(57)【要約】【課題】  投影光学系に生じるフレアの計測の高精度化及び高速化を図る。【解決手段】  投影光学系の物体面側に配置された遮光パターンからの光を、該投影光学系及び開口パターンＳＬＴＹを介した光を検出して、該投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、開口パターンＳＬＴＹを含むように設定された第１領域ＦＡ、及び該第１領域ＦＡの周囲に設定され、前記光に対する光学濃度が該第１領域ＦＡよりも高く設定された第２領域ＳＡを有する開口基板１１０と、投影光学系及び開口基板１１０を介した光の光強度分布を検出する検出装置１３０と、検出装置１３０により検出される光強度分布から投影光学系のフレアに関する情報を算出する制御装置とを備えて構成される。【選択図】  図３
2007173689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系の物体面側に配置された遮光パターンからの光を、該投影光学系及び開口パターンを介して検出して、該投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、
前記開口パターンを含むように設定された第１領域、及び該第１領域の周囲に設定され、前記光に対する光学濃度が該第１領域よりも高く設定された第２領域を有する開口基板と、
前記投影光学系及び前記開口基板を介した光の光強度分布を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出される光強度分布から前記投影光学系のフレアに関する情報を算出する制御装置と
を備えることを特徴とする光学特性計測装置。
【請求項２】
前記第２領域の光学濃度は、８以上に設定されることを特徴とする請求項１に記載の光学特性計測装置。
【請求項３】
前記第１領域の光学濃度は、４以上に設定されることを特徴とする請求項２に記載の光学特性計測装置。
【請求項４】
前記第２領域は、少なくとも表面層が、金属酸化物又は貴金属を含む抗酸化膜からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光学特性計測装置。
【請求項５】
前記遮光パターンの前記投影光学系を介した投影像の領域よりも前記第１領域が小さく設定されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光学特性計測装置。
【請求項６】
マスクのパターンの投影光学系を介した像を物体上に露光転写する露光装置であって、
請求項１〜５の何れか一項に記載の光学特性計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置を用いて露光パターンを感光性基板に露光する工程と、
前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程とを含む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、投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置、該光学特性計測装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等の電子デバイスの微細パターンの形成に際しては、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して形成したマスク又はレチクルのパターンを、投影光学系を介して縮小投影して、感光性材料が塗布されたウエハ又はカラスプレート等の感光性基板に露光転写する投影露光装置が用いられている。投影露光装置は、電子デバイスの高集積化に伴う回路パターンの微細化に対応するために、その露光波長は短波長側にシフトしてきた。露光装置の光源としては、従来のＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が主流となってきており、更に短波長のＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）も使用されるようになってきた。
【０００３】
このような露光装置においては、投影光学系のディストーション等の収差を計測して、投影光学系を最適な状態とするために、空間像計測装置（ＡＩＳ）が設けられる場合がある。空間像計測装置は、レチクルに形成された所定の遮光パターンに照明光を照射し、基板を載置して移動する基板ステージ上に設けられた所定の開口パターンを有する開口基板を、投影光学系の光軸に垂直な面内で移動しつつ、該投影光学系及び該開口パターンを介した光を検出して、検出した光の強度分布に基づいて、該投影光学系の収差等の光学特性を計測する装置である。なお、空間像計測装置は、該開口パターンが配置された面のＺ軸方向（投影光学系の光軸に沿う方向）の位置情報をも計測することができる。
【０００４】
開口基板は、リソグラフィ技術により、ガラス等の透明基板上に、開口パターン部分を除いて遮光膜を形成して構成されている。開口パターンとしては、細長いスリット状に形成されたものが用いられており、近時の露光装置の高解像度化等に伴って、そのスリット幅は細くなる傾向にある。このため、該遮光膜の膜厚が該スリット幅との関係で制限され、その光学濃度を十分に確保することができなくなりつつある。但し、空間像計測装置で収差計測を行う場合には、レチクルを照明する照明光学系内に設けられるレチクルブラインド（照明視野絞り）を計測対象のパターンのみを照明するように、極めて小さく絞った状態で行うことができるので、遮光膜の光学濃度を高くしなくとも、実用上それ程問題になることはない。
【０００５】
ところで、投影露光装置では、露光波長の短波長化に伴い、投影光学系を構成する光学部材（レンズ、ミラー等）の表面に残存する研磨残痕や傷、あるいは光学部材の材質の不均一性等に起因して生じるフレアが問題となっており、このような投影光学系のフレアを計測して対策する必要がある。フレアの計測方法としては、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、感光性基板上に計測用のパターンを実際に露光転写し、該基板上のパターンの形状を計測してフレア量を求める、いわゆる焼き付け法が用いられていた。しかし、焼き付け法では、パターンの基板への露光転写（焼き付け）やレジスト現像等の工程が必要であるため、計測に多大な時間を要し、フレア計測が露光装置における一連の処理のスループットを低下させる一因となっている。また、レジストの特性が計測結果に影響するため、高精度な計測ができない場合があった。このため、上述した空間像計測の手法をフレア計測に応用することが検討されている。
【０００６】
しかしながら、空間像計測の手法をフレア計測に応用しようとした場合、計測対象のパターンを含む比較的に広い範囲を照明する必要があるため、これに応じてレチクルブラインドを比較的に広く開いた状態（場合により全開状態）で照明が行われる。このため、収差計測の場合と比較して、開口基板上の比較的に大きな領域に光が照射されることになり、開口基板の遮光膜の光学濃度が上述したように低いと、開口基板を介した光を受光する検出装置に、遮光膜を浸み出した（透過した）光が入射されてしまい、フレア計測の誤差要因になる場合があるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、投影光学系に生じるフレアの計測の高精度化及び高速化を図ることを目的とする。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１８０９５号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、投影光学系の物体面側に配置された遮光パターンからの光を、該投影光学系及び開口パターンを介して検出して、該投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、前記開口パターンを含むように設定された第１領域、及び該第１領域の周囲に設定され、前記光に対する光学濃度が該第１領域よりも高く設定された第２領域を有する開口基板と、前記投影光学系及び前記開口基板を介した光の光強度分布を検出する検出装置と、前記検出装置により検出される光強度分布から前記投影光学系のフレアに関する情報を算出する制御装置とを備える光学特性計測装置が提供される。
【００１０】
本発明では、開口基板上に、開口パターンを含むように第１領域と、該第１領域の周囲の第２領域とを設定しているので、第１領域は開口パターンの大きさとの関係でその光学濃度を設定できるとともに、第２領域は第１領域の大きさとの関係で該第１領域の光学濃度よりも高い十分な光学濃度を確保することが可能である。従って、開口パターンの小型化と第２領域からの光の浸み出しの抑制を両立的に実現することができ、フレア計測の高精度化を図ることができる。また、投影光学系及び開口基板を介した光の光強度分布を検出し、検出された光強度分布からフレアに関する情報を算出するようにしているので、従来の焼き付け法のように、パターンの転写工程や現像工程等が不要なため、フレア計測の高速化、高精度化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、煩雑な作業を伴うことなく、投影光学系に生じるフレアの計測の高精度化及び高速化を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本発明が適用可能な露光装置の全体構成について、図１を参照して概説する。この露光装置は、投影光学系ＰＬに対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上のショット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００１３】
照明光学系ＩＬＳは、光源ＬＳ、オプティカルインテグレータＯＰＩ、照明系開口絞りＩＡＳ、並びに固定ブラインドＦＲＢＬ及び可動ブラインドＭＲＢＬを有するレチクルブラインド機構ＲＢＬ等を備えて構成される。なお、同図では、レンズ系等は省略している。光源ＬＳとしては、ここでは、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）を用いるものとするが、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、その他の光源を用いることができる。光源ＬＳから射出されたレーザ光は、不図示の可変減光器、照度調整ユニット、ビーム整形光学系等（何れも不図示）を経て、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、回折光学素子等）ＯＰＩに入射される。
【００１４】
オプティカルインテグレータＯＰＩの射出面（射出側焦点面）、即ちレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には、転写すべきパターンに応じて照明条件を変更するための照明系開口絞り板ＢＡＬが配置されている。照明系開口絞り板ＢＡＬは、回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り）、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り等を含む複数の開口絞りＩＡＳが周方向に沿って配置されている。照明系開口絞り板ＢＡＬの回転軸は不図示の駆動モータにより回転され、オプティカルインテグレータＯＰＩの射出面に配置する開口絞りを切り換えることができるようになっている。
【００１５】
オプティカルインテグレータＯＰＩから射出されて開口絞り板ＢＡＬの開口絞りＩＡＳの何れかを通過した光は、レチクルＲのパターン面（下面）との共役面又はその近傍に配置された固定ブラインド（固定照明視野絞り）ＦＲＢＬ及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）ＭＲＢＬから構成されるレチクルブラインド機構ＲＢＬに入射され、その断面形状がスキャン方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に伸びるスリット状に整形される。可動ブラインドＭＲＢＬにより、レチクルＲに照射される照明光ＩＬによる照明領域ＩＡを任意に変更設定することができる。なお、照明光学系ＩＬＳ又は投影光学系ＰＬの瞳面上での照明光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）を変更するために、例えば照明光学系ＩＬＳ内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系ＩＬＳの光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源ＬＳとオプティカルインテグレータＯＰＩとの間に配置し、オプティカルインテグレータがフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光の強度分布、オプティカルインテグレータが内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光の入射角度範囲などを可変とするようにしてもよい。
【００１６】
可動ブラインドＭＲＢＬを通過した光は、不図示のコンデンサレンズ系等を経て、照明光ＩＬとして射出され、投影光学系ＰＬの物体面に配置されたレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上に吸着保持されており、レチクルステージＲＳＴ上の一端にはレチクル用干渉計システムＩＦＲからの測長用のレーザビームが照射される移動鏡ＭＲｒが固定されている。レチクルＲの位置決めは、レチクルステージＲＳＴを光軸ＡＸと垂直なＸＹ平面内で並進移動させるとともに、ＸＹ平面内で微小回転させるレチクル駆動装置（不図示）によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に転写する際には、レチクルステージＲＳＴを一定速度で所定のスキャン方向（Ｘ軸方向）に走査する。レチクルステージＲＳＴの上方には、レチクルＲの周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出する一対のアライメント系ＲＡＬがスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。アライメント系ＲＡＬの検出結果は、レチクルＲを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定の精度で位置決めするためなどに使用される。干渉計システムＩＦＲは、移動鏡ＭＲｒにレーザビームを投射し、その反射ビームを受光してレチクルＲの位置変化を計測する。
【００１７】
照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内に形成されたパターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率α（αは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置される基板としてのウエハＷ上のスリット状の露光領域（投影光学系ＰＬに関して照明領域ＩＡと共役な領域）に投影される。なお、投影光学系ＰＬは片側テレセントリックであっても良い。投影光学系ＰＬはレンズ等の複数の光学素子を有し、その光学素子のうちのいくつかは、位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置）及び姿勢（光軸ＡＸに対する角度）が調整可能に構成されており、これらの光学素子の位置又は姿勢を調整することで投影光学系ＰＬの倍率、収差（像面湾曲、歪曲収差等）等の光学特性が調整可能となっている。この結像特性の調整は、制御装置ＣＮＴによる制御の下、結像特性制御装置ＩＣＣによって行われる。
【００１８】
ウエハＷを載置してＸＹ平面に沿って２次元移動するウエハステージＷＳＴ上には、ウエハテーブルＷＴＢが設けられ、ウエハテーブルＷＴＢには、ウエハＷを真空吸着するウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハテーブルＷＴＢは、不図示のオートフォーカス機構（ＡＦ機構）の計測値に基づいて、ウエハホルダＷＨをＺ方向（光軸ＡＸ方向）に微小移動させるとともに微小傾斜させる。ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での移動座標位置とヨーイングによる微小回転量とは、ウエハ用干渉計システムＩＦＷによって計測される。この干渉計システムＩＦＷは、レーザ光源（不図示）からの測長用のレーザビームをウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢに固定された移動鏡ＭＲｗに照射し、その反射光と所定の参照光とを干渉させてウエハステージＷＳＴの座標位置と微小回転量（ヨーイング量）とを計測する。ウエハテーブルＷＴＢ上には、後に詳述する開口基板ＯＢＰを備えた空間像計測装置ＡＩＳが設けられている。
【００１９】
投影光学系ＰＬの側方には、ウエハＷに形成されたウエハマーク（アライメントマーク）の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサＡＬＧが設けられている。アライメントセンサＡＬＧとしては、この実施形態では、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標（センサ内に設けれらた指標板上の指標マーク）の像とを２次元ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等からなる撮像素子（カメラ）で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。アライメントセンサＡＬＧによる計測結果は、露光装置を全体的に制御する制御装置ＣＮＴに供給されるようになっている。
【００２０】
また、ウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢ上には、ＡＦ機構が備えるＡＦセンサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる基準板（不図示）が取り付けられている。基準板の表面には、レチクルＲのマークとともにアライメント系ＲＡＬで検出可能な基準マーク（フィジューシャルマーク）やその他のマークが形成されている。ＡＦセンサは投影光学系ＰＬの像面に対するウエハＷの表面のずれ量を計測するセンサである。ベースライン量とは、ウエハＷ上に投影されるレチクルのパターン像の基準位置（例えば、パターン像の中心）とアライメントセンサＡＬＧの視野中心との距離を示す量である。
【００２１】
次に、ウエハステージＷＳＴ上のウエハテーブルＷＴＢに設けられた空間像計測装置について、図２に示す平面図、及び図３に示す側断面図を参照して説明する。この空間像計測装置ＡＩＳは、ウエハテーブルＷＴＢに取り付けられるセンサ筐体１００に設けられており、センサ筐体１００の突設部の上部開口を閉塞するように設けられた開口基板１１０と、開口基板１１０の下側に設けられた受光光学系１２０と、受光光学系１２０の更に下側に設けられた光電変換素子からなる光センサ１３０とを備えて構成されている。開口基板１１０は、ガラス基板１１１上に第１遮光膜１１２及び第１遮光膜１１２上に第２遮光膜を形成して構成されている。
【００２２】
第１遮光膜１１２には、Ｙ方向に伸びるＸ方向計測用の細長い開口パターンとしてのＸ方向スリットＳＬＴＸが形成されているとともに、Ｘ方向に伸びるＹ方向計測用の細長い開口パターンとしてのスリットＳＬＴＹが形成されている。第２遮光膜１１３には、第１遮光膜１１２に形成されたスリットＳＬＴＸ，ＳＬＴＹをその内側に含むように矩形状の開口部１１３ａが形成されている。ここで、第１遮光膜１１２上の該第２遮光膜１１３の開口部１１３ａに対応する部分を第１領域ＦＡと、第２遮光膜１１３上の開口部１１３ａを除いた部分を第２領域ＳＡと定義する。なお、同図では、第１遮光膜及び第２遮光膜は、図示の都合上、他の部材等と比較して誇張されて厚く表示されているが、実際には数十〜十百ｎｍ程度の薄膜である。スリットＳＬＴＸ，ＳＬＴＹの具体的寸法は、その幅は１００〜１５０ｎｍ、長さは１０〜１５μｍであり、第１領域の具体的寸法としては、５０μｍ×５０μｍである。
【００２３】
光センサ１３０としては、微弱な光を精度良く検出することが可能な光電変換素子（受光素子）、例えば、フォトマルチプレクサ（ＰＭＴ：光電子増倍管）等が用いられる。光センサ１３０からの光電変換信号は、増幅器、サンプルホルダ、Ａ／Ｄコンバータ等を含んで構成される不図示の信号処理装置ＳＰＵ（図１参照）を介して制御装置ＣＮＴに出力される。なお、ここでは、空間像計測装置ＡＩＳは、その全体がウエハステージＷＳＴ上に設けられているものとして説明しているが、実際には、光センサ１３０の発熱による各部への影響等を防止するため、光センサ１３０は、ウエハステージＷＳＴとは別に、固定的に設けられており、空間像計測を行う場合に、レンズや反射ミラー等からなる光路連絡用の光学系を介して接続される。開口基板１１０の表面、即ち第２遮光膜の表面の反射率は、ウエハＷに塗布されるフォトレジストと同程度の反射率に設定されている。
【００２４】
開口基板１１０は、特に限定はされないが、例えば、リフトオフ真空蒸着法を用いて製造することができる。まず、ガラス基板上にスリットＳＬＴＸ，ＳＬＴＹを形成すべき部分に対応する部分をフォトレジスト等でマスクし、第１遮光膜を真空蒸着形成した後に、当該マスクした部分を除去することにより、開口パターンとしてのスリットＳＬＴＸ，ＳＬＴＹを形成する。次いで、第１領域ＦＡに相当する部分をフォトレジスト等でマスクして、第２遮光膜を真空蒸着形成した後に、当該マスクした部分を除去することにより第２領域ＳＡを形成する。
【００２５】
第１領域ＦＡ及び第２領域ＳＡの光学濃度は高いに越したことはないが、開口パターンとしてのスリットＳＬＴＸ，ＳＬＴＹは、幅１００ｎｍ、長さ１０μｍ程度と、非常に微細化されてきているため、遮光膜の膜厚を厚くすると、現状のパターン形成技術では、微細なスリットを十分な精度で形成することができず、スリット幅の微細化に対応することができない。一方、遮光膜の膜厚を薄くすれば、微細なスリットを形成することができるが、後述するように空間像計測の手法を用いてフレア計測を行う場合には、遮光膜の膜厚が薄い、即ち光学濃度が低いと、該遮光膜を透過した光が検出されてしまい、フレア計測の誤差要因となり得る。
【００２６】
ここで、空間像計測の手法で、収差やフォーカス位置を計測する場合には、照明光学系ＩＬＳ内のレチクルブラインド機構ＲＢＬの可動ブラインドＭＲＢＬを、計測対象のパターンを含む狭い領域のみを照明するように、狭く設定することができるので、遮光膜の光学濃度は、比較的に低くても十分な精度で計測することが可能である。これに対し、フレア計測では、デバイス製造時におけるワーキングレチクルのパターンの像のウエハへの露光転写時と同一条件で照明領域を設定することが望ましいため、可動ブラインドＭＲＢＬを大きく開く必要があるので、遮光膜の光学濃度が低いと、遮光膜から浸み出して光センサ１３０に入射されることとなり、フレア計測精度を低下させることになる。
【００２７】
この実施形態では、ガラス基板１１１上にスリットＳＬＴＸ，ＳＬＴＹを形成できる程度の膜厚で第１遮光膜１１２を形成し、スリットＳＬＴＸ，ＳＬＴＹを含むように設定された第１領域ＦＡの周囲に比較的に厚い膜厚で第２遮光膜１１３を形成して第２領域ＳＡとすることにより、微細スリットの要請と、フレア計測精度の低下防止の要請とを両立的に満たすようにしている。一例として、第１領域ＦＡの光学濃度は、ＯＤＦＡ＝４以上、好ましくは６以上に設定され、第２領域ＳＡの光学濃度は、ＯＤＳＡ＝８以上に設定される。なお、光学濃度(OD:Optical Density)とは、ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）で表される半透明物質の不透明の程度のことであり、Ｉ０は入射光の強度、Ｉは透過光の強度である。
【００２８】
第１遮光膜１１２と第２遮光膜１１３の形成材料は、ここでは、両者とも酸化クロムを用いるものとする。酸化クロムは、高い遮光性を有するとともに、経時的に安定した遮光性及び反射性を有しているため、遮光膜の材料として好適である。第１及び第２遮光膜の形成材料として酸化クロムを用いた場合には、第１遮光膜の膜厚は１００ｎｍ程度となり、第２遮光膜の膜厚も１００ｎｍ程度となる。従って、第１領域は第１遮光膜の膜厚１００ｎｍ程度、第２領域は第１遮光膜と第２遮光膜が積層されているのでその膜厚は２００ｎｍ程度となる。
【００２９】
第１遮光膜と第２遮光膜の形成材料としては、プラチナ（Ｐｔ）若しくは金（Ａｕ）等の貴金属、又はクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）若しくはこれらの酸化物、又はタングステン（Ｗ）等を用いることができる。また、第１遮光膜１１２と第２遮光膜１１３の形成材料は、同一でも勿論よいが、異なっていてもよく、上記に例示した材料を組み合わせてもよい。但し、表面の経時的な反射率変動が小さい方が有利であるので、金属酸化物や貴金属、その他の抗酸化膜を用いることが望ましい。クロム、アルミニウム、シリコン等の比較的に酸化され易い材料を用いる場合には、経時的な反射率の変動を抑制するため、その表面を金属酸化物や貴金属、その他の抗酸化膜でコーティングするとよい。また、ここでは、第１遮光膜１１２の上に第２遮光膜１１３を重ねる構成としたが、第１領域ＦＡに相当する部分又はその近傍をも含む部分のみに第１遮光膜１１２を形成し、第２遮光膜１１３を該第１領域ＦＡの周囲に形成するようにしてもよい。この場合、第１領域ＦＡの端部が第２領域ＳＡで重なるように、第２領域ＳＡを第１領域ＦＡよりも高く形成して、すき間を無くすことが望ましい。
【００３０】
次に、空間像計測装置ＡＩＳを用いた、水平方向スリットスキャンによる空間像計測方法について説明する。図４には、空間像計測装置ＡＩＳをを用いて、レチクルＲに形成された計測マークの空間像ＲＭＰが計測されている状態が示されている。計測マーク（ＲＭＰ）は、レチクルＲ上の所定の箇所に、Ｘ方向を長手方向としてＹ方向に所定のピッチで配設されたライン・アンド・スペースパターンである。計測マーク（ＲＭＰ）の計測に際し、制御装置ＣＮＴからの指令に基づき、照明光学系ＩＬＳ内の可動ブラインドＭＲＢＬがレチクルブラインド駆動装置（不図示）により駆動され、照明光ＩＬの照明領域ＩＡが計測マーク（ＲＭＰ）を含む所定の領域に制限される。この状態で、制御装置ＣＮＴにより光源ＬＳの発光が開始され、計測マーク（ＲＭＰ）によって、回折・散乱した光が投影光学系ＰＬを介して、該投影光学系ＰＬの像面に該計測マークの空間像（投影像）ＲＭＰが形成される。このとき、ウエハステージＷＳＴは、図４に示されているように、空間像計測装置ＡＩＳの開口基板１１２のスリット（この場合はＹ計測用のスリットＳＬＴＹ）が計測マークの空間像ＲＭＰの−Ｙ側（又は＋Ｙ側）の近傍に位置されているものとする。
【００３１】
制御装置ＣＮＴの制御の下、不図示のステージ制御装置により、ウエハステージＷＳＴが図４中矢印で示されているように＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に駆動されると、スリットＳＬＴＹが計測マークの空間像ＲＭＰに対してＹ軸方向に走査される。この走査中に、スリットＳＬＴＹを通過する光（照明光ＩＬ）がウエハステージＷＳＴ内の受光光学系１２０を介して光りセンサ１３０で受光され、その光電変換信号が信号処理装置ＳＰＵに送られ、信号処理装置ＳＰＵで所定の信号処理が施がなされた後に、その処理結果としての計測マークＲＭＰの空間像に対応した光強度信号が制御装置ＣＮＴに供給される。なお、この信号処理装置ＳＰＵでは、光源ＬＳからの照明光ＩＬの発光強度のバラツキによる影響を抑えるために、例えば除算処理により企画化した信号を制御装置ＣＮＴに供給するようになっている。
【００３２】
制御装置ＣＮＴでは、走査駆動中に信号処理装置ＳＰＵを介して出力される光センサ１３０からの出力信号と、ステージ制御装置ＳＤＵを介して入力されるウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の位置（Ｙ座標位置）の情報とを、所定のサンプリング間隔で、同時に取り込むことで、投影像（空間像）の強度信号（空間像プロファイル）を取得する。図５に、この空間像計測によって得られる光強度信号（光電変換信号）Ｐの一例が示されている。この光強度信号Ｐに基づいて、例えば、投影光学系ＰＬの収差計測を行う場合には、計測マークの位置及び線幅が求められ、同様にして計測された複数の位置における計測結果とこれらの理想像からの誤差を比較することにより、収差が求められる。Ｘ方向のパターンの計測の場合も同様である。
【００３３】
次に、このような空間像計測装置ＡＩＳを用いた投影光学系のフレアの計測方法について説明する。なお、以下の説明では、スリットＳＬＴＸとＳＬＴＹを区別せず、スリットＳＬＴと表現する。フレアを計測する場合には、フレア計測用パターン（遮光パターン）が形成された専用のレチクルＲを用いる。フレア計測用パターン（遮光パターン）としては、図６に符号ＦＰで示されるフレア計測用パターンの像とスリットＳＬＴ又は第１領域ＦＡとの比較からわかるように、スリットＳＬＴに対して、投影光学系ＰＬの像面において、Ｘ方向、Ｙ方向ともに、十分に大きいものを用いる。これは、例えば、像のエッジ部分に近い領域では、ローカルフレア（像のエッジの外側方向からのフレア）の影響を受けて空間像強度が一定にならないため、フレア計測用パターンの投影像ＦＰの大きさをスリットＳＬＴよりも十分大きくして、このようなローカルフレアの影響を排除するためである。但し、本実施形態では、フレア計測用パターンは、第１領域ＦＡは比較的に光学濃度が小さく設定されており、その影響を小さくするため、投影光学系ＰＬの像面における比較において、第１領域ＦＡよりも大きいものを用いている。一例として、フレア計測用パターンは、像面において、□７０μｍ程度のものを用いることができる。
【００３４】
まず、フレアは照明条件によって変わるので、フレアを計測すべき照明条件を選択して、照明系開口絞り板ＢＡＬを切り換えて、所望の開口絞りＩＡＳを照明光学系ＩＬＳの光軸上に設定する。次に、露光装置が備えるＡＦ装置により、空間像計測装置ＡＩＳの開口基板１１０の表面を投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置（像面）に合わせ込む。ここで、空間像計測装置ＡＩＳは、投影光学系ＰＬのフォーカス位置を検出することも可能なので、空間像計測装置ＡＩＳによりフォーカス位置を計測するようにしてもよい。空間像計測によるベストフォーカス位置の計測は、上述した水平方向スリットスキャンと同様のスキャンを、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置を適宜に変更しつつ、Ｚ軸方向の複数箇所において、光強度信号の計測を行い、コントラストが最も良好（即ち、光強度信号が最大）となるＺ軸方向の位置をベストフォーカス位置として決定するものである。なお、空間像計測によるベストフォーカス位置の計測は、これ以外に、上述した水平方向へのスキャン中にＺ軸方向にもステージを移動させつつ光強度信号を連続的に計測することにより、あるいは水平方向スキャンを行わずにＺ軸方向にのみステージを移動させつつ光強度信号を連続的に計測することによっても行うことができ、この場合には、１回の計測でベストフォーカス位置を検出することができる。
【００３５】
次に、レチクルブラインド機構ＲＢＬの可動ブラインドＭＲＢＬを制御して、照明光ＩＬの照明領域ＩＡがレチクルＲのパターン領域（パターンが形成された領域）の全体とほぼ一致又はこれよりも大きくなるように開口領域幅を拡大する。その後、レチクルステージＲＳＴを移動させ、フレア計測用パターン（ＦＰ）を、投影光学系ＰＬ内の有効領域（照明領域ＩＡに対応する領域）に位置決めするとともに、ウエハステージＷＳＴをフレア計測用パターンの像ＦＰの近傍に位置させる。次いで、ウエハステージＷＳＴを移動して、水平方向スキャンを実施して、フレア計測用パターンの空間像ＦＰを計測する。これにより、光センサ１３０によって、投影光学系ＰＬ及び開口基板１１０のスリットＳＬＴを介した照明光ＩＬが受光され、制御装置ＣＮＴは、例えば、図７に示されているような光強度分布を得る。図７において、横軸は計測方向（スリットＳＬＴの長手方向に直交する方向）に関するスリットＳＬＴの位置を示しており、縦軸は光センサ１３０によって計測される光強度信号である。
【００３６】
次に、制御装置ＣＮＴは、得られた光強度信号に基づいて、下記の（１）式を用いてフレアの指標としてのコントラスト値Ｃを算出する。
【００３７】
Ｃ＝Ｐ／Ｐｍａｘ  …（１）
【００３８】
ここで、Ｐｍａｘは検出された光強度の最大値（基準値）であり、Ｐはフレア量を得たい点の光強度の値である。例えば、図６に示されているように、線幅ｄの部分のフレアの代表的な指標値は、上記（１）式のＰに、検出された光強度の最小値Ｐｍｉｎを代入して、Ｃ＝Ｐｍｉｎ／Ｐｍａｘを算出すればよい。なお、図６に示されているようなフレア計測用パターン（ＦＰ）が、レチクルＲに配列的に複数形成されている場合には、ウエハステージＷＳＴを移動させて、次のフレア計測用パターンの空間像ＦＰを同様に計測し、以後、同様に繰り返すことにより、投影光学系ＰＬの有効領域内の当該複数のフレア計測パターン（ＦＰ）に対応する位置におけるフレアをそれぞれ求めることができる。また、単一のフレア計測用パターン（ＦＰ）がレチクルＲ上に形成されている場合には、レチクルステージＲＳＴを移動して複数点に順次フレア計測用パターン（ＦＰ）を配置することで、露光領域内の複数の計測点でそれぞれフレア計測すればよい。なお、必要であれば、照明系開口絞り板ＢＡＬを回転させて、他の開口絞りＩＡＳを照明光学系ＩＬＳの光路上に設定し、同様な計測を繰り返すことにより、各照明条件に応じた投影光学系ＰＬのフレアを計測することができる。
【００３９】
このようなフレア計測によって得られたコントラスト値Ｃ（又はその換算値）に基づいて、ワーキングレチクル（露光装置で実際の露光処理に用いられるレチクル）の製造におけるパターンの描画時の設計データを補正してパターンを描画し、これを用いてウエハ上に当該パターンの像を露光転写することにより、投影光学系ＰＬのフレアに起因する、転写されるパターンの線幅誤差を小さくすることができる。なお、このようなレチクルパターン描画時の設計データの補正に加えて、又はこれに代えて、例えば、結像特性制御装置ＩＣＣを介して投影光学系ＰＬのレンズエレメントを移動又は光軸ＡＸに対して傾斜させる等により、補正するようにしてもよい。あるいは照明光学系ＩＬＳの一部の光学素子（例えば、オプティカルインテグレータＯＰＩ）の位置を調整する等して、フレアを低減する等の処理を露光処理に先立って行うようにしてもよい。
【００４０】
上述した実施形態によると、従来の焼き付け法とは異なり、ウエハの現像工程等が不要となるため、焼き付け法に比べて短時間でフレア計測を行うことが可能になるとともに、レジストの影響を排除することができるので、高精度なフレア計測が可能となる。また、ガラス基板１１１上に微細なスリットＳＬＴを形成できる程度の膜厚で第１遮光膜１１２を形成し、スリットＳＬＴを含むように設定された第１領域ＦＡの周囲に比較的に厚い膜厚で第２遮光膜１１３を形成して第２領域ＳＡとしたので、微細スリットの要請と、フレア計測精度の低下防止の要請とを両立的に満たすことができる。フレア計測の時間の短縮及び計測精度の向上が図れるので、レチクルのパターンをウエハ等の基板上に高精度且つ高解像度で露光転写できるようになり、高性能、高品質、高信頼なマイクロデバイスを製造することができるようになる。
【００４１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上記実施形態においては、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合について説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置、液浸型の露光装置等に適用することも可能である。また、投影光学系ＰＬは縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでもよいし、さらには屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよい。また、光源ＬＳは上述したものの他、ＹＡＧレーザや半導体レーザなどの高調波発生装置、ＥＵＶ光、硬Ｘ線、及び電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を射出する光源であってもよい。また、半導体素子、液晶表示素子のみならず、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップ等の製造にも用いられる露光装置、並びにレチクル又はマスクを製造するための露光装置にも本発明を適用できる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
【００４２】
次に、本発明の実施形態に係る露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図８は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ１０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ１０３において、上述した実施形態に係る露光装置を用いて、レチクル（マスク）Ｒ上のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して、その１ロットのウエハＷ上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、照明光学系ＩＬＳを用いてレチクルＲが照明され、投影光学系ＰＬを用いてレチクルＲ上のパターンの像がウエハＷ上に投影され露光転写される。従って、ＡｒＦエキシマレーザ光源からの露光光を用いてレチクルＲの像をウエハＷ上に形成する場合に、レチクルＲの像を、ウエハＷ上に精密に形成することができる。
【００４３】
その後、ステップＳ１０４において、その１ロットのウエハＷ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ１０５において、その１ロットのウエハＷ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハＷ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００４４】
また、本発明の実施形態に係る露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図９のフローチャートを参照して、この場合の製造方法について説明する。図９のパターン形成工程Ｓ２０１では、この実施形態の露光装置を用いてレチクル（マスク）Ｒのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。即ち、照明光学系ＩＬＳを用いてレチクルＲが照明され、投影光学系ＰＬを用いてレチクルＲ上のパターンの像が感光性基板Ｗ上に投影され露光転写される。従って、ＡｒＦエキシマレーザ光源ＬＳからの露光光ＩＬを用いてレチクルＲの像を感光性基板Ｗ上に形成する場合に、レチクルＲの像を、感光性基板Ｗ上に精密に形成することができる。
【００４５】
この光リソグラフィ工程によって、感光性基板Ｗ上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板Ｗは、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ２０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組が複数水平走査線方向に配列されたカラーフィルタを形成する。その後のセル組み立て工程Ｓ２０３では、パターン形成工程Ｓ２０１にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ２０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。  セル組み立て工程Ｓ２０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ２０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ２０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組立工程Ｓ２０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空間像計測装置の平面図である。
【図３】図２のａ−ａ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施形態の収差等の計測時の空間像計測方法を説明するための図である。
【図５】図４の空間像計測により得られる光強度信号を示す図である。
【図６】本発明の実施形態のフレア計測時の空間像計測方法を説明するための図である。
【図７】図６の空間像計測により得られる光強度信号を示す図である。
【図８】マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法のフローチャートである。
【図９】マイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
ＬＳ…光源、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＣＮＴ…制御装置、ＡＩＳ…空間像計測装置、ＦＡ…第１領域、ＳＡ…第２領域、１１０…開口基板、１１１…ガラス基板、１１２…第１遮光膜、１１３…第２遮光膜、ＳＬＴ（ＳＬＴＸ，ＳＬＴＹ）…スリット、１３０…光センサ、ＦＰ…フレア計測用パターンの像。
【図１】
2007173689.tif 000003
【図２】
2007173689.tif 000004
【図３】
2007173689.tif 000005
【図４】
2007173689.tif 000006
【図５】
2007173689.tif 000007
【図６】
2007173689.tif 000008
【図７】
2007173689.tif 000009
【図８】
2007173689.tif 000010
【図９】
2007173689.tif 000011