(57)【要約】【課題】点回折干渉計などに用いられるピンホールが生成する球面波の強度斑を低減する。【解決手段】所定の集光光束の回折限界より小さい径のピンホール１２Ｂを有し、そのピンホール１２Ｂに入射する前記集光光束に応じてそのピンホール１２Ｂの射出側に球面波を生起させるピンホール板１２と、前記ピンホール板１２の入射側において前記集光光束の光路を妨げないよう設けられ、かつ、その集光光束のうち前記ピンホール１２Ｂの縁部でけられた余分光線の少なくとも一部をそのピンホール１２Ｂに導く反射板とを備える。その反射板１１の反射面１１ａの形状を最適化すれば、球面波の強度斑を低減できる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の集光光束の回折限界より小さい径のピンホールを有し、そのピンホールに入射する前記集光光束に応じてそのピンホールの射出側に球面波を生起させるピンホール板と、
前記ピンホール板の前記集光光束の入射側にその集光光束の光路を妨げないよう設けられ、かつ、その集光光束のうち前記ピンホールの縁部でカットされた余分光線の少なくとも一部をそのピンホールに導く反射板と
を備えたことを特徴とするピンホールユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のピンホールユニットにおいて、
前記反射板の反射面と前記ピンホールとの間隔は、前記集光光束のコヒーレント長の半分よりも長く保たれている
ことを特徴とするピンホールユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のピンホールユニットにおいて、
前記反射板は、能動型反射鏡である
ことを特徴とするピンホールユニット。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のピンホールユニットにおいて、
前記ピンホールの縁部には、テーパが設けられている
ことを特徴とするピンホールユニット。
【請求項５】
回折光学素子が生成する球面波を参照光と測定光とに使用する点回折干渉計であって、
前記回折光学素子として、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のピンホールユニットが使用された
ことを特徴とする点回折干渉計。
【請求項６】
投影光学系を構成する少なくとも１部の光学素子の透過波面又は反射波面を干渉測定する工程を含んだ投影光学系の製造方法であって、
前記干渉測定には、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のピンホールユニットを使用した点回折干渉が適用される
ことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の投影光学系の製造方法において、
前記投影光学系は、端紫外光リソグラフィ用の投影光学系であり、
前記干渉測定には、その投影光学系の使用波長と同じ又は近い波長の光源が使用される
ことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点回折干渉計などに用いられるピンホールユニット、その点回折干渉計、及び、光学素子や光学系の透過波面又は反射波面を干渉測定する工程を含む投影光学系の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
点回折干渉計は、ピンホール板のピンホール上に集光光束のスポットを形成し、そのピンホールの裏側にて生起した球面波を、参照光と測定光とに使用するものである。
例えば、ＥＵＶＬ（端紫外光リソグラフィ；Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）用の投影光学系についても、その透過波面を測定する際に点回折干渉計が適用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、集光光束のスポットを十分に小さくすることは難しい。その難しさは使用波長にもよるが、集光光学系などの光学系には何らかの収差があるので難しい。
特に、ＥＵＶＬ用の光学素子の干渉測定には、ＥＵＶＬと同等の１３．５ｎｍ程度の短波長のプラズマ光源が使用されることがあるが、その光源からの光は極めて集光させにくい。
【０００４】
このため、点回折干渉計の集光光束の一部は、ピンホールを通過できずにピンホール板上でカットされ、測定に寄与することのない無駄な光となる。
そして、測定に寄与する球面波には強度斑が生じ、その斑はそのまま測定の精度に影響する。
特に、ＥＵＶＬ用の投影光学系の測定は、極めて高い精度が要求されるので、この問題は非常に深刻である。その測定精度が低下すると、高性能であるべき投影光学系の性能が低下し、ＥＵＶＬの投影露光装置の性能低下に繋がるからである。
【０００５】
そこで本発明は、球面波の強度斑の低減可能なピンホールユニット、測定精度の高い点回折干渉計、及び高性能な投影光学系の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のピンホールユニットは、所定の集光光束の回折限界より小さい径のピンホールを有し、そのピンホールに入射する前記集光光束に応じてそのピンホールの射出側に球面波を生起させるピンホール板と、前記ピンホール板の前記集光光束の入射側にその集光光束の光路を妨げないよう設けられ、かつ、その集光光束のうち前記ピンホールの縁部でカットされた余分光線の少なくとも一部をそのピンホールに導く反射板とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載のピンホールユニットは、請求項１に記載のピンホールユニットにおいて、前記反射板の反射面と前記ピンホールとの間隔は、前記集光光束のコヒーレント長の半分よりも長く保たれていることを特徴とする。
請求項３に記載のピンホールユニットは、請求項１又は請求項２に記載のピンホールユニットにおいて、前記反射板は、能動型反射鏡であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載のピンホールユニットは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のピンホールユニットにおいて、前記ピンホールの縁部には、テーパが設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の点回折干渉計は、回折光学素子が生成する球面波を参照光と測定光とに使用する点回折干渉計であって、前記回折光学素子として、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のピンホールユニットが使用されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の投影光学系の製造方法は、投影光学系を構成する少なくとも１部の光学素子の透過波面又は反射波面を干渉測定する工程を含んだ投影光学系の製造方法であって、前記干渉測定には、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のピンホールユニットを使用した点回折干渉が適用されることを特徴とする。請求項７に記載の投影光学系の製造方法は、請求項６に記載の投影光学系の製造方法において、前記投影光学系は、端紫外光リソグラフィ用の投影光学系であり、前記干渉測定には、その投影光学系の使用波長と同じ又は近い波長の光源が使用されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１、図２、図３を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明の点回折干渉計によりＥＵＶＬ用の投影光学系１の透過波面を測定するものである。なお、この点回折干渉計には、本発明のピンホールユニットが適用される。
【００１１】
図１は、本実施形態の点回折干渉計の構成図である。
先ず、この点回折干渉計の被検物（投影光学系１）は、ＥＵＶＬ用であるので、不図示の光源には、紫外域の短波長（例えば、波長１３．５ｎｍ）の光源（以下、プラズマ光源とする。）が使用される。
この点回折干渉計には、光源側から順に、光源からの光を集光する集光光学系１４、ピンホールユニット１０（詳細は後述）、回折格子１３、被検物である投影光学系１、マスク１５、イメージセンサ１６が配置される。
【００１２】
光源からの光は、集光光学系１４により集光光束に変換される。
ピンホールユニット１０は、ピンホール板１２を有しそのピンホール１２Ｂが集光光束の集光点近傍に位置するよう配置される。
ピンホール１２Ｂの径は、その集光光束の回折限界（集光光束の開口数と波長とにより決まる大きさ）よりも小さく設定されている。
【００１３】
よって、集光光束は、ピンホールユニット１０を透過する際に回折され、生起した回折光は球面波を成す。
その球面波は、回折格子１３により少なくとも回折次数の異なる２つの光束（以下、０次回折光からなる０次回折光束と１次回折光からなる１次回折光束とする。）に分割され、被検物である投影光学系１に入射する。
【００１４】
これら０次回折光束と１次回折光束とは、その投影光学系１を透過することでその投影光学系１の収差に応じて波面を変化させた後、それぞれ集光する。
マスク１５は、両光束の集光面に配置され、０次回折光束の集光点と１次回折光束の集光点とのそれぞれにピンホール１５Ａと開口１５Ｂとを有している。
ピンホール１５Ａは、その径が０次回折光束の回折限界よりも小さく半波長より大きく設定されており、投影光学系１の収差情報（透過波面情報）を重畳した０次回折光束を、球面波に戻す。この球面波は理想的球面波であり、参照光として使用される。
【００１５】
一方、開口１５Ｂは、その径が１次回折光束の回折限界よりも十分に大きく、投影光学系１の収差情報（透過波面情報）を重畳した１次回折光束をそのまま透過する。この１次回折光束が、測定光として使用される。
さらに、イメージセンサ１６は、参照光の波面と測定光の波面とが重なる位置に配置されており、それらの光が成す干渉縞を検出する。
【００１６】
この干渉縞を解析することで、投影光学系１の収差情報（透過波面情報）を抽出することができる。
図２は、本実施形態のピンホールユニット１０を説明する図である。
図２（ａ）は、ピンホールユニット１０を光軸を含む平面で切断した断面図、図２（ｂ）は、ピンホールユニット１０の斜視図（簡略図）である。
【００１７】
ピンホールユニット１０は、ピンホール板１２と反射板１１とを備える。ピンホール板１２と反射板１１とは、互いの位置関係や姿勢が変化しないよう固定されている。
このうち、ピンホール板１２は、従来の点回折干渉計に使用されるピンホール板と同じであり、集光光束に基づき回折光を生起させるためのピンホール１２Ｂを有する。ピンホール１２Ｂの径は、上述したように集光光束の回折限界よりも小さく設定されている。
【００１８】
また、ピンホール板１２において集光光束が入射する側の面１２ａは、従来のピンホール板と同様、ピンホール１２Ｂ内に集光しきれなかった余分光線を邪魔にならない方向へ反射するべく反射面に加工されている。なお、吸収でなく反射するのは、ピンホール板１２の温度上昇を防ぐためである。
そして、反射板１１は、その面１２ａにて反射された余分光線の少なくとも一部の光束Ｌ２をピンホール１２Ｂ内へ入射させるものである。以下、この反射板１１で反射されてからピンホール１２Ｂ内に入射する光束Ｌ２を、「追加光束」という。なお、図では、追加光束Ｌ２のうち代表する１つの光線のみを点線で示した。
【００１９】
このような反射板１１は、例えば、ピンホール板１２の面１２ａ側に凹を向けた椀型の反射面１１ａを有し、かつピンホール板１２に入射すべき集光光束の光路を確保する開口１１Ｂを光軸に相当する位置に設けたものである。
但し、反射板１１における反射面１１ａからピンホール板１２におけるピンホール１２Ｂまでの距離ｒは、点回折干渉計の光源のコヒーレント長Λに対し、２ｒ＞Λを満たす。
【００２０】
このピンホールユニット１０によれば、ピンホール１２Ｂに直接入射する集光光束Ｌ１だけでなく、反射面１１ａで反射してからピンホール１２Ｂに入射する追加光束Ｌ２も回折光になるので、測定用の球面波の光量を増加させることができる。
また、上述した反射板１１の反射面１１ａの形状は、その球面波のうち測定に必要な部分の光量がなるべく増加し、しかもその部分の強度分布がなるべく一様化するよう（すなわち強度斑が低減するよう）最適化される（上記した椀型は、最適化後の形状の一例である。）。
【００２１】
図３は、本実施形態の点回折干渉の原理を説明する図である。
先ず、ピンホール１２Ｂに直接入射する集光光束Ｌ１と、反射面１１ａで反射してから入射する追加光束Ｌ２とは、２ｒ＞Λが満たされるので、互いに干渉することはない。集光光束Ｌ１と比較すると追加光束Ｌ２は距離２ｒだけ遅れて進行するが、その遅れ分の距離２ｒはコヒーレント長Λよりも長いからである。
【００２２】
そして、集光光束Ｌ１と追加光束Ｌ２とは、それぞれピンホール１２Ｂにおいて球面波に変換される。
その後、集光光束Ｌ１は、回折格子１３において０次回折光束Ｌ１０と１次回折光束Ｌ１１とに分離され、追加光束Ｌ２は、回折格子１３において０次回折光束Ｌ２０と１次回折光束Ｌ２１とに分離される。
【００２３】
さらに、それらの光束Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ２０、Ｌ２１は、投影光学系１にて収差情報（透過波面情報）を重畳した波面となり、マスク１５に入射する。
そして、光束Ｌ１０、Ｌ２０についてはマスク１５において再び球面波に変換されてそれぞれ参照光Ｌ１Ｒ、Ｌ２Ｒになり、光束Ｌ１１、Ｌ２１についてはマスク１５において何ら波面を変換されることなく測定光Ｌ１Ｍ、Ｌ２Ｍとなり、イメージセンサ１６に入射する。
【００２４】
上記したように集光光束Ｌ１と追加光束Ｌ２とは互いに干渉しないので、イメージセンサ１６上には、参照光Ｌ１Ｒと測定光Ｌ１Ｍとによる干渉縞と、参照光Ｌ２Ｒと測定光Ｌ２Ｍとによる干渉縞とが重ねて形成されることになる。
よって、イメージセンサ１６上の干渉縞は、従来より明確となる。
しかも、上述した球面波（ピンホール１２Ｂにおいて発生する回折光の波面）の強度斑は低減されるので、その干渉縞は、全域に亘り明確となる。
【００２５】
したがって、干渉縞の検出精度、すなわち測定精度、ひいてはＥＵＶＬの収差情報（透過波面情報）の算出精度は、極めて高くなる。
［第２実施形態］
図４を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、第１実施形態と同様、点回折干渉計により投影光学系１の透過波面を測定するものである。なお、本実施形態と第１実施形態との相違点は、ピンホールユニット内のピンホール板にのみあるので、以下、ピンホール板についてのみ説明する。
【００２６】
第２実施形態のピンホール板２２は、第１実施形態のピンホール板１２により効果が得られなかった場合などに適用される。
図４は、本実施形態のピンホール板２２を説明する図である。
図４上部は、ピンホール板２２の平面図、図４下部は、ピンホール板２２を光軸を含む平面で切断した断面図である。
【００２７】
このピンホール板２２の反射板１１（図１参照）側の面２２ａにおけるピンホール２２Ｂの縁部には、テーパ２２Ｃが設けられている。テーパ２２Ｃの傾斜面についても、第１実施形態のピンホール板１２の面１２ａ（図２参照）と同様、反射面に加工されている。
よって、ピンホール２２Ｂ内に集光しきれなかった余分光線の一部の追加光束は、テーパ２２ｃの傾斜面において反射した後、反射板１１（図１参照）を介してピンホール２２Ｂ内に入射する。
【００２８】
このように、本実施形態のピンホール板２２は、第１実施形態のピンホール板１２と異なり、テーパ２２Ｃが設けられているが、第１実施形態のピンホール板１２と同じく、球面波の光量を増加させるので、その球面波の強度斑を低減し、測定精度を高めることができる。
［第１実施形態及び第２実施形態の補足］
ところで、第１実施形態のピンホール板１２と第２実施形態のピンホール板２２とでは、点回折干渉計の他の部分が同じであったとしても、余分光線の反射方向が互いに異なる。よって、追加光束（その反射後にピンホールを通過する光束）となりうる光束の角度も互いに異なり、球面波の光量増加の効果、強度斑低減の効果の程度が互いに異なる可能性がある。
【００２９】
そこで、或る点回折干渉計に本発明のピンホールユニットを適用しようとした場合、ピンホール板に入射する集光光束の特性に応じて、第１実施形態のピンホール板１２と第２実施形態のピンホール板２２とのうち最適な方を選択して適用することが望ましい（なお、集光光束の特性は、光源から集光光学系１４に至る光学系の収差により決まる。）。
【００３０】
また、第２実施形態を適用する場合、ピンホール板２２に付与すべきテーパ２２Ｃの傾斜角度やテーパ２２Ｃを付与する範囲などが、その集光光束の特性に応じて最適なものに設定される。
また、どちらの実施形態を適用する場合にも、反射板１１（図２参照）の反射面１１ａ形状は、集光光束の特性に応じて最適化される。
【００３１】
さらに、第１実施形態又は第２実施形態のピンホールユニットの反射板１１に能動型反射鏡を使用すれば、点回折光学系の光源側の光学系（集光光学系１４から光源に至る光学系）の一部又は全部が交換され得るようなときにも、対応可能である（請求項３のピンホールユニットに対応。）。
【００３２】
なお、能動型反射鏡は、例えば、シリコン基板上に反射膜を設けてなる反射板と、その反射板の各位置に設けられた複数のピエゾ素子とからなり、各ピエゾ素子の駆動により反射板の形状を柔軟に変化させるものである。
この能動型反射鏡を適用すれば、点回折干渉計を柔軟化し、各種の被検物を測定するときの各測定の精度をそれぞれ高くすることが可能になる。
【００３３】
また、図１、図２、図３では、ピンホール板を、その配置角度が点回折干渉計の光軸と垂直となるかのように描いたが、本発明のピンホール板については、必要に応じて傾斜させてもよい。集光光束の特性によっては、傾斜させた方が効果が高まることがあるからである。
また、以上のような各部の最適化については、光源から集光光学系１４に至る光学系の設計時の光線追跡に基づいて行ってもよいし、その光学系の組み立て後に実測された集光光束の強度分布に基づいて行ってもよい。
【００３４】
また、第１実施形態及び第２実施形態は、測定対象が投影光学系１の全体となっているが、投影光学系１内の一部の光学素子（レンズやミラー）の測定にも、本発明を適用することができる。
また、第１実施形態及び第２実施形態は、測定する量が特定の光学系の透過波面（ここでは、投影光学系１の透過波面）であるが、特定の光学面の反射波面を測定する際にも本発明は適用可能である。
【００３５】
また、点回折干渉計の構成は、上記したものに限らず、少なくともピンホール板を備え、そのピンホール板にて生起した球面波を参照光と測定光とに使用するのであれば、如何なる構成としてもよい。
また、ピンホールユニットの構成は、ピンホール板と反射板とが一体となっていても別体となっていてもよい。
【００３６】
［第３実施形態］
図５を参照して本発明の第３実施形態について説明する。
図５は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
この投影露光装置には、例えば、ＥＵＶＬが適用されている。
この投影露光装置に搭載された投影光学系Ｌ（ＥＵＶＬが適用された場合、ＥＵＶＬ用の投影光学系である。）の一部又は全部は、その投影光学系Ｌの製造時に、上記説明した何れかの干渉測定（すなわち、本発明のピンホールユニットが使用された干渉測定）により測定されている。
【００３７】
この測定は、上述したとおり精度が高いので、測定結果に応じた投影光学系Ｌの一部又は全部の加工や調整方法が従来と同じであったとしても、測定精度が高い分だけ投影光学系Ｌは高性能に製造される。よって、この投影露光装置も高性能となる。
また、投影光学系Ｌの加工や調整に加えて（又は代えて）、投影露光装置内の投影光学系Ｌ以外の特定の要素を調整することで、投影露光装置の性能を高めることもできる。その調整を前記測定結果に応じて行えば、その測定精度が高い分だけ、投影露光装置の性能を高めることができる。
【００３８】
なお、投影露光装置は、少なくともウエハステージ１０８と、光を供給するための光源部（ＥＵＶＬが適用された場合、例えば、プラズマ光源である。）１０１と、投影光学系Ｌとを含む。ここで、ウエハステージ１０８は、感光剤を塗布した基板（ウエハ）Ｗを表面１０８ａ上に置くことができる。また、ステージ制御系１０７は、ウエハステージ１０８の位置を制御する。
【００３９】
投影光学系Ｌは、レチクル（マスク）Ｒが配置された物体面Ｐ１と、ウエハＷの表面に一致させた像面Ｐ２との間に配置される。さらに投影光学系Ｌは、スキャンタイプの投影露光装置に応用されるアライメント光学系を有する。さらに照明光学系１０２は、レチクルＲとウエハＷとの間の相対位置を調節するためのアライメント光学系１０３を含む。レチクルＲは、該レチクルＲのパターンのイメージをウエハＷ上に投影するためのものであり、ウエハステージ１０８の表面１０８ａに対して平行移動が可能であるレチクルステージ１０５上に配置される。そしてレチクル交換系１０４は、レチクルステージ１０５上にセットされたレチクルＲを交換し運搬する。またレチクル交換系１０４は、ウエハステージ１０８の表面１０８ａに対し、レチクルステージ１０５を平行移動させるためのステージドライバー（不図示）を含む。また、主制御部１０９は位置合わせから露光までの一連の処理に関する制御を行う。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、球面波の強度斑の低減可能なピンホールユニット、測定精度の高い点回折干渉計、及び高性能な投影光学系の製造方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の点回折干渉計の構成図である。
【図２】第１実施形態のピンホールユニット１０を説明する図である。（ａ）は、ピンホールユニット１０を光軸を含む平面で切断した断面図、（ｂ）は、ピンホールユニット１０の斜視図である。
【図３】第１実施形態の点回折干渉の原理を説明する図である。
【図４】第２実施形態のピンホール板２２を説明する図である。
【図５】第３実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，Ｌ　投影光学系
１０　ピンホールユニット
１１　反射板
１１ａ　反射面
１１Ｂ　開口
１２，２２　ピンホール板
１２ａ　ピンホール板１２の反射板１１側の面
１２Ｂ，２２Ｂ　ピンホール
１３　回折格子
１４　集光光学系
１５　マスク
１６　イメージセンサ
Ｌ１　集光光束（ピンホールに直接入射する光束）
Ｌ２　追加光束（反射面で反射してからピンホールに入射する光束）
Ｗ　ウエハ（ウエハ面）
Ｒ　レチクル（レチクル面）
１０１　光源部
１０２　照明光学系
１０３　アライメント光学系
１０４　レチクル交換系
１０５　レチクルステージ
１０７　ステージ制御系
１０８　ウエハステージ
１０９　主制御部
【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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