(57)【要約】【課題】液浸露光などによる高ＮＡ化に有利であり、光学特性を高精度に測定することを可能にする露光装置を提供する。【解決手段】液体を介して基板を露光する露光装置であって、レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の像面に配置され、前記投影光学系を通過した光束を透過する光透過部を含む測定用基板と、前記光透過部を透過した光束を受光する受光面を含む受光部と、前記受光面における位置座標と前記投影光学系の瞳における位置座標との相関関係を示す情報に基づいて、前記受光面で受光される光束の像を前記投影光学系の瞳における光強度分布に演算によって変換する演算部とを有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図１
2008288528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を介して基板を露光する露光装置であって、
レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の像面に配置され、前記投影光学系を通過した光束を透過する光透過部を含む測定用基板と、
前記光透過部を透過した光束を受光する受光面を含む受光部と、
前記受光面における位置座標と前記投影光学系の瞳における位置座標との相関関係を示す情報に基づいて、前記受光面で受光される光束の像を前記投影光学系の瞳における光強度分布に演算によって変換する演算部とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記投影光学系の瞳面内の領域を格子状に配列された複数の要素に分割し、前記複数の要素の各々の光強度を前記受光面に格子状に配列された複数の画素の少なくとも１つの画素の値に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記複数の要素のうち１つの要素から射出する光束が前記複数の画素のうち２つ以上の画素に入射する際には、前記２つ以上の画素に入射する光束の各々の画素における面積及び前記２つ以上の画素の各々の値に基づいて、前記１つの要素の光強度を算出することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記２つ以上の画素に入射する光束の各々の画素における面積の比と前記２つ以上の画素の各々の値とを積算することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記測定用基板と前記受光部との間において、前記測定用基板に対して前記光束の波長以下の距離で近接して配置され、曲率を有するレンズを更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記相関関係を示す情報は、前記レンズの曲率中心に対する前記光透過部の偏心に基づいて、前記光透過部から前記受光面までの光線追跡によって作成されていることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記相関関係を示す情報は、前記測定用基板の屈折率及び厚さ、前記レンズの曲率半径、屈折率及び厚さ、前記光透過部と前記受光面との距離、及び、前記受光面の傾きの少なくとも１つと前記レンズの曲率中心に対する前記光透過部の偏心に基づいて、前記光透過部から前記受光面までの光線追跡によって作成されていることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項８】
前記測定用基板は、前記投影光学系を通過した光束を透過する複数の光透過部を含み、
前記演算部は、前記複数の光透過部の各々に対応する前記受光面における位置座標と前記投影光学系の瞳における位置座標との相関関係を示す情報に基づいて、前記受光面で受光される光束の像を前記投影光学系の瞳における光強度分布に演算によって変換することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項９】
前記演算部の変換結果に基づいて、前記露光装置の光学特性を調整する調整部を更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１０】
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の像面側に配置され、前記投影光学系を通過した光束を透過する光透過部を含む測定用基板と、前記光透過部を透過した光束を受光する受光面を含む受光部とを備え、液体を介して前記基板を露光する露光装置を用いた露光方法であって、
前記受光面における位置座標と前記投影光学系の瞳における位置座標との相関関係を示す情報に基づいて、前記受光面で受光される光束の像を前記投影光学系の瞳における光強度分布に演算によって変換する変換ステップと、
前記変換ステップの変換結果に基づいて、前記露光装置の光学特性を調整する調整ステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
前記測定用基板の屈折率及び厚さ、前記測定用基板と前記受光部との間において、前記測定用基板に対して前記光束の波長以下の距離で近接して配置され、曲率を有するレンズの曲率半径、屈折率及び厚さ、前記光透過部と前記受光面との距離、及び、前記受光面の傾きの少なくとも１つと前記レンズの曲率中心に対する前記光透過部の偏心に基づいて、前記相関関係を示す情報を作成する作成ステップを更に有することを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１２】
前記作成ステップは、
前記測定用基板の屈折率及び厚さ、前記レンズの曲率半径、屈折率及び厚さ、前記光透過部と前記受光面との距離、及び、前記受光面の傾きの少なくとも１つと前記レンズの曲率中心に対する前記光透過部の偏心に基づいて、前記光透過部から前記受光面に入射する光線を追跡する光線追跡ステップと、
前記光線追跡ステップの結果に基づいて、前記受光面における位置座標と前記投影光学系の瞳における位置座標との交点を算出する交点算出ステップと、
前記交点算出ステップで算出された交点に基づいて、前記相関関係を示す情報を算出する算出ステップとを含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１３】
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと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、レチクルのパターンを基板に露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイスを製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等に投影して回路パターンを転写する。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体デバイスの微細化への要求に伴い露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進められている。例えば、露光光の短波長化については、従来はＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）を露光光源として用いていたが、近年ではＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）やＦ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）を露光光源として用いている。また、投影光学系の高ＮＡ化については、ＮＡ＝０．９０を超える光学系が開発されている。
【０００４】
このような中で、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーなどの光源を用いながら、更に解像度を向上させる技術として、液浸露光が注目されている。液浸露光とは、投影光学系のウエハ側（像面側）の媒質を液体にすることによって高ＮＡ化を更に進めるものである。投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるので、投影光学系とウエハとの間の少なくとも一部を空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質（液体）で満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。換言すれば、液浸露光は、ウエハ側からみた投影光学系のＮＡを増加させる（１以上）ことで解像度を向上させている。
【０００５】
また、露光装置は、光学特性を測定するためのセンサを有し、かかるセンサからの出力に基づいて、各種の機械的調整や光学的調整が実施され、ウエハを露光する際の露光動作（露光条件）が最適化されている。例えば、露光装置は、ウエハを支持するウエハステージ上に、投影光学系を通過した露光光の照度むら（光量分布）を測定する照度むらセンサや投影光学系を通過した露光光の照射量（光量）を測定する照射量センサを有する。
【０００６】
このようなセンサは、投影光学系の像面側に配置された光透過部（測定マーク）を介して光を受光する。従って、液浸露光によって投影光学系の開口数が増大する（ウエハに対する露光光の入射角が大きくなる）と、光透過部から射出される光の拡がりも大きくなるため、上述したセンサは、全開口数の光を受光できない場合がある。但し、光透過部が構成（描画）された測定用基板の射出側に曲率を形成することで、或いは、曲率を有する平凸レンズを測定用基板にコンタクト又は近接して配置する（即ち、光の発散角を小さくする）ことで、全開口数の光をセンサで受光することが可能となる。このような技術は、従来から幾つか提案されている（特許文献１乃至３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７５０３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２６８７４４号公報
【特許文献３】特開２００５−１２９９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、測定用基板の射出側に曲率を形成する、或いは、曲率を有する平凸レンズを測定用基板にコンタクト又は近接して配置すると、光軸（曲率中心）上の光は影響を受けないが、光軸からずれた位置の光には曲率による歪みが発生してしまう。但し、測定用基板に光透過部を描画する際の描画誤差や測定用基板にコンタクト又は近接して配置する平凸レンズの位置合わせ誤差などの製造誤差が存在する場合には、光軸上及び光軸からずれた位置にかかわらず、光に歪みが発生してしまう。
【０００８】
また、１つのセンサで複数の光学特性を測定する場合には、かかる複数の光学特性に対応した複数の光透過部を測定用基板に構成する必要がある。この場合、測定用基板が平行平板であれば問題はない。但し、上述したように、測定用基板の射出側に曲率が形成されている、或いは、曲率を有する平凸レンズが測定用基板にコンタクト又は近接して配置されていると、基板における光透過部の位置（座標）に依存して歪みが発生する。
【０００９】
このような要因で歪みが発生した光がセンサで受光されると、センサから出力される光学特性の測定結果に誤差（測定誤差）が生じるため、測定精度が著しく低下してしまう。また、複数の光透過部を測定用基板に構成する場合、光透過部を配置可能な領域が歪みの影響によって制限されてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、液浸露光などによる高ＮＡ化に有利であり、光学特性を高精度に測定することを可能にする露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光装置であって、レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の像面に配置され、前記投影光学系を通過した光束を透過する光透過部を含む測定用基板と、前記光透過部を透過した光束を受光する受光面を含む受光部と、前記受光面における位置座標と前記投影光学系の瞳における位置座標との相関関係を示す情報に基づいて、前記受光面で受光される光束の像を前記投影光学系の瞳における光強度分布に演算によって変換する演算部とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、液浸露光などによる高ＮＡ化に有利であり、光学特性を高精度に測定して優れた露光性能を実現する露光装置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】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略断面図である。露光装置１は、投影光学系３０とウエハ４０との間に供給される液体ＬＷを介して、レチクル２０のパターンをステップ・アンド・スキャン方式でウエハ４０に露光する液浸型の露光装置（液浸露光装置）である。但し、露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式も適用することができる。露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウエハステージ４５と、液体給排機構５０と、レチクル側基準板６０と、受光ユニット７０と、調整部８０と、制御部９０とを備える。露光装置１において、レチクル側基準板６０、受光ユニット７０及び制御部９０は、露光装置１の光学特性を測定するための測定装置として機能する。なお、図１では、露光装置１の光学特性を測定している状態を示している。
【００１６】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、図示しない光源部と、図示しない照明光学系とを有する。光源部は、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどのレーザーを光源として使用する。照明光学系は、光源部からの光束を用いてレチクル２０を照明する光学系であり、例えば、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。
【００１７】
レチクル２０は、回路パターンを有し、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０を介して、ウエハ４０に投影される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル２０とウエハ４０を走査することによって、レチクル２０のパターンをウエハ４０に転写する。
【００１８】
レチクルステージ２５は、レチクル２０及び後述するレチクル側基準板６０を支持し、図示しない駆動機構に接続されている。図示しない駆動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０及びレチクル側基準板６０を移動させることができる。レチクルステージ２５は、レチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する際には、投影光学系３０の物体面にレチクル２０を配置し、露光装置１の光学特性を測定する際には、投影光学系３０の物体面にレチクル側基準板６０を配置する。ここで、レチクル２０又はウエハ４０面内で走査方向をＸ方向、それに垂直な方向をＹ方向、レチクル２０又はウエハ４０面内に垂直な方向をＺ方向とする。
【００１９】
投影光学系３０は、レチクル２０のパターンをウエハ４０に投影する光学系である。投影光学系３０は、屈折系、反射屈折系等を使用することができる。
【００２０】
ウエハ４０は、レチクル２０のパターンが投影（転写）される基板である。但し、ウエハ４０の代わりにガラスプレートやその他の基板を用いることもできる。ウエハ４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００２１】
ウエハステージ４５は、ウエハ４０及び後述する受光ユニット７０を支持する。ウエハステージ４５は、業界で周知のいかなる構成をも適用することができ、例えば、リニアモーターを利用してＸ、Ｙ及びＺ方向にウエハ４０及び受光ユニット７０を移動することができる。ウエハステージ４５は、レチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する際には、投影光学系３０の像面にウエハ４０を配置し、露光装置１の光学特性を測定する際には、投影光学系３０の像面に受光ユニット７０を配置する。
【００２２】
液体給排機構５０は、図示しない給排ノズルを介して、投影光学系３０（詳細には、投影光学系３０のウエハ４０側の最終面）又は受光ユニット７０とウエハ４０との間に液体ＬＷを供給すると共に、供給した液体ＬＷを回収する。従って、投影光学系３０とウエハ４０又は受光ユニット７０との間に形成される間隙は、液体給排機構５０から供給される液体ＬＷで満たされている。
【００２３】
液体ＬＷには、露光光の波長に対して高い透過率及び高い屈折率を有し、投影光学系３０の最終面に汚れを付着させないと共に、投影光学系３０の最終面やウエハ４０に塗布されているフォトレジストに対して化学的に安定性の高い物質を使用する。例えば、液体ＬＷには、投影光学系３０のＮＡを大きくするために、１よりも大きい屈折率を有する物質を使用することが好ましい。また、液体ＬＷの屈折率と投影光学系３０の最終面を構成する屈折部材（レンズ）の屈折率との差は、投影光学系３０の最終面をコーティングすることでカバーすることが好ましい。
【００２４】
レチクル側基準板６０は、レチクルステージ２５上のレチクル２０近傍に配置され、照明装置１０からの光束を透過するレチクル側光透過部６２を有する。レチクル側基準板６０は、レチクル側光透過部６２とレチクル２０のパターン面の高さが略一致するように、レチクルステージ２５に固定される。換言すれば、レチクル側基準板６０は、レチクル側光透過部６２を投影光学系３０の物体面に配置する。
【００２５】
レチクル側光透過部６２は、例えば、ラインアンドスペースなどの回折パターン、ピンホール、スリットなどで構成される。また、レチクル側光透過部６２は、本実施形態では、レチクル側基準板６０に形成されているが、例えば、レチクル２０に形成されていてもよい。なお、レチクル側光透過部６２は、後述するウエハ側光透過部７２４と同様な構成を有するため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２６】
受光ユニット７０は、露光装置１の光学性能を測定するためのユニットであり、ウエハステージ４５上に配置され、図２に示すように、測定用基板７２と、レンズ７４と、受光部７６とを有する。但し、露光装置１の光学性能として投影光学系３０の偏光状態を測定する場合には、受光ユニット７０は偏光子や検光子を更に有する。上述したように、露光装置１は、投影光学系３０と受光ユニット７０との間を液体ＬＷで満たす構成を有する。また、レンズ７４と受光部７６との間は、空気や不活性ガスなどの気体を充填してもよいし、液体ＬＷのような高い屈折率を有する液体で満たしてもよい。図２は、受光ユニット７０の構成の一例を示す概略断面図である。
【００２７】
ここで、露光装置１の光学性能とは、投影光学系３０の波面収差と、投影光学系３０の偏光状態と、投影光学系３０の開口数と、投影光学系３０の瞳透過率と、照明装置１０の瞳分布（又はコヒーレンスファクターや有効光源分布）とを含む。但し、露光装置１の光学性能は、上述した光学特性に限定されるものではなく、露光装置１の露光性能に関連する他の光学特性を含む。本実施形態では、レチクル側光透過部６２及びウエハ側光透過部７２４の少なくとも一方を用いて測定する性能を露光装置１の光学性能とする。
【００２８】
測定用基板７２は、ウエハ側基準板であり、照明装置１０からの光束（露光光）を透過するガラス基板で構成される。測定用基板７２は、遮光膜７２２と、ウエハ側光透過部７２４とを含み、ウエハ側光透過部７２４を投影光学系３０の像面に配置する。
【００２９】
遮光膜７２２は、照明装置１０からの光束を遮光する機能を有し、例えば、レチクル側光透過部６２以外からの迷光を遮光する。また、遮光膜７２２は、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）などの薄膜で構成され、ウエハ側光透過部７２４を形成する。なお、遮光膜７２２は、液体ＬＷに接触するため、照明装置１０からの光束が照射されても液体ＬＷの特性を変化させない物質で構成することが好ましい。
【００３０】
ウエハ側光透過部７２４は、投影光学系３０の像面に配置され、投影光学系３０を通過した光束を透過する。但し、ウエハ側光透過部７２４は、光学的に共役な位置であるレチクル２０やウエハ４０からデーフォーカスした位置に配置されていてもよい。ウエハ側光透過部７２４は、例えば、図３（ａ）に示すようなピンホール７２４ａ、図３（ｂ）に示すようなスリット７２４ｂ、図３（ｃ）に示すような回折格子７２４ｃなどのパターンで構成される。ピンホール７２４ａは、本実施形態では、円形形状を有するが、正方形形状や長方形形状など他の形状であってもよい。スリット７２４ｂは、照明装置１０からの光束の波長よりも短い（即ち、理想回折を生じさせるような）スリット幅を有していてもよいし、回折等を生じさせない（即ち、素抜けとなる）スリット幅を有していてもよい。また、スリット７２４ｂ及び回折格子７２４ｃのパターンの方向は、Ｘ方向やＹ方向だけに限定されず、斜め方向であってもよい。ピンホール７２４ａ、スリット７２４ｂ及び回折格子７２４ｃは、ウエハ側光透過部７２４として単独で用いてもよいし、これらを組み合わせた１つのパターンで用いてもよい。ここで、図３（ａ）乃至図３（ｂ）は、ウエハ側光透過部７２４を構成するパターンの一例を示す図である。
【００３１】
レンズ７４は、測定用基板７２と受光部７６との間において、測定用基板７２に対して照明装置１０からの光束の波長以下の距離で近接して配置される。但し、レンズ７４は、オプティカルコンタクトによって測定用基板７２に結合させてもよいし、実際に測定用基板７２に接合してもよい。また、測定用基板７２とレンズ７４とを別部材とせずに、１つの光学部材として構成してもよい。
【００３２】
レンズ７４は、本実施形態では、曲率を有する（正のパワーを有する）平凸レンズで構成され、測定用基板７２に近接して配置されることで、ウエハ側光透過部７２４を透過した光束が測定用基板７２の裏面で全反射することを防止する。レンズ７４は、ウエハ側光透過部７２４を透過した光束の発散角を抑制する機能を有する。レンズ７４においては、ウエハ側光透過部７２４を透過した光束のＮＡ及び測定用基板７２の屈折率に応じて、レンズ７４の曲率面で全反射が生じないように、レンズ７４の曲率を設定する必要がある。換言すれば、受光部７６が高ＮＡの光束（ウエハ側光透過部７２４を透過した光束）を全て受光できるように、レンズ７４の曲率が設定される。なお、レンズ７４は、平凸レンズに限定されず、投影光学系３０の瞳を受光部７６に投影することができる光学素子であれば、非球面レンズやプリズムなどであってもよい。また、レンズ７４は、１つのレンズで構成する必要はなく、複数のレンズを含むレンズ系で構成されていてもよい。
【００３３】
レンズ７４は、本実施形態では、図２に示すように、曲率半径と同じ厚さ（光軸方向）を有するが、図４及び図５に示すように、曲率半径と異なる厚さを有していてもよい。具体的には、図４に示すレンズ７４は曲率半径よりも大きい厚さを有し、図５に示すレンズ７４は曲率半径よりも小さい厚さを有する。ここで、図４及び図５は、受光ユニット７０の構成の一例を示す概略断面図である。
【００３４】
受光部７６は、ウエハ側光透過部７２４を透過した光束を受光する受光面７８を有する。受光部７６は、本実施形態では、２次元センサで構成され、ウエハ側光透過部７２４を透過した光束を一括して受光することができる。但し、受光部７６を１次元センサや光量センサで構成し、ステップ移動させながらウエハ側光透過部７２４を透過した光束を受光してもよい。
【００３５】
調整部８０は、露光装置１の光学性能を調整する機能を有し、本実施形態では、投影光学系３０を構成する光学部材を駆動する駆動機構として具現化される。調整部８０は、後述する制御部９０に制御され、例えば、投影光学系３０を構成するレンズを光軸方向に駆動したり光軸周りに回転させたりすることで波面収差や偏光状態を調整する。なお、調整部８０は、投影光学系３０のＮＡ絞りを駆動することで、投影光学系３０のＮＡを調整することも可能である。
【００３６】
制御部９０は、図示しないＣＰＵやメモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部９０は、照明装置１０、レチクルステージ２５、ウエハステージ４５及び液体給排機構５０と電的的に接続され、レチクルステージ２５及びウエハステージ４５の走査速度や液浸露光に関連する動作を制御する。制御部９０は、例えば、露光時のウエハステージ４５の走査方向などの条件に基づいて、液体ＬＷの供給と回収、或いは、停止の切り替え及び液体ＬＷの給排量を制御する。また、制御部９０は、受光ユニット７０（受光部７６）及び調整部８０と電的的に接続し、受光部７６からの出力に基づいて、調整部８０を介して露光装置１の光学性能を制御する。
【００３７】
しかしながら、受光ユニット７０（及びレチクル側基準板６０）を用いて露光装置１の光学特性を測定する際に、レンズ７４の曲率中心に対してウエハ側光透過部７２４が偏心している（ずれている）と、受光部７６からの出力に測定誤差が含まれてしまう。なお、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４の偏心は、ウエハ側光透過部７２４を含む測定用基板７２にレンズ７４を配置する際に発生する。また、測定用基板７２とレンズ７４とを１つの光学部材として構成する場合には、測定用基板７２とレンズ７４との接合精度やウエハ側光透過部７２４の形成精度などによって、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４の偏心が発生する。
【００３８】
図６及び図７を参照して、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４の偏心に起因する測定誤差について具体的に説明する。図６は、レンズ７４の曲率中心に対してウエハ側光透過部７２４が偏心してない（即ち、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とが一致している）場合を示している。図７は、レンズ７４の曲率中心に対してウエハ側光透過部７２４が偏心している（即ち、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とがずれている）場合を示している。
【００３９】
ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とが一致していれば、図６に示すように、ウエハ側光透過部７２４を透過して受光部７６（受光面７８）に入射する光線は対称となる。一方、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とがずれていると、図７に示すように、ウエハ側光透過部７２４を透過して受光部７６（受光面７８）に入射する光線は非対称となる。換言すれば、レンズ７４の曲率によって、ウエハ側光透過部７２４を透過して受光部７６に入射する光線に歪みが生じる。このようなレンズ７４の曲率による歪みが受光部７６における測定誤差の要因となる。なお、レンズ７４の曲率による歪みの発生量は、ウエハ側光透過部７２４がレンズ７４の曲率中心からずれればずれるほど大きくなる。従って、露光装置１においては、要求される露光装置１の光学特性の測定精度に応じて、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とのずれ量が許容範囲内となるように、測定用基板７２にレンズ７４を配置する必要がある。しかしながら、実際には、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とが一致するように、或いは、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とのずれ量が許容範囲内となるように、測定用基板７２にレンズ７４を配置することは非常に困難である。
【００４０】
そこで、制御部９０は、本実施形態では、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４のずれによって光線に生じる歪みの影響を補正する補正処理を実行して、露光装置１の光学特性を高精度に測定することを可能にする。制御部９０は、受光部７６の受光面７８における位置座標と投影光学系３０の瞳における位置座標との相関関係を示す情報に基づいて、受光面７８で受光される光束の像を投影光学系３０の瞳における光強度分布に演算によって変換する演算部として機能する。換言すれば、制御部９０は、受光部７６の受光面７８における像を投影光学系３０の瞳面での像に変換する。後で具体的に説明するように、制御部９０は、投影光学系３０の瞳面内の領域を格子状に配列された複数の要素に分割し、かかる複数の要素の各々の光強度を受光面７８に格子状に配列された複数の画素の少なくとも１つの画素の値（光量）に基づいて決定する。例えば、制御部９０は、投影光学系３０の瞳面内における複数の要素のうち１つの要素から射出する光束が受光面７８の２つ以上の画素に入射する場合を考える。この場合、制御部９０は、２つ以上の画素に入射する光束の各々の画素における面積及び２つ以上の画素の各々の値（光量）に基づいて、投影光学系３０の瞳面内における１つの要素の光強度を算出する。詳細には、制御部９０は、２つ以上の画素に入射する光束の各々の画素における面積の比と２つ以上の画素の各々の値とを積算して投影光学系３０の瞳面内における１つの要素の光強度を算出する。制御部９０は、受光部７６の受光面７８における像を投影光学系３０の瞳面での像に変換した変換結果に基づいて、調整部８０を制御する。
【００４１】
以下、図８を参照して、制御部９０が実行する補正処理について説明する。図８は、制御部９０による補正処理を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
ステップＳ１００２では、受光ユニット７０の構成要素に関連するパラメータを取得する。受光ユニット７０の構成要素に関連するパラメータは、露光装置１の光学特性を測定する際において測定精度に影響するパラメータである。受光ユニット７０の構成要素に関連するパラメータは、少なくとも、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とのずれ量（レンズ７４の曲率中心を基準としたウエハ側光透過部７２４の位置座標）を含む。また、受光ユニット７０の構成要素に関連するパラメータは、測定用基板７２の屈折率及び厚さと、レンズ７４の曲率半径、屈折率及び厚さとを含む。更に、受光ユニット７０の構成要素に関連するパラメータは、ウエハ側光透過部７２４と受光面７８との距離と、受光面７８の傾きとを含む。
【００４３】
ステップＳ１００２において取得するパラメータは、受光ユニット７０を組み立てる際に測定してもよいし、受光ユニット７０を露光装置１に搭載した後で測定してもよい。受光ユニット７０を露光装置１に搭載した後で測定する際には、照明装置１０の照明光学系における絞りを用いたり、特定の回折光を発生させる特定パターンをレチクル２０の位置に配置させたりすればよい。照明光学系における絞りは、投影光学系３０の瞳と光学的に略共役な位置に配置されており、ダイポールや多重極などの特定の開口を有している。従って、絞りや特定パターンで発生する既知のＮＡを有する光束を受光部７６で受光することで、ウエハ側光透過部７２４とレンズ７４の曲率中心とのずれ量、ウエハ側光透過部７２４と受光面７８との距離、受光面７８の傾きなどを測定することができる。なお、ステップＳ１００２において取得するパラメータは、受光ユニット７０の構成要素を実際に測定した測定値ではなく設計値であってもよい。
【００４４】
ステップＳ１００４では、露光装置１の光学特性を評価するためのマップを指定する。かかるマップは、本実施形態では、受光面７８で受光される光束の像の位置を投影光学系３０の瞳における位置に変換する際に使用される瞳マップであるが、これに限定されるものではない。また、本実施形態では、ステップＳ１００４において、瞳マップの領域や分割数を指定する。瞳マップの領域は、投影光学系３０のＮＡに依存し、投影光学系３０のＮＡよりも若干大きい値を指定することが好ましい。
【００４５】
図９は、ステップＳ１００４で指定される瞳マップ３００の一例を示す図である。瞳マップ３００は、図９では、９×９の分割数となっているが、これに限定されるものではない。また、破線３１０は、瞳マップ３００の座標を示している。換言すれば、瞳マップ３００は、投影光学系３０の瞳面内の領域を格子状に配列された複数の要素に分割したものである。
【００４６】
ステップＳ１００６では、ステップＳ１００２で取得したパラメータ及びステップＳ１００４で指定したマップ（瞳マップ）を用いて、補正テーブルを作成する。本実施形態では、ステップＳ１００２で取得したパラメータを考慮して、ウエハ側光透過部７２４から受光部７６の受光面７８に入射する光線を追跡（ウエハ側光透過部７２４を始点とする光線追跡）することで補正テーブルを作成する。換言すれば、ステップＳ１００２で取得したパラメータを用いることで、ウエハ側光透過部７２４からの光線が、受光面７８のどの位置に入射するのかを光線追跡することができる。
【００４７】
ここで、ステップＳ１００６の補正テーブルの作成について詳細に説明する。図１０は、ステップＳ１００６の補正テーブルの作成を説明するためのフローチャートである。図１０を参照するに、まず、ステップＳ１１０２において、ステップＳ１００４で指定した瞳マップ３００のＮＡを指定する。具体的には、図９に示す瞳マップ３００において、破線３１０の４つの交点（例えば、交点３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ）を指定することで、瞳マップ３００のＮＡを指定する。本実施形態では、瞳マップ３００のＮＡとして、交点３１０ａ乃至３１０ｄによって規定される入射座標３２０が指定されたものとする。
【００４８】
ステップＳ１１０４では、ステップＳ１１０２で指定された入射座標３２０（４つの交点３１０ａ乃至３１０ｄの各々）からウエハ側光透過部７２４に入射した光が、受光部７６の受光面７８のどの位置に入射するのかを光線追跡する。
【００４９】
図１１は、受光部７６の受光面７８における受光面マップ７６０の一例を示す図である。受光面マップ７６０は、受光面７８において、瞳マップ３００からの光線がどの位置に入射するかを示している。図１１において、破線７６２は受光面マップ７６０の座標（即ち、受光面７８に格子状に配列された複数の画素）であり、実線７６４は瞳マップ３００からの光線が受光面マップ７６０に入射する座標である。例えば、図９に示す入射座標３２０からの光線は、実線７６４で囲まれた入射領域７６８に入射する。図１２は、入射領域７６８の拡大図である。ステップＳ１１０４の光線追跡によって、図１２に示す実線７６４の４つの交点７６４ａ、７６４ｂ、７６４ｃ及び７６４ｄは算出される。また、破線７６２の交点は、受光部７６（受光面７８を構成する画素）から求まる。従って、実線７１４と破線７６２との交点７６３ａ、７６３ｂ、７６３ｃ及び７６３ｄも算出することができる。
【００５０】
このように、ステップＳ１１０６の交点算出では、ステップＳ１１０４の光線追跡から、ステップＳ１１０２で指定した入射座標３２０について、受光面マップ７６０における座標を算出する。また、ステップＳ１１０８では、入射領域７６８と受光面マップ７６０の座標（破線７６２）との交点を算出する。
【００５１】
ステップＳ１１１０の面積算出では、ステップＳ１１０８で算出された入射領域７６８と受光面マップ７６０の座標との交点に基づいて、入射領域７６８の面積を算出する。上述したように、入射座標３２０からの光線は、入射領域７６８に入射する。従って、入射座標３２０の光量は、受光面マップ７６０の各画素の光量と、受光面マップ７６０の各画素の面積に対する領域７６８ａ、領域７６８ｂ、領域７６８ｃ、領域７６８ｄの面積比との掛け算の和となる。
【００５２】
図１３を参照して、入射座標３２０の光量の算出について具体的に説明する。入射座標３２０からの光線が入射する受光面マップ７６０での４つの画素領域を模式図に図１３に示す。図１３において破線で囲まれた４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの各々の面積をＡＡ、ＡＢ、ＡＣ及びＡＤとし、画素Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの各々の光量をＩＡ、ＩＢ、ＩＣ及びＩＤとする。また、受光面マップ７６０における領域７６８ａ、領域７６８ｂ、領域７６８ｃ及び領域７６８ｄの各々の面積をＡＥ、ＡＦ、ＡＧ、ＡＨとする。この場合、入射座標３２０の光量は、ＡＥ／ＡＡ×ＩＡ＋ＡＦ／ＡＢ×ＩＢ＋ＡＧ／ＡＣ×ＩＣ＋ＡＨ／ＡＤ×ＩＤで算出される。
【００５３】
瞳マップ３００の座標の各々に対して、ステップＳ１１０２からステップＳ１１１０までを実施することで、瞳マップ３００の座標の各々の光量に対する、受光面マップ７６０の面積相関を算出することができる。制御部９０は、かかる面積相関を補正テーブルとして参照することで、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４のずれによって光線に生じる歪みの影響を補正することができる。
【００５４】
なお、ステップＳ１００６（ステップＳ１１０２乃至Ｓ１１１０）の補正テーブルの作成は、本実施形態では、露光装置１の本体上（即ち、制御部９０）で実施しているが、露光装置１とは別の計算機を用いてもよい。但し、露光装置１の本体上で補正テーブルの作成を実施することで、ステップＳ１００２で得られる各パラメータを測定することが可能であり、かかる測定値を演算に反映させることができる。
【００５５】
本実施形態では、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４のずれによって光線に生じる歪みの影響を補正する補正テーブルを作成した。但し、かかる補正テーブルは、レンズ７４を有さない受光ユニットや、図６に示すようなレンズ７４の曲率中心に対してウエハ側光透過部７２４がずれていない場合や投影光学系３０のＮＡが大きくなく、レンズ７４を必要としない場合にも有効である。この場合、レンズ７４による歪みは発生しないが、測定用基板７２の厚さ、測定用基板７２と受光面７８との距離、受光部７６の傾きなどの影響を補正することが可能となる。
【００５６】
以下、図１４を参照して、露光装置１において、補正テーブルを用いた露光方法について説明する。図１４は、露光装置１における露光方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４のずれによって光線に生じる歪みの影響を補正する補正テーブルは、予め作成されているものとする。但し、補正テーブルは、露光装置１の光学特性を測定する際に作成してもよいことは言うまでもない。
【００５７】
図１４を参照するに、ステップＳ１２０２において、露光装置１の光学特性を測定する際の照明モードを指定する。ステップＳ１２０２で指定された照明モードは、例えば、照明装置１０の照明光学系を構成するレンズや絞りを駆動することで実現される。
【００５８】
次に、ステップＳ１２０４において、レチクルステージ２５を用いてレチクル側光透過部６２を投影光学系３０の物体面に、ウエハステージ４５を用いて受光ユニット７０を投影光学系３０の像面に配置する。なお、測定する露光装置１の光学特性によって、レチクル側光透過部６２を使用しない場合がある。
【００５９】
次いで、ステップＳ１２０６において、投影光学系３０を通過した光を受光ユニット７０の受光部７６（受光面７８）で受光（測定）する。本実施形態では、投影光学系３０を通過した光の像を測定する。
【００６０】
次に、ステップＳ１２０８において、補正テーブルを用いて、ステップＳ１２０６で測定した受光面７８における投影光学系３０を通過した光の像を、投影光学系３０の瞳における像に変換する。
【００６１】
次いで、ステップＳ１２１０において、ステップＳ１２０８で得られた投影光学系３０の瞳における像（光強度分布）を解析して、露光装置１の光学特性を算出する。
【００６２】
次に、ステップＳ１２１２において、ステップＳ１２１０で算出された露光装置１の光学特性に基づいて、かかる光学特性を調整する。具体的には、照明装置１０の照明光学系や投影光学系３０を構成する光学部材を駆動する。ステップＳ１２０６乃至Ｓ１２１２を繰り返すことで、露光装置１の光学特性を最適な状態に追い込むことができる。
【００６３】
露光装置１の光学特性の調整が終了したら、レチクル２０を投影光学系３０の物体面に、ウエハ４０を投影光学系３０の像面に配置して、レチクル２０のパターンをウエハ４０に露光する。
【００６４】
このように、露光装置１は、高ＮＡ化された投影光学系３０を用いながらも、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４のずれによって光線に生じる歪みの影響を補正する補正テーブルによって、光学特性を高精度に測定することができる。換言すれば、露光装置１は、補正テーブルを用いて、受光部７６の受光面７８における像を投影光学系３０の瞳における像に変換して、光学特性を高精度に測定及び調整することが可能であり、優れた露光性能を実現することができる。
【００６５】
これまでは、受光ユニット７０がウエハ側光透過部７２４を１つだけ有する場合を説明したが、図１５に示すように、受光ユニット７０Ａが複数のウエハ側光透過部７２４Ｄ及び７２４Ｅを有する場合にも本発明を適用することができる。受光ユニット７０Ａは、複数のウエハ側光透過部７２４Ｄ及び７２４Ｅを有し、測定する露光装置１の光学特性に応じて、ウエハ側光透過部７２４Ｄ又は７２４Ｅを使用する。換言すれば、受光ユニット７０Ａは、複数の光学特性を測定することを可能にする。また、複数のウエハ側光透過部７２４Ｄ及び７２４Ｅ、同一の光学特性を異なる測定方法で測定するために構成してもよいし、耐久性の問題などから、予備として構成してもよい。ここで、図１５は、露光装置１における受光ユニット７０Ａの構成の一例を示す概略断面図である。
【００６６】
受光ユニット７０Ａにおいては、レンズ７４の曲率中心に対するウエハ側光透過部７２４Ｄ又は７２４Ｅの位置によって、レンズ７４とウエハ側光透過部７２４Ｄ又は７２４Ｅとの偏心による歪の影響が異なる。そこで、受光ユニット７０Ａのように、受光ユニットが複数のウエハ側光透過部を有する場合には、複数のウエハ側光透過部の各々に対応する補正テーブルを作成する。また、複数のウエハ側光透過部の各々に対応する補正テーブルを有することで、測定用基板７２において、レンズ７４の曲率中心の近傍だけではなく、広範囲にウエハ側光透過部を配置（形成）することができる。
【００６７】
次に、図１６及び図１７を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１６は、デバイス（半導体デバイスや液晶デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなど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、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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。
【００６８】
図１７は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。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、ウエハの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などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）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、露光装置１によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。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うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す露光装置における受光ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。
【図３】図２に示す受光ユニットにおけるウエハ側光透過部を構成するパターンの一例を示す図である。
【図４】図１に示す露光装置における受光ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。
【図５】図１に示す露光装置における受光ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。
【図６】図２に示す受光ユニットにおいて、レンズの曲率中心に対するウエハ側光透過部の偏心に起因する測定誤差を説明するための図である。
【図７】図２に示す受光ユニットにおいて、レンズの曲率中心に対するウエハ側光透過部の偏心に起因する測定誤差を説明するための図である。
【図８】図１に示す露光装置の制御部による補正処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップＳ１００４で指定される瞳マップの一例を示す図である。
【図１０】図９に示すステップＳ１００６の補正テーブルの作成を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図２に示す受光ユニットの受光部の受光面における受光面マップの一例を示す図である。
【図１２】図１１に示す受光面マップにおいて、図９に示す入射座標からの光線が入射する入射領域の拡大図である。
【図１３】図９に示す瞳マップにおける入射座標の光量の算出について説明するための図である。
【図１４】図１に示す露光装置における露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１に示す露光装置における受光ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１６】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１６に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１                            露光装置
１０                          照明装置
２０                          レチクル
２５                          レチクルステージ
３０                          投影光学系
４０                          ウエハ
４５                          ウエハステージ
５０                          液体給排機構
６０                          レチクル側基準板
６２                          レチクル側光透過部
７０                          受光ユニット
７２                          測定用基板
７２２                        遮光膜
７２４                        ウエハ側光透過部
７２４ａ                      ピンホール
７２４ｂ                      スリット
７２４ｃ                      回折格子
７４                          レンズ
７６                          受光部
７８                          受光面
８０                          調整部
９０                          制御部
ＬＷ                          液体
７０Ａ                        受光ユニット
７２４Ｄ及び７２４Ｅ          ウエハ側光透過部
【図１】
2008288528.tif 000003
【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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