(57)【要約】【課題】透過型の光学素子の利用が困難な極紫外光による計測に好適な光学素子、当該光学素子を利用した露光装置、および当該露光装置を利用したデバイス製造方法を提供すること。【解決手段】光学系を介して光源からの極紫外光により原版のパターンを基板に投影する露光装置において、前記光源から前記基板に至る光路中の前記原版より前記光源側および前記原版より前記基板側のいずれかに配される光学素子を、極紫外光が透過する膜と、前記膜上に配された、前記膜の一部を遮光する遮光部材とを有するものとする。【選択図】      図１
2006278960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して光源からの極紫外光により原版のパターンを基板に投影する露光装置において、前記光学系の光路中の前記原版より前記光源側および前記原版より前記基板側のいずれかに配される光学素子であって、
極紫外光が透過する膜と、
前記膜上に配された、前記膜の一部を遮光する遮光部材とを有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記膜の材質はＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮｘ、ダイヤモンドおよびダイヤモンドライクカーボンのいずれかを含み、前記膜の厚みは２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
光学系を介して光源からの極紫外光により原版のパターンを基板に投影する露光装置であって、
前記光学系の光路中の前記原版より前記光源側および前記原版より前記基板側のいずれかに配される請求項１または２に記載の光学素子を有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記光学素子は、前記光路中の前記基板が配されるべき位置およびその近傍位置の少なくとも一方に配されることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
極紫外光により原版のパターンを基板に投影する露光装置であって、
前記パターンを前記基板に投影するための投影光学系と、
前記基板を保持し移動する基板ステージと、
前記基板ステージ上に配された請求項１または２に記載の光学素子と、
前記投影光学系から射出し前記光学素子を透過した極紫外光を検出する検出手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記原版を保持し移動する原版ステージと、
前記原版ステージ上に配されたマークと、
前記マークを極紫外光で照明する照明手段と、
前記照明手段による前記マークからの反射光を前記投影光学系および前記光学素子を介して受光した前記検出手段の出力に基づいて、前記基板ステージと前記原版ステージとの相対位置を調整する調整手段とを有することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記原版を保持し移動する原版ステージと、
前記原版ステージ上に配された、前記投影光学系の波面収差を計測するための反射部材と、
極端紫外光を回折させる回折素子とを有し、
前記光学素子は、前記反射部材、前記回折素子および前記投影光学系を介して受光した２つの光束から参照光および被検光を生成する２つの透光部を有し、
前記検出手段は、前記参照光および前記被検光の干渉パターンを検出することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項８】
前記回折素子は、請求項１または２に記載の光学素子であることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記原版を保持し移動する原版ステージと、
前記原版ステージ上に配された、有効光源を計測するための反射部材とを有し、
前記光学素子は、有効光源を測定するための透光部を有し、
前記検出手段は、前記反射部材、前記投影光学系および前記透光部を介して受光した極端紫外光の強度分布を検出することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項３乃至９のいずれかに記載の露光装置を用いて極紫外光により原版のパターンを基板に投影する段階を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極紫外光による計測に好適な光学素子、当該光学素子を利用した露光装置、および当該露光装置を利用したデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超ＬＳＩなどの極微細パターンから形成される半導体素子の製造工程においては、マスクに描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して焼き付け形成する縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上は、パターン線幅のより一層の微細化を要求する。これに伴い、レジストプロセスの改良と、露光装置の微細化への対応として解像力の向上がなされてきた。このため、露光装置の光源は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（波長１５７ｎｍ）というように短波長化が進められた。そして、さらに微細なパターンを効率よく焼き付けるために紫外線よりもさらに波長が短い１０〜１５ｎｍ程度の極紫外光であるＥＵＶ光を用いた縮小投影露光装置の開発が進められている。
【０００３】
一方、解像力の向上と同時にこれら半導体素子の微細化がすすむにつれ、マスクパタ−ンと感光基板上のパタ−ンとの整合状態の許容範囲も厳しくなってきている。以下、ＥＵＶ光を用いていない一般的な縮小投影露光装置におけるマスクパターンと感光基板上のパターンとの位置合わせについて説明する。
【０００４】
感光基板、所謂ウエハの位置情報を得る為のウエハ面上のアライメント（位置合わせ）マ−クの観察方式としては、従来以下の２通りの方式が用いられている。
１．投影光学系を介することなく直接ウエハのアライメントマークの位置を計測するオフアクシス方式。
２．投影光学系を介してウエハとレチクルを同時に観察し、両者の相対位置関係を検出するＴＴＲ（Through The Reticle）方式。
【０００５】
上記のうちＴＴＲ方式は計測時間が長いため、ウエハ毎の位置計測にはオフアクシス方式が用いられる。オフアクシス方式では、ウエハ観察顕微鏡（以下、オフアクシス顕微鏡と呼ぶ）が用いられる。オフアクシス顕微鏡による位置計測の場合、投影光学系を介さないので任意の波長を用いることができ、加えて広い波長域の光源を使用出来ると言うメリットもある。位置計測に広帯域の波長光を使用することのメリットとしては、ウエハ上に塗布された感光材（レジスト）に対して、薄膜干渉の影響を除去できるといったことが挙げられる。
【０００６】
しかしながら、オフアクシス顕微鏡を使用してレチクルとウエハとのアライメントを行う場合、観察位置と露光位置の関係を直接測定することはできない。このため、予めオフアクシス顕微鏡の計測中心とレチクル上パターンの投影像中心（露光中心）との間隔である、いわゆるベースライン量を求めておく必要がある。そして、オフアクシス顕微鏡測定によってウエハ上ショット内のアライメントマークの計測中心からのずれ量を検出し、このずれ量とベースライン量を加味した距離だけウエハをオフアクシス顕微鏡観察位置から移動することによって当該ショット領域の中心を露光中心に正確に位置合わせする。ところが、露光装置を使用していく過程で、経時変化により次第にベースライン量が変動することがある。このようなベースライン変動が生じると、ウエハ上ショット中心をレチクル上パターンの投影像中心に送り込むことができないためアライメント精度（重ね合わせ精度）が低下することになる。従って、定期的にオフアクシス顕微鏡の計測中心とレチクル上パターンの投影像中心との間隔を正確に計測するためのベースライン計測（キャリブレーション計測）を行う必要がある。このベースライン計測には先述のＴＴＲ方式の計測システムを使用しなければならない。
【０００７】
図８は、投影露光装置のベースライン計測の原理を模式的に示した図である。擬似レチクルＲ２には、投影光学系２の露光エリア内にスリット状のマークＭ１が設けられている。図８に示すように、擬似レチクルＲ２はレチクル駆動ステージ１上に保持され、このレチクル駆動ステージ１は擬似レチクルＲ２の中心を投影光学系２の光軸ＡＸに合致させるように移動される。ウエハ駆動ステージ３上には、投影光学系２の結像位置にＭ１と同等のマークＭ２を有する擬似ウエハＷ２がウエハＷ１と干渉しない位置に付設される。擬似ウエハＷ２は露光光透過部材に遮光部材を配置することによりスリット状の透過領域を持たせたマークＭ２を構成したものである。マークＭ２の下には光量センサＳ１が配置されている。このマークＭ２が投影光学系２の投影エリア内の所定位置にくるように不図示のレーザ干渉計によりウエハ駆動ステージ３を位置決めした後、露光光源レーザ４を駆動して照明光学系５を通して露光光Ｌ１を投影光学系２に入射させる。この状態でマークＭ２の下に配置された光量センサＳ１からの光量をモニタしながらウエハステージ３をＸＹＺ方向に微動させ、この光量が最大になる位置を見つける。光量が最大となった位置が擬似レチクルのマークＭ１と擬似ウエハのマークＭ２の相対位置が一致した位置となる。
【０００８】
投影光学系２の外側（露光エリア外）には、オフアクシス顕微鏡６が配置されている。オフアクシス顕微鏡６の光軸は、投影像側の面では投影光学系２の光軸ＡＸと平行である。そしてオフアクシス顕微鏡６の内部には、ウエハＷ１上のマーク、または擬似ウエハＷ２上のマークＭ２の位置測定をする際の基準となる指標マークＭ３が設けられている。指標マークＭ３は、投影像面（ウエハＷ１表面または擬似ウエハＷ２表面）とほぼ共役な位置に配置されている。
【０００９】
擬似レチクルＲ２のマークＭ１と擬似ウエハＷ２上のマークＭ２とが位置合わせされた時のウエハ駆動ステージ３の位置を不図示のレーザ干渉計で計測する。この値をＸ１とする。また、オフアクシス顕微鏡６の指標マークＭ３とマークＭ２とが位置合わせされたときのウエハステージ３の位置をレーザ干渉計で計測する。このときの値をＸ２とする。この場合、ベースライン量ＢＬは、差（Ｘ１−Ｘ２）を計算することで求められる。このベースライン量ＢＬは、後でウエハＷ１上のアライメントマークをオフアクシス顕微鏡６で計測して投影光学系２の直下に送り込むときの基準量となるものである。すなわち、ウエハＷ１上の１ショット（被露光領域）の中心とアライメントマークとの間隔をＸＰ、ウエハＷ１上のアライメントマークがオフアクシス顕微鏡６の指標マークＭ３と合致したときのウエハ駆動ステージ３の位置をＸ３とすると、ショット中心とレチクル中心Ｃとを合致させるためには、ウエハ駆動ステージ３を、「Ｘ３−ＢＬ−ＸＰ」で決定される位置に移動させればよい。
【００１０】
このように、オフアクシス顕微鏡６を用いてウエハＷ１上のアライメントマーク位置を測定した後、ベースライン量ＢＬに関連する一定量だけウエハ駆動ステージ３を送り込むだけで、直ちにレチクルＲ１のパターンをウエハＷ１上のショット領域に正確に重ね合わせて露光することができる。但しレチクルセットマークＭ４と擬似レチクルＲ２上のマークＭ１との間の寸法は別手段により測定しておき、レチクルセットマークＭ４にレチクルＲ１を位置合わせしておく必要がある。なお、ここでは１次元方向についてのみ考えたが、実際には２次元で考える必要がある。
【００１１】
以上のようにレチクル、ウエハの投影光学系を通した位置合わせを行う場合、露光光透過部材で構成される擬似ウエハに遮光部材を配置することでマークを形成し、その下にセンサを設けて光量を測定するシステムが用いられている。
【００１２】
以上、ＴＴＲ方式を用いたキャリブレーション計測について説明した。上記と類似の構成により実行される計測として、投影光学系収差測定がある。図９は、露光装置における一般的な収差計測システムの模式図である。図８と同じ機能機能を有するものについては同一番号を付記し説明を割愛する。
【００１３】
収差計測システムは、図９に示されるように、レチクル面手前に回折格子７を配置し回折光を生じさせる。回折格子７の下流側、レチクル面近傍にはスリット状またはピンホール状透過部を持ったマークＭ５が配置される。このマークＭ５により照明光学系５および回折格子７により発生した収差をキャンセルして照明光を投影光学系２に入射する。ウエハ側結像面には石英などの露光光透過部材に遮光部材が配置されたマークＭ６が設けられている。マークＭ６は、露光光透過部材の上流側の面にマークＭ５と同様のスリット状またはピンホール状透過部（図１０のＭ６−ｃ）と、窓状の大きな透過部（図１０のＭ６−ｄ）を持つ。このウエハ結像面上のマークＭ６の下にはＣＣＤカメラＳ２が配置される。
【００１４】
レチクル面上に配置されたスリット状またはピンホール状マークＭ５により露光光Ｌ１から波面収差がとり除かれる。よって、投影光学系２に入射され、投影光学系２から出てきた露光光には投影光学系２で発生した収差のみが含まれていることとなる。図１０は擬似ウエアＷ２のウエハ側マークＭ６およびＣＣＤカメラＳ２部分の拡大模式図である。図１０においてＭ６−ａは石英などのエキシマレーザ光透過部材であり、これを母材としてクロムなどの遮光部材Ｍ６−ｂを配置し、所望のマーク形状を形成している。露光光が図１０のスリットまたはピンホールＭ６−ｃを通過することにより含まれていた収差がキャンセルされＣＣＤカメラＳ２面上に到達する。一方マークＭ６上の窓部Ｍ６−ｄを通過した露光光は投影光学系２により発生した波面収差を含んだままＣＣＤカメラＳ２面上に到達する。前者を参照光、後者を被検光として用いる。両者の波面の差が投影光学系２で起因で発生した波面収差ということになる。この波面収差はＣＣＤカメラＳ２に画像として取り込まれた際に干渉縞として観測される。この干渉縞を画像処理することによりZernike多項式の３６項までの波面収差を定量的に計測することを可能としている。
【００１５】
その他、照明光学系の瞳面強度分布を測定する場合においても、ウエハ結像面に露光光を通過させるためのピンホールを設け、その下にＣＣＤを配置する構成が用いられる。以上のように露光光透過部材に遮光部材を配置することで所望のマークを形成し、その下にセンサを設けてマークを透過する光量また画像を観測するシステムが現状多く用いられている。なお、ＥＵＶ露光装置において、非露光光を用いて上述のベースラインを計測する技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３５３０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上のように、アライメント計測や、収差測定、瞳面強度分布測定等では、露光光透過部材を母材としてその上に遮光部材を配置することにより所望のマークを形成し、その下にセンサを設けてマークを通過した露光光の光量また画像を測定する。しかしながら、ＥＵＶ光を光源とする露光装置においては、上記のような一般的な測定システムを利用することができない。
【００１７】
ＥＵＶ露光装置においてはエキシマレーザと異なり露光光透過部材がほとんど存在しない。ＥＵＶ光のような極短波長の露光光は、通常の透過部材では光量の損失が著しく、透過型の光学系の利用が困難だからである。このため、ＥＵＶ光を用いた照明光学系、及び投影光学系はすべてミラーによる反射光学系によって構成されている。さらにレチクルも反射タイプのレチクルが考えられている。反射タイプのレチクルは、ゼロ膨張ガラス上に反射多層膜を形成しその上に吸収帯を形成することにより所望のパターンの反射光を作り出すものである。
【００１８】
以上のようなＥＵＶ露光装置において、上述したＴＴＲ方式の位置合わせを実行しようとする場合には、（１）反射部がスリット状になるように遮光部材を配置した擬似レチクルを設けること、（２）擬似ウエハにおいては投影光学系の縮小率分だけ小さくしたスリット状の透過部をもつマークを形成し、その下に透過光量を計測するための光量センサを配置すること、が必要である。
【００１９】
ここで問題となるのは、ＥＵＶ光が図１０に示したような石英Ｍ６−ａを透過できないことである。Ｆ2レーザより長い波長を光源とする露光装置であれば、図１０に示すように擬似ウエハを構成することができる。すなわち、数ミリの厚みを持ったガラス部材を用いてその上に遮光部を配置することによりマークを形成し、その透過光が下のセンサに入射する構成を用いることができる。しかしながら、ＥＵＶ光は石英をはじめ、その他のガラス部材を透過することが出来ない。このため、擬似ウエハの下に配置されたセンサに透過光が入射せず、計測が出来なくなってしまう。
【００２０】
以上のように、ＥＵＶ光を用いた露光装置では、ガラスにマークを構成できない。このような問題に対処するために、レチクルと同様に、反射面に吸収帯を設けて擬似ウエハ側のマークを構成する手法も考えられる。しかしながら、この構成では擬似ウエハ上のマークからの反射光を検出するためのセンサを設けるスペースを確保する必要がある。
【００２１】
本発明は、本発明の発明者が鋭意研究の末に初めて見出した上記の課題に鑑みてなされたものであり、透過型の光学素子の利用が困難な極紫外光による計測に好適な光学素子、当該光学素子を利用した露光装置、および当該露光装置を利用したデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するための本発明の位置態様による光学素子は以下の構成を有する。即ち、
光学系を介して光源からの極紫外光により原版のパターンを基板に投影する露光装置において、前記光学系の光路中の前記原版より前記光源側および前記原版より前記基板側のいずれかに配される光学素子であって、
極紫外光が透過する膜と、
前記膜上に配された、前記膜の一部を遮光する遮光部材とを有する。
【００２３】
また、上記の目的を達成するための本発明の他の態様による露光装置は以下の構成を有する。即ち、
光学系を介して光源からの極紫外光により原版のパターンを基板に投影する露光装置であって、
前記光学系の光路中の前記原版より前記光源側および前記原版より前記基板側のいずれかに配される、上記の光学素子を有する。
【００２４】
また、上記の目的を達成するための本発明の他の態様による露光装置は以下の構成を有する。即ち、
極紫外光により原版のパターンを基板に投影する露光装置であって、
前記パターンを前記基板に投影するための投影光学系と、
前記基板を保持し移動する基板ステージと、
前記基板ステージ上に配された上記の光学素子と、
前記投影光学系から射出し前記光学素子を透過した極紫外光を検出する検出手段とを有する。
【００２５】
更に、本発明の他の態様によれば、上記露光装置を用いて極紫外光により原版のパターンを基板に投影する段階を有するデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、透過型の光学素子の利用が困難な極紫外光による計測に好適な光学素子、当該光学素子を利用した露光装置、および当該露光装置を利用したデバイス製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。  
以下の実施形態では、ＥＵＶ光を光源とした露光装置において、（１）ウエハステージ部の光量センサ上に設けられたＴＴＲ計測用のマークの母材、および（２）ウエハステージ部のＣＣＤカメラ上に設けられた、投影光学系収差計測用のマークの母材、（３）その他回折格子、ピンホール等を形成するための母材として好適な構成が説明される。そのような母材は特定材質の特定厚み以下の薄膜である。このような母材は、ＥＵＶ光を十分に透過することができる。従ってその母材の上に遮光部材を配置することにより、所望のマークや回折格子などの所望の光学素子を形成する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態における露光装置の概略構成を説明する図である。各部の名称、機能のうち図８と同様のものに対しては同符号を付している。本実施形態の露光装置において、ＥＵＶ光源８（以下、光源８という）はＥＵＶ光を出力する。ＥＵＶ照明光学系９（以下、照明光学系９という）は、光源８から発せられたＥＵＶ光Ｌ２を所定の形状の光束に成形するための光学系である。反射型投影光学系１０は、照明光学系９によって所定の形状に形成され、ＥＵＶ用反射型レチクルＲ３（以下、レチクルＲ３）で反射されたＥＵＶ光Ｌ２を、感光基板であるウエハＷ１に結像させる。レチクルＲ３およびウエハＷ１はそれぞれレチクル駆動ステージ１１、ウエハ駆動ステージ３に搭載されている。そして、投影光学系１０の倍率分だけ駆動量比率を変えてこれら２つのステージ（１１，３）を同期駆動することにより、走査露光を可能としている。なお、２つのステージ（１１，３）は不図示のレーザ干渉計により位置測定が行われている。
【００２９】
２つのステージ（１１，３）上には、反射型擬似レチクルＲ４（以下、擬似レチクルＲ４）上にスリット状に反射部を設けたマークＭ７が設置され、擬似ウエハＷ３上にスリット状の透過部を持つマークＭ８が設置されている。これら、擬似レチクルＲ４及び擬似レチクルＲ４は、それぞれベースライン計測時に用いられる。なお、擬似ウエハＷ３の母材は２μｍ以下の厚みのＳｉ，ＳｉＣ，ＳｉＮｘ、ダイヤモンド、またはダイヤモンドライクカーボンのいずれかの材質でできた薄膜である。ここで、ダイヤモンドライクカーボンとは、主に炭素と水素とで構成される非晶質のカーボン硬質膜のことで、アモルファスカーボンとも呼ばれるものである。そして、その薄膜上には、タンタル、タングステンなどの金属によりスリット状の透過部を持ったマークＭ８が形成されている。また、このマークＭ８の下にはＥＵＶ用光量検出センサＳ３（以下、光量検出センサＳ３）が備わっている。
【００３０】
なお、光学素子における、薄膜上のマークの形成方法の一例は次のとおりである。即ち、光学素子は、半導体素子製造に用いられるのと同様な光リソグラフィー技術を用いることができる。薄膜上に遮光体を蒸着し、その上に感光剤であるフォトレジストを塗布し、電子ビーム露光装置などにより形成すべきマークに対応したパターンをフォトレジストに転写し、フォトレジストを現像し（マーク状にレジストを除去し）、現像後のフォトレジストをマスクとしてエッチングにより遮光体を除去し、マーク状の抜け部（極紫外光透過部）を作る。
【００３１】
レチクルＲ３上には位置検出マークＭ９が備わっている。このマークＭ９と擬似レチクル上のマークＭ７との間の寸法は不図示のレチクル顕微鏡および／または干渉計を用いて計測される。ウエハ側にはウエハ上位置合わせマークの位置を測定するためのオフアクシス顕微鏡６が設けられている。オフアクシス顕微鏡６には測定基準となる指標マークＭ３が内蔵されており、このマークＭ３を基準にウエハＷ１上のマークや擬似ウエハＷ３上のマークＭ８の位置測定を行うことができる。なお、以上の構成において、ＥＵＶ光が透過するエリアは全て真空チャンバ１２に囲まれておりその中は真空に保たれている。
【００３２】
次に、上述の露光装置によるアライメント処理について説明する。図２は本実施形態によるベースライン計測の処理手順を示すフローチャートである。なお、図２に示す処理手順は、本実施形態の露光装置が有する不図示の制御部が当該露光装置の各部を制御することにより実行されるものである。制御部には、そのような処理手順に対応したコンピュータプログラムを記憶した記憶部と、記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行するＣＰＵが含まれている。
【００３３】
レチクル駆動ステージ１１に保持されたレチクルＲ３のパターンをウエハに重ね合わせて走査露光をする際には、両ステージ（１１，３）を正確に同期させて駆動させる必要があると共に、レチクルＲ３とウエハＷ１の投影光学系１０を通した絶対位置を一致させる必要がある。このため、上述したようにＴＴＲ方式にてベースライン計測を行う必要が生じる。以下、ベースライン計測における動作を説明する。
【００３４】
まず、擬似レチクルＲ４をレチクル駆動ステージ１１により投影光学系１０の露光範囲内（ベースライン計測位置）に送り込む（ステップＳ１０１）。擬似レチクルＲ４は露光光反射膜を積層したものを母材としている。マークＭ７は、その母材上に、ＸＹ方向にスリット状の反射光が投影光学系１０に入射するように吸収部材を配置することで形成されている。
【００３５】
次に、擬似ウエハＷ３を投影光学系１０の下（ベースライン計測位置）に来るようにウエハ駆動ステージ３を移動する（ステップＳ１０２）。擬似ウエハＷ３には、露光光透過部材上に遮光部材が配置されることによりマークＭ７と同サイズ（但し投影光学系により縮小されたサイズ）のスリット状に透過部分を残したマークＭ８が形成されている。図３に擬似ウエハＷ３上マークおよび光量検出センサＳ３部分の拡大模式図を示す。図３の薄膜Ｍ８−ａはＳｉ，ＳｉＣ，ＳｉＮｘ、ダイヤモンド及びダイヤモンドライクカーボンのいずれかで形成されており、その厚みは２μｍ以下である。薄膜Ｍ８−ａ上にはタングステン、タンタルなどの遮光部材Ｍ８−ｂにより、投影体である擬似レチクルＲ４上におけるマークＭ７の反射エリアと同一形状の透過エリアＭ８−ｃを持つマークＭ８が形成されている。従って、マークＭ８はＸ、Ｙ方向のスリット形状を有する。また、マークＭ８はウエハＷ１の露光面と略同一面内であって、アライメント計測のための光量検出センサＳ３の直上に配置される。なお、マークＭ７，Ｍ８のパターン形状はスリットに限られるものではない。マークＭ７のパターン（反射部のパターン）とマークＭ８のパターン（透過エリアのパターン）は互いに相似であり、マークＭ７のパターンを投影光学系１０の縮小率で縮小したパターンとすればよい。
【００３６】
次に、露光光Ｌ２を入射し（ステップＳ１０３）、擬似ウエハＷ３下に設けられた光量検出センサＳ３で光量をモニターしながらウエハステージ３をＸ、Ｙ方向に微小駆動させる。そして、ウエハステージ３のＸ、Ｙ方向それぞれの光量最大となる位置をみつけることでレチクル、ウエハの投影光学系を通したＸ、Ｙ方向位置合わせをすることができる（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。光量が最大になる位置は、擬似レチクルＲ４側のマークＭ７により反射されたスリット状のＥＵＶ光が、擬似ウエハＷ３側のマークＭ８のスリット状の透過部（Ｍ８−ｃ）を効率よく透過する位置である。つまりこれはレチクル、ウエハ両者のマーク（Ｍ７，Ｍ８）が投影光学系１０を通して見た時に重なった状態になっている位置である。
【００３７】
更に、ウエハステージ３をＺ方向に微小駆動して光量が最大になる位置を見つけることによりレチクルのパターンのベストフォーカス面検出を行う（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。光量が最大のところでベストフォーカス面を検出できるのは、擬似レチクルＲ４のマークＭ７で反射されたスリット状のＥＵＶ光のデフォーカスによるボケが最小となり、擬似ウエハＷ３上のマークＭ８における遮光部（Ｍ８−ｂ）による蹴られが少なく効率よくＥＵＶ光が光量検出センサＳ３に到達するからである。これらにより擬似レチクルＲ４のマークＭ７、擬似ウエハＷ３のマークＭ８のＸＹ位置およびフォーカス位置が合っている状態となる。よって、このときのレチクル駆動ステージ１１、ウエハ駆動ステージ３の位置をそれぞれレーザ干渉計で測定し、記憶しておく（ステップＳ１０８）。
【００３８】
次に、レーザ干渉計の測定値を基準（以下、干渉計基準という）にしてオフアクシス顕微鏡６の下に擬似ウエハＷ３上マークＭ８を移動させる。オフアクシス顕微鏡６を用いて、マークＭ８の位置を指標マークＭ３を基準として測定する。上述したように、この測定値とウエハステージ干渉計測定値を基に、投影光学系１０の光軸に対するオフアクシス顕微鏡６の光軸（計測座標系の原点）のオフセット量、つまりベースラインＢＬを測定することができる（ステップＳ１０９）。
【００３９】
ベースラインが求められると、オフアクシス顕微鏡６の計測中心（原点）にウエハＷ１上のマーク（ショット中心）の位置合わせを行い、ベースライン分だけウエハ駆動ステージを駆動することにより、ウエハＷ１上のショット中心を投影光学系１０の光軸上の位置に送り込むことができる。一方レチクル側は先述のとおり擬似レチクルＲ４上のマークＭ７とレチクルＲ３上のマークＭ９間の距離を干渉計およびレチクル顕微鏡にて測定済みである。この寸法をＲＬとすると、ＲＬ寸法分だけベースライン計測時の位置からレチクル駆動ステージを移動させることによりウエハＷ１のショット中心を投影光学系１０によるレチクル像の中心に合わせ込むことができる。
【００４０】
以上の、ベースライン測定後、露光動作中はレチクルＲ３を干渉計基準で一定の位置にレチクル駆動ステージで送り込み、ウエハＷ１上マークをオフアクシス顕微鏡６で位置測定しベースライン分ウエハ駆動ステージ３を移動させて走査露光するという動作を繰り返す。そして、上記ベースライン計測やフォーカスキャリブレーションを一定期間おきに行うことにより、各部の熱変形などの様々な要因によるベースライン変動をキャンセルすることができる。
【００４１】
なお本実施形態において擬似ウエハＷ３側のマークＭ８はＥＵＶ光透過母材に金属を遮光部材として配置したものを用いたが加工精度さえ達成されるのであれば透過部材に遮光部材を配置しなくてもよい。例えば図４のように遮光部材Ｍ１０−ａに貫通させたスリット部Ｍ１０−ｂを設けたものを使用することも可能である。この場合、遮光部材Ｍ１０−ａの厚みは薄いほど好ましいが、ＥＵＶ光透過部を貫通孔により形成するので部材透過率を考慮しなくてよいので、２μｍ以下という厚みの制限は無くなる。また部材Ｍ１０−ａはＥＵＶ光を透過する必要がないためＳｉＣ，Ｓｉ，ＳｉＮｘ、ダイヤモンドに限らず金属やその他加工に適した部材を自由に選択することができる。
【００４２】
以上のように、第１実施形態によれば、ＥＵＶ光のような透過型の光学系の利用が困難な極短波長の露光光を用いた露光装置において、ＴＴＲ方式のキャリブレーション計測（ベースラインや投影光学系像面位置等の計測）が可能となる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
第１実施形態においては主にベースライン補正の目的に使用するＴＴＲ計測を説明したが、本発明は、このようなベースライン補正に限らず、レチクルステージ、ウエハステージ走りずれ測定やその他センサ前にマークを配置し透過光を観測する計測手法全てにおいて有効である。第２実施形態では、そのような計測の例として、投影光学系の波面収差の計測、瞳面の光強度分布（有効光源）の計測について説明する。
【００４４】
図５は第２実施形態の露光装置の概略図である。図５は第１実施形態の図１と同様のＥＵＶ露光装置において、第１の実施形態とは別の機能を持った計測系の実施形態を示している。各部の名称、機能のうち図１と同様のものに対しては同符号を付与して示している。第１実施形態の構成ではベースライン計測等を実現する（ＴＴＲによるレチクルステージ、ウエハステージの相対位置計測を可能とする）構成であったが、第２実施形態では投影光学系の収差測定を行う機能を有する構成を示している。以下、図５を基に第２実施形態の詳細を説明する。
【００４５】
図６は本実施形態による収差測定の処理手順を示すフローチャートである。なお、図６に示す処理手順は、本実施形態の露光装置が有する不図示の制御部が当該露光装置の各部を制御することにより実行されるものである。制御部には、そのような処理手順に対応したコンピュータプログラムを記憶した記憶部と、記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行するＣＰＵが含まれている。
【００４６】
まず、反射型擬似レチクルＲ５（以下、擬似レチクルＲ５）を図５に示すような計測位置へ移動する（ステップＳ２０１）。次に、図５に示すように、レチクル反射面の手前または後ろ（図５では手前）の、露光経路内へ回折格子１３を配置し回折光が生じるようにする。この回折格子１３としては、金属部材やその他ＥＵＶを遮光する部材にメカニカルな加工を施すことにより格子状の貫通部分を設けたものを用いてもよいし、２μｍ以下の厚みのＳｉＣ，Ｓｉ，ＳｉＮｘまたはダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボンの薄膜上にタングステン、タンタルなどの遮光帯を構成し回折格子を形成したものを用いてもよい。なお、薄膜に遮光帯を構成する場合には、光学素子と同様の西方により回折格子を作成することができる。次に、擬似ウエハＷ４を、図５に示されるような計測位置へ移動する（ステップＳ２０３）。そして、光源８より露光光（ＥＵＶ光）を照明光学系９へ入射する。
【００４７】
なお、擬似レチクルＲ５上のマークＭ１１は、回折格子１３からの回折光を反射する部位が極細いスリット状またはピンホール状になるように、反射面に吸収部材が配置されてなる。このスリット状またはピンホール状の反射面で反射することにより照明光学系９に起因して発生する収差がキャンセルされ、理想波面を持ったＥＵＶ照明光が投影光学系１０に入射される。
【００４８】
ウエハ側の結像面近傍に配置された擬似ウエハＷ４は第１実施形態と同様にＥＵＶ光を透過する母材を有し、母材上には所定のパターンで遮光部材が配置されたマークＭ１２が形成されている。母材は、２μｍ以下の厚みのＳｉＣ，Ｓｉ，ＳｉＮｘまたはダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンの薄膜である。また、遮光部材はタングステン、タンタルなどである。母材上に、スリット状またはピンホール状の透過領域および大きな透過面積をもった窓状の透過領域を形成するように遮光部材を配置してマークＭ１２が形成されている。このウエハ結像面上のマークＭ１２の下にＥＵＶ用ＣＣＤカメラＳ４を配置する。図７は擬似ウエハＷ４のマークＭ１２部近傍の拡大模式図である。ＥＵＶ光を透過する上記材質及び厚みの薄膜Ｍ１２−ａ上に、遮光部材Ｍ１２−ｂを配置し、スリット状またはピンホール状の透過部Ｍ１２−ｃおよび窓状の透過部Ｍ１２−ｄを持つマークＭ１２が形成されている。
【００４９】
上述したように、擬似レチクルＲ５上に配置されたスリット状またはピンホール状の反射部を持つマークＭ１１により収差の無い理想波面をもったＥＵＶ光が投影光学系１０に入射される。このため、投影光学系１０から出てきたＥＵＶ光には投影光学系に起因して発生した収差のみが含まれていることとなる。このＥＵＶ光が図７のスリット状またはピンホール状の透過部Ｍ１２−ｃを通過することにより、当該ＥＵＶ光に含まれていた収差がキャンセルされ、理想波面としてＣＣＤカメラＳ４の面上に到達する。ＣＣＤカメラＳ４はＥＵＶ光に対して感度を持つ受光素子で構成されたものを用いることが好ましい。しかしながら、シンチレータを可視光用ＣＣＤカメラの前に配置し、シンチレーションにより発生した蛍光をファイバーオプティックプレートによりＣＣＤカメラに導光し検出する構成でもよい。
【００５０】
一方、図７の窓状の透過部Ｍ１２−ｄを通過したＥＵＶ光は、投影光学系１０により発生した収差を含んだ波面のままＣＣＤカメラＳ４面上に到達する。透過部Ｍ１２−ｃを透過したＥＵＶ光を参照光、透過部Ｍ１２−ｄを通過したＥＵＶ光を被検光として用いる。両者の波面の差が投影光学系１０に起因した波面収差ということになる。この波面収差はＣＣＤカメラＳ４に取り込まれた際に参照光、被検光による干渉縞として観測される。この干渉縞を電子モアレ法などの手法により画像処理することによりZernike多項式の３６項までの波面収差を定量的に計測することが可能となる（ステップＳ２０６）。
【００５１】
以上、第２実施形態においては、ＣＣＤカメラ面上に干渉縞を作るための方法の一例を挙げたが、当該方法はこれに限られるものではない。例えば、レチクル面上に同じくスリット状またはピンホール状反射部を設けることにより収差をキャンセルしたＥＵＶ光を投影光学系に入射させ、ウエハ側の結像面前に回折格子を配置することにより０次光、１次光での波面収差の相違分による干渉縞を生じさせ、これをＣＣＤカメラにて観測し積分演算及び画像処理することにより波面収差を計測するという手法も考えられる。この場合ウエハ側の結像面近傍（ウエハの被露光面と略同一の面）に設けられる回折格子として、上述したＥＵＶ光透過部材（Ｍ１２−ａ）に遮光部材を配置した構成を用いることが出来る。
【００５２】
また、第２実施形態では波面収差測定について説明したが、回折格子１３を外し、レチクル側像面（物面）、ウエハ側像面両方にピンホールを配置することにより、照明光学系の瞳面での光強度分布を測定する有効光源測定システムにもなり得る。この場合ウエハ側像面のピンホール部は厚み２μｍ以下のＳｉ，ＳｉＣ，ＳｉＮｘ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボンのＥＵＶ光透過部材にタングステン、タンタルなどの遮光部材を配置してピンホール状の透光部を残すことにより形成することができる。
【００５３】
以上のように、上記各実施形態で挙げた材質（Ｓｉ，ＳｉＣ，ＳｉＮｘ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボン）及び厚み（２μｍ以下）を有する光透過材を用いることにより、所定のパターン（スリット、ピンホール、回折格子等）を透過したＥＵＶ光を各種測定のために供与可能な光学素子が得られる。なお、第１、第２実施形態において挙げた光学素子のパターン以外にも種々のものが考えられる。例えば、回折格子に類似した機能を持つ光学素子として照明光学系の瞳面光強度分布を所定の分布にするための回折パターンの形成も上記手法で実現可能となる。なお本実施形態においても実施形態１と同様に加工精度さえ達成されるのであれば透過部材に遮光部材を構成することなく遮光部材に貫通させた透過部を加工して用いることも可能である。
【００５４】
以上のように、第１、第２実施形態によれば、ＥＵＶ光を用いた露光装置において、ＥＵＶ光を利用して行われる各種計測、例えば、ＴＴＲ方式のレチクル、ウエハの相対位置計測（投影光学系の光軸に垂直および／または平行な方向における相対位置計測）、投影光学系収差計測或いは照明光学系瞳面光強度分布計測を行うことができる。このため、ＥＵＶ露光装置等の、透過型の光学系を利用するのが困難な極短波長の露光光を用いた露光装置において、所定パターンを透過した露光光を利用した各種計測を行うことができる。これにより、例えば、常に高精度なフォーカス、アライメントが可能になり、あるいは光学系の性能を最適な状態に調整することが可能となり、よって、微細な回路パターンを安定して転写することが可能となる。
【００５５】
＜デバイス製造方法＞
図１１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）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン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、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、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。
【００５６】
図１２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縁膜を形成する。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１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態による露光装置の概略構成を表す模式図である。
【図２】第１実施形態によるベースライン計測の処理手順を説明するフローチャートである。
【図３】第１実施形態における、擬似ウエハ上のマークおよび光量検出センサ部分の拡大模式図である。
【図４】第１実施形態における擬似ウエハ上のマークおよび光量検出センサ部分の変形例を示す拡大模式図である。
【図５】第２実施形態による露光装置の概略構成を表す模式図である。
【図６】第２実施形態による波面収差の計測処理を説明するフローチャートである。
【図７】第２実施形態における、擬似ウエハ上のマークおよび光量検出センサ部分の拡大模式図である。
【図８】一般的な露光装置のベースライン計測方法を説明する概略図である。
【図９】一般的な露光装置における、投影光学系の収差計測方法を示す概略図である。
【図１０】一般的な露光装置におけるウエハ結像面近傍を示す模式図である。
【図１１】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１２】ウェハープロセスを説明する図である。
【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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