JP2004271334A - 収差測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】煩雑な操作を必要とせずに、被測定体の波面収差測定を容易且つ高精度に行うことができる収差測定装置を提供する。
【解決手段】光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記被測定体の波面収差を測定する第１の光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記被測定体、前記第１の光学系及び第２の光学系を収納するチャンバーとを有することを特徴とする収差測定装置を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記被測定体の波面収差を測定する第１の光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記被測定体、前記第１の光学系及び第２の光学系を収納するチャンバーとを有することを特徴とする収差測定装置を提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、収差測定装置に係り、特に、マスク上のパターンを感光性の基板に転写する投影光学系等の波面収差を測定する収差測定装置、並びに、それを用いた露光装置に関する。かかる投影光学系は、例えば、半導体ウェハ等の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する際のリソグラフィー工程で使用される。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイスを製造する際に、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小露光装置では、レチクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウェハ上に転写することが要求されており、かかる要求に応えるためには、収差を極限に抑えて結像性能に優れた投影光学系を用いることが重要である。特に近年、半導体デバイスの急速な微細化により、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、転写パターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている。一方で、投影光学系は露光面積を拡大し、開口数（ＮＡ）を高くすることが求められており、収差補正を一層困難にしている。
【０００４】
光学系の波面収差を測定するための装置としては、フィゾー型やトワイマングリーン型の干渉計を応用したものが従来から使用されている。以下、図９乃至図１１を参照して、フィゾー型の干渉計を用いた波面収差の測定原理について説明する。ここで、図９は、従来の収差測定装置１０００を示す概略構成図である。
【０００５】
収差測定装置１０００において、光源１１００から射出された光は、引き回し光学系１１１０及びハーフミラー１１２０で反射した後、コリメータレンズ１１３０で平行光とされ、ＴＳレンズ１１４０、被検レンズ１１５０を通ってＲＳミラー１１６０で反射される。ＲＳミラー１１６０で反射した光は、被検レンズ１１５０、ＴＳレンズ１１４０と逆方向に進み、ハーフミラー１１２０を透過してＣＣＤカメラ１１７０上に被検光として入射する。
【０００６】
一方、ＴＳレンズ１１４０の最終面（即ち、フィゾー面）で反射した光も、ハーフミラー１１２０を透過してＣＣＤカメラ１１７０上に参照光として入射する。これらの２光束（即ち、被検光及び参照光）の干渉によりＣＣＤカメラ１１７０上で干渉縞が検出される。また、ＲＳミラー１１６０は、ＰＺＴ素子１１８０により光軸方向にスキャンされ、所謂、フリンジスキャン法によって被検波面の高精度位相検出が可能となっている。これをもとに、ホストコンピューター１２００で波面収差を計算している。
【０００７】
さらに、長期的な絶対精度を保証するために、ＲＳミラー１１６０の形状及びＴＳレンズ１１４０（フィゾー面）の形状に代表されるシステムエラーを予め計測して測定値を補正する必要がある。図１０は、従来のシステムエラーの測定方法を示すための収差測定装置１０００の概略構成図である。従来の収差測定装置１０００では、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との間の光路にある被検レンズ１１５０を取り出し、ＲＳミラー１１６０及びＰＺＴ素子１１８０を搭載台１１９０上に配置した図示しないシステムエラー工具に取り付け、ＴＳレンズ１１４０と対向する位置に配置してシステムエラーの測定を行う。これにより、収差測定装置１０００自体が持っているシステムエラーを測定し、定期校正を行っている。
【０００８】
図１１は、システムエラー測定時におけるＴＳレンズ１１４０及びＲＳミラー１１６０の配置を示す概略模式図であり、図１１（ａ）は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との回転角度が０°の場合、図１１（ｂ）は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との回転角度が１８０°の場合、図１１（ｃ）は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との配置関係がＣａｔ’ｓ Ｅｙｅの場合を示している。なお、図１１において、光は下側から入射し、▲マークはＲＳミラー１１６０がＴＳレンズ１１４０に対して回転していることを示している。
【０００９】
従来の収差測定装置１０００は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０とを対向させた状態で、図１１（ａ）乃至（ｃ）に示す３つの配置でシステムエラーを測定（定期校正）し、経時変化を見るために定期的に測定を行っていた。
【００１０】
ここで、従来の収差測定装置のシステムエラーを測定する手順について説明する。以下ではフィゾー干渉計を用いた場合について説明するが、他の干渉計（例えば、トワイマングリーン干渉計など）を用いてもよい。
【００１１】
フィゾーレンズと被検物（ＲＳミラーなど）を図１１（ａ）に示すように配置した状態で得られた干渉測定データを「Ｔ０」とすると、干渉測定データＴ０は、以下の数式１で表される。
【００１２】
【数１】
【００１３】
ここで、「Ｆ」は収差測定装置のフィゾー面（基準参照面）の真球度誤差、「Ｗ」は被検面の真球度誤差、「Ｓ」はフィゾーレンズを含む収差測定装置のシステム誤差を示す。また、括弧の中の添字「０」は、光軸周りの基準位置での各値を表す。
【００１４】
図１１（ａ）に示す配置から、被検物を光軸を中心に「π（１８０°）」だけ回転させて、図１１（ｂ）に示す配置にする。このとき、▲マークは、図１１（ｂ）において右側となる。かかる配置から得られる干渉測定データを「Ｔ１」とすると、干渉測定データＴ１は、以下の数式２で表される。
【００１５】
【数２】
【００１６】
ここで、括弧の中の添字「π」は、１８０°回転させたときの干渉測定データであることを表す。
【００１７】
このように、被検物を回転させて２つの干渉測定データＴ０及びＴ１を得た後、フィゾーレンズの集光点を被検物に一致させて、図１１（ｃ）に示すような頂点反射を実現させる。このとき得られる干渉測定データを「Ｔ２」とすると、干渉測定データＴ２は、以下の数式３で表される。
【００１８】
【数３】
【００１９】
干渉測定データＴ０乃至Ｔ２を用いると、被検面の真球度誤差「Ｗ」は、以下の数式４で求められる。
【００２０】
【数４】
【００２１】
ここで、「Ｔ １ 」及び「Ｔ ２ 」は、「π」だけ回転させたときの干渉測定データを示す。このようにして得られた数式４を数式１に代入することにより、以下の数式５が得られる。
【００２２】
【数５】
【００２３】
ここで、数式５の左辺（即ち、Ｆ（０）＋Ｓ（０））がフィゾーレンズを含む収差測定装置のシステムエラーである。
【００２４】
また、収差測定装置の搭載された露光装置においては、収差測定装置の搭載前に、上述した収差測定装置のシステムエラーの測定方法を用いてＴＳレンズ、ＲＳミラーのシステムエラーの測定を行っている。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、システムエラーは温度等の環境の変化及び振動等の外乱などにより変化するため、投影レンズ等の高精度レンズの長期的な波面収差測定の精度を保証することは困難である。
【００２６】
長期的に波面収差測定の精度を保証するには、フィゾー型の干渉計を用いた収差測定装置の場合にはＴＳレンズのフィゾー面及びＲＳミラーの形状変化によるシステムエラーの経時変化を定期的に校正する必要がある。そのためには、被検レンズを取り出してＲＳミラー及びＰＺＴ素子をＴＳレンズと対向する位置に配置しなければならない。このとき、手動で取り外し及び配置を行うため、操作が煩雑及び困難であると共に、ＲＳミラー及びＴＳレンズへ温度変化などの影響を与えてしまい測定精度の劣化を招く恐れがある。
【００２７】
また、トワイマングリーン型の干渉計を用いた収差測定装置の場合にはコリメータレンズの透過波面の変化及びその他の参照光路及び被検光路の波面特性の変化によるシステムエラーの経時変化を定期的に校正する必要があり、フィゾー型の干渉計を用いた収差測定装置と同様の問題を生じる。
【００２８】
一方、収差測定装置の搭載された露光装置では、収差測定装置の搭載後にはシステムエラーの測定を行うことができない。
【００２９】
そこで、本発明は、煩雑な操作を必要とせずに、被測定体の波面収差測定を容易且つ高精度に行うことができる収差測定装置を提供することを例示的目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての収差測定装置は、光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記被測定体の波面収差を測定する第１の光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記被測定体、前記第１の光学系及び第２の光学系を収納するチャンバーとを有することを特徴とする。
【００３１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての収差測定装置１００及び収差測定装置１００を搭載した露光装置２００について説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての収差測定装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００３３】
収差測定装置１００は、被検光と参照光を重ね合わせによって干渉縞を形成し、かかる干渉縞によって被測定体Ｔの波面収差を検出する。図１を参照するに、光源１１０から射出された光束は、引き回し光学系１１２により干渉計ユニット１２０へ導光される。干渉計ユニット１２０の内部においては、集光レンズ１２１により空間フィルター１２２上へ、光束が集められる。ここで、空間フィルター１２２の径は、コリメータレンズ１２５の開口数（ＮＡ）によって決まるエアリーディスク径の１／２程度に設定されている。これにより、空間フィルター１２２からの射出光は理想球面波となり、ハーフミラー１２３及びミラー１２４で反射した後、コリメータレンズ１２５により平行光に変換されて干渉計ユニット１２０から射出する。
【００３４】
干渉計ユニット１２０から射出した平行光は、引き回し光学系１３１により、被測定体Ｔの像面ＷＰ側に導かれ、ＸＹＺステージ１３２上へと入射する。ＸＹＺステージ１３２に入射した平行光は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に反射され、ＴＳレンズ１３３により被測定体Ｔの像面ＷＰ上へ集光され、被測定体Ｔを透過後に被測定体Ｔの物体面ＲＰ上に再結像される。
【００３５】
再結像された光は、ＸＹＺステージ１３４上に配置されたＲＳミラー１３５により反射され、被測定体Ｔ、ＴＳレンズ１３３、引き回し光学系１３１をほぼ同一光路で逆行し、再び、干渉計ユニット１２０へと逆入射する。干渉計ユニット１２０に逆入射した光は、コリメータレンズ１２５を通過し、ミラー１２４で反射された後、ハーフミラー１２３を透過して空間フィルター１２６上に集光される。ここで、空間フィルター１２６は、迷光及び急傾斜波面を遮断するものである。空間フィルター１２６を通過した光は、結像レンズ１２７によりＣＣＤカメラ１２８上に被検光として入射する。
【００３６】
一方、ＴＳレンズ１３３の最終面である、所謂、フィゾー面で反射した光束は、ＴＳレンズ１３３、引き回し光学系１３１を逆行して干渉計ユニット１２０に逆入射し、同様に、コリメータレンズ１２５、ミラー１２４、ハーフミラー１２３、空間フィルター１２６を経て、結像レンズ１２７によりＣＣＤカメラ１２８上に参照光として入射する。
【００３７】
このようにして、参照光と被検光の干渉により、ＣＣＤカメラ１２８上で干渉縞が検出される。また、ＲＳミラー１３５は、ＰＺＴ素子１３６によって光軸方向にスキャン（走査）され、所謂、フリンジスキャン法により、被検波面の高精度位相検出が可能となっている。これを基に、図示しないホストコンピューターなどで被測定体Ｔの波面収差を計算する。
【００３８】
また、収差測定装置１００は、基準ＲＳミラー１４０と、移動機構１５０とを有する。基準ＲＳミラー１４０は、収差測定装置１００のシステムエラーの基準となる基準球面（例えば、ＲＳミラー１３５の反射面と同じ形状）を有し、ＴＳレンズ１３２、被測定体Ｔ及びＲＳミラー１３５と同じチャンバー１６０に収納されている。基準ＲＳミラー１４０は、被測定体Ｔの画角外に配置されている。基準ＲＳミラー１４０及びＲＳミラー１３５は、経時変化しない材料、即ち、温度変化及び振動などの外乱などにより形状がほとんど変化しない、例えば、熱膨張係数の小さいゼロデュアー、石英材などで構成される。
【００３９】
移動機構１５０は、ＴＳレンズ１３３を載置し、基準ＲＳミラー１４０と対向する位置までＴＳレンズ１３３を移動させる。換言すれば、移動機構１５０は、ＴＳレンズ１３３を被測定体Ｔの波面収差を測定する位置と、収差測定装置１００のシステムエラーを測定する位置とに移動させることができる。移動機構１５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、移動機構１５０は、リニアモーターを利用してＴＳレンズ１３３を移動することができる。
【００４０】
ＴＳレンズ１３３を移動機構１５０によって基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させることで、被測定体Ｔ、ＲＳミラー１３５などを取り外すなどの煩雑な操作を必要とせずに、収差測定装置１００のシステムエラーの経時変化の測定及び定期校正が容易に可能となる。
【００４１】
収差測定装置１００は、基準ＲＳミラー１４０を被測定体Ｔの像面ＷＰよりも被測定体Ｔ側に配置されているが、配置スペースの問題などにより、基準ＲＳミラー１４０を配置させる場所が像面ＷＰよりも被測定体Ｔから離れた位置（即ち、ＴＳレンズ１３３側）の方が適当である場合には、基準ＲＳミラー１４０の形状を凸面とすればよい。
【００４２】
ＴＳレンズ１３３を移動機構１５０により移動させた場合に振動特性などで測定精度が悪化するという懸念がある場合には、基準ＲＳミラー１４０をＴＳレンズ１３３と対向する位置へ移動させる機構にしてもよい。
【００４３】
また、図１に示す収差測定装置１００は、被測定体Ｔの像面ＷＰ側から光を入射させているが、図２に示すように、被測定体Ｔの物体面ＲＰ側から光を入射させてもよい。かかる場合においては、ＲＳミラー１３５の曲率中心が物体面ＲＰと同じ高さに一致するように配置する。ここで、図２は、本発明の一側面としての収差測定装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００４４】
本実施形態においては、干渉計ユニット１２０にフィゾー型干渉計を用いているが、干渉計はフィゾー型干渉計に限るものではなく、例えば、トワイマングリーン型干渉計など、他の干渉計を用いてもよい。
【００４５】
ここで、図３を参照して、収差測定装置１００のシステムエラーの校正方法、及び、被測定体Ｔの波面収差の測定について説明する。図３は、本発明の収差測定装置１００のシステムエラーの校正方法、及び、被測定体Ｔの波面収差の測定を説明するためのＲＳミラー１３５又は基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３との配置を示す概略模式図である。
【００４６】
まず、時刻ｔ＝０での収差測定装置１００のＲＳミラー１３５、ＴＳレンズ１３３（以下のＴＳレンズ１３３の値には干渉計ユニット１２０内のフィゾーレンズのシステムエラー値なども含まれるものとする）のシステムエラーを測定する。ＲＳミラー１３５のシステムエラー値をＲＳ（０）、ＴＳレンズ１３３のシステムエラー値をＴＳ（０）とすると、時刻ｔ＝０での収差測定装置１００のシステムエラー値Ｗ０は、図３（ａ）より以下に示す数式６で表される。
【００４７】
【数６】
【００４８】
時間をあけずに（即ち、時刻ｔ＝０で）、移動機構１５０によってＴＳレンズ１３３を基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させて、基準ＲＳミラー１４０と時刻ｔ＝０でのＴＳレンズ１３３のシステムエラー値の和を測定する。
【００４９】
基準ＲＳミラー１４０のシステムエラー値をＲＳｂとし、時刻ｔ＝０での基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３とを対向させて得たシステムエラー値Ｗ１を用いると、時刻ｔ＝０でのＴＳレンズ１３３のシステムエラー値ＴＳ（０）は、図３（ｂ）より以下に示す数式７で求められる。
【００５０】
【数７】
【００５１】
但し、基準ＲＳミラー１４０のシステムエラー値ＲＳｂは、予め測定しておく。ここで、ＲＳミラー１３５及び基準ＲＳミラー１４０は、熱膨張係数の小さい材料で構成されているため、ＲＳミラー１３５及び基準ＲＳミラー１４０のシステムエラー値は、経時変化しないことになる。システムエラー値Ｗ０及びＷ１は、時刻ｔ＝０でのシステムエラー値として記憶しておき、定期校正の際に用いる。
【００５２】
次に、時刻ｔ＝ｔでのＲＳミラー１３５のシステムエラー値をＲＳ（ｔ）とすると、システムエラー値ＲＳ（ｔ）は、以下の数式８で表される。
【００５３】
【数８】
【００５４】
定期校正する際には、基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３とを対向させてシステムエラーの測定を行う。まず、時刻ｔ＝ｔでの基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３のシステムエラー値の和を測定する。時刻ｔ＝ｔでのＴＳレンズ１３３のシステムエラー値をＴＳ（ｔ）、測定されるシステムエラー値の和をＷ２とすると、システムエラー値ＴＳ（ｔ）は、図３（ｃ）より以下に示す数式９で表される。
【００５５】
【数９】
【００５６】
数式９より得られたＴＳ（ｔ）のシステムエラー値をＴＳ（０）と置き換えて新たなシステムエラー値として記憶し、定期校正する。また、次回に定期校正を行う際には、前回に記憶した時刻を０として同様の手順で校正を行う。
【００５７】
以下、図４を参照して、本発明の一側面である収差測定装置１００を搭載した露光装置２００について説明する。図４は、本発明の一側面である露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。露光装置２００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンをウェハ２２４に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。
【００５８】
露光装置２００の基本的な構成は、先願である公開特許公報２０００年２７７４１２号と同様である。図４を参照するに、光源２１０から射出されたレーザー光は、ビーム整形光学系２１２により光軸に対して対称なビーム形状に変換され、光路切り替えミラー２１４に導光される。光路切り替えミラー２１４は、通常の露光時は光路外に配置される。
【００５９】
ビーム整形光学系２１２を射出した光束は、インコヒーレント化光学系２１６へ入射し、可干渉性を低下させた後に照明光学系２１８を透過し、マスク２２０を照明する。マスク２２０を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系２２２によってウェハ２２４が配置されるウェハ面位置２２４ａに結像される。なお、図４においては、露光時を示していないため、ウェハ２２４はウェハ面位置２２４ａに位置していないが、露光時には、ウェハステージ２２６によってウェハ面位置２２４ａに移動される。
【００６０】
一方、投影光学系２２２の波面収差を測定する場合には、光路切り替えミラー２１４が光路中に配置される。ビーム整形光学系２１２からの光束は、光路切り替えミラー２１４により反射され、引き回し光学系２３２へと導かれ、マスク２２０の近傍に配置された干渉計ユニット１２０付近へと導光される。引き回し光学系２３２から射出した光束は、集光レンズ２３４により一点に集められる。ここで、集光レンズ２３４の焦点近傍にはピンホール２３６が配置されている。
【００６１】
ピンホール２３６を通過した光束は、コリメータレンズ２３８により平行光に変換される。ピンホール２３６の径は、コリメータレンズ２３８の開口数（ＮＡ）によって決まるエアリーディスク径と同程度に設定されている。この結果、ピンホール２３６から射出した光束は、ほぼ理想的な球面波となっている。コリメータレンズ２３８からの平行光は、ハーフミラー２４０により反射され、ＸＹＺステージ１３２に搭載されたＴＳレンズユニット２５０へと入射する。ＴＳレンズユニットに入射した光束は、ミラー２５２で反射され、上述したようにＴＳレンズ１３３によって、被検光と参照光に分割され、干渉計ユニット１２０にて干渉縞を形成する。かかる干渉縞によって投影光学系２２２の波面収差を求めることができる。
【００６２】
露光装置２００には、チャンバー２０２内のマスク２２０側の露光領域外（例えば、マスクステージ定盤上）に、基準ＲＳミラー１４０が配置され、ＴＳレンズ１３３を移動機構１５０により基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させて、上述したように、システムエラーを測定し、定期校正をする。これにより、投影光学系２２２、ＲＳミラー１３５などを取り外すなどの煩雑な操作を必要とせずに、システムエラーの経時変化の測定及び定期校正が、露光装置２００を組み立てた後でも容易に可能となる。また、投影光学系２２２の波面収差を高精度に測定することができる。なお、ＴＳレンズ１３３の移動機構１５０は、図示しないマスクステージ、又は、図示しないアライメントスコープ用のステージなどと兼用してもよい。
【００６３】
移動機構１５０のストロークを大きく取れない場合（即ち、ＴＳレンズ１３３を基準ＲＳミラー１４０と対向させる位置に移動させることができない場合）には、図５に示すように、露光領域外に配置していた基準ＲＳミラー１４０を、移動機構１５０Ａにより測定可能位置（即ち、ＴＳレンズ１３３と対向する位置）に移動させてシステムエラーの測定を行い、定期校正をしてもよい。ここで、図５は、本発明の一側面である露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００６４】
露光装置２００においては、マスク２２０側から光を入射させているが、ウェハ２２４側から光を入射させてもよい。かかる場合には、ウェハ２２４側の測定像高外、例えば、ウェハステージ２２６近傍の構造体又は投影レンズに基準ＲＳミラー１４０を配置し、ＴＳレンズ１３３を基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させてシステムエラーの測定を行い、定期校正する。また、露光領域外に配置した基準ＲＳミラー１４０を移動機構１５０により測定可能位置（即ち、ＴＳレンズ１３３と対向する位置）に移動させてシステムエラーの測定を行い、定期校正をしてもよい。
【００６５】
なお、マスク２２０面、ウェハ面位置２２４ａそれぞれより投影光学系２２２から離れた方向に基準ＲＳミラー１４０を配置したい場合には、基準ＲＳミラー１４０を図６に示すような凸面形状を有する基準ＲＳミラー１４０Ａとして配置し、かかる基準ＲＳミラー１４０Ａ、あるいは、ＴＳレンズ１３３を移動させ、互いに対向するように配置することによりシステムエラーの測定を行う。ここで、図６は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの配置を示す概略模式図であり、図６（ａ）は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの回転角度が０°の場合、図６（ｂ）は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの回転角が１８０°の場合、図６（ｃ）は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの配置関係がＣａｔ’ｓ Ｅｙｅの場合を示している。なお、図６において、光は下側から入射し、▲マークは、基準ＲＳミラー１４０ＡがＴＳレンズ１３３に対して回転していることを示している。
【００６６】
次に、図７及び図８を参照して、露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６７】
図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置２００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６９】
本出願は、更に以下の事項を開示する。
【００７０】
〔実施態様１〕 光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、
前記被測定体の波面収差を測定する第１の光学系と、
前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、
前記被測定体、前記第１の光学系及び第２の光学系を収納するチャンバーとを有することを特徴とする収差測定装置。
【００７１】
〔実施態様２〕 前記第１の光学系は、前記光束を前記被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された第１の反射光学系とから構成され、
前記第２の光学系は、前記集光光学系と、前記システムエラーの基準となる第２の反射光学系とから構成されることを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００７２】
〔実施態様３〕 前記第２の反射光学系は、前記被測定体の画角外に配置されることを特徴とする実施態様２記載の収差測定装置。
【００７３】
〔実施態様４〕 前記集光光学系を、前記被測定体の波面収差を測定する位置と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する位置とに移動させる移動機構を更に有することを特徴とする実施態様２記載の収差測定装置。
【００７４】
〔実施態様５〕 前記第２の反射光学系は、光軸に対して回転可能、且つ、前記光軸方向に対して移動可能であることを特徴とする実施態様２記載の収差測定装置。
【００７５】
〔実施態様６〕 光束を用いてマスクに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、
前記光束を用いて前記投影光学系の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記投影光学系の波面収差を測定する第１の光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記投影光学系、前記第１の光学系及び前記第２の光学系を収納するチャンバーとを有する収差測定装置とを有することを特徴とする露光装置。
【００７６】
〔実施態様７〕 前記第１の光学系は、前記光束を前記投影光学系の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記投影光学系の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された第１の反射光学系とから構成され、
前記第２の光学系は、前記集光光学系と、前記システムエラーの基準となる第２の反射光学系とから構成されることを特徴とする実施態様６記載の露光装置。
【００７７】
〔実施態様８〕 前記第２の反射光学系は、露光領域外に配置されることを特徴とする実施態様７記載の露光装置。
【００７８】
〔実施態様９〕 前記集光光学系を、前記投影光学系の波面収差を測定する位置と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する位置とに移動させる移動機構を更に有することを特徴とする実施態様８記載の露光装置。
【００７９】
〔実施態様１０〕 前記第２の反射光学系を、前記集光光学系と対向する位置に移動させる移動機構を更に有することを特徴とする実施態様７記載の露光装置。
【００８０】
〔実施態様１１〕 前記第２の反射光学系は、凸球面のミラーであることを特徴とする実施態様７記載の露光装置。
【００８１】
〔実施態様１２〕 光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記光束を前記被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された第１の反射光学系とを有し、前記被処理体の波面収差を測定する第１の光学系と、前記集光光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーの基準となる第２の反射光学系とを有し、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記被測定体、前記第１の光学系及び前記第２の光学系を収納するチャンバーとを有する収差測定装置の校正方法であって、
第１の時刻での前記集光光学系及び前記第１の反射光学系のシステムエラーを測定する第１の測定ステップと、
前記第２の反射光学系と前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーの和を測定する第２の測定ステップと、
前記第１及び第２の測定ステップで測定された前記システムエラーから前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを算出する第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップで算出された前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを基に前記収差測定装置を校正するステップとを有することを特徴とする校正方法。
【００８２】
〔実施態様１３〕 前記第１の算出ステップで算出された前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを記憶するステップと、
前記第２の反射光学系と前記第１の時刻とは異なる第２の時刻での前記集光光学系のシステムエラーの和を測定する第３の測定ステップと、
前記第２及び第３の測定ステップで測定された前記システムエラーから前記第２の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを算出する第２の算出ステップと、
前記第２の算出ステップで算出された前記第２の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを基に前記収差測定装置を校正するステップとを更に有することを特徴とする実施態様１２記載の校正方法。
【００８３】
〔実施態様１４〕 実施態様６乃至１１のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、煩雑な操作を必要とせずに、被測定体の波面収差測定を容易且つ高精度に行うことができる収差測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての収差測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一側面としての収差測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の収差測定装置のシステムエラーの校正方法、及び、被測定体の波面収差の測定を説明するためのＲＳミラー又は基準ＲＳミラーとＴＳレンズとの配置を示す概略模式図である。
【図４】本発明の一側面である露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の一側面である露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図６】ＴＳレンズと基準ＲＳミラーとの配置を示す概略模式図である。
【図７】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図９】従来の収差測定装置を示す概略構成図である。
【図１０】従来のシステムエラーの測定方法を示すための収差測定装置の概略構成図である。
【図１１】システムエラー測定時におけるＴＳレンズ及びＲＳミラーの配置を示す概略模式図である
【符号の説明】
１００ 収差測定装置
１１０ 光源
１１２ 引き回し光学系
１２０ 干渉計ユニット
１２１ 集光レンズ
１２２ 空間フィルター
１２３ ハーフミラー
１２４ ミラー
１２５ コリメータレンズ
１２６ 空間フィルター
１２７ 結像レンズ
１２８ ＣＣＤカメラ
１３１ 引き回し光学系
１３２ ＸＹＺステージ
１３３ ＴＳレンズ
１３４ ＸＹＺステージ
１３５ ＲＳミラー
１３６ ＰＺＴ素子
１４０及び１４０Ａ 基準ＲＳミラー
１５０及び１５０Ａ 移動機構
１６０ チャンバー
２００ 露光装置
２０２ チャンバー
２１０ 光源
２１２ ビーム整形光学系
２１４ 光路切り替えミラー
２１６ インコヒーレント化光学系
２１８ 照明光学系
２２０ マスク
２２２ 投影光学系
２２４ ウェハ
２２４ａ ウェハ面位置
２２６ ウェハステージ
２３２ 引き回し光学系
２３４ 集光レンズ
２３６ ピンホール
２３８ コリメータレンズ
２４０ ハーフミラー
２５０ ＴＳレンズユニット
２５２ ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、収差測定装置に係り、特に、マスク上のパターンを感光性の基板に転写する投影光学系等の波面収差を測定する収差測定装置、並びに、それを用いた露光装置に関する。かかる投影光学系は、例えば、半導体ウェハ等の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する際のリソグラフィー工程で使用される。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイスを製造する際に、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小露光装置では、レチクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウェハ上に転写することが要求されており、かかる要求に応えるためには、収差を極限に抑えて結像性能に優れた投影光学系を用いることが重要である。特に近年、半導体デバイスの急速な微細化により、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、転写パターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている。一方で、投影光学系は露光面積を拡大し、開口数（ＮＡ）を高くすることが求められており、収差補正を一層困難にしている。
【０００４】
光学系の波面収差を測定するための装置としては、フィゾー型やトワイマングリーン型の干渉計を応用したものが従来から使用されている。以下、図９乃至図１１を参照して、フィゾー型の干渉計を用いた波面収差の測定原理について説明する。ここで、図９は、従来の収差測定装置１０００を示す概略構成図である。
【０００５】
収差測定装置１０００において、光源１１００から射出された光は、引き回し光学系１１１０及びハーフミラー１１２０で反射した後、コリメータレンズ１１３０で平行光とされ、ＴＳレンズ１１４０、被検レンズ１１５０を通ってＲＳミラー１１６０で反射される。ＲＳミラー１１６０で反射した光は、被検レンズ１１５０、ＴＳレンズ１１４０と逆方向に進み、ハーフミラー１１２０を透過してＣＣＤカメラ１１７０上に被検光として入射する。
【０００６】
一方、ＴＳレンズ１１４０の最終面（即ち、フィゾー面）で反射した光も、ハーフミラー１１２０を透過してＣＣＤカメラ１１７０上に参照光として入射する。これらの２光束（即ち、被検光及び参照光）の干渉によりＣＣＤカメラ１１７０上で干渉縞が検出される。また、ＲＳミラー１１６０は、ＰＺＴ素子１１８０により光軸方向にスキャンされ、所謂、フリンジスキャン法によって被検波面の高精度位相検出が可能となっている。これをもとに、ホストコンピューター１２００で波面収差を計算している。
【０００７】
さらに、長期的な絶対精度を保証するために、ＲＳミラー１１６０の形状及びＴＳレンズ１１４０（フィゾー面）の形状に代表されるシステムエラーを予め計測して測定値を補正する必要がある。図１０は、従来のシステムエラーの測定方法を示すための収差測定装置１０００の概略構成図である。従来の収差測定装置１０００では、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との間の光路にある被検レンズ１１５０を取り出し、ＲＳミラー１１６０及びＰＺＴ素子１１８０を搭載台１１９０上に配置した図示しないシステムエラー工具に取り付け、ＴＳレンズ１１４０と対向する位置に配置してシステムエラーの測定を行う。これにより、収差測定装置１０００自体が持っているシステムエラーを測定し、定期校正を行っている。
【０００８】
図１１は、システムエラー測定時におけるＴＳレンズ１１４０及びＲＳミラー１１６０の配置を示す概略模式図であり、図１１（ａ）は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との回転角度が０°の場合、図１１（ｂ）は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との回転角度が１８０°の場合、図１１（ｃ）は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０との配置関係がＣａｔ’ｓ Ｅｙｅの場合を示している。なお、図１１において、光は下側から入射し、▲マークはＲＳミラー１１６０がＴＳレンズ１１４０に対して回転していることを示している。
【０００９】
従来の収差測定装置１０００は、ＴＳレンズ１１４０とＲＳミラー１１６０とを対向させた状態で、図１１（ａ）乃至（ｃ）に示す３つの配置でシステムエラーを測定（定期校正）し、経時変化を見るために定期的に測定を行っていた。
【００１０】
ここで、従来の収差測定装置のシステムエラーを測定する手順について説明する。以下ではフィゾー干渉計を用いた場合について説明するが、他の干渉計（例えば、トワイマングリーン干渉計など）を用いてもよい。
【００１１】
フィゾーレンズと被検物（ＲＳミラーなど）を図１１（ａ）に示すように配置した状態で得られた干渉測定データを「Ｔ０」とすると、干渉測定データＴ０は、以下の数式１で表される。
【００１２】
【数１】
ここで、「Ｆ」は収差測定装置のフィゾー面（基準参照面）の真球度誤差、「Ｗ」は被検面の真球度誤差、「Ｓ」はフィゾーレンズを含む収差測定装置のシステム誤差を示す。また、括弧の中の添字「０」は、光軸周りの基準位置での各値を表す。
【００１４】
図１１（ａ）に示す配置から、被検物を光軸を中心に「π（１８０°）」だけ回転させて、図１１（ｂ）に示す配置にする。このとき、▲マークは、図１１（ｂ）において右側となる。かかる配置から得られる干渉測定データを「Ｔ１」とすると、干渉測定データＴ１は、以下の数式２で表される。
【００１５】
【数２】
ここで、括弧の中の添字「π」は、１８０°回転させたときの干渉測定データであることを表す。
【００１７】
このように、被検物を回転させて２つの干渉測定データＴ０及びＴ１を得た後、フィゾーレンズの集光点を被検物に一致させて、図１１（ｃ）に示すような頂点反射を実現させる。このとき得られる干渉測定データを「Ｔ２」とすると、干渉測定データＴ２は、以下の数式３で表される。
【００１８】
【数３】
干渉測定データＴ０乃至Ｔ２を用いると、被検面の真球度誤差「Ｗ」は、以下の数式４で求められる。
【００２０】
【数４】
ここで、「Ｔ １ 」及び「Ｔ ２ 」は、「π」だけ回転させたときの干渉測定データを示す。このようにして得られた数式４を数式１に代入することにより、以下の数式５が得られる。
【００２２】
【数５】
ここで、数式５の左辺（即ち、Ｆ（０）＋Ｓ（０））がフィゾーレンズを含む収差測定装置のシステムエラーである。
【００２４】
また、収差測定装置の搭載された露光装置においては、収差測定装置の搭載前に、上述した収差測定装置のシステムエラーの測定方法を用いてＴＳレンズ、ＲＳミラーのシステムエラーの測定を行っている。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、システムエラーは温度等の環境の変化及び振動等の外乱などにより変化するため、投影レンズ等の高精度レンズの長期的な波面収差測定の精度を保証することは困難である。
【００２６】
長期的に波面収差測定の精度を保証するには、フィゾー型の干渉計を用いた収差測定装置の場合にはＴＳレンズのフィゾー面及びＲＳミラーの形状変化によるシステムエラーの経時変化を定期的に校正する必要がある。そのためには、被検レンズを取り出してＲＳミラー及びＰＺＴ素子をＴＳレンズと対向する位置に配置しなければならない。このとき、手動で取り外し及び配置を行うため、操作が煩雑及び困難であると共に、ＲＳミラー及びＴＳレンズへ温度変化などの影響を与えてしまい測定精度の劣化を招く恐れがある。
【００２７】
また、トワイマングリーン型の干渉計を用いた収差測定装置の場合にはコリメータレンズの透過波面の変化及びその他の参照光路及び被検光路の波面特性の変化によるシステムエラーの経時変化を定期的に校正する必要があり、フィゾー型の干渉計を用いた収差測定装置と同様の問題を生じる。
【００２８】
一方、収差測定装置の搭載された露光装置では、収差測定装置の搭載後にはシステムエラーの測定を行うことができない。
【００２９】
そこで、本発明は、煩雑な操作を必要とせずに、被測定体の波面収差測定を容易且つ高精度に行うことができる収差測定装置を提供することを例示的目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての収差測定装置は、光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記被測定体の波面収差を測定する第１の光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記被測定体、前記第１の光学系及び第２の光学系を収納するチャンバーとを有することを特徴とする。
【００３１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての収差測定装置１００及び収差測定装置１００を搭載した露光装置２００について説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての収差測定装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００３３】
収差測定装置１００は、被検光と参照光を重ね合わせによって干渉縞を形成し、かかる干渉縞によって被測定体Ｔの波面収差を検出する。図１を参照するに、光源１１０から射出された光束は、引き回し光学系１１２により干渉計ユニット１２０へ導光される。干渉計ユニット１２０の内部においては、集光レンズ１２１により空間フィルター１２２上へ、光束が集められる。ここで、空間フィルター１２２の径は、コリメータレンズ１２５の開口数（ＮＡ）によって決まるエアリーディスク径の１／２程度に設定されている。これにより、空間フィルター１２２からの射出光は理想球面波となり、ハーフミラー１２３及びミラー１２４で反射した後、コリメータレンズ１２５により平行光に変換されて干渉計ユニット１２０から射出する。
【００３４】
干渉計ユニット１２０から射出した平行光は、引き回し光学系１３１により、被測定体Ｔの像面ＷＰ側に導かれ、ＸＹＺステージ１３２上へと入射する。ＸＹＺステージ１３２に入射した平行光は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に反射され、ＴＳレンズ１３３により被測定体Ｔの像面ＷＰ上へ集光され、被測定体Ｔを透過後に被測定体Ｔの物体面ＲＰ上に再結像される。
【００３５】
再結像された光は、ＸＹＺステージ１３４上に配置されたＲＳミラー１３５により反射され、被測定体Ｔ、ＴＳレンズ１３３、引き回し光学系１３１をほぼ同一光路で逆行し、再び、干渉計ユニット１２０へと逆入射する。干渉計ユニット１２０に逆入射した光は、コリメータレンズ１２５を通過し、ミラー１２４で反射された後、ハーフミラー１２３を透過して空間フィルター１２６上に集光される。ここで、空間フィルター１２６は、迷光及び急傾斜波面を遮断するものである。空間フィルター１２６を通過した光は、結像レンズ１２７によりＣＣＤカメラ１２８上に被検光として入射する。
【００３６】
一方、ＴＳレンズ１３３の最終面である、所謂、フィゾー面で反射した光束は、ＴＳレンズ１３３、引き回し光学系１３１を逆行して干渉計ユニット１２０に逆入射し、同様に、コリメータレンズ１２５、ミラー１２４、ハーフミラー１２３、空間フィルター１２６を経て、結像レンズ１２７によりＣＣＤカメラ１２８上に参照光として入射する。
【００３７】
このようにして、参照光と被検光の干渉により、ＣＣＤカメラ１２８上で干渉縞が検出される。また、ＲＳミラー１３５は、ＰＺＴ素子１３６によって光軸方向にスキャン（走査）され、所謂、フリンジスキャン法により、被検波面の高精度位相検出が可能となっている。これを基に、図示しないホストコンピューターなどで被測定体Ｔの波面収差を計算する。
【００３８】
また、収差測定装置１００は、基準ＲＳミラー１４０と、移動機構１５０とを有する。基準ＲＳミラー１４０は、収差測定装置１００のシステムエラーの基準となる基準球面（例えば、ＲＳミラー１３５の反射面と同じ形状）を有し、ＴＳレンズ１３２、被測定体Ｔ及びＲＳミラー１３５と同じチャンバー１６０に収納されている。基準ＲＳミラー１４０は、被測定体Ｔの画角外に配置されている。基準ＲＳミラー１４０及びＲＳミラー１３５は、経時変化しない材料、即ち、温度変化及び振動などの外乱などにより形状がほとんど変化しない、例えば、熱膨張係数の小さいゼロデュアー、石英材などで構成される。
【００３９】
移動機構１５０は、ＴＳレンズ１３３を載置し、基準ＲＳミラー１４０と対向する位置までＴＳレンズ１３３を移動させる。換言すれば、移動機構１５０は、ＴＳレンズ１３３を被測定体Ｔの波面収差を測定する位置と、収差測定装置１００のシステムエラーを測定する位置とに移動させることができる。移動機構１５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、移動機構１５０は、リニアモーターを利用してＴＳレンズ１３３を移動することができる。
【００４０】
ＴＳレンズ１３３を移動機構１５０によって基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させることで、被測定体Ｔ、ＲＳミラー１３５などを取り外すなどの煩雑な操作を必要とせずに、収差測定装置１００のシステムエラーの経時変化の測定及び定期校正が容易に可能となる。
【００４１】
収差測定装置１００は、基準ＲＳミラー１４０を被測定体Ｔの像面ＷＰよりも被測定体Ｔ側に配置されているが、配置スペースの問題などにより、基準ＲＳミラー１４０を配置させる場所が像面ＷＰよりも被測定体Ｔから離れた位置（即ち、ＴＳレンズ１３３側）の方が適当である場合には、基準ＲＳミラー１４０の形状を凸面とすればよい。
【００４２】
ＴＳレンズ１３３を移動機構１５０により移動させた場合に振動特性などで測定精度が悪化するという懸念がある場合には、基準ＲＳミラー１４０をＴＳレンズ１３３と対向する位置へ移動させる機構にしてもよい。
【００４３】
また、図１に示す収差測定装置１００は、被測定体Ｔの像面ＷＰ側から光を入射させているが、図２に示すように、被測定体Ｔの物体面ＲＰ側から光を入射させてもよい。かかる場合においては、ＲＳミラー１３５の曲率中心が物体面ＲＰと同じ高さに一致するように配置する。ここで、図２は、本発明の一側面としての収差測定装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００４４】
本実施形態においては、干渉計ユニット１２０にフィゾー型干渉計を用いているが、干渉計はフィゾー型干渉計に限るものではなく、例えば、トワイマングリーン型干渉計など、他の干渉計を用いてもよい。
【００４５】
ここで、図３を参照して、収差測定装置１００のシステムエラーの校正方法、及び、被測定体Ｔの波面収差の測定について説明する。図３は、本発明の収差測定装置１００のシステムエラーの校正方法、及び、被測定体Ｔの波面収差の測定を説明するためのＲＳミラー１３５又は基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３との配置を示す概略模式図である。
【００４６】
まず、時刻ｔ＝０での収差測定装置１００のＲＳミラー１３５、ＴＳレンズ１３３（以下のＴＳレンズ１３３の値には干渉計ユニット１２０内のフィゾーレンズのシステムエラー値なども含まれるものとする）のシステムエラーを測定する。ＲＳミラー１３５のシステムエラー値をＲＳ（０）、ＴＳレンズ１３３のシステムエラー値をＴＳ（０）とすると、時刻ｔ＝０での収差測定装置１００のシステムエラー値Ｗ０は、図３（ａ）より以下に示す数式６で表される。
【００４７】
【数６】
時間をあけずに（即ち、時刻ｔ＝０で）、移動機構１５０によってＴＳレンズ１３３を基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させて、基準ＲＳミラー１４０と時刻ｔ＝０でのＴＳレンズ１３３のシステムエラー値の和を測定する。
【００４９】
基準ＲＳミラー１４０のシステムエラー値をＲＳｂとし、時刻ｔ＝０での基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３とを対向させて得たシステムエラー値Ｗ１を用いると、時刻ｔ＝０でのＴＳレンズ１３３のシステムエラー値ＴＳ（０）は、図３（ｂ）より以下に示す数式７で求められる。
【００５０】
【数７】
但し、基準ＲＳミラー１４０のシステムエラー値ＲＳｂは、予め測定しておく。ここで、ＲＳミラー１３５及び基準ＲＳミラー１４０は、熱膨張係数の小さい材料で構成されているため、ＲＳミラー１３５及び基準ＲＳミラー１４０のシステムエラー値は、経時変化しないことになる。システムエラー値Ｗ０及びＷ１は、時刻ｔ＝０でのシステムエラー値として記憶しておき、定期校正の際に用いる。
【００５２】
次に、時刻ｔ＝ｔでのＲＳミラー１３５のシステムエラー値をＲＳ（ｔ）とすると、システムエラー値ＲＳ（ｔ）は、以下の数式８で表される。
【００５３】
【数８】
定期校正する際には、基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３とを対向させてシステムエラーの測定を行う。まず、時刻ｔ＝ｔでの基準ＲＳミラー１４０とＴＳレンズ１３３のシステムエラー値の和を測定する。時刻ｔ＝ｔでのＴＳレンズ１３３のシステムエラー値をＴＳ（ｔ）、測定されるシステムエラー値の和をＷ２とすると、システムエラー値ＴＳ（ｔ）は、図３（ｃ）より以下に示す数式９で表される。
【００５５】
【数９】
数式９より得られたＴＳ（ｔ）のシステムエラー値をＴＳ（０）と置き換えて新たなシステムエラー値として記憶し、定期校正する。また、次回に定期校正を行う際には、前回に記憶した時刻を０として同様の手順で校正を行う。
【００５７】
以下、図４を参照して、本発明の一側面である収差測定装置１００を搭載した露光装置２００について説明する。図４は、本発明の一側面である露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。露光装置２００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンをウェハ２２４に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。
【００５８】
露光装置２００の基本的な構成は、先願である公開特許公報２０００年２７７４１２号と同様である。図４を参照するに、光源２１０から射出されたレーザー光は、ビーム整形光学系２１２により光軸に対して対称なビーム形状に変換され、光路切り替えミラー２１４に導光される。光路切り替えミラー２１４は、通常の露光時は光路外に配置される。
【００５９】
ビーム整形光学系２１２を射出した光束は、インコヒーレント化光学系２１６へ入射し、可干渉性を低下させた後に照明光学系２１８を透過し、マスク２２０を照明する。マスク２２０を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系２２２によってウェハ２２４が配置されるウェハ面位置２２４ａに結像される。なお、図４においては、露光時を示していないため、ウェハ２２４はウェハ面位置２２４ａに位置していないが、露光時には、ウェハステージ２２６によってウェハ面位置２２４ａに移動される。
【００６０】
一方、投影光学系２２２の波面収差を測定する場合には、光路切り替えミラー２１４が光路中に配置される。ビーム整形光学系２１２からの光束は、光路切り替えミラー２１４により反射され、引き回し光学系２３２へと導かれ、マスク２２０の近傍に配置された干渉計ユニット１２０付近へと導光される。引き回し光学系２３２から射出した光束は、集光レンズ２３４により一点に集められる。ここで、集光レンズ２３４の焦点近傍にはピンホール２３６が配置されている。
【００６１】
ピンホール２３６を通過した光束は、コリメータレンズ２３８により平行光に変換される。ピンホール２３６の径は、コリメータレンズ２３８の開口数（ＮＡ）によって決まるエアリーディスク径と同程度に設定されている。この結果、ピンホール２３６から射出した光束は、ほぼ理想的な球面波となっている。コリメータレンズ２３８からの平行光は、ハーフミラー２４０により反射され、ＸＹＺステージ１３２に搭載されたＴＳレンズユニット２５０へと入射する。ＴＳレンズユニットに入射した光束は、ミラー２５２で反射され、上述したようにＴＳレンズ１３３によって、被検光と参照光に分割され、干渉計ユニット１２０にて干渉縞を形成する。かかる干渉縞によって投影光学系２２２の波面収差を求めることができる。
【００６２】
露光装置２００には、チャンバー２０２内のマスク２２０側の露光領域外（例えば、マスクステージ定盤上）に、基準ＲＳミラー１４０が配置され、ＴＳレンズ１３３を移動機構１５０により基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させて、上述したように、システムエラーを測定し、定期校正をする。これにより、投影光学系２２２、ＲＳミラー１３５などを取り外すなどの煩雑な操作を必要とせずに、システムエラーの経時変化の測定及び定期校正が、露光装置２００を組み立てた後でも容易に可能となる。また、投影光学系２２２の波面収差を高精度に測定することができる。なお、ＴＳレンズ１３３の移動機構１５０は、図示しないマスクステージ、又は、図示しないアライメントスコープ用のステージなどと兼用してもよい。
【００６３】
移動機構１５０のストロークを大きく取れない場合（即ち、ＴＳレンズ１３３を基準ＲＳミラー１４０と対向させる位置に移動させることができない場合）には、図５に示すように、露光領域外に配置していた基準ＲＳミラー１４０を、移動機構１５０Ａにより測定可能位置（即ち、ＴＳレンズ１３３と対向する位置）に移動させてシステムエラーの測定を行い、定期校正をしてもよい。ここで、図５は、本発明の一側面である露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００６４】
露光装置２００においては、マスク２２０側から光を入射させているが、ウェハ２２４側から光を入射させてもよい。かかる場合には、ウェハ２２４側の測定像高外、例えば、ウェハステージ２２６近傍の構造体又は投影レンズに基準ＲＳミラー１４０を配置し、ＴＳレンズ１３３を基準ＲＳミラー１４０と対向する位置へ移動させてシステムエラーの測定を行い、定期校正する。また、露光領域外に配置した基準ＲＳミラー１４０を移動機構１５０により測定可能位置（即ち、ＴＳレンズ１３３と対向する位置）に移動させてシステムエラーの測定を行い、定期校正をしてもよい。
【００６５】
なお、マスク２２０面、ウェハ面位置２２４ａそれぞれより投影光学系２２２から離れた方向に基準ＲＳミラー１４０を配置したい場合には、基準ＲＳミラー１４０を図６に示すような凸面形状を有する基準ＲＳミラー１４０Ａとして配置し、かかる基準ＲＳミラー１４０Ａ、あるいは、ＴＳレンズ１３３を移動させ、互いに対向するように配置することによりシステムエラーの測定を行う。ここで、図６は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの配置を示す概略模式図であり、図６（ａ）は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの回転角度が０°の場合、図６（ｂ）は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの回転角が１８０°の場合、図６（ｃ）は、ＴＳレンズ１３３と基準ＲＳミラー１４０Ａとの配置関係がＣａｔ’ｓ Ｅｙｅの場合を示している。なお、図６において、光は下側から入射し、▲マークは、基準ＲＳミラー１４０ＡがＴＳレンズ１３３に対して回転していることを示している。
【００６６】
次に、図７及び図８を参照して、露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６７】
図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置２００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６９】
本出願は、更に以下の事項を開示する。
【００７０】
〔実施態様１〕 光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、
前記被測定体の波面収差を測定する第１の光学系と、
前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、
前記被測定体、前記第１の光学系及び第２の光学系を収納するチャンバーとを有することを特徴とする収差測定装置。
【００７１】
〔実施態様２〕 前記第１の光学系は、前記光束を前記被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された第１の反射光学系とから構成され、
前記第２の光学系は、前記集光光学系と、前記システムエラーの基準となる第２の反射光学系とから構成されることを特徴とする実施態様１記載の収差測定装置。
【００７２】
〔実施態様３〕 前記第２の反射光学系は、前記被測定体の画角外に配置されることを特徴とする実施態様２記載の収差測定装置。
【００７３】
〔実施態様４〕 前記集光光学系を、前記被測定体の波面収差を測定する位置と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する位置とに移動させる移動機構を更に有することを特徴とする実施態様２記載の収差測定装置。
【００７４】
〔実施態様５〕 前記第２の反射光学系は、光軸に対して回転可能、且つ、前記光軸方向に対して移動可能であることを特徴とする実施態様２記載の収差測定装置。
【００７５】
〔実施態様６〕 光束を用いてマスクに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、
前記光束を用いて前記投影光学系の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記投影光学系の波面収差を測定する第１の光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記投影光学系、前記第１の光学系及び前記第２の光学系を収納するチャンバーとを有する収差測定装置とを有することを特徴とする露光装置。
【００７６】
〔実施態様７〕 前記第１の光学系は、前記光束を前記投影光学系の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記投影光学系の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された第１の反射光学系とから構成され、
前記第２の光学系は、前記集光光学系と、前記システムエラーの基準となる第２の反射光学系とから構成されることを特徴とする実施態様６記載の露光装置。
【００７７】
〔実施態様８〕 前記第２の反射光学系は、露光領域外に配置されることを特徴とする実施態様７記載の露光装置。
【００７８】
〔実施態様９〕 前記集光光学系を、前記投影光学系の波面収差を測定する位置と、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する位置とに移動させる移動機構を更に有することを特徴とする実施態様８記載の露光装置。
【００７９】
〔実施態様１０〕 前記第２の反射光学系を、前記集光光学系と対向する位置に移動させる移動機構を更に有することを特徴とする実施態様７記載の露光装置。
【００８０】
〔実施態様１１〕 前記第２の反射光学系は、凸球面のミラーであることを特徴とする実施態様７記載の露光装置。
【００８１】
〔実施態様１２〕 光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、前記光束を前記被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された第１の反射光学系とを有し、前記被処理体の波面収差を測定する第１の光学系と、前記集光光学系と、前記第１の光学系のシステムエラーの基準となる第２の反射光学系とを有し、前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、前記被測定体、前記第１の光学系及び前記第２の光学系を収納するチャンバーとを有する収差測定装置の校正方法であって、
第１の時刻での前記集光光学系及び前記第１の反射光学系のシステムエラーを測定する第１の測定ステップと、
前記第２の反射光学系と前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーの和を測定する第２の測定ステップと、
前記第１及び第２の測定ステップで測定された前記システムエラーから前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを算出する第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップで算出された前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを基に前記収差測定装置を校正するステップとを有することを特徴とする校正方法。
【００８２】
〔実施態様１３〕 前記第１の算出ステップで算出された前記第１の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを記憶するステップと、
前記第２の反射光学系と前記第１の時刻とは異なる第２の時刻での前記集光光学系のシステムエラーの和を測定する第３の測定ステップと、
前記第２及び第３の測定ステップで測定された前記システムエラーから前記第２の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを算出する第２の算出ステップと、
前記第２の算出ステップで算出された前記第２の時刻での前記集光光学系のシステムエラーを基に前記収差測定装置を校正するステップとを更に有することを特徴とする実施態様１２記載の校正方法。
【００８３】
〔実施態様１４〕 実施態様６乃至１１のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、煩雑な操作を必要とせずに、被測定体の波面収差測定を容易且つ高精度に行うことができる収差測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての収差測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一側面としての収差測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の収差測定装置のシステムエラーの校正方法、及び、被測定体の波面収差の測定を説明するためのＲＳミラー又は基準ＲＳミラーとＴＳレンズとの配置を示す概略模式図である。
【図４】本発明の一側面である露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の一側面である露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図６】ＴＳレンズと基準ＲＳミラーとの配置を示す概略模式図である。
【図７】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図９】従来の収差測定装置を示す概略構成図である。
【図１０】従来のシステムエラーの測定方法を示すための収差測定装置の概略構成図である。
【図１１】システムエラー測定時におけるＴＳレンズ及びＲＳミラーの配置を示す概略模式図である
【符号の説明】
１００ 収差測定装置
１１０ 光源
１１２ 引き回し光学系
１２０ 干渉計ユニット
１２１ 集光レンズ
１２２ 空間フィルター
１２３ ハーフミラー
１２４ ミラー
１２５ コリメータレンズ
１２６ 空間フィルター
１２７ 結像レンズ
１２８ ＣＣＤカメラ
１３１ 引き回し光学系
１３２ ＸＹＺステージ
１３３ ＴＳレンズ
１３４ ＸＹＺステージ
１３５ ＲＳミラー
１３６ ＰＺＴ素子
１４０及び１４０Ａ 基準ＲＳミラー
１５０及び１５０Ａ 移動機構
１６０ チャンバー
２００ 露光装置
２０２ チャンバー
２１０ 光源
２１２ ビーム整形光学系
２１４ 光路切り替えミラー
２１６ インコヒーレント化光学系
２１８ 照明光学系
２２０ マスク
２２２ 投影光学系
２２４ ウェハ
２２４ａ ウェハ面位置
２２６ ウェハステージ
２３２ 引き回し光学系
２３４ 集光レンズ
２３６ ピンホール
２３８ コリメータレンズ
２４０ ハーフミラー
２５０ ＴＳレンズユニット
２５２ ミラー
Claims (1)
- 光束を用いて被測定体の波面収差を干渉縞として検出する収差測定装置であって、
前記被測定体の波面収差を測定する第１の光学系と、
前記第１の光学系のシステムエラーを測定する第２の光学系と、
前記被測定体、前記第１の光学系及び第２の光学系を収納するチャンバーとを有することを特徴とする収差測定装置。
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