(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系の収差量を測定する収差測定方法であって、
ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、所定の線幅からなる第１のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１のパターンの線幅とは異なる線幅からなる第２のパターンとが形成されたマスクを該投影光学系の光路中に配置する工程と、
レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとを該投影光学系により該基板のレジスト上に投影露光する工程と、
該露光された前記基板を現像する工程と、
該現像する工程により前記基板上に形成された前記第１のパターンの像と前記第２のパターンの像との位置のずれの量を測定する工程とを備えることを特徴とする収差測定方法。
【請求項２】
前記第１のパターンの像と前記第２のパターンの像との位置のずれの量に基づいて、前記投影光学系の非対称収差量を求める工程を有することを特徴とする請求項１に記載の収差測定方法。
【請求項３】
前記マスクには、前記第１のパターンのラインと前記第２のパターンのラインとが互いに平行に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の収差測定方法。
【請求項４】
前記マスクには、前記第１のパターンと前記第２のパターンとがそれぞれ枠状に形成され、かつ前記第１のパターンが前記第２のパターンの内側に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の収差測定方法。
【請求項５】
前記マスクに形成された前記第１のパターンと前記第２のパターンとは、ジグザグ模様のパターンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の収差測定方法。
【請求項６】
投影光学系の収差量を測定する収差測定方法であって、
ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、所定の線幅からなる第１のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１のパターンの線幅とは異なる線幅からなる第２のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第２のパターンと同じ線幅からなる第３のパターンとを施したマスクを、該投影光学系の光路中に配置する工程と、
レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、
前記マスク上の各パターンを該投影光学系により該基板のレジスト上に投影露光する工程と、
該露光された基板を現像する工程と、
該現像する工程により前記基板上に形成された前記第１のパターンの像と前記第２または第３のパターンの像との間の位置のずれの量を、前記第２のパターンの像と第３のパターンの像との位置に基づき補正して、測定する工程とを備えることを特徴とする収差測定方法。
【請求項７】
前記マスクには、前記第１のパターンのラインと前記第２のパターンのラインと前記第３のパターンのラインとが互いに平行に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の収差測定方法。
【請求項８】
投影光学系の収差量を測定する収差測定方法であって、
ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、第１の線幅からなる第１のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅からなる第２のパターンとを施した第１のマスクを、該投影光学系の光路中に配置する工程と、
ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、第３の線幅からなる第３のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第２の線幅からなる第４のパターンとを施した第２のマスクを、該投影光学系の光路中に配置する工程と、
レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、
前記第１のマスク上の前記第１のパターン及び前記第２のパターンと、前記第２のマスク上の前記第３のパターン及び前記第４のパターンとを該投影光学系で該基板のレジスト上にそれぞれ投影露光する工程と、
該露光された前記基板を現像する工程と、
該現像する工程により前記基板上に形成された前記第１のパターンの像と前記第３のパターンの像との間の位置のずれの量を、前記第２のパターンの像と前記第４のパターンの像との位置に基づき補正して、測定する工程とを備えることを特徴とする収差測定方法。
【請求項９】
前記第１のマスクには、前記第１のパターンのラインと前記第２のパターンのラインとが互いに平行に形成され、
前記第２のマスクには、前記第３のパターンのラインと前記第４のパターンのラインとが互いに平行に形成され、
前記第１のマスクおよび前記第２のマスクは、前記第１マスクの各パターンと、前記第２マスクの各パターンとが互いに平行になるように、前記投影光学系の光路中に配置されることを特徴とする請求項８に記載の収差測定方法。
【請求項１０】
投影光学系の収差量を測定する収差測定方法であって、
第１仮想基準線と４５度未満の角度αで交わる第１の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、第１の線幅で形成される第１のラインアンドスペースパターンと、前記第１仮想基準線と前記第１の仮想中央線とが交わる第１点から第１距離を隔てた前記第１仮想基準線上の第２点にて角度−αで交わる第２の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第１の線幅で形成される第２のラインアンドスペースパターンと、前記第２点から前記第１距離を隔てた前記第１仮想基準線上の第３点にて角度αで交わる第３の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第１の線幅で形成される第３のラインアンドスペースパターンとを含み、前記第１と第２と第３のラインアンドスペースパターンにより、ジグザグ模様を形成している第一のパターン群が施された一方のマスクを投影光学系の光路中に配置する工程と、
第２仮想基準線と４５度未満の角度−αで交わる第４の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅の第４のラインアンドスペースパターンと、前記第２仮想基準線と第４の仮想中央線とが交わる第４点から第２距離を隔てた前記第２仮想基準線上の第５点にて角度αで交わる第５の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第２の線幅で形成される第５のラインアンドスペースパターンと、前記第５点から前記第２距離を隔てた前記第２仮想基準線上の第６点にて角度−αで交わる第６の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第２の線幅で形成される第６のラインアンドスペースパターンとを含み、前記第４と第５と第６のラインアンドスペースパターンにより、ジグザグ模様を形成している第二のパターン群が施された他方のマスクを前記投影露光系の光路中に配置する工程と、
レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、
前記一方のマスク上の前記第一のパターン群と前記他方のマスク上の前記第二のパターン群とを、該投影光学系で前記レジスト上に重ねて投影露光する工程と、
該投影された基板を現像する工程と、
該現像する工程により基板上に形成された前記第一のパターン群の像と前記第二のパターン群の像との位置のずれを、モアレマークを利用して測定する工程とを備えることを特徴とする収差測定方法。
【請求項１１】
さらに、前記一方のマスクは、前記第一のパターン群とは別の位置に、前記第１仮想基準線と平行で且つ所定の距離離れた位置にある第３仮想基準線と任意の角度βで交わる第７の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、第３の線幅で形成される第７のラインアンドスペースパターンと、前記第３仮想基準線と第７の仮想中央線とが交わる第７点から第３の距離を隔てた前記第３仮想基準線上の第８点にて角度−βで交わる第８の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第３の線幅で形成される第８のラインアンドスペースパターンと、前記第８点から前記第３の距離を隔てた前記第３仮想基準線上の第９点にて角度βで交わる第９の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第３の線幅で形成される第９のラインアンドスペースパターンとを含み、前記第７と第８と第９のラインアンドスペースパターンにより、ジグザグ模様を形成している第三のパターン群を有し、
さらに、前記他方のマスクは、前記第２仮想基準線と平行で且つ所定の距離離れた位置にある第４仮想基準線に、前記第３仮想基準線に対して前記第三のパターン群を線対称にした際に形成される第四のパターン群を有し、
前記第一のパターン群の像と前記第二のパターン群の像との位置のずれを、モアレマークを利用して測定する工程が、前記第三のパターン群の像と前記第四のパターン群の像とのモアレマークで補正して測定する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の収差測定方法。
【請求項１２】
前記第１仮想基準線と前記第３仮想基準線との距離は、前記第２仮想基準線と前記第４仮想基準線との距離と等しく設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の収差測定方法。
【請求項１３】
投影光学系の収差を測定するための収差測定用のマスクにおいて、
ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、所定の線幅からなる第１のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１パターンの線幅とは異なる線幅からなる第２のパターンとを有し、
前記投影光学系の光路中にマスクを配置し、レジストが塗布された基板上に前記第１パターンと前記第２パターンとを投影露光し、前記基板上に投影露光された前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置ずれの量を測定し、当該位置ずれの量に基づいて、前記投影光学系の収差を測定する収差測定方法に用いられることを特徴とする収差測定用のマスク。
【請求項１４】
前記第１のパターンと前記第２のパターンとは、互いに平行に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の収差測定用のマスク。
【請求項１５】
前記第１のパターンと前記第２のパターンとは、それぞれ枠状に形成され、かつ前記第１のパターンは、前記第２のパターンの内側に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の収差測定用のマスク。
【請求項１６】
前記第１のパターンと前記第２のパターンとは、ジグザグ模様のパターンであることを特徴とする請求項１３に記載の収差測定用のマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は投影光学系の収差の測定に関し、特に半導体素子や液晶表示素子等の製造に用いられる投影型露光装置の投影光学系の収差の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等の回路パターンは集積度が上がるにつれて年々微細化が進み、このパターンを解像する投影型露光装置も微細化に対応する必要があり、露光波長も３６５ｎｍから２４８ｎｍと短波長化された露光装置が必要になってきた。それに伴いこれら露光装置の投影光学系の諸収差もかなり微少なものにすることが要求されるようになった。
【０００３】
従来投影レンズの非対称収差（投影レンズのコマ収差と投影レンズの機械的な中心と光軸との偏心によるコマ収差とを含む）の測定は、投影レンズを投影露光装置に配置した状態で、レチクル上の光透過部に遮光パターンを設け、レジストを塗布した基板に転写し、転写されたパターンのレジスト像の非対称量を電子顕微鏡等を用いて検査するようになされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レジスト像の非対称量の検査には０．００５μｍ程度の分解能を有する計測装置が必要であり、それに見合う能力を持つものは最新型の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のみである。ろころが、ＳＥＭの分解能は電子光学系の光軸合わせや内部のガス圧力すなわち真空度等により変化し、作業者の個人差や装置の状態等により分解能に差が生じるという問題があり、それら分解能差により、計測される収差量に大きな影響を及ぼすことになる。
【０００５】
したがって本発明は、複雑な顕微鏡を用いずに、高速、且つ高精度に投影光学系の収差量を計測することを目的とする。
【０００６】
【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に記載された収差測定方法は、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、所定の線幅からなる第１のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１のパターンの線幅とは異なる線幅からなる第２のパターンとが形成されたマスクを該投影光学系の光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、前記第１のパターンと前記第２のパターンとを該投影光学系により該基板のレジスト上に投影露光する工程と、該露光された前記基板を現像する工程と、該現像する工程により前記基板上に形成された前記第１のパターンの像と前記第２のパターンの像との位置のずれの量を測定する工程とを備える。
【０００９】
このようにすると、基板上に形成された第１のパターンの像と前記第２のパターンの像との位置のずれの量に基づいて、収差を測定することができる。
【００１０】
また、請求項６に記載された収差測定方法は、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、所定の線幅からなる第１のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１のパターンの線幅とは異なる線幅からなる第２のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第２のパターンと同じ線幅からなる第３のパターンとを施したマスクを、該投影光学系の光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、前記マスク上の各パターンを該投影光学系により該基板のレジスト上に投影露光する工程と、該露光された基板を現像する工程と、該現像する工程により前記基板上に形成された前記第１のパターンの像と前記第２または第３のパターンの像との間の位置のずれの量を、前記第２のパターンの像と第３のパターンの像との位置に基づき補正して、測定する工程とを備える。
【００１１】
このように構成すると、第２と第３のパターンを基準にして、収差を知るために測定する像の位置ずれを補正できる。
【００１３】
また、請求項８に記載された収差測定方法は、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、第１の線幅からなる第１のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅からなる第２のパターンとを施した第１のマスクを、該投影光学系の光路中に配置する工程と、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、第３の線幅からなる第３のパターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第２の線幅からなる第４のパターンとを施した第２のマスクを、該投影光学系の光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、前記第１のマスク上の前記第１のパターン及び前記第２のパターンと、前記第２のマスク上の前記第３のパターン及び前記第４のパターンとを該投影光学系で該基板のレジスト上にそれぞれ投影露光する工程と、該露光された前記基板を現像する工程と、該現像する工程により前記基板上に形成された前記第１のパターンの像と前記第３のパターンの像との間の位置のずれの量を、前記第２のパターンの像と前記第４のパターンの像との位置に基づき補正して、測定する工程とを備える。
【００１４】
このように構成すると、第２と第４のパターンの像を、収差測定用の第１と第３のパターンの像の位置ズレ量の補正に用いることができる。
【００１６】
また、請求項１０に記載された収差測定方法は、第１仮想基準線と４５度未満の角度αで交わる第１の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、第１の線幅で形成される第１のラインアンドスペースパターンと、前記第１仮想基準線と前記第１の仮想中央線とが交わる第１点から第１距離を隔てた前記第１仮想基準線上の第２点にて角度−αで交わる第２の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第１の線幅で形成される第２のラインアンドスペースパターンと、前記第２点から前記第１距離を隔てた前記第１仮想基準線上の第３点にて角度αで交わる第３の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第１の線幅で形成される第３のラインアンドスペースパターンとを含み、前記第１と第２と第３のラインアンドスペースパターンにより、ジグザグ模様を形成している第一のパターン群が施された一方のマスクを投影光学系の光路中に配置する工程と、第２仮想基準線と４５度未満の角度−αで交わる第４の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第１の線幅とは異なる第２の線幅の第４のラインアンドスペースパターンと、前記第２仮想基準線と第４の仮想中央線とが交わる第４点から第２距離を隔てた前記第２仮想基準線上の第５点にて角度αで交わる第５の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第２の線幅で形成される第５のラインアンドスペースパターンと、前記第５点から前記第２距離を隔てた前記第２仮想基準線上の第６点にて角度−αで交わる第６の仮想中央線に対して各ラインが平行に配された、前記第２の線幅で形成される第６のラインアンドスペースパターンとを含み、前記第４と第５と第６のラインアンドスペースパターンにより、ジグザグ模様を形成している第二のパターン群が施された他方のマスクを前記投影露光系の光路中に配置する工程と、レジストが塗布された基板を該投影光学系の投影位置に配置する工程と、前記一方のマスク上の前記第一のパターン群と前記他方のマスク上の前記第二のパターン群とを、該投影光学系で前記レジスト上に重ねて投影露光する工程と、該投影された基板を現像する工程と、該現像する工程により基板上に形成された前記第一のパターン群の像と前記第二のパターン群の像との位置のずれを、モアレマークを利用して測定する工程とを備える。
【００１７】
このように構成すると、第１のパターン群の像と第２のパターン群の像とがジグザグパターンであるので、複雑な顕微鏡を用いることなく、モアレマークを利用して各像間の位置ずれを拡大して正確に測定できる。
【００２１】
また、請求項１３に記載された収差測定用のマスクは、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、所定の線幅からなる第１パターンと、ラインアンドスペースパターンと孤立線パターンのいずれかを含み、前記第１パターンの線幅とは異なる線幅からなる第２パターンとを有し、前記投影光学系の光路中にマスクを配置し、レジストが塗布された基板上に前記第１パターンと前記第２パターンとを投影露光し、前記基板上に投影露光された前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置ずれの量を測定し、当該位置ずれの量に基づいて、前記投影光学系の収差を測定する収差測定方法に用いられる。
【００２２】
このように構成すると、投影光学系の収差量を測定する方法に用いることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１３〜図１６を参照して、本発明の原理と本発明の実施に適する装置の説明をする。
【００３０】
図１３はフォトマスク上のパターン及びパターンの空間像強度分布の例を示す図である。この（ａ）は、レチクル（マスク）パターンとしてガラス基板（石英）等のレチクル上の光透過部に、ある幅のクロム線でなる遮光部を５本描いた暗線パターン（ポジパターンと呼ぶ）の平面図を示している。なおレチクルパターンとしては、ガラス基板上にクロム等で遮光部を形成し、ある幅でクロムを剥離したガラス線でなる光透過部を５本描いた明線パターン（ネガパターンと呼ぶ）も含みラインアンドスペースパターンと言う。
【００３１】
ここで一般的に、ラインアンドスペースパターンとは、所定の線幅を有する遮光部分である、複数のお互いに平行な直線の線分（ライン）と、それらラインを所定の幅の非遮光部分である間隔（スペース）で隔てるパターン、と定義できる。通常は、ラインの幅と非遮光部分の間隔はほぼ同一に形成する。これはポジパターンであり、ネガパターンは前記ポジパターンの遮光部分と非遮光部分とを入れ替えたパターンをいう。単にラインアンドスペースパターンと言うときは、ポジとネガの両方を含むものとする。
【００３２】
（ｂ）は、例えばフォトマスク上で１．７５μｍの遮光パターンのフォトマスク上での強度分布であるとする。このパターンを投影レンズの開口数（ＮＡ）が０．６０で、照明光学系のコヒーレンシー（σ値）が０．３６である露光装置を用いて、波長３６５ｎｍ（ｉ線）の光束で被転写物上に投影した場合の、理想的な空間像強度分布は図１３の（ｃ）のようになり、理想的な強度分布（（ｂ）に示した）と実際の強度分布を重ねて示している。これは収差がゼロの場合である。
【００３３】
また、投影レンズに例えばコマ収差量がｘμｍあるとした場合には（ｄ）のようになり、マスク上の強度分布に対して、被転写物上に投影した場合の空間像強度は位置ズレ（ΔＸ）を起こしていることが分かる。ここで図１３は、実際の空間像強度分布の図ではなく、説明用の図である。
【００３４】
図１４の（ａ）は、投影レンズに例えばコマ収差量が０．６μｍとした場合の、被転写物上のパターンサイズを変えたときの被転写物の結像位置を示した図である。この図から分かるように、同一コマ収差量でも被転写物のパターンサイズが変わると結像位置が異なることが分かる。
【００３５】
図１４の（ｂ）は、投影レンズに例えば被転写物のパターンサイズを０．３５μｍ（パターンＡ）と０．７０μｍ（パターンＢ）でコマ収差量を変えたときの結像位置を示した図である。この図は、結像位置ズレ量を種々の既知のコマ収差について（例えば０．２、０．４、０．６、０．８のように）測定しプロットすれば得られる。例えば図１４の（ａ）は収差０．６の場合の結像位置ズレ量を示す図であるが、これからパターン線幅が０．３５と０．７の場合の結像位置ズレ量を読みとると、それぞれ０．１２と０．０７である。このようにして、各収差量について作成したパターン線幅−結像位置ズレ量図から読みとった結像位置ズレ量を、収差量−結像位置ズレ量図上にプロットすると図１４（ｂ）が得られる。
【００３６】
この図から分かることは、コマ収差量が大きくなると、パターンＡとパターンＢの結像位置のズレ量がそれぞれ大きくなることが分かる。更にパターンＡとパターンＢの結像位置ズレ量の差が大きくなることが分かる。つまり各パターンのズレ量の絶対値が計測できなくても、パターンＡとパターンＢを組み合わせ、両者の結像位置のズレ量の差を計測することにより、コマ収差量を求めることができる。
【００３７】
パターンＡとＢは同一線幅でも良いが、そのときはどちらかのパターンに、特公昭６２−５０８１１に詳細に説明されているような位相シフトパターンを設けると良い。
【００３８】
本発明は、このような結像位置のズレ量、或いはラインの性質（幅、孤立線か複数線か）による結像位置のズレ量の差を利用して収差を測定する。
【００３９】
本発明で用いる、マスク上に施すパターンの組み合わせの一例を後で説明する図１に示す。図１の（ａ）は図１４のパターンＡ、（ｂ）はパターンＢに相当する。（ｃ）はマスク上の（ａ）のパターンと（ｂ）のパターンを、感光基板上に重ねて露光し現像した場合の像の例を示す。これはいわゆるモアレマークであり、後で説明するようにこれを利用すると、各パターンの像のズレ量の差が精度良く計測できる。
【００４０】
図１５は、モアレの原理を説明する図である。本図の（ａ）の実線で描かれた水平方向に延びるジグザグパターンはここでは主尺と呼び、主尺と水平方向の線に対して線対称の破線のジグザグパターンはここでは副尺と呼ぶことにする。これらのパターンは水平方向に対して４５度より小さい角度γまたは−γで傾斜した一定の幅を持った３本の線分であるラインがその端部でシリーズに結合して１本のジグザグパターンを形成しているものである。本図は、１本のジグザグパターンであるから、孤立線パターンの場合を示している。
【００４１】
これらの主尺と副尺を別々のマスクに施し、これらを感光基板上に重ねて投影露光して得たレジスト像が（ｂ）あるいは（ｃ）である。これらの図で、主尺と副尺のパターンにより遮光されたレジスト部分は菱形部分Ｒで示すようなレジスト像として残る。
【００４２】
図１５の（ｂ）は、主尺と副尺が位置ずれ無しに理想的に重ね合わされた場合のレジスト像であり、（ｃ）は主尺の像が副尺の像よりも僅かに下方にずれた場合の像である。（ｂ）では、形成された３つの菱形像の水平方向の間隔、ＬａとＬｂが等しいが、（ｃ）では主尺の僅かなずれがＬａとＬｂの大きな差となって表れている。ジグザグの水平からの傾斜角γまたは−γが、ライン幅との関係で菱形を形成できる範囲で小さければ小さい程、同じ主尺のずれ量に対して、ＬａとＬｂの差は拡大される。
【００４３】
図１５では、主尺と副尺は同一の幅であるので、収差によるズレ量は同一であるはずであり、投影の際の位置決めを正確に行えば（ｂ）のような像が得られるはずである。したがって、（ｃ）のようなレジスト像のズレはそのまま主尺と副尺パターンの位置決め誤差と見ることができる。
【００４４】
ここで、主尺と副尺の（ｂ）に示すような理想的な位置からのズレ量を、（ｃ）に示すようにｙとすれば、ｙ＝（（Ｌａ−Ｌｂ）／４）ｔａｎγの式が成り立つ。このようにして、Ｌａ、Ｌｂが分かればｙを求めることができる。
【００４５】
図１６は、本発明の収差測定方法を実施するのに適する露光装置の構成を示す概略図である。光源ＬＰから照明光束は、詳細には図示しない光学部材を含む照明光学系ＩＬによって所定の光束に整形され、マスクＭＳ上に照射される。
【００４６】
照明光学系ＩＬの中には、水銀ランプＬＰ、楕円鏡ＥＭ、ミラーＭ１、フライアイレンズＦＬ、可変開口絞りＳ１、レンズ系Ｌ１、ミラーＭ２及びコンデンサーレンズＣＬ、マスクＭＳ、投影レンズＯＬ、ウエハＷＦを載せるステージＳＴが、以上の順に投影レンズＯＬの光軸に沿って配置されている。
【００４７】
ランプＬＰからの照明光（ｉ線等）をほぼ均一な強度分布に形成すると共に、この均一な照明光を微細パターンを有するマスクに照射するように構成されている（水銀ランプの代わりにＥＸ(ＫｒＦ)レーザ等であってもよい）。
【００４８】
可変開口絞りＳ１は、照明系ＩＬ中のマスクパターンに対するフーリエ変換面（以下照明系の瞳面と称す）、すなわちフライアイレンズＦＬの射出面（マスク側焦点面）近傍に配置されており、照明系ＩＬの開口数を変化することが可能となっている。
【００４９】
光軸に直交して配されているマスクＭＳを透過した光束は、投影レンズＯＬを介して、光軸に直交する平面上の２方向Ｘ、Ｙ方向に、図示しないＸ、Ｙ駆動用のモータによって移動可能なステージＳＴ上に載せられたウェハＷＦ表面のレジスト上にマスクＭＳ上のパターン像を投影露光する。ステージＳＴのＸ、Ｙ方向の変位は図示しない干渉計により計測する。
【００５０】
さらに、ウエハＷＦ上に形成されたレジストの像を検出するために、投影レンズＯＬの光軸とは異なる光軸を有する画像処理方式の観察光学系Ｆ（例えば、明視野結像式のアライメント光学系）又は、投影レンズＯＬ内を光が通過する観察光学系ＬＸ，ＬＹ（例えば、暗視野結像方式のアライメント光学系）が設けてある。
【００５１】
観察光学系Ｆ及びＬＸ，ＬＹにはあらかじめ図示しない演算部を用意して、図１４の（ｂ）に示す様なパターンＡとパターンＢの非対称収差量に対する位置ズレ量の関係を求めて記憶させてある。パターンＡ及びパターンＢを露光し両者の相対的な位置ズレ量を観察光学系Ｆ又はＬＸ，ＬＹで求め、相対的な位置ズレ量から投影レンズの非対称収差量を求める。この様な検査・計測は、投影視野内の複数箇所について行い、図示しないディスプレー等を用意し図示しないベクトルマップを表示させるとよい。
【００５２】
計測用のパターン形状は、前記観察光学系Ｆ又はＬＸ，ＬＹ用のみならず一般に市販されている重ね合わせ測定機で計測できるような形状でも構わない。
【００５３】
図３に、パターン像の位置ずれの補正方法に用いる、基準パターンを含むマスクを概念的に示す。図３では、モアレマークを利用した場合を示しているが、これに限らず例えば後で説明するバーニヤを利用する場合であってもよい。
【００５４】
図３において、１００はマスク、１０１と１０４はマスク１００上に施された２つのマーク群を示している。一方のマーク群１０１内には基準パターン１０２が上半分に、比較パターン１０３が下半分に並べて施されている。他方のマーク群１０４内には基準パターン１０５が上半分に、比較パターン１０６が下半分に並べて施されている。
【００５５】
これらのマーク群１０１と１０４とが配置されたマスク１００を、投影光学系に配置し、ステージ上に載置された感光基板に該投影光学系により、マーク群１０１と１０４とが重なり合うように重ねて投影露光する。この露光された基板を現像することにより、基板上に重なり合った部分のレジスト像が残る。基準パターンと比較パターンのレジスト像を測定することによりずれ量を求める。
【００５６】
ここでは、２つのマーク群１０１と１０４を１枚のマスク１００上に施したが、各々別々の２枚のマスクに形成してもよい。その場合は、それら２枚のマスクを収差を測定したい投影光学系に交互に配置し、ステージ上に載置された１枚の感光基板に該投影光学系により、マーク群１０１と１０４とが重なり合うように重ねて投影露光する。以下は１枚のマスク１００を用いる場合と同様にそのレジスト像を観察し、図１５または図１６を参照して説明したように、比較パターンのずれ量から基準パターンのずれ量を差し引くことにより重ね合わせ時に生じたずれ量を補正でき、正確なずれ量が求められる。
【００５７】
図４は、図３の本発明に係るマスク１００に施すパターンの第１の実施の形態を示す。図４において、（ａ）と（ｃ）は、基準パターン、（ｂ）と（ｄ）は、比較パターンを示す。
【００５８】
先ず図４の（ｂ）においては、水平に引いた仮想基準線ＬＡ０と４５度未満の角度α（この図では３０度）で交わる第１の仮想中央線ＬＡ１に対して、線幅ＷＡの５本のラインで形成される第１のラインアンドスペースパターンＬＳ１が、ラインアンドスペースパターンＬＳ１の中央のラインの中心線が仮想中央線ＬＡ１に一致するように形成されている。ここでは、表示の便のため、ラインアンドスペースパターンＬＳ１の左下部分は図示を省略してある。以下も同様に、ラインアンドスペースパターンは、一部または全てを省略して、その仮想中央線のみを示してある。
【００５９】
次に、仮想基準線ＬＡ０と第１の仮想中央線ＬＡ１との交点ＸＡから所定の距離ＬＮ１を隔てた仮想基準線ＬＡ０上の点ＹＡにて角度−αで交わる第２の仮想中央線ＬＡ２に対して、線幅ＷＡのラインで形成される第２のラインアンドスペースパターンＬＳ２が、ラインアンドスペースパターンＬＳ２の中央のラインの中心線が仮想中央線ＬＡ２に一致するように形成されている。
【００６０】
ここで距離ＬＮ１は、ラインアンドスペースパターンＬＳ１とＬＳ２の一番下のラインの交差部が仮想基準線ＬＡ０よりも上にあるように決める。後で説明する距離ＬＮ２、ＬＮ３も同様に、２つのラインアンドスペースパターンを構成するライン同士の交差部が仮想基準線ＬＢ０、ＬＣ０、ＬＤ０の片側にあるように決める。
【００６１】
同様にして、交点ＹＡから交点ＸＡとは反対の方向に距離ＬＮ１を隔てた仮想基準線Ａ上の点ＺＡにて角度αで交わる第３の仮想中央線ＬＡ３に対して、線幅ＷＡのラインで形成される第３のラインアンドスペースパターンＬＳ３が、ラインアンドスペースパターンＬＳ３の中央のラインの中心線が仮想中央線ＬＡ３に一致するように形成されている。このようにして、第１と第２と第３のラインアンドスペースパターン、ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３がジグザグ模様を形成しており、このジグザグ模様を、第一群のラインアンドスペースパターンと呼ぶ。このラインアンドスペースパターンが、図３のマーク群１０１内の比較パターン１０３に相当する。
【００６２】
次に図４の（ｄ）においては、第一群のラインアンドスペースパターンと同様なパターンである、図３のマーク群１０４内の比較パターン１０６に相当する第二群のラインアンドスペースパターンを示す。
【００６３】
第一群のラインアンドスペースパターンと異なるのは、ライン幅がＷＡと異なるＷＢである点である。また、仮想基準線ＬＡ０に対応する仮想基準線はＬＢ０、第１の仮想中央線ＬＡ１に対応するのは第４の仮想中央線ＬＢ１、線幅ＷＡラインで形成される第１のラインアンドスペースパターンＬＳ１に対応するのは線幅ＷＢのラインで形成される第４のラインアンドスペースパターンＬＳ４、同じくラインアンドスペースパターンＬＳ２にＬＳ５が、ＬＳ３にＬＳ６が、点ＸＡにＸＢが、ＹＡにＹＢが、ＺＡにＺＢが、距離ＬＮ１にＬＮ２が対応する。
【００６４】
また、中央線ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３は基準線ＬＢ０と、それぞれ−α、α、−αの角度で交差している。
【００６５】
ＬＮ１とＬＮ２は、等しくするのが好ましいが異なってもよい。
【００６６】
以上、図１のパターン１０３と１０６に相当する、像のズレ量の比較対象になるラインアンドスペースパターンを説明したが、次に基準のパターンを説明する。
【００６７】
前記一方のマーク群内で、第一群のラインアンドスペースパターンとは別の位置に、基準のラインアンドスペースパターンである第三群のラインアンドスペースパターンをマスク上に施す。これはラインアンドスペースパターンＬＳ７、ＬＳ８、ＬＳ９からなる。この第三群のラインアンドスペースパターンは、第一群のラインアンドスペースパターンと同様に形成する。ただし、ライン幅はＷＣ、仮想基準線ＬＡ０に対応する仮想基準線はＬＣ０、第１の仮想中央線ＬＡ１に対応するのは第７の仮想中央線ＬＣ１、第１のラインアンドスペースパターンＬＳ１に対応するのは第７のラインアンドスペースパターンＬＳ７、同じくラインアンドスペースパターンＬＳ２にＬＳ８が、ＬＳ３にＬＳ９が、点ＸＡにＸＣが、ＹＡにＹＣが、ＺＡにＺＣが、距離ＬＮ１にＬＮ３が対応する。
【００６８】
第三群のラインアンドスペースパターンは、第一群または第二群のラインアンドスペースパターンと全く合同な形状であってもよい。
【００６９】
次に、前記他方のマーク群内の基準パターンである第四群のラインアンドスペースパターンを説明する。
【００７０】
先ず、前記仮想基準線ＬＢ０と平行で、距離ＬＮ１２の位置に仮想基準線ＬＤ０をとる。そして、第三群のラインアンドスペースパターンと仮想基準線ＬＣ０に対して線対称な一群のラインアンドスペースパターンを仮想基準線ＬＤ０に仮想基準線ＬＣ０が一致するように施して、第四群のラインアンドスペースパターンとする。
【００７１】
ここで、図４ではαとβは、正の角度で描いてあるが、それぞれ負の角度であってもよい。また、距離ＬＮ１１とＬＮ１２とは等しくするのが好ましいが、異なってもよい。異なる場合は、パターン像のずれ差をＬＮ１１とＬＮ１２の差分だけ補正すればよい。
【００７２】
このようにして、第一群のラインアンドスペースパターンを図３のパターン１０３、第三群のラインアンドスペースパターンをパターン１０２として施して、マーク群１０１を形成する。第二群のラインアンドスペースパターンを図３のパターン１０６、第四群のラインアンドスペースパターンをパターン１０５として施して、マーク群１０４を形成する。
【００７３】
このように形成されたマスク上のパターンを、収差を測定したい投影光学系により、次のようにレジストを塗布した感光基板上に重ね合わせ投影し露光する。
【００７４】
まず、距離ＬＮ１１とＬＮ１２とが等しくなるように両マーク群を施して、マスクを製作する。これらのマーク群は、仮想基準線ＬＣ０とＬＤ０とが平行又は同一線上に乗るように施される。
【００７５】
２つのマーク群を重ね合わせて投影露光したとき、理想的に基準パターンの仮想基準線ＬＣ０とＬＤ０が一致し、且つ点ＹＣとＹＤが一致するように露光された場合は、比較すべきパターン、図４の（ｂ）と（ｄ）のパターン像のズレ量の差がそのまま、ラインの幅の違いによるズレ量の差となる。
【００７６】
基準パターンの仮想基準線ＬＣ０とＬＤ０がずれて露光された場合は、それら基準パターンのモアレマークが、図１５の（ｃ）のようにずれるので、マスク同士のズレ量が分かり、それにより比較すべきパターン、図４の（ｂ）と（ｄ）とのズレ量を補正すれば、ラインの幅の違いによるズレ量の差が求められる。
【００７７】
基準パターンが複数例えば５本の暗線からなるラインアンドスペースパターンの場合は、両端のラインを除いた中央の例えば３本のラインの像を観察すれば正確な測定ができる。
【００７８】
距離ＬＮ１１とＬＮ１２が異なる場合は、その差分だけさらに補正してやればよい。
【００７９】
また、仮想基準線ＬＡ０とＬＣ０とを同一直線として、ＬＢ０とＬＤ０とを同一直線として形成してもよい。その場合は図３において、基準パターン１０２と比較パターン１０３が横並びになり、基準パターン１０５と比較パターン１０６が横並びになることになる。このようにすると、距離ＬＮ１１とＬＮ１２とは０で必ず等しくなり、都合がよい。
【００８０】
図５〜図７は、図３を参照して説明した基準パターンあるいは比較パターンに好適なパターンの例をまとめて示すものである。
【００８１】
図５には、同一ライン幅のラインからなるパターン同士の組み合わせを示す。（ａ）は、同一ライン幅を有する主尺のラインアンドスペースのジグザグパターン１２１と、それと同様なしかし線対称に形成された副尺のラインアンドスペースパターン１２２とを重ねた場合である。これは、図４を参照して説明した図４の（ａ）と（ｃ）と同じものである。
【００８２】
図５の（ｂ）は、同一ライン幅を有する主尺の孤立ラインのジグザグパターン１２３と、それと同様なしかし線対称に形成された副尺の孤立ライン１２４とを重ねた場合である。これは、図４の（ａ）と（ｃ）の仮想中央線に沿ったそれぞれの中央のラインを取り出したものに相当する。これら図５の（ａ）、（ｂ）は、同一ライン幅であるので、図３の基準のパターン１０２、１０５として利用できる。
【００８３】
図６には、お互いに異なったライン幅のラインからなるパターン同士の組み合わせを示す。（ａ）は、太いライン幅の主尺のラインアンドスペースのジグザグパターン１２５と、それと線対称に形成された細いライン幅の副尺のラインアンドスペースパターン１２６とを重ねた場合である。これは、太さの関係は逆になるが、図４の（ｂ）と（ｄ）に相当する。
【００８４】
図６の（ｂ）は、ラインの幅は同一であるが、ラインアンドスペースパターン１２７と、その中央のラインと線対称に形成された孤立ラインのジグザグパターン１２８とを重ねた場合である。これは、図４の（ａ）と、（ｃ）の５本のラインのうち例えば仮想中央線に沿ったラインを取り出したものに相当する。
【００８５】
図６の（ｃ）は、太いライン幅を有する主尺の孤立ラインのジグザグパターン１２９と、それと同様なしかし線対称に形成された細いライン幅の副尺の孤立ライン１３０とを重ねた場合である。これは、太さの関係は逆になるが、図４の（ｂ）と（ｄ）の仮想中央線に沿った中央のラインを取り出したものに相当する。
【００８６】
以上のように、図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ライン幅が異なるパターンの組み合わせであり、または孤立ラインとラインアンドスペースパターンとの組み合わせであるので、収差に対するレジスト像のずれ量が異なることから、収差の測定に用いることができる。
【００８７】
図７は、本発明の第２の実施の形態であるバーニア法に用いるパターンを示している。先ず主尺１５１が５本の細いラインから形成され、副尺１５２が５本の太いラインから形成されている。この例では、副尺の太いライン４本分が５等分され細いラインの主尺を構成している。これは分かり易くするために、主尺と副尺の線幅を大きく違えて示したものであり、実際には主尺と副尺の線幅は僅かに違うだけである。例えば主尺を０．７μｍのラインアンドスペースパターンとし、副尺を０．７２μｍのラインアンドスペースパターンとする。差を小さくすればそれだけ読みとりは細かくなるが精度は上がる。
【００８８】
以上の主尺と副尺のパターンを各ラインが平行に重なるように重ね合わせて、形成したレジスト像のバーニアが１５３である。バーニアの一番太いレジストラインの位置を知れば、主尺と副尺のパターン像のずれが分かるのは、通常のバーニア法の場合と同様である。図７は、ずれのない場合であり、太いラインは中央にある。
【００８９】
またラインアンドスペースパターンの両端部のラインのレジスト像は、幅が変化するので、中央のライン、例えば５０本のラインからなるラインアンドスペースパターンを用意し、そのレジスト像の内中央付近の３０〜４０本を観察すれば、ライン幅（太さ）の変化の無いライン同士のズレが分かる。
【００９０】
以上説明した主尺と副尺は、基準パターンとして利用できる。なぜなら、例えば線幅０．７μｍのラインアンドスペースパターンと、線幅０．７２μｍのラインアンドスペースパターンのレジスト像の位置ズレの差は、図１４を参照すれば分かるようにほとんどゼロである。したがって、バーニヤにより知ることのできる位置ずれは、主尺パターンと副尺パターンの設定位置のずれということになり、これを補正に用いることができる。
【００９１】
次に、ほぼ同一ライン幅の主尺と副尺の一方に位相シフターを用いることによりライン幅差のあるパターンを重ね合わせるのと同一の効果が得られる。すなわち線幅０．７２μｍの副尺に位相シフターを用いると、空間像はライン線幅が０．７μｍと０．３１μｍのラインアンドスペースパターンを重ね合わせたのと同様になり大きな位置ずれを生じ、一方レジスト像は元の僅かに線幅の異なる主尺と副尺の像となるので、やはりバーニヤ法によりレジスト像の位置ずれを知ることができる。
【００９２】
また、一方に位相シフターを用いた主尺と副尺のパターン１５１、１５２を、図３のパターン１０３、１０６として用いて、基準パターン１０２、１０５として図５の（ａ）や（ｂ）のようなパターンを、その仮想基準線が主尺と副尺のラインと平行になるように設定して用いてもよい。
【００９３】
図８〜図１２は、基準パターンを必要としない比較パターンの例を示す。
【００９４】
図８は、本発明の第３の実施の形態である、１のマスク上に施したラインアンドスペースパターンを示す。先ず、所定の長さで太さ０．７０μｍの５本の暗線からなるラインアンドスペースパターンのブロックをラインの長さ方向に４つ並べて第１組のラインアンドスペースパターンとし、その第１組と同一のラインアンドスペースパターンのブロックの組である第２組のラインアンドスペースパターンをラインのピッチ方向に適当な間隔を開けて施し、次に第１組と第２組のラインアンドスペースパターンの前記間隔内に、第１組と第２組のラインアンドスペースパターンから等距離に、前記所定の長さと同じ長さで太さ０．３５μｍの５本の暗線からなるラインアンドスペースパターンのブロックを長さ方向に４つ並べて第３組のラインアンドスペースパターンとして施す。このような組のラインアンドスペースパターンをここではＬＳＡ（ＬＡＳＥＲ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）マークと呼ぶ。これは、暗視野結像式のアライメント光学系であり、ステッパー（縮小投影露光装置）に組み込まれているアライメントセンサーの１つである。また、ＬＳＡ（ＡＭＳ）マークは、通常は４μｍ角のパターンとする。
【００９５】
このようなＬＳＡマークの組み合わせを用いて、それらのレジスト像について、第１組と第３組、第２組と第３組、それぞれの間隔を測定すれば、太さ０．７０μｍと０．３５μｍのラインアンドスペースパターンの像の相対的な移動量の差を知ることができる。この場合、第１組と第３組の組み合わせだけ、あるいは第２組と第３組の組み合わせだけで、その間隔を測定して相対的な移動量の差を知ることもできるし、両方を測定して平均することによりさらに正確な値を求めることもできる。ＬＳＡマークの位置の測定は、以下図１０と図１１を参照して説明するようにして行うことができる。
【００９６】
図１０は、ＬＳＡマークと照射光の関係を示している。この実施例では、ＬＳＡマークのブロックの並び方向のピッチをＰ＝８μｍ、同方向のマーク長さ４μｍ、ライン幅０．７μｍの暗線５本からなるラインアンドスペースパターンのブロックが５個並んでいる。
【００９７】
同じくライン幅０．３５μｍのラインアンドスペースパターンのブロックがラインのピッチ方向に２０μｍ離して、０．７５μｍのラインアンドスペースパターンと平行にやはり５個施されている。ここで、図１０の（ａ）は、マークの側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【００９８】
これらのマークに波長λ（例えば６３２．８ｎｍ）の光を照射すると、回折光が発生する。その回折光が発生する方向の回折角θは、ｎを次数として、
Ｐｓｉｎθ＝ｎλ
の式を満たすことが知られている。さらに回折光の発生する方向は、図１０においてブロックのピッチＰの方向となる。図においては、左右に回折角θの方向の、＋１次光２０１と−１次光２０２が発生する。この回折光を、図１１を参照して以下説明するように受光し、ステッパーステージの干渉計から位置を求めることができる。
【００９９】
即ち、隣同士のブロック間の回折光の回折効率により光の強度にピークが出る。ブロック中の真ん中のライン同士によるピークが高い。ピーク同士の距離を測定すれば、元の２０μｍの距離がどれだけずれたかが分かる。
【０１００】
図１１において、レチクル３０１の下方に配置された投影レンズ系３０２と、その結像位置にウエハ３０４を載置するステージ３０３が、投影露光装置の一部を構成している。ウエハ３０４上のレジストには、レチクル３０１に施されたＬＳＡマークの像３０５が形成されている。投影レンズ系の横上方にはレーザー３０６が設けられ、レーザービームを投影レンズ系に向けて照射する。そのレーザービームは、ビームスプリッター３０７を透過してミラー３０８に入射し、投影レンズ系３０２に入射し、ここで屈折されＬＳＡマーク３０５にほぼ垂直に照射される。図１０を参照して説明したように、ＬＳＡマークで回折光が発生するが、その回折光は再び投影レンズ系３０２を通り、ミラー３０８を経てビームスプリッター３０８に到る。ここで反射された回折光は、その光路中に配された回折光受光部３０９に入射し検知される。ここで光電変換された信号は演算器３１０に送られ、またステージ干渉計受光部３１１で受光された干渉系同期信号は、やはり演算器３１０に送られ、両信号が合わせて演算処理され、その処理結果に基づき、ＬＳＡマークの像の位置が正確に測定される。
【０１０１】
ＬＳＡマークを構成するブロックは、図１０では５個の場合を示しているが、２個以上であればよい。但し、７個以上が好ましい。回折効率が上がるからである。ＬＳＡマークを用いる場合は、太さの異なるラインアンドスペースパターン（図１０では０．７μｍと０．３５μｍ）からなるブロックの距離（図１０では２０μｍ）が正確に把握できれば、基準になる同一ライン幅のパターンを準備する必要はない。
【０１０２】
図８に示すようなパターンを用いる場合は、以上詳述したものとは別のアライメントセンサーや測定器、例えば、ＦＩＡ、重ね合わせ測定器等でも測定が可能である。
【０１０３】
図９には、図８のパターンの変形型を示す。これは、図８の各ブロックのラインが伸びて連続したラインアンドスペースパターンである。このパターンは特にＦＩＡによる測定に適している。画像処理をする場合は回折効率は不要だからである。
【０１０４】
図１２は、本発明の第４の実施の形態であるボックスパターンの例を示す。（ａ）は、５本の太い暗線のラインアンドスペースパターンを各辺に配した正方形の外枠と、これと同心に同様に配された５本の細い暗線のラインアンドスペースパターンからなる正方形の内枠とが各辺が平行に配置され構成された、いわゆるボックスパターンである。ラインの太さに差があるので、外枠と内枠のレジスト像の移動量が異なり、枠同士が偏心する。その偏心量を測定すればよい。また（ｂ）は、１本の太い暗線の孤立線パターンを各辺とした正方形の外枠と、これと同心に同様に配された１本の細い暗線の孤立線パターンからなる正方形の内枠とが各辺が平行に配され構成された、これもボックスパターンである。ラインの太さに差があるので、外枠と内枠のレジスト像の移動量が異なり、枠同士が偏心する。その偏心量を測定すればよい。また太いラインのパターンを内枠としてもよい。
【０１０５】
この場合も、外枠と内枠とを正確に同心に形成するか、あるいは両者の位置関係を正確に把握すればよく、マスク上に形成した別々のパターンを重ね合わせて露光する必要がないので、基準パターンは不要である。外枠と内枠とが正確に同心に形成できなかった場合は、その偏心量を把握しておき、測定されたズレ量をそれにより補正すればよい。
【０１０６】
以上、図面にはポジパターンを示して説明したが、すべてネガパターンの場合にも当てはまる。
【０１０７】
計測用のパターンは、図に示すものに限らず所定の一定方向に延びたラインアンドスペースパターンであればよい。さらにラインの数は１本でも複数本でもかまわないが、特に３本以上の場合は、パターンのピッチ方向の両端のラインを除いた残りのライン位置を計測するのが望ましい。これは、照明光束の回り込みによる影響を排除するためである。
【０１０８】
以上の説明の中で、ラインアンドスペースパターンの場合、両端のラインではなく中央のライン１本または複数本のみについてズレ量を測定するのが好ましいと述べたが、実際の測定に当たっては、レジスト像から両端のラインの像を除去すればさらに測定がしやすい。図２はその方法を説明するものである。但し、この場合はラインアンドスペースパターンはポジパターンであるとする。
【０１０９】
図２の（ａ）は、図１の（ａ）の５本の暗線からなるラインアンドスペースパターンの中央の３本のラインを覆う遮光パターンを示しており、（ｂ）は図１の（ｂ）のラインアンドスペースパターンの中央の３本のラインを覆う遮光パターンを示している。
【０１１０】
図１の（ｃ）のように、重ね合わせ露光された後に、図２の遮光パターン（ａ）、（ｂ）をかぶせてそれぞれ重ね合わせ露光すると、図２の（ｃ）のように各ラインアンドスペースパターンの両端のラインが感光して消えてしまい、中央の３本のラインによる像だけが残る。このようにして、ラインの位置ズレの測定が正確に行える。
【０１１１】
本発明の計測対象は、投影屈折光学系のみならず反射屈折光学系でもよい。又、露光装置内の構成を測定装置と共用する必要はなく、測定専用装置を用いてもよい。
【０１１２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、投影光学系等の収差量を求める際に、第１パターンの像と第２パターンの像との位置ズレの量を測定するので、走査型電子顕微鏡等の複雑な顕微鏡を用いる必要がなくなり、装置設定等の煩わしさ等が解消でき、高速且つ高精度に投影光学系等の収差量を計測することが可能になる。また、線幅が異なるパターンの像の位置ずれ量を測定するので、像の絶対位置を知る必要が無く、複雑な顕微鏡を用いる必要がなく、高速且つ高精度に投影光学系等の収差量を計測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に用いるジグザグパターン及びモアレマークを示す図である。
【図２】本発明の実施例に用いるモアレマークを明瞭に測定するために用いる遮光パターンの図である。
【図３】本発明の実施例に用いる比較パターンと基準パターンを施したマスクの概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態であるジグザグパターンを詳細に説明する図である。
【図５】本発明の実施例に用いる基準パターンの例を示す図である。
【図６】本発明の実施例に用いる比較パターンの例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態であるバーニア法に用いる比較パターンの例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態であるＬＳＡマークを用いる場合のパターンを示す図である。
【図９】図８のパターンの変形パターンの図である。
【図１０】ＬＳＡマークと照射光との関係を示す図である。
【図１１】ＬＳＡマークを用いて測定するのに用いる測定装置を説明する概略図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に用いるボックスパターンを示す図である。
【図１３】マスク上のパターンの強度分布と空間像強度分布を説明する図である。
【図１４】結像位置ずれ量と、パターン線幅、非対称収差量との関係を示すグラフである。
【図１５】モアレの原理を説明する図である。
【図１６】本発明の測定に適した装置の概略図である。
【符号の説明】
１００  マスク
１０１、１０４  マーク群
１０２、１０５  基準パターン
１０３、１０６  比較パターン
ＬＡ０、ＬＢ０、ＬＣ０、ＬＤ０  仮想基準線
ＬＡ１、ＬＢ１、ＬＣ１、ＬＤ１  仮想中央線
ＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２、ＬＤ２  仮想中央線
ＬＡ３、ＬＢ３、ＬＣ３、ＬＤ３  仮想中央線
ＬＳ１〜ＬＳ９  ラインアンドスペースパターン
【図１】
0003728840.tif 000002
【図２】
0003728840.tif 000003
【図３】
0003728840.tif 000004
【図４】
0003728840.tif 000005
【図５】
0003728840.tif 000006
【図６】
0003728840.tif 000007
【図７】
0003728840.tif 000008
【図８】
0003728840.tif 000009
【図９】
0003728840.tif 000010
【図１０】
0003728840.tif 000011
【図１１】
0003728840.tif 000012
【図１２】
0003728840.tif 000013
【図１３】
0003728840.tif 000014
【図１４】
0003728840.tif 000015
【図１５】
0003728840.tif 000016
【図１６】
0003728840.tif 000017