JP2006165398A - 収差測定方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光装置の投影光学系の収差を高精度に測定可能となる収差測定方法を提供する。
【解決手段】 投影光学系の第１光学特性を測定するステップ（Ｓ１）と、投影光学系を露光装置に搭載するステップ（Ｓ３）と、露光装置に搭載後の投影光学系の第２光学特性を測定するステップ（Ｓ４）と、露光装置に搭載前後の第１及び第２光学特性に基づいて投影光学系の収差量を決定するステップ（Ｓ６）とを含む。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、露光装置の投影光学系の収差測定方法及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程においては、フォトマスクのマスクパターンを投影光学系を介してウェハ上に塗布されたレジスト膜に転写する露光装置が用いられる。露光装置の投影光学系は収差を有し、わずかな収差であってもデバイスパターンに悪影響を及ぼす。このため、投影光学系の収差を測定し、収差の影響を抑制することが重要である。

投影光学系の収差の測定方法としては、投影光学系を露光装置に搭載前に、干渉測定を行い投影光学系の収差を測定する方法が知られている。投影光学系の波面収差は、一般的にゼルニケ多項式の各項の係数（ゼルニケ係数）によって表される。ゼルニケ係数に基づいて投影光学系の収差量が決定され、デバイスパターンに及ぼす影響度が見積もられる。

しかし、投影光学系を露光装置に搭載するときに、投影光学系の収差量が多少変動する。したがって、露光装置に投影光学系を搭載後に、露光装置に投影光学系を搭載前に決定された収差量に基づいて露光装置を調整しても、投影光学系の搭載時に変動した収差量がデバイスパターンに影響を及ぼす。干渉測定装置を配置するスペースの制約等から、干渉測定を露光装置に搭載後に行うことは困難である。

投影光学系を露光装置に搭載後に採用される収差の測定方法としては、ウェハ上のレジスト膜に収差測定用のパターンを形成して、パターンの位置ずれ量を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、位置ずれ量を測定する方法では、ゼルニケ多項式の各項の内の高次項のゼルニケ係数の測定精度は低次項のゼルニケ係数に比して信頼性に欠けてしまい、収差の測定精度が低下する問題があった。
特開２００２−２５８８４号公報

本発明の目的は、露光装置の投影光学系の収差を高精度に測定可能となる収差測定方法及びこの露光装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することである。

本発明の第１の特徴は、（イ）投影光学系の第１光学特性を測定するステップと、（ロ）投影光学系を露光装置に搭載するステップと、（ハ）露光装置に搭載後の投影光学系の第２光学特性を測定するステップと、（ニ）露光装置に搭載前後の第１及び第２光学特性に基づいて投影光学系の収差量を決定するステップとを含む収差測定方法であることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、（イ）露光装置に搭載前後のそれぞれの投影光学系の光学特性に基づいて投影光学系の収差量を決定し、（ロ）決定された収差量に基づいて投影光学系を調整し、（ハ）ウェハ上にレジスト膜を塗布し、（ニ）投影光学系を調整した露光装置を用いてマスクパターンをレジスト膜に投影し、レジスト膜を現像し、（ホ）レジスト膜をマスクとして用いてウェハを加工することを含む半導体装置の製造方法であることを要旨とする。

本発明によれば、露光装置の投影光学系の収差を高精度に測定可能となる収差測定方法及びこの露光装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る収差測定方法の説明に用いる収差測定システムは、図１に示すように、露光装置１０、第１測定装置４１、第２測定装置４２、搭載装置４３、調整部４４、中央処理装置（ＣＰＵ）５０及び主記憶装置５７を備える。露光装置１０は、光源１１、照明光学系１２、マスクステージ１３、投影光学系１４及びウェハステージ１７を備える、縮小比が４：１のステッパである。縮小比は４：１としているが、任意の縮小比で良いことは勿論である。光源１１として波長λ：１９３ｎｍのアルゴンフロライド（ＡｒＦ）エキシマレーザ光源等が使用可能である。照明光学系１２には、フライアイレンズやコンデンサレンズが含まれる。投影光学系１４は、投影レンズ１５と開口絞り１６を有する。

投影光学系１４は、球面収差、非点収差、コマ収差、ディストーション、波面収差及び色収差等の収差（レンズ誤差）を有する。波面収差は級数に分解され、次数によって高次成分のローカルフレアや高次収差、低次成分の低次収差となって影響を及ぼす。投影光学系１４の波面収差は、ゼルニケ多項式等の直交関数系の多項式で表すことができる。ゼルニケ多項式の項によって、デフォーカスの項、球面収差の項等多くの収差に分類することができる。

第１測定装置４１としては、マッハツェンダー干渉計やフィゾー干渉計等の干渉計が使用可能である。第１測定装置４１は、一旦２つに分けた光路を再度１つに重ね合わせることにより作り出した投影光学系１４の干渉縞を「第１光学特性」として観察・測定する。第１測定装置４１により、例えば光源１１の波長が１９３ｎｍ、開口数が０．６８、縮小比が４：１の露光装置１０に搭載される投影光学系１４の干渉縞が図２に示すように観察される。第１光学特性は、測定データとして図１に示した主記憶装置５７に格納される。

搭載装置４３は、投影光学系１４を露光装置１０に搭載する。投影光学系１４を露光装置１０に搭載するときに、投影光学系１４の収差が変動する場合がある。このとき、収差のうち、ゼルニケ多項式の高次項の成分は低次項の成分に比して変動し難く、低次項の成分のみが変動する。ここで、「低次項」とは第１項目〜第１０項目の項Ｚ1〜Ｚ10とし、「高次項」とは低次項Ｚ1〜Ｚ10よりも次数が高い第１１項〜第３７項の項Ｚ11〜Ｚ37とするが、低次項と高次項との境界は適宜任意に選択される。なお、「高次項」としては、第３７項より高い次数の項を更に含んでも良い。

露光装置１０においては、光源１１から光が射出され、照明光学系１２と投影光学系１４との間のマスクステージ１３上に装着されたフォトマスク２０のパターンを、ウェハステージ１７上のウェハ３０に縮小投影する。フォトマスク２０は、図３に示すように、参照マスクパターン２０１及び測定マスクパターン２０２を有する。参照マスクパターン２０１は、図４及び図５に示すように、石英等の透明基板２１上に配置された、クロム（Ｃｒ）等の遮光部２２ａ〜２２ｐを備える。遮光部２２ａ〜２２ｐは、マトリクス状に配置された矩形パターンである。一方、図３に示した測定マスクパターン２０２は、図６及び図７に示すように、透明基板２１上に配置された、Ｃｒ等の遮光部２３を備える。遮光部２３は、マトリクス状に配置された開口部２４ａ〜２４ｐを備える。

フォトマスク２０の参照マスクパターン２０１及び測定マスクパターン２０２が、ウェハ３０上のネガ型のレジスト膜に２重露光される。レジスト膜を現像して、図８及び図９に示すようなレジストパターン３５が形成される。レジストパターン３５は、シリコン（Ｓｉ）等の基板３１に配置されたシリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）３２上に配置される。レジストパターン３５は、参照マスクパターン２０１に対応する矩形の測定パターン３３ａ〜３３ｐ、及び測定パターン３３ａ〜３３ｐを取り囲むように配置された、測定マスクパターン２０２に対応する格子状の参照パターン３４を含むボックス・イン・ボックスパターンである。図９に示すように、例えば測定パターン３３ｃを形成する光路上の投影光学系１４が収差を有するときには、測定パターン３３ｃの位置が点線で示す測定パターン３３ｑの位置にΔＷａだけずれる。

図１に示した第２測定装置４２としては、ＣＣＤカメラ等のオーバーレイ検査装置が使用可能である。第２測定装置４２は、図９に示した測定パターン３３ｃの参照パターン３４に対する相対的な位置関係に基づいて、測定パターン３３ａ〜３３ｐのそれぞれの位置ずれ量を「第２光学特性」として測定する。測定された第２光学特性は測定データとして、主記憶装置５７に格納される。

ＣＰＵ５０は、第１算出手段５１、第２算出手段５２、収差量決定手段５３、搭載制御手段５４、調整制御手段５５及び露光制御手段５６を備える。第１算出手段５１は、第１測定装置４１により測定された第１光学特性に基づいて、図１０の置換前の欄に一部を省略して示すように、露光装置１０に搭載前の投影光学系１４におけるゼルニケ多項式の例えば第１項〜第３７項Ｚ1〜Ｚ37のゼルニケ係数ａ1〜ａ37を算出する。また、第１算出手段５１は、高次項Ｚ11〜37のゼルニケ係数ａ11〜ａ37のみを算出しても良い。また、第１算出手段５１は、第１測定装置４１による測定点数を増やすことで２００項以上の高次項までのゼルニケ係数を算出しても良い。

第２算出手段５２は、第２測定装置４２により測定された第２光学特性に基づいて、露光装置１０に搭載後の投影光学系１４におけるゼルニケ係数ｂ1〜ｂ37を算出する。また、第２算出手段５２は、第２測定装置４２により測定された第２光学特性に基づいて、低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10のみを算出しても良い。

例えば、低次項Ｚ1〜Ｚ10のうち、第１項〜第４項Ｚ1〜Ｚ4及び第１０項Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ4，ｂ10が、干渉測定によるゼルニケ係数ａ5〜ａ9と同一で、第５項〜第９項Ｚ5〜Ｚ9のゼルニケ係数ｂ5〜ｂ9が、干渉測定によるゼルニケ係数ａ5〜ａ9に比して３分の１程度に低減されたとする。収差量決定手段５３は、図１０の置換後の欄に示すように、第１測定装置４１により測定されたゼルニケ係数ａ1〜ａ37の内の低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ａ1〜ａ10と、第２測定装置４２により測定された低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を置換する。ゼルニケ多項式は直交関数系であるので、各項Ｚ1〜Ｚ37が独立している。このため、ゼルニケ多項式の各項Ｚ1〜Ｚ37の値を置換しても、他の項に影響を与えない。更に、収差量決定手段５３は、ゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10，ａ11〜ａ37を用いたゼルニケ多項式の項Ｚ1〜Ｚ37の線形和を、投影光学系１４の波面収差量として決定する。

搭載制御手段５４は、調整制御手段５５、及び露光制御手段５６のそれぞれは、搭載装置４３、調整部４４、及び露光装置１０をそれぞれ制御する。調整部４４は、収差量決定手段５３により決定された波面収差量に基づいて、波面収差量が小さくなるように、露光装置１０の投影光学系１４の水平方向の位置、フォーカス位置や露光条件等を調整する。

次に、本発明の実施の形態に係る露光装置１０の投影光学系１４の収差測定方法を図１１のフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）ステップＳ１において、図１に示した露光装置１０に投影光学系１４を搭載前に、第１測定装置４１が、投影光学系１４の図２に示すような第１光学特性を測定する。ステップＳ２において、図１に示した第１算出手段５１が、ステップＳ１で測定された第１光学特性に基づいて、ゼルニケ多項式の各項Ｚ1〜Ｚ37の内の高次項Ｚ11〜Ｚ37のゼルニケ係数ａ11〜ａ37を算出する。

（ロ）ステップＳ３において、搭載装置４３が、投影光学系１４を露光装置１０に搭載する。このとき、投影光学系１４の波面収差が変動する場合がある。ステップＳ４において、レジスト膜を塗布したウェハ３０、フォトマスク２０を、露光装置１０のウェハ３０ステージ１７及びマスクステージ１３上にそれぞれ装着する。投影光学系１４が搭載された露光装置１０を用いて、フォトマスク２０のパターンが、ウェハ３０上のネガ型のレジスト膜に転写される。レジスト膜を現像した後、収差測定パターン３３ａ〜３３ｐの位置ずれ量を第２光学特性として測定する。ステップＳ５において、第２算出手段５２が、ステップＳ４で測定された位置ずれ量に基づいて低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を算出する。

（ハ）ステップＳ６において、ステップＳ１で算出された高次項Ｚ11〜Ｚ37のゼルニケ係数ａ11〜ａ37と、ステップＳ５において算出された低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10とを統合して、収差量として決定する。ステップＳ７において、調整部４４は、ステップＳ６で決定した収差量に基づいて、投影光学系１４の位置を調整する。ステップＳ８において、露光装置１０において、位置が調整された投影光学系１４を用いて、所望の露光を行う。

なお、ステップＳ１において、第１算出手段５１が、高次項Ｚ11〜Ｚ37のゼルニケ係数ａ11〜ａ37だけでなく、低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ａ1〜ａ10を更に算出しても良い。この場合、ステップＳ６において、ステップＳ５で算出された低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を、ステップＳ１で算出された低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ａ1〜ａ10と置換して収差量を決定する。

本発明の実施の形態によれば、ゼルニケ多項式の高次項Ｚ11〜Ｚ37のゼルニケ係数として、露光装置１０に搭載前の投影光学系１４に対して干渉測定により得られたゼルニケ係数ａ11〜ａ37を用いるので、信頼性の高い値を得ることができる。更に、ゼルニケ多項式の低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数として、露光装置１０に搭載後のパターンの転写実験により得られたゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10の値を用いるので、露光装置１０に搭載したときの投影光学系１４の収差の変動を考慮した収差量を決定することができる。したがって、露光装置１０に搭載前の投影光学系１４に対して測定された高次項Ｚ11〜Ｚ37のゼルニケ係数ａ11〜ａ37と、露光装置１０に搭載後の投影光学系１４に対して測定された低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を組み合わせて用いるので、投影光学系１４の収差を高精度に測定することが可能となる。図１２に、図１０の置換後の欄に示した置換後のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10，ａ11〜ａ37を用いて得られた投影光学系１４の波面収差を表す干渉縞を示す。図１２に示した干渉縞が、図２に示した干渉縞よりも薄くなっていることが分かる。

また、露光中に問題になるフレアは、ゼルニケ係数で２００項よりも高い項であることが最近の研究でわかっている。例えばＭ．シブヤ（M.Shibuya） 他、「ランダム・アベレーション アンド ローカルフレア（Random Aberration and Local Flare）」, 光学技術国際学会 マイクロリソグラフィ（SPIE Microlithography） 2004 ( Feb., 2004, at Santa Clara )、講演番号５３７７−２０４で発表された。２００項よりも高い高次項のゼルニケ係数は転写実験を用いて算出することが困難である。本発明の実施の形態によれば、干渉測定結果を用いれば２００項等の高次項も測定可能である。このため、転写実験により算出した低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を、干渉測定により算出した例えば高次項Ｚ11〜Ｚ250のゼルニケ係数ａ11〜ａ250と組み合わせれば、デバイスパターンに対する影響を、フレアと収差の両面から事前にシミュレーション等により評価できる。したがって、露光する前に露光に最適な条件の露光装置を正確に予測可能となる。

次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図１３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下に述べる半導体記憶装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。

（イ）まず、ステップＳ１００において、プロセス・マスクシミュレーションやデバイスシミュレーションにより、電気的特性を得る。電気的特性を用いてＬＳＩの回路シミュレーションが行われ、設計パターンのレイアウトデータ（設計データ）を生成する。次に、ステップＳ２００において、ステップＳ１００で生成されたレイアウトデータの設計パターンに対して、マスクパターンのマスクデータを生成する。マスクパターンがマスク基板に形成され、フォトマスクが作製される。なお、フォトマスクはＬＳＩの製造工程の各段階に対応した各層分作製されてフォトマスクのセットが用意される。

（ロ）ステップＳ３０２におけるフロントエンド工程（基板工程）では、ステップＳ３１０における酸化工程、ステップＳ３１１におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１２におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１３におけるイオン注入工程及びステップＳ３１４における熱処理工程等が繰り返して実施される。ステップＳ３１２において、図１に示した露光装置１０に搭載前の投影光学系１４の干渉縞（第１光学特性）を干渉測定等により測定する。投影光学系１４を露光装置１０に搭載して、フォトマスク２０を用いたパターンの転写実験等により測定パターンの位置ずれ量を投影光学系１４の第２光学特性として測定する。第１光学特性に基づいて、露光装置１０に搭載前の投影光学系１４におけるゼルニケ係数ａ1〜ａ37を算出する。第２光学特性に基づいて、露光装置１０に搭載後の投影光学系１４におけるゼルニケ係数ｂ1〜ｂ37を算出する。ゼルニケ係数ａ11〜ａ37、及びゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を用いて各項Ｚ1〜Ｚ37の線形和をとり収差量を決定する。決定された収差量に基づいて投影光学系１４の位置等を調整する。投影光学系１４を調整した露光装置１０を用いてマスクパターンをレジスト膜に投影し、レジスト膜を現像してレジストパターンが形成される。このレジストパターンをマスクとして用いて、ウェハが加工される。一連の工程が終了すると、ステップＳ３０３へ進む。

（ハ）ステップＳ３０３において、基板３１表面に対して配線処理が施されるバックエンド工程（表面配線工程）が行われる。バックエンド工程では、ステップＳ３１５における化学気相成長（ＣＶＤ）工程、ステップＳ３１６におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１７におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１８におけるエッチング工程、ステップＳ３１９における金属堆積工程等が繰り返し実施される。一連の工程により多層配線構造が完成したら、ステップＳ３０４へ進む。

（ニ）ステップＳ３０４において、ダイヤモンドブレード等のダイシング装置により、所定のチップサイズに分割される。そして、金属若しくはセラミックス等のパッケージング材料にマウントされ、チップ上の電極パッドとリードフレームのリードを金線で接続された後、樹脂封止などの所要のパッケージ組み立ての工程が実施される。ステップＳ４００において、半導体集積回路の性能・機能に関する特性検査、リード形状・寸法状態、信頼性試験などの所定の検査を経て、半導体集積回路が完成される。ステップＳ５００において、以上の工程をクリアした半導体集積回路は、水分、静電気などから保護するための包装を施され、出荷される。

ステップＳ３１２において、例えば工場内に２０台の露光装置が搭載されていたとして、そのうち露光装置の調整により１０台を事前に定めたパターン誤差の規定値内のほぼ同様な収差特性を持たせることが容易となる。この１０台の露光装置は、先端デバイスの試作に必要なマスクパターンの光近接効果補正（ＯＰＣ）を同じにすることが可能なので、同一設計のマスクを用いてパターン転写をすることが可能になる。したがって、効率の良いデバイス製造が可能となり、歩留まりを向上することができる。

なお、Ｓ３１２におけるフォトリソグラフィ工程で図１１に示した収差測定方法を用いたが、Ｓ３１７におけるフォトリソグラフィ工程で図１１に示した収差測定方法を用いても良いことは勿論である。

（変形例）
次に、本発明の実施の形態の変形例に係る露光装置１０の投影光学系１４の収差測定方法を、図１１を用いて説明する。

（イ）ステップＳ１において、第１測定装置４１が、露光装置１０に搭載前の投影光学系１４の第１光学特性を測定する。測定された第１光学特性は、測定データとして主記憶装置５７に格納される。ステップＳ２において、第１算出手段５１は、測定された第１光学特性に基づいて低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ａ1〜ａ10を算出する。

（ロ）ステップＳ３において、投影光学系１４を露光装置１０に搭載する。ステップＳ４において、レジスト膜が塗布されたウェハ３０を、露光装置１０のウェハ３０ステージ１７に装着する。フォトマスク２０を、マスクステージ１３に装着する。露光装置１０において、フォトマスク２０のマスクパターンがウェハ３０上のレジスト膜に転写される。レジスト膜を露光後、測定パターン３３ａ〜３３ｐの位置ずれ量を測定する。ステップＳ５において、第２算出手段５２は、ステップＳ３で測定された位置ずれ量に基づいて低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を算出する。

（ハ）ステップＳ６において、収差量決定手段５３は、ステップＳ１で算出された低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ａ1〜ａ10を、ステップＳ５で算出された低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10と置換して測定データに組み込むことにより、補正測定データを生成する。ステップＳ７において、調整部４４は、補正測定データを投影光学系１４の収差測定値として利用して、投影光学系１４の位置を調整する。ステップＳ８において、露光装置１０が、位置が調整された投影光学系１４を用いて、所望の露光を行う。

本発明の実施の形態の変形例によれば、ステップＳ２において低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ａ1〜ａ10を算出し、ステップＳ６において低次項Ｚ1〜Ｚ10のゼルニケ係数ｂ1〜ｂ10を置換して、第１光学特性の測定データを補正した補正測定データを生成し、補正測定データを用いれば、実施の形態と同様に、高精度な収差測定が可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。既に述べた実施の形態の説明においては、ゼルニケ多項式を説明したが、直交関数系多項式として、他の関数も使用可能である。

また、ウェハ３０上に塗布されるレジスト膜としてネガ型のレジスト膜を説明したが、ポジ型のレジスト膜を用いる場合には、フォトマスク３０として、図４及び図５に示した遮光部２２ａ〜２２ｐと、図６及び図７に示した遮光部２３が反転したフォトマスクを用いれば良い。

また、図１１に示した収差測定方法において、ステップＳ４における第２光学特性の測定後に、ステップＳ２における第１光学特性に基づく露光装置１０に搭載前におけるゼルニケ係数の算出を行っても良い。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る収差測定システムの一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る干渉測定による投影光学系の干渉縞の像である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクの一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係る参照マスクパターンの一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係る参照マスクパターンの一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る測定マスクパターンの一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係る測定マスクパターンの一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るウェハの一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係るウェハの一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るゼルニケ係数の値を表す表である。 本発明の実施の形態に係る収差測定方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る決定した収差量による投影光学系の干渉縞の像である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０…露光装置
１１…光源
１２…照明光学系
１３…マスクステージ
１４…投影光学系
１５…投影レンズ
１６…開口絞り
１７…ウェハステージ
２０…フォトマスク
２１…透明基板
２２ａ〜２２ｐ…遮光部
２３…遮光部
２４ａ〜２４ｐ…開口部
３０…ウェハ
３３ａ〜３３ｐ…測定パターン
３４…参照パターン
３５…レジストパターン
４１…第１測定装置
４２…第２測定装置
４３…搭載装置
４４…調整部
５０…中央処理装置（ＣＰＵ）
５１…第１算出手段
５２…第２算出手段
５３…収差量決定手段
５４…搭載制御手段
５５…調整制御手段
５６…露光制御手段
５７…主記憶装置
２０１…参照マスクパターン
２０２…測定マスクパターン

Claims (14)

1. 投影光学系の第１光学特性を測定するステップと、
   前記投影光学系を露光装置に搭載するステップと、
   前記露光装置に搭載後の前記投影光学系の第２光学特性を測定するステップと、
   前記露光装置に搭載前後の前記第１及び第２光学特性に基づいて前記投影光学系の収差量を決定するステップ
   とを含むことを特徴とする収差測定方法。
   
2. 前記第１光学特性を測定するステップは、干渉測定を行うことを特徴とする請求項１に記載の収差測定方法。
   
3. 前記第２光学特性を測定するステップは、
   前記露光装置を用いて、フォトマスクのマスクパターンをウェハ上のレジスト膜に転写して、前記レジスト膜に測定パターンを形成し、
   前記測定パターンの位置ずれ量を測定する
   ことを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の収差測定方法。
   
4. 前記収差量を決定するステップは、
   前記第１光学特性に基づいて、前記投影光学系の収差量を表す直交関数系の多項式の各項の係数を前記露光装置に搭載前の前記投影光学系において算出し、
   前記第２光学特性に基づいて、前記多項式の各項の係数を前記露光装置に搭載後の前記投影光学系において算出し、
   前記露光装置に搭載前後における該係数を用いて前記収差量を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の収差測定方法。
   
5. 前記第１光学特性に基づいて前記多項式の各項の係数を算出することは、前記多項式の各項の内の高次項の係数を算出することを特徴とする請求項４に記載の収差測定方法。
   
6. 前記第２光学特性に基づいて前記多項式の各項の係数を測定することは、前記多項式の各項の内の低次項の係数を算出することを特徴とする請求項５に記載の収差測定方法。
   
7. 前記収差量を決定することは、前記高次項の係数及び前記低次項の係数を用いた各項の線形和を前記収差量として決定することを特徴とする請求項６に記載の収差測定方法。
   
8. 前記第１光学特性に基づいて前記多項式の各項の係数を算出することは、前記多項式の各項の内の低次項の係数を算出することを特徴とする請求項４に記載の収差測定方法。
   
9. 前記第２光学特性に基づいて前記多項式の各項の係数を測定することは、前記多項式の各項の内の低次項の係数を算出することを特徴とする請求項８に記載の収差測定方法。
   
10. 前記収差量を決定することは、前記露光装置に搭載前の前記投影光学系における前記低次項の係数を、前記露光装置に搭載後の前記投影光学系における前記低次項の係数と置換して前記第１光学特性に反映した補正測定データを前記収差量として決定することを特徴とする請求項９に記載の収差測定方法。
    
11. 前記多項式はゼルニケ多項式であることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の収差測定方法。
    
12. 露光装置に搭載前後のそれぞれの投影光学系の光学特性に基づいて前記投影光学系の収差量を決定し、
    前記決定された収差量に基づいて前記投影光学系を調整し、
    ウェハ上にレジスト膜を塗布し、
    前記投影光学系を調整した露光装置を用いてマスクパターンを前記レジスト膜に投影し、前記レジスト膜を現像し、
    前記レジスト膜をマスクとして用いて前記ウェハを加工することを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
    
13. 前記収差量を決定することは、
    前記露光装置に搭載前後のそれぞれの光学特性に基づいて、前記投影光学系の収差量を表す直交関数系の多項式の各項の係数を前記露光装置に搭載前後においてそれぞれ算出し、
    該係数を用いて前記収差量を決定することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
    
14. 前記投影光学系を調整することは、前記決定された収差量に基づいて前記露光装置の他の露光装置の投影光学系を更に調整することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体装置の製造方法。