(57)【要約】【課題】  干渉計を搭載した投影露光装置において、投影光学系の波面収差をより高精度に計測すること。【解決手段】  原版のパターンを基板に投影する投影光学系を備える露光装置において、前記投影光学系を通過した光の第１方向の波面と第２方向の波面をそれぞれ測定する干渉計と、前記投影光学系の前記第１および第２方向の焦点位置をそれぞれ検出する焦点位置検出手段と、前記干渉計の測定結果および前記焦点位置検出手段の検出結果に基いて、前記投影光学系の波面収差を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
2008270428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版のパターンを基板に投影する投影光学系を備える露光装置において、
前記投影光学系を通過した光の第１方向の波面と第２方向の波面をそれぞれ測定する干渉計と、
前記投影光学系の前記第１および第２方向の焦点位置をそれぞれ検出する焦点位置検出手段と、
前記干渉計の測定結果および前記焦点位置検出手段の検出結果に基いて、前記投影光学系の波面収差を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記焦点位置検出手段の検出結果に基いて、前記投影光学系の非点収差を算出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】
前記算出手段は、前記干渉計の測定結果から算出した前記投影光学系の波面収差を、前記焦点位置検出手段の検出結果に基いて補正することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記干渉計の測定結果を、前記焦点位置検出手段の検出結果から作成した波面に基いて補正することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記原版を保持する原版ステージと、前記基板を保持する基板ステージと、を更に備え、
前記焦点位置検出手段は、前記原版ステージまたは前記原版に配置された第一マークおよび前記基板ステージに配置された第二マークを通過した光の光量を検出する光量センサを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】
前記原版を保持する原版ステージと、前記基板を保持する基板ステージと、を更に備え、
前記焦点位置検出手段は、前記原版ステージまたは前記原版に配置された第一マークおよび前記基板ステージまたは前記基板に配置された第二マークの像を検出する撮像素子、を有し、
前記第一マークおよび前記第二マークのうち一方のマークは前記投影光学系を介して前記撮像素子に結像され、もう一方のマークは前記投影光学系を介さずに前記撮像素子に結像されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
前記干渉計は、線回折干渉計またはシアリング干渉計であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載の露光装置により基板を露光し、その露光された基板を現像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、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶デバイス等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際には、レチクルに形成されたパターンをウエハに露光する投影露光装置が使用されている。投影露光装置には、レチクルのパターンを所定の倍率で正確にウエハ上に投影することが要求される。したがって、投影露光装置の投影光学系として、結像性能のよい、収差を抑えたものを用いることが必要である。近年、半導体デバイスへの微細化の要求により、その必要性が更に高まっている。このため、露光装置本体上に投影光学系を載せた状態で、高精度に投影光学系の波面収差を測定する需要が存在する。
【０００３】
そこで、投影光学系の波面収差を測定するための干渉計を搭載した露光装置が提案されている（特許文献１〜３）。そして、その干渉計として、線回折干渉計（Ｌｉｎｅ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ、以下ＬＤＩ）やシアリング干渉計を用いることが考えられている。
【０００４】
図９を用いて、ＬＤＩについて説明する。図９は、露光装置に搭載されたＬＤＩの概略図である。投影光学系５の物体面側に配置されたレチクル１またはレチクルステージ上に設けられたレチクル側基準板４に、図１０（ａ）に示したように２本の平行なスリットパターン（スリットＡ、スリットＢ）を近接して設ける。そのうち少なくとも１本、ここではスリットＡの幅を投影光学系５の物体面側の解像力以下に設定する。つまり、投影光学系の物体面側の開口数をｎａとし、露光光の波長をλとしたとき、幅ｗを、ｗ≦０．５×λ／ｎａを満たすように設定する。スリットＡおよびＢを照明装置６で露光光を用いて照明すると、スリットＡから射出される光は、スリットの短手方向に関して、無収差な波面を持つようになる。一方、スリットＢは、スリットＡと同じ線幅のスリットとしてもよいし、それよりも広い線幅のスリットとしてもよい。スリットＢの線幅を解像力よりも広い線幅に設定した場合には、照明装置６の照明光学系の収差の影響を受けた波面を持つ光が、スリットＢより射出される。ここでスリットの長さは投影光学系５の収差が同一とみなせる、いわゆるアイソプラナティック領域より狭くなるように設定する。また、２つのスリットの間隔もアイソプラナティック領域より狭くなるように設定する。
【０００５】
スリットＡおよびＢから射出された光の波面は、投影光学系５を通ることで、投影光学系の収差の影響を受ける。スリットＡ及びＢの像が、投影光学系５の像面上に配置されたウエハ側基準板１０に形成される。ウエハ側基準板１０には、スリットＣ，スリットＤが設けられている。スリットＡの像の位置に、スリットＣを、スリットＢの像の位置にスリットＤを配置する。ここで、スリットＤの幅を投影光学系５の像面側の解像力以下に設定する。つまり、投影光学系の像面側の開口数をＮＡとし、波長をλとしたとき、スリットＤの幅Ｗを、Ｗ≦０．５×λ／ＮＡを満たすように設定する。スリットＤ上に結像する光の波面は、投影光学系５の収差の影響と、スリットＢの線幅によっては照明光学系６の収差の影響を受けている。しかし、スリットＤ上に結像する光は、スリットＤを通ることにより、スリットの短手方向に関して、無収差な波面を持つように整形される。一方、スリットＣの線幅は、投影光学系の解像力よりも大きく、望ましくは露光光の波長の１０倍以上１００倍以下にする。スリットＣ上に結像する光の波面は、スリットの短手方向に関して、投影光学系５の収差の影響のみを受けた波面となっている。スリットＣの線幅は充分広いので、スリットＣからは、投影光学系５の収差の影響のみを受けた波面を持つ光がそのまま射出される。
【０００６】
スリットＣからの光とスリットＤからの光とを干渉させる。この干渉縞をＣＣＤなどの撮像素子３１で捉えることで、スリット長手方向に垂直な方向の相対関係が正しい投影光学系５の波面（第１の方向の波面）を得ることができる。図１０（ｂ）に示したスリットＡ〜Ｄと長手方向が直交するスリットＡ’〜Ｄ’を用いて、同様に第２の方向の波面を得ることができる。この第１および第２の方向の波面（一次波面）を用いて、投影光学系５の波面（合成波面）を求めることができる。
【０００７】
次に、２つの一次波面から投影光学系の波面を算出する方法の概要を図１１（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図１１（ａ）はＹ方向の相対関係が正しい一次波面Ｅ、図１１（ｂ）は、Ｘ方向の相対関係が正しい一次波面Ｆ、図１１（ｃ）は投影光学系の波面Ｇを表している。波面ＥにおけるＹ軸に平行な線上の位相の相対関係は波面ＧにおけるＹ軸に平行な線上の位相の相対関係と等しい。また、波面ＦにおけるＸ軸に平行な線上の位相の相対関係は波面ＧにおけるＸ軸に平行な線上の位相の相対関係と等しい。この関係から、波面Ｇ上の任意の点Ｇ（ｘ，ｙ）の位相は、図１１（ｃ）中の２つの矢印に沿った位相変化量として求められ、
Ｇ（ｘ，ｙ）＝Ｅ（０，ｙ）−Ｅ（０，０）＋Ｆ（ｘ，ｙ）−Ｆ（０，ｙ）
と表すことができ、２つの一次波面Ｅ、Ｆから投影光学系の波面Ｇを得ることができる。
【０００８】
次に図１２を用いて、シアリング干渉計について説明する。図１２は、シア方向が横方向（光軸に垂直方向）である、ラテラルシアリング干渉計の概略図である。このシアリング干渉計では、投影光学系５の物体面の１点から出る球面波を投影光学系５に入射させる。この球面波は、レチクル１上またはレチクルステージ上のレチクル側基準板４上に、第１マークとしてピンホール３５を設けて、照明装置６でそのピンホール３５を照明して発生させる。ピンホール３５を透過した光は、計測対象である投影光学系５を透過して、投影光学系５と投影光学系５の像面との間に配置された回折格子３６ａとによって複数の回折光に分割される。この複数の回折光の波面の形状はいずれも回折格子で分割される前の波面の形状と同じである。複数の回折光のうち計測に用いられる２つの回折光のみ透過する次数選択窓３８ａを通過した２つの回折光は、撮像素子４０上に回折格子３６ａの格子の並ぶ方向と同じ方向に並んだ干渉縞を生成する。この干渉縞から第１方向の一次波面を算出する。本実施形態では＋１次、−１次の回折光を透過させ、０次回折光は遮光するような次数選択窓３８ａを用いている。また、撮像素子４０の撮像面を、投影光学系の瞳面と共役な位置に配置している。
【０００９】
次に、回折格子３６ａの格子の並ぶ方向と直交する方向に格子が並んだ回折格子３６ｂ、次数選択窓３８ｂに切り替え、同様に第２方向の一次波面を算出する。この２つの一次波面から投影光学系５の波面を算出する。
【特許文献１】特開２０００−２７７４１２号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３７４８号公報
【特許文献３】特開２００６−０８６３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＬＤＩによる波面計測では、相対関係が正しい投影光学系の一次波面を２つの方向について求め、それらを合成して投影光学系の波面を算出する。第一方向の一次波面の測定時と第二方向の一次波面の測定時でスリットパターンの投影光学系の光軸方向の位置（以下、Ｚ位置）が異なっていた場合、大きな誤差要因となる。
【００１１】
本発明者が検討したところ、第一方向と第二方向が互いに直交する２つの一次波面を用いる場合には、第一方向に山（谷）をもち、第二方向に谷（山）をもつ２θ成分の誤差となることがわかった。このときの２θ成分の誤差量Ｅ２θは、
Ｅ２θ＝ｄｚ×（１−ｓｑｒｔ（１−ＮＡ２）／２×λ）
で表される。ここでｄｚは第一の一次波面測定時と第二の一次波面測定時のスリットパターンのＺ位置差、λは露光光の波長、ＮＡは投影光学系の開口数である。Ｅ２θは、λ＝１９３ｎｍ、ＮＡ＝０．９の露光装置ではｄｚ＝１ｎｍのとき、１．５ｍλにもなる。すなわち、Ｚ方向の誤差が１ｎｍであっても１．５ｍλの誤差が発生すると考えられ、ＬＤＩ計測における大きな誤差要素となっていることがわかる。ＮＡがさらに大きな投影光学系の場合には、さらにその誤差量が大きくなる。
【００１２】
なお、この課題はＬＤＩを用いる波面計測方法に限らず、２つ以上の方向の一次波面から合成波面を算出する波面計測方法（例えば、上述のシアリング干渉計を用いる波面計測方法など）に共通のものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面としての露光装置は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系を備える露光装置において、前記投影光学系を通過した光の第１方向の波面と第２方向の波面をそれぞれ測定する干渉計と、前記投影光学系の前記第１および第２方向の焦点位置をそれぞれ検出する焦点位置検出手段と、前記干渉計の測定結果および前記焦点位置検出手段の検出結果に基いて、前記投影光学系の波面収差を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされる。
【発明の効果】
【００１５】
干渉計を搭載した投影露光装置において、投影光学系の波面収差をより高精度に計測することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、投影露光装置１００の概略図である。
【００１８】
投影露光装置１００は、原版としてのレチクル１のパターンを基板としてのウエハ８に露光する。投影露光装置１００は、照明装置６、投影光学系５、レチクルステージ２（原版ステージ）、ウエハステージ９（基板ステージ）、を備える。また、投影露光装置１００は、ウエハ８の表面の位置を検出する面位置検出系１３、およびウエハ８上のアライメントマークを検出するオフアクシスアライメント系１５も備える。
【００１９】
本実施形態で説明する投影露光装置１００は、投影光学系５とウエハ８との間に液体を介さずに露光を行う露光装置であるが、本発明を液浸露光装置に対して適用することも可能である。また、投影露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式によりレチクル１のパターンの像をウエハ８に露光する走査型露光装置である。
【００２０】
以下の説明においては、図１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方向及びＹ方向が投影光学系５の光軸に対して垂直となるよう設定され、Ｚ方向が投影光学系５の光軸に対して平行な方向に設定されている。また、ここではＹ方向を走査方向とする。
【００２１】
照明装置６は、露光光を供給するための露光光源として１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザを備えている。ここでは、一例としてＡｒＦエキシマレーザ露光光源を備えた露光装置について説明するが、露光光源として水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、またはＥＵＶ光源を適用することも可能である。露光光源から射出された光は、照明装置６で、所望の形状、干渉性、偏光状態に成形された後、レチクル１を照明する。レチクル面に形成された微細な回路パターンで回折された光は、投影光学系５によりウエハステージ９上に配置されたウエハ８上に投影される。
【００２２】
次に、投影露光装置１００が備える、焦点位置検出手段（焦点位置検出器）としての光量検出ＴＴＲ系および画像検出ＴＴＲ系について説明する。
【００２３】
光量検出ＴＴＲ系は、光量検出方式のＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ）検出系であり、露光装置に搭載されている。光量検出ＴＴＲ系を図１を用いて説明する。レチクル１上またはレチクル１を保持するレチクルステージ２上のレチクル側基準板４には、位置合わせマーク（以下、第一マーク）が設けられている。ウエハ８を保持するウエハステージ９上のウエハ側基準板１１にも位置合わせマーク（以下、第二マーク）が設けられている。第一マークおよび第二マークは、図２に示したような遮光部と透過部の繰り返しパターンで構成され、第一マークと第二マークは投影光学系の倍率分だけ大きさが異なる。照明装置６で第一マークを照明し、投影光学系５を介して、第一マークの像をウエハ側基準板１１上に設けた第二マーク上に投影する。ウエハステージ９またはレチクルステージ２を駆動させながら、ウエハ側基準板１１の第二マークを透過した光を光量センサ３２で検出する。ステージを投影光学系５の光軸方向に駆動させたときの光量変化から投影光学系５の焦点位置を検出する。また、ステージを投影光学系５の光軸と直交する方向に駆動させたときの光量変化から、光軸に垂直な面におけるレチクル１またはレチクルステージ２と、ウエハステージ９との相対位置を検出することが可能である。
【００２４】
なお、光量検出ＴＴＲ系を図４に示したような構成にすることもできる。つまり、光量検出ＴＴＲ系を、第二マークをウエハ側基準板１１’の裏面側（投影光学系と反対側）から照明し、投影光学系５を介して第一マーク上に結像させ、レチクル側基準板４’上の位置合わせマークを透過した光を受光するような構成にすることもできる。
【００２５】
光量検出ＴＴＲ系の代わりに、または、光量検出ＴＴＲ系に加えて、画像検出方式のＴＴＲ検出系である画像検出ＴＴＲ系を焦点位置検出手段として露光装置に搭載することもできる。画像検出ＴＴＲ系を図３を用いて説明する。画像検出ＴＴＲ系１４は、対物レンズ２１、リレーレンズ２２、照明系２３、撮像素子２４から構成されている。対物レンズ２１およびリレーレンズ２２は拡大光学系であり、レチクル１またはレチクル側基準板４上の位置合わせマーク（以下、第一マーク）を拡大して、撮像素子２４に結像させることが可能である。また、投影光学系５と拡大光学系を介して、ウエハ８上またはウエハ側基準板１１上の位置合わせマーク（以下、第二マーク）を撮像素子２４上に結像させることも可能である。撮像素子２４上に結像された第一マークと第二マークとから、光軸に垂直な面におけるレチクルまたはレチクルステージと、ウエハまたはウエハステージとの相対位置を検出することが可能である。また、第一マークに拡大光学系のピントを合わせた状態で、ウエハステージ９を投影光学系の光軸方向に駆動させた時に撮像される第二マークのコントラストの変化を計測することで、投影光学系５の焦点位置を検出することも可能である。
【００２６】
なお、図５のように、画像検出ＴＴＲ系を構成することも可能である。
【００２７】
次に、投影光学系５の波面収差計測の実施形態についても説明する。
【００２８】
レチクルステージ２上のレチクル１もしくはレチクル基準板４には、位置合わせマークとしての第一マークおよびＬＤＩ用のスリットパターン（以下、ＬＤＩ−Ｒマーク）が配置されている。また、ウエハステージ９上のウエハ側基準板１０に、ＬＤＩ用のスリットパターン（以下、ＬＤＩ−Ｗマーク）が配置され、ウエハ側基準板１１に位置合わせマークとしての第二マークが配置されている。ＬＤＩ−ＲマークとＬＤＩ−Ｗマークとの位置合わせを行うため、光量検出ＴＴＲ系を用いる。光量検出ＴＴＲ系は、まず照明装置６でレチクル１もしくはレチクル基準板４上の透過部と遮光部の繰り返しパターンからなる位置合わせマーク（第一マーク）を照明する。位置合わせマークは繰り返しパターンの方向がＸ方向のものとＹ方向のものを用いる。位置合わせマークを透過した光を投影光学系５でウエハステージ９上のウエハ基準板１１に配置された位置合わせマーク（第二マーク）に結像させ、透過した光の光量を光量センサ３２で受光する。この時ウエハステージ９をＸ，Ｙ方向にスキャンさせながらとった光量分布から、Ｘ，Ｙ方向の位置合わせを行う。ウエハステージ９をＺ方向にスキャンさせながらとった光量分布から、投影光学系５の焦点位置を検出し、Ｚ方向の位置合わせを行う。
【００２９】
あらかじめオフアクシスアライメント系１５と、面位置検出系１３で計測したウエハステージ９上のウエハ基準板１０及び１１の位置関係より、レチクルステージ２、ウエハステージ９を駆動させてＬＤＩ−ＲマークとＬＤＩ−Ｗマークの位置合わせが完了する。
【００３０】
位置合わせが完了した後、波面計測を行う。本実施形態の露光装置１００は、照明装置６、ＬＤＩ−Ｒマーク、ＬＤＩ−Ｗマーク、撮像素子としてのＣＣＤカメラ３１で構成された線回折干渉計を用いて投影光学系５を通過した波面の計測を行う。本実施形態では、前述したように、Ｘ，Ｙ２方向の一次波面計測をするため、Ｘ，Ｙ２方向のスリットパターン（ＬＤＩマーク）それぞれで波面を計測する。
【００３１】
このとき、光量検出ＴＴＲ系で検出したＸ，Ｙ２方向の投影光学系５の焦点位置より投影光学系５の非点収差を算出し、ＬＤＩの測定結果から算出した波面収差の低次の非点収差（例えば、ゼルニケ多項式の第５項）と値を置き換える補正を行う。
【００３２】
なお、補正の方法は上記の他に、光量検出ＴＴＲ系で検出したＸ，Ｙ２方向の投影光学系５の焦点位置より算出した非点収差から波面を作成し、ＬＤＩのＣＣＤカメラで撮像した画像に補正をかける方法もあり、その方法を実行しても良い。なお、これらの補正は、露光装置が有するコンピュータ（算出手段）により実行される。
【００３３】
この計測を投影光学系の露光領域内の複数位置で行うことにより、各像高での波面収差を得ることができる。同時に光量検出ＴＴＲ系で行った露光領域内の位置計測から、投影光学系５の倍率、ディストーションを算出することができ、投影光学系の光学性能を短時間で計測することができる。
【００３４】
また、本実施形態は、ツインステージ型の露光装置についても適用可能である。ここで、ツインステージ型の露光装置とは、ウエハを保持することができる２つのウエハステージを有する露光装置のことである。ツインステージ型の露光装置は、ウエハの面形状およびウエハステージにおけるウエハの位置を計測するための計測ステーションと、ウエハを投影光学系５からの露光光で露光する露光ステーションとを有する。ここでは、ツインステージ型の露光装置の構成物のうち、本実施形態を説明するために必要な構成物のみ説明する。
【００３５】
計測ステーションには面位置検出系１３とオフアクシスアライメント系１５が構成されており、ウエハ基準板１０、１１の位置関係を計測することが可能である。
【００３６】
上記の計測が終了すると、ウエハステージ９は露光ステーションへ移動する。露光ステーションでは投影光学系５を通して光量検出ＴＴＲ系によりレチクル側マークとウエハ側マークの位置合わせを行う。その後ステージを駆動させＬＤＩマークに位置合わせが完了する。
【００３７】
なお、本実施形態では波面収差の計測方式としてＬＤＩを用いる方法を例に説明しているが、本発明は、２つ以上の方向の一次波面から合成波面を算出する他の波面収差の計測方式の全てに適用可能である。
【実施例１】
【００３８】
図３は本発明の実施例１を説明するための露光装置１００Ａの概略図である。ここでは前述の実施形態との相違点を主に説明する。
【００３９】
前述の実施形態と異なる点は、光量検出ＴＴＲ系の代わりに、画像検出ＴＴＲ系を用いて位置計測を行う点である。
【００４０】
画像検出方式では、ファイバ２５でレーザからの光を画像検出ＴＴＲ系１４に導光し、照明系２３、対物レンズ２１を用いてレチクル１もしくはレチクル基準板４上の位置合わせマークに入射させる。位置合わせマークの遮光部で反射した光は画像検出ＴＴＲ系１４に戻り、リレーレンズ２２を通して撮像素子２４に結像する。位置合わせマークの透過部を透過した光は投影光学系５を透過して位置合わせマークを有するステージ基準板１１で反射し、再び画像検出ＴＴＲ系１４に戻り、リレーレンズ２２を通して撮像素子２４に結像する。この２つの光を撮像素子２４で同時に観測し、コントラストや画像の位置からＸ，Ｙ，Ｚ位置計測を行う。このとき、位置合わせマークにＸ方向にパターンが並んだ繰り返しパターンとＹ方向にパターンが並んだ繰り返しパターンを用いることにより、Ｘ方向、Ｙ方向での焦点位置の検出が行える。
【００４１】
このようにして求めたＸ，Ｙ，Ｚ計測値をもとにＬＤＩマークの位置合わせを行い、ＬＤＩを用いて投影光学系５を通過した光の波面の測定を行う。そして、画像検出ＴＴＲ系で検出したＸ方向、Ｙ方向での投影光学系５の焦点位置に基いて投影光学系５の非点収差を算出し、ＬＤＩの測定結果の補正を行う。
【実施例２】
【００４２】
図４は本発明の実施例２を説明するための露光装置１００Ｂの概略図である。ここでは前述の実施形態との相違点を主に説明する。
【００４３】
本実施例の光量検出ＴＴＲ系では、ウエハステージ９に構成された投光系３３で、ウエハ基準板１１´上の透過部と遮光部の繰り返しパターンからなる位置合わせマークを照明する。位置合わせマークを透過した光を投影光学系５でレチクルステージ９上のレチクル側基準板４´に配置された位置合わせマークに結像させ、透過した光を光量センサ３２で受光する。このときウエハステージ９をＸ、Ｙ方向にスキャンさせながらとった光量分布から、Ｘ、Ｙ方向の位置合わせを行う。ウエハステージ９をＺ方向にスキャンさせながらとった光量分布からＺ方向の位置合わせを行い、Ｘ方向にパターンが並んだ繰り返しパターンとＹ方向にパターンが並んだ繰り返しパターンとを用いた焦点位置の検出結果より、ＬＤＩの測定結果の補正を行う。
【実施例３】
【００４４】
図５は本発明の実施例３を説明するための露光装置１００Ｃの概略図である。ここでは前述の実施形態との相違点を主に説明する。
【００４５】
図５で示すように、本実施例では画像検出ＴＴＲ系１４がウエハ側に構成されている。ウエハ側から画像検出ＴＴＲ系１４を用いてウエハ側基準板１２を照明する。ウエハ側基準板１２上の位置合わせマークの透過部を透過し投影光学系５を通してレチクル側基準板４上の位置合わせマークで反射した光と、ウエハ側基準板１２上の位置合わせマークの遮光部で反射した光を撮像素子２４で受光する。ウエハステージ９を駆動させながら、この２つの光を同時に観測し、位置ズレやコントラストからＸ，Ｙ，Ｚ計測を行う。このとき、位置合わせマークにＸ方向とＹ方向それぞれに繰り返された繰り返しパターンを用いることにより、Ｘ方向、Ｙ方向での焦点位置の検出が行える。
【００４６】
ウエハ基準板１０、１２については、本実施例のように別部材であっても良いし、同一部材であってもよい。
【実施例４】
【００４７】
図６は本発明の実施例４を説明するための露光装置１００Ｄの概略図である。ここでは前述の実施形態との相違点を主に説明する。
【００４８】
本実施例では、露光装置に搭載された干渉計として、シアリング干渉計を採用している。
【００４９】
レチクルステージ２上のレチクル１もしくはレチクル基準板４にピンホール３５を配置する。ウエハステージ９上のウエハ側基準板１０上に次数選択窓３８を配置し、ウエハステージ９に撮像素子４０を配置する。投影光学系５とウエハ側基準板との間に回折格子３６を設けた回折格子保持部材３７を配置する。このピンホール３５と次数選択窓３８の位置合わせに前述の光量検出ＴＴＲ系または画像検出ＴＴＲ系を用いることが可能である。図６では、光量検出ＴＴＲ系を用いた例を示している。
【００５０】
シアリング干渉計では少なくとも直交する２方向の一次波面を計測するため、２方向の回折格子と次数選択窓で位置合わせを行い、投影光学系５を通過した光の波面を計測する。このとき、前述した方法でＸ方向、Ｙ方向での投影光学系５の焦点位置を検出し、その検出結果に基いて投影光学系５の低次の非点収差を算出し、シアリング干渉計の測定値の補正を行う。
【００５１】
この際の補正は、シアリング干渉計の測定値から求めた投影光学系５の波面収差の低次の非点収差の値を置き換えても良いし、非点収差から波面を作成し、シアリング干渉計の撮像素子４０で撮像した画像に補正をかけてもよい。
【００５２】
この計測を投影光学系５の露光領域内の複数位置で行うことにより、各像高での波面収差を得ることができる。同時に光量検出ＴＴＲ系で行った露光領域内の位置計測から、投影光学系５の倍率、ディストーションを算出することができ、投影光学系の光学性能を短時間で計測することができる。
【００５３】
以上の実施例では、投影露光装置において、投影光学系の波面収差を線回折干渉計やシアリング干渉計を用いて測定する際に、その干渉計以外で非点収差を計測し、その計測結果に基いて、線回折干渉計やシアリング干渉計の測定結果を補正している。これにより、２つの１次波面の計測時のＺ位置差に基いて発生する誤差を補正し、投影光学系の瞳面全面の波面収差を高精度に計測することが可能となる。
【００５４】
次に、図７及び図８を参照して、前述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。図７は、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。
【００５５】
図８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、前述の露光装置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に回路パターンが形成される。本実施形態の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（半導体デバイス、液晶デバイス等）を製造することができる。
【００５６】
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ず、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】
【００５７】
【図１】露光装置１００の概略図である。
【図２】位置合わせマーク（第一マーク，第二マーク）の概略図である。
【図３】露光装置１００Ａの概略図である。
【図４】露光装置１００Ｂの概略図である。
【図５】露光装置１００Ｃの概略図である。
【図６】露光装置１００Ｄの概略図である。
【図７】デバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図９】露光装置に搭載されたＬＤＩの概略図である。
【図１０】図９のＬＤＩマーク（スリットパターン）の上面図である。
【図１１】一次波面および合成波面を表す図である。
【図１２】露光装置に搭載されたシアリング干渉計の概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  レチクル
２  レチクルステージ
４  レチクル側基準板
５  投影光学系
６  照明装置
８  ウエハ
９  ウエハステージ
１０，１１，１２  ウエハ側基準板
１３  面位置検出系
１４  画像検出ＴＴＲ系
１５  オフアクシスアライメント系
２１  対物レンズ
２２  リレーレンズ
２３  照明部
２４  撮像素子
２５  ファイバ
２６  ミラー
２７  ビームスプリッタ
３１  撮像素子
３２  光量センサ
３３  投光系
３５  ピンホール
３６ａ，３６ｂ  回折格子
３７  回折格子保持部材
３８ａ，３８ｂ  次数選択窓
３９  窓保持部材
４０  撮像素子
【図１】
2008270428.tif 000003
【図２】
2008270428.tif 000004
【図３】
2008270428.tif 000005
【図４】
2008270428.tif 000006
【図５】
2008270428.tif 000007
【図６】
2008270428.tif 000008
【図７】
2008270428.tif 000009
【図８】
2008270428.tif 000010
【図９】
2008270428.tif 000011
【図１０】
2008270428.tif 000012
【図１１】
2008270428.tif 000013
【図１２】
2008270428.tif 000014