KR20100049558A - 광학 특성의 계측 방법, 광학 특성의 조정 방법, 노광 장치, 노광 방법 및 노광 장치의 제조 방법 - Google Patents

광학 특성의 계측 방법, 광학 특성의 조정 방법, 노광 장치, 노광 방법 및 노광 장치의 제조 방법 Download PDF

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기요시 도야마
아야코 나카무라
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

제 1 면에 배치되는 물체의 상을 제 2 면에 형성하는 광학계의 광학 특성을 계측하는 광학 특성의 계측 방법에 있어서, 상기 제 1 면에 적어도 하나의 위상 패턴을 배치하는 배치 공정(S20)과, 상기 배치 공정에 의해 배치된 상기 위상 패턴을 소정의 파장의 광으로 조명하는 조명 공정(S22)과, 상기 위상 패턴과 상기 광학계를 거쳐서 형성되는 패턴상 중, 부분상을 추출하는 추출 공정(S23, S25)과, 상기 추출 공정에 의해 추출된 상기 부분상에 관한 광의 정보를 검출하는 검출 공정(S24, S26)을 포함한다.

Description

광학 특성의 계측 방법, 광학 특성의 조정 방법, 노광 장치, 노광 방법 및 노광 장치의 제조 방법{OPTICAL CHARACTERISTIC MEASUREMENT METHOD, OPTICAL CHARACTERISTIC ADJUSTING METHOD, EXPOSURE DEVICE, EXPOSURE METHOD, AND EXPOSURE DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 리소그래피 공정에서 제조하기 위해서 이용되는 광학계의 광학 특성을 계측하기 위한 광학 특성의 계측 방법, 상기 광학계의 광학 특성을 조정하기 위한 광학 특성의 조정 방법, 해당 광학계를 구비한 노광 장치, 해당 노광 장치를 이용한 노광 방법 및 해당 노광 장치를 제조하기 위한 노광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
예컨대 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등을 제조할 때에, 마스크(래티클, 포토 마스크 등)에 형성되어 있는 패턴을 광학계(투영 광학계)를 거쳐서 레지스트가 도포된 기판(유리 플레이트 또는 반도체 웨이퍼 등) 상에 노광하는 노광 장치가 사용되고 있다. 이 노광 장치는 마스크에 형성되어 있는 패턴을 기판 상에 고해상도로 투영해야 한다. 그 때문에, 노광 장치가 구비하는 광학계는 제반 수차를 충분히 억제한 양호한 광학 특성을 갖도록 설계되어 있다.
그러나, 설계대로의 광학계를 제조하는 것은 곤란하며, 실제로 제조되는 광학계의 광학 특성은 설계상의 광학 특성과 상이한 경우가 있다. 따라서, 제조된 광학계의 광학 특성을 계측하고, 계측 결과로부터 광학계의 광학 특성을 조정해야 한다. 광학계의 광학 특성을 계측하는 기술로서, 예컨대, 일본 특허 출원 공개 제2000-77295호 공보에는, 광학계를 거쳐서 형성되는 위상 패턴의 공간 상(像)을 복수의 디포커스(defocus) 위치에서 검출하고, 검출된 위상 패턴의 공간 상의 강도 분포의 변화에 근거하여 광학계의 광학 특성의 계측을 구하는 기술이 기재되어 있다.
발명의 개시
그런데, 마스크 패턴의 미세화에 따른, 노광 장치에 탑재된 광학계의 광학 특성을 보다 고정밀도로 계측할 필요성이 생기고 있다. 여기서, 광학계를 거쳐서 형성된 위상 패턴의 공간 상을 직접 CCD 등의 센서로 검출하여, 위상 패턴의 공간 상의 강도 분포를 얻는 것이 고려된다. 그러나 이 경우, 센서에는, 위상 패턴의 공간 상의 강도 분포의 검출에 요구되는 공간 분해능이 필요하게 된다. 즉, CCD 등의 센서의 화소를 공간 분해능에 따라, 충분히 작게 해야 한다. 그러나, 현재 이 요구를 만족시키는 센서가 존재하지 않기 때문에, 광학계의 광학 특성을 보다 고정밀도로 계측하는 것은 곤란하였다.
또한, CCD 등의 센서에서, 필요한 공간 분해능이 얻어지도록, 센서의 입사면측에 확대 광학계를 배치하는 방법도 있지만, 확대 광학계를 배치함으로써, 계측계가 대형화된다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 과제는, 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 계측할 수 있는 광학 특성의 계측 방법, 해당 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 조정할 수 있는 광학 특성의 조정 방법, 해당 광학계를 구비한 노광 장치, 해당 노광 장치를 이용한 노광 방법 및 해당 노광 장치를 제조하기 위한 노광 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 광학 특성의 계측 방법은, 제 1 면에 배치되는 물체의 상(像)을 제 2 면에 형성하는 광학계의 광학 특성을 계측하는 광학 특성의 계측 방법에 있어서, 상기 제 1 면에 적어도 하나의 위상 패턴을 배치하는 배치 공정과, 상기 배치 공정에 의해 배치된 상기 위상 패턴을 소정의 파장의 광으로 조명하는 조명 공정과, 상기 위상 패턴 및 상기 광학계를 거쳐서 형성되는 패턴상 중 부분상(部分像)을 추출하는 추출 공정과, 상기 추출 공정에 의해 추출된 상기 부분상에 관한 광의 정보를 검출하는 검출 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법은, 본 발명의 광학 특성의 계측 방법에 의해 계측된 광학계의 광학 특성의 계측을 행하는 계측 공정과, 상기 계측 공정의 계측 결과를 이용하여 상기 광학계의 상기 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치는, 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치에 있어서, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치는, 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치에 있어서, 상기 광학계의 물체면 또는 상면(像面) 중 어느 한쪽에 배치되는 위상 패턴과, 상기 광학계를 거쳐서 형성되는 패턴상 중 일부분의 상을 추출하는 추출부와, 상기 추출부에 의해 추출된 상기 일부분의 상에 관한 광의 정보를 검출하는 검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 방법은, 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 형성하는 노광 방법에 있어서, 상기 패턴을 조명하는 조명 공정과, 상기 조명 공정에 의해 조명된 상기 패턴의 상을 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계에 의해 상기 감광성 기판 상에 형성하는 노광 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치의 제조 방법은, 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정과, 상기 조정 공정에 의해 조정된 상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 노광 장치의 제조 방법은, 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정과, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 상기 설치 공정에 의해 설치된 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학 특성의 계측 방법에 의하면, 위상 패턴과 광학계를 통해 형성되는 패턴상 중 부분상을 추출하고, 추출된 부분상에 관한 광의 정보를 검출하기 때문에, 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 계측 방법에 의해 광학계의 광학 특성의 계측을 행하고, 그 계측 결과를 이용하여 광학계의 광학 특성의 조정을 행하기 때문에, 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 장치에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계를 구비하고 있기 때문에, 마스크의 패턴의 상을 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 장치에 의하면, 광학계의 물체면 또는 상면 중 어느 한쪽에 배치되는 위상 패턴과 광학계를 통해 형성되는 패턴상 중 일부분의 상을 추출하는 추출부와, 추출부에 의해 추출된 일부분의 상에 관한 광의 정보를 검출하는 검출부를 구비하고 있기 때문에, 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 계측할 수 있다. 따라서, 마스크의 패턴의 상을 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 방법에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계에 의해, 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 장치의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 광학계의 광학 특성의 조정을 행하고, 조정된 광학계를 노광 장치 내에 설치한다. 또는, 광학계를 노광 장치 내에 설치하고, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 노광 장치 내에 설치된 광학계의 광학 특성의 조정을 행한다. 따라서, 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 구비한 노광 장치를 제조할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면,
도 2는 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 실시 형태에 따른 투영 광학계의 광학 특성의 계측 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 실시 형태에 따른 계측용 마스크의 구성을 나타내는 도면,
도 5는 실시 형태에 따른 계측 장치의 구성을 나타내는 평면도,
도 6은 실시 형태에 따른 계측 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 7은 투영 광학계의 디포커스량이 0인 경우에 있어서의 위상 패턴 상(像)의 강도 분포를 나타내는 그래프,
도 8은 투영 광학계의 디포커스량이 0이 아닌 경우에 있어서의 위상 패턴 상(像)의 강도 분포를 나타내는 그래프,
도 9는 투영 광학계의 포커스량과 위상 패턴이 앞서 있는 영역과 늦어져 있는 영역을 통과한 광의 광량의 차와의 관계를 나타내는 그래프,
도 10은 실시 형태에 따른 다른 계측용 마스크의 구성을 나타내는 도면,
도 11은 실시 형태에 따른 다른 위상 패턴의 구성을 나타내는 도면,
도 12는 실시 형태에 따른 다른 계측 장치의 구성을 나타내는 도면,
도 13은 실시 형태에 따른 다른 수광 패턴의 구성을 나타내는 도면,
도 14는 실시 형태에 따른 다른 위상 패턴의 구성을 나타내는 도면,
도 15는 실시 형태에 따른 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여, 실시 형태에 따른 투영 노광 장치(노광 장치)에 대하여 설명한다. 도 1는 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
또, 이하의 설명에서는, 각 도면 중에 나타낸 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대해 설명한다. XYZ 직교 좌표계는, X축 및 Y축이 웨이퍼(감광성 기판) W에 대하여 평행하게 되도록 설정되고, Z축이 웨이퍼 W에 대하여 직교하는 방향에 설정되어 있다. X축은 도 1의 지면에 평행한 방향으로 하고, Y축은 도 1의 지면에 수직인 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 투영 노광 장치는, 노광광을 공급하기 위한 광원(도시하지 않음) 및 광원으로부터의 광으로 마스크 M을 균일하게 조명하는 조명 광학계(도시하지 않음)와, 마스크 M에 형성되어 있는 패턴을 웨이퍼 W 상에 결상하는 투영 광학계(광학계)(15)를 구비하고 있다. 또한, 마스크 M을 유지하고, 또한 투영 광학계(15)의 물체면(XY 평면과 평행한 면)에 대하여, 마스크 M의 패턴 형성면의 위치를 조정 가능한 마스크 스테이지(12)와, 웨이퍼 W를 유지하고, 또한 투영 광학계(15)의 상면(XY 평면과 평행한 면)에 대하여, 웨이퍼 W의 표면의 위치를 조정 가능한 웨이퍼 스테이지(16)를 구비하고 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 기판으로서 웨이퍼 W를 예로 설명하지만, 웨이퍼 W에 한정되지 않고, 유리 플레이트이더라도 좋다.
광원으로부터 사출된 광은 조명 광학계를 거쳐서 마스크 M을 중첩적으로 균일한 조도로 조명한다. 한편, 광원으로서는, 수은 램프, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, F2 레이저, 극단 자외광 등의 광원을 사용할 수 있다.
마스크 M을 거친 광은 투영 광학계(15)에 입사된다. 투영 광학계(15)는 복수의 광학 부재에 의해 구성되고, 마스크 M에 형성되어 있는 패턴을 소정의 배율(축소 배율, 등배율, 또는 확대 배율)로 웨이퍼 W 상에 결상한다. 웨이퍼 W를 유지하는 웨이퍼 스테이지(16)는 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능한 XY 스테이지와, Z축 방향으로 이동 가능하고 Z축에 대하여 경사 가능한 Z 스테이지 등에 의해 구성되어 있다. 웨이퍼 스테이지(16)의 Z 스테이지에는 웨이퍼 W를 흡인 유지하는 웨이퍼 홀더(17)가 마련되어 있다. 웨이퍼 스테이지(16)를 XY 평면 내에서 2차원적으로 구동 제어하면서, 웨이퍼 W에 형성된 각 노광 영역에 마스크 M의 패턴을 점차적으로 노광한다. 또한, 이 투영 노광 장치에는, 웨이퍼 W 상의 XY 평면 내에서의 위치를 계측하기 위한 웨이퍼 스테이지 간섭계(18) 및 웨이퍼 W의 Z 방향에서의 위치를 계측하기 위한 오토 포커스계(19)가 마련되어 있다. 웨이퍼 스테이지 간섭계(18) 및 오토 포커스계(19)에 의한 계측 결과는 제어 장치(30)에 대하여 출력된다.
또한, 이 투영 노광 장치는, 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하기 위한 계측 장치(20)를 구비하고 있다. 계측 장치(20)의 구성에 관해서는 후술한다. 계측 장치(20)에 의한 계측 결과는 제어 장치(30)에 출력된다.
제어 장치(30)는, 계측 장치(20)로부터 출력된 계측 결과에 근거하여, 투영 광학계(15)의 광학 특성을 조정한다. 또, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 방법 및 조정 방법의 상세한 설명에 관해서는 후술한다.
다음으로, 도 2의 흐름도를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치(노광 장치)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 제반 수차를 충분히 보정하여 양호한 광학 특성을 갖도록 투영 광학계(15)를 설계하고, 그 설계 후에 제조된 투영 광학계(15)를 투영 노광 장치 내의 소정의 위치에 설치한다(단계 S10, 설치 공정). 다음으로, 단계 S10에서 투영 노광 장치 내에 설치된 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행한다(단계 S11). 즉, 실제로 제조된 투영 광학계에는 다양한 요인에 기인하는 제반 수차가 잔존하는 경우가 있기 때문에, 투영 광학계의 광학 특성을 계측한다. 이 계측 결과에 근거하여, 투영 광학계(15)의 광학 특성이 양호한지 여부의 판단을 행하고(단계 S12), 양호하지 않은 경우에는, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행하고(단계 S13, 조정 공정), 단계 S11로 되돌아가서, 재차 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행한다. 한편, 투영 광학계(15)의 광학 특성이 양호한 경우에는 투영 노광 장치의 제조를 종료한다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 투영 광학계(광학계)(15)의 광학 특성의 계측 방법(도 2에 있어서의 단계 S11의 계측 공정)을 설명하기 위한 흐름도이다. 여기서, 본 실시 형태에 따른 투영 광학계(15)의 광학 특성이란, 광학 특성의 계측 방향에 대하여, 투영 광학계(15)의 광축에 대칭인 수차(포커스, 구면 수차로 대표되는 수차)를 포함한다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계(15)의 포커스 위치의 계측을 예로 들어 설명한다.
우선, 위상 패턴이 형성되어 있는 계측용 마스크를 마스크 스테이지(12) 상에 배치한다(단계 S20, 배치 공정). 도 4(a)는 계측용 마스크 M1의 구성을 나타내는 평면도, 도 4(b)는 A-A 단면도이다. 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 계측용 마스크 M1에는 계측 방향(X 방향)으로 수백 ㎚ 폭을 갖는 오목부(40)와 볼록부(41)에 의해 구성되는 라인 앤드 스페이스의 투과형 위상 패턴(회절 격자)이 형성되어 있다. 여기서, 위상 패턴의 위상차 θ는, 계측에 이용하는 광의 중심 파장을 λ로 했을 때, θ=nλ/4(n=±1, ±3, ±5, …) 또는 그 근방의 위상차이다. 또, 본 실시 형태에서는, 오목부(40)와 볼록부(41)를 통과하는 광의 위상을 90도 어긋나게 하도록 구성되어 있다. 또, 오목부(40)와 볼록부(41)는, 통과하는 광의 위상을 90도로 한정하지 않고, 270도로 어긋나게 하도록 구성하여도 좋다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지(16)를 XY 방향으로 이동시키는 것에 의해, 계측 장치(20)를 투영 광학계(15)의 투영 영역(상야(像野)) 내에 배치한다(단계 S21). 도 5는 계측 장치(20)의 구성을 나타내는 평면도, 도 6(a)는 도 5의 A-A 단면도, 도 6(b)는 도 5의 B-B 단면도이다. 도 5, 도 6(a) 및 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 계측 장치(20)는, 추출부로서의 수광 패턴(43a, 44a)이 형성된 패턴판(20C)과, 수광 패턴을 통과한 광을 수광하는 검출부로서의 센서부(20a)(CCD 또는 광량 검출 센서 등) 구비한다. 도 1에 있어서, 계측 장치(20)는 웨이퍼 스테이지(16) 상에서, 또한 웨이퍼 홀더(17)의 근방에 설치되어 있으며, 패턴판(20C)에서의 패턴 형성면은 웨이퍼 W면과 대략 동일한 높이로 설정되어 있다. 패턴판(20C)은, 제 1 수광 패턴(43a)을 갖는 영역(43) 및 제 2 수광 패턴(44a)을 갖는 영역(44)을 갖는다. 제 1 수광 패턴(43a)은 투영 광학계(15)를 거쳐서, 위상 패턴의 오목부(40)를 투과한 광만을 통과시키고, 제 2 수광 패턴(44a)은 투영 광학계(15)를 거쳐서, 위상 패턴의 볼록부(41)를 투과한 광만을 통과시킨다. 또, 패턴판(20C)은 제 1 수광 패턴(43a)과 제 2 수광 패턴(44a) 사이에 경계 영역을 구비하고 있더라도 좋다.
또한, 계측 장치(20)가 구비하는 센서부(20a)에는, 제 1 수광 패턴(43a), 제 2 수광 패턴(44a) 또는 후술하는 레퍼런스용 개구(45)를 통과하는 광을 각각 독립적으로 수광하기 위해서, 제 1 수광 패턴(43a)에 대응하는 수광 영역, 제 2 수광 패턴(44a)에 대응하는 수광 영역, 레퍼런스용 개구(45)에 대응하는 수광 영역을 설정하는 설정부(20b)가 접속되어 있다. 설정부(20b)에 의해, 센서부(20a)에는, 제 1 수광 패턴(43a)을 통과한 광과, 제 2 수광 패턴(44a)을 통과한 광을 각각 독립적으로 검출한다. 즉, 제 1 수광 패턴(43a) 및 제 2 수광 패턴(44a)은, 위상 패턴 상 중에서 위상 패턴의 위상이 상대적으로 앞서있는 영역에 대응하는 제 1 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(부분 상)과, 위상 패턴 상 중으로부터 위상 패턴의 위상이 상대적으로 늦고 있는 영역에 대응하는 제 2 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(부분 상)을 선택적으로 추출한다. 또, 설정부(20b)의 동작은 제어 장치(30)에 의해 제어되고 있다.
또, 광학 특성을 계측할 때에, 조명광의 광량 변화가 계측 정밀도에 영향을 주는 경우도 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 패턴판(20C)에는, 조명광의 광량 변화를 모니터링하기 위한 레퍼런스용 개구(45)가 형성되어 있다. 설정부(20b)는, 조명광의 광량 변화를 모니터링하는 경우에, 레퍼런스용 개구(45)에 대응하는 수광 영역을 설정하고, 레퍼런스용 개구(45)를 통과한 광을 검출한다. 그리고, 레퍼런스용 개구(45)를 통과한 광의 광량을 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 결과를 보정하는 것에 의해 높은 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
다음으로, 단계 S21에서 배치된 계측용 마스크를 소정의 파장의 광, 즉 노광에 이용하는 광과 동일한 파장을 갖는 계측광으로 조명한다(단계 S22, 조명 공정). 그리고, 위상 패턴 및 투영 광학계(15)를 거쳐서 위상 패턴의 상을 계측 장치(20)의 영역(43, 44)에 형성한다.
다음으로, 제 1 수광 패턴(43a)에 의해, 위상 패턴의 오목부(40)에 대응하는 제 1 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(이하, 제 1 부분 상이라고 함)을 추출하고, 제 2 수광 패턴(44a)에 의해, 위상 패턴의 볼록부(41)에 대응하는 제 2 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(이하, 제 2 부분 상이라고 함)을 추출한다(단계 S23, 추출 공정).
다음으로, 단계 S23에서 추출된 제 1 부분 상에 관한 광의 광량의 총합 I1(광의 제 1 정보) 및 제 2 부분 상에 관한 광의 광량의 총합 I2(광의 제 2 정보)를 각각 검출한다(단계 S24, 검출 공정). 구체적으로는, 설정부(20b)에 의해, 제 1 수광 패턴(43a)을 투과한 광과 제 2 수광 패턴(44a)을 투과한 광을 센서부(20a)에 의해 각각 검출하도록 센서부(20a)의 수광 영역을 설정한다. 센서부(20a)에 의해 검출된 광량의 총합 I1, I2는 제어 장치(30)에 대하여 출력된다.
다음으로, 단계 S24에서 검출된 광량의 총합 I1 및 광량의 총합 I2를 비교하고(단계 S25), 단계 S25에서의 비교 결과를 이용하여 투영 광학계(15)의 포커스 위치를 계측한다(단계 S26, 계측 공정). 여기서, 투영 광학계(15)의 포커스 어긋남이 없는 경우(디포커스량 Z=0인 경우), 위상 패턴의 오목부(40)를 투과한 광의 강도와 위상 패턴의 볼록부(41)를 투과한 광의 강도는 도 7의 그래프에 나타낸 바와 같이 동일하게 된다. 따라서, 제 1 수광 패턴(43a)을 거쳐서 수광한 광의 광량의 총합 I1과, 제 2 수광 패턴(44a)을 거쳐서 수광한 광의 광량의 총합 I2는 동일하게 되어, 광량의 차 ΔI는 ΔI=I1-I2=0으로 된다.
한편, 투영 광학계(15)의 포커스 어긋남이 있는 경우(Z>0 또는 Z<0인 경우), 위상 패턴의 오목부(40)를 투과한 광의 강도와 위상 패턴의 볼록부(41)를 투과한 광의 강도는 도 8의 그래프에 나타낸 바와 같이 상이하다. 따라서, 제 1 수광 패턴(43a)을 거쳐서 수광한 광의 광량의 총합 I1과, 제 2 수광 패턴(44a)을 거쳐서 수광한 광의 광량의 총합 I2가 상이하기 때문에, 광량의 차 ΔI는 ΔI=I1-I2≠0으로 된다. 또, 도 9에 나타낸 바와 같이, Z와 ΔI의 관계는 sin 함수로 된다. 또, 디포커스량(Z의 양)이 작은 경우, Z와 ΔI는 정비례의 관계라고 볼 수 있다. 따라서, ΔI를 구하는 것에 의해, 투영 광학계(15)의 포커스 위치를 고정밀도로 계측할 수 있다.
또, 도 2의 흐름도의 단계 S11에서 계측한 결과에 근거하는 투영 광학계(15)의 포커스 위치의 조정(단계 S13의 조정 공정)은 계측 결과에 근거하여 포커스 위치의 조정량을 산출하고, 투영 광학계(15)의 포커스 위치의 조정을 행한다. 구체적으로는, 투영 광학계(15)를 구성하는 광학 부재(예컨대, 쐐기 형상의 이중 유리(pair glass))를 이용하여 포커스 위치의 조정을 행한다. 한편, 쐐기 형상의 이중 유리를 이용하여 포커스 위치의 조정을 행하는 경우, 이중 유리를 상대적으로 회전하면 된다. 또한, Z 스테이지를 투영 광학계(15)의 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 포커스 위치의 조정을 행하더라도 좋다.
본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치에 의하면, 계측 장치(20)에 설치한 수광 패턴(43a, 44a)에 의해, 투영 광학계(15)를 거친 위상 패턴 상 중에서, 위상 패턴의 위상이 상대적으로 앞서있는 영역에 대응하는 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(부분 상)과, 위상 패턴 상 중에서 위상 패턴의 위상이 상대적으로 늦어 있는 영역에 대응하는 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(부분 상)을 선택적으로 추출하고, 센서부(20a)에 의해 추출된 각각의 부분 상에 관한 광의 광량에 근거하여, 투영 광학계(15)의 광학 특성을 고정밀도로 계측할 수 있다. 또한, 이 계측 결과를 이용하는 것에 의해서, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행할 수 있어, 양호한 광학 특성을 갖는 투영 광학계(15)를 얻을 수 있다. 따라서, 마스크 M의 패턴 상을 양호한 광학 특성을 갖는 투영 광학계(15)를 거쳐서 웨이퍼 W 상에 고해상도로 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 의하면, 위상 패턴 상 중에서 위상 패턴의 위상이 상대적으로 앞서 있는 영역에 대응하는 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(부분 상)과, 위상 패턴 상 중에서 위상 패턴의 위상이 상대적으로 늦고 있는 영역에 대응하는 강도를 갖는 일부의 위상 패턴 상(부분 상)을 선택적으로 추출하고, 추출된 각 부분 상에 관한 광의 광량을 검출하기 때문에, 공간 분해능이 높은 위상 패턴의 오목부(40) 및 볼록부(41)를 사용하면서, 공간 분해능이 엉성한 CCD 등의 센서에 의해 수광하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 필요로 하는 계측값을 정확히 검출할 수 있어, 투영 광학계(15)의 광학 특성(포커스 위치)을 고정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 조정 방법에 의하면, 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측을 행하고, 그 계측 결과를 이용하여 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행하기 때문에, 수차가 충분히 보정된 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 제조 방법에 의하면, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법 및 조정 방법에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 및 조정을 행한다. 따라서, 수차가 충분히 보정된 양호한 광학 특성을 갖는 투영 광학계를 구비한 노광 장치를 제조할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같은 위상 패턴 및 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같은 수광 패턴을 이용하여 투영 광학계(15)의 포커스 위치를 계측하고 있지만, 2개 이상의 동일한 형상의 위상 패턴이 형성된 계측 마스크를 이용하더라도 좋다. 이 경우에는, 위상 패턴의 수에 맞추어 2개 이상의 수광 패턴을 구비한 패턴판을 계측 장치에 장착하면 된다. 이러한 구성에서는, 투영 광학계(15)의 투영 영역 내의 복수의 상 높이에서, 투영 광학계(15)의 포커스 위치를 계측할 수 있다.
도 10은 5개의 위상 패턴이 형성된 계측용 마스크 M2의 구성을 나타내는 도면이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 계측용 마스크 M2에는, 투영 광학계(15)의 투영 영역 내의 다른 상 높이의 5점을 계측하기 위한 위상 패턴 영역(50~54)이 형성되어 있다. 도 11은 위상 패턴 영역(50)의 구성을 나타내는 도면이다. 또, 위상 패턴 영역(51~54)의 구성은 위상 패턴 영역(50)의 구성과 동일하다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 위상 패턴 영역(50)에는, 서로 종류가 다른 2개의 위상 패턴이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 종류가 다른 2개의 위상 패턴으로서, 서로 직교하는 제 1 위상 패턴(50a), 제 2 위상 패턴(50b)이 형성되어 있다. 이 2개의 위상 패턴(50a, 50b)은 수백 ㎚ 폭을 갖는 오목부와 볼록부에 의해 구성되는 투과형의 라인 앤드 스페이스 패턴으로 형성되어 있다.
도 12는 도 10의 계측 마스크 M2를 이용하여 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하는 경우의 계측 장치의 패턴판(20A)을 나타내는 도면이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 패턴판(20A)의 상면(上面)에는, 위상 패턴 영역(50~54)에 대응하는 패턴 영역(55~59)이 형성되어 있다. 도 13은 패턴 영역(55)의 구성을 나타내는 도면이다. 또, 패턴 영역(56~59)의 구성은 패턴 영역(55)의 구성과 동일하다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 패턴 영역(55)은, 투영 광학계(15)를 거쳐서, 위상 패턴(50a)을 투과한 광을 수광하는 제 1 수광부(55a)와, 투영 광학계(15)를 거쳐서, 위상 패턴(50b)을 투과한 광을 수광하는 제 2 수광부(55b)를 갖는다. 제 1 수광부(55a)는 제 1 수광 패턴(60) 및 제 2 수광 패턴(61)을 갖는다. 제 1 수광 패턴(60)은 위상 패턴(50a)의 오목부를 투과한 광만을 통과시키고, 제 2 수광 패턴(61)은 위상 패턴(50a)의 볼록부를 투과한 광만을 통과시킨다. 제 2 수광부(55b)는 제 1 수광 패턴(62) 및 제 2 수광 패턴(63)을 갖는다. 제 1 수광 패턴(62)은 위상 패턴(50b)의 오목부를 투과한 광만을 통과시키고, 제 2 수광 패턴(63)은 위상 패턴(50b)의 볼록부를 투과한 광만을 통과시킨다.
또, 계측 장치(20)는, 제 1 수광부(55a)의 제 1 수광 패턴(60) 또는 제 2 수광 패턴(61), 제 2 수광부(55b)의 제 1 수광 패턴(62) 또는 제 2 수광 패턴(63)의 각각을 통과한 광을 개별(독립)적으로 검출하도록 센서부의 수광 영역을 설정하는 도시하지 않은 설정부가 접속되어 있으며, 설정부에 의한 설정에 따라, 제 1 수광부(55a)의 제 1 수광 패턴(60), 제 2 수광 패턴(61), 제 2 수광부(55b)의 제 1 수광 패턴(62), 제 2 수광 패턴(63) 중 어느 하나를 통과한 광을 각각 따로따로 검출하는 것이 가능해진다. 또한, 패턴판(20A)의 수광 패턴에 하나 이상의 레퍼런스용 개구를 마련하여도 좋다. 예컨대, 각 수광 패턴 영역(55~59)마다 레퍼런스용 개구를 마련하여도 좋다.
계측용 마스크 M2 및 패턴판(20A)을 이용하여 위상 패턴의 상에 관한 광의 정보를 검출하는 경우에는, 투영 광학계(15)의 투영 영역 내의 복수의 상 높이에서의 위상 패턴의 상을 동시에 계측할 수 있기 때문에, 고정밀도이고 또한 신속하게 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측할 수 있다. 또한, 상기 복수의 상 높이에서의 위상 패턴의 상에 관한 광의 정보를 비교함으로써, 투영 광학계(15)의 상면 만곡 등의 광학 특성을 계측할 수 있다.
또, 상기 복수의 상 높이에 있어서, 제 1 수광 패턴 또는 제 2 수광 패턴을 통과한 광의 정보만을 검출하는 것에 의해서도, 각 상 높이에서의 검출 결과를 비교함으로써 투영 광학계(15)의 상면 만곡 등의 광학 특성을 계측할 수 있다.
또한, 하나의 패턴 영역에서, 서로 직교하는 위상 패턴의 상에 관한 광의 정보를 비교하는 것에 의해 투영 광학계(15)의 비점 수차를 계측할 수 있다. 또한, 투영 광학계(15)의 구면 수차를 계측하는 경우에는, 2개 이상의 서로 다른 피치를 갖는 위상 패턴을 구비한 계측용 마스크를 이용하면 된다. 이와 같이, 본 실시 형태의 광학 특성의 계측 방법을 이용하여 투영 광학계(15)의 다양한 수차를 계측할 수 있다.
또한, 계측의 다이나믹 레인지나 감도가 상이한 계측을 행하는 경우, 패턴의 형성 방향, 패턴의 형상(예컨대, 패턴 선폭, 패턴 피치 등을 포함함)이 다른 2개 이상의 위상 패턴을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 있어서는, 제 1 수광 패턴(43a)을 거쳐서 수광한 광의 광량의 총합 I1과, 제 2 수광 패턴(44a)을 거쳐서 수광한 광의 광량의 총합 I2를 비교하는 것에 의해 투영 광학계(15)의 포커스 어긋남을 계측하고 있지만, 제 1 수광 패턴(43a)(또는 제 2 수광 패턴(44a))을 거쳐서 수광한 광의 광량을 소정 시간마다 검출하고, 제 1 수광 패턴(43a)(또는 제 2 수광 패턴(44a))을 거쳐서 수광한 광의 광량의 총합 I1(I2)의 시간 경과에 따른 변화량으로부터 시간 변화적인 투영 광학계(15)의 포커스 어긋남을 계측하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 오목부와 볼록부가 반복 형성되어 있는 위상 패턴을 이용하여 투영 광학계의 광학 특성을 계측하고 있지만, 도 14에 나타내는 바와 같은 2세트 정도의 위상 패턴을 이용하여 투영 광학계의 광학 특성을 계측하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 위상 패턴의 오목부를 투과하는 광을 제 1 수광 패턴을 거쳐서 수광하고, 위상 패턴의 볼록부를 투과하는 광을 제 2 수광 패턴을 거쳐서 수광하고 있지만, 위상 패턴의 오목부를 투과하는 광의 일부, 또는 오목부를 포함하는 광범위를 투과하는 광을 선택하여 제 1 수광 패턴을 거쳐서 수광하고, 위상 패턴의 볼록부를 투과하는 광의 일부, 또는 볼록부를 포함하는 광범위를 투과하는 광을 선택하여 제 2 수광 패턴을 거쳐서 수광하도록 하여도 좋다.
또한, 위상 패턴의 위상차는 θ=nλ/4(n=±1, ±3, ±5, …)에 한정되지 않는다. 단, 본 실시 형태에서는, 위상 패턴의 위상차로서 θ=nλ/2(n=±1, ±3, ±5, …)는 제외된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 하나의 센서부의 수광 영역에서, 설정부에 의해, 제 1 수광 패턴(43a)을 거친 광과, 제 2 수광 패턴(44a)을 거친 광을 수광하는 수광 영역을 설정하고 있지만, 복수의 센서부를 이용하여, 각 센서부에서, 각각의 광을 수광하여도 좋다.
또한, 하나의 패턴판에, 위상 패턴의 오목부를 투과하는 광을 통과시키는 제 1 수광 패턴과, 위상 패턴의 볼록부를 투과하는 광을 통과시키는 제 2 수광 패턴을 설치하였지만, 2개의 패턴판에, 제 1 수광 패턴 및 제 2 수광 패턴을 따로따로 분리하여 설치하더라도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계(15)의 포커스 위치를 보정하는 경우에는, 쐐기 형상의 이중 유리를 상대적으로 회전시키거나, 스테이지의 위치를 제어하고 있다. 또한, 구면 수차, 비점 수차 등의 광학 특성의 보정을 행하는 경우에는, 투영 광학계(15)를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 투영 광학계(15)의 광축 방향으로의 이동, 투영 광학계(15)의 광축과 직교하는 방향으로의 시프트 또는 경사, 투영 광학계(15)의 광축을 중심으로 한 회전에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행하더라도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계(15)의 투영 영역 내의 복수의 상 높이에서, 동시에 투영 광학계(15)의 포커스 위치를 계측하고 있지만, 웨이퍼 스테이지의 구동 제어에 의해서, 수광 패턴을 구비한 계측 장치를 다른 상 높이의 2개 이상의 위상 패턴의 상이 형성되는 위치에 순차적으로 주사시키고, 다른 상 높이에서의 포커스 위치를 순차적으로 검출하도록 하더라도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 투과형의 위상 패턴 및 투과형의 수광 패턴을 이용하여 투영 광학계의 광학 특성의 계측을 행하고 있지만, 반사형의 위상 패턴 및 반사형의 수광 패턴의 적어도 하나를 이용하여 투영 광학계의 광학 특성의 계측을 행하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 수광 패턴이 광을 투과시키는 것에 의해 광을 추출하는 예를 나타냈지만, 수광 패턴이 광을 차광하고, 수광 패턴의 주변이 광을 투과 또는 반사시키는 것에 의해 광을 추출하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 조명광의 광량 변화의 영향을 받지 않도록, 레퍼런스용 개구를 통과한 계측광의 광량을 모니터링했지만, ΔI=(I1-I2)/(I1+I2)의 식을 이용하여 광량의 차 ΔI를 구하는 것에 의해서, 레퍼런스용 개구를 생략할 수 있다.
또한, 위상 패턴의 오목부를 투과한 광과 볼록부를 투과한 광의 추출을 공간적으로 상이한 수광 패턴을 이용한 실시 형태를 설명했지만, 패턴판으로서, 액정 표시 디바이스를 이용하여 전기적으로 수광 패턴을 생성하여도 좋다. 물론, 패턴판에 셔터 기구를 마련하여 기계적으로 수광 패턴을 작성하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 따른 투영 노광 장치의 제조 방법에 있어서는, 투영 노광 장치가 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하기 위한 계측 장치를 구비하고, 투영 광학계(15)를 투영 노광 장치 내에 설치한 후에 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측 및 조정을 행하는 예에 대하여 설명했지만, 투영 광학계(15)를 투영 노광 장치 내에 설치하기 전에, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 계측하여, 광학 특성의 조정을 행하도록 하여도 좋다. 이 경우에 있어서는, 상술한 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정 외에, 투영 광학계(15)를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 가공(예컨대 재연마) 또는 교환에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성의 조정을 행하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계(15)의 물체측으로부터 계측광을 조사하고, 투영 광학계(15)의 상면을 거쳐서 계측광을 검출하는 것에 의해 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하고 있지만, 투영 광학계(15)의 상면측으로부터 계측광을 조사하고, 투영 광학계(15)의 물체면을 통해서 계측광을 검출하여도 좋다. 즉, 위상 패턴을 투영 광학계(15)의 상면측에 배치하고, 수광 패턴을 투영 광학계(15)의 물체면측에 배치하여, 투영 광학계(15)의 광학 특성을 계측하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 투영 광학계의 광학 특성을 계측하는 방법에 대하여 설명했지만, 다른 광학 장치, 예컨대, 현미경 등의 광학계의 광학 특성을 계측할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 투영 광학계와 웨이퍼 사이에 액체를 개재시킨 액침형의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 계측 장치(20)를 웨이퍼 스테이지(16)에 부착하는 구성에 대하여 설명했지만, 계측 장치(20)를 웨이퍼 스테이지(16)에 착탈 가능하게 마련하여도 좋다.
또한, 노광 장치에, 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 양쪽을 준비하고, 계측 스테이지에 계측 장치(20)를 마련하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태는, 노광광으로서 극단 자외광(EUV광)을 이용하여, 반사형의 광학 부재에 의해 구성되는 조명 광학계 및 투영 광학계 등을 구비한 EUV 노광 장치에도 적용할 수 있다.
상술한 실시 형태에 따른 투영 노광 장치에서는, 투영 광학계(15)를 이용하여 마스크 M에 의해 형성된 전사용의 패턴을 감광성 기판(웨이퍼 W)에 노광하는 것(노광 공정)에 의해, 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 상술한 실시 형태에 따른 투영 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 W 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 일례에 대하여 도 15의 흐름도를 참조해서 설명한다.
우선, 도 15의 단계 S301에서, 1로트의 웨이퍼 W 상에 금속막이 증착된다. 다음의 단계 S302에서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상의 금속막 상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 S303에서, 상술한 실시 형태에 따른 투영 노광 장치를 이용하여, 마스크 M에 형성되어 있는 패턴을 조명광에 의해 조명하고(조명 공정), 조명광에 의해 조명된 패턴의 상이, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 계측 방법 및 조정 방법에 의해 광학 특성이 계측 및 조정된 투영 광학계(15)를 거쳐서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사(노광 공정)된다. 그 후, 단계 S304에서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상의 포토레지스트의 현상이 행하여진 후, 단계 S305에서, 그 1로트의 웨이퍼 W 상에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 행하는 것에 의해, 마스크 M의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼 W 상의 각 쇼트 영역에 형성된다.
그 후, 그 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 더 행하는 것에 의해, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 본 실시 형태에 따른 노광 방법에 의하면, 본 실시 형태에 따른 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 투영 광학계(15)를 이용하여 노광을 행하고 있기 때문에, 웨이퍼 W 상에 고해상도로 마스크 M의 패턴의 상을 형성할 수 있다. 또, 단계 S301~단계 S305에서는, 웨이퍼 W 상에 금속을 증착하고, 그 금속막 상에 레지스트를 도포하고, 그리고 노광, 현상, 에칭의 각 공정을 행하고 있지만, 이들의 공정에 선행하여, 웨이퍼 W 상에 실리콘의 산화막을 형성한 후, 그 실리콘의 산화막 상에 레지스트를 도포하고, 그리고 노광, 현상, 에칭 등의 각 공정을 행하더라도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
또, 본 발명은, 2007년 6월 26일에 제출된 일본 특허 출원 제2007-168021호에 포함된 주제에 관련되며, 그 개시의 전부는 여기에 참조사항으로서 명백히 포함되어 있다.
[산업상이용가능성]
본 발명의 광학 특성의 조정 방법은 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위해서 이용되는 광학계의 광학 특성을 계측하기 때문에 유용하며, 본 발명의 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계를 구비한 노광 장치, 해당 노광 장치를 이용한 노광 방법을 이용하는 것에 의해 광학계의 광학 특성을 고정밀도로 조정할 수 있다. 또한, 해당 노광 장치를 제조하기 위한 노광 장치의 제조 방법에 의해 양호한 광학 특성을 갖는 광학계를 구비한 노광 장치를 제조할 수 있다.

Claims (22)

  1. 제 1 면에 배치되는 물체의 상(像)을 제 2 면에 형성하는 광학계의 광학 특성을 계측하는 광학 특성의 계측 방법에 있어서,
    상기 제 1 면에 적어도 하나의 위상 패턴을 배치하는 배치 공정과,
    상기 배치 공정에 의해 배치된 상기 위상 패턴을 소정의 파장의 광으로 조명하는 조명 공정과,
    상기 위상 패턴과 상기 광학계를 거쳐서 형성되는 패턴상 중 부분상(部分像)을 추출하는 추출 공정과,
    상기 추출 공정에 의해 추출된 상기 부분상에 관한 광의 정보를 검출하는 검출 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 파장을 λ로 했을 때,
    상기 위상 패턴의 위상차 θ는 θ=nλ/4(n=±1, ±3, ±5, …)인 것
    을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.

  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 추출 공정은 상기 제 2 면에 배치되는 수광 패턴에 의해 상기 부분상을 추출하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴상은, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 앞서 있는 영역에 대응하는 제 1 강도와, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 늦어 있는 영역에 대응하는 제 2 강도를 갖는 강도 분포를 갖고,
    상기 추출 공정은, 상기 부분상으로서, 상기 패턴상 중에서 상기 제 1 강도를 갖는 일부의 상을 추출하고,
    상기 검출 공정은 상기 부분상에 관한 광의 제 1 정보를 검출하는 것
    을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 정보에 근거하여, 상기 광학 특성을 계측하는 계측 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴상은, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 앞서 있는 영역에 대응하는 제 1 강도와, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 늦어 있는 영역에 대응하는 제 2 강도를 갖는 강도 분포를 갖고,
    상기 추출 공정은, 상기 부분상으로서, 상기 패턴상 중에서 상기 제 2 강도를 갖는 일부의 상을 추출하고,
    상기 검출 공정은 상기 부분상에 관한 광의 제 2 정보를 검출하는 것
    을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 정보에 근거하여, 상기 광학 특성을 계측하는 계측 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴상은, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 앞서 있는 영역에 대응하는 제 1 강도와, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 늦어 있는 영역에 대응하는 제 2 강도를 갖는 강도 분포를 갖고,
    상기 추출 공정은, 상기 부분상으로서, 상기 패턴상 중에서 상기 제 1 강도를 갖는 일부의 상과, 상기 패턴상 중에서 상기 제 2 강도를 갖는 일부의 상을 선택적으로 추출하고,
    상기 검출 공정은, 상기 제 1 강도를 갖는 상기 일부의 상에 관한 광의 제 1 정보와, 상기 제 2 강도를 갖는 상기 일부의 상에 관한 광의 제 2 정보를 검출하는 것
    을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보를 비교함으로써, 상기 광학계의 상기 광학 특성을 계측하는 계측 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배치 공정은 상기 위상 패턴을 상기 제 1 면 내에 2개 이상 배치하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.

  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 위상 패턴은 서로 종류가 다른 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 특성은 상기 광학 특성의 계측 방향에 대하여 상기 광학계의 광축에 대칭인 수차인 것을 특징으로 하는 광학 특성의 계측 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 광학 특성의 계측 방법에 의해 광학계의 광학 특성의 계측을 하는 계측 공정과,
    상기 계측 공정의 계측 결과를 이용하여 상기 광학계의 상기 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 조정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조정 공정에서, 상기 광학계를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 가공 또는 교환에 의해 상기 광학 특성의 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 조정 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 조정 공정에서, 상기 광학계를 구성하는 광학 부재의 적어도 하나의 상기 광학계의 광축 방향으로의 이동과, 상기광축 방향과 직교하는 방향으로의 시프트 또는 경사와, 상기 광학계의 광축을 중심으로 하는 회전 중 적어도 하나에 의해 상기 광학 특성의 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 광학 특성의 조정 방법.
  16. 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치에 있어서,
    청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  17. 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치에 있어서,
    상기 광학계의 물체면 또는 상면(像面) 중 어느 한쪽에 배치되는 위상 패턴과, 상기 광학계를 거쳐서 형성되는 패턴상 중, 일부분의 상을 추출하는 추출부와,
    상기 추출부에 의해 추출된 상기 일부분의 상에 관한 광의 정보를 검출하는 검출부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 패턴상은, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 앞서 있는 영역에 대응하는 제 1 강도와, 상기 위상 패턴의 위상이 상대적으로 늦어 있는 영역에 대응하는 제 2 강도를 갖는 강도 분포를 갖고,
    상기 추출부는, 상기 일부분의 상으로서, 상기 패턴상 중에서 상기 제 1 강도를 갖는 일부의 상 및 상기 제 2 강도를 갖는 일부의 상의 적어도 한쪽을 추출하는 것
    을 특징으로 하는 노광 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 감광성 기판을 유지하는 기판 스테이지와,
    상기 검출부에서 검출된 상기 광의 정보에 근거하여, 상기 기판 스테이지의 위치를 제어하는 제어 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  20. 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 형성하는 노광 방법에 있어서,
    상기 패턴을 조명하는 조명 공정과,
    상기 조명 공정에 의해 조명된 상기 패턴의 상을 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 광학 특성의 조정 방법에 의해 조정된 광학계에 의해 상기 감광성 기판 상에 형성하는 노광 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  21. 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서,
    청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 광학 특성의 조정 방법에 의해 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정과,
    상기 조정 공정에 의해 조정된 상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 제조 방법.
  22. 마스크의 패턴을 광학계를 거쳐서 감광성 기판 상에 형성하는 노광 장치를 제조하는 노광 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 광학계를 상기 노광 장치 내에 설치하는 설치 공정과,
    청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 광학 특성의 조정 방법에 의해 상기 설치 공정에 의해 설치된 상기 광학계의 광학 특성의 조정을 행하는 조정 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 제조 방법.
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