(57)【要約】【課題】  従来よりも高精度に被検光学系の収差及びベストフォーカス位置などを計測することが可能な計測方法及び装置、それを利用した露光方法及び装置、並びに、デバイス製造方法を提供する。【解決手段】  テストレチクルあるいは基準プレートをスキャンさせながら前記テストレチクルあるいは基準プレート上のテストパターンを投影光学系を介し基板面上に結像させ、形成したテストパターン像の位置ずれ量から先の投影光学系のベストフォーカス位置および収差を計測する計測方法において、投影光学系の瞳領域を最適化することにより、テストパターンを介して投影光学系の最適な瞳領域を通過する光束を、最適化された投影光学系の瞳領域を通過させ、形成したテストパターン像の位置ずれを計測し、収差計測を行うことを特徴とする計測方法を提供する。【選択図】      図１
2005175407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルが載置された第１ステージと基板が載置された第２ステージとを相対的に駆動させながらレチクルに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に露光する投影露光装置の前記投影光学系の光学特性の計測方法であって、
前記第１と第２ステージを相対的に駆動させながら前記レチクルあるいは基準プレート上のパターンを投影光学系を介し基板面上に結像させ、結像させた該パターン像の所定位置からのずれ量に基づき、前記投影光学系の光学特性を測定することを特徴とする光学特性の計測方法。
【請求項２】
前記テストパターンを露光装置のスキャン方向に複数セット配置させることにより、該露光装置のスキャン方向のフォーカス変化を計測することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記テストパターンを露光装置のスキャン方向および前記投影光学系の像面方向に複数セット配置させることにより、該露光装置のスキャン方向のチルト変化を計測することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記投影光学系の最適な瞳領域を作る手段として前記投影光学系の瞳位置と共役な照明系位置に特殊な絞りを配置することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記投影光学系の最適な瞳領域を作る手段として前記テストレチクルの前記テストパターンの裏面に特殊な開口を持ったマスクを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
被検光学系の光学性能を測定するための計測装置であって、
所定の照明範囲を有する計測光によって所定方向に延在するパターンの一部を照明する照明光学系と、
前記計測光と前記パターンとを相対的に変位することによって前記パターンを前記所定方向にスキャンする駆動部と、
前記パターンを経た前記計測光を前記被検光学系に導光して前記被検光学系が結像した前記パターンの空中像又は前記パターンの感光基板上における転写像の位置を、前記スキャンの範囲に亘って測定する測定部とを有することを特徴とする計測装置。
【請求項７】
被検光学系の光学性能を測定するための計測方法であって、
所定の照明範囲を有する計測光によって所定方向に延在するパターンの一部を照明及びスキャンすることによって前記被検光学系が結像した前記パターンの空中像又は前記パターンの感光基板上における転写像の位置の情報を、前記スキャンの範囲に亘って取得するステップと、
前記情報から前記被検光学系の光学性能を算出するステップとを有することを特徴とする計測方法。
【請求項８】
請求項７記載の測定方法を利用して算出された前記被検光学系としての投影光学系の光学性能に基づいて前記投影光学系を調節するステップと、
前記調節された前記被検光学系を使用して被露光体を露光するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項９】
光束を用いてレチクルに形成されたパターンを被露光体にステップアンドスキャン方式で露光する露光装置であって、
前記パターンを前記被露光体に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の光学性能を計測する請求項６記載の計測装置とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９記載の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を現像するステップとを有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、一般には、計測方法及び装置に係り、特に、マスク上のパターンを被露光体に転写する投影光学系などの波面収差やベストフォーカス位置を計測する計測方法及び装置、並びに、それを用いて補正された露光方法及び装置に関する。本発明の計測方法及び装置は、例えば、ステップアンドスキャン方式の露光装置（スキャナー）に使用される投影光学系の計測に好適である。ステップアンドスキャン方式の露光装置は、スリット照明を使用してマスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光法を使用する。
【背景技術】
【０００２】
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マスク（レチクル）に形成されたパターンを被露光体に転写する投影型露光装置が使用され、最近では、ステップアンドリピート方式の露光装置（ステッパー）からスキャナーに移行してきている。かかる露光装置は、レチクル上のパターンを所定の倍率で正確に被露光体に転写することが要求され、このためにベストフォーカス位置で収差を抑えた投影光学系を用いて露光することが重要となる。特に近年、半導体デバイスの一層の微細化の要求により、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。このため、高精度にベストフォーカス位置や投影光学系の波面収差を計測する需要が存在する。
【０００３】
そのような問題を解決する手段として、本発明者は、照明系から照射した光束によりレチクル上のパターンを投影光学系を介して結像させ、形成された像の中心とある基準からの位置ずれより、前記投影光学系の波面収差を計測する手法を既に提案している（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００４】
その他の従来技術としては、特許文献２乃至５がある。
【特許文献１】特開２００３−１７８９６８号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８０９０号公報
【特許文献３】特開２００２-２８９４９４公報
【特許文献４】米国特許第５，８２８，４５５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９７８，０８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、本発明者は、特許文献１は、マスクステージとウェハステージを静止して計測を行うためステッパーには好適であるが、スキャナーには必ずしも好適でないことを発見した。なぜなら、ベストフォーカス計測は、スキャン中の露光装置のフォーカス方向（Ｚ方向）の制御性能と共にリアルタイムに行う必要がある。これは、スキャナーの場合、ステージ駆動に伴う振動やその他の要因により、スキャン中にベストフォーカス位置が変動する恐れがあるからである。また、レジスト像はスリット幅分の像高に対応した範囲から入射する光束のスキャン時の積算に依存するため、投影光学系の波面収差計測は、１像高の収差ではなくスリット幅分の像高範囲の収差を積算した収差を計測する必要がある。このため、ステージを静止した状態で計測する特許文献１あるいはその他の従来技術では必ずしも高精度にスキャナーのベストフォーカス位置と投影光学系の波面収差を計測することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、従来よりも高精度に被検光学系の収差及びベストフォーカス位置などを計測することが可能な計測方法及び装置、それを利用した露光方法及び装置、並びに、デバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての計測方法は、レチクルが載置された第１ステージと基板が載置された第２ステージとを相対的に駆動させながらレチクルに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に露光する投影露光装置の前記投影光学系の光学特性の計測方法であって、前記第１と第２ステージを相対的に駆動させながら前記レチクルあるいは基準プレート上のパターンを投影光学系を介し基板面上に結像させ、結像させた該パターン像の所定位置からのずれ量に基づき、前記投影光学系の光学特性を測定することを特徴とする。
【０００８】
前記テストパターンを露光装置のスキャン方向に複数セット配置させることにより、該露光装置のスキャン方向のフォーカス変化を計測してもよい。前記テストパターンを露光装置のスキャン方向および前記投影光学系の像面方向に複数セット配置させることにより、該露光装置のスキャン方向のチルト変化を計測してもよい。前記投影光学系の最適な瞳領域を作る手段として前記投影光学系の瞳位置と共役な照明系位置に特殊な絞りを配置してもよい。前記投影光学系の最適な瞳領域を作る手段として前記テストレチクルの前記テストパターンの裏面に特殊な開口を持ったマスクを使用してもよい。
【０００９】
本発明の別の側面としての計測装置は、被検光学系の光学性能を測定するための計測装置であって、所定の照明範囲を有する計測光によって所定方向に延在するパターンの一部を照明する照明光学系と、前記計測光と前記パターンとを相対的に変位することによって前記パターンを前記所定方向にスキャンする駆動部と、前記パターンを経た前記計測光を前記被検光学系に導光して前記被検光学系が結像した前記パターンの空中像又は前記パターンの感光基板上における転写像の位置を、前記スキャンの範囲に亘って測定する測定部とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の別の側面としての計測方法は、被検光学系の光学性能を測定するための計測方法であって、所定の照明範囲を有する計測光によって所定方向に延在するパターンの一部を照明及びスキャンすることによって前記被検光学系が結像した前記パターンの空中像又は前記パターンの感光基板上における転写像の位置の情報を、前記スキャンの範囲に亘って取得するステップと、前記情報から前記被検光学系の光学性能を算出するステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の別の側面としての露光方法は、上述の測定方法を利用して算出された前記被検光学系としての投影光学系の光学性能に基づいて前記投影光学系を調節するステップと、前記調節された前記被検光学系を使用して被露光体を露光するステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、光束を用いてレチクルに形成されたパターンを被露光体にステップアンドスキャン方式で露光する露光装置であって、前記パターンを前記被露光体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光学性能を計測する上述の計測装置とを有することを特徴とする。
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用い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を現像するステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来よりも高精度に被検光学系の収差及びベストフォーカス位置などを計測することが可能な計測方法及び装置、それを利用した露光方法及び装置、並びに、デバイス製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施形態の計測原理について図２を参照して説明する。ここで、図２は、計測装置を説明するための概略斜視図である。同図において、計測装置は、レチクル９上にパターンもしくはパターン群（テストパターン）ＴＰを形成し、照明光学系の開口面に設けられた特許文献３に記載の斜入射照明用絞りや、特許文献１及び２に記載の特殊な形状の照明絞り４及び特殊な光学素子をもった基準プレート（図５（ａ）、（Ｂ））（テストレチクル）を介して、レチクル９に主光線ＬＰを照射し、レチクル９上のテストパターンＴＰが投影レンズ１０で結像した空中像もしくは感光基板Ｗに転写したパターン像ＴＰａの位置をある基準からの位置ずれ量として計測する。尚、テストパターンＴＰはレチクル９でなく、別の基準プレート上に形成したものであってもよい。これら空中像もしくは転写パターンの像ＴＰａの位置を計測することにより投影光学系１０のベストフォーカス位置あるいは収差を計測する。
【００１６】
テストパターンＴＰには、本出願人が先の特願２００１−２６４５８２号で提案したライン間もしくはスペース間のピッチ（間隔）がほぼ等しい周期パターンであり、かつ光が透過する個々のスペース幅が周期パターンの中心ラインもしくは中心スペースのパターンから外側のパターンに向かって減少するパターンや他のパターンを用いる。
【００１７】
これらパターンは回折光を低減することにより、投影レンズ１０の瞳面１０ａにおいてほぼ照明開口絞り形状４に近い光強度分布を形成することができる。また投影レンズ１０を介して結像したパターン像の光強度分布は、ライン間が解像しない歪の少ない１つの大きなパターンと見なし得るものとなる。特殊な照明開口絞り４の開口形状は、特許文献１及び２で述べているように、投影レンズ１０の瞳面上の各位置に対応してあらかじめ計算により求めておいた位置ずれ量のゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）敏感度のデータベースより特定のゼルニケ項あるいは特定の実デバイスパターンの収差について最適化を行ったものである。即ち、テストパターン像の所定位置からの位置ずれ量が特定のゼルニケ項あるいは実デバイスパターンに対し、その１つの係数に主に依存するように該照明系の有効光源分布を設定することや該投影光学系の瞳領域を通過する光束を制限することである。特に該テストパターン像の所定位置からの位置ずれ量と特定のゼルニケ項あるいは実デバイスパターンに対し、その係数が１：１の関係となるように該照明系の有効光源分布を設定することや該投影光学系の瞳領域を通過する光束を制限するようにしている。
【００１８】
本実施形態では、レチクル９上に形成されたテストパターンＴＰに最適化を施された開口絞り形状を有す照明光学系を介して、その主光線ＬＰが照射し、このレチクル９上のテストパターンＴＰが結像した空中像を計測もしくは感光基板にパターン像ＴＰａを転写する。次に照明光の開口絞り４を回転させるもしくは異なる開口絞りに変更することにより主光線の方向を変えてレチクル上のテストパターンが結像した空中像を計測もしくは感光基板にパターン像ＴＰａを転写する。上記工程を繰り返すことにより、転写した複数のパターン像ＴＰａの位置を現像後計測することで投影光学系１０の瞳面１０ａ上の波面収差の特定のゼルニケ係数あるいは実デバイスパターンの収差を計測している。
【００１９】
またベストフォーカス計測においても前記手法が用いられる。この場合照明系絞り４の形状は特に最適化を行う必要はなく、特許文献３のような単に斜入射照明の形態であればよい。
【００２０】
本発明の別の実施形態の計測原理について図１を参照して説明する。レチクル９上に形成されたパターン（テストパターン）ＴＰ及びその反対面に形成された遮光部と開口部ＰＨに、照明光学系および特殊な光学素子をもったレチクルを介して、主光線ＬＰがσ＞１より大きいあるいは１相当の角度の広がりをもった照明光で照射し、このレチクル上面の開口部ＰＨを通過した光束により下面にあるレチクル９上のテストパターンＴＰが結像した空中像もしくは感光基板に転写したパターン像ＴＰａの位置を計測する。２２は光軸である。この反対面に形成された開口部ＰＨの形状及びその位置（テストパターン中心をその水平方向の原点とする）は特許文献１及び２のコンセプトによりデザインされた形状及び位置であり、計測する収差対象毎に特徴的な形をしている。尚、テストパターンおよび開口部ＰＨはレチクルでなく、別のプレート上に形成したものであってもよい。
【００２１】
更にレチクル９上には先のテストパターンＴＰと同じパターンが複数個その近傍に配置しており、また開口部ＰＨもそれらＴＰに対応する様に１つのＴＰに対し１つのＰＨが反対面に形成されている。但しこれらＰＨは互いに異なる開口部の形状もしくは回転対象な状態で配置されている。これらＴＰも先と同様にレチクル９の位置を少しだけズラスことによって同一像高でのパターン結像が可能である。これらＴＰの１つ以上の空中像もしくは転写パターンの像の位置を計測することで、前記図１で説明した方法と同じ方法でベストフォーカス、ゼルニケ係数抽出あるいは実デバイス収差を計測している。
【００２２】
以上の計測原理を使用して本実施形態における、スキャン時での投影光学系の収差を計測する方法について図３を参照して説明する。本実施形態の計測方法は、レンズを用いた屈折光学系により構成される投影光学系の他、ミラーを用いたもの反射型投影光学系やレンズとミラーを組み合わせた反射屈折型投影光学系に適用できる。
【００２３】
光源１から供給される計測光は照明系２を介してレチクル９を照明する。使用するテストパターン１５の詳細図を図６に示す。テストパターン１５は、ライン＆スペースパターンである。更に、このライン＆スペースパターンを構成する各ラインＴＰＸは、それぞれ更に細かい図５（ａ）及び５（ｂ）に示したライン＆スペースパターンから構成されている。図６のマークはいずれのラインもその内部の全体幅が図５（ｂ）と同じ形状とした。図６のライン幅は特に制限はなく、感光基板Ｗ上に転写した際のでき上がり寸法幅が転写パターンを計測する計測器の適正パターン寸法を満たすようにしてやればよい。ここでは２ｕｍのライン幅とした。
【００２４】
図４（ａ）に示す照明絞り４ａの回転位置の状態でレチクル９を支持及び駆動するレチクルステージ２０と感光基板Ｗを支持及び駆動するウェハステージ１２を逆方向に同期させながらスキャンさせ、図１１に示すマーク１８ａ及び１８ｂを露光する。ここで、図４は、開口絞り４の異なる回転位置を表す平面図である。この際、レチクルステージ２０とウェハステージ１２の移動距離の比は投影光学系１０の縮小倍率と合致するように調整されている。次に、マーク１８ａと１８ｂが重なり合うようにウェハステージ１２を移動させ、駆動系５により照明開口絞り４を４ａから、図４（ｂ）に示す４ｂの状態に変えて（この場合１８０°回転）同じくマーク１８ａ及び１８ｂをスキャン露光する。ここで、開口絞り４の形状は、求めたい収差の種類によって異なり、回転角度や数はその収差に依存して異なる。従って、これら工程により転写された複数個のマーク１８ａと１８ｂの相対位置ずれ量を計測機を使って計測する。得られた位置ずれ量から特許文献１に記載の図１０や特許文献２に記載の図２３の定義式の計算処理より係数を算出する。
【００２５】
更に、テストパターン１８ａ、１８ｂを同一のレチクルもしくは別レチクルに数箇所配置しておけば、前記手法に従い露光を行い、各像高毎に前記手法にて収差を計測可能となる。
【００２６】
スキャン露光におけるスキャン中の露光装置のフォーカス及びチルトの制御精度についても前記と同じ手順で計測が可能である。通常使用する照明系絞りは図４に示す４ａと４ｂに示すタイプで、その形状はσ１より小さい半径の円弧（半円）状で、それを０°、１８０°回転させて使用する。それ以外の組み合わせについても特許文献３に記載しており、ここでは言及しない。先と同様得られたシフト量から換算式によりフォーカス量を算出する。フォーカス量とシフト量の関係は線形関係であるので、あらかじめ換算係数を実験から求めておけば、先のシフト量に換算係数を乗じてフォーカス量を算出する。
【００２７】
続いて、露光装置が図１に示す計測原理を採用する実施例について述べる。本実施例の露光装置は、開口絞り４を使わず、図８に示すように、テストパターン１５の反対面上に対応する開口部１６を設けた構造のレチクルを用いる以外は、露光装置の構成は図３に示すものと同様である。照明は通常の照明条件（大σ）で露光するもしくはスコープ１９にて照射する。その際、開口部１６の形状やテストレチクル９裏面内の位置は、計測したい収差の種類に応じて既にデザインされた設計値に従い、１つもしくは１グループの収差に対し、異なった形状の開口部を複数個と先の開口部に対応したテストパターンをその開口部の反対面に同じ数だけ配置する。
【００２８】
本実施形態では、テストパターンは全て同一のパターンである。それら複数個の開口部およびテストパターンのセットを計測したい像高の近傍に配置する。図７は開口部側から見たテストレチクルの配置例である。図７の例では一連の開口部１６がレチクルステージのスキャン方向に平行に配列している。当然これら開口部１６の中心ＰＨＣの反対面側にはテストパターンがそれぞれの開口部に対応して配置してある。これら互いにＰＨＡで囲まれた開口部１６はσ１．０以上離れた距離で配置されており、対応する開口部以外の光がテストパターンに影響を及ぼさないよう設計されている。この場合レチクルステージをスキャンすることで、これら一連のテストパターン群は同一像高で計測が可能となる。
【００２９】
照明系２から供給される照明光の入射角度がσ１．０よりも小さい場合で、かつ１．０以上の入射角度が必要な場合は図８に示す様に、開口部１６のガラス面内に拡散効果を生むクロムパターンを配置したものや、図９に示すガラス部に段差構造を持たせ拡散させる（もしくはＣＧＨ）。また図１０に示すように開口部１６の上部に光学部材１７を配置させることにより光を拡散させσ１．０以上の照明をテストパターン１５に供給可能とし、かつ露光装置の有効光源の分布を平坦にしてやることができる。その際、光学部材１７はテストレチクル９から少し離れた上部にあってもよいし、照明系２内の、例えば、レチクルブラインドの近辺に挿入させても同様な効果が得られる。
【００３０】
図１１にマークの配置例を示す。テストレチクル９上の計測したい像高の近傍に１８ａおよび１８ｂを複数個配置し、同様にそれらマークの反対面上には異なる形状の開口部をそれぞれ配置しておく。図１２に示すように、テストパターン中心位置を計測したい像高位置までレチクルステージ２０を駆動させ、感光基板Ｗ上にスキャン露光する。続けてレチクルステージ２０を所定量駆動させ、先ほど露光されたマークに重なるようサイズの異なるマークをスキャン露光する。更にウェハステージ１２位置を駆動させ、露光されていない領域に再度前記工程を繰り返し、一連のテストパターン群全てに対して重ね露光を行う。上記重なり合ったマークの位置ずれを現像後、既存の位置ずれ計測器で計測し、ゼルニケ係数抽出もしくは実デバイス収差を求める。
【００３１】
また上記手法で、マークのサイズを開口部毎に変えないで、同一のマーク１８ａにしてスキャン露光しておいて、別のレチクル領域に配置しておいたマークサイズの異なるレファレンスマーク３３をウェハステージあるいはレチクルステージを移動させて先のマークに重なるように露光することも可能である。図１３にこの実施例を示す。この際レファレンスマークの種類には制約は無く重ね合わせたマークが計測可能であれば良い。またその上部の開口部および遮光部は単なるす抜けにしておいたほうが良い。またこれらマーク１８ａと開口部１６の配置は、直線状にある必要はなく、同一とみなせる像高近辺に配置すればよい。図１４にこの一例を示す。
【００３２】
スキャン時のフォーカス、チルト変化の計測の実施例については、斜め入射照明をレチクル９上の開口部１６により形成させ、テストパターン１５にスキャンさせながら照射し、形成された像の位置ずれを計測する。斜入射照明させることにより形成された像は結像面のフォーカス位置によって位置ずれを起こす。この位置ずれ量とフォーカス量の関係は斜入射照明の入射角度とほぼ一致するため、スキャン中のパターンの位置ずれを計測できれば、フォーカス変化が計測できる。また投影レンズの像高方向にもパターンを設け、同様にスキャン中の位置ずれを測ることで、チルト変化を計測することができる。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に、使用するテストパターン３０と開口部３１の位置関係を示す。テストパターン３０のライン＆スペースに見える各ラインの内部ＴＰＸは図１１と同様に構成されている。
【００３３】
レチクル９のテストパターン３０の反対面上には対応する開口部３１を設け、通常の照明条件（大σ）で露光するもしくはスコープ１９にて照射する。その際、開口部３１の形状やテストレチクル９裏面内の位置は、先の収差計測とは異なり、単に斜入射照明であればよく、照明入射角度がσ＝１に近く、且つ照度がスキャンスピードに見合うような大きさの開口であればよい。そのテストパターン３０と開口３１を１セットとして適当な間隔で像高方向に並べ、またその列をスキャン方向にも適当な間隔でレチクル９上に配置させる。
【００３４】
図１６には先の開口３１と点対称な関係の開口部３２とその開口部３２から照明されるテストパターン３０の組み合わせを１セットとして先と同様に配置させた実施例も示してある。図１６における２例の違いは、１つの開口とマークのセットに対して２つを１セットにすると、１回のスキャン露光で２倍の位置ずれを観測することができるため計測精度が向上する。
【００３５】
以下、図１６に示す２つの開口部３１、３２から構成された実施例におけるテストレチクルの配置例を基に説明を行う。図１６の例では一連の開口部３１，３２がレチクルステージのスキャン方向に平行に配列している。当然これら開口部中心ＰＨＣの反対面側にはテストパターンがそれぞれの開口部に対応して配置してある。この際、開口部３１、３２をレチクルステージ２０のスキャン方向に直交して配列してもよい。ここでの開口部とテストパターンの入射角度はｘ方向のみで述べられているが，ｙ方向にも配置させて図１４の実施例と同様な配置で４セットにすることも可能である。更に、４５度方向にも配置させれば８セットも可能である（不図示）。これら互いにＰＨＡで囲まれた開口部３１，３２はσ１．０以上離れた距離で配置されており、対応する開口部以外の光りがテストパターンに影響を及ぼさないよう設計されている。
【００３６】
別のレチクル領域に配置しておいたテストパターン３０とはマークサイズの異なるレファレンスマーク３３が配置されている。レファレンスマーク３３の上部には遮光部は特になくてもよい。レファレンスマーク３３はテストパターン３０のような特殊なパターンである必要はなく、ここでは単に２ｕｍ幅のフレームマークとした。また、照明系２から供給される照明光の入射角度がσ１．０よりも小さい場合で、より照明の入射角度を必要とするもしくは、フラットな光源分布を必要とする時は拡散板やＣＧＨなどの光学素子を照明系内に挿入するあるいはテストパターンの反対面に配置させることで使用できる。以下手順を説明する。テストレチクル３０をセットし、照明条件を予め決められた状態に駆動もしくはセットさせた後、スキャン露光することでテストレチクル９上の全パターンを感光基板（ウェハ）Ｗ上に転写する。一般にこの際の照明条件は大σ条件である。次に、ウェハステージ１２を移動させ、再度スキャン露光し、テストパターン３０とレファレンスマーク３３が重なるように転写する。転写した像を現像し、位置ずれ計測器で位置ずれを求め、予め判っている換算係数からフォーカス及びチルト量に換算する。
【００３７】
異なる実施例としては図１７に示すような１つの開口部３４に対して２つのテストパターン３０を開口部３４の中心から同じ距離離れた場所でかつσが１よりも内側になるよう配置させた場合も前記同様、後からレファレンス３３を先の２つのテストパターンに重なるよう露光することで、計測可能となる。この際開口部３４の形状は通常ピンホールにしておけばよい。図１７の例では一連の開口部３４がレチクルステージのスキャン方向に平行に配列している。当然これら開口部中心ＰＨＣの反対面側にはテストパターンがそれぞれの開口部に対応して配置してある。また、開口部３４をレチクルステージのスキャン方向に直交して配列してもよい。ここでの開口部とテストパターンの入射角度はｘ方向のみで述べられているが，ｙ方向にも配置させて４セットにすることも可能である。更に４５度方向にも配置させれば８セットも可能である（図１８）。
【００３８】
他にも装置内ウェハステージ１２上に設けたＣＣＤカメラに空中像を結像させて像の中心位置を計測することも可能である。
【００３９】
図３に示すように得られた計測値を本体系にフィードバックすることで駆動手段２４により投影光学系１０内にある補正光学系２３を駆動したり、スキャン駆動のオフセットテーブルに補正値を返すこと等の補正手段を用いたりすることにより露光装置のスキャン補正に適用できる。補正光学系２３は、図示しない複数の光学素子が光軸方向及び／又は光軸直交方向へ移動可能になっており、収差調節用の駆動系２４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、一又は複数の光学素子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。
【００４０】
露光装置は、測定装置とは別（又は同一）の図示しない照明装置と、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）の回路パターンが形成されたレチクルとプレートとを有し、例えば、ステップアンドスキャン方式でマスクに形成された回路パターンをプレートに露光する。本発明の露光装置はスキャナーに限定されるものではないがスキャナーにおける投影光学系の光学性能を高精度に計測して補正することができる。
【００４１】
次に、露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図１８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。
【００４２】
図２０は、図１９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、露光装置１０によってマスク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。本実施形態の製造方法を用いれば、波面収差が高精度に補正されているので、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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態の計測原理を説明するための模式図である。
【図２】本発明の別の実施形態の計測原理を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施形態としての露光装置の光路図である。
【図４】図３に示す露光装置の開口絞りの異なる回転位置を示す図である。
【図５】本発明の計測方法が使用可能なテストパターンの平面図である。
【図６】図３に示す露光装置が使用するテストパターンの平面図である。
【図７】図３に示す露光装置の変形例が使用するテストレチクルの概略平面図である。
【図８】図７に示すテストレチクルの概略断面図である。
【図９】図８の変形例としてのテストレチクルの概略断面図である。
【図１０】図８の別の変形例としてのテストレチクルの概略断面図である。
【図１１】図６に示すテストパターンの変形例の平面図である。
【図１２】図１１に示すパターンを使用した場合のスキャン例を示す平面図である。
【図１３】図１２に示す例の変形例の平面図である。
【図１４】図１２に示す例の別の変形例の平面図である。
【図１５】図１２に示す例の別の変形例の平面図である。
【図１６】図１２に示す例の別の変形例の平面図である。
【図１７】図１６に示す例の変形例の平面図である。
【図１８】図１７に示す例の変形例の平面図である。
【図１９】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２０】図１９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。
【符号の説明】
【００４４】
２                                          照明系
４                                          開口絞り
５                                          駆動系
９                                          レチクル
１０                                        投影光学系
１１                                        検出系
１２                                        ウェハステージ
１５、１８ａ、１８ｂ、３０、ＴＰ、ＴＰＸ    テストパターン
１６、３１、３２、３４、ＰＨ                開口部
２０                                        レチクルステージ
３３                                        レファレンスパターン
１６１                                      レンズ駆動手段
１６２                                      補正光学系
ＴＰａ                                      テストパターン像
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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