(57)【要約】【課題】露光装置の光学系の状態を低コストで、迅速に、高精度で、且つ容易に測定可能な露光装置の検査方法、及び露光装置を提供する。【解決手段】照明光の光軸Ｈから所定角度θずれた方向から検査光を照明し、検査光を第１マスクパターンにて回折させ第１の回折光を生じさせ、検査光を第２マスクパターンにて回折させ第２の回折光を生じさせる。そして、投影光学系１５を介してウェーハＷに投影された第１マスクパターンによる第１の像及び第２マスクパターンによる第２の像との間の相対距離δｘを測定し、その相対距離δｘに基づき投影光学系１５の状態を検査する。第１の回折光は光軸Ｈ方向に非対称に拡散されて投影光学系１５へ照射され且つ第２の回折光は光軸Ｈ方向に対称に拡散されて投影光学系１５へ照射されるように、所定角度θを設定する。【選択図】図１
2009026827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第１マスクパターンと、当該第１マスクパターンと平行に配置されると共に前記第１ピッチと異なる第２ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第２マスクパターンとを含むマスクパターンを用い、光源から照明光を基板に投影する投影光学系を有する露光装置の検査方法であって、
前記照明光の光軸より第１の角度ずれた方向から前記マスクパターンに対して検査に用いられる検査光を照明し、当該検査光を前記第１マスクパターンにて回折させ第１の回折光を生じさせ、当該検査光を前記第２マスクパターンにて回折させ第２の回折光を生じさせる検査光照明工程と、
当該検査光照明工程により前記投影光学系を介して前記基板上に投影された前記第１マスクパターンによる第１の像及び前記第２マスクパターンによる第２の像との間の相対距離を測定する測定工程と、
前記相対距離に基づき前記投影光学系の状態を検査する検査工程と
を備え、
前記検査光照明工程にて、前記第１の回折光は前記光軸方向に非対称に拡散されて前記投影光学系へ照射され且つ前記第２の回折光は前記光軸方向に対称に拡散されて前記投影光学系へ照射されるように、前記第１の角度を設定する
ことを特徴とする露光装置の検査方法。
【請求項２】
前記第１の回折光は、前記光軸と平行な前記検査光の＋１次回折光を含む
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置の検査方法。
【請求項３】
前記マスクパターンは、
前記第１マスクパターン及び前記第２マスクパターンのピッチ方向に鏡面対称となるように形成された第３マスクパターン及び第４マスクパターンを有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の露光装置の検査方法。
【請求項４】
前記第１ピッチは、前記第２ピッチの２倍である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の露光装置の検査方法。
【請求項５】
第１ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第１マスクパターン及び当該第１マスクパターンと平行に配置されると共に前記第１ピッチと異なる第２ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第２マスクパターンを含むマスクパターンを載置するマスクステージと、
基板の露光に用いられる照明光を前記マスクステージに対して照明する光源と、
前記照明光の光軸より第１の角度ずれた方向から前記マスクパターンに対して検査に用いられる検査光を照明する検査光照明部と、
前記照明光を前記基板に投影する投影光学系と
を備え、
前記第１の角度は、前記第１マスクパターンで回折された第１の回折光を前記投影光学系に前記光軸方向に非対称に拡散させて照射し且つ前記第２マスクパターンで回折された第２の回折光を前記投影光学系に前記光軸方向に対称に拡散させて照射するように設定されている
ことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体リソグラフィ工程に用いられる露光装置の検査方法、及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の光リソグラフィ工程において、投影露光装置（ステッパー）を用いて、微細なレジストパターンを形成する場合には、露光装置の光学系の状態、特に露光装置の焦点位置（フォーカス位置）が適正な状態に設定されていなければならない。露光装置の焦点位置が適正な状態に設定されていなければ、いわゆるフォーカスぼけ状態になり易く、所望の微細パターンを形成することが困難となる。特に、近年、転写パターンのさらなる微細化が進み、露光装置の焦点位置の設定精度が非常に重要となっている。
【０００３】
このため、焦点位置を正確に合わせる方法として、例えば露光による転写パターンから露光装置の焦点位置を正確にモニタリングしようとする等の各種技術が開発されている。
【０００４】
上記技術の中のひとつに、位相シフトパターンを用いたモニタリング技術がある。この位相シフトパターンを用いたモニタリング技術の代表例が、非特許文献１に開示されている。
【０００５】
非特許文献１に記載の方法においては、所定の原板マスクが用いられる。原板マスクには、光を透過させる第１層、光を遮光する第２層、及び第１層と比較して光の位相を９０°変化させる第３層（位相シフタ）が周期的に形成されている。上記のように形成された原板マスクを用いて、マスクパターンを半導体基板上に露光する。この際、半導体基板の位置（露光装置の焦点）が最良のフォーカス位置からずれると、それに応じて原板マスクにて半導体基板に転写されるパターンは、基準パターンから所定の位置ずれ量をもって形成される。ここで、位置ずれ量は、ベストフォーカス位置のずれと略線形の関係を有している。非特許文献１に記載の方法は、位置ずれ量を、例えばいわゆる合わせずれ検査装置などで読み取り、その結果に基づき、露光装置のフォーカス位置を正確にモニタリングしようとするものである。
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に開示された方法において用いられる原板マスクは、特殊な構成であり、位相シフタの形成コストが高いという問題点を有している。
【０００７】
そこで、非特許文献１よりも低コストに実行できるフォーカスモニター法が、非特許文献２に開示されている。この非特許文献２に開示された方法は、所定形状のアパーチャを用い、偏芯照明と、通常照明との２重露光を行う。
【０００８】
しかしながら、非特許文献２に開示された方法では、二重露光を行わなければ検査パターン（測定パターン）を転写することができない。したがって、この方法によるフォーカスモニターを量産現場に適用すると、露光にかかる時間が増加するため、生産性が低下する。また、フォーカス位置を高精度に測定するためには、測定用パターンの位置ずれ量を数ｎｍの精度で読み取る必要があるため、二重露光を行う際に、１度目の露光と２度目の露光との間でマスク及び転写基板が厳密に動かないようにする必要がある。また、その露光作業は、煩雑である。
【非特許文献１】Gune E. Fuller, Optical Microlithography IX, PROCEEDINGS SPIE-The International Society for Optical Engineering，13-15 March 1996 Santa Clare, California
【非特許文献２】中尾修治，宮本由紀，玉田尚久，山下重則，徳井晶，辻田好一郎，有本一郎，若宮亙，偏芯照明によるフォーカスモニターの検討，２００１年（平成１３年）春季  第４８回応用物理学関連連合講演会講演予稿集Ｎｏ．２，ｐ.７３３，２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、露光装置の光学系の状態を低コストで、迅速に、高精度で、且つ容易に測定可能な露光装置の検査方法、及び露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る露光装置の検査方法は、第１ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第１マスクパターンと、当該第１マスクパターンと平行に配置されると共に前記第１ピッチと異なる第２ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第２マスクパターンとを含むマスクパターンを用い、光源から照明光を基板に投影する投影光学系を有する露光装置の検査方法であって、前記照明光の光軸より第１の角度ずれた方向から前記マスクパターンに対して検査に用いられる検査光を照明し、当該検査光を前記第１マスクパターンにて回折させ第１の回折光を生じさせ、当該検査光を前記第２マスクパターンにて回折させ第２の回折光を生じさせる検査光照明工程と、当該検査光照明工程により前記投影光学系を介して前記基板上に投影された前記第１マスクパターンによる第１の像及び前記第２マスクパターンによる第２の像との間の相対距離を測定する測定工程と、前記相対距離に基づき前記投影光学系の状態を検査する検査工程とを備え、前記検査光照明工程にて、前記第１の回折光は前記光軸方向に非対称に拡散されて前記投影光学系へ照射され且つ前記第２の回折光は前記光軸方向に対称に拡散されて前記投影光学系へ照射されるように、前記第１の角度を設定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る露光装置は、第１ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第１マスクパターン及び当該第１マスクパターンと平行に配置されると共に前記第１ピッチと異なる第２ピッチのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第２マスクパターンを含むマスクパターンを載置するマスクステージと、基板の露光に用いられる照明光を前記マスクステージに対して照明する光源と、前記照明光の光軸より第１の角度ずれた方向から前記マスクパターンに対して検査に用いられる検査光を照明する検査光照明部と、前記照明光を前記基板に投影する投影光学系とを備え、前記第１の角度は、前記第１マスクパターンで回折された第１の回折光を前記投影光学系に前記光軸方向に非対称に拡散させて照射し且つ前記第２マスクパターンで回折された第２の回折光を前記投影光学系に前記光軸方向に対称に拡散させて照射するように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、露光装置の光学系の状態を低コストで、迅速に、高精度で、且つ容易に測定可能な露光装置の検査方法、及び露光装置を提供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】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る露光装置の検査方法、及び露光装置の一実施形態について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
先ず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る露光装置１０を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る露光装置１０の概略図を示す。図１に示すように、第１実施形態に係る露光装置１０は、主として、露光用光源１１と、アパーチャステージ１２と、照明光学系１３と、フォトマスクステージ１４と、投影光学系１５と、ウェーハステージ１６と、駆動機構１７と、制御部１８とを備えている。
【００１５】
露光用光源１１は、半導体リソグラフィ工程におけるウェーハＷの露光に用いられるものである。露光用光源１１は、フォトマスクステージ１４に対して垂直入射の光（以下、照明光）を照射する。このような露光用光源１１より照射された照明光は、光軸Ｈを中心として、アパーチャステージ１２、照明光学系１３、フォトマスクステージ１４、及び投影光学系１５を介して、ウェーハステージ１６に達する。
【００１６】
アパーチャステージ１２は、露光用光源１１と照明光学系１３との間に設けられ、アパーチャＡｐ１を載置可能に構成されている。アパーチャＡｐ１は、露光用光源１１からの照明光を遮光する遮光部Ａｐ１１と、この遮光部Ａｐ１１を貫通して設けられ、照明光が透過可能な光通過孔Ａｐ１２とから構成されている。光通過孔Ａｐ１２は、アパーチャＡｐ１をアパーチャステージ１２に載置した時に光通過孔Ａｐ１２が光軸Ｈから所定のずれ量を持つように形成されている。照明光は、以上のようなアパーチャＡｐ１の光通過孔Ａｐ１２を通過して、光軸Ｈに対して所定角度θずれた検査光となる。検査光は、照明光学系１３、フォトマスクステージ１４を通り、投影光学系１５を介して、ウェーハステージ１６に達する。なお、上述した検査光の主光線は、図１において白抜き矢印で示している。
【００１７】
フォトマスクステージ１４は、ウェーハＷの露光に用いる露光用パターンを有するフォトマスク、照明光学系１３及び投影光学系１５の状態の検査に用いる検査用パターンを有するフォトマスクを載置可能に構成されている。また、フォトマスクステージ１４には、露光用パターン及び検査用パターンを有するフォトマスクも載置可能である。以下、検査用パターンを有するフォトマスクを、検査用マスク２０とする。
【００１８】
ウェーハステージ１６は、ウェーハＷを載置可能に構成されている。また、ウェーハステージ１６には、ウェーハＷに結像されたフォーカスパターン（像）を撮像する撮像部（ＣＣＤカメラ等）１６ａが設けられている。駆動機構１７は、ウェーハステージ１６を露光用光源１１に対して前後動させるように構成されている。また、駆動機構１７は、アパーチャステージ１２を光軸Ｈから離間した位置まで移動可能に構成されている。制御部１８は、撮像部１６ａにて撮像されたフォーカスパターンに基づき投影光学系１５のフォーカスずれを算出するように構成されている。そして、制御部１８は、検査用フォトマスク２０によるフォーカスパターンに基づき駆動機構１７の駆動を制御するように構成されている。
【００１９】
次に、図２を参照して、検査用マスク２０の構成について説明する。図２は、マスク２０の概略図である。図２に示すように、検査用マスク２０は、光束（照明光、検査光）を透過させる透過基板２１と、その透過基板２１の表面に形成された遮光部２２とから構成されている。検査用マスク２０は、例えば、ＢＩＭ（Binary Intensity Mask）であり、透過基板２１は、ガラス基板で構成され、遮光部２２は、クロム膜で構成されている。
【００２０】
遮光部２２は、所定ピッチＬのラインアンドスペースでストライプ状に形成された第１パターン２２１、第１パターン２２１からピッチ方向に所定距離Ｄ１離れて且つ所定ピッチＬ／２のラインアンドスペースストライプ状に形成された第２パターン２２２を有する。つまり、第１パターン２２１のピッチは、第２パターンのピッチの２倍になっている。例えば、ＮＡ値を０．９２、ｌａｍｂｄａ値を１９３ｎｍ、ｓｉｇｍａ値を０．８とした場合、第１パターン２２１のピッチの最適値は１３１．１ｎｍとなり、第２パターン２２２のピッチの最適は６５．５ｎｍとなる。
【００２１】
遮光部２２は、第２パターン２２２から第１パターン２２１と反対側のピッチ方向に所定距離Ｄ２離れた境界Ｅを境に、第１パターン２２１と鏡面対称の関係にある第３パターン２２３を有する。また、遮光部２２は、直線Ｅを境界として、第２パターン２２２と鏡面対称の関係にある第４パターン２２４を有する。なお、第１〜第４パターン２２１〜２２４は、平行の位置関係にある。
【００２２】
上述したように、第１パターン２２１及び第３パターン２２３は、所定ピッチＬのラインアンドスペースで形成されている。そして、ウェーハステージ１６に置かれた第１パターン２２１及び第３パターン２２３は、アパーチャＡｐ１からの検査光を回折させ、第１の回折光を生じさせる。ここで、上述した光軸Ｈに対する所定角度θは、第１の回折光が光軸Ｈ方向に非対称に拡散されて投影光学系１５へ照射される角度である。また、所定角度θは、光軸Ｈと平行な方向に、＋１次回折光が生じる角度である。また、所定角度θは、０次回折光、及び＋１次回折光が投影光学系１５の入射瞳を通り、３次以上の回折光、−１次回折光、−３次以下の回折光が投影光学系１５の入射瞳を通過しない角度である。アパーチャＡｐ１は、このような光軸Ｈから所定角度θずれた検査光を生成するように構成されている。なお、第１パターン２２１及び第３パターン２２３は、所定ピッチＬのラインアンドスペースで形成されているので、±２次回折光は発生しない。
【００２３】
また、上述したように、第２パターン２２２及び第４パターン２２４は、第１パターン２２１及び第３パターン２２３の半分のピッチＬ／２のラインアンドスペースで形成されている。そして、ウェーハステージ１６に置かれた第２パターン２２２及び第４パターン２２４は、アパーチャＡｐ１からの検査光を回折させ、第２の回折光を生じさせる。ここで、上述した光軸Ｈに対する所定角度θは、第２の回折光が光軸Ｈ方向に対称に拡散されて投影光学系１５へ照射される角度である。また、所定角度θは、０次回折光、及び＋１次回折光が投影光学系１５の入射瞳を通り、３次以上の回折光、−１次回折光、−３次以下の回折光が投影光学系１５の入射瞳を通過しない角度である。アパーチャＡｐ１は、このような光軸Ｈから所定角度θずれた検査光を生成するように構成されている。なお、第２パターン２２２及び第４パターン２２４は、所定ピッチＬ／２のラインアンドスペースで形成されているので、±２次回折光は発生しない。
【００２４】
次に、図３〜図５を参照して、検査用マスク２０によるフォーカスパターンの概略について説明する。図３は、第１パターン２２１或いは第３パターン２２３によるフォーカスパターンの概略を説明する図であり、図４は、第２パターン２２２或いは第３パターン２２４によるフォーカスパターンの概略を説明する図である。図３及び図４に示すように、検査用マスク２０には、アパーチャＡｐ１より斜入射の検査光が照射される。
【００２５】
まず、図３を参照し、第１パターン２２１或いは第３パターン２２３によるフォーカスパターンについて説明する。図３に示すように、検査光は、検査用マスク２０の第１パターン２２１或いは第３パターン２２３にて回折され、光軸Ｈ方向に非対称に拡散されて投影光学系１５へ照射される第１回折光Ｄ１となる。第１回折光Ｄ１は、０次回折光、＋１次回折光の２光束からなる。０次回折光は、光軸Ｈに対して所定角度θ方向に、＋１次回折光は、光軸Ｈと平行な方向に進み投影光学系１５に入射する。そして、第１回折光Ｄ１は、投影光学系１５を介して、ウェーハＷ上に第１フォーカスパターン（第１の像）Ｐａを結像する。
【００２６】
上記のように、光軸Ｈに対して非対称に広がる第１回折光Ｄ１を生じさせる第１パターン２２１或いは第３パターン２２３による第１フォーカスパターンＰａは、検査用マスク２０とウェーハＷとの間の距離（フォーカス距離）に応じて、ウェーハＷ上の所定位置に形成される。例えば、図３の状態Ａ１（焦点位置（ベストフォーカス位置））のフォーカス距離からδｆずれて状態Ｂ１（ディフォーカス位置）のフォーカス距離になると、ウェーハＷ上の第１フォーカスパターンＰａの結像位置は、δｘずれることとなる。
【００２７】
ここで、第１パターン２２１或いは第３パターン２２３によるウェーハＷ上の第１フォーカスパターンＰａの結像位置のずれ量δｘとフォーカス距離のずれ量δｆの関係を説明する。状態Ａ１から状態Ｂ１の方向へとウェーハＷを離していった時の、第１フォーカスパターンＰａの結像位置が光軸Ｈに対して移動角度αの方向にずれていくものとする。このような場合、入射角度θと移動角度αには、以下の式（１）の関係が成りたつ。
【００２８】
【数１】
2009026827.tif 000003
【００２９】
そして、フォーカス距離のずれ量δｆと、結像位置のずれ量δｘとの間には、以下の式（２）の関係が成り立つ。つまり、フォーカス距離のずれ量δｆと結像位置のずれ量δｘとの間には、比例関係があり、結像位置のずれ量δｘを測定することにより、フォーカス距離のずれ量δｆを算出することができる。
【００３０】
【数２】
2009026827.tif 000004
【００３１】
次に、図４を参照し、第２パターン２２２或いは第４パターン２２４によるフォーカスパターンについて説明する。図４に示すように、検査光は、検査用マスク２０の第２パターン２２２或いは第４パターン２２４にて回折され、光軸Ｈ方向に対称に拡散されて投影光学系１５へ照射される第２回折光Ｄ２となる。第２回折光Ｄ２は、０次回折光、＋１次回折光の２光束からなる。０次回折光は、光軸Ｈに対して所定角度θ方向に、＋１次回折光は、光軸Ｈに対して所定角度−θ方向に進み投影光学系１５に入射する。そして、第２回折光Ｄ２は、投影光学系１５を介して、ウェーハＷ上に第２フォーカスパターン（第２の像）Ｐｂを結像する。
【００３２】
このような光軸Ｈに対して対称に広がる回折光を生じさせる第２パターン２２２或いは第４パターン２２４による第２フォーカスパターンＰｂは、フォーカス距離の変化δｆに依存することなく、ウェーハＷ上の略同一の位置に形成される。例えば、図４の状態Ａ２（焦点位置（ベストフォーカス位置））のフォーカス距離からδｆずれて状態Ｂ２（ディフォーカス位置）のフォーカス距離になるとしても、ウェーハＷ上の第２フォーカスパターンＰｂの結像位置は略変化しない（δｘ≒０）。
【００３３】
図５には、図３及び図４に示したように、検査用マスク２０に対して斜入射の検査光を照射することにより、ウェーハＷ上に結像されたフォーカスパターンＰ１〜Ｐ４が示されている。フォーカスパターンＰ１〜Ｐ４は、第１パターン２２１〜第４パターン２２４により結像されたものである。つまり、フォーカスパターンＰ１，Ｐ３が、図３及び図４の第１フォーカスパターン（第１の像）Ｐａに対応し、フォーカスパターンＰ２，Ｐ４が、図３及び図４の第２フォーカスパターン（第２の像）Ｐｂに対応する。したがって、フォーカスパターンＰ１とフォーカスパターンＰ３との間の中心位置Ｃ１とし、フォーカスパターンＰ２とフォーカスパターンＰ４との間の中心位置Ｃ２とすると、これら中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２との相対距離は、上述した結像位置のずれ量δｘとなる。このように検査用マスク２０によるフォーカスパターンＰ１〜Ｐ４により、結像位置のずれ量δｘを測定し、フォーカス距離のずれ量δｆを算出することができる。
【００３４】
次に、第１パターン２２１によるフォーカスパターンＰ１及び第２パターン２２２によるフォーカスパターンＰ２におけるフォーカス距離のずれ量δｆと、結像位置のずれ量δｘとの関係をシミュレーションにより求めた結果を図６に示す。なお、シミュレーションの条件は、ＮＡ値を０．９２、ｌａｍｂｄａ値を１９３ｎｍ、ｓｉｇｍａ値を０．８、第１パターン２２１のピッチを１３１ｎｍ、第２パターン２２２のピッチを６５ｎｍに設定している。図６を参照すると、フォーカスパターンＰ１において、結像位置のずれ量δｘは、フォーカス距離のずれ量δｆに正比例していることが分かる。一方、フォーカスパターンＰ２において、結像位置のずれ量δｘは、フォーカス距離のずれ量δｆに比例することなく、ほぼ一定の値であることがわかる。
【００３５】
次に、図７を参照して、第１実施形態に係る露光装置１０の検査方法について説明する。図７は、第１実施形態に係る露光装置１０の検査方法を示すフローチャートである。
【００３６】
図７に示すように、先ず、制御部１８は、アパーチャＡｐ１により、検査用マスク２０に対して斜入射の検査光を照射する（ステップＳ１０１）。続いて、制御部１８は、撮像部１６ａにより、ウェーハＷ上に投影された第１フォーカスパターンＰａ及び第２フォーカスパターンＰｂの画像情報を取得する（ステップＳ１０２）。ここで、撮像部１６ａはウェーハＷの表面に結像された光学像を撮像する。或いは、予めウェーハＷ上にレジスト等の感光性材料を塗布しておき、ステップＳ１０２にて、撮像部１６ａは、感光されて（現像処理を受けて）、感光性材料により形成されたパターン形状を撮像する。また、撮像部１６ａは、そのパターン形状をもとに、ウェーハＷ或いはウェーハＷ上に堆積させた膜を加工してその加工形状を撮像する。
【００３７】
ステップＳ１０２に続いて、制御部１８は、図３〜図５を用いて説明したように、取得した画像情報から、第１パターン２２１〜第４パターン２２４によるウェーハＷ上の第１フォーカスパターンＰａと第２フォーカスパターンＰｂと間の相対距離（結像位置のずれ量）δｘを測定する（ステップＳ１０３）。そして、制御部１８は、相対距離δｘに基づきフォーカス距離のずれ量δｆを算出する（ステップＳ１０４）。換言すると、ステップＳ１０４にて、制御部１８は、フォーカス距離のずれ量δｆを算出し、光学系の状態を検査する。
【００３８】
ステップＳ１０４に続き、制御部１８は、駆動機構１７により、ウェーハステージ１６を検査用マスク２０に対して前後動させ、フォーカス調整を行う（ステップＳ１０５）。そして、制御部１８は、アパーチャステージ１２を移動させてアパーチャＡｐ１を光軸Ｈから離して配置させ、ウェーハＷにデバイスパターンを露光する（ステップＳ１０６）。
【００３９】
上記のように、第１実施形態に係る露光装置の検査方法は、検査用マスク２０及び、その検査用マスク２０に対してアパーチャ１２を用いて斜入射の検査光を照射することによって、露光装置の検査を行う。そして、検査用マスク２０は、ＢＩＭ等であり、位相シフタを形成する必要はなく、低コストで製造することができる。また、第１実施形態に係る露光装置の検査方法は、検査用マスク２０を二重露光する必要がない。つまり、第１実施形態に係る露光装置及び検査方法によれば、特殊なマスクを用いる、或いは煩雑な露光作業を行う必要がなく、露光装置の光学系の状態を低コストで、迅速に、高精度で、且つ容易に測定可能である。
【００４０】
また、第１実施形態において、ウェーハＷ上に結像されたパターンのピッチのずれ量を測定することにより、投影光学系１５の瞳面内における回折光の通過位置の違いに関する測定データを取得することができる。この測定データは、球面収差、コマ収差等の測定に用いることができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る露光装置１０ａを説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る露光装置１０ａの概略図を示す。図８に示すように、第２実施形態に係る露光装置１０ａは、ＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍの光）を照明する露光用光源１１ａ、及び露光用光源１１ａからの照明光及び検査光を反射させる反射型の検査用マスク２０ａを有する。露光装置１０ａは、主に、露光用光源１１ａ、アパーチャＡｐ２、検査用マスク２０ａ及びこれら露光用光源１１ａ、アパーチャＡｐ２、検査用マスク２０ａに対応するようにその他構成（アパーチャステージ１２、照明光学系１３ａ、１３ｂ、投影光学系１５、ウェーハステージ１６など）を配置した点で第１実施形態と異なる。つまり、第１実施形態に係る透過型に構成された露光装置１０に対して、第２実施形態に係る露光装置１０ａは、反射型に構成されている。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
露光用マスク２０ａは、第１実施形態と同様に、第１パターン及び第２パターンを有する。例えば、ＮＡ値を０．２５とし、ｌａｍｄａ値を１３．５ｎｍとし、ｓｉｇｍａ値を０．６とし、ｉｌｌＮＡ値を０．１５とした場合、第１パターンのピッチの最適値は、４５．０ｎｍとなり、第２パターンのピッチの最適値は、２２．５ｎｍとなる。
【００４３】
露光用光源１１ａは、フォトマスクステージ１４に配置されたフォトマスク２０ａの表面への垂直方向から所定角度φ１ずれた方向に配置されている。露光用光源１１ａからの照明光（ＥＵＶ光）は、フォトマスクステージ１４上の検査用マスク２０ａに対して所定角度φ１をもって入射する。そして、照明光は、検査用マスク２０ａにて反射され、投影光学系１５を介してウェーハステージ１６上のウェーハＷに投影される。
【００４４】
アパーチャＡｐ２は、露光用光源１１ａからの照明光を遮光する遮光部Ａｐ２１と、この遮光部Ａｐ２１を貫通して設けられ、照明光が通過可能な光通過孔Ａｐ２２とから構成されている。光通過孔Ａｐ２２は、アパーチャＡｐ２をアパーチャステージ１２ａに載置した時に光通過孔Ａｐ２２が光軸Ｈから所定のずれ量を持つように形成されている。照明光は、以上のようなアパーチャＡｐ２の光通過孔Ａｐ２２を通過して、光軸Ｈに対して所定角度φ２ずれた検査光となる。検査光は、検査用マスク２０ａにて反射され、投影光学系１５を介してウェーハステージ１６上のウェーハＷに投影される。なお、所定角度φ２は、検査光により検査用マスク２０ａにて上記第１実施形態と同様の回折光を生じさせる角度であり、アパーチャＡｐ２は、このような光軸Ｈから所定角度φ２ずれた検査光を生成するように構成されている。
【００４５】
上記構成を有する第２実施形態に係る露光装置１０ａは、第１実施形態と同様の効果を有する。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態を説明してきたが、本発明は、これらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、上記実施形態において、検査用マスク２０，２０ａは、第１〜第４パターン２２１〜２４を有するものであるが、検査用マスク２０，２０ａは、第１及び第２パターン２２１、２２２のみを有する構成であってもよく、或いは、さらに、複数のパターンを有する構成であってもよい。
【００４７】
また、上記実施形態において、露光装置１０、１０ａは、アパーチャＡｐ１、Ａｐ２を設けた構成であるが、これに限らず、照明光の光軸Ｈから所定角度θずれた方向から検査用マスク２０，２０ａに対して検査に用いられる検査光を照明する構成（検査光照明部）であればよい。例えば、アパーチャＡｐ１，Ａｐ２の代わりに、照明光の光軸Ｈから所定角度θ、φ２ずれた方向に更に光源を配置する構成としてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、検査用マスク２０，２０ａをフォトマスクステージ１４上に載置する構成としたが、検査用マスク２０，２０ａがフォトマスクステージ１４に予め備え付けられた構成であってもよい。
【００４９】
また、上記実施形態において、ピッチが異なるパターン、或いは、方向の異なるパターンを組み合わせた検査用マスクをフォトマスクステージ１４に配置すれば、収差測定が可能となる。
【００５０】
また、上記実施形態の検査用マスク２０において、第２パターン２２２及び第４パターン２２４（検査用マスク２０の内側のパターン）に対し、光軸Ｈと所定角度θの斜入射の光を照射する。そして、フォトマスクステージ１４を光軸に対して１８０°回転させ、第１パターン２２１及び第４パターン２２３（検査用マスク２０の外側のパターン）に対し、光軸Ｈと所定角度θの斜入射の光を照射してもよい。このような構成とすれば、第１及び第２実施形態よりも相対距離δｘをさらに大きくすることができる。つまり、フォーカスパターンの分解能を高めることができる。
【００５１】
また、上記実施形態においては、照明光学系１３及び投影光学系１５は、屈折光学系あったが、露光用光源１１，１１ａ等の配置に応じて、照明光学系１３及び投影光学系１５は、反射光学系であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る露光装置１０の構成概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る露光装置１０の検査用マスク２０を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る露光装置１０の検査用マスク２０による第１フォーカスパターンＰａの概略を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る露光装置１０の検査用マスク２０による第２フォーカスパターンＰｂの概略を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る露光装置１０の検査用マスク２０ａを介してウェーハＷ上に結像されるフォーカスパターンＰ１〜Ｐ４を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る露光装置１０に対応してフォーカス距離のずれ量δｆと結像位置のずれ量δｘをシミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る露光装置１０の検査方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る露光装置１０ａの構成概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，１０ａ…露光装置、１１，１１ａ…露光用光源、１２…アパーチャステージ、１３ａ…照明光学系、１４…フォトマスクステージ、１５…投影光学系、１６…ウェーハステージ、１７…駆動機構、１８…制御部、２０，２０ａ…検査用マスク、２１…透過基板、２２…遮光部、２２１〜２２４…第１パターン〜第４パターン、Ｗ…ウェーハ、Ａｐ１，Ａｐ２…アパーチャ、Ｐａ…第１フォーカスパターン、Ｐｂ…第２フォーカスパターン、Ｐ１〜Ｐ４…フォーカスパターン。
【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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