JP2006073697A - 干渉計を備えた露光装置及び方法、並びに、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 干渉計を搭載し、簡易な構成及び／又は高精度に投影光学系の収差情報を得ることができる露光装置及び方法を提供する。
【解決手段】 露光用パターンを被露光体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光学性能を干渉縞として測定する測定装置とを有し、前記測定装置は、互いに対向する第１及び第２の面を有する光学部材を有し、前記第１の面には第１の計測用パターンが形成され、前記第２の面には第２の計測用パターンが形成され、前記第２の面は第１の面よりも前記投影光学系側に配置され、前記測定装置は、前記第１及び第２の計測用パターンを介して光を前記投影光学系に導光することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、露光装置及び方法に係り、特に、マスク上のパターンを被露光体に転写する投影光学系の波面収差を測定する干渉計を搭載した露光装置及び方法に関する。

ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際にマスク（レチクル）に形成されたパターンを被露光体に転写する投影露光装置が従来から使用されている。かかる露光装置は、レチクル上のパターンを所定の倍率で正確に被露光体に転写することが要求されるため、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の要求により、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。このため、高精度に投影光学系の光学性能（例えば、波面収差）を測定する需要が存在する。また、生産性や経済性を高める観点からは測定の簡素化、迅速化、コスト削減なども重要である。

この点、マスクパターンをウェハに実際に焼き付け、そのレジスト像を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの手段によって観察し検査する方法は、露光、現像など検査に長時間が係り、ＳＥＭの操作の困難性やレジスト塗布や現像に基づく誤差のために検査の再現性が悪いという問題がある。そこで、かかる問題を解決するために、従来から、理想球面波を形成するためのピンホールを有する点回折干渉計（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＰＤＩ）やシアリング干渉を利用するシアリング干渉計（又はタルボ干渉計）（Ｓｈｅａｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）が知られており、最近では、理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有する線回折干渉計（Ｌｉｎｅ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＬＤＩ）を利用した測定装置が提案されている（例えば、特許文献１乃至３を参照のこと）。

しかし、従来は、干渉計及び露光装置を含むシステム全体が大型で構成が複雑であったためにコストアップ、測定時間の長期化を招いていた。そこで、本出願人は、既に、特許文献４において、干渉計を搭載した露光装置を提案している。また、干渉縞から位相情報を取り出すことによって投影光学系の波面収差を求めることができるが、この位相情報の取得は、例えば、フリンジスキャン法を使用することができる（非特許文献１）。
特開昭５７−６４１３９号公報 特開２０００−１４６７０５号公報 特開２０００−９７６６６号公報 特願２００３−３９９２１６号 Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｈｏｐ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｄａｎｉｅｌ Ｍａｌａｃａｒａ，Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １９９２， Ｃｈａｐｔｅｒ １４． "Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｙ"

露光光のコヒーレンシーが高いと、マスクに描画されたパターンを透過した光同士が干渉してパターンを正しくウェハ上に転写できなくなる。このため、露光装置は、通常、照明光学系において露光光をインコヒーレント化する。しかし、露光装置に干渉計を搭載すると、干渉計は干渉性の低い露光光を利用しなければならず、波面収差の精度が悪くなるという問題が発生する。これに対して、本発明者は、マスクとウェハの位置合わせに使用されるアライメントスコープからの光を使用することも検討したが、かかる光もスペックルを低減するためにある程度インコヒーレント化されており、同様の問題が発生することを発見した。また、フリンジスキャン法は光の位相を変更することが必要であるが、このために駆動系を露光装置に設けると構造の複雑化、コストアップなどの問題が発生する。従って、簡易な構成で波面収差を測定する需要が存在する。更に、コヒーレンシーを多少下げても干渉縞の強度分布ムラをなくして波面収差の測定精度を向上したい場合もある。

そこで、本発明は、干渉計を搭載し、簡易な構成及び／又は高精度に投影光学系の収差情報を得ることができる露光装置及び方法を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、露光用パターンを被露光体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光学性能を干渉縞として測定する測定装置とを有し、前記測定装置は、互いに対向する第１及び第２の面を有する光学部材（マスクや基準板など）を有し、前記第１の面には第１の計測用パターンが形成され、前記第２の面には第２の計測用パターンが形成され、前記第２の面は第１の面よりも前記投影光学系側に配置され、前記測定装置は、前記第１及び第２の計測用パターンを介して光を前記投影光学系に導光することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光方法は、上述の露光装置を利用して前記投影光学系の光学性能を算出するステップと、前記算出された前記投影光学系の前記光学性能に基づいて前記投影光学系を調節するステップと、前記調節された前記投影光学系を有する前記露光装置を使用して被露光体を露光するステップとを有することを特徴とする。上記測定装置に使用される光学部材の一例としてのマスクも本発明の別の側面を構成する。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用い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を現像するステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

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。

本発明によれば、干渉計を搭載し、簡易な構成及び／又は高精度に投影光学系の収差情報を得ることができる露光装置及び方法を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施例の露光装置１００について、添付図面を参照して説明する。ここで、図１は、露光装置１００の概略ブロック図である。露光装置１００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・リピート方式で図示しない露光用マスクに形成された回路パターンを被露光体（プレート）１４０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」とは、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ショットの露光領域に移動する露光方法である。

露光装置１００は、照明装置１１０と、投影光学系１３０と、プレート１４０と、測定装置（干渉計）１５０とを有する。なお、本明細書では、特に断らない限り、アルファベットのない参照番号は、大文字のアルファベットを付した参照番号を総括するものとする。

照明装置１１０は、転写用の回路パターンが形成された図示しない露光用マスクと計測用マスク１２０を照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどのレーザーを使用することができる。但し、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、レーザーの個数も限定されない。また、光源部に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系は、露光用マスク及び計測用マスク１２０を照明する光学系であり、光束整形部、インコヒーレント化部、オプティカルインテグレータ、絞り、レンズ系などを含む。光束整形部は、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する。インコヒーレント化部は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化する。オプティカルインテグレータは、照明光を均一化すると共にインコヒーレント化する機能を有し、例えば、複数のレンズを２次元的に配列したハエの目レンズや光学ロッドから構成される。絞りは、オプティカルインテグレータ近傍に配置され、有効光源形状を規定する。レンズ系はマスキングブレードやコンデンサーレンズなどを含み、絞りを経た光束をマスク面に結像する。

露光用マスク（又はレチクル）は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ（又はレチクルステージ）１２８に支持及び駆動される。露光用マスクから発せられた回折光は、投影光学系１３０を通りプレート１４０に投影される。露光用マスクとプレート１４０は光学的に共役の関係にある。露光装置１００はスキャナーであるため、露光用マスクとプレート１４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりマスクパターンをプレート１４０に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、露光用マスクとプレート１４０を静止させた状態で露光が行われる。

投影光学系１３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のミラーとを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を利用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。かかる投影光学系１３０の光学性能（例えば、波面収差）を、測定装置１５０が測定する。

プレート１４０は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありフォトレジストが塗布されている。プレート１４０は図示しないチャックを介してステージ１４２に載置される。ステージ１４２は、プレート１４０及び測定装置１５０の一部を支持する。ステージ１４２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、ステージ１４２は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート１４０及び測定装置１５０の一部を移動することができる。露光用マスクとプレート１４０は、例えば、同期走査され、ステージ１２８とマスクステージ１４２は一定の速度比率で駆動される。

測定装置１５０は、パターン１２４を介して光を投影光学系１３０に導光し、投影光学系１３０を経た光をパターン１５２を介して受光し、投影光学系１３０の光学性能（例えば、波面収差）を干渉縞として測定する。測定装置１５０は、ステージ１２８に搭載された計測用マスク１２０と、ステージ１４２に設置した基準板（又はマスク）１５４と、撮像手段１５６と、通信用ケーブル１６０と、制御部１６２と、メモリ１６４とを有する。測定装置１５０を構成する干渉計は、本実施例では理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有するＬＤＩであるが、本発明は、理想球面波を形成するためのピンホールを有するＰＤＩや、シアリング干渉を利用するシアリング干渉計の適用を排除するものではない。

マスク１２０は、互いに対向する表裏面１２１ａ及び１２１ｂを有し、面１２１ａには計測用パターン１２２が形成され、面１２１ｂには計測用パターン１２４が形成されている。面１２１ｂは図１に示すように面１２１ａよりも投影光学系１３０側に配置されている。測定装置１５０は、計測用パターン１２２及び１２４を介して光を投影光学系１３０に導光する。

特徴的に、マスク１２０は、面１２１ａに回折格子１２２を設け、投影光学系１３０の収差を計測するのに充分なビジビリティを有する干渉縞を得ている。パターン１２２の例を図２に、パターン１２４の例を図３に示す。パターン１５２も図３に示したように狭いスリットと広いスリットからなるため、図３はパターン１２４と１５２を兼ねている。なお、ビジビリティＶは、干渉縞の最大光量をＩ_ｍａｘ、最小光量をＩ_ｍｉｎとすると次式で定義される。

図３に示すスリット１２４ａ及び１５２ａの短辺方向の長さ（スリットの幅）は回折限界以下の幅であり、スリットの短い方向に対して理想楕円波となる。一方、矩形開口１５２ｂの幅は測定したい投影光学系１３０の空間周波数ｆにより決定される。スリットと矩形開口の長さＬは、光量の観点から長いほど良いが、投影光学系１３０の収差が同 一とみなせる、いわゆるアイソプラナティック領域より小さくする必要がある。

撮像手段１５６はＣＣＤ等の光電変換素子（光センサー）からなり、スリット１２４ａ又は１５２ａと窓１２４ｂ又は１５２ｂからの２つの光束の干渉縞を検出する。ケーブル１６０は、撮像手段１５６と制御部１６２とを通信可能に接続する。制御部１６２は、撮像手段１５６の出力から位相情報を取得する。また、制御部１６２は、露光装置１００の各部を制御する。メモリ１６２は、測定方法、制御部１６２が撮像手段１５の出力から位相情報を取得するための処理方法、制御部１６２が取得した位相情報、制御部１６２が行う制御方法、その他のデータを格納する。

これらのパターン１２２、１２４及び１５２を使用した作用を図４を参照して説明する。スリット１２４と回折格子１２２は平行になるように配置する。回折格子１２２を通った光は、複数の次数の光に分かれる。このうち０次光をパターン１２４ａに、±１次回折光のどちらかをパターン１２４ｂに入射させる。この２つのパターンへ入射させる光は、回折格子１２２を光源とした光と見なすことができ、空間的なコヒーレンスがある。この２つのパターンの像を投影光学系１３０を用いて、ウェハ側基準板１５４に形成された図１に示すパターン１５２に投影する。

パターン１２４の狭いスリット１２４ａの像をパターン１５２の広いスリット１５２ｂ上に、パターン１２４の広いスリット１２４ｂの像をパターン１５２の狭いスリット１５２ａ上に投影する。スリット１５２ｂからの光（投影光学系１３０の収差の影響あり）と１５２ａからの光（スリット短辺方向に無収差）とを干渉させる。ここで、スリット１２４ａ及び１２４ｂから射出した光束は、従来の装置に比較して非常に可干渉性が高いので、従来よりもビジビリティの高い干渉縞を撮像手段１５６で捉えることができる。この結果、スリットの短辺方向に関する投影光学系１３０の波面収差を高精度で計測することができる。

撮像手段１５６は、２つのスリット１５２ａ及び１５２ｂの間隔の分だけ中心のずれた投影光学系１３０の像を撮像し、これらの共通領域に干渉縞を検出する。干渉縞から位相情報を取り出すと、投影光学系１３０の一方向（例えば、ｘ方向）の波面収差を求めることができる。撮像された複数枚の干渉縞は撮像手段１５６からケーブル１６０を介して制御部１６２に送られ、制御部１６２は位相情報を取得する。制御部１６２は、位相情報を取得する際に、例えば、電子モアレ法を使用してもよい。本実施例では、干渉縞はキャリア縞を有するので、撮像した干渉縞に、制御部１６２が作成、又は予め用意されてメモリ１６４に格納されたキャリア縞を乗じて処理することが可能である。電子モアレ法を用いれば、一枚の干渉縞で位相情報を取り出せるので時間の観点から有利である。

スリット１２４ａ、１２４ｂ、１５２ａ及び１５２ｂの方向と直交する方向のスリットを用いることで、直交方向（即ち、ｘｙ方向）で投影光学系１３０の波面収差を計測することができる。以上説明したように、マスク１２０の照明系側の面１２１ａに回折格子パターン１２２を構成することで、新たな光学系を追加することなく、高いビジビリティを有する干渉縞を生成し、投影光学系の波面収差を高精度で計測することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例は、マスク１２０面の回折格子１２２とパターン１２４との配置が固定であるため、高精度な位相計測法であるフリンジスキャン法を用いにくいという問題がある。そこで、フリンジスキャン法を実現するために、本実施例では、図５に示すように、マスク面１２１ａには回折格子１２３を配置し、マスク面１２１ｂには、Ｘ像高が同じスリット１２５を３組配置し、更に像高が同じ３組をＸ方向に異なる３つの像高に配置している。回折格子１２３は、Ｘ像高が同じ３組のスリット１２５に対してＸ方向の位置が異なるように配置している。例えば、回折格子１２３のピッチをＰとしたとき、回折格子１２３ａに対し、回折格子１２３ｂがＰ／４、１２３ｃがＰ／２だけＸ方向の位置が異なるようにしている。

これらの回折格子１２３及びスリット１２５を使用してフリンジスキャンする場合、スリット１２５ａ、１２５ｂが投影光学系１３０の露光領域内になるようにマスクステージ１２８を動かす。回折格子１２３ａから射出する光束のうち、０次光を片側のスリット１２５ａへ、１次回折光をもう１つのスリット１２５ｂへ入射させ、それぞれのスリットを通った光を投影光学系１３０及びスリット１５２を介して、第１の干渉縞を得る。

次に、マスクステージ１２８を駆動し、スリット１２５ｃ及び１２５ｄが、１２５ａ及び１２５ｂの時と同じ投影光学系１３０の像高になるようにする。回折格子１２３ｂから射出する光束も同様に、０次光を片側のスリット１２５ｃへ、１次回折光をもう１つのスリット１２５ｄへ入射させ、それぞれのスリットを通った光を投影光学系１３０及びスリット１５２を介して、第２の干渉縞を得る。

更に、マスクステージ１２８を駆動し、スリット１２５ｅ及び１２５ｆが、１２５ａ及び１２５ｂ、１２５ｃ及び１２５ｄの時と同じ投影光学系１３０の像高になるようにする。回折格子１２３ｃから射出する光束も同様に、０次光を片側のスリット１２５ｅへ、１次回折光をもう１つのスリット１２５ｆへ入射させ、それぞれのスリットを通った光を投影光学系１３０及びスリット１５２を介して、第３の干渉縞を得る。

第１乃至第３の干渉縞は、全て投影光学系１３０の同じ像高の通った光束によるものであるから、同じ収差情報をもった干渉縞となっている。一方、スリット１２５に対する回折格子１２３ａ乃至１２３ｃの位置は異なっているので、回折格子１２３ａ乃至１２３ｃから射出した回折光のうち、０次光の位相は変化しないが１次光の位相は変化している。この結果、第１乃至第３の干渉縞は、回折格子１２３のみをＰ／４、Ｐ／２（Ｐは回折格子のピッチ）だけ駆動した時と同様の位相の変調を受けた３種類の干渉縞になっており、回折格子１２３を駆動することなく、フリンジスキャンを実現することが可能である。

特に、近年主流となっている走査型露光装置では、Ｙ方向に高精度に、かつレチクル全域分、レチクルステージ１２８を駆動することが可能であり、新たな駆動系を構成することなく、高精度にフリンジスキャンを実現することが可能となる。この結果、これらの干渉縞から位相を高精度に抽出し、投影光学系の波面収差を算出することができる。本実施例では、３組の回折格子１２３ａ乃至１２３ｃとスリット１２５からフリンジスキャンを実施したが、もっと多くの組合わせを用意し、細かく位相を変化させてもよい。また、Ｙ方向に関しても図６に示すように、回折格子１２３（１２３ｄ乃至１２３ｆ）とスリット１２５（１２５ｇ乃至１２５ｌ）の位置関係をＹ方向に変えたものを複数組用意することで、レチクルステージ１２８の駆動によりフリンジスキャンを実現することが可能である。なお、ＸとＹの両方のパターンを同一のレチクルに入れることも可能であるし、スリットの代わりにピンホールを用いることも可能である。

更に、図７に示すように、１組の長いスリット１２５ｍ及び１２５ｎに対し、図５（ａ）と同様の複数の回折格子１２３を構成し、スリットの一部（ある回折格子の有効領域のみ）を照明するようにしても同様の効果が得られる。

以下、本発明の第３の実施例を、図８を参照して説明する。本実施例では、回折格子の代わりに、同図に示すように、マスク面１２１ａにＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）１２６を設けている。ＣＧＨ１２６により、マスク１２０上のスリットやピンホールを照明する照明光束のＮＡや位相を所望の状態に変更し、可干渉性を向上させることができる。例えば、図８に示すように、照明光束をほぼ平行光にし、σ＝０でレチクル上のピンホールやスリットを照明することで、可干渉性を向上させ、ビジビリティの高い干渉縞を得ることができる。

以下、本発明の第４の実施例を、図９を用いて説明する。本実施例では、回折格子の代わりに、同図に示すように、マスク面１２１ａに拡散板（拡散面）１２７を設けたことを特徴とする。拡散面により、照明系の光学系の影響、特にハエの目レンズ等のアレイ上にならんだ光学系に起因する周期的な強度分布の影響を抑えることが可能となる。ハエの目レンズ等による周期的な強度分布が存在すると、干渉縞にその周期的な強度分布が重ね合わされ、波面収差の算出に影響が出るる場合があるが、拡散面を構成することで、この周期的な強度分布を消し、干渉縞から精度よく波面収差を算出することが可能となる。

以下、本発明の第５の実施例の露光装置１００Ａを、図１０を参照して説明する。第１乃至第４の実施例は、マスク面１２１ａにパターンを配置しているが、露光に用いられるレチクルの裏面側にはパターンを入れるとマスク面１２１ｂのデバイスパターンの露光に影響を及ぼしてしまう。つまり、レチクルを用いた方法では、露光時と波面収差を計測する場合にレチクルを交換する必要が生ずる。このため、露光熱による投影光学系１３０の収差変化等を見たい場合には、露光停止後、レチクルを交換し、波面収差を計測するまでの間にレンズが冷却する分を見込んで計測をする必要があり、精度が悪いという問題が生じ得る。

そこで、本実施例では、図１０に示すように、レチクル１２０と等価な位置に設けたレチクル側基準板１２９に第１乃至第４の実施例に示したいずれかの機能を有すること特徴する。レチクル側基準板１２９を用いることにより、レチクル１２０を交換することなく波面収差の計測が可能であり、例えば、露光熱による投影光学系１３０の収差の変化を計測する場合には、ウェハへの露光を中止し、レチクルステージ１２８とウェハステージ１４２を駆動して、波面収差計測用のパターンを照明光束中に配置するだけで計測を行うことが可能となる。レチクルステージ１２８、ウェハステージ１４２とも高速で駆動可能であり、露光から波面計測まで１秒以下で切り換えることが可能となり、正確に露光熱による波面収差の変化を計測することが可能となる。また、レチクル側基準板１２９は、装置内に常設されているため、いつでも任意のタイミングで収差を容易に計測することが可能となる。本実施例では、レチクル側基準板１２９として説明したが、２枚のレチクル１２０をレチクルステージ１２８に載置して、２枚のレチクル１２０を露光と収差測定とで切り換えて使用してもよい。

以下、本発明の第６の実施例を、図１１を参照して説明する。本実施例では、ウェハ側基準板１５４と撮像手段１５６との間に、正のパワーを有するフーリエ変換レンズ１５８を配置している。ウェハ側基準板１５４上の２本のスリットやピンホールから射出した２つの光束は発散光束となっているが、第１乃至第５の実施例では、発散光束中に撮像手段１５６を配置して干渉縞を得ている。このため、得られる干渉縞は、投影光学系１３０の瞳と共役な位置での干渉縞でなくデフォーカス位置での干渉縞となっており、投影光学系１３０の収差を算出するためにデフォーカス位置の情報から瞳位置での情報を計算処理により求めている。特に、ＮＡの大きな投影光学系１３０の波面収差を算出する場合には、この計算処理の誤差が大きくなったり、計算時間が多くかかったりするという課題がある。そこで、本実施例に示したように、ウェハ側基準板１５４と光センサーとの間にフーリエ変換光学系を配置し、ウェハ側基準板１５４のパターン面（投影光学系１３０側の面）と撮像手段１５６とが像と瞳の関係になるようにしている。撮像手段１５６上で得られる干渉縞は投影光学系１３０の瞳と共役となるため、先に説明した計算処理が不要となり、精度の向上、計測時間の短縮が可能となる。

本発明の第７の実施例の露光装置１００Ｂを、図１２を参照して説明する。本実施例では、露光用の照明系１１０とは異なる光学系１７０を使用することを特徴とする。本実施例では、レチクル１２０やレチクル側基準板１２９上の位置合わせ用マークと、ウェハ１４０やウェハ側基準マーク上の位置合わせ用マークとを位置合わせするために用いる光学系（アライメントスコープ）１７０を用いて、レチクル側基準板１２９の表裏面に設けた収差計測用パターン１２２及び１２４を照明している。露光とは別の光学系を用いることで、照明光学系１１０の照明条件（照明光学系のＮＡや照度、瞳の強度分布など）を、露光用照明光学系の仕様に依存することなく、収差測定に適した条件にすることが可能となる。

例えば、露光の際には、二重極照明、四重極照明、輪帯照明などの変形照明が数多く用いられるが、収差測定の際には、これらの照明条件よりも通常の円形の瞳を有し、更に、高コヒーレントな照明条件（小σ）が望ましい。このため、露光中に波面収差の計測が必要になった場合には、照明条件を変更することが必要になる場合がある。

一方、位置合わせの際の照明条件は、位置合わせ用マークの像のコントラストが高くなる小σとすることで、より高精度で計測することが可能である。そこで、位置合わせ用の光学系の照明条件を小σとし、位置合わせ用光学系を用いて収差測定することで、露光中に波面収差を計測する必要が生じた際にも、露光用照明系１１０の照明条件を変えることなく、波面収差を計測することが可能となる。また、位置合わせの際の照明条件と収差測定の際の照明条件が異なっていたとしても、位置合わせ完了後の露光中に、位置合わせ光学系の照明条件を収差計測用の照明条件に切り換えておくことで、波面収差計測に適した照明条件で、スループットの低下なしに計測することが可能である。

以上は、位置合わせ光学系の場合について説明したが、収差測定専用の光学系を用いるなど、別の光学系を用いてもよい。

以下、本発明の第８の実施例の露光装置１００Ｃを、図１３を参照して説明する。本実施例では、レチクル側基準板１２９やレチクル１２０が２つ以上の光学部材から構成されることを特徴とする。例えば、図１３に示すように１枚の透明基板に図５（ａ）に示すような回折格子１２３を描画し、別の基板に図５（ｂ）に示すようなスリット１２５やピンホールなどを描画し、それらの相対関係が変化しようにレチクルステージ１２８に保持する。かかる構成により、高価な両面パターンマスクを用いることなく、上記実施例と同等の効果を得ることができる。また、図１４に示す露光装置１００Ｄのように、拡散板１８０と回折格子１８２など、２種類以上の異なるパターンを同時に用いることも可能となる。なお、これらの光学部材同士は直接接着してもよいし、メカ部品を介してお互い同士の位置関係が崩れないように保持できるようにしてもよい。

以下、本発明の一実施形態の収差補正方法について説明する。露光装置１００は投影光学系１３０を構成する図示しない複数の光学素子が光軸方向及び／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、取得した投影光学系１３０の収差情報に基づいて、一又は複数の光学素子を駆動することにより、投影光学系１３０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１３０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。

次に、露光装置１００を利用したデバイス製造方法を説明する。図１５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（ウェハ製造）では、シリコン等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、上記用意したマスクとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェ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。

図１６は、図１５のステップ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等によって形成する。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）ではウェハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスク１４０の回路パターンをウェハ１６０に露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハ４７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、ウェハ１６０上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態の製造方法を用いれば、投影光学系１３０の結像性能を迅速かつ簡易に取得することができるので、露光のスループットも低下せず、また、波面収差が高精度に補正された投影光学系１３０を使用することができる。このため、従来は製造が難しかった高解像度のデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を経済性及び生産性よく製造することができる。波面収差が補正された投影光学系１３０は、ウェハステージのアライメントを高精度に行う。また、このように、露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物（中間、最終生成物）としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

本発明の第１の実施例の露光装置の概略ブロック図である。 図１に示す露光装置のマスクの一面に形成されるパターンの概略平面図である。 図１に示す露光装置のマスクの反対の面に形成されるパターンの概略平面図である。 図２及び図３に示すパターンを利用したマスクの構成及び作用を説明するための図である。 本発明の第２の実施例の露光装置に使用される、図２及び図３に対応するパターンの概略平面図である。 本発明の第２の実施例の露光装置に使用される、図５と直交するパターンの概略平面図である。 本発明の第２の実施例の露光装置に使用可能な図５に示すパターンの変形例の概略平面図である。 本発明の第３の実施例の露光装置に使用されるマスクの構成及び作用を説明するための図である。 本発明の第４の実施例の露光装置に使用されるマスクの構成及び作用を説明するための図である。 本発明の第５の実施例の露光装置の概略ブロック図である。 本発明の第６の実施例の露光装置に使用される測定装置の概略ブロック図である。 本発明の第７の実施例の露光装置の概略ブロック図である。 本発明の第８の実施例の露光装置の概略ブロック図である。 本発明の第８の実施例の露光装置の変形例の概略ブロック図である。 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１５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。

符号の説明

１００ 露光装置
１２０ マスク（レチクル）
１２１ａ、１２１ｂ マスク面
１２２、１２４ パターン
１５０ 測定装置

Claims (13)

1. 露光用パターンを被露光体に投影する投影光学系と、
   前記投影光学系の光学性能を干渉縞として測定する測定装置とを有し、
   前記測定装置は、互いに対向する第１及び第２の面を有する光学部材を有し、
   前記第１の面には第１の計測用パターンが形成され、前記第２の面には第２の計測用パターンが形成され、前記第２の面は第１の面よりも前記投影光学系側に配置され、
   前記測定装置は、前記第１及び第２の計測用パターンを介して光を前記投影光学系に導光することを特徴とする露光装置。
2. 前記露光用パターンが形成された露光用マスクを保持するためのレチクルステージを更に有し、
   前記光学部材は前記レチクルステージに固定されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記光学部材は、前記第１の計測用パターンを形成するための回折光学素子を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記回折光学素子は拡散板であることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 前記回折光学素子は、行列状に配置された複数の回折格子であり、
   第１の行に形成された複数の回折格子は第２の行に形成された複数の回折格子に対して列方向にずれていることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
6. 前記第２の計測用パターンは、前記列方向に連続的又は断続的に延びるスリットを含むことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
7. 前記測定装置は、
   前記被露光体を支持するウェハステージに載置され、前記第１及び第２の計測用パターンを経た光が導光される第３の計測用パターンが形成された基準板と、
   前記第３の計測用パターンを経た前記光を検出する検出部と、
   前記第３の計測用パターンと前記検出部との間に配置された正のパワーを有する光学系とを更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
8. 前記正のパワーを有する光学系は、前記第３の計測用パターンのパターン面と前記検出部とを実質的にフーリエ変換の関係に維持することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 前記光学部材は、前記第１の計測用パターンを含む第１の光学部と、前記第２の計測用パターンを含む第２の光学部とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
10. 請求項１乃至９記載の露光装置を利用して前記投影光学系の光学性能を算出するステップと、
    前記算出された前記投影光学系の前記光学性能に基づいて前記投影光学系を調節するステップと、
    前記調節された前記投影光学系を有する前記露光装置を使用して被露光体を露光するステップとを有することを特徴とする露光方法。
11. 前記露光用パターンを前記被露光体に露光する際に露光条件を変更する毎に、前記算出ステップを行うことを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
12. 請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の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を現像するステップとを有するデバイス製造方法。
13. 露光用パターンを被露光体に投影する投影光学系と、当該投影光学系の光学性能を干渉縞として測定する測定装置とを有する露光装置の前記測定装置に使用されるマスクであって、
    前記マスクの表裏面にはそれぞれ計測用パターンが形成され、前記測定装置は前記計測用パターンを介して光を前記投影光学系に導光することを特徴とするマスク。