JP2009053135A - 回折干渉計、回折干渉計測方法、露光装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検光学系の光学特性を高精度に計測可能な回折干渉計を提供する。
【解決手段】被検光学系の光学特性を計測する回折干渉計において、前記被検光学系の像面又はその近傍に配置され、第１方向に長手方向を有する第１スリット、前記第１方向と交差する第２方向に長手方向を有する第２スリット及び少なくとも１つの開口部が形成されている第１のマスクと、前記被検光学系の物体面と前記被検光学系との間又は前記被検光学系と前記第１のマスクとの間に配置され、前記第１方向及び前記第２方向のうち、少なくとも１方向へ光束を回折させる回折部材と、前記第１スリット及び前記第２スリットの少なくとも一方を透過した前記光束と、前記開口部を透過した前記光束との干渉縞を検出する検出部とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体素子または液晶表示素子等の電子デバイスをリソグラフィ工程で製造するために用いられる投影光学系等の光学特性を計測するための回折干渉計、回折干渉計測方法、該回折干渉計を備えた露光装置及び該露光装置を用いた電子デバイスの製造方法に関するものである。

例えば半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、マスク（レチクル、フォトマスク等）に形成されているパターンを投影光学系を介してレジストが塗布された基板（ガラスプレート又は半導体ウエハ等）上に露光する露光装置が使用されている。この露光装置においては、マスクに形成されているパターンを基板上に高解像度で投影するために、投影光学系は諸収差を十分に補正した良好な光学特性を有する投影光学系を用いることが重要である。このため、高精度に投影光学系の光学特性を測定する必要がある。また、コスト削減やスループット向上の観点から、測定の簡易化、迅速化も求められる。

そこで、例えば、点回折干渉計（Point Diffraction Interferometer：ＰＤＩ）や線回折干渉計（Line Diffraction Interferometer：ＬＤＩ）等を用いて、製造された投影光学系の光学特性の計測を行っている。点回折干渉計は、例えばピンホール等を透過した光束を被検光学系としての投影光学系に入射させ、投影光学系の像面に配置されたピンホール及び開口を透過させる。ピンホールを透過した光束は理想波面の参照光を形成し、開口部を透過した光束は投影光学系の光学特性を含む被検光を形成し、それぞれ形成された参照光と被検光の干渉縞を検出することにより、投影光学系の光学特性を計測する（例えば、特許文献１参照）。また、線回折干渉計は、例えばスリット等を透過した光束を被検光学系としての投影光学系に入射させ、投影光学系の像面に配置されたスリット及び開口を透過させる。スリットを透過した光束は理想波面の参照光を形成し、開口部を透過した光束は投影光学系の光学特性を含む被検光を形成し、それぞれ形成された参照光と被検光の干渉縞を検出することにより、投影光学系の光学特性を計測する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３１１０８０号公報

しかしながら、従来の点回折干渉計や線回折干渉計は、その構成上、被検光学系（例えば、投影光学系）をより高精度に測定するのが困難であるし、装置のコスト増加や測定時間の長期化を招いていた。

この発明の目的は、簡易な構成かつ迅速に被検光学系の光学特性を高精度に計測することができる回折干渉計、回折干渉計測方法、該回折干渉計を備えた露光装置及び該露光装置を用いた電子デバイスの製造方法を提供することである。

この発明の回折干渉計は、被検光学系（５）の光学特性を計測する回折干渉計において、前記被検光学系（５）の像面又はその近傍に配置され、第１方向（Ａ）に長手方向を有する第１スリット（６ａ）、前記第１方向（Ａ）と交差する第２方向（Ｂ）に長手方向を有する第２スリット（６ｂ）及び少なくとも１つの開口部（６ｃ）が形成されている第１のマスク（６）と、前記被検光学系（５）の物体面と前記被検光学系（５）との間、又は前記被検光学系（５）と前記第１のマスクとの間に配置され、前記第１方向（Ａ）及び前記第２方向（Ｂ）のうち、少なくとも１方向へ光束を回折させる回折部材（４）と、前記第１スリット（６ａ）及び前記第２スリット（６ｂ）の少なくとも一方を透過した前記光束と、前記開口部（６ｃ）を透過した前記光束との干渉縞を検出する検出部（７）とを備えることを特徴とする。

また、この発明の回折干渉計測方法は、被検光学系（５）の光学特性を計測する回折干渉計測方法において、前記被検光学系（５）の像面又はその近傍に、第１方向（Ａ）に長手方向を有する第１スリット（６ａ）、前記第１方向（Ａ）と交差する第２方向（Ｂ）に長手方向を有する第２スリット（６ｂ）及び少なくとも１つの開口部（６ｃ）が形成されている第１のマスク（６）を配置する第１のマスク配置工程（Ｓ１０）と、前記被検光学系（５）よりも上流側で前記第１のマスク（６）と光学的に共役な位置に、理想波面を形成させるためのピンホール（３ａ）又はスリットを有する第２のマスク（３）を配置する第２のマスク配置工程（Ｓ１１）と、前記第１のマスク（６）と前記被検光学系（５）との間、または前記被検光学系（５）と前記第２のマスク（３）との間の光路中に、前記第１方向（Ａ）及び前記第２方向（Ｂ）のうち、少なくとも１方向へ光束を回折させる回折部材（４）を配置する回折部材配置工程（Ｓ１２）と、前記第１スリット（６ａ）及び前記第２スリット（６ｂ）の少なくとも一方を透過した前記光束と、前記開口部（６ｃ）を透過した前記光束との干渉縞を検出する検出工程（Ｓ１３）、前記検出工程における検出結果に基づいて前記被検光学系の光学特性を計測する計測工程（Ｓ１４）とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、投影光学系（ＰＬ）を介してパターンを感光性基板（Ｗ）上に露光する露光装置において、前記投影光学系（ＰＬ）の光学特性を計測するためのこの発明の回折干渉計を備えることを特徴とする。

また、この発明の電子デバイスの製造方法は、この発明の露光装置を用いてパターンを感光性基板（Ｗ）上に露光する露光工程（Ｓ３０３）と、前記露光工程（Ｓ３０３）により露光された前記感光性基板（Ｗ）を現像する現像工程（Ｓ３０４）とを含むことを特徴とする。

この発明の回折干渉計及び回折干渉計測方法によれば、簡易な構成かつ迅速に被検光学系の光学特性を高精度に計測することができる。

また、この発明の露光装置によれば、投影光学系の光学特性を計測するためのこの発明の回折干渉計を備えているため、良好な光学特性を有する投影光学系を介してパターンを感光性基板上に迅速かつ高精度に露光することができる。

また、この発明の電子デバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いて露光を行うため、良好な光学特性を有する投影光学系を介してパターンを感光性基板上に迅速かつ高精度に露光することができ、良好な電子デバイスを製造することができる。

以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる回折干渉計について説明する。図１は、この実施の形態にかかる回折干渉計の概略構成を示す図である。

図１に示すように、光源１から射出した光束は、リレー光学系２により集光し、第１計測用マスク（第２のマスク）３に入射する。第１計測用マスク３は、後述する被検光学系５の上流側で、後述する第２計測用マスク６と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。即ち、第１計測用マスク３は、リレー光学系２の集光位置、即ち、被検光学系５の物体面またはその近傍に配置されている。図２は、第１計測用マスク３の構成を示す図である。図２に示すように、第１計測用マスク３にはピンホール３ａが形成されており、リレー光学系２により集光した光束はピンホール３ａを通過することにより理想球面波（理想波面）を形成する。

ピンホール３を通過した光束は、被検光学系５の物体面と被検光学系５との間の光路中に配置されている回折部材４に入射する。図３は、回折部材４の構成を示す図である。図３に示すように、回折部材４は、被検光学系５の光軸方向に垂直な面内における所定方向Ａ（以下、第１方向Ａという。）及び第１方向Ａと交差（直交）する方向Ｂ（以下、第２方向Ｂという。）へ光束を回折させる機能を有する。回折部材４から射出し、第１方向Ａ及び第２方向Ｂへ回折された光束は、被検光学系５に入射する。被検光学系５は、例えば半導体素子または液晶表示素子等の電子デバイスを製造するための露光装置に搭載され、物体面に配置されるマスクのパターンの像を像面に形成する投影光学系等である。

なお、本実施形態にかかる回折部材４は、図３のような回折部材４以外に、第１方向Ａへ光束を回折させる機能を有する回折部材と、第２方向Ｂへ光束を回折させる機能を有する回折部材とを、測定に応じて互いに挿脱（又は回転）交換ができるように構成した回折機構を用いてもよい。

被検光学系５から射出した光束は、第２計測用マスク（第１のマスク）６に入射する。第２計測用マスク６は、被検光学系５の像面またはその近傍に配置されている。図４は、第２計測用マスク６の構成を示す図である。図４に示すように、第２計測用マスク６には、第１方向Ａに長手方向を有する第１スリット６ａ、第１方向Ａに交差（直交）する第２方向Ｂに長手方向を有する第２スリット６ｂ及び四角形状（例えば、正方形状）を有する開口部６ｃが形成されている。第１スリット６ａ及び第２スリット６ｂは、開口部６ｃの周辺部にそれぞれ開口部６ｃの辺に沿って形成されている。また、第１スリット６ａ及び第２スリット６ｂのそれぞれの短手方向のスリット幅は、理想波面の参照光を形成するために回折限界（λ／ＮＡ）より大きく回折限界に近い幅にするとよい。ここで、λは波長、ＮＡは被検光学系の像側開口数をいう。

回折部材４を介することにより第１方向Ａに回折した光束のうちの所定次数の光（この実施の形態においては、０次光とする。）は第２スリット６ｂを透過し、第２スリット６ｂを透過した０次光は第２方向Ｂを軸とする理想円柱波（理想波面）または理想楕円波（理想波面）の参照光を形成する。さらに、回折部材４を介することにより第１方向Ａに回折した光束のうち、第２スリット６ｂを透過した所定次数の光と異なる次数の光（この実施の形態においては、１次光とする。）は、開口部６ｃを透過する。また、回折部材４を介することにより第２方向Ｂに回折した光束のうちの所定次数の光（この実施の形態においては、０次光とする。）は第１スリット６ａを透過し、第１スリット６ａを透過した０次光は第１方向Ａを軸とする理想円柱波（理想波面）または理想楕円波（理想波面）の参照光を形成する。さらに、回折部材４を介することにより第２方向Ｂに回折した光束のうち、第１スリット６ａを透過した所定次数の光と異なる次数の光（この実施の形態においては、１次光とする。）は、開口部６ｃを透過する。

第２計測用マスク６を透過した光束は、ＣＣＤ撮像装置７に入射する。ＣＣＤ撮像装置（検出部）７は、第１スリット６ａ、第２スリット６ｂを透過した０次光と開口部６ｃを透過した１次光との干渉縞、即ち、３光束の干渉縞を検出する。そしてこの３光束の干渉縞を解析することにより、第１方向Ａに関する被検光学系５の光学特性及び第２方向Ｂに関する被検光学系５の光学特性を計測することができる。なお被検光学系５の光学特性の具体的な計測方法については後述する。

なお、図４における第２計測用マスク６の第１スリット６ａ及び第２スリット６ｂ、開口部６ｃの配置は、例えば開口部６ｃの位置が決まると、第１スリット６ａ及び第２スリット６ｂの位置も決定される。さらに、図４における第２計測用マスク６の第１スリット６ａと開口部６ｃとの間隔は、例えば、回折部材３４で第２方向Ｂに回折した光束のうち、０次光が第１スリット６ａ、１次光が開口部６ｃに結像するように設定された回折部材３４のピッチにより決定される。同様に、図４における第２計測用マスク６の第２スリット６ｂと開口部６ｃとの間隔は、例えば、回折部材３４で第１方向Ａに回折した光束のうち、０次光が第２スリット６ｂ、１次光が開口部６ｃに結像するように設定された回折部材３４のピッチにより決定される。

この第１の実施の形態にかかる回折干渉計によれば、第１方向Ａ及び第２方向Ｂへ光束を回折させる回折部材４と、第１スリット６ａ、第２スリット６ｂ及び開口部６ｃが形成されている第２計測用マスク６を備えているため、第１スリット６ａ、第２スリット６ｂ及び開口部６ｃを通過した光束による干渉縞をＣＣＤ撮像装置７により検出することができ、検出結果から第１方向Ａ及び第２方向Ｂに関する被検光学系５の光学特性を迅速かつ高精度に計測することができる。

ところで、点回折干渉計においては、被検光に対する参照光として理想波面を形成するために投影光学系に入射する前及び投影光学系から射出した後に光束がピンホールを透過する構成を採用しているため、光束の光量が大きく減少する。従って、少ない光量の被検光及び参照光により形成された干渉縞を検出するのは困難な場合がある。また、線回折干渉計においては、参照光を形成するために投影光学系に入射する前及び投影光学系から射出した後に光束がスリットを透過する構成を採用していることから、点回折干渉計と比較して光束の光量を増大させることができるが、スリットの短手方向に関する投影光学系の光学特性しか計測することができない。したがって、例えば、スリットが形成されているマスクを投影光学系の光軸回りに９０度回転させ、またはスリットの方向を９０度回転させたマスクに交換し、干渉縞を検出することにより、互いに直交する２方向に関する投影光学系の光学特性を計測している。

しかしながら、本実施形態にかかる回折干渉計によれば、従来の線回折干渉計のように、例えば、１つのスリットが形成された計測用マスクにより最初の干渉縞検出を行い、次に計測用マスクを９０度回転させてから（または、直交するスリットが形成された別の計測用マスクに交換してから）２回目の干渉縞検出を行う必要がない。特に、たとえば計測用マスクの回転移動や交換により被検光学系の光軸方向における位置ずれが生じた場合、最初の計測と２回目の計測とで被検光学系の光軸方向における像の位置がずれることになる。これは被検光学系の非点収差の計測誤差となるため、被検光学系の光学特性を正確に計測することができない。従って、この第１の実施の形態にかかる回折干渉計によれば、第２計測用マスク６を回転移動または交換する必要がないため、簡易な構成で被検光学系５の光学特性、特に非点収差を迅速かつ高精度に計測することができる。

次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる回折干渉計測方法について説明する。この第２の実施の形態においては、第１の実施の形態にかかる回折干渉計を用いた回折干渉計測方法について説明する。したがって、第２の実施の形態にかかる回折干渉計測方法においては、第１の実施の形態にかかる回折干渉計の構成の符号を用いて説明を行う。図５は、第２の実施の形態にかかる回折干渉計測方法について説明するためのフローチャートである。

まず、被検光学系５の像面またはその近傍に、第２計測用マスク６を配置する（ステップＳ１０、第１のマスク配置工程）。次に、被検光学系５よりも上流側で、第２計測用マスク６が配置された位置と光学的に共役な位置またはその近傍に、第１計測用マスク３を配置する（ステップＳ１１、第２のマスク配置工程）。次に、第１計測用マスク３と被検光学系５との間の光路中に、回折部材４を配置する（ステップＳ１２、回折部材配置工程）。

次に、ＣＣＤ撮像装置７により、第１スリット６ａ、第２スリット６ｂを透過した０次光（参照光）と開口部６ｃを透過した１次光（被検光）との干渉により形成される干渉縞、即ち３光束の干渉により形成される干渉縞を検出する（ステップＳ１３、検出工程）。

次に、ステップＳ１３において検出された干渉縞から被検光学系５の光学特性を計測する（ステップＳ１４）。ここで、ステップＳ１３において検出された干渉縞から、被検光学系５の第１方向Ａ及び第２方向Ｂに関する光学特性を計測するために、ＣＣＤ撮像装置７による検出結果をフーリエ変換する。図６は、ＣＣＤ撮像装置７による検出結果をフーリエ変換した場合におけるフーリエ面上のスポットを示すグラフである。図６のグラフに示すスポット１０には０次（又は０次成分）に関する被検光学系５の光学特性の情報、スポット１１には第２方向Ｂに関する被検光学系５の光学特性の情報（例えば、第２方向Ｂに関する被検光の位相）、スポット１２には第１方向Ａに関する被検光学系５の光学特性の情報（例えば、第１方向Ａに関する被検光の位相）が含まれている。なお、スポット１０とスポット１１との間隔は第１スリット６ａと開口部６ｃとの間隔に比例し、スポット１０とスポット１２との間隔は第２スリット６ｂと開口部６ｃとの間隔に比例する。

図６のグラフに示すスポット１１を切り出し（抽出し）、逆フーリエ変換することにより第２方向Ｂに関する被検光学系５の光学特性を計測することができる。同様に、図６のグラフに示すスポット１２を切り出し、逆フーリエ変換することにより第１方向Ａに関する被検光学系５の光学特性を計測することができる。

この第２の実施の形態にかかる回折干渉計測方法によれば、３光束の干渉による干渉縞をＣＣＤ撮像装置７により検出し、検出結果をフーリエ変換することにより第１方向Ａ及び第２方向Ｂに関する被検光学系５の光学特性を迅速かつ高精度に計測することができる。また、例えば、従来の線回折干渉計のように、１つのスリットが形成された計測用マスクにより最初の干渉縞検出を行い、次に計測用マスクを９０度回転させてから（または、直交するスリットが形成された別の計測用マスクに交換してから）２回目の干渉縞検出を行う必要がない。従って、この第２の実施の形態にかかる回折干渉計測方法によれば、第２計測用マスク６を回転移動または交換する必要がないため、被検光学系５の光学特性、特に非点収差を迅速かつ高精度に計測することができる。

次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態にかかる回折干渉計について説明する。図７は、第３の実施の形態にかかる回折干渉計の構成を示す図である。なお、第３の実施の形態にかかる回折干渉計の説明においては、第１の実施の形態にかかる回折干渉計の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。また、第３の実施の形態にかかる回折干渉計の説明においては、第１の実施の形態にかかる回折干渉計の構成と同一の構成には第１及び第２の実施の形態で用いたものと同一の符号を用いて説明を行う。

図７に示すように、この回折干渉計は、第２計測用マスク６の入射面近傍であって、被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に挿脱可能な第１遮光板２０ａ及び第２遮光板２０ｂを備えている。図８は第１遮光板２０ａの構成を説明するための図、図９は第２遮光板２０ｂの構成を説明するための図である。第１遮光板２０ａは、図８に示すように、被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に挿入されたとき、第１スリット６ａに入射する光束を遮光する。第２遮光板２０ｂは、図９に示すように、被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に挿入されたとき、第２スリット６ｂに入射する光束を遮光する。

第１遮光板２０ａが被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に挿入され、第２遮光板２０ｂが被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中から退避されているとき、ＣＣＤ撮像装置７は、第２スリット６ｂを透過した０次光と開口部６ｃを透過した１次光との干渉縞（第１干渉縞）を検出する。一方、第１遮光板２０ａが被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中から退避され、第２遮光板２０ｂが被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に挿入されているとき、ＣＣＤ撮像装置７は、第１スリット６ａを透過した０次光と開口部６ｃを透過した１次光との干渉縞（第２干渉縞）を検出する。

この第３の実施の形態にかかる回折干渉計によれば、第１スリット６ａに入射する光束を遮光する第１遮光板２０ａ及び第２スリット６ｂに入射する光束を遮光する第２遮光板２０ｂを備えているため、第２計測用マスク６の回転移動や交換を行うことなく、第１干渉縞及び第２干渉縞をＣＣＤ撮像装置７により検出することができ、検出結果から第１方向Ａ及び第２方向Ｂに関する被検光学系５の光学特性を計測することができる。したがって、第２計測用マスクの配置位置のずれによる被検光学系５の光学特性の計測誤差が生じることがなく、被検光学系５の光学特性を迅速かつ高精度に計測することができる。

次に、図面を参照して、この発明の第４の実施の形態にかかる回折干渉計測方法について説明する。この第４の実施の形態においては、第３の実施の形態にかかる回折干渉計を用いた回折干渉計測方法について説明する。したがって、第４の実施の形態にかかる回折干渉計測方法においては、第３の実施の形態にかかる回折干渉計の構成の符号を用いて説明を行う。図１０は、第４の実施の形態にかかる回折干渉計測方法について説明するためのフローチャートである。

なお、図１０に示すステップＳ２０〜ステップＳ２２までの動作は、第２の実施の形態にかかる回折干渉計測方法の図５に示すステップＳ１０〜ステップＳ１２までの動作と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０〜ステップＳ２２までの動作を終えた後、第２遮光板２０ｂを被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に挿入する（ステップＳ２３、遮光板配置工程）。次に、ＣＣＤ撮像装置７により、第１スリット６ａを透過した０次光と開口部６ｃを透過した１次光との干渉により形成される第１干渉縞を検出する（ステップＳ２４、検出工程）。ステップＳ２４において検出した第１干渉縞から第１スリット６ａの短手方向（第２方向Ｂ）に関する被検光学系５の光学特性を計測する（ステップＳ２５）。

次に、第２遮光板２０ｂを被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中から退避させ（ステップＳ２６）、第１遮光板２０ａを被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に挿入する（ステップＳ２７、遮光板配置工程）。次に、ＣＣＤ撮像装置７により、第２スリット６ｂを透過した０次光と開口部６ｃを透過した１次光との干渉により形成される第２干渉縞を検出する（ステップＳ２８、検出工程）。ステップＳ２８において検出した第２干渉縞から第２スリット６ｂの短手方向（第１方向Ａ）に関する被検光学系５の光学特性を計測する（ステップＳ２９）。

この第４の実施の形態にかかる回折干渉計測方法によれば、第１スリット６ａに入射する光束を遮光する第１遮光板２０ａ及び第２スリット６ｂに入射する光束を遮光する第２遮光板２０ｂを用いて第１スリット６ａまたは第２スリット６ｃに入射する光束を遮光するため、第２計測用マスク６の回転移動や交換を行うことなく、第１干渉縞及び第２干渉縞をＣＣＤ撮像装置７により検出することができ、検出結果から第１方向Ａ及び第２方向Ｂに関する被検光学系５の光学特性を計測することができる。したがって、第２計測用マスクの配置位置のずれによる被検光学系５の光学特性の計測誤差を低減でき、被検光学系５の光学特性を迅速かつ高精度に計測することができる。

なお、上述の第１〜第４の実施の形態においては、ピンホール３ａが形成されている第１計測用マスク３を用いているが、例えば、図１１に示すような第１方向Ａ及び第２方向Ｂに長手方向を有する２つのスリット２５ａ及び２５ｂが形成されている第１計測用マスク２５を用いてもよい。スリット２５ａ及び２５ｂは互いに重なる部分を有し、スリット２５ａ及び２５ｂのスリットの幅は理想波面の参照光を形成するために回折限界（λ／ＮＡ）より大きく回折限界に近い幅である。この場合には、ピンホール３ａと同様にスリット２５ａ及び２５ｂを透過することにより理想波面の参照光を形成することができ、かつピンホール３ａを透過する光の光量と比較して多くの光量を確保することができることができるため、干渉縞をより容易に検出することができる。

また、上述の第１〜第４の実施の形態においては、第１計測用マスク３と被検光学系５との間の光路中に回折部材４を配置しているが、被検光学系５と第２計測用マスク６との間の光路中に回折部材４を配置するようにしてもよい。

また、上述の第１〜第４の実施の形態においては、図４に示す第２計測用マスク６を用いているが、これに限らず２つの開口部が形成され、かつ２つの開口部の周辺部に第１スリット及び第２スリットが形成されている第２計測用マスクを用いることができる。例えば、図１２に示すような２つの開口部２７ｃ及び２７ｄが形成され、かつ２つの開口部の周辺部に互いに重なる部分を有する第１スリット２７ａ及び第２スリット２７ｂが形成されている第１計測用マスク２７を用いてもよい。また、図１２に示すように、第１スリット２７ａと第２スリット２７ｂとは、互いに略直交又は交差し、十字型のスリットを形成している。なお、第３の実施の形態にかかる回折干渉計においては、図８に示す第１遮光板２０ａの代わりに図１３に示す第１遮光板２８ａを用いる。第１遮光板２８ａは、第２スリット２７ｂに入射する光束を通過させるためのスリット２９ａを有しており、第１スリット２７ａ及び開口部２７ｄを遮光する。また、図９に示す第２遮光板２０ｂの代わりに図１４に示す第２遮光板２８ｂを用いる。第２遮光板２８ｂは、第１スリット２７ａに入射する光束を通過させるためのスリット２９ｂを有しており、第２スリット２７ｂ及び開口部２７ｃを遮光する。

なお、図１２における第２計測用マスク６の第１スリット２７ａ及び第２スリット２７ｂ、開口部２７ｃ及び２７ｄの配置は、例えば第１スリット２７ａ及び第２スリット２７ｂの位置が決まると、開口部２７ｃ及び２７ｄの位置も決定される。さらに、図１２における第２計測用マスク６の第１スリット２７ａと開口部２７ｄとの間隔は、例えば、回折部材３４で第２方向Ｂに回折した光束のうち、０次光が第１スリット２７ａ、１次光が開口部２７ｄに結像するように設定された回折部材３４のピッチにより決定される。同様に、図１２における第２計測用マスク６の第２スリット２７ｂと開口部２７ｃとの間隔は、例えば、回折部材３４で第１方向Ａに回折した光束のうち、０次光が第２スリット２７ｂ、１次光が開口部２７ｃに結像するように設定された回折部材３４のピッチにより決定される。

次に、図面を参照して、この発明の第５の実施の形態にかかる露光装置（例えば、ＥＵＶ露光装置）について説明する。図１５は、この第５の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置の概略構成を示す図である。このＥＵＶ露光装置は、露光光として約５〜５０ｎｍ（この実施の形態においては約１３．５ｎｍ）の波長のＥＵＶ（extreme ultra violet、極端紫外）光を用いて、投影光学系ＰＬに対して反射型レチクルＲ（反射型マスク）及びウエハＷを相対的に移動させつつ反射型レチクルＲのパターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのウエハ（感光性基板）Ｗ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。

図１５に示すように、ＥＵＶ露光装置は、ＥＵＶ光を射出するプラズマ光源を含み、複数の反射光学部材により構成される照明光学系ＩＬ１を備えている。照明光学系ＩＬ１から射出したＥＵＶ光は、折返しミラー３０により反射され、後述する投影光学系ＰＬの物点の位置に配置される反射型レチクルＲに入射する。反射型レチクルＲには、ウエハＷに転写露光するためのパターンが形成されている。反射型レチクルＲはレチクルステージＲＳＴにより保持されており、レチクルステージＲＳＴは反射型レチクルＲ面に対して水平方向（走査方向）及び垂直方向（フォーカス方向）に移動可能に構成されている。反射型レチクルＲに形成されているパターンにより反射されたＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、複数の反射光学部材により構成され、反射型レチクルＲに形成されているパターンを所定の倍率（縮小倍率、等倍率、または拡大倍率）で、ウエハＷ上に結像する。即ち、投影光学系ＰＬを介したＥＵＶ光は、反射型レチクルＲに形成されているパターンの像をウエハＷ上に形成する。

ウエハＷは、投影光学系ＰＬの像面内においてウエハステージＷＳＴに載置されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷに対して水平方向及び垂直方向（フォーカス方向）に移動可能に構成されている。ウエハステージＷＳＴにはウエハＷを吸引保持するウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハステージＷＳＴをウエハＷ面内において二次元的に駆動制御しながら、ウエハＷの各露光領域に反射型レチクルＲのパターンを逐次露光する。

また、このＥＵＶ露光装置は、投影光学系ＰＬの光学特性を計測するための第１の実施の形態にかかる回折干渉計と同様の構成を有する回折干渉計を備えている。回折干渉計は、第１の実施の形態にかかる光源１及びリレー光学系２と同様の構成を有する計測用照明光学系ＩＬ２を備えている。なお、計測用照明光学系ＩＬ２の光源１は、ＥＵＶ光を供給できる光源でもよいし、２４８ｎｍの波長の光を供給できるＫｒＦエキシマレーザー光源や１９３ｎｍの波長の光を供給できるＡｒＦエキシマレーザー光源でもよいし、その他の波長帯域（例えば、可視光）の光を供給できる光源であってもよい。例えば計測用照明光学系ＩＬ２から射出したＥＵＶ光は、第１の実施の形態にかかる第１計測用マスク３と同様の構成を有する第１計測用マスク３２に形成されているピンホールを透過する。第１計測用マスク３２は、予めレチクルステージＲＳＴに保持され、投影光学系ＰＬの物体面またはその近傍に配置される。

第１計測用マスク３２に形成されているピンホールを透過したＥＵＶ光は、第１の実施の形態にかかる回折部材４と同様の構成を有する回折部材３４（例えば、回折格子）に入射する。回折部材３４は、移動可能に構成されており、投影光学系ＰＬの光学特性計測時には投影光学系ＰＬの物体面と投影光学系ＰＬとの間の光路中に配置され、露光時には投影光学系ＰＬの物体面と投影光学系ＰＬとの間の光路中から退避される。回折部材３４を介したＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬを介して、第１の実施の形態にかかる第２計測用マスク６と同様の構成を有する第２計測用マスク３６に入射する。第２計測用マスク３６はウエハステージＷＳＴ上に載置されており、第２計測用マスク３６の上面はウエハＷ面と略同一の高さに設定されている。第２計測用マスク３６は、投影光学系ＰＬの光学特性計測時には、ウエハステージＷＳＴをウエハＷ面に対して水平方向に移動させることにより投影光学系ＰＬの像面に配置される。

第２計測用マスク３６に形成されている第１スリット、第２スリット及び開口部を透過したＥＵＶ光は、第１の実施の形態にかかるＣＣＤ撮像装置７と同様の構成を有するＣＣＤ撮像装置３８に入射する。ＣＣＤ撮像装置３８は、第１スリット、第２スリット及び開口部を透過したＥＵＶ光の干渉縞を検出する。ＣＣＤ撮像装置３８による検出結果は図示しない制御装置に出力され、制御装置はＣＣＤ撮像装置３８により同時に検出された検出結果から第１の実施の形態の回折干渉計と同様にして投影光学系ＰＬの光学特性を計測する。

この第５の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置によれば、投影光学系ＰＬの光学特性を計測するためのこの発明の回折干渉計を備えているため、簡易な構成で投影光学系ＰＬの光学特性を迅速かつ高精度に計測することができる。したがって、良好な光学特性を有する投影光学系ＰＬにより反射型レチクルＲに形成されているパターンをウエハＷ上に高精度に露光することができる。

なお、第５の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置においては、第１の実施の形態にかかる回折干渉計と同様の構成を有する回折干渉計を備えているが、第３の実施の形態にかかる回折干渉計と同様の構成を有する回折干渉計を備えるようにしてもよい。即ち、投影光学系ＰＬと第２計測用マスク３６との間の光路中であって、第２計測用マスク３６の近傍に第３の実施の形態にかかる遮光板２０ａ，２０ｂと同様の構成を有する遮光板を備えるようにしてもよい。この際、遮光板は、投影光学系ＰＬと第２計測用マスク３６との間の光路中に挿脱可能に構成し、投影光学系ＰＬの光学特性計測時にのみ投影光学系ＰＬと第２計測用マスク３６との間の光路中に挿入する。

また、第５の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置においては、第１の実施の形態にかかる第１計測用マスク３と同様の構成を有する第１計測用マスク３２を備えているが、反射型ピンホールを有する第１計測用マスクを備えるようにしてもよい。
なお、本実施の形態にかかる露光装置においては、上述のＥＵＶ露光装置のような反射光学系を用いる露光装置に限定されず、屈折光学系を用いる露光装置であってもよい。

また、上述の各実施の形態においては、被検光学系として投影光学系を例に挙げて説明したが、すべての光学系に本発明の回折干渉計及び回折干渉計測方法を適用することができる。

上述の実施の形態にかかる露光装置では、投影光学系を用いてマスクにより形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハ）に露光する（露光工程）ことにより、電子デバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、電子デバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１６のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１６のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置を用いて、マスクにより形成されたパターンの像が、回折干渉計により計測され、調整された光学特性を有する投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスクにより形成されたパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイスの製造方法によれば、回折干渉計により高精度に計測し、計測結果から良好に調整された光学特性を有する投影光学系を用いて露光を行っているため、高精度な露光を行うことができ、良好な半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、この実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、電子デバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１７において、パターン形成工程４０１では、この実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンをプレートに転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、プレート上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光されたプレートは、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、プレート上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有するプレート、およびカラーフィルタ形成工程４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有するプレートとカラーフィルタ形成工程４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。

その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、回折干渉計により迅速かつ高精度に計測し、計測結果から良好に調整された光学特性を有する投影光学系を用いて露光を行っているため、高精度な露光を行うことができ、良好な液晶表示素子を得ることができる。

第１の実施の形態にかかる回折干渉計の構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる第１計測用マスクの構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる回折部材の構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる第２計測用マスクの構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかる回折干渉計測方法について説明するためのフローチャートである。 第１干渉縞及び第２干渉縞をフーリエ変換した場合におけるフーリエ面上のスポットを示すグラフである。 第３の実施の形態にかかる回折干渉計の構成を示す図である。 第３の実施の形態にかかる第１遮光板の構成を説明するための図である。 第３の実施の形態にかかる第２遮光板の構成を説明するための図である。 第４の実施の形態にかかる回折干渉計測方法について説明するためのフローチャートである。 実施の形態にかかる他の第１計測用マスクの構成を示す図である。 実施の形態にかかる他の第２計測用マスクの構成を示す図である。 実施の形態にかかる他の第１遮光板の構成を説明するための図である。 実施の形態にかかる他の第２遮光板の構成を説明するための図である。 第５の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置の構成を示す図である。 実施の形態にかかる電子デバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態にかかる電子デバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１…光源、２…リレー光学系、３，３２…第１計測用マスク、４，３４…回折部材、５…被検光学系、６，３６…第２計測用マスク、７，３８…ＣＣＤ撮像装置、２０ａ…第１遮光板、２０ｂ…第２遮光板、ＩＬ１…照明光学系、ＩＬ２…計測用照明光学系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＨ…ウエハホルダ。

Claims (17)

1. 被検光学系の光学特性を計測する回折干渉計において、
   前記被検光学系の像面又はその近傍に配置され、第１方向に長手方向を有する第１スリット、前記第１方向と交差する第２方向に長手方向を有する第２スリット及び少なくとも１つの開口部が形成されている第１のマスクと、
   前記被検光学系の物体面と前記被検光学系との間、又は前記被検光学系と前記第１のマスクとの間に配置され、前記第１方向及び前記第２方向のうち、少なくとも１方向へ光束を回折させる回折部材と、
   前記第１スリット及び前記第２スリットの少なくとも一方を透過した前記光束と、前記開口部を透過した前記光束との干渉縞を検出する検出部と、
   を備えることを特徴とする回折干渉計。
2. 前記第１スリット及び前記第２スリットは、前記開口部の周辺部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の回折干渉計。
3. 前記第１スリット及び前記第２スリットは、互いに重なる部分を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回折干渉計。
4. 前記第１のマスクは、前記第１スリット及び前記第２スリットの周辺部に、少なくとも２つの前記開口部を有していることを特徴とする請求項３記載の回折干渉計。
5. 前記第１スリットと前記第２スリットとは、互いに略直交し、十字型スリットを形成することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の回折干渉計。
6. 前記少なくとも１つの開口部は、前記回折部材によって前記第１方向及び前記第２方向に回折される被検光が前記被検光学系を介して結像される位置又はその近傍に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回折干渉計。
7. 前記被検光学系と前記第１のマスクとの間の光路中に、前記第１スリット又は前記第２スリットに入射する光束を遮光する遮光板を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の回折干渉計。
8. 前記被検光学系よりも上流側で前記第１のマスクと光学的に共役な位置に、理想波面を形成させるためのピンホール又はスリットを有する第２のマスクを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の回折干渉計。
9. 前記回折部材は、前記被検光学系の物体面と前記被検光学系との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の回折干渉計。
10. 被検光学系の光学特性を計測する回折干渉計測方法において、
    前記被検光学系の像面又はその近傍に、第１方向に長手方向を有する第１スリット、前記第１方向と交差する第２方向に長手方向を有する第２スリット及び少なくとも１つの開口部が形成されている第１のマスクを配置する第１のマスク配置工程と、
    前記被検光学系よりも上流側で前記第１のマスクと光学的に共役な位置に、理想波面を形成させるためのピンホール又はスリットを有する第２のマスクを配置する第２のマスク配置工程と、
    前記第１のマスクと前記被検光学系との間、または前記被検光学系と前記第２のマスクとの間の光路中に、前記第１方向及び前記第２方向のうち、少なくとも１方向へ光束を回折させる回折部材を配置する回折部材配置工程と、
    前記第１スリット及び前記第２スリットの少なくとも一方を透過した前記光束と、前記開口部を透過した前記光束との干渉縞を検出する検出工程と、
    前記検出工程における検出結果に基づいて前記被検光学系の光学特性を計測する計測工程と、
    を含むことを特徴とする回折干渉計測方法。
11. 前記第１スリット及び前記第２スリットは、前記開口部の周辺部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１０記載の回折干渉計測方法。
12. 前記第１スリット及び前記第２スリットは、互いに重なる部分を有していることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の回折干渉計測方法。
13. 前記第１のマスクは、前記第１スリット及び前記第２スリットの周辺部に、少なくとも２つの前記開口部を有していることを特徴とする請求項１２記載の回折干渉計測方法。
14. 前記第１スリットと前記第２スリットとは、互いに略直交し、十字型スリットを形成することを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の回折干渉計測方法。
15. 前記被検光学系と前記第１のマスクとの間の光路中に、前記第１スリット又は前記第２スリットに入射する光束を遮光する遮光板を配置する遮光板配置工程を更に含み、
    前記検出工程は、前記遮光板配置工程により遮光されていない前記第２スリット又は前記第１スリットを透過した前記光束と、前記開口部を透過した前記光束との干渉縞を検出することを特徴とする請求項１０乃至請求項１４の何れか一項に記載の回折干渉計測方法。
16. 投影光学系を介してパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
    前記投影光学系の光学特性を計測するための請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の回折干渉計を備えることを特徴とする露光装置。
17. 請求項１６記載の露光装置を用いてパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
    を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。

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