JP2003075990A

JP2003075990A - 検査用マスクおよび露光装置の検査方法

Info

Publication number: JP2003075990A
Application number: JP2001272075A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 隆佐藤; Kazuya Sato; 和也佐藤; Tadahito Fujisawa; 忠仁藤澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】光による像を全方向にわたって略均等に、かつ
容易に作ることができる検査用マスク、および露光装置
の光学系を高い精度で容易に検査できる露光装置の検査
方法を提供する。【解決手段】所定波長を含む露光光７が透過可能な光透
過基板３の両面に、光７を散乱させつつ透過させる光散
乱部２と、光７の通過を遮る遮光部４とを対向させて検
査用マスク１を形成する。遮光部４の中央部に光７が通
過可能な大きさのピンホール５を設ける。散乱部２を露
光装置６の照明光学系９側に、ピンホール５を投影光学
系１１側に向けてマスク１を配置し、ウェーハ１０を投
影光学系１１の焦点位置Ａｊから所定量ｄずらした位置
Ａｄで露光する。散乱部２を直進してピンホール５を通
過した光１８が作る像１７と、光散乱部２により進行方
向を変えられてピンホール５を通過した光１９が作る像
１８とをそれぞれ測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の製造工程のうちの一工程である、いわゆるリソグラフ
ィ工程等に用いられる露光装置用のマスク、およびこの
マスクを用いた露光装置の光学系の検査（測定）方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体リソグラフィ工程では、一般に露
光装置によって半導体基板（ウェーハ）の表面上に微細
パターンを転写する。この際、所定のパターンが描かれ
たマスクを露光装置が備える光源によって照明し、その
像を投影レンズによってウェーハ上に転写する。投影レ
ンズは、その収差が非常に小さくなるように調整されて
いる。したがって、投影レンズの解像力は、投影レンズ
の開口数（以下の説明においてＮＡとする。）で略決ま
る。

【０００３】一方、半導体のパターンには投影レンズの
解像力の限界付近の微細なパターンが多数含まれてい
る。したがって、投影レンズのＮＡが光学系の設計通り
に正しく設定されているか否かが非常に重要な問題にな
る。また、露光量域内で、ＮＡが一定なのか否か、ある
いは所定の分布をもって変動しているのか否かも重要な
問題である。なぜならば、解像力の限界付近では、ＮＡ
の僅かな差がパターン寸法の制御性（精度）に大きく影
響するので、ＮＡの変動がパターン寸法の変動、すなわ
ちパターン寸法の精度の低下の原因となるからである。

【０００４】以上説明したように、ウェーハに微細パタ
ーンを転写する前に、ＮＡの値を正確に測定することは
非常に重要である。このため、露光装置の投影レンズの
ＮＡを測定する方法が幾つか提案されている。

【０００５】例えば、Texas Instruments Inc.のC.Prog
lerらは、ＳＰＩＥのVol.３０５１の６６０ページに記
載されている「Potential cause of across field CD v
ariation」において、次のようなＮＡの測定方法を紹介
している。

【０００６】まず、第１のレチクル（マスク）上のクロ
ムに小さな開口部を設けたレチクルを用意する。この開
口部が設けられたレチクルを、通常の露光とは表裏を逆
にした状態で、かつやや少な目の露光量で露光して、ウ
ェーハ上の感光材料を感光させる。通常の露光ではレチ
クルのクロム面を投影レンズ側に向けて配置するが、こ
こではレチクルのクロム面を照明側に向けて配置した。
レチクルの表裏を逆にした状態とは、そのような状態を
指す。

【０００７】このような状態で露光すると、クロムに設
けられた開口部はフォーカスが大きく外れた状態で露光
される。すると、この場合、開口部はぼけて大きくなる
が、この広がりは感光材料に写された光源の形状を表す
ことになる。

【０００８】次に、第２のレチクル（マスク）上に、ク
ロムからなる極めて小さな遮光体がついたレチクルを用
意する。この場合も、通常露光する場合とは表裏を逆の
状態にする。第１のレチクルの開口部が転写された位置
と、第２のレチクルの遮光体が転写される位置とが正確
に重なり合うように第２のレチクルを配置する。第２の
レチクルもやや少な目の露光量で露光して、ウェーハ上
の感光材料を感光させる。

【０００９】このようにすると、第２のレチクルの遮光
体は極めて小さいので、回折光は大きな角度で広がる。
具体的には、レンズの開口部いっぱいに広がる。回折光
は投影レンズを通してウェーハ上に集光される。ところ
が、焦点が非常に大きくずらされている（デフォーカス
されている）ため、遮光体の像はぼけた像となる。その
ぼけの量は、投影レンズのＮＡに比例した量になる。

【００１０】この二重に露光したウェーハを現像する
と、二重のリングからなる像が得られる。この二重のリ
ングのうち、内側のリングは照明光源の大きさを示し、
外側のリングは投影レンズのＮＡの大きさを示す。ここ
で、照明光源の大きさとは、照明コヒーレンシー、いわ
ゆるσ値である。したがって、このσ値をスケールに置
き換えることで、ＮＡの値を求めることができる。

【００１１】ところが、このC.Proglerらが提案した方
法の場合、照明光源の設計上の値や、あるいはその測定
値に誤差があると、投影レンズのＮＡを正確に求めるこ
とが極めて困難である。

【００１２】また、特開２０００−２１７３２号公報に
開示されている発明には、レチクル（マスク）のクロム
層（遮光部）に小さなピンホール（開口部）を設け、こ
の開口部の中に、レチクルの所定の方向に沿って一定の
形状が繰り返される有限の周期的なパターンを形成する
方法が提案されている。この方法によれば、光源から発
せられた露光光が、開口部の中に形成された周期的なパ
ターンを通過することにより、０次の回折光および±１
次以上の回折光が発生する。これら複数の回折光のう
ち、±１次以上の回折光が投影レンズの瞳の外縁に照射
される（到達する）状態で露光できるように、パターン
の周期が決定される。このように設定されたパターンの
焦点を極端にデフォーカスさせて露光すると、０次の回
折光により光源の形状を、また±１次以上の回折光によ
り投影レンズの瞳の形状を測定することができる。

【００１３】ところが、この特開２０００−２１７３２
号公報に開示されている方法では、回折光が発生しない
方向では、光源や投影レンズの瞳の形状などを測定する
ことが物理的に殆ど不可能であるという問題がある。し
たがって、光源や投影レンズの瞳の形状などを全方向に
わたって測定するためには、全方向に回折光を発生させ
るために、レチクルの所定の方向に対して周期的パター
ンの方向を様々に変えて形成した複数のレチクルを用意
する必要がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、C.Pr
oglerらが提案している方法では、照明光源の設計上の
値や、あるいはその測定値（実測値）に誤差があると、
投影レンズのＮＡを正確に求めることが極めて困難であ
る。また、特開２０００−２１７３２号公報に開示され
ている発明では、回折光が発生しない方向では光源や投
影レンズの瞳の形状などを測定することが物理的に不可
能であり、それらを全方向にわたって測定するために
は、複数枚のレチクルを用意する必要があった。

【００１５】本発明は、以上説明したような課題を解決
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、光源の設計値および実測値、あるいはマスクに形成
されたパターンの向きや形状などに拘らず、光による像
を全方向にわたって略均等に、かつ容易に作ることがで
きる検査用マスク、ならびにこのマスクを用いて露光装
置が備える投影レンズの瞳の大きさや形状および開口数
などの露光装置の光学系を高い精度で容易に検査できる
露光装置の検査方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る検査用マスクは、所定の波長からなる
光が透過可能な材料によって形成された光透過基板と、
この光透過基板の一主面側に設けられており、前記光を
散乱させつつ透過させる光散乱部と、前記光透過基板の
前記光散乱部が設けられている側とは反対側の面に設け
られており、前記光の通過を遮ることが可能な材料によ
って形成され、前記光散乱部に入射して前記光透過基板
を透過した前記光が通過可能な大きさに形成された光通
過孔が設けられた遮光部と、を具備することを特徴とす
るものである。

【００１７】この検査用マスクにおいては、所定の波長
からなる光が透過可能な材料によって形成されている光
透過基板の一主面側に、所定の波長からなる光を散乱さ
せつつ透過させる光散乱部が設けられているとともに、
光透過基板の光散乱部が設けられている側とは反対側の
面に、所定の波長からなる光の通過を遮ることが可能な
材料によって形成され、光散乱部に入射して光透過基板
を透過した光が通過可能な大きさに形成された光通過孔
が設けられた遮光部が設けられている。これにより、光
散乱部に入射した所定の波長からなる光の一部は、光散
乱部において位相を光学的に乱されつつ様々な方向に散
乱された状態で光散乱部を透過し、続けて光透過基板を
透過した後、複数の光線となって光通過孔を通過する。

【００１８】また、前記課題を解決するために、本発明
に係る検査用マスクは、所定の波長からなる光が透過可
能な材料によって形成された光透過基板と、この光透過
基板の一主面側に設けられており、前記光を散乱させつ
つ透過させる光散乱部と、前記光透過基板の前記光散乱
部が設けられている側とは反対側の面に設けられてお
り、前記光の通過を遮ることが可能な材料によって形成
され、前記光散乱部に入射して前記光透過基板を透過し
た前記光の通過を遮るとともに、前記光散乱部に入射し
て前記光透過基板を透過した前記光が周囲を通過可能な
大きさに形成された微小な遮光部と、を具備することを
特徴とするものである。

【００１９】この検査用マスクにおいては、所定の波長
からなる光が透過可能な材料によって形成されている光
透過基板の一主面側に、所定の波長からなる光を散乱さ
せつつ透過させる光散乱部が設けられているとともに、
光透過基板の光散乱部が設けられている側とは反対側の
面に、所定の波長からなる光の通過を遮ることが可能な
材料によって形成され、光散乱部に入射して光透過基板
を透過した光が周囲を通過可能な大きさに形成された微
小な遮光部が設けられている。これにより、光散乱部に
入射した所定の波長からなる光の一部は、光散乱部にお
いて位相を光学的に乱されつつ様々な方向に散乱された
状態で光散乱部を透過し、続けて光透過基板を透過した
後、複数の光線となって微小な遮光部の周囲を通過す
る。

【００２０】また、前記課題を解決するために、本発明
に係る露光装置の検査方法は、本発明に係る検査用マス
クを、露光装置が備える照明光学系と投影光学系との間
において、前記光散乱部を前記照明光学系側に向け、か
つ、前記遮光部を前記投影光学系側に向けて配置すると
ともに、前記遮光部に設けられた光通過孔の像が投影さ
れるウェーハを前記投影光学系の焦点位置から所定量ず
らした位置に配置して、前記露光装置が備える光源が発
する所定の波長からなる光により露光し、前記光通過孔
を通過した前記光のうち、前記光散乱部を直進して通過
した光が前記ウェーハの表面に作る像と、前記光散乱部
により進行方向が変わった光が前記ウェーハの表面に作
る像とをそれぞれ測定することにより、前記露光装置の
光学系の設定状態を調べることを特徴とするものであ
る。

【００２１】この露光装置の検査方法においては、本発
明に係る検査用マスクを用いる。これにより、検査用マ
スクの光通過孔を通過した所定の波長からなる光のう
ち、光散乱部を直進して通過した光による像と、光散乱
部により進行方向を変えられた光による像とを、ウェー
ハの表面に全方向にわたって略均等に作って測定するこ
とができる。

【００２２】さらに、前記課題を解決するために、本発
明に係る露光装置の検査方法は、本発明に係る検査用マ
スクを、露光装置が備える照明光学系と投影光学系との
間において、前記光散乱部を前記照明光学系側に向け、
かつ、前記微小な遮光部を前記投影光学系側に向けて配
置するとともに、前記微小な遮光部の像が投影されるウ
ェーハを前記投影光学系の焦点位置から所定量ずらした
位置に配置して、前記露光装置が備える光源が発する所
定の波長からなる光により露光し、前記遮光部の周囲を
通過した前記光のうち、前記光散乱部を直進して通過し
た光が前記ウェーハの表面に作る像と、前記光散乱部に
より進行方向が変わった光が前記ウェーハの表面に作る
像とをそれぞれ測定することにより、前記露光装置の光
学系の設定状態を調べることを特徴とするものである。

【００２３】この露光装置の検査方法においては、本発
明に係る検査用マスクを用いる。これにより、検査用マ
スクの微小な遮光部の周囲を通過した所定の波長からな
る光のうち、光散乱部を直進して通過した光による像
と、光散乱部により進行方向を変えられた光による像と
を、ウェーハの表面に全方向にわたって略均等に作って
測定することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１および第２の
実施の形態に係る検査用マスクおよび露光装置の検査方
法を、図１〜図８に基づいて各実施形態ごとに説明す
る。

【００２５】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態に係る検査用マスクおよび露光装置の検査
方法を、図１〜図５を参照しつつ説明する。

【００２６】この第１実施形態の検査用マスク（レチク
ル）１は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、所定の波
長からなる光が透過可能な材料によって形成された光透
過基板３、この光透過基板３の一主面側に設けられてお
り、光を散乱させつつ透過させる光散乱部２、光透過基
板３の光散乱部２が設けられている側とは反対側の面に
設けられており、光の通過を遮ることが可能な材料によ
って形成され、光散乱部２に入射して光透過基板３を透
過した光が通過可能な大きさに形成された光通過孔５が
設けられた遮光部４などから構成されている。

【００２７】光透過基板（マスク基板）３は、図１
（ｃ）に示すように、所定の波長からなる光が透過可能
な材料によって略平板形状に形成されている。また、光
透過基板３は、後述する光散乱部２を透過することによ
り散乱されて位相が光学的に不規則に乱された状態の光
が、その光学的な状態を殆ど乱されることなく透過でき
るように、その全体の光学的な性質（条件）が略均一
（均質）となるように形成されている。本実施形態にお
いては、光透過基板３は、その内部における屈折率およ
び透過率などの光学的な性質（条件）が略均一（均質）
となるように、合成石英によって形成されているものと
する。

【００２８】光散乱部２は、本実施形態においては、図
１（ｃ）に示すように、光透過基板３の一主面側に略全
面的に設けられている。光散乱部２も、所定の波長から
なる光が透過可能な材料によって形成されている。ま
た、光散乱部２は、これに入射した光がその内部で散乱
されて、その位相が光学的に不規則に乱された状態で透
過できるように形成されている。本実施形態において
は、光散乱部２は、合成石英によって光透過基板３と一
体に形成されているものとする。それとともに、光散乱
部２の表面２ａには、所定の波長からなる光の位相を光
学的に不規則に乱すことができる程度に微小かつ不規則
な凹凸からなる磨りガラス加工が施されている。図１〜
図４において、光散乱部２の表面２ａに施された磨りガ
ラス加工を、微小かつ鋭角な凹凸形状で模式的に示すも
のとする。

【００２９】遮光部４は、本実施形態においては、図１
（ｃ）に示すように、光透過基板３を挟んで光散乱部２
の反対側に位置するように、光透過基板３の光散乱部２
が設けられている側とは反対側の面に略全面的に設けら
れている。遮光部４は、光散乱部２および光透過基板３
を透過した光の通過を遮ることができる材料によって形
成されている。本実施形態においては、遮光部４は、ク
ロムによって略薄膜形状に形成されているものとする。
したがって、以下の説明において、この第１実施形態の
遮光部を、遮光膜４と称することとする。

【００３０】光通過孔５は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す
ように、遮光膜４の中央部、すなわち検査用マスク１
（以下の説明においてマスク１と略称する。）の中央部
に１個設けられている。具体的には、光通過孔５は、遮
光膜４の中央部において、遮光膜４をその厚さ方向に沿
って貫通して設けられている。光通過孔５は、光散乱部
２に入射して光透過基板３を透過した光が、光透過基板
３の外部に通過できる程度に微小（微細）な大きさから
なる略円柱形状に形成されている。以下の説明におい
て、この第１実施形態の光通過孔を、ピンホール５と称
することとする。ピンホール５は、その半径ｒの大きさ
が、ピンホール５を通過した光が像を作ることができる
ように、次に示す式（１）の範囲内であることが好まし
い。

【００３１】

【数１】

【００３２】式（１）において、ｄは後述する露光装置
（投影露光装置）６の最適焦点位置（ベストフォーカス
位置）からのずらし量（デフォーカス量）、Ｍは露光装
置６の縮小率、λは所定の波長からなる光としての後述
する露光光７の波長の大きさである。半径ｒの大きさ
は、可能な限り式（１）を満たすように設定されること
が好ましいが、その約４０倍程度の範囲内であれば、そ
の誤差は許容範囲内である。本発明者らが行った実験に
よれば、半径ｒの大きさが式（１）で示される範囲の約
４０倍程度の範囲内であれば、後述する本発明に係る露
光装置の検査方法に必要十分な精度を確保可能であるこ
とが確認されている。

【００３３】以上説明した構成からなるマスク１を露光
装置に用いることによって、ピンホール５を通過した露
光光が作る像を、感光性材料（感光性樹脂、フォトレジ
スト）が設けられたウェーハ（半導体基板）の表面上に
転写する。

【００３４】次に、本発明の第１の実施の形態に係る露
光装置の検査方法を詳述するのに先立って、一般的な露
光装置の構成の概略を、図２を参照しつつ簡単に説明す
る。

【００３５】露光装置６は、図２に示すように、所定の
波長からなる光としての露光光７を発する光源（照明用
光源）８、この照明用光源８が発した露光光７をマスク
１に導く照明光学系９、マスク１を透過した露光光７に
よる像をウェーハ１０の表面１０ａに導く投影光学系１
１などから構成されている。

【００３６】照明光学系９および投影光学系１１は、通
常それぞれ複数枚のレンズを始めとする複数の光学素子
の組み合わせによって構成されている。ただし、図２〜
図４においては、図面を見易くするために、照明光学系
９が有する複数の光学素子の組み合わせを１枚の照明用
の凸レンズ１２（以下の説明において照明レンズ１２と
略称する。）で表すものとする。同様に、投影光学系１
１が有する複数の光学素子の組み合わせを１枚の投影用
の凸レンズ１３（以下の説明において投影レンズ１３と
略称する。）で表すものとする。

【００３７】露光装置６の光学系の主要な構成要素であ
る照明用光源８、照明レンズ１２（照明光学系９）、お
よび投影レンズ１３（投影光学系１１）は、テレセント
リック光学系の場合、図２中一点鎖線で示すように、露
光装置６の光軸１４が一直線状になる。マスク１は、こ
れが有しているピンホール５が露光装置６の光軸１４上
に乗るように配置される。この際、マスク１は、光散乱
部２を照明用光源８および照明光学系９側に、かつ、遮
光膜４をウェーハ１０および投影光学系１１側に向けら
れた姿勢で配置される。すなわち、マスク１は、上面が
光散乱部２からなる散乱加工面２ａ、下面がピンホール
５を有するクロム製の遮光膜４からなるクロム面となる
姿勢で露光装置６に取り付けられる。ウェーハ１０は、
その感光性樹脂が設けられている表面１０ａが露光装置
６の焦点位置付近、すなわち投影レンズ１３（投影光学
系１１）の焦点位置付近に配置される。

【００３８】次に、本発明の第１の実施の形態に係る露
光装置の検査方法を、図３および図４を参照しつつ詳し
く説明する。なお、図３および図４においては、マスク
１の内部における露光光７の進路状態を理解し易いよう
に、マスク１の光散乱部２および光透過基板３のハッチ
ングを省略する。同様に、図３および図４において、図
面を見易くするために、照明光学系９および投影光学系
１１は、それぞれ照明レンズ１２および投影レンズ１３
のみを図示して、それら両光学系９，１１を代表させ
る。

【００３９】この第１実施形態の露光装置の検査方法
は、前述したマスク１を用いることを前提とするもので
ある。本実施形態の露光装置の検査方法は、マスク１
を、露光装置６が備える照明光学系９と投影光学系１１
との間において、光散乱部２を照明光学系９側に向け、
かつ、遮光部４を投影光学系１１側に向けて配置すると
ともに、遮光部４に設けられた光通過孔５の像が投影さ
れるウェーハ１０を投影光学系１１の焦点位置Ａｊから
所定量ｄずらした位置Ａｄに配置して、露光装置６が備
える光源８が発する所定の波長からなる光７により露光
し、光通過孔５を通過した光７のうち、光散乱部２を直
進して通過した光１８がウェーハ１０の表面１０ａに作
る像１７と、光散乱部２により進行方向を変えられた光
１９がウェーハ１０の表面１０ａに作る像１６とをそれ
ぞれ測定することにより、露光装置の光学系８，９，１
１の設定状態を調べることを特徴とする。

【００４０】マスク１および露光装置６の構成、ならび
に露光装置６へのマスク１の取り付け方などは既に述べ
た通りである。したがって、以下、ウェーハ１０を投影
光学系１１の焦点位置から所定量ｄずらした位置Ａｄに
おいて露光し、ピンホール５を通過した露光光７のう
ち、光散乱部２を直進して通過した光１８がウェーハ１
０の表面１０ａに作る像１７と、光散乱部２により進行
方向を変えられた光１９がウェーハ１０の表面１０ａに
作る像１６とをそれぞれ測定する作業について説明す
る。

【００４１】まず、ウェーハ１０を投影光学系１１の焦
点位置Ａｊから所定量ｄずらした位置Ａｄにおいて露光
する様子を、図３を参照しつつ説明する。すなわち、マ
スク１のピンホール５の像１６，１７が、デフォーカス
状態で露光される様子について説明する。

【００４２】マスク１には、図３に示すように、その上
方から照明レンズ１２を介して、照明用光源８が発した
露光光７（照明光７ａ）が照射される。光散乱部２から
なるマスク１の散乱加工面２ａに到達した照明光７ａ
は、光散乱部２に入射してこれを透過する際に、様々な
方向に散乱されるとともに、その位相を光学的に不規則
な状態に乱される。様々な方向に散乱されて複雑な位相
差を付けられた照明光７ａは、大気中（空気中）から光
散乱部２に入射する際よりも広い角度で光散乱部２から
光透過基板３内に入射する。

【００４３】光透過基板３は、前述したように、その内
部に浸入した照明光７ａ（露光光７）が、その光学的な
状態を殆ど乱されることなく透過できるように形成され
ている。したがって、光散乱部２によって様々な方向に
散乱された照明光７ａは、その光学的な状態を殆ど乱さ
れることなく、光透過基板３の内部全体に略均一に、か
つ、略全方向に広がるように光透過基板３内に入射す
る。

【００４４】マスク１の散乱加工面２ａ（光散乱部２の
表面２ａ）の反対側の面は、略全面的に遮光膜４からな
るクロム面となっている。したがって、光透過基板３内
に入射した照明光７ａは、その大部分がウェーハ１０側
への透過を遮光膜４によって遮られる。ところが、遮光
膜４の中央部にはピンホール５が設けられている。これ
により、光透過基板３内に入射した照明光７ａの一部
は、その光学的な状態を殆ど乱されることなく、かつ、
その透過を遮光膜４によって遮られることなく光透過基
板３を透過して、ピンホール５内に入射する。光透過基
板３を透過してピンホール５内に入射した照明光７ａ
は、透過光７ｂとなってピンホール５を通過して、ウェ
ーハ１０側、すなわち投影レンズ１３へ向けて射出され
る。

【００４５】前述したように、光透過基板３内に入射し
た照明光７ａは、光透過基板３の内部全体を略均一に、
かつ、略全方向に広がるように進む。したがって、光透
過基板３を透過した照明光７ａの一部は、様々な方向か
ら広い入射角でピンホール５内に入射する。ピンホール
５内には、大気による光の屈折率の変化以外は、透過光
７ｂの光学的状態を変化させたり、あるいは妨げたりす
る要因はない。したがって、透過光７ｂは、照明光７ａ
がピンホール５内に入射した状態と同様に様々な方向か
ら広い出射角でピンホール５から射出される。具体的に
は、透過光７ｂは、光軸１４に対して垂直な方向に、３
６０°の略全方向にわたってまんべんなく広がるように
ピンホール５から射出される。これにより、透過光７ｂ
は、投影レンズ１３に向かって様々な方向から入射し
て、投影レンズ１３の内部の略全体に散乱される。

【００４６】ピンホール５を通過してウェーハ１０側へ
向けて射出された透過光７ｂのうち、投影レンズ１３に
入射した透過光７ｂのみが露光に寄与する。以下の説明
において、投影レンズ１３に入射してこれを透過した透
過光７ｂを、投影光７ｃと称することとする。

【００４７】ウェーハ１０が、図３中破線で示されてい
るように、その表面１０ａが投影レンズ１３（投影光学
系１１）の焦点位置（結像位置）、特に最適焦点位置
（ベストフォーカス位置）Ａｊに配置されているとす
る。このベストフォーカス位置Ａｊにおいて、ウェーハ
１０の表面１０ａには、ピンホール５の像がピントが合
った状態（ベストフォーカス状態）で写し出される。こ
こで、投影光７ｃのうち、図３に示すように、最も外側
の光線１５のウェーハ１０の表面１０ａ（被露光基板
面）に対する入射角をθとすると、空気の屈折率をｎと
して、投影レンズ１３の開口数（ＮＡ）は、次に示す式
（２）で表される。

【００４８】

【数２】

【００４９】ウェーハ１０を、図３中実線で示されてい
るように、光軸１４に沿って投影レンズ１３から遠ざか
る向きに所定の距離ｄだけずらした位置（デフォーカス
位置）に配置する。このデフォーカス位置におけるウェ
ーハ１０の表面１０ａの位置を、図３に示すようにＡｄ
とする。このデフォーカス位置Ａｄにおいては、ウェー
ハ１０の表面１０ａには、ピンホール５の像がピントが
ずれた状態（デフォーカス状態）で、いわゆるぼけた像
として写し出される。

【００５０】前述したように、投影レンズ１３には、光
軸１４に対して垂直な方向に、略３６０°の全方向にわ
たってまんべんなく広がるようにピンホール５から射出
された透過光７ｂが入射する。これにより、凸レンズで
ある投影レンズ１３から、その結像面側に配置されたウ
ェーハ１０の表面１０ａに照射される投影光７ｃは、光
軸１４に向かうように、光軸１４に対して垂直な、略３
６０°の全方向からまんべんなく集光される。したがっ
て、ベストフォーカス状態におけるピンホール５の像の
中心をＣとすると、デフォーカス位置Ａｄにおけるピン
ホール５の像１６は、図３および図５に示すように、Ｃ
からウェーハ１０の表面１０ａに沿って３６０°の略全
方向にわたって略まんべんなく広がった略円形状とな
る。この略円形状に広がったデフォーカス状態のピンホ
ール５の像１６の半径の大きさを測定する。このピンホ
ール５の像１６の半径の大きさをａとすると、投影レン
ズ１３のＮＡは、次に示す式（３）のように求めること
ができる。

【００５１】

【数３】

【００５２】この際、ＡｊからＡｄまでのウェーハ１０
のずらし量（デフォーカス量）ｄは、少なくともピンホ
ール５の像のピントが合わなくなり（ピンホール５が解
像しなくなり）、ピンホール５の像がぼけた像となる程
度の大きさであることが必要である。そのような光学的
な像のピントが合う限界（像の解像限界）、すなわち本
実施形態における投影レンズ１３の解像力の限界である
フォーカス範囲ｆは、一般にレイリーの基準として知ら
れており、次に示す式（４）で表される。

【００５３】

【数４】

【００５４】したがって、デフォーカス量ｄの大きさ
は、少なくとも式（４）で求められるフォーカス範囲ｆ
の絶対値よりも大きいことが必要である。デフォーカス
量ｄの大きさは、可能な限り式（４）で表されるフォー
カス範囲ｆの絶対値よりも大きくなるように設定される
ことが好ましいが、その約１０倍程度の範囲内であれ
ば、その誤差は許容範囲内である。本発明者らが行った
実験によれば、デフォーカス量ｄの大きさが式（４）で
表されるフォーカス範囲ｆの絶対値の約１０倍程度の範
囲内であれば、本発明に係る露光装置の検査方法に必要
十分な精度を確保可能であることが確認されている。

【００５５】また、デフォーカス位置Ａｄにおけるウェ
ーハ１０の表面１０ａには、図５に示すように、半径ａ
の略円形状のピンホール５の像１６の内側中央部に、像
１６と同心円となるように同じく略円形状に広がった、
より明るい（光強度分布がより強い）小さな領域１７が
観測される。以下、この略円形状の小さな領域１７につ
いて、図４および図５を参照しつつ説明する。

【００５６】マスク１を照明する照明光７ａは、図４に
示すように、光軸１４に沿った平行光線ではなく、凸レ
ンズである照明レンズ１２によって光軸１４に対して所
定の角度が付けられた状態でマスク１の光散乱部２に入
射する。すなわち、照明光７ａは、所定の広がりを有し
た状態で光散乱部２に入射するように設定されている。
このような照明光７ａの入射角の広がり具合は、一般に
コヒーレンス度（コヒーレンシーあるいはコヒーレンス
ファクターとも称する。）と呼ばれている。このコヒー
レンス度は、投影レンズ１３（投影光学系１１）の開口
数ＮＡと、照明レンズ１２（照明光学系９）の開口数Ｎ
Ａ_ｉとの比（照明光学系のＮＡ_ｉ／投影光学系のＮＡ）
で定義され、一般にσで示されている。このコヒーレン
ス度σは、いわゆる照明レンズ１２（照明光学系９）の
瞳の大きさを表す量でもある。次に示す式（５）で定義
される。

【００５７】

【数５】

【００５８】また、マスク１のピンホール５は、前述し
たように、光散乱部２に入射して光透過基板３を透過し
た露光光７が光透過基板３の外部に通過できる程度に微
小な大きさに形成されている。これにより、照明光７ａ
がマスク１の光散乱部２および光透過基板３を透過し
て、ピンホール５を通過すると、透過光としての複数の
光７ｂが発生する。これら複数の光７ｂのうち、光散乱
部２を直進して通過した光１８は比較的強く、他の光
（散乱光）１９は比較的弱く発生する。これは、照明光
７ａがマスク１の散乱加工面２ａ、すなわち光散乱部２
で一様に散乱されないとともに、光散乱部２を直進して
通過した光１８となる光線の成分が比較的強い強度で光
散乱部２および光透過基板３を透過しているためであ
る。

【００５９】ここで、光散乱部２を直進して通過した光
１８は、投影レンズ１３を透過した後、投影光７ｃとな
ってウェーハ１０の表面１０ａに集光される。ところ
が、ウェーハ１０は、前述したように光軸１４に沿って
所定のデフォーカス量ｄだけデフォーカスさせられて配
置されている。この場合、図４中二点鎖線で示されてい
る光散乱部２を直進して通過した光１８によるピンホー
ル５の像１７は、図５に示すように、Ｃを中心として略
円形状に広がって現れる。これが前述したより明るい小
さな領域１７である。このデフォーカス位置Ａｄにおけ
る光散乱部２を直進して通過した光１８によるピンホー
ル５の像１７の半径の大きさを測定する。このピンホー
ル５の像１７の半径の大きさをｂとすると、コヒーレン
ス度σの値は、次に示す式（６）のように求めることが
できる。

【００６０】

【数６】

【００６１】この式（６）に、前記式（３）で求めた投
影レンズ１３のＮＡを代入することにより、コヒーレン
ス度σの値は、次に示す式（７）のように表すことがで
きる。

【００６２】

【数７】

【００６３】以上説明した手順により、露光装置６の光
学系の主な特徴を表す各量のうち、投影レンズ１３（投
影光学系１１）の開口数ＮＡ、およびコヒーレンス度σ
の値をそれぞれ求めることができる。前述したように、
コヒーレンス度σは、照明レンズ１２（照明光学系９）
の瞳の大きさを表す量でもあるので、前記式（７）から
は、照明レンズ１２の瞳の大きさも求めることができ
る。

【００６４】また、コヒーレンス度σは、前記式（５）
で定義されているので、前記式（３）および前記式
（６）から、照明レンズ１２の開口数ＮＡ_ｉは、次に示
す式（８）のように表すことができる。

【００６５】

【数８】

【００６６】これにより、露光装置６の光学系の主な特
徴を表す各量のうち、照明レンズ１２（照明光学系９）
の開口数ＮＡ_ｉも求めることができる。

【００６７】次に、本発明者らが行った本発明の第１の
実施の形態に係る露光装置の検査方法の実験結果につい
て、具体的な一実施例を挙げて説明する。

【００６８】＜実施例＞この実施例においては、照明用
光源として、波長λが約193ｎｍのArFエキシマレーザ光
線を露光光７（照明光７ａ）として発する、ArFエキシ
マレーザ装置８を備えたArFエキシマレーザ露光装置６
を用いてマスク１を露光する。デフォーカス量ｄを約20
μｍ、縮小率Ｍを４分の１、およびマスク１のピンホー
ル５の半径の大きさｒを約1μｍにそれぞれ設定した。
また、この際、ArFエキシマレーザ露光装置６の理論上
の光学条件を、ＮＡ＝0.6、コヒーレンス度σ＝0.75に
それぞれ設定した。

【００６９】以上説明した各設定条件下において露光作
業を行った。具体的に説明すると、ArFエキシマレーザ露
光装置６を用いて、マスク１に設けられたピンホール５
のArFエキシマレーザ光線７ａによる像を、感光性樹脂
２０を塗布したシリコン基板（ウェーハ）１０の表面１
０ａ上に転写した。すると、図５中打点部分で示すよう
に、シリコン基板１０上に半径約15μｍの略円形状（略
円環形状）の感光部（像）１６を形成することができ
た。また、露光量を調整することにより、図５中白抜き
部分で示すように、感光部１６の内側に半径約10.5μｍ
の略円形状の光強度がより強い感光部（像）１７を形成
することができた。シリコン基板１０を現像すると、図
５中白抜き部分で示されている感光部１７は、感光性樹
脂２０が略完全に無くなる。また、図５中打点部分で示
されている感光部１６は、感光性樹脂２０が半分程残っ
た状態となる。さらに、図５中斜線部分で示されている
シリコン基板１０の他の部分は、感光性樹脂２０が殆ど
全て残った状態となっている。

【００７０】本発明者らが行った計算によると、以上の
各値を前述した式（３）および式（６）に代入すると、
略所望する設定光学条件通りのＮＡとσであったことが
確認された。

【００７１】以上説明したように、本発明の第１の実施
の形態に係る検査用マスク１によれば、光源８の設計値
および実測値、あるいはマスク１に形成されたパターン
の向きや形状などに拘らず、光散乱部２を直進して通過
した光１８がウェーハ１０の表面１０ａに作る像１７
と、光散乱部２により進行方向を変えられた光１９がウ
ェーハ１０の表面１０ａに作る像１６とを全方向にわた
って略均等に、かつ容易に作ることができる。したがっ
て、検査用マスク１を用いた本発明の第１の実施の形態
に係る露光装置の検査方法によれば、露光装置６が備え
る照明レンズ１２（照明光学系９）および投影レンズ１
３（投影光学系１１）のそれぞれの瞳の大きさおよび形
状、ならびに照明レンズ１２および投影レンズ１３のそ
れぞれ開口数ＮＡ_ｉ、ＮＡなど、露光装置６の光学系を
高い精度で容易に検査できる。

【００７２】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態に係る検査用マスクおよび露光装置の検査
方法を、図６および図７を参照しつつ説明する。

【００７３】この第２実施形態の検査用マスクは、図６
（ａ）〜（ｃ）に示すように、遮光部の構成が、前述し
た第１実施形態の検査用マスクの遮光部の構成と異なっ
ているだけで、その他の構成、作用、および効果は同様
である。また、この第２実施形態の露光装置の検査方法
については、前述した第１実施形態と同様である。した
がって、それらの異なっている部分について説明すると
ともに、前述した第１実施形態と同一の構成部分などに
ついては同一符号を付してそれらの説明を省略する。

【００７４】本実施形態の検査用マスク（レチクル）２
１は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、所定の波長か
らなる光が透過可能な材料によって形成された光透過基
板３、この光透過基板３の一主面側に設けられており、
光を散乱させつつ透過させる光散乱部２、光透過基板３
の光散乱部２が設けられている側とは反対側の面に設け
られており、光の通過を遮ることが可能な材料によって
形成され、光散乱部２に入射して光透過基板３を透過し
た光の通過を遮るとともに、光散乱部２に入射して光透
過基板３を透過した光が周囲を通過可能な大きさに形成
された微小な遮光部２２などから構成されている。

【００７５】微小な遮光部２２は、図６（ａ）〜（ｃ）
に示すように、光透過基板３の中央部、すなわち検査用
マスク２１（以下の説明においてマスク２１と略称す
る。）の中央部に１個設けられている。微小な遮光部２
２は、略円柱形状に形成されており、以下の説明におい
て、この第２実施形態の微小な遮光部を、遮光体２２と
称することとする。

【００７６】遮光体２２は、その高さが第１実施形態に
おいて前述したピンホール５の深さ、すなわち遮光膜４
の厚さと同程度の大きさに形成されていることが好まし
い。また、遮光体２２は、その半径ｒの大きさが、第１
実施形態において前述したピンホール５の半径ｒの大き
さと同様に、前記式（１）の範囲内であることが好まし
い。また、この遮光体２２の半径ｒの大きさは、前述し
たピンホール５の半径ｒの大きさと同様に、可能な限り
式（１）を満たすように設定されることが好ましいが、
その約４０倍程度の範囲内であれば、その誤差は許容範
囲内である。本発明者らが行った実験によれば、半径ｒ
の大きさが式（１）で示される範囲の約４０倍程度の範
囲内であれば、後述する本発明に係る露光装置の検査方
法に必要十分な精度を確保可能であることが確認されて
いる。

【００７７】以上説明した構成からなるマスク２１を露
光装置に用いることによって、光散乱部２および光透過
基板３を通過した露光光が作る像、特に遮光体２２の周
囲を通過した露光光７（透過光７ｂ）が作る像２３，２
４を、感光性材料（フォトレジスト、感光性樹脂）２０
が設けられたウェーハ（半導体基板）１０の表面１０ａ
上に転写する。

【００７８】マスク２１を用いて、本発明の第２の実施
の形態に係る露光装置の検査方法を行う。第１実施形態
と同様に、マスク２１を、照明光学系９と投影光学系１
１との間において、その光散乱部２を照明光学系９側に
向け、微小な遮光体２２を投影光学系１１側に向けた姿
勢で配置する。それとともに、ウェーハ１０を投影レン
ズ１３の焦点位置Ａｊからｄだけずらして配置する。こ
の状態において露光作業を行い、遮光体２２のぼけた像
２３，２４をウェーハ１０の表面１０ａ上に転写する。
すると、図７中斜線部分で示すように、光散乱部２を直
進して通過した光による遮光体２２の像２３が半径ｂの
略円形状となって現れるとともに、図７中打点部分で示
すように、光散乱部２により進行方向を変えられた光に
よる遮光体２２の像２４が像２３と同心円となるよう
に、半径ａの略円形状（略円環形状）となって現れる。
像２３は、像２４に比較して、光の強度分布が弱い（比
較的暗い）領域として観測される。それら遮光体２２の
各像２３，２４は、前述した第１実施形態のピンホール
の各像１７，１６の明暗が略反転した状態に等しい。

【００７９】シリコン基板（ウェーハ）１０を現像する
と、図７中斜線部分で示されている感光部（像）２３
は、感光性樹脂２０が殆ど全て残る。また、図７中打点
部分で示されている感光部（像）２４は、感光性樹脂２
０が半分程残った状態となる。さらに、図７中白抜き部
分で示されているシリコン基板１０の他の部分は、感光
性樹脂２０が略完全に無くなった状態となっている。

【００８０】第１実施形態と同様に、感光部（像）２３
の半径ｂや、感光部（像）２４の半径ａなどの値を用い
ることにより、前記各式（１）〜（６）から、投影光学
系１１のＮＡおよび照明光学系９のσ値など、露光装置
６の光学系の主な特徴を表す各量を求めることが可能で
ある。

【００８１】この第２実施形態の検査用マスク２１およ
び露光装置の検査方法は、以上説明した点以外は、第１
実施形態の検査用マスク１および露光装置の検査方法と
同じであり、本発明が解決しようとする課題を解決でき
るのはもちろんである。その上で、前述したように、微
小な遮光体２２が設けられた本実施形態の検査用マスク
２１は、以下の点で優れている。

【００８２】この第２実施形態の検査用マスク２１は、
その光散乱部２が設けられている側とは反対側の端面
に、光透過基板３を透過した透過光７ｂが、光透過基板
３の外部に通過可能な大きさの微小な遮光体２２を設け
るだけで、第１実施形態の検査用マスク１と同様の像２
３，２４を作ることができる。したがって、露光装置の
検査に必要な構成を満たしたマスク２１を、その製造に
係るコストや手間を抑制して作製できる。また、この検
査用マスク２１を用いて実施する本実施形態の露光装置
の検査方法は、第１実施形態の露光装置の検査方法と殆
ど同じ作業で行えばよいので、検査用マスクを取り替え
ることによって検査作業が煩雑になるおそれは殆ど無
い。

【００８３】なお、本発明に係る検査用マスクおよび露
光装置の検査方法は、前述した第１および第２の実施の
形態には制約されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲
で、それらの構成や、あるいは工程などの一部を種々様
々な設定に変更したり、あるいは各種設定を組み合わせ
て用いたりして実施することができる。

【００８４】例えば、前述した第１および第２の実施形
態では、ピンホール５または微小な遮光体２２が、光透
過基板３の光散乱部２が設けられている側とは反対側の
面にそれぞれ１個だけ設けられている場合に付いて述べ
た。しかし、図８（ａ）および（ｂ）に示す検査用マス
ク３１，４１のように、ピンホール３２，４２または微
小な遮光体３３，４３を、マスク３１，４１の露光領域
内に多数個、様々な位置に配置しても構わない。そのよ
うな構成でも、露光領域内でのＮＡおよびσ値の分布の
様子を測定することが可能である。この際、デフォーカ
スされてぼけた状態のピンホール３２，４２または遮光
体３３，４３の像が、隣のピンホール３２，４２または
遮光体３３，４３の像と重ならないように、各ピンホー
ル３２，４２または各遮光体３３，４３同士の間隔を空
けた方が、ぼけた個々の像の半径の測定を容易に行うこ
とができる。

【００８５】また、ピンホール３２，４２または遮光体
３３，４３は、それらの平面視の形状が必ずしも円形状
に形成される必要はない。例えば、図８（ｂ）に示すよ
うに、楕円形状に形成されても構わない。このように、
光通過孔５あるいは微小な遮光部２２の大きさ、形状、
および配置状態は適宜、適正な状態に設定することがで
きる。

【００８６】また、前述した第１および第２の実施形態
では、投影レンズ１３の瞳（開口）の形状および光源の
形状などが、それらの平面視において略円形であるとの
仮定の下に具体的な実施形態を示した。しかし、これら
は必ずしも略円形である必要はない。平面視における投
影レンズ１３の瞳の形状および光源の形状などは、楕円
形状や、あるいはその他の形状であっても構わない。楕
円形状や、あるいはその他の形状の場合には、楕円の偏
平率を求めたり、あるいはそれぞれの形状に応じた特徴
量を観察して測定したりすることにより、露光装置６の
光学系を高い精度で容易に検査することが可能である。

【００８７】また、検査用マスクの光散乱部（散乱加工
面）は、マスク面全体に設ける必要はない。少なくとも
ピンホールまたは微小な遮光体に向かう露光光が透過す
る領域に設けられていればよい。この際、露光光が透過
する領域には、投影レンズの最も外側を通過する光線を
生じさせることができる範囲も含まれる。

【００８８】また、露光光を散乱して透過する光散乱加
工（光散乱部）は、前述した磨りガラス加工には限らな
い。露光光の位相を光学的に変化させるように、露光光
を散乱させつつ透過させることができるものであればよ
い。例えば、屈折率が部位によって複雑に異なる大きさ
になるように形成された透明な部材を、光透過基板の一
端面側に一体に取り付けても構わない。

【００８９】さらに、本発明に係る検査用マスクを、図
９（ａ）〜（ｃ）に示す検査用マスク５１のような構成
としても構わない。マスク５１の中央部に、ウェーハの
表面に実際に露光して転写するための所定の回路パター
ン５２を形成する。それとともに、この回路パターン５
２の周辺であるマスク５１の外周部に、光散乱部２およ
び光通過孔（ピンホール）５を、それらが光透過基板３
を挟んでマスク５１の厚さ方向において互いに対向する
ように設ける。この際、ウェーハをベストフォーカス位
置およびデフォーカス位置に配置して露光した場合に、
ウェーハの表面上に作られる回路パターン５２の像とピ
ンホール５の像とが、互いに干渉し合わないように、回
路パターン５２とピンホール５とを、所定の間隔だけ離
間させて設ける必要がある。

【００９０】マスク５１を以上説明したような構成とす
ることにより、露光装置の光学系の検査と、実際の露光
作業（リソグラフィ工程）とを、１枚のマスクで行うこ
とができる。具体的には、実際の露光作業に先立って、
前述した第１実施形態の検査方法と同様に、マスク５１
を用いて露光装置の光学系が予め設定された条件を満足
しているか否かを検査する。設定条件を満足していれば
引き続き実際の露光作業に移る。設定条件を満足してい
なければ、設定条件を満足するように露光装置の光学系
を調整した後、実際の露光作業に移る。このような方法
によれば、実際の露光作業を行う前に、露光装置の光学
系は常に適正な状態に設定されているので、精度の高い
回路パターンを容易にウェーハに転写できる。ひいて
は、高性能の半導体装置を容易に製造することができ
る。

【００９１】前述した構成からなるマスク５１は、換言
すれば、通常の露光用マスクと、前述した第１実施形態
のマスク１とを一体に形成したのに等しい。したがっ
て、マスク５の機能および効果と同等な機能および効果
を得るためには、通常の露光用マスクと、前述した第２
実施形態のマスク２１とを一体に形成した構成としても
構わない。さらには、図８（ａ）および（ｂ）に示す検
査用マスク３１，４１に倣って、回路パターンの周辺に
複数個のピンホール３２，４２または微小な遮光体３
３，４３を設けても構わない。ウェーハをベストフォー
カス位置およびデフォーカス位置に配置して露光した場
合に、実際に露光して転写するための所定の回路パター
ンと、露光装置の検査用の像を作る構成とが、互いに干
渉し合わないように形成されていればよい。

【００９２】

【発明の効果】本発明に係る検査用マスクによれば、光
散乱部に入射した所定の波長からなる光の一部は、光散
乱部によってその位相を光学的に乱されつつ様々な方向
に散乱された後、複数の光線となって光通過孔、あるい
は微小な遮光部の周りを通過する。したがって、本発明
の検査用マスクは、光源の設計値および実測値、あるい
はマスクに形成されたパターンの向きや形状などに拘ら
ず、光通過孔、あるいは微小な遮光部の周りを通過した
複数の光線による像を全方向にわたって略均等に、かつ
容易に作ることができる。

【００９３】また、本発明に係る露光装置の検査方法に
よれば、本発明に係る検査用マスクを用いることによ
り、その光通過孔、あるいは微小な遮光部の周囲を通過
した所定の波長からなる光のうち、光散乱部を直進して
通過した光による像と、光散乱部により進行方向を変え
られた光による像とを、ウェーハの表面に全方向にわた
って略均等に作って測定することができる。したがっ
て、光源の設計値および実測値、あるいはマスクに形成
されたパターンの向きや形状などに拘らず、露光装置が
備える投影レンズの瞳の大きさや形状および開口数など
の露光装置の光学系を高い精度で容易に検査できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る検査用マスク
を示し、（ａ）は光散乱部側から臨んだ平面図、（ｂ）
は遮光部側から臨んだ平面図、（ｃ）は図１（ａ）中Ｘ
−Ｘ線に沿った断面図。

【図２】図１の検査用マスクを用いて検査する露光装置
の概略構成図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る露光装置の検
査方法を示す図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る露光装置の検
査方法を示す図。

【図５】図４の工程においてウェーハ表面に形成された
像を示す平面図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る検査用マスク
を示し、（ａ）は光散乱部側から臨んだ平面図、（ｂ）
は遮光部側から臨んだ平面図、（ｃ）は図６（ａ）中Ｙ
−Ｙ線に沿った断面図。

【図７】図６の検査用マスクを用いて行う本発明の第２
の実施の形態に係る露光装置の検査方法によってウェー
ハ表面に形成された像を示す平面図。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施の形
態に係る検査用マスクを遮光部側から臨んで示す平面
図。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態に係る検査用マ
スクを示し、（ａ）は光散乱部側から臨んだ平面図、
（ｂ）は遮光部側から臨んだ平面図、（ｃ）は図９
（ａ）中Ｚ−Ｚ線に沿った断面図。

【符号の説明】

１，２１，３１，４１，５１…検査用マスク（レチク
ル）２…光散乱部（磨りガラス加工部）３…光透過基板（マスク基板）４…遮光膜（遮光部）５，３２，４２…ピンホール（光通過孔）６…投影露光装置（ArFエキシマレーザ露光装置、露光
装置）７…露光光（ArFエキシマレーザ光、所定の波長からな
る光）７ａ…照明光（露光光）７ｂ…透過光（露光光）７ｃ…投影光（露光光）８…照明用光源（ArFエキシマレーザ装置、露光装置の
光学系、光源）９…照明光学系（露光装置の光学系）１０…ウェーハ（シリコン基板、半導体基板）１１…投影光学系（露光装置の光学系）１６，１７，２３，２４…ピンホールまたは微小遮光体
の像（感光部、ウェーハの表面に作られた像）１８…光散乱部を直進して通過した光１９…光散乱部により進行方向を変えられた光２２，３３，４３…遮光体（微小な遮光部）Ａｊ…ベストフォーカス位置（焦点位置）Ａｄ…デフォーカス位置（焦点位置からずれた位置）ｄ…デフォーカス量（ずらし量）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤澤忠仁神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内Ｆターム(参考） 2G086 HH05 HH07 2H042 AA14 AA15 AA25 2H095 BE05 5F046 AA25 BA03 CB17 DA12 DA13 DB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の波長からなる光が透過可能な材料に
よって形成された光透過基板と、この光透過基板の一主面側に設けられており、前記光を
散乱させつつ透過させる光散乱部と、前記光透過基板の前記光散乱部が設けられている側とは
反対側の面に設けられており、前記光の通過を遮ること
が可能な材料によって形成され、前記光散乱部に入射し
て前記光透過基板を透過した前記光が通過可能な大きさ
に形成された光通過孔が設けられた遮光部と、を具備することを特徴とする検査用マスク。
【請求項２】所定の波長からなる光が透過可能な材料に
よって形成された光透過基板と、この光透過基板の一主面側に設けられており、前記光を
散乱させつつ透過させる光散乱部と、前記光透過基板の前記光散乱部が設けられている側とは
反対側の面に設けられており、前記光の通過を遮ること
が可能な材料によって形成され、前記光散乱部に入射し
て前記光透過基板を透過した前記光の通過を遮るととも
に、前記光散乱部に入射して前記光透過基板を透過した
前記光が周囲を通過可能な大きさに形成された微小な遮
光部と、を具備することを特徴とする検査用マスク。
【請求項３】請求項１に記載の検査用マスクを、露光装
置が備える照明光学系と投影光学系との間において、前
記光散乱部を前記照明光学系側に向け、かつ、前記遮光
部を前記投影光学系側に向けて配置するとともに、前記
遮光部に設けられた光通過孔の像が投影されるウェーハ
を前記投影光学系の焦点位置から所定量ずらした位置に
配置して、前記露光装置が備える光源が発する所定の波
長からなる光により露光し、前記光通過孔を通過した前
記光のうち、前記光散乱部を直進して通過した光が前記
ウェーハの表面に作る像と、前記光散乱部により進行方
向が変わった光が前記ウェーハの表面に作る像とをそれ
ぞれ測定することにより、前記露光装置の光学系の設定
状態を調べることを特徴とする露光装置の検査方法。
【請求項４】請求項２に記載の検査用マスクを、露光装
置が備える照明光学系と投影光学系との間において、前
記光散乱部を前記照明光学系側に向け、かつ、前記微小
な遮光部を前記投影光学系側に向けて配置するととも
に、前記微小な遮光部の像が投影されるウェーハを前記
投影光学系の焦点位置から所定量ずらした位置に配置し
て、前記露光装置が備える光源が発する所定の波長から
なる光により露光し、前記遮光部の周囲を通過した前記
光のうち、前記光散乱部を直進して通過した光が前記ウ
ェーハの表面に作る像と、前記光散乱部により進行方向
が変わった光が前記ウェーハの表面に作る像とをそれぞ
れ測定することにより、前記露光装置の光学系の設定状
態を調べることを特徴とする露光装置の検査方法。
【請求項５】前記ウェーハのずらし量の大きさは、少な
くとも前記光の波長の大きさを前記投影光学系の開口数
の二乗で除した値の二分の一よりも大きいことを特徴と
する請求項３または４に記載の露光装置の測定方法。
【請求項６】前記ウェーハの表面に作られた像の大きさ
を測定することにより、前記投影光学系の開口数を調べ
ることを特徴とする請求項３〜５のうちのいずれかに記
載の露光装置の測定方法。
【請求項７】前記ウェーハの表面に作られた像の大きさ
を測定することにより、前記光源のコヒーレンス度を調
べることを特徴とする請求項３〜５のうちのいずれかに
記載の露光装置の測定方法。