JPH11186155A

JPH11186155A - 露光動作の評価方法、該方法を使用する走査型露光装置及び該装置を用いたデバイス製造方法

Info

Publication number: JPH11186155A
Application number: JP9364470A
Authority: JP
Inventors: Gen Uchida; 玄内田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度かつ高速に最適露光条件を算出できる
露光動作の評価方法、そのような方法を使用する走査型
露光装置及びそのような装置を用いたデバイス製造方法
を提供する。【解決手段】原版Ｒと基板Ｗとを同期移動することに
より原版Ｒのパターンを基板Ｗ上に転写する走査型露光
装置１０（図８参照）の露光動作を評価する方法であっ
て、走査型露光装置１０を用い、前記同期移動の方向に
沿って評価パターンＲ１、Ｒ２が形成された原版Ｒと基
板Ｗとを同期移動することにより該基板Ｗ上に前記評価
パターンＲ１、Ｒ２を転写し、基板Ｗ上に転写された評
価パターンの転写誤差を求め、該測定結果に基づいて走
査型露光装置１０の露光動作を評価する走査型露光装置
の露光動作を評価する方法。原版Ｒと基板Ｗとを同期移
動させながら基板Ｗ上に転写された評価パターンの転写
誤差を求め、その測定結果に基づいて走査型露光装置１
０の露光動作を評価するので、必ずしも多数のショット
を露光する必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光動作の評価方
法と走査型露光装置及びデバイス製造方法に関し、特
に、露光動作により転写された所定のパターンの転写誤
差を求めることによってその露光動作を評価する評価方
法と該方法を使用する走査型露光装置及び該装置を用い
たデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路等のデバイスの製造方
法、例えば走査型露光のようなプロセスにおいては、主
に縮小投影露光装置によりレチクル上に描かれた回路パ
ターンを投影レンズを介してウエハ等の基板上に転写
し、その基板上に回路パターンを形成する。ここで、ス
リットを用いる走査型露光方法においては、露光中は一
定速度でスキャンする必要があり、そのためには走査露
光中の像面照度を一定値に保たなければならない。

【０００３】またその転写の際、基板が正確に投影レン
ズの最適結像面に設定される様に、投影レンズの最適結
像面を検出して基板の高さと傾きとが走査精度に合わせ
て調整されるが、この調整が不正確な場合は、レチクル
上のパターンの投影像が基板上に正確に結像せず、基板
上ではボケたパターンが形成され、解像不良といった問
題が生じる。

【０００４】一方、一の露光領域即ちショット毎の露光
量を正確に設定するためにレチクル側と基板側の同期ス
キャン精度も正確に設定しないと、基板上に形成される
回路パターンの線幅と目標とする設計線幅との間に誤差
が生じ、最終的に所望の特性を満足出来ないこととな
る。このように露光装置でパターンを投影露光する際に
は、投影レンズの最適露光焦点面位置や最適露光量等の
露光条件を正確に設定しないと、歩留まりの低下にもつ
ながってしまう。

【０００５】従来は、このような露光条件あるいは露光
動作を正確に評価し設定するために、先ず本露光の前に
露光量とステージフォーカス面との少なくとも一方を変
えながら、限界解像度付近の最小線幅の矩形状パターン
からなる基準パターンを、複数ショット順次基板上に露
光して、図９に示されるような、レチクルＲ上のマトリ
ックス状に形成された基準レジストパターン像Ｒ２１を
基板上に形成する。次に各ショット毎に、パターン像Ｒ
２１を構成する線の幅、或いはパターン像の線の長さを
電子顕微鏡を用いて測定し、投影レンズの最適露光焦点
面と最適露光量を算出していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の技
術によれば、電子顕微鏡を用いて線幅を検出するので、
測定には多大な時間を要していた。さらに、上記のよう
な従来の方法では、レチクルの基準パターンを露光条件
を変えながら基板上に複数のショットをマトリックス状
に投影露光し、その結果形成されたレジストパターン像
の線幅或いはパターン長を検出しなければならないの
で、最適な露光条件を算出するのに長い時間がかかると
いう問題があった。

【０００７】そこで本発明は、上記問題点に鑑み、高精
度かつ高速の、露光動作の評価方法、そのような方法を
使用する走査型露光装置及びそのような装置を用いたデ
バイス製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による走査型露光装置の露光動
作を評価する方法は、原版と基板とを同期移動すること
により前記原版のパターンを前記基板上に転写する走査
型露光装置１０（図８参照）の露光動作を評価する方法
であって；該走査型露光装置１０を用い、前記同期移動
の方向に沿って評価パターンＲ１、Ｒ２（図１参照）が
形成された原版Ｒと基板Ｗとを同期移動することにより
該基板Ｗ上に前記評価パターンＲ１、Ｒ２を転写し；該
基板Ｗ上に転写された評価パターンの転写誤差を求め；
該測定結果に基づいて前記走査型露光装置１０の露光動
作を評価することを特徴とする。ここで、原版は、マス
クやレチクルを含む概念であり、基板は、集積回路用の
ウエハや液晶表示装置用の硝子プレートを含む概念であ
る。また、評価すべき露光動作とは、典型的には同期走
査の精度であり、同期スピードの目標設計値からの誤差
や原版と基板の同期スピードの比の誤差、或いは基板ス
テージひいては基板のピッチング（図７（Ａ））、ロー
リング（図７（Ｂ））、ヨーイング（図７（Ｃ））等で
あり、また基板と原版の相対的走査方向のずれ（図７
（Ｄ））も含まれる。

【０００９】このように構成すると、原版Ｒと基板Ｗと
を同期移動させながら基板Ｗ上に転写された評価パター
ンＲ１、Ｒ２の転写誤差を求め、その測定結果に基づい
て走査型露光装置１０の露光動作を評価するので、必ず
しも多数のショットを露光する必要がない。

【００１０】上記方法では、請求項２に記載のように、
前記評価パターンは、前記同期移動の方向に沿って連続
的に形成された直線状のパターンＲ２であるのが好まし
い。

【００１１】この場合は、露光動作の誤差は直線状のパ
ターンの線の幅の変化や傾きとして表れるので、それを
検出することにより露光動作の評価が可能となる。連続
的に形成された直線とは、ほぼ一様な太さの実線の他、
そのような実線において途中が断続的に中断された破線
であってもよい。

【００１２】請求項３に記載のように、請求項１の評価
方法において、前記評価パターンが、前記同期移動の方
向に沿って所定の間隔で形成された複数のマークＲ１で
あるのが好ましい。

【００１３】この場合は、露光動作の誤差は、所定の間
隔で形成された複数のマークの縦幅や横幅、特に横幅
（同期移動方向に直交する方向）の変化として表れるの
で、それを検出することにより露光動作の評価が可能と
なる。

【００１４】上記方法では、請求項４に記載のように、
前記同期移動の方向に沿って所定の間隔で形成された複
数のマークは、それぞれ楔形または菱形Ｒ１、Ｒ１１に
形成されているのが好ましい。

【００１５】このように構成すると、マークの楔形また
は菱形の尖った先端部が限界解像度に敏感であるので、
露光動作の誤差は、その部分の欠けや丸くだれるという
形で表れる。

【００１６】また請求項５に記載のように、以上のよう
な評価方法では、前記評価パターンは、前記同期移動の
方向に沿って複数列形成されているのが好ましい。この
場合は、露光動作の誤差は、複数列の列同士のパターン
の変形の差として表れる。ここで、列とは同期移動の方
向、行は同期移動の方向に直交する方向を指すものとす
る。

【００１７】また、請求項６に記載のように、請求項１
に記載の評価方法では、前記基板上に形成された評価パ
ターンの転写誤差を、マスクの位置と対応させて求めて
もよい。ここでマスクの位置は、例えばパターンを転写
しているときに干渉計により測定されるマスクの座標に
よって表すことができる。

【００１８】このように構成すると、基板上の評価パタ
ーンの転写誤差を、マスクの位置と対応させて求めるの
で、マスクの位置に応じた露光動作の評価ができ、同期
精度を知ることができる。

【００１９】請求項７に係る発明による走査型露光装置
は、原版Ｒと基板Ｗとを同期移動することにより原版Ｒ
のパターンを基板Ｗ上に転写する走査型露光装置であっ
て；前記同期移動の方向に沿って評価パターンＲ１、Ｒ
２が形成された原版Ｒと基板Ｗとを同期移動させて基板
Ｗ上に評価パターンＲ１、Ｒ２を転写するための露光シ
ステムと；基板Ｗ上に転写された評価パターンＲ１、Ｒ
２の転写誤差を求める測定システム１１、１２と；該測
定結果に基づいて前記走査型露光システムの露光動作を
評価する評価システム１３とを有することを特徴とす
る。

【００２０】このように構成すると、露光システムは、
同期移動の方向に沿って評価パターンが形成された原版
と基板とを同期移動させて該基板上に前記評価パターン
を転写するので、必ずしも多数のショットを露光するこ
となく、走査型露光システムの露光動作の誤差がパター
ン像に反映される。

【００２１】請求項８に係る発明によるデバイスの製造
方法は、請求項７に記載の走査型露光装置を用いてデバ
イスを製造することを特徴とする。

【００２２】このように構成すると、同期移動の方向に
沿って評価パターンが形成された原版と基板とを同期移
動させて該基板上に前記評価パターンを転写するので、
必ずしも多数のショットを露光することなく、走査型露
光システムの露光動作の誤差がパターン像に反映される
結果、短時間で露光動作の誤差を検出し、修正できるの
で、高いスループットで半導体等のデバイスが製造でき
る。

【００２３】請求項９に記載の評価方法では、請求項１
に記載の方法において、前記同期移動の方向に関して基
板Ｗ上の異なる位置に転写された評価パターンＲ１、Ｒ
２の各々の転写誤差に基づいて前記露光動作の評価を行
う。

【００２４】請求項１０に記載の評価方法では、請求項
５に記載の方法において、前記同期移動の方向と直交す
る方向に関して基板Ｗ上の異なる位置に転写された評価
パターンＲ１、Ｒ２の各々の転写誤差に基づいて前記露
光動作の評価を行う。

【００２５】請求項１１に記載の評価方法では、請求項
１に記載の方法において、前記露光動作の評価は、原版
Ｒと基板Ｗとの同期移動中における、速度誤差、ファー
カス誤差の少なくとも１つを評価する。

【００２６】請求項１２に記載の走査型露光装置では、
請求項７に記載の装置において、前記露光システムは、
原版Ｒを支持して同期移動する原版ステージＲＳＴと基
板Ｗを支持して同期移動する基板ステージＳＴＧとを有
し；前記評価システムは、原版Ｒと基板Ｗとの同期移動
中における、原版ステージＲＳＴと基板ステージＳＴＧ
の少なくとも一方のピッチング、ローリング、及びヨー
イングの少なくとも一つを評価する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。

【００２８】図１は、本発明で用いる評価パターンの一
例である。ここでレチクルＲは、図中の上下方向即ち後
述の直線状パターンＲ２に沿った方向が露光装置のスキ
ャン方向である。図１の例では、スキャン方向、即ち同
期移動の方向に沿って、所定の間隔で形成された複数の
マークとしての菱形Ｒ１が形成されている。これら複数
の菱形のパターンＲ１は、菱形の長辺がスキャン方向に
直角に向くように、また菱形の短辺がスキャン方向に向
いた仮想直線上に重なるように形成されている。図１で
は、スキャン方向に向いた仮想直線は破線で示されてい
る。前記所定の間隔は、スキャン方向において露光装置
の露光動作を評価するのに適切な数の菱形パターンが得
られる程度の間隔、例えば菱形の短辺１つ分〜５つ分程
度の長さとすればよい。一般的には３つ分前後が好まし
い。

【００２９】図１の例では、複数の菱形パターンＲ１の
列に沿って、スキャン方向に連続的に形成された直線状
パターンＲ２が配置されている。図１の例では、このパ
ターンは一様な太さの直線として示されている。さらに
は、該一対の複数の菱形パターンＲ１の列と連続的に形
成された直線状パターンＲ２が、スキャン方向と直角の
方向に複数の対だけ、所定の間隔をもって配置されてい
る。その結果、これらの複数の対のパターンがレチクル
Ｒのほぼ全面をカバーしている。

【００３０】図２は評価用パターンのうち菱形のものを
１つ取り出して示した拡大図である。図２（Ａ）は菱形
そのものとして形成されたパターンＲ１であり、図２
（Ｂ）は（Ａ）の菱形を短辺で切断してできる２個の二
等辺三角形（いわば楔形）の底辺同士を、間隔をおいて
対向して配置した図形パターンＲ１１である。本発明で
は、（Ｂ）の図形パターンＲ１１も（Ａ）の菱形図形パ
ターンＲ１と同様に用いることができる。

【００３１】図２では、菱形の長辺と短辺の比は３対１
程度としてあるが、これに限らず４対１、５対１でもよ
い。比が大きいほど菱形の長辺の先端が鋭くなり、露光
装置の投影光学系の限界解像度に敏感となり、その部分
の欠けや丸みを帯びるだれが顕著になる。また典型的に
は、菱形の短辺の長さは限界解像度より大きく設定す
る。菱形の長辺の先端部は切り落として、いわば台形を
２つ底辺で合わせた形状でもよいが、その場合は切り落
とした長辺の先端部の走査方向に沿った長さは限界解像
度より小さく設定する。

【００３２】ここで図８を参照して、本実施の形態に係
る走査型露光装置の一例を説明する。図８において、照
明光学系ＩＵからの光が、レチクルステージＲＳＴ上に
載置された原版であるレチクルＲを均一に照明する。

【００３３】これによりレチクルＲ上にスリット上の照
明領域が形成される。なお、後述の投影光学系ＰＬの光
軸と平行にＺ軸をとり、その光軸に直交する平面内で照
明領域に対するレチクルＲの走査方向（紙面と平行）に
Ｙ軸をとり、その光軸に直交する平面内でレチクルＲの
走査方向と直交する（紙面に垂直）にＸ軸をとる。

【００３４】レチクルステージＲＳＴはＹ方向に沿って
移動可能に設けられており、レチクルステージＲＳＴの
Ｙ方向の一端部には、移動鏡１６が固定されている。レ
ーザ干渉計１８からの測長ビームを移動鏡１６で反射さ
せ、レチクルステージＲＳＴのＹ方向の位置をレーザ干
渉計１８により常時モニタする。レーザ干渉計１８によ
り計測されたレチクルステージＲＳＴの位置情報は、装
置全体を制御する制御ユニット１４に供給される。制御
ユニット１４はレチクルステージ駆動装置２０を駆動し
て、レチクルステージＲＳＴの移動を制御する。

【００３５】レチクルステージＲＳＴに関して照明光学
系ＩＵと反対側には投影光学系ＰＬが配置されており、
投影光学系ＰＬに関してレチクルＲのパターンの形成さ
れた面と共役な位置に基板であるウエハＷの露光面が設
定されるように、ウエハＷを載置するウエハステージＳ
ＴＧが配置されている。

【００３６】ウエハステージＳＴＧは少なくともＹ方向
に移動可能に設けられており、ウエハステージＳＴＧの
Ｙ方向の一端部には移動鏡２２が固定されている。レー
ザ干渉計２４からの測長ビームを移動鏡２２で反射さ
せ、ウエハステージＳＴＧのＹ方向の位置を常時モニタ
する。レーザ干渉計２４に計測されたウエハステージＳ
ＴＧの位置情報は制御ユニット１４に供給される。制御
ユニット１４はウエハステージ駆動装置２６を駆動し
て、ウエハステージＳＴＧの移動を制御する。

【００３７】走査露光方式でウエハＷの露光を行う際に
は、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴにより＋Ｙ方
向（−Ｙ方向）に移動されるのに同期して、ウエハステ
ージＳＴＧにより−Ｙ方向（または＋Ｙ方向）に移動さ
れる。投影光学系ＰＬの投影倍率をβ（例えば、１／
５、１／４）とすると、制御ユニット１４はレーザ干渉
計１８からレチクルステージＲＳＴの位置情報を受けな
がら、レチクル駆動装置２０を制御してレチクルＲを＋
Ｙ方向にＶ／βで移動し、レーザ干渉計２４からウエハ
ステージＳＴＧの位置情報を受けながら、ウエハ駆動装
置２６を制御して、レチクルＲの移動に同期してウエハ
Ｗを−Ｙ方向に速度Ｖで移動する。

【００３８】一方ウエハステージＳＴＧ上に載置された
ウエハＷを観察できるように、露光評価用光学系１１
が、ウエハステージＳＴＧの上方、投影光学系ＰＬと同
じ側に且つ投影光学系ＰＬの近傍に設けられている。露
光評価用光学系１１は、内部に不図示の２次元センサー
を備えている。露光評価用光学系１１には、該光学系１
１により取り込まれた画像を処理する画像処理部１２が
信号伝送線により（例えば電気的に）接続されている。
画像処理部１２にはさらに、処理された画像の形状測定
をする画像演算部１３が信号伝送線により（例えば電気
的に（以下同様））接続されている。画像演算部１３に
は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＳＴＧの
移動を制御する制御ユニット１４が信号伝送線により接
続されている。

【００３９】また、レーザ干渉計１８、２４により計測
された各ステージの位置を不図示の信号伝送線により画
像演算部１３に入力できるように構成されている。

【００４０】図８を参照して、以上説明した走査型露光
装置の露光動作を評価をする方法を説明する。照明光学
系ＩＵにより照射されたスリット状露光光に対して、評
価パターンが形成されたレチクルＲとウエハＷとを同期
移動する。それにより、レチクルＲ上に描画された評価
パターンが投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に投影露
光される。

【００４１】この走査型露光装置により露光されたウェ
ハＷは装置外へ運ばれ、現像後、再度この走査型露光装
置のウエハステージＳＴＧ上に搭載される。そして、露
光評価用光学系１１により露光評価用パターンの測定を
行う。

【００４２】このような露光評価用光学系では、光源で
ある例えばハロゲンランプからの光でウェハＷを照明
し、ウェハＷ上に転写された評価用パターンからの反射
光を２次元センサー上に結像させ、そのパターンの画像
を画像処理部１２に取り込み、画像演算部１３により評
価用パターンの形状測定を行う。

【００４３】図３と図４に、図１のパターンをウェハＷ
上に露光した場合のパターン像の例を示す。ウエハＷ上
には理想的には図１のパターンと同一の縮小露光パター
ン像が形成されるはずである。図３、図４には、そのよ
うな理想的な場合のパターン像と検出信号を表してあ
る。

【００４４】図３には、対になった菱形パターンＲ１と
直線パターンＲ２を３対抽出して示してある。菱形パタ
ーン像Ｒ１は列方向に１個、行方向に３個抽出してあ
る。直線状パターンＲ２は上下部分は省略して示されて
いる。図３に示されているのは、３個の菱形パターンＲ
１の長辺が、露光装置の走査方向に直交する方向（行方
向）、即ち直線パターンＲ２に直交する方向の同一直線
Ａ１−Ａ２上に配置されている場合である。Ａ１−Ａ２
に沿って、上記パターン像を計測すると、パターン像が
理想的な場合であるので、Ａ１−Ａ２検出信号として示
されているように、規則正しい信号となる。なお、ここ
では便宜上、基板Ｗ上に形成されたパターンの像の符号
は、対応する原版上のパターンの符号と同一の符号Ｒ
１、Ｒ２を用いている。

【００４５】図４には、走査方向（列方向）に連続した
３個の菱形パターンＲ１を抽出して示してある。ここで
３個の菱形の短辺は、ほぼ走査方向に向いた直線Ｄ１−
Ｄ２上にある。直線Ｂ１−Ｂ２は、図中菱形の長辺の左
側先端部から僅かに離れた位置に引かれた、直線Ｄ１−
Ｄ２に平行な直線であり、直線Ｆ１−Ｆ２は、図中菱形
の長辺の右側先端部から僅かに離れた位置に引かれた、
直線Ｄ１−Ｄ２に平行な直線である。また、直線Ｃ１−
Ｃ２は、直線Ｄ１−Ｄ２と直線Ｂ１−Ｂ２との中間に引
かれた、直線Ｄ１−Ｄ２に平行な直線であり、直線Ｅ１
−Ｅ２は、直線Ｄ１−Ｄ２と直線Ｆ１−Ｆ２との中間に
引かれた、直線Ｄ１−Ｄ２に平行な直線である。

【００４６】図４には、上記パターン像を計測した場合
の検出信号をＢ１−Ｂ２、Ｃ１−Ｃ２、Ｄ１−Ｄ２、Ｅ
１−Ｅ２、Ｆ１−Ｆ２として示してある。本図に示され
ているのはパターン像が理想的な場合であるので、これ
らは規則正しい信号となる。

【００４７】レチクルＲとウェハＷとの同期精度が一致
していなかった場合には、本来ウエハＷ上にできるはず
のパターンの形状が崩れてしまう。

【００４８】図５、図６に、そのようにパターンが崩れ
た場合の一例が示されている。図５には、対になった菱
形パターンＲ１と直線パターンＲ２の像を２対（Ｒ１
ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂ）抽出して示してある。図
５に示されているのは、２個の菱形パターンＲ１の長辺
が、露光装置の走査方向に直交する方向、即ち直線パタ
ーンＲ２に直交する方向の同一直線Ｈ１−Ｈ２上に配置
されている場合である。図５の場合は、菱形パターン像
Ｒ１ａの長辺の先端部がだれて丸くなっている。次の直
線状パターン像Ｒ２ａは図上で右側が欠けてしまってお
り、直線がその部分で細くなっている。次の菱形パター
ン像Ｒ１ｂはほぼ理想形に近い形状を保っている。次の
直線パターン像Ｒ２ｂも同様にほぼ理想形に近い形状を
保っている。

【００４９】このようなパターン像を、走査方向に直交
する方向に先ず直線Ｈ１−Ｈ２に沿って計測すると、パ
ターン像が上記のように変形しているので、図６にＨ１
−Ｈ２検出信号として示されているように、菱形パター
ン像Ｒ１ａに対応する部分の長さは、菱形パターン像Ｒ
１ｂに対応する部分の長さより短くなる。長辺の先端部
がだれて長辺が短くなっているからである。同様に、直
線パターン像Ｒ２ａに対応する部分の長さは、直線パタ
ーン像Ｒ２ｂに対応する部分の長さより短くなってい
る。直線パターン像Ｒ２ａの右側がだれて、直線の幅が
狭くなっているからである。

【００５０】このように走査方向に直交する方向に並ぶ
パターンの形状測定を行うことにより、レチクルＲの同
期移動中の位置に対応してパターンの転写誤差を知るこ
とができる。

【００５１】図６には、走査方向に連続した４個の菱形
パターンＲ１の像を抽出して示してある（Ｒ１ｃ、Ｒ１
ｄ、Ｒ１ｅ、Ｒ１ｆ）。ここで４個の菱形像の短辺は、
ほぼ走査方向に向いた直線Ｋ１−Ｋ２上にある。直線Ｉ
１−Ｉ２は、図中菱形の長辺の左側先端部から僅かに離
れた位置に引かれた、直線Ｋ１−Ｋ２に平行な直線であ
り、直線Ｍ１−Ｍ２は、図中菱形の長辺の右側先端部か
ら僅かに離れた位置に引かれた、直線Ｋ１−Ｋ２に平行
な直線である。また、直線Ｊ１−Ｊ２は、直線Ｋ１−Ｋ
２と直線Ｉ１−Ｉ２との中間に引かれた、直線Ｋ１−Ｋ
２に平行な直線であり、直線Ｌ１−Ｌ２は、直線Ｋ１−
Ｋ２と直線Ｍ１−Ｍ２との中間に引かれた、直線Ｋ１−
Ｋ２に平行な直線である。

【００５２】図６の菱形パターン像Ｒ１ｃはほぼ理想に
近い形状をしている。図中その下のパターン像Ｒ１ｄは
長辺の左側先端部は理想に近いものの、右側先端部が丸
くだれている。次のパターン像Ｒ１ｅはほぼ理想に近い
図形を保っている。次のパターン像Ｒ１ｆは長辺の左側
先端部が欠けている。但し直線Ｊ１−Ｊ２にかかる部分
までは理想の図形と同様である。そして、右側先端部が
丸くだれている。

【００５３】図６には、上記パターン像を計測した場合
の検出信号をＩ１−Ｉ２、Ｊ１−Ｊ２、Ｋ１−Ｋ２、Ｌ
１−Ｌ２、Ｍ１−Ｍ２として示してある。本図に示され
ていパターン像は、前記のように変形している。直線Ｉ
１−Ｉ２に沿った検出信号は、いずれにしても直線Ｉ１
−Ｉ２が菱形図形にかかっていないのでフラットであ
る。直線Ｊ１−Ｊ２に沿った検出信号は、やはり菱形図
形の変形部分にはかかっていないので、規則正しい信号
変化になっている。直線Ｋ１−Ｋ２即ち菱形の短辺に沿
った検出信号は、ほぼ規則正しい信号変化になってい
る。直線Ｌ１−Ｌ２に沿った検出信号は、パターンＲ１
ｃは変形がないので正常な信号レベルとなっているが、
パターンＲ１ｄの長辺先端部は丸くだれており、直線Ｌ
１−Ｌ２はそこをかすめて通過しているので、信号レベ
ルが低くなっている。次のパターンＲ１ｅはほぼ理想形
状であるので、信号レベルは正常値を示している。次の
パターンＲ１ｆは、長辺の右側先端部がだれて直線Ｌ１
−Ｌ２にかかる部分が欠けているのでフラットな信号に
なっている。直線Ｍ１−Ｍ２は菱形図形にかかっていな
いので、信号は全体がフラットになっている。

【００５４】次に図７を参照して、直線パターンの転写
誤差、即ち直線パターン像の変化を求めて、レチクルＲ
とウエハＷとの同期移動中の同期誤差のうちレチクルＲ
とウエハＷとの相対的な、ピッチング、ローリング、ヨ
ーイング及び斜行（レチクルＲとウエハＷとの同期移動
方向が本来の方向に対して相対的に傾斜をもっている場
合）を知り、露光装置の露光動作を評価するやり方を説
明する。

【００５５】図７（Ａ）は、ウエハＷを載置したウエハ
ステージＳＴＧが同期移動中にピッチングしている場合
である。走査の方向はＹ１で示されている。このピッチ
ングのため、直線パターンが周期的に太い細いを繰り返
している。この場合はピッチング以外による転写誤差は
発生していないものとしているので、図中転写された平
行な２本の直線パターン像は同一の変化をしている。

【００５６】図７（Ｂ）は、ウエハＷを載置したウエハ
ステージＳＴＧが同期移動中にローリングしている場合
である。走査の方向はＹ２で示されている。ローリング
のため、直線パターンが太い細いを繰り返すが、図中転
写された平行な２本の直線パターン像は、一方が太いと
きは他方が細くなる変化をしている。

【００５７】図７（Ｃ）は、ウエハＷを載置したウエハ
ステージＳＴＧが同期移動中にヨーイングしている場合
である。走査の方向はＹ３で示されている。ヨーイング
のため、直線パターンが蛇行するが、図中転写された平
行な２本の直線パターン像は、平行に全く同一の変化を
している。

【００５８】図７（Ｄ）は、レチクルＲとウエハＷとが
相対的に斜行して同期移動されている場合である。走査
の方向はＸ４で示されている。斜行のため、直線パター
ンが傾くが、図中転写された平行な２本の直線パターン
像は、平行に全く同一方向に斜行している。

【００５９】このように画像信号が、崩れたパターン像
の形状にリンクして、非対称な形になる。実際は、ピッ
チング、ローリング、ヨーイング及び斜行は、以上示し
たように全く単独で表れる場合は少なく、複合して表れ
る。しかしながら複数のパターン像を観察し分析するこ
とにより、レチクルＲとウエハＷの同期移動にどのよう
な異常が起こっているかを求めることができ、露光動作
を評価することができる。

【００６０】また、図１０に示すような菱形のパターン
では、レチクルＲとウエハＷとの同期移動中の速度誤差
や、フォーカス状態によって、ウエハＷ上に転写される
パターンの縦幅ａや横幅ｂが変化する。したがって画像
演算部１３でこれらの幅を測定することにより、同期移
動中の速度誤差やファーカス誤差を検出できる。

【００６１】以上のような転写誤差を測定ないしは求め
ることにより、それを画像演算部１３によって評価用パ
ターン幅とスキャン速度・フォーカス位置との関係デー
タと比較し、当初設定した装置パラメータとの差分を付
加して新たなる装置パラメータとする。

【００６２】同時に露光量の制御も装置パラメータの一
つとして、露光光の光量や同期移動速度の制御により行
えばよい。これにより、露光装置のオフセット量が、簡
易的にかつ高速に測定されて好ましい露光条件が設定さ
れ、安定した線幅を得ることが可能となる。

【００６３】以上説明したように、本発明に用いる評価
用レチクルは、一般に、走査型露光装置の露光条件を検
査するためのテスト用レチクルであって、被検査走査型
露光装置の限界解像度近傍の太さの所定部分を複数有す
る所定パターンが、前記所定部分が前記レチクル上で所
定の方向に配列されたものであるということができる。
また、前記所定パターンは、テーパを有する図形であ
って該テーパの最小幅部が前記限界解像度より小さく最
大幅部が前記限界解像度より大きい図形を含むことを特
徴としてもよい。

【００６４】また、前記所定パターンは、走査方向にほ
ぼ前記レチクルの全長に渡って伸びたほぼ一様な太さの
複数の直線を含むことを特徴としてもよい。

【００６５】また、以上のような評価用レチクルを、レ
チクルステージ上に、前記所定の方向が前記被検査走査
型露光装置の走査方向にほぼ一致するように載置する工
程と、前記テスト用レチクルを介して、前記所定パター
ンを基板上に走査型露光をする工程とを備える、走査型
露光装置の露光条件の検査方法としてもよい。

【００６６】また、この検査方法によって検査された走
査型露光装置で製品パターンを走査型露光して、半導体
デバイスを製造することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、原版と基
板とを同期移動させながら基板上に転写された評価パタ
ーンの転写誤差を求め、その測定結果に基づいて走査型
露光装置の露光動作を評価するので、必ずしも多数のシ
ョットを露光することなく、高精度かつ高速に露光動作
の評価ができる。また、高精度かつ高速に露光動作を評
価して、誤差があればそれを正した上で露光して、デバ
イスを製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いるパターンの例を示す平面
図である。

【図２】本発明の実施に用いるパターンのうち、所定の
間隔で形成された複数のマークの一例を示す図である。

【図３】図１に示されるパターンを用い高い同期精度で
転写された像を露光評価用光学系により、走査方向に直
交する方向に検出した信号を示す図である。

【図４】図１に示されるパターンを用い高い同期精度で
転写された像を露光評価用光学系により、走査方向に検
出した信号を示す図である。

【図５】図１に示されるパターンを用い同期精度誤差に
より変形して転写された像を露光評価用光学系により、
走査方向に直交する方向に検出した信号を示す図であ
る。

【図６】図１に示されるパターンを用い同期精度誤差に
より変形して転写された像を露光評価用光学系により、
走査方向に検出した信号を示す図である。

【図７】走査方向に向いた直線状パターンを用い、ピッ
チング、ローリング、ヨーイング、斜行により変形等し
て転写された像の例を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態である走査型露光装置の概
略側面図である。

【図９】従来の同期精度評価方法に用いられるショット
パターンを示す図である。

【図１０】本発明の実施に用いる菱形パターンを抽出し
て示した平面図である。

【符号の説明】

１０走査型露光装置１１露光評価用光学系１２画像処理部１３画像演算部１４制御ユニットＩＵ照明光学系ＰＬ投影光学系ＲレチクルＲ１、Ｒ２、Ｒ１１評価用パターンＲＳＴレチクルステージＷウエハＳＴＧステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原版と基板とを同期移動することにより
前記原版のパターンを前記基板上に転写する走査型露光
装置の露光動作を評価する方法であって；該走査型露光
装置を用い、前記同期移動の方向に沿って評価パターン
が形成された原版と基板とを同期移動することにより該
基板上に前記評価パターンを転写し；該基板上に転写さ
れた評価パターンの転写誤差を求め；該測定結果に基づ
いて前記走査型露光装置の露光動作を評価することを特
徴とする評価方法。
【請求項２】前記評価パターンは、前記同期移動の方
向に沿って連続的に形成された直線状パターンであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】前記評価パターンは、前記同期移動の方
向に沿って所定の間隔で形成された複数のマークである
ことを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項４】前記同期移動の方向に沿って所定の間隔
で形成された複数のマークは、それぞれ楔形または菱形
に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の評
価方法。
【請求項５】前記評価パターンは、前記同期移動の方
向に沿って複数列形成されていることを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の評価方法。
【請求項６】前記基板上に形成された評価パターンの
転写誤差を、前記マスクの位置と対応させて求めること
を特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項７】原版と基板とを同期移動することにより
前記原版のパターンを前記基板上に転写する走査型露光
装置であって；前記同期移動の方向に沿って評価パター
ンが形成された原版と基板とを同期移動させて該基板上
に前記評価パターンを転写するための露光システムと；
該基板上に転写された評価パターンの転写誤差を求める
測定システムと；該測定結果に基づいて前記露光システ
ムの露光動作を評価する評価システムと；を有すること
を特徴とする走査型露光装置。
【請求項８】請求項７に記載の走査型露光装置を用い
てデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方
法。
【請求項９】前記同期移動の方向に関して前記基板上
の異なる位置に転写された評価パターンの各々の転写誤
差に基づいて前記露光動作の評価を行うことを特徴とす
る請求項１に記載の評価方法。
【請求項１０】前記同期移動の方向と直交する方向に
関して前記基板上の異なる位置に転写された評価パター
ンの各々の転写誤差に基づいて前記露光動作の評価を行
うことを特徴とする請求項５に記載の評価方法。
【請求項１１】前記露光動作の評価は、前記原版と前
記基板との同期移動中における、速度誤差、ファーカス
誤差の少なくとも１つを評価することを特徴とする請求
項１に記載の評価方法。
【請求項１２】前記露光システムは、前記原版を支持
して同期移動する原版ステージと前記基板を支持して同
期移動する基板ステージとを有し；前記評価システム
は、前記原版と前記基板との同期移動中における、前記
原版ステージと前記基板ステージの少なくとも一方のピ
ッチング、ローリング、及びヨーイングの少なくとも一
つを評価することを特徴とする請求項７に記載の走査型
露光装置。