JPH11233424A

JPH11233424A - 投影光学装置、収差測定方法、及び投影方法、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JPH11233424A
Application number: JP10042836A
Authority: JP
Inventors: Yuji Imai; 裕二今井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】投影光学系の諸収差をより高精度に測定す
る。【解決手段】測定用照明系（３６、３２、３４）から
の測定用照明光ＩＬ’により第１マークと第２マークが
形成されたマーク板ＦＭが照明されると、その測定用照
明光ＩＬ’がマーク板ＦＭを経由し、縮小投影光学系Ｐ
Ｌを介してレチクルＲの下面上に光像、すなわち第１マ
ークと第２マークの拡大像を結像する。この第１マーク
と第２マークの拡大像が光検出器１２Ａ、１２Ｂで検出
され、処理装置１６により光検出器での検出結果に基づ
き、第１マークの像と第２マークの像の相互の位置関係
及びそれに基づく投影光学系ＰＬの収差が求められる。
この場合、拡大像の位置関係を用いて投影光学系ＰＬの
収差を求めるので、縮小像の位置関係に基づく場合に比
べて明らかに高精度に投影光学系ＰＬの収差を測定する
ことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学装置、収
差測定方法、及び投影方法、並びにデバイス製造方法に
係り、更に詳しくは、縮小投影光学系の収差を測定する
投影光学装置及び収差測定方法、及びこの収差測定方法
により収差が測定された投影光学系を用いて第１物体の
パターンを第２物体に投影する投影方法、並びにこの投
影方法を露光工程で用いるデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をリソグラフィ工程で製造する際に、種々の投影露光
装置が使用されており、現在では、フォトマスク又はレ
チクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターン
を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光
剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に
転写する投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）、あ
るいはステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置（いわゆるスキャンニング・ステッパ）等が用いられ
ている。

【０００３】ところで、半導体素子等を製造する場合に
は、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて
形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレ
チクルと、基板上の各ショット領域に既に形成されたパ
ターンとを精確に重ね合わせることが重要である。この
ため、投影露光装置に用いられる投影光学系は、倍率、
ディストーション、コマ収差等の諸収差（結像性能）が
良好であることが必然的に要請される。

【０００４】従来の投影光学系の上記諸収差の測定は、
異なる線幅のマスクパターンを基板上に転写（縮小投
影）し、その転写されたマスクパターン中の異なる線幅
のパターン相互の位置ずれを所定の計測器で計測し、こ
の計測結果を用いて所定の演算を行うことにより、なさ
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、集積回路等
は年々高集積化しており、これに伴って回路パターンの
最小線幅（デバイスルール）も年々微細化の傾向を強
め、これに伴い上記の位置ずれ計測で計測すべきパター
ン相互の位置ずれ量（計測すべき収差量）が小さくなっ
てきた。このため、計測器の分解能が不足してきて、精
度良く収差量を計ることができないという不都合が生じ
るようになってきた。将来的に、デバイスルールは、更
に微細化することが確実であるため、今や投影光学系の
諸収差をより高精度に測定するための技術の開発は急務
である。

【０００６】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、投影光学系の諸収差をより高精
度に測定することができる投影光学装置及び収差測定方
法を提供することにある。

【０００７】また、本発明の第２の目的は、投影光学系
の諸収差を高精度に測定するとともに、その測定結果に
基づいて投影光学系の収差を調整し、第１物体のパター
ンを第２物体に精度良く投影することができる投影光学
装置及び投影方法を提供することにある。

【０００８】さらに、本発明の第３の目的は、高集積度
のマイクロデバイスの生産性を向上させることができる
デバイス製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１の面上に形成されたパターンを第２の面上に縮
小投影する投影光学系（ＰＬ）の収差を測定する投影光
学装置であって、特定の関係を有する第１マーク（Ｍ
１）と第２マーク（Ｍ２）とを含む複合マーク（Ｍ）が
形成されるとともに前記第２の面上に配置されたマーク
板（ＦＭ）に測定用照明光（ＩＬ’）を照射する測定用
照明系（３２、３４、３６）と；前記マーク板を経由
し、前記投影光学系（ＰＬ）を介した前記測定用照明光
が形成する前記第１の面上の光像を検出する光検出器
（１２Ａ、１２Ｂ）と；前記光検出器での検出結果に基
づき、前記第１の面上に投影された前記第１マークの像
と第２マークの像との相互の位置関係を求め、その位置
関係に基づいて前記投影光学系の収差を求める処理装置
（１６）とを備える。

【００１０】ここで、特定の関係を有するとは、第１マ
ーク（Ｍ１）と第２マーク（Ｍ２）とを投影光学系を介
して第１の面上に投影したそれぞれの像の相対位置関係
が計測可能な関係を意味し、例えば第１マークと第２マ
ークとがそれぞれ単一のバーマークから成り、同一方向
に並んだ線幅の同じマークである場合のように、マーク
の投影像相互の相対位置関係の計測が困難となるような
場合を除く趣旨である。

【００１１】これによれば、測定用照明系からの測定用
照明光によりマーク板が照明されると、その測定用照明
光がマーク板を経由し、投影光学系を介して第１の面上
に光像、すなわちマーク板上の第１マークと第２マーク
の投影像を形成（結像）する。この第１マークと第２マ
ークの投影像が光検出器で検出される。そして、処理装
置により、光検出器での検出結果に基づき、第１の面上
に投影された第１マークの像と第２マークの像との相互
の位置関係が求められるとともに、その位置関係に基づ
いて投影光学系の収差が求められる。この場合の収差測
定の原理は次の通りである。

【００１２】すなわち、投影光学系に収差がなければ、
処理装置により求められる第１マークの像と第２マーク
の像はマーク板上の第１マークと第２マークとの位置関
係を保ったまま投影光学系の縮小倍率の逆数倍の倍率で
拡大した設計値通りの拡大像（以下、便宜上「設計上の
拡大像」と呼ぶ）となる筈である。従って、実際に第１
の面上に形成された第１マークの像と第２マークの像と
の位置関係と前記設計上の拡大像に含まれる各マーク像
相互の位置関係とに差があれば、この差は投影光学系の
収差と所定の関係があることになる。これを利用し、第
１マークの像と第２マークの像との位置関係を用いて、
所定の演算を行うことにより、投影光学系の収差を求め
るのである。この場合、拡大像の位置関係を用いて投影
光学系の収差を求めるので、従来例の如く、縮小像の位
置関係に基づく場合に比べて明らかに高精度に投影光学
系の収差を測定することが可能になる。

【００１３】ここで、投影光学系の収差には種々のもの
があるが、請求項１に記載の発明に係る投影光学装置に
おいては、請求項２に記載の発明の如く、前記収差は前
記投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向に対して垂直
な方向に関する収差であることが好ましい。上述した収
差測定の原理から明らかなように、請求項１に記載の発
明は、かかる収差の測定により適するからである。

【００１４】より具体的には、請求項３に記載の発明の
如く、前記収差は、前記投影光学系（ＰＬ）のコマ収差
及び歪曲収差の少なくとも一方であることが望ましい。
前者のコマ収差は、投影光学系（レンズ）の種々の輪帯
で倍率が異なることに起因する収差であり、後者の歪曲
収差は物体に対して形成された像が元の物体と相似でな
い状態の収差であり、投影光学系の倍率が所々で異なる
ことに起因する収差であるから、両者ともに請求項１に
記載の発明に係る投影光学装置による測定に適するから
である。

【００１５】上記請求項１に記載の発明において、計測
用マークの構成は種々考えられるが、請求項４に記載の
発明の如く、前記第１マークは、前記第２マークに包含
されたマークであっても良く、あるいは請求項５に記載
の発明の如く、前記第１マークは、前記第２マークと同
一方向に並んで配置された線幅の異なるマークであって
も良い。また、請求項４に記載の発明において、請求項
６に記載の発明の如く、前記第１マークは、線幅の異な
る複数のマークから形成されていても良い。

【００１６】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の投影光学装置において、前記第１の面上に配置される
とともにパターンが形成された第１物体（Ｒ）に露光用
照明光（ＩＬ）を照射する露光用照明系（８、９等）
と；前記露光用照明光が照射された前記パターンが前記
投影光学系（ＰＬ）を介して転写される第２物体（Ｗ）
を前記第２の面上に保持するステージ（ＷＳＴ）とを更
に備える。

【００１７】これによれば、前述の如く、投影光学系の
収差を高精度に測定することができるので、この測定さ
れた収差が小さくなるように、例えばマニュアル操作に
より、投影光学系の結像特性を調整することができる。
このようにして結像特性を調整した状態で、第１の面上
に配置された第１物体が露光用照明系からの露光用照明
光で照明されると、第１物体のパターンが投影光学系を
介して基板ステージにより第２の面上に保持された第２
物体に正確に縮小投影され、パターンの縮小像が第２物
体に転写される。

【００１８】この場合において、投影光学系の収差の補
正は上述の如くマニュアル操作により行っても良いが、
請求項８に記載の発明の如く、前記処理装置（１６）に
より求められた前記投影光学系（ＰＬ）の収差に基づ
き、前記投影光学系の収差を補正する結像特性調整装置
（１４、１５、２１）を更に備えることが望ましい。か
かる場合には、結像特性調整装置により投影光学系の収
差が自動的に補正されるので、操作性が向上する。ま
た、この場合、請求項９に記載の発明の如く、前記測定
用照明光（ＩＬ’）の波長は、前記露光用照明光（Ｉ
Ｌ）の波長と同一であることが望ましい。かかる場合に
は、露光波長を用いた収差測定に基づいて投影光学系の
収差を調整できるので、露光波長と測定波長との色収差
に起因する投影光学系の収差補正誤差の発生を防止する
ことができ、結果的に一層高精度に投影光学系の結像特
性（結像性能）を調整した状態で第１物体のパターンを
第２物体に転写することが可能になる。

【００１９】上記請求項７に記載の投影光学装置におい
て、請求項１０に記載の発明の如く、前記マーク板（Ｆ
Ｍ）は、前記ステージ（ＷＳＴ）上に配設されていても
良い。

【００２０】請求項１１に記載の発明は、第１の面上に
形成されたパターンを第２の面上に縮小投影する投影光
学系（ＰＬ）の収差を測定する収差測定方法であって、
特定の関係を有する第１マーク（Ｍ１）と第２マーク
（Ｍ２）とを含む複合マーク（Ｍ）が形成されるととも
に前記第２の面上に配置されたマーク板（ＦＭ）に、測
定用照明光（ＩＬ’）を照射する第１工程と；前記マー
ク板を経由し、前記投影光学系を介した前記測定用照明
光が形成する前記第１の面上の光像を検出する第２工程
と；前記第２工程における検出結果に基づき、前記第１
の面上に投影された前記第１マークの像と第２マークの
像との位置関係を求め、その位置関係に基づいて前記投
影光学系の収差を求める第３工程とを含む。ここで、特
定の関係を有するとは、請求項１で説明した通りであ
る。

【００２１】これによれば、第１工程において、測定用
照明光によりマーク板が照明されると、その測定用照明
光がマーク板を経由し、投影光学系を介して第１の面上
に光像、すなわちマーク板上の第１マークと第２マーク
の投影像を形成（結像）する。第２工程において、この
第１マークと第２マークの投影像が検出され、第３工程
において、第２工程における検出結果に基づき、第１の
面上に投影された第１マークの像と第２マークの像との
相互の位置関係が求められるとともに、投影光学系の収
差が求められる。この場合の収差測定の原理は請求項１
で説明した通りである。従って、拡大像の位置関係を用
いて投影光学系の収差を求めるので、従来例の如く、縮
小像の位置関係に基づく場合に比べて明らかに高精度に
投影光学系の収差を測定することが可能になる。

【００２２】ここで、投影光学系の収差には種々のもの
があるが、請求項１１に記載の発明に係る収差測定方法
においては、請求項１２に記載の発明の如く、前記収差
は前記投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向に対して
垂直な方向に関する収差であることが好ましい。上述し
た収差測定の原理から明らかなように、請求項１１に記
載の発明は、かかる収差の測定により適するからであ
る。

【００２３】より具体的には、請求項１３に記載の発明
の如く、前記収差は、前記投影光学系（ＰＬ）のコマ収
差及び歪曲収差の少なくとも一方であることが望まし
い。理由は、請求項３で説明した通りである。

【００２４】請求項１４に記載の発明は、第１の面上に
配置された第１物体（Ｒ）に形成されたパターンを投影
光学系（ＰＬ）を介して第２の面上に配置された第２物
体（Ｗ）に縮小投影する投影方法であって、特定の関係
を有する第１マーク（Ｍ１）と第２マーク（Ｍ２）とを
含む複合マーク（Ｍ）が形成されるとともに前記第２の
面上に配置されたマーク板（ＦＭ）に、測定用照明光
（ＩＬ’）を照射する第１工程と；前記マーク板を経由
し、前記投影光学系を介した前記測定用照明光が形成す
る前記第１の面上の光像を検出する第２工程と；前記第
２工程における検出結果に基づき、前記第１の面上に投
影された前記第１マークと第２マークとの位置関係を求
め、前記投影光学系の収差を求める第３工程と；前記第
３工程で求められた前記投影光学系の収差を補正する第
４工程と；前記第１物体に露光用照明光（ＩＬ）を照射
し、前記第４工程で収差補正された前記投影光学系を介
して、前記第１物体に形成されたパターンを前記第２物
体に投影する第５工程とを含む。

【００２５】これによれば、上記請求項１１の発明と同
様に第１〜第３工程の処理により、投影光学系の収差が
高精度に測定され、第４工程において、測定された投影
光学系の収差が補正される。そして、第５工程におい
て、第１物体に露光用照明光を照射し、第４工程で収差
補正された投影光学系を介して第１物体に形成されたパ
ターンを第２物体に投影する。これにより、第１物体の
パターンが投影光学系を介して第２物体に正確に縮小投
影され、パターンの縮小像が第２物体に転写される。

【００２６】ここで、投影光学系の収差には種々のもの
があるが、請求項１４に記載の発明に係る投影方法にお
いては、請求項１５に記載の発明の如く、前記収差は前
記投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向に対して垂直
な方向に関する収差であることが好ましい。より具体的
には、請求項１６に記載の発明の如く、前記収差は、前
記投影光学系のコマ収差及び歪曲収差の少なくとも一方
であることが望ましい。

【００２７】また、この場合、請求項１７に記載の発明
の如く、前記測定用照明光（ＩＬ’）の波長は、前記露
光用照明光（ＩＬ）の波長と同一であることが望まし
い。かかる場合には、露光波長を用いた収差測定に基づ
いて投影光学系の収差を調整できるので、露光波長と測
定波長との色収差に起因する投影光学系の収差補正誤差
の発生を防止することができ、結果的に一層高精度に投
影光学系の結像特性（結像性能）を調整した状態で第１
物体のパターンを第２物体に転写することが可能にな
る。

【００２８】請求項１８に記載の発明に係るデバイス製
造方法は、請求項１４又は１７に記載の投影方法を露光
工程において用いることを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図６に基づいて説明する。図１には、本発明に係る投
影光学装置の一実施形態の投影露光装置１００が示され
ている。この投影露光装置１００は、ステップ・アンド
・リピート方式の縮小投影型露光装置（いわゆるステッ
パ）である。

【００３０】この投影露光装置１００は、不図示の光源
とコンデンサレンズ系９や折り曲げミラー８等を含む照
明光学系とから成る照明系、第１物体としてのレチクル
Ｒを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系Ｐ
Ｌ、投影光学系ＰＬ内に設けられ倍率等の結像性能を補
正する結像性能補正機構１４、結像性能補正機構１４を
制御するレンズコントローラ１５、第２物体としてのウ
エハＷを保持してＸＹ面内を２次元移動するウエハステ
ージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。

【００３１】前記照明系は、光源、照度均一化光学系、
レチクルブラインド、リレーレンズ系（いずれも図示せ
ず）、コンデンサレンズ系９及び折り曲げミラー８等を
含んで構成されている。ここで、この照明系の構成各部
についてその作用とともに簡単に説明すると、不図示の
光源で発生した露光光としての照明光ＩＬは不図示のシ
ャッターを通過した後、照度均一化光学系により照度分
布（強度分布）がほぼ均一な光束に変換される。照明光
ＩＬとしては、例えば、超高圧水銀ランプの紫外域の輝
線（ｇ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４
８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎ
ｍ）、あるいはＦ₂エキシマレーザ光（波長１５７ｎ
ｍ）等が用いられる。

【００３２】照度均一化光学系により照度が均一化され
た照明光ＩＬは、レチクルＲのパターン面（図１におけ
る下面）と共役な位置に配置され正方形の開口が形成さ
れたた不図示のレチクルブラインド（視野絞り）を照明
する。このレチクルブラインドを通過した光束は、コン
デンサレンズ系９を介して折り曲げミラー８に至り、こ
こで鉛直下方に折り曲げられ、回路パターン等が描かれ
たレチクルＲの前記レチクルブラインドによって規定さ
れた正方形の照明領域を均一な照度で照明する。

【００３３】前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルＲが、例えば真空吸着により固定されている。なお、
レチクルＲに用いる材質は、使用する光源によって使い
分ける必要がある。すなわち、ＫｒＦエキシマレーザ光
やＡｒＦエキシマレーザ光を光源とする場合は、合成石
英を用いることができるが、Ｆ₂エキシマレーザ光を用
いる場合は、蛍石で形成する必要がある。

【００３４】レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチ
クルベース上を駆動系４１により投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸに直交するＸＹ面内で微小駆動可能に構成されてい
る。このレチクルステージＲＳＴの位置は、不図示のレ
チクルレーザ干渉計システムによって例えば０．５〜１
ｎｍ以下の分解能で常時計測されており、この干渉計シ
ステムからのレチクルステージＲＳＴの位置情報は、主
制御装置２１に送られ、主制御装置２１ではレチクルス
テージＲＳＴの位置情報に基づいて駆動系４１を介して
レチクルステージＲＳＴを制御する。

【００３５】前記レチクルＲの上方には、レチクルＲの
パターン領域ＰＡの外側の透明部（より正確には、通常
レチクルアライメントマークが形成される部分）にそれ
ぞれ対向して、光検出器としての一対のレチクルアライ
メント顕微鏡（以下、適宜「レチクル顕微鏡」という）
１２Ａ、１２Ｂが配置されている。これらのレチクルア
ライメント顕微鏡１２Ａ、１２Ｂは、主たる目的とし
て、レチクルＲの初期位置設定、すなわちレチクルアラ
イメントのために設けられている（このレチクルアライ
メントについては後述する）。本実施形態では、これら
のレチクルアライメント顕微鏡１２Ａ、１２Ｂとして２
次元ＣＣＤセンサを有する画像処理方式の結像式センサ
が用いられている。これらのレチクルアライメント顕微
鏡１２Ａ、１２Ｂからの撮像信号が処理装置としての画
像処理装置１６に供給され、この画像処理装置１６で
は、水平面の所定範囲内でレチクルアライメント顕微鏡
１２Ａ、１２Ｂを移動させながら行われる後述の種々の
収差測定にあたって、位置ずれ計測を行い、その計測結
果を主制御装置２１に通知するようになっている。

【００３６】また、この場合、後述するようにしてレチ
クルアライメント顕微鏡１２Ａ、１２Ｂにより所定の基
準位置にレチクルＲが精度良く位置決めされるように、
レチクルステージＲＳＴの初期位置が決定されるため、
レチクルステージＲＳＴ上に設けられた不図示の反射面
の位置をレチクル干渉計システムにより計測するだけで
レチクルＲの位置を十分高精度に計測したことになる。

【００３７】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ
（照明光学系の光軸に一致）の方向がＺ軸方向とされて
いる。この投影光学系ＰＬは、ここでは両側テレセント
リックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所
定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る
屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬは所
定の投影倍率、例えば１／４（あるいは１／５）を有す
る縮小光学系である。このため、照明光学系からの照明
光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、このレチク
ルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介
してレチクルＲのパターン領域ＰＡの回路パターンが表
面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に縮小投影
される。

【００３８】また、投影光学系ＰＬの内部には、前記の
如く、結像性能補正機構１４が設けられている。この結
像性能補正機構１４としては、本実施形態では、図２に
示されるように、投影光学系ＰＬを構成する複数のレン
ズエレメントの内、特定の複数（ここでは５つ）のレン
ズ群２２、２３、２４、２５、２６のそれぞれを、ピエ
ゾ素子などの圧電素子２７、２８、２９、３０、３１を
用いて独立に光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）及びＸＹ面に対す
る傾斜方向に駆動可能とした機構が用いられている。前
記レンズ群２２、２３、２４、２５、２６は、それぞれ
のホルダを介して各３つのピエゾ素子２７、２８、２
９、３０、３１によって鏡筒ＰＰに対して３点で支持さ
れている。このため、各３つのピエゾ素子２７、２８、
２９、３０、３１のそれぞれを独立して駆動することに
より、各レンズ群２２、２３、２４、２５、２６を光軸
ＡＸ方向（Ｚ方向）及びＸＹ面に対する傾斜方向に駆動
できるようになっている。

【００３９】本実施形態では、後述するように、上記結
像性能補正機構１４によって、倍率、ディストーショ
ン、コマ収差等の諸収差を補正するようになっており、
この結像性能補正機構１４とレンズコントローラ１５と
主制御装置２１とによって、レチクルＲのパターン像の
結像特性を補正する結像特性補正装置が構成されてい
る。

【００４０】なお、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレ
ーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合には、投
影光学系ＰＬを構成する各レンズエレメントとしては合
成石英等を用いることができるが、Ｆ₂エキシマレーザ
光を用いる場合には、この投影光学系ＰＬに使用される
レンズの材質は、全てホタル石が用いられる。

【００４１】図１に戻り、前記ウエハステージＷＳＴ
は、不図示のベース上をＸ軸方向（図１における左右方
向）及びこれに直交するＹ軸方向（図１における紙面直
交方向）に移動可能に構成されている。このウエハステ
ージＷＳＴは、実際には、２次元平面モータ等によって
前記ベース上でＸＹ２次元方向に駆動されるようになっ
ているが、図１ではこの２次元平面モータが図示の便宜
上からウエハ駆動装置４２として図示されている。この
ウエハ駆動装置４２は、ウエハステージＷＳＴ上に設け
られたウエハホルダ１８の上下動機構をも兼ねるもので
ある。ウエハホルダ１８によってウエハＷが吸着保持さ
れている。

【００４２】前記ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位
置は、不図示のウエハレーザ干渉計システムによって例
えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されてお
り、この干渉計システムからのウエハステージＷＳＴの
位置情報は、主制御装置２１に送られ、主制御装置２１
ではウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいてウエハ
駆動装置４２を介してウエハＷをＸＹ面内で位置制御す
る。

【００４３】また、ウエハステージＷＳＴの上面には、
マーク板ＦＭが設けられている。このマーク板ＦＭ上に
は、図３の平面図に例示されるように、計測用マークＭ
が複数形成されている。ここで、図３（Ａ）には、中央
部と四隅部との５箇所のそれぞれに計測用マークＭが形
成された例が示されており、また、図３（Ｂ）には、中
央部及び中央部に対して放射状に計測用マークＭ（ここ
では、総計９つ）が形成された例が示されている。図４
には、各計測用マークＭの構成例が拡大されて示されて
いる。ここで、図４（Ａ）に示された計測用マークＭ
は、ピッチ０．５μｍのＸ方向のラインアンドスペース
パターンから成る第１マークＭ１と、この第１マークを
取り囲む幅約２μｍの矩形枠状のパターンから成る第２
マークＭ２とから成る複合マークである。また、図４
（Ｂ）に示された計測用マークＭは、幅２μｍのライン
パターンから成る第１マークＭ１と、この第１マークＭ
１と５μｍ程度離間して形成された幅２μｍのラインパ
ターンから成る第２マークＭ２とから成る複合マークで
ある。各計測用マークＭは、後述する投影光学系ＰＬの
収差の測定に用いられる。また、マーク板ＦＭ上には、
いわゆるベースライン計測に用いられるベースライン計
測用の基準マークや後述するレチクルアライメント用の
基準マークその他の各種基準マーク（いずれも図示省
略）も設けられている。

【００４４】図１に戻り、ウエハステージＷＳＴの側面
には、光ファイバ３６の一端が接続されている。また、
ウエハステージＷＳＴの内部には、光ファイバ３６を介
して取り込まれる計測用照明光ＩＬ’を用いてマーク板
ＦＭの前記各計測用マークＭを下方から照明するための
レンズ系３２、ミラー３４が収納されている。すなわ
ち、本実施形態では、光ファイバ３６、レンズ系３２及
びミラー３４によって、測定用照明系が構成されてい
る。測定用照明光ＩＬ’としては、ここでは露光用照明
光ＩＬをビームスプリッタで分割した光を光ファイバ３
６で取り込んで用いるようになっている。

【００４５】更に、本実施形態の投影露光装置１００で
は、不図示の保持部材を介して投影光学系ＰＬに一体的
に取り付けられ、ウエハＷのＺ位置を検出する不図示の
斜入射光式の焦点位置検出系が設けられている。この焦
点位置検出系としては、例えば特公平８−２１５３１号
公報等に開示されたものと同様の構成のものが用いられ
る。

【００４６】この他、本実施形態の投影露光装置１００
では、ウエハＷ上の各ショット領域に付設された不図示
のアライメントマークを検出するための不図示のオフア
クシス方式のアライメント系等も設けられている。

【００４７】本実施形態の投影露光装置１００では、前
述したウエハＷ上のショット領域に対するレチクルパタ
ーンの転写と、次ショット領域を露光位置（投影光学系
ＰＬの直下）に位置決めするステッピング動作とを繰り
返し行うことにより、ステップ・アンド・リピート方式
の露光が行われ、ウエハＷ上の全ショット領域にレチク
ルパターンが転写されるようになっている。

【００４８】次に、本実施形態の投影露光装置１００に
おける投影光学系ＰＬの収差測定及びその補正につい
て、説明する。

【００４９】まず、主制御装置２１がマーク板ＦＭ上の
計測用マークＭの任意の１つが測定用照明系（３６、３
２、３４）の光軸ＡＸにほぼ一致する位置まで、不図示
のウエハレーザ干渉計システムの計測値をモニタしつつ
ウエハ駆動装置４２を介してウエハステージＷＳＴを移
動させる。

【００５０】次に、主制御装置２１では照明系内の不図
示のシャッタを開放する。これにより、光ファイバ３６
を介して取り入れられた測定用照明光ＩＬ’（すなわち
露光用照明光ＩＬの一部）によってレンズ系３２、ミラ
ー３４を介してマーク板ＦＭが下方から照明され、この
とき各マークＭ部分から射出された測定用照明光ＩＬ’
が投影光学系ＰＬによりマーク板ＦＭ表面と共役なレチ
クルＲの下面に投射され、各計測用マークＭ（すなわち
第１マークＭ１と第２マークＭ２）の像（光像）が結像
される。これらの像が、主制御装置２１の指示に応じて
移動するレチクル顕微鏡１２Ａ、１２Ｂにより順次撮像
され、その撮像信号が画像処理装置１６に供給される。
画像処理装置１６では、レチクル顕微鏡１２Ａ、１２Ｂ
からの撮像信号に所定の画像処理を施すとともにその処
理後のデータを用いて所定の演算を行って第１マークＭ
１の像と第２マークＭ２の像の位置関係を、各計測用マ
ークＭのそれぞれについて順次求める。そして、この位
置関係の演算結果が主制御装置２１に通知される。

【００５１】そして、主制御装置２１では、上述のよう
にして得られた位置関係を用いて所定の演算を行い、例
えば、投影光学系ＰＬのコマ収差及び歪曲収差（ディス
トーション）の少なくとも一方を算出する。

【００５２】投影光学系ＰＬの歪曲収差の測定例を、図
５を参照して説明する。なお、以下で説明する歪曲収差
の測定にあたっては、図４（Ｂ）の計測用マークＭを使
用している。

【００５３】まず、上述のようにして、マーク板ＦＭ上
の計測用マークＭの任意の１つを光軸ＡＸにほぼ一致す
る位置まで移動させる。そして、レチクル顕微鏡１２
Ａ、１２Ｂによって順次撮像された像に対応する画像信
号が画像処理装置１６に供給される。

【００５４】図５には、レチクル顕微鏡１２Ａ、１２Ｂ
によって撮像された像が示されている。ここで、図５
（Ａ）には、計測用マークＭが光軸ＡＸにほぼ一致する
位置の場合の像Ｍ’が示されており、また、図５（Ｂ）
には、計測用マークＭが光軸ＡＸとは異なる位置の場合
の像Ｍ”が示されている。像Ｍ’の場合には、歪曲収差
の影響は殆どない。この像Ｍ’の第１マーク像Ｍ１’の
中心位置と第２マーク像Ｍ２’の中心位置との距離が、
図５（Ａ）に示されるように距離Ｌ’であったとする。
また、他の像Ｍ”（図３（Ａ）の配置の場合には、像
Ｍ”が４つあり、図３（Ｂ）の配置の場合には、像Ｍ”
が８つあることになる）における第１マーク像Ｍ１”の
中心位置と第２マーク像Ｍ２”の中心位置との距離が、
図５（Ｂ）に示されるように距離Ｌ”であったとする。
このとき、もし、投影光学系ＰＬに歪曲収差が無いと、
距離Ｌ’と距離Ｌ”とは像Ｍ”の位置に拘わらず同一と
なる。また、投影光学系ＰＬに歪曲収差が有ると、距離
Ｌ’と距離Ｌ”との差は、像Ｍ”の位置によって変化す
る。

【００５５】従って、画像処理装置１６で、像Ｍ’に関
する距離Ｌ’と他の像Ｍ”に関する距離Ｌ”を計測し、
この計測結果が通知された主制御装置２１が所定の演算
を行うことにより、投影光学系ＰＬの歪曲収差を求める
ことができる。ここで、求められる歪曲収差の精度を高
めるためには、更にウエハステージＷＳＴを移動させな
がら、レチクル下面の様々な位置に結像される計測用マ
ークＭの像Ｍ”をレチクル顕微鏡１２Ａ、１２Ｂで撮像
し、各像Ｍ”に関する距離Ｌ”を画像処理装置１６で計
測して主制御装置２１に通知し、主制御装置２１がこれ
らの計測結果を使用して投影光学系ＰＬの歪曲収差を求
めることにすれば良い。

【００５６】なお、以上の投影光学系ＰＬの歪曲収差の
測定では、図４（Ｂ）に示される計測用マークＭを使用
したが、図４（Ａ）に示される計測用マークＭを使用
し、例えば矩形枠を形成する第２マークＭ２の対向する
２辺について、それぞれの中心位置間の距離を計測する
ことにしても良い。

【００５７】次に、投影光学系ＰＬのコマ収差の測定例
を、図６を参照して説明する。なお、以下で説明するコ
マ収差の測定にあたっては、図４（Ａ）の計測用マーク
Ｍが図３（Ｂ）に示されるような配置で形成されたマー
ク板ＦＭを使用している。

【００５８】まず、上述のようにして、マーク板ＦＭ上
の計測用マークＭの任意の１つを光軸ＡＸにほぼ一致す
る位置まで移動させる。そして、レチクル顕微鏡１２
Ａ、１２Ｂによって順次撮像された像に対応する画像信
号が画像処理装置１６に供給される。

【００５９】図６には、レチクル顕微鏡１２Ａ、１２Ｂ
によって撮像された像が示されている。ここで、図６
（Ａ）には、計測用マークＭが光軸ＡＸにほぼ一致する
位置の場合の像Ｍ’が示されており、また、図６（Ｂ）
には、計測用マークＭが光軸ＡＸとは異なる位置の場合
の像Ｍ”が示されている。像Ｍ’の場合には、コマ収差
の影響は殆どない。この像Ｍ’の第１マーク像Ｍ１’の
中心位置と、第１マーク像Ｍ１’の周期方向の一方に存
在する第２マーク像Ｍ２’の辺像の中心位置との距離
が、図６（Ａ）に示されるように距離Ｌ１’であり、ま
た、第１マーク像Ｍ１’の中心位置と、第１マーク像Ｍ
１’の周期方向の他方に存在する第２マーク像Ｍ２’の
辺像の中心位置との距離が、図６（Ａ）に示されるよう
に距離Ｌ２’であったとする。また、他の像Ｍ”（図３
（Ｂ）の配置の場合には、像Ｍ”が８つあることにな
る）における第１マーク像Ｍ１”の中心位置と、第１マ
ーク像Ｍ１”の周期方向の一方に存在する第２マーク像
Ｍ２”の辺像の中心位置との距離が、図６（Ｂ）に示さ
れるように距離Ｌ１”であり、また、第１マーク像Ｍ
１”の中心位置と、第１マーク像Ｍ１”の周期方向の他
方に存在する第２マーク像Ｍ２”の辺像の中心位置との
距離が、図６（Ｂ）に示されるように距離Ｌ２”であっ
たとする。

【００６０】ところで、結像光学系にコマ収差が有る
と、ほぼ同一位置にあるライン状のパターン像であって
もライン幅が異なるときは、コマ収差が無い場合と比べ
たラインパターン像の中心位置の変位量がライン幅に応
じて異なる。

【００６１】すなわち、投影光学系ＰＬにコマ収差が有
ると、距離Ｌ１’と距離Ｌ２’との関係（例えば、距離
Ｌ１’と距離Ｌ２’との比）が、距離Ｌ１”と距離Ｌ
２”との関係（例えば、距離Ｌ１”と距離Ｌ２”との
比）と異なることになる。そして、この関係の相違が、
像Ｍ”の位置によって変化する。

【００６２】従って、画像処理装置１６で、像Ｍ’に関
する距離Ｌ１’及びＬ２’と他の像Ｍ”に関する距離Ｌ
１”及びＬ２”とを計測し、この計測結果が通知された
主制御装置２１が所定の演算を行うことにより、投影光
学系ＰＬのコマ収差を求めることができる。ここで、求
められるコマ収差の精度を高めるためには、更にウエハ
ステージＷＳＴを移動させながら、レチクル下面の様々
な位置に結像される計測用マークＭの像Ｍ”をレチクル
顕微鏡１２Ａ、１２Ｂで撮像し、各像Ｍ”に関する距離
Ｌ１”及び距離Ｌ２”を画像処理装置１６で計測して主
制御装置２１に通知し、主制御装置２１がこれらの計測
結果を使用して投影光学系ＰＬのコマ収差を求めること
にすれば良い。

【００６３】なお、上述の投影光学系ＰＬのコマ収差の
測定に先立って、歪曲収差等のこま収差以外の収差の補
正を行っていれば、例えば、前記距離Ｌ１’と前記距離
Ｌ”との差を像Ｍ”の位置毎に計測することにより、投
影光学系ＰＬのコマ収差の測定を行うことができる。

【００６４】このようにして、投影光学系ＰＬのコマ収
差及び歪曲収差の少なくとも一方が求められると、主制
御装置２１ではこれらの収差が最小となるような５個の
レンズ群２２、２３、２４、２５、２６の移動量（駆動
量）を所定の演算により求め、その演算結果に基づいて
レンズコントローラ１５に指令を与える。これにより、
レンズコントローラ１５によって圧電素子２７、２８、
２９、３０、３１がそれぞれ駆動され、投影光学系ＰＬ
の結像性能が補正される。なお、コマ収差、歪曲収差等
を補正するためにレンズ群２２、２３、２４、２５、２
６を駆動すると、付随的にベストフォーカス位置が変動
するので、主制御装置２１では、上記の演算を行う際
に、フォーカスの変動をも算出して、この算出結果に基
づいて不図示の斜入射光式の焦点位置検出系のオフセッ
トを設定することが望ましい。

【００６５】このようにして、投影光学系ＰＬの収差が
補正された後、次のような手順でレチクルＲのパターン
がウエハＷ上に順次転写される。

【００６６】まず、第１層目（ファーストレイヤ）のパ
ターン転写用のレチクル（便宜上、「レチクルＲ１」と
呼ぶ）がレチクルステージＲＳＴ上に搭載された状態
で、前述したステップ・アンド・リピート方式の露光が
行われ、ウエハＷ上にレチクルＲ１のパターン及びアラ
イメントマークが順次転写される。この場合、露光用照
明光ＩＬと同一波長の測定用照明光ＩＬ’を用いて行わ
れた前述した収差測定の結果に基づき投影光学系ＰＬの
結像性能が調整された状態で露光が行われるので、ウエ
ハＷ上にはレチクルＲ１のパターンが投影光学系ＰＬの
縮小倍率に応じて正確に縮小されたパターンが転写され
る。その後、ウエハＷがウエハステージＷＳＴ上からア
ンロードされ、不図示のコータ・デベロッパ等で後述す
るように現像、レジスト塗布等の処理が行われる。

【００６７】次に、レチクルステージＲＳＴ上のレチク
ルＲ１が第２層目（セカンドレイヤ）のパターン転写用
のレチクル（便宜上、「レチクルＲ２」と呼ぶ）に交換
されるとともに、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが
再びロードされる。続いて露光に先立って次のようにし
てレチクルアライメントが行われる。

【００６８】すなわち、主制御装置２１ではマーク板Ｆ
Ｍ上のレチクルアライメント用基準マークをレチクル顕
微鏡１２Ａ、１２Ｂで観察可能な位置までウエハ駆動装
置４２を介してウエハステージＷＳＴを移動し、レチク
ル顕微鏡１２Ａ、１２Ｂを用いてレチクルＲ２上の一対
のレチクルアライメントマークとこれに対応するマーク
板ＦＭ上の一対のレチクルアライメント用基準マークと
をそれぞれ同時に観察する。次に、主制御装置２１では
画像処理装置１６で求められたそれぞれのレチクル顕微
鏡１２Ａ、１２Ｂで観察されるレチクルアライメントマ
ークと対応するレチクルアライメント用基準マークとの
ずれが共に最小になるようにレチクル駆動部４１を介し
てレチクルステージＲＳＴをＸＹ面内で微小駆動する。
これにより、レチクルアライメントが終了し、レチクル
センタ（レチクルのパターン領域の中心）が、投影光学
系ＰＬの光軸にほぼ位置決めされ、かつマーク板ＦＭ上
に設けられたベースライン計測用基準マークにほぼ一致
した状態となる。

【００６９】次に、主制御装置２１ではウエハステージ
ＷＳＴを所定方向に所定量移動し、オフアクシス方式の
アライメント系を用いて上記ベースライン計測用基準マ
ークを検出し、アライメント系の検出中心とベースライ
ン計測用基準マークとの位置ずれ量を求め、これに設計
上のベースライン量（投影光学系の光軸中心とアライメ
ント系の検出中心との設計上の距離）を加算して実際の
ベースライン量を求める。すなわち、このようにしてベ
ースライン計測を行う。

【００７０】ベースライン計測の終了後、いわゆるＥＧ
Ａ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のア
ライメント処理が行われた後、そのアライメント結果に
基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域が露光位置、す
なわちレチクルＲ２のパターンの投影位置に順次位置決
めされ、レチクルＲ２のパターンがウエハＷ上の各ショ
ット領域に順次転写される。この際にも、前述の如く、
露光用照明光ＩＬと同一波長の測定用照明光ＩＬ’を用
いて行われた前述した収差測定の結果に基づき投影光学
系ＰＬの結像性能が調整された状態で露光が行われるの
で、ウエハＷ上にはレチクルＲ２のパターンが投影光学
系ＰＬの縮小倍率に応じて正確に縮小されたパターンが
転写され、高精度な重ね合せを実現できる。その後、第
３層目以降の処理が上述と同様にして繰り返し行われ
る。

【００７１】以上詳細に説明したように、本実施形態に
よると、露光用照明光ＩＬと同一波長の計測用照明光Ｉ
Ｌ’を用いてウエハステージＷＳＴ上に設けられたマー
ク板ＦＭ上の計測用マークＭを投影光学系ＰＬを介して
レチクルＲの下面に投影し、該レチクルＲの下面に形成
された計測用マークＭの拡大像に含まれる第１マークＭ
１の像と第２マークＭ２の像との相対位置をレチクル顕
微鏡１２Ａ、１２Ｂを用いて計測するので、デバイスル
ールが微細化し、例えば０．２５μｍより小さい０．１
７μｍ以下となっても上記の相対位置を高精度に計測す
ることが可能となり、これに基づいて投影光学系ＰＬの
収差（例えば、コマ収差、歪曲収差等）を高精度に求め
ることが可能となる。

【００７２】また、本実施形態では上で求めた投影光学
系ＰＬの収差を補正するように主制御装置２１によりレ
ンズコントローラ１５に指令が与えれ、レンズコントロ
ーラ１５によって結像性能調整機構１４を構成する各レ
ンズ群が制御され、これにより投影光学系ＰＬの高精度
な収差補正が自動的に行われる。

【００７３】そして、この収差が高精度に補正された投
影光学系ＰＬを用いてレチクルパターンがウエハＷ上に
順次転写されるので、線幅制御性及び重ね合わせ精度を
含む露光精度の向上も可能となる。

【００７４】なお、図３に示されるマーク板ＦＭ上の計
測用マークＭの配置、及び図４に示される計測用マーク
を構成する各マークＭ１、Ｍ２の配置、形状等は一例で
あって、本発明がこれに限定されないことは勿論であ
る。例えば、計測用マークを構成する第１マーク、第２
マークは所定方向（例えばＸ方向）に並んだ線幅の異な
る２種類のラインアンドスペースパターンのそれぞれで
あっても良い。また、図４のマーク構成において第１マ
ークＭ１を構成するマルチバーマークのそれぞれが線幅
がそれぞれ異なっていても良い。

【００７５】また、測定用照明光は、必ずしも露光用照
明光と同一波長である必要はなく、これとある程度波長
が近い光であれば良い。

【００７６】なお、上記実施形態では、本発明に係る投
影光学装置、収差測定方法、及び投影方法がステップ・
アンド・リピート方式の投影露光装置に適用された場合
について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定さ
れることはなく、ステップ・アンド・スキャン方式の走
査型露光装置等にも同様に適用でき、同様の効果を得ら
れることは言うまでもない。また、本発明に係る投影光
学装置及び収差測定方法は、露光装置に限らず、縮小投
影光学系の収差を測定する必要のある装置であれば好適
に適用できるものである。《デバイス製造方法》

【００７７】次に、上述した投影露光装置１００及び投
影方法（露光方法）をリソグラフィ工程で使用したデバ
イスの製造方法の実施形態について説明する。

【００７８】図７には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マ
イクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されて
いる。図７に示されるように、まず、ステップ２０１
（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計
（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その
機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、
ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計
した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、
ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。

【００７９】次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用
いてデバイス組立を行う。このステップ２０５には、ダ
イシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング
工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

【００８０】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

【００８１】図８には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図８において、ステップ２１１（酸化ステップ）に
おいてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２
（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４
それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成し
ており、各段階において必要な処理に応じて選択されて
実行される。

【００８２】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステッ
プ）において、上記説明した露光装置及び露光方法によ
ってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、
ステップ２１７（現像ステップ）においては露光された
ウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステッ
プ）において、レジストが残存している部分以外の部分
の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステ
ップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。

【００８３】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【００８４】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上
記の投影露光装置１００及びその投影方法が用いられる
ので、投影光学系ＰＬの収差を高精度に補正した状態
で、線幅制御性が良く、かつ重ね合せ精度の良好な露光
が行われ、従来製造が困難であった高集積度のデバイス
を歩留まり良く製造することが可能となり、該デバイス
の生産性を向上させることができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜６に記
載の各発明によれば、投影光学系の諸収差をより高精度
に測定することができるという優れた投影光学装置を提
供することができる。

【００８６】また、請求項７〜１０に記載の各発明によ
れば、投影光学系の諸収差を高精度に測定するととも
に、その測定結果に基づいて投影光学系の収差を調整
し、第１物体のパターンを第２物体に精度良く投影する
ことができる投影光学装置を提供することができる。

【００８７】また、請求項１１〜１３に記載の各発明に
よれば、投影光学系の諸収差をより高精度に測定するこ
とができる収差測定方法が提供される。

【００８８】また、請求項１４〜１７に記載の各発明に
よれば、投影光学系の諸収差を高精度に測定するととも
に、その測定結果に基づいて投影光学系の収差を調整
し、第１物体のパターンを第２物体に精度良く投影する
ことができる投影方法が提供される。

【００８９】さらに、請求項１８に記載の発明によれ
ば、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上させる
ことができるデバイス製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態に係る投影露光装置の概略構成を
示す図である。

【図２】図１の結像性能補正機構の構成を示す部分断面
図である。

【図３】図１のマーク板の一例の概略平面図である
（（Ａ），（Ｂ））。

【図４】図３のマーク板上の計測用マークの一例を示す
図である（（Ａ），（Ｂ））。

【図５】歪曲収差の測定方法を説明するための図である
（（Ａ），（Ｂ））。

【図６】コマ収差の測定方法を説明するための図である
（（Ａ），（Ｂ））。

【図７】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説
明するためのフローチャートである。

【図８】図７のステップ２０４における処理を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】８折り曲げミラー（露光用照明系の一部）９コンデンサレンズ系（露光用照明系の一部）１２Ａ、１２Ｂレチクルアライメント顕微鏡（光検出
器）１４結像特性調整機構（結像特性調整装置の一部）１５レンズコントローラ（結像特性調整装置の一部）１６画像処理装置（処理装置）２１主制御装置（結像特性調整装置の一部）３２レンズ（測定用照明系の一部）３４ミラー（測定用照明系の一部）３６光ファイバ（測定用照明系の一部）１００投影露光装置（投影光学装置）ＩＬ露光用照明光ＩＬ’ 測定用照明光Ｗウエハ（第２物体）ＷＳＴウエハステージ（ステージ）ＰＬ投影光学系Ｒレチクル（第１物体）Ｍ１第１マークＭ２第２マークＭ測定用マーク（複合マーク）ＦＭマーク板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の面上に形成されたパターンを第２
の面上に縮小投影する投影光学系の収差を測定する投影
光学装置であって、特定の関係を有する第１マークと第２マークとを含む複
合マークが形成され、前記第２の面上に配置されたマー
ク板に測定用照明光を照射する測定用照明系と；前記マ
ーク板を経由し、前記投影光学系を介した前記測定用照
明光が形成する前記第１の面上の光像を検出する光検出
器と；前記光検出器での検出結果に基づき、前記第１の
面上に投影された前記第１マークの像と第２マークの像
との相互の位置関係を求め、その位置関係に基づいて前
記投影光学系の収差を求める処理装置とを備える投影光
学装置。
【請求項２】前記収差は、前記投影光学系の光軸方向
に対して垂直な方向に関する収差であることを特徴とす
る請求項１に記載の投影光学装置。
【請求項３】前記収差は、前記投影光学系のコマ収差
及び歪曲収差の少なくとも一方であることを特徴とする
請求項１に記載の投影光学装置。
【請求項４】前記第１マークは、前記第２マークに包
含されたマークであることを特徴とする請求項１に記載
の投影光学装置。
【請求項５】前記第１マークは、前記第２マークと同
一方向に並んで配置された線幅の異なるマークであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の投影光学装置。
【請求項６】前記第１マークは、線幅の異なる複数の
マークから形成されていることを特徴とする請求項４に
記載の投影光学装置。
【請求項７】前記第１の面上に配置されるとともにパ
ターンが形成された第１物体に露光用照明光を照射する
露光用照明系と；前記露光用照明光が照射された前記パ
ターンが前記投影光学系を介して転写される第２物体を
前記第２の面上に保持するステージとを更に備える請求
項１に記載の投影光学装置。
【請求項８】前記処理装置により求められた前記投影
光学系の収差に基づき、前記投影光学系の収差を補正す
る結像特性調整装置を更に備えることを特徴とする請求
項７に記載の投影光学装置。
【請求項９】前記測定用照明光の波長は、前記露光用
照明光の波長と同一であることを特徴とする請求項７に
記載の投影光学装置。
【請求項１０】前記マーク板は、前記ステージ上に配
設されることを特徴とする請求項７に記載の投影光学装
置。
【請求項１１】第１の面上に形成されたパターンを第
２の面上に縮小投影する投影光学系の収差を測定する収
差測定方法であって、特定の関係を有する第１マークと第２マークとを含む複
合マークが形成されるとともに前記第２の面上に配置さ
れたマーク板に、測定用照明光を照射する第１工程と；
前記マーク板を経由し、前記投影光学系を介した前記測
定用照明光が形成する前記第１の面上の光像を検出する
第２工程と；前記第２工程における検出結果に基づき、
前記第１の面上に投影された前記第１マークの像と第２
マークの像との位置関係を求め、その位置関係に基づい
て前記投影光学系の収差を求める第３工程とを備える収
差測定方法。
【請求項１２】前記収差は、前記投影光学系の光軸方
向に対して垂直な方向に関する収差であることを特徴と
する請求項１１に記載の収差測定方法。
【請求項１３】前記収差は、前記投影光学系のコマ収
差及び歪曲収差の少なくとも一方であることを特徴とす
る請求項１１に記載の収差測定方法。
【請求項１４】第１の面上に配置された第１物体に形
成されたパターンを投影光学系を介して第２の面上に配
置された第２物体に縮小投影する投影方法であって、特定の関係を有する第１マークと第２マークとを含む複
合マークが形成されるとともに前記第２の面上に配置さ
れたマーク板に、測定用照明光を照射する第１工程と；
前記マーク板を経由し、前記投影光学系を介した前記測
定用照明光が形成する前記第１の面上の光像を検出する
第２工程と；前記第２工程における検出結果に基づき、
前記第１の面上に投影された前記第１マークの像と第２
マークの像との位置関係を求め、その位置関係に基づい
て前記投影光学系の収差を求める第３工程と；前記第３
工程で求められた前記投影光学系の収差を補正する第４
工程と；前記第１物体に露光用照明光を照射し、前記第
４工程で収差補正された前記投影光学系を介して、前記
第１物体に形成されたパターンを前記第２物体に投影す
る第５工程とを含む投影方法。
【請求項１５】前記収差は、前記投影光学系の光軸方
向に対して垂直な方向に関する収差であることを特徴と
する請求項１４に記載の投影方法。
【請求項１６】前記収差は、前記投影光学系のコマ収
差及び歪曲収差の少なくとも一方であることを特徴とす
る請求項１４に記載の投影方法。
【請求項１７】前記測定用照明光の波長は、前記露光
用照明光の波長と同一であることを特徴とする請求項１
４に記載の投影方法。
【請求項１８】請求項１４又は１７に記載の投影方法
を露光工程において用いることを特徴とするデバイス製
造方法。