JP2017116867A - 評価方法、露光方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置における投影光学系の収差を容易に且つ精度よく評価するために有利な技術を提供する。【解決手段】露光装置における投影光学系の収差を評価する評価方法は、マスクのパターンを前記露光装置により基板に転写する転写工程と、前記投影光学系における前記パターンの投影位置に関する特性値を、前記転写工程での転写結果に基づいて第１特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第１特性値から第１情報として求める第１工程と、前記投影光学系により投影された前記パターンの像を検出する検出工程と、前記投影光学系における前記パターンの投影位置に関する特性値を前記検出工程での検出結果に基づいて第２特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第２特性値から第２情報として求める第２工程と、前記第２情報を前記第１情報によって補正した結果に基づいて、前記投影光学系の収差を評価する評価工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置における投影光学系の収差を評価する評価方法、露光方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、マスクのパターンを基板に転写する露光装置がある。露光装置では、近年における回路パターンの微細化に伴い、投影光学系の収差を精度よく評価することが求められている。特許文献１および２には、マスクのパターンを基板に実際に転写した転写結果、および撮像素子を用いて空中像計測を行った結果のいずれか一方のみに基づいて投影光学系の収差を評価することが記載されている。

特開２００３−２１５４２３号公報 特開２００１−１６６４９７号公報

転写結果のみに基づいて投影光学系の収差を評価する場合、複数の基板にマスクのパターンをそれぞれ転写した結果を用いることが、投影光学系の収差を精度よく評価する上で好ましい。しかしながら、複数の基板にマスクのパターンをそれぞれ転写し、各基板に転写されたパターンを計測することは煩雑であり、相応の時間が掛かりうる。一方で、空中像計測の結果のみに基づいて投影光学系の収差を評価する場合、空中像計測の結果には転写結果に対して誤差が生じうるため、投影光学系の収差を精度よく評価することが困難となりうる。

そこで、本発明は、露光装置における投影光学系の収差を容易に且つ精度よく評価するために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての評価方法は、露光装置における投影光学系の収差を評価する評価方法であって、マスクのパターンを前記露光装置の前記投影光学系により基板に転写する転写工程と、前記投影光学系における前記パターンの投影位置に関する特性値を、前記転写工程での転写結果に基づいて第１特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第１特性値から第１情報として求める第１工程と、前記投影光学系により投影された前記パターンの像を検出する検出工程と、前記投影光学系における前記パターンの投影位置に関する特性値を前記検出工程での検出結果に基づいて第２特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第２特性値から第２情報として求める第２工程と、前記第２情報を前記第１情報によって補正した結果に基づいて、前記投影光学系の収差を評価する評価工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、露光装置における投影光学系の収差を容易に且つ精度よく評価するために有利な技術を提供することができる。

露光装置を示す概略図である。 投影光学系の収差の評価方法および露光方法を示すフローチャートである。 評価用マスクを示す図である。 線幅と基板の高さとの関係を示す図である。 投影光学系の収差を評価するために得られた特性を示す図である。 投影光学系の収差を評価するために得られた特性を示す図である。 照明条件の変更を伴う投影光学系の収差の評価方法および露光方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本実施形態では、露光装置１００における投影光学系の収差を評価する評価方法について説明する。まず、露光装置１００について図１（ａ）を参照しながら説明する。図１（ａ）は、第１実施形態の露光装置１００を示す概略図である。露光装置１００は、例えば、マスク２を照明する照明光学系１と、マスク２を保持して移動可能なマスクステージ３と、マスク２のパターンを基板５に投影する投影光学系４と、基板５を保持して移動可能な基板ステージ６と、制御部７とを含みうる。制御部７は、例えばＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１００の各部を制御する（露光処理を制御する）。

照明光学系１は、それに含まれるマスキングブレードなどの遮光部材（スリット規定部材）により、光源から射出された光を、例えばＸ方向に長い円弧状のスリット光に整形し、そのスリット光でマスク２の一部を照明する。照明光学系１から射出されるスリット光の断面１ａ（ＸＹ断面）は、図１（ｂ）に示すように、軸１１を中心とした曲率Ｒ、スリット長Ｌおよびスリット幅ｄによって規定される形状を有しうる。

投影光学系４は、等倍結像光学系、拡大結像光学系および縮小結像光学系のいずれか１つの光学系として構成されうる。本実施形態では、投影光学系４を等倍結像光学系として構成した例について説明する。投影光学系４は、例えば、第１平面ミラー４１、第２平面ミラー４２、凹面ミラー４３および凸面ミラー４４を含みうる。照明光学系１から射出され、マスク２を透過した光は、第１平面ミラー４１、および凹面ミラー４３の上部でそれぞれ反射されて凸面ミラー４４に入射する。そして、凸面ミラー４４で反射された光は、凹面ミラー４３の下部、および第２平面ミラー４２でそれぞれ反射されて基板５に入射する。これにより、マスク２のパターンが基板５に投影される。即ち、マスク２のパターンの像が基板５に結像される。

マスク２および基板５は、マスクステージ３および基板ステージ６によってそれぞれ保持されており、投影光学系４を介して光学的に共役な位置（投影光学系４の物体面および像面）のそれぞれに配置される。マスクステージ３および基板ステージ６は、少なくとも投影光学系４の光軸１０と垂直な方向（例えばＹ方向）に、互いに同期しながら投影光学系４の投影倍率に応じた速度比で相対的に走査される。これにより、基板上でスリット光をＹ方向に走査しながら、マスク２のパターンを基板上に転写することができる。また、マスクステージ３および基板ステージ６は、マスク２および基板５をそれぞれ高さ方向（Ｚ方向）にも移動可能に構成されうる。

ここで、露光装置１００は、基板５の高さを検出する第１検出部８と、投影光学系４によって投影されたマスク２のパターンの像を検出する（所謂、空中像計測を行う）第２検出部９とを含みうる。第１検出部８は、基板５に光を斜めから照射する斜入射型であり、基板５の表面に光を照射する照射系８ａと、基板５で反射された光を受光する受光系８ｂとを含みうる。また、第２検出部９は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（イメージセンサ）を含み、当該撮像素子の撮像面が基板５の面と同じ高さになるように基板ステージ６に設けられうる。そして、第２検出部９は、マスク２のパターンの像を検出する際には、投影光学系４から射出された光が第２検出部９に入射するように基板ステージ６によって移動される。

このように構成された露光装置１００では、近年における回路パターンの微細化に伴い、投影光学系４の収差を精度よく評価することが求められている。従来では、マスク２のパターンの基板５への転写結果および空中像計測の結果のいずれか一方のみに基づいて投影光学系４の収差の評価が行われていた。転写結果のみに基づいて投影光学系４の収差を評価する場合、複数の基板５にマスク２のパターンをそれぞれ転写した結果を用いることが、投影光学系４の収差を精度よく評価する上で好ましい。しかしながら、複数の基板５にマスク２のパターンをそれぞれ転写し、各基板５に転写されたパターンを計測することは煩雑であり、相応の時間が掛かりうる。特に、基板５に転写されたパターンの線幅等を計測する工程は他の工程と比べて評価時間が多く掛かりうるため、基板の枚数を増やすことは評価時間の点で好ましくない。一方で、空中像計測の結果のみに基づいて投影光学系４の収差を評価する場合、空中像計測の結果には転写結果に対する誤差が生じうるため、投影光学系４の収差を精度よく評価することが困難となりうる。

そこで、本実施形態に係る投影光学系の収差の評価方法は、転写結果に基づいて投影光学系４の収差を示す情報を求めるとともに、空中像計測の結果の各々に基づいても投影光学系４の収差を示す情報を求める。そして、空中像計測の結果に基づいて求めた当該情報を、転写結果に基づいて求めた当該情報によって補正し、補正した結果に基づいて投影光学系４の収差を評価する。これにより、マスク２のパターンを転写する基板５の枚数（即ち、マスク２のパターンを基板５に転写する回数）を減らすことができるとともに、投影光学系４の収差を容易に且つ精度よく評価することができる。以下に、転写結果および空中像計測の結果の双方に基づいて投影光学系４の収差を評価する方法について説明する。

［実施例１］
実施例１では、露光装置１００における投影光学系４の収差として像面湾曲および非点収差を評価する方法について、図２を参照しながら説明する。ここでは、投影光学系４の収差の評価方法と併せて、投影光学系４の収差の評価結果に基づいて露光装置１００を校正し、校正した露光装置１００を用いて基板を露光する露光方法についても説明する。図２は、投影光学系４の収差の評価方法および露光方法を示すフローチャートである。ここで、実施例１では、投影光学系４におけるマスク２のパターンの投影位置に関する特性値として、投影光学系４のフォーカス値（以下では、単に「フォーカス値」と称する）が用いられうる。

まず、Ｓ１１では、投影光学系４の特性値（フォーカス値）を、評価用マスク２’のパターンを基板上に転写した転写結果に基づいて第１特性値として求め、投影光学系４の収差を示す情報を第１特性値から第１情報として求める。Ｓ１１の工程では、マスク２として評価用マスク２’が用いられ、基板５としてテスト基板５’（評価用基板、もしくはダミー基板とも言う）が用いられうる。また、Ｓ１１の工程は、１回だけ行われれば十分であるが、複数回繰り返されてもよい。

ここで、評価用マスク２’について説明する。例えば、本実施例で用いられる評価用マスク２’は、例えば、図３（ａ）に示すように、走査方向と異なる方向（例えばＸ方向）における複数の位置（Ｘ位置Ｐ１〜Ｐ５）の各々において、２つ以上のパターン２ａが走査方向に並ぶように配置されている。評価用マスク２’におけるＸ位置Ｐ１〜Ｐ５は、投影光学系４から射出されるスリット光の断面１ａにおけるＸ方向の位置Ｐ１〜Ｐ５（図５（ａ）参照）に対応する。図５（ａ）は、スリット光の断面１ａを示す図である。そして、複数のパターン２ａの各々は、ラインの伸びる方向が互いに異なる複数のライン要素を複数のパターン要素２ｂとして含みうる。

本実施例における各パターン２ａは、図３（ｂ）に示すように、ラインの伸びる方向が互いに４５度ずつ異なる４種類のライン要素を複数のパターン要素２ｂとして含みうる。図３（ｂ）に示すＨライン要素２ｂ_Ｈは、スリット光の走査方向と垂直な方向（Ｘ方向）に伸びるライン要素であり、Ｖライン要素２ｂ_Ｖは、Ｈライン要素２ｂ_Ｈに対して反時計回りに９０度回転したライン要素である。また、Ｓライン要素２ｂ_Ｓは、Ｈライン要素２ｂ_Ｈに対して反時計回りに４５度回転したライン要素であり、Ｔライン要素２ｂ_Ｔは、Ｖパターンに対して反時計回りに４５度回転したライン要素である。

以下に、Ｓ１１の工程の詳細について説明する。Ｓ１１の工程は、例えば、Ｓ１１ａ〜Ｓ１１ｄの工程を含みうる。Ｓ１１ａでは、評価用マスク２’を用いて露光装置１００によりテスト基板５’を走査露光することにより、評価用マスク２’における複数のパターン２ａ（複数のパターン要素２ｂ）を当該テスト基板上に転写する。例えば、Ｓ１１ａの工程では、評価用マスク２’を用いて、基板ステージ６によりテスト基板５’の高さ（Ｚ方向の位置）を変えながら、テスト基板５の走査露光が行われる。即ち、デフォーカス量を変えながらテスト基板５’の走査露光が行われる。これにより、テスト基板５’には、Ｘ位置Ｐ１〜Ｐ５の各々について、デフォーカス量が互いに異なるように転写された複数のパターン２ａ（複数のパターン要素２ｂ）が走査方向に並んで形成されうる。ここで、Ｓ１１ａの工程では、テスト基板５’を走査露光する露光工程に加えて、例えば、基板上に感光材（レジスト）を塗布する塗布工程や、走査露光が行われたテスト基板５’を現像する現像工程なども行われうる。

Ｓ１１ｂでは、テスト基板５’に転写された各パターン要素２ｂの線幅を、例えば露光装置１００の外部の計測装置などによって計測する。Ｓ１１ｃでは、Ｓ１１ｂでの計測結果に基づいて、パターン要素２ｂの線幅と露光時のテスト基板５’の高さとの関係を、Ｘ位置ごとに各パターン要素２ｂについて求める。そして、Ｘ位置ごとに各パターン要素２ｂについて求められた当該関係に基づいて、Ｘ位置ごとのフォーカス値を各パターン要素２ｂについて第１特性値として求める。例えば、Ｘ位置Ｐ１におけるＨライン要素２ｂ_Ｈに注目すると、それらの計測結果から、図４に示すように、Ｈライン要素２ｂ_Ｈの線幅と各Ｈライン要素２ｂ_Ｈの露光時におけるテスト基板５’の高さとの関係を求めることができる。そして、線幅が最大となるときのテスト基板５’の高さがフォーカス値に対応することから、図４に示す線幅とテスト基板５’の高さとの関係に基づいて、Ｘ位置Ｐ１におけるＨライン要素２ｂ_Ｈについてのフォーカス値を求めることができる。このようにフォーカス値を求める工程を、各Ｘ位置Ｐ１〜Ｐ５および各パターン要素２ｂについて行うことにより、図５（ｂ）に示すように、Ｘ位置とフォーカス値との関係を各パターン要素２ｂについて得ることができる。

Ｓ１１ｄでは、Ｓ１１ｃで求めた複数のパターン要素２ｂについてのフォーカス値（第１特性値）の平均値を、投影光学系４の収差を示す第１情報として、式（１）によりＸ位置ごとに求める。これにより、図５（ｃ）に示すように、Ｘ位置とフォーカス値の平均値との関係を得ることができる。式（１）では、Ｘ位置Ｐｎ（ｎ＝１〜５）におけるＨライン要素２ｂ_Ｈ、Ｖライン要素２ｂ_Ｖ、Ｓライン要素２ｂ_Ｓ、Ｔライン要素２ｂ_Ｔのフォーカス値をそれぞれＦ_ｎＨ、Ｆ_ｎＶ、Ｆ_ｎＳ、Ｆ_ｎＴと表し、それらの平均値をＦｎと表している。また、各パターン要素におけるベストフォーカス値に付加される重みをそれぞれｗ_ｎＨ、ｗ_ｎＶ、ｗ_ｎＳ、ｗ_ｎＴと表している。ここで、本実施例では、フォーカス値の平均値として、各パターン要素２ｂのフォーカス値の加重平均値を求める例について説明した。加重平均値は、例えば、パターン要素２ｂの線幅を計測した計測装置における収差などに起因して、各パターン要素２ｂのラインが伸びる方向に応じた誤差が計測結果に生じる場合に用いられることが好ましい。したがって、当該誤差が生じない場合には、フォーカス値の平均値として、例えば各パターン要素２ｂのフォーカス値の単純平均値を求めてもよい。

次に、Ｓ１２では、投影光学系４により投影された評価用マスク２’の各パターン２ａの像を第２検出部９によって検出した結果（空中像計測の結果）に基づいて、投影光学系４の特性値（フォーカス値）を第２特性値として求める。そして、投影光学系４の収差を示す情報を第２特性値から第２情報として求める。Ｓ１２の工程は、例えば露光装置１００（制御部７）により自動で行われるとよい。また、Ｓ１２の工程は、複数回行われ、複数回のＳ１２の工程で得られた複数の検出結果を平均化した結果に基づいて第２特性値を求めてもよい。ここで、図２に示すフローチャートでは、Ｓ１１の工程の後にＳ１２の工程が行われているが、Ｓ１１の工程の前にＳ１２の工程が行われてもよい。

以下に、Ｓ１２の工程の詳細について説明する。Ｓ１２の工程は、Ｓ１２ａ〜Ｓ１２ｃの工程を含みうる。Ｓ１２ａでは、投影光学系４によって投影された評価用マスクの各パターン要素２ｂの像を、基板ステージ６により基板５の高さを変えながら第２検出部９によってＸ位置ごとに検出する。そして、Ｓ１２ｂでは、評価用マスク２’の各パターン要素２ｂについてのフォーカス値をＸ位置ごとに第２特性値として求める。これにより、図５（ｄ）に示すように、Ｘ位置とフォーカス値との関係を各パターン要素２ｂについて得ることができる。

Ｓ１２ｃでは、Ｓ１２ａの工程で得られた複数のパターン要素２ｂについてのフォーカス値（第２特性値）の平均値を、投影光学系４の収差を示す第２情報として、例えば上記の式（１）を用いてＸ位置ごとに求める。これにより、図５（ｅ）に示すように、Ｘ位置とフォーカス値の平均値との関係を得ることができる。また、Ｓ１２ｃでは、各パターン要素２ｂのフォーカス値（第２特性値）とフォーカス値（第２特性値）の平均値との差（即ち、図５（ｄ）に示す特性と図５（ｅ）に示す特性との差（以下、ばらつき値と称する））も、第２情報としてＸ位置ごとに求める。例えば、Ｈライン要素２ｂ_Ｈに注目すると、Ｈライン要素２ｂ_Ｈについてのばらつき値を式（２）によって求めることができる。式（２）では、Ｘ位置Ｐｎ（ｎ＝１〜５）におけるＨライン要素２ｂＨのフォーカス値をｆ_ｎＨ、複数のパターン要素２ｂについてのフォーカス値の平均値をｆ_ｎ、Ｈライン要素２ｂ_Ｈについてのばらつき値をｆｂ_ｎＨとそれぞれ表している。これにより、図５（ｆ）に示すように、Ｘ位置とばらつき値との関係を各パターン要素２ｂについて得ることができる。

図２のフローチャートに戻り、Ｓ１３では、例えば第２情報における第２特性値の平均値が第１情報における第１特性値の平均値に近づくように、Ｓ１２で得られた第２情報をＳ１１で得られた第１情報によって補正する。これにより、投影光学系４の収差を評価するために用いられる情報（評価用情報）を得る。

第２情報を補正する具体的な方法の１つとしては、第２情報における第２特性値の平均値として第１情報における第１特性値の平均値を適用することによって第２情報を補正する方法がある。即ち、この方法は、第１情報における平均値（図５（ｃ）に示す特性）と第２情報におけるばらつき値（図５（ｆ）に示す特性）とを足し合わせた結果を補正後の第２情報として得る方法である。例えば、Ｈライン要素２ｂ_Ｈに注目すると、第１情報における平均値と第２情報におけるばらつき値との足し合わせは、式（３）によって行うことができる。式（３）では、Ｘ位置Ｐｎ（ｎ＝１〜５）におけるＨライン要素２ｂ_Ｈについての第１情報における平均値と第２情報におけるばらつき値とを足し合わせた結果をＦ_０ｎＨ、Ｈライン要素２ｂ_Ｈにおける重みをＷ_ｎＨとそれぞれ表している。このように第１情報における平均値と第２情報におけるばらつき値との足し合わせる処理を、各パターン要素２ｂおよび各Ｘ位置について行うことにより、評価用情報を図５（ｇ）に示すように得ることができる。ここで、ばらつき値に付加される重みは、上述した加重平均を用いる理由と同様に、各パターン要素２ｂのラインが伸びる方向に応じて第２検出部９による検出結果に誤差が生じている場合に用いられることが好ましい。

Ｓ１４では、Ｓ１３で得られた評価用情報（図５（ｇ））に基づいて、投影光学系４の収差（像面湾曲および非点収差）を評価する。例えば、像面湾曲は、図５（ｇ）に示すように、フォーカス値の最大値と最小値との差から評価することができる。また、非点収差は、Ｘ位置ごとに、複数のパターン要素２ｂにおけるフォーカス値の差から評価することができる。Ｓ１５では、Ｓ１４での評価結果に基づいて、露光装置１００を校正する。露光装置１００の校正は、例えば、投影光学系４の光学素子の位置を調整したり、投影光学系４の光学素子を加工または交換したりすることによって行われうる。また、Ｓ１６では、Ｓ１５で校正された露光装置１００により、回路を形成すべき基板５に転写される回路パターンを有するマスク２を用いて、当該基板５を露光する。

［実施例２］
実施例２では、露光装置１００における投影光学系４の収差として歪曲収差を評価する方法について説明する。実施例２においても、実施例１と同様に、図２に示すフローチャートに従って、投影光学系４の収差の評価、露光装置１００の校正、および基板５の露光が行われうる。ここで、実施例２では、投影光学系４の特性値として、投影光学系４の光軸１０と垂直な方向（ＸＹ方向）において投影光学系４によりマスク２のパターンが投影される位置と目標位置とのずれ量（以下では、単に「ずれ量」と称する）が用いられうる。また、実施例２では、例えば複数の十字マークが複数のパターン要素２ｂとしてスリット光の走査方向に並んだパターン２ａを、走査方向と異なる方向における複数の位置（Ｘ位置Ｐ０〜Ｐ３０）の各々について有する評価用マスク２”が用いられうる。

まず、Ｓ１１では、投影光学系４の特性値（ずれ量）を、評価用マスク２”のパターンを基板上に転写した転写結果に基づいて第１特性値として求め、投影光学系４の収差を示す情報を第１特性値から第１情報として求める。

Ｓ１１ａでは、評価用マスク２”を用いて露光装置１００によりテスト基板５”を走査露光することにより、評価用マスク２”の複数のパターン２ａ（複数のパターン要素２ｂ）を当該テスト基板上に転写する。

Ｓ１１ｂでは、テスト基板５”に転写された各パターン要素２ｂの位置（ＸＹ方向）を、例えば露光装置１００の外部の計測装置などによって計測する。これにより、例えば図６（ａ）に示すように、テスト基板５”に転写された各パターン要素２ｂの位置を表す格子状の分布６１を得ることができる。そして、Ｓ１１ｃでは、Ｓ１１ｂでの計測結果（図６（ａ）に示す分布）に基づいて、投影光学系４により評価用マスク２”の各パターン要素２ｂが投影される位置と目標位置（目標位置の分布６２）とのずれ量を求める。当該ずれ量は、投影光学系４の光軸１０と垂直な第１方向（本実施例ではＸ方向）、および投影光学系４の光軸と垂直かつ第１方向と異なる第２方向（本実施例ではＹ方向）のそれぞれについて求められうる。以下では、第１方向（Ｘ方向）におけるずれ量をＤｘ、および第２方向（Ｙ方向）におけるずれ量をＤｙと表す。ここで、目標位置とは、投影光学系４によって評価用マスク２”の各パターン要素２ｂが投影されるべきＸＹ方向の位置のことである。

Ｓ１１ｄでは、各パターン要素２ｂのずれ量ＤｘおよびＤｙの各々（第２特性値）における平均値を、投影光学系４の収差を示す第１情報として、Ｘ位置ごとに求める。これにより、図６（ｂ）に示すように、Ｘ位置とずれ量の平均値との関係を、ずれ量ＤｘおよびＤｙの各々について得ることができる。

次に、Ｓ１２では、投影光学系４により投影された評価用マスク２”の各パターン２ｂの像を第２検出部９によって検出した結果（空中像計測の結果）に基づいて、投影光学系４の特性値（ずれ量）を第２特性値として求める。そして、投影光学系４の収差を示す情報を第２特性値から第２情報として求める。

Ｓ１２ａでは、スリット光の断面１ａにおける複数の検出点の各々について、各パターン要素２ｂの像を第２検出部９によって検出する。複数の検出点は、例えば図６（ｅ）に示すように、各Ｘ位置（Ｐ０〜Ｐ３０）において１１個の検出点（Ｙ０〜Ｙ１０）がＹ方向に並ぶように配置される。図６（ｅ）は、スリット光の断面における複数の検出点を示す図である。このように複数の検出点が配置されている場合、例えば、Ｙ方向における検出点のピッチに相当する量だけ評価用マスク２”をＹ方向に移動させてパターン要素２ｂの像を第２検出部９で検出する工程を繰り返す。これにより、複数の検出点の各々においてパターン要素２ｂの像を検出することができる。そして、Ｓ１２ｂでは、第２検出部９での検出結果に基づいてずれ量ＤｘおよびＤｙを第２特性値としてＸ位置ごとにそれぞれ求める。これにより、図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、Ｘ位置とずれ量（Ｄｘ、Ｄｙ）との関係をＹ方向における各検出点について得ることができる。図６（ｃ）は、Ｘ位置とずれ量Ｄｘとの関係を示す図であり、図６（ｄ）は、Ｘ位置とずれ量Ｄｙとの関係を示す図である。

Ｓ１２ｃでは、Ｙ方向における複数の計測点（Ｙ０〜Ｙ１０）におけるずれ量Ｄｘの平均値を、投影光学系の収差を示す第２情報としてＸ位置ごとに求める。これにより、図６（ｆ）に示すように、Ｘ位置とずれ量Ｄｘの平均値との関係を得ることができる。そして、Ｙ方向における各検出点でのずれ量Ｄｘ（第２特性値）とずれ量Ｄｘ（第２特性値）の平均値との差（即ち、図６（ｃ）に示す特性と図６（ｆ）に示す特性との差（ばらつき値））も、第２情報として式（４）によりＸ位置ごとに求める。式（４）では、Ｘ位置Ｐｉ（ｉ＝０〜３０）および検出点Ｙｊ（ｊ＝０〜１０）におけるずれ量ＤｘをｄＸ_ｉｊ、Ｘ位置Ｐｉにおけるずれ量Ｄｘの平均値をｄＸ_ｉ、ずれ量Ｄｘのばらつき値をｄＸｂ_ｉｊとしている。これにより、図６（ｇ）に示すように、Ｘ位置とずれ量Ｄｘのばらつき値との関係を、Ｙ方向における各検出点について得ることができる。

ずれ量Ｄｘと同様に、Ｓ１２ｃでは、Ｙ方向における複数の検出点（Ｙ０〜Ｙ１０）におけるずれ量Ｄｙの平均値を、投影光学系の収差を示す第２情報としてＸ位置ごとに求める。これにより、図６（ｆ）に示すように、Ｘ位置とずれ量Ｄｙの平均値との関係を得ることができる。そして、Ｙ方向における各検出点でのずれ量Ｄｙ（第２特性値）とずれ量Ｄｙ（第２特性値）の平均値との差（即ち、図６（ｄ）に示す特性と図６（ｆ）に示す特性との差（ばらつき値））も、第２情報として式（５）によりＸ位置ごとに求める。式（５）では、Ｘ位置Ｐｉ（ｉ＝０〜３０）および検出点Ｙｊ（ｊ＝０〜１０）におけるずれ量ＤｙをｄＹ_ｉｊ、Ｘ位置Ｐｉにおけるずれ量Ｄｙの平均値をｄＹ_ｉ、ずれ量Ｄｙのばらつき値をｄＹｂ_ｉｊとしている。これにより、図６（ｈ）に示すように、Ｘ位置とずれ量Ｄｙのばらつき値との関係を、Ｙ方向における各検出点について得ることができる。

図２のフローチャートに戻り、Ｓ１３では、Ｓ１２で得られた第２情報をＳ１１で得られた第１情報によって補正することにより評価用情報を得る。例えば、第１情報におけるずれ量Ｄｘの平均値（図６（ｂ）に示す特性）と第２情報におけるずれ量Ｄｘのばらつき値（図６（ｇ）に示す特性）とを足し合わせることにより、Ｘ方向についての評価用情報を得ることができる。第１情報におけるずれ量Ｄｘの平均値と第２情報におけるずれ量Ｄｘのばらつき値との足し合わせは、式（６）によって行うことができる。式（６）では、Ｘ位置Ｐｉ（ｉ＝０〜３０）での第１情報におけるにおけるずれ量Ｄｘの平均値をＤＸ_ｉ、第１情報におけるずれ量Ｄｘの平均値と第２情報におけるずれ量Ｄｙのばらつき値とを足し合わせた結果をＤＸ_０ｉｊとしている。このように第１情報におけるずれ量Ｄｘの平均値と第２情報におけるずれ量Ｄｘのばらつき値とを足し合わせる処理を、各Ｘ位置について行うことにより、Ｘ方向についての評価用情報を図６（ｉ）に示すように得ることができる。ここで、ばらつき値に付加される重みＷｘ_ｉｊは、Ｘ位置Ｐｉおよび検出点Ｙｊの位置に応じて第２検出部９による検出結果に誤差が生じている場合に用いられるとよい。

同様に、第１情報におけるずれ量Ｄｙの平均値（図６（ｂ）に示す特性）と第２情報におけるずれ量Ｄｙのばらつき値（図６（ｈ）に示す特性）とを足し合わせることにより、Ｙ方向についての評価用情報を得ることができる。第１情報におけるずれ量Ｄｙの平均値と第２情報におけるずれ量Ｄｙのばらつき値との足し合わせは、式（７）によって行うことができる。式（７）では、Ｘ位置Ｐｉ（ｉ＝０〜３０）での第１情報におけるずれ量Ｄｙの平均値をＤＹ_ｉ、第１情報におけるずれ量Ｄｙの平均値と第２情報におけるずれ量Ｄｙのばらつき値とを足し合わせた結果をＤＹ_０ｉｊとしている。このように第１情報におけるずれ量Ｄｙの平均値と第２情報におけるずれ量Ｄｙのばらつき値とを足し合わせる処理を、各Ｘ位置について行うことにより、Ｙ方向についての評価用情報を図６（ｊ）に示すように得ることができる。ここで、ばらつき値に付加される重みＷｙ_ｉｊは、Ｘ位置Ｐｉおよび検出点Ｙｊの位置に応じて第２検出部による検出結果に誤差が生じている場合に用いられるとよい。

Ｓ１４では、Ｓ１３で得られた評価用情報（図６（ｉ）および（ｊ））に基づいて、投影光学系４の収差（歪曲収差）を評価する。Ｓ１５では、Ｓ１４での評価結果に基づいて、露光装置１００を校正する。また、Ｓ１６では、Ｓ１５で校正された露光装置１００により、回路を形成すべき基板５に転写される回路パターンを有するマスク２を用いて、当該基板５を露光する。

＜第２実施形態＞
露光装置１００では、例えば、コンベンショナル、輪帯、ダイポールといった有効光源の形状や、照明光学系１のＮＡ、輪帯比、透過率などの照明条件を変更する場合がある。しかしながら、照明条件を変更する度に、変更後の照明条件において評価用マスクのパターンをテスト基板に転写し、その転写結果に基づいて投影光学系４の特性値を得ることは相応の手間と時間が掛かりうる。したがって、照明条件を変更した後では、図２に示すフローチャートのＳ１１の各工程を行わずに、変更後の照明条件における投影光学系４の収差を評価することが好ましい。そのため、本実施形態では、変更後の照明条件において図２に示すフローチャートのＳ１１の各工程を行わずに、Ｓ１２の各工程を新たに行うだけで変更後の照明条件における投影光学系４の収差の評価が行われる。以下に、本実施形態における投影光学系４の収差の評価方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、互いに異なる２種類の照明条件の各々における投影光学系４の収差の評価方法および露光方法を示すフローチャートである。

Ｓ２１では、露光装置１００の照明条件を第１照明条件に設定する。第１照明条件とは、露光装置１００の照明条件を変更する前の照明条件に対応する。Ｓ２２では、図２に示すフローチャートのＳ１１の各工程を行うことにより第１特性値の平均値（第１情報）を求める。以下では、Ｓ２２で求めた第１特性値の平均値を「平均値Ａ１」と称する。Ｓ２３では、図２に示すフローチャートのＳ１２の各工程を行うことにより第２特性値の平均値および第２特性値のばらつき値（第２情報）を求める。以下では、Ｓ２３で求めた第２特性値の平均値を「平均値Ａ２」、Ｓ２３で求めた第２特性値のばらつき値を「ばらつき値Ａ２」と称する。また、図７に示すフローチャートでは、Ｓ２３の工程がＳ２２の工程の後に行われているが、Ｓ２２の工程の前に行われてもよい。

Ｓ２４では、Ｓ２３で求めた第２情報をＳ２２で求めた第１情報で補正した結果に基づいて投影光学系４の収差を評価し、評価結果に基づいて露光装置１００を校正する。Ｓ２４の工程は、図２に示すフローチャートのＳ１３〜Ｓ１５の各工程に対応する。Ｓ２５では、回路を形成すべき基板５に転写される回路パターンを有するマスク２を用いて、第１照明条件で当該基板５を露光する。Ｓ２５の工程は、図２に示すフローチャートのＳ１６の工程に対応し、回路を形成すべき基板５の枚数に応じて複数回繰り返されうる。

Ｓ２６では、露光装置１００の照明条件を第１照明条件から第２照明条件に変更する。Ｓ２７では、図２に示すフローチャートのＳ１２の各工程を行うことにより第２特性値の平均値および第２特性値のばらつき値（第３情報）の第２特性値を新たに求める。以下では、Ｓ２７で得られた第２特性の平均値を「平均値Ｂ」と称し、Ｓ２７で得られた第２特性のばらつき値を「ばらつき値Ｂ」と称する。Ｓ２８では、Ｓ２３で得られた第２情報（平均値Ａ２）とＳ２７で得られた第３情報（平均値Ｂ）との差に基づいて、変更前の照明条件で求められた第１情報（平均値Ａ１）を補正する。具体的には、第２情報（平均値Ａ２）と第３情報（平均値Ｂ）との差を、第１情報（平均値Ａ１）に加算することによって当該第１情報を補正する。

Ｓ２９では、Ｓ２８で補正した第１情報によってＳ２７で求めた第３情報を補正した結果に基づいて、変更後の照明条件（第２照明条件）での投影光学系の収差を評価し、評価結果に基づいて露光装置１００を校正する。Ｓ２９の工程は、図２に示すフローチャートのＳ１３〜Ｓ１５の各工程に対応する。Ｓ３０では、回路を形成すべき基板５に転写される回路パターンを有するマスク２を用いて、第２照明条件で当該基板５を露光する。Ｓ３０の工程は、図２に示すフローチャートのＳ１６の工程に対応し、回路を形成すべき基板５の枚数に応じて複数回繰り返されうる。このように第２実施形態では、変更後の照明条件で評価用マスクのパターンをテスト基板に転写する工程（図２のフローチャートにおけるＳ１１）を行わずに、変更後の照明条件における投影光学系４の収差を容易に評価することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光方法を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１：照明光学系、２：マスク、３：マスクステージ、４：投影光学系、５：基板、６：基板ステージ、７：制御部、８：第１検出部、９：第２検出部、１００：露光装置。

Claims (16)

1. 露光装置における投影光学系の収差を評価する評価方法であって、
   マスクのパターンを前記露光装置の前記投影光学系により基板に転写する転写工程と、
   前記投影光学系における前記パターンの投影位置に関する特性値を、前記転写工程での転写結果に基づいて第１特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第１特性値から第１情報として求める第１工程と、
   前記投影光学系により投影された前記パターンの像を検出する検出工程と、
   前記投影光学系における前記パターンの投影位置に関する特性値を前記検出工程での検出結果に基づいて第２特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第２特性値から第２情報として求める第２工程と、
   前記第２情報を前記第１情報によって補正した結果に基づいて、前記投影光学系の収差を評価する評価工程と、
   を含むことを特徴とする評価方法。
2. 前記パターンは、複数のパターン要素を含み、
   前記第１工程では、前記転写工程での転写結果に基づいてパターン要素ごとに前記第１特性値を求め、前記複数のパターン要素についての前記第１特性値の平均値を前記第１情報として求め、
   前記第２工程では、前記検出工程での検出結果に基づいてパターン要素ごとに前記第２特性値を求め、前記複数のパターン要素についての前記第２特性値の平均値、および前記複数のパターン要素の各々についての前記第２特性値と当該第２特性値の平均値との差を前記第２情報として求める、ことを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
3. 前記評価工程では、前記第２特性値の平均値が前記第１特性値の平均値に近づくように前記第２情報を前記第１情報により補正した結果に基づいて、前記投影光学系の収差を評価する、ことを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
4. 前記パターンは、ラインの伸びる方向が互いに異なる複数のライン要素が前記複数のパターン要素として形成されている、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の評価方法。
5. 前記複数のライン要素は、ラインの伸びる方向が互いに４５度ずつ異なる、ことを特徴とする請求項４に記載の評価方法。
6. 前記第１工程では、ラインの伸びる方向に応じて各パターン要素の前記第１特性値に重み付けし、前記複数のパターン要素について重み付けされた前記第１特性値の平均値を前記第１情報として求める、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の評価方法。
7. 前記特性値は、前記投影光学系のフォーカス値を含み、
   前記評価工程では、前記投影光学系の像面湾曲および非点収差の少なくとも一方を評価する、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の評価方法。
8. 前記特性値は、前記投影光学系の光軸と垂直な方向において前記投影光学系により前記パターンが結像される位置と目標位置とのずれ量を含み、
   前記評価工程では、前記投影光学系の歪曲収差を評価する、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の評価方法。
9. 前記特性値は、前記光軸に垂直な第１方向における前記ずれ量と、前記光軸に垂直かつ前記第１方向と異なる第２方向における前記ずれ量とを含む、ことを特徴とする請求項８に記載の評価方法。
10. 前記転写工程は１回だけ行われる、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の評価方法。
11. 前記検出工程は複数回行われ、
    前記第２工程では、複数回の前記検出工程で得られた複数の検出結果を平均化した結果に基づいて前記第２情報を求める、ことを特徴とする請求項１０に記載の評価方法。
12. 前記露光装置の照明条件が変更された場合、
    変更後の照明条件で前記検出工程および前記第２工程を新たに行うことにより変更後の照明条件での前記第２特性値を求め、変更後の照明条件での前記第２特性値から前記投影光学系の収差を示す第３情報を求める工程と、
    変更前の照明条件で求められた前記第２情報と、変更後の照明条件で求められた前記第３情報との差に基づいて、変更前の照明条件で求められた前記第１情報を補正する工程と、
    補正した前記第１情報によって前記第３情報を補正した結果に基づいて、変更後の照明条件での前記投影光学系の収差を評価する工程と、
    を行うことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の評価方法。
13. 露光装置における投影光学系の収差を評価する評価方法であって、
    前記投影光学系におけるマスクのパターンの投影位置に関する特性値を、前記パターンを前記露光装置の前記投影光学系により基板に転写した転写結果に基づいて第１特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第１特性値から第１情報として求める第１工程と、
    前記投影光学系における前記パターンの投影位置に関する特性値を、前記投影光学系により投影された前記パターンの像を検出した検出結果に基づいて第２特性値として求め、前記投影光学系の収差を示す情報を前記第２特性値から第２情報として求める第２工程と、
    前記第２情報を前記第１情報によって補正した結果に基づいて、前記投影光学系の収差を評価する評価工程と、
    を含むことを特徴とする評価方法。
14. 前記パターンは、複数のパターン要素を含み、
    前記第１工程では、前記転写結果に基づいてパターン要素ごとに前記第１特性値を求め、前記複数のパターン要素についての前記第１特性値の平均値を前記第１情報として求め、
    前記第２工程では、前記検出結果に基づいてパターン要素ごとに前記第２特性値を求め、前記複数のパターン要素についての前記第２特性値の平均値、および前記複数のパターン要素の各々についての前記第２特性値と当該第２特性値の平均値との差を前記第２情報として求める、ことを特徴とする請求項１３に記載の評価方法。
15. 基板を露光する露光方法であって、
    請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の評価方法を用いて投影光学系の収差を評価する工程と、
    前記投影光学系の収差の評価結果に基づいて前記露光装置を校正する工程と、
    校正された前記露光装置を用いて前記基板を露光する工程と、
    を含むことを特徴とする露光方法。
16. 請求項１５に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光を行われた前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。