(57)【要約】      （修正有）【課題】測定精度を向上させ、被検光学系の光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる測定装置を提供する。【解決手段】被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、前記被検光学系の像面側に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとを有する像面側測定パターンと、前記第１の方向に平行な方向に振動する直線偏光を用いて前記物体面側測定パターンを照明する照明系と、前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部とを有する。【選択図】図１
2008153554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、
前記被検光学系の像面側に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとを有する像面側測定パターンと、
前記第１の方向に平行な方向に振動する直線偏光を用いて前記物体面側測定パターンを照明する照明系と、
前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部とを有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、
前記被検光学系の像面側に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとを有する像面側測定パターンと、
前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部とを有し、
前記第１の像面側スリットは、被検光学系側の短手方向の幅が検出部側の短手方向の幅よりも広いことを特徴とする測定装置。
【請求項３】
被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、
前記被検光学系の像面側に交換可能に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとをそれぞれ有する複数の像面側測定パターンと、
前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部と、
前記被検光学系の収差量に基づいて、前記複数の像面側測定パターンから前記被検光学系の像面側に配置する像面側測定パターンを選択する制御部とを有し、
前記複数の像面側測定パターンの各々は、互いに異なる前記第１の像面側スリットを有することを特徴とする測定装置。
【請求項４】
前記複数の像面側測定パターンの各々は、互いに異なる厚さの前記第１の像面側スリットを有することを特徴とする請求項３記載の測定装置。
【請求項５】
前記複数の像面側測定パターンの各々は、互いに異なる材質で構成された前記第１の像面側スリットを有することを特徴とする請求項３記載の測定装置。
【請求項６】
前記複数の像面側測定パターンの各々は、互いに異なる短手方向の幅を有する前記第１の像面側スリットを有することを特徴とする請求項３記載の測定装置。
【請求項７】
被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、
前記被検光学系の像面側に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとを有する像面側測定パターンと、
前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部とを有し、
前記第１の像面側スリットは、クロムの減衰係数よりも大きな減衰係数を有する遮光部材で形成されることを特徴とする測定装置。
【請求項８】
前記遮光部材は、タンタル、タングステン又は白金であることを特徴とする請求項７記載の測定装置。
【請求項９】
前記被検光学系は、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１０】
光源からの光束を用いてレチクルを照明する照明光学系と、
前記レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系を被検光学系として波面収差を測定する測定装置とを有し、
前記測定装置は、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の測定装置であることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の光学性能を測定する測定装置に関する。
【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、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス、液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等の微細な半導体デバイスを製造する際、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）に形成されたパターンを、投影光学系を介して、ウェハ等に転写する。かかる露光装置は、レチクル上のパターンを、所定の倍率で正確にウェハに転写することが要求されるため、結像性能のよい、収差を抑えた投影光学系を用いることが重要である。特に近年では、半導体デバイスの一層の微細化が進んでいるため、転写されるパターンが光学系の収差に対して敏感になってきている。従って、露光装置に投影光学系を組み込んだ状態で、投影光学系の光学性能（例えば、波面収差）を高精度に測定する需要が存在する。なお、生産性や経済性を高めるためには、測定の簡素化、迅速化及びコスト削減なども重要である。
【０００３】
例えば、レチクルパターンをウェハに実際に焼き付け、そのレジスト像を走査型顕微鏡（ＳＥＭ）などを用いて観察することによって投影光学系の波面収差を測定することができる。但し、このような測定方法は、ＳＥＭの操作の困難性、レジスト塗布及び現像に基づく誤差のために測定の再現性が悪いという問題がある。
【０００４】
投影光学系の波面収差を迅速、且つ、高精度に測定するためには、レチクルパターンをレジストに焼き付けて評価する測定方法よりも、干渉方式を用いることが望ましい。但し、フィゾー干渉計やトワイマン−グリーン干渉系等を用いた従来の干渉方式は、システム全体の構成が複雑であり、大型化及び高コスト化の問題を有するために、実際に露光装置に搭載することは困難であり、実用的ではない。
【０００５】
そこで、点回折干渉計（以下、「ＰＤＩ」と称する）や線回折干渉計（以下、「ＬＤＩ」と称する）等の比較的簡易な干渉計を搭載した露光装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２０００−９７６６６号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＤＩの重要な構成要素の一つである物体面側スリット及び像面側スリットは、理想的な参照波面（又は被検光学系に入射する理想波面）を生成させる目的で用いられる。また、物体面側スリット及び像面側スリットは、参照光源（又は理想光源）として十分な光量を透過させる必要がある。
【０００７】
参照波面の誤差は、測定波面の誤差となり、波面測定の誤差要因となる。また、像面側スリット及び物体面側スリットからの透過光量が少ないと、雑音の影響による干渉パターンのビジビリティの低下や測定時間の増長などの問題を生じ、波面測定の誤差要因となる。
【０００８】
スリットで生成される参照波面及びスリットからの透過光量を決める主なパラメータとして、スリットの短手方向の幅と膜厚が挙げられる。スリットの短手方向の幅においては、かかる幅が狭いほど理想的な光源に近くなり、より理想的な参照波面を生成することができる。しかしながら、スリットの短手方向の幅が狭いほど入射する光（強度）は低減するため、スリットからの透過光量も低減する。一方、スリットの膜厚においては、膜厚が厚いほど遮光部の透過率が低くなるため、遮光部からの漏れ光を少なくすることができ、より理想的な参照波面を生成することができる。しかしながら、スリットの膜厚が厚いほどスリット（開口部）内を伝播する距離が長くなるため、スリットからの透過光量が低減する。
【０００９】
このように、ＬＤＩによる波面測定に用いられるスリットおいては、理想的な参照波面の生成と透過光量の確保という目的が相反する関係となるため両立が困難であり、測定精度を向上させる上での問題となっている。
【００１０】
そこで、本発明は、測定精度を向上させ、被検光学系の光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる測定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、本発明の第１の側面としての測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、前記被検光学系の像面側に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとを有する像面側測定パターンと、前記第１の方向に平行な方向に振動する直線偏光を用いて前記物体面側測定パターンを照明する照明系と、前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の側面としての測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、前記被検光学系の像面側に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとを有する像面側測定パターンと、前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部とを有し、前記第１の像面側スリットは、前記被検光学系側の短手方向の幅が前記検出部側の短手方向の幅よりも広いことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の側面としての測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、前記被検光学系の像面側に交換可能に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとをそれぞれ有する複数の像面側測定パターンと、前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部と、前記投影光学系の収差量に基づいて、前記複数の像面側測定パターンから前記被検光学系の像面側に配置する像面側測定パターンを選択する制御部とを有し、前記複数の像面側測定パターンの各々は、互いに異なる前記第１の像面側スリットを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の側面としての測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である物体面側スリットを有する物体面側測定パターンと、前記被検光学系の像面側に配置され、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界以下である第１の像面側スリットと、長手方向が前記第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅が前記被検光学系の回折限界よりも大きい第２の像面側スリットとを有する像面側測定パターンと、前記第１の像面側スリット及び前記第２の像面側スリットからの光によって形成される干渉パターンを検出する検出部とを有し、前記第１の像面側スリットは、クロムの減衰係数よりも大きな減衰係数を有する遮光部材で形成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の側面としての露光装置は、光源からの光束を用いてレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系を被検光学系として波面収差を測定する測定装置とを有し、前記測定装置は、上述の測定装置であることを特徴とする。
【００１６】
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】
【００１７】
本発明によれば、例えば、測定精度を向上させ、被検光学系の光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる測定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】
【００１８】
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。
【００１９】
まず、図１乃至図３を用いて、ＬＤＩによる波面測定の原理を説明すると共に、後述する実施例１乃至実施例５に共通する測定装置の構成について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一側面としての測定装置１の基本構成を示す概略断面図である。測定装置１は、本実施形態では、被検光学系として露光装置に用いられる投影光学系ＰＯＳの光学特性（例えば、波面収差）を測定し、図１に示すように、照明系１０と、物体面側測定パターン２０と、像面側測定パターン３０と、検出部４０とを有する。
【００２１】
ＬＤＩによる波面測定では、投影光学系ＰＯＳの物体面側に、２つの平行なスリット（スリット２２及びスリット２４）を有する物体面側測定パターン２０が配置される。物体面側測定パターン２０が有する２つのスリットのうち少なくとも１つのスリットの短手方向の幅（スリット幅）は、投影光学系ＰＯＳの物体面側の解像力以下（即ち、回折限界以下）にする。物体面側測定パターン２０は、本実施形態では、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、スリット幅が投影光学系ＰＯＳの物体面側の解像力以下であるスリット（物体面側スリット）２２を有する。スリット２２のスリット幅ｄは、図２（ａ）に示すように、投影光学系ＰＯＳの物体面側の開口数をｎａ、波長をλとしたとき、ｄ≦０．５×λ／ｎａを満足することが望ましい。一方、スリット２４は、スリット２２と同じスリット幅のスリットとしてもよいし、スリット２２よりも広いスリット幅のスリットとしてもよい。ここで、図２（ａ）は、物体面側測定パターン２０を示す概略平面図である。
【００２２】
スリット２２及びスリット２４の長手方向の幅は、投影光学系ＰＯＳの収差が同一とみなせる、所謂、アイソプラナティック領域よりも狭くなるようにする。また、スリット２２とスリット２４との間隔もアイソプラナティック領域よりも狭くなるように近接して配置する。
【００２３】
照明系（照明装置）１０からの光を用いてスリット２２及び２４を照明すると、スリット２２から射出される光は、スリット２２の短手方向に関して、無収差な波面となる。また、スリット２４がスリット２２よりも広いスリット幅を有する場合には、照明系１０の収差の影響を含んだ波面の光がスリット２４から射出される。
【００２４】
スリット２２及び２４から射出された光は、投影光学系ＰＯＳを通過することで、投影光学系ＰＯＳの収差の影響を波面に受け、投影光学系ＰＯＳの像面にスリット２２及び２４の像を形成する。
【００２５】
投影光学系ＰＯＳの像面側には、スリット２２の像の位置にスリット（第２の像面側スリット）３２を、スリット２４の像の位置にスリット（第１の像面側スリット）３４を有する像面側測定パターン３０が配置される。像面側測定パターン３０のスリット３２及び３４は、物体面側測定パターン２０のスリット２２及び２４と同一方向に形成される。スリット３４は、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅（スリット幅）Ｄが投影光学系ＰＯＳの像面側の解像力以下（即ち、回折限界以下）であるスリットである。スリット３４のスリット幅Ｄは、図２（ｂ）に示すように、投影光学系ＰＯＳの像面側の開口数をＮＡ、波長をλとしたとき、Ｄ≦０．５×λ／ＮＡを満足することが望ましい。一方、スリット３２は、長手方向が第１の方向に平行で、且つ、短手方向の幅（スリット幅）が投影光学系ＰＯＳの回折限界よりも十分に大きいスリットである。スリット３２のスリット幅は、波長の１０倍乃至１００倍程度にすることが望ましい。ここで、図２（ｂ）は、像面側測定パターン３０を示す概略平面図である。
【００２６】
スリット３４上に結像した光は、投影光学系ＰＯＳの収差の影響（及びスリット２４のスリット幅によっては照明系１０の収差の影響）を受けた波面の光となっている。但し、スリット３４を通過することによって、スリット３４の短手方向に関して、無収差な波面が射出される。一方、スリット３２上に結像した光の波面は、スリット３２の短手方向に関して、投影光学系ＰＯＳの収差の影響のみを受けた波面となっている。なお、スリット３２のスリット幅は十分に広いため、投影光学系ＰＯＳの収差の影響のみを受けた波面がそのまま射出される。
【００２７】
スリット３２からの光とスリット３４からの光とは干渉し、干渉パターン（干渉縞）を形成する。かかる干渉パターンをＣＣＤなどのエリア撮像素子（エリアセンサ）で構成される検出部４０で検出することによって、スリットの長手方向に垂直な方向（測定方向）の相対関係が正しい投影光学系ＰＯＳの波面（第１の一次波面）を得ることができる。
【００２８】
また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すような物体面側測定パターン２０’及び像面側測定パターン３０’を用いることによって、同様に、投影光学系ＰＯＳの第２の一次波面を得ることができる。物体面側測定パターン２０’は、スリット２２及び２４に直交する方向にスリット２２’及び２４’を有し、像面側測定パターン３０’は、スリット３２及び３４に直交する方向にスリット３２’及びスリット３４’を有する。ここで、図３（ａ）は、物体面側測定パターン２０のスリットに直交する方向にスリットを有する物体面側測定パターン２０’を示す概略平面図である。図３（ｂ）は、像面側測定パターン３０のスリットに直交する方向にスリットを有する像面側測定パターン３０’を示す概略平面図である。
【００２９】
制御部５０は、このようにして得られた２つの一次波面（第１の一次波面及び第２の一次波面）を用いて、互いの測定方法の位相情報から投影光学系ＰＯＳの波面を算出する。
【００３０】
ここで、図４を参照して、２つの一次波面から被検光学系である投影光学系ＰＯＳの波面を算出する方法を説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、それぞれ第１の一次波面、第２の一次波面、投影光学系ＰＯＳの波面を示している。図４（ａ）は、Ｙ軸に平行な線上の位相の相対関係が図４（ｃ）における同一線上の位相の相対関係と等しく、図４（ｂ）は、Ｘ軸に平行な線上の位相の相対関係が図４（ｃ）における同一線上の位相の相対関係と等しくなっている。かかる相対関係から、図４（ｃ）に示す投影光学系ＰＯＳの波面上の任意の点Ｇ（ｘ、ｙ）の位相は、図中矢印に沿った位相変化量Ｅ（０、ｙ）−Ｅ（０、０）及びＦ（ｘ、ｙ）−Ｆ（０、ｙ）として求められ、以下の数式１で表される。
【００３１】
【数１】
2008153554.tif 000003
【００３２】
このように、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す２つの一次波面から、図４（ｃ）に示す投影光学系（被検光学系）ＰＯＳの波面を得ることができる。
【００３３】
ＬＤＩによる波面測定は、上述したように、物体面側スリット及び像面側スリットにおいて、理想的な参照波面の生成と透過光量の確保とを両立させ、測定精度を向上させることが課題となっている。
【００３４】
本発明に係る測定装置は、像面側スリットから生成される参照波面と理想的な参照波面との差（波面誤差）を低減し、或いは、像面側スリットにおける透過率を向上させることができる。従って、本発明に係る測定装置は、測定精度を向上させ、被検光学系の光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる。
【００３５】
以下、本発明に係る測定装置について具体的に説明する。
【実施例１】
【００３６】
実施例１は、ＬＤＩによる波面測定において、スリットに入射する光の偏光状態を制御することによって、測定精度を向上させるものである。
【００３７】
測定装置１は、実施例１では、第１の一次波面及び第２の一次波面を得るための物体面側測定パターン及び像面側測定パターンとして、図５及び図６に示す物体面側測定パターン２０Ａ及び像面側測定パターン３０Ａを用いる。図５は、物体面側測定パターン２０Ａを示す概略平面図であり、図６は、像面側測定パターン３０Ａを示す概略平面図である。
【００３８】
物体面側測定パターン２０Ａは、図２（ａ）に示す物体面側測定パターン２０と図３（ａ）に示す物体面側測定パターン２０’とを組み合わせたパターン群である。従って、物体面側測定パターン２０Ａは、スリット２２及び２４と、スリット２２’及び２４’とを有する。像面側測定パターン３０Ｂは、図２（ｂ）に示す像面側測定パターン３０と図３（ｂ）に示す像面側測定パターン３０’とを組み合わせたパターン群であり、スリット３２及び３４と、スリット３２’及び３４’とを有する。
【００３９】
物体面側測定パターン２０Ａのスリット２２及び２４と像面側測定パターン３０Ａのスリット３２及び３４は、図５及び図６に示す座標系のＸＹ平面において、Ｘ軸となす角が０°の測定方向の一次波面を測定するためのスリットである。また、物体面側測定パターン２０Ａのスリット２２’及び２４’と像面側測定パターン３０Ａのスリット３２’及び３４’は、ＸＹ平面において、Ｘ軸となす角が９０°の測定方向の一次波面を測定するためのスリットである。但し、２つの測定方向の組み合わせは、０°と９０°以外であってもよい。ここで、図５及び図６に示す座標系は、図１に示す測定装置１の上下方向をＺ軸、左右方向をＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向をＹ軸とした投影光学系の座標系である。
【００４０】
実施例１において、照明系１０は、被照明面を所望の偏光状態で照明する（偏光照明）機能を有する。具体的には、照明系１０は、図５に示すように、物体面側測定パターン２０Ａを、スリット２２及び２４の長手方向に対して平行な方向に振動する直線偏光（以下、「ＰＳ偏光」とする）Ｈで照明する。
【００４１】
照明系１０が物体面側測定パターン２０Ａのスリット２２及び２４を直線偏光Ｈで照明すると、スリット２２及び２４の像が、被検光学系としての投影光学系ＰＯＳを介して、像面側測定パターン３０Ａのスリット３２及び３４上に転写される。像面側測定パターン３０Ａのスリット３２及び３４上に転写されたスリット２２及び２４の像は、スリット３２及び３４を通過し、検出部４０上に干渉パターンを形成する。かかる干渉パターンを検出部４０で検出して位相情報に変換することによって、投影光学系ＰＯＳの第１の一次波面を得ることができる。
【００４２】
次に、物体面側測定パターン２０Ａを移動して、或いは、照明系１０の照明領域を変更して、物体面側測定パターン２０Ａのスリット２２’及び２４’を照明する。具体的には、図５に示すように、物体面側測定パターン２０のスリット２２’及び２４’を、スリット２２’及び２４’の長手方向に対して平行な方向に振動するＰＳ偏光Ｈ’で照明する。スリット２２’及び２４’の像は、影光学系ＰＯＳを介して、像面側測定パターン３０Ａのスリット３２’及び３４’上に転写され、スリット３２’及び３４’を通過して検出部４０上に干渉パターンを形成する。かかる干渉パターンを検出部４０で検出して位相情報に変換することによって、投影光学系ＰＯＳの第２の一次波面を得ることができる。
【００４３】
なお、照明系１０の照明領域を変更してスリット２２’及び２４’を照明する場合には、スリット２２及び２４とスリット２２’及び２４’はアイソプラナティック領域内に配置される。また、照明系１０の空間コヒーレンスが悪い場合には、物体面側測定パターン２０Ａの上側にグレーティングを配置し、任意の次数の回折光で物体面側測定パターン２０Ａのスリット２２及び２４又はスリット２２’及び２４’を照明してもよい。
【００４４】
図７及び図８を参照して、実施例１の効果について説明する。図７及び図８は、像面側測定パターン３０Ａの像面側スリット（スリット３４及び３４’）のＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。計算条件は、照明系１０からの光の波長を１９３ｎｍ、像面側スリットを形成するための遮光部をクロム（Ｃｒ）、標準のスリット幅を１０４ｎｍ、標準の像面側スリットの膜厚（Ｃｒ厚）を１４０ｎｍとした。図７は、像面側スリットのスリット幅を横軸に、像面側スリットの波面誤差（計算条件内の最大値を１として規格化した値）を左の縦軸に、像面側スリットの透過率（計算条件内の最大値を１として規格化した値）を右の縦軸に採用する。図８は、像面側スリットの膜厚を横軸に、像面側スリットの波面誤差を左の縦軸に、像面側スリットの透過率を右の縦軸に採用する。
【００４５】
図７及び図８は、ＰＳ偏光で照明した場合の像面側スリットのスリット特性（波面誤差及び透過率）と物体面側スリットの短手方向に振動する直線偏光（以下、「ＶＳ偏光」とする）で照明した場合のスリット特性を示している。なお、ＰＳ偏光及びＶＳ偏光以外の直線偏光で照明した場合のスリット特性は、ＰＳ偏光でのスリット特性とＶＳ偏光でのスリット特性との中間になると考えられる。
【００４６】
図７及び図８を参照するに、像面側スリットのスリット幅及び膜厚にかかわらず、ＰＳ偏光で照明する場合の方がＶＳ偏光で照明する場合よりも透過率が高く、波面誤差も小さい。従って、ＶＳ偏光、或いは、ＰＳ偏光とＶＳ偏光とが混合された偏光状態に比べて、ＰＳ偏光で照明した方が透過率をより高く、波面誤差をより小さくすることができ、ＬＤＩによる波面測定の測定精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００４７】
実施例２は、ＬＤＩによる波面測定において、像面側スリットの形状を工夫することによって、測定精度を向上させるものである。
【００４８】
測定装置１は、実施例２では、第１の一次波面及び第２の一次波面を得るための物体面側測定パターン及び像面側測定パターンとして、図９及び図１０に示す物体面側測定パターン２０Ｂ及び像面側測定パターン３０Ｂを用いる。図９は、物体面側測定パターン２０Ｂを示す概略平面図であり、図１０は、像面側測定パターン３０Ｂを示す概略平面図である。
【００４９】
物体面側測定パターン２０Ｂは、物体面側測定パターン２０Ａと同様であり、スリット２２及び２４と、スリット２２’及び２４’とを有する。像面側測定パターン３０Ｂは、スリット３２及び３４Ｂと、スリット３２’及び３４Ｂ’とを有する。スリット３４Ｂは、図１１に示すように、入射側（即ち、被検光学系側）の短手方向の幅（スリット幅）ｄｉｎが射出側（即ち、検出部側）の短手方向の幅（スリット幅）ｄｏｕｔよりも広くなるように形成される。また、スリット３４Ｂの入射側のスリット幅ｄｉｎは、スリット３２のスリット幅よりも狭くなるようにする。一方、スリット３４Ｂの射出側のスリット幅ｄｏｕｔは、投影光学系ＰＯＳの像面側の解像力以下（即ち、回折限界以下）にする。スリット３４Ｂのスリット幅ｄｏｕｔは、投影光学系ＰＯＳの像面側の開口数をＮＡ、波長をλとしたとき、ｄｏｕｔ≦０．５×λ／ＮＡを満足することが望ましい。但し、スリット３４Ｂの断面構造は、入射側のスリット幅ｄｉｎが射出側のスリット幅ｄｏｕｔよりも広ければ、図１１に示す断面構造（断面台形形状）でなくてもよい。なお、スリット３４Ｂ’は、像面側測定パターン３０Ｂにおいて、スリット３４Ｂに直交する方向に形成されており、スリット３４Ｂと同じ形状を有するため、ここでの詳細な説明は省略する。ここで、図１１は、物体面側測定パターン２０Ｂのスリット３２及び３４ＢのＸＺ平面における断面図である。
【００５０】
物体面側測定パターン２０Ｂのスリット２２及び２４と像面側測定パターン３０Ｂのスリット３２及び３４Ｂは、Ｘ軸となす角が０°の測定方向の一次波面を測定するためのスリットである。また、物体面側測定パターン２０Ｂのスリット２２’及び２４’と像面側測定パターン３０Ｂのスリット３２’及び３４Ｂ’は、Ｘ軸となす角が９０°の測定方向の一次波面を測定するためのスリットである。
【００５１】
照明系１０が物体面側測定パターン２０Ｂのスリット２２及び２４を照明すると、スリット２２及び２４の像が、被検光学系としての投影光学系ＰＯＳを介して、像面側測定パターン３０Ｂのスリット３２及び３４Ｂ上に転写される。像面側測定パターン３０Ｂのスリット３２及び３４Ｂ上に転写されたスリット２２及び２４の像は、スリット３２及び３４Ｂを通過し、検出部４０上に干渉パターンを形成する。かかる干渉パターンを検出部４０で検出して位相情報に変換することによって、投影光学系ＰＯＳの第１の一次波面を得ることができる。
【００５２】
次に、物体面側測定パターン２０Ｂを移動して、或いは、照明系１０の照明領域を変更して、物体面側測定パターン２０Ｂのスリット２２’及び２４’を照明する。スリット２２’及び２４’の像は、投影光学系ＰＯＳを介して、像面側測定パターン３０Ｂのスリット３２’及び３４Ｂ’上に転写され、スリット３２’及び３４Ｂ’を通過して検出部４０上に干渉パターンを形成する。かかる干渉パターンを検出部４０で検出して位相情報に変換することによって、投影光学系ＰＯＳの第２の一次波面を得ることができる。
【００５３】
図１２を参照して、実施例２の効果について説明する。図１２は、像面側測定パターン３０Ｂの像面側スリット（スリット３４Ｂ及び３４Ｂ’）のＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。計算条件は、実施例１と同様である。図１２は、像面側スリットの入射側のスリット幅ｄｉｎ／射出側のスリット幅ｄｏｕｔを横軸に、像面側スリットの波面誤差を左の縦軸に、像面スリットの透過率を右の縦軸に採用する。
【００５４】
図１２を参照するに、スリット幅ｄｉｎ／スリット幅ｄｏｕｔが１よりも大きい領域（ｄｉｎ＞ｄｏｕｔの領域）は、スリット幅ｄｉｎ／スリット幅ｄｏｕｔが１よりも小さい領域（ｄｉｎ＜ｄｏｕｔの領域）よりも波面誤差が小さく、透過率も高い。従って、像面側スリットの入射側のスリット幅を射出側のスリット幅よりも広くすることによって、ＬＤＩによる波面測定の測定精度を向上させることができる。
【実施例３】
【００５５】
実施例３は、ＬＤＩによる波面測定において、被検光学系としての投影光学系の波面収差量に応じて測定に使用する像面側スリット（具体的には、像面側スリットの膜厚）を変更することによって、測定精度を向上させるものである。
【００５６】
測定装置１は、実施例３では、投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏを予測する（予め測定する）機能を有する。かかる機能は、例えば、特開２００３−１７８９６８号公報に開示されているように、特殊パターンのパターン像を解析することによって実現することができる。但し、測定装置１は、例えば、外部の測定装置によって予め測定された投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏを格納（使用）してもよい。ここで、投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏとは、ＬＤＩによる波面測定時における波面収差量である。従って、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が露光によって変化する場合には、露光履歴から予測される波面収差の変化量を補正すればよい。また、投影光学系ＰＯＳがレンズを駆動する機構を有する場合には、レンズの駆動量から予測される波面収差の変化量を補正すればよい。なお、後述するように、予測される投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏの精度は低くてもよく、投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏが閾値Ａｔｈよりも大きいか小さいかが判断できる程度であればよい。
【００５７】
測定装置１は、実施例３では、物体面側測定パターンとして、図１３に示す物体面側測定パターン２０Ｃを用いる。物体面側測定パターン２０Ｃは、物体面側測定パターン２０Ａと同様であり、スリット２２及び２４と、スリット２２’及び２４’とを有する。ここで、図１３は、物体面側測定パターン２０Ｃを示す概略平面図である。
【００５８】
また、測定装置１は、実施例３では、像面側測定パターンとして、複数の像面側測定パターンを用いる。かかる複数の像面側測定パターンは、被検光学系としての投影光学系ＰＯＳの像面側に交換可能に配置され、互いに異なる像面側スリットを有する。具体的には、測定装置１は、像面側測定パターンとして、図１４に示す像面側測定パターン３０Ｃ及び像面側測定パターン３０Ｃ’を用いる。従って、実施例３では、波面測定時において、像面側測定パターン３０Ｃ及び像面側測定パターン３０Ｃ’のいずれか一方が投影光学系ＰＯＳの像面側に配置される。ここで、図１４は、像面側測定パターン３０Ｃ及び像面側測定パターン３０Ｃ’を示す概略平面図である。
【００５９】
像面側測定パターン３０Ｃは、像面側測定パターン３０Ａと同様であり、スリット３２及び３４と、スリット３２’及び３４’とを有する。
【００６０】
像面側測定パターン３０Ｃ’は、スリット３２Ｃ及び３４Ｃと、スリット３２Ｃ’とスリット３４Ｃ’とを有する。スリット３２Ｃ及び３４Ｃとスリット３２Ｃ’及び３４Ｃ’とは、像面側測定パターン３０Ｃ’において、互いに直交する方向に形成されており、同じ形状及び膜厚を有するため、以下では、スリット３２Ｃ’及び３４Ｃ’を例として説明する。
【００６１】
スリット３２Ｃ’及び３４Ｃ’は、図１５に示すように、像面側測定パターン３０Ｃのスリット３２’及びスリット３４’よりも厚い膜厚を有する。換言すれば、スリット３２Ｃ’及び３４Ｃ’のＸＺ平面における膜厚（長さ）Ｌが、スリット３２’及び３４’のＸＺ平面における膜厚（長さ）ｌよりも長くなるように、スリット３２Ｃ’及び３４Ｃ’を形成する遮光部材を設定する。このように、複数の像面側測定パターンの各々（像面側測定パターン３０Ｃ及び３０Ｃ’）は、実施例３において、互いに異なる厚さの像面側スリットを有する。また、スリット３４Ｃ’の短手方向の幅（スリット幅）は、投影光学系ＰＯＳの像面側の解像力以下（即ち、回折限界以下）にする。一方、スリット３２Ｃ’の短手方向の幅（スリット幅）は、投影光学系ＰＯＳの回折限界よりも十分に大きくする。ここで、図１５は、像面側測定パターン３０Ｃのスリット３２’及び３４’と像面側測定パターン３０Ｃ’のスリット３２Ｃ’及び３４Ｃ’のＸＺ平面における断面図である。
【００６２】
制御部５０は、投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏに基づいて、複数の像面側測定パターンから投影光学系ＰＯＳの像面側に配置する像面側測定パターンを選択する。換言すれば、制御部５０は、投影光学系ＰＯＳの波面収差量に応じて、ＬＤＩによる波面測定時に使用する像面側測定パターンを選択する機能を有する。具体的には、制御部５０は、予測された投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏと閾値Ａｔｈとを比較し、Ａｐｏ≦Ａｔｈの場合には、投影光学系ＰＯＳの像面側に配置する像面側測定パターンとして、像面側測定パターン３０Ｃを選択する。一方、制御部５０は、予測された投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏと閾値Ａｔｈとを比較し、Ａｐｏ＞Ａｔｈの場合には、投影光学系ＰＯＳの像面側に配置する像面側測定パターンとして、像面側測定パターン３０Ｃ’を選択する。従って、実施例３では、投影光学系ＰＯＳの像面側には、Ａｐｏ≦Ａｔｈの場合には、像面側測定パターン３０Ｃが配置され、Ａｐｏ＞Ａｔｈの場合には、像面側測定パターン３０Ｃ’が配置される。
【００６３】
物体面側測定パターン２０Ｃのスリット２２及び２４と像面側測定パターン３０Ｃのスリット３２及び３４又は像面側測定パターン３０Ｃのスリット３２Ｃ及び３４Ｃは、Ｘ軸とのなす角が０°の測定方向の一次波面を測定するためのスリットである。物体面側測定パターン２０Ｃのスリット２２’及び２４’と像面側測定パターン３０Ｃのスリット３２’及び３４’又は像面側測定パターン３０Ｃ’の３２Ｃ’及び３４Ｃ’は、Ｘ軸とのなす角が９０°の測定方向の一次波面を測定するためのスリットである。
【００６４】
照明系１０が物体面側測定パターン２０Ｃのスリット２２及び２４を照明すると、Ａｐｏ≦Ａｔｈの場合には、スリット２２及び２４の像が、投影光学系ＰＯＳを介して、像面側測定パターン３０Ｃのスリット３２及び３４上に転写される。一方、Ａｐｏ＞Ａｔｈの場合には、スリット２２及び２４の像が、投影光学系ＰＯＳを介して、スリット３２及び３４の膜厚よりも厚い膜厚を有する像面側測定パターン３０Ｃ’のスリット３２Ｃ及び３４Ｃ上に転写される。像面側測定パターン３０Ｃ又は３０Ｃ’のスリット３２及び３４上又はスリット３２Ｃ及び３４Ｃ上に転写されたスリット２２及び２４の像は、スリット３２及び３４又はスリット３２Ｃ及び３４Ｃを通過し、検出部４０上に干渉パターンを形成する。かかる干渉パターンを検出部４０で検出して位相情報に変換することによって、投影光学系ＰＯＳの第１の一次波面を得ることができる。
【００６５】
次に、物体面側測定パターン２０Ｃを移動して、或いは、照明系１０の照明領域を変更して、物体面側測定パターン２０Ｃのスリット２２’及び２４’を照明する。Ａｐｏ≦Ａｔｈの場合には、スリット２２’及び２４’の像を、投影光学系ＰＯＳを介して、像面側測定パターン３０Ｃのスリット３２’及び３４’に結像させる。一方、Ａｐｏ＞Ａｔｈの場合には、スリット２２及び２４の像を、投影光学系ＰＯＳを介して、スリット３２’及び３４’の膜厚よりも厚い膜厚を有する像面側測定パターン３０Ｃ’のスリット３２Ｃ’及び３４Ｃ’上に結像させる。これにより、検出部４０上に干渉パターンが形成され、かかる干渉パターンを検出部４０で検出して位相情報に変換することによって、投影光学系ＰＯＳの第２の一次波面を得ることができる。
【００６６】
実施例３では、投影光学系ＰＯＳの波面収差量Ａｐｏに応じて、厚さの異なる２つの像面側スリット（像面側測定パターン）を用いているが、厚さの異なる３つ以上の像面側スリット（像面側測定パターン）を用いていてもよい。
また、互いに膜厚の異なる複数の像面側スリット（像面側測定パターン）の代わりに、互いに減衰係数の異なる遮光部材で像面側スリットを形成しても、像面側測定パターンの遮光部（即ち、遮光部材）の透過率を変えることができる。換言すれば、互いに異なる材質で構成された像面側スリットを有する複数の像面側測定パターンを用いても同様な効果を得ることができる。
【００６７】
図１６を参照して、実施例３の効果について説明する。図１３は、像面側測定パターン３０Ｃ又は３０Ｃ’の像面側スリット（スリット３４及び３４’又はスリット３４Ｃ及び３４Ｃ’）のＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。計算条件は、実施例１と同様である。図１６は、像面側スリットの膜厚を横軸に、像面側スリットの波面誤差を左の縦軸に、像面側スリットの透過率を右の縦軸に採用する。
【００６８】
図１３を参照するに、像面側スリットの膜厚にかかわらず、像面側スリットの波面誤差は、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が大きい場合の方が投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合よりも大きい。また、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が大きい場合には、像面側スリットの波面誤差は、像面側スリットの膜厚が厚くなるにつれて小さくなる。更に、投影光学系ＰＯＳの波面収差量にかかわらず、像面側スリットの透過率は、像面側スリットの膜厚が厚くなるにつれて減少する。
【００６９】
従来技術においては、投影光学系ＰＯＳの波面収差量にかかわらず、同一の像面側スリット（１つの像面側測定パターン）を用いている。従って、像面側スリットの波面誤差が小さくなるように、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が大きい場合にあわせて像面側スリットの膜厚を厚くしなければならなかった。しかしながら、図１３に示すように、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合には、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が大きい場合よりも膜厚の薄い像面側スリットを用いることによって、同等以上の波面誤差を達成することができる。
【００７０】
そこで、実施例３では、投影光学系ＰＯＳの波面収差量に基づいて、最適な膜厚を有する像面側スリット（像面側測定パターン）を用いることで、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合の像面側スリットの透過率を高くしている。従って、実施例３は、例えば、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合において、膜厚の薄い像面側スリット（像面側測定パターン）を用いることによって、ＬＤＩによる波面測定の測定精度を向上させることができる。
【００７１】
なお、測定装置１は、実施例３では、投影光学系ＰＯＳの波面収差量を予測する機能を有しているが、投影光学系ＰＯＳの波面収差量にかかわらず選択した像面側スリットを用いてＬＤＩによって測定した波面収差量を予測した波面収差量としてもよい。
【実施例４】
【００７２】
実施例４は、ＬＤＩによる波面測定において、被検光学系としての投影光学系の波面収差量に応じて測定に使用する像面側スリット（具体的には、像面側スリットのスリット幅）を変更することによって、測定精度を向上させるものである。
【００７３】
実施例４における測定装置１は、実施例３における測定装置１と同様であるが、互いに異なる短手方向の幅（スリット幅）を有する複数の像面側測定パターンを用いる。
【００７４】
図１７を参照して、実施例４の効果について説明する。図１７は、像面側測定パターンの像面側スリットのＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。計算条件は、実施例１と同様である。図１７は、像面側スリットのスリット幅を横軸に、像面側スリットの波面誤差を左の縦軸に、像面側スリットの透過率を右の縦軸に採用する。
【００７５】
図１７を参照するに、投影光学系ＰＯＳの波面収差量にかかわらず、像面側スリットの透過率は、像面側スリットのスリット幅が狭くなるにつれて減少する。また、像面側スリットのスリット幅にかかわらず、像面側スリットの波面誤差は、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が大きい場合の方が投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合よりも大きい。更に、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合、波面収差量が大きい場合の波面誤差の最小値と同程度の波面誤差を達成することができるスリット幅の領域が、波面収差量が大きい場合の波面誤差の最小値のスリット幅よりも幅が広い側に存在する。
【００７６】
従来技術においては、投影光学系ＰＯＳの波面収差量にかかわらず、同一の像面側スリット（１つの像面側測定パターン）を用いている。従って、像面側スリットの波面誤差が小さくなるように、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が大きい場合にあわせて像面側スリットのスリット幅を決定しなければならなかった。しかしながら、図１７に示すように、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合には、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が大きい場合よりもスリット幅の広い像面側スリットを用いることによって、同等以上の波面誤差を達成することができる。
【００７７】
そこで、実施例４では、投影光学系ＰＯＳの波面収差量に基づいて、最適なスリット幅を有する像面側スリット（像面側測定パターン）を用いることで、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合の像面側スリットの透過率を高くしている。従って、実施例４は、例えば、投影光学系ＰＯＳの波面収差量が小さい場合において、スリット幅の広い像面側スリット（像面側測定パターン）を用いることによって、ＬＤＩによる波面測定の測定精度を向上させることができる。
【実施例５】
【００７８】
測定装置１は、実施例５では、図２及び図３に示した像面側測定パターン３０及び３０’（特に、スリット３４及び３４’）を形成する遮光部材として、減衰係数の大きな材質（例えば、クロムの減衰係数よりも大きな減衰係数を有する材質）を使用する。これにより、像面側測定パターン３０又は３０’の遮光部（即ち、遮光部材）からの漏れ光を低減することができる。
【００７９】
以下、実施例５の効果について説明する。
【００８０】
像面側測定パターン３０又は３０’に入射する入射光の強度Ｉｉ、像面側測定パターン３０又は３０’から射出する射出光の強度Ｉｏを以下の数式２乃至５で定義する。
【００８１】
【数２】
2008153554.tif 000004
【００８２】
【数３】
2008153554.tif 000005
【００８３】
【数４】
2008153554.tif 000006
【００８４】
【数５】
2008153554.tif 000007
【００８５】
但し、Ｉｓｉはスリット３４又はスリット３４’に入射する入射光の強度、Ｉｆｉはスリット３４又は３４’を形成する遮光部材に入射する入射光の強度である。Ｉｓｏはスリット３４又はスリット３４’から射出する射出光の強度、Ｉｆｏはスリット３４又は３４’を形成する遮光部材から射出される光の強度である。また、Ｔｓはスリット３４又は３４’の透過率、Ｔｆは像面側測定パターン３０又は３０’の遮光部（即ち、スリット３４又は３４’を形成する遮光部材）の透過率である。
【００８６】
この場合、透過率Ｔ及び漏れ光による位相誤差Ｐｅは、以下の数式６及び数式７で表される。
【００８７】
【数６】
2008153554.tif 000008
【００８８】
【数７】
2008153554.tif 000009
【００８９】
また、像面側測定パターン３０又は３０’の遮光部の透過率Ｔｆは、以下の数式８で表される。
【００９０】
【数８】
2008153554.tif 000010
【００９１】
ここで、ｋは遮光部材の減衰係数（複素屈折率の虚部）、ｔは遮光部材の厚さ、λは入射光の波長である。
【００９２】
数式５、７及び８を参照するに、遮光部材の減衰係数が大きいほど、位相誤差Ｐｅを小さくすることができ、位相誤差が低減された参照波面を生成することができる。一方、強度Ｉｓｉ及びＩｆｉが変わらなければ、透過率Ｔはスリット３４又は３４’の透過率Ｔｓによって決まる。遮光部材の減衰係数は、スリット３４又は３４’の透過率Ｔｓに大きく影響しないため、透過率Ｔを低減させることなく、誤差の少ない参照波面を生成することができる。
【００９３】
ＬＤＩによる波面測定に使用される像面側測定パターン３０又は３０’の微細パターン（像面側スリット）は、一般的に、クロム膜上に形成されるため、遮光部材はクロムとなる。従って、像面側測定パターン３０又は３０’（特に、スリット３４及び３４’）を構成するための遮光部材としてクロムの減衰係数よりも大きな減衰係数を有する材質を用いることによって、ＬＤＩによる波面測定の測定精度を向上させることができる。クロムの減衰係数よりも大きな減衰係数を有する材質としては、例えば、タンタル、タングステン、白金などが好適である。
【００９４】
以下、本発明に係る測定装置を適用した露光装置について説明する。図１８は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略断面図である。
露光装置１００は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル１２０のパターンをウエハ１４０に露光する投影露光装置である。但し、露光装置１００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１００は、照明装置１１０と、レチクル１２０及び物体面側測定パターン２０を支持するレチクルステージ１２５と、投影光学系１３０と、ウエハ１４０及び像面側測定パターン３０を支持するウエハステージ１４５とを有する。更に、露光装置１００は、検出部４０と、制御部５０とを有する。なお、露光装置１００において、照明装置１１０（照明光学系１１４）、物体面側測定パターン２０、像面側測定パターン３０、検出部４０及び制御部５０は、上述した実施例１乃至５における測定装置１を構成する。但し、ここでは、物体面側測定パターン２０及び像面側測定パターン３０は、実施例１乃至５において説明した全ての物体面側測定パターン及び像面側測定パターンを含むものとする。
【００９５】
照明装置１１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル１２０及び物体面側測定パターン２０を照明し、光源部１１２と、照明光学系１１４とを有する。
【００９６】
光源部１１２は、例えば、光源としてエキシマレーザーを使用する。エキシマレーザーは、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどを含む。但し、光源部１１２の光源はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用してもよい。
【００９７】
照明光学系１１４は、レチクル１２０及び物体面側測定パターン２０を照明する光学系である。照明光学系１１４は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、位相板、回折光学素子、絞り等を含み、レチクル１２０及び物体面側測定パターン２０を所望の偏光状態で照明する機能を有する。
【００９８】
レチクル１２０は、回路パターンを有し、レチクルステージ１２５に支持及び駆動される。レチクル１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０を介して、ウエハ１４０に投影される。露光装置１００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１２０とウエハ１４０を走査することによって、レチクル１２０のパターンをウエハ１４０に転写する。
【００９９】
レチクルステージ１２５は、レチクル１２０及び物体面側測定パターン２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向にレチクルステージ１２５を駆動することでレチクル１２０及び物体面側測定パターン２０を移動させることができる。
【０１００】
投影光学系１３０は、レチクル１２０のパターンをウエハ１４０に投影する光学系である。投影光学系１３０としては、屈折系、反射屈折系、又は反射系を使用することができる。投影光学系１３０は、照明装置１１０（照明光学系１１４）、物体面側測定パターン２０、像面側測定パターン３０、検出部４０及び制御部５０で構成される測定装置によって、高精度に波面収差が測定され、かかる測定結果に基づいて波面収差が調整される。
【０１０１】
本実施形態では、基板としてウエハ１４０を用いる。但し、ウエハ１４０の代わりにガラスプレート、その他の基板を用いることもできる。ウエハ１４０には、フォトレジストが塗布されている。
【０１０２】
ウエハステージ１４５は、ウエハ１４０及び像面側測定パターン３０を支持し、例えば、リニアモーターを利用してウエハ１４０及び像面側測定パターン３０を駆動する。
【０１０３】
実施例１乃至５における測定装置１を構成する物体面側測定パターン２０、像面側測定パターン３０、検出部４０及び制御部５０は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明（構成及び測定動作）は省略する。
【０１０４】
露光装置１００の動作において、まず、投影光学系１３０の波面収差を測定する。投影光学系の波面収差は、上述したように、測定装置１を構成する照明装置１１０、物体面側測定パターン２０、像面側測定パターン３０、検出部４０及び制御部５０を用いて測定される。投影光学系１３０の波面収差が測定されると、かかる測定結果に基づいて、投影光学系１３０の波面収差が調整される。測定装置１は、上述したように、投影光学系１３０の波面収差を高精度に測定することができるため、投影光学系１３０の波面収差も高精度に調整することができる。
【０１０５】
次いで、レチクル１２０のパターンをウエハ１４０に露光する。光源部１１２から発せられた光束は、照明光学系１１４によってレチクル１２０を照明する。レチクル１２０のパターンを反映する光は、投影光学系１３０によってウエハ１４０上に結像する。露光装置１００が使用する投影光学系１３０は、上述したように波面収差が高精度に調整されており、優れた結像能力を達成する。従って、露光装置１００は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。また、投影光学系１３０の波面収差の測定においても、ＬＤＩによる簡易な構成の干渉計（測定装置１）を用いているため、装置の大型化及び高コスト化を防止することができる。
【０１０６】
次に、図１９及び図２０を参照して、露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１９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。
【０１０７】
図２０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１００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１００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。
【０１０８】
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】
【０１０９】
【図１】本発明の一側面としての測定装置の基本構成を示す概略断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１に示す測定装置の物体面側測定パターンを示す概略平面図であり、図２（ｂ）は図１に示す測定装置の像面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図２（ａ）に示す物体面側測定パターン及び図２（ｂ）に示す像面側測定パターンのスリットに直交する方向にスリットを有する物体面側測定パターン及び像面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図４】２つの一次波面から投影光学系（被検光学系）の波面を算出する方法を説明するための図であって、図４（ａ）は第１の一次波面、図４（ｂ）は第２の一次波面、図４（ｃ）は投影光学系（被検光学系）の波面を示している。
【図５】実施例１において、図１に示す測定装置に用いられる物体面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図６】実施例１において、図１に示す測定装置に用いられる像面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図７】図６に示す像面側測定パターンの像面側スリットのＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。
【図８】図６に示す像面側測定パターンの像面側スリットのＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。
【図９】実施例２において、図１に示す測定装置に用いられる物体面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図１０】実施例２において、図１に示す測定装置に用いられる像面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図１１】図１０に示す像面側測定パターンのスリットのＸＺ平面における断面図である。
【図１２】図１０に示す像面側測定パターンの像面側スリットのＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。
【図１３】実施例３において、図１に示す測定装置に用いられる物体面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図１４】実施例３において、図１に示す測定装置に用いられる像面側測定パターンを示す概略平面図である。
【図１５】図１４に示す像面側測定パターンのスリットのＸＺ平面における断面図である。
【図１６】図１４に示す像面側測定パターンの像面側スリットのＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。
【図１７】実施例４における像面側測定パターンの像面側スリットのＦＤＴＤ法による電磁場解析結果を示すグラフである。
【図１８】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１９】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２０】図１９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】
【０１１０】
１                                測定装置
１０                              照明系
２０及び２０’                    物体面側測定パターン
２２                              スリット（物体面側スリット）
２４                              スリット
３０及び３０’                    像面側測定パターン
３２                              スリット（第２の像面側スリット）
３４                              スリット（第１の像面側スリット）
２０Ａ乃至２０Ｃ                  物体面側測定パターン
３０Ａ乃至３０Ｃ’                像面側測定パターン
４０                              検出部
５０                              制御部
１００                            露光装置
１１０                            照明装置
１２０                            レチクル
１２５                            レチクルステージ
１３０                            投影光学系
１４０                            ウエハ
１４５                            ウエハステージ
【図１】
2008153554.tif 000011
【図２】
2008153554.tif 000012
【図３】
2008153554.tif 000013
【図４】
2008153554.tif 000014
【図５】
2008153554.tif 000015
【図６】
2008153554.tif 000016
【図７】
2008153554.tif 000017
【図８】
2008153554.tif 000018
【図９】
2008153554.tif 000019
【図１０】
2008153554.tif 000020
【図１１】
2008153554.tif 000021
【図１２】
2008153554.tif 000022
【図１３】
2008153554.tif 000023
【図１４】
2008153554.tif 000024
【図１５】
2008153554.tif 000025
【図１６】
2008153554.tif 000026
【図１７】
2008153554.tif 000027
【図１８】
2008153554.tif 000028
【図１９】
2008153554.tif 000029
【図２０】
2008153554.tif 000030