JP3581690B2

JP3581690B2 - 位相測定方法及び位相測定装置

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Publication number: JP3581690B2
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Inventors: 章義鈴木
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学薄膜の位相測定方法及び位相測定装置に関し、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮影デバイス、液晶パネル等の表示デバイス等のデバイス製造用のステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式等の露光装置に用いる光学系の反射面や透過面につけられている光学薄膜の位相を計測する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
デバイスパターンの微細化に伴い、デバイスパターンを感光材料に投影露光するときの露光波長はますます短波長化されている。例えば露光波長として、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）からＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）さらにはＥＵＶの波長１３．４ｎｍの光まで用いるようになってきている。
【０００３】
デバイスパターンの微細化は半導体産業のダイナミックスを支えるもっとも大きなファクタで、２５６ＭＤＲＡＭで線幅０．２５ｎｍの解像を要求した時代から、さらに線幅１８０ｎｍ、１３０ｎｍ、１００ｎｍへと世代が急速に変わりつつある。露光光としてｉ線（波長３６５ｎｍ）を利用したリソグラフィでは波長以下の線幅の解像は使われてこなかった。
【０００４】
これに対してＫｒＦは２４８ｎｍの波長でありながら１８０ｎｍさらには１５０ｎｍの線幅を対象としたリソグラフィに適用されている。レジストの改良、超解像技術等の成果を駆使して、波長以下の線幅の解像が実用化されつつある。種々の超解像技術を駆使すれば、ｌｉｎｅｓａｎｄｓｐａｃｅｓで１／２波長の線幅のパターン解像が実用の視野に入ってきている。
【０００５】
しかしながら超解像技術にはパターンの製造上の制約が伴うことも多く、解像力向上の王道は何といっても露光光の波長を短くし、投影光学系のＮＡを向上させることである。上記事実が露光光の短波長化への大きなモーティブフォースとなっており、波長１０〜１５ｎｍの光を露光光として用いるＥＵＶリソグラフィを開発する所以となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＵＶ光を露光光として用いる場合は、ＥＵＶ波長域で透明な物質が存在しない為、ＥＵＶ領域を対象とする光学系では使用できる材料に大きな制限が加わる。特に透過型の光学素子がもはや使用できず総て反射系の構成となるＥＵＶ領域では光学材料の光学定数が１に近い為にミラー表面の反射率が低くなる。所定の反射率を得る為に反射鏡（ミラー）につける反射増強用の膜の特性が大きな課題となっている。膜についても材料の制約が大きく、実質的にはＭｏとＳｉの交互層で作られる膜（多層膜）が基本構成をなすことになる。この他にも、例えばＢｅ−Ｓｉ、Ｒｈ−Ｓｉの多層膜等がある。膜はＭｏとＳｉの交互層を１ペアと考えると４０ペアほどの多層が要求されることになり、光学特性の変化が非常に激しくなる。
【０００７】
ＥＵＶ領域を対象とした膜で特徴的なのは反射率とともに膜の位相（位相分布）の管理が要求されることである。ＥＵＶ光が膜で反射する際に、その位相が変化する。膜の位相分布はミラー面に入射した波面をひずませることになり、ミラー面内で膜の周期長のずれや膜質の変化があると収差（波面収差）を発生させる原因となる。このため、ミラー面に膜をつけた時点で膜の位相（位相分布）を測定することが望ましい。特に、膜に種々な角度で入射したときの角度特性を測定することが望ましい。
【０００８】
実際のミラーではミラー面に対する光の入射角が小さく、少ないところでは数度、大きいところでも２０〜３０度前後であり、この範囲の角度分布の中に入射光線は殆ど入ってしまう。ミラー面に施した膜の位相分布を、入射角を種々と変えて測定するのは配置調整等が困難である。又、測定系が反射系となる為、垂直入射に近い角度の測定は光が重なってしまうために困難である。
【０００９】
本発明は、曲率のある反射鏡や平面反射鏡に施した膜の角度依存の位相特性を容易にしかも高精度に測定することができる位相測定方法及び位相測定装置の提供を目的とする。さらに、反射膜の、特に垂直入射に近い角度までの膜の位相特性を測定可能な位相測定方法及び位相測定装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の位相測定方法は、被検物体としての膜の所定の位置に予め波面の位相分布が分かっている光を所定の角度で入射させ、該被検物体からの光の位相分布をシアリング干渉を利用して測定することによって、前記膜の入射角に依存する位相特性を検出することを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記被検物体に入射する光は、収束光又は発散光であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記被検物体を介さない波面を測定し、該波面と被検物体を介した波面を比較することによって、被検物体の膜の入射角による位相を測定することを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記被検物体に入射する収束光また発散光の集光点に設けたミラー面あるいはピンホールによって、前記被検物体への入射光と出射光との光路を分けていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれか１項記載の位相測定方法に基づいた測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明の位相測定装置は、光源手段と、
該光源手段からの光束を集光する集光手段と、
該光束の集光点に配置され、光を反射させて表面上に膜を施した被検物体上に発散状態で導光する反射手段と、
該被検物体で反射した光を回折させるグレーティングと、
該グレーティングにより互いに波面をずらした２つの光に基づく干渉情報を検出する検出手段と、を有し、
該検出手段で得られる干渉情報より、該被検物体上に施した膜の入射角度に依存する位相情報を測定することを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６記載の位相測定装置による測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明の位相測定装置は、光源手段と、
該光源手段からの光束を集光する集光手段と、
該集光手段からの光を複数の次数の回折光に回折させると共に集光状態を保った状態で表面上に膜を施した被検物体上に導光するグレーティングと、
該被検物体で反射した光の集光点に配置され、所定の次数の２つの回折光を反射させる反射手段と、
該反射手段で反射した２つの回折光に基づく干渉情報を検出する検出手段と、を有し、
該検出手段で得られる干渉情報より、該被検物体上に施した膜の入射角度に依存する位相情報を測定することを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明は請求項６乃至８のいずれか１項の発明において、前記反射手段は前記被検物体への入射光と出射光との光路を分割する機能を有していることを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項９の位相測定装置による測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴としている。
【００２０】
請求項１１の発明の位相測定装置は、光源手段と、
該光源手段からの光束を集光する集光手段と、
該光束の集光点又はその近傍に開口部を有し、
該開口部を通過し、発散した光を表面上に膜を施した被検物体上に導光するグレーティングと、
該被検物体で反射した光を該グレーティングにより、回折させて互いに波面をずらした２つの光に基づく干渉情報を検出する検出手段と、を有し、
該検出手段で得られる干渉情報より、該被検物体上に施した膜の入射角度に依存する位相情報を測定することを特徴としている。
【００２１】
請求項１２の発明は請求項１１の発明において、前記グレーティングの開口部フィルタリング機能を有していることを特徴としている。
【００２２】
請求項１３の発明は請求項６乃至１２のいずれか１項の発明において、前記被検物体を介さないで光学的に等価な系を構成したときに、前記検出手段で得られる干渉情報を利用して、前記膜の位相情報を測定していることを特徴としている。
【００２３】
請求項１４の発明は、請求項１３記載の測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴としている。
【００２４】
請求項１５の発明の露光装置は、請求項１乃至５いずれか１項記載の位相測定方法で測定した光学部材を有していることを特徴としている。
【００２５】
請求項１６の発明は、請求項６乃至１４いずれか１項記載の位相測定装置で測定した光学部材を有していることを特徴としている。
【００２６】
請求項１７の発明のデバイスの製造方法は、請求項１５又は１６記載の露光装置により被露光体に露光する工程と、露光された前記被露光体を現像する工程とを有することを特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の位相測定装置の実施形態１の位相測定光学系の要部概略図である。
【００２９】
本実施形態は基板Ｓ上に施した多層膜（単層膜でも良い。以下「膜」ともいう。）ＭＬの光入射角度による位相特性を測定する場合を示している。測定用の光源１１としてはアンジュレータを利用し、光源１１からの光を集光光学系１２により集光し、収束光Ｌ１として点Ａに集光している。集光光学系１２を構成する光学素子として例えば放物面ミラーを用いて、該放物面ミラーで平行光を収束光に変換している。
【００３０】
この他反射鏡を複数用いて、集光光学系１２を構成しても良い。また点光源のような光源を用いるときには、例えば楕円面鏡を用いることによって所望の収東光を得ることができる。
【００３１】
点Ａには反射手段として、小さなミラーＭＡを配置している。該ミラーＭＡで反射した収束光Ｌ１は、発散光Ｌ２となって基板Ｓの上に多層膜ＭＬが施された被検物体面ＭＬａを照射する。したがって、被検物体面ＭＬａ上の多層膜ＭＬには、該発散光Ｌ２の角度２θ１の広がり分だけの光がきていることになる。
【００３２】
ここで図２に示すように、膜ＭＬへの光Ｌ２の入射角の最小値αは、点ＡからミラーＭＡの右端までの長さ（膜ＭＬと平行方向）をＤ２、点Ａから膜ＭＬまでの長さ（膜ＭＬと垂直方向）をＤ１とすると、
【００３３】
【数１】

【００３４】
となる。これは、図２において、点Ａ、膜ＭＬで反射し、ミラーＭＡの左端を通る光に関しても同様の計算を行うことができる。
【００３５】
従って入射角範囲はα〜θ１となる。一般にこのときの角度αを非常に小さくすることができ、略垂直入射とみなせる角度まで小さくすることができる。
【００３６】
被検物体面ＭＬａ上の膜ＭＬに入射した光は入射角度によって異なる位相とびを伴って反射が行われる。反射光Ｌ３は膜ＭＬの位相のとび量（位相分布）が一定であれば入射した光Ｌ２の波面は歪まないことになるが、位相分布を持っておれば入射角にしたがって位相が進んだり遅れたりして入射波面とは異なる位相分布を持った光となる。
【００３７】
ＥＵＶ領域には透明な材料がない為、ＥＵＶ光学系では選択できる材料の制約により使える光学素子に制約がある。特にレンズのような屈折素子は使用できず、ビームスプリッタとしてもグレーティングによる光の分割が行える程度である。
【００３８】
本発明の光学系では膜ＭＬで反射してきた反射光の波面の位相分布を計測するのにシアリング干渉を用いている。即ち、膜ＭＬで反射してきた光Ｌ３がミラーＭＡの位置を通過して、入射した光Ｌ１と反射した光Ｌ３の分離が完全に行われた位置にグレーティングＰを配置して、入射光を回折させて波面の分割を行っている。
【００３９】
本実施形態では、分割された波面のうち０次光と１次光を干渉させることによって、干渉縞を位置Ｑ１に形成し、位置Ｑ１に設けた検出手段１３によって、該干渉縞を得、該干渉情報を演算手段１４で解析することによって反射した波面の位相分布を計測している。反射膜上で入射角度と入射位置との対応が取れることが分かっているので、この波面計測結果に基づいた計算により反射膜の角度依存の位相特性を得ることができる。
【００４０】
この際、他に高次の次数の回折光による干渉縞も同時に発生するが、これについては電気的な周波数フィルタリングをかけるなどして所望の干渉縞の情報を取り出すようにしている。
【００４１】
位置Ｑ１で得られる干渉縞による波面情報には入射する光Ｌ１の波面が持っている位相分布も同様に含まれている。例えば点Ａへ入射する光Ｌ１の波面が理想球面波であっても、点ＡにあるミラーＭＡの反射面につけられた膜が位相特性をもっておれば、点Ａを介した後の光Ｌ２の波面は理想球面から外れて、ある歪んだ波面を形成することになる。
【００４２】
該光Ｌ２の入射波の歪みを校正するために、本実施形態では、被検物体ＭＬを測定するとき、入射波の波面の位相分布を予め被検物体を介さない状態で測定し、基準波面として、被検物体面ＭＬａを介した測定波面から減じるようにしている。
【００４３】
図３はこの様子を示した概略図である。図３において点ＡからグレーティングＰ’点までの距離は被検物体ＭＬを介した点Ａから点Ｐまでの距離等しく、点Ｐ’から点Ｑ’までの距離は点Ｐから点Ｑまでの距離と等しくなっている。これらの距離を等しくすることにより、図１に示す系で測定するときのオフセットを正確に求めている。これによって、たとえ比較的大きな波面の歪みが入射波面に残っていても、被検物体の位相分布を正確に求めることができる。
【００４４】
また図２と図１に示すグレーティングＰ、Ｐ’には同一のものを用いると、より正確となる。
【００４５】
通常問題となる垂直入射付近の反射特性の測定については図１に示す系でもミラーを垂直入射光線の位置に対応する位置に配置すれば同様に測定不能であるが、本実施形態では測定不能な角度は、図２に示すようにミラーＭＡの反射面の小さな陰になる部分（距離Ｄ）のみであり、通常よりずっと垂直に近い位置まで測定可能となっている。集光点ＡにミラーＭＡを置いたために反射面を小さくすることができたミラーＭＡは、空間周波数フィルタリングの効果を持つことになる。
【００４６】
本実施形態の測定の際、被検物体上の光束が広がりを持っているため、被検物体の面形状によって発生する位相項が観察される干渉縞に影響を与えることがある。面形状による位相の発生は膜の位相とは別の現象であり、両者は明確に分離されねばならない。ただし、光束の広がりが小さいような測定配置であったり、面形状が平面に近い場合には面形状補正を行う必要はない。このような補正を行うか否かは要求される精度に依存するが、予めの測定配置や被検物情報から事前に知ることができる。面形状の誤差が測定誤差に影響を与えることが事前に分かっている場合には、予め面形状を干渉計などで測定し、その面形状の誤差を補正値として測定結果に反映させることにより、膜の位相の高精度測定を行うことができる。この考え方は、以降の他の実施形態でも同様に適用される。
【００４７】
図４は、本発明の位相測定装置の実施形態２の一部分の位相測定光学系の要部概略図である。
【００４８】
実施形態２は実施形態１に比べて、膜ＭＬへの光の入射と膜ＭＬからの反射が逆となっている。即ち、入射側と反射側が入れ代わった構成となっており、その他の構成は同じである。
【００４９】
本実施形態では集光光学系１２からの収束光Ｌ１が収束する前に被検物体上の多層膜ＭＬに入射し、然る後に点Ａへ集光する。収束光Ｌ１には、膜ＭＬに入射する前の光路中に予めグレーティングＰが挿入されるため、実際に被検物体ＭＬに入射するのは高次の光も含めた多数の回折光である。ミラーＭＡは、これらの多数の回折光のうちから任意の２つの回折光を選択的に反射する役目を持っている。したがって、この場合、ミラーＭＡはグレーティングＰから発生させる回折光の空間周波数フィルタリングを達成していることになり。干渉縞の解析が大幅に簡略化され、精度も向上する。
【００５０】
本実施形態において、オフセット取りは図５に示したように、集光光学系１２からの光を被検物体ＭＬを介さないで、グレーティングＰとミラーＭＡを図４に示す位置と光学的に同一となるように配置したときに、点Ｑ’で得られる干渉情報を用いている。
【００５１】
図６は、本発明の位相測定装置の実施形態３の位相測定光学系の要部概略図である。本実施形態は、集光光学系１２からの集束された光Ｌ１は斜めに配置したグレーティングＰに設けた開口部Ｐａに収束する。
【００５２】
開口部Ｐａでいったん集光した後に、発散光Ｌ２となって被検物体ＭＬに入射している。光Ｌ１の集光点の位置Ｐａにはビームスプリッタとして斜めにグレーティングＰが設置している。光Ｌ１は集光点Ｐａのところの開口部（ピンホール）を通過する為、回折が起こらない。開口部Ｐａを通過した発散光Ｌ２は被検物体面ＭＬａで反射し、光束径が広がってビームスプリッタであるグレーティングＰに入射する。
【００５３】
本実施形態では反射光Ｌ３を計測に用いる。反射した光Ｌ３にはグレーティングＰの回折効果で回折光が含まれており、これらの回折光でシアリング干渉縞を形成する。グレーティングＰより発生した回折波面のうち０次光と１次光を干渉させた干渉縞を位置Ｑに形成し、該干渉縞を解析することによって被検物体面ＭＬで反射した波面の位相分布を計測している。
【００５４】
この際、位置Ｑに高次の他の干渉縞も同時に発生するが、これについては周波数フィルタリングをかけるなどして所望の干渉縞の情報を取り出すようにしている。
【００５５】
本実施形態において、オフセットは図７に示すように被検物体ＭＬを介さずに位置Ｑに干渉縞を形成して得ている。
【００５６】
図７に示すオフセットを検出するキャリブレーション用の光学系の構成で、光学素子の配置、干渉縞の観測位置の関係が図６の計測時と光学的に等価になっていることは、これまでの実施形態と同一である。
【００５７】
以上の各実施形態において、膜ＭＬの入射角度による位相分布の測定はＥＵＶ光に限らず、可視光であっても同様に測定できる。
【００５８】
図８は本発明の位相測定装置で測定対象となる反射鏡（ミラー）を用いたＲＵＶ波長域（１０〜１５ｎｍ）の光を露光光として用いたデバイス製造用のＥＵＶ露光装置の要部概略図である。
【００５９】
図８に示すＥＵＶ露光装置は、ＥＵＶ光源、照明光学系、反射型レチクル、投影光学系、レチクルステージ、ウエハステージ、アライメント光学系、真空系などを有している。
【００６０】
本実施形態のＥＵＶ光源にはレーザプラズマ光源が用いられる。これは真空容器７０１中に供給されたターゲット材ＴＡに、高強度のパルスレーザ光を照射し、高温のプラズマ７０５を発生させ、これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段を具備したターゲット供給装置７０２によって真空容器７０１内に供給される。また、パルスレーザ光は励起用パルスレーザ７０３より出力され、集光レンズ７０４を介してターゲット材ＴＡに照射される。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザの繰り返し周波数は高い方が良く、励起用パルスレーザ７０３は通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００６１】
なお、ＥＵＶ光源として放電プラズマ光源を用いることも可能である。放電プラズマ光源は、真空容器中に置かれた電極周辺にガスを放出し、電極にパルス電圧を印加して放電を起こし高温のプラズマを発生させ、これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためには放電の繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００６２】
照明光学系は、複数の多層膜または斜入射ミラーとオプティカルインテグレータ等を有している。本実施形態の照明光学系は、照明系第１ミラー７０６、オプティ力ルインテグレータ７０７、照明系第２ミラー７０８、照明系第３ミラー７０９を有し、これらの部材によってプラズマ７０５から放射されたＥＵＶ光をレチクル（マスク）７１１に導いている。
【００６３】
照明光学系の初段の集光ミラー（照明系第１ミラー）７０６はレーザプラズマ７０５からほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレータ７０７はレチクル７１１を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また照明光学系のレチクル７１１と共役な位置にはレチクル面で照明される領域を円弧状に限定するための円弧開口のアパーチャ７１０が設けられている。
【００６４】
アパーチャ７１０を通過した円弧状の光束によりレチクル７１１が照射され、その反射光が反射鏡７２１〜７２４を含む投影光学系を経てウエハ７３１に照射される。ＥＵＶ領域で用いられる多層膜を施したミラー（多層膜ミラー）は可視光のミラーに比べて光の損失が大きいので、ミラーの枚数は最小限に抑えることが必要である。７２５は開口制限用の絞りである。
【００６５】
本実施形態では、少ない枚数のミラーで広い露光領域を有した投影光学系を実現するに、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いるリングフィールド光学系を利用している。そしてレチクル７１１とウエハ７３１を同時に同期走査して広い露光面積で転写する方法（スキャン露光）を用いている。レチクル７１１面上の円弧状の照明領域は照明光学系内のオプティカルインテグレータ７０７や前後のミラー７０８、７０９によって形成している。
【００６６】
投影光学系にも複数のミラーを用いている。図８では、投影系第１〜第４ミラー（７２１〜７２４）によって、レチクル７１１からの反射光をウエハチャック７３３に装着されたウエハ７３１上に導いている。ミラーの枚数は少ない方がＥＵＶ光の利用効率が高いが、収差補正が難しくなる。良好なる収差補正を行う為に、ミラー枚数を４枚から６枚程度としている。ミラーの反射面の形状は凸面または凹面の球面、非球面、そして回転非対称非球面等を用いている。投影光学系の開口数ＮＡは０．１〜０．３程度である。
【００６７】
各ミラーは低膨張率ガラスやシリコンカーバイド等の剛性が高く硬度が高く、熱膨張率が小さい材料からなる基板を、研削・研磨して所定の反射面形状を創生した後、反射面にモリブデン／シリコンなどの多層膜を成膜したものを用いている。ミラー面内の場所によって入射角が一定でない場合、ブラツグの式から明らかなように、膜周期一定の多層膜では場所によって反射率が高くなるＥＵＶ光の波長がずれてしまう。そこでミラー面内で同一の波長のＥＵＶ光が効率よく反射されるように膜周期分布を持たせるようにしている。
【００６８】
レチクルステージ７１２とウエハステージ７３２は、投影光学系の縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する機構をもつ。ここで座標系として、レチクル７１１又はウエハ７３２の面内で走査方向をＸ軸、それに垂直な方向をＹ軸、レチクル又はウエハ面に垂直な方向をＺ軸とする。
【００６９】
レチクル７１１は、レチクルステージ７１２上のレチクルチャック７１３に保持される。レチクルステージ７１２はＸ方向に高速移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、レチクル７１１の位置決めができるようになっている。レチクルステージ７１２の位置と姿勢はレーザ干渉計（不図示）によって公知の方法で計測され、その結果に基いて、位置と姿勢が制御される。
【００７０】
ウエハ７３１はウエハチャック７３３によってウエハステージ７３２に保持される。ウエハステージ７３２はレチクルステージ７１２と同様にＸ方向に高速移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、ウエハ位置決めができるようになっている。ウエハステージ７３２の位置と姿勢はレーザ干渉計（不図示）によって公知の方法で計測され、その結果に基いて、位置と姿勢が制御される。
【００７１】
レチクル７１１とウエハ７３１の相対的な位置関係を検出する為、アライメント検出機構７１４、７３４によってレチクル７１１の位置と投影光学系の光軸との位置関係、およびウエハ７３１の位置と投影光学系の光軸との位置関係が計測され、レチクル７１１の投影像がウエハ７３１の所定の位置に一致するようにレチクルステージ７１２およびウエハステージ７３２の位置と角度が設定されている。
【００７２】
また、投影光学系の最良結像位置を検出するフォーカス位置検出機構７３５によってウエハ面でＺ方向のフォーカス位置が計測され、ウエハステージ７３２の位置及び角度を制御することによって、露光中は常時ウエハ面を投影光学系による最良結像位置に保つ。
【００７３】
ウエハ７３１上で１回のスキャン露光が終わると、ウエハステージ７３２はＸ，Ｙ方向にステップ移動して次の走査露光開始位置に移動し、再びレチクルステージ７１２及びウエハステージ７３２が投影光学系の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査して、レチクル７１１のパターンをウエハ７３１に露光している。
【００７４】
このようにして、レチクル７１１の縮小投影像がとウエハ７３１上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返され（ステップ・アンド・スキャン）、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。
【００７５】
以上述べたように各実施形態によれば、簡単な構成で光学素子表面に形成された光学薄膜の位相を垂直入射近傍で精度良く測定することができる。又、各実施形態の構成は波長によらないため、ＥＵＶのように極端に使用する光学素子の種類が限られた系であっても適用が可能である。また、収束点の位置にミラーあるいはピンホールを用いて空間周波数フィルタリング効果をもたせているため、収束、または発散光を被検物体面にほぼ垂直に当てることができ、垂直入射付近の位相特性を高精度に測定できる。
【００７６】
また、上記に記載の位相測定方法、或いは位相測定装置を用いた露光装置により被露光体（ウエハ等）を露光する工程、露光された被露光体を現像する工程を経て、デバイスを製造するようにしても良い。このデバイスの製造方法には、上記の工程の他に、公知の様々な工程を含む。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、曲率のある反射鏡や平面反射鏡に施した膜の角度依存の位相特性を容易に、しかも高精度に測定することができる位相測定方法及び位相測定装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】図１の一部分の拡大説明図
【図３】本発明の実施形態１においてオフセットをとる為の要部概略図
【図４】本発明の実施形態２の要部概略図
【図５】本発明の実施形態２においてオフセットをとる為の要部概略図
【図６】本発明の実施形態３の要部概略図
【図７】本発明の実施形態３においてオフセットをとる為の要部概略図
【図８】本発明の露光装置の要部概略図
【符号の説明】
１１光源手段
１２集光光学系
ＭＡ反射手段
ＭＬ膜
ＭＬａ物体面
Ｓ基板
Ｐグレーティング
１３検出手段
１４演算手段

Claims

被検物体としての膜の所定の位置に予め波面の位相分布が分かっている光を所定の角度で入射させ、該被検物体からの光の位相分布をシアリング干渉を利用して測定することによって、前記膜の入射角に依存する位相特性を検出することを特徴とする位相測定方法。
前記被検物体に入射する光は、収束光又は発散光であることを特徴とする請求項１記載の位相測定方法。
前記被検物体を介さない波面を測定し、該波面と被検物体を介した波面を比較することによって、被検物体の膜の入射角による位相を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の位相測定方法。
前記被検物体に入射する収束光また発散光の集光点に設けたミラー面あるいはピンホールによって、前記被検物体への入射光と出射光との光路を分けていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の位相測定方法。
請求項１乃至４いずれか１項記載の位相測定方法に基づいた測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴とした位相測定方法。
光源手段と、
該光源手段からの光束を集光する集光手段と、
該光束の集光点に配置され、光を反射させて表面上に膜を施した被検物体上に発散状態で導光する反射手段と、
該被検物体で反射した光を回折させるグレーティングと、
該グレーティングにより互いに波面をずらした２つの光に基づく干渉情報を検出する検出手段と、を有し、
該検出手段で得られる干渉情報より、該被検物体上に施した膜の入射角度に依存する位相情報を測定することを特徴とする位相測定装置。
請求項６記載の位相測定装置による測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴とした位相測定装置。
光源手段と、
該光源手段からの光束を集光する集光手段と、
該集光手段からの光を複数の次数の回折光に回折させると共に集光状態を保った状態で表面上に膜を施した被検物体上に導光するグレーティングと、
該被検物体で反射した光の集光点に配置され、所定の次数の２つの回折光を反射させる反射手段と、
該反射手段で反射した２つの回折光に基づく干渉情報を検出する検出手段と、を有し、
該検出手段で得られる干渉情報より、該被検物体上に施した膜の入射角度に依存する位相情報を測定することを特徴とする位相測定装置。
前記反射手段は前記被検物体への入射光と出射光との光路を分割する機能を有していることを特徴とする請求項６乃至８いずれか１項記載の位相測定装置。
請求項９記載の位相測定装置による測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴とした位相測定装置。
光源手段と、
該光源手段からの光束を集光する集光手段と、
該光束の集光点又はその近傍に開口部を有し、
該開口部を通過し、発散した光を表面上に膜を施した被検物体上に導光するグレーティングと、
該被検物体で反射した光を該グレーティングにより、回折させて互いに波面をずらした２つの光に基づく干渉情報を検出する検出手段と、を有し、
該検出手段で得られる干渉情報より、該被検物体上に施した膜の入射角度に依存する位相情報を測定することを特徴とする位相測定装置。
前記グレーティングの開口部フィルタリング機能を有していることを特徴とする請求項１１記載の位相測定装置。
前記被検物体を介さないで光学的に等価な系を構成したときに、前記検出手段で得られる干渉情報を利用して、前記膜の位相情報を測定していることを特徴とする請求項６乃至１２いずれか１項記載の位相測定装置。
請求項１３記載の測定で得られた位相に対し、予め測定しておいた前記被検物体の形状からの補正をかけることを特徴とした位相測定装置。
請求項１乃至５いずれか１項記載の位相測定方法で測定した光学部材を有していることを特徴とする露光装置。
請求項６乃至１４いずれか１項記載の位相測定装置で測定した光学部材を有していることを特徴とする露光装置。
請求項１５又は１６記載の露光装置により被露光体に露光する工程と、露光された前記被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。