(57)【要約】  第１面に配置される物体の像を第２面上に形成する光学系の光学特性を計測する光学特性の計測方法において、計測光が通過または反射する第１領域を前記第１面に配置し（Ｓ２０）、前記計測光が通過または反射する第２領域を前記第２面における前記第１領域に対応する位置に配置し（Ｓ２１）、前記第１領域または前記第２領域の一方及び前記光学系を介した前記計測光の光量を、前記第１領域または前記第２領域の他方を介して検出し（Ｓ２３，Ｓ２４）、前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方は、前記光学系を介して通過または反射する前記計測光の光量が前記光学特性に応じて変化する形状を有する。
2009001835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に配置される物体の像を第２面上に形成する光学系の光学特性を計測する光学特性の計測方法において、
計測光が通過または反射する第１領域を前記第１面に配置し、
前記計測光が通過または反射する第２領域を前記第２面における前記第１領域に対応する位置に配置し、
前記第１領域または前記第２領域の一方及び前記光学系を介した前記計測光の光量を、前記第１領域または前記第２領域の他方を介して検出し、
前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方は、前記光学系を介して通過または反射する前記計測光の光量が前記光学特性に応じて変化する形状を有することを特徴とする光学特性の計測方法。
【請求項２】
前記第１領域または前記第２領域は、前記光学特性の計測方向と交差する方向に形状が変化することを特徴とする請求項１記載の光学特性の計測方法。
【請求項３】
前記第１領域と前記第２領域とは互いに異なる形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学特性の計測方法。
【請求項４】
前記第１領域または前記第２領域の形状は、前記計測方向に対して０＜θ＜９０（度）の角度θを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光学特性の計測方法。
【請求項５】
前記第１領域または前記第２領域の形状は、前記計測方向に交差する方向に曲線を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光学特性の計測方法。
【請求項６】
前記第１領域は、前記第１面内に２つ以上配置され、
前記第２領域は、前記第２面内に前記第１領域に対応して２つ以上配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光学特性の計測方法。
【請求項７】
前記２つ以上の第１領域は、互いに種類が異なること特徴とする請求項６に記載の光学特性の計測方法。
【請求項８】
前記２つ以上の第２領域は、互いに種類が異なることを特徴とする請求項６に記載の光学特性の計測方法。
【請求項９】
前記光学特性は、該光学特性の計測方向に関し、前記光学系の光軸に非対称な収差であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の光学特性の計測方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の光学特性の計測方法により光学系の光学特性の計測を行う計測工程と、
前記計測工程における計測結果を用いて前記光学系の前記光学特性の調整を行う調整工程と、
を含むことを特徴とする光学特性の調整方法。
【請求項１１】
前記調整工程においては、前記光学系を構成する光学部材の少なくとも１つの加工または交換により前記光学特性の調整を行うことを特徴とする請求項１０記載の光学特性の調整方法。
【請求項１２】
前記調整工程においては、前記光学系を構成する光学部材の少なくとも１つの前記光学系の光軸方向への移動、前記光軸と直交する方向へのシフトまたは傾斜、前記光軸を中心とした回転により前記光学特性の調整を行うことを特徴とする請求項１０記載の光学特性の調整方法。
【請求項１３】
マスクのパターンを感光性基板上に形成する露光装置において、
請求項１０乃至請求項１２の何れか一項に記載の光学特性の調整方法により調整された光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
マスクのパターンを光学系を介して感光性基板上に形成する露光装置において、
前記光学系の物体面又は像面の一方に配置され、計測光が通過または反射する第１領域を有する第１パターンと、
前記光学系の物体面又は像面の他方で、かつ前記第１領域に対応する位置に配置され、前記計測光が通過または反射する第２領域を有する第２パターンと、
前記第１パターンまたは前記第２パターンの一方及び前記光学系を介した前記計測光の光量を、前記第１パターンまたは前記第２パターンの他方を介して検出する検出部とを備え、
前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方は、前記光学系を介して通過または反射する前記計測光の光量が前記光学特性に応じて変化する形状を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
マスクのパターンを感光性基板上に形成する露光方法において、
前記パターンを照明する照明工程と、
前記照明工程により照明された前記パターンを請求項１０乃至請求項１２の何れか一項に記載の光学特性の調整方法により調整された光学系により前記感光性基板上に形成する形成工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
マスクのパターンを光学系を介して感光性基板上に形成する露光装置を製造する露光装置の製造方法において、
請求項１０乃至請求項１２の何れか一項に記載の光学特性の調整方法により前記光学系の光学特性の調整を行う調整工程と、
前記調整工程により調整された前記光学系を前記露光装置内に設置する設置工程と、
を含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
【請求項１７】
マスクのパターンを光学系を介して感光性基板上に形成する露光装置を製造する露光装置の製造方法において、
前記光学系を前記露光装置内に設置する設置工程と、
請求項１０乃至請求項１２の何れか一項に記載の光学特性の調整方法により、前記露光装置内に設置された前記光学系の光学特性の調整を行う調整工程と、
を含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子または液晶表示素子等の電子デバイスをリソグラフィ工程で製造するために用いられる光学系の光学特性を計測するための光学特性の計測方法、該光学系の光学特性を調整するための光学特性の調整方法、該調整法により調整された光学系を備えた露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露光装置を製造するための露光装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子または液晶表示素子等を製造する際に、マスク（レチクル、フォトマスク等）に形成されているパターンを光学系（投影光学系）を介してレジストが塗布された基板（ガラスプレートまたは半導体ウエハ等）上に露光する露光装置が使用されている。この露光装置は、マスクに形成されているパターンを基板上に高解像度で投影する必要がある。そのため、露光装置が備える光学系は、諸収差を十分に補正した良好な光学特性を有するように設計されている。【０００３】
しかしながら、設計どおりの光学系を製造することは困難であり、実際に製造された光学系の光学特性は、設計上の光学特性と異なる場合がある。したがって、製造された光学系の光学特性を計測し、計測結果に基づいて光学系の光学特性を調整する必要がある。光学系の光学特性を計測する技術として、例えば、日本国特許出願公開２０００−１２１４９８号公報には、光学系を介して形成された計測用パターンの空間像に対して、基板ステージに設けられた開口部を相対的に移動させ、開口部を通過した計測用パターンの空間像の光強度分布を取得し、取得した空間像の強度分布の変化量から結像光学系の光学特性の計測を行う技術が記載されている。
【発明の開示】
【０００４】
ところで、マスクパターンの微細化に伴い、露光装置に搭載された光学系の光学特性をより高精度に計測する必要性が生じている。しかしながら、従来の光学特性の計測方法においては、上述したように計測用パターンの空間像に対して、基板ステージに設けられた開口部を相対的に移動させることにより空間像の強度分布を取得していたため、基板ステージの移動精度が光学特性の計測精度に大きく影響していた。
【０００５】
また、基板ステージを移動させることなく、光学系を介した計測用パターンの空間像を直接ＣＣＤ等のセンサにより検出することにより計測用パターンの空間像の強度分布を得ることが考えられる。しかしながら、この場合、センサには、空間像の強度分布の検出に要求される空間分解能が必要になる。すなわち、ＣＣＤ等のセンサの画素を空間分解能に応じて、十分に小さくする必要がある。しかしながら、現在、この要求を満たすセンサが存在しないため、光学系の光学特性を高精度に計測するのは困難であった。
【０００６】
また、ＣＣＤ等のセンサで、必要な空間分解能が得られるように、センサの入射面側に拡大光学系を配置する方法もあるが、拡大光学系を配置することによって、計測系が大型化するという問題がある。
【０００７】
この発明の課題は、光学系の光学特性を高精度に計測することができる光学特性の計測方法、該光学系の光学特性を高精度に調整することができる光学特性の調整方法、該調整法により調整された光学系を備えた露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露光装置を製造するための露光装置の製造方法を提供することである。
【０００８】
この発明の光学特性の計測方法は、第１面に配置される物体の像を第２面上に形成する光学系の光学特性を計測する光学特性の計測方法において、計測光が通過または反射する第１領域を前記第１面に配置し、前記計測光が通過または反射する第２領域を前記第２面における前記第１領域に対応する位置に配置し、前記第１領域または前記第２領域の一方及び前記光学系を介した前記計測光の光量を、前記第１領域または前記第２領域の他方を介して検出し、前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方は、前記光学系を介して通過または反射する前記計測光の光量が前記光学特性に応じて変化する形状を有することを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の光学特性の調整方法は、この発明の光学特性の計測方法により光学系の光学特性の計測を行う計測工程と、前記計測工程における計測結果を用いて前記光学系の前記光学特性の調整を行う調整工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の露光装置は、マスクのパターンを感光性基板上に形成する露光装置において、この発明の光学特性の調整方法により調整された光学系を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の露光装置は、マスクのパターンを光学系を介して感光性基板上に形成する露光装置において、前記光学系の物体面または像面の一方に配置され、計測光が通過または反射する第１領域を有する第１パターンと、前記光学系の物体面または象面の他方で、かつ前記第１領域に対応する位置に配置され、前記計測光が通過または反射する第２領域を有する第２パターンと、前記第１パターンまたは前記第２パターンの一方及び前記光学系を介した前記計測光の光量を、前記第１パターンまたは前記第２パターンの他方を介して検出する検出部とを備え、前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方は、前記光学系を介して通過または反射する前記計測光の光量が前記光学特性に応じて変化する形状を有することを特徴とする。
【００１２】
また、この発明の露光方法は、マスクのパターンを感光性基板上に形成する露光方法において、前記パターンを照明する照明工程と、前記照明工程により照明された前記パターンをこの発明の光学特性の調整方法により調整された光学系により前記感光性基板上に形成する形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明の露光装置の製造方法は、マスクのパターンを光学系を介して感光性基板上に形成する露光装置を製造する露光装置の製造方法において、この発明の光学特性の調整方法により前記光学系の光学特性の調整を行う調整工程と、前記調整工程により調整された前記光学系を前記露光装置内に設置する設置工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明の露光装置の製造方法は、マスクのパターンを光学系を介して感光性基板上に形成する露光装置を製造する露光装置の製造方法において、前記光学系を前記露光装置内に設置する設置工程と、この発明の光学特性の調整方法により、前記露光装置内に設置された前記光学系の光学特性の調整を行う調整工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
この発明の光学特性の計測方法によれば、第１領域及び第２領域の少なくとも一方が光学系を介して通過または反射する計測光の光量が光学系の光学特性に応じて変化する形状を有しているため、第１領域または第２領域の一方の空間像と第１領域または第２領域の他方とを相対的にスキャンさせることなく、光学系の光学特性を高精度に計測することができる。
【００１６】
また、この発明の光学特性の調整方法によれば、この発明の光学特性の計測方法により光学系の光学特性の計測を行い、その計測結果を用いて光学系の光学特性の調整を行うため、良好な光学特性を有する光学系を得ることができる。
【００１７】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の光学特性の調整方法により調整された光学系を備えているため、第１面に配置されているパターンの像を良好な光学特性を有する光学系を介して、マスクのパターンを感光性基板上に高解像度で形成することができる。
【００１８】
また、この発明の露光装置によれば、第１領域及び第２領域の少なくとも一方が光学系を介して通過または反射する計測光の光量が光学系の光学特性に応じて変化する形状を有しているため、第１領域または第２領域の一方の空間像と第１領域または第２領域の他方とを相対的にスキャンさせることなく、光学系の光学特性を高精度に計測することができる。したがって、マスクのパターンの像を良好な光学特性を有する光学系を介して感光性基板上に高解像度で形成することができる。
【００１９】
また、この発明の露光方法によれば、この発明の光学特性の調整方法により調整された光学系により、マスクのパターンを感光性基板上に高解像度で形成することができる。
【００２０】
また、この発明の露光装置の製造方法によれば、この発明の光学特性の調整方法により光学系の光学特性の調整を行い、調整された光学系を露光装置内に設置する。または、光学系を露光装置内に設置し、この発明の光学特性の調整方法により露光装置内に設置された光学系の光学特性の調整を行う。したがって、良好な光学特性を有する光学系を備えた露光装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】実施の形態にかかる投影光学系の光学特性の計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施の形態にかかる計測用マスクの構成を示す図である。
【図５】実施の形態にかかる計測装置の構成を示す図である。
【図６】投影光学系のディストーションがない場合における２つの光量の総和の関係を説明するための図である。
【図７】投影光学系のディストーションがある場合における２つの光量の総和の関係を説明するための図である。
【図８】投影光学系のディストーションがある場合における２つの光量の総和の関係を説明するための図である。
【図９】投影光学系のディストーションと２つの光量の総和の差との関係を示すグラフである。
【図１０】実施の形態にかかる他の計測用マスクの構成を示す図である。
【図１１】実施の形態にかかる他の計測装置の構成を示す図である。
【図１２】実施の形態にかかる他の計測用マスクの構成を示す図である。
【図１３】実施の形態にかかる他の計測装置の構成を示す図である。
【図１４】実施の形態にかかる他の計測用マスクの構成を示す図である。
【図１５】実施の形態にかかる他の計測装置の構成を示す図である。
【図１６】実施の形態にかかる他の開口部の構成を示す図である。
【図１７】実施の形態にかかる他の開口部の構成を示す図である。
【図１８】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、実施の形態に係る投影露光装置（露光装置）について説明する。図１は、この実施の形態に係る投影露光装置の概略構成を示す図である。【００２３】
なお、以下の説明では、各図中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハ（感光性基板）Ｗに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。Ｘ軸は図１の紙面に平行な方向とし、Ｙ軸は図１の紙面に垂直な方向とする。【００２４】
図１に示す投影露光装置は、露光光を供給するための光源（図示せず）及び光源からの光でマスクＭを均一に照明する照明光学系（図示せず）と、マスクＭに形成されているパターンをウエハＷ上に結像する投影光学系（光学系）１５とを備えている。また、マスクＭを保持し、かつ投影光学系１５の物体面（ＸＹ平面と平行な面）に対し、マスクＭのパターン形成面の位置を調整可能なマスクステージ１２と、ウエハＷを保持し、かつ投影光学系１５の像面（ＸＹ平面と平行な面）に対し、ウエハＷの表面の位置を調整可能なウエハステージ１６を備えている。【００２５】
なお、本実施の形態では、基板として、ウエハＷを例に説明するが、ウエハＷに限られず、ガラスプレートであってもよい。【００２６】
光源から射出した光は、照明光学系を介してマスクＭを重畳的に均一な照度で照明する。なお、光源としては、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２レーザ、極端紫外光等の光源を使用することができる。【００２７】
マスクＭを介した光は、投影光学系１５に入射する。投影光学系１５は、複数の光学部材により構成され、マスクＭに形成されているパターンを所定の倍率（縮小倍率、等倍率、または拡大倍率）で、ウエハＷ上に結像する。ウエハＷを保持するウエハステージ１６は、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能なＸＹステージと、Ｚ軸方向に移動可能及びＺ軸に対して傾斜可能なＺステージ等により構成されている。ウエハステージ１６のＺステージにはウエハＷを吸引保持するウエハホルダ１７が設けられている。ウエハステージ１６をＸＹ平面内において二次元的に駆動制御しながら、ウエハＷに形成された各露光領域にマスクＭの転写パターンを逐次露光する。また、この投影露光装置には、ウエハＷ上のＸＹ平面内における位置を計測するためのウエハステージ干渉計１８及びウエハＷのＺ方向における位置を計測するためのオートフォーカス系１９が設けられている。ウエハステージ干渉計１８及びオートフォーカス系１９による計測結果は、制御装置３０に対して出力される。【００２８】
また、この投影露光装置は、投影光学系１５の光学特性を計測するための計測装置２０を備えている。計測装置２０は、図５に示すように、２つの開口部（受光パターン）４３、４４を有するパターン板２０ｃと、２つの開口部４３、４４を通過した光を受光する検出部としてのセンサ部２０ａ（ＣＣＤ、あるいは光量検出センサ等）とを備える。図１において、計測装置２０はウエハステージ１６上で、かつウエハホルダ１７の近傍に設置されており、パターン板２０ｃにおけるパターン形成面はウエハＷ面と略同一の高さに設定されている。計測装置２０の構成については後述する。計測装置２０による計測結果は、制御装置３０に出力される。【００２９】
制御装置３０は、計測装置２０から出力された計測結果に基づいて、投影光学系１５の光学特性を調整する。なお、投影光学系１５の光学特性の計測方法及び調整方法の詳細な説明については後述する。【００３０】
次に、図２のフローチャートを参照して、この実施の形態にかかる投影露光装置（露光装置）の製造方法について説明する。【００３１】
まず、諸収差を十分に補正し良好な光学特性を有するように、投影光学系１５を設計し、その設計の後に製造された投影光学系１５を投影露光装置内の所定の位置に設置する（ステップＳ１０、設置工程）。次に、ステップＳ１０において投影露光装置内に設置された投影光学系１５の光学特性の計測を行う（ステップＳ１１、計測工程）。即ち、実際に製造された投影光学系には様々な要因に起因する諸収差が残存する場合があるため、投影光学系の光学特性を計測する。この計測結果に基づき、投影光学系１５の光学特性が良好か否かの判断を行い（ステップＳ１２）、良好でない場合には、投影光学系１５の光学特性の調整を行ない（ステップＳ１３、調整工程）、ステップＳ１１に戻り、再度投影光学系１５の光学特性の計測を行う。一方、投影光学系１５の光学特性が良好な場合には投影露光装置の製造を終了する。【００３２】
図３は、この実施の形態にかかる投影光学系１５の光学特性の計測方法（ステップＳ１１の計測工程）を説明するためのフローチャートである。【００３３】
ここで、この実施の形態にかかる投影光学系１５の光学特性とは、光学特性の計測方向に関して、投影光学系１５の光軸に非対称な収差（ディストーション、コマ収差に代表される収差）を含む。なお、この実施の形態においては、投影光学系１５のディストーションの計測を例に挙げて説明する。【００３４】
まず、計測光が通過可能な計測パターン４０，４１が形成されている計測用マスクをマスクステージ１２上に配置する（ステップＳ２０）。図４は計測用マスクＭ１の構成を示す図である。図４に示すように、計測用マスクＭ１には計測方向（Ｘ方向）に数μｍ幅を有する２つの計測パターン４０，４１が形成されている。計測パターン４０，４１の幅は、コマ収差等の影響を受けない程度に太くすることが望ましい。【００３５】
次に、ウエハステージ１６をＸＹ方向に移動させることにより、計測装置２０のパターン板２０ｃに形成された２つの開口部４３、４４を投影光学系１５の投影領域（視野）内に配置する（ステップＳ２１）。２つの開口部４３，４４は、計測用マスクＭ１に形成されている計測パターン４０，４１と異なる形状を有し、投影光学系１５の光学特性の計測方向と直交する方向（Ｙ方向）の形状が変化している。即ち、開口部４３，４４は、投影光学系１５を介して通過する計測光の光量が投影光学系１５のディストーションに応じて変化する形状を有している。【００３６】
具体的には、図５（ａ）に示すように、開口部４３，４４の形状は、それぞれ底辺が対向するように配置された三角形状であり、その斜辺が計測方向（Ｘ方向）に対し、０＜θ＜９０（度）の角度θを有している。角度θの大きさは、必要とされる計測精度、計測範囲、ダイナミックレンジＤの大きさにより決定される。より高精度にディストーションを計測したい場合には、角度θの大きさは９０度に近い方（但し、角度θ＝９０度  は除く）が望ましい。ダイナミックレンジＤの大きさを固定した場合、角度θの大きさが９０度に近づくに伴い、開口部４３，４４の計測方向に直交する方向（Ｙ方向）の大きさＨが大きくなる。Ｙ方向の大きさＨは、必要とされる計測範囲等により決定される。【００３７】
また、計測装置２０が備えるセンサ部２０ａには、開口部４３を通過した計測光、開口部４４を通過した計測光、または後述するリファレンス開口４５を通過した計測光をそれぞれ独立して受光するため、開口部４３に対応する受光領域、開口部４４に対応する受光領域、リファレンス用開口４５に対応する受光領域を設定する設定部が接続されている。設定部２０ｂの動作は、制御装置３０により制御されている。【００３８】
なお、光学特性を計測する際に、計測用マスクＭ１を照明する計測光の光量変化が計測精度に影響を与える場合もある。そこで、本実施の形態では、パターン板２０ｃには計測光の光量変化をモニタするためのリファレンス用開口４５が形成されている。設定部２０ｂは、計測光の光量変化をモニタする場合に、リファレンス用開口４５に対応する受光領域を設定し、リファレンス用開口４５を通過した計測光を検出する。そして、リファレンス用開口４５を通過した計測光の光量をモニタし、モニタ結果に基づいて投影光学系１５の光学特性の計測結果を補正することにより高い計測精度を維持することができる。【００３９】
次に、ステップＳ２０において配置された計測用マスクＭ１を所定の波長の光、即ち露光に用いる光と同じ波長を有する計測光で照明する（ステップＳ２２）。そして、計測パターン４０，４１及び投影光学系１５を介して、計測パターンの像を計測装置２０の開口部４３，４４に投影する。【００４０】
次に、設定部２０ｂの設定動作により、センサ部２０ａは、計測パターン４０を通過し、開口部４３を介した計測光と、計測パターン４１を通過し、開口部４４を介した計測光をそれぞれ検出する（ステップＳ２３）。具体的には、開口部４３を通過した計測光の光量の総和Ｉ１を検出すると共に、開口部４４を通過した計測光の光量の総和Ｉ２を検出する。センサ部２０ａにより計測された光量の総和Ｉ１、Ｉ２は、制御装置３０に対して出力される。【００４１】
次に、ステップＳ２３において検出された光量の総和Ｉ１とＩ２を比較し（ステップＳ２４）、ステップＳ２４における比較結果を用いて投影光学系１５のディストーションを計測する（ステップＳ２５、計測工程）。ここで、開口部４３，４４に対する計測パターン４０、４１の像の位置関係は、投影光学系１５にディストーションがない場合（ディストーション量＝０の場合）、図６に示すように、開口部４３を通過した計測光の光量の総和Ｉ１と、開口部４４を通過した計測光の光量の総和Ｉ２が同一となるように、設定されている。従って、投影光学系１５にディストーションがない場合（ディストーション量＝０の場合）、開口部４３を通過した計測光の光量の総和Ｉ１と、開口部４４を通過した計測光の光量の総和Ｉ２は等しくなり、光量の差ΔＩはΔＩ＝Ｉ１−Ｉ２＝０となる。【００４２】
一方、投影光学系１５にディストーションがある場合（ディストーション量≠０の場合）、図７または図８に示すように、開口部４３、４４に対する計測パターン４０，４１の像の位置が変化する。したがって、開口部４３を通過した計測光の光量の総和Ｉ１と、開口部４４を通過した計測光の光量の総和Ｉ２は異なり、光量の差ΔＩはΔＩ＝Ｉ１−Ｉ２≠０となる。なお、図９に示すように、ディストーションとΔＩは正比例の関係にある。従って、ΔＩを求めることにより、投影光学系１５のディストーションを計測することができる。【００４３】
なお、図２のフローチャートのステップＳ１１において計測した投影光学系１５のディストーションの量に基づく、投影光学系１５の光学特性の調整（ステップＳ１３の調整工程）は、このディストーションを補正するための調整量を算出し、投影光学系１５のディストーションの調整を行う。具体的には、投影光学系１５を構成する光学部材の少なくとも１つの投影光学系１５の光軸方向への移動、投影光学系１５の光軸と直交する方向へのシフトまたは傾斜、投影光学系１５の光軸を中心とした回転により投影光学系１５のディストーションの調整を行う。【００４４】
この実施の形態にかかる投影露光装置によれば、受光パターンの開口部４３，４４は、投影光学系１５を介して通過する計測光の光量が投影光学系１５のディストーション量に応じて変化する形状を有しているため、従来の光学特性の計測方法のように計測パターンの空間像に対して、ウエハステージに設けられた開口部を相対的に移動させることなく、投影光学系１５のディストーションを高精度に計測することができる。従って、計測結果を用いて投影光学系１５のディストーションの調整を行うことにより良好な光学特性を有する投影光学系１５を得ることができ、マスクＭのパターンの像を良好な光学特性を有する投影光学系１５を介してウエハＷ上に高解像度で形成することができる。【００４５】
また、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法によれば、従来の光学特性の計測方法のように、計測パターンの空間像に対して、ウエハステージに設けられた開口部を相対的に移動させる必要がないため、ウエハステージの移動精度に影響されることなく投影光学系１５の光学特性（ディストーション）を高精度に計測することができる。ウエハステージの移動時間も不要なため、大幅に計測時間を短縮することができる。また、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法によれば、開口部４３，４４を通過した計測光の光量の総和を検出すればよいため、パターンの空間分解能に依存することなく空間分解能の粗いセンサを用いることができる。また、計測光の光量を直接センサ部で検出すればよいため、受光パターンとセンサ部との間にリレー光学系等を備える必要がなく、コンパクトかつ低コストの計測装置により投影光学系１５の光学特性の計測を行うことができる。【００４６】
また、この実施の形態にかかる光学特性の調整方法によれば、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法により投影光学系１５の光学特性の計測を行い、その計測結果を用いて投影光学系１５の光学特性の調整を行うため、収差が十分に補正された良好な光学特性を有する光学系を得ることができる。【００４７】
また、この実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法によれば、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法及び調整方法により投影光学系１５の光学特性の計測及び調整を行う。したがって、収差が十分に補正された良好な光学特性を有する投影光学系を備えた露光装置を製造することができる。【００４８】
なお、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法においては、図４に示すような計測用マスクＭ１及び図５に示すような計測装置２０を用いて投影光学系１５のディストーションを計測しているが、１つの計測点に対し、２組以上の同じ形状の計測パターンを有する計測用マスク及び２組以上の開口部を有する計測装置を用いて投影光学系１５のディストーションを計測してもよい。例えば、図１０に示すような３組の計測パターン４０ａ，４１ａ、４０ｂ，４１ｂ、４０ｃ，４１ｃが形成された計測用マスクＭ２及び図１１に示すように３組の開口部４３ａ，４４ａ、４３ｂ，４４ｂ、４３ｃ，４４ｃが形成されたパターン板を備える計測装置２０Ａを用いて投影光学系１５のディストーションを計測してもよい。なお、開口部４３ａ〜４３ｃの形状は、図５に示す開口部４３と同様な形状であり、計測パターン４４ａ〜４４ｃの形状は、図５に示す開口部４４と同様な形状である。【００４９】
この場合には、計測パターン４０ａ及び投影光学系１５を介して開口部４３ａを通過した計測光、計測パターン４０ｂ及び投影光学系１５を介して開口部４３ｂを通過した計測光、計測パターン４０ｃ及び投影光学系１５を介して開口部４３ｃを通過した計測光の光量の総和Ｉ３または平均値Ａ３を計測する。同様に、計測パターン４１ａ及び投影光学系１５を介して開口部４４ａを通過した計測光、計測パターン４１ｂ及び投影光学系１５を介して開口部４４ｂを通過した計測光、計測パターン４１ｃ及び投影光学系１５を介して開口部４４ｃを通過した計測光の光量の総和Ｉ４または平均値Ａ４を計測する。そして、光量の総和Ｉ３または平均値Ａ３と光量の総和Ｉ４または平均値Ａ４との比較結果に基づいて投影光学系１５のディストーションを計測する。この計測方法によれば、より高精度にディストーション量を計測することができる。【００５０】
また、例えば、図１２に示すような３組の計測パターン４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆが形成された計測用マスクＭ３及び図１３に示すような３組の開口部４３ｄ，４３ｅ，４３ｆ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが形成されたパターン板を備えたセンサ２０Ｂを用いて投影光学系１５のディストーションを計測してもよい。なお、開口部４３ｄ〜４３ｆ，４４ｄ〜４４ｆのそれぞれの形状は、図５に示す開口部４３または開口部４４の形状と同様な形状である。【００５１】
この場合には、計測パターン４０ｄ及び投影光学系１５を介して開口部４３ｄを通過した計測光、計測パターン４０ｅ及び投影光学系１５を介して開口部４３ｅを通過した計測光、計測パターン４０ｆ及び投影光学系１５を介して開口部４３ｆを通過した計測光の光量の総和Ｉ５を計測する。同様に、計測パターン４１ｄ及び投影光学系１５を介して開口部４４ｄを通過した計測光、計測パターン４１ｅ及び投影光学系１５を介して開口部４４ｅを通過した計測光、計測パターン４１ｆ及び投影光学系１５を介して開口部４４ｆを通過した計測光の光量の総和Ｉ６を計測する。そして、光量の総和Ｉ５と光量の総和Ｉ６との比較結果に基づいて投影光学系１５のディストーションを計測する。この計測方法においても、より高精度な計測を行なうことができる。【００５２】
また、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法においては、投影光学系１５の投影領域内における１つの像点で、計測光の光量を検出しているが、投影光学系１５の投影領域内に複数の像点で、計測光の光量を検出してもよい。例えば、図１４に示すような５組の計測パターン５０〜５４が形成された計測用マスクＭ４及び図１５に示すような５組の受光パターン５５〜５９が形成されたパターン板を備える計測装置２０Ｃを用いて投影光学系１５の光学特性の計測を行ってもよい。【００５３】
図１４に示すように、計測用マスクＭ４には、互いに種類が異なる２つの計測パターンが形成されている。本実施の形態では、互いに種類が異なる２つの計測パターンとして、計測パターン５０〜５４が形成されており、各計測パターンは、互いに直交する２つの計測方向（Ｘ方向及びＹ方向）にそれぞれ数μｍ幅を有する２本のラインパターンが形成されている。また、図１５に示すように、計測装置２０のパターン板には、互いに種類が異なる２つの開口部が形成されている。本実施の形態では、互いに種類が異なる２つの開口部として、各計測パターン５０〜５４に対応して上述の実施の形態に係る開口部と同様な形状を有する開口部が形成されている。各開口部は、互いに直交する２つの計測方向にそって形成されている。【００５４】
計測用マスクＭ４及び計測装置２０Ｃを用いて投影光学系１５の光学特性の計測を行う場合には、投影光学系１５の投影領域内における複数の像高で、計測光の光量を同時に計測することができるため、高精度かつ迅速に異なる像高における投影光学系１５の光学特性を計測することができる。本実施の形態では、ディストーション計測を例に説明してきたが、投影光学系１５のコマ収差を計測する場合には、幅の異なる計測パターンが複数形成されている計測用マスク及び計測パターンのそれぞれに対応して設けられたこの実施の形態に係る開口部が形成されたパターン板を備える計測装置を用いればよい。なお、コマ収差を計測する場合、開口部４３及び開口部４４の少なくとも一つのみを用いてもよい。【００５５】
また、計測パターンの形状が同じでも、パターン板に、互いに種類（例えば、形成方向、ピッチ、線幅）が異なる開口部を２つ以上設けることによって、ダイナミックレンジや感度の異なる計測を行うことも可能になる。【００５６】
なお、図１１に示す計測装置２０Ｂ、図１３に示す計測装置２０Ｃ、図１５に示す計測装置２０Ｄには、図５に示す計測装置２０と同様に設定部が接続されている。また、各計測装置２０Ｂ〜２０Ｄの受光パターン面に、１つ以上のリファレンス開口を設け、計測用マスクを照明する計測光の光量をモニタするようにしてもよい。【００５７】
また、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法においては、開口部４３を通過した計測光の光量の総和Ｉ１と、開口部４４を通過した計測光の光量の総和Ｉ２とを比較することにより投影光学系１５のディストーションを計測しているが、開口部４３または開口部４４を通過した計測光のみを検出し、検出結果から投影光学系１５のディストーションを計測することもできる。例えば、開口部４３（または開口部４４）を通過した計測光を所定時間毎に検出し、開口部４３（または開口部４４）を通過した計測光の光量の総和Ｉ１(またはＩ２)の経時変化量から経時的な投影光学系１５のディストーションの量の変化を計測する。【００５８】
また、この実施の形態においては、図５、図１１、図１３、図１５に示す開口部が投影光学系１５の光学特性に応じて変化する形状を有しているが、図５、図１１、図１３、図１５に示す開口部の形状を計測用マスクに形成し、かつ図４、図１０、図１２、図１４に示す計測パターンの形状を計測装置のパターン板に形成してもよい。また、計測用マスク及び計測装置のパターン板に、投影光学系１５の光学特性に応じて変化する形状を有する開口部を形成する場合、計測用マスクに形成される計測パターンの形状と、パターン板に形成される形成される開口部の形状とを互いに異なる形状にすればよい。【００５９】
この実施の形態においては、図５、図１１、図１３、図１５に示す開口部を例に挙げて説明しているが、例えば、図１６に示すような計測方向に直交する方向（Ｙ方向）に曲線を有する開口部であってもよい。また、図１７（ａ）〜（ｆ）に示すような開口部であってもよい。即ち、投影光学系１５の光学特性に応じて通過する計測光の光量が変化するように、計測方向（Ｘ方向）に対し、０＜θ＜９０（度）の角度θを有する形状を有する開口部であればよい。【００６０】
また、この実施の形態においては、遮光領域の中の一部に、光が通過する開口型の計測パターン及び、遮光領域の中の一部に、光が通過する開口部を用いて投影光学系の光学特性の計測を行っているが、計測パターンを光が透過する透過型または光を反射する反射型で構成し、開口部を透過型または反射型にしてもよい。また、この実施の形態においては、計測パターン及び開口部を用いて計測光を検出する例を示したが、遮光領域と光が通過する領域とを反転させてもよい。また、計測用マスク、あるいはパターン板として、液晶表示デバイスを用い、電気的に計測パターンや開口部を生成してもよい。勿論、計測用マスク、あるいはパターン板にシャッタ機構を設けて機械的に、計測パターンや開口部を作成してもよい。【００６１】
上述の実施の形態においては、一つのセンサ部の受光領域において、設定部により、各開口部を介した光をそれぞれ別々に受光する受光領域を設定しているが、複数のセンサ部を用いて、各センサ部で、各開口部を介したそれぞれの光を受光してもよい。【００６２】
また、この実施の形態においては、投影光学系１５の物体側から計測光を照射し、投影光学系１５の像面を介して計測光を検出することにより投影光学系１５の光学特性を計測しているが、投影光学系１５の像面側から計測光を照射し、投影光学系１５の物体面を介して計測光を検出してもよい。【００６３】
また、この実施の形態では、照明光の光量変化の影響を受けないように、リファレンス開口を通過した計測光の光量をモニタしたが、ΔＩ＝（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）の式を用いて光量の差ΔＩを求めることによって、リファレンス開口を省略することができる。【００６４】
また、この実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法においては、投影露光装置が投影光学系１５の光学特性を計測するための計測装置を備え、投影光学系１５を投影露光装置内に設置した後で投影光学系１５の光学特性の計測及び調整を行う例について説明したが、投影光学系１５を投影露光装置内に設置する前に、この実施の形態に係る光学特性の計測方法により投影光学系１５の光学特性の計測を行い、その結果に基づいて光学特性の調整を行うようにしてもよい。投影光学系１５の光学特性の調整は、フォーカス位置を補正する場合には、クサビ状のペアガラスを相対的に回転させたり、ステージの位置を制御すればよい。【００６５】
この場合においては、上述した投影光学系１５の光学特性の調整の他に、投影光学系１５を構成する光学部材の少なくとも１つの加工（例えば再研磨）または交換により投影光学系１５の光学特性の調整を行うことも可能である。【００６６】
また、この実施の形態においては、投影光学系の光学特性を計測する方法について説明したが、この光学特性の計測方法を用いてすべての結像光学系の光学特性を計測することができる。【００６７】
また、本実施の形態では、計測装置２０をウエハステージ１６に取り付ける構成について説明したが、計測装置２０をウエハステージ１６に着脱可能に設けてもよい。【００６８】
また、露光装置に、ウエハステージと、計測ステージとの両方を用意し、計測ステージに計測装置２０を設けてもよい。  
また、投影光学系とウエハとの間に液体を介在させた液浸型の露光装置にもこの本実施形態を適用することができる。また、露光光として極端紫外光(ＥＵＶ光)を用い、反射型の光学部材により構成される照明光学系及び投影光学系等を備えたＥＵＶ露光装置にもこの実施形態を適用することができる。【００６９】
上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、投影光学系１５を用いてマスクＭにより形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハＷ）上に形成する（形成工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて感光性基板としてのウエハＷ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１８のフローチャートを参照して説明する。【００７０】
先ず、図１８のステップＳ３０１において、１ロットのウエハＷ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハＷ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、マスクＭに形成されているパターンを照明光により照明し（照明工程）、照明光により照明されたパターンの像が、この実施の形態にかかる光学特性の計測方法及び調整方法により光学特性が計測及び調整された投影光学系１５を介して、その１ロットのウエハＷ上の各ショット領域に順次露光転写される（露光工程）。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハＷ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハＷ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスクＭのパターンに対応する回路パターンが、各ウエハＷ上の各ショット領域に形成される。【００７１】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。この実施の形態にかかる露光方法によれば、この実施の形態にかかる光学特性の調整方法により調整された投影光学系１５を用いて露光を行っているため、ウエハＷ上に高解像度でマスクＭのパターンの像を形成することができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハＷ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハＷ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。【００７２】
なお、本発明は、２００７年６月２６日に提出された日本国特許出願２００７−１６７８５７号に含まれた主題に関連し、その開示のすべては、ここに参照事項として明白に組み込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の光学特性の調整方法は、半導体素子または液晶表示素子等の電子デバイスをリソグラフィ工程で製造するために用いられる光学系の光学特性を計測するために有用であり、本発明の光学特性の調整方法により調整された光学系を備えた露光装置、該露光装置を用いた露光方法を用いることにより光学系の光学特性を高精度に調整することができる。また、該露光装置を製造するための露光装置の製造方法により良好な光学特性を有する光学系を備えた露光装置を製造することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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