(57)【要約】【課題】光学系の開口絞りの位置を高精度に計測することができる計測方法及び装置を提供する。【解決手段】光学系の開口絞りの位置を計測する計測方法であって、前記光学系の瞳位置と光学的に共役な位置において、前記開口絞りを通過した光の光強度分布を測定するステップと、前記測定ステップで測定された前記光強度分布の回折縞に基づいて、前記光学系の開口絞りの位置を決定するステップとを有することを特徴とする計測方法を提供する。【選択図】図３
2007294934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の開口絞りの位置を計測する計測方法であって、
前記光学系の瞳位置と光学的に共役な位置において、前記開口絞りを通過した光の光強度分布を測定するステップと、
前記測定ステップで測定された前記光強度分布の回折縞に基づいて、前記光学系の開口絞りの位置を決定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２】
前記決定ステップは、
前記光強度分布の外形中心からの回転積分によって、前記開口絞りの動径方向に対する光強度積分曲線を求めるステップと、
前記光強度積分曲線の１つ以上の極値を求めるステップと、
前記１つ以上の極値に基づいて、前記開口絞りの開口数を求めるステップとを有することを特徴とする請求項１記載の計測方法。
【請求項３】
前記決定ステップは、
前記光強度分布の外形中心からの回転積分によって、前記開口絞りの動径方向に対する光強度積分曲線を求めるステップと、
前記光強度分布の外形中心を通る複数の断面の曲線の各々から前記光強度積分曲線の１つ以上の極値を求めるステップと、
前記１つ以上の極値に基づいて、前記開口絞りの形状を求めるステップとを有することを特徴とする請求項１記載の計測方法。
【請求項４】
前記決定ステップは、前記開口絞りの光軸方向の位置ずれを求めるステップを更に有することを特徴とする請求項２又は３記載の計測方法。
【請求項５】
前記決定ステップは、
前記光強度分布の外形中心からの回転積分によって、前記開口絞りの動径方向に対する光強度積分曲線を求めるステップと、
ｎを０以上の整数とし、前記光強度積分曲線の立ち上がりからｎ番目までの少なくとも１つ以上の極大値又は極小値を求めるステップと、
前記少なくとも１つ以上の極大値又は極小値に基づいて、前記開口絞りの動径方向の位置又は前記開口絞りの光軸方向の位置ずれを求めるステップとを有することを特徴とする請求項１記載の計測方法。
【請求項６】
光学系の開口絞りの位置を計測する計測装置であって、
前記光学系の瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記開口絞りを通過した光の光強度分布を測定する測定手段と、
前記測定手段が測定した前記光強度分布の回折縞に基づいて、前記光学系の開口絞りの位置を制御する制御手段とを有することを特徴とする計測装置。
【請求項７】
前記光学系の物体面と光学的に共役な位置に配置され、光を通過させる開口部と、光を拡散させる拡散部とを含むマスクを更に有することを特徴とする請求項６記載の計測装置。
【請求項８】
レチクルのパターンを被処理体上に投影する投影光学系を備える露光装置であって、
前記光学系の物体面と光学的に共役な位置又はその近傍に配置され、光を通過させる開口部と、光を拡散させる拡散部とを含むマスクと、
前記投影光学系の瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記投影光学系の開口絞りを通過した光の光強度分布を測定する測定手段と、
前記測定手段が測定した前記光強度分布の回折縞に基づいて、前記光学系の開口絞りの位置を制御する制御手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
レチクルのパターンを投影光学系を介して被処理体上に露光する露光方法であって、
前記投影光学系の像面から離れた位置において、前記投影光学系の物体面と光学的に共役な位置又はその近傍に配置され、光を通過させる開口部と、光を拡散させる拡散部とを含むマスクのマスクパターンを複数の異なる露光量で前記被処理体に露光するステップと、
前記被処理体に露光された前記マスクパターンに基づいて、前記投影光学系の開口絞りの位置を決定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１０】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の計測方法、或いは、請求項６又は７記載の計測装置を用いて光学系の開口絞りの位置を計測するステップと、
前記計測ステップの計測結果に基づいて、前記光学系の開口絞りを調整するステップとを有することを特徴とする調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に使用される投影光学系の開口数を計測する計測方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー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、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画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。
【０００３】
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、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、また、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近
年の半導体素子の微細化への要求に伴い、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進んでいる。特に、投影光学系の高ＮＡ化が進むにつれて、装置間でのＮＡのマッチングが重要になり、投影光学系のＮＡ（投影光学系の開口絞りの開口形状及び位置）の高精度な計測及び調整のニーズが高まっている。
【０００４】
投影光学系のＮＡの計測方法については、従来から幾つか提案されている。特許文献１では、投影光学系の開口絞りを通過した光から、開口絞り位置における照度分布（光強度分布）を計測し、かかる光強度分布計測結果から投影光学系のＮＡを求めている。具体的には、特許文献２の計測方法に示す様にまず、積算やスムージングなどを用いて計測した光強度分布のノイズを除去し、光強度分布を平滑化させる。そして、平滑化した光強度分布を差分処理することによって得られる差分光強度分布曲線の極小値から投影光学系のＮＡを求めている。
【特許文献１】特許第２９２８２７７号
【特許文献２】特開２００５−３２２８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１にしても特許文献２の計測方法にしても投影光学系の開口絞りエッジからの回折光が与える光強度分布への影響については何も述べられていない。特許文献２によれば差分光強度分布曲線の極小値、即ち、計測された光強度分布の変曲点が複数ある場合、どの変曲点が投影光学系のＮＡに相当するのか、更には、変曲点が投影光学系のＮＡに正確に対応しているのかを開示していない。
【０００６】
開口絞りに光を照射した場合、開口絞りを通過した光と開口絞りのエッジで回折した光とが干渉する。従って、開口絞りを通過した直後の光強度分布は、周期的な凹凸である回折縞をエッジ付近に含む光強度分布になると考えられる。このような光強度分布から得られる差分光強度分布曲線は、複数の極小値及び極大値を有する。そのため、特許文献２の計測方法では、回折縞をノイズとして平滑化させてから差分光強度曲線の極小値を検知していると考えられる。但し、回折縞は、開口絞りのエッジからの情報である。従って、回折縞をノイズとして平滑化させてしまう特許文献２の計測方法では、投影光学系のＮＡ（開口絞りの開口形状及び位置）を高精度に計測することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、光学系の開口絞りの位置を高精度に計測することができる計測方法及び装置を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての計測方法は、光学系の開口絞りの位置を計測する計測方法であって、前記光学系の瞳位置と光学的に共役な位置において、前記開口絞りを通過した光の光強度分布を測定するステップと、前記測定ステップで測定された前記光強度分布の回折縞に基づいて、前記光学系の開口絞りの位置を決定するステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明によれば、光学系の開口絞りの位置を高精度に計測することができる計測方法及び装置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】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
本発明者は、光強度分布に含まれる回折縞が開口絞りのエッジからの情報であることに注目し、回折縞と開口絞りのエッジ位置との関係を明らかにすることで、投影光学系のＮＡを高精度に計測することができることを発見した。
【００１３】
開口絞りのエッジからの回折現象は、マックスウエルの方程式から知ることができる。図１を参照するに、開口絞りのエッジに平面波を照射した際の開口部及び遮蔽部が形成する矩形の光強度分布ＬＩ１に対して、マックスウエルの方程式から導かれる厳密解は、回折縞を含む光強度分布ＬＩ２であることが分かっている。ここで、図１は、開口絞りのエッジにおける光強度分布を示す図である。なお、図１では、横軸に開口位置を、縦軸に光強度を採用している。
【００１４】
光強度分布ＬＩ２（即ち、厳密解）を利用すれば、像面上での光振幅情報を取得し、かかる光振幅情報を逆伝播させることによって開口絞りの位置（開口位置）を求めることができる。また、開口絞りの位置と光振幅情報又は光強度分布との関係を予めテーブルとして取得しておき、かかるテーブルと実際の光振幅情報又は光強度分布とを比較することによって、開口絞りの位置を求めることができる。なお、近似的に、光強度分布の回折縞から開口絞りの位置を簡単に算出することもできる。
【００１５】
本発明は、光強度分布の回折縞から開口絞りの位置を決定する方法である。但し、本発明は、上述したように、厳密解に基づいて、予め算出した光強度分布の回折縞をテーブル化（又はテンプレート化）し、実際の光強度分布と比較することで開口絞りの位置を決定する方法も含んでいる。
【００１６】
ここで、光強度分布から近似的に開口絞りの位置を算出する方法について説明する。図２に示すように、開口絞りのエッジＡＳＥから距離ｒだけ離れた位置Ｐｒにおける光強度分布は、光線Ｂ０と回折光ＢＤとの干渉による回折縞を含み、回折光ＢＤの位相は、光線Ｂ０の位相に対して５／４π遅れる。図２は、開口絞りのエッジＡＳＥにおける回折を説明するための図である。
【００１７】
従って、フレネル近似を用いて、位置Ｐｒでの光線Ｂ０と回折光ＢＤによる回折像の極大値及び極小値を与えるΔＸｍａｘ及びΔＸｍｉｎを求めると、ΔＸｍａｘ及びΔＸｍｉｎは、以下の数式１及び２で表される。ここで、ΔＸｍａｘ及びΔＸｍｉｎは、それぞれ真の開口絞りのエッジＡＳＥの位置からのＸ方向のずれである。この時位置ＰｒとエッジＡＳＥの距離ｒが０に近づくと、これら極大、極小値を与えるΔＸｍａｘ及びΔＸｍｉｎの距離も０に近づくため実際には存在しなくなるが、これはフレネル近似を用いているためで、実際には厳密解ＬＩ２に見られるような極値が存在する。従ってここでは距離ｒがフレネル近似領域である場合について述べている。
【００１８】
【数１】
2007294934.tif 000003
【００１９】
【数２】
2007294934.tif 000004
【００２０】
従って、開口絞りを通過した光が形成する光強度分布から周期的な極大値又は極小値を与える位置Ｘを特定することによって、正確な開口絞りのエッジＡＳＥの位置又は開口絞りの位置から位置（計測位置）Ｐｒまでの距離ｒを求めることができる。ここで、位置Ｐｒは、開口絞りの位置と投影光学系の瞳面との差であるため、開口絞りのＺ方向（光軸方向）の位置ずれを計測することができる。
【００２１】
以下、上述した原理を利用した様々な露光装置について説明する。
【実施例１】
【００２２】
図３は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略断面図である。露光装置１は、レチクル２０の回路パターンを被処理体４０に露光する投影露光装置である。露光装置１は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であるが、ステップ・アンド・リピート方式を適用することもできる。
【００２３】
露光装置１は、図３に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、被処理体４０を載置するウェハステージ４５と、フォーカス計測系５０と、計測手段１００とを有する。
【００２４】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源１２と、図示しない照明光学系とを有する。なお、本実施形態では、開口プレート１１０（開口プレート１１２）が照明装置１０内に配置されている。但し、開口プレート１１０は、照明装置１０を必ずしも構成するものではない。
【００２５】
光源１２は、本実施形態では、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用する。但し、光源１２の種類としては、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーや、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。図示しない照明光学系は、レチクル２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。
【００２６】
レチクル２０の上には転写されるべき回路パターンが形成され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。
【００２７】
レチクルステージ２５は、レチクル２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。
【００２８】
投影光学系３０は、レチクル２０のパターンをウエハ４０上に結像する。投影光学系３０には、屈折系、反射屈折系、反射系を使用することができる。
【００２９】
投影光学系３０は、本実施形態では、開口絞り３２と、駆動機構３４とを有する。開口絞り３２は、投影光学系３０の瞳位置に配置され、投影光学系３０の開口数（ＮＡ）を規定する。駆動機構３４は、開口絞り３２を調整する調整手段としての機能を有し、具体的には、開口絞り３２の開口形状及び位置を調整（変更）及び補正する。
【００３０】
被処理体４０は、本実施形態では、ウェハであるが、ガラス基板、その他の基板を広く含む。被処理体４０の表面には、フォトレジストが塗布されている。
【００３１】
ウェハステージ４５は、図示しないウェハチャックを介して、被処理体４０を支持する。
【００３２】
フォーカス計測系５０は、被処理体４０面のＺ方向（光軸方向）のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ４５の位置及び角度を制御する。
【００３３】
計測手段１００は、投影光学系３０の開口絞り３２の位置を計測する。なお、計測手段１００は、開口絞り３２の開口形状や開口絞り３２が規定するＮＡも計測することができる。計測手段１００は、本実施形態では、開口プレート１１０と、測定部１２０とを有する。
【００３４】
開口プレート１１０は、投影光学系３０の物体面と光学的に共役な位置に配置され（本実施形態では、照明装置１０内に配置され）、光源１２からの光（照明装置１０のＮＡ）を投影光学系３０の開口絞り３２の大きさ（開口の大きさ）に広げる。開口プレート１１０が照明装置１０のＮＡを投影光学系３０の開口絞り３２の大きさまで広げられない場合、もしくは投影光学系３０の開口絞り３２のエッジに十分な強度の光が照射されないケースでは、拡散効果を有する光学部材１１２ａを有する開口プレート１１２に置換される。また、開口プレート１１０は、投影光学系３０の物体面又はその近傍に配置された開口を有するマスクに置換してもよい。
【００３５】
測定部１２０は、本実施形態では、ウェハステージ４５上に配置され、被処理体４０と交換可能に投影光学系３０の像面に配置される。換言すれば、被処理体４０を露光する場合には、投影光学系３０の像面に被処理体４０が配置され、投影光学系３０の開口絞り３２の位置を計測する場合には、投影光学系３０の像面に測定部１２０が配置される。測定部１２０は、ＣＣＤ１２２と、開口プレート１２４と、制御部１２６とを有する。
【００３６】
投影光学系３０の開口絞り３２の位置を計測する場合、照明装置１０から射出された光は、投影光学系３０の開口絞り３２を通過し、図示しないリレー光学系を介して測定部１２０に入射する。測定部１２０に入射した光は、投影光学系３０の瞳面と光学的に共役な位置に配置されたＣＣＤ１２２に光強度分布を形成する。ここで、投影光学系３０の瞳面と光学的に共役な位置とは、実質的に共役な位置も含み、例えば、ファーフィールドも含む。ＣＣＤ１２２の上段には開口プレート１２４が配置され、詳細には、開口プレート１２４は、投影光学系３０の像面と一致するように配置される。
【００３７】
制御部１２６は、ＣＣＤ１２２の測定結果（即ち、光強度分布）を用いて投影光学系３０の瞳面全体の光強度分布（以下、「光強度分布マップ」と称する。）を算出し、かかる光強度分布マップに基づいて、投影光学系３０の開口絞り３２を解析する。また、制御部１２６は、投影光学系３０の開口絞り３２の解析結果に基づいて、駆動機構３４を介して開口絞り３２の開口形状及び位置を制御する。
【００３８】
以下、図４を参照して、制御部１２６の動作の一例として、投影光学系３０の開口絞り３２の制御について説明する。本実施形態では、制御部１２６が投影光学系３０のＮＡ（即ち、開口絞り３２の開口の大きさ）を算出する場合を例として説明する。ここで、図４は、制御部１２６の動作の一例（即ち、本発明の一側面としての計測方法）を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
図４を参照するに、まず、投影光学系３０の開口絞り３２を通過した光の光強度分布を、開口プレート１２４を介してＣＣＤ１２２で測定する。換言すれば、投影光学系３０の瞳位置と光学的に共役な位置で光強度分布を測定する（ステップ１００２）。なお、制御部１２６は、上述したように、ＣＣＤ１２２の測定した光強度分布から光強度分布マップを算出する。
【００４０】
次に、算出した光強度分布マップの極大値及び極小値を与える位置から投影光学系３０のＮＡ（開口絞り３２の開口の大きさ）を算出する（ステップ１００４）。なお、投影光学系３０のＮＡとは、開口絞り３２の開口形状を真円とみなして求める平均的な開口の大きさである。従って、平均的な動径方向のＮＡを算出する上で、光強度分布マップの外形中心を原点とする極座標を考え、回転方向で積分することによって、動径方向に対する平均的な光強度積分曲線を得る。かかる光強度積分曲線から回折像による極大値及び極小値を与える開口絞り３２の位置を算出することができる。算出された開口絞り３２の位置Ｘｍａｘ（ｎ）及びＸｍｉｎ（ｎ）は、真の開口絞り３２のエッジ位置をＸ０とすると、以下の数式３及び４で表される。
【００４１】
【数３】
2007294934.tif 000005
【００４２】
【数４】
2007294934.tif 000006
【００４３】
そして、数式１及び数式３から以下の数式５を得ることができる。
【００４４】
【数５】
2007294934.tif 000007
【００４５】
ＣＣＤ１２２と投影光学系３０の瞳位置が共役であると考えると、数式５から開口絞り３２と投影光学系瞳位置との距離（即ち、図２に示す距離ｒ）を算出することができる。同様に、数式２及び数式４からでも、開口絞り３２と瞳位置との距離ｒを算出することができる。
【００４６】
距離ｒからΔＸｍａｘ（ｎ）又はΔＸｍｉｎ（ｎ）を算出することができ、数式３又は４から真の開口絞り３２の位置Ｘ０、即ち、投影光学系３０のＮＡを求めることができる。
【００４７】
ここで、算出された開口絞り３２の位置Ｘｍａｘ（ｎ）又はＸｍｉｎ（ｎ）から真の開口絞り３２の位置Ｘ０、或いは、距離ｒを求める幾つかの方法について説明する。
【００４８】
Ｘｍａｘ（０）及びＸｍｉｎ（０）は、回折像の最も強い極値である。従って、かかる２つの値を用いて、真の開口絞り３２の位置Ｘ０、或いは、距離ｒを算出することができる。
【００４９】
数式１乃至４から、以下の数式６が得られる。
【００５０】
【数６】
2007294934.tif 000008
【００５１】
数式６から距離ｒを求めることができ、同様に、数式３又は４から真の開口絞り３２の位置Ｘ０を算出することができる。ｎが０以外でも同様である。また、距離ｒを固定値として、算出された開口絞り３２の位置Ｘｍａｘ（ｎ）又はＸｍｉｎ（ｎ）から真の開口絞り３２の位置Ｘ０を直接算出することもできる。勿論、算出された開口絞り３２の位置Ｘｍａｘ（ｎ）又はＸｍｉｎ（ｎ）をパラメータとし、開口絞り３２の光軸方向の位置を変えながら、Ｘｍａｘ（ｎ）又はＸｍｉｎ（ｎ）の変化量をモニターしてもよい。これにより、Ｘｍａｘ（ｎ）又はＸｍｉｎ（ｎ）が極値となる位置を検出することができ、開口絞り３２と投影光学系３０の瞳位置との距離がほぼ０となれば、真の開口絞り３２の位置Ｘ０を算出することができる。これは、数式１又は２に示したように、フレネル近似領域内ではΔＸｍａｘ（ｎ）やΔＸｍｉｎ（ｎ）は、√ｒに比例するためである。距離ｒが０に近づけば、先の厳密解が示す通りある値に収束する。  従って距離ｒが十分小さい値ではΔＸｍａｘ（ｎ）やΔＸｍｉｎ（ｎ）の変化は起きない為、先に述べたようにｒを０と考えて算出された開口絞り３２の位置Ｘｍａｘ（ｎ）又はＸｍｉｎ（ｎ）から真の開口絞り３２の位置Ｘ０を直接算出することも可能である。
【００５２】
更に、光強度分布マップの外形中心を通る任意の方向θの面で切ってできた動径位置に対する曲線から、Ｘｍａｘ（θ、ｎ）及びＸｍｉｎ（θ、ｎ）を算出し、ｒ（０）及びＸ０（θ）を算出することができる。そして、θを変えながら、上述した演算を繰り返すことで、開口絞り３２の開口形状及び光軸方向の位置ずれを求めることができる。
【００５３】
図４に戻って、あらかじめ決められていた全ての計測位置（投影光学系３０の光軸方向の位置）で、開口絞り３２の位置を計測したかどうか判断する（ステップ１００６）。あらかじめ決められていた全ての計測位置を計測していなければ、開口絞り３２の計測位置を変更し（ステップ１００８）、ステップ１００２以下を繰り返す。
【００５４】
一方、あらかじめ決められていた全ての計測位置で、開口絞り３２の位置を計測したら、計測した開口絞り３２の位置及び投影光学系３０のＮＡに基づいて、開口絞り３２の補正量を算出する（ステップ１０１０）。例えば、計測した開口絞り３２の位置及び投影光学系３０のＮＡと、所望の開口絞り３２の位置及び所望の投影光学系３０のＮＡとを比較し、その差分を開口絞り３２の補正量とする。
【００５５】
そして、開口絞り３２の補正量に従って、駆動機構３４を介して開口絞り３２の開口の大きさ（開口形状）及び位置を補正（調整）する（ステップ１０１２）。
【００５６】
このように、開口絞り３２のエッジからの情報である回折縞を利用することで、開口絞り３２の位置を高精度に求めることができる。
【実施例２】
【００５７】
図５は、露光装置１の変形例である露光装置１Ａの構成を示す概略断面図である。露光装置１Ａは、露光装置１と同様ではあるが、計測手段１００の構成が異なる。実施例２の計測手段１００は、実施例１の計測手段１００と比較して、マスク１３０を更に有し、測定部１２０の代わりに測定部１４０を有する。
【００５８】
マスク１３０は、レチクルステージ２５上に配置され、投影光学系３０の開口絞り３２の位置を計測する場合に、光路上のレチクル２０と交換される。マスク１３０は、図６に示すように、投影光学系３０の物体面に配置された面とは反対の面に開口を有し、かかる開口の上部又は内部に拡散光学素子１３２を有する。従って、光学素子１３２は投影光学系３０の物体面から少しデフォーカスした位置となる。本実施形態ではＣｒで形成した遮光部の中心に透過部が形成されている。また、透過部である開口部の内部に拡散光学素子１３２が配置されている。マスク１３０は、拡散光学素子１３２によって、拡散効果を有する光学部材１１２ａを有する開口プレート１１２と同様な効果を有する。従って、開口プレート１１２又はマスク１３０いずれかを配置すればよい。ここで、図６は、マスク１３０の構成を示す概略断面図である。
【００５９】
マスク１３０は、投影光学系３０の物体面に配置された面とは反対の面に開口（ピンホール）を有する。開口部の拡散光学素子１３２が投影光学系３０の物体面から少しデフォーカスされているため、投影光学系３０の像面上で開口絞り３２の位置を計測する場合、ファーフィールドな位置で計測することになる。つまり、投影光学系３０の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されているとみなすことができる。従って、マスク１３０を通過した光は、投影光学系３０の開口絞り３２を通過し、瞳面における光強度分布を投影光学系３０の像面上に形成する。
【００６０】
測定部１４０は、投影光学系３０の像面上に形成される光強度分布を測定する。測定部１４０は、図７に示すように、開口プレート１４２と、開口プレート１４２から離れた位置に光量センサー１４４とを有する。測定部１４０は、ウェハステージ４５上に配置され、開口プレート１４２の位置を投影光学系３０の像面の位置に移動し、ＸＹ方向に移動させながら開口プレート１４２を通過する光の量を光量センサー１４４で検出する。これにより、測定部１４０は、投影光学系３０の開口絞り３２を通過した光の光強度分布を測定することができる。ここで、図７は、測定部１４０の構成を示す概略断面図である。
【００６１】
制御部１２６は、実施例１と同様に、測定された光強度分布から光強度分布マップを算出し、かかる光強度分布マップから極大値及び極小値を与える位置を求めることによって、開口絞り３２の位置を解析する。なお、投影光学系３０のＮＡや開口絞り３２の位置の算出など（制御部１２６の動作）は、実施例１と同様である。
【実施例３】
【００６２】
図８は、露光装置１の変形例である露光装置１Ｂの構成を示す概略断面図である。露光装置１Ｂは、露光装置１と同様ではあるが、マスク１３０を更に有する。また、露光装置１Ｂは、測定部１４０を必要とせず、ウェハステージ４５に載置された感光基板ＲＳを実際に露光した結果に基づいて、投影光学系３０の開口絞り３２の位置を計測する。なお、感光基板ＲＳは、被処理体４０であってもよい。
【００６３】
マスク１３０は、実施例２と同様に、レチクルステージ２５上に配置され、投影光学系３０の開口絞り３２の位置を計測する場合に、光路上のレチクル２０と交換される。なお、マスク１３０の構成等は実施例２と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６４】
ここで、図９を参照して、露光装置１Ｂにおける露光方法について説明する。図９は、本発明の一側面としての露光方法を説明するためのフローチャートである。
【００６５】
まず、マスク１３０及び感光基板ＲＳを所定の位置に配置する（ステップ２００２）。この際、感光基板ＲＳのＺ方向（光軸方向）の位置は、フォーカス計測系５０によって計測されており、基板ＲＳは、ウェハステージ４５を介して、投影光学系３０の像面位置に移動される。
【００６６】
マスク１３０及び感光基板ＲＳを所定の位置に配置したら、設定された露光量で感光基板ＲＳを露光する（ステップ２００４）。この際、マスク１３０及び開口絞り３２を通過した光は、投影光学系３０の像面上に投影光学系３０の瞳面における光強度分布を形成する。従って、投影光学系３０の瞳面における光強度分布が感光基板ＲＳ上に露光される。そして、あらかじめ決めた全ての種類の露光量で感光基板ＲＳを露光したかどうか判断する（ステップ２００６）。
【００６７】
全ての種類の露光量で感光基板ＲＳを露光していない場合、感光基板ＲＳのＸＹ位置を移動し、露光量の設定を変更し（例えば、露光量をΔＥ加算し）（ステップ２００８）、ステップ２００４に戻る。これにより、異なる露光量での光強度分布が感光基板ＲＳ上に露光される。
【００６８】
一方、全ての種類の露光量で感光基板ＲＳを露光している場合、露光された感光基板ＲＳを現像し、レジスト像を画像解析することによって、光強度分布マップを算出する（ステップ２０１０）。具体的には、感光基板ＲＳを現像した後、光学式顕微鏡などを利用して異なる露光量での光強度分布を観察し、画像解析することで立体的な光強度分布マップを再生する。なお、ステップ２００４において、図１２に図示したように、露光した被計測パターン１５１の周辺に、参照パターン１５０を別途２重露光により形成しておいても良い。なお、ステップ２００４の露光ステップにおいて、複数の露光量の異なる被計測パターン１５１ごとに、２重露光により参照マーク１５０を露光しても良い。ステップ２０１０の光強度分布マップを作成するステップにおいて、各被計測パターン１５１の位置をそれぞれの参照マーク１５０を基準に正確に把握することができるので有効である。ここで、図１２は、感光基板ＲＳに形成されたパターンを表す概略図である。
【００６９】
次に、実施例１と同様に、光強度分布マップの極大値及び極小値を与える位置から投影光学系３０のＮＡ（開口絞り３２の位置及び開口の大きさ）を算出する（ステップ２０１２）。そして、算出した投影光学系３０のＮＡに基づいて、開口絞り３２の開口の大きさ（開口形状）及び位置を補正する。更に、マスク１３０をレチクル２０に、感光基板ＲＳを被処理体４０に交換し、レチクル２０のパターンを被処理体４０に露光する。
【００７０】
このように、露光装置１乃至１Ｂは、投影光学系３０の開口数（開口絞り３２の開口形状及び位置）を高精度に計測することができ、かかる計測結果に基づいて、投影光学系３０のＮＡを高精度に調整することができる。なお、上述した投影光学系３０の開口絞り３２の位置を計測する計測方法及び装置（計測手段１００）も本発明の一側面を構成する。
【００７１】
露光において、光源１２から発せられた光束は、図示しない照明光学系によりレチクル２０を照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光束は、投影光学系３０を介して、被処理体４０に結像される。露光装置１が使用する投影光学系３０は、開口絞り３２の開口形状及び位置が高精度に調整されている。これにより、露光装置１乃至１Ｂは、優れた露光性能（高解像度）を実現することができる。従って、露光装置１乃至１Ｂは、従来よりも高品位なデバイス（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。
【００７２】
次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置１乃至１Ｂを利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０は、デバイス（半導体デバイスや液晶表示デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなど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、レチクルとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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。
【００７３】
図１１は、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、ウェハの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などによって形成する。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、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１乃至１Ｂによってレチクルの回路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。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１乃至１Ｂを使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】開口絞りのエッジにおける光強度分布を示す図である。
【図２】開口絞りのエッジにおける回折を説明するための図である。
【図３】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一側面としての計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】図５に示すマスクの構成を示す概略断面図である。
【図７】図５に示す測定部の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明の一側面としての露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】デバイス（半導体デバイスや液晶表示デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１０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。
【図１２】感光基板に形成されたパターンを表す概略図である。
【符号の説明】
【００７６】
１                    露光装置
１０                  照明装置
２０                  レチクル
２５                  レチクルステージ
３０                  投影光学系
３２                  開口絞り
４０                  被処理体
４５                  ウェハステージ
５０                  フォーカス計測系
１００                計測手段
１１０                開口プレート
１１２                開口プレート
１１２ａ              光学部材
１２０                測定部
１２２                ＣＣＤ
１２４                開口プレート
１２６                制御部
１Ａ                  露光装置
１３０                マスク
１３２                拡散光学素子
１４０                測定部
１４２                開口プレート
１４４                光量センサー
１５０                参照マーク
１５１                被計測パターン
１Ｂ                  露光装置
ＲＳ                  感光基板
【図５】
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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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