JP2004273748A - 収差測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源からでた光を集光する照明系と、当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第1のマスクと、当該第1のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第2のマスクと、前記第1及び第2のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、当該検出部が撮像した前記干渉縞から第1の位相情報と、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して90°回転した状態、または、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段に90°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第2の位相情報とを算出する計算手段とを有し、前記第1及び第2の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算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
【発明の属する技術分野】
本発明は、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測定方法及び装置、並びに、それを用いた投影露光装置に関する。かかる投影光学系は、例えば、半導体素子を製造する際のリソグラフィ工程で使用される。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際にレチクルやフォトマスク等の原版(以下、レチクルと総称する)に形成された回路パターン等を感光剤が塗布された半導体ウエハ等に転写する投影型露光装置が使用されている。この種の露光装置では、レチクル上のパターンを所定の倍率(縮小率)で正確にウエハ上に転写することが要求されており、この要求に応えるためには、結像性能のよい、収差を抑えた投影光学系を用いることが重要である。特に近年、半導体デバイスの一層の微細化要求により、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。
【0003】
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。
【0004】
投影露光装置の投影光学系は、露光光源の波長に対して収差が最適化されることが必要であり、波面収差の測定には露光光源を用いることが必要である。ところが、F2エキシマレーザーや、EUV用のレーザー励起プラズマ光源やディスチャージドランプでは、コヒーレンス長が非常に短く、フィゾー型の干渉計を用いて波面収差を計測することができない。また、トワイマングリーン型の干渉計では、参照光路長が長くなるため、装置の大型化や外乱による精度悪化が生じやすく現実的ではない。
【0005】
また、ピンホールからの回折光を用いるPDI、”Point Diffraction Interferrometer”も使用されている(例えば、特許文献1、2及び非特許文献1参照。)。
【0006】
PDIでは、コヒーレンスの高い光源を必要としないため、干渉性の問題はない。また、共通光路であるため外乱の影響も受けにくいという長所も有する。しかし、理想球面に近い波面を生成するためには、ピンホール径を回折限界の数分の1の大きさにしなくてはならないので、光源として高輝度光源を用意しなくてはならない。EUV(Extreme Ultraviolet)の波長では、この要求にこたえられる光源は現在のところSOR(Synchrotron Orbital Radiation)しかない。このため、PDIを用いての収差計測は、装置化、コストの面で不利となっている。
【0007】
以下、図2乃至図4を参照して、PDIの原理について説明する。ここで、図2は、従来の収差測定装置の概略光路図である。図2において、1は光源、2は集光系、3は物点側マスクである。また、物体側マスク3には、図3のように、球面波生成用ピンホール3aが配されている。ここで、図3は、物体側マスク3の概略平面図である。4は回折格子等の光分割手段、5は収差の測定を行う投影光学系、6は像側球面生成用マスクで、図4に示すように、ピンホール6aと被検光通過用の窓6bが配されている。ここで、図4は、像側球面生成用マスク6の概略平面図である。7は干渉縞観察手段である背面照射型のCCD等のディテクタである。
【0008】
光源1から発した光は集光系2により、物体側マスク3に配されたピンホール3aに集光する。ピンホール3aを通過した後の光は球面波となり、投影光学系5に向かう。物体側マスク3と投影光学系5の間に配置された回折格子4は、格子が図のx軸に平行に配されていて、光を紙面の上下方向に分割し、回折格子のピッチに応じた方角に光を向ける。
【0009】
投影光学系5を透過し集光した光のうち、実線で示す0次光8aは像側マスク6のピンホール6aに集光し、点線で示す1次光8bは窓6bに集光する。像側マスク6を通過した2つの光のうち、0次光8aはピンホール6aを通過するので球面波となる。1次回折光8bは、回折限界よりも充分に大きな開口部を持つ窓6bを通過するので投影光学系5の収差情報が載った波面となる。2つの光は像側マスク6を通過した後で干渉縞を形成し、ディテクタ7で観察される。この状態で、回折格子4をy軸方向に走査すると、回折光は位相シフトを受け投影光学系5の収差を測定することができる。
【0010】
物体側マスク3のピンホール3aと像側マスク6のピンホール6aは充分小さく、ピンホール射出後の光の波面は理想球面波に非常に近くなっている。このため、非常に高い精度で投影光学系5の収差の絶対値の保証が可能である。また、0次光8aと1次光8bはほぼ同一光路を通るので、非常に高い再現性が実現可能である。
【0011】
【特許文献1】
特開昭57年第64139公報
【特許文献2】
米国特許第5835217号公報
【非特許文献1】
Daniel Malacara,“Optical Shop Testing”,John Wiley & Sons, Inc. 231(1978)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
このように、PDIはピンホールを使用することで非常に高精度を実現できるが、反面、ピンホールによる大きな光量ロスにより光源が限られるという問題もある。特に、EUV用の露光装置では、光学系の光効率の低さとあいまってこの特徴はより顕著となる。
【0013】
EUVの波長域では、集光系や投影光学系は反射系で構成される。反射系はMo/Si等の多層膜がつけられており、反射率は60%〜70%である。このため、集光系と、投影光学系あわせて、トータルの光透過率は0.1%〜数%と非常に光量ロスが大きい。
【0014】
更に、ピンホールによる光量ロスも非常に大きい。ピンホール3a及び6aは投影光学系5の回折限界の1/2以下の径である。つまり、投影光学系5の物体側開口数と像側開口数をそれぞれNAo及びNAiとすると、ピンホール3aの径φoは、φo=0.61・λ/NAo以下、ピンホール6aの径φiは、φi=0.61・λ/NAi以下の値が必要である。ここで、λは光源1の波長である。このようにPDIでは回折限界以下の径を持つピンホールを2つ使用しなくてはならないので、光源として高輝度光源を使用しなくてはならない。
【0015】
ディテクタとして、EUV領域において非常に高感度な特性を持つ背面照射型カメラのEUV波長における飽和光量は、1μW〜0.1μW程度となる。この値は、前述の透過率や、ピンホール径等を考慮すると光源がSORでは充分達成可能な値となっているが、レーザー励起プラズマ光源やディスチャージドランプでは不十分となっている。例えば、レーザー励起プラズマ光源では、光量を100W、光源の大きさをφ200μmとすると、ディテクタに到達するエネルギーは1nW〜0.1nWで、約1000倍の光量不足となっている。このように、PDIで収差計測を行うにはレーザー励起プラズマ光源やディスチャージドランプが使用できないので、装置化やコストの面で非常にハードルが高くなっている。
【0016】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、投影露光装置と同じ光源、即ち、低コヒーレンシーで輝度が小さい光源であっても、高精度で投影光学系の収差が測定可能な収差測定方法及び装置、並びに、かかる装置を搭載した投影露光装置を提供することを例示的な目的とする。
【0017】
【課題を解決する為の手段】
本発明の一側面としての収差測定装置は、光源からの光を集光する照明系と、当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第1のマスクと、当該第1のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第2のマスクと、前記第1及び第2のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、当該検出部が撮像した前記干渉縞から第1の位相情報と、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して90°回転した状態、または、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段に90°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第2の位相情報とを計算すると共に、前記第1及び第2の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算する計算手段とを有することを特徴とする。
【0018】
本発明の他の目的及び更なる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。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の第1の実施形態に係る投影露光装置の光学的配置を示す。図中、1は光源、2は集光系、10は物点側に置かれたマスク1、4は回折格子等の光分割手段、5は収差の測定を行う投影光学系、11は像側球面生成用マスク2、7は干渉縞観察手段である背面照射型CCD等のディテクタである。また、図中紙面左右方向をz軸、紙面上下方向をy軸、y、zに垂直な軸をx軸とする。
【0020】
物体側マスク10は図5に示すように、スリット状の開口パターン10aが配されている。ここで、図5は、物体側マスク10の部分拡大概略平面図である。図5において、スリット10aは、図1において紙面垂直方向であるx軸方向に配向しており、その幅toは、to=0.5・λ/NAo以下の大きさである。toは矩形開口を射出する光の最初の輪帯の半分の大きさである。長さLoは、アイソプラナティック領域以下の範囲で、ディテクタ7で干渉縞を観察できるに充分な光を通過させる大きさである。ここで、λは光源1の波長、NAoは投影光学系5の物体側開口数である。また、物体側の開口数をNAo、像側の開口数をNAi、投影光学系5の倍率をm=NAo/NAiとする。
【0021】
像側マスク11は、図6に示すように、スリット状の開口パターン11aと、被検光通過用の窓11bが配されている。ここで、図6は、像側マスク11の部分拡大概略平面図である。スリット11も、図1において、紙面垂直方向であるx軸方向に配向しており、その幅tiは、ti=0.5・λ/NAi以下の大きさである。長さLiは、マスク10のスリット10aの幅Loに倍率を乗じた長さ(Li=m×Lo)である。長さLiは、アイソプラナティック領域以下の範囲で、ディテクタ7で干渉縞を観察できるに充分な光を通過させる大きさである。
【0022】
光源1から発した光は集光系2により、物体側マスク10に配されたスリット10aに集光する。光源1からの光はインコヒーレント光である為、スリット10a透過後の光は、スリットと垂直なy軸方向には高い空間コヒーレンス、スリットと平行なx軸方向には、低空間コヒーレンスの光となる。即ち、スリット10a通過後の光はスリットに垂直なyz平面に平行な断面では球面波となる。yz面内で球面波となっている光は、物体側マスク10と投影光学系5の間に配された回折格子4に入射する。回折格子4は、格子がx軸に平行な方向に配されていて、光を紙面の上下方向、つまり、y軸方向に分割し、回折格子のピッチに応じた方角に光を向ける。なお、図1では回折格子4はマスク10と投影光学系5の間に配しているが、投影光学系5とマスク11の間に配置されてもよい。
【0023】
回折格子4で分割後、投影光学系5を透過、集光した光のうち、0次光8bは像側マスク11のスリット11aに集光し、1次光8bは窓11bに集光する。その他の次数の光はマスク11の遮光部でカットされる。窓11bに集光する光は−1次光としてもよい。光量の多い0次光をスリット11aに入射させ、光量の少ない1次光を窓11bに入射させることで、像側マスク11を透過した後の二つの光の光量を等しくし、干渉縞のコントラストを向上させる。また、像側マスク11を通過した2つの光のうち、0次光8bはスリット11aを通過するため、スリット10a通過後と同じく、スリットに垂直方向に球面波となる。1次光8bは回折限界よりも充分に大きな開口部を持つ窓11bを通過するので投影光学系5の収差情報が載った波面となる。2つの光は像側マスク11通過後に干渉縞を形成し、ディテクタ7で観察される。ディテクタ7はマスク11よりも充分遠く、いわゆるファーフィールド領域に配されている。
【0024】
図7に光束8a、8bの像側マスク11通過後の波面のうち代表してスリットの中心を通過した光の球面波を示す。光8bは回折限界より充分大きな幅を持つ窓11b通過するので投影光学系5の収差情報を有したままディテクタ7へ向かう。一方、光8aは幅が回折限界以下のスリット11aを通過するのでスリットに垂直な方向yz平面に平行な断面で球面波となっている。このような波面がスリット全体に生じている。
【0025】
図8にディテクタ7で観察される干渉縞の例を示す。12は撮像面、13は干渉縞である。干渉縞13は、光束8a、8bが図7に示したように、y軸方向に分かれているので、撮像面12上では横方向に線の入ったチルト縞として観察される。ディテクタ7で観察される干渉縞13は、スリット11aを透過した光はスリット11aに垂直な断面では球面波であるので、光8aと8bの位相差はスリットに垂直な断面方向である、図8のy軸方向に関しては非常に高い絶対精度で測定されることになる。例えば、図8の14をy軸方向の画素の並びとすると、画素列14の干渉縞は、球面波と投影光学系5の波面収差との干渉縞となっている。ディテクタ7で撮像された干渉縞は不図示の計算手段に送られて、位相情報の計算に用いられる。
【0026】
投影光学系5の収差情報の取得は位相シフト法を用いて行う。つまり、図1の回折格子4をy軸方向に走査することで、回折光は位相シフトを受けるので位相シフト法を用いて、スリット11aで断面方向が球面波となった波面と投影光学系5を通過した光の波面の位相差を測定することができる。代替的に、干渉縞はTLTを持つのでモアレ法を用いて収差情報を取得することも可能である。
【0027】
以上の方法による投影光学系5の収差情報測定をステップ1とする。ステップ1で得られた、二つの光の干渉縞は参照光がyz平面に平行な断面内では球面となっているため、非常に高精度な測定が可能になっている。一方、xz面に平行な断面内では、スリット11a射出後の光の振幅はシンク関数に比例した形状となっていて、位相は振幅が0になる毎にπ変化する形状となっている。球面波からの乖離が大きい波面の絶対形状を保証するのは非常に困難である。このため、本発明では上記測定に引き続き、物体側マスク10、回折格子4、像側マスク11を投影光学系の光軸周りに90度回転させて測定を行う。即ち、図1において、スリット10a、スリット11a、回折格子4の格子の方向をy軸に平行に配して同様の測定を行う。
【0028】
スリット10aとスリット11aを通過した後の光は、xz面に平行な断面では球面波となっているので、ディテクタ7で観察される干渉縞は、x軸に平行な画素の並び上では、球面波と投影光学系5の波面収差が載った波面との干渉縞が観察される。この状態で、回折格子4をx軸方向に走査することで、回折光は位相シフトを受けるので位相シフト法を用いて、スリット11aで断面方向が球面波となった波面と投影光学系5を通過した光の波面の位相差を測定することができる。もしくは、モアレ法を用いて位相情報を取得することも可能である。以上の方法による投影光学系5の収差情報測定をステップ2とする。
【0029】
そして、ステップ1とステップ2で得られた2つの位相情報を接続すれば、投影光学系5の瞳全面における波面収差を非常に高精度に測定する事が可能である。この波面接続をステップ3とする。
【0030】
また、物体側マスク10を投影光学系5の画角内で移動させ、像側マスク11を物体側マスク10の投影光学系5による像の所に移動させて、ステップ1、ステップ2の測定を行い、波面接続を行うことで、投影光学系5の全画角における収差情報を得ることができる。
【0031】
本実施形態は、ステップ2を行うために、物体側マスク10、回折格子4、像側マスク11を投影光学系の光軸周りに90度回転しているが、物体側マスク10の代わりに図9に示すマスク10’を使用し、像側マスク11の代わりに図10(a)に示すマスク11’を使用し、回折格子4の代わりに図11に示す回折格子4‘を使用し、ステップ1、ステップ2に応じてパターンを使い分けることも可能である。この場合、ステップ1においては、マスク10’のスリット10’a1と、マスク11’のスリット11’a1と窓11’b1のペアと、回折格子4’aを用い、ステップ2においては、マスク10’のスリット10’a2と、マスク11’のスリット11’a2と窓11’b2と、回折格子4’bを用いることで、回転機構なしで収差測定が可能となる。更に、像側マスク11は、図10(b)に示すように、窓11”bを0°と90°で共通化し、スリット11”a1と11”a2を直交するように配した構成としてもよい。パターン11’は図10’のように窓を共通化した構成としてもよい。
【0032】
以下、図12を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。ここで、図12は、本発明による第2の実施形態の投影露光装置の概略ブロック図である。第2の実施形態は、物体側マスクを反射型マスクとしている点で第1の実施形態と相違し、特に、EUV用の投影露光装置に搭載しやすい構成となっている。
【0033】
図中、41は光源も含む照明系、42はレチクルステージ、44はレチクルで、反射型のスリットパターン43が配されている。スリットパターン43はレチクルステージ42上に配されていてもよいし、レチクル面44上に配されていてもよい。レチクル44は収差測定の専用のレチクルでもよいし、半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の回路パターンが配されているレチクルであってもよい。
【0034】
スリットパターン43は、図9に示すように、二つのスリット10’a1及び10’a2からなり、投影光学系40の直交2方向の収差測定に使用される。但し、スリット10’a1及び10’a2は反射型スリットである。40は被検光学系である投影光学系、45はウエハステージ、46は回折格子で、図12ではウエハステージ側にあるが、レチクルステージ側に配する構成としてもよい。回折格子46は、図11に示す回折格子4’と同様な構造を有し、格子の方向が直交している2つのパターンを有する。47はスリットと窓が配されているパターン面、48はディテクタで、パターン面47とディテクタ48は一体構造となっていて、ウエハステージ45上に配されている。パターン面47は、図10(a)又は図10(b)に示すように、窓と直交したスリット二つ配されている。
【0035】
以上のような装置構成で、第1の実施形態と同様に、照明系41でパターン43を照明し、スリットパターン43から射出する一方向だけ球面となっている波面を投影光学系40を介して回折格子46で光を分割し、0次光をパターン47のスリットへ、1次光又は−1次光をパターン47の窓へ入射させて、ディテクタ48で干渉縞を得る。干渉縞は0次光と1次光の分離角に相当するTLT縞を有しているので、ディテクタ48で取得した干渉縞を不図示の計算手段を用いてモアレ法により干渉縞の位相を得る。もしくは、回折光学素子を不図示の走査手段で投影光学系40の光軸に垂直に走査することで位相シフト法により干渉縞の位相を得ることも可能である。
【0036】
同様にして、パターン43とパターン47のスリットと回折格子46を90°回転したものに変更して、干渉縞の位相情報を取得し、0°と90°の2つの位相情報を不図示の計算手段で接続することで、投影光学系40の収差を測定する。
また、パターン43と回折格子46とパターン47とディテクタ48を動かし、投影光学系40の画角内の数点で同様に収差測定を行うことで投影光学系の画角内の収差特性を測定する。
【0037】
本実施形態では、マスクとして反射パターンを用いることで投影露光装置内に収差測定機能を付加しやすい構成となっている。
【0038】
以下、一実施形態の収差補正方法について説明する。以上説明した本実施形態の投影露光装置は投影光学系を構成する複数の光学素子のうち複数のレンズが光軸方向及び/又は光軸直交方向へ移動可能になっており、不図示の収差調節用の駆動系により、本実施形態により得られる収差情報にもとづいて、一又は複数のレンズを駆動することにより、投影光学系の一又は複数値の収差(特に、ザイデルの5収差)を補正したり、最適化したりすることができる。また、投影光学系の収差を調整する手段としては、可動レンズ以外に、可動ミラー(光学系がカタディオプトリック系やミラー系のとき)や、傾動できる平行平面板や、圧力制御可能な空間、アクチュエータによる面補正などさまざまな公知の系を用いるものが適用できる。
【0039】
次に、以上説明した投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【0040】
図13は,半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ステップ1(回路設計)では、半導体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。一方、ステップ3(ウエハ製造)では、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は、前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエ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で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。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。
【0041】
図14は,図13のステップ4のウエ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、ウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウエハ上に電極を蒸着等によって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光材を塗布する。ステップ16(露光)では、上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。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部を削り取る。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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【0042】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高精度の半導体デバイスを製造することができる。
【0043】
本出願は更に以下の事項を開示する。
【0044】
(実施態様1) 光源からの光を集光する照明系と、
当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第1のマスクと、
当該第1のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、
当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第2のマスクと、
前記第1及び第2のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、
前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、
当該検出部が撮像した前記干渉縞から第1の位相情報と、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して90°回転した状態、または、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段に90°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第2の位相情報とを計算すると共に、前記第1及び第2の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算する計算手段とを有することを特徴とする収差測定装置。
【0045】
(実施態様2) 前記第1のマスクのスリットの幅tは、前記被検光学系の物体側開口数をNAo、前記光源の波長λとして、t=0.5・λ/NAo以下であり、長さは、前記検出部で観察されるに充分な光量を得られ、かつ、前記被検光学系のアイソプラナティック領域以下であることを特徴とする実施態様1記載の収差測定装置。
【0046】
(実施態様3) 前記第2のマスクのスリットの幅tは、前記被検光学系の像側開口数をNAi、前記光源の波長λとして、t=0.5・λ/NAi以下であり、長さは前記検出部で観察されるに充分な光量を得られ、かつ、前記被検光学系のアイソプラナティック領域以下であり、前記第2のマスクは前記投影光学系の回折限界よりも充分に大きい窓を更に有することを特徴とする実施態様1記載の収差測定装置。
【0047】
(実施態様4) 前記第1のマスクは、互いに90°の角度に配されている2つの前記スリットを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。
【0048】
(実施態様5) 前記第2のマスクは、互いに90°の角度に配されている前記スリットと窓のペアを有することを特徴とする実施態様3記載の収差測定装置。
【0049】
(実施態様6) 前記第1のマスクを光軸回りに90°回転する第1の回転機構と、前記第2のマスクを光軸回りに90°回転する第2の回転機構と、前記光線分割手段を90°回転する第3の回転機構とを更に有することを特徴とする実施態様1記載の収差測定装置。
【0050】
(実施態様7) 前記第1のマスクのスリットは透過型スリットであることを特徴とする実施態様2又は4記載の収差測定装置。
【0051】
(実施態様8) 前記第2のマスクのスリットと窓は透過型スリットであることを特徴とする実施態様3又は5収差測定装置。
【0052】
(実施態様9) 前記第1のマスクのスリットは反射型スリットであることを特徴とする実施態様2又は4記載の収差測定装置。
【0053】
(実施態様10) 前記第2のマスクのスリットと窓は反射型スリットであることを特徴とする実施態様3又は5収差測定装置。
【0054】
(実施態様11) 前記光線分割手段は回折格子であることを特徴とする実施態様1記載の収差測定装置。
【0055】
(実施態様12) 前記光線分割手段を光軸に垂直方向に走査する機構を更に有することを特徴とする実施態様1記載の収差測定装置。
【0056】
(実施態様13) 前記光線分割手段は回折格子であり、当該回折格子から射出する光のうち0次光と1次光、または、0次光と−1次光の干渉を利用し、前記第2のマスクのスリットに0次光を入射させ、前記第2のマスクの窓に1次光又は−1次光を入射させることを特徴とする実施態様3記載の収差測定装置。
【0057】
(実施態様14) 前記光源はレーザー励起プラズマ、または、ディスチャージドランプであることを特徴とする実施態様1記載の収差測定装置。
【0058】
(実施態様15) 前記検出部は背面照射型CCDであることを特徴とする実施態様1記載の収差測定装置。
【0059】
(実施態様16) 光源からの光を集光する照明系と、当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第1のマスクと、当該第1のマスクを結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状のパターンと窓を有する第2のマスクと、前記第1及び第2のマスクの間に配され、光線を分割する光線分割手段と、前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部とにより干渉縞を計測する第1の工程と、
前記検出部で撮像された干渉縞から位相を計算する第2の工程と、
前記第1及び第2のマスクと前記光線分割手段とを、前記被検光学系の光軸回りに90°回転した状態で、干渉縞計測を行う第3の工程と、
当該工程3の干渉縞を基に位相を計算する第4の工程と、
前記第2及び第4の工程の2つの位相情報から前記投影光学系の収差情報を計算する第5の工程とからなることを特徴とする収差測定方法。
【0060】
(実施態様17) 光源からの光を集光する照明系と、照明系で照明される、互いに直交する第1及び第2のスリット状パターンを有する第1のマスクと、前記当該第1のマスクを結像する被検光学系と、前記被検光学系の像点に置かれ、第1及び第2のパターンからなり、第1のパターンは第1のスリットと第1の窓を有し、第2のパターンは第1のスリットと直交方向に配された第2のスリットと第2の窓を有する第2のマスクと、第1及び第2のマスクの間に配された互いに直交する方向に光を分割する第1及び第2のパターンからなる光線分割手段と、前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部とを有する収差測定装置を利用する収差測定方法であって、
前記光源からの光を前記第1のマスクの前記第1のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第1パターンを通過した前記第1のマスクの前記第1のスリットの像面に置かれた第2のマスクの第1のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第1の工程と、
前記光源からの光を第1のマスクの第2のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第2パターンを通過した前記第1のマスクの第2のスリットの像面に置かれた第2のマスクの第2のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第2の工程と、
前記第1の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第3の工程と、
前記第2の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第4の工程と、
前記第3及び第4の工程で計算された2つの位相から前記投影光学系の収差情報を計算する第5の工程とからなることを特徴とする収差測定方法。
【0061】
(実施態様18) 前記第3及び第4の工程は、モアレ法又はフーリエ法を利用して前記位相を計算することを特徴とする実施態様16又は17記載の収差測定方法。
【0062】
(実施態様19) 前記第3及び第4の工程は位相シフトを利用して前記位相を計算し、前記第1及び第2の工程は、更に、前記光線分割手段を前記被検光学系の光軸に垂直な方向に走査することによって前記干渉縞を計測する工程を含むことを特徴とする実施態様16又は17記載の収差測定方法。
【0063】
(実施態様20) レチクル面近傍に置かれたスリット状パターンを有する第1のマスクと、
光源からでた光を前記第1のマスクに集光する照明系と、
前記第1のマスクを結像する被検光学系と、
被露光体の近傍に配置されたスリット状パターンと窓を有する第2のマスクと、
前記第1及び第2のマスクの間に配され、光線を分割する光線分割手段と、
前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、
当該検出部が撮像した前記干渉縞から第1の位相情報と、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して90°回転した状態、または、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段に90°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第2の位相情報とを計算すると共に、前記第1及び第2の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算する計算手段とを特徴とする投影露光装置。
【0064】
(実施態様21) 投影光学系を有する投影露光装置を利用して被露光体にパターンを転写する露光方法であって、
光源からの光を集光する照明系と、当該照明系で照明されるスリット状パターンを有する第1のマスクと、当該第1のマスクを結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれたスリット状のパターンと窓を有する第2のマスクと、前記第1及び第2のマスクの間に配され、光線を分割する光線分割手段と、前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部を利用して干渉縞を計測する第1の工程と、
前記第1の工程で前記検出部が撮像した前記干渉縞に基づいて位相を計算する工程2と、
前記第1及び第2のマスクと前記光線分割手段とを、前記被検光学系の光軸回りに90°回転した状態で、前記検出部を利用して干渉縞を計測する第3の工程と、
前記第3の工程で前記検出部が撮像した前記干渉縞に基づいて位相を計算する第4の工程と、
前記第2及び第4の工程で得られた2つの位相情報から前記投影光学系の収差情報を計算する第5の工程と、
前記第5の工程で得られた収差情報に基づいて前記投影光学系を調整する第6の工程と、
前記第6の工程で調整された前記投影光学系を有する前記投影露光装置を利用して被露光体にパターンを転写する第7の工程とを含むことを特徴とする方法。
【0065】
(実施態様22) 収差測定装置を利用して投影光学系を調整し、当該調整された投影光学系を有する投影露光装置を利用して基板にパターンを転写する露光方法であって、
前記収差測定装置は、光源からでた光を集光する照明系と、照明系により照明され、互いに直交する第1及び第2のスリット状パターンを有する第1のマスクと、当該第1のマスクを結像する被検光学系と、当該被検光学系の像点に置かれ、第1のスリットと第1の窓からなる第1のパターンと、第1のスリットと直交方向に配された第2のスリットと第2の窓からなる第2のパターンを有する第2のマスクと、前記第1及び第2のマスクの間に配され、互いに直交する方向に光を分割する第1及び第2のパターンからなる光線分割手段と、前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部とを有し、
前記露光方法は、
前記光源からの光を第1のマスクの第1のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第1パターンを通過した前記第1のマスクの第1のスリットの像点に置かれた第2のマスクの第1のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第1の工程と、
前記光源からの光を第1のマスクの第2のスリットに集光し、前記被検光学系と前記光線分割手段の第2パターンを通過した前記第1のマスクの第2のスリットの像点に置かれた第2のマスクの第2のパターンを通過した光による干渉縞を前記検出部で計測する第2の工程と、
前記第1の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第3の工程と、
前記第2の工程で撮像された干渉縞から位相を計算する第4の工程と、
前記第3及び第4の工程で計算された2つの位相から前記投影光学系の収差情報を計算する第5の工程と、
前記第5の工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系を調整する第6の工程と、
前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用して基板にパターンを転写する第7の工程とを有することを特徴とする方法。
【0066】
(実施態様23) 請求項21又は22記載の投影露光装置を利用して被露光体を露光するステップと、
前記露光された前記被露光体に所定のプロセスを行うステップとを有するデバイス製造方法。
【0067】
(実施態様24) 光線を分割する光線分割手段によって分割された一方の光線から参照光としての回折光を発生させる回折手段とを有し、前記回折光と前記光線分割手段によって分割された被検光としての他方の光線とを干渉させることによって干渉縞を形成し、当該干渉縞を利用して被検光学系の収差を計算する収差測定装置において、
前記回折手段は、第1の平面に平行な断面においてはピンホールとして機能すると共に前記第1の平面とは直交する第2の方向には光量を増加させる機能を有する第1のスリットパターンと、前記第1の平面とは直交する第2の平面に平行な断面おいてはピンホールとして機能すると共に前記第2の平面に平行な第1の方向には光量を増加させる機能を有する第2のスリットパターンを含み、
前記第1のスリットパターンの前記第1の平面に平行な断面に関する第1の干渉縞から得られる第1の位相情報と、前記第2のスリットパターンの前記第2の平面に平行な断面に関する第2の干渉縞から得られる第2の位相情報を接続することによって前記被検光学系の収差を計算することを特徴とする収差測定装置。
【0068】
(実施態様25) 実施態様24記載の収差測定装置として機能することができる投影露光装置であって、前記被検光学系は投影光学系であることを特徴とする投影露光装置。
【0069】
(実施態様26) 分割された一方の光線から参照光としての回折光を発生させ、前記回折光と分割された被検光としての他方の光線とを干渉させることによって干渉縞を形成し、当該干渉縞を利用して被検光学系の収差を計算する収差測定方法において、
第1の平面に平行な断面においてはピンホールとして機能すると共に前記第1の平面とは直交する第2の方向には光量を増加させる機能を有する第1のスリットパターンの前記第1の平面に平行な断面に関する第1の干渉縞から第1の位相情報を取得するステップと、
前記第1の平面とは直交する第2の平面に平行な断面おいてはピンホールとして機能すると共に前記第2の平面に平行な第1の方向には光量を増加させる機能を有する第2のスリットパターンの前記第2の平面に平行な断面に関する第2の干渉縞から第2の位相情報を取得するステップと、
前記第1及び第2の位相情報から前記被検光学系の収差を計算することを特徴とする位相測定方法。
【0070】
(実施態様27) マスク又はレチクル上の所定のパターンを投影光学系を用いて被露光体に転写する露光方法であって、
実施態様26記載の収差測定方法を利用して前記投影光学系の収差を取得するステップと、
前記収差取得ステップが取得した収差に基づいて前記投影光学系を調整するステップと、
前記調整された投影光学系を使用して前記所定のパターンを前記被露光体に転写するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【0071】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、投影露光装置と同じ光源、即ち、低コヒーレンシ−で、輝度が小さい光源であっても、高い精度で投影光学系の収差が測定可能となるため、装置の小型化、低コスト化が可能となる。
【0072】
また、実際に露光に使用する状態での投影光学系の波面収差の測定が実現され、投影光学系のより精密な調整や、収差の影響を受けにくいデバイスの設計も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第一の実施形態の収差測定装置の光学的配置を示す概略ブロック図である。
【図2】従来の収差測定装置の光学的配置を示す概略ブロック図である。
【図3】図2に示す収差測定装置に適用可能な物体側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図4】図2に示す収差測定装置に適用可能な像側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図5】図1に示す収差測定装置に適用可能な物体側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図6】図1に示す収差測定装置に適用可能な像側マスクの構成例を示す概略平面図である。
【図7】図6に示す像側マスクを通過した後の波面のうち代表してスリットの中心を通過した光の球面波を示す図である。
【図8】図1に示すディテクタで観察される干渉縞の様子を説明する図である。
【図9】図5に示す物体側マスクの変形例を示す概略平面図である。
【図10】図6に示す像側マスクの変形例を示す概略平面図である。
【図11】図1に示す回折格子の変形例を示す概略平面図である。
【図12】本発明による第2の実施形態の投影露光装置の概略ブロック図である。
【図13】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14】図13に示すステップ4のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
Claims (1)
- 光源からでた光を集光する照明系と、
当該照明系により照明されるスリット状パターンを有する第1のマスクと、
当該第1のマスクを経た光束を結像する被検光学系と、
当該被検光学系の像点に置かれたスリット状パターンと窓を有する第2のマスクと、
前記第1及び第2のマスクの間に配置され、光線を分割する光線分割手段と、
前記第2のマスクで発生した干渉縞を撮像する検出部と、
当該検出部が撮像した前記干渉縞から第1の位相情報と、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段が前記被検光学系の光軸に対して90°回転した状態、または、前記第1及び第2のマスクと前記光分割手段に90°回転して配されたパターンを使用した状態で撮像された干渉縞から第2の位相情報とを算出する計算手段とを有し、
前記第1及び第2の位相情報を使用して前記被検光学系の収差を計算することを特徴とする収差測定装置。
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