(57)【要約】【課題】  ウエハを搭載した露光用のステージの性能を低下させること無く、投影光学系の波面収差などの計測を実現する。【解決手段】  半導体露光装置において、投影光学系の結像性能等を評価するための光センサーを搭載した計測用のステージを設ける。【選択図】  図１
2007192676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルやフォトマスク（以下、第1のマスク）を保持するレチクルステージと、露光光源からの露光光を用いて、該第1のマスク上の転写用パターンを照明する照明光学系と、照明された転写用パターンを移動ステージ(以下、ウエハステージ)上に配置され、感光剤を塗布された半導体ウエハやガラスプレート（以下、ウエハ）上に転写露光転写する投影光学系と、を有する投影露光装置において、
前記ウエハステージと異なり、該投影光学系の光学性能を測定するために用いられる計測用ステージを有することを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の投影露光装置において、該計測用ステージには、光センサーが構成されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】
請求項２記載の投影露光装置において、該光センサーが、該計測用ステージとは別に駆動可能であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項４】
請求項２及び３記載の投影露光装置において、該光センサーが、フォトダイオードであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】
請求項２及び３記載の投影露光装置において、該光センサーが、ＣＣＤのように1次元方向、または2次元方向に画素構造を有するセンサーであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】
請求項２及び３記載の投影露光装置において、同一または異なる種類の複数の光センサーが構成されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項７】
請求項２から６記載の投影露光装置において、該計測用のステージ上に、該投影光学系と該光センサーとの間に、計測用光学系が構成されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
請求項７記載の投影露光装置において、該計測用光学系の全て、または一部が、該計測用ステージとは独立して駆動可能であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項９】
請求項２から８記載の投影露光装置において、該計測用ステージの周辺の空間と、該計測用ステージに構成した光センサー周辺の空間とが、空間的に分離されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１０】
請求項９記載の投影露光装置において、該光センサー周辺の空間が、温調されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１１】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて、投影光学系の波面収差を測定することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１２】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて、該投影光学系の空中像を計測することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１３】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて、像シフトを計測することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１４】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて、該投影光学系のベストフォーカスや像面湾曲を計測することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１５】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて、該投影光学系の瞳透過率分布を計測することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１６】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、レチクルを照明系を用いて照明し、そこから発生する回折光を、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて受光し、投影光学系系の回折光分布を計測することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１７】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて、有効光源分布を計測することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１８】
請求項１から１０記載の投影露光装置において、該計測用ステージに構成した光センサーを用いて、照度及び照度ムラを計測することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１９】
請求項１から１８記載の投影露光装置において、該ウエハステージは、レーザー干渉計を用いて制御されており、該レーザー干渉計でウエハステージを制御した状態のまま、該計測用ステージを計測位置に移動することが可能であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２０】
請求項１から１９記載の投影露光装置において、該ウエハステージと該計測用ステージが、それぞれ異なるレーザー干渉計で制御されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の投影露光装置において、該ウエハステージの制御を行うレーザー干渉計は、該ウエハステージ外に設けられており、一方、該計測ステージの制御を行う別のレーザー干渉計は、該計測ステージ上に設けられていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２２】
請求項１から１９の投影露光装置において、該ウエハステージと該計測ステージとは、少なくとも制御軸の一部が、同一の干渉計を用いて制御されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２３】
請求項１から２２記載の投影露光装置において、該ウエハステージと該計測ステージは、機械的に接合したり、分離したりすることが可能であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２４】
請求項１から２３記載の投影露光装置において、該ウエハステージが複数あることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２５】
請求項１から２４記載の投影露光装置において、該計測用ステージが複数あることを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レチクル上に描画されたパターンを投影光学系によってウエハに焼付ける露光装置に関し、特に投影光学系の収差などの光学性能を測定する露光装置に関して好適なものである。
【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レチクルやフォトマスク等（以下、レチクルと総称する）に形成された回路パターン等を感光剤が塗布された半導体ウエハ等に転写する投影型露光装置が使用されている。この種の露光装置では、レチクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウエハ上に転写することが要求されており、この要求に応えるためには、結像性能のよい、収差を抑えた投影光学系を用いることが重要である。特に、近年、半導体デバイスの一層の微細化要求により、光学系の通常の結像性能を超えるパターンを転写する場合が、多くなってきており、この結果、転写するパターンは、光学系の収差により敏感になってきている。このため、投影光学系に許容される残存収差量としては、ｒｍｓで10ｍλ以下、最近は、数ｍλに抑える必要が生じている。
【０００３】
こうした状況の中、投影光学系単体で収差を保証しても、ｍλといった微小な量は、経時的に変化してしまう可能性がある。そこで、露光装置に投影光学系を搭載した状態、すなわち実際に露光に使用する状態で、投影光学系の結像性能、中でも波面収差を計測したいとの要求が強くある。
【０００４】
従来より、投影光学系の結像性能、収差の計測方法として、投影光学系単体での製造調整時には、フィゾー型やトワイマン−グリーン型などの干渉計を用いて投影光学系の波面収差を測定する方法がある。また、投影光学系を介して形成されたレチクルやマスクのパターンの空中像を観察して、その空中像から投影光学系の結像性能を算出する方法もある。また、ウエハ上に塗布されたレジスト上に5本以上のラインアンドスペースマークを投影露光し、現像した後に残存したレジスト像の線幅や形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定し、両端の２つの線幅差や形状の非対称性から結像性能、特にコマ収差を計測する方法がある。また、近年では、小さな線幅パターンをレジスト上に投影露光し、続いて大きな線幅パターンを小さなパターンの上に多重露光し、現像後に残ったレジスト像から、それぞれのパターンの相対的なズレを、重ね合わせ検査装置等を用いて、測定する方法も知られている（特開平11-237310等）。
【０００５】
ところが、焼き付けたレジスト像をSEMで観察する方法は、本体上に投影光学系を搭載した状態での結像性能、収差を求めることが可能であるが、レジスト像の評価を行うために、現像やSEM測定といった過程が必要で、非常に多くの時間と手間を有するという問題がある。また、収差の計測精度も数ｍλ程度であり、投影光学系の残存収差が数ｍλであることを鑑みると、精度面においても問題がある。
【０００６】
一方、フィゾー型やトワイマングリーン型干渉計を用いる方法では、波面収差測定装置の構成が大がかりであるため、非常に大きなスペースが必要になることや、波面収差測定装置の光学的な構成が半導体露光装置の光学的な構成と大きく異なることなどから、このタイプの干渉計を露光装置に組み込むことは、現状では非常に困難である。
【０００７】
そこで、点回折干渉計（Point Diffraction Interferometer、以下ではＰＤＩと称す）や線回折干渉計（Line Diffraction Interferometer、以下ではＬＤＩと称す）といった構成の比較的簡易な干渉計を露光装置上に構成することが考えられる。ＬＤＩの計測原理を図１２を用いて説明する。被検光学系33の物体面側に、2本の平行なスリット（スリットA、スリットB）を近接して配置し、そのうちの少なくとも1本、ここではスリットAのスリットの短辺の幅を被検光学系33の物体面側の解像力以下、望ましくは、被検光学系の物体面側の開口数をｎａとし、波長をλとしたとき、スリット幅ｄをｄ≦0.61×λ／ｎａとなるような線幅とする。スリットＡ及びＢを照明すると、スリットＡから射出される光は、スリットの短辺方向に関して、無収差な波面となる。一方、スリットＢは、スリットＡと同じ線幅のスリットとしてもよいし、それよりも広い線幅のスリットとしてもよい。スリットＡよりも広い線幅の場合には、照明光学系8の収差の影響を含んだ波面の光が、スリットＢより射出される。また、２つのスリットの間隔は、投影光学系7の収差が同一とみなせる、いわゆるアイソプラナティック領域より狭くなるように近接して配置するようにする。スリットＡ及びＢから射出された光は、被検光学系33を通ることで、それらの光の波面は被検光学系の収差の影響を受け、被検光学系の像面にスリットＡ及びＢの像が形成される。スリットＡの像の位置に、スリットＣを、スリットＢの像の位置にスリットＤを配置する。ここで、スリットＤの短辺の幅を被検光学系33の像面側の解像力以下、望ましくは、被検光学系の像面側の開口数をＮＡとし、波長をλとしたとき、スリット幅ＤをＤ≦0.61×λ／ＮＡとなるような線幅とする。スリットＤ上に結像した光は、被検光学系33の収差の影響とスリットＢの線幅によっては照明光学系8の収差の影響を受けた波面の光となっているが、スリットＤを通ることによりスリットの短辺方向に関して、無収差な波面が射出される。一方、スリットＣの線幅を被検光学系33の解像力よりも充分大きく、望ましくはスリットＤの10〜100倍程度にする。スリットＣ上に結像した光は、スリットの短辺方向に関して、投影光学系の収差を影響のみを受けた波面の光となっているが、スリットＣの線幅は充分広いので、投影光学系の収差の影響のみを受けた波面の光が、そのまま射出される。スリットＣからの光（投影光学系の収差の影響あり）とスリットＤからの光（スリット短辺方向に無収差）とを干渉させる。この干渉縞をＣＣＤなどの光電変換素子（以下、光センサー）31で捉えることで、スリットの短辺方向に関する被検光学系の波面収差を計測することができる。スリットＡ〜Ｄの方向と直交する方向のスリットを用いることで、前記とは直交する方向の投影光学系の波面収差を計測することが可能である。
【０００８】
また、スリットの代わりにピンホールを用い、このピンホールの径を上記スリットの短辺の幅と同様なものとすることにより、全ての方位の波面収差を計測することも可能である。これが、ＰＤＩである。このように、ＬＤＩ、ＰＤＩとも比較的簡便な構成で、被検光学系の波面収差を計測することが可能である。
【０００９】
また、投影光学系の像面近傍にスリットやピンホールの代わりに、回折格子を配置することでも干渉計を構成することが可能である。例えば、図13に示したように被検光学系である投影光学系の物体面に回折限界よりも小さいピンホールを配置し、そこから無収差の光束を投影光学系に入射させる。投影光学系から射出した光を像面近傍に配置した回折格子などを用いて、例えば、2つ以上の光束に分離させCCDに入射させる。CCD上にはこれらの2光束による干渉縞が生成されるが、これは同一の波面を横方向にシアさせることによって生じる干渉縞であり、ラテラルシアリング干渉計と呼ぶ干渉計の方式である。この干渉縞で生成される干渉縞は、１つの波面をある方向にシアさせて生じた２つの波面の差分となっている。これをシア方向に積分することで波面収差を算出することが可能となる。なお、ＬＤＩやＰＤＩ、シアリング干渉計の構成は、ここで説明した形態以外にも種々考えられる。
【特許文献１】特開平１１−２３７３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のようなＰＤＩやＬＤＩ、シアリング干渉計といった方式を用いることで、比較的簡便な構成で、露光装置本体上に干渉計を構成することが可能である。より具体的には、物体面側のスリットやピンホールをレチクル上に配置し、ウエハステージ上の像面またはその近傍に設けた基板上に、スリットやピンホールあるいは回折格子等を構成し、その基板の裏面側にＣＣＤなどの撮像素子を構成することで干渉計を構成することが可能である。
【００１１】
しかしながら、次のような問題がある。まずは、ＣＣＤをウエハステージに構成することに伴う、ステージ重量の増加である。ウエハステージは、極めて高速に駆動可能なものであり、重量の増加は、ステージの駆動性能、静止性能への影響が大きい。次に、ＣＣＤなどの撮像素子は、発熱が大きいため、熱によるステージ自体の変形といった問題がある。特に、ＥＵＶ光を露光光に用いた露光装置では、ステージの周辺の空間が真空となるため、この熱の問題が顕著になる。また、ＥＵＶ光に感度のあるＣＣＤは、背面照射型になるなど大型化するため、重量の問題もより顕著となる。
【００１２】
また、空中像を観察する方法では、空中像を観察するために、ウエハステージの内部に空中像観察光学系を搭載する必要があり、この場合も重量の面で非常に不利になる。また、ウエハステージの内部は、非常に限られた空間であり、ウエハステージの内部に搭載される観察光学系も非常に小型化する必要がある。その一方、投影光学系の結像性能、収差を計測するという機能上、観察光学系の収差は極めて小さくする必要があるため、小型化することは、非常に困難であるという相反する問題もある。
【００１３】
また、干渉計を用いた方式でも基板とＣＣＤとの間に光学系を配置してＣＣＤ面が投影光学系の瞳面と共役にすることで、計測精度の向上などを図ることが可能であるが、この場合も光学系によるウエハステージの重量増といった問題がある。
【００１４】
さらに、干渉計や空中像観察系、像面照度などの計測系といった、複数の計測系を構成した場合には、より重量や熱の問題が大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明により投影露光装置は、露光に用いるウエハステージとは異なる計測用のステージを用意し、計測用のステージに計測用光学系やＣＣＤなどの光センサーを構成したことを特徴とする。このように計測専用のステージを用意することで、露光に用いるウエハステージには、ＣＣＤなどの光センサーを配置する必要がないので、重量が増加したり、熱の発生といった問題を生ずることなく、投影光学系の光学性能を計測することが可能となる。また、投影光学系と光センサーとの間に光学系を配置する場合にも、露光用のウエハステージに重量物を搭載する必要がないため、露光への影響を配慮することなく計測に最適な光学系を配置することが可能となる。さらに、計測専用のステージとすることで光センサーや光学系の配置を優先してステージを設計することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
これまで説明してきたように、半導体露光装置において、露光用のウエハステージとは別に、投影光学系の光学性能を計測するための専用ステージを設けることで、露光のパフォーマンスを落とさずに、投影光学系の光学性能を計測することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施例１）
本発明の第1の実施例を図１を用いて説明する。図１１に示したＬＤＩを搭載した従来の露光装置との違いは、計測用のステージ15を設け、計測用ステージ15上に、ウエハ側基板6とＣＣＤ24を構成したことである。
【００１８】
レチクル１のパターン面に、2本の平行なスリット（スリットA、スリットB）を近接して配置し、そのうちの少なくとも1本、ここではスリットAのスリットの短辺の幅を投影光学系7のレチクル側の解像力以下、望ましくは、投影光学系のレチクル側の開口数をｎａとし、波長をλとしたとき、スリット幅ｄをｄ≦0.61×λ／ｎａとなるような線幅とする。スリットＡ及びＢを照明光学系8を用いて照明すると、スリットＡから射出される光は、スリットの短辺方向に関して、無収差な波面となる。一方、スリットＢは、スリットＡと同じ線幅のスリットとしてもよいし、それよりも広い線幅のスリットとしてもよい。スリットＡよりも広い線幅の場合には、照明光学系8の収差の影響を含んだ波面の光が、スリットＢより射出される。また、２つのスリットの間隔は、投影光学系7の収差が同一とみなせる、いわゆるアイソプラナティック領域より狭くなるように近接して配置するようにする。スリットＡ及びＢから射出された光は、投影光学系7を通ることで、それらの光の波面は投影光学系7の収差の影響を受け、投影光学系の像面にスリットＡ及びＢの像が形成される。スリットＡの像の位置に、ウエハ側基板6上に設けたスリットＣを、スリットＢの像の位置にスリットＤを配置する。ここで、スリットＤの短辺の幅を投影光学系7のウエハ側の解像力以下、望ましくは、投影光学系のウエハ側の開口数をＮＡとし、波長をλとしたとき、スリット幅ＤをＤ≦0.61×λ／ＮＡとなるような線幅とする。スリットＤ上に結像した光は、投影光学系7の収差の影響とスリットＢの線幅によっては照明光学系8の収差の影響を受けた波面の光となっているが、スリットＤを通ることによりスリットの短辺方向に関して、無収差な波面が射出される。一方、スリットＣの線幅を投影光学系7の解像力よりも充分大きく、望ましくはスリットＤの10〜100倍程度にする。スリットＣ上に結像した光は、スリットの短辺方向に関して、投影光学系7の収差を影響のみを受けた波面の光となっているが、スリットＣの線幅は充分広いので、投影光学系7の収差の影響のみを受けた波面の光が、そのまま射出される。スリットＣからの光（投影光学系の収差の影響あり）とスリットＤからの光（スリット短辺方向に無収差）とを干渉させる。この干渉縞をウエハ側基板6の下方に配置したＣＣＤ24で捉えることで、スリットの短辺方向に関する投影光学系7の波面収差を計測することができる。スリットＡ〜Ｄの方向と直交する方向のスリットを用いることで、前記とは直交する方向の投影光学系7の波面収差を計測することが可能である。
【００１９】
また、スリットの代わりにピンホールを用い、このピンホールの径を上記スリットの短辺の幅と同様なものとすることにより、全ての方位の波面収差を計測することも可能である。これが、ＰＤＩである。このように、計測用のステージ上に、ウエハ側基板とＣＣＤを設け、ウエハ側基板とレチクルにスリットやピンホールを設けることで、ＬＤＩ、ＰＤＩにより投影光学系の波面収差を計測することが可能となる。
【００２０】
以上のように、計測用のステージを設けることで、露光用のウエハステージ5には計測用のＣＣＤ24やウエハ基板6などの重量物を構成する必要がないため、露光用のウエハステージ5の性能には何ら影響を及ぼすことなく、投影光学系7の波面収差を計測することができる。また、露光に使用するウエハステージと計測用のステージが異なるため、ＣＣＤからの発熱も露光性能に影響を及ぼすことがない。
【００２１】
なお、本実施例中で干渉計の方式として、ＬＤＩやＰＤＩを用いて説明したが、ウエハ側にセンサーや光学部品を設けて投影光学系の光学性能、波面収差を計測する全ての方式において、本発明は有効である。
【００２２】
（実施例２）
本発明の第2の実施例を図面を用いて説明する。本実施例では、図2に示したように計測用ステージに設けたＣＣＤと基板との間に瞳結像光学系34を構成していることを特徴とする。瞳結像光学系34は、ＣＣＤ24の受光面と投影光学系7の瞳面とが共役となるような光学系である。実施例１では、ＣＣＤ上に形成される干渉縞は、大きさの異なる２つのピンホールや2本のスリットから射出した２つの球面波による干渉縞を平面であるＣＣＤ24で受光して得られたものであるため、投影光学系7の波面収差を算出するためには、瞳面での干渉縞に計算により変換する必要がある。この変換による誤差が波面収差の算出誤差となり、波面収差の計測精度の低下を引き起こす。また、変換処理の時間も必要なため、計測から収差の算出まで時間がかかるという問題もある。また、図１に示したようにＮＡの大きな光は、ＣＣＤに対して大きな入射角を有するため、ＣＣＤ感度の角度特性により、ＮＡの小さい光軸付近の受光感度に比べ、ＮＡの大きな光の受光感度が低くなるため、得られた干渉縞は、２つの光束の干渉による干渉縞自体の強度分布に加え、ＣＣＤの角度特性に伴う強度分布が重なったものとなり、精度低下を引き起こす。
【００２３】
一方、本実施例では、ＣＣＤ24の受光面と投影光学系7の瞳面とが共役となるような瞳結像光学系34を配置したことにより、前記変換に伴う誤差の発生や時間の問題を無くすことが可能となる。また、ＣＣＤ24への入射角はＮＡによらず平行光となるため、ＣＣＤの角度特性の問題も無くすことが可能となる。このような瞳結像光学系は、投影光学系と同等のＮＡ以上とすることが必要であり、さらに投影光学系と同等の低収差の光学系とする必要がある。このため、どうしても大きく重い光学系となってしまう。本実施例では、実施例1と同様、計測用のステージを露光用のステージとは別に設けることで、露光用のステージには何ら影響を及ぼすことなく、このような重量があり大きな瞳結像光学系を用いて、投影光学系の波面収差を精度よく検出することが可能となる。
【００２４】
（実施例３）
本発明の第3の実施例を図面を用いて説明する。本実施例では、ウエハ側基板上にピンホールを構成し、照明光学系の有効光源の分布や、実際の露光時に投影光学系内に発生する回折光の分布を計測可能にしたことを特徴とする。以下に回折光分布の計測について、図３を用いて説明する。回折光分布を計測するための照明条件で、回折光分布を計測したいレチクル1を照明する。レチクル1からは回折光35が発生し、投影光学系7を介し、ウエハ側基板6上にレチクルの像が形成される。ウエハ側基板6上にφ数10μm〜数100μｍ程度のピンホールを形成し、ピンホールを透過した光をＣＣＤ24で受光する。ピンホールを透過した光は、レチクル1で発生し、投影光学系7を通った回折光35と同様の角度分布でＣＣＤ24に入射するので、投影光学系7の瞳面上での回折光35の分布を計測することが可能となる。投影光学系7の瞳面上での回折光分布を計測することで、露光に伴う投影光学系の結像性能の変化を精度よく予測することが可能となる。
【００２５】
また、レチクル側もピンホールパターンとすることで、照明光学系の有効光源の分布を投影光学系を介して計測することも可能である。
【００２６】
また、実施例2と同様、図2で示したようにウエハ側基板6上のピンホールとＣＣＤ24との間に瞳結像光学系34を設けてもよい。また、１つのウエハ側基板上に、ＬＤＩやＰＤＩなどの収差計測用のパターンと回折光分布や有効光源を計測するためのピンホールパターンを形成してもよい。これらの用途の異なるパターンを予備も含めて、複数個用意してもよい。また、複数のパターンを構成した場合、それぞれのパターンの計測に最適なように、ＣＣＤの位置を変えられるようにしてもよい。パターンとＣＣＤとの間に光学系を構成した場合には、それぞれのパターンにとって最適な位置に光学系を動かせるようにしてもよい。
【００２７】
以上のように、ＣＣＤや光学系を動かせるような機構も、露光用のステージにＣＣＤや光学系を構成した場合には、重量増や発熱の面から露光への影響が出るが、露光用とは異なる計測用のステージを用いることで、露光への影響を抑えて実現することが可能となる。
【００２８】
（実施例４）
本発明の第4の実施例を図面を用いて説明する。半導体露光装置のステージは、レーザー干渉計（測長器）を用いて、その位置がnm以下の精度で制御されている。計測用のステージもレーザー干渉計を用いて制御をする必要があるが、計測ステージ用に新たな干渉計を構成するとコスト面から不利である。そこで、本実施例では、露光用のウエハステージと計測用のステージとをメカ的に接合、分離可能としたことである。通常の露光時には、図４(a)に示したように露光用のウエハステージ5は単独でＸＹそれぞれのレーザー干渉計16に制御され、投影光学系7の露光領域近傍を動く。一方、計測ステージ15は、ウエハステージ5と干渉しない待機位置に配置される。次に、図４(b)に示したように、計測ステージ15を用いて投影光学系7の光学性能等を計測する場合には、ウエハステージ5が計測ステージ15の待機位置近傍まで動き、ウエハステージ7と計測ステージ15とをメカ的に接合する。この結果、ウエハステージ7と計測ステージ15とが接合されたまま、ＸＹのレーザー干渉計16を用いて、ウエハステージ7と計測ステージ15との位置を制御することが可能となる。続いて、投影光学系7の露光領域の所望の位置に計測ステージ15を移動することで投影光学系7の光学性能を計測することが可能となる。計測後は、計測ステージ15の待機位置まで移動後、ウエハステージ7と計測ステージ15とを分離する。このような構成とすることで、新たなレーザー干渉計16を構成することなく、計測ステージ15の制御が可能となる。ウエハステージ7と計測ステージ15とを接合することで、ステージの重量が大幅に増加するが、計測時は露光時に比べ、ステージの動きは低速であったり、計測中は静止していればよいので、問題とはならない。また、露光の際には、計測ステージは分離しているので、従来となんら変わらない仕様で露光ステージを制御することが可能である。
【００２９】
（実施例５）
本発明の第5の実施例を図５を用いて説明する。本実施例では、計測ステージ15上にレーザー干渉計16を構成している。計測ステージ15の中心からＸ方向、Ｙ方向それぞれにレーザー光を射出し、ステージ外に配置したバーミラー17で反射させて計測ステージ15を制御させる。また、計測ステージ15の中心に波面計測用のパターンを配置する。このように配置することで、計測用ステージ15に搭載したレーザー干渉計16の制御中心が常時計測位置となるため、制御誤差などの発生を抑えることが容易になる。また、計測用ステージ15を高精度に制御する必要があるのは、投影光学系の露光エリアとの最大でも50mm角程度と、ウエハ全面（φ300mm）に比較すると狭い領域であり、計測ステージ15上のレーザー干渉計16は、露光エリア内のみを高精度に測定できるように、ステージ外に設けたバーミラー17のうねりなどの補正は、露光エリアの計測に必要な領域のみを行えばよいので、ウエハ全面での補正を実施する場合に比較して、ステージの制御の高精度化が容易にできる。また、図6に示したように、露光用のウエハステージ5を固定しておくことで、ウエハステージのバーミラーを計測用ステージ15のバーミラーとして利用することも可能である。
【００３０】
（実施例６）
（ツインステージ＋計測ステージ）
本発明の第6の実施例を図7、図１０を用いて説明する。本実施例では、露光用のステージが２つあることを特徴としている。本実施例で示す露光装置では、アライメントやフォーカスの計測を行う計測ステーション41とウエハへ露光を行う露光ステーション42を有し、２つのステーション間を２つのウエハステージ5が行き来することで、位置合わせと露光とを同時に実施することが可能となる。図７は、位置合わせと露光とを同時に実施しているときの２つのステージの位置関係を模式的に表したものである。本実施例では、露光用の２つのウエハステージに追加して、計測用の専用のステージ15を設けたことを特徴とする。計測ステージ15を設けることで、図１０に示したように２つの露光用ウエハステージ5が計測ステーション41と露光ステーション42との間で、行き交う（位置が切り替わる）間の時間を利用して、計測ステージ15を投影光学系（不図示）下に送り込み、投影光学系の光学性能を測定することが可能となるため、ウエハの露光毎に投影光学系の光学特性の計測を実施してもスループットが低下しない。一方、投影光学系の光学性能は露光により変化することが知られているが、従来はウエハの露光ごとに光学性能の計測を実施するとスループットが低下するため、露光による光学性能の変化はあらかじめ計測を実施した予測値をもとに補正をしていたため、実際の光学性能と予測性能との間に乖離が起こることも少なくなかった。本実施例のように、２つの露光用のウエハステージ5を設け、アライメント（計測）と露光を平行で実施し、さらに２つのウエハステージ5が計測ステーション41と露光ステーション42で切り替わる時間を利用して、計測用の専用ステージ15を用いて投影光学系の光学性能を計測することにより、ウエハの露光ごとに投影光学系の光学性能を高精度に計測することが可能となる。この計測結果を用いて、ウエハの露光毎に投影光学系の光学性能を補正することで常に一定の光学性能でウエハに対する露光を実施することが可能となる。
【００３１】
（実施例７）
本発明の第7の実施例を図8を用いて説明する。本実施例の露光装置は、EUV光を露光光に用いているため、基本的に全ての光学系が真空中に配置されている。一方、光学性能を計測するためのCCDは、背面照射型となり、大型化及び重量増となる。さらに、前記のようにＥＵＶでは真空中での露光となるため、ＣＣＤからの発熱を気体中に放熱することができない。このため、大掛かりなＣＣＤからの発熱対策を考慮する必要があり、ＣＣＤを熱的に隔離したり、液冷をしたりする必要がある。そこで、本実施例では、図８に示したようにEUV用の背面照射型ＣＣＤ24の受光面25までは真空に、それ以降のケーブル26や制御部27は気体中や液体中で使用できるような専用チャンバー28を設け、そのチャンバー28を計測用ステージ15に搭載したことを特徴とする。背面照射型ＣＣＤ自体が通常のＣＣＤよりも大きくなることに加え、専用チャンバーを容易することで大幅な重量増、容積増となるが、露光用のステージとは別に計測用のステージを設けているので、このような重量増、容積増にも対応することが可能となる。
【００３２】
なお、以上の実施例1から7では、光センサーとしてＣＣＤを用いているが、フォトダイオードなど別の光センサーを用いてもよい。また、計測対象としては、波面収差や有効光源などを示したが、投影光学系により結像する空中像を計測してもよい。例えば、図9に示したように、フォトダイオード上にスリットやエッジなどのパターンを用意して、そのパターンをスキャンすることで、簡便に強度分布を計測することができる。また、各実施例では投影光学系の光学性能の計測には、露光光と同じ波長の光を用いているが、非露光波長の光を用いることも可能である。特に、ＥＵＶ光を用いた露光装置では、投影光学系が反射光学系であるため、色収差が存在しないため、極めて有効である。このように、本発明は上述の実施の形態に限定されず、複数の実施例を組み合わせて使用するなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第1の実施例を説明する図
【図２】本発明の第2の実施例を説明する図
【図３】本発明の第3の実施例を説明する図
【図４】本発明の第4の実施例を説明する図
【図５】本発明の第５の実施例を説明する図
【図６】本発明の第5の実施例を説明する図
【図７】本発明の第６の実施例を説明する図
【図８】本発明の第７の実施例を説明する図
【図９】空中像の計測を説明する図
【図１０】本発明の第６の実施例を説明する図
【図１１】従来の計測を説明する図
【図１２】ＬＤＩ、ＰＤＩの測定原理を説明する図
【図１３】シアリング干渉計を説明する図
【符号の説明】
【００３４】
１  レチクル
２  レチクルステージ
３  レチクル側基準板
４  ウエハ
５  ウエハステージ
６  ウエハ側基板
７  投影光学系
８  照明光学系
１５  計測用ステージ
１６  レーザー干渉計
１７  バーミラー
２１  ミラー
２４  ＣＣＤ（光センサー）
２５  センサー受光面
２６  ケーブル
２７  制御部
２８  チャンバー
２９  フォトダイオード
３０  空中像計測用パターン
３４  瞳結像光学系
３５  回折光
４１  計測ステーション
４２  露光ステーション
４８  理想波面
４９  収差の影響のある波面
【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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