JP2005030777A - 位置座標計測方法、光学特性測定方法、光学特性測定装置、および投影光学系の製造方法、投影光学系、並びに投影露光装置 - Google Patents
位置座標計測方法、光学特性測定方法、光学特性測定装置、および投影光学系の製造方法、投影光学系、並びに投影露光装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】光学系の位置座標を計測する際に、光学系を回転移動させても精度良く位置座標計測を行うことができる位置座標計測方法を提供すること。
【解決手段】中間結像面を有する光学系の位置座標を計測する位置座標計測方法であって、中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、目印の像に基づいて、光学系の位置座標を算出する算出工程とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】中間結像面を有する光学系の位置座標を計測する位置座標計測方法であって、中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、目印の像に基づいて、光学系の位置座標を算出する算出工程とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系の位置座標計測方法、その位置座標計測方法が適用される光学系の光学特性測定方法、及び光学特性測定装置に関する。
また、本発明は、その光学特性測定方法が適用される投影光学系の製造方法、その投影光学系の製造方法により製造された投影光学系、及びその投影光学系が適用された投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の代表であるステッパー（縮小投影型逐次露光装置）等に使用される投影光学系においては、その精度を保証するため、干渉計測装置などを用いて投影光学系の光学特性の測定が行われている。光学系の光学特性とは、例えば、像面均一性（像面湾曲を含む）やディストーションであり、像面内の複数の測定点で波面収差を計測することにより計測される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような干渉計測装置やステッパーの光源としては、一般に、エキシマレーザーなどが用いられている。このような干渉計測装置やステッパーでは、光学素子として屈折部材などを用いて、投影光学系の像面内の複数の測定点で計測が行われている。近年、波長が短いＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を光源として用いた干渉計測装置やステッパー（ＥＵＶＬ：Ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＥＵＶ光は波長が短いため、光学特性の測定精度やステッパーにおける分解能も非常に高い。
【０００４】
ところで、ＥＵＶ光は、その光路を真空中に設ける必要がある。また、ＥＵＶＬ用の投影光学系には、投影光学系の像面内の複数の測定点で測定を行うために光学素子として屈折部材を使用することは難しい。これは、特殊な波長を透過させる屈折部材の入手は困難であることに因る。
そこで、前述した複数の測定点での光学特性の測定を行うために、光源から投影光学系へ光束を斜入射してその入射角度を変化させると共に、干渉計部の移動および投影光学系を載置したステージの回転を含む移動をして、測定を行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−９６５８９号公報
【非特許文献１】
Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｇｏｌｄｂｅｒｇ， Ｐａｔｒｉｃｋ Ｎａｕｌｌｅａｕ， Ｐｈｉｌ Ｂａｔｓｏｎ， Ｐａｕｌ Ｄｅｎｈａｍ， Ｅｒｉｋ Ａｎｄｅｒｓｏｎ， Ｈｅｎｒｙ Ｃｈａｐｍａｎ， ａｎｄ Ｊｅｆｆｒｅｙ Ｂｏｋｏｒ， ”ＥＵＶ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＡＮＤ ＴＥＳＴＩＮＧ ＯＦ Ａ ４−ＭＩＲＲＯＲ ＲＩＮＧ−ＦＩＥＬＤ ＥＵＶ ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ”， ２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ ＥＵＶ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ， Ｏｃｔｏｂｅｒ １７−２０， ２０００
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、光束の入射角度および干渉計部の移動にともなう位置座標の計測は従来から行われており、精度良く計測が可能である。しかし、投影光学系を載置したステージの位置座標の計測が通常のエンコーダによるメカ的な計測または測長による計測により行われたならば、精度良く計測できないことが予想される。また、ＥＵＶＬ用の投影光学系は規模が大きいため、ステージの移動に際して、傾き、位置ずれなどを起こしやすく、精度良く計測できない。このような場合には、光束の入射角度および干渉計部の位置座標が精度良く計測されていても、投影光学系の波面収差の計測を精度良く設定された測定点で行うことができないという問題が生じる。さらに、波面収差の計測時の測定位置（測定点）精度が低いと、光学特性測定の精度も低くなる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光学系の位置座標を計測する際に、光学系を回転移動させても精度良く位置座標計測を行うことができる位置座標計測方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、光学系の光学特性を測定する際に、光学系を回転移動させても精度良く測定を行うことができる光学特性測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、その光学特性測定方法を行うのに適した光学特性測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、その光学特性測定方法を利用することによって、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の位置座標計測方法は、中間結像面を有する光学系の位置座標を計測する位置座標計測方法であって、前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の光学特性測定方法は、中間結像面を有する光学系の光学特性を測定する光学特性測定方法であって、前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出工程と、前記位置座標を基準に、前記光学系の光学特性を測定する測定工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の光学特性測定装置は、中間結像面を有する光学系の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得部と、前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出部と、前記位置座標を基準に、前記光学系の光学特性を測定する測定部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の投影光学系の製造方法は、投影光学系内の少なくとも何れかの光学面又は何れかの光学素子の特性を、請求項２に記載の光学特性測定方法により測定する工程を含むことを特徴とする。
請求項５に記載の投影光学系は、請求項４に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の投影露光装置は、請求項５に記載の投影光学系を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１、図２を参照して本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は、請求項１〜請求項３に対応する。
なお、本実施形態は、被検物である投影光学系１１（中間結像面を有する）の位置座標および波面収差を、投影光学系の像面内の複数の測定点で計測し、さらに、投影光学系１１の光学特性として像面均一性およびディストーションを計測するものである。
【００１６】
図１は、第１実施形態の光学特性測定で使用される光学特性測定装置１０の構成を示す図である。
光学特性測定装置１０は、光源１２、照明部１３、投影光学系１１を載置するステージ１４、干渉計部１５を備える。さらに、光学特性測定装置１０は、照明部１３の位置座標を計測するためのレーザ測長干渉計１６ａ〜１６ｃ、干渉計部１５の位置座標を計測するためのレーザ測長干渉計１７ａ〜１７ｃを備える。
【００１７】
さらに、光学特性測定装置１０は、干渉計や各素子をそれぞれ支持する不図示の支持手段を備える。
光源１２は、ＥＵＶＬ用の短波長（例えば、波長１３．５ｎｍ）の光源（例えば、シンクロトロン光源、プラズマＸ線光源、レーザープラズマ光源など。）であり、測定用光束を射出する。また、照明部１３は、光源１２から射出した測定用光束を、投影光学系１１の方向に導くと共に、投影光学系１１の物体面上の集光点ＦＡに集光する。なお、照明部１３は、不図示の移動機構により３次元方向に移動可能である。そして、照明部１３の位置を変化させることによって、物体面上の集光点ＦＡの位置が変化する。
【００１８】
また、ステージ１４は、投影光学系１１を載置し、Ｙ方向に移動可能であるとともに、投影光学系１１の光軸を中心に回転可能である。また、干渉計部１５は、投影光学系１１から入射した光束を、ＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）等の原理により干渉計測する（詳細は後述する）。また、干渉計部１５は、不図示の移動機構により３次元方向に移動可能である。
【００１９】
レーザ測長干渉計１６ａ〜１６ｃは、前述したＰＤＩと同様の原理によって照明部１３の相対的な移動量を３次元で計測し、レーザ測長干渉計１７ａ〜１７ｃは、同様の原理によって干渉計部１５の相対的な移動量を３次元で計測する。
以上説明した構成の光学特性測定装置１０において、光源１２より射出した光束は、照明部１３によって投影光学系１１の方向に導かれるとともに、投影光学系１１の物体面上の集光点ＦＡに集光する。そして、集光した光束は、投影光学系１１を介して、投影光学系１１の像面上の集光点ＦＢに再び集光する。
【００２０】
そして、像面に集光した光束は、干渉計部１５に入射し、前述したＰＤＩの原理によって干渉縞を発生する。干渉計部１５は、干渉縞の像を画像処理して波面収差を複数の測定点で計測し、波面収差に基づいて、投影光学系１１の光学特性として像面均一性およびディストーションを計測する。
なお、干渉計部１５は、請求項の「取得部」に対応し、干渉計部１５、請求項の「算出部」および「測定部」に対応する。
【００２１】
次に、本実施形態の投影光学系１１について説明する。
投影光学系１１は、図１に示すように、中間結像面を有するＥＵＶＬ用の反射光学系である。投影光学系１１は、内部に凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄを備え、凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄはそれぞれのミラーの曲率中心が共通な軸上に存在するように配置される。投影光学系１１の物体面上の集光点ＦＡに集光し、投影光学系１１に入射した光束は、凹面ミラー１１ａおよび凸面ミラー１１ｃを介して、中間結像面上の集光点ＦＣに再び集光する。そして、集光した光束は、凹面ミラー１１ｂおよび凸面ミラー１１ｄを介して、投影光学系１１の像面上の集光点ＦＢに再び集光する。
【００２２】
本実施形態の投影光学系１１は、さらに、図１に示すように、光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃ、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃを備える。
光源１８は、可視レーザー光源（例えば、ヘリウムネオン光源など）であり、光源１８から射出した光束は、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃを介して、それぞれ集光レンズ２０ａ〜２０ｃに導かれる。そして、集光レンズ２０ａ〜２０ｃによりそれぞれファイバ入射端２１ａ〜２１ｃに集光する。そして、集光した光束は、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃに入射し、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃに導かれる。
【００２３】
なお、以上説明した光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃ、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃのうち、少なくともファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、投影光学系１１の内部に配置される（詳細は後述する）が、その他の構成は、投影光学系１１の内部に配置されても外部に配置されても良い。また、光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃのうち、投影光学系１１の外部に配置された構成については、その一部または全部が投影光学系１１から着脱可能であっても良い。
【００２４】
なお、光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃ、凹面ミラー１１ｂ、凸面ミラー１１ｄは、請求項の「取得部」に対応し、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、請求項の「目印」に対応する。
【００２５】
次に、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの配置について説明する。ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、投影光学系１１の中間結像面上の直線上にない３点に配置されることにより、投影光学系１１の中間結像面に挿入される。
図２Ａは、中間結像面をＺ方向から見た図である。図２Ａに示すように、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、測定用光束の光路（斜線部分）に重ならない部分に配置される。なお、図２Ａでは、中間結像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの配置がわかりやすいように、凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄは図示省略してある。
【００２６】
図２Ａ中の測定用光束の光路は、光源１２から射出した光束であり、斜線で示すように円弧状（リングの一部を切り取った形状）をしている。
光源１２から射出した光束は、物体面上の集光点ＦＡ、中間結像面上の集光点ＦＣ、像面上の集光点ＦＢの順に計３回集光することはすでに述べた。次に、各集光点を含む各面での結像の様子を図２Ｂを用いて簡単に説明する。
【００２７】
図２Ｂは、投影光学系１１をＺ方向（図１の上方）から見た模式図である。なお、図２Ｂでは、図２Ａと同様に、物体面、中間結像面、像面における像がわかりやすいように、凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄは図示省略してある。
図２Ｂに示すように、光源１２から射出した光束は、物体面で像ＩＡを形成し、中間結像面で像ＩＣを形成し、最後に像面で像ＩＢを形成する。凹面ミラー１１ａ、１１ｂ、凸面ミラー１１ｃ、１１ｄにはそれぞれ所定の倍率（１以下の倍率）が定められているため、各面での像の大きさは、像ＩＡ、像ＩＣ、像ＩＢの順に大きい。また、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃから射出した光束は像面上に像ｉａ〜ｉｃをそれぞれ形成する。
【００２８】
ここで、投影光学系１１の位置座標の計測について説明する。投影光学系１１の位置座標の計測は、目印であるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得することにより行われる。
光学特性測定装置１０の干渉計部１５は、光源１２から射出した光束を干渉計測するための構成の他に、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するための不図示の受光素子（ＣＣＤなど）を備える。そして、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得する際には、その受光素子を投影光学系１１の像面上に配置し、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得する。そして、取得した像を画像処理して、像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を計測する。ここで、像面と中間結像面とは共役な関係にあるため、像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標をもとに、中間結像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を求めることができる。そして、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは投影光学系１１の中間結像面と一体化しているため、中間結像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標は、すなわち投影光学系１１自体の位置座標と見なすことができる。
【００２９】
さらに、３つのファイバ射出端２３ａ〜２３ｃにより平面が規定されるので、像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの３次元の座標を求めることにより、投影光学系１１全体のＺ方向の傾きも求めることができる。このようにして求められた傾きを後述する波面計測に加味することにより、より精度の高い計測を行うことができる。
【００３０】
次に、投影光学系１１の光学特性測定について説明する。
光学特性の測定は以下の手順で行われる。
（１）投影光学系の像面内の測定点に光源１２からの光束が導かれるように照明部１３、干渉計部１５、投影光学系１１を配置する。
なお、投影光学系の像面内の複数の測定点、および各測定点ごとの照明部１３、干渉計部１５、投影光学系１１の位置は予めテーブルなどに定められている。また、投影光学系１１の位置については、図１中のＹ方向と、ステージ１４の回転方向とについて定められている。
【００３１】
照明部１３、干渉計部１５、投影光学系１１の位置は、理想的な位置関係が定められており、正しく配置され、かつ、投影光学系１１の精度が良い場合には、像面均一性は高くなり、ディストーションは少なくなる。
（２）照明部１３および干渉計部１５の位置座標を計測する。
照明部１３および干渉計部１５は、測定点に対応付けられた位置に配置されているはずであるが、実際は多少の誤差がある。そこで、照明部１３の位置座標はレーザ測長干渉計１６ａ〜１６ｃにより高精度に計測され、干渉計部１５の位置座標はレーザ測長干渉計１７ａ〜１７ｃにより精度良く計測される。
【００３２】
（３）投影光学系１１の位置座標を計測する。
干渉計部１５は、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するための不図示の受光素子を投影光学系１１の像面に配置し、前述した方法で投影光学系１１の位置座標を計測する。また、投影光学系１１全体のＺ方向の傾きも、前述した方法で求める。
【００３３】
なお、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得する際に３本のファイバ射出端の像を同時に受光できない場合、投影光学系１１または干渉計部１５をその都度移動して３回に分けて取得すれば良い。
（４）投影光学系１１の波面収差を計測する。
干渉計部１５は、投影光学系１１から入射した光束を、ＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）等の原理により干渉計測を行い、波面収差を計測する。このとき、前述したファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するための不図示の受光素子は像面から除かれる。干渉計測による波面収差の計測は公知技術と同様に行えるため説明を省略する。
【００３４】
以上説明した（１）〜（４）の手順は、全ての測定点に対して同様に行われる。
（５）投影光学系１１の光学特性を測定する。
光学特性測定装置１０は、複数の測定点について（２）で計測した照明部１３および干渉計部１５の位置座標、（３）で計測した投影光学系１１の位置座標、（４）で計測した投影光学系１１の波面収差に基づいて、投影光学系１１の光学特性を測定する。本実施形態では、光学特性として投影光学系１１の像面均一性とディストーションとを測定する。
【００３５】
光学特性測定装置１０は、予め定められた理想的な位置関係と、計測によって求められた実際の位置関係とを比較し、ＸＹ方向のずれ量に基づいてディストーションを計測し、Ｚ方向のずれ量に基づいて、像面均一性を計測する。
なお、（３）において、投影光学系１１のＺ方向の傾きが算出された場合は、ディストーションおよび像面均一性を計測する際に、傾きを加味すると、より精度の高い測定を行うことができる。
【００３６】
以上説明したように、第１実施形態によれば、中間結像面を有する投影光学系１１の中間結像面に目印としてファイバ射出端２３ａ〜２３ｃを設け（挿入し）、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を形成し、受光素子などを介してその像を取得する。そして、取得した像に基づいてファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を求めることにより投影光学系１１の位置座標を計測する。そのため、投影光学系１１を回転移動させても精度良く位置座標の計測を行うことができる。
【００３７】
また、第１実施形態によれば、前述した計測により得られた投影光学系１１の位置座標に基づいて、投影光学系１１の光学特性を測定する。前述したように、投影光学系１１の位置座標は精度良く計測されるので、その位置座標を基準とする光学特性測定の精度も向上する。
ところで、第１実施形態では、投影光学系１１の移動および回転によって、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃがずれてしまうことも考えられる。しかし、中間結像面から像面までの間には低倍率が乗じられているので、ファイバ射出端の位置が多少ずれてしまったとしても、ずれによる誤差も縮小される。
【００３８】
なお、第１実施形態では、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するために受光素子（ＣＣＤなど）を用いる例を示したが、他の素子を用いるようにしても良い。例えば、４分割センサとシリンドリカルレンズを併用してファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を計測しても良い。
また、第１実施形態では、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するために受光素子（ＣＣＤなど）を備える例を示したが、干渉計部１５に備えられる干渉計測用の受光素子を兼用しても良い。
【００３９】
［第２実施形態］
図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、請求項４〜請求項６に対応する。
本実施形態は、投影露光装置の実施形態である。
本実施形態の投影露光装置１００は、露光ビームとしてＥＵＶ光（例えば波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式により走査露光動作を行う縮小投影型の投影露光装置である。
【００４０】
図３は、第２実施形態の投影露光装置１００の構成図である。
この投影露光装置１００に搭載された投影光学系１１１を構成する少なくとも１つの光学素子は、その製造時、その光学特性（像面均一性、ディストーション）が、第１実施形態に係る光学特性測定によって測定されている。そして、投影光学系１１１の少なくとも何れかの面は、その測定結果に応じて加工及び／又は調整されたとする。
【００４１】
照明光学系１１２は、投影光学系１１１の物体面に配置されたレチクル１０２の表面（レチクル面）Ｒを照明する。
投影光学系１１１は、レチクル面Ｒにおける反射光束の主光線を、像面側に配置されるウエハ１１０上に実質的に垂直に投射する。
投影光学系１１１は、物体面側が非テレセントリックで、且つ像面側がテレセントリックであるとともに、複数枚（例えば２〜８枚程度であり、図３では４枚）の反射ミラー１０６，１０７，１０８，１０９からなる反射系（投影倍率は１／４、１／５、１／６など）である。
【００４２】
投影露光装置１００には、その他、レチクル１０２を保持するレチクルステージ１０３、ウエハ１１０を保持するステージ１１４等が備えられる。
第１実施形態によれば、光学特性の測定が高精度で行われるので、前記加工（及び／又は調整）の方法がたとえ従来と同じであったとしても、投影レンズ１１１は高精度に製造される。
【００４３】
したがって、たとえ投影光学系１１１を除く構成が従来と同じ構成であったとしても、投影露光装置１００は高性能化される。
なお、第２実施形態では、本発明の位置座標計測方法、光学特性測定方法を投影露光装置１００に適用する例を示したが、重ね合わせ検査装置などの装置に適用するようにしても良い。
【００４４】
また、上記各実施形態に、光源として可視光源を適用するようにしても良い。
［上記各実施形態の補足］
なお、上記各実施形態では、目印として３つのファイバ射出端２３ａ〜２３ｃを用いる例を示したが、目印は他のものであっても良い。以下に例を挙げる。
なお、光源から各射出端までの構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、目印の像の取得（投影光学系の位置座標の計測）については第１実施形態と異なるもののみ説明を行う。
【００４５】
（１）集光レンズとピンホール
図４に示すように、投影光学系の中間結像面上に、直線上にない３つのピンホール３０ａ〜３０ｃを設ける。そして、１つのファイバ射出端３１から射出する光束をコリメータレンズ３２により分割し、集光レンズ３３ａ〜３３ｃによりそれぞれのピンホール３０ａ〜３０ｃに集光させる。
【００４６】
このようにピンホール３０ａ〜３０ｃを目印として投影光学系に挿入する場合、３つの目印（ピンホール）を同一面上に配置しやすいという利点がある。また、投影露光装置用の投影光学系では、目印をウエハ面と平行な面上に配置しやすい。
なお、図４からピンホール３０ａ〜３０ｃを除いた構成にしても良い。この場合、集光レンズ３３ａ〜３３ｃの集光点が中間結像面上になるように各構成を配置すればよい。
【００４７】
（２）ゾーンプレート
図５に示すように、投影光学系に、直線上にない３つのゾーンプレート４０ａ〜４０ｃを設ける。ゾーンプレート４０ａ〜４０ｃは、形成ピッチが径位置により異なる輪帯状の凹凸パターンからなる。そして、１つのファイバ射出端４１から射出する光束をコリメータレンズ４２により分割し、ゾーンプレート４０ａ〜４０ｃによりそれぞれ中間結像面上に集光させる。
【００４８】
このようにゾーンプレート４０ａ〜４０ｃによる集光点を目印として投影光学系に挿入する場合、３つのゾーンプレート４０ａ〜４０ｃは同一面上に配置されるので、３つの目印（集光点）を同一面上に配置しやすいという利点がある。
さらに、上記各実施形態において、中間結像面と像面との間で収差が発生する場合や目印の構成に応じて、以下のような構成を追加するようにしても良い。
【００４９】
（１）収差補正レンズ
図６に示すように、中間結像面上の目印（図６ではピンホール５０ａ〜５０ｃ）と物体面（不図示）との間に、収差補正レンズ５４ａ〜５４ｃを設ける。
このように収差補正レンズ５４ａ〜５４ｃを設けることにより、中間結像面と像面との間の収差が補正され、より精度の高い測定を行うことができる。
【００５０】
例えば、目印の像の取得（投影光学系の位置座標の計測）の際に干渉計測を行う場合などは、前述した収差が存在すると計測の精度が上がりにくいので、このような構成を追加することが特に有効である。
【００５１】
（２）キャッツアイミラー
図７Ａに示すように、ファイバ射出端７３ａからの光束の集光点にキャッツアイミラー６６を設ける。中間結像面から、凹面ミラー６１ｂおよび凸面ミラー６１ｄを介して集光された光束は、キャッツアイミラー６６で全反射され、同じ光路を逆向きに進む。そして、凹面ミラー６１ｂおよび凸面ミラー６１ｄを介して中間結像面に至る。このようなキャッツアイミラー６６により反射された光束は、図７Ｂに示すように、中間結像面でファイバ射出端７３ａから射出された光束と干渉し、干渉縞を発生する。この干渉縞を撮像素子６７により撮像することにより、ファイバ射出端７３ａの位置座標を計測することができる。
【００５２】
なお、キャッツアイミラー６６の表面には、ファイバ射出端７３ａのＸＹ方向の位置座標を計測するために所定のパターンが予め形成されている。
なお、図７Ａ中のファイバ射出端７３ｂおよび７３ｃについても同様である。
このようにキャッツアイミラー６６を設けることにより、干渉計部６５に目印の像を取得するための構成を配置する必要がなくなるので、干渉計部６５の構成を簡単にすることができる。また、ファイバ射出端７３ａ〜７３ｃから射出した光束は同じ光路を逆方向に通過することになるので、線対称な収差が相殺されるという利点がある。
【００５３】
なお、キャッツアイミラー６６は、波面収差計測の際には像面から除かれる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、光学系の位置座標を計測する際に、光学系を回転移動させても精度良く位置座標計測を行うことができる。
【００５５】
また、本発明によれば、光学系の光学特性を測定する際に、光学系を回転移動させても精度良く測定を行うことができる。
また、本発明によれば、そのような光学特性測定方法を行うのに適した光学特性測定装置が実現する。
また、本発明によれば、その光学特性測定方法を利用することによって、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び高性能な投影露光装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の光学特性測定で使用される光学特性測定装置１０の構成を示す図である。
【図２】中間結像面における目印を説明する図である。
【図３】第２実施形態の投影露光装置１００の構成を示す図である。
【図４】ピンホールについて説明する図である。
【図５】ゾーンプレートについて説明する図である。
【図６】収差補正レンズについて説明する図である。
【図７】キャッツアイミラーについて説明する図である。
【符号の説明】
１０ 光学特性測定装置
１１，１１１ 投影光学系
１１ａ，１１ｂ，６１ａ，６１ｂ 凹面ミラー
１１ｃ，１１ｄ，６１ｃ，６１ｄ 凸面ミラー
１２，１８ 光源
１３ 照明部
１４，１１４，６４ ステージ
１５，６５ 干渉計部
１６ａ〜１６ｃ，１７ａ〜１７ｃ レーザ測長干渉計
１９ａ〜１９ｃ ハーフミラー
２０ａ〜２０ｃ，３３ａ〜３３ｃ，５３ａ〜５３ｃ 集光レンズ
２１ａ〜２１ｃ ファイバ入射端
２２ａ〜２２ｃ ファイバ伝送系
２３ａ〜２３ｃ，３１，４１，５１，７３ａ〜７３ｃ ファイバ射出端
３０ａ〜３０ｃ，５０ａ〜５０ｃ ピンホール
３２，４２，５２ コリメータレンズ
４０ａ〜４０ｃ ゾーンプレート
５４ａ〜５４ｃ 収差補正レンズ
６６ キャッツアイミラー
１００ 投影露光装置
１０２ レチクル
１０３ レチクルステージ
１０６、１０７，１０８，１０ 反射ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系の位置座標計測方法、その位置座標計測方法が適用される光学系の光学特性測定方法、及び光学特性測定装置に関する。
また、本発明は、その光学特性測定方法が適用される投影光学系の製造方法、その投影光学系の製造方法により製造された投影光学系、及びその投影光学系が適用された投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の代表であるステッパー（縮小投影型逐次露光装置）等に使用される投影光学系においては、その精度を保証するため、干渉計測装置などを用いて投影光学系の光学特性の測定が行われている。光学系の光学特性とは、例えば、像面均一性（像面湾曲を含む）やディストーションであり、像面内の複数の測定点で波面収差を計測することにより計測される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような干渉計測装置やステッパーの光源としては、一般に、エキシマレーザーなどが用いられている。このような干渉計測装置やステッパーでは、光学素子として屈折部材などを用いて、投影光学系の像面内の複数の測定点で計測が行われている。近年、波長が短いＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を光源として用いた干渉計測装置やステッパー（ＥＵＶＬ：Ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＥＵＶ光は波長が短いため、光学特性の測定精度やステッパーにおける分解能も非常に高い。
【０００４】
ところで、ＥＵＶ光は、その光路を真空中に設ける必要がある。また、ＥＵＶＬ用の投影光学系には、投影光学系の像面内の複数の測定点で測定を行うために光学素子として屈折部材を使用することは難しい。これは、特殊な波長を透過させる屈折部材の入手は困難であることに因る。
そこで、前述した複数の測定点での光学特性の測定を行うために、光源から投影光学系へ光束を斜入射してその入射角度を変化させると共に、干渉計部の移動および投影光学系を載置したステージの回転を含む移動をして、測定を行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−９６５８９号公報
【非特許文献１】
Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｇｏｌｄｂｅｒｇ， Ｐａｔｒｉｃｋ Ｎａｕｌｌｅａｕ， Ｐｈｉｌ Ｂａｔｓｏｎ， Ｐａｕｌ Ｄｅｎｈａｍ， Ｅｒｉｋ Ａｎｄｅｒｓｏｎ， Ｈｅｎｒｙ Ｃｈａｐｍａｎ， ａｎｄ Ｊｅｆｆｒｅｙ Ｂｏｋｏｒ， ”ＥＵＶ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＡＮＤ ＴＥＳＴＩＮＧ ＯＦ Ａ ４−ＭＩＲＲＯＲ ＲＩＮＧ−ＦＩＥＬＤ ＥＵＶ ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ”， ２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ ＥＵＶ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ， Ｏｃｔｏｂｅｒ １７−２０， ２０００
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、光束の入射角度および干渉計部の移動にともなう位置座標の計測は従来から行われており、精度良く計測が可能である。しかし、投影光学系を載置したステージの位置座標の計測が通常のエンコーダによるメカ的な計測または測長による計測により行われたならば、精度良く計測できないことが予想される。また、ＥＵＶＬ用の投影光学系は規模が大きいため、ステージの移動に際して、傾き、位置ずれなどを起こしやすく、精度良く計測できない。このような場合には、光束の入射角度および干渉計部の位置座標が精度良く計測されていても、投影光学系の波面収差の計測を精度良く設定された測定点で行うことができないという問題が生じる。さらに、波面収差の計測時の測定位置（測定点）精度が低いと、光学特性測定の精度も低くなる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光学系の位置座標を計測する際に、光学系を回転移動させても精度良く位置座標計測を行うことができる位置座標計測方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、光学系の光学特性を測定する際に、光学系を回転移動させても精度良く測定を行うことができる光学特性測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、その光学特性測定方法を行うのに適した光学特性測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、その光学特性測定方法を利用することによって、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の位置座標計測方法は、中間結像面を有する光学系の位置座標を計測する位置座標計測方法であって、前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の光学特性測定方法は、中間結像面を有する光学系の光学特性を測定する光学特性測定方法であって、前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出工程と、前記位置座標を基準に、前記光学系の光学特性を測定する測定工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の光学特性測定装置は、中間結像面を有する光学系の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得部と、前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出部と、前記位置座標を基準に、前記光学系の光学特性を測定する測定部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の投影光学系の製造方法は、投影光学系内の少なくとも何れかの光学面又は何れかの光学素子の特性を、請求項２に記載の光学特性測定方法により測定する工程を含むことを特徴とする。
請求項５に記載の投影光学系は、請求項４に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の投影露光装置は、請求項５に記載の投影光学系を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１、図２を参照して本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は、請求項１〜請求項３に対応する。
なお、本実施形態は、被検物である投影光学系１１（中間結像面を有する）の位置座標および波面収差を、投影光学系の像面内の複数の測定点で計測し、さらに、投影光学系１１の光学特性として像面均一性およびディストーションを計測するものである。
【００１６】
図１は、第１実施形態の光学特性測定で使用される光学特性測定装置１０の構成を示す図である。
光学特性測定装置１０は、光源１２、照明部１３、投影光学系１１を載置するステージ１４、干渉計部１５を備える。さらに、光学特性測定装置１０は、照明部１３の位置座標を計測するためのレーザ測長干渉計１６ａ〜１６ｃ、干渉計部１５の位置座標を計測するためのレーザ測長干渉計１７ａ〜１７ｃを備える。
【００１７】
さらに、光学特性測定装置１０は、干渉計や各素子をそれぞれ支持する不図示の支持手段を備える。
光源１２は、ＥＵＶＬ用の短波長（例えば、波長１３．５ｎｍ）の光源（例えば、シンクロトロン光源、プラズマＸ線光源、レーザープラズマ光源など。）であり、測定用光束を射出する。また、照明部１３は、光源１２から射出した測定用光束を、投影光学系１１の方向に導くと共に、投影光学系１１の物体面上の集光点ＦＡに集光する。なお、照明部１３は、不図示の移動機構により３次元方向に移動可能である。そして、照明部１３の位置を変化させることによって、物体面上の集光点ＦＡの位置が変化する。
【００１８】
また、ステージ１４は、投影光学系１１を載置し、Ｙ方向に移動可能であるとともに、投影光学系１１の光軸を中心に回転可能である。また、干渉計部１５は、投影光学系１１から入射した光束を、ＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）等の原理により干渉計測する（詳細は後述する）。また、干渉計部１５は、不図示の移動機構により３次元方向に移動可能である。
【００１９】
レーザ測長干渉計１６ａ〜１６ｃは、前述したＰＤＩと同様の原理によって照明部１３の相対的な移動量を３次元で計測し、レーザ測長干渉計１７ａ〜１７ｃは、同様の原理によって干渉計部１５の相対的な移動量を３次元で計測する。
以上説明した構成の光学特性測定装置１０において、光源１２より射出した光束は、照明部１３によって投影光学系１１の方向に導かれるとともに、投影光学系１１の物体面上の集光点ＦＡに集光する。そして、集光した光束は、投影光学系１１を介して、投影光学系１１の像面上の集光点ＦＢに再び集光する。
【００２０】
そして、像面に集光した光束は、干渉計部１５に入射し、前述したＰＤＩの原理によって干渉縞を発生する。干渉計部１５は、干渉縞の像を画像処理して波面収差を複数の測定点で計測し、波面収差に基づいて、投影光学系１１の光学特性として像面均一性およびディストーションを計測する。
なお、干渉計部１５は、請求項の「取得部」に対応し、干渉計部１５、請求項の「算出部」および「測定部」に対応する。
【００２１】
次に、本実施形態の投影光学系１１について説明する。
投影光学系１１は、図１に示すように、中間結像面を有するＥＵＶＬ用の反射光学系である。投影光学系１１は、内部に凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄを備え、凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄはそれぞれのミラーの曲率中心が共通な軸上に存在するように配置される。投影光学系１１の物体面上の集光点ＦＡに集光し、投影光学系１１に入射した光束は、凹面ミラー１１ａおよび凸面ミラー１１ｃを介して、中間結像面上の集光点ＦＣに再び集光する。そして、集光した光束は、凹面ミラー１１ｂおよび凸面ミラー１１ｄを介して、投影光学系１１の像面上の集光点ＦＢに再び集光する。
【００２２】
本実施形態の投影光学系１１は、さらに、図１に示すように、光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃ、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃを備える。
光源１８は、可視レーザー光源（例えば、ヘリウムネオン光源など）であり、光源１８から射出した光束は、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃを介して、それぞれ集光レンズ２０ａ〜２０ｃに導かれる。そして、集光レンズ２０ａ〜２０ｃによりそれぞれファイバ入射端２１ａ〜２１ｃに集光する。そして、集光した光束は、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃに入射し、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃに導かれる。
【００２３】
なお、以上説明した光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃ、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃのうち、少なくともファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、投影光学系１１の内部に配置される（詳細は後述する）が、その他の構成は、投影光学系１１の内部に配置されても外部に配置されても良い。また、光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃのうち、投影光学系１１の外部に配置された構成については、その一部または全部が投影光学系１１から着脱可能であっても良い。
【００２４】
なお、光源１８、ハーフミラー１９ａ〜１９ｃ、集光レンズ２０ａ〜２０ｃ、ファイバ入射端２１ａ〜２１ｃ、ファイバ伝送系２２ａ〜２２ｃ、凹面ミラー１１ｂ、凸面ミラー１１ｄは、請求項の「取得部」に対応し、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、請求項の「目印」に対応する。
【００２５】
次に、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの配置について説明する。ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、投影光学系１１の中間結像面上の直線上にない３点に配置されることにより、投影光学系１１の中間結像面に挿入される。
図２Ａは、中間結像面をＺ方向から見た図である。図２Ａに示すように、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは、測定用光束の光路（斜線部分）に重ならない部分に配置される。なお、図２Ａでは、中間結像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの配置がわかりやすいように、凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄは図示省略してある。
【００２６】
図２Ａ中の測定用光束の光路は、光源１２から射出した光束であり、斜線で示すように円弧状（リングの一部を切り取った形状）をしている。
光源１２から射出した光束は、物体面上の集光点ＦＡ、中間結像面上の集光点ＦＣ、像面上の集光点ＦＢの順に計３回集光することはすでに述べた。次に、各集光点を含む各面での結像の様子を図２Ｂを用いて簡単に説明する。
【００２７】
図２Ｂは、投影光学系１１をＺ方向（図１の上方）から見た模式図である。なお、図２Ｂでは、図２Ａと同様に、物体面、中間結像面、像面における像がわかりやすいように、凹面ミラー１１ａ、１１ｂおよび凸面ミラー１１ｃ、１１ｄは図示省略してある。
図２Ｂに示すように、光源１２から射出した光束は、物体面で像ＩＡを形成し、中間結像面で像ＩＣを形成し、最後に像面で像ＩＢを形成する。凹面ミラー１１ａ、１１ｂ、凸面ミラー１１ｃ、１１ｄにはそれぞれ所定の倍率（１以下の倍率）が定められているため、各面での像の大きさは、像ＩＡ、像ＩＣ、像ＩＢの順に大きい。また、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃから射出した光束は像面上に像ｉａ〜ｉｃをそれぞれ形成する。
【００２８】
ここで、投影光学系１１の位置座標の計測について説明する。投影光学系１１の位置座標の計測は、目印であるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得することにより行われる。
光学特性測定装置１０の干渉計部１５は、光源１２から射出した光束を干渉計測するための構成の他に、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するための不図示の受光素子（ＣＣＤなど）を備える。そして、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得する際には、その受光素子を投影光学系１１の像面上に配置し、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得する。そして、取得した像を画像処理して、像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を計測する。ここで、像面と中間結像面とは共役な関係にあるため、像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標をもとに、中間結像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を求めることができる。そして、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃは投影光学系１１の中間結像面と一体化しているため、中間結像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標は、すなわち投影光学系１１自体の位置座標と見なすことができる。
【００２９】
さらに、３つのファイバ射出端２３ａ〜２３ｃにより平面が規定されるので、像面におけるファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの３次元の座標を求めることにより、投影光学系１１全体のＺ方向の傾きも求めることができる。このようにして求められた傾きを後述する波面計測に加味することにより、より精度の高い計測を行うことができる。
【００３０】
次に、投影光学系１１の光学特性測定について説明する。
光学特性の測定は以下の手順で行われる。
（１）投影光学系の像面内の測定点に光源１２からの光束が導かれるように照明部１３、干渉計部１５、投影光学系１１を配置する。
なお、投影光学系の像面内の複数の測定点、および各測定点ごとの照明部１３、干渉計部１５、投影光学系１１の位置は予めテーブルなどに定められている。また、投影光学系１１の位置については、図１中のＹ方向と、ステージ１４の回転方向とについて定められている。
【００３１】
照明部１３、干渉計部１５、投影光学系１１の位置は、理想的な位置関係が定められており、正しく配置され、かつ、投影光学系１１の精度が良い場合には、像面均一性は高くなり、ディストーションは少なくなる。
（２）照明部１３および干渉計部１５の位置座標を計測する。
照明部１３および干渉計部１５は、測定点に対応付けられた位置に配置されているはずであるが、実際は多少の誤差がある。そこで、照明部１３の位置座標はレーザ測長干渉計１６ａ〜１６ｃにより高精度に計測され、干渉計部１５の位置座標はレーザ測長干渉計１７ａ〜１７ｃにより精度良く計測される。
【００３２】
（３）投影光学系１１の位置座標を計測する。
干渉計部１５は、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するための不図示の受光素子を投影光学系１１の像面に配置し、前述した方法で投影光学系１１の位置座標を計測する。また、投影光学系１１全体のＺ方向の傾きも、前述した方法で求める。
【００３３】
なお、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得する際に３本のファイバ射出端の像を同時に受光できない場合、投影光学系１１または干渉計部１５をその都度移動して３回に分けて取得すれば良い。
（４）投影光学系１１の波面収差を計測する。
干渉計部１５は、投影光学系１１から入射した光束を、ＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）等の原理により干渉計測を行い、波面収差を計測する。このとき、前述したファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するための不図示の受光素子は像面から除かれる。干渉計測による波面収差の計測は公知技術と同様に行えるため説明を省略する。
【００３４】
以上説明した（１）〜（４）の手順は、全ての測定点に対して同様に行われる。
（５）投影光学系１１の光学特性を測定する。
光学特性測定装置１０は、複数の測定点について（２）で計測した照明部１３および干渉計部１５の位置座標、（３）で計測した投影光学系１１の位置座標、（４）で計測した投影光学系１１の波面収差に基づいて、投影光学系１１の光学特性を測定する。本実施形態では、光学特性として投影光学系１１の像面均一性とディストーションとを測定する。
【００３５】
光学特性測定装置１０は、予め定められた理想的な位置関係と、計測によって求められた実際の位置関係とを比較し、ＸＹ方向のずれ量に基づいてディストーションを計測し、Ｚ方向のずれ量に基づいて、像面均一性を計測する。
なお、（３）において、投影光学系１１のＺ方向の傾きが算出された場合は、ディストーションおよび像面均一性を計測する際に、傾きを加味すると、より精度の高い測定を行うことができる。
【００３６】
以上説明したように、第１実施形態によれば、中間結像面を有する投影光学系１１の中間結像面に目印としてファイバ射出端２３ａ〜２３ｃを設け（挿入し）、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を形成し、受光素子などを介してその像を取得する。そして、取得した像に基づいてファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を求めることにより投影光学系１１の位置座標を計測する。そのため、投影光学系１１を回転移動させても精度良く位置座標の計測を行うことができる。
【００３７】
また、第１実施形態によれば、前述した計測により得られた投影光学系１１の位置座標に基づいて、投影光学系１１の光学特性を測定する。前述したように、投影光学系１１の位置座標は精度良く計測されるので、その位置座標を基準とする光学特性測定の精度も向上する。
ところで、第１実施形態では、投影光学系１１の移動および回転によって、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃがずれてしまうことも考えられる。しかし、中間結像面から像面までの間には低倍率が乗じられているので、ファイバ射出端の位置が多少ずれてしまったとしても、ずれによる誤差も縮小される。
【００３８】
なお、第１実施形態では、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するために受光素子（ＣＣＤなど）を用いる例を示したが、他の素子を用いるようにしても良い。例えば、４分割センサとシリンドリカルレンズを併用してファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの位置座標を計測しても良い。
また、第１実施形態では、ファイバ射出端２３ａ〜２３ｃの像を取得するために受光素子（ＣＣＤなど）を備える例を示したが、干渉計部１５に備えられる干渉計測用の受光素子を兼用しても良い。
【００３９】
［第２実施形態］
図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、請求項４〜請求項６に対応する。
本実施形態は、投影露光装置の実施形態である。
本実施形態の投影露光装置１００は、露光ビームとしてＥＵＶ光（例えば波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式により走査露光動作を行う縮小投影型の投影露光装置である。
【００４０】
図３は、第２実施形態の投影露光装置１００の構成図である。
この投影露光装置１００に搭載された投影光学系１１１を構成する少なくとも１つの光学素子は、その製造時、その光学特性（像面均一性、ディストーション）が、第１実施形態に係る光学特性測定によって測定されている。そして、投影光学系１１１の少なくとも何れかの面は、その測定結果に応じて加工及び／又は調整されたとする。
【００４１】
照明光学系１１２は、投影光学系１１１の物体面に配置されたレチクル１０２の表面（レチクル面）Ｒを照明する。
投影光学系１１１は、レチクル面Ｒにおける反射光束の主光線を、像面側に配置されるウエハ１１０上に実質的に垂直に投射する。
投影光学系１１１は、物体面側が非テレセントリックで、且つ像面側がテレセントリックであるとともに、複数枚（例えば２〜８枚程度であり、図３では４枚）の反射ミラー１０６，１０７，１０８，１０９からなる反射系（投影倍率は１／４、１／５、１／６など）である。
【００４２】
投影露光装置１００には、その他、レチクル１０２を保持するレチクルステージ１０３、ウエハ１１０を保持するステージ１１４等が備えられる。
第１実施形態によれば、光学特性の測定が高精度で行われるので、前記加工（及び／又は調整）の方法がたとえ従来と同じであったとしても、投影レンズ１１１は高精度に製造される。
【００４３】
したがって、たとえ投影光学系１１１を除く構成が従来と同じ構成であったとしても、投影露光装置１００は高性能化される。
なお、第２実施形態では、本発明の位置座標計測方法、光学特性測定方法を投影露光装置１００に適用する例を示したが、重ね合わせ検査装置などの装置に適用するようにしても良い。
【００４４】
また、上記各実施形態に、光源として可視光源を適用するようにしても良い。
［上記各実施形態の補足］
なお、上記各実施形態では、目印として３つのファイバ射出端２３ａ〜２３ｃを用いる例を示したが、目印は他のものであっても良い。以下に例を挙げる。
なお、光源から各射出端までの構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、目印の像の取得（投影光学系の位置座標の計測）については第１実施形態と異なるもののみ説明を行う。
【００４５】
（１）集光レンズとピンホール
図４に示すように、投影光学系の中間結像面上に、直線上にない３つのピンホール３０ａ〜３０ｃを設ける。そして、１つのファイバ射出端３１から射出する光束をコリメータレンズ３２により分割し、集光レンズ３３ａ〜３３ｃによりそれぞれのピンホール３０ａ〜３０ｃに集光させる。
【００４６】
このようにピンホール３０ａ〜３０ｃを目印として投影光学系に挿入する場合、３つの目印（ピンホール）を同一面上に配置しやすいという利点がある。また、投影露光装置用の投影光学系では、目印をウエハ面と平行な面上に配置しやすい。
なお、図４からピンホール３０ａ〜３０ｃを除いた構成にしても良い。この場合、集光レンズ３３ａ〜３３ｃの集光点が中間結像面上になるように各構成を配置すればよい。
【００４７】
（２）ゾーンプレート
図５に示すように、投影光学系に、直線上にない３つのゾーンプレート４０ａ〜４０ｃを設ける。ゾーンプレート４０ａ〜４０ｃは、形成ピッチが径位置により異なる輪帯状の凹凸パターンからなる。そして、１つのファイバ射出端４１から射出する光束をコリメータレンズ４２により分割し、ゾーンプレート４０ａ〜４０ｃによりそれぞれ中間結像面上に集光させる。
【００４８】
このようにゾーンプレート４０ａ〜４０ｃによる集光点を目印として投影光学系に挿入する場合、３つのゾーンプレート４０ａ〜４０ｃは同一面上に配置されるので、３つの目印（集光点）を同一面上に配置しやすいという利点がある。
さらに、上記各実施形態において、中間結像面と像面との間で収差が発生する場合や目印の構成に応じて、以下のような構成を追加するようにしても良い。
【００４９】
（１）収差補正レンズ
図６に示すように、中間結像面上の目印（図６ではピンホール５０ａ〜５０ｃ）と物体面（不図示）との間に、収差補正レンズ５４ａ〜５４ｃを設ける。
このように収差補正レンズ５４ａ〜５４ｃを設けることにより、中間結像面と像面との間の収差が補正され、より精度の高い測定を行うことができる。
【００５０】
例えば、目印の像の取得（投影光学系の位置座標の計測）の際に干渉計測を行う場合などは、前述した収差が存在すると計測の精度が上がりにくいので、このような構成を追加することが特に有効である。
【００５１】
（２）キャッツアイミラー
図７Ａに示すように、ファイバ射出端７３ａからの光束の集光点にキャッツアイミラー６６を設ける。中間結像面から、凹面ミラー６１ｂおよび凸面ミラー６１ｄを介して集光された光束は、キャッツアイミラー６６で全反射され、同じ光路を逆向きに進む。そして、凹面ミラー６１ｂおよび凸面ミラー６１ｄを介して中間結像面に至る。このようなキャッツアイミラー６６により反射された光束は、図７Ｂに示すように、中間結像面でファイバ射出端７３ａから射出された光束と干渉し、干渉縞を発生する。この干渉縞を撮像素子６７により撮像することにより、ファイバ射出端７３ａの位置座標を計測することができる。
【００５２】
なお、キャッツアイミラー６６の表面には、ファイバ射出端７３ａのＸＹ方向の位置座標を計測するために所定のパターンが予め形成されている。
なお、図７Ａ中のファイバ射出端７３ｂおよび７３ｃについても同様である。
このようにキャッツアイミラー６６を設けることにより、干渉計部６５に目印の像を取得するための構成を配置する必要がなくなるので、干渉計部６５の構成を簡単にすることができる。また、ファイバ射出端７３ａ〜７３ｃから射出した光束は同じ光路を逆方向に通過することになるので、線対称な収差が相殺されるという利点がある。
【００５３】
なお、キャッツアイミラー６６は、波面収差計測の際には像面から除かれる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、光学系の位置座標を計測する際に、光学系を回転移動させても精度良く位置座標計測を行うことができる。
【００５５】
また、本発明によれば、光学系の光学特性を測定する際に、光学系を回転移動させても精度良く測定を行うことができる。
また、本発明によれば、そのような光学特性測定方法を行うのに適した光学特性測定装置が実現する。
また、本発明によれば、その光学特性測定方法を利用することによって、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び高性能な投影露光装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の光学特性測定で使用される光学特性測定装置１０の構成を示す図である。
【図２】中間結像面における目印を説明する図である。
【図３】第２実施形態の投影露光装置１００の構成を示す図である。
【図４】ピンホールについて説明する図である。
【図５】ゾーンプレートについて説明する図である。
【図６】収差補正レンズについて説明する図である。
【図７】キャッツアイミラーについて説明する図である。
【符号の説明】
１０ 光学特性測定装置
１１，１１１ 投影光学系
１１ａ，１１ｂ，６１ａ，６１ｂ 凹面ミラー
１１ｃ，１１ｄ，６１ｃ，６１ｄ 凸面ミラー
１２，１８ 光源
１３ 照明部
１４，１１４，６４ ステージ
１５，６５ 干渉計部
１６ａ〜１６ｃ，１７ａ〜１７ｃ レーザ測長干渉計
１９ａ〜１９ｃ ハーフミラー
２０ａ〜２０ｃ，３３ａ〜３３ｃ，５３ａ〜５３ｃ 集光レンズ
２１ａ〜２１ｃ ファイバ入射端
２２ａ〜２２ｃ ファイバ伝送系
２３ａ〜２３ｃ，３１，４１，５１，７３ａ〜７３ｃ ファイバ射出端
３０ａ〜３０ｃ，５０ａ〜５０ｃ ピンホール
３２，４２，５２ コリメータレンズ
４０ａ〜４０ｃ ゾーンプレート
５４ａ〜５４ｃ 収差補正レンズ
６６ キャッツアイミラー
１００ 投影露光装置
１０２ レチクル
１０３ レチクルステージ
１０６、１０７，１０８，１０ 反射ミラー
Claims (6)
- 中間結像面を有する光学系の位置座標を計測する位置座標計測方法であって、
前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、
前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出工程と
を有することを特徴とする位置座標計測方法。 - 中間結像面を有する光学系の光学特性を測定する光学特性測定方法であって、
前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得工程と、
前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出工程と、
前記位置座標を基準に、前記光学系の光学特性を測定する測定工程と
を有することを特徴とする光学特性測定方法。 - 中間結像面を有する光学系の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、
前記中間結像面に挿入された目印の像を取得する取得部と、
前記目印の像に基づいて、前記光学系の位置座標を算出する算出部と、
前記位置座標を基準に、前記光学系の光学特性を測定する測定部と
を備えたことを特徴とする光学特性測定装置。 - 投影光学系内の少なくとも何れかの光学面又は何れかの光学素子の特性を、請求項２に記載の光学特性測定方法により測定する工程を含む
ことを特徴とする投影光学系の製造方法。 - 請求項４に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする投影光学系。
- 請求項５に記載の投影光学系を備えた
ことを特徴とする投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003192829A JP2005030777A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | 位置座標計測方法、光学特性測定方法、光学特性測定装置、および投影光学系の製造方法、投影光学系、並びに投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003192829A JP2005030777A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | 位置座標計測方法、光学特性測定方法、光学特性測定装置、および投影光学系の製造方法、投影光学系、並びに投影露光装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2005030777A true JP2005030777A (ja) | 2005-02-03 |
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ID=34204508
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003192829A Pending JP2005030777A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | 位置座標計測方法、光学特性測定方法、光学特性測定装置、および投影光学系の製造方法、投影光学系、並びに投影露光装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2005030777A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017026743A (ja) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | キヤノン株式会社 | 露光装置および露光方法、ならびに物品の製造方法 |
| CN110887638A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-17 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种光学系统像平面绘制装置与方法 |
-
2003
- 2003-07-07 JP JP2003192829A patent/JP2005030777A/ja active Pending
Cited By (3)
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| CN110887638B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-06-15 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种光学系统像平面绘制装置与方法 |
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