(57)【要約】【課題】  ピンホールからの射出波面の理想球面波に対する誤差を低減して、被検光学系の光学性能を高精度に測定することが可能な点回折干渉計、それを利用した露光装置及び方法、並びに、デバイス製造方法を提供する。【解決手段】  被検光学系を通過した波面と、ピンホールから発生する参照波面とを干渉させ、干渉縞の光強度分布より前記被検光学系の光学性能を測定する点回折干渉計であって、楕円率を、前記ピンホールへの入射光の直線偏光方向に垂直な方向におけるピンホールの径／入射偏光方向のピンホールの径と定義した場合に、前記ピンホールは１．０５≦楕円率≦１．１６を満足することを特徴とする点回折干渉計を提供する。【選択図】      図１
2005241603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系を通過した波面と、ピンホールから発生する参照波面とを干渉させ、干渉縞の光強度分布より前記被検光学系の光学性能を測定する点回折干渉計であって、
楕円率を、前記ピンホールへの入射光の直線偏光方向に垂直な方向におけるピンホールの径／入射偏光方向のピンホールの径と定義した場合に、前記ピンホールは１．０５≦楕円率≦１．１６を満足することを特徴とする点回折干渉計。
【請求項２】
前記楕円率は、１．０５≦楕円率≦１．１６の範囲内において、前記ピンホールから射出する波面収差を最小にすることを特徴とする請求項１記載の点回折干渉計。
【請求項３】
被検光学系を通過した波面と、楕円形状のピンホールから発生する参照波面とを干渉させ、干渉縞の光強度分布より前記被検光学系の光学性能を測定する点回折干渉計であって、
入射偏光方向又は被検光学系を回転させる機構と、
前記ピンホールの径が短い方向を前記入射偏光方向と同一方向に維持する機構とを有することを特徴とする点回折干渉計。
【請求項４】
前記ピンホールから射出される可能性がある様々な第１の波面と理想球面波との誤差に基づく、前記光学性能を算出する際の補正係数を予め記憶しておくメモリと、
前記ピンホールから実際に射出される第２の波面に最も近い前記第１の波面を選択し、当該第１の波面に対応する補正係数を利用して、前記ピンホールから射出される波面が理想球面波であると仮定した場合の前記被検光学系の前記光学性能を補正する制御部とを有する請求項１記載の点回折干渉計。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の点回折干渉計を利用して投影光学系の光学性能を算出するステップと、
前記算出された前記投影光学系の前記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投影光学系を有する前記露光装置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６】
光源からの光を利用して被露光体にマスク上のパターンを転写するための投影光学系と、
当該投影光学系の光学性能を測定するための請求項１記載の点回折干渉計とを有することを特徴とする露光装置．
【請求項７】
前記光は、２０ｎｍ以下の波長を有することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記投影光学系の開口数は０．２０以上０．３０以下であることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項９】
請求項６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、一般には、光学部材の性能を測定する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を、ピンホールから発生する波面を参照球面波として用いる点回折干渉計（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＰＤＩ）、及び当該点回折干渉計を利用した露光装置及び方法並びにデバイス製造方法に関する。本発明の点回折干渉計は、例えば、露光光源として軟Ｘ線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ光）を利用して露光を行う投影光学系の光学性能を測定する装置として好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、マスク（レチクル）に形成された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、波長を短くすればするほど解像度は高くなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））からＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）、更には、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度のＥＵＶ光と短波長化が進んでいる。
【０００３】
ＥＵＶ光の波長領域では、物質による光の吸収が非常に大きいので、ＥＵＶ光を用いた露光装置（「ＥＵＶ露光装置」という。）は反射型光学系を典型的に使用する。また、反射型光学素子としては、光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜反射鏡が典型的に使用されるが、投影光学系の多層膜反射鏡の面形状は、非常に高い精度であることが要求される。例えば、投影光学系を構成する多層膜反射鏡の枚数をｎ、ＥＵＶ光の波長をλとすると、許容される形状誤差σ（ｒｍｓ値）は式１に示すマレシャルの式で与えられる。
【０００４】
【数１】
2005241603.tif 000003
【０００５】
例えば、投影光学系を構成する多層膜反射鏡を６枚、ＥＵＶ光の波長を１３ｎｍとした場合、面加工精度を０．２ｎｍＲＭＳ程度にする必要がある。また、分解能３０ｎｍのパターン転写を行う場合、投影光学系全系に許容される波面収差量は０．４ｎｍ程度である。このような高精度の面形状を測定するためには、従来の面精度測定器では精度が十分でない。そのため、測定精度の高いＰＤＩを適用することが検討されている。
【０００６】
投影光学系の波面収差を高精度に測定する装置としては、従来からＰＤＩが知られている（例えば、特許文献１、２及び非特許文献１参照をこと。）。ＰＤＩでは、参照球面波としてピンホールからの射出光を使用し、ピンホールには真円を使用していた。これは、真円形状のピンホールが理想球面波を生成しやすいという認識及び経験に基づくものである。ピンホールは光の入射方向から見て真円であればよいので、ピンホールが入射方向に対して傾斜している場合には楕円形状にされる場合もある（例えば、特許文献３を参照のこと）。光の偏光状態によって生じる波面誤差を防止するために、ピンホールに入射する光に直線偏光ではなく円偏光を利用することも提案されている（例えば、特許文献４を参照のこと。）
【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
【特許文献３】特開平２−２２８５０５号公報
【特許文献４】特開２００１−２２７９０９号公報
【非特許文献１】Ｄａｎｉｅｌ Ｍａｌａｃａｒａ、“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｈｏｐ Ｔｅｓｔｉｎｇ”、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、 Ｉｎｃ． ２３１（１９７８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４で指摘されているように、ピンホールから射出する波面は、ピンホールへの入射光の偏光方向によって変動することによって、理想球面波からずれ、所与の測定精度を維持することができなくなる。この点、特許文献４のように、ピンホールへの入射光を円偏光に近づけることによって偏光に起因するピンホールからの射出波面誤差は低減する。しかし、ピンホール以外の光学素子では、反射や屈折などの偏光依存性により、一定の偏光状態を維持することが困難となり、高精度な測定を行うことができない。換言すれば、特許文献４に指摘する方法では、０．１ＲＭＳ程度の高精度な測定が必ずしも得られない。
【０００８】
そこで、本発明は、ピンホールからの射出波面の理想球面波に対する誤差を低減して、被検光学系の光学性能を高精度に測定することが可能な点回折干渉計、それを利用した露光装置及び方法、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】
【０００９】
本発明の一側面としての点回折干渉計は、被検光学系を通過した波面と、ピンホールから発生する参照波面とを干渉させ、干渉縞の光強度分布より前記被検光学系の光学性能を測定する点回折干渉計であって、楕円率を、前記ピンホールへの入射光の直線偏光方向に垂直な方向におけるピンホールの径／入射偏光方向のピンホールの径と定義した場合に、前記ピンホールは１．０５≦楕円率≦１．１６を満足することを特徴とする点回折干渉計を提供する。
【００１０】
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例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ピンホールからの射出波面の理想球面波に対する誤差を低減して、被検光学系の光学性能を高精度に測定することが可能な点回折干渉計、それを利用した露光装置及び方法、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】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態としての点回折干渉計の一例としての位相シフトＰＤＩ１００とその動作原理について説明する。ここで、図１は、位相シフトＰＤＩ１００の光路図である。同図において、１０２は照明光学系、１０４は照明光学系からの射出光である。１１０は第１のマスク、１２０グレーティング、１３０被検光学系、１４０は第２のマスクである。１５０はグレーティングによる回折光内の一つの回折光であり、被検光学系を透過後、マスク１４０における窓１１０を透過する。１５２はグレーティングによる回折光内の一つの回折光であり、１５０とは別の回折次数であり、マスク１４０のピンホール部分に照射され、ピンホールから発生する光である。１６０はＣＣＤなどの検出部、１６２は検出部１６０に接続された制御部、１６４はメモリである。
【００１３】
図２（ａ）乃至図２（ａ）は、それぞれ、マスク１１０、グレーティング１２０、及び、マスク１４０の平面図である。マスク１１０は、開口部としてのピンホール１１２と遮光部１１４とを有する。グレーティング１２０は、開口部１２２と遮光部１２４とを有する。マスク１４０は、開口部としてのピンホール１４２及び窓１４６と、遮光部１４８とを有する。
【００１４】
照明光学系１０２は光源そのものと光学素子を組み合わせた構成となっており、被検光学系１３０よりも大きな波面収差を持っていることが多い。そのため、マスク１１０に形成されているピンホール１１２へ射出光１０４を照射し、ピンホール１１２によって収差を低減した球面波を発生させる。この球面波がグレーティング１２０を透過することにより、幾つかの次数の回折光が発生する。それら回折光は、投影光学系１３０を透過又は反射する。ある回折光（例えば、１次光又は−１次光）がマスク１４０の窓１４６を透過し、別の回折光（例えば、０次光）がピンホール１４２を透過する。窓１４６を透過した光１５０は、被検光学系１３０の面精度誤差や調整誤差に起因する波面収差を持っている。一方、ピンホール１４２により発生した光１５２は、ピンホール１４２により回折されることで、理想球面波に近い波面を持っている。この光１５２を参照光として、光１５０と重ね合わせて生じる強度パターンを検出部１６０で検出する。制御部１６２は、検出された強度パターンを解析することにより、投影光学系１３０の面精度誤差を後述するように取得する。
【００１５】
ＰＤＩ１００では、参照球面波としてピンホール１４２からの射出光の波面が理想球面波波面との間に誤差を生じていれば計測精度が低下する。図３は、ピンホール１４２の拡大平面図である。入射偏光方向を、図３において、ｘ方向とする。
【００１６】
まず、本発明者は、ＰＤＩ１００に用いられる光学素子（１０２など）の偏光依存性の影響を一定にするために，偏光方向を直線偏光へ近づけることを検討した。この場合、図３に示すｘ方向のピンホール直径１３とｙ方向のピンホール直径１４が等しい４５ｎｍとなる形状を有する真円ピンホールを用いた。マスク１４０の厚みは、ピンホール径外に照射される入射光が十分減衰されるように、マスク１４０の材質をＮｉ、マスク厚を１５０ｎｍとした。ピンホール１４２からの射出波面は、理想球面波に対して、光源波長１３．５ｎｍで光学系ＮＡ０．２６とした場合には図４に示すように偏光方向に起因する非点収差に似た誤差を有することを発見した。ここで、図４は、真円ピンホールからの射出波面を示す図である。波面誤差のＰｅａｋ  ｔｏ  Ｖａｌｌｅｙの値（以下、波面Ｐ−Ｖ値）は約１３ｍλである。λはピンホールに入射される光源の波長であり、図４のｘ軸とｙ軸はＮＡで規格化した座標である。入射偏光方向とは、電気ベクトル先端の軌跡を表す楕円における主軸の長軸方向である。以下では、ピンホール１４２からの射出波面の理想球面波からの誤差を単に射出波面収差と呼ぶ。同図から、真円ピンホールからの射出波面は本来の球面形状から歪んでいることが理解される。図４の波面形状の非対称性は、ピンホール１４２への入射光とマスク１４０との相互作用により生じる、マスク１４０表層近傍の誘起電流分布が入射偏光方向によって異なることに起因する。かかる波面誤差は、ＰＤＩ１００の測定誤差を招き、測定精度を劣化するために好ましくない。
【００１７】
そこで、本発明者は、ピンホール１４２から射出波面形状の偏光依存性を低減するために、ピンホール１４２を図３のｘ方向のピンホール直径１４３がｙ方向のピンホール直径１４４より短い形状を有する楕円形状にすることを検討した。ここでは、ｘ方向のピンホール径１４３が４５ｎｍ、ｙ方向のピンホール径１４４が５０ｎｍとした。すると、図５に示すように、ピンホール１４２からの射出波面は、図４よりもより理想球面波に近づいた。具体的には、波面Ｐ−Ｖ値は約７ｍλとなり，射出波面収差は半分近くに低減した。ここで、入射偏光方向はｘ方向である。これにより、入射偏光方向の径が入射偏光方向と垂直な方向の径より短い楕円形状のピンホールを用いると射出波面形状の偏光依存性を低減し得ることが理解できる。
【００１８】
次に、本発明者は、以下に定義する楕円率を変更しながら、その波面収差の真円ピンホールから発生する波面収差との比を調べた。
【００１９】
【数２】
2005241603.tif 000004
図３においては、（入射偏光方向に垂直方向のピンホールの径）は１４４であり、（入射偏光方向のピンホールの径）は１４３である。
【００２０】
更に、楕円ピンホールの楕円率を変化させ、射出波面収差を計算し，真円ピンホールの射出波面収差で規格化した。楕円率はピンホールの面積が一定となるように変化させた。この結果を図６に示す。楕円率＝１はピンホールが真円であることを示す。真円ピンホールよりも波面収差を改善する必要があるので、同図から、まず、以下の数式３の条件が満足されなければならない。
【００２１】
【数３】
2005241603.tif 000005
数式３は、図６から、以下の数式４と等価であることが理解される。換言すれば、数式４を満足する楕円率に対して図５に示すような改善が見られることになる。
【００２２】
【数４】
2005241603.tif 000006
数式４を満足する楕円率に対して図５に示すような改善が見られるが、所与の測定精度をもたらす楕円率を求める必要がある。そこで、本発明者は、次に、被検光学系１３０の異なる開口数（ＮＡ）（ＮＡ＝０．２０、０．２６、０．３０）に対して、楕円率とピンホール１４２からの射出光の波面収差の関係を調べた。かかる結果を図７に示す。図６及び図７に示すように、楕円率が１．１付近で全てのＮＡに対する波面収差が極小値を取っていることが理解される。また、図７は、かかる極小値がＮＡの影響を殆ど受けないことを示している。この結果、本発明者は、楕円率をかかる極小値に設定すれば、図７に示すように、波面収差が最小になるために所与の測定精度を満足することが出来ることを発見した。但し、図７に示すグラフを作成する際の誤差を考慮すると、極小値の位置は、約１．１±０．０５となる。この結果、本発明者は、極小値は、図７において２本の点線間の範囲を満足する範囲（即ち、以下の数式５を満足する範囲）に存在することを発見した。
【００２３】
【数５】
2005241603.tif 000007
被検光学系がＥＵＶ露光装置に適用される投影光学系であると仮定すると、現時点で考えられる最高のＮＡ＝０．３に対して、数式４を満足する境界は、図７の実線で示すように、０．００１８５ＲＭＳ（λ）となり、ピンホール１４２からの射出波面と理想球面波の誤差を十分低減することができることが理解される。換言すれば、本実施形態のＰＤＩ１００は、０．１ｎｍＲＭＳ程度の高い測定精度を有する。
【００２４】
また、ピンホール１４２の直径をλ／ＮＡで規格化すると、以下の数式６を満足することで、投影光学系の収差の影響を受けにくく，かつピンホール射出波面が理想球面波に近づくため，投影光学系によらず，高い測定精度のＰＤＩを実現することが可能となる。
【００２５】
【数６】
2005241603.tif 000008
なお、マスク１４０を垂直方向から見たピンホール１４２の形状は、マスク１４０の上下面で異なる場合があり、ピンホール径もマスク１４０の上下面で異なる場合がある。本実施形態では、マスク１４０における上下面までのピンホール径の最小値をピンホール径と定義している。
【００２６】
以下、図８を参照して、測定装置１００を搭載した露光装置２００について説明する。ここで、図８は、ＥＵＶ光を露光光として使用する露光装置２００の概略ブロック図である。もっとも、本発明の露光装置はＥＵＶ光に限定されるものではない。露光装置２００は、測定装置１００を利用して被検光学系としての投影光学系１３０の光学特性を測定し、調整し、被露光体１７２を調整された投影光学系１３０を介して被露光体１７２を露光する。図８において、図１と同様の部材については、同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、露光装置２００は、後述する点回折干渉計１００Ａ及び１００Ｂを適用してもよい。
【００２７】
図８において、１１０Ａはマスクであり、図２に示すピンホール１１２を反射型ピンホールとして含んでおり、マスクステージ１１６に載置、支持されているが、マスクステージ１１６には、マスク１１０Ａと一体で、あるいは、別体で転写されるべき回路パターンが形成されたマスクも搭載されている。本実施形態では、マスク１１０Ａは、回路パターンとピンホール１１２の両方が形成されている。
【００２８】
１３０は、被検光学系である投影光学系であり、４乃至６枚の多層膜ミラーから構成されている。なお、グレーティング１２０は、図１と同様にマスクステージ１１６側にあるが、ウェハステージ１７０側にあってもよい。１４０Ａはピンホール１４２と窓１４６が配置されているパターン面であり、１７２は被露光体（本実施形態ではウェハ）である。パターン面１４０Ａと検出部１６０は本実施形態では一体構造となっていて、ウェハステージ１７０上に配されている。
【００２９】
以上のような構成で、照明系１０２でマスク１１０Ａを照明し、ピンホール１１２から射出する球面波をグレーティング１２０で分割し、投影光学系１３０を介して、０次光をパターン１４０Ａのピンホール１４２へ、１次光を窓１４６へ入射させて、検出部１６０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、検出部１６０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１３０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。更に、測定する画角を変えながら測定を繰り返すことで、投影光学系１３０の全画角における波面収差情報を得ることができる。制御部１６２は、各画角における波面収差から、回転非対称性分を抜き取ることで、投影光学系１３０の歪曲成分も求めることが可能である。また、制御部１６２は、波面収差の回転対称成分から投影光学系１３０の像面湾曲を求めることも可能である。
【００３０】
ＰＤＩ１００の測定においては、入射偏光方向や光学系を回転させて２回以上の測定を行うことによって、ＰＤＩ１００自体のシステム誤差や光学系の偏光依存性が測定に与える影響を除去又は低減することができる。この場合には、入射偏光方向と楕円ピンホールの短径方向を同一にしておくことで、ピンホールからの射出波面の変動をなくすことができ、測定精度が向上する。
【００３１】
ＰＤＩ１００自体のシステム誤差を低減する方法を図９を参照して説明する。ここで、図９は、ＰＤＩ１００のシステム誤差を低減する方法を説明するためのフローである。図９では、偏光方向依存性の少ない光学系を回転させて２回の測定を行い、初期状態において取得した干渉縞信号１（ステップ１００２）から算出した波面（ステップ１００６）と、９０°回転した状態で取得した干渉縞信号２（ステップ１００４）から算出した波面（ステップ１００８）とを比較し、その差よりシステム誤差を算出する（ステップ１０１０）。このシステム誤差を波面より差し引くことにより（ステップ１０１２）、測定結果がシステム誤差を含まない波面に近づく。かかる波面を使用して被検光学系１３０の光学性能を算出することによって測定精度は向上する。
【００３２】
また，光学系特性の偏光依存性の測定精度への影響を除去又は低減する方法を図１０を参照して説明する。ここで、図１０は、かかる方法を実現するための点回折干渉計１００Ａのブロック図である。図１０に示す点回折干渉計１００Ａが図１に示す点回折干渉計１００と異なる点は、点回折干渉計１００Ａが被検光学系１３０の回転機構１３２を有する点である。かかる回転機構をもつＰＤＩ１００Ａを用いて、更に、偏光依存性の少ない光学系を用いて算出したシステム誤差を考慮することで高精度な測定が可能となる。図１０では、照明光１０４の偏光方向は固定で投影光学系１３０のみ回転させるため、楕円ピンホール１４２の短径方向は、光学系とは独立して入射偏光方向に固定しておく。しかし、光学系が回転対称ではない場合では，光軸方向に光学系を回転させることが困難となる。
【００３３】
この場合、図１１に示すような、照明光１０４の入射偏光方向を回転させる機構を有していればよい。同図において、１０２Ａは、偏光方向を変更可能な照明光学系である。１１１はマスク１１０を回転駆動可能なステージ、１２１はグレーティング１２０を回転可能なステージ、１４１はマスク１４０を回転駆動可能なステージである。
【００３４】
図１１において，照明光１０４の偏光方向を変化させた場合、楕円ピンホール形状の短径方向と偏光方向が同一方向になるように、ステージマスク１４０を回転又は移動させる。ここで、ピンホールマスク上のピンホールは１つである必要はなく、図１２に示すように、楕円形状の短径方向の異なる複数のピンホール（１１２Ａ、１１２Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂ）を配置しておき，偏光方向に応じて使用するピンホールを切り替えてもよい。ここで、図１２は、点回折干渉計１００Ｂに適用可能なマスク１１０Ａ（図１２（ａ））とマスク１４０Ａ(図１２（ｂ）)の平面図である。ピンホール１１２Ａと１１２Ｂは互いに９０°回転しており、ピンホール１４２Ａと１４２Ｂは互いに９０°回転している。このように、本発明の楕円率の制御はピンホール１１２に適用されてもよい。
このように、被検光学系を光軸を中心として９０°回転するか入射光の偏光方向を９０°回転させて２回以上の測定を行い、その測定の平均値を用いることによって測定精度を高めることができる。これらの場合においても，楕円形状ピンホールの短径方向を入射偏光方向と同じ方向に保つような機構を有することにより、偏光方向によるピンホール射出波面の変動はなくなり、高精度なＰＤＩを実現することができる。
【００３５】
ピンホールの形状誤差は，走査型電子線顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，以下ＳＥＭ）等で測定することができるが、射出波面を測定することは不可能である。この場合、厳密数値計算を用いてピンホール形状に対応したピンホールから射出する波面形状を計算し、その計算した波面形状と理想球面波との誤差をメモリ１６４等に記憶しておき，干渉計の波面算出の際にその誤差分を考慮することで測定精度を高めた構成をもつＰＤＩ１００が実現することができる。
【００３６】
また、ピンホール１４２を作製する場合に、測定精度に影響する設計値からの誤差が発生する場合がある。この場合、ピンホール１４２の短径方向を入射偏光方向と同一方向にする機構をＰＤＩ１００が有することによって入射偏光方向によるピンホール射出波面収差を低減し、測定精度を向上することができる。この機構は、ピンホール１４２形状が熱により変形した場合やコンタミネーション付着等により変形した場合にも効果を有する。
【００３７】
図１３に、ピンホール形状誤差に依存しない干渉縞解析方法のフローチャートを示す。予めピンホール１１２及び１４２の形状、及び、材質をＳＥＭや分析装置などによる測定１６を行う（ステップ１１０２）。この測定結果をパラメータとして，厳密電磁場解析等の手法によりピンホール射出波面と理想球面波波面からの誤差計算を行う（ステップ１１０４）。この計算結果である射出波面をメモリ１６４などに記録しておく（ステップ１１０６）。一方，ＰＤＩ１００の光学系１０２は干渉縞強度分布を、検出部１６０を介して、電気信号である干渉縞信号へ変換する（ステップ１１０８）。その後、干渉縞信号と射出波面を用いて、制御部１６２は干渉縞解析を行い（ステップ１１１０）、被検光学系１３０の波面を求める（ステップ１１１２）。
【００３８】
本解析手法により、ピンホール１１２及び１４２の射出波面がピンホール形状や材質などが原因である理想球面波からの誤差を生じた場合においても、精度よく被検光学系１３０の面精度を測定することが可能な測定システムを実現することができる。もちろんセンサ等を用いてマスク１４０をＰＤＩ１００本体に設置状態でピンホール形状や材質の光学特性変化などを測定し、その結果を用いて射出波面の計算を行ってもよい。この場合、制御部１６２は、予め想定しうるパラメータで計算しておいたピンホール射出波面をテーブル状にメモリ１６４に記憶しておき、干渉縞信号を取得すると同時に、前記テーブルを参照し、両者のデータを用いて干渉縞解析を行うことも可能である。その結果、測定精度と同時に、高速に測定を行うことができる。
【００３９】
以下、本発明の一実施形態の収差補正方法について説明する。露光装置２００は投影光学系１３０を構成する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、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４０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】
このように、露光装置２００は、ＰＤＩ１００を使用して、投影光学系１３０の面精度や光学系調整などの較正を行い、収差の少ない投影光学系１３０を形成することができる。更に、ＰＤＩ１００を露光装置２００に搭載することによって、投影光学系１３０を取り外すことなく（オンマシンで）その光学性能を測定することができる。
【００４１】
次に、図１４及び図１５を参照して、露光装置１００等を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１４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。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェ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ェ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１５は、図１４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。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェ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）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェ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ェハに露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。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、ウェ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、投影光学系１６０の結像性能を迅速かつ簡易に取得することができるので、露光のスループットも低下せず、また、波面収差が高精度に補正された投影光学系１６０を使用することができる。このため、従来は製造が難しかった高解像度のデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を経済性及び生産性よく製造することができる。波面収差が補正された投影光学系１６０は、ウェハステージのアライメントを高精度に行う。また、このように、露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物（中間、最終生成物）としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００４３】
以上説明したように，入射光の偏光状態を直線偏光に近づけ、ＰＤＩ１００において楕円ピンホールを用いることでピンホールから発生する波面形状の偏光方向依存性を低減することができる。入射光や投影光学系を透過してくる光の波面が，光学素子の偏光依存性により変動することがないため、ＰＤＩ１００は高精度な面精度測定装置を提供することが可能となる．
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態としての点回折干渉計の光路図である。
【図２】図１に示す点回折干渉計の２つのマスクとグレーティングの平面図である。
【図３】図２に示すマスクのピンホールの拡大図である。
【図４】図３に示すピンホールが真円の場合の射出波面図である。
【図５】図３に示すピンホールが楕円の場合の射出波面図である。
【図６】楕円率に対する射出波面収差の低減効果を示す図である。
【図７】楕円率に対するピンホール射出波面収差を被検光学系の開口数を変更しながら観察した図である。
【図８】図１に示す点回折干渉計を搭載した露光装置の光路図である。
【図９】システム誤差低減に用いる干渉縞解析のフローである。
【図１０】図１に示す点回折干渉計の変形例の光路図である。
【図１１】図１０に示す点回折干渉計の変形例の光路図である。
【図１２】図１１に示す点回折干渉計に適用可能なマスクの平面図である。
【図１３】ピンホール射出波面誤差低減に用いる干渉縞解析のフローである。
【図１４】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１５】図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１００、１００Ａ                      点回折干渉計
１３０                                被検光学系（投影光学系）
１４０                                マスク
１４２                                ピンホール
１６０                                検出部
１６２                                制御部
１６４                                メモリ
【図１２】
2005241603.tif 000009
【図１３】
2005241603.tif 000010
【図１４】
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【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１５】
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