JP2003149411A

JP2003149411A - 光学素子の製造方法、光学素子、該素子を搭載した検査装置、該検査装置を備えた露光装置及び点回折型干渉計測定装置

Info

Publication number: JP2003149411A
Application number: JP2001347188A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hamamura; 寛浜村; Toru Fujii; 藤井　　透
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】超高性能光学系の高精度計測機の校正用微小
開口を備える測定機を提供することを目的とする。【解決手段】メンブレンに直径２００ｎｍ以下の開口
を加工する加工工程と、前記加工工程によって加工され
たメンブレン上に金属を成膜する成膜工程とからなる光
学素子の製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学素子の製造方法、
光学素子、該素子を搭載した検査装置、該検査装置を備
えた露光装置及び点回折型干渉計測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、透明基板上に成膜された遮光性
を有する金属にＦＩＢ（フォーカスイオンビーム）を用
いて開口を作製する方法やEB露光を用いエッチングによ
って開口を備えた光学素子製造方法がとられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＦＩＢ加工は、イオン
のスパッタ効果により被加工材を物理的に除去するた
め、加工終了時には、除去された被加工材が穴周辺及び
穴の側壁に再付着し、所望の形状が確保できないといっ
た問題があった。

【０００４】また、透明基板にもイオンが打ち込まれる
ため、基板自身の光学特性を変質させてしまう問題があ
った。そのため反応性ガスを用いたＦＩＢＡＥ(ＦＩＢ
アシストエッチング）により加工する方法が用いられた
が、被加工材が限られたり、反応性を持つアシストガス
により遮光材の変質を引き起こす問題があった。

【０００５】ＥＢはＦＩＢに比べて、結像系収差は少な
く、ビーム自体はより微細スポットに収束することが可
能であるので微細加工に適している。しかし、下地基板
からの電子後方散乱（back scattering）による近接効
果によってスポット像がぼけるため最小加工形状が制限
されるといった問題がある。

【０００６】このような理由から単純にEB露光を用いて
遮光性が高い金属に微小開口を作製することは実現され
ていなかった。そのような理由から、計測精度校正用高
精度球面波を得ることも困難であり、特に有効開口数の
大きな短波長用光学系用波面収差計測機の校正も実現で
きなかった。

【０００７】本発明は、超高性能光学系の高精度計測機
の校正用微小開口を備える測定機を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明では、メンブレンに直径２００ｎｍ以下
の開口を加工する加工工程と、前記加工工程によって加
工されたメンブレン上に金属を成膜する成膜工程とから
なる光学素子の製造方法を提供する。

【０００９】第２の発明では、メンブレンに金属を成膜
する成膜工程と、前記成膜工程によって成膜された金属
膜に直径２００ｎｍ以下の開口を加工する加工工程とか
らなる光学素子の製造方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】（光学素子の製造方法１）以下、
本発明のメンブレン製造方法の例を図1及び図５を用い
て説明する。図１及び図５は、本発明の実施の形態の１
例である光学素子の製造方法を示す図である。

【００１１】まず、シリコン単結晶基板５１の表裏面
に、ＬＰ−ＣＶＤ等により、支持体となる厚さ１μｍ以
下のＳｉＮ膜５２を成膜する（図１ａ）。支持体として
は、この他にＳｉＮｘやＢＮなど機械的に強靭で、メン
ブレン上に一定厚の異なった材質の成膜が可能なものを
使用することができる。そして、その裏側に、レジスト
５３を塗布し、金属薄膜を形成する部分より広めの部分
を残して、フォトリソグラフィープロセスにより除去す
る（図１ｂ）。そして、残されたレジストをマスクとし
て、ＳＦ₆ガスによるドライエッチングによりＳｉＮ膜
５２を除去し、その後レジストを除去する（図１ｃ）。

【００１２】続いて、裏面からフッ素系活性種を用いた
ドライエッチングによりシリコン単結晶基板５１を除去
して、支持層となるＳｉＮを製作する（図１ｄ）。上記
の方法によって製作された大きさ５×５ｍｍ、厚さ５０
ｎｍのＳｉＮメンブレンを準備する。準備したメンブレ
ンはアライメントマークが書かれたレクチルの中央部に
保持される。アライメントマークを基準にして、レクチ
ルとメンブレンとの位置関係を出す（図５ａ）。

【００１３】メンブレン（ＳｉＮ）の所定の位置に穴
（微小開口）をあける。本実施例では、ＦＩＢ（フォー
カス・イオン・ビーム）加工によって直径６０ｎｍの穴
をあける（図５ｂ）。加工されたメンブレン上に成膜す
るために、レクチルを真空蒸着装置内に設置する。設置
場所は、メンブレンに対して蒸着源の有効立体角が小さ
い位置、言い換えれば、メンブレン上から点蒸着源に見
える距離と蒸着源の大きさとなる位置に配置する。蒸着
源の見込み角が大きいと、斜め方向からの蒸着粒子が付
着するため側壁が斜めになってしまうため、立体角設定
には所望の開口とアスペクト比に応じた注意が必要であ
る。本実施例では、波長１９３ｎｍ光に対して遮光性を
確保するため白金８０ｎｍを成膜した（図５ｃ）。

【００１４】ここで、開口部には蒸着粒子が堆積せず開
口の周辺部（遮光部）のみに堆積し、光学素子が完成す
る（図５ｄ）。成膜する金属の種類としては、白金の他
に、アルミニウム、金、プラチナ、クロム、タンタル及
びタングステンを用いることができる。

【００１５】また、開口加工において、ＦＩＢ加工を用
いたが、これに限定することなく、ＥＢリソグラフィ、
ＥＢ等の加工方法を用いてもいいことは言うまでもな
い。さらに、本実施の形態では、直径６０ｎｍとした
が、直径２００ｎｍ以下であれば、問題ない。（光学素子の製造方法２）以下、本発明のメンブレン製
造方法の例を図1及び図６を用いて説明する。図１及び
図６は、本発明の実施の形態の１例である光学素子の製
造方法を示す図である。

【００１６】図１に関して図１ａから図１ｄまでは、
（光学素子の製造方法１）に記載したので、ここでは説
明を省略する。アライメントマーク付のレクチルに保持
される上記の方法により作製されたＳｉＮメンブレンを
準備する（図６ａ）。

【００１７】メンブレン上に厚さ８０ｎｍのプラチナを
成膜する。成膜されたプラチナの上にレジストを塗布す
る。ＥＢリソグラフィーにてレジストに所定の穴（微小
開口）をあける（ｂ）。エッチングにて、プラチナ及び
メンブレンに直径６０ｎｍの穴をあけ、レジストをはが
し、光学素子が完成する（ｃ）。

【００１８】なお、本実施例では平面上にコートを行う
ため点蒸着源の必然性はないのでＲＦスパッタで成膜し
た。本実施の形態では、金属膜及びメンブレンに所定の
大きさの穴をあけたが、使用波長におけるメンブレンの
光学特性によっては、金属膜のみに所定の大きさの穴を
あけてもよい。（光学素子の製造方法３）以下、本発明の他のメンブレ
ン製造方法の例を説明する。図１は、本発明の実施の形
態の１例であるメンブレンの製造方法を示す図である。

【００１９】図１に関して図１ａから図１ｄまでは、
（光学素子の製造方法１）に記載したので、ここでは説
明を省略する。作製したＳｉＮメンブレンにアルミニウ
ムの金属５４を、ＳｉＮメンブレン５２の表面側に蒸
着、スパッタ等により成膜する（図１ｅ）。

【００２０】裏面側から、ＳＦ₆ガスによるドライエッ
チングによりＳｉＮメンブレン５２を除去し、金属メン
ブレン５４を完成させる(ｆ)。使用するエッチングガス
としては、支持メンブレン材料をエッチングでき、且
つ、金属系メンブレン層にはあまり損傷を与えない条件
の採用できるＲＩＥ、ＲＩＢＥ、ＩＣＰ−Ｅ、ラジカル
ビームエッチングなどが使用できる。支持メンブレンが
ＳｉＮｘの場合、エッチングガスはＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｓ
Ｆ₆などＦ系ガスを主成分としたガス組成を用いるのが
望ましい。

【００２１】作製した金属メンブレンに所定の位置に直
径６０ｎｍの穴（微小開口）をＦＩＢ加工によって直径
６０ｎｍの穴をあける（光学素子の完成）。（製品への応用）（検査装置及び露光装置）本発明の実施形態を、図面に
基づいて説明する。

【００２２】図2は、本発明の実施形態にかかる検査装
置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図
2において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿
ってＺ軸を、ウェハ面内において図2の紙面に平行な方
向にＹ軸を、ウェハ面内において図2の紙面に垂直な方
向にＸ軸をそれぞれ設定している。なお、図2では、投
影光学系ＰＬの像面に検査装置の標示板を位置決めした
収差測定時の状態を示しているが、ＦＩＡ系や斜入射方
式のオートフォーカス系を用いた位置検出時および投影
露光時には、投影光学系ＰＬの像面にウェハＷが位置決
めされる。

【００２３】図2の露光装置は、露光光（照明光）を供
給するための光源１として、たとえば２４８ｎｍ（Ｋｒ
Ｆ）または１９３ｎｍ（ＡｒＦ）の波長の光を供給する
エキシマレーザー光源を備えている。光源１から射出さ
れたほぼ平行光束は、ビーム整形光学系２を介して所定
断面の光束に整形された後、干渉性低減部３に入射す
る。干渉性低減部３は、被照射面であるマスクＭ上（ひ
いてはウェハＷ上）での干渉パターンの発生を低減する
機能を有する。干渉性低減部３の詳細については、たと
えば特開昭５９−２２６３１７号公報に開示されてい
る。

【００２４】干渉性低減部３からの光束は、第１フライ
アイレンズ４を介して、その後側焦点面に多数の光源を
形成する。これらの多数の光源からの光は、振動ミラー
５で偏向された後、リレー光学系６を介して第２フライ
アイレンズ６を重畳的に照明する。ここで、振動ミラー
５は、Ｘ軸周りに回動する折り曲げミラーであって、被
照射面での干渉パターンの発生を低減する機能を有す
る。こうして、第２フライアイレンズ７の後側焦点面に
は、多数の光源からなる二次光源が形成される。この二
次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り８
により制限された後、コンデンサー光学系９を介して、
下側面に所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的
に均一照明する。

【００２５】マスクＭのパターンを透過した光束は、投
影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上に
マスクパターンの像を形成する。マスクＭは、マスクホ
ルダ（不図示）を介して、マスクステージＭＳに載置さ
れている。なお、マスクステージＭＳは、主制御系（不
図示）からの指令に基づき、マスクステージ制御部（不
図示）によって駆動される。このとき、マスクステージ
ＭＳの移動は、マスク干渉計（不図示）とマスクステー
ジＭＳに設けられた移動鏡（不図示）とにより計測され
る。

【００２６】一方、ウェハＷは、ウェハステージＷＳ上
のウェハホルダＷＨに真空チャックされている。ウェハ
ステージＷＳは、主制御系（不図示）からの指令に基づ
き、ウェハステージ制御部（不図示）によって駆動され
る。このとき、ウェハステージＷＳの移動は、ウェハ干
渉計ＷＩＦとウェハステージＷＳに設けられた移動鏡Ｗ
Ｍとにより計測される。こうして、ウェハステージＷＳ
は、Ｘ方向の移動機能、Ｙ方向の移動機能、Ｚ方向の移
動機能、Ｚ軸周りの回転機能、Ｘ軸周りのチルト機能、
およびＹ軸周りのチルト機能を有し、ウェハ干渉計ＷＩ
Ｆとウェハステージ制御部とによりナノオーダで位置制
御される。

【００２７】また、図2の露光装置は、投影光学系の光
軸ＡＸに垂直な平面すなわちＸＹ平面に沿ったウェハＷ
の位置を検出するための第１位置検出系として、オフア
クシス方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系を備
えている。このＦＩＡ系は、波長帯域幅の広い照明光を
供給するための光源として、たとえばハロゲンランプ
（不図示）を備えている。光源からの照明光は、リレー
光学系（不図示）を介して、ライトガイド２１に入射す
る。ライトガイド２１の内部を伝播した光は、コンデン
サーレンズ２２およびリレーレンズ２３を介して、ハー
フプリズム２４に入射する。

【００２８】ハーフプリズム２４で反射された照明光
は、第１対物レンズ２５および反射プリズム２６を介し
てウェハＷ上に形成された各アライメントマーク（たと
えばＸ方向のラインアンドスペースパターンおよびＹ方
向のラインアンドスペースパターン）を落射照明する。
照明された各アライメントマークからの反射光は、反射
プリズム２６および第１対物レンズ２５を介して、ハー
フプリズム２４に入射する。ハーフプリズム２４を透過
した光は、第２対物レンズ２７を介して、ハーフプリズ
ム２８に入射する。ハーフプリズム２８を透過した光は
Ｘ方向ＣＣＤ２９に達し、ハーフプリズム２８で反射さ
れた光はＹ方向ＣＣＤ３０に達する。

【００２９】ここで、Ｘ方向ＣＣＤ２９の撮像面にはＸ
方向アライメントマークの拡大像が形成され、Ｙ方向Ｃ
ＣＤ３０の撮像面にはＹ方向アライメントマークの拡大
像が形成される。こうして、Ｘ方向ＣＣＤ２９およびＹ
方向ＣＣＤ３０で得られた撮像信号を画像処理すること
によって、各アライメントマークのＸＹ平面に沿った位
置を、ひいてはウェハＷのＸＹ平面に沿った位置を検出
する。そして、検出した各アライメントマークの位置情
報に基づいて、ウェハＷのＸＹ平面に沿ったアライメン
トを行うことができる。なお、ＦＩＡ系の詳細について
は、たとえば特開平４‐６５６０３号公報や特開平４‐
２７３２４６号公報などに開示されている。

【００３０】さらに、図2の露光装置は、投影光学系の
光軸ＡＸの方向すなわちＺ方向に沿ったウェハＷの位置
を検出するための第２位置検出系として、いわゆる斜入
射方式の二次元オートフォーカス系（ＡＦ系）を備えて
いる。この斜入射方式の二次元ＡＦ系は、検出光として
波長幅の広い白色光を供給するための光源として、たと
えばハロゲンランプ（不図示）を備えている。光源から
の照明光はリレー光学系（不図示）を介して、ライトガ
イド３１に入射する。ライトガイド３１の内部を伝搬し
た光は、コンデンサーレンズ３２を介してほぼ平行光束
に変換された後、偏向プリズム３３に入射する。偏向プ
リズム３３は、コンデンサーレンズ３２からのほぼ平行
光束を、屈折作用により偏向させる。また、偏向プリズ
ム３３の射出側には、Ｘ方向に延びる細長い透過部とＸ
方向に延びる細長い遮光部とが一定のピッチで交互に設
けられた透過型格子パターンが形成されている。

【００３１】偏向プリズム３３の透過型格子パターンを
透過した光は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な光軸
に沿って配置された投射用集光レンズ３４に入射する。
投射用集光レンズ３４を介した光束は、ミラー３５およ
び投射用対物レンズ３６を介して、所要の入射角でウェ
ハＷに達する。こうして、ウェハＷ上には、二次元スリ
ット投影パターンとしての格子パターンの一次像がその
全体に亘って正確に形成される。ウェハＷで反射された
光は、受光用対物レンズ３７および振動ミラー３８を介
して、受光用集光レンズ３９に入射する。受光用集光レ
ンズ３９を介した光は、上述の偏向プリズム３３と同様
の構成を有するアオリ補正プリズム４０に入射する。

【００３２】こうして、アオリ補正プリズム４０の入射
面には、格子パターンの二次像が形成される。なお、ア
オリ補正プリズム４０の入射面には、遮光手段としての
二次元受光スリットが設けられている。アオリ補正プリ
ズム４０の射出面から射出された光は、一対のレンズで
構成されるリレー光学系４１に入射する。リレー光学系
４１を介した光は、アオリ補正プリズム４０の入射面上
に形成された格子パターンの二次像と受光スリットの開
口部との共役像を、受光部４２の受光面上に形成する。
受光面には、受光スリットの複数の開口部に光学的に対
応するように、二次元受光センサとしての複数のシリコ
ン・フォト・ダイオードが設けられている。

【００３３】なお、格子パターンが形成された偏向プリ
ズム３３の射出面とウェハＷの露光面、および二次元受
光スリットの形成されたアオリ補正プリズム４０の入射
面とウェハＷの露光面とがシャインプルーフの条件を満
たした共役関係になっている。ここで、ウェハＷが投影
光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿ってＺ方向に上下移動する
と、アオリ補正プリズム４０の入射面上に形成される格
子パターンの二次像は、ウェハＷの上下移動に対応して
パターンのピッチ方向に横ずれを起こす。

【００３４】こうして、光電顕微鏡の原理により、格子
パターンの二次像の横ずれ量を光電検出し、光電検出し
た横ずれ量に基づいて投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿っ
たウェハＷの面位置を検出する。また、二次元多点オー
トフォーカス方式にしたがって投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘに沿ったウェハＷの面位置を二次元的に検出する。そ
の結果、ウェハステージＷＳをＺ方向に移動させたり、
Ｘ軸周りおよびＹ軸周りにチルトさせることにより、投
影光学系ＰＬのフォーカス方向にウェハＷの面位置を二
次元的にアライメントすることができる。なお、光電顕
微鏡の原理の詳細については、例えば特開昭５６−４２
２０５号公報に開示されている。また、二次元多点オー
トフォーカス方式の詳細については、例えば特開平６−
９７０４５号公報に開示されている。

【００３５】上述したように、図2の露光装置では、マ
スクＭおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対して高精度
に位置決めして露光を行う。また、交換したマスクＭと
ウェハＷとを高精度に位置合わせして重ね露光を繰り返
す。このとき、ウェハＷの交換時には、上述のＦＩＡ系
および二次元ＡＦ系により、ウェハＷの位置検出が高精
度に行われる。そして、ウェハ干渉計ＷＩＦおよびウェ
ハステージ制御部により、ウェハＷの位置制御が高精度
に行われる。こうして、ウェハＷへの重ね露光を繰り返
すことにより、ウェハＷの各露光領域に種々のパターン
が形成される。

【００３６】本実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬ
の波面収差を測定するための検査装置を備えている。図
3は、図2の検査装置の要部構成を概略的に示す図であっ
て、収差測定系をその光軸に沿って展開した状態を示す
図である。以下、図2および図3を参照して、本実施形態
の検査装置の構成について説明する。本実施形態の検査
装置では、被検光学系としての投影光学系ＰＬの波面収
差の測定に際して、マスクステージＭＳ上に収差測定用
のテストマスクＴＭが設置される。テストマスクＴＭに
は、図３に示すように、収差測定用の円形状の開口部１
０ａがＸ方向およびＹ方向に沿って複数個マトリックス
状に形成されている。また、開口部１０ａよりも実質的
に大きな正方形状の開口部１０ｂが形成されている。

【００３７】また、本実施形態の検査装置は、ウェハス
テージＷＳ上においてウェハＷの露光面とほぼ同じ高さ
位置（Ｚ方向位置）に取り付けられた標示板１１を備え
ている。標示板１１は、たとえばガラス基板からなり、
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な、ひいては後述する
収差測定系の光軸ＡＸ１に垂直な基準平面１１ａを有す
る。この基準平面１１ａ上には、その中央部に校正用開
口部（光透過部）１１ｂが形成され、その周辺には複数
組のアライメントマーク１１ｃが形成されている。

【００３８】ここで、校正用開口部１１ｂは、投影光学
系ＰＬを介して形成されるテストマスクＴＭの開口部１
０ａの像よりも大きく設定されている。さらに、本実施
形態の検査装置は、投影光学系ＰＬの波面収差を測定す
るための光学系としての収差測定系を備えている。収差
測定系では、投影光学系ＰＬを介してその像面に形成さ
れたテストマスクＴＭの開口部１０ａの像からの光が、
コリメートレンズ１２およびリレーレンズ１３を介し
て、マイクロフライアイ１４に入射する。マイクロフラ
イアイ１４は、縦横に且つ稠密に配列された正方形状の
正屈折力を有する多数の微小レンズ１４ａからなる光学
素子である。マイクロフライアイ１４は、たとえば平行
平面ガラス板にエッチング処理を施して微小レンズ群を
形成することによって構成されている。

【００３９】したがって、マイクロフライアイ１４に入
射した光束は多数の微小レンズ１４ａにより二次元的に
分割され、各微小レンズ１４ａの後側焦点面の近傍には
それぞれ１つの開口部１０ａの像が形成される。換言す
ると、マイクロフライアイ１４の後側焦点面の近傍に
は、開口部１０ａの像が多数形成される。こうして形成
された多数の像は、二次元撮像素子としてのＣＣＤ１５
によって検出される。ＣＣＤ１５の出力は、信号処理ユ
ニット１９に供給される。このように、マイクロフライ
アイ１４は、投影光学系ＰＬその像面に形成されたテス
トマスクＴＭの開口部１０ａの一次像からの光を波面分
割して開口部１０ａの二次像を多数形成するための波面
分割素子を構成している。

【００４０】また、ＣＣＤ１５は、波面分割素子として
のマイクロフライアイ１４により形成された開口部１０
ａの多数の二次像を光電検出するための光電検出部を構
成している。さらに、コリメートレンズ１２、リレーレ
ンズ１３、マイクロフライアイ１４およびＣＣＤ１５
は、図2に示すように、マスクステージＭＳの内部に設
けられ、投影光学系ＰＬの波面収差を測定するための光
学系としての収差測定系を構成している。その結果、標
示板１１は、収差測定系（１２〜１５）に一体的に取り
付けられている。

【００４１】一般に、露光装置では、照明系（１〜９）
から供給される照明光の開口数（ＮＡ）が投影光学系Ｐ
Ｌの物体側開口数よりも小さく設定されている。したが
って、照明系（１〜９）を用いてテストマスクＴＭの開
口部１０ａを照明しても、開口部１０ａを介した光が不
充分な開口数で投影光学系ＰＬに入射することになる。

【００４２】そこで、本実施形態の検査装置にでは、開
口部１０ａの位置に本発明の光学素子を設置することで
開口数（Ｎ．Ａ．）の大きな球面波が得られ、瞳位置上
で、ムラのない照明になるため、精度良く投影レンズ収
差を計測することができる。また、開口部１１ｂの位置
に本発明の光学素子を設置することで、本検査装置に真
の球面波を入れることができ、検査装置自身の誤差（主
に収差）を計測することができる。したがって、（投影
レンズの計測値）＝（真の投影レンズ収差）＋（検査装
置自身の誤差）の関係から、真の投影レンズ収差を容易
に求めることができる。

【００４３】（第１の点回折型干渉計測装置）図4は本
発明の第１実施形態に係る点回折型干渉計測装置の概略
構成図である。図4において、光源１０１から射出され
た光束（紫外光）は、光源用ピンホール１０２を照明す
る。ここで、該光源用ピンホール１０２を射出した光
は、ほぼ理想的な球面波と見なすことができる。そして
光源用ピンホール１０２を射出した球面波は、光源１０
１側から順に、コリメータレンズ１０３と、折り曲げミ
ラー１０４と、ハーフミラー１０５と、折り曲げミラー
１０６と、折り曲げミラー１０７と、集光レンズ１０８
とを経由する。そして、集光レンズ１０８を射出した光
は被検物１０９を透過し、折り返し反射ミラー１１０に
よって反射される。この反射された光束は、折り返し反
射ミラー１１０側から順に、再び被検物１０９と、集光
レンズ１０８と、折り曲げミラー１０７と、折り曲げミ
ラー１０６とを経由する。そして、折り曲げミラー１０
６を経由した光は、ハーフミラー１０５によってハーフ
ミラー１２１に向かって反射される。

【００４４】このハーフミラー１２１に入射した光は、
該ハーフミラー１２１によって２つの光束に分割され
る。分割された光束のうちの一方の光束は、集光レンズ
１２２と、開口絞り１２３と、コリメータレンズ１２４
と、折り曲げミラー１２５とを経由した後、ハーフミラ
ー１２６へ入射する。また、分割された光束のうちの他
方の光束は、折り曲げミラー１２７と、集光レンズ１２
８とを経由した後、参照光用ピンホール１２９へ入射す
る。参照光用ピンホール１２９を射出した光は、ほぼ理
想的な球面波と見なすことができるためこれが参照光と
なる。そしてこの参照光は、コリメータレンズ１３０を
経由した後、ハーフミラー１２６へ入射する。尚、この
分割された２つの光路は、２つのハーフミラー１２１，
１２６と、２つの折り曲げミラー１２５，１２７とから
なるマッハツェンダー型の分岐光路をなす。

【００４５】ハーフミラー１２６へ入射した２つの光束
は、該ハーフミラー１２６によって重ね合わされる。そ
してこの重ね合わされた光は、干渉縞検出部１１５へ入
射し、該干渉縞検出部１１５上に干渉縞を形成する。干
渉縞検出部１１５では、干渉縞の位相差に基づいて被検
物１０９の透過波面収差が算出される。

【００４６】以上のように本実施形態に係る点回折型干
渉計測装置では、測定光と参照光との分離をハーフミラ
ーによって行っている。これにより、上述のように従来
回折格子による分離によって生じていたノイズ光の発生
を防ぐことができる。本点回折型干渉計測装置におい
て、本光学素子は、光源用ピンホール１０２及び参照光
用ピンホール１２９に利用できる。

【００４７】（第２の点回折型干渉計測装置）次に、本
発明の光学素子を用いた点回折干渉装置（Point Diffra
ction Interferometer：以下、ＰＤＩという）について
説明する。ＰＤＩはピンホールの回折により生じた理想
的な球面波を基準波面として被測定面の球面形状を計測
するものである。ピンホールの直径φが次式（１）を満
足している場合には、ピンホールで回折された波面は、
理想的な球面波と見なすことが出来るため高精度な計測
が可能となる。

【００４８】 λ／２＜φ＜ (λｒ／２ａ) … （１）ここで、λ：使用波長ｒ：被測定面の近似曲率半径ａ：被測定面の口径式（１）から見ると、高精度で計測するために、光源か
らの光の波長λが短いものを使用しなければならない。
更に、ｒ／２ａ＜１の場合に光源からの光の波長λがピ
ンホールの直径φよりも小さいものを使用しなければな
らない（被測定面の近似曲率半径ｒが小さい、又は被測
定面の口径ａが大きい、或いは、被測定面の近似曲率半
径ｒが小さいと同時に被測定面の口径ａが大きい場
合）。

【００４９】図７はＰＤＩの光路図の一例である。短波
長レーザ（例えば、フッ化アルゴンエキシマレーザ、フ
ッ素レーザ）を出力する光源１００８と、被測定面（例
えば、凹面鏡）１０１４の間には直径φのピンホール１
００５を有する反射鏡１０１０（ピンホールミラーと記
す。）が設置されている。尚、反射鏡１０１０は、反射
光量を稼ぐために本発明の光学素子の出射側に、さらに
反射膜を形成したものである。

【００５０】光源１００８から出力されたレーザ光は、
第１光学系１０１８で集光されてピンホールミラー１０
１０に照射される。レーザ光はピンホールミラー１０１
０に設けられたピンホール１００５で回折され、理想的
な球面波として広がっていく。この球面波の一部が測定
用光束Ｌ１として被測定面（例えば、凹面鏡）１０１４
に照射され、被測定面（例えば、凹面鏡）１０１４で反
射されてピンホールミラー１０１０に再び集光される。
ピンホールミラー１０１０に集光された測定用光束Ｌ１
はピンホールミラー１０１０によって反射され、第２光
学系１０１６で平行光束とされた後に検出光学装置ＣＣ
Ｄ１０１７の受光面に到達する。

【００５１】一方、ピンホール１００５で回折された理
想的な球面波の他の一部は参照用光束Ｌ２として第２光
学系１０１６で平行光束とされた後、検出光学装置ＣＣ
Ｄ１０１７に達する。そのため、検出光学装置ＣＣＤ１
０１７の受光面では参照用光束Ｌ２と被測定面（例え
ば、凹面鏡）１０１４からの測定用光束Ｌ１との干渉に
よって干渉縞が生じる。検出光学装置ＣＣＤ１０１７か
らの出力は不図示のコンピュータに取り込まれて解析さ
れ、干渉縞の状態から被測定面（例えば、凹面鏡）１０
１４の形状が測定されることができる。

【００５２】本実施の形態のＰＤＩ用ピンホールミラー
１０１０は、本発明に係る光学素子の製造方法により製
造された光学素子の出射側に反射膜が成膜されたもので
あるがこの構成に限られることなく、本発明の光学素子
の金属膜（遮光膜）を、使用する波長において反射特性
を持つ金属膜にする構成であってもよい。この場合にお
いては、金属膜面の形状が所望の計測精度に比べて平坦
度が十分良いことが必要なのは言うまでもない。

【００５３】上記構成のＰＤＩによれば、光源１００８
から供給された短波長の光は第１光学系１０１８を介し
てピンホールミラー１０１０のピンホール１００５に入
射されると、ピンホールミラー１０１０から球面波が出
射する。ここで、従来では、微小径のピンホール１００
５を安価に製造する技術がなかったので、短波長の光を
出射する光源１００８をＰＤＩに搭載することが可能に
しても、この光源１００８の波長に対応する微小径ピン
ホールを備えたピンホールミラー１０１０をＰＤＩに搭
載することができず、その結果として短波長の光を出射
する光源１００８を使用することができなくなり、高分
解能のＰＤＩを得ることができない、即ち、被測定面
（例えば、凹面鏡）１０１４の形状収差を高精度で測定
することができなかった。

【００５４】それに対して、本発明に係わるＰＤＩで
は、前述した微小径ピンホール１００５を含む光学素子
の製造方法の開発により微小径のピンホールを備えるピ
ンホールミラーを安価に製造することが可能になったの
で、ＰＤＩに短波長の光を出射する光源１００８に対応
した微小径ピンホール１００５を備えるピンホールミラ
ー１０１０を搭載することが可能になった。このため、
微小径のピンホール１００５に短波長の光を入射させる
と、ピンホールミラー１０１０から球面波が出射され、
被測定面（例えば、凹面鏡）１０１４の形状収差を高精
度で測定することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明を用いることによっ
て、短波長の波長の光でも精度がよい球面波が得られ
る。また、有効開口数が大きいレンズに対しても精度の
よい球面波を対応することができ、検査できる被検物の
大きさが広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図1は、メンブレンの製造方法を示す図であ
る。

【図２】図２は、本発明にかかる検査装置を備えた露光
装置の構成を概略的に示す図である。

【図３】図３は、図２の検査装置の要部構成を概略的に
示す図であって、収差測定系をその光軸に沿って展開し
た状態を示す図である。

【図４】図４は、本発明のかかる点回折型干渉計測装置
の概略構成図である。

【図５】図５は、本発明にかかる第1の光学素子製造方
法を示す図である。

【図６】図６は、本発明にかかる第2の光学素子製造方
法を示す図である。

【図７】図７は、本発明のかかるＰＤＩの光路図の一例
を示す図である。

【符号の説明】

102…光源用ピンホール 129…参照光用ピンホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ａ５Ｆ０４６Ｆターム(参考） 2F064 AA09 AA15 FF02 FF03 GG22 HH03 HH08 2F065 AA53 CC17 FF01 FF48 FF51 GG04 HH03 JJ03 JJ26 LL01 LL04 LL30 2H042 AA14 AA25 2H097 AA03 CA11 CA12 GB00 GB04 LA17 5F004 BA11 DA18 DB00 DB01 DB07 EA00 EA07 EA39 EB08 5F046 AA17 DA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メンブレンに直径200nm以下の開口を加工
する加工工程と、前記加工工程によって加工されたメン
ブレン上に金属を成膜する成膜工程とからなる光学素子
の製造方法。
【請求項２】メンブレンに金属を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程によって成膜された金属膜に直径２００ｎ
ｍ以下の開口を加工する加工工程とからなる光学素子の
製造方法。
【請求項３】前記メンブレンは、窒化物メンブレンを支
持層として使用し、その後、当該窒化物メンブレンの一
部をドライエッチングによって除去する工程を有するこ
とを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】前記加工工程は、前記メンブレン及び前記
金属膜を加工することを特徴とする請求項２に記載の光
学素子の製造方法。
【請求項５】前記加工工程は、ＦＩＢ加工またはＥＢリ
ソグラフィを用いることを特徴とする請求項１乃至請求
項４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】前記金属は、白金、アルミニウム、金、プ
ラチナ、クロム、タンタル又は、タングステンであるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造
方法。
【請求項７】前記成膜工程は、点蒸着源からの蒸着で成
膜されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の
製造方法。
【請求項８】請求項1乃至請求項７に記載の光学素子の
製造方法によって製造された光学素子。
【請求項９】被検光学系の波面収差を測定するための検
査装置において、請求項８に記載の光学素子を用いて理
想球面波を発生することを特徴とする検査装置。
【請求項１０】照明されたマスクのパターン像を感光性
基板上に形成するための投影光学系を備えた露光装置に
おいて、請求項９に記載の検査装置を備え、前記検査装置中の前記照明は前記マスクを照明すること
が可能であり、前記検査装置により投影光学系を前記被検光学系として
波面収差を測定することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】点光源発生手段からの光束を参照光と被
検物に経由させる測定光とに分割手段と、前記参照光と
前記測定光とを干渉させて生じる干渉縞を干渉縞検出部
で検出する検出手段とを含む点回折型干渉計測定装置に
おいて、請求項7に記載の光学素子を用いて理想球面波
を発生することを特徴とする点回折型干渉計測定装置。