(57)【要約】【課題】  スリット基板の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償して、空間像計測法により被検光学系の波面収差を高精度に評価することのできる収差評価方法。【解決手段】  被検光学系の波面収差を評価する本発明の収差評価方法は、被検光学系の射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について、波面ずれ量を動径方向の座標の関数でそれぞれ近似する近似工程（Ｓ１２）と、射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ０になるように、近似工程を経て得られた複数の関数をそれぞれオフセット補正する補正工程（Ｓ１３）と、補正工程を経て得られた波面ずれ量データに基づいて、射出瞳面での被検光学系の波面収差を表現する表現工程（Ｓ１４）とを含む。【選択図】  図４
2008172004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の波面収差を評価する収差評価方法において、
前記被検光学系の射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について、波面ずれ量を動径方向の座標の関数でそれぞれ近似する近似工程と、
前記射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ０になるように、前記近似工程を経て得られた複数の関数をそれぞれオフセット補正する補正工程と、
前記補正工程を経て得られたオフセット補正された波面ずれ量データに基づいて、前記射出瞳面での前記被検光学系の波面収差を表現する表現工程とを含むことを特徴とする収差評価方法。
【請求項２】
前記表現工程では、前記射出瞳面での二次元座標の関数で前記被検光学系の波面収差を表現することを特徴とする請求項１に記載の収差評価方法。
【請求項３】
前記近似工程では、最小二乗法を用いて、波面ずれ量を動径方向の座標の関数でそれぞれ近似することを特徴とする請求項１または２に記載の収差評価方法。
【請求項４】
前記表現工程では、前記射出瞳面でのツェルニケ多項式を用いて前記被検光学系の波面収差を表現することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の収差評価方法。
【請求項５】
前記射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量を計測する計測工程をさらに含み、
前記近似工程では、前記計測工程で得られた波面ずれ量を、動径方向の座標の関数でそれぞれ近似することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の収差評価方法。
【請求項６】
前記計測工程では、前記被検光学系を介して形成された空間像に基づいて、前記射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量を計測することを特徴とする請求項５に記載の収差評価方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の収差評価方法により得られる評価結果に基づいて前記被検光学系を光学調整することを特徴とする調整方法。
【請求項８】
所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、請求項７に記載の調整方法により光学調整された被検光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項７に記載の調整方法により光学調整された被検光学系を用いて、所定のパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収差評価方法、調整方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関し、特にＥＵＶＬ露光装置に搭載される投影光学系の波面収差の評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程において、投影光学系を介してレチクル（またはフォトマスク等）のパターンを感光材料が塗布されたウェハ（またはガラスプレート等）上に転写する一括露光型の投影露光装置（ステッパー等）、及び走査露光型の投影露光装置（スキャニングステッパー等）が使用されている。半導体素子等の集積度及び微細度が益々向上するにつれて、露光装置の投影光学系に要求される結像特性の精度も高くなってきている。高精度な結像特性を得るには、投影光学系の結像特性を制御（調整）する必要があり、その前提として露光装置に搭載された状態（オンボディ状態）で投影光学系の結像特性を高精度に計測する必要がある。
【０００３】
オンボディ状態で投影光学系の結像特性を計測する従来の方法として、露光光で照明されたテストマスクの計測マークの空間像を投影光学系により形成し、計測マークの空間像（投影像）の光強度分布を計測し、この計測結果に基づいて投影光学系の波面収差を評価する方法（以下、「空間像計測法」と呼ぶ）が提案されている（例えば特許文献１を参照）。また、従来の別の空間像計測法として、複数の回折格子を照明し、投影光学系を介して得られる各回折格子の空間像の光強度分布を複数のデフォーカス位置にて計測し、その計測結果に基づいて投影光学系の波面収差を評価する方法も提案されている（例えば特許文献２を参照）。
【０００４】
近年、更なる高精度化に対応する半導体パターニングの次世代の露光方法（露光装置）として、ＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography：極紫外リソグラフィ）の手法が注目されている。ＥＵＶＬ露光装置では、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光や波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を用いる従来の露光方法と比較して、５〜２０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ（Extreme UltraViolet：極紫外線）光を用いる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７０３９９号公報
【特許文献２】特開２００１−５７３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＥＵＶＬ露光装置の投影光学系に対して従来技術にしたがう上述の空間像計測法を適用する場合、ウェハステージ上に設置されるスリット基板として、薄膜上に微細なスリットパターンを形成した基板を用いる必要がある。これに対し、例えばエキシマレーザ光を用いる露光装置では、ウェハステージ上に設置されるスリット基板として、ガラス板上に微細なスリットパターンを形成した基板を用いることができる。すなわち、エキシマレーザ露光装置では平坦で歪の小さいスリット基板（ガラス基板）を用いることができるが、ＥＵＶＬ露光装置では比較的大きな撓みや歪を有するスリット基板（薄膜）を用いることになる。
【０００７】
空間像計測法は、空間像の水平方向位置の設計値に対する位置ずれ量とフォーカス位置の設計値に対する位置ずれ量とを計測し、これらの位置ずれ情報に基づいて投影光学系（一般には被検光学系）の波面収差を評価（計算）する技術である。ＥＵＶＬ露光装置に搭載される投影光学系に従来の空間像計測法を適用すると、スリット基板の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響により、投影光学系の波面収差を高精度に評価することが困難であり、ひいては投影光学系の結像性能を高精度に評価することが困難である。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、スリット基板の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償して、空間像計測法により被検光学系の波面収差を高精度に評価することのできる収差評価方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、被検光学系の波面収差を高精度に評価する収差評価方法により得られた収差評価に基づいて、被検光学系を良好に光学調整することのできる調整方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、被検光学系を良好に光学調整する調整方法により良好に光学調整された投影光学系を用いて良好な投影露光を行うことのできる露光装置、露光方法、および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】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、被検光学系の波面収差を評価する収差評価方法において、
前記被検光学系の射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について、波面ずれ量を動径方向の座標の関数でそれぞれ近似する近似工程と、
前記射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ０になるように、前記近似工程を経て得られた複数の関数をそれぞれオフセット補正する補正工程と、
前記補正工程を経て得られたオフセット補正された波面ずれ量データに基づいて、前記射出瞳面での前記被検光学系の波面収差を表現する表現工程とを含むことを特徴とする収差評価方法を提供する。
【００１２】
本発明の第２形態では、第１形態の収差評価方法により得られる評価結果に基づいて前記被検光学系を光学調整することを特徴とする調整方法を提供する。
【００１３】
本発明の第３形態では、所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、第２形態の調整方法により光学調整された被検光学系を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１４】
本発明の第４形態では、第２形態の調整方法により光学調整された被検光学系を用いて、所定のパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１５】
本発明の第５形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の収差評価方法では、被検光学系の射出瞳面の中心での波面ずれ量をほぼ０にするオフセット補正の作用により、スリット基板の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償して、空間像計測法により被検光学系の波面収差を高精度に評価することができる。したがって、本発明では、被検光学系の波面収差を高精度に評価する収差評価方法により得られた収差評価に基づいて、被検光学系を良好に光学調整することができる。その結果、本発明では、良好に光学調整された被検光学系を用いて、良好な投影露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる収差評価方法を適用する露光装置の全体構成を概略的に示す図である。図２は、図１の光源、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。図１において、投影光学系の光軸方向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１８】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光を供給するための光源として、たとえばレーザプラズマ光源１を備えている。光源１から射出された光は、波長選択フィルタ（不図示）を介して、照明光学系２に入射する。ここで、波長選択フィルタは、光源１が供給する光から、所定波長（たとえば１３．４ｎｍまたは１１．５ｎｍ）のＥＵＶ光だけを選択的に透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。波長選択フィルタを透過したＥＵＶ光３は、照明光学系２および光路偏向鏡としての平面反射鏡４を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク（レチクル）Ｍを照明する。
【００１９】
マスクＭは、そのパターン面がＸＹ平面に沿って延びるように、Ｙ方向に沿って移動可能なマスクステージ５によって保持されている。マスクステージ５の移動は、レーザ干渉計６により計測されるように構成されている。照明されたマスクＭのパターンからの光は、反射型の投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハＷ上には、後述するように、たとえばＹ軸に関して対称な円弧状の静止露光領域（実効露光領域）が形成される。
【００２０】
ウェハＷは、その露光面がＸＹ平面に沿って延びるように、Ｘ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動可能なウェハステージ７によって保持されている。ウェハステージ７の移動は、マスクステージ５と同様に、レーザ干渉計８により計測されるように構成されている。こうして、マスクステージ５およびウェハステージ７をＹ方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびウェハＷをＹ方向に沿って相対移動させながら走査露光（スキャン露光）を行うことにより、ウェハＷの１つの矩形状のショット領域にマスクＭのパターンが転写される。
【００２１】
このとき、投影光学系ＰＬの投影倍率（転写倍率）が例えば１／４である場合、ウェハステージ７の移動速度をマスクステージ５の移動速度の１／４に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージ７をＸ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハＷの各ショット領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００２２】
図２を参照すると、図１に示すレーザプラズマ光源１は、レーザ光源１１、集光レンズ１２、ノズル１４、楕円反射鏡１５、およびダクト１６から構成されている。レーザ光源１１から発した光（非ＥＵＶ光）は、集光レンズ１２を介して気体ターゲット１３上に集光する。ここで、たとえばキセノン（Ｘｅ）からなる高圧ガスがノズル１４より供給され、ノズル１４から噴射されたガスが気体ターゲット１３を形成する。気体ターゲット１３は、集光されたレーザ光によりエネルギーを得てプラズマ化し、ＥＵＶ光を発する。なお、気体ターゲット１３は、楕円反射鏡１５の第１焦点に位置決めされている。
【００２３】
したがって、レーザプラズマ光源１から放射されたＥＵＶ光は、楕円反射鏡１５の第２焦点に集光する。一方、発光を終えたガスはダクト１６を介して吸引されて外部へ導かれる。楕円反射鏡１５の第２焦点に集光したＥＵＶ光は、凹面反射鏡１７を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー１８ａおよび１８ｂからなるオプティカルインテグレータ１８に導かれる。フライアイミラー１８ａ，１８ｂは、たとえば円弧状の外形を有する多数の凹面鏡要素を縦横に且つ稠密に配列することによりそれぞれ構成されている。フライアイミラー１８ａおよび１８ｂの詳細な構成および作用については、たとえば特開平１１−３１２６３８号公報を参照することができる。
【００２４】
こうして、オプティカルインテグレータ１８の射出面の近傍、すなわち第２フライアイミラー１８ｂの反射面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。ここで、実質的な面光源は、照明光学系２（図２では参照符号２は不図示：１７,１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ）の射出瞳位置またはその近傍、すなわち投影光学系ＰＬの入射瞳と光学的に共役な面またはその近傍に形成される。実質的な面光源からの光は、凸面反射鏡１９ａと凹面反射鏡１９ｂにより構成されたコンデンサー光学系１９（参照符号１９は不図示：１９ａ，１９ｂ）を介して、照明光学系２から射出される。
【００２５】
照明光学系２から射出された光は、平面反射鏡４により偏向された後、マスクＭにほぼ平行に且つ近接して配置された視野絞り２１の円弧状の開口部（光透過部）を介して、マスクＭ上に円弧状の照明領域を形成する。このように、光源１（１１〜１６）、照明光学系２（１７〜１９）、平面反射鏡４および視野絞り２１は、所定のパターンが設けられたマスクＭをケーラー照明するための照明系を構成している。
【００２６】
照明されたマスクＭのパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷ上の円弧状の静止露光領域にマスクパターンの像を形成する。投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの中間像を形成するための第１反射結像光学系と、マスクパターンの中間像の像（マスクＭのパターンの二次像）をウェハＷ上に形成するための第２反射結像光学系とにより構成されている。第１反射結像光学系は４つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ４により構成され、第２反射結像光学系は２つの反射鏡Ｍ５およびＭ６により構成されている。また、投影光学系ＰＬはウェハ側（像側）にテレセントリックな光学系である。
【００２７】
図３は、本実施形態の露光装置における１回の走査露光を概略的に説明する図である。図３を参照すると、本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬの円弧状の有効結像領域および有効視野に対応するように、Ｙ軸に関して対称な円弧状の静止露光領域（実効露光領域）ＥＲが形成される。この円弧状の静止露光領域ＥＲは、１回の走査露光（スキャン露光）によりウェハＷの矩形状の１つのショット領域ＳＲにマスクＭのパターンを転写する際に、図中実線で示す走査開始位置から図中破線で示す走査終了位置まで移動する。
【００２８】
本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬの結像特性を高精度に維持して良好な投影露光を行うために、例えば空間像計測法によりオンボディ状態で投影光学系ＰＬの波面収差を随時計測して評価する必要がある。以下、図４のフローチャートを参照して、本実施形態にかかる収差評価方法について説明する。本実施形態の収差評価方法では、被検光学系である投影光学系ＰＬの射出瞳面（以下、単に「瞳面」ともいう）上の複数の位置における波面ずれ量を計測する（Ｓ１１）。
【００２９】
計測工程Ｓ１１では、図５に示すように、マスクステージ５にテストマスクＴＭを設置するとともに、ウェハステージ７上に設置されたスリット基板３１を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。スリット基板３１の直下には光検出器３２が設けられ、光検出器３２の出力は処理系３３の入力に接続されている。テストマスクＴＭには、図６に示すように、例えば４つの方向に沿って配列されたライン・アンド・スペース・パターン（以下、略して「Ｌ＆Ｓパターン」ともいう）からなるテストマークが形成されている。Ｌ＆Ｓパターンにおいて、ライン部は光を反射する領域であり、スペース部は光を反射しない領域である。
【００３０】
具体的に、テストマスクＴＭには、ピッチ方向がＹ方向に一致するＹ方向Ｌ＆Ｓパターン６１と、ピッチ方向がＸ方向に一致するＸ方向Ｌ＆Ｓパターン６２と、ピッチ方向が＋Ｙ方向および−Ｘ方向と４５度をなす第１斜め方向に一致する第１斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６３と、ピッチ方向が＋Ｙ方向および＋Ｘ方向と４５度をなす第２斜め方向に一致する第２斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６４とが形成されている。
【００３１】
Ｙ方向Ｌ＆Ｓパターン６１は、例えばピッチの異なる６種類のＬ＆Ｓパターンを含んでいる。すなわち、Ｙ方向Ｌ＆Ｓパターンにおいて、図中最も左側のＬ＆Ｓパターン６１ａはピッチが最も小さく、図中最も右側のＬ＆Ｓパターン６１ｆはピッチが最も大きく、図中最も左側から図中最も右側へかけてＬ＆Ｓパターン６１ｂ〜６１ｅのピッチが単調増加している。Ｘ方向Ｌ＆Ｓパターン６２、第１斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６３、および第２斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６４も、配列方向は異なるがＹ方向Ｌ＆Ｓパターン６１と基本的に同じパターン構成を有する。
【００３２】
スリット基板３１では、図７に示すように、図６のテストマークに対応するスリットパターンが薄膜上に形成されている。具体的に、スリット基板３１の薄膜上には、Ｘ方向に沿って細長く延びるＸ方向スリットパターン７１と、Ｙ方向に沿って細長く延びるＹ方向スリットパターン７２と、＋Ｙ方向および＋Ｘ方向と４５度をなす第２斜め方向に沿って細長く延びる第２斜め方向スリットパターン７３と、＋Ｙ方向および−Ｘ方向と４５度をなす第１斜め方向に沿って細長く延びる第１斜め方向スリットパターン７４とが形成されている。
【００３３】
計測工程Ｓ１１では、テストマスクＴＭのＹ方向Ｌ＆Ｓパターン６１を照明し、投影光学系ＰＬを介して形成されたＹ方向Ｌ＆Ｓパターン６１の空間像をスリット基板３１のＸ方向スリットパターン７１でＹ方向に走査しつつ、Ｘ方向スリットパターン７１を通過した光を光検出器３２で検出する。この走査検出を、スリット基板３１のＺ方向位置を変えつつ複数回行う。同様に、テストマスクＴＭのＸ方向Ｌ＆Ｓパターン６２を照明し、投影光学系ＰＬを介して形成されたＸ方向Ｌ＆Ｓパターン６２の空間像をスリット基板３１のＹ方向スリットパターン７２でＸ方向に走査しつつ、Ｙ方向スリットパターン７２を通過した光を光検出器３２で検出する。この走査検出を、スリット基板３１のＺ方向位置を変えつつ複数回行う。
【００３４】
また、テストマスクＴＭの第１斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６３を照明し、投影光学系ＰＬを介して形成された第１斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６３の空間像をスリット基板３１の第２斜め方向スリットパターン７３で第１斜め方向に走査しつつ、第２斜め方向スリットパターン７３を通過した光を光検出器３２で検出する。この走査検出を、スリット基板３１のＺ方向位置を変えつつ複数回行う。さらに、テストマスクＴＭの第２斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６４を照明し、投影光学系ＰＬを介して形成された第２斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６４の空間像をスリット基板３１の第１斜め方向スリットパターン７４で第２斜め方向に走査しつつ、第１斜め方向スリットパターン７４を通過した光を光検出器３２で検出する。この走査検出を、スリット基板３１のＺ方向位置を変えつつ複数回行う。
【００３５】
こうして、処理系３３では、光検出器３２からの出力に基づいて、ピッチおよび配列方向（ピッチ方向）の異なる様々なＬ＆Ｓパターンの投影空間像の光強度分布を計測し、この空間像の水平方向位置（ＸＹ平面上の位置）の設計値に対する水平方向位置ずれ量とフォーカス位置（Ｚ方向の位置）の設計値に対するフォーカス位置ずれ量とを求め、これらの位置ずれ情報に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面上のサンプル点における波面ずれ量を計算する。図８は、投影光学系ＰＬの瞳面上のサンプル点を模式的に示す図である。
【００３６】
Ｙ方向Ｌ＆Ｓパターン６１のうち、ピッチが最も小さいＬ＆Ｓパターン６１ａの空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面の中心を通りＹ方向に細長く延びるＹ方向領域８１内の最も外側の一対のサンプル点８１ａにおける波面ずれ量が求められる。また、Ｙ方向Ｌ＆Ｓパターン６１のうち、ピッチが最も大きいＬ＆Ｓパターン６１ｆの空間像の光強度分布に基づいて、Ｙ方向領域８１内の最も内側の一対のサンプル点８１ｆにおける波面ずれ量が求められる。さらに、その他のＹ方向Ｌ＆Ｓパターン６１ｂ〜６１ｅの空間像の光強度分布に基づいて、Ｙ方向領域８１内のその他のサンプル点８１ｂ〜８１ｅにおける波面ずれ量が求められる。Ｙ方向領域８１内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図９（ａ）に示す。
【００３７】
同様に、Ｘ方向Ｌ＆Ｓパターン６２の空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面の中心を通りＸ方向に細長く延びるＸ方向領域８２内の各サンプル点における波面ずれ量が求められる。Ｘ方向領域８２内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図９（ｂ）に示す。また、第１斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６３の空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面の中心を通り第１斜め方向に細長く延びる第１斜め方向領域８３内の各サンプル点における波面ずれ量が求められる。第１斜め方向領域８３内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図９（ｃ）に示す。
【００３８】
さらに、第２斜め方向Ｌ＆Ｓパターン６４の空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面の中心を通り第２斜め方向に細長く延びる第２斜め方向領域８４内の各サンプル点における波面ずれ量が求められる。第２斜め方向領域８４内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図９（ｄ）に示す。以上のように、計測工程Ｓ１１では、投影光学系ＰＬを介して形成された空間像に基づいて、投影光学系ＰＬの射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量が計測される。
【００３９】
次いで、本実施形態の収差評価方法では、投影光学系ＰＬの射出瞳面の中心を通る複数の動径方向（本実施形態の例では４つの動径方向）について、波面ずれ量を動径方向の座標の関数で近似する（Ｓ１２）。具体的に、近似工程Ｓ１２では、投影光学系ＰＬの瞳面上でＹ方向に沿って直線状に細長く延びるＹ方向領域８１内のサンプル点８１ａ〜８１ｆの波面ずれ量を、例えば最小二乗法を用いて動径方向の座標の関数で近似する。
【００４０】
一例として、Ｙ方向領域８１内のサンプル点８１ａ〜８１ｆの波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。同様に、Ｘ方向領域８２内のサンプル点８２ａ〜８２ｆ（参照符号は不図示）の波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。また、第１斜め方向領域８３内のサンプル点８３ａ〜８３ｆ（参照符号は不図示）の波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。さらに、第２斜め方向領域８４内のサンプル点８４ａ〜８４ｆ（参照符号は不図示）の波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。
【００４１】
図９（ａ）〜図９（ｄ）を参照すると、投影光学系ＰＬの瞳面の中心を通る各動径方向について、瞳面の中心における波面ずれ量が０になっていないことがわかる。本来、瞳面上の波面ずれ量は瞳面の中心を基準にしたずれ量であるから、瞳面の中心における波面ずれ量は動径方向に依存することなく０になるはずである。ここで、各動径方向について瞳面の中心における波面ずれ量が０にならないのは、スリット基板３１の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響による誤差に起因している。すなわち、スリット基板３１の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響により、空間像の水平位置ずれおよびフォーカス位置ずれに関する計測結果がスリットパターンの方向に依存した誤差をもつことになり、ひいては瞳面上のサンプル点における波面ずれ量がスリットパターンの方向に依存した誤差をもつことになる。
【００４２】
そこで、本実施形態の収差評価方法では、スリット基板３１の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償するために、投影光学系ＰＬの射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ０になるように、近似工程Ｓ１２を経て得られた複数の関数（本実施形態の例では４つの三次関数）をそれぞれオフセット補正する（Ｓ１３）。一例として、Ｘ方向領域８２内の各サンプル点の波面ずれ量を最小二乗近似して得られた三次関数をオフセット補正する様子を図１０に示す。
【００４３】
図１０の左側の図を参照すると、Ｘ方向領域８２内の各サンプル点での波面ずれ量を点で表し、Ｘ方向領域８２内の各サンプル点の波面ずれ量を最小二乗近似して得られた三次関数を連続曲線で表している。オフセット補正工程Ｓ１３では、近似工程Ｓ１２で得られた三次関数の瞳面中心での波面ずれ量を求め、この瞳面中心での波面ずれ量をオフセット量とし、近似工程Ｓ１２で得られた三次関数からオフセット量を一律に差し引く。その結果、図１０の右側の図に示すように、Ｘ方向領域８２について瞳面中心での波面ずれ量が０になるようにオフセット補正された波面ずれ量データが得られる。
【００４４】
図１１（ｂ）に、Ｘ方向領域８２についてオフセット補正された三次関数に対応する各サンプル点の波面ずれ量を示す。同様に、Ｙ方向領域８１、第１斜め方向領域８３、および第２斜め方向領域８４についても、瞳面中心での波面ずれ量が０になるようにオフセット補正された三次関数がそれぞれ得られる。図１１（ａ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）に、Ｙ方向領域８１、第１斜め方向領域８３、および第２斜め方向領域８４についてオフセット補正された三次関数に対応する各サンプル点の波面ずれ量をそれぞれ示す。
【００４５】
最後に、本実施形態の収差評価方法では、オフセット補正工程Ｓ１３を経て得られた波面ずれ量データに基づいて、射出瞳面での投影光学系ＰＬの波面収差を表現する（Ｓ１４）。表現工程Ｓ１４では、一例として、射出瞳面で規格化された円形エリア内での正規直交関数系列であるツェルニケ（Zernike）多項式を用いて、投影光学系ＰＬの波面収差を表現する。ツェルニケ多項式の各項の係数は、ツェルニケ係数と呼ばれ、投影光学系の結像性能を評価する指標として用いられる。ツェルニケ係数は、たとえば最小二乗近似の手法を用いて求められる。
【００４６】
以下、波面収差の瞳面内の分布を表すツェルニケ多項式について基本的な事項を説明する。ツェルニケ多項式の表現では、瞳面での座標系として瞳極座標（ρ，θ）を用い、直交関数系としてツェルニケの円筒関数を用いる。すなわち、波面収差Ｗ（ρ，θ）は、ツェルニケの円筒関数Ｚｉ（ρ，θ）を用いて、次の式（ａ）に示すように展開される。
【００４７】
Ｗ（ρ，θ）＝ΣＣｉ・Ｚｉ（ρ，θ）
＝Ｃ２・Ｚ２（ρ，θ）＋・・・＋Ｃｎ・Ｚｎ（ρ，θ）    （ａ）
【００４８】
ここで、Ｃｉは、ツェルニケ多項式の各項の係数、すなわちツェルニケ係数である。以下、ツェルニケ多項式の各項の関数系Ｚｉ（ρ，θ）のうち、第２項〜第３７項にかかる関数Ｚ２〜Ｚ３７を、次の表（１）に示す。
【００４９】
表（１）
Ｚ２：ρcosθ
Ｚ３：ρsinθ
Ｚ４：２ρ2−１
Ｚ５：ρ2cos２θ
Ｚ６：ρ2sin２θ
Ｚ７：（３ρ2−２）ρcosθ
Ｚ８：（３ρ2−２）ρsinθ
Ｚ９：６ρ4−６ρ2＋１
Ｚ１０：ρ3cos３θ
Ｚ１１：ρ3sin３θ
Ｚ１２：（４ρ2−３）ρ2cos２θ
Ｚ１３：（４ρ2−３）ρ2sin２θ
Ｚ１４：（１０ρ4−１２ρ2＋３）ρcosθ
Ｚ１５：（１０ρ4−１２ρ2＋３）ρsinθ
Ｚ１６：２０ρ6−３０ρ4＋１２ρ2−１
Ｚ１７：ρ4cos４θ
Ｚ１８：ρ4sin４θ
Ｚ１９：（５ρ2−４）ρ3cos３θ
Ｚ２０：（５ρ2−４）ρ3sin３θ
Ｚ２１：（１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2cos２θ
Ｚ２２：（１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2sin２θ
Ｚ２３：（３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρcosθ
Ｚ２４：（３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρsinθ
Ｚ２５：７０ρ8−１４０ρ6＋９０ρ4−２０ρ2＋１
Ｚ２６：ρ5cos５θ
Ｚ２７：ρ5sin５θ
Ｚ２８：（６ρ2−５）ρ4cos４θ
Ｚ２９：（６ρ2−５）ρ4sin４θ
Ｚ３０：（２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3cos３θ
Ｚ３１：（２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3sin３θ
Ｚ３２：（５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2cos２θ
Ｚ３３：（５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2sin２θ
Ｚ３４：（１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρcosθ
Ｚ３５：（１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρsinθ
Ｚ３６：２５２ρ10−６３０ρ8＋５６０ρ6−２１０ρ4＋３０ρ2−１
Ｚ３７：９２４ρ12−２７７２ρ10＋３１５０ρ8−１６８０ρ6＋４２０ρ4
−４２ρ2−１
【００５０】
本実施形態の収差評価方法では、通常の空間像計測法により投影光学系ＰＬの射出瞳面の各サンプル点での波面ずれ量を計測し、射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について、計測した波面ずれ量を動径方向の座標の関数で近似する。そして、射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ０になるように複数の近似関数をオフセット補正し、オフセット補正された波面ずれ量データに基づいて射出瞳面での投影光学系ＰＬの波面収差をツェルニケ多項式で表現する。
【００５１】
このように、本実施形態の収差評価方法では、射出瞳面の中心での波面ずれ量をほぼ０にするオフセット補正の作用により、スリット基板３１の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償して、空間像計測法により投影光学系ＰＬの波面収差を高精度に評価することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬの波面収差を高精度に評価する収差評価方法により得られた収差評価に基づいて、投影光学系ＰＬを良好に光学調整することができる。その結果、本実施形態の露光装置では、良好に光学調整された投影光学系ＰＬを用いて、良好な投影露光を行うことができる。
【００５２】
なお、上述の説明では、被検光学系の射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について波面ずれ量を近似する近似工程に先立って、被検光学系の射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量を計測する計測工程を行うことを前提としている。しかしながら、これに限定されることなく、計測以外の方法で得られた波面ずれ量データに対して上述の近似工程を行う変形例も可能である。
【００５３】
また、上述の実施形態にかかるＥＵＶＬ露光装置では、ＥＵＶ光を供給するための光源としてレーザプラズマ光源を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、ＥＵＶ光を供給する他の適当な光源、たとえばシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光源などを用いることもできる。
【００５４】
また、上述の実施形態では、反射型のマスクＭを用いるＥＵＶＬ露光装置に搭載された投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、一般の被検光学系の波面収差の評価に対しても本発明を適用することができる。
【００５５】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明系によってマスクを照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）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、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ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１２のフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
先ず、図１２のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ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３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク（レチクル）上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
【００５７】
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ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、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。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。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態にかかる収差評価方法を適用する露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の光源、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態の露光装置における１回の走査露光を概略的に説明する図である。
【図４】本実施形態にかかる収差評価方法を説明するフローチャートである。
【図５】本実施形態の収差評価方法を実施する装置構成を概略的に示す図である。
【図６】テストマスクに形成されたテストマークを概略的に示す図である。
【図７】スリット基板の薄膜上に形成されたスリットパターンを概略的に示す図である。
【図８】投影光学系の瞳面上のサンプル点を模式的に示す図である。
【図９】投影光学系の瞳面上の各サンプル点における波面ずれ量の変化を示す図である。
【図１０】Ｘ方向領域内の各サンプル点の波面ずれ量を最小二乗近似して得られた三次関数をオフセット補正する様子を示す図である。
【図１１】オフセット補正された三次関数に対応する各サンプル点の波面ずれ量を示す。
【図１２】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いて、そのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  レーザプラズマ光源
２  照明光学系
５  マスクステージ
７  ウェハステージ
１１  レーザ光源
１３  気体ターゲット
１４  ノズル
１５  楕円反射鏡
１８ａ，１８ｂ  フライアイミラー
２１  視野絞り
３１  スリット基板
３２  光検出器
３３  処理系
Ｍ  マスク
ＴＭ  テストマスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【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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