KR20100003704A - 광학계에서 발생된 플레어의 측정을 이용하는 장치 및 방법 - Google Patents

광학계에서 발생된 플레어의 측정을 이용하는 장치 및 방법 Download PDF

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오사무 카쿠치
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Abstract

본 발명은 측정면에 있어서의 피검 광학계의 파면수차를 측정하는 스텝과, 상기 광학계의 동공 투과율 분포를 측정하는 스텝과, 상기 파면수차 및 상기 동공 투과율 분포에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 스텝과, 상기 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 스텝을 포함한다.
측정장치, 노광장치, 광학계, 플레어, 파면수차

Description

광학계에서 발생된 플레어의 측정을 이용하는 장치 및 방법{APPARATUSES AND METHODS USING MEASUREMENT OF A FLARE GENERATED IN AN OPTICAL SYSTEM}
본 발명은, 광학계에 관한 것으로, 특히 광학계에 있어서의 플레어(flare) 측정에 관한 것이다.
포토리소그래피 기술을 사용해서 미세한 반도체 디바이스를 제조할 때에, 투영 노광장치가 종래부터 사용되고 있다. 투영 노광장치는, 레티클(마스크)에 형성된 회로 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 기판에 투영해서 회로 패턴을 전사한다. 최근에는, 반도체 디바이스의 미세화에 따라, 웨이퍼에 전사되는 패턴의 선폭 균일성의 요구가 엄격해지고 있다. 이 때문에, 종래의 허용범위 내에 있는 투영 광학계에서 발생하는 플레어에 의한 선폭 균일성의 열화가 문제가 되고 있다. 여기에서, 플레어는, 레티클의 패턴의 결상에 악영향을 주는 미광이다.
투영 광학계 등의 광학계에서 발생하는 플레어는, 광학부재(렌즈 등)의 표면이나 코팅막에서 발생하는 전방 산란광에 기인하는 로컬 플레어와, 광학부재의 코팅막에 의해 반사된 빛에 기인하는 롱 레인지 플레어(long-range flare)로 대별된 다. 단, 선폭 균일성의 열화에 영향을 주는 플레어는 로컬 플레어이기 때문에, 이하에서는, 로컬 플레어를 플레어라고 칭한다.
플레어의 측정방법으로서는, 예를 들면 Kirk법이 알려져 있다("0.85NA ArF Exposure System and Performance", Proc. SPIE, Vol. 5040, pp. 789-800, 2003 참조). 도 10a, 10b, 및 11a 내지 11d를 참조하여 플레어 측정방법인 Kirk법에 관하여 설명한다. 도 10a 및 도 10b는, Kirk법에 사용되는 측정 패턴 MP을 도시한 도면이며, 도 10a는, 측정 패턴 MP의 개략 평면도, 도 10b는 측정 패턴 MP의 개략적인 단면도다. 도 11a 내지 11d는, 측정 패턴 MP에 노광광을 조사함으로써 기판 위에 형성되는 레지스트 패턴을 나타내는 개략적인 단면도다.
Kirk법에서는, 도 10a 및 10b에 나타낸 바와 같이, 차광막으로 형성된 박스 패턴 BP와, 박스 패턴 BP을 둘러싸는 클리어 필드 CF를 갖는 측정 패턴 MP을 노광하여, 기판 위에 레지스트 패턴을 형성한다. 이때, 노광량(노광 시간)을 변화시킴으로써, 기판 위에 형성되는 박스 패턴 BP에 해당하는 레지스트 패턴의 단면 형상은, 도 11a 내지 11d에 나타낸 것과 같이 변화된다. 이 결과를 이용해서, 노광량을 증가시켜서, 박스 패턴 BP에 해당하는 레지스트 패턴 이외의 레지스트가 제거될 때(도 11b)의 노광량 α와, 박스 패턴 BP에 해당하는 레지스트 패턴이 플레어의 영향으로 소실할 때(도 11d)의 노광량 β을 얻는다. 그리고, 노광량 β에 대한 노광량 α의 비(α/β×100［％])을 플레어로서 결정한다.
서로 다른 복수의 패턴을 갖는 측정 패턴을 사용하여, 비(飛)거리가 다른 플레어를 각각 측정하는 방법도 알려져 있다. 또, 측정 패턴을 노광해서 레지스트 패 턴을 기판 위에 형성하는 것이 아니고, 측정 패턴의 공중상(空中像)(광학상)을 센서로 검출해서 플레어를 측정하는 방법도 알려져 있다.
한편, 투영 광학계의 파면수차를 측정하고, 이러한 파면수차에 기인하는 플레어를 산출하는 방법도 제안되어 있다("Full optical column characterization of DUV lithographic projection tools", Proc. SPIE 2004, Vol. 5377, p. 1960, and "New paradigm in Lens metrology for lithographic scanner: evaluation and exploration", Proc. SPIE 2004, Vol. 5377, p. 160 참조). 구체적으로는, 측정한 파면수차 또는 이러한 파면수차로부터 얻은 PSD(Power Spectral Density) 또는 PSF(Point Spread Function)을 광학(결상) 시뮬레이터에 입력해서 플레어를 산출하고 있다.
이러한 방법은, 1개의 파면수차(즉, 1개의 측정면에 있어서의 투영 광학계의 파면수차)로부터 플레어의 비거리나 방향성에 관한 정보를 얻을 수 있다. 또, 이 방법은 예를 들면, 레티클의 패턴 및 조명조건을 포함한 다양한 노광 조건 하에서 생성된 플레어를 산출할 수 있다. 또한, 산출가능한 플레어의 비거리의 한계는, 파면수차의 측정시의 공간 분해능에 의존하고, 이러한 공간 분해능은, 주로, 간섭 패턴(간섭무늬)을 촬상하는 센서의 화소 사이즈에 의존한다.
그렇지만, 측정 패턴을 노광해서 플레어를 측정하는 방법과 센서로 공중상을 검출해서 플레어를 측정하는 방법은, 다양한 노광 조건 하에서 생성된 플레어를 측정하기 위해서, 노광 조건마다 플레어 측정을 행함으로써, 측정 부하가 증가해 버린다. 또한, 이들 방법은, 플레어의 방향성에 관한 정보를 얻기 위해서, 더 많은 회수의 측정이 필요하게 된다.
한편, 파면수차로부터 플레어를 산출하는 방법에서는, 플레어 비거리의 측정 한계가 파면수차의 공간 주파수의 측정 한계에 의존한다. 이것은, 플레어의 비거리가 파면수차의 공간 주파수에 비례하기 때문이다. 비거리가 긴 플레어를 얻기 위해서는, 파면수차의 측정시의 공간 분해능을 향상시킴과 동시에, 파면수차를 측정하는 측정장치의 고주파성분의 열화 또는 고주파의 측정 노이즈를 저감할 필요가 있다고 말한다. 이 일반적인 관점에도 불구하고, 본 발명의 발명자가 예의 검토한 결과, 공간 분해능을 충분히 높게 하고, 또 고주파 성분의 열화를 저감시키면서 파면수차를 측정했을 때에도, 1개의 고분해능 파면수차만으로는 비거리가 긴(20㎛ 이상) 플레어를 고정밀도로 얻는 것이 부족하다는 것이 증명되었다.
본 발명은, 광범위한 플레어를 측정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 측정면에 있어서의 피검 광학계의 파면수차를 측정하는 스텝과, 상기 광학계의 동공 투과율 분포를 측정하는 스텝과, 상기 측정된 파면수차 및 상기 측정된 동공 투과율 분포에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 스텝과, 상기 결정된 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 스텝을 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 그 외의 특징들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.
우선, 본 발명의 이해를 더 돕기 위해서, 투영 광학계(피검 광학계)의 파면수차로부터만 플레어를 산출하는 방법으로는, 비거리가 긴(20㎛이상) 플레어를 고정밀도로 얻는 것이 곤란한 이유를 설명한다.
노광장치에 있어서의 결상(레티클과 웨이퍼와의 관계)은, 이하의 식(1)으로 표시되는 부분적 코히런트 결상으로 설명된다.
...(1)
여기서 Γ(u1, u2)은, 유효광원의 푸리에(Fourier) 변환이고, a(u1)·a*(u2)은, 물체(노광장치에 있어서는 레티클)의 투과율(진폭 투과율)이며, F(v-u1) 및 F(v-u2)은, 물(物)점에서 상(像)점으로의 진폭 전달함수이며, 광학계의 동공함수의 푸리에 변환이다. 또한, 동공함수는, 점광원으로부터 발사하는 빛의 사출 동공에서의 파면을 나타내고, 각각의 광학계에 고유한 함수이지만, 유효광원 및 물체의 투과율은, 소정의 노광 조건과 일치하도록 임의로 설정될 수 있다는 점에 유념한다. 따라서, 광학계의 동공함수가 취득되면, 식(1)에 의거하여 임의의 노광 조건 하에 있어서의 상(像)분포를 산출할 수 있다.
여기에서, 동공함수 P(x, y)은, 이하의 식(2)으로 나타낸 바와 같이, 동공 좌표 (x, y)에서의 투과율인 T(x, y)(이하, 동공 투과율이라고 함)와, 동공 좌표(x, y)에서의 파면수차인 W(x, y)(이하, 동공 파면수차라고 함)에 의존하는 항과 의 적으로 나타낸다.
Figure 112009039777769-PAT00002
...(2)
이것은 동공함수 P(x, y)을 얻기 위해서, 동공 투과율 T(x, y) 및 동공 파면수차 W(x, y)가 사용되는 것을 나타낸다. 여기에서 동공 투과율 T(x, y) 및 동공 파면수차 W(x, y)의 각각은, 광학계의 동공면에 있어서의 투과율 분포 및 파면수차를 나타낸다.
플레어를 얻는 경우에는, 동공 투과율 분포 및 동공 파면수차 양쪽의 공간적인 고주파 성분에 관한 정보가 사용된다. 특히, 비거리가 긴 플레어를 얻는 경우에는, 공간 분해능이 높은 파면수차의 정보를 이용하는 것이 종래부터 알려져 있었다. 단, 광학계를 구성하는 광학부재(렌즈 등)에 사용되는 글래스(glass)재 및 그 광학부재 위에 형성된 코팅막 등의 투과율 분포의 고주파 성분은 일반적으로 작기 때문에, 동공 투과율 분포의 고주파 성분을 무시하는 것이 통상적이므로, 높은 공간 분해능으로 동공 투과율 분포를 측정할 수 없다.
그럼에도 불구하고, 광학계를 구성하는 광학부재에 사용되는 글래스재 및 상기 광학부재 위에 형성된 코팅막 등의 투과율 분포의 고주파 성분이 매우 작더라도, 플레어의 요인인 고주파의 위상 오차 형성이 있는 경우에는, 동공 투과율 분포의 고주파 성분은 작지 않다. 이것은 광학계를 구성하는 광학부재의 각각의 투과율 분포들의 적(product)이, 빛의 파동 광학적인 성질과 관련된 요인에 의해, 광학계 의 동공 투과율 분포와 일치하지 않기 때문이다.
광학부재에 형상 오차나 굴절률 오차가 있는 경우, 광학부재를 통과한 직후의 광파는 형상 오차나 굴절률 오차에 따르는 형상의 위상 오차를 포함하고 있다. 그렇지만, 이러한 위상 오차는, 빛의 파동 광학적인 성질과 관련된 요인에 의해, 광파가 전파해 가는 사이에 변화되어 버린다. 예를 들면, 광파의 전파 중에, 위상의 요철의 일부 또는 전부가 진폭의 요철로 변화되거나, 요철의 방향이 변화되거나 한다. 이것이 발행하면, 광학부재에 고주파의 투과율 분포가 없어도, 전파 중의 광파에는 고주파의 진폭 분포가 생긴다. 위상정보 및 진폭 정보가 광파의 전파 중에 변화되는 전형적인 현상으로서, 톨벗 상(Talbot image)이 알려져 있다. 이러한 현상은, 파장 λ의 빛이 공간 주기 L의 투과율 분포를 전파(통과)할 때에, 위상의 요철과 진폭(강도)의 요철이 L2/(2λ)의 간격(전파 거리마다)으로 나타나는 현상이다.
이러한 빛의 파동 광학적인 성질을 고려하면, 각 광학부재의 투과율 분포의 고주파 성분이 작아도, 각 광학부재의 위상 오차에 의해, 동공면 등의 어느 1개의 측정면(관찰면)에 있어서는 고주파의 투과율 분포가 생긴다. 특히, 비거리가 긴 플레어에 관한 정보, 다시 말해, 동공 투과율 거리의 공간적 고주파 성분에 관한 정보는, 공간 분해능이 높아지도록 위상의 요철이 진폭의 요철로 변화되는 전파 거리가 짧기 때문에, 무시할 수 없다.
어떤 1개의 면, 예를 들면 피검 광학계의 동공면이 포커스 내에 있는 상태에서 위상 오차로서의 광학계의 파면수차를 측정하는 것이 일반적이다. 이하, 이러한 포커스 내에 있는 면을 측정면 또는 관측면이라고 부른다. 단, 이렇게 하여 얻은 파면수차만으로부터 플레어를 산출하면, 이것은 같은 측정면에 있어서의 고주파의 동공 투과율 분포에 기인한 플레어가 산출되지 않는다는 것을 의미한다. 이 경우에, 비거리가 긴(20㎛이상) 플레어를 충분히 높은 정밀도로 얻을 수 없다.
이러한 환경 하에서, 본 발명은, 플레어의 비거리에 대하여 충분히 높은 공간 분해능을 갖는 동공 파면수차와 동공 투과율 분포의 양쪽을 포함한 동공함수를 얻고, 이러한 동공함수를 사용해서 플레어를 산출한다. 이에 따라 측정 부하의 증가를 억제하면서도, 비거리가 긴 플레어를 포함한 광범위한 플레어(비거리가 1㎛ 내지 몇백 ㎛ 정도의 플레어)를 고정밀도로 얻는 것이 가능하다. 예를 들면, Kirk법에서 사용되는 측정패턴(도 10a 및 도 10b 참조)과 같은 물체의 진폭 투과율 분포를 설정함으로써 Kirk법으로 측정되는 플레어와 동등한 플레어를 얻을 수 있다. 물체의 진폭 투과율 분포를 변경(측정 패턴을 변경하는 것에 상당)함으로써 비거리가 다른 플레어를 얻을 수 있다. 또한, 임의의 레티클의 패턴 및 임의의 조명조건을 포함한 임의의 노광 조건 하에서, 플레어를 포함한 광학상을 평가하는 것이 가능해서, 결상에 대한 플레어를 직접적으로 얻는다.
또한, 제1의 실시 예에서 설명한 바와 같이, 측정면은 동공면에 한정하지 않고, 임의의 측정면에 있어서의 파면수차 및 동공 투과율 분포로부터 결정되는 동공함수를 사용해서 플레어를 얻을 수 있다.
또한, 제2의 실시 예에서 설명한 바와 같이, 복수의 측정면에 있어서의 파면수차를 사용해서 플레어를 얻을 수 있다.
또한, 제3의 실시 예에서 설명한 바와 같이, 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차를 공지의 양만큼 변경시키면서 파면수차를 여러번 측정하고, 이러한 측정된 복수의 파면수차를 사용해서 플레어를 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예에 관하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 부착하고, 중복하는 설명은 생략한다.
제1의 실시 예에서는, 투영 광학계 등의 피검 광학계의 임의의 측정면(관찰면)에 있어서의 파면수차 및 동공 투과율 분포를 측정하고, 이러한 파면수차 및 동공 투과율 분포로부터 피검 광학계에서 발생하는 플레어를 얻는다.
피검 광학계의 파면수차 및 동공 투과율 분포는, 1개의 측정장치로 측정해도 좋고, 각각의 측정에 특화한 2개의 측정장치로 개별적으로 측정해도 좋다. 여기에서는, 피검 광학계의 파면수차와 동공 투과율 분포의 양쪽을 1개의 측정장치로 측정하는 경우를 예로 들어 설명한다.
또한, 피검 광학계의 파면수차의 측정에는, 다양한 측정 방법을 적용할 수 있지만, 여기에서는, 간섭계를 사용한 측정 방법을 채용한다. 간섭계는, Twyman-Green 간섭계, Fizeau 간섭계, 점회절 간섭계(PDI), 시어링(shearing) 간섭계, 및 선회절 간섭계(LDI) 등을 포함하지만, PDI을 예로 들어 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 측면에 따른 측정장치(1)를 도시한 개략도다. 측정장치(1)는, 피검 광학계 OS(이하, 광학계 OS라고 함)의 파면수차를 측정하는 기능과, 피검 광학계 OS의 동공 투과율 분포를 측정하는 기능을 갖고, 광학계 OS에서 발생 하는 플레어를 측정한다. 또한, 측정장치(1)에 있어서, 광학계 OS는, 벤치 BH에 의해 제 자리에 유지 및 고정된다.
측정장치(1)를 구성하는 광학계 OS나 광학계에 불순물(예를 들면, 파티클이나 오염물질)이 부착되면, 측정 정밀도의 열화를 초래하거나, 새로운 플레어의 요인이 되거나 할 가능성이 있다. 따라서, 측정장치(1) 및 광학계 OS를 배치하는 환경(적어도 측정장치(1) 및 광학계 OS의 광로)은, 질소 등의 불활성 가스로 퍼지(purge)되어 있는 것이 바람직하다.
측정장치(1)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 광원(102)과, 빔 스플리터(104)와, 연장(extension) 광학계(106)와, 핀홀 108a을 갖는 핀홀판(108)과, 연장 광학계(110)와, 핀홀 112a를 갖는 핀홀 미러(112)를 포함한다. 또한, 측정장치(1)는, 동공 결상 광학계(114)와, 공간필터(116)와, 촬상소자(118)와, 구동기구(120)와, 수광소자(122)와, 구동기구(124)와, 차광판(126)과, 구동기구(128)와, 제어부(130)를 구비한다.
광원(102)은, 예를 들면, 파장 약 193nm의 ArF 엑시머 레이저나 파장 약 248nm의 KrF 엑시머 레이저 등이다. 광원(102)으로부터의 빛은, 빔 스플리터(104)에 의해 피검광과 참조광으로 분할된다.
빔 스플리터(104)로부터의 피검광은, 연장 광학계(106)를 거쳐서, 핀홀판(108)의 핀홀 108a에 집광된다. 또한, 빔 스플리터(104)로부터의 참조광은, 연장 광학계(110)를 거쳐서, 핀홀 미러(112)의 핀홀 112a에 집광된다. 또한, 핀홀 미러(112)는, 광학계 OS를 통과하는 피검광에 대하여 어떤 각도를 형성하도록(즉, 피 검광이 핀홀 미러(112)에 수직하게 입사하지 않도록) 배치된다.
핀홀판(108)을 통과한 피검광은, 광학계를 통과하여 핀홀 미러(112)에 의해 반사된다. 핀홀 미러(112)에 의해 반사된 피검광과 핀홀 미러(112)의 핀홀 112a를 통과한 참조광은, 동공 결상 광학계(114) 및 공간필터(116)를 거쳐서, 촬상소자(118) 위에서 서로 간섭해서 간섭 패턴(간섭무늬)을 형성한다. 이렇게 형성된 간섭 패턴은, 촬상소자(118)에 의해 검출된다. 또한, 촬상소자(118)는, 구동기구(120)에 의해, 광학계 OS(동공 결상 광학계(114))의 광축 방향으로 이동 가능하다.
여기에서, 촬상소자(118)는, 광학계 OS에서 발생하고 비거리가 긴 플레어의 측정(산출)을 가능하게 하기 위해서, 충분하게 높은 공간 분해능을 갖는 CCD, 예를 들면 2,000 × 2,000 이상의 화소를 갖는 CCD이다. 그렇지만, 화소수가 불충분한 CCD를 제한적으로 촬상소자(118)로서 사용하는 경우에도, 도 2에 나타낸 바와 같이 마스크(140)를 공간 필터(116)의 위치에 배치하는 것에 의해, 플레어의 비거리의 측정 범위를 확장하는 것이 가능하다. 마스크(140)는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 0차 광을 투과하는 투과부(142)와, 촬상소자(118)의 화소들의 Nyquist 주파수미만의 주파수를 갖는 회절광을 차광하는 차광부(144)와, Nyquist 주파수 이상의 주파수를 갖는 회절광을 투과하는 투과부(146)를 갖는다. 이에 따라 촬상소자(118)로서 사용하는 CCD의 화소의 Nyquist 주파수 이상의 주파수에 해당하는 비거리의 플레어를 산출(측정)하는 것이 가능하게 된다. 도 2는, 마스크(140)를 도시한 개략도다.
또한, 촬상소자(118)는, 전달함수 등에 의한 고주파 성분의 열화가 적은 CCD다. 단, 수반된 제약 때문에 고주파 성분을 열화시켜 버리는 CCD를 촬상소자(118)로서 사용하는 경우에도, 센서 노이즈가 충분히 작으면, 고주파 성분의 열화를 보정하는 것도 가능하다.
수광소자(122)는, 구동기구(124)에 의해, 핀홀판(108)과 광학계 OS와의 사이의 광로에/로부터 탈착 가능하다. 이 수광소자(122)는 핀홀판(108)의 핀홀 108a를 통과해서 광학계 OS에 입사하는 빛의 광량 분포를 검출한다.
차광판(126)은, 구동기구(128)에 의해, 빔 스플리터(104)와 핀홀 미러(112)와의 사이의 광로에 삽입가능하다. 차광판(126)은, 빔 스플리터(104)와 핀홀 미러(112)와의 사이의 광로에 삽입되었을 경우에, 빔 스플리터(104)로부터의 참조광을 차광한다. 이 동작에 따라, 촬상소자(118)는 핀홀 미러(112)에 의해 반사된 피검광의 광량 분포를 검출하는 것이 가능하다.
제어부(130)는, CPU와 메모리를 포함하고, 측정장치(1)의 동작과 처리를 제어한다. 예를 들면, 제어부(130)는, 구동기구 120, 124 및 128을 거쳐서 촬상소자(118)의 이동과 수광소자(122) 및 차광판(126)의 광로에/로부터의 착탈을 제어하여, 촬상소자(118)와 수광소자(122)로부터 위상정보 및 광량 분포 정보를 취득한다. 또한, 제어부(130)는, 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출하는 산출부로서 기능한다. 구체적으로는, 제어부(130)는, 후술하는 바와 같이, 광학계 OS의 파면수차와 동공 투과율 분포 등에 근거해서, 광학계 OS의 동공 함수를 결정한다. 제어부(130)는, 이렇게 결정된 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 광학계 OS의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 이렇게 얻은 광강도 분포로부터 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출한다.
도 3을 참조하여, 제1의 실시 예에 있어서의 광학계 OS에서 발생하는 플레어의 측정방법에 관하여 설명한다. 이러한 측정방법은, 제어부(130)가 측정장치(1)의 각부를 통괄적으로 제어함으로써 실행된다.
우선, 스텝 S302(제1의 측정 스텝)에서는, 임의의 측정면(관찰면)에 있어서의 광학계 OS의 파면수차를 측정한다. 스텝 S304(제2의 측정 스텝)에서는, 스텝 S302과 같은 측정면에 있어서의 피검 광학계 OS의 동공 투과율 분포를 측정한다. 또한, 제1의 실시 예에서는 광학계 OS의 파면수차를 측정하고나서 광학계 OS의 동공 투과율 분포를 측정하고 있지만, 광학계 OS의 동공 투과율 분포를 측정하고나서 피검 광학계 OS의 파면수차를 측정해도 좋다. 바꾸어 말하면, 스텝 S302 및 S304에서는, 동일한 측정면에 있어서의 피검 광학계 OS의 파면수차 및 동공 투과율 분포를 측정할 수 있으면 된다.
스텝 S306에서는, 스텝 S302 및 S304에서 측정된 광학계 OS의 파면수차 및 동공 투과율 분포에 의거하여 광학계 OS의 동공함수를 결정한다.
최종적으로, 스텝 S308에서는, 스텝 S306에서 결정된 광학계 OS의 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 광학계 OS의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 이렇게 얻은 광강도 분포로부터 피검 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출한다.
이하, 도 3에 나타내는 플로차트의 각 스텝에 대해서 상세히 설명한다.
스텝 S302 및 S304의 광학계 OS의 파면수차 및 동공 투과율 분포의 측정에 관하여 설명한다. 구동기구(120)를 거쳐서, 광학계 OS의 임의의 측정면의 공역위치에 촬상소자(118)를 배치하고, 광학계 OS의 파면수차를 촬상소자(118)가 측정한다. 이렇게, 촬상소자(118)는, 광학계 OS의 파면수차를 측정하는 제1의 측정부로서 기능한다. 또한, 구동기구(128)를 거쳐서, 빔 스플리터(104)와 핀홀 미러(112)와의 사이의 광로에 차광판(126)을 삽입하고, 광학계 OS를 통과해서 핀홀 미러(112)에 의해 반사된 피검광의 광량 분포를 촬상소자(118)가 검출한다. 또한, 구동기구(124)를 거쳐서, 핀홀판(108)과 광학계 OS와의 사이의 광로에 수광소자(122)를 삽입하고, 광학계 OS에 입사하는 피검광의 광량 분포를 수광소자(122)가 검출한다. 그리고, 촬상소자(118)에 의해 검출된 광량 분포와 수광소자(122)에 의해 검출된 광량 분포와의 비에 근거해서 광학계 OS의 동공 투과율 분포를 취득한다. 이렇게 해서, 촬상소자(118) 및 수광소자(122)는, 서로 협동하여 광학계 OS의 동공 투과율 분포를 측정하는 제2의 측정부로서 기능한다. 또한, 수광소자(122)에 입사하는 광 빔은 점 광원에 가깝기 때문에, 플레어 측량에 있어서 계통 오차가 될 수 있는 고주파 성분이 작은 완만한 강도분포를 갖는다고 간주되어도 된다.
또한, 상기에 설명한 제1의 실시 예에서는 동공 결상 광학계(114)를 사용하여 임의의 측정면에 있어서의 파면수차 및 동공 투과율 분포가 취득되지만, 동공 결상 광학계(114)를 사용하지 않고 전파 계산에 의해서 임의의 측정면에 있어서의 파면수차 및 동공 투과율 분포를 얻어도 좋다. 또한, 상기에서 설명한 제1의 실시 예는, 수광소자(122)에 입사하는 광 빔이 고주파성분이 작은(즉, 무시할 수 있는) 강도 분포를 갖는 경우이다. 그렇지만, 수광소자(122)에 입사하는 광 빔은 고주파 성분을 무시할 수 없는 강도분포를 갖는 경우에도, 복수의 방향으로 피검 광학계 OS의 회전을 측정하거나 같은 측정면에 있어서의 복수의 측정값을 평균화해서 고주파 성분을 얻는 방법 등의 각종 교정법을 채용해서 광학계 OS의 동공 투과율 분포를 얻어도 좋다.
스텝 S306의 광학계 OS의 동공함수의 결정에 관하여 설명한다. 광학계 OS의 동공면이 측정면으로서 설정되었을 경우에는, 식(2)에 의거하여 피검 광학계 OS의 동공함수를 결정한다. 또한, 피검 광학계 OS의 동공면 이외의 면이 측정면으로서 설정되었을 경우에는, 식(2)에 있어서의 동공 파면수차 및 동공 투과율 분포를, 임의의 측정면에 있어서 측정한 파면수차 및 투과율분포로 치환해서, 피검 광학계 OS의 동공함수를 결정한다. 또한, 식(2)에 있어서의 동공 파면수차 및 동공 투과율 분포를, 임의의 측정면에 있어서의 파면수차 및 투과율분포로 치환할 수 있는 이유에 관해서는 후술한다.
스텝 S308의 피검 광학계 OS에서 발생하는 플레어의 산출에 관하여 설명한다. 스텝 S306에서 결정된 동공함수를 사용하여, 예를 들면 환형의 유효 광원과 Kirk법에서 사용되는 것과 같은 측정 패턴(도 10a 및 도 10b 참조)을 설정하고, 결상 계산에 의해 Kirk법을 재현하여, 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 얻는다.
여기에서, 스텝 S306에 있어서, 임의의 측정면에 있어서의 파면수차 및 동공 투과율 분포를 사용하여, 피검 광학계 OS의 동공함수를 결정할 수 있는 것에 관하여 설명한다.
피검 광학계 OS의 동공면에 있어서의 소정의 공간 주파수 f=(fx, fy)에서 진동하는 복소 진폭 성분 Pk(x)은, 이하의 식(3)으로 나타낸다.
Figure 112009039777769-PAT00003
. ..(3)
식(3)에 있어서, A는, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 진폭 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 진폭이고, φA는, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 진폭 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 초기 위상이며, B는, 피검 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 진폭이며, φB은, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 초기 위상이다.
노광장치에 있어서의 플레어율은 몇 퍼센트 이하이기 때문에, 공간 주파수 f의 동공 투과율의 변동 및 파면수차의 변동은 충분히 작아서, A << 1, B << 1로 근사할 수 있다. 이러한 근사에 의해, 식(3)은, 이하의 식(4)으로 나타낼 수 있다.
Figure 112009039777769-PAT00004
(단, A·B << A, A·B << B) ...(4)
여기에서, 성분 Pk(x)의 공간 주파수 f에 관한 푸리에 변환이 상 위치에서의 빛의 진폭에 해당하고, 이러한 진폭의 절대값의 2승(파워)이 상 위치에서의 빛의 강도에 해당한다. 식(4)을 참조하면, 제1항은 비진동을 의미하기 때문에 0차 회절 광 성분에 해당하고, 공간 진동을 의미하는 제2항 및 제3항은 ±1차 회절광 성분에 해당한다. 광학계 OS에서 발생하는 플레어는 회절 광성분의 강도와 같은 강도를 갖기 때문에, 회절광에 해당하는 식(4)의 제2항 및 제3항으로 생각할 수 있다. 식(4)의 제2항 및 제3항의 파워의 합은 (A2 + B2)이다. 플레어는 이들 파워에 비례하기 때문에, 이하의 식(5)으로 나타낼 수 있다.
Flare = C·(A2 + B2) ...(5)
단, 식(5)에 있어서, C은 정수다.
다음에, 식(4)으로 나타낸 공간 주파수 f의 성분이 존재하는 초점면의 위치를 시프트해서(이 성분을 디포커싱(defocusing)해서), 측정면을 광학계 OS의 동공면으로부터 벗어난 임의의 위치에 설정하고, 디포커싱된 성분을 측정하는 동작을 생각한다. 이러한 광학계 OS의 동공면에 있어서의 소정의 공간 주파수 f= (fx, fy)에서 진동하는 복소 진폭 성분 Pdef k(x)은, 이하의 식(6)으로 나타낸다.
Figure 112009039777769-PAT00005
...(6)
식(6)에 있어서, Adef은, 피검 광학계 OS의 측정면에 있어서의 복소 진폭의 진폭 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 진폭이고, φAdef은, 광학계 OS의 측정면에 있어서의 복소 진폭의 진폭 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 초기 위상 이며, Bdef은, 피검 광학계 OS의 측정면에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 진폭이며, φBdef은, 피검 광학계 OS의 측정면에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 초기 위상이다.
식(6)으로 나타낸 피검 광학계 OS의 측정면에 있어서의 복소 진폭과 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭과의 관계에 관하여 설명한다. 피검 광학계 OS의 동공면으로부터 측정면의 위치가 일탈하면, 디포커스에 의해 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 사이에 위상차가 생긴다. 0차 회절광 성분에 대한 ±1차 회절광 성분의 위상차를 φdef라고 하자. 그러면, 성분 Pk(x)을 디포커싱해서 얻은 성분 Pφdef k(x)을, 식(4)의 제2항 및 제3항에 위상차 φdef를 곱해서 산출해서, 이하의 식(7)으로 나타낸다.
Figure 112009039777769-PAT00006
...(7)
A << 1, B << 1의 근사에 의해, 식(7)은, 이하의 식(8)으로 나타낼 수 있다.
Figure 112009039777769-PAT00007
...(8)
식(4)과 식(8)을 비교하면, 제2항 및 제3항은 다르다. 이것은, 광학계 OS의 동공면에서 벗어난 측정면이, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭 Pk(x)과 다 른 복소 진폭 성분 Pφdef k(x)을 나타낸다는 것을 증명한다. 복소 진폭 성분 Pφdef k(x)이 피검 광학계 OS의 동공면의 복소 진폭 성분 Pk(x)에 해당한다고 가정하면, 식(5)과 같이, 플레어 Flaredef을 이하의 식(9)으로 나타낸다.
Flaredef = C·(Adef 2 + Bdef 2) = C·(A2 + B2) ...(9)
이와 같이, 광학계 OS의 측정면의 위치가 변화되어도, 식(9)으로 나타낸 바와 같이, 진폭 항의 진폭의 2승과 위상 항의 진폭의 2승과의 합은 변화되지 않는다. 또한, 단일 주파 성분의 공간 진동의 진폭과 RMS값은 비례 관계에 있다는 점에 유념한다. 따라서, 식(5) 및 식(9)의 진폭 A 및 B의 각각을, 복소 진폭의 진폭 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 RMS값과, 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 RMS값으로 치환해도, 정수 C가 바뀌는 것만으로 같은 논의가 이루어진다. 서로 다른 각 비거리 및 방위의 플레어는, 각 공간 주파수에 있어서의 동공 투과율 분포의 RMS값의 2승과 파면수차의 RMS값의 2승의 합에 비례한다. 또한, 각 공간 주파수에 있어서의 동공 투과율 분포의 RMS값의 2승과 파면수차의 RMS값의 2승과의 합은, 측정면의 위치를 변경해도 바뀌지 않는다. 그 결과, 임의의 측정면에 있어서의 파면수차 및 동공 투과율 분포에 의거하여 결정된 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행하면, 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출할 수 있다.
또한, 제1의 실시 예에서는, 측정한 파면수차와 동공 투과율 분포를 그대로 사용해서 동공함수를 결정하고 있다. 그렇지만, 측정한 파면수차와 동공 투과율 분 포에 대하여 필요한 처리(예를 들면 보정처리)를 실행함으로써 얻은 파면수차 데이터와 동공 투과율 분포 데이터를 사용해서 동공 함수를 결정해도 된다. 예를 들면, 어떤 범위 내의 비거리의 플레어를 측정(산출)하기 위해서는, 측정한 파면수차로부터 Zernike's 다항식의 저차항으로 나타내는 것과 같은 완만한 분포를 감산해서 얻은 파면수차 데이터나 주파수 성분 필터링에 의해 얻은 파면수차 데이터를 사용해도 된다. 또한, 코팅된 광학부재에의 빛의 입사각에 대한 투과율의 변화 등에 기인하는 완만한 투과율 분포를 분리해서 피검 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출하고 싶은 경우에는, 측정한 동공 투과율 분포로부터 완만한 성분을 감산해서 얻은 동공 투과율 분포 데이터를 사용해도 된다.
제1의 실시 예에서는 환형의 유효광원과 Kirk법에서 사용하는 것과 같은 측정 패턴(도 10a 및 도 10b 참조)을 설정해서, Kirk법을 재현하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 임의의 유효광원(유효 광원 분포) 및 임의의 측정 패턴을 설정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 실제로 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서 사용하는 유효광원과 레티클의 패턴을 설정해서 결상 계산을 행함으로써 투영 광학계 등의 광학계 OS에서 발생하는 플레어의 영향을 고려한 선폭 변화를 산출할 수도 있다.
또한, 측정장치(1)는, 후술하는 바와 같이, 노광장치에 구비되어 있어도 된다. 이에 따라 투영 광학계 등의 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 정기적으로 측정하고, 이러한 측정 결과에 의거하여 노광장치를 관리(조정)하는 것이 가능하다.
이렇게 해서, 제1의 실시 예에 의하면, 레티클의 패턴과 조명조건 등을 포함한 다양한 노광 조건 하에서 발생하는 플레어를 비거리나 방향성이 다른 성분마다 측정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제1의 실시 예에 의하면, 측정 부하의 증가를 줄이면서 비거리가 긴 플레어를 포함한 광범위한 플레어(비거리가 1㎛ 내지 몇백㎛정도의 플레어)를 고정밀도로 측정할 수 있다.
제2의 실시 예에서는, 투영 광학계 등의 광학계의 서로 다른 복수의 측정면에 있어서의 파면수차를 측정하고, 이렇게 측정된 복수의 파면수차로부터 광학계에서 발생하는 플레어를 얻는다. 제2의 실시 예에서는 피검 광학계의 동공 투과율 분포의 고주파 성분을 측정하지 않기 때문에, 예를 들면, 동공 투과율 분포의 고주파성분을 고정밀도로 측정하는 것이 곤란한 경우에도, 피검 광학계에서 발생하는 플레어를 고정밀도로 얻을 수 있다.
제2의 실시 예에서는 측정장치(1)는, 수광소자(122) 및 차광판(126)을 포함할 필요가 없고, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 촬상소자(118)를 피검 광학계 OS의 광축방향으로 구동하는 구동기구(120)를 포함하고 있으면 된다. 바꾸어 말하면, 측정장치(1)는, 광학계 OS의 측정면 (초점 위치)을 변경할 수 있게 구성되어 있으면 된다. 또한, 피검 광학계 OS의 측정면을 변경하기 전에, 촬상소자(118)를 소정량(소정의 거리)만큼 구동하도록 구동기구(120)를 제어해서, 변경 전후에, 피검 광학계 OS의 파면수차를 측정할 때에 사용하는 각 측정면 간의 거리를 얻는다. 도 4는, 측정장치(1)의 일부를 도시한 개략도이며, 촬상소자(118)를 구동해서 피검 광학계 OS의 측정면을 변경하는 상태를 나타낸다.
도 5를 참조하여 제2의 실시 예에 있어서의 피검 광학계 OS에서 발생하는 플레어의 측정 방법에 관하여 설명한다. 이러한 측정 방법은, 제어부(130)가 측정장 치(1)의 각 부를 통괄적으로 제어함으로써 실행된다.
우선, 스텝 S502에서는, 구동기구(120)를 거쳐서 광학계 OS의 제1의 측정면 (관찰면)의 공역위치에 촬상소자(118)를 배치한다.
스텝 S504에서는, 스텝 S502에서 광학계 OS의 제1의 측정면의 공역위치에 배치된 촬상소자(118)로 광학계 OS의 파면수차를 측정한다. 바꾸어 말하면, 제1의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차를 측정한다(제1의 측정 스텝).
스텝 S506에서는, 구동기구(120)를 거쳐서 촬상소자(118)를 동공 결상 광학계(114)의 광축방향으로 소정의 거리만큼 이동(디포커스)시켜서, 제1의 측정면과 다른 제2의 측정면의 공역위치에 촬상소자(118)를 배치한다.
스텝 S508에서는, 제2의 측정면의 공역위치에 배치된 촬상소자(118)로 광학계 OS의 파면수차를 측정한다. 바꾸어 말하면, 제2의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차를 측정한다(제2의 측정 스텝).
제2의 실시 예에서는, 적어도, 서로 다른 2개의 측정면에 있어서 광학계 OS의 파면수차를 측정한다. 그렇지만, 소정의 회수 스텝 S506 및 S508을 반복하여 측정면을 변경하면서 3개 이상의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차를 측정해도 좋다.
스텝 S510에서는, 스텝 S506에서 촬상소자(118)를 이동시킨 제1의 측정면과 제2의 측정면과의 거리를 취득한다.
스텝 S512에서는, 스텝 S504 및 S508에서 측정된 광학계 OS의 파면수차 및 스텝 S510에서 취득된 촬상소자(118)를 이동시킨 거리에 의거하여 광학계 OS의 동 공함수를 결정한다.
최종적으로, 스텝 S514에서는, 스텝 S512에서 결정된 광학계 OS의 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 광학계 OS의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 이렇게 취득한 광강도 분포로부터 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출한다.
이하, 도 5에 나타내는 플로차트의 각 스텝에 대해서 상세히 설명한다.
스텝 S502 및 스텝 S506의 촬상소자(118)의 배치와, 스텝 S504 및 S508의 광학계 OS의 파면수차의 측정에 대해서는, 제1의 실시 예에서 설명한 도 3에 나타내는 플로차트의 스텝 S302과 같다.
스텝 S512의 광학계 OS의 동공함수의 결정에 관하여 설명한다. 이 스텝에서는, 임의의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차를, 서로 다른 복수의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차로부터 얻은 보정값을 사용해서 보정해서, 광학계 OS의 동공함수를 결정한다. 또한, 서로 다른 복수의 측정면에 있어서의 파면수차로부터 임의인 측정면에 있어서의 동공 투과율 분포를 취득해서, 이러한 동공 투과율 분포를 취득할 때 이용하는 것과 같은 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차를 사용해서 광학계 OS의 동공함수를 결정해도 된다. 또한, 광학계 OS의 동공함수를 결정하는 구체적인 방법 및 원리에 관해서는 후술한다.
스텝 S514에서의 광학계 OS에서 발생하는 플레어의 산출에 관하여 설명한다. 스텝 S512에서 결정된 동공함수를 사용하여, 예를 들면, 환형의 유효 광원과 Kirk법에 사용하는 것과 같은 측정 패턴(도 10a 및 도 10b 참조)을 설정하고, 결상 계산에 의해 Kirk법을 재현하여, 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 얻는다.
여기에서, 서로 다른 복수의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차로부터 광학계 OS의 동공함수를 결정하는 방법 및 원리에 관하여 설명한다.
임의의 측정면(관찰면)에 있어서의 복소 진폭은, 상기한 바와 같이, 식(6) 및 식(8)으로 나타낸다. 광학계 OS의 파면수차, 즉, 위상만 측정하면, 어떤 공간 주파수 f에서 진동하는 성분에 대해서는, 식(6) 및 식(8)의 위상과 관련된 부분, 즉, 식(10)으로 나타낸 것처럼 파면 Wdef f(x)이 측정된다.
Figure 112009039777769-PAT00008
...(10)
식(10)에 있어서, Bdef은, 광학계 OS의 임의의 측정면에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 진폭이고, φBdef은, 광학계 OS의 동일한 측정면(전술한 임의의 측정면)에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 초기 위상이며, A는, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 진폭 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 진폭이며, φA은, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 진폭 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 초기 위상이고, B는, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 진폭이며, φB은, 광학계 OS의 동공면에 있어서의 복소 진폭의 위상 항에 관한 공간 진동(공간 주파수 f)의 초기 위상이고, φdef은, 측정면이 동공면으로부터 디포커스한 것으로 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 사이에 생긴 위상차다.
식(10)을 공간 주파수 f에 대해서 푸리에 변환해서 회절광에 해당하는 파면 성분의 파워를 산출하면, 이하의 식(11)이 취득된다.
Figure 112009039777769-PAT00009
...(11)
식(11)은, 디포커스에 의해 생긴 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 위상차 φdef에 대하여, 파워가 삼각함수에 따라 진동하는 것을 나타내고 있다. 또한, 진동의 중심은, 식(11)의 제1항((A2+B2)/2)이다. 따라서, 위상차 φdef을 변화시키면서 복수의 파면수차를 측정하고, 각 공간 주파수 성분의 파면수차의 파워와 위상차 φdef과의 관계를 플롯(plot)하면, 삼각함수에 따라 진동하는 그래프가 취득된다. 그 진동 중심의 2배는 식(5) 및 식(9)의 (A2 + B2)과 같다.
또한, 촬상소자(118)를 이동시킨 거리만큼 디포커스에 대하여 생기는 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 위상차 φdef은, 공간 주파수 f에 따라 다르다. 따라서, 플레어의 비거리의 범위에 대응하는 공간 주파수 f의 범위에 걸쳐 식(11)으로 나타낸 진동의 중심을 얻도록 측정 회수와 측정면의 위치를 설정하면 된다. 이것에 의해, 주목하는 공간 주파수대에 있어서의 공간 주파수 f에서 진폭 항의 공간 주파수 성분의 진폭 A와 위상 항의 공간 주파수 성분의 진폭 B에 관한 양(A2 + B2)을 얻을 수 있다.
또한, 1개의 공간 주파수 f에 해당하는 플레어에 주목하는 경우를 생각한다. 이 경우, 제1의 측정에 있어서의 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 위상차φdef first에 대하여, 제2의 측정에 있어서의 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 위상차 φdef second를 시프트시켜서 제2의 측정을 행하면 된다. 이 동작에 의해, 제1의 측정 및 제2의 측정에 있어서의 위상차 및 파워는, 이하의 식(12) 및 식(13)으로 나타낸다.
제1의 측정
위상차
Figure 112009039777769-PAT00010
파워
Figure 112009039777769-PAT00011
(12)
제2의 측정
위상차
Figure 112009039777769-PAT00012
파워
Figure 112009039777769-PAT00013
(13)
제1의 측정에 있어서의 파워와 제2의 측정에 있어서의 파워를 가산함으로써 (A2 + B2)을 산출한다.
따라서, 1개의 공간 주파수 f에 주목하면, 서로 다른 2개의 측정면에 있어서의 파면수차로부터 (A2+ B2)을 얻을 수 있다.
이렇게 해서, 2개 이상의 복수의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차로부터 진폭 항의 공간 주파수 성분의 진폭 A와 위상 항의 공간 주파수 성분의 진폭 B에 관한 양 (A2+B2)을 얻을 수 있다. 그리고, 진폭 항의 공간 주파수 성분의 진폭 A와 위상 항의 공간 주파수 성분의 진폭 B에 관한 양(A2+B2)에 의거하여 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출할 수 있다. 예를 들면, 파면수차의 공간 주파수 분포의 파워가 (A2+B2)이 되도록 파면수차를 보정해서 광학계 OS의 동공함수를 결정함으로써 동공 투과율 분포를 고려한 플레어를 산출할 수 있다. 또한, 식(9)으로부터 1개의 측정면에 있어서의 진폭 항의 공간 주파수 성분의 진폭을 취득하고, 동일한 측정면에 있어서의 파면수차를 푸리에 변환하며, 그 푸리에 변환의 파워를 공간 주파수마다 조절해서 그 파워를 역 푸리에 변환함으로써 플레어를 산출해도 좋다. 이에 따라 플레어를 산출하기 위한 의사적인 동공 투과율 데이터를 생성할 수 있다.
광학계 OS의 동공 함수를 결정하는 구체적인 방법에 대해서, 광학계 OS의 파면수차를 보정하는 방법을 예로 들어 설명한다.
우선, 광학계 OS의 파면수차를 보정하는 보정값을 얻기 위해서, 스텝 S504 및 S508에서 측정된 복수의 파면수차의 각각을 푸리에 변환하고, 공간 주파수를 주파수마다 분할하며, 각각의 주파수(영역)의 파워를 얻는다. 또한, 플레어의 방향성을 무시할 수 있는 경우에는, 원점을 중심으로 하는 원호 형상의 패턴으로 주파수마다 공간 주파수를 분할하면 된다. 한편, 플레어의 방향성을 무시할 수 없는 경우에는, 예를 들면, 어떤 방향의 라인 & 스페이스 패턴에 대한 플레어를 산출하는 경 우에는, 공간 주파수를 그 방향으로 더 분할한다.
각각의 주파수(영역)의 패턴과 측정면 또는 위상차 φdef과의 관계의 플롯(plot)은 삼각함수에 따라 진동하기 때문에, 그 진동의 중심값이 취득된다. 이러한 중심값의 2배를, 어떤 측정면에 있어서의 파면수차의 파워값으로 나눔으로써 취득된 몫의 제곱근을 보정값(진폭 보정값)으로서 결정한다(즉, 보정값을 산출한다). 그리고, 동일한 측정면에 있어서의 파면수차를 푸리에 변환함으로써 취득된 복소 진폭 분포의 진폭 항에 보정값을 곱하고, 그 적을 역 푸리에 변환함으로써 어떤 측정면에 있어서의 파면수차를 보정한다. 보정한 파면수차를 사용해서, 광학계 OS의 동공함수를 결정한다. 또한, 광학계 OS의 동공함수를 결정하기 위한 동공 투과율 분포는, 예를 들면 별도로 측정한 저주파의 동공 투과율 분포나, 각 광학부품의 투과율로부터 취득된 동공 투과율 분포 등일 수 있다는 점에 유념한다.
이렇게 해서, 제2의 실시 예에 의하면, 레티클의 패턴과 조명조건 등을 포함한 다양한 노광 조건 하에서 발생하는 플레어를 비거리나 방향성이 다른 성분마다 측정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제2의 실시 예에 의하면, 측정 부하의 증가를 억제하면서 비거리가 긴 플레어를 포함한 광범위한 플레어(비거리가 1㎛ 내지 몇백 ㎛ 정도의 플레어)를 고정밀도로 측정할 수 있다.
제3의 실시 예에서는, 광학계의 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차를 공지의 양만큼 변경시키면서 광학계의 파면수차를 측정하고, 이렇게 측정된 파면수차로부터 광학계에서 발생하는 플레어를 얻는다. 제3의 실시 예에서는 광학계의 동공 투과율 분포의 고주파성분을 측정하지 않기 때문에, 예를 들면, 동공 투과율 분포의 고주파 성분을 고정밀도로 측정하는 것이 곤란한 경우에도, 피검 광학계에서 발생하는 플레어를 고정밀도로 취득할 수 있다. 또한, 제3의 실시 예는, 공간 주파수에 관계없이 일정한 위상차를 발생할 수 있기 때문에, 적은 측정 회수로 광범위한 공간 주파수에 관한 플레어를 고정밀도로 얻을 수 있다는 점에서 제2의 실시 예와 다르다.
제3의 실시 예에서는, 측정장치(1)는, 피검 광학계 OS의 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차를 변경시키기 위해서, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 위상 필터(170)를 포함하고 있다. 이러한 복수의 위상 필터(170)는, 예를 들면, 제어부(130)의 제어하에 있는 (도면에 도시되어 있지 않은) 터릿(turret)에 의해, 공간필터(116)의 위치에 교환 가능하게 배치된다. 복수의 위상 필터(170)의 각각은, 서로 다른 공지의 양의 위상차를 광학계 OS의 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분에 준다. 따라서, 복수의 위상 필터(170) 중 어느 위상 필터를 공간필터(116)의 위치에 배치했는지에 의존해서 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차의 변경량(즉, 변경된 위상차)을 결정할 수 있다. 도 6은, 측정장치(1)의 일부를 도시한 개략도이며, 위상 필터(170)를 공간필터(116)의 위치에 배치해서 광학계 OS의 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차를 변경하고 있는 상태를 나타낸다.
제3의 실시 예에서는, 측정장치(1)는, 수광소자(122) 및 차광판(126)을 포함할 필요가 없다.
도 7을 참조하여, 제3의 실시 예에 있어서의 광학계 OS에서 발생하는 플레어의 측정 방법에 관하여 설명한다. 이러한 측정방법은, 제어부(130)가 측정장치(1)의 각 부를 통괄적으로 제어함으로써 실행된다.
우선, 스텝 S702에서는, 구동기구(120)를 거쳐서, 광학계 OS의 임의의 측정면(관찰면)의 공역위치에 촬상소자(118)를 배치한다.
스텝 S704에서는, 스텝 S702에서 광학계 OS의 임의의 측정면의 공역위치에 배치된 촬상소자(118)로 광학계 OS의 파면수차를 측정한다. 바꾸어 말하면, 임의의 측정면에 있어서의 광학계 OS의 파면수차를 측정한다(제1의 측정 스텝).
스텝 S706에서는, 공간필터(116)의 위치에 복수의 위상 필터(170) 중 소정의 위상 필터를 배치한다. 이 동작에 따라, 광학계 OS의 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차가 소정의 위상 필터에 대응하는 공지의 양만큼 변경된다. 좀더 구체적으로는, 주목하는 모든 공간 주파수에서, 제1의 측정에 있어서의 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 위상차 φdef first에 대하여, 제2의 측정에 있어서의 0차 회절광 성분과 ±1차 회절광 성분과의 위상차 φdef second을 Π/2만큼 변경하는 위상 필터를 배치한다.
스텝 S708에서는, 공간필터(116)의 위치에 복수의 위상 필터(170) 중의 소정의 위상 필터를 배치한 상태에서, 광학계 OS의 파면수차를 측정한다(제2의 측정 스텝). 스텝 S704 및 S708에서 측정된 2개의 파면수차로부터, 식(13) 및 식(14)에 의거하여 진폭 항의 각 공간 주파수 성분의 진폭 A와 위상 항의 각 공간 주파수 성분 의 진폭 B에 관한 양(A2 + B2)을 취득하는 것이 가능하다.
스텝 S710에서는, 스텝 S706에서 변경된 광학계 OS의 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차의 변경량을 취득한다.
스텝 S712에서는, 스텝 S704 및 S708에서 측정된 광학계 OS의 파면수차 및 스텝 S710에서 취득된 위상차에 의거하여 광학계 OS의 동공함수를 결정한다. 스텝S712에서는, 도 5에 나타낸 플로차트의 스텝 S512(제2의 실시 예)와 같이, 광학계 OS의 동공함수를 결정하는 것이 가능하다.
최종적으로, 스텝 S714에서는, 스텝 S512에서 결정된 광학계 OS의 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 광학계 OS의 상면에 형성된 광강도 분포를 얻고, 이렇게 해서 얻은 광강도 분포로부터 광학계 OS에서 발생하는 플레어를 산출한다.
이와 같이, 제3의 실시 예에 의하면, 레티클의 패턴과 조명조건 등을 포함한 다양한 노광 조건 하에서 발생된 플레어를 비거리와 방향성이 다른 성분마다 측정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제3의 실시 예에 의하면, 측정 부하의 증가를 억제하면서 비거리가 긴 플레어를 포함한 광범위한 플레어(비거리가 1㎛ 내지 몇백 ㎛정도의 플레어)를 고정밀도로 측정할 수 있다.
제4의 실시 예에서는, 측정장치(1)를 적용한 노광장치에 관하여 설명한다. 도 8은, 본 발명의 일 측면에 따른 노광장치(400)를 도시한 개략도다.
노광장치(400)는, 본 실시 예에서는, 스텝 앤드 스캔 방식으로 레티클의 패턴을 웨이퍼 등의 기판에 전사하는 투영 노광장치다. 단, 노광장치(400)는, 스텝· 앤드·리피트 방식이나 그 밖의 노광 방식도 채용할 수 있다.
노광장치(400)는, 조명장치(410)와, 레티클(420)을 탑재하는 레티클 스테이지(425)와, 투영 광학계(430)와, 웨이퍼(440)를 탑재하는 웨이퍼 스테이지(445)와, 주제어부(450)와, 측정장치(1)를 구비한다. 또한, 측정장치(1)는, 피검 광학계로서의 투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(450)에 보낸다. 측정장치(1)의 상세한 구성 및 동작은, 전술한 바와 같기 때문에, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.
조명장치(410)는, 전사용의 패턴이 형성된 레티클(420)을 조명하고, 광원부(412)와 조명 광학계(414)를 포함한다.
광원부(412)는, 예를 들면, 파장 약 193nm의 ArF 엑시머 레이저와, 파장 약 248nm의 KrF 엑시머 레이저 등의 엑시머 레이저이다. 단, 광원부(412)는, 엑시머 레이저에 한정되지 않고, 파장 약 157nm의 F2 레이저 또는 1개 또는 복수의 수은 램프나 크세논 램프 등의 램프여도 된다.
조명 광학계(414)는, 광원부(412)로부터의 빛으로 레티클(420)을 조명한다. 조명 광학계(414)는, 예를 들면, 빔 정형 광학계, 인코히런트 광학계, 코히런트 광학계, 및 유효 광원 형상 규정 광학계 등을 포함한다.
레티클(420)은, 웨이퍼(440)에 전사해야 할 패턴(회로 패턴)을 갖고, 레티클 스테이지(425)에 의해 지지 및 구동된다. 레티클(420)에 의해 발생된 회절광은, 투영 광학계(430)를 거쳐서 웨이퍼(440)에 투영된다.
레티클 스테이지(425)는, 레티클(420)을 지지하고, 예를 들면 리니어 모터(linear motor) 등을 이용하여, X방향, Y방향, 및 Z방향과 각 축에 대한 회전 방향으로 레티클(420)을 구동한다. 레티클 스테이지(425)는, 레티클(420)의 패턴을 웨이퍼(440)에 전사할 경우에는, 투영 광학계(430)의 물체면에 레티클(420)을 삽입한다. 또한, 레티클 스테이지(425)는, 투영 광학계(430)에서 발생된 플레어를 측정할 경우에는, 투영 광학계(430)의 물체면으로부터 레티클(420)을 퇴피시킨다. 이때, 투영 광학계(430)의 물체면에는, 구동기구(미도시)에 의해 핀홀 미러(112)가 배치된다.
투영 광학계(430)는, 레티클(420)의 패턴을 웨이퍼(440)에 투영한다. 투영 광학계(430)는, 굴절계, 반사 굴절계, 또는, 반사계일 수 있다.
웨이퍼(440)는, 레티클(420)의 패턴이 투영(전사)되는 기판이며, 이 웨이퍼(440)에는 감광제(레지스트)가 도포되어 있다. 단, 웨이퍼(440)를, 글래스 플레이트(glass plate)나 그 밖의 기판으로 치환할 수도 있다.
웨이퍼 스테이지(445)는, 웨이퍼(440) 및 핀홀판(108)을 지지하고, 예를 들면 리니어 모터를 이용하여, X방향, Y방향, 및 Z방향과 각 축에 대한 회전 방향으로 웨이퍼(440) 및 핀홀판(108)을 구동한다. 웨이퍼 스테이지(445)는, 레티클(420)의 패턴을 웨이퍼(440)에 전사할 경우에는, 투영 광학계(430)의 상면에 웨이퍼(440)를 배치한다. 웨이퍼 스테이지(445)는, 투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어를 측정할 경우에는, 투영 광학계(430)의 상면에 핀홀판(108)을 배치한다.
주제어부(450)는, (도면에 나타나 있지 않은) CPU와 메모리를 포함하고, 노 광장치(400)의 동작 및 처리를 제어한다. 주제어부(450)는, 측정장치(1)의 제어부(130)와 협동해서 투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어의 측정에 관한 동작과 처리를 제어하는 것도 가능하다. 또한, 주제어부(450)는, 측정장치(1)의 측정 결과(투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어)에 의거하여 노광장치(400)에 설정가능한 파라미터를 조정하는 조정부로서 기능한다. 좀더 구체적으로는, 주제어부(450)는, 측정장치(1)의 측정 결과에 의거하여 원하는 선폭의 패턴이 웨이퍼(440)에 전사되도록 노광장치(400)에 설정가능한 파라미터를 조정한다. 노광장치(400)에 설정가능한 파라미터는, 예를 들면 조명 광학계(414)에 의해 형성되는 유효 광원 형상과 편광상태를 규정(조정)하기 위한 파라미터나 투영 광학계(430)를 구성하는 광학소자의 위치 및 자세를 규정(조정)하기 위한 파라미터 등을 포함한다.
노광장치(400)의 동작에 있어서, 우선, 투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어를 측정한다. 투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어는, 상기한 바와 같이, 측정장치(1)를 사용해서 측정된다. 이 측정장치(1)는 레티클의 패턴이나 조명조건 등을 포함한 다양한 노광 조건 하에서 발생하는 플레어를 측정할 수 있다. 투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어가 측정되면, 이러한 측정 결과에 의거하여 노광장치(400)에 설정가능한 파라미터가 조정된다. 측정장치(1)는, 상기한 바와 같이, 비거리가 긴 플레어를 포함한 광범위한 플레어를 고정밀도로 측정할 수 있다. 따라서, 주제어부(450)는 노광장치(400)가 원하는 선폭의 패턴을 웨이퍼(440)에 전사하도록 노광장치(400)에 설정가능한 파라미터를 고정밀도로 조정하는 것이 가능하다.
다음에, 레티클(420)의 패턴을 웨이퍼(440)에 노광한다. 광원부(412)로부터 의 빛은, 조명 광학계(414)를 거쳐서, 레티클(420)을 조명한다. 레티클(420)의 패턴의 정보를 반영하는 빛은, 투영 광학계(430)를 거쳐서 웨이퍼(440) 위에 결상한다. 노광장치(400)는, 원하는 선폭의 패턴이 웨이퍼(440)에 전사되도록 조절되는 다양한 종류의 파라미터를 갖기 때문에, 뛰어난 노광 성능을 실현한다. 따라서, 노광장치(400)는, 높은 스루풋을 갖고 경제성이 좋은 고품위의 디바이스(반도체 디바이스, 액정표시 디바이스 등)를 제공할 수 있다. 이러한 디바이스는, 노광장치(400)를 사용해서 레지스트(감광제)가 도포된 기판(웨이퍼, 글래스 플레이트 등)을 노광하는 공정과, 노광된 기판을 현상하는 공정과, 그 밖의 공지의 공정에 의해 제조된다.
또한, 투영 광학계(430)에서 플레어가 발생할 경우, 웨이퍼(440)에 전사되는 패턴의 선폭은, 레티클(420)의 패턴의 주위의 개구 영역, 좀더 상세하게는, 패턴의 주위의 개구 영역의 크기 및 투과율 분포에 의존해서 변화된다. 따라서, 레티클(420)의 설계값을 조정함으로써 원하는 선폭의 패턴을 웨이퍼(440)에 전사하는 것이 가능하다.
이하, 도 9를 참조해서 레티클(420)의 패턴을 설계하는 설계 방법에 관하여 설명한다. 이러한 설계방법은, 측정장치(1)의 제어부(130)나 노광장치(400)의 주제어부(450)에 의해 실행 가능하지만, 다른 처리장치로 실행해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
우선, 스텝 S902에서는, 측정장치(1)(제1의 실시 예 내지 제3의 실시 예)에 의해 투영 광학계(430)에서 발생하는 플레어를 측정한다.
스텝 S904에서는, 레티클(420)의 패턴이나 조명조건 등을 포함한 노광 조건을 설정하고, 스텝 S902에서 플레어를 측정할 때에 취득한 투영 광학계(430)의 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행하여, 웨이퍼(440)에 전사되는 패턴을 시뮬레이션한다.
스텝 S906에서는, 시뮬레이션에 의해 취득된 웨이퍼(440)에 전사되는 패턴과 원하는 패턴(웨이퍼(440)에 형성해야 할 목표 패턴)과의 차(예를 들면 이들 2개의 패턴 간의 선폭차 등)가 허용범위 내에 있는지의 여부를 판정한다.
시뮬레이션에 의해 취득된 웨이퍼(440)에 전사되는 패턴과 원하는 패턴과의 차가 허용범위 내에 있다고 판정되었을 경우에는, 처리가 스텝 S908로 진행된다. 한편, 시뮬레이션에 의해 취득된 웨이퍼(440)에 전사되는 패턴과 원하는 패턴과의 차가 허용범위 밖에 있다고 판정되었을 경우에는, 처리가 스텝 S910로 진행된다.
스텝 S908에서는, 스텝 S904에서 설정한 레티클(420)의 패턴을 레티클(420)의 설계값으로서 출력한다.
스텝 S910에서는, 조정된 패턴이 원하는 패턴(웨이퍼(440)에 형성해야 할 목표 패턴)에 가까이 가도록 레티클(420)의 패턴을 조정한다(즉, 패턴 형상 및 패턴의 주위의 개구 영역을 조정한다). 그리고, 처리는 스텝 S904로 돌아와서 스텝 S910에서 조정된 레티클(420)의 패턴을 설정하고, 웨이퍼(440)에 전사되는 패턴을 시뮬레이션한다. 이때, 조명조건 등을 포함한 다른 노광조건은, 이전의 스텝 S904에서 설정한 조건과 같다.
여기에서는, 레티클(420)의 패턴만을 조정함으로써 레티클(420)의 패턴을 설 계하고 있지만, 레티클(420)의 패턴 이외의 노광 조건을 고려해서 레티클(420)의 패턴을 설계할 수도 있다.
본 발명을, 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명했지만, 본 발명은 기재된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 이하의 특허청구범위는 모든 변형, 등가 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 국면에 따른 측정장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 측정장치에 있어서, 화소수가 불충분한 CCD를 촬상소자로서 사용할 경우에, 공간 필터의 위치에 배치되는 마스크를 도시한 개략도다.
도 3은, 본 발명의 제1의 실시 예에 있어서의 피검 광학계에서 발생하는 플레어의 측정 방법을 설명하기 위한 플로차트다.
도 4는, 도 1에 나타내는 측정장치(1)의 일부를 도시한 개략도다.
도 5는, 본 발명의 제2의 실시 예에 있어서의 피검 광학계에서 발생하는 플레어의 측정 방법을 설명하기 위한 플로차트다.
도 6은, 도 1에 나타내는 측정장치(1)의 일부를 도시한 개략도다.
도 7은, 본 발명의 제3의 실시 예에 있어서의 피검 광학계에서 발생하는 플레어의 측정 방법을 설명하기 위한 플로차트다.
도 8은, 본 발명의 일 국면에 따른 노광장치를 나타내는 개략도다.
도 9는 본 발명의 일 국면에 따른 설계방법을 설명하기 위한 플로차트다.
도 10a 및 도 10b는, 플레어의 측정 방법인 Kirk법을 설명하기 위한 도면으로서, 이러한 Kirk법에 사용되는 측정 패턴의 개략 평면도 및 개략 단면도다.
도 11a 내지 11d는 도 10a 및 10b에 나타낸 측정 패턴을 노광하는 것으로 기판 위에 형성되는 레지스트 패턴을 나타내는 개략적인 단면도다.

Claims (12)

  1. 측정면에 있어서의 피검 광학계의 파면수차를 측정하는 스텝과,
    상기 광학계의 동공 투과율 분포를 측정하는 스텝과,
    상기 측정된 파면수차 및 상기 측정된 동공 투과율 분포에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 스텝과,
    상기 결정된 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 측정방법.
  2. 제1의 측정면에 있어서의 피검 광학계의 제1의 파면수차를 측정하는 스텝과,
    제2의 측정면에 있어서의 상기 피검 광학계의 제2의 파면수차를 측정하는 스텝과,
    상기 제1의 측정면과 상기 제2의 측정면과의 거리를 취득하는 스텝과,
    상기 측정된 제1 및 제2의 파면수차와, 상기 제1의 측정면과 상기 제2의 측정면과의 거리에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 스텝과,
    상기 결정된 피검 광학계의 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 측정방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결정 스텝은, 상기 측정된 제1 및 제2의 파면수차에 의거하여 공간 주파수마다 상기 광학계의 파면수차의 진폭 보정값을 산출하는 것과, 상기 산출된 진폭 보정값을 사용해서 상기 측정된 제1 및 제2의 파면수차를 보정하는 것을 포함하고, 상기 보정된 제1 및 제2의 파면수차에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 파면수차를 측정하기 위한 간섭 패턴을 촬상하는 촬상소자를, 상기 제1의 측정면에 있어서의 상기 제1의 파면수차를 측정한 위치부터 이동시켜서, 상기 제2의 측정면에 있어서의 상기 피검 광학계의 상기 제2의 파면수차를 측정하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  5. 측정면에 있어서의 피검 광학계의 제1의 파면수차를 측정하는 스텝과,
    상기 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차를 변경하고, 상기 위상차를 변경할 때마다 제2의 파면수차를 측정하는 스텝과,
    상기 제1 및 제2의 파면수차와, 상기 변경된 위상차의 변경량에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 스텝과,
    상기 결정된 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 측정방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 파면수차를 측정하는 간섭계의 광로에 위상 필터를 삽입해서, 상기 제1 및 제2의 상기 파면수차를 반영하는 빛의 0차 광성분과 ±1차 광성분과의 위상차를 변경하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 결정 스텝은,
    상기 측정된 제1 및 제2의 파면수차에 의거하여 공간 주파수마다 상기 제1 및 제2의 파면수차의 진폭 보정값을 산출하는 스텝과,
    상기 산출된 진폭 보정값을 사용해서 상기 제1 및 제2의 파면수차를 보정하는 스텝을 포함하고,
    상기 보정된 제1 및 제2의 파면수차에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  8. 측정면에 있어서의 피검 광학계의 파면수차를 측정하는 제1의 측정부와,
    상기 광학계의 동공 투과율 분포를 측정하는 제2의 측정부와,
    상기 측정된 파면수차 및 상기 측정된 동공 투과율 분포로부터, 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 산출부를 구비하고,
    상기 산출부는, 상기 측정된 파면수차 및 상기 측정된 동공 투과율 분포에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하고, 상기 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  9. 노광장치로서,
    레티클의 패턴을 기판에 투영하는 투영 광학계와,
    상기 투영 광학계에서 발생하는 플레어를 측정하는 측정장치와,
    상기 측정된 플레어에 의거하여 상기 노광장치에 설정가능한 파라미터를 조정하는 조정부를 구비하고,
    상기 측정장치는,
    측정면에 있어서의 상기 광학계의 파면수차를 측정하는 제1의 유닛과,
    상기 광학계의 동공 투과율 분포를 측정하는 제2의 유닛과,
    상기 제1 및 제2의 유닛이 취득한 측정 결과로부터, 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 산출부를 구비하고,
    상기 산출부는, 상기 측정된 파면수차 및 상기 측정된 동공 투과율 분포에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하고, 상기 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  10. 광학계에서 발생하는 플레어를 측정하는 스텝과,
    상기 측정된 플레어에 의거하여 노광장치에 설정가능한 파라미터를 조정하는 스텝과,
    상기 파라미터가 조정된 상기 노광장치를 사용하여 기판을 노광하는 스텝을 포함하고,
    상기 측정 스텝은,
    측정면에 있어서의 상기 광학계의 파면수차를 측정하는 것과,
    상기 광학계의 동공 투과율 분포를 측정하는 것과,
    상기 측정된 파면수차 및 상기 측정된 동공 투과율 분포에 의거하여 상기 광 학계의 동공함수를 결정하는 것과,
    상기 결정된 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 광학계에서 발생하는 플레어를 산출하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 노광방법.
  11. 노광장치를 이용해서 기판을 노광하는 것과,
    청구항 9에 따라 상기 노광된 기판에 대해서 현상 처리를 수행하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  12. 측정면에 있어서의 광학계의 파면수차를 측정하는 스텝과,
    상기 광학계의 동공 투과율 분포를 측정하는 스텝과,
    상기 측정된 파면수차 및 상기 측정된 동공 투과율 분포에 의거하여 상기 광학계의 동공함수를 결정하는 스텝과,
    상기 결정된 동공함수를 사용해서 결상 계산을 행해서 상기 광학계의 상면에 형성되는 광강도 분포를 얻고, 상기 광강도 분포로부터 상기 기판에 형성될 목표 패턴을 형성하도록 레티클의 패턴을 설계하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 설계방법.
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