of exposing and transferring a pattern of an original plate to a plurality of exposure positions on a photosensitive substrate while changing exposure conditions to form a plurality of photosensitive patterns, and a distance smaller than a distance corresponding to a pixel pitch on an imaging surface. Imaging each photosensitive pattern at two or more positions shifted from each other only by combining the two or more image signals for each photosensitive pattern obtained thereby to obtain an image signal of each photosensitive pattern; Determining a frequency component for each photosensitive pattern based on the image signal of, and determining an optimal exposure condition when exposing and transferring the pattern of the original plate to the photosensitive substrate based on the frequency component of each photosensitive pattern, A method for measuring exposure conditions, comprising:
【請求項2】 前記感光基板は、レジストが塗布された
ウエハであることを特徴とする請求項1に記載の露光条
件測定方法。
2. The method according to claim 1, wherein the photosensitive substrate is a wafer coated with a resist.
【請求項3】 前記感光パターンは、露光後の現像工程
を経て形成されるレジストパターンであることを特徴と
する請求項2に記載の露光条件測定方法。
3. The exposure condition measuring method according to claim 2, wherein the photosensitive pattern is a resist pattern formed through a development step after exposure.
【請求項4】 前記感光パターンは、前記レジストの層
に形成された潜像であることを特徴とする請求項2に記
載の露光条件測定方法。
4. The exposure condition measuring method according to claim 2, wherein the photosensitive pattern is a latent image formed on the resist layer.
【請求項5】 前記原板のパターンは、周期性を有する
パターンあることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
1項に記載の露光条件測定方法。
5. The exposure condition measuring method according to claim 1, wherein the pattern of the original plate is a pattern having periodicity.
【請求項6】 前記最適露光条件を決定する工程におい
ては、前記各感光パターンの周波数成分のうちの前記周
期性を有するパターンで決まる基本周波数のパワーに基
づいて前記最適露光条件を決定することを特徴とする請
求項5に記載の露光条件測定方法。
6. The step of determining the optimum exposure condition includes determining the optimum exposure condition based on power of a fundamental frequency determined by the pattern having the periodicity among the frequency components of the photosensitive patterns. The exposure condition measuring method according to claim 5, wherein:
【請求項7】 前記露光条件は露光量または前記基板の
上下方向の位置であることを特徴とする請求項1〜6の
いずれか1項に記載の露光条件測定方法。
7. The exposure condition measuring method according to claim 1, wherein the exposure condition is an exposure amount or a vertical position of the substrate.
【請求項8】 原板のパターンを投影光学系を介して感
光基板上の複数の露光位置に露光条件を変えながら露光
転写して複数の感光パターンを形成する工程と、撮像面
における画素ピッチに対応する距離よりも小さい距離だ
け相互にずれた2以上の位置において各感光パターンを
撮像し、これによって得られる各感光パターンについて
の2以上の画像信号を合成して各感光パターンの画像信
号を得る工程と、前記各感光パターンの画像信号に基づ
いて各感光パターンについて周波数成分を求める工程
と、前記各感光パターンの周波数成分に基づいて前記投
影光学系の収差を決定する工程とを具備することを特徴
とする収差測定方法。
8. A process of forming a plurality of photosensitive patterns by exposing and transferring a pattern of an original plate to a plurality of exposure positions on a photosensitive substrate via a projection optical system while changing exposure conditions, and corresponding to a pixel pitch on an imaging surface. Capturing each photosensitive pattern at two or more positions shifted from each other by a distance smaller than the distance to be obtained, and synthesizing two or more image signals of each photosensitive pattern obtained thereby to obtain an image signal of each photosensitive pattern Determining a frequency component for each photosensitive pattern based on an image signal of each photosensitive pattern; and determining an aberration of the projection optical system based on a frequency component of each photosensitive pattern. Aberration measurement method.
【請求項9】 前記感光基板は、レジストが塗布された
ウエハであることを特徴とする請求項8に記載の収差測
定方法。
9. The aberration measuring method according to claim 8, wherein the photosensitive substrate is a wafer coated with a resist.
【請求項10】 前記感光パターンは、露光後の現像工
程を経て形成されるレジストパターンであることを特徴
とする請求項9に記載の収差測定方法。
10. The aberration measuring method according to claim 9, wherein said photosensitive pattern is a resist pattern formed through a developing step after exposure.
【請求項11】 前記感光パターンは、前記レジストの
層に形成された潜像であることを特徴とする請求項9に
記載の収差測定方法。
11. The aberration measurement method according to claim 9, wherein the photosensitive pattern is a latent image formed on the resist layer.
【請求項12】 前記原板のパターンは、原板上の複数
の位置に配置されていることを特徴とする請求項8〜1
1のいずれか1項に記載の収差測定方法。
12. The pattern of the original plate is arranged at a plurality of positions on the original plate.
The method for measuring aberration according to any one of the preceding claims.
【請求項13】 前記投影光学系の収差を決定する工程
においては、前記各感光パターンの周波数成分の位相に
基づいて前記投影光学系の収差を決定することを特徴と
する請求項8に記載の収差測定方法。
13. The projection optical system according to claim 8, wherein in the step of determining the aberration of the projection optical system, the aberration of the projection optical system is determined based on a phase of a frequency component of each of the photosensitive patterns. Aberration measurement method.
【請求項14】 前記露光条件は、前記感光基板の前記
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8〜14のいずれか1項に記載の収差測定方法。
14. The aberration measuring method according to claim 8, wherein the exposure condition is a position of the photosensitive substrate in an optical axis direction of the projection optical system.
【請求項15】 前記原板のパターンは、周期性を有す
るパターンであることを特徴とする請求項8〜14のい
ずれか1項に記載の収差測定方法。
15. The aberration measuring method according to claim 8, wherein the pattern of the original plate is a pattern having a periodicity.
【請求項16】 前記投影光学系の収差を決定する工程
においては、前記各感光パターンの周波数成分のうち前
記周期性を有するパターンで決まる基本周波数のパワー
に基づいて前記投影光学系の像面位置を決定し、これに
基づいて前記投影光学系の収差を決定することを持徴と
する請求項15に記載の収差測定方法。
16. In the step of determining the aberration of the projection optical system, an image plane position of the projection optical system is determined based on a power of a fundamental frequency determined by the periodic pattern among the frequency components of the photosensitive patterns. 16. The aberration measuring method according to claim 15, wherein the method is characterized by determining the aberration of the projection optical system based on the above.
【請求項17】 請求項1〜7のいずれかの露光条件測
定方法により決定される最適露光条件を考慮して、原板
のパターンを感光基板に露光することを特徴とするデバ
イス製造方法。
17. A device manufacturing method, comprising: exposing a pattern on an original plate to a photosensitive substrate in consideration of an optimum exposure condition determined by the exposure condition measuring method according to claim 1.
【請求項18】 請求項8〜16のいずれかの収差測定
方法により決定される投影光学系の収差を考慮して、原
板のパターンを前記投影光学系を介して感光基板に露光
することを特徴とするデバイス製造方法。
18. A pattern on an original plate is exposed on a photosensitive substrate via the projection optical system in consideration of the aberration of the projection optical system determined by the aberration measurement method according to claim 8. Device manufacturing method.
【請求項19】 原板のパターンを感光基板に露光する
露光装置の露光条件測定装置であって、原板のパターン
を感光基板上の複数の露光位置に露光条件を変えながら
露光転写して複数の感光パターンを形成する手段と、撮
像面における画素ピッチに対応する距離よりも小さい距
離だけ相互にずれた2以上の位置において各感光パター
ンを撮像する手段と、これによって得られる各感光パタ
ーンについての2以上の画像信号を合成して各感光パタ
ーンの画像信号を得る手段と、前記各感光パターンの画
像信号に基づいて各感光パターンについての周波数成分
を求める手段と、前記各感光パターンの周波数成分に基
づいて前記原板のパターンを前記感光基板に露光転写す
る際の最適露光条件を決定する手段とを具備することを
特徴とする露光条件測定装置。
19. An exposure condition measuring apparatus for an exposure apparatus for exposing a pattern on an original plate to a photosensitive substrate, wherein the pattern on the original plate is exposed and transferred to a plurality of exposure positions on the photosensitive substrate while changing exposure conditions. Means for forming a pattern, means for imaging each photosensitive pattern at two or more positions mutually shifted by a distance smaller than the distance corresponding to the pixel pitch on the imaging surface, and two or more for each photosensitive pattern obtained by this Means for obtaining an image signal of each photosensitive pattern by synthesizing the image signals of the photosensitive patterns, means for determining a frequency component for each photosensitive pattern based on the image signal of each photosensitive pattern, and Means for determining an optimum exposure condition when exposing and transferring the pattern of the original plate to the photosensitive substrate. measuring device.
【請求項20】 原板のパターンを投影光学系を介して
感光基板に露光する露光装置の前記投影光学系の収差測
定装置であって、原板のパターンを前記投影光学系を介
して感光基板上の複数の露光位置に露光条件を変えなが
ら露光転写して複数の感光パターンを形成する手段と、
撮像面における画素ピッチに対応する距離よりも小さい
距離だけ相互にずれた2以上の位置において各感光パタ
ーンを撮像する手段と、これによって得られる各感光パ
ターンについての2以上の画像信号を合成して各感光パ
ターンの画像信号を得る手段と、前記各感光パターンの
画像信号に基づいて各感光パターンについて周波数成分
を求める手段と、前記各感光パターンの周波数成分に基
づいて前記投影光学系の収差を決定する手段とを具備す
ることを特徴とする収差測定装置。
20. An aberration measuring device for the projection optical system of an exposure apparatus for exposing a pattern of an original onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein the pattern of the original is exposed on the photosensitive substrate via the projection optical system. Means for forming a plurality of photosensitive patterns by exposure and transfer while changing exposure conditions to a plurality of exposure positions,
Means for imaging each photosensitive pattern at two or more positions mutually shifted by a distance smaller than the distance corresponding to the pixel pitch on the imaging surface, and combining two or more image signals for each photosensitive pattern obtained by the means; Means for obtaining an image signal of each photosensitive pattern, means for obtaining a frequency component for each photosensitive pattern based on the image signal of each photosensitive pattern, and determining the aberration of the projection optical system based on the frequency component of each photosensitive pattern An aberration measuring device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003046962A1 (en) * 2001-11-26 2003-06-05 Nikon Corporation Evaluating method and method for manufacturing exposure apparatus
JP2005123318A (en) * 2003-10-15 2005-05-12 Tokyo Seimitsu Co Ltd Method and device for evaluating resolution and electron beam exposing system
JP2012504859A (en) * 2008-10-06 2012-02-23 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Lithographic focus and dose measurement using a two-dimensional target

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