JP2007316340A - マスク、収差計測方法、調整方法及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系の収差計測に要する時間を短縮する。
【解決手段】二重露光により、ウエハ上に、ラインパターンの像ＬＰ１”とラインパターンの像とＬＰ３’が交差した状態で形成するとともに、ラインパターンの像ＬＰ２”とラインパターンの像ＬＰ４’とが交差した状態で形成される。そして、ラインパターンの像ＬＰ１”とラインパターンの像とＬＰ３’との重なり部分Ｍ１’と、ラインパターンの像ＬＰ２”とラインパターンの像ＬＰ４’との重なり部分Ｍ２’との位置関係が、ウエハの現像後に計測される。この場合、ＳＥＭ等を用いなくても例えば通常のマーク検出系（大気圧環境下で使用可能なアライメントセンサなど）によって上記の位置関係の計測は可能である。
【選択図】図８

Description

本発明は、マスク、収差計測方法、調整方法及び露光方法に係り、更に詳しくは、感応物体上に収差計測用のパターンを形成するのに用いられるマスク、感応物体上に形成されたパターン像に基づいて投影光学系の収差を計測する収差計測方法、該収差計測方法による収差の計測結果に基づいて投影光学系を調整する調整方法、及び該調整方法により調整された投影光学系を用いてパターンを感応物体上に転写する露光方法に関する。

従来より半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク（又はレチクル）のパターンの像を投影光学系を介して、レジスト（感応材）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感応性の物体（以下、「ウエハ」と総称する）上の複数のショット領域の各々に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。

この種の露光装置では、露光（レチクルパターンのウエハ上への転写）の際に、投影光学系の収差、例えばコマ収差によってパターンの投影像の転写位置がずれてしまい、重ね合わせ精度が悪化するため、コマ収差が極力小さくなるように投影光学系を調整する必要がある。また、その調整の前提として投影光学系のコマ収差を精度良く計測する必要がある。従来では、例えば、テストレチクルに形成されたコマ収差計測用のパターン、例えばラインアンドスペースパターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたウエハ上に転写し、そのウエハを現像し、その現像後のウエハ上に形成されたラインアンドスペースパターンの両端のラインパターンのレジスト像の線幅をそれぞれ計測し、その線幅に基づいてコマ収差の指標値である線幅異常値を求めることが、比較的多く行われていた（例えば、特許文献１参照）。しかるに、コマ収差計測用のパターンのレジスト像は非常に微細であるため、その線幅の計測には、高精度な計測装置、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）等を用いる必要があり、計測に時間がかかり、特に投影光学系の視野内の複数の計測点において、線幅異常値（コマ収差）を求める場合などには、その計測に数時間から数十時間を要していた。

特開２００４−７９５８５号公報

本発明は、第１の観点からすると、第１方向に伸びる第１の線幅の第１ラインパターン要素と、前記第１方向に伸び、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅の第２ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第１パターンと、前記第１方向と異なる第２方向に伸び、前記第１ラインパターン要素と組を成す前記第２の線幅の第３ラインパターン要素と、前記第２方向に伸び、前記第２ラインパターン要素と組を成す前記第１の線幅の第４ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第２パターンとが、前記第１ラインパターン要素と前記第２ラインパターン要素との位置関係と、前記第３ラインパターン要素と前記第４パターン要素との位置関係とが同一の位置関係となるように、かつ相互に重ならない状態でマスク基板上に形成されたマスクである。

これによれば、マスクに形成された第１パターンを投影光学系を介して感応物体上に転写し、その感応物体上に形成された第１パターンの像に、マスクに形成された第２パターンを投影光学系を介して重ね合わせて転写することで、感応物体上には、第１ラインパターン要素の像と第３ラインパターン要素の像とが交差した状態で形成されるとともに、第２ラインパターン要素の像と第４ラインパターン要素の像とが交差した状態で形成される。この場合、例えば相互に組を成す第１，第４ラインパターン要素と第２，第３ラインパターン要素との線幅が異なるので、投影光学系の収差により、第１，第４ラインパターン要素と第２，第３ラインパターン要素とのシフト量が異なり、このシフト量差がコマ収差に対応する。また、この場合、第１ラインパターン要素の像と第３ラインパターン要素の像との重なり部分と、第２ラインパターン要素の像と第４ラインパターン要素の像との重なり部分とに、上記シフト量差を組を成すラインパターン要素同士の交差角に応じて定まる倍率（Ｎ倍）で拡大した同一量の横ずれが、互いに反対向きに発生する。従って、両重なり部分の相対位置を計測することで、投影光学系の収差に対応するシフト量差を２Ｎ倍に拡大して計測することが可能となる。従って、ＳＥＭ等を用いなくても例えば通常のマーク検出系（大気圧環境下で使用可能なアライメントセンサなど）によって上記の位置関係の計測は可能である。

本発明は、第２の観点からすると、本発明のマスクを用いて投影光学系の収差を計測する収差計測方法であって、前記第１パターンの像を、前記投影光学系を介して感応物体上に転写する工程と；前記第２パターンの像を、前記投影光学系を介して前記感応物体上に形成された前記第１パターンの像に重ね合わせて転写する工程と；前記第１ラインパターン要素の像と前記第２パターン要素の像との重なり部分と、前記第２パターン要素の像と前記第４パターン要素の像との重なり部分との位置関係を計測する工程と；前記位置関係に基づいて前記投影光学系の収差を算出する工程と；を含む第１の収差計測方法である。

これによれば、感応物体上に形成された、第１ラインパターン要素の像と第２パターン要素の像との重なり部分と、第２パターン要素の像と第４パターン要素の像との重なり部分との位置関係を計測し、その計測された位置関係に基づいて投影光学系の収差を算出する。この場合、ＳＥＭ等を用いなくても例えば通常のマーク検出系（大気圧環境下で使用可能なアライメントセンサなど）によって上記の位置関係の計測は可能であるから、ＳＥＭ等を用いてラインパターンの線幅計測を行う必要がなくなり、これにより投影光学系の収差の計測に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、第１方向に伸びる第１の線幅の第１ラインパターン要素と、前記第１方向に伸び、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅の第２ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第１パターンを投影光学系を介して感応物体上に転写する第１転写工程と；前記第１方向と異なる第２方向に延び、前記第１ラインパターン要素と組を成す前記第２の線幅の第３ラインパターン要素と、前記第２方向に伸び、前記第２ラインパターン要素と組を成す前記第１の線幅の第４ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第２パターンを、前記投影光学系を介して前記感応物体上に形成された前記第１パターンの像に重ね合わせて転写する第２転写工程と；前記第１ラインパターン要素の像と前記第３ラインパターン要素の像との重なり部分と、前記第２ラインパターン要素の像と前記第４ラインパターン要素の像との重なり部分との位置関係を計測する工程と；前記位置関係に基づいて前記投影光学系の収差を算出する工程と；を含む第２の収差計測方法である。

これによれば、第１転写工程と第２転写工程との処理により、感応物体上に第１ラインパターン要素の像と第３ラインパターン要素の像とが交差した状態で形成されるとともに、第２ラインパターン要素の像と第４ラインパターン要素の像とが交差した状態で形成される。そして、計測する工程で、第１パターン要素の像と第２パターン要素の像との重なり部分と、第２パターン要素の像と第４パターン要素との重なり部分との位置関係が計測される。この場合、ＳＥＭ等を用いなくても例えば通常のマーク検出系（大気圧環境下で使用可能なアライメントセンサなど）によって上記の位置関係の計測は可能である。そして、算出する工程で、計測された位置関係に基づいて投影光学系の収差が算出される。従って、ＳＥＭ等を用いてラインパターンの線幅計測を行う必要がなくなり、これにより投影光学系の収差の計測に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、本発明の収差計測方法によって前記投影光学系の収差を計測する工程と；前記収差の計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する工程と；を含む投影光学系の調整方法である。

これによれば、本発明の収差計測方法により投影光学系の収差が短時間で計測され、その収差の計測結果に基づいて投影光学系が調整される。従って、投影光学系の調整（上記の収差が極力小さくなるような調整）を短時間に行うことが可能となる。

本発明は、第５の観点からすると、パターンを投影光学系を介して感応物体上に転写する露光方法において、本発明の調整方法を用いて調整された投影光学系を用いて、前記パターンを前記感応物体上に転写することを特徴とする露光方法である。

これによれば、本発明の調整方法を用いて調整された投影光学系を用いて、パターンが感応物体上に転写される。従って、パターンを精度良く感応物体上に転写することが可能になる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０（Ｂ）に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）である。この露光装置１００は、照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルホルダＲＨ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。

前記照明系１０は、例えば特開平２−５０４１７号公報（対応する米国特許第４，９３１，８３０号明細書）などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、リレーレンズ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定された矩形、例えば正方形の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。

ここで、光源としては、超高圧水銀ランプが用いられ、該超高圧水銀ランプから出力される紫外域の輝線、具体的にはｉ線（波長３６５ｎｍ）が照明光ＩＬとして用いられる。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。

なお、照明光ＩＬとしては、超高圧水銀ランプからの紫外域のその他の輝線（ｇ線など）は勿論、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光を用いても良い。

前記レチクルホルダＲＨ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルホルダＲＨは、例えば不図示のボイスコイルモータ等によって、照明系１０の光軸（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能である。

レチクルホルダＲＨのＸＹ面内の位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、例えば、レチクルホルダＲＨの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクル干渉計１６に代えて、エンコーダなどでレチクルホルダＲＨのＸＹ面内の位置を計測しても良い。

レチクル干渉計１６からのレチクルホルダＲＨの位置情報はステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給される。

前記投影光学系ＰＬは、レチクルホルダＲＨの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸと平行な方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば複数枚、例えば１０〜２０枚程度の屈折光学素子（レンズ素子）１３を有し、両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例えば１／５又は１／４）を有する屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターン領域内の回路パターンの縮小像が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。

前記投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズ素子１３のうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚のレンズ素子は、不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などによって、Ｚ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方向（すなわちＸ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））に駆動可能な可動レンズとなっている。各可動レンズが、主制御装置２０からの指示に基づき、結像特性補正コントローラ４８によって個別に駆動されることで、投影光学系ＰＬの種々の結像特性（倍率、ディストーション、非点収差、コマ収差、像面湾曲など）が調整される。

前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方（像面側）に配置され、その底面に設けられた気体静圧軸受、例えばエアベアリングによって、不図示のベース上に非接触で支持されている。このウエハステージＷＳＴ上に搭載されたウエハホルダ２５によりウエハＷが真空吸着等によって保持されている。また、ウエハステージＷＳＴの上面には、一対のレチクルアライメント用の基準マークを含む各種基準マークが形成された基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭの表面は、ホルダ２５に保持されたウエハＷの表面とほぼ同じ高さとなるように設定されている。

前記ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ及びボイスコイルモータなどを含むウエハステージ駆動系（不図示）によってＸ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、ＸＹ面に直交するＺ軸方向及び回転方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）、Ｙ軸回りの回転方向（θｙ方向）及びＺ軸回りの回転方向（θｚ方向））に微小駆動される。

このように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴが６自由度で駆動可能な単一のステージであるものとしたが、これに限らず、ＸＹ面内で自在に移動可能なＸＹステージと、該ＸＹステージ上でＺ，θｘ，θｙの３自由度方向で駆動されるテーブルとによってウエハステージＷＳＴを構成しても勿論良い。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、ウエハステージＷＳＴの上面に設けられた移動鏡１７を介して、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。また、ウエハ干渉計１８では、実際には、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。なお、例えば、ウエハステージＷＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１７Ｘ、１７Ｙの反射面に相当）を形成しても良い。

ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０の指示に応じ、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動系を介してウエハステージＷＳＴを制御する。

投影光学系ＰＬの側面の近傍には、オフアクシス方式のアライメント系ＡＳが設けられている。このアライメント検出系ＡＳとしては、画像処理方式の結像式アライメントセンサであるいわゆるＦＩＡ（Filed Image Alignment）系のセンサが用いられている。このアライメント系は、基準マーク板ＦＭ上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのその検出中心に対するＸ、Ｙ２次元方向の位置計測が可能である。

前記制御系は、マイクロコンピュータ又はワークステーションなどから成る主制御装置２０及びこの配下にあるステージ制御装置１９などを中心として構成されている。

図２には、本実施形態において、投影光学系ＰＬの収差、例えばコマ収差の計測に用いられるレチクルＲ_Tをパターン面側（図１における−Ｚ側）から見た平面図が示されている。このレチクルＲ_Tは、図２に示されるように、例えば石英ガラスなどから成るほぼ正方形のマスク基板（レチクルブランクス）４２を有し、このマスク基板４２の図２における紙面手前側のパターン面（図１における下面）に、クロムなどの金属膜から成る遮光帯ＥＳで区画された矩形、例えば正方形のパターン領域ＰＡが形成されている。マスク基板４２のパターン面のパターン領域ＰＡ内に、一例として５行５列のマトリクス状の配置で計測用パターン領域Ｐ_ｉｊ（ｉ＝１,２,…,５、ｊ＝１,２,…,５）が配置されている。また、パターン面のパターン領域ＰＡの中心、すなわちレチクルＲ_Tの中心（レチクルセンタ）を通るパターン領域ＰＡのＸ軸方向の両外側には、一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。

マスク基板４２のパターン面の各計測用パターン領域Ｐ_ｉｊの内部には、図３に拡大して示されるように、それぞれ７つのラインアンドスペースパターン（以下、Ｌ／Ｓパターンと記述する）を含み、Ｙ軸方向に並んで配置された第１パターン１Ｐと、第２パターン２Ｐとが配置されている。

前記第１パターン１Ｐは、パターン領域Ｐ_ij内のＸ軸方向の中央部に配列された３つのＬ／ＳパターンＬＳ２と、この３つのＬ／ＳパターンＬＳ２を挟んで配置された２対のＬ／ＳパターンＬＳ１とを含む。これらの合計７つのＬ／Ｓパターンは、Ｘ軸方向に例えば等間隔で配置されている。

前記Ｌ／ＳパターンＬＳ１は、図４に拡大して示されるように、Ｘ軸に対し角度−θをなす方向に伸びる線幅Ｗ１のラインパターンＬＰ１が、Ｙ軸方向に所定ピッチで複数本、ここでは１０本配列されたＬ／Ｓパターンである。また、Ｌ／ＳパターンＬＳ２は、Ｌ／ＳパターンＬＳ１を構成する各ラインパターンＬＰ１と平行な方向に伸び、かつほぼ同一長さで線幅Ｗ２（＜Ｗ１）の複数本、ここでは１０本のラインパターンＬＰ２が、Ｌ／ＳパターンＬＳ１を構成する各ラインパターンＬＰ１と同一ピッチでＹ軸方向に並んで配置されたＬ／Ｓパターンである。この場合、Ｌ／ＳパターンＬＳ１を構成する各ラインパターンＬＰ１とＬ／ＳパターンＬＳ２を構成する各ラインパターンＬＰ２とは、Ｘ軸方向に関しても並んでいる。

前記第２パターン２Ｐは、図３に示されるように、パターン領域Ｐ_ij内の第１パターン１Ｐの−Ｙ側に所定間隔隔てて配置されている。この第２パターン２Ｐは、前述した３つのＬ／ＳパターンＬＳ２の−Ｙ側に所定距離隔てて配置された、３つのＬ／ＳパターンＬＳ２とそれぞれ組を成す３つのＬ／ＳパターンＬＳ４と、この３つのＬ／ＳパターンＬＳ４を挟んで、かつ２対のＬ／ＳパターンＬＳ１のそれぞれの−Ｙ側に所定距離隔てて配置された２対のＬ／ＳパターンＬＳ３とを含む。各Ｌ／ＳパターンＬＳ３は、その＋Ｙ側のＬ／ＳパターンＬＳ１と組を成すパターンである。

前記Ｌ／ＳパターンＬＳ３は、図４に拡大して示されるように、Ｘ軸に対し角度＋θをなす方向に伸びる線幅Ｗ２のラインパターンＬＰ３が、Ｙ軸方向に上述のＬ／ＳパターンＬＳ１と同一のピッチで複数本、ここでは１０本配列されたＬ／Ｓパターンである。また、Ｌ／ＳパターンＬＳ４は、Ｌ／ＳパターンＬＳ３を構成する各ラインパターンＬＰ３と平行な方向に伸び、かつほぼ同一長さで線幅Ｗ１のラインパターンＬＰ４が複数本、ここでは１０本、Ｌ／ＳパターンＬＳ２を構成する各ラインパターンと同一ピッチでＹ軸方向に並んで配置されたＬ／Ｓパターンである。この場合、Ｌ／ＳパターンＬＳ３を構成する各ラインパターンＬＰ３とＬ／ＳパターンＬＳ４を構成する各ラインパターンＬＰ４とは、Ｘ軸方向に関しても並んでいる。

この場合、第１パターン１Ｐを構成する７つのＬ／Ｓパターン相互の位置関係と、第２パターン２Ｐを構成する７つのＬ／Ｓパターン相互の位置関係は、同じ位置関係になっている。換言すれば、第１パターン１Ｐと第２パターン２Ｐとは、第１パターン１Ｐを−Ｙ方向に所定距離平行移動することで、相互に組を成すラインパターン同士（第１ラインパターンＬＰ１と第３ラインパターンＬＰ３、第２ラインパターンＬＰ２と第４ラインパターンＬＰ４）が重なるような位置関係になっている。

次に、露光装置１００における投影光学系ＰＬの収差計測動作について説明する。前提として、ウエハＷ、計測用レチクルＲ_Tが、ウエハステージＷＳＴ、レチクルホルダＲＨ上にそれぞれロードされているものとする。

まず、主制御装置２０からの指示に基づき、ステージ制御装置１９が干渉計１８の計測値に基づいて不図示のステージ駆動系を駆動し、投影光学系ＰＬを介したレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２の投影位置へ基準マーク板ＦＭが位置する基準位置にウエハステージＷＳＴを移動させる。

次に、主制御装置２０は、例えば、不図示のレチクルアライメント系を用いて投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２とこれらの各マークに対応する一対の基準マークとの相対位置を検出し、相対位置の検出結果に基づいてＲＭ１，ＲＭ２と対応する一対の基準マークとの相対位置誤差がともに最小となるようにレチクルホルダＲＨのＸＹ面内の位置を調整する。これにより、レチクルＲ_Tの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致する。これによって、レチクルアライメントが終了する。

次に、主制御装置２０は、照明系１０内の不図示のレチクルブラインドを調整して、照明光ＩＬの照射領域がレチクルＲ_Tのパターン領域ＰＡに一致するように、照明系１０内の不図示のレチクルブラインドの開口の大きさ及び位置を調整する。これと同時に、主制御装置２０は、ステージ制御装置１９を介してウエハステージＷＳＴを移動することにより、ウエハＷを投影光学系ＰＬの下方の位置に移動させる。

そして、この状態で露光を行い、ウエハＷ上のレジスト層にレチクルＲ_Tのパターン領域に形成されたパターンＰ_ｉｊそれぞれを投影光学系ＰＬを介して転写する。これにより、ウエハＷ上のレジスト層には図５に点線で示されるように、パターンＰ_ｉｊの第１パターン１Ｐ及び第２パターン２Ｐの像（潜像）１Ｐ’,２Ｐ’が形成される。

次に、主制御装置２０は、第１パターン１Ｐの潜像１Ｐ’に重ねて第２パターン２Ｐの像を投影できる位置までウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離（Ｌとする）だけ移動した後、前述と同様にして再度露光を行い、ウエハＷにレチクルＲ_Tのパターンを投影光学系ＰＬを介して転写する。これにより、ウエハＷ上のレジスト層には、計測用パターン領域Ｐ_ｉｊ毎に、図５に実線で示される第１、第２パターンの像１Ｐ”、２Ｐ”が、先に形成されている第１、第２パターンの像（潜像）１Ｐ’,２Ｐ’から−Ｙ方向に所定距離Ｌずれた位置に形成される。

この結果、図６（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上のレジスト層には、Ｌ／ＳパターンＬＳ１の潜像ＬＳ１’とＬ／ＳパターンＬＳ３の像（潜像）ＬＳ３”との重なった部分、すなわち各ラインパターンＬＰ１の転写像ＬＰ１’と対応するラインパターンＬＰ３の転写像ＬＰ３”との重なった部分に平行四辺形の像（潜像）Ｍ１’が形成され、Ｌ／ＳパターンＬＳ２の潜像ＬＳ２’とＬ／ＳパターンＬＳ４の像（潜像）ＬＳ４”との重なり部分、すなわち各ラインパターンＬＰ２の転写像ＬＰ２’と対応するラインパターンＬＰ４の転写像ＬＰ４”との重なり部分に平行四辺形の像（潜像）Ｍ２’が形成される。すなわち、図６（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上のレジスト層には、計測用パターン領域Ｐ_ｉｊ毎に、１０行３列のマトリクス状の配置の潜像Ｍ２’を挟んで、そのＸ軸方向の一側と他側に１０行２列のマトリクス状の配置の潜像Ｍ１’がそれぞれ形成される。

次に、主制御装置２０は、不図示のウエハアンローダを用いてウエハＷをウエハステージＷＳＴ上からアンロードし、不図示のウエハ搬送系により露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）に搬送する。

このＣ／Ｄ内でウエハＷの現像が行われる。計測用レチクルＲ_Tは、５行５列のマトリクス状の配置の２５個の計測用パターン領域Ｐ_ijを有しているため、現像の終了により、ウエハＷ上には、各計測用パターン領域Ｐ_ijに対応する５行５列のマトリクス状の配置で、図６（Ｂ）に示されるような、１０行７列のレジスト像群ＭＡ_ijが形成される。各レジスト像群ＭＡ_ijには、図６（Ｂ）に示されるように、潜像Ｍ１’,Ｍ２’が顕在化された複数のレジスト像Ｍ１,Ｍ２が含まれる。

次に、主制御装置２０は、その現像後のウエハＷを不図示のウエハローダを用いてウエハステージＷＳＴ上へ再度ロードする。

次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷ上のレジスト像群ＭＡ_ijを、アライメント系ＡＳの下方に順次位置決めし、その位置決めの都度、そのレジスト像群ＭＡ_ijをアライメント系ＡＳを用いて順次撮像し、その撮像信号に基づいて、レジスト像Ｍ１とレジスト像Ｍ２との相対位置（位置関係）を後述するようにしてそれぞれ計測する。

図７（Ａ）には、投影光学系ＰＬのコマ収差がゼロである理想的な場合にウエハＷ上に形成されるレジスト像群ＭＡ_ijの一例が示され、図７（Ｂ）には、この図７（Ａ）のレジスト像群ＭＡ_ijをアライメント系ＡＳで撮像したときに得られる撮像信号Ｓが示されている。この信号Ｓは、レジスト像群ＭＡ_ijをアライメント系ＡＳで撮像したときに得られる画像のＸ軸上の各位置における各画素の輝度値をＹ軸方向に加算したときの加算値を示すものである。この場合、レジスト像Ｍ１，Ｍ２の部分はその周囲に比べて反射率が低いので、信号Ｓの強度は、レジスト像Ｍ１，Ｍ２に対応する位置では小さくなる。

本実施形態では、主制御装置２０は、図７（Ｂ）及び後述する図９（Ｂ）などに示されるレジスト像Ｍ１の列の信号波形部分Ａ１〜Ａ４と、レジスト像Ｍ２の列の信号波形部分Ｂ１〜Ｂ３との相対位置を算出する。例えば、信号波形部分Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４からそれぞれ得られるレジスト像位置を、ＸＡ₁、ＸＡ₂，ＸＡ₃，ＸＡ₄とし、信号波形部分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３から得られるレジスト像位置をＢＸ₁，ＢＸ₂，ＢＸ₃として、主制御装置２０は、次式（１）の演算を行って、レジスト像Ｍ２の形成位置とレジスト像Ｍ１の形成位置との差、すなわちレジスト像Ｍ２とレジスト像Ｍ１との相対横ずれ量ΔＤを算出する。

ΔＤ＝(ＢＸ₁＋ＢＸ₂＋ＢＸ₃)／３−(ＸＡ₁＋ＸＡ₂＋ＸＡ₃＋ＸＡ₄)／４……（１）
但し、図７（Ｂ）の場合は、投影光学系ＰＬのコマ収差がゼロであるから、Ｌ／ＳパターンＬＳ１〜ＬＳ４のラインパターンＬＰ１〜ＬＰ４の像に位置ずれ（像シフト）が生じず、結果的に各レジスト像Ｍ１，Ｍ２に位置ずれが生じないので、ΔＤ＝０となる。

一方、投影光学系ＰＬのコマ収差がゼロでない場合、そのコマ収差の影響により、Ｌ／ＳパターンＬＳ１〜ＬＳ４のラインパターンＬＰ１〜ＬＰ４の像は、それぞれの線幅に応じた距離だけ所定方向へずれる。この結果、ウエハＷの現像後に形成されるレジスト像Ｍ１，Ｍ２に横ずれが発生する。

ここで、この横ずれの発生についてさらに詳述する。図８（Ａ）には、投影光学系ＰＬのコマ収差がゼロの場合に、ウエハＷ上に形成されたラインパターンＬＰ１，ＬＰ２の像ＬＰ１’，ＬＰ２’と、ラインパターンＬＰ３，ＬＰ４の像ＬＰ３”，ＬＰ４”との重なりが示されている。また、図８（Ｂ）には、投影光学系ＰＬのコマ収差がゼロでない場合に、ウエハＷ上に形成されたラインパターンＬＰ１，ＬＰ２の像ＬＰ１’，ＬＰ２’と、ラインパターンＬＰ３，ＬＰ４の像ＬＰ３”，ＬＰ４”との重なりが示されている。

投影光学系ＰＬのコマ収差がゼロの場合には、図８（Ａ）に示されるように、像ＬＰ１’及び像ＬＰ３”、並びに像ＬＰ２’及び像ＬＰ４”はそれぞれの中心が一致した状態でウエハＷに転写され、潜像Ｍ１’と潜像Ｍ２’は距離Ｄ１だけ離れた状態で形成される。従って、ウエハＷの現像後にレジスト像Ｍ１，Ｍ２も距離Ｄ１だけ離れた状態で形成される。この図８（Ａ）に示される位置を、各像、各レジスト像の基準位置とする。

一方、投影光学系ＰＬのコマ収差がゼロでない場合には、像ＬＰ１’及び像ＬＰ３”、並びに像ＬＰ２’及び像ＬＰ４”は、それぞれその線幅に応じた距離だけ上記基準位置からＹ軸方向にシフトした位置に形成される。一般にラインパターンの像のシフト量はその線幅に依存し、線幅が小さいものほどシフト量が大きくなる。

従って、コマ収差がゼロでない投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写されたラインパターンＬＰ１，ＬＰ２の像ＬＰ１’，ＬＰ２’、及びラインパターンＬＰ３，ＬＰ４の像ＬＰ３”，ＬＰ４”は、一例として図８（Ｂ）に示されるように、線幅がＷ１であるラインパターンＬＰ１,ＬＰ４の像ＬＰ１’,ＬＰ４”は、基準位置から＋Ｙ方向へ距離αだけシフトした位置に形成され、線幅がＷ２であるラインパターンＬＰ２,ＬＰ３の像ＬＰ２’,ＬＰ３”は、基準位置から＋Ｙ方向へ距離β（＞α）だけシフトした位置に形成される。このため潜像Ｍ１’は基準位置から−Ｘ方向に距離Δｄだけ横ずれし、潜像Ｍ２’は基準位置から＋Ｘ方向に距離Δｄだけ横ずれする。従って、ウエハＷが現像されることによりウエハＷ上に形成されるレジスト像Ｍ１,Ｍ２もそれぞれ−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に距離Δｄだけ横ずれした位置に形成される。

ここで、距離Δｄ、すなわち横ずれ量Δｄと、シフト量α，βとの間には、次式の関係がある。

Δｄ：（β−α）＝Ｎ：１ ……（２）
ここで、Ｎ＞１であり、通常は、Ｎ≧１０である。Ｎは、組を成すラインパターンの交差角２θによって定まる。

図９（Ａ）には、各ラインパターンＬＰ１〜ＬＰ４の像が投影光学系ＰＬのコマ収差により図８（Ｂ）に示されるようにシフトしたときに、現像後にウエハＷ上に形成されるレジスト像群ＭＡ_ijの一例が示され、図９（Ｂ）には図９（Ａ）のレジスト像群ＭＡ_ijをアライメント系ＡＳにより撮像して得られる信号Ｓが示されている。図９（Ｂ）において、点線は、図７（Ｂ）に示したコマ収差ゼロの場合の信号波形を示す。この図９（Ｂ）に示されるように、信号波形部分Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が−Ｘ側に例えばΔｄシフトし、信号波形部分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が＋Ｘ側に例えばΔｄシフトする。

すなわち、前述した式（１）で算出される相対横ずれ量ΔＤと、上記横ずれ量Δｄと、シフト量α，βとの間には、次式（３）の関係が成立する。

ΔＤ＝２・Δｄ＝２・Ｎ・（β−α） ……（３）
すなわち、投影光学系ＰＬのコマ収差は、シフト量差（β−α）で代表的に表されるが、本実施形態によると、それをＮ倍に拡大し、さらに２倍に拡大して、計測することが可能になる。従って、本実施形態によると、投影光学系ＰＬのコマ収差の指標値である相対横ずれ量ΔＤを、ＳＥＭなどを用いることなく、アライメント系ＡＳを用いて簡易にかつ精度良く計測することが可能になる。この場合、シフト量差（β−α）を直接計測する場合に比べて２０倍以上の感度でコマ収差（の指標値）を計測することが可能になる。また、投影光学系ＰＬの視野内の２５点の計測点について、コマ収差の指標値である相対横ずれ量ΔＤを計測する場合であっても、短時間に計測を行うことが可能となる。

次に、投影光学系ＰＬの調整について説明する。

主制御装置２０は、上述のようにして計測した投影光学系ＰＬの視野内の各計測点における相対横ずれ量ΔＤ〔μｍ〕を、予め求めているツェルニケ感度（Zernike Sensitivity）表を用いて、投影光学系ＰＬの波面収差を展開したフリンジツェルニケ多項式の第７項、第８項（低次コマ収差を表す項）の係数〔ｍλ〕に変換する。

次に、主制御装置２０は、その変換された第７項、第８項の係数を、例えば国際公開第０２／０５４０３６号パンフレットなどに開示されているような、可動レンズの調整量を演算するための所定の演算式に代入して、調整量を求め、その調整量の指令値を結像特性補正コントローラ４８に与える。これにより、その指令値に基づいて、結像特性補正コントローラ４８により少なくとも１枚の可動レンズ１３が駆動され、投影光学系ＰＬの低次コマ収差がほぼゼロになるように、投影光学系ＰＬが調整される。

なお、主制御装置２０は、線幅異常値のツェルニケ感度（Zernike Sensitivity）表を用いて、上で求めた第７項、第８項の係数〔ｍλ〕を、コマ収差の最も一般的な指標値である線幅異常値に変換しても良い。

本実施形態の露光装置１００では、通常のステッパと同様の手順で、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測、及びウエハアライメント（例えばＥＧＡ）などの準備作業が行われた後、ステップ・アンド・リピート方式の露光が行われ、レチクルＲのパターンがウエハＷ上の複数のショット領域に順次転写される。この露光に際して、露光に先立って前述のようにして調整された投影光学系ＰＬが用いられる。

以上説明したように、本実施形態に係る計測用レチクルＲ_T及びこれを用いた投影光学系ＰＬの収差計測方法によると、計測用レチクルＲ_Tを用いて二重露光を行うことで、計測用レチクルＲ_T形成された第１パターン（すなわちＸ軸に対して−θ傾斜した方向にそれぞれ伸びる、線幅Ｗ１のラインパターンＬＰ１と線幅Ｗ２のランパターンＬＰ２とを含むパターン）１Ｐを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写し、そのウエハＷ上に形成された第１パターン１Ｐの像に、計測用レチクルＲ_Tに形成された第２パターン２Ｐ（すなわち、Ｘ軸に対して＋θ傾斜した方向にそれぞれ伸び、ラインパターンＬＰ１と組を成す線幅Ｗ２のラインパターンＬＰ３と、ラインパターンＬＰ２と組を成す線幅Ｗ１のラインパターンＬＰ４とを含むパターン）を投影光学系ＰＬを介して重ね合わせて転写する。これにより、ウエハＷ上には、ラインパターンＬＰ１の像とラインパターンＬＰ３の像とが交差した状態で形成されるとともに、ラインパターンＬＰ２の像とラインパターンＬＰ４の像とが交差した状態で形成される。

この場合、例えば相互に組を成すラインパターンＬＰ１とラインパターンＬＰ３との線幅が異なるので、投影光学系ＰＬのコマ収差により、それらの相互に組を成すラインパターンＬＰ１，ＬＰ３の像同士に異なる量の像シフトが発生し、結果的にラインパターンＬＰ１の像とラインパターンＬＰ３の像との重なり部分に横ずれが発生する。同様に、ラインパターンＬＰ２の像とラインパターンＬＰ４との重なり部分にも横ずれが発生するが、ラインパターンＬＰ１，ＬＰ４が線幅Ｗ１であり、ラインパターンＬＰ２，ＬＰ３が線幅Ｗ２であるため、両重なり部分の横ずれは反対方向への同一量の横ずれとなる。従って、両重なり部分の相対位置を計測することで、投影光学系ＰＬの収差に対応する重なり部分の横ずれ量を２０倍に拡大して計測することが可能となる。また、大気圧環境下で使用可能なアライメントセンサの一種であるアライメント系ＡＳによって上記の位置関係(相対位置)の計測が可能となり、ＳＥＭ等を用いてラインパターンの線幅計測を行う必要がなくなる。これにより投影光学系ＰＬの収差（主としてコマ収差）の計測に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

また、本実施形態に係る投影光学系ＰＬの調整方法によると、上述の収差計測方法により投影光学系ＰＬの収差が短時間で計測され、その収差の計測結果に基づいて投影光学系ＰＬが調整される。従って、投影光学系ＰＬの調整（上記の収差が極力小さくなるような調整）を短時間に行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る露光方法によると、上記の方法を用いて調整された投影光学系ＰＬを用いて、レチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写される。従って、パターンを精度良くウエハＷ上に転写することが可能になる。

なお、上記実施形態で説明した計測用レチクルＲ_Tは、一例であって、本発明のマスクがこれに限定されないことは勿論である。例えば、前述の計測用パターン領域Ｐ_ijの数は、５×５＝２５個に限らず、いくつでも良いが、投影光学系ＰＬの視野（少なくとも照明領域）の全域に計測点が位置するように、計測用パターン領域がマスクのパターン領域の全体に分布して配置されることが望ましい。計測用パターン領域の数が多いほど、すなわち投影光学系ＰＬの視野内の計測点の数が多いほど、投影光学系ＰＬの収差の高精度な計測が可能となり、ひいては投影光学系ＰＬの高精度な調整が可能となる。

また、上記実施形態では、各計測用パターン領域内の第１、第２パターンが、それぞれ前述の図３に示される７つのラインアンドスペースパターンで構成されるものとしたが、これに限らず、第１パターンは、第１方向に伸びる第１の線幅の第１ラインパターン要素と、前記第１方向に伸び、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅の第２ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含み、第２パターンは、前記第１方向と異なる第２方向に伸び、前記第１ラインパターン要素と組を成す前記第２の線幅の第３ラインパターン要素と、前記第２方向に伸び、前記第２ラインパターン要素と組を成す前記第１の線幅の第４ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含んでおり、かつ第１ラインパターン要素と第２ラインパターン要素との位置関係と、第３ラインパターン要素と第４パターン要素との位置関係とが同一の位置関係となるように、かつ相互に重ならない状態でマスク基板上に形成されていれば良い。

なお、上記実施形態では、露光処理されたウエハＷを現像して得られるレジスト像を計測対象とするものとしたが、これに限らず、例えば露光によってウエハのレジスト層に形成される潜像、あるいは現像されたウエハをエッチングして得られる像を計測対象とすることとしてもよい。

また、上記実施形態では露光装置のアライメントセンサＡＳを用いて計測対象となる転写像（前述の潜像、レジスト像などを含む）の計測を行なうものとしたが、これに限らず、露光装置以外、例えば計測専用の装置（レジストレーション計測装置など）を用いることとしてもよい。さらに、上記実施形態では画像処理方式のセンサを用いて転写像の計測を行なうものとしたが、これに限らず、例えば計測対象となる像にコヒーレント光を照射し、その転写像から発生する回折光などを検出する方式のセンサを用いることとしてもよい。

また、上記実施形態では投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を移動してその結像特性（コマ収差など）を調整するものとしたが、これに限らず、例えばレチクルＲとウエハＷとの間の照明光ＩＬの光路中に配置される光学素子を光学特性が異なる他の光学素子と交換する機構、複数の光学素子間の屈折率を変化させる機構及び照明光ＩＬの波長特性（中心波長など）を変化させる機構の少なくとも１つを、光学素子の移動機構の代わりに、あるいはそれと組み合わせて用いることとしてもよい。さらに、結像特性の調整のために移動などが行なわれる光学素子はレンズなどの屈折光学素子に限られるものではなく、それ以外、例えばミラー、凹面鏡などの反射素子、あるいは平行平面板などでかまわない。

また、上記実施形態では計測用の第１及び第２パターン１Ｐ,２Ｐを、計測専用のレチクル、あるいはデバイス製造工程で回路パターンの形成に用いられるレチクルに設けてもよいし、レチクル以外、例えばレチクルホルダＲＨ（またはレチクルステージ）に形成しておくこととしてもよい。さらに、計測用の第１及び第２パターン１Ｐ,２Ｐが設けられるレチクルは透過型に限られるものではなく反射型でもかまわない。

なお、上記実施形態ではウエハ干渉計１８を用いてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えばウエハステージＷＳＴの上面に設けられるステージ（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行なうことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、ウエハステージの位置制御を行なうようにしてもよい。

また、上記各実施形態の露光装置の光源は、超高圧水銀ランプ、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）などに限らず、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源などを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレットに開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

なお、上記各実施形態では、本発明がステップ・アンド・リピート方式の露光装置（いわゆるステッパ）に適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は、例えばステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置は勿論、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置などにも好適に適用することができる。

この他、例えば国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレット、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットなどに開示される、投影光学系とウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。

なお、上記各実施形態の露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報や国際公開第９８／４０７９１号パンフレットなどに開示されているように、２つのウエハステージを用いて露光動作と計測動作（例えば、アライメント系によるマーク検出など）とをほぼ並行して実行可能なツイン・ウエハステージタイプでも良い。さらに、上記実施形態の露光装置は、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号パンフレットなどに開示されているように、ウエハステージとは別に計測ステージを備えるものでも良い。

さらに、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによってウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許６,６１１,３１６号）に開示されているように、２つのレチクルのパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回の走査露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に２重露光する露光装置、あるいは、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をリソグフィ工程を用いて製造する露光装置にも適用することができる。以上のように、上記各実施形態でエネルギビームが照射される物体は、シリコンウエハやガラスプレート（感応物体）あるいはレチクル（マスク）に限定されるものではない。また、その物体は円形に限られるものではなく、矩形などの形状でもよい。

本発明のマスク、及び収差計測方法は、露光装置の光学系の収差を計測するのに適している。また、本発明の調整方法は投影光学系の光学特性の調整に適している。また、本発明の露光装置は、感応物体を露光するのに適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置１００を示す概略図である。 レチクルの一例を示す図である。 レチクルに形成されたパターンを示す図である。 図３のパターンの拡大を拡大して示す図である。 ２重露光を行った際に、ウエハＷのレジスト層に形成される転写像を示す図である。 図６（Ａ）はウエハＷのレジスト層の潜像を示す図であり、図６（Ｂ）はウエハＷのレジスト層の転写像を示す図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）はアライメント系ＡＳからの信号波形を説明するための図（その１）である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）はコマ収差の計測方法を説明するための図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）はアライメント系ＡＳからの信号波形を説明するための図（その２）である。

符号の説明

２０…主制御装置、４８…結像特性補正コントローラ、１００…露光装置、Ｒ…レチクル、Ｐ_ｉｊ…パターン、１Ｐ…第１パターン、２Ｐ…第２パターン、ＰＡ…パターン領域、ＬＳ１〜ＬＳ４…ラインアンドスペースパターン、ＬＰ１〜ＬＰ４…ラインパターン、Ｗ…ウエハ、Ｍ１,Ｍ２…レジスト像、ＰＬ…投影光学系。

Claims (11)

1. 第１方向に伸びる第１の線幅の第１ラインパターン要素と、前記第１方向に伸び、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅の第２ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第１パターンと、
   前記第１方向と異なる第２方向に伸び、前記第１ラインパターン要素と組を成す前記第２の線幅の第３ラインパターン要素と、前記第２方向に伸び、前記第２ラインパターン要素と組を成す前記第１の線幅の第４ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第２パターンとが、
   前記第１ラインパターン要素と前記第２ラインパターン要素との位置関係と、前記第３ラインパターン要素と前記第４パターン要素との位置関係とが同一の位置関係となるように、かつ相互に重ならない状態でマスク基板上に形成されたマスク。
2. 前記第１パターンは、周期的に配列された複数本の前記第１ラインパターン要素からなる第１ラインアンドスペースパターンを含み、前記第２パターンは、前記各第１ラインパターン要素とそれぞれ組を成す周期的に配列された複数本の前記第３ラインパターン要素からなる第２ラインアンドスペースパターンとを含むことを特徴とする請求項１に記載のマスク。
3. 前記第１パターンは、周期的に配列された複数本の前記第２ラインパターン要素からなる第３ラインアンドスペースパターンを含み、前記第２パターンは、前記各第２ラインパターン要素とそれぞれ組をなす周期的に配列された複数本の前記第４ラインパターン要素からなる第４ラインアンドスペースパターンとを含むことを特徴とする請求項２に記載のマスク
4. 前記第１パターンは、前記マスク基板上に配置された前記第１ラインアンドスペースパターンと、前記マスク基板上で前記第１ラインアンドスペースパターンの周期方向に直交する方向の両側に前記第１ラインアンドスペースパターンを挟んで配置された少なくとも一対の第２ラインアンドスペースパターンとを含み、
   前記第２パターンは、前記第１ラインアンドスペースパターンと、前記少なくとも一対の第２ラインアンドスペースパターンとの位置関係と同一の位置関係で前記マスク基板上に配置された、前記第３ラインアンドスペースパターンと該第３ラインアンドスペースパターンの周期方向に直交する方向の両側の少なくとも一対の第４ラインアンドスペースパターンとを含むことを特徴とする請求項３に記載のマスク。
5. 前記第１パターンは、前記マスク基板上に、その周期方向に直交する方向に並んで配置された複数の第１ラインアンドスペースパターンを含み、
   前記第２パターンは、前記マスク基板上に、前記複数の第１ラインアンドスペースパターンに対応する位置関係で配置された複数の第３ラインアンドスペースパターンを含むことを特徴とする請求項４に記載のマスク。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のマスクを用いて投影光学系の収差を計測する収差計測方法であって、
   前記第１パターンの像を、前記投影光学系を介して感応物体上に転写する工程と；
   前記第２パターンの像を、前記投影光学系を介して前記感応物体上に形成された前記第１パターンの像に重ね合わせて転写する工程と；
   前記第１ラインパターン要素の像と前記第２パターン要素の像との重なり部分と、前記第２パターン要素の像と前記第４パターン要素の像との重なり部分との位置関係を計測する工程と；
   前記位置関係に基づいて前記投影光学系の収差を算出する工程と；を含む収差計測方法。
7. 第１方向に伸びる第１の線幅の第１ラインパターン要素と、前記第１方向に伸び、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅の第２ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第１パターンを投影光学系を介して感応物体上に転写する第１転写工程と；
   前記第１方向と異なる第２方向に延び、前記第１ラインパターン要素と組を成す前記第２の線幅の第３ラインパターン要素と、前記第２方向に伸び、前記第２ラインパターン要素と組を成す前記第１の線幅の第４ラインパターン要素とを少なくとも各１つ含む第２パターンを、前記投影光学系を介して前記感応物体上に形成された前記第１パターンの像に重ね合わせて転写する第２転写工程と；
   前記第１ラインパターン要素の像と前記第３ラインパターン要素の像との重なり部分と、前記第２ラインパターン要素の像と前記第４ラインパターン要素の像との重なり部分との位置関係を計測する工程と；
   前記位置関係に基づいて前記投影光学系の収差を算出する工程と；を含む収差計測方法。
8. 前記第１転写工程では、周期的に配列された複数本の前記第１ラインパターン要素からなる第１ラインアンドスペースパターンと、前記第１ラインアンドスペースパターンの周期方向に直交する方向の両側に前記第１ラインアンドスペースパターンを挟む、周期的に配列された複数本の前記第２ラインパターン要素からなる少なくとも一対の第２ラインアンドスペースパターンとを、前記投影光学系を介して前記感応物体上に転写し、
   前記第２転写工程では、前記各第１ラインパターン要素とそれぞれ組を成す周期的に配列された複数本の前記第３ラインパターン要素からなる第３ラインアンドスペースパターンと、前記各第２ラインパターン要素とそれぞれ組をなす周期的に配列された複数本の前記第４ラインパターン要素からなる少なくとも一対の第４ラインアンドスペースパターンとを、前記投影光学系を介して前記感応物体上に形成された前記第１ラインアンドスペースパターンの像と少なくとも一対の第２ラインアンドスペースパターンの像とに、それぞれ重ね合わせて転写することを特徴とする請求項７に記載の収差計測方法。
9. 前記収差を算出する工程では、前記投影光学系の低次コマ収差を算出することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の収差計測方法。
10. 請求項６〜９に記載の収差計測方法によって前記投影光学系の収差を計測する工程と；
    前記収差の計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する工程と；を含む投影光学系の調整方法。
11. パターンを投影光学系を介して感応物体上に転写する露光方法において、
    請求項１０に記載の調整方法を用いて調整された投影光学系を用いて、前記パターンを前記感応物体上に転写することを特徴とする露光方法。

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