(57)【要約】【課題】計測時間の短縮、ドリフト誤差低減等を図り被検物の絶対形状を効率よく計測する干渉計測方法、干渉計、これを用いる露光装置、その露光装置を用いるデバイス製造方法を提供する。【解決手段】本発明の干渉計測方法を実施し、露光装置、デバイス製造方法に用いる干渉計は、被検物１の代りとなるダミー真球２の全ての球面に被検光が当たるようにダミー真球２を回転する第１の回転機構４と、ランダムに回転するダミー真球２を第１の回転機構４とともに光軸周りに回転する第２の回転機構５と、参照光を形成する参照面の形状誤差を演算する第１の演算手段と、参照面の形状誤差に基づき被検物１の真の形状を演算する第２の演算手段とを有する。【選択図】図１
2008128680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光と参照光を干渉させて得られた干渉縞計測データから、計測対象物の形状を求める干渉計測方法において、
前記被検光がダミー真球の全ての球面に当たるように前記ダミー真球を回転させながら波面計測を行う第１の手順と、
前記ダミー真球を光軸周りに回転させながら波面計測を行う第２の手順と、
前記第１の手順及び前記第２の手順で取得された計測データから前記参照光を形成する参照面の形状誤差を演算する第３の手順と、
前記第３の手順で算出された前記参照面の形状誤差に基づいて前記計測対象物の真の形状を演算する第４の手順と、を有することを特徴とする干渉計測方法。
【請求項２】
前記第１の手順による計測は、複数回行うことを特徴とする請求項１記載の干渉計測方法。
【請求項３】
前記第２の手順における前記ダミー真球の光軸周りの回転は、異なる回転角度で少なくとも２回以上行うことを特徴とする請求項１記載の干渉計測方法。
【請求項４】
前記第３の手順における前記参照面の前記形状誤差の回転対称成分は、前記第１の手順により得られた各計測データを回転対称成分と非回転対称成分に分離し、各々の前記回転対称成分を平均することにより算出することを特徴とする請求項２記載の干渉計測方法。
【請求項５】
前記第３の手順における前記参照面の形状誤差の非回転対称成分は、前記第２の手順により得られた回転角度の異なる複数の計測データから算出することを特徴とする請求項３記載の干渉計測方法。
【請求項６】
被検光と参照光を干渉させて得られた干渉縞計測データから、計測対象物の形状を求める干渉計において、
計測対象物の代りとなるダミー真球と、
前記被検光が前記ダミー真球の全ての球面に当たるように前記ダミー真球を回転する第１の回転手段と、
前記ダミー真球を光軸周りに回転する第２の回転手段と、
前記参照光を形成する参照面の形状誤差を演算する第１の演算手段と、
前記参照面の形状誤差に基づいて前記計測対象物の真の形状を演算する第２の演算手段と、を有することを特徴とする干渉計。
【請求項７】
前記ダミー真球を光軸周りに回転させる前記第２の回転手段は、前記ダミー真球と、前記ダミー真球を回転させる前記第１の回転手段を一体として回転する機構であることを特徴とする請求項6記載の干渉計。
【請求項８】
被検光と参照光を干渉させて得られた干渉縞計測データから、計測対象物の透過波面を求める干渉計測方法において、
前記被検光を反射させる凹球面状ミラーの代りとなるダミー真球を前記被検光が前記ダミー真球の全ての球面に当たるように前記ダミー真球を回転させながら波面計測を行う第１のステップと、
前記ダミー真球を光軸周りに回転させながら波面計測を行う第２のステップと、
前記凹球面状ミラーで前記被検光を反射させて波面計測を行う第３のステップと、
前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップで取得された計測データから凹球面状ミラーの形状誤差を演算する第４のステップと、
請求項１記載の前記第１の手順、前記第２の手順、前記第３の手順、前記第４の手順により前記参照面の形状誤差を算出する第５のステップと、
前記第４のステップ、前記第５のステップで算出された前記参照面と前記凹球面状ミラーの形状誤差に基づいて前記計測対象物の真の透過波面を演算する第６のステップと、を有することを特徴とする干渉計測方法。
【請求項９】
前記第４の手順は、前記第１の手順、前記第２の手順により得られる計測データを請求項４又は５記載の手順に従って演算することにより算出される前記参照面の形状誤差を含んだ前記計測対象物の透過波面と、前記第３の手順により得られる前記参照面と凹球面状ミラーの形状誤差を含んだ前記計測対象物の透過波面と、を用いて、前記凹球面状ミラーの形状誤差を算出することを特徴とする請求項８記載の干渉計測方法。
【請求項１０】
請求項６又は７記載の干渉計を搭載したことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記第１の回転手段と、前記第２の回転手段とを、投影レンズの上部に出し入れが可能な形態で有することを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第１の回転手段と、前記第２の回転手段とを、ウェハステージ又は前記ウェハステージと並設したステージ上に有する請求項１０記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれかに記載の露光装置を用いてウェハを露光する工程と、
前記ウェハを現像する工程とを備え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、被検物の形状あるいは透過波面を計測する干渉計測方法および干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、面形状の計測や物体のホモジニティの計測には、光の干渉を利用した干渉計が用いられている。
干渉計によって、被検面の面形状を計測する場合、基準面（参照面）との相対計測を行うのが一般的である。
高精度に被検面の面形状を計測するためには、参照面が理想的な面であることが望まれるが、参照面の面精度は、ＰＶ＝λ／１０からλ／２０が多く、これ以上の精度で計測できない。
そのため、これより高精度な計測を行うためには、参照面の面形状誤差を計測し、絶対校正を行うことが必要となる。
【０００３】
従来の被検面の絶対形状計測法の一つとして、波面平均化法（ボールアベレージング法）が提案されている。
例えば特開平５−２０３４２４号公報（特許文献１）により、波面平均化法を利用した絶対形状計測法の一つが開示されている。
図９に絶対形状計測法の原理を説明する概略説明図を示す。これは、所謂フィゾー型干渉計の構成を示しているが、干渉計の構成はトワイマングリーン型等の被共通光路型の干渉計でも構わない。
第一の計測では、図９（ａ）に示されるように計測対象物１の代わりにダミー真球２を用い、ダミー真球２からの反射波面とＴＳレンズ３による参照光を干渉させる。
そして、この干渉計測を、回転機構４によりダミー真球２をランダムに回転させながら複数回行い、得られた計測データの平均化を行う。
【０００４】
平均化により、ダミー真球２の形状誤差による計測データへの影響を減少させることができるため、結果として参照面（ＴＳレンズ３のフィゾー面）のみの形状誤差を求めることができる。
ただし、この方法は、ダミー真球２の形状誤差がランダムであることを仮定している。
上記を数式で示すと以下のようになる。即ち計測データＭk、ＴＳレンズ３（フィゾー面）の形状誤差Ｆ、ダミー真球２の形状誤差Ｗkとして、計測データＭkを平均化すると、下記の式１の関係が成立する。
【０００５】
【数１】
2008128680.tif 000003
計測回数ｎを増やしていくと式１の右辺第二項は０に近づいていくので、ＴＳレンズ３（フィゾー面）の形状誤差を求めることができる。
第２の計測として、図９（ｂ）に示されるようにダミー真球２の代わりに被検物１を用い、干渉計測を行う。ここで得られる計測結果は、被検物１とＴＳレンズ３（フィゾー面）の形状誤差の和である。
したがって、第１の計測で得られたＴＳレンズ３（フィゾー面）の形状誤差をその計測結果から減算することにより、被検物１の絶対形状を算出することができる。
以上の手順により、参照面の形状誤差を含まない被検物１の絶対形状を算出することができる。
【０００６】
また、例えば特開２０００−２７７４１１号公報（特許文献２）により、投影露光装置の投影光学系の波面収差を投影露光装置上で直接に計測可能とする露光装置が提案されている。
さらに特開２０００−２７７４１２号公報（特許文献３）により、レチクルのパターンをウェハに投影する投影光学系の波面収差、像面湾曲等の光学性能を計測する投影露光装置が提案されている。
即ちレチクルのパターンをウェハに投影する投影光学系の波面収差、像面湾曲等の光学性能を計測する干渉計を用いた投影露光装置が提案されている。
【特許文献１】特開平５−２０３４２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７４１１号公報
【特許文献３】特開２０００−２７７４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来技術においては、次のような課題があった。
一つ目の課題は、計測精度と計測回数（平均化回数）はトレードオフの関係にあり、計測精度を上げるためには、平均化回数を多くする必要がある。
このため、長時間の計測時間を要していた（目標精度に達するための必要平均回数はダミー真球の形状誤差により異なり、形状誤差が大きいほど多くなる）。
即ち、計測時間が長くなるにつれ、システム若しくは被検物のドリフト誤差の影響を受けやすくなり、高精度な絶対値校正を目的とした場合、計測時間の長さは課題となっていた。
一方、二つ目の課題は、保持によって受けるダミー真球の自重変形の影響がシステムオフセットとして計測値に重畳してしまい、絶対値誤差の要因となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、計測時間を短縮してドリフト誤差の低減及び自重変形誤差の分離を図り、被検面の絶対形状や透過波面を計測する干渉計測方法及び干渉計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】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明の干渉計測方法は、被検光と参照光を干渉させて得られた干渉縞計測データから、計測対象物の形状を求める干渉計測方法において、前記被検光がダミー真球の全ての球面に当たるように前記ダミー真球を回転させながら波面計測を行う第１の手順と、前記ダミー真球を光軸周りに回転させながら波面計測を行う第２の手順と、前記第１の手順及び前記第２の手順で取得された計測データから前記参照光を形成する参照面の形状誤差を演算する第３の手順と、前記第３の手順で算出された前記参照面の形状誤差に基づいて前記計測対象物の真の形状を演算する第４の手順とを有することを特徴とする。
さらに、本発明の干渉計は、被検光と参照光を干渉させて得られた干渉縞計測データから、計測対象物の形状を求める干渉計において、計測対象物の代りとなるダミー真球と、前記被検光が前記ダミー真球の全ての球面に当たるように前記ダミー真球を回転する第１の回転手段と、前記ダミー真球を光軸周りに回転する第２の回転手段と、前記参照光を形成する参照面の形状誤差を演算する第１の演算手段と、前記参照面の形状誤差に基づいて前記計測対象物の真の形状を演算する第２の演算手段とを有することを特徴とする。
さらに、本発明の干渉計は、前記ダミー真球を光軸周りに回転させる前記第２の回転手段は、前記ダミー真球と、前記ダミー真球を回転させる前記第１の回転手段を一体として回転する機構であることを特徴とする。
さらに、本発明の干渉計測方法は、被検光と参照光を干渉させて得られた干渉縞計測データから、計測対象物の透過波面を求める干渉計測方法において、前記被検光を反射させる凹球面状ミラーの代りとなるダミー真球を前記被検光が前記ダミー真球の全ての球面に当たるように前記ダミー真球を回転させながら波面計測を行う第１のステップと、前記ダミー真球を光軸周りに回転させながら波面計測を行う第２のステップと、前記凹球面状ミラーで前記被検光を反射させて波面計測を行う第３のステップと、前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップで取得された計測データから凹球面状ミラーの形状誤差を演算する第４のステップと、前記第１の手順、前記第２の手順、前記第３の手順、前記第４の手順により前記参照面の形状誤差を算出する第５のステップと、前記第４のステップ、前記第５のステップで算出された前記参照面と前記凹球面状ミラーの形状誤差に基づいて前記計測対象物の真の透過波面を演算する第６のステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の干渉計測方法によれば、前記被検光が前記ダミー真球の全ての球面に当たるように回転する前記ダミー真球を光軸周りに回転させながら波面計測を行う第２の手順を有する。
このため、全被検光の収集効率がよく、計測対象物の真の形状の計測時間の短縮化と計測精度の高精度化を実現することができる。
さらに、本発明の干渉計によれば、前記被検光が前記ダミー真球の全ての球面に当たるように前記ダミー真球を回転する第１の回転手段と、前記ダミー真球を光軸周りに回転する第２の回転手段を有する。
このため、全被検光の収集効率がよく、計測対象物の真の形状の計測時間の短縮化と計測精度の高精度化を実現することができる。
さらに、本発明の干渉計測方法によれば、前記被検光が前記ダミー真球の全ての球面に当たるように回転する該ダミー真球を光軸周りに回転させながら波面計測を行う第２のステップを有する。
このため、同じく全被検光の収集効率がよく、前記計測対象物の真の透過波面の計測時間の短縮化と計測精度の高精度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
まず、図２を参照して本発明の実施例１の干渉計の構成を説明する。図２は、本発明の実施例１の干渉計の要部構成を示す概略構成図である。
実施例１の干渉計は、図２に示すように、光源６を射出した光束はハーフミラー７を透過し、ＸＹＺステージ８に保持されたＴＳレンズ３に至る。
ＸＹＺステージ８は、制御コンピュータ１３からの指令により高精度にＸＹＺ方向の３軸において独立な駆動が可能となっている。
ＸＹＺステージ8上には、圧電素子９を介して所望の開口数ＮＡの光束を発生させるＴＳレンズ３が設置されている。
圧電素子９には制御コンピュータ１３から電圧の印加が可能となっており、計測対象物である被検物１の波面計測時にはＣＣＤカメラ１２に同期した縞走査が可能となっている。
【００１３】
ここでＴＳレンズ３は、最終面３ａの曲率半径と最終面３ａ−焦点１０間の距離が等しい。ＴＳレンズ３には、最終面３ａ以外に光源６から放射される光束の波長に対する反射防止膜が施されている。
ＴＳレンズ３は、最終面３ａ以外に光源６から放射される光束の波長に対する反射防止膜を施すことで、最終面３ａからのみ例えば５％程度の反射光を発生する。
以下、ＴＳレンズ３の最終面３ａで反射される光束を参照光と称す。
一方、被検光は、ＴＳレンズ３の焦点１０が被検面１の焦点と一致するようにＸＹＺステージ８により光軸方向の調整がなされており、被検面１で反射される。
以下、被検面１で反射される光を被検光と称す。
【００１４】
前記参照光と、前記被検光は、ＴＳレンズ３で合波され同一光路となりハーフミラー７で反射される。
ハーフミラー７で反射されたミラー反射光は、瞳結像レンズ１１と空間フィルター１４を介して、ＣＣＤカメラ１２上に参照光と被検光の光路長差に応じた干渉縞を形成する。
空間フィルター１４は、瞳結像レンズ１１中のＴＳレンズ３の焦点１０との共役面上に設置されている。
この空間フィルター１４はＣＣＤカメラ１２の画素ピッチに起因するナイキスト周波数以上の空間周波数成分を遮光し、所謂エリアシングを防ぐために用いている。
【００１５】
ＣＣＤカメラ１２で撮像された干渉縞計測データは処理系としての制御コンピュータ１３に転送される。
制御コンピュータ１３は、参照光を形成するＴＳレンズ３の参照面の形状誤差を演算する第１の演算手段と、参照面の形状誤差に基づいて被検物１の真の形状を演算する第２の演算手段とを含む。
即ち制御コンピュータ１３では、ひとつには圧電素子９を駆動し、干渉縞を走査した際の複数毎の干渉縞計測データを取り込み、干渉縞の位相差分布を算出する。
制御コンピュータ１３による干渉縞の位相差分布の算出には、ステージ振動特性等の誤差伝達を低減するための位相回復アルゴリズムが用いられる。
以上により、干渉計による被検物１の干渉縞位相分布の計測の手続きを終了する。
しかし、このとき得られる干渉縞位相分布の計測値は、被検面１と参照面（ＴＳレンズ最終面３ａ）との相対値となっている。
そのため、制御コンピュータ１３は、被検面１の絶対形状を計測するために、ＴＳレンズ３の最終面３ａの形状誤差Ｆを計測演算し、絶対校正の演算を行う。
【００１６】
以下の演算は制御コンピュータ１３が行う。
即ち、具体的には、被検物１の代わりにダミー真球２を用いて、ＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを計測し、このＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを被検物１に対して干渉計測を行った結果から減算する。
また、ＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを被検物１に対して干渉計測を行った結果から減算することにより、被検面１の絶対形状を算出する。
本発明の実施例１でＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを計測する方法について図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施例１における図２の点線で囲まれた部分の要部の構成を示す構成図である。
図１（ａ）に示されるように被検物１の代わりにダミー真球２を用い、また、第１の回転手段４と、第２の回転手段５を有する。
以下、第１の回転手段を第１の回転機構４と称し、第２の回転手段を第２の回転機構５と称す。
【００１７】
第１の回転機構４は、ダミー真球２をランダムに回転、即ち被検光がダミー真球２の全ての球面に当たるように回転できる所定の回転機構である。
また、第２の回転機構５は、ダミー真球２と、ダミー真球２を回転させる第１の回転機構４を一体として、光軸を回転軸に双方２，４を同時に回転させる所定の回転機構である。
ここで、本発明の実施例１の干渉計測方法を説明する。実施例１の干渉計測方法による計測は、以下の手順で行う。
まず、第１の手順では、図１（ａ）に示されるように被検光がダミー真球２の全ての球面に当たるようにダミー真球２を回転させながら波面計測を行う。
即ち、第１の回転機構４を駆動することにより、ダミー真球２をランダムに回転させ、回転後にダミー真球２の計測を行う。以下、この計測を計測１と呼ぶ。
【００１８】
次いで第２の手順では、ダミー真球２を光軸周りに回転させながら波面計測を行う。
即ち、第２の回転機構５を駆動することにより、ランダムに回転するダミー真球２と第１の回転機構４を同時に光軸周りに回転させ、回転後のダミー真球２の波面計測を行う。
ダミー真球２の光軸周りの回転は、例えば異なる回転角度で少なくとも２回以上行う。
即ちダミー真球２と第１の回転機構４を２回以上光軸周りに回転させて波面計測を行うが、各々の回転角度は不感帯が発生しないような組み合わせとすることが望ましい。
【００１９】
以下、実施例１では、光軸周りの回転回数は２回として、それぞれ計測２、計測３と呼ぶ。
図３に示されるように本発明の実施例１では、計測１、計測２、計測３を一つのセットとし、この計測１、２、３を繰り返して行う。
ただし、場合によっては、計測データの収束性に応じて計測１と計測２、計測３の計測回数の比率を変えることが望ましい。
通常、波面平均化法の計測１による計測値を収束させるために多くの回数を要するため、計測２、計測３に対して計測１の計測回数を多くとる。
【００２０】
次いで第３の手順では、前記第１の手順及び前記第２の手順で取得された計測データからＴＳレンズ３からの参照光を形成するＴＳレンズ３の参照面の形状誤差Ｆを演算する。
それでは上記の計測結果からＴＳレンズ３の形状誤差Ｆ（Ｆ＝Ｆrs+Ｆas）を算出する方法を以下に述べる。
まず、ＴＳレンズ３の参照面の回転対称成分Ｆrsを算出する。
その回転対称成分Ｆrsは、第１の手順により得られた各計測データを回転対称成分と非回転対称成分に分離し、各々の回転対称成分を平均することにより求める。
【００２１】
即ち計測1で得られた計測データＭ１[ｋ]を、直交多項式（例えば、Zernike多項式）でフィッテイングを行うことにより回転対称成分Ｍ１rs[ｋ]と非回転対称成分Ｍ１as[ｋ]に分離する（ｋは計測回数）。
計測データの回転対称成分Ｍ１rs[ｋ]とＴＳレンズ３の回転対称成分Ｆrsとダミー真球２の回転対称成分Ｗrs[ｋ]には以下の式（２）の関係が成り立つ。
【００２２】
【数２】
2008128680.tif 000004
ダミー真球２の形状誤差Ｆがランダムであると仮定すると、計測回数ｎを増やしていくことにより式（２）の右辺第二項は０に近づいていく。
このため、計測回数ｎを十分にとることによりＴＳレンズ３の回転対称成分Ｆrsは計測データの回転対称成分Ｍ１rsの平均値として算出することができる。
続いて、ＴＳレンズ３の参照面の形状誤差の非回転対称成分Ｆasを算出する。その非回転対称成分Ｆasは、第２の手順により得られた回転角度の異なる複数の計測データから求める。
即ち、前記と同様、直交多項式でフィッテイングを行うことにより、計測１、２、３による計測データＭ１[ｋ]、Ｍ２[ｋ]、Ｍ３[ｋ]を回転対称成分と非回転対称成分に分離する。
計測データＭ１[ｋ]、Ｍ２[ｋ]、Ｍ３[ｋ]の回転対称成分と非回転対称成分との分離により、各計測データの非回転対称成分Ｍ１as[ｋ]、Ｍ２as[ｋ]、Ｍ３as[ｋ]を算出する。
計測回数ｋ番目の回転角度をθ1[ｋ]、θ2[ｋ]とすると、以下の式（３）の関係が成立する。
【００２３】
【数３】
2008128680.tif 000005
式（３）を解くことにより、計測回数ｋ（ｋ=1〜n）に対して、それぞれＦas[１]、Ｆas[２]、…、Ｆas[ｎ]が算出できる。
しかし、ここで算出されるＦas [ｋ]（ｋ＝1〜n）は、回転角度誤差により生じる誤差や、光軸と回転軸のずれにより生じる誤差等を含んでいる。
このため、高精度な絶対値校正を目的として、実施例１では、Ｆas [ｋ]（ｋ＝1〜n）の平均値をとることにより、誤差を緩和する。
【００２４】
ここで、上記のように非回転対称成分Ｆasの誤差を緩和できる理由を述べる。まず、ここで問題としている回転角度誤差、回転軸傾きで生じる誤差は、ダミー真球２の形状誤差Wに比例する誤差である。
実施例１では、ダミー真球２のランダムな回転、即ち被検光がダミー真球２の全ての球面に当たるように回転による計測を組み合わせて各計測値を平均化する。
この各計測値を平均化することによって、実際のダミー真球２の形状誤差Ｗより小さな形状誤差をもつ物体面に対して計測を行っていることと等価となる。
そのため、ランダム回転を組み合わせない場合に比べ、回転角度誤差や軸傾き起因で発生する非回転対称成分Ｆasの誤差を小さくすることが可能になる。
以上のことから、下記の式（４）の通りＦas[１]、Ｆas[２]、…、Ｆas[ｎ]の平均値をとることで、回転角度誤差、回転軸傾きにより生じる誤差を含まない真の非回転対称成分Ｆasを算出することができる。
【００２５】
【数４】
2008128680.tif 000006
上記に述べた手続きにより、ＴＳレンズ３の回転対称成分Ｆrsと非回転対称成分Ｆasが得られるので、これらの和をとることにより、ＴＳレンズ３の形状誤差Ｆは算出される。
ＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを求めた後は、第４の手順において、前記第３の手順で算出されたＴＳレンズ３の参照面の形状誤差Ｆに基づいて被検物1の真の形状を演算する。
即ち、図１（ｂ）に示されるように被検物1に対して計測したデータから、上記の手続きにより得られたＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを減算する。
即ち上記計測したデータから、上記の手続きにより得られたＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを減算することにより、ＴＳレンズ３（フィゾー面）の形状誤差Ｆを含まない真の被検物１の絶対形状を算出する。
【００２６】
従来の波面平均化法では、回転対称成分と非回転対称成分の双方を波面の平均化により求めていた。
しかし、実際上、ダミー真球２の形状ばらつきは、回転対称成分に比べ、非回転対称成分のばらつきの方が大きいことが多い。
このような場合でも、実施例１では、回転対称成分のみ波面の平均化により算出するため、被検物１の絶対形状の計測時間を短縮化することが可能となる。
また、本発明の実施例１の干渉計測方法のもうひとつの利点は、計測時間の短縮化により、ドリフト誤差の低減及びダミー真球２の自重変形誤差の除去を図れる点である。
【００２７】
従来の波面平均化法では、保持によって受けるダミー真球２の自重変形の影響がシステムオフセットとして計測値に重畳してしまうため、高精度な絶対値校正を目的とした場合、問題となっていた。
しかし、実施例１では、ダミー真球２とそれを保持する第１の回転機構４を同時に光軸周りに回転させるため、ダミー真球２の自重変形によるシステムオフセットである非回転対称成分を除去できる。
なお、本発明の実施例１の干渉計及び干渉計測方法は、フィゾー型干渉計の構成を用いているが、干渉計の構成はトワイマングリーン型等の被共通光路型の干渉計でも構わない。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の実施例２を説明する。
本発明の実施例２は、実施例１を被検物１の透過波面を計測する場合に拡張した形態である。
図５は、本発明の実施例2で用いる干渉計の要部の構成を示す概略構成図である。なお、図２に示す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略若しくは簡略する。
本発明の実施例２で用いる干渉計は、光源6を射出した光束はハーフミラー７を透過し、ＸＹＺステージ８に保持されたＴＳレンズ３に至る。
ＸＹＺステージ８は、制御コンピュータ１３からの指令により高精度にＸＹＺ方向の３軸において独立な駆動が可能となっている。
【００２９】
ＸＹＺステージ８上には、圧電素子９を介して所望の開口数ＮＡの光束を発生させるＴＳレンズ３が設置されている。
圧電素子９は、制御コンピュータ１３からの電圧の印加が可能となっており、計測対象物である被検物１の波面計測時にはＣＣＤカメラ１２に同期した縞走査が可能となっている。
ここでＴＳレンズ３は、最終面３ａの曲率半径と最終面３ａ−焦点１０間の距離が等しく、最終面３ａ以外に光源６から放射される光束の波長に対する反射防止膜が施されている。
即ちＴＳレンズ３は、最終面３ａ以外に光源６から放射される光束の波長に対する反射防止膜が施されることで、最終面３ａからのみ例えば５％程度のレンズ反射光を発生するようになっている。
以下、ＴＳレンズ３の最終面３ａで反射される光束を参照光と称す。
【００３０】
ＴＳレンズ３の焦点１０が被検物１の物体面と一致するようにＸＹＺステージ８により光軸方向の調整がなされている。
被検物１を透過した光束は、被検物１の像面上で集光した後、球面の凹球面状ミラー１５により反射される。
以下、凹球面状ミラー１５により反射される光束を被検光と称す。
凹球面状ミラー１５は、ＴＳレンズ３と同様、制御コンピュータ１３により制御可能なＸＹＺステージ１６上に設けられている。
凹球面状ミラー１５は、透過波面収差の計測時には、凹球面状ミラー１５の曲率中心と像側焦点が一致するようにＸＹＺステージ１６によりＸＹＺ方向の調整がなされている。
一方、ダミー真球２を回転させる第１、第２の回転機構４，５もＸＹＺステージ１６上に設けられており、ＸＹＺ方向の調整がなされている。
【００３１】
前記参照光と、前記被検光は、ＴＳレンズ３で合波されて同一光路となりハーフミラー７で反射される。
ハーフミラー７で反射したミラー反射光は、瞳結像レンズ１１と空間フィルター１４を介してＣＣＤカメラ１２上に参照光と被検光の光路長差に応じた干渉縞を形成する。
空間フィルター１４は、瞳結像レンズ１１中のＴＳレンズ３の焦点１０との共役面上に設置されている。
この空間フィルター１４は、ＣＣＤカメラ１２の画素ピッチに起因するナイキスト周波数以上の空間周波数成分を遮光し、所謂エリアシングを防ぐために用いられている。
【００３２】
ＣＣＤカメラ１２で撮像された干渉縞計測データは処理系としての制御コンピュータ１３に転送される。
制御コンピュータ１３では、圧電素子９を駆動し、干渉縞を走査した際の複数毎の干渉縞計測データを取り込み、干渉縞の位相差分布を算出する。
干渉縞から位相の算出には、ステージ振動特性等の誤差伝達を低減するための位相回復アルゴリズムが用いられる。
以上により、干渉計による被検物１の干渉縞位相分布の計測の手続きを終了する。
しかし、このとき得られる干渉縞位相分布の計測値は、ＴＳレンズ３（参照面）と凹球面状ミラー１５の形状誤差を含んだものとなっている。
【００３３】
そのため、形状誤差を含まない真の被検物１の透過波面を計測するためには、ＴＳレンズ３の形状誤差と凹球面状ミラー１５の形状誤差を計測し、絶対校正を行う必要がある。
このため、本発明の実施例２の制御コンピュータ１３は、上記第１，第２の演算手段を含む他、第４には、凹球面状ミラー１５からの被検光の反射から波面計測を行って取得した計測データ等から凹球面状ミラー１５の形状誤差を演算する第４の演算手段を含む。
第５には、上記第１の演算手段を経てＴＳレンズ３の前記参照面の形状誤差を算出する第５の演算手段を含む。
第６には、第４、第５の演算手段で算出した前記参照面と前記凹球面状ミラー１５の形状誤差に基づいて被検物１の真の透過波面を演算する第６の演算手段を含む。
【００３４】
ＴＳレンズ３の形状誤差Ｆの算出方法は、実施例１で述べた方法と同じ被検物１の代りにダミー真球２を用いて計測する方法であるので、ここでは省略する。
ここで、凹球面状ミラー１５の形状誤差Ｒの算出方法に関して、図４を用いて説明する。図４は、図５の点線で囲まれた部分の要部の構成を説明する概略説明図である。
以下の演算は制御コンピュータ１３が行う。
まず、凹球面状ミラー１５の形状誤差Ｒの算出であるが、これは基本的には実施例１で述べた方法と同様である。
【００３５】
即ち第１のステップでは、図４（ａ）に示されるように被検光を反射させる凹球面状ミラー１５の代りとなるダミー真球２を用い、被検光がダミー真球２の全ての球面に当たるようにダミー真球２を回転させながら波面計測を行う。
第２のステップでは、ランダムに回転するダミー真球２をさらに光軸周りに回転させながら波面計測を行う。
ただし、実施例２では、ＴＳレンズ３の形状誤差Ｆを含んだ被検物１の透過波面を算出する。
このとき算出された結果をＭ１、形状誤差を含まない真の被検物１の透過波面をＷとすると、算出結果Ｍ１は、以下の式（５）ように表せる。
【００３６】
Ｍ１＝Ｗ＋Ｆ                  （５）
次いで第３のステップでは、図４（ｂ）に示されるように被検光を凹球面状ミラー１５で反射させて波面計測を行う。
この波面計測により得られる計測値Ｍ２は、以下の式（６）の通りＴＳレンズ３の形状誤差Ｆと凹球面状ミラー１５の形状誤差Ｒを含んだ被検物１の透過波面である。
【００３７】
Ｍ２＝Ｗ＋Ｆ＋Ｒ              （６）
次いで第４のステップでは、以上よりＭ１、Ｍ２が得られたため、Ｍ１とＭ２の差分を計算することにより、凹球面状ミラー１５の形状誤差Ｒを算出する。
次いで第５のステップでは、実施例１で示した前記第１の手順、前記第２の手順、前記第３の手順、前記第４の手順を踏まえて前記参照面の形状誤差を算出する。
ただし本例の場合、第４の手順では、第１には、第1、第2の手順で得た計測データを第３の手順に従って演算した参照面の形状誤差を含んだ被検物１の透過波面を用いる。
また、第２には、第３の手順により得られる参照面と凹球面状ミラー１５の形状誤差を含んだ被検物１の透過波面を用いる。
その上で、第４の手順では、上記第１、第２の双方の形状誤差を含んだ被検物１の透過波面を用いて、凹球面状ミラー１５の形状誤差を算出する。
【００３８】
次いで第６のステップでは、前記第４、第５のステップで算出された前記参照面と前記凹球面状ミラー１５の形状誤差に基づいて被検物１の真の透過波面を演算する。
即ち以上の手続きにより、ＴＳレンズ３と凹球面状ミラー１５の形状誤差を算出できたので、これらの形状誤差を被検物１の波面計測結果から補正する。
これらの形状誤差を被検物１の波面計測結果から補正することで形状誤差を含まない真の被検物１の透過波面を算出することができる。
【００３９】
以上本発明の実施例２では、ダミー真球２をランダムに回転させながら光軸を回転軸として同時に回転させるため、被検物１の透過波面の計測効率が向上し、その計測時間の短縮化を図ることができる。
このためドリフト誤差の低減及びダミー真球２の自重変形誤差の分離を可能とし、被検物１の真の透過波面を精度よくかつ効率よく計測することができる。
なお、実施例２の干渉計測方法では、実施例１と同様、フィゾー型干渉計の構成を用いているが、干渉計の構成はトワイマングリーン型等の被共通光路型の干渉計でも構わない。
【実施例３】
【００４０】
次に、本発明の実施例３を説明する。
本発明の実施例３は、実施例２における干渉計を搭載した露光装置を例示する。
図６は、本発明の実施例３の実施例２における干渉計を搭載した露光装置の構成を示す概略構成図である。
図６における投影レンズ２５は、図５に示した被検物１に相当する。実施例３では、レチクルパターンをウェハに露光するための露光光源を使用して波面計測を行うことが可能である。
ウェハ露光時には、切り替えミラー１8、ミラー２０、ＴＳレンズ３を退避することで光源６からの光束を照明光学系２６に導光し、照明光学系２６からの光束を遮ることなくウェハ露光が行える。
【００４１】
以下、波面計測方法について簡単に説明する。露光光源は、通常インコヒーレント光であるため、実施例３における干渉計の構成は、トワイマングリーン型の例で示す。
光源６から出射した光束は切り替えミラー１８、ミラー１９によって反射され、ビームエキスパンダー２１に入射する。
その後、光束はハーフミラー７を透過して参照光と被検光に分割される。
参照光は、参照ミラー２７で反射され、同一光路で再びハーフミラー２０を透過し、ハーフミラー７で反射された後に干渉縞形成部２２に垂直導光される。
【００４２】
一方、被検光は、ＴＳレンズ３を透過し、投影レンズ２５に導光される。
投影レンズ２５を透過した被検光は、ウェハステージ２４上に置かれた凹球面状ミラー１５によって反射され、ふたたび投影レンズ２５を透過した後にＴＳレンズ３を出射する。
ＴＳレンズ３を出射した被検光はハーフミラー２０、ハーフミラー７で反射され、干渉縞形成部２２に導光され、干渉縞を取得することができる。
なお干渉縞から位相の算出には、位相回復アルゴリズムが用いられる。
以上により、投影レンズ２５の干渉縞位相分布の計測の手続きを終了する。
【００４３】
ただし、このとき得られる干渉縞位相分布の計測値は、投影レンズ２５の透過波面を含む。
また、干渉縞位相分布の計測値には、投影レンズ２５の透過波面以外にレチクル側のＴＳレンズ３、参照ミラー２７等の形状誤差を含む。
さらに、干渉縞位相分布の計測値には、ウェハ側の凹球面状ミラー１５等の形状誤差をも含んだものとなっている。
そのため、形状誤差を含まない真の投影レンズ２５の透過波面を計測するためには、レチクル側の形状誤差とウェハ側の形状誤差をそれぞれ計測し、絶対校正を行う必要がある。
【００４４】
実施例３では、レチクル側の形状誤差を計測するために、図６に示すように第１、第２の回転機構４，５を、ＴＳレンズ３と投影レンズ２５の間である投影レンズ２５の上部に出し入れが可能な形態で有する。
第１の回転機構４は、上述の如くダミー真球をランダムに回転、即ち被検光がダミー真球の全ての球面に当たるように回転できる所定の回転機構である。
また、第２の回転機構５は、ダミー真球と、ダミー真球を回転させる第1の回転機構４を一体として、光軸を回転軸に双方を同時に回転させる所定の回転機構である。
【００４５】
また、第１、第２の回転機構４，５は、ウェハ側の形状誤差を計測するために、ウェハチャック２３を有するウェハステージ２４上あるいはウェハステージ２４と並設したステージ上に載置されている。
これらの第１、第２の回転機構４，５を用いて、実施例２に記載の干渉計測方法に従えば、レチクル側の形状誤差とウェハ側の形状誤差をそれぞれ算出することができる。
また、仮に構成的な制約上、第１、第２の回転機構４，５を露光装置上に構成することが困難な場合には、次の方法を用いる。
即ち露光装置に搭載する前に、実施例１，２に記載の方法により他の干渉計でＴＳレンズ３、凹球面状ミラー１５、参照ミラー２７の形状誤差を計測しておく。
【００４６】
上記の方法にて得られた形状誤差により、露光装置上で計測した投影レンズ２５の波面計測値を補正することにより、形状誤差を含まない真の投影レンズ２５の透過波面を算出することができる。
以上の手続きにより、露光装置本体上で形状誤差を含まない真の投影レンズ２５の透過波面を算出することができる。
以上本発明の実施例３でも、ダミー真球をランダムに回転させながら光軸を回転軸としてさらに同時に回転させるため、投影レンズ２５の透過波面の計測時間の短縮化を図ることができる。
このためドリフト誤差の低減及び自重変形誤差の分離を可能とし、被検物である投影レンズ２５の透過波面を精度よくかつ効率よく計測することができる。
したがって、本発明の実施例３の露光装置は、露光処理にあたってより高精度化、及びより高信頼性を容易に実現することができる。
【００４７】
（デバイス製造方法の実施例）
次に、図７及び図８を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）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、半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。なおここではレクチルを製作しても良い。
ステップＳ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００４８】
ステップＳ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程である。
ステップＳ５は、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）等の組み立て工程を含む。
ステップＳ６（検査）ではステップＳ５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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００４９】
図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップＳ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップＳ１３（電極形成）では、ウェハに電極を形成する。
ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップＳ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
ステップＳ１８（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Ｓ１９（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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。
本発明の実施例のデバイス製造方法によれば、上記露光装置を用いるため、より信頼性の高いデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１の干渉計測方法を説明するための図２の点線で囲まれた部分の要部構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１の干渉計の要部構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例１の干渉計測方法の手順を説明するための手順説明図である。
【図４】本発明の実施例２の干渉計測方法を説明するための図５の点線で囲まれた部分の要部構成を示す概略説明図である。
【図５】本発明の実施例２で用いる干渉計の要部構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施例３の実施例２における干渉計を搭載した露光装置の構成を示す概略構成図である。
【図７】上記露光装置を使用した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に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図９】従来技術に係わる計測法を説明するための概略説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    被検物
２    ダミー真球
３    ＴＳレンズ
３ａ  最終面
４    第１の回転機構
５    第２の回転機構
６    光源
７    ハーフミラー
８    ＸＹＺステージ
９    圧電素子
１０    焦点
１１    瞳結像レンズ
１２    ＣＣＤカメラ
１３    制御コンピュータ
１４    空間フィルター
１５    凹球面状ミラー
１６    ＸＹＺステージ
１８    切り替えミラー
１９    ミラー
２０    ハーフミラー
２１    ビームエキスパンダー
２２    干渉縞形成部
２３    ウェハチャック
２４    ウェハステージ
２５    投影レンズ
２６    照明光学系
２７    参照ミラー
Ｆ，Ｒ，Ｗ    形状誤差
【図１】
2008128680.tif 000007
【図２】
2008128680.tif 000008
【図３】
2008128680.tif 000009
【図４】
2008128680.tif 000010
【図５】
2008128680.tif 000011
【図６】
2008128680.tif 000012
【図７】
2008128680.tif 000013
【図８】
2008128680.tif 000014
【図９】
2008128680.tif 000015