JP2012253163A - Wavefront aberration measuring device, wavefront aberration measuring method, exposure device, exposure method, and manufacturing method of device - Google Patents

Wavefront aberration measuring device, wavefront aberration measuring method, exposure device, exposure method, and manufacturing method of device Download PDF

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尚憲 北
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a wavefront aberration measuring device which allows for high-precision measurement of the wavefront aberration of a tested optical system by suppressing the impact of interference pattern due to noise light.SOLUTION: The wavefront aberration measuring device which measures the wavefront aberration of a tested optical system comprises a first diffraction member having a first diffraction grating pattern and disposed on the object surface of the tested optical system, a second diffraction member having a second diffraction grating pattern and disposed on the object surface of the tested optical system, and a measurement part which measures the wavefront aberration of a tested optical system based on the light passed through the first diffraction grating pattern, the tested optical system, and the second diffraction grating pattern. When the magnification of the tested optical system is β, the pattern period of the first diffraction grating pattern is equal to 3β times that of the second diffraction grating pattern.

Description

本発明は、波面収差計測装置、波面収差計測方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a wavefront aberration measuring apparatus, a wavefront aberration measuring method, an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method.

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク(またはレチクル)のパターンを、投影光学系を介して感光性基板(フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等)上に投影露光する露光装置が使用される。露光装置では、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像力(解像度)が益々高まっている。すなわち、パターンの微細化に伴って、投影光学系の収差を高精度に計測し、残存収差ができるだけ小さくなるように投影光学系を調整することが求められる。   In a photolithography process for manufacturing a semiconductor element or the like, exposure is performed by projecting and exposing a mask (or reticle) pattern onto a photosensitive substrate (a wafer coated with a photoresist, a glass plate, or the like) via a projection optical system. The device is used. In the exposure apparatus, as the degree of integration of semiconductor elements and the like is improved, the resolving power (resolution) required for the projection optical system is increasing. That is, as the pattern becomes finer, it is required to measure the aberration of the projection optical system with high accuracy and adjust the projection optical system so that the residual aberration is as small as possible.

従来、シアリング干渉計方式の波面収差計測装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このタイプの波面収差計測装置では、被検光学系としての投影光学系の物体面および像面に回折格子を配置し、物体側の回折格子、投影光学系、および像側の回折格子を経て形成される干渉縞に基づいて、投影光学系の波面収差を計測する。   Conventionally, a shearing interferometer type wavefront aberration measuring apparatus is known (for example, see Patent Document 1). In this type of wavefront aberration measuring device, diffraction gratings are arranged on the object plane and image plane of the projection optical system as the test optical system, and formed through the object side diffraction grating, the projection optical system, and the image side diffraction grating. The wavefront aberration of the projection optical system is measured based on the interference fringes.

特表2003−524175号公報Special Table 2003-524175

従来のシアリング干渉計方式の波面収差計測装置では、被検光学系の倍率をβとした場合に、物体側回折格子のパターン周期P1を、像側回折格子のパターン周期P2の1/(2β)倍にすることにより、像側回折格子を経て干渉する回折光をコントロールしている。その結果、計測光による干渉縞に対してノイズ光による干渉縞の発生が比較的大きくなり、ひいては被検光学系の波面収差を高精度に計測することが困難である。   In a conventional shearing interferometer type wavefront aberration measuring apparatus, when the magnification of the optical system to be tested is β, the pattern period P1 of the object side diffraction grating is 1 / (2β) of the pattern period P2 of the image side diffraction grating. By doubling, the diffracted light that interferes through the image side diffraction grating is controlled. As a result, the generation of interference fringes due to noise light is relatively large with respect to the interference fringes due to measurement light, and as a result, it is difficult to measure the wavefront aberration of the optical system under test with high accuracy.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、ノイズ光による干渉縞の影響を抑えて被検光学系の波面収差を高精度に計測することのできる波面収差計測装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被検光学系の波面収差を高精度に計測する波面収差計測装置を用いて波面収差の調整された投影光学系を介して、パターンを感光性基板に正確に転写することのできる露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a wavefront aberration measuring apparatus capable of measuring the wavefront aberration of a test optical system with high accuracy while suppressing the influence of interference fringes caused by noise light. With the goal. In addition, the present invention accurately transfers a pattern to a photosensitive substrate through a projection optical system in which wavefront aberration is adjusted using a wavefront aberration measuring apparatus that measures wavefront aberration of a test optical system with high accuracy. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing the above.

前記課題を解決するために、第1形態では、被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測装置において、
第1回折格子パターンを有し、前記被検光学系の物体面に配置される第1回折部材と、
第2回折格子パターンを有し、前記被検光学系の像面に配置される第2回折部材と、
前記第1回折格子パターン、前記被検光学系、および前記第2回折格子パターンを経た光に基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測する計測部とを備え、
前記被検光学系の倍率をβとするとき、前記第1回折格子パターンのパターン周期が前記第2回折格子パターンのパターン周期の3β倍であることを特徴とする波面収差計測装置を提供する。
In order to solve the above problem, in the first embodiment, in the wavefront aberration measuring apparatus for measuring the wavefront aberration of the optical system to be tested,
A first diffraction member having a first diffraction grating pattern and disposed on an object plane of the optical system to be tested;
A second diffraction member having a second diffraction grating pattern and disposed on the image plane of the test optical system;
A measurement unit that measures the wavefront aberration of the test optical system based on the light that has passed through the first diffraction grating pattern, the test optical system, and the second diffraction grating pattern;
Provided is a wavefront aberration measuring apparatus characterized in that when the magnification of the test optical system is β, the pattern period of the first diffraction grating pattern is 3β times the pattern period of the second diffraction grating pattern.

第2形態では、被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測方法において、
前記被検光学系の物体面に第1回折格子パターンを配置することと、
前記被検光学系の倍率をβとするとき、前記第1回折格子パターンのパターン周期の1/(3β)倍のパターン周期を有する第2回折格子パターンを、前記被検光学系の像面に配置することと、
前記第1回折格子パターン、前記被検光学系、および前記第2回折格子パターンを経た光に基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測することとを含むことを特徴とする波面収差計測方法を提供する。
In the second embodiment, in the wavefront aberration measuring method for measuring the wavefront aberration of the test optical system,
Disposing a first diffraction grating pattern on an object plane of the test optical system;
When the magnification of the test optical system is β, a second diffraction grating pattern having a pattern period 1 / (3β) times the pattern period of the first diffraction grating pattern is formed on the image plane of the test optical system. Placing,
Measuring wavefront aberration of the test optical system based on the light having passed through the first diffraction grating pattern, the test optical system, and the second diffraction grating pattern. Provide a method.

第3形態では、第1形態の波面収差計測装置を備え、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
In the third embodiment, the wavefront aberration measuring device of the first embodiment is provided,
An exposure apparatus is provided that exposes a predetermined pattern placed on the object plane of the test optical system onto a photosensitive substrate placed on the image plane of the test optical system.

第4形態では、第2形態の波面収差計測方法により得られた波面収差情報を用いて前記被検光学系を調整し、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
In the fourth embodiment, the test optical system is adjusted using the wavefront aberration information obtained by the wavefront aberration measuring method of the second embodiment,
An exposure method is provided, wherein a predetermined pattern placed on the object plane of the test optical system is exposed to a photosensitive substrate placed on the image plane of the test optical system.

第5形態では、第3形態の露光装置または第4形態の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the fifth embodiment, using the exposure apparatus of the third embodiment or the exposure method of the fourth embodiment, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method is provided.

実施形態にかかる波面収差計測装置では、ノイズ光による干渉縞の影響を抑えて、被検光学系の波面収差を高精度に計測することができる。実施形態にかかる露光装置では、被検光学系の波面収差を高精度に計測する波面収差計測装置を用いて波面収差の調整された投影光学系を介して、パターンを感光性基板に正確に転写することができる。   In the wavefront aberration measuring apparatus according to the embodiment, it is possible to measure the wavefront aberration of the optical system to be measured with high accuracy while suppressing the influence of interference fringes caused by noise light. In the exposure apparatus according to the embodiment, the pattern is accurately transferred to the photosensitive substrate via the projection optical system in which the wavefront aberration is adjusted by using the wavefront aberration measuring apparatus that measures the wavefront aberration of the optical system to be measured with high accuracy. can do.

実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment. 実施形態の波面収差計測装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the composition of the wave aberration measuring device of an embodiment. 実施形態における物体側回折部材の回折格子パターンを部分的に示す図である。It is a figure which shows partially the diffraction grating pattern of the object side diffraction member in embodiment. 実施形態における像側回折部材の回折格子パターンを部分的に示す図である。It is a figure which shows partially the diffraction grating pattern of the image side diffraction member in embodiment. 第1変形例における物体側回折部材の回折格子パターンを部分的に示す図である。It is a figure which shows partially the diffraction grating pattern of the object side diffraction member in a 1st modification. 図5の回折格子パターンにおける単位パターンA1を示す図である。It is a figure which shows unit pattern A1 in the diffraction grating pattern of FIG. 図6の各パターンA1、C1およびS1における回折光の振幅を示す図である。It is a figure which shows the amplitude of the diffracted light in each pattern A1, C1, and S1 of FIG. 第2変形例における二次元構造の回折格子パターンを部分的に示す図である。It is a figure which shows partially the diffraction grating pattern of the two-dimensional structure in a 2nd modification. 第3変形例における物体側回折部材の回折格子パターンを部分的に示す図である。It is a figure which shows partially the diffraction grating pattern of the object side diffraction member in a 3rd modification. 図9の回折格子パターンにおける単位パターンA2を示す図である。It is a figure which shows unit pattern A2 in the diffraction grating pattern of FIG. 図9の各パターンA2、C2、S2およびF2における回折光の振幅を示す図である。It is a figure which shows the amplitude of the diffracted light in each pattern A2, C2, S2 and F2 of FIG. 第4変形例における物体側回折部材の回折格子パターンを構成する単位パターンA2’を示す図である。It is a figure which shows unit pattern A2 'which comprises the diffraction grating pattern of the object side diffraction member in a 4th modification. 第5変形例における物体側回折部材の回折格子パターンを構成する単位パターンA3を示す図である。It is a figure which shows unit pattern A3 which comprises the diffraction grating pattern of the object side diffraction member in a 5th modification. 図13の各パターンA3、C3、S3およびF3における回折光の振幅を示す図である。It is a figure which shows the amplitude of the diffracted light in each pattern A3, C3, S3, and F3 of FIG. 第6変形例における物体側回折部材の回折格子パターンを構成する単位パターンA4を示す図である。It is a figure which shows unit pattern A4 which comprises the diffraction grating pattern of the object side diffraction member in a 6th modification. 図15の各パターンA4、C4、S4およびF4における回折光の振幅を示す図である。It is a figure which shows the amplitude of the diffracted light in each pattern A4, C4, S4, and F4 of FIG. 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a semiconductor device. 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element.

以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1では、X軸およびY軸が感光性基板としてのウェハWの転写面(露光面)に対して平行な方向に設定され、Z軸がウェハWに対して直交する方向に設定されている。さらに具体的には、XY平面が水平面に平行に設定され、+Z軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the embodiment. In FIG. 1, the X axis and the Y axis are set in a direction parallel to a transfer surface (exposure surface) of a wafer W as a photosensitive substrate, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. . More specifically, the XY plane is set parallel to the horizontal plane, and the + Z axis is set upward along the vertical direction.

図1を参照すると、本実施形態の露光装置には、光源LSから露光光(照明光)ELが供給される。光源LSとして、例えば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源を用いることができる。本実施形態の露光装置は、オプティカル・インテグレータ(ホモジナイザー)、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系ILを備えている。光源LSから射出された紫外パルス光からなる露光光ELは、照明光学系ILを通過し、マスク(レチクル)Mを照明する。   Referring to FIG. 1, exposure light (illumination light) EL is supplied from a light source LS to the exposure apparatus of the present embodiment. As the light source LS, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm can be used. The exposure apparatus according to the present embodiment includes an illumination optical system IL including an optical integrator (homogenizer), a field stop, a condenser lens, and the like. The exposure light EL composed of ultraviolet pulse light emitted from the light source LS passes through the illumination optical system IL and illuminates the mask (reticle) M.

マスクMには転写すべきパターンが形成されており、X方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形形状のパターン領域が照明される。マスクMを通過した光は、投影光学系PLを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ(感光性基板)W上の露光領域(ショット領域)に所定の投影倍率でマスクパターンを形成する。すなわち、マスクM上での矩形形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上ではX方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形形状の露光領域(または静止露光領域)にパターン像が形成される。   A pattern to be transferred is formed on the mask M, and a rectangular pattern region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction is illuminated. The light that has passed through the mask M forms a mask pattern at a predetermined projection magnification on an exposure area (shot area) on a wafer (photosensitive substrate) W coated with a photoresist via the projection optical system PL. That is, a rectangular exposure region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination region on the mask M. A pattern image is formed in (or the static exposure region).

マスクMは、マスクステージMS上においてXY平面に平行に保持されている。マスクステージMSには、マスクMをX方向、Y方向および回転方向に移動させる機構が組み込まれている。マスクステージMSは、マスクレーザ干渉計(不図示)によってX方向、Y方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。ウェハWは、ウェハホルダ(不図示)を介してウェハステージWS上においてXY平面に平行に固定されている。   The mask M is held parallel to the XY plane on the mask stage MS. The mask stage MS incorporates a mechanism for moving the mask M in the X direction, the Y direction, and the rotation direction. The mask stage MS is controlled and measured in real time by the mask laser interferometer (not shown) in the X direction, the Y direction, and the rotational direction. The wafer W is fixed in parallel to the XY plane on the wafer stage WS via a wafer holder (not shown).

具体的に、ウェハステージWSは、ウェハWをZ方向に移動させるZステージ(不図示)と、Zステージを保持してXY平面に沿って移動するXYステージ(不図示)とを有する。Zステージは、ウェハWのフォーカス位置(Z方向の位置)および傾斜角を制御する。Zステージは、ウェハレーザ干渉計(不図示)によってX方向、Y方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。XYステージは、ウェハWのX方向、Y方向および回転方向を制御する。   Specifically, the wafer stage WS includes a Z stage (not shown) that moves the wafer W in the Z direction, and an XY stage (not shown) that holds the Z stage and moves along the XY plane. The Z stage controls the focus position (position in the Z direction) and tilt angle of the wafer W. In the Z stage, the positions in the X direction, the Y direction and the rotation direction are measured and controlled in real time by a wafer laser interferometer (not shown). The XY stage controls the X direction, Y direction, and rotation direction of the wafer W.

本実施形態の露光装置に設けられた主制御系CRは、マスクレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてマスクMのX方向、Y方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系CRは、マスクステージMSに組み込まれている機構に制御信号を送信し、マスクステージMSを移動させることによりマスクMの位置調整を行う。また、主制御系CRは、オートフォーカス方式およびオートレベリング方式によりウェハW上の表面を投影光学系PLの像面に合わせ込むため、ウェハWのフォーカス位置(Z方向の位置)および傾斜角の調整を行う。   The main control system CR provided in the exposure apparatus of the present embodiment adjusts the position of the mask M in the X direction, the Y direction, and the rotation direction based on the measurement values measured by the mask laser interferometer. That is, the main control system CR adjusts the position of the mask M by transmitting a control signal to a mechanism incorporated in the mask stage MS and moving the mask stage MS. Further, the main control system CR adjusts the focus position (position in the Z direction) and the tilt angle of the wafer W in order to align the surface on the wafer W with the image plane of the projection optical system PL by the auto focus method and the auto leveling method. I do.

即ち、主制御系CRは、駆動系DRに制御信号を送信し、駆動系DRによりZステージを駆動することによりウェハWのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。更に、主制御系CRは、ウェハレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系CRは、駆動系DRに制御信号を送信し、駆動系DRによりXYステージを駆動することによりウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位置調整を行う。   That is, the main control system CR transmits a control signal to the drive system DR, and adjusts the focus position and the tilt angle of the wafer W by driving the Z stage by the drive system DR. Further, the main control system CR adjusts the positions of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction based on the measurement values measured by the wafer laser interferometer. That is, the main control system CR transmits a control signal to the drive system DR and drives the XY stage by the drive system DR to adjust the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction.

露光時には、マスクMのパターン像が、ウェハW上の所定のショット領域内に一括的に投影露光される。その後、主制御系CRは、駆動系DRに制御信号を送信し、駆動系DRによりウェハステージWSのXYステージをXY平面に沿って駆動することによりウェハW上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。このように、ステップ・アンド・リピート方式により、マスクMのパターン像をウェハW上に一括露光する動作を繰り返す。   At the time of exposure, the pattern image of the mask M is collectively projected and exposed within a predetermined shot area on the wafer W. Thereafter, the main control system CR transmits a control signal to the drive system DR, and drives the XY stage of the wafer stage WS along the XY plane by the drive system DR, thereby bringing another shot area on the wafer W to the exposure position. Move step. In this way, the operation of batch exposing the pattern image of the mask M on the wafer W by the step-and-repeat method is repeated.

あるいは、主制御系CRは、マスクステージMSに組み込まれている機構に制御信号を送信すると共に、駆動系DRに制御信号を送信し、投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比でマスクステージMSおよびウェハステージWSのXYステージを駆動しつつ、マスクMのパターン像をウェハW上の所定のショット領域内に走査露光する。その後、主制御系CRは、駆動系DRに制御信号を送信し、駆動系DRによりウェハステージWSのXYステージをXY平面に沿って駆動することによりウェハW上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。   Alternatively, the main control system CR transmits a control signal to a mechanism incorporated in the mask stage MS and transmits a control signal to the drive system DR, and the mask stage at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL. The pattern image of the mask M is scanned and exposed in a predetermined shot area on the wafer W while driving the XY stage of the MS and the wafer stage WS. Thereafter, the main control system CR transmits a control signal to the drive system DR, and drives the XY stage of the wafer stage WS along the XY plane by the drive system DR, thereby bringing another shot area on the wafer W to the exposure position. Move step.

このように、ステップ・アンド・スキャン方式によりマスクMのパターン像をウェハW上に走査露光する動作を繰り返す。すなわち、駆動系DRおよびウェハレーザ干渉計などを用いてマスクMおよびウェハWの位置制御を行いながら、矩形状の静止露光領域および照明領域の短辺方向すなわちY方向に沿ってマスクステージMSとウェハステージWSとを、ひいてはマスクMとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有する領域に対してマスクパターンが走査露光される。   Thus, the operation of scanning and exposing the pattern image of the mask M on the wafer W by the step-and-scan method is repeated. That is, while controlling the positions of the mask M and the wafer W using the drive system DR and the wafer laser interferometer, the mask stage MS and the wafer stage along the short side direction of the rectangular stationary exposure region and the illumination region, that is, the Y direction. By moving (scanning) the WS and the mask M and the wafer W synchronously, the wafer W has a width equal to the long side of the static exposure region and the scanning amount (movement amount) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to a region having a length corresponding to the above.

ウェハステージWSには、投影光学系PLの波面収差を計測するための波面収差計測装置1が装着されている。波面収差計測装置1は、図2に示すように、被検光学系である投影光学系PLの波面収差の計測に際してマスクステージMS上に配置されるテストマスクTMを備えている。テストマスクTMには、例えば図3に部分的に示すように、パターン周期(ピッチ)がP1の回折格子パターン21が設けられている。回折格子パターン21は、ピッチ方向(図3中水平方向:計測方向)に沿って交互に配置された複数の帯状の光透過部21aと遮光部21bとを有する。   Wafer stage WS is equipped with wavefront aberration measuring apparatus 1 for measuring the wavefront aberration of projection optical system PL. As shown in FIG. 2, the wavefront aberration measuring apparatus 1 includes a test mask TM disposed on a mask stage MS when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL that is a test optical system. For example, as partially shown in FIG. 3, the test mask TM is provided with a diffraction grating pattern 21 having a pattern period (pitch) P1. The diffraction grating pattern 21 has a plurality of strip-shaped light transmission portions 21 a and light shielding portions 21 b that are alternately arranged along the pitch direction (horizontal direction in FIG. 3: measurement direction).

ピッチ方向に沿った光透過部21aの幅と遮光部21bとは互いに等しく、それぞれP1/2である。物体側回折部材としてのテストマスクTMは、例えば石英または蛍石により形成された光透過性の基板に、クロムのような遮光性材料からなる帯状の遮光部21bを設けることにより形成されている。テストマスクTMは、露光用のマスクMと同様に、投影光学系PLの物体面(またはその近傍)に配置される。以下、パターンを示す図において、黒塗りの部分は遮光部を示し、白抜きの部分は光透過部を示している。   The width of the light transmission part 21a and the light-shielding part 21b along the pitch direction are equal to each other and P1 / 2. The test mask TM as the object side diffractive member is formed by providing a strip-shaped light shielding portion 21b made of a light shielding material such as chromium on a light transmissive substrate made of, for example, quartz or fluorite. Similarly to the exposure mask M, the test mask TM is arranged on the object plane (or the vicinity thereof) of the projection optical system PL. Hereinafter, in the drawings showing the patterns, black portions indicate light shielding portions, and white portions indicate light transmission portions.

また、波面収差計測装置1は、投影光学系PLの波面収差の計測に際して投影光学系PLの像面(またはその近傍)に配置される回折部材MDを備えている。回折部材MDには、回折格子パターン21(21a,21b)と相似なパターン形態を有する回折格子パターン22(22a,22b)と、回折格子パターン22を包囲する遮光領域40とが設けられている。すなわち、回折部材MDには、例えば図4に部分的に示すように、パターン周期(ピッチ)がP2の回折格子パターン22が設けられている。   Further, the wavefront aberration measuring apparatus 1 includes a diffractive member MD disposed on the image plane (or the vicinity thereof) of the projection optical system PL when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL. The diffraction member MD is provided with a diffraction grating pattern 22 (22a, 22b) having a pattern form similar to the diffraction grating pattern 21 (21a, 21b), and a light shielding region 40 surrounding the diffraction grating pattern 22. That is, the diffraction member MD is provided with a diffraction grating pattern 22 having a pattern period (pitch) of P2, for example, as partially shown in FIG.

回折格子パターン22は、ピッチ方向(図4中水平方向:計測方向)に沿って交互に配置された複数の帯状の光透過部22aと遮光部22bとを有する。ピッチ方向に沿った光透過部22aの幅と遮光部22bとは互いに等しく、それぞれP2/2である。像側回折部材としての回折部材MDは、テストマスクTMと同様に、例えば石英または蛍石により形成された光透過性の基板に、クロムのような遮光性材料からなる帯状の遮光部22bおよび遮光領域40を設けることにより形成されている。   The diffraction grating pattern 22 has a plurality of strip-shaped light transmission portions 22a and light shielding portions 22b arranged alternately along the pitch direction (horizontal direction in FIG. 4: measurement direction). The width of the light transmission part 22a along the pitch direction and the light shielding part 22b are equal to each other and are P2 / 2. Similar to the test mask TM, the diffractive member MD as the image-side diffractive member has a light-transmitting substrate made of, for example, quartz or fluorite, a strip-shaped light-blocking portion 22b made of a light-blocking material such as chromium, and a light-blocking member. It is formed by providing the region 40.

さらに、波面収差計測装置1は、回折部材MDを経た光を検出する光検出器11と、光検出器11の出力信号が供給される計測部12とを備えている。光検出器11は、例えばCCD型またはCMOS型の二次元撮像素子を有し、回折部材MDを経て形成された干渉縞を検出する。計測部12は、光検出部11が検出した干渉光(干渉縞)に基づいて、投影光学系PLの波面収差を計測する。計測部12の出力、すなわち波面収差計測装置1の計測結果は、主制御系CRへ供給される。   Furthermore, the wavefront aberration measuring apparatus 1 includes a photodetector 11 that detects light that has passed through the diffractive member MD, and a measuring unit 12 that is supplied with an output signal of the photodetector 11. The photodetector 11 has, for example, a CCD type or CMOS type two-dimensional imaging device, and detects interference fringes formed through the diffraction member MD. The measurement unit 12 measures the wavefront aberration of the projection optical system PL based on the interference light (interference fringes) detected by the light detection unit 11. The output of the measuring unit 12, that is, the measurement result of the wavefront aberration measuring device 1, is supplied to the main control system CR.

主制御系CRは、投影光学系PLの波面収差の計測に際して、ウェハステージWSを駆動し、波面収差計測装置1を投影光学系PLに対して位置決めする。具体的には、主制御系CRは、投影光学系PLの直下の所要位置に回折部材MDの回折格子パターン22が位置するように、波面収差計測装置1を位置決めする。また、主制御系CRは、マスクステージMS上の露光用のマスクMをテストマスクTMと交換し、照明光学系ILが投影光学系PLの物体面上に形成する照明領域に対してテストマスクTMに設けられた回折格子パターン21を位置決めする。   When measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL, the main control system CR drives the wafer stage WS and positions the wavefront aberration measurement apparatus 1 with respect to the projection optical system PL. Specifically, the main control system CR positions the wavefront aberration measuring apparatus 1 so that the diffraction grating pattern 22 of the diffraction member MD is positioned at a required position directly below the projection optical system PL. Further, the main control system CR replaces the exposure mask M on the mask stage MS with the test mask TM, and the test mask TM with respect to the illumination area formed on the object plane of the projection optical system PL by the illumination optical system IL. The diffraction grating pattern 21 provided in is positioned.

図2は、一例として、回折部材MDの回折格子パターン22が、投影光学系PLの光軸AX上に位置決めされた状態を示している。このとき、テストマスクTMおよび回折部材MDは、回折格子パターン21および22のピッチ方向とX方向(またはY方向)とが一致するように位置決めされる。この状態において、照明光学系ILからの照明光ELが、テストマスクTMの回折格子パターン21を経て回折され、投影光学系PLを介して、回折部材MDの回折格子パターン22に入射する。   FIG. 2 shows, as an example, a state in which the diffraction grating pattern 22 of the diffractive member MD is positioned on the optical axis AX of the projection optical system PL. At this time, the test mask TM and the diffraction member MD are positioned so that the pitch direction of the diffraction grating patterns 21 and 22 matches the X direction (or Y direction). In this state, the illumination light EL from the illumination optical system IL is diffracted through the diffraction grating pattern 21 of the test mask TM, and enters the diffraction grating pattern 22 of the diffraction member MD through the projection optical system PL.

回折格子パターン22を経て発生した回折光は、光検出部11の受光面11aにシアリング干渉の干渉縞(フーリエ像)を形成する。光検出部11の受光面11aに形成された干渉縞の強度分布の情報は、計測部12に供給される。計測部12は、その強度分布をフーリエ変換することにより、シアリング波面の位相分布(フーリエ像の縞の歪み)を求め、その位相分布から投影光学系PLの波面収差を求める。あるいは、テストマスクTMの回折格子パターン21または回折部材MDの回折格子パターン22を光軸に垂直な方向にステップするフリンジスキャンを行い、複数枚得た干渉縞の強度分布の情報から、シアリング波面の位相分布を求め、その位相分布から投影光学系PLの波面収差を求めてもよい。   Diffracted light generated through the diffraction grating pattern 22 forms interference fringes (Fourier images) of shearing interference on the light receiving surface 11 a of the light detection unit 11. Information on the intensity distribution of the interference fringes formed on the light receiving surface 11 a of the light detection unit 11 is supplied to the measurement unit 12. The measurement unit 12 obtains the phase distribution of the shearing wavefront (distortion of the fringes of the Fourier image) by Fourier transforming the intensity distribution, and obtains the wavefront aberration of the projection optical system PL from the phase distribution. Alternatively, a fringe scan for stepping the diffraction grating pattern 21 of the test mask TM or the diffraction grating pattern 22 of the diffraction member MD in a direction perpendicular to the optical axis is performed, and the shearing wavefront of the shearing wavefront is obtained from the information on the intensity distribution of the interference fringes obtained. The phase distribution may be obtained, and the wavefront aberration of the projection optical system PL may be obtained from the phase distribution.

また、必要に応じて、ウェハステージWSの作用により回折部材MDをX方向(またはY方向)に沿ってステップ移動させつつ、投影光学系PLの有効結像領域内のX方向(またはY方向)に沿った複数の点に関する波面収差を順次計測する。さらに、必要に応じて、テストマスクTMおよび回折部材MDをZ軸廻りに90度回転させた後、回折部材MDをY方向(またはX方向)に沿ってステップ移動させつつ、投影光学系PLの有効結像領域内のY方向(またはX方向)に沿った複数の点に関する波面収差を順次計測する。   Further, if necessary, the diffraction member MD is moved stepwise along the X direction (or Y direction) by the action of the wafer stage WS, and the X direction (or Y direction) within the effective image formation region of the projection optical system PL. Wavefront aberrations for a plurality of points along the line are sequentially measured. Furthermore, if necessary, the test mask TM and the diffractive member MD are rotated 90 degrees around the Z axis, and then the diffractive member MD is moved stepwise along the Y direction (or the X direction) while the projection optical system PL Wavefront aberrations relating to a plurality of points along the Y direction (or X direction) in the effective imaging region are sequentially measured.

前述したように、従来のシアリング干渉計方式の波面収差計測装置では、被検光学系の倍率をβとした場合に、物体側の回折格子のパターン周期P1を、像側の回折格子のパターン周期P2の1/(2β)倍に設定することにより、すなわちP1=P2/(2β)に設定することにより、像側の回折格子を経て干渉する回折光をコントロールしている。この場合、物体側回折格子により決まる可干渉性γと、像側回折格子によるn次回折光の回折効率anおよびm次回折光の回折効率amとの組み合わせにより、干渉縞を形成する信号がコントロールされる。   As described above, in the conventional shearing interferometer type wavefront aberration measuring apparatus, when the magnification of the optical system to be tested is β, the pattern period P1 of the diffraction grating on the object side is changed to the pattern period of the diffraction grating on the image side. By setting 1 / (2β) times P2, that is, by setting P1 = P2 / (2β), the diffracted light that interferes through the diffraction grating on the image side is controlled. In this case, the signal forming the interference fringes is controlled by the combination of the coherence γ determined by the object side diffraction grating and the diffraction efficiency an of the nth order diffracted light and the diffraction efficiency am of the mth order diffracted light by the image side diffraction grating. .

従来技術では、P1=P2/(2β)の関係を満たすように設定しているため、2次離れた回折光成分同士のみが干渉する。具体的には、+1次光と1次光との干渉縞、+1次光と+3次光との干渉縞、−1次光と−3次光との干渉縞、+3次光と+5次光との干渉縞、−3次光と−5次光との干渉縞のように、2次離れた回折光同士の干渉縞が形成される。被検光学系の収差を計測するのに必要な信号は、±1次光(計測光)による干渉縞である。   In the prior art, since it is set so as to satisfy the relationship P1 = P2 / (2β), only diffracted light components separated by the second order interfere with each other. Specifically, interference fringes between + 1st order light and primary light, interference fringes between + 1st order light and + 3rd order light, interference fringes between −1st order light and −3rd order light, + 3rd order light and + 5th order light. Interference fringes between the diffracted lights separated by the second order are formed, such as interference fringes between -3rd order light and -5th order light. A signal necessary for measuring the aberration of the test optical system is an interference fringe by ± first-order light (measurement light).

それ以外の干渉縞、すなわち1次光と+3次光との干渉縞、−1次光と−3次光との干渉縞、+3次光と+5次光との干渉縞、−3次光と−5次光との干渉縞のような高次光による干渉縞はノイズである。像側回折格子による回折光においてN次離れた光の可干渉性をγNで表すと、2次離れた次数の回折光による可干渉性は全てγ2で同じである。その結果、計測光である±1次光による干渉縞に対して、ノイズ光である高次光による干渉縞の発生が比較的大きくなり、ひいては被検光学系の波面収差を高精度に計測することが困難である。 Other interference fringes, that is, interference fringes between primary light and + 3rd order light, interference fringes between −1st order light and −3rd order light, interference fringes between + 3rd order light and + 5th order light, and −3rd order light -Interference fringes due to higher-order light such as interference fringes with fifth-order light are noise. When the coherence of the light separated by the Nth order in the diffracted light by the image side diffraction grating is represented by γ N , all the coherence by the diffracted light of the order separated by the second order is the same at γ 2 . As a result, the generation of interference fringes due to high-order light as noise light is relatively large compared to interference fringes due to ± 1st-order light as measurement light, and as a result, the wavefront aberration of the optical system to be measured can be measured with high accuracy. Have difficulty.

本実施形態では、投影光学系PLの倍率をβとするとき、テストマスクTMの回折格子パターン21のパターン周期(ピッチ)P1および回折部材MDの回折格子パターン22のパターン周期P2が、次の式(1)に示す関係を満たしている。すなわち、回折格子パターン21のパターン周期P1(例えば数μm程度)が回折格子パターン22のパターン周期P2の3β倍になるように設定されている。
P1=P2×3β (1)
In the present embodiment, when the magnification of the projection optical system PL is β, the pattern period (pitch) P1 of the diffraction grating pattern 21 of the test mask TM and the pattern period P2 of the diffraction grating pattern 22 of the diffraction member MD are expressed by the following equations: The relationship shown in (1) is satisfied. That is, the pattern period P 1 (for example, about several μm) of the diffraction grating pattern 21 is set to be 3β times the pattern period P 2 of the diffraction grating pattern 22.
P1 = P2 × 3β (1)

この場合、回折部材MDを経て形成されるシアリング干渉縞は、0次光と+1次光との干渉縞、0次光と−1次光との干渉縞、0次光と+3次光との干渉縞、0次光と−3次光との干渉縞、0次光と+5次光との干渉縞、0次光と−5次光との干渉縞のように、0次光と奇数次数の回折光との干渉縞である。そのうち、投影光学系PLの収差を計測するのに必要な信号は、0次光と+1次光との干渉縞および0次光と+1次光との干渉縞である。それ以外の干渉縞、すなわち0次光と+3次光との干渉縞、0次光と−3次光との干渉縞、0次光と+5次光との干渉縞、0次光と−5次光との干渉縞のように、0次光と高次光との干渉縞はノイズである。   In this case, the shearing interference fringes formed through the diffractive member MD are the interference fringes between the 0th order light and the + 1st order light, the interference fringes between the 0th order light and the −1st order light, and the 0th order light and the + 3rd order light. 0th order light and odd order like interference fringe, 0th order light and −3rd order interference fringe, 0th order light and + 5th order light interference fringe, 0th order light and −5th order light interference fringe. It is an interference fringe with the diffracted light. Among them, signals necessary for measuring the aberration of the projection optical system PL are interference fringes between 0th-order light and + 1st-order light and interference fringes between 0th-order light and + 1st-order light. Other interference fringes, that is, interference fringes between 0th order light and + 3rd order light, interference fringes between 0th order light and −3rd order light, interference fringes between 0th order light and + 5th order light, 0th order light and −5th Like the interference fringe with the next light, the interference fringe between the 0th order light and the higher order light is noise.

本実施形態では、上述の式(1)に示す関係を満たしているので、ノイズ光である0次光と+3次光との可干渉性γ3、およびノイズ光である0次光と−3次光との可干渉性γ3は、計測光である0次光と+1次光との可干渉性γ1、および計測光である0次光と−1次光との可干渉性γ1の3分の1である。また、ノイズ光である0次光と+5次光との可干渉性γ5、および0次光と−5次光との可干渉性γ5は、計測光の可干渉性γ1の5分の1である。 In the present embodiment, since the relationship expressed by the above formula (1) is satisfied, coherence γ 3 between the 0th order light and the + third order light that is noise light, and the 0th order light that is the noise light and −3 the coherence gamma 3 of the next light, a measuring light 0 order light and coherence gamma 1 with coherent gamma 1, and a measuring light 0 order light and -1 order light and the +1 order light One third of the above. Also, the coherence gamma 5 with coherence gamma 5, and 0-order light and -5-order light as noise light 0 order light and +5 order light, 5 minutes coherent gamma 1 of the measuring light 1 of

こうして、本実施形態の波面収差計測装置1では、ノイズ光による干渉縞の影響を抑え、コントラストの高い干渉縞に基づいて、投影光学系PLの波面収差を高精度に計測することができる。本実施形態の露光装置では、波面収差計測装置1を用いて投影光学系PLの波面収差を随時高精度に計測し、必要に応じて投影光学系PLを光学調整して波面収差を許容範囲内に抑えることができる。その結果、波面収差の調整された投影光学系PLを介して、マスクMのパターンをウェハWに正確に転写することができる。   Thus, the wavefront aberration measuring apparatus 1 according to the present embodiment can measure the wavefront aberration of the projection optical system PL with high accuracy based on the interference fringes with high contrast while suppressing the influence of the interference fringes due to the noise light. In the exposure apparatus of the present embodiment, the wavefront aberration measuring apparatus 1 is used to measure the wavefront aberration of the projection optical system PL with high accuracy as needed, and the projection optical system PL is optically adjusted as necessary to keep the wavefront aberration within an allowable range. Can be suppressed. As a result, the pattern of the mask M can be accurately transferred to the wafer W via the projection optical system PL in which the wavefront aberration is adjusted.

なお、上述の実施形態では、テストマスクTMの回折格子パターン21が、一方向に沿って交互に配置された複数の帯状の光透過部21aと遮光部21bとからなる1種類のパターンにより構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図5に部分的に示すような回折格子パターン23を有するテストマスクTMと、図4に部分的に示す回折格子パターン22を有する回折部材MDとを用いる変形例も可能である。回折格子パターン23は、線幅またはピッチが互いに異なる2種類のパターンの組み合わせにより構成されている。   In the above-described embodiment, the diffraction grating pattern 21 of the test mask TM is configured by one type of pattern including a plurality of strip-shaped light transmitting portions 21a and light shielding portions 21b arranged alternately along one direction. ing. However, without being limited thereto, for example, a test mask TM having a diffraction grating pattern 23 partially shown in FIG. 5 and a diffraction member MD having a diffraction grating pattern 22 partially shown in FIG. 4 are used. Variations are possible. The diffraction grating pattern 23 is configured by a combination of two types of patterns having different line widths or pitches.

具体的に、回折格子パターン23は、パターン周期P1の1個分に対応する単位パターンA1を一方向(図5中水平方向)に沿って繰り返すことにより形成されている。単位パターンA1は、図6に示すように、中央に単一の幅の広い光透過部を有する中央パターンC1と、周辺に一対の幅の狭い光透過部を有する周辺パターンS1との組み合わせである。各パターンA1、C1およびS1は、図6中鉛直方向に延びる中心線に関して線対称である。回折格子パターン23において、各パターンC1およびS1は、パターン周期P1にしたがって一方向に沿って繰り返されている。   Specifically, the diffraction grating pattern 23 is formed by repeating a unit pattern A1 corresponding to one pattern period P1 along one direction (horizontal direction in FIG. 5). As shown in FIG. 6, the unit pattern A1 is a combination of a central pattern C1 having a single wide light transmission part at the center and a peripheral pattern S1 having a pair of narrow light transmission parts at the periphery. . Each pattern A1, C1, and S1 is line-symmetric with respect to a center line extending in the vertical direction in FIG. In the diffraction grating pattern 23, the patterns C1 and S1 are repeated along one direction according to the pattern period P1.

各パターンA1、C1およびS1における回折光の振幅を図7に示す。図7において、縦軸は回折光の振幅であり、横軸は回折次数である。図7を参照すると、中央パターンC1における3次回折光の振幅と周辺パターンS1における3次回折光の振幅とは互いに同じ符号であり、かつ周辺パターンS1における3次回折光の振幅は1次回折光の振幅より高くなっている。その結果として単位パターンA1における3次回折光の振幅が高くなっていることが分かる。また、中央パターンC1における1次回折光の振幅と周辺パターンS1における1次回折光の振幅とは互いに異なる符号であり、その結果として単位パターンA1における1次回折光の振幅が低くなっていることが分かる。   FIG. 7 shows the amplitude of the diffracted light in each of the patterns A1, C1, and S1. In FIG. 7, the vertical axis represents the amplitude of the diffracted light, and the horizontal axis represents the diffraction order. Referring to FIG. 7, the amplitude of the third-order diffracted light in the central pattern C1 and the amplitude of the third-order diffracted light in the peripheral pattern S1 have the same sign, and the amplitude of the third-order diffracted light in the peripheral pattern S1 is greater than the amplitude of the first-order diffracted light. It is high. As a result, it can be seen that the amplitude of the third-order diffracted light in the unit pattern A1 is high. Further, it can be seen that the amplitude of the first-order diffracted light in the central pattern C1 and the amplitude of the first-order diffracted light in the peripheral pattern S1 are different from each other, and as a result, the amplitude of the first-order diffracted light in the unit pattern A1 is low.

すなわち、単位パターンA1の繰り返しからなる回折格子パターン23は、1次回折光を互いに弱め合い且つ3次回折光を互いに強め合う2種類のパターンの組み合わせにより構成されている。別の表現をすれば、回折格子パターン23は、1次回折光の回折効率よりも3次回折光の回折効率の方が高いパターン構造を有する。   That is, the diffraction grating pattern 23 formed by repeating the unit pattern A1 is composed of a combination of two types of patterns that weaken the first-order diffracted light and strengthen the third-order diffracted light. In other words, the diffraction grating pattern 23 has a pattern structure in which the diffraction efficiency of the third-order diffracted light is higher than the diffraction efficiency of the first-order diffracted light.

上述の実施形態および図5の変形例では、回折格子パターン21,23を経て形成される3次回折光による可干渉性が計測光の可干渉性となる。図5の変形例では、回折格子パターン21よりも3次回折光の回折効率の高い回折格子パターン23を用いているので、上述の実施形態よりも計測光の可干渉性を大きくすることができる。すなわち、図5の変形例では、ノイズ光による干渉縞の影響を上述の実施形態よりも小さく抑えて、投影光学系PLの波面収差をさらに高精度に計測することができる。   In the above embodiment and the modification of FIG. 5, the coherence due to the third-order diffracted light formed through the diffraction grating patterns 21 and 23 becomes the coherence of the measurement light. In the modification of FIG. 5, since the diffraction grating pattern 23 having higher diffraction efficiency of the third-order diffracted light than the diffraction grating pattern 21 is used, the coherence of the measurement light can be increased as compared with the above-described embodiment. That is, in the modification of FIG. 5, it is possible to measure the wavefront aberration of the projection optical system PL with higher accuracy while suppressing the influence of interference fringes due to noise light to be smaller than in the above-described embodiment.

なお、上述の実施形態および図5の変形例では、一方向に沿って単位パターンが繰り返される一次元構造を有する回折格子パターン21〜23を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば互いに直交する二方向に沿って単位パターンが二次元的に繰り返される二次元構造を有する回折格子パターンを用いることも可能である。二次元構造を有する回折格子パターンを用いる構成では、回折部材MDをZ軸廻りに回転させることなくXY平面に沿ってステップ移動させるだけで、一次元構造を有する回折格子パターンを用いる構成よりも迅速に波面収差の計測を行うことができる。   In the above-described embodiment and the modification of FIG. 5, the diffraction grating patterns 21 to 23 having a one-dimensional structure in which unit patterns are repeated along one direction are used. However, the present invention is not limited to this. For example, a diffraction grating pattern having a two-dimensional structure in which unit patterns are two-dimensionally repeated along two directions orthogonal to each other can be used. In the configuration using the diffraction grating pattern having the two-dimensional structure, the diffraction member MD is moved only stepwise along the XY plane without rotating around the Z axis, and the configuration using the diffraction grating pattern having the one-dimensional structure is faster. In addition, wavefront aberration can be measured.

具体的に、例えば図8に部分的に示すような二次元構造を有する回折格子パターン31が設けられたテストマスクTMと、同じく図8に部分的に示すような二次元構造を有する回折格子パターン32が設けられた回折部材MDとを用いる構成が可能である。回折格子パターン31,32は、上述の実施形態における回折格子パターン21,22を二次元化することにより得られる。すなわち、回折格子パターン31,32は、互いに直交する二方向に沿って間隔を隔てて配置された帯状の遮光部を有する。   Specifically, for example, a test mask TM provided with a diffraction grating pattern 31 having a two-dimensional structure partially shown in FIG. 8, and a diffraction grating pattern having a two-dimensional structure similarly partially shown in FIG. The structure using the diffraction member MD provided with 32 is possible. The diffraction grating patterns 31 and 32 are obtained by making the diffraction grating patterns 21 and 22 in the above-described embodiment two-dimensional. That is, the diffraction grating patterns 31 and 32 have strip-shaped light-shielding portions arranged at intervals along two directions orthogonal to each other.

また、例えば図9に部分的に示すような二次元構造を有する回折格子パターン33が設けられたテストマスクTMと、図8に部分的に示す回折格子パターン32が設けられた回折部材MDとを用いることも可能である。回折格子パターン33は、図5の変形例における回折格子パターン23を二次元化することにより得られる。回折格子パターン33は、パターン周期P1の1個分に対応する単位パターンA2を互いに直交する二方向に沿って繰り返すことにより形成されている。   Further, for example, a test mask TM provided with a diffraction grating pattern 33 having a two-dimensional structure partially shown in FIG. 9 and a diffraction member MD provided with a diffraction grating pattern 32 partially shown in FIG. It is also possible to use it. The diffraction grating pattern 33 is obtained by making the diffraction grating pattern 23 in the modification of FIG. 5 two-dimensional. The diffraction grating pattern 33 is formed by repeating unit patterns A2 corresponding to one pattern period P1 along two directions orthogonal to each other.

単位パターンA2は、図10に示すように、中央に単一の正方形状の光透過部を有する中央パターンC2と、周辺に4つの長方形状の光透過部を有する周辺パターンS2と、四隅に4つの正方形状の光透過部を有する四隅パターンF2との組み合わせである。各パターンA2、C2、S2およびF2は、中心点に関して点対称である。回折格子パターン33において、各パターンC2、S2およびF2は、パターン周期P1にしたがって互いに直交する二方向に沿って繰り返されている。   As shown in FIG. 10, the unit pattern A2 includes a central pattern C2 having a single square light transmission part at the center, a peripheral pattern S2 having four rectangular light transmission parts at the periphery, and four at four corners. This is a combination with a four-corner pattern F2 having two square light transmission portions. Each pattern A2, C2, S2, and F2 is point-symmetric with respect to the center point. In the diffraction grating pattern 33, the patterns C2, S2, and F2 are repeated along two directions orthogonal to each other according to the pattern period P1.

各パターンA2、C2、S2およびF2における回折光の振幅を図11に示す。図11において、縦軸は回折光の振幅であり、横軸は回折次数である。図11を参照すると、中央パターンC2における3次回折光の振幅と周辺パターンS2における3次回折光の振幅と四隅パターンF2における3次回折光の振幅とは互いに同じ符号であり、かつ周辺パターンS2、四隅パターンF2における3次回折光の振幅は1次回折光の振幅より高くなっている。その結果として単位パターンA2における3次回折光の振幅が高くなっていることが分かる。   FIG. 11 shows the amplitude of the diffracted light in each of the patterns A2, C2, S2, and F2. In FIG. 11, the vertical axis represents the amplitude of the diffracted light, and the horizontal axis represents the diffraction order. Referring to FIG. 11, the amplitude of the third-order diffracted light in the central pattern C2, the amplitude of the third-order diffracted light in the peripheral pattern S2, and the amplitude of the third-order diffracted light in the four-corner pattern F2 have the same sign, and the peripheral pattern S2 and the four-corner pattern The amplitude of the third-order diffracted light in F2 is higher than the amplitude of the first-order diffracted light. As a result, it can be seen that the amplitude of the third-order diffracted light in the unit pattern A2 is high.

また、中央パターンC2における1次回折光の振幅および周辺パターンS2における1次回折光の振幅と四隅パターンF2における1次回折光の振幅とは互いに異なる符号であり、その結果として単位パターンA2における1次回折光の振幅が低くなっていることが分かる。すなわち、単位パターンA2の繰り返しからなる回折格子パターン33は、1次回折光の回折効率よりも3次回折光の回折効率の方が高いパターン構造を有する。その結果、図9の変形例においても、図5の変形例と同様に、投影光学系PLの波面収差をさらに高精度に計測することができる。   The amplitude of the first-order diffracted light in the central pattern C2 and the amplitude of the first-order diffracted light in the peripheral pattern S2 and the amplitude of the first-order diffracted light in the four-corner pattern F2 are different from each other. As a result, the first-order diffracted light in the unit pattern A2 It can be seen that the amplitude is low. That is, the diffraction grating pattern 33 formed by repeating the unit pattern A2 has a pattern structure in which the diffraction efficiency of the third-order diffracted light is higher than the diffraction efficiency of the first-order diffracted light. As a result, also in the modified example of FIG. 9, the wavefront aberration of the projection optical system PL can be measured with higher accuracy as in the modified example of FIG.

なお、図12に示すような単位パターンA2’を互いに直交する二方向に繰り返すことにより形成された回折格子パターンを有するテストマスクTMと、図8に部分的に示す回折格子パターン32が設けられた回折部材MDとを用いて、図9の変形例と同様の効果を得ることができる。単位パターンA2’は、図10の中央パターンC2と同じ形態の中央パターンC2’と、正方形の辺に沿って細長く延びる形態の光透過部を有する周辺パターンS2’との組み合わせである。各パターンA2’、C2’およびS2’は、中心点に関して点対称である。   Note that a test mask TM having a diffraction grating pattern formed by repeating unit patterns A2 ′ as shown in FIG. 12 in two directions orthogonal to each other and a diffraction grating pattern 32 partially shown in FIG. 8 are provided. Using the diffractive member MD, the same effect as that of the modified example of FIG. 9 can be obtained. The unit pattern A2 'is a combination of a central pattern C2' having the same form as the central pattern C2 in FIG. 10 and a peripheral pattern S2 'having a light transmission portion that is elongated along a square side. Each pattern A2 ', C2' and S2 'is point-symmetric with respect to the center point.

図9の変形例では、単位パターンA2が互いに直交する二方向に沿って間隔を隔てて配置された帯状の遮光部からなり、その透過率は25%である。その結果、図9の変形例では、二次元構造の回折格子パターンを用いて波面収差の高速計測を実現することができるが、回折格子パターンにおける光量損失は計測光の信号強度の向上を図る上で、ひいては波面収差の高精度計測を図る上で不利である。   In the modification of FIG. 9, the unit pattern A2 is composed of a strip-shaped light-shielding portion arranged at intervals along two directions orthogonal to each other, and its transmittance is 25%. As a result, in the modified example of FIG. 9, high-speed measurement of wavefront aberration can be realized using a diffraction grating pattern having a two-dimensional structure. However, the loss of light quantity in the diffraction grating pattern is intended to improve the signal intensity of measurement light. As a result, it is disadvantageous for high-accuracy measurement of wavefront aberration.

例えば、二次元的に配置された菱形状または三角形状の光透過部を有する単位パターンからなる回折格子パターンを用いることにより、光量の確保と可干渉性の確保との両立を図ることができる。この場合、二次元構造を有する回折格子パターンを用いても光量の損失を抑えることができ、ひいては光量の確保による波面収差の高速計測と、計測光の可干渉性の向上による高精度計測とを両立させることが可能になる。   For example, by using a diffraction grating pattern formed of a unit pattern having two or two-dimensionally arranged rhombus-shaped or triangular light-transmitting portions, it is possible to achieve both ensuring of light quantity and ensuring coherence. In this case, the loss of light quantity can be suppressed even if a diffraction grating pattern having a two-dimensional structure is used, and as a result, high-speed measurement of wavefront aberration by securing the light quantity and high-precision measurement by improving the coherence of measurement light. It is possible to achieve both.

具体的には、図13に示すような単位パターンA3を互いに直交する二方向に沿って繰り返すことにより形成された回折格子パターンを有するテストマスクTMと、図8に部分的に示す回折格子パターン32が設けられた回折部材MDとを用いて、光量の確保と可干渉性の確保との両立を図ることができる。単位パターンA3は、二次元的に配置された複数の菱形状(正方形を含む)の光透過部を有し、その透過率は50%である。   Specifically, a test mask TM having a diffraction grating pattern formed by repeating unit patterns A3 as shown in FIG. 13 along two directions orthogonal to each other, and a diffraction grating pattern 32 partially shown in FIG. Using the diffractive member MD provided with can ensure both light quantity and coherence. The unit pattern A3 has a plurality of rhombus-shaped (including square) light transmissive portions arranged two-dimensionally and has a transmittance of 50%.

単位パターンA3は、中央に単一の正方形状の光透過部を有する中央パターンC3と、周辺に4つの菱形状の光透過部を有する周辺パターンS3と、四隅に4つの正方形状の光透過部を有する四隅パターンF3との組み合わせである。各パターンA3、C3、S3およびF3は、中心点に関して点対称である。   The unit pattern A3 includes a central pattern C3 having a single square-shaped light transmitting portion at the center, a peripheral pattern S3 having four rhombus-shaped light transmitting portions at the periphery, and four square-shaped light transmitting portions at four corners. Is a combination with a four-corner pattern F3. Each pattern A3, C3, S3 and F3 is point-symmetric with respect to the center point.

各パターンA3、C3、S3およびF3における回折光の振幅を図14に示す。図14において、縦軸は回折光の振幅であり、横軸は回折次数である。図14を参照すると、中央パターンC3における3次回折光の振幅と周辺パターンS3における3次回折光の振幅と四隅パターンF3における3次回折光の振幅とは互いに同じ符号であり、かつ周辺パターンS3における3次回折光の振幅は1次回折光の振幅より高くなっている。その結果として単位パターンA3における3次回折光の振幅が高くなっていることが分かる。すなわち、単位パターンA3の繰り返しからなる回折格子パターンは、1次回折光の回折効率よりも3次回折光の回折効率の方が高いパターン構造を有する。更に図15に示したパターンは45度方向に回折光を発生しないため、45度方向のノイズも消すことができる。   FIG. 14 shows the amplitude of the diffracted light in each pattern A3, C3, S3, and F3. In FIG. 14, the vertical axis represents the amplitude of the diffracted light, and the horizontal axis represents the diffraction order. Referring to FIG. 14, the amplitude of the third-order diffracted light in the central pattern C3, the amplitude of the third-order diffracted light in the peripheral pattern S3, and the amplitude of the third-order diffracted light in the four-corner pattern F3 have the same sign, and the third time in the peripheral pattern S3. The amplitude of the folded light is higher than the amplitude of the first-order diffracted light. As a result, it can be seen that the amplitude of the third-order diffracted light in the unit pattern A3 is high. That is, the diffraction grating pattern formed by repeating the unit pattern A3 has a pattern structure in which the diffraction efficiency of the third-order diffracted light is higher than the diffraction efficiency of the first-order diffracted light. Furthermore, since the pattern shown in FIG. 15 does not generate diffracted light in the 45 degree direction, noise in the 45 degree direction can also be eliminated.

同様に、図15に示すような単位パターンA4を互いに直交する二方向に繰り返すことにより形成された回折格子パターンを有するテストマスクTMと、図8に部分的に示す回折格子パターン32が設けられた回折部材MDとを用いて、光量の確保と可干渉性の確保との両立を図ることができる。単位パターンA4は、二次元的に配置された複数の三角形状の光透過部を有し、その透過率は50%である。   Similarly, a test mask TM having a diffraction grating pattern formed by repeating a unit pattern A4 as shown in FIG. 15 in two directions orthogonal to each other and a diffraction grating pattern 32 partially shown in FIG. 8 are provided. Using the diffractive member MD, it is possible to achieve both ensuring of light quantity and ensuring coherence. The unit pattern A4 has a plurality of triangular light transmission portions arranged two-dimensionally, and its transmittance is 50%.

単位パターンA4は、中央に単一の正方形状の光透過部を有する中央パターンC4と、周辺に4つの三角形状の光透過部を有する周辺パターンS4と、四隅に4つの三角形状の光透過部を有する四隅パターンF4との組み合わせである。各パターンA4、C4、S4およびF4は、中心点に関して点対称である。   The unit pattern A4 includes a central pattern C4 having a single square light transmission portion at the center, a peripheral pattern S4 having four triangular light transmission portions at the periphery, and four triangular light transmission portions at four corners. Is a combination with a four-corner pattern F4. Each pattern A4, C4, S4 and F4 is point-symmetric with respect to the center point.

各パターンA4、C4、S4およびF4における回折光の振幅を図16に示す。図16において、縦軸は回折光の振幅であり、横軸は回折次数である。図16を参照すると、中央パターンC4における3次回折光の振幅と周辺パターンS4における3次回折光の振幅と四隅パターンF4における3次回折光の振幅とは互いに同じ符号であり、その結果として単位パターンA4における3次回折光の振幅が高くなっていることが分かる。すなわち、単位パターンA4の繰り返しからなる回折格子パターンは、1次回折光の回折効率よりも3次回折光の回折効率の方が高いパターン構造を有する。   FIG. 16 shows the amplitude of the diffracted light in each pattern A4, C4, S4 and F4. In FIG. 16, the vertical axis represents the amplitude of the diffracted light, and the horizontal axis represents the diffraction order. Referring to FIG. 16, the amplitude of the third-order diffracted light in the central pattern C4, the amplitude of the third-order diffracted light in the peripheral pattern S4, and the amplitude of the third-order diffracted light in the four corner pattern F4 have the same sign, and as a result, in the unit pattern A4 It can be seen that the amplitude of the third-order diffracted light is high. That is, the diffraction grating pattern formed by repeating the unit pattern A4 has a pattern structure in which the diffraction efficiency of the third-order diffracted light is higher than the diffraction efficiency of the first-order diffracted light.

上述の説明では、パターンを示す各図において、黒塗りの部分が遮光部を示し、白抜きの部分が光透過部を示している。しかしながら、これに限定されることなく、黒塗りの部分を光透過部とし且つ白抜きの部分を遮光部とした回折格子パターン、すなわち各図の遮光部と光透過部とを入れ替えた回折格子パターンを用いても、上述の実施形態および各変形例と同様の効果を得ることができる。   In the above description, in each figure showing the pattern, the black portion indicates the light shielding portion, and the white portion indicates the light transmitting portion. However, the present invention is not limited to this, and a diffraction grating pattern in which a black portion is a light transmission portion and a white portion is a light shielding portion, that is, a diffraction grating pattern in which the light shielding portion and the light transmission portion in each figure are replaced. Even if is used, the same effects as those of the above-described embodiment and each modification can be obtained.

上述の実施形態では、波面収差計測装置1がウェハステージWSに装着されている。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハステージWSの外部に波面収差計測装置1の全体を設けても良い。また、波面収差計測装置1をウェハステージWSとは異なる別のステージに設けても良い。   In the above-described embodiment, the wavefront aberration measuring apparatus 1 is mounted on the wafer stage WS. However, the present invention is not limited to this, and the entire wavefront aberration measuring apparatus 1 may be provided outside the wafer stage WS. Further, the wavefront aberration measuring apparatus 1 may be provided on a different stage from the wafer stage WS.

上述の実施形態では、露光装置に搭載された投影光学系の波面収差の計測に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば露光装置に搭載される前の単体の投影光学系、露光装置から取り外された単体の投影光学系、さらに露光装置に用途が限定されない一般の被検光学系(屈折光学系、反射屈折光学系、反射光学系)に対しても同様に本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the measurement of the wavefront aberration of the projection optical system mounted on the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, for example, a single projection optical system before being mounted on the exposure apparatus, a single projection optical system removed from the exposure apparatus, and a general test optical whose application is not limited to the exposure apparatus The present invention can be similarly applied to systems (refractive optical systems, catadioptric optical systems, and reflective optical systems).

上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第2007/0296936号公報に開示されている。また、上述のような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。   In the above-described embodiment, a variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask. As the variable pattern forming apparatus, for example, a spatial light modulation element including a plurality of reflection elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using a spatial light modulator is disclosed, for example, in US Patent Publication No. 2007/0296936. In addition to the non-light-emitting reflective spatial light modulator as described above, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used.

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。   The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus may be manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図17は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図17に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。   Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 17 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 17, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred (step S46: development process).

その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを感光性基板としてパターンの転写を行う。   Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step). Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. It is. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the projection exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as a photosensitive substrate.

図18は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図18に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。   FIG. 18 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 18, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern forming process (step S50), a color filter forming process (step S52), a cell assembling process (step S54), and a module assembling process (step S56) are sequentially performed. In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment. The pattern forming step includes an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, and development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

ステップS52のカラーフィルタ形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。   In the color filter forming process in step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction. In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。   In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.

なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえばKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)や波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) is used as exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other suitable laser light sources such as KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm). The present invention can also be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm.

また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第WO99/49504号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a technique for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a technique for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO99 / 49504, a special technique, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Kaihei 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined stage on a stage as disclosed in JP-A-10-303114. A method of forming a liquid tank having a depth and holding the substrate therein can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.

1 波面収差計測装置
11 光検出部
12 計測部
LS 光源
IL 照明光学系
MD 回折部材
M マスク
TM テストマスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
CR 主制御系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wavefront aberration measuring device 11 Light detection part 12 Measurement part LS Light source IL Illumination optical system MD Diffraction member M Mask TM Test mask MS Mask stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage CR Main control system

Claims (16)

被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測装置において、
第1回折格子パターンを有し、前記被検光学系の物体面に配置される第1回折部材と、
第2回折格子パターンを有し、前記被検光学系の像面に配置される第2回折部材と、
前記第1回折格子パターン、前記被検光学系、および前記第2回折格子パターンを経た光に基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測する計測部とを備え、
前記被検光学系の倍率をβとするとき、前記第1回折格子パターンのパターン周期が前記第2回折格子パターンのパターン周期の3β倍であることを特徴とする波面収差計測装置。
In the wavefront aberration measuring apparatus for measuring the wavefront aberration of the test optical system,
A first diffraction member having a first diffraction grating pattern and disposed on an object plane of the optical system to be tested;
A second diffraction member having a second diffraction grating pattern and disposed on the image plane of the test optical system;
A measurement unit that measures the wavefront aberration of the test optical system based on the light that has passed through the first diffraction grating pattern, the test optical system, and the second diffraction grating pattern;
2. A wavefront aberration measuring apparatus according to claim 1, wherein when the magnification of the test optical system is β, the pattern period of the first diffraction grating pattern is 3β times the pattern period of the second diffraction grating pattern.
前記第1回折格子パターンは、3次回折光を互いに強め合う2種類のパターンの組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の波面収差計測装置。 The wavefront aberration measuring apparatus according to claim 1, wherein the first diffraction grating pattern is configured by a combination of two kinds of patterns that intensify third-order diffracted light. 前記2種類のパターンは、線幅又はピッチが互いに異なることを特徴とする請求項2に記載の波面収差計測装置。 The wavefront aberration measuring apparatus according to claim 2, wherein the two types of patterns have different line widths or pitches. 前記第1回折格子パターンは、1次回折光の回折効率よりも3次回折光の回折効率の方が高いパターン構造を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波面収差計測装置。 4. The wavefront aberration according to claim 1, wherein the first diffraction grating pattern has a pattern structure in which a diffraction efficiency of the third-order diffracted light is higher than a diffraction efficiency of the first-order diffracted light. Measuring device. 前記第1回折格子パターンおよび前記第2回折格子パターンは、二次元構造を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の波面収差計測装置。 5. The wavefront aberration measuring apparatus according to claim 1, wherein the first diffraction grating pattern and the second diffraction grating pattern have a two-dimensional structure. 6. 前記第1回折格子パターンは、互いに直交する二方向に沿って間隔を隔てて配置された帯状の光透過部または遮光部を有することを特徴とする請求項5に記載の波面収差計測装置。 6. The wavefront aberration measuring apparatus according to claim 5, wherein the first diffraction grating pattern has a band-shaped light transmission part or light shielding part arranged at intervals along two directions orthogonal to each other. 前記第1回折格子パターンは、二次元的に配置された菱形状または三角形状の光透過部または遮光部を有することを特徴とする請求項5に記載の波面収差計測装置。 6. The wavefront aberration measuring apparatus according to claim 5, wherein the first diffraction grating pattern has a rhombus-shaped or triangular light-transmitting part or light-shielding part arranged two-dimensionally. 被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測方法において、
前記被検光学系の物体面に第1回折格子パターンを配置することと、
前記被検光学系の倍率をβとするとき、前記第1回折格子パターンのパターン周期の1/(3β)倍のパターン周期を有する第2回折格子パターンを、前記被検光学系の像面に配置することと、
前記第1回折格子パターン、前記被検光学系、および前記第2回折格子パターンを経た光に基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測することとを含むことを特徴とする波面収差計測方法。
In a wavefront aberration measuring method for measuring wavefront aberration of a test optical system,
Disposing a first diffraction grating pattern on an object plane of the test optical system;
When the magnification of the test optical system is β, a second diffraction grating pattern having a pattern period 1 / (3β) times the pattern period of the first diffraction grating pattern is formed on the image plane of the test optical system. Placing,
Measuring wavefront aberration of the test optical system based on the light having passed through the first diffraction grating pattern, the test optical system, and the second diffraction grating pattern. Method.
前記第1回折格子パターンとして、3次回折光を互いに強め合う2種類のパターンの組み合わせにより構成された回折格子パターンを用いることを特徴とする請求項8に記載の波面収差計測方法。 9. The wavefront aberration measuring method according to claim 8, wherein a diffraction grating pattern configured by a combination of two types of patterns that intensify third-order diffracted light is used as the first diffraction grating pattern. 前記第1回折格子パターンとして、1次回折光の回折効率よりも3次回折光の回折効率の方が高いパターン構造を有する回折格子パターンを用いることを特徴とする請求項8または9に記載の波面収差計測方法。 10. The wavefront aberration according to claim 8, wherein a diffraction grating pattern having a pattern structure in which the diffraction efficiency of the third-order diffracted light is higher than the diffraction efficiency of the first-order diffracted light is used as the first diffraction grating pattern. Measurement method. 前記第1回折格子パターンおよび前記第2回折格子パターンとして、二次元構造を有する回折格子パターンを用いることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の波面収差計測方法。 11. The wavefront aberration measuring method according to claim 8, wherein a diffraction grating pattern having a two-dimensional structure is used as the first diffraction grating pattern and the second diffraction grating pattern. 11. 前記第1回折格子パターンとして、互いに直交する二方向に沿って間隔を隔てて配置された帯状の光透過部または遮光部を有する回折格子パターンを用いることを特徴とする請求項11に記載の波面収差計測方法。 12. The wavefront according to claim 11, wherein the first diffraction grating pattern is a diffraction grating pattern having a band-shaped light transmitting portion or light shielding portion arranged at intervals along two directions orthogonal to each other. Aberration measurement method. 前記第1回折格子パターンとして、二次元的に配置された菱形状または三角形状の光透過部または遮光部を有する回折格子パターンを用いることを特徴とする請求項11に記載の波面収差計測方法。 12. The wavefront aberration measuring method according to claim 11, wherein a diffraction grating pattern having a two-dimensionally arranged rhombus or triangular light transmitting part or light shielding part is used as the first diffraction grating pattern. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の波面収差計測装置を備え、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
A wavefront aberration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7,
An exposure apparatus that exposes a predetermined pattern placed on an object plane of the test optical system onto a photosensitive substrate placed on an image plane of the test optical system.
請求項8乃至13のいずれか1項に記載の波面収差計測方法により得られた波面収差情報を用いて前記被検光学系を調整し、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光方法。
Adjusting the optical system to be tested using wavefront aberration information obtained by the wavefront aberration measuring method according to any one of claims 8 to 13,
An exposure method comprising exposing a predetermined pattern placed on an object plane of the test optical system to a photosensitive substrate placed on an image plane of the test optical system.
請求項14に記載の露光装置または請求項15に記載の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
Using the exposure apparatus according to claim 14 or the exposure method according to claim 15, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
Processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method comprising:
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