(57)【要約】【課題】投影露光装置と同じ光源、即ち、低コヒーレンシーで輝度が小さい光源であっても、高精度で投影光学系の収差が測定可能な収差測定装置を提供する。【解決手段】光源からでた光を集光する照明系と、当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第１のマスクと、当該第１のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第２のマスクと、前記第１及び第２のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、当該検出部が撮像した前記干渉縞から第１の位相情報と、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して９０°回転した状態、または、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段に９０°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第２の位相情報とを算出する計算手段とを有し、前記第１及び第２の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算することを特徴とする収差測定装置を提供する。【選択図】          図１
2004273748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からでた光を集光する照明系と、
当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第１のマスクと、
当該第１のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、
当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第２のマスクと、
前記第１及び第２のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、
前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、
当該検出部が撮像した前記干渉縞から第１の位相情報と、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して９０°回転した状態、または、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段に９０°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第２の位相情報とを算出する計算手段とを有し、
前記第１及び第２の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算することを特徴とする収差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク上のパターンを感光性の基板に転写する投影光学系等の波面収差測定方法及び装置、並びに、それを用いた投影露光装置に関する。かかる投影光学系は、例えば、半導体素子を製造する際のリソグラフィ工程で使用される。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際にレチクルやフォトマスク等の原版（以下、レチクルと総称する）に形成された回路パターン等を感光剤が塗布された半導体ウエハ等に転写する投影型露光装置が使用されている。この種の露光装置では、レチクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウエハ上に転写することが要求されており、この要求に応えるためには、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、半導体デバイスの一層の微細化要求により、通常の結像性能を超えるパターンを転写する場合が多くなってきており、転写パターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている。一方で、投影光学系は露光面積を拡大し、開口数（ＮＡ）を高くすることが求められており、収差補正を一層困難にしている。
【０００３】
光学系の波面収差を測定するための装置としては、フィゾー型やトワイマングリーン型の干渉計を応用したものが従来から使用されている。
【０００４】
投影露光装置の投影光学系は、露光光源の波長に対して収差が最適化されることが必要であり、波面収差の測定には露光光源を用いることが必要である。ところが、Ｆ２エキシマレーザーや、ＥＵＶ用のレーザー励起プラズマ光源やディスチャージドランプでは、コヒーレンス長が非常に短く、フィゾー型の干渉計を用いて波面収差を計測することができない。また、トワイマングリーン型の干渉計では、参照光路長が長くなるため、装置の大型化や外乱による精度悪化が生じやすく現実的ではない。
【０００５】
また、ピンホールからの回折光を用いるＰＤＩ、”Ｐｏｉｎｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｒｏｍｅｔｅｒ”も使用されている（例えば、特許文献１、２及び非特許文献１参照。）。
【０００６】
ＰＤＩでは、コヒーレンスの高い光源を必要としないため、干渉性の問題はない。また、共通光路であるため外乱の影響も受けにくいという長所も有する。しかし、理想球面に近い波面を生成するためには、ピンホール径を回折限界の数分の１の大きさにしなくてはならないので、光源として高輝度光源を用意しなくてはならない。ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）の波長では、この要求にこたえられる光源は現在のところＳＯＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）しかない。このため、ＰＤＩを用いての収差計測は、装置化、コストの面で不利となっている。
【０００７】
以下、図２乃至図４を参照して、ＰＤＩの原理について説明する。ここで、図２は、従来の収差測定装置の概略光路図である。図２において、１は光源、２は集光系、３は物点側マスクである。また、物体側マスク３には、図３のように、球面波生成用ピンホール３ａが配されている。ここで、図３は、物体側マスク３の概略平面図である。４は回折格子等の光分割手段、５は収差の測定を行う投影光学系、６は像側球面生成用マスクで、図４に示すように、ピンホール６ａと被検光通過用の窓６ｂが配されている。ここで、図４は、像側球面生成用マスク６の概略平面図である。７は干渉縞観察手段である背面照射型のＣＣＤ等のディテクタである。
【０００８】
光源１から発した光は集光系２により、物体側マスク３に配されたピンホール３ａに集光する。ピンホール３ａを通過した後の光は球面波となり、投影光学系５に向かう。物体側マスク３と投影光学系５の間に配置された回折格子４は、格子が図のｘ軸に平行に配されていて、光を紙面の上下方向に分割し、回折格子のピッチに応じた方角に光を向ける。
【０００９】
投影光学系５を透過し集光した光のうち、実線で示す０次光８ａは像側マスク６のピンホール６ａに集光し、点線で示す１次光８ｂは窓６ｂに集光する。像側マスク６を通過した２つの光のうち、０次光８ａはピンホール６ａを通過するので球面波となる。１次回折光８ｂは、回折限界よりも充分に大きな開口部を持つ窓６ｂを通過するので投影光学系５の収差情報が載った波面となる。２つの光は像側マスク６を通過した後で干渉縞を形成し、ディテクタ７で観察される。この状態で、回折格子４をｙ軸方向に走査すると、回折光は位相シフトを受け投影光学系５の収差を測定することができる。
【００１０】
物体側マスク３のピンホール３ａと像側マスク６のピンホール６ａは充分小さく、ピンホール射出後の光の波面は理想球面波に非常に近くなっている。このため、非常に高い精度で投影光学系５の収差の絶対値の保証が可能である。また、０次光８ａと１次光８ｂはほぼ同一光路を通るので、非常に高い再現性が実現可能である。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５７年第６４１３９公報
【特許文献２】
米国特許第５８３５２１７号公報
【非特許文献１】
Ｄａｎｉｅｌ  Ｍａｌａｃａｒａ，“Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｈｏｐ  Ｔｅｓｔｉｎｇ”，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  Ｉｎｃ．  ２３１（１９７８）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＰＤＩはピンホールを使用することで非常に高精度を実現できるが、反面、ピンホールによる大きな光量ロスにより光源が限られるという問題もある。特に、ＥＵＶ用の露光装置では、光学系の光効率の低さとあいまってこの特徴はより顕著となる。
【００１３】
ＥＵＶの波長域では、集光系や投影光学系は反射系で構成される。反射系はＭｏ／Ｓｉ等の多層膜がつけられており、反射率は６０％〜７０％である。このため、集光系と、投影光学系あわせて、トータルの光透過率は０．１％〜数％と非常に光量ロスが大きい。
【００１４】
更に、ピンホールによる光量ロスも非常に大きい。ピンホール３ａ及び６ａは投影光学系５の回折限界の１／２以下の径である。つまり、投影光学系５の物体側開口数と像側開口数をそれぞれＮＡｏ及びＮＡｉとすると、ピンホール３ａの径φｏは、φｏ＝０．６１・λ／ＮＡｏ以下、ピンホール６ａの径φｉは、φｉ＝０．６１・λ／ＮＡｉ以下の値が必要である。ここで、λは光源１の波長である。このようにＰＤＩでは回折限界以下の径を持つピンホールを２つ使用しなくてはならないので、光源として高輝度光源を使用しなくてはならない。
【００１５】
ディテクタとして、ＥＵＶ領域において非常に高感度な特性を持つ背面照射型カメラのＥＵＶ波長における飽和光量は、１μＷ〜０．１μＷ程度となる。この値は、前述の透過率や、ピンホール径等を考慮すると光源がＳＯＲでは充分達成可能な値となっているが、レーザー励起プラズマ光源やディスチャージドランプでは不十分となっている。例えば、レーザー励起プラズマ光源では、光量を１００Ｗ、光源の大きさをφ２００μｍとすると、ディテクタに到達するエネルギーは１ｎＷ〜０．１ｎＷで、約１０００倍の光量不足となっている。このように、ＰＤＩで収差計測を行うにはレーザー励起プラズマ光源やディスチャージドランプが使用できないので、装置化やコストの面で非常にハードルが高くなっている。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、投影露光装置と同じ光源、即ち、低コヒーレンシーで輝度が小さい光源であっても、高精度で投影光学系の収差が測定可能な収差測定方法及び装置、並びに、かかる装置を搭載した投影露光装置を提供することを例示的な目的とする。
【００１７】
【課題を解決する為の手段】
本発明の一側面としての収差測定装置は、光源からの光を集光する照明系と、当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第１のマスクと、当該第１のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第２のマスクと、前記第１及び第２のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、当該検出部が撮像した前記干渉縞から第１の位相情報と、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して９０°回転した状態、または、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段に９０°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第２の位相情報とを計算すると共に、前記第１及び第２の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算する計算手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の目的及び更なる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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の第１の実施形態に係る投影露光装置の光学的配置を示す。図中、１は光源、２は集光系、１０は物点側に置かれたマスク１、４は回折格子等の光分割手段、５は収差の測定を行う投影光学系、１１は像側球面生成用マスク２、７は干渉縞観察手段である背面照射型ＣＣＤ等のディテクタである。また、図中紙面左右方向をｚ軸、紙面上下方向をｙ軸、ｙ、ｚに垂直な軸をｘ軸とする。
【００２０】
物体側マスク１０は図５に示すように、スリット状の開口パターン１０ａが配されている。ここで、図５は、物体側マスク１０の部分拡大概略平面図である。図５において、スリット１０ａは、図１において紙面垂直方向であるｘ軸方向に配向しており、その幅ｔｏは、ｔｏ＝０．５・λ／ＮＡｏ以下の大きさである。ｔｏは矩形開口を射出する光の最初の輪帯の半分の大きさである。長さＬｏは、アイソプラナティック領域以下の範囲で、ディテクタ７で干渉縞を観察できるに充分な光を通過させる大きさである。ここで、λは光源１の波長、ＮＡｏは投影光学系５の物体側開口数である。また、物体側の開口数をＮＡｏ、像側の開口数をＮＡｉ、投影光学系５の倍率をｍ＝ＮＡｏ／ＮＡｉとする。
【００２１】
像側マスク１１は、図６に示すように、スリット状の開口パターン１１ａと、被検光通過用の窓１１ｂが配されている。ここで、図６は、像側マスク１１の部分拡大概略平面図である。スリット１１も、図１において、紙面垂直方向であるｘ軸方向に配向しており、その幅ｔｉは、ｔｉ＝０．５・λ／ＮＡｉ以下の大きさである。長さＬｉは、マスク１０のスリット１０ａの幅Ｌｏに倍率を乗じた長さ（Ｌｉ＝ｍ×Ｌｏ）である。長さＬｉは、アイソプラナティック領域以下の範囲で、ディテクタ７で干渉縞を観察できるに充分な光を通過させる大きさである。
【００２２】
光源１から発した光は集光系２により、物体側マスク１０に配されたスリット１０ａに集光する。光源１からの光はインコヒーレント光である為、スリット１０ａ透過後の光は、スリットと垂直なｙ軸方向には高い空間コヒーレンス、スリットと平行なｘ軸方向には、低空間コヒーレンスの光となる。即ち、スリット１０ａ通過後の光はスリットに垂直なｙｚ平面に平行な断面では球面波となる。ｙｚ面内で球面波となっている光は、物体側マスク１０と投影光学系５の間に配された回折格子４に入射する。回折格子４は、格子がｘ軸に平行な方向に配されていて、光を紙面の上下方向、つまり、ｙ軸方向に分割し、回折格子のピッチに応じた方角に光を向ける。なお、図１では回折格子４はマスク１０と投影光学系５の間に配しているが、投影光学系５とマスク１１の間に配置されてもよい。
【００２３】
回折格子４で分割後、投影光学系５を透過、集光した光のうち、０次光８ｂは像側マスク１１のスリット１１ａに集光し、１次光８ｂは窓１１ｂに集光する。その他の次数の光はマスク１１の遮光部でカットされる。窓１１ｂに集光する光は−１次光としてもよい。光量の多い０次光をスリット１１ａに入射させ、光量の少ない１次光を窓１１ｂに入射させることで、像側マスク１１を透過した後の二つの光の光量を等しくし、干渉縞のコントラストを向上させる。また、像側マスク１１を通過した２つの光のうち、０次光８ｂはスリット１１ａを通過するため、スリット１０ａ通過後と同じく、スリットに垂直方向に球面波となる。１次光８ｂは回折限界よりも充分に大きな開口部を持つ窓１１ｂを通過するので投影光学系５の収差情報が載った波面となる。２つの光は像側マスク１１通過後に干渉縞を形成し、ディテクタ７で観察される。ディテクタ７はマスク１１よりも充分遠く、いわゆるファーフィールド領域に配されている。
【００２４】
図７に光束８ａ、８ｂの像側マスク１１通過後の波面のうち代表してスリットの中心を通過した光の球面波を示す。光８ｂは回折限界より充分大きな幅を持つ窓１１ｂ通過するので投影光学系５の収差情報を有したままディテクタ７へ向かう。一方、光８ａは幅が回折限界以下のスリット１１ａを通過するのでスリットに垂直な方向ｙｚ平面に平行な断面で球面波となっている。このような波面がスリット全体に生じている。
【００２５】
図８にディテクタ７で観察される干渉縞の例を示す。１２は撮像面、１３は干渉縞である。干渉縞１３は、光束８ａ、８ｂが図７に示したように、ｙ軸方向に分かれているので、撮像面１２上では横方向に線の入ったチルト縞として観察される。ディテクタ７で観察される干渉縞１３は、スリット１１ａを透過した光はスリット１１ａに垂直な断面では球面波であるので、光８ａと８ｂの位相差はスリットに垂直な断面方向である、図８のｙ軸方向に関しては非常に高い絶対精度で測定されることになる。例えば、図８の１４をｙ軸方向の画素の並びとすると、画素列１４の干渉縞は、球面波と投影光学系５の波面収差との干渉縞となっている。ディテクタ７で撮像された干渉縞は不図示の計算手段に送られて、位相情報の計算に用いられる。
【００２６】
投影光学系５の収差情報の取得は位相シフト法を用いて行う。つまり、図１の回折格子４をｙ軸方向に走査することで、回折光は位相シフトを受けるので位相シフト法を用いて、スリット１１ａで断面方向が球面波となった波面と投影光学系５を通過した光の波面の位相差を測定することができる。代替的に、干渉縞はＴＬＴを持つのでモアレ法を用いて収差情報を取得することも可能である。
【００２７】
以上の方法による投影光学系５の収差情報測定をステップ１とする。ステップ１で得られた、二つの光の干渉縞は参照光がｙｚ平面に平行な断面内では球面となっているため、非常に高精度な測定が可能になっている。一方、ｘｚ面に平行な断面内では、スリット１１ａ射出後の光の振幅はシンク関数に比例した形状となっていて、位相は振幅が０になる毎にπ変化する形状となっている。球面波からの乖離が大きい波面の絶対形状を保証するのは非常に困難である。このため、本発明では上記測定に引き続き、物体側マスク１０、回折格子４、像側マスク１１を投影光学系の光軸周りに９０度回転させて測定を行う。即ち、図１において、スリット１０ａ、スリット１１ａ、回折格子４の格子の方向をｙ軸に平行に配して同様の測定を行う。
【００２８】
スリット１０ａとスリット１１ａを通過した後の光は、ｘｚ面に平行な断面では球面波となっているので、ディテクタ７で観察される干渉縞は、ｘ軸に平行な画素の並び上では、球面波と投影光学系５の波面収差が載った波面との干渉縞が観察される。この状態で、回折格子４をｘ軸方向に走査することで、回折光は位相シフトを受けるので位相シフト法を用いて、スリット１１ａで断面方向が球面波となった波面と投影光学系５を通過した光の波面の位相差を測定することができる。もしくは、モアレ法を用いて位相情報を取得することも可能である。以上の方法による投影光学系５の収差情報測定をステップ２とする。
【００２９】
そして、ステップ１とステップ２で得られた２つの位相情報を接続すれば、投影光学系５の瞳全面における波面収差を非常に高精度に測定する事が可能である。この波面接続をステップ３とする。
【００３０】
また、物体側マスク１０を投影光学系５の画角内で移動させ、像側マスク１１を物体側マスク１０の投影光学系５による像の所に移動させて、ステップ１、ステップ２の測定を行い、波面接続を行うことで、投影光学系５の全画角における収差情報を得ることができる。
【００３１】
本実施形態は、ステップ２を行うために、物体側マスク１０、回折格子４、像側マスク１１を投影光学系の光軸周りに９０度回転しているが、物体側マスク１０の代わりに図９に示すマスク１０’を使用し、像側マスク１１の代わりに図１０（ａ）に示すマスク１１’を使用し、回折格子４の代わりに図１１に示す回折格子４‘を使用し、ステップ１、ステップ２に応じてパターンを使い分けることも可能である。この場合、ステップ１においては、マスク１０’のスリット１０’ａ１と、マスク１１’のスリット１１’ａ１と窓１１’ｂ１のペアと、回折格子４’ａを用い、ステップ２においては、マスク１０’のスリット１０’ａ２と、マスク１１’のスリット１１’ａ２と窓１１’ｂ２と、回折格子４’ｂを用いることで、回転機構なしで収差測定が可能となる。更に、像側マスク１１は、図１０（ｂ）に示すように、窓１１”ｂを０°と９０°で共通化し、スリット１１”ａ１と１１”ａ２を直交するように配した構成としてもよい。パターン１１’は図１０’のように窓を共通化した構成としてもよい。
【００３２】
以下、図１２を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。ここで、図１２は、本発明による第２の実施形態の投影露光装置の概略ブロック図である。第２の実施形態は、物体側マスクを反射型マスクとしている点で第１の実施形態と相違し、特に、ＥＵＶ用の投影露光装置に搭載しやすい構成となっている。
【００３３】
図中、４１は光源も含む照明系、４２はレチクルステージ、４４はレチクルで、反射型のスリットパターン４３が配されている。スリットパターン４３はレチクルステージ４２上に配されていてもよいし、レチクル面４４上に配されていてもよい。レチクル４４は収差測定の専用のレチクルでもよいし、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の回路パターンが配されているレチクルであってもよい。
【００３４】
スリットパターン４３は、図９に示すように、二つのスリット１０’ａ１及び１０’ａ２からなり、投影光学系４０の直交２方向の収差測定に使用される。但し、スリット１０’ａ１及び１０’ａ２は反射型スリットである。４０は被検光学系である投影光学系、４５はウエハステージ、４６は回折格子で、図１２ではウエハステージ側にあるが、レチクルステージ側に配する構成としてもよい。回折格子４６は、図１１に示す回折格子４’と同様な構造を有し、格子の方向が直交している２つのパターンを有する。４７はスリットと窓が配されているパターン面、４８はディテクタで、パターン面４７とディテクタ４８は一体構造となっていて、ウエハステージ４５上に配されている。パターン面４７は、図１０（ａ）又は図１０（ｂ）に示すように、窓と直交したスリット二つ配されている。
【００３５】
以上のような装置構成で、第１の実施形態と同様に、照明系４１でパターン４３を照明し、スリットパターン４３から射出する一方向だけ球面となっている波面を投影光学系４０を介して回折格子４６で光を分割し、０次光をパターン４７のスリットへ、１次光又は−１次光をパターン４７の窓へ入射させて、ディテクタ４８で干渉縞を得る。干渉縞は０次光と１次光の分離角に相当するＴＬＴ縞を有しているので、ディテクタ４８で取得した干渉縞を不図示の計算手段を用いてモアレ法により干渉縞の位相を得る。もしくは、回折光学素子を不図示の走査手段で投影光学系４０の光軸に垂直に走査することで位相シフト法により干渉縞の位相を得ることも可能である。
【００３６】
同様にして、パターン４３とパターン４７のスリットと回折格子４６を９０°回転したものに変更して、干渉縞の位相情報を取得し、０°と９０°の２つの位相情報を不図示の計算手段で接続することで、投影光学系４０の収差を測定する。
また、パターン４３と回折格子４６とパターン４７とディテクタ４８を動かし、投影光学系４０の画角内の数点で同様に収差測定を行うことで投影光学系の画角内の収差特性を測定する。
【００３７】
本実施形態では、マスクとして反射パターンを用いることで投影露光装置内に収差測定機能を付加しやすい構成となっている。
【００３８】
以下、一実施形態の収差補正方法について説明する。以上説明した本実施形態の投影露光装置は投影光学系を構成する複数の光学素子のうち複数のレンズが光軸方向及び／又は光軸直交方向へ移動可能になっており、不図示の収差調節用の駆動系により、本実施形態により得られる収差情報にもとづいて、一又は複数のレンズを駆動することにより、投影光学系の一又は複数値の収差（特に、ザイデルの５収差）を補正したり、最適化したりすることができる。また、投影光学系の収差を調整する手段としては、可動レンズ以外に、可動ミラー（光学系がカタディオプトリック系やミラー系のとき）や、傾動できる平行平面板や、圧力制御可能な空間、アクチュエータによる面補正などさまざまな公知の系を用いるものが適用できる。
【００３９】
次に、以上説明した投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００４０】
図１３は，半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ステップ１（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２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）では、シリコン等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、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製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、これが出荷（ステップ７）される。
【００４１】
図１４は，図１３のステップ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等によって形成する。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）ではウエハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では、上記説明した露光装置によってマスク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部を削り取る。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。
【００４２】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高精度の半導体デバイスを製造することができる。
【００４３】
本出願は更に以下の事項を開示する。
【００４４】
（実施態様１）  光源からの光を集光する照明系と、
当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第１のマスクと、
当該第１のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、
当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第２のマスクと、
前記第１及び第２のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、
前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、
当該検出部が撮像した前記干渉縞から第１の位相情報と、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して９０°回転した状態、または、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段に９０°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第２の位相情報とを計算すると共に、前記第１及び第２の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算する計算手段とを有することを特徴とする収差測定装置。
【００４５】
（実施態様２）  前記第１のマスクのスリットの幅ｔは、前記被検光学系の物体側開口数をＮＡｏ、前記光源の波長λとして、ｔ＝０．５・λ／ＮＡｏ以下であり、長さは、前記検出部で観察されるに充分な光量を得られ、かつ、前記被検光学系のアイソプラナティック領域以下であることを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００４６】
（実施態様３）  前記第２のマスクのスリットの幅ｔは、前記被検光学系の像側開口数をＮＡｉ、前記光源の波長λとして、ｔ＝０．５・λ／ＮＡｉ以下であり、長さは前記検出部で観察されるに充分な光量を得られ、かつ、前記被検光学系のアイソプラナティック領域以下であり、前記第２のマスクは前記投影光学系の回折限界よりも充分に大きい窓を更に有することを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００４７】
（実施態様４）  前記第１のマスクは、互いに９０°の角度に配されている２つの前記スリットを有することを特徴とする実施態様２記載の収差測定装置。
【００４８】
（実施態様５）  前記第２のマスクは、互いに９０°の角度に配されている前記スリットと窓のペアを有することを特徴とする実施態様３記載の収差測定装置。
【００４９】
（実施態様６）  前記第１のマスクを光軸回りに９０°回転する第１の回転機構と、前記第２のマスクを光軸回りに９０°回転する第２の回転機構と、前記光線分割手段を９０°回転する第３の回転機構とを更に有することを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００５０】
（実施態様７）  前記第１のマスクのスリットは透過型スリットであることを特徴とする実施態様２又は４記載の収差測定装置。
【００５１】
（実施態様８）  前記第２のマスクのスリットと窓は透過型スリットであることを特徴とする実施態様３又は５収差測定装置。
【００５２】
（実施態様９）  前記第１のマスクのスリットは反射型スリットであることを特徴とする実施態様２又は４記載の収差測定装置。
【００５３】
（実施態様１０）  前記第２のマスクのスリットと窓は反射型スリットであることを特徴とする実施態様３又は５収差測定装置。
【００５４】
（実施態様１１）  前記光線分割手段は回折格子であることを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００５５】
（実施態様１２）  前記光線分割手段を光軸に垂直方向に走査する機構を更に有することを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００５６】
（実施態様１３）  前記光線分割手段は回折格子であり、当該回折格子から射出する光のうち０次光と１次光、または、０次光と−１次光の干渉を利用し、前記第２のマスクのスリットに０次光を入射させ、前記第２のマスクの窓に１次光又は−１次光を入射させることを特徴とする実施態様３記載の収差測定装置。
【００５７】
（実施態様１４）  前記光源はレーザー励起プラズマ、または、ディスチャージドランプであることを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００５８】
（実施態様１５）  前記検出部は背面照射型ＣＣＤであることを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００５９】
（実施態様１６）  光源からの光を集光する照明系と、当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第１のマスクと、当該第１のマスクを結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状のパターンと窓を有する第２のマスクと、前記第１及び第２のマスクの間に配され、光線を分割する光線分割手段と、前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部とにより干渉縞を計測する第１の工程と、
前記検出部で撮像された干渉縞から位相を計算する第２の工程と、
前記第１及び第２のマスクと前記光線分割手段とを、前記被検光学系の光軸回りに９０°回転した状態で、干渉縞計測を行う第３の工程と、
当該工程３の干渉縞を基に位相を計算する第４の工程と、
前記第２及び第４の工程の２つの位相情報から前記投影光学系の収差情報を計算する第５の工程とからなることを特徴とする収差測定方法。
【００６０】
（実施態様１７）  光源からの光を集光する照明系と、照明系で照明される、互いに直交する第１及び第２のスリット状パターンを有する第１のマスクと、前記当該第１のマスクを結像する被検光学系と、前記被検光学系の像点に置かれ、第１及び第２のパターンからなり、第１のパターンは第１のスリットと第１の窓を有し、第２のパターンは第１のスリットと直交方向に配された第２のスリットと第２の窓を有する第２のマスクと、第１及び第２のマスクの間に配された互いに直交する方向に光を分割する第１及び第２のパターンからなる光線分割手段と、前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部とを有する収差測定装置を利用する収差測定方法であって、
前記光源からの光を前記第１のマスクの前記第１のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第１パターンを通過した前記第１のマスクの前記第１のスリットの像面に置かれた第２のマスクの第１のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第１の工程と、
前記光源からの光を第１のマスクの第２のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第２パターンを通過した前記第１のマスクの第２のスリットの像面に置かれた第２のマスクの第２のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第２の工程と、
前記第１の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第３の工程と、
前記第２の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第４の工程と、
前記第３及び第４の工程で計算された２つの位相から前記投影光学系の収差情報を計算する第５の工程とからなることを特徴とする収差測定方法。
【００６１】
（実施態様１８）  前記第３及び第４の工程は、モアレ法又はフーリエ法を利用して前記位相を計算することを特徴とする実施態様１６又は１７記載の収差測定方法。
【００６２】
（実施態様１９）  前記第３及び第４の工程は位相シフトを利用して前記位相を計算し、前記第１及び第２の工程は、更に、前記光線分割手段を前記被検光学系の光軸に垂直な方向に走査することによって前記干渉縞を計測する工程を含むことを特徴とする実施態様１６又は１７記載の収差測定方法。
【００６３】
（実施態様２０）  レチクル面近傍に置かれたスリット状パターンを有する第１のマスクと、
光源からでた光を前記第１のマスクに集光する照明系と、
前記第１のマスクを結像する被検光学系と、
被露光体の近傍に配置されたスリット状パターンと窓を有する第２のマスクと、
前記第１及び第２のマスクの間に配され、光線を分割する光線分割手段と、
前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、
当該検出部が撮像した前記干渉縞から第１の位相情報と、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して９０°回転した状態、または、前記第１及び第２のマスクと前記光分割手段に９０°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第２の位相情報とを計算すると共に、前記第１及び第２の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算する計算手段とを特徴とする投影露光装置。
【００６４】
（実施態様２１）  投影光学系を有する投影露光装置を利用して被露光体にパターンを転写する露光方法であって、
光源からの光を集光する照明系と、当該照明系で照明されるスリット状パターンを有する第１のマスクと、当該第１のマスクを結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状のパターンと窓を有する第２のマスクと、前記第１及び第２のマスクの間に配され、光線を分割する光線分割手段と、前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部を利用して干渉縞を計測する第１の工程と、
前記第１の工程で前記検出部が撮像した前記干渉縞に基づいて位相を計算する工程２と、
前記第１及び第２のマスクと前記光線分割手段とを、前記被検光学系の光軸回りに９０°回転した状態で、前記検出部を利用して干渉縞を計測する第３の工程と、
前記第３の工程で前記検出部が撮像した前記干渉縞に基づいて位相を計算する第４の工程と、
前記第２及び第４の工程で得られた２つの位相情報から前記投影光学系の収差情報を計算する第５の工程と、
前記第５の工程で得られた収差情報に基づいて前記投影光学系を調整する第６の工程と、
前記第６の工程で調整された前記投影光学系を有する前記投影露光装置を利用して被露光体にパターンを転写する第７の工程とを含むことを特徴とする方法。
【００６５】
（実施態様２２）  収差測定装置を利用して投影光学系を調整し、当該調整された投影光学系を有する投影露光装置を利用して基板にパターンを転写する露光方法であって、
前記収差測定装置は、光源からでた光を集光する照明系と、照明系により照明され、互いに直交する第１及び第２のスリット状パターンを有する第１のマスクと、当該第１のマスクを結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれ、第１のスリットと第１の窓からなる第１のパターンと、第１のスリットと直交方向に配された第２のスリットと第２の窓からなる第２のパターンを有する第２のマスクと、前記第１及び第２のマスクの間に配され、互いに直交する方向に光を分割する第１及び第２のパターンからなる光線分割手段と、前記第２のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部とを有し、
前記露光方法は、
前記光源からの光を第１のマスクの第１のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第１パターンを通過した前記第１のマスクの第１のスリットの像点に置かれた第２のマスクの第１のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第１の工程と、
前記光源からの光を第１のマスクの第２のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第２パターンを通過した前記第１のマスクの第２のスリットの像点に置かれた第２のマスクの第２のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第２の工程と、
前記第１の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第３の工程と、
前記第２の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第４の工程と、
前記第３及び第４の工程で計算された２つの位相から前記投影光学系の収差情報を計算する第５の工程と、
前記第５の工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系を調整する第６の工程と、
前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用して基板にパターンを転写する第７の工程とを有することを特徴とする方法。
【００６６】
（実施態様２３）  請求項２１又は２２記載の投影露光装置を利用して被露光体を露光するステップと、
前記露光された前記被露光体に所定のプロセスを行うステップとを有するデバイス製造方法。
【００６７】
（実施態様２４）  光線を分割する光線分割手段によって分割された一方の光線から参照光としての回折光を発生させる回折手段とを有し、前記回折光と前記光線分割手段によって分割された被検光としての他方の光線とを干渉させることによって干渉縞を形成し、当該干渉縞を利用して被検光学系の収差を計算する収差測定装置において、
前記回折手段は、第１の平面に平行な断面においてはピンホールとして機能すると共に前記第１の平面とは直交する第２の方向には光量を増加させる機能を有する第１のスリットパターンと、前記第１の平面とは直交する第２の平面に平行な断面おいてはピンホールとして機能すると共に前記第２の平面に平行な第１の方向には光量を増加させる機能を有する第２のスリットパターンを含み、
前記第１のスリットパターンの前記第１の平面に平行な断面に関する第１の干渉縞から得られる第１の位相情報と、前記第２のスリットパターンの前記第２の平面に平行な断面に関する第２の干渉縞から得られる第２の位相情報を接続することによって前記被検光学系の収差を計算することを特徴とする収差測定装置。
【００６８】
（実施態様２５）  実施態様２４記載の収差測定装置として機能することができる投影露光装置であって、前記被検光学系は投影光学系であることを特徴とする投影露光装置。
【００６９】
（実施態様２６）  分割された一方の光線から参照光としての回折光を発生させ、前記回折光と分割された被検光としての他方の光線とを干渉させることによって干渉縞を形成し、当該干渉縞を利用して被検光学系の収差を計算する収差測定方法において、
第１の平面に平行な断面においてはピンホールとして機能すると共に前記第１の平面とは直交する第２の方向には光量を増加させる機能を有する第１のスリットパターンの前記第１の平面に平行な断面に関する第１の干渉縞から第１の位相情報を取得するステップと、
前記第１の平面とは直交する第２の平面に平行な断面おいてはピンホールとして機能すると共に前記第２の平面に平行な第１の方向には光量を増加させる機能を有する第２のスリットパターンの前記第２の平面に平行な断面に関する第２の干渉縞から第２の位相情報を取得するステップと、
前記第１及び第２の位相情報から前記被検光学系の収差を計算することを特徴とする位相測定方法。
【００７０】
（実施態様２７）  マスク又はレチクル上の所定のパターンを投影光学系を用いて被露光体に転写する露光方法であって、
実施態様２６記載の収差測定方法を利用して前記投影光学系の収差を取得するステップと、
前記収差取得ステップが取得した収差に基づいて前記投影光学系を調整するステップと、
前記調整された投影光学系を使用して前記所定のパターンを前記被露光体に転写するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、投影露光装置と同じ光源、即ち、低コヒーレンシ−で、輝度が小さい光源であっても、高い精度で投影光学系の収差が測定可能となるため、装置の小型化、低コスト化が可能となる。
【００７２】
また、実際に露光に使用する状態での投影光学系の波面収差の測定が実現され、投影光学系のより精密な調整や、収差の影響を受けにくいデバイスの設計も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施形態の収差測定装置の光学的配置を示す概略ブロック図である。
【図２】従来の収差測定装置の光学的配置を示す概略ブロック図である。
【図３】図２に示す収差測定装置に適用可能な物体側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図４】図２に示す収差測定装置に適用可能な像側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図５】図１に示す収差測定装置に適用可能な物体側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図６】図１に示す収差測定装置に適用可能な像側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図７】図６に示す像側マスクを通過した後の波面のうち代表してスリットの中心を通過した光の球面波を示す図である。
【図８】図１に示すディテクタで観察される干渉縞の様子を説明する図である。
【図９】図５に示す物体側マスクの変形例を示す概略平面図である。
【図１０】図６に示す像側マスクの変形例を示す概略平面図である。
【図１１】図１に示す回折格子の変形例を示す概略平面図である。
【図１２】本発明による第２の実施形態の投影露光装置の概略ブロック図である。
【図１３】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。
【図１４】図１３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。
【図１】
2004273748.tif 000003
【図２】
2004273748.tif 000004
【図３】
2004273748.tif 000005
【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】
2004273748.tif 000010
【図９】
2004273748.tif 000011
【図１０】
2004273748.tif 000012
【図１１】
2004273748.tif 000013
【図１２】
2004273748.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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