【手続補正書】
【提出日】平成19年4月18日(2007.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
フォトリソグラフィー技術を用いてレチクル（マスク）に描画されたパターンを投影光学系によってウェハに投影してパターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。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ウェハに転写されることが要求されるため、結像性能のよい、収差を抑えた高精度な投影光学系を用いることが重要である。光学系の精度を表す波面収差ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）値は、一般的に、Ｍａｒｅｓｈａｌ  Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎからλ／１４以下にする必要がある。ここで、λは光源の波長である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
照明光学系１０は、本実施形態では、光学素子で構成され、被検光学系ＭＯＳより大きな波面収差を有している可能性が高い。そこで、図２に示すように、第１のマスク２０に形成されている第１のピンホール２２に照明光ＬＬを照射し、第１のピンホール２２によって収差を低減した球面波（第１の理想球面波）を発生させる。かかる球面波がグレーディング３０を透過することにより、複数の次数の回折光が発生する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
第２のマスク４０の透過窓４４を透過した光ＤＬ１は、被検光学系ＭＯＳの面精度誤差や調整誤差に起因する波面収差を有している。一方、第２のマスク４０の第２のピンホール４２により発生した光ＤＬ２は、第２のピンホール４２により回折されることで、理想球面波（第２の理想球面波）に近い波面を有している。かかる光ＤＬ２を参照光として、被検光学系ＭＯＳの波面収差を反映した光ＤＬ１と重ね合わせて（干渉して）形成される干渉縞（強度パターン）を検出部５０で検出する。検出された干渉縞を解析することにより、被検光学系ＭＯＳの面精度誤差を算出する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、測定装置１がＬＤＩを利用する場合には、第１のマスク２０の代わりに、図３（ａ）に示すような、第１のスリット２２ａ及び２２ｂを有する第１のマスク２０Ａ及び２０Ｂを用いる。また、グレーディング３０の代わりに、図３（ｂ）に示すような、グレーディング３０Ａ及び３０Ｂを用いる。また、第２のマスク４０の代わりに、図３（ｂ）に示すような、第２のスリット４２ａと透過窓４４ａとを有する第２のマスク４０Ａ及び第２のスリット４２ｂと透過窓４４ｂとを有する第２のマスク４０Ｂを用いる。ここで、図３は、ＬＤＩを利用する場合の測定装置１を構成する一部の要素の概略平面図であって、図３（ａ）は第１のマスク２０Ａの平面図、図３（ｂ）はグレーディング３０Ａの平面図、図３（ｃ）は第２のマスク４０Ａ及びＢの平面図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
第１のピンホール２２及び／又は第２のピンホール４２から発生する参照波面を理想球面波に近づけるには、第１のマスク２０及び第２のマスク４０は、ピンホール以外の領域ＧＰＡで遮光性能を有する必要がある。そのために、第１のピンホール２２及び第２のピンホール４２の厚さ（即ち、第１のマスク２０及び第２のマスク４０の厚さ）を有限な厚みに設定しなければならない。ＬＤＩを利用する場合も同様に、スリット以外の領域ＧＰＡで遮光性能を有する必要があるため、第１のスリット２２ａ及び２２ｂ、及び、第２のスリット４２ａ及び４２ｂの厚さ（即ち、第１のマスク２０Ａ及び２０Ｂ、及び、第２のマスク４０Ａ及び４０Ｂの厚さ）を有限な厚みに設定しなければならない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
第２の膜２８に照射された光は、第２の膜２８に形成された第２の開口２８ａにより回折され、光軸ずれや照明光学系１０に起因する波面収差が更に低減された光が発生する。従って、第１のマスク２０によれば、従来のピンホールマスクに比べて、参照波面偏差が低減され、より理想波面に近い参照波面を形成することができる。これにより、測定装置１の測定精度が向上する。なお、本実施形態では、第１のマスク２０を構成する膜を２層としているが、２層以上にしても同様の効果を得ることが可能である。また、本実施形態では、第１の開口２７ａの中心と第２の開口２８ａの中心と一致するように第１の膜２７及び第２の膜２８を配置している。しかし、第１の開口２７ａと第２の開口２８ａが重なるように第１の膜２７及び第２の膜２８を配置しても同様の効果を得ることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図７を参照するに、第２のマスク４０は、被検光学系ＭＯＳを経た光を回折する第１の開口４７ａを有する第１の膜４７と、第１の開口４７ａを経た光を回折する第２の開口４８ａを有する第２の膜４８とを有する。また、第１の膜４７と第２の膜４８は、第１の開口４７ａの中心と第２の開口４８ａの中心と一致するように、且つ、光の吸収の少ない空間ＳＰを有して配置される。第２のマスク４０によれば、第２のピンホール４２から発生する光の参照波面偏差を低減することが可能となる。従って、理想波面により近い参照波面を形成することができるため、測定装置１の測定精度を向上させることができる。なお、本実施形態では、第２のマスク４０を構成する膜を２層としているが、２層以上にしても同様の効果を得ることが可能である。また、本実施形態では、第１の開口４７ａの中心と第２の開口４８ａの中心と一致するように第１の膜４７及び第２の膜４８を配置している。しかし、第１の開口４７ａと第２の開口４８ａが重なるように第１の膜４７及び第２の膜４８を配置しても同様の効果を得ることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
第２のマスク４０は、第１の膜４７の消衰係数をｋ１、第２の膜４８の消衰係数をｋ２、第３の膜の消衰係数をｋ３とした場合、ｋ１＞ｋ３とすることで、第１の開口４７ａから広がりを持った回折光が発生する。そして、照射された光の波面収差や照射された光の光軸と第１の開口４７ａの中心との位置ずれの影響を低減することができる。更に、ｋ２＞ｋ３とすることで、照射された光の波面収差や照射された光の光軸と第２の開口４８ａの中心との位置ずれの影響を更に低減した光が第２の開口４８ａから発生する。ここで、消衰係数とは、媒質の複素屈折率虚部である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図９に示すように、第３の膜４９を設けることで、第２のマスク４０の剛性が向上し、変形の影響を低減させることができる。更に、可視光の場合には、第３の膜４９を略透明な石英基板とし、かかる基板の表面及び裏面に消衰係数の大きい、例えば、クロムなどを成膜する。その後、フォトリソグラフィー及びエッチングや、電子ビーム、イオンビームなどによって開口を形成することで、簡便に第２のマスク４０を作成することが可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１０は、本発明の第２のマスク４０（Ｎｉ  ５０ｎｍ／ＳｉＮ  １５０ｎｍ／Ｎｉ  １５０ｎｍ）及び従来のマスク（Ｎｉ  １５０ｎｍ）において、照射する光の光軸とスリットの中心との間に位置ずれ（光軸ずれ）が生じた場合のグラフである。図１０のグラフは、スリットから発生する波面の理想円筒波からの誤差、即ち、参照波面偏差を示しており、横軸に光軸ずれを、縦軸に参照波面偏差を採用する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図１１は、本発明の第２のマスク４０（Ｎｉ  ５０ｎｍ／ＳｉＮ  １５０ｎｍ／Ｎｉ  １５０ｎｍ）及び従来のマスク（Ｎｉ  １５０ｎｍ）において、照射する光の光軸とピンホールの中心との間に位置ずれ（光軸ずれ）が生じた場合のグラフである。図１１のグラフは、ピンホールから発生する波面の理想球面波からの誤差、即ち、参照波面偏差を示しており、横軸に光軸ずれを、縦軸に参照波面偏差を採用する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
図１２は、本発明の第２のマスク４０（Ｎｉ  ５０ｎｍ／ＳｉＮ  １５０ｎｍ／Ｎｉ  １５０ｎｍ）及び従来のマスク（Ｎｉ  １５０ｎｍ）において、照射する光が非点収差を有する場合のグラフである。図１２のグラフは、ピンホールから発生する波面の理想球面波からの誤差、即ち、参照波面偏差を示しており、横軸にＦｒｉｎｇｅ  Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の低次非点収差の係数を、縦軸に参照波面偏差を採用する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図１２を参照するに、従来のマスクでは、非点収差の係数が−０．０５λから０．１λの範囲で、参照波面偏差が１．８５ｍλＲＭＳとなる。しかし、本発明の第２のマスク４０では、非点収差の係数が−０．５λから０．２５λまでの広い範囲で、参照波面偏差を１．８５ｍλＲＭＳ以下に抑えることが可能となる。従って、ＰＤＩの測定精度の向上と共に、高精度な位置合わせが不要となるため、装置の簡便化も可能となる。なお、第２のマスク４０の開口の形状（円形形状）は、照射される光が直線偏光の場合、偏光方向に応じた楕円形状とすることで、参照波面偏差を更に低減させることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、光が最初に照射される第１の膜４７の第１の開口４７ａから発生した回折光は、第１の開口４７ａの出口に近い領域ではフレネル回折に似た回折光となり、更に、伝搬することにより、フラウンホーファ回折に似た回折光となる。第１の開口４７ａの出口から垂直方向の伝搬距離をｄ、光の波長をλ、伝搬する媒質の屈折率（複素屈折率実部）をｎ、第１の開口４７ａの最大幅をａとすると、フレネル回折に似た回折光が生じる領域は、以下の数式１で表される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
図１５を参照するに、光軸ずれがない場合と、光軸ずれが１０ｎｍある場合の参照波面偏差を比較すると、第３の膜４９の厚さをｄとして、ｄ＞ｎ×ａ２／（４λ）、即ち、ｄ＞４５．６ｎｍとなる。このことから、第３の膜４９として光吸収の多いＮｉを用いた第２のマスク４０よりも、第３の膜４９として光吸収の少ないＳｉＮを用いた第２のマスク４０の方が、参照波面偏差は小さくなる。従って、第２のマスク４０の第３の膜４９の厚さを、ｎ×ａ２／（４λ）以上とすることで、第２のマスク４０からの参照波面偏差を低減することが可能となる。なお、第１の膜４７が有する第１の開口４７ａの形状と、第２の膜４８が有する第２の開口４８ａの形状が異なる場合でも、同様の効果を得ることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
図１６は、開口形状を直径５０ｎｍのピンホール、第３の膜４９の材質をＳｉＮ、厚みを１５０ｎｍ、第２の膜４８の材質をＮｉ、厚みを１５０ｎｍ、入射する光の波長を１３．５ｎｍとした場合のグラフである。図１６のグラフは、第１の膜４７の材質をＮｉとし、厚さを変化させたときの参照波面偏差を示したものであり、横軸に第１の膜４７の厚さを、縦軸に参照波面偏差を採用する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図１７は、本発明の第２のマスク４０（Ｎｉ  ５０ｎｍ／ＳｉＮ  １５０ｎｍ／Ｎｉ  １５０ｎｍ）において、第２の膜４８の第２の開口４８ａの直径を５０ｎｍとし、第１の膜４７の第１の開口４７ａを変化させた場合のグラフである。図１７のグラフは、その際に発生する参照波面偏差を示したものであり、横軸に第１の開口４７ａの直径を、縦軸に参照波面偏差を採用する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
本発明の露光装置５００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（波長１３．４ｎｍ）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル５２０に形成されたパターンを被処理体５４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）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、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとに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方法である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
投影光学系５３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）５３０ａを用いて、レチクル５２０面上のパターンを像面である被処理体５４０上に縮小投影する。複数のミラー５３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクル５２０と被処理体５４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系５３０の開口数（ＮＡ）は、０．１乃至０．２程である。かかる投影光学系５３０の光学特性（例えば、波面収差）の測定に本発明の測定装置１を適用することができ、測定装置１により光学特性を測定し、かかる測定値が許容範囲内である投影光学系５３０を用いることにより、優れた結像性能を発揮することができる。また、投影光学系５３０は、測定装置１の測定結果に基づいて、光学特性を調整（調節）することも可能である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
ウェハステージ５４５は、ウェハチャック５４５ａによって被処理体５４０を支持する。ウェハステージ５４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体５４０を移動する。レチクル５２０と被処理体５４０は、同期して走査される。また、レチクルステージ５２５の位置とウェハステージ５４５との位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
アライメント検出機構５５０は、レチクル５２０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係、及び、被処理体５４０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係を計測する。そして、レチクル５２０の投影像が被処理体５４０の所定の位置に一致するようにレチクルステージ５２５及びウェハステージ５４５の位置と角度を設定する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
露光において、照明装置５１０から射出されたＥＵＶ光はレチクル５２０を照明し、レチクル５２０面上のパターンを被処理体５４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、レチクル５２０と被処理体５４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル５２０の全面を露光する。露光装置５００は、測定装置１により測定された光学特性が所定の値以上の投影光学系５３０を用いているため、優れた露光性能を達成し、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体デバイスや液晶表示デバイス）を提供することができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
【図１】本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す測定装置を構成する一部の要素の概略平面図である。
【図３】ＬＤＩを利用する場合の測定装置を構成する一部の要素の概略平面図である。
【図４】図１に示す第１のマスクの概略断面図である。
【図５】図１に示す第２のマスクの概略断面図である。
【図６】図４に示す第１のマスクの更に詳細な断面図である。
【図７】図５に示す第２のマスクの更に詳細な断面図である。
【図８】保持部材を有する第２のマスクの概略断面図である。
【図９】第１の膜と第２の膜との間に第３の膜を有する第２のマスクの概略断面図である。
【図１０】図９に示す第２のマスク及び従来のマスクにおいて、光軸ずれが生じた場合の参照波面偏差を示すグラフである。
【図１１】図９に示す第２のマスク及び従来のマスクにおいて、光軸ずれが生じた場合の参照波面偏差を示すグラフである。
【図１２】図９に示す第２のマスク及び従来のマスクにおいて、照射する光が非点収差を有する場合の参照波面偏差を示すグラフである。
【図１３】数式１の条件を満たし、第１の開口から２ｎｍ伝搬したときの開口面に対して平行方向の光強度分布を示すグラフである。
【図１４】数式２の条件を満たし、第１の開口から４７ｎｍ伝搬したときの開口面に対して平行方向の光強度分布を示すグラフである。
【図１５】第３の膜の厚さを変化させた場合において、第２のマスクから発生する参照波面偏差を示すグラフである。
【図１６】第１の膜の厚さを変化させた場合において、第２のマスクから発生する参照波面偏差を示すグラフである。
【図１７】本発明の第２のマスクにおいて、第１の膜の第１の開口を変化させた場合に発生する参照波面偏差を示すグラフである。
【図１８】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１９】デバイス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のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。