KR20150023319A

KR20150023319A - 파면 계측 방법 및 장치, 및 노광 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20150023319A
Application number: KR20147033537A
Authority: KR
Inventors: 가츠라 오타키; 가츠미 스기사키; 다카시 겜마
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2015-03-05
Also published as: WO2013180187A1; CN110261067B; EP2857820A4; CN104335021A; JP2019184614A; EP2857820A1; US20190219451A1; US10571340B2; US20150160073A1; US10288489B2; CN110261067A; JPWO2013180187A1; JP2018010304A; CN104335021B; JP6774039B2; JP6521265B2; KR102148198B1; JP6191921B2

Abstract

투영 광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 방법으로서, 계측용 레티클의 핀홀 어레이로부터 사출된 광속을 투영 광학계에 조사하는 것과, 투영 광학계를 통과한 광속을 X방향 및 Y방향으로 주기성을 가지고 X방향 및 Y방향의 투과율 분포가 정현파 모양의 분포를 가지는 회절 격자에 입사시키는 것과, 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬에 기초하여 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 구하는 것을 포함한다. 회절 격자를 이용하여 얻어지는 간섭 무늬에 기초하여, 피검광학계의 파면 정보를 고정밀도로 계측할 수 있다.

Description

파면 계측 방법 및 장치, 및 노광 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MEASURING WAVEFRONT, AND EXPOSURE METHOD AND DEVICE}

본 발명은, 예를 들면 시어링 간섭(shearing interference)으로 생성되는 간섭 무늬(interference fringes)에 기초하여 피검광학계의 파면(波面) 정보를 계측하는 파면 계측 기술, 이 파면 계측 기술을 이용하는 노광 기술, 및 이 노광 기술을 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스 등을 제조하기 위한 리소그래피(lithography) 공정에서 사용되는 노광 장치에 있어서는, 해상도를 높이기 위해서 노광광(露光光)의 단파장화가 진행되었으며, 최근에는, 노광광으로서 ArF 또는 KrF 엑시머 레이저와 같은 원자외(遠紫外) 대역으로부터 진공자외(眞空紫外) 대역에 걸친 파장의 레이저광을 이용하는 노광 장치가 사용되고 있다. 추가로, 파장이 100nm 정도 이하의 연(軟)X선을 포함하는 극단 자외광(Extreme Ultra violet Light:이하, EUV광이라고 함)을 노광광으로서 이용하는 노광 장치(EUV 노광 장치)도 개발되어 있다. 이들 노광 장치에 있어서는, 투영 광학계의 파면 수차를 고정밀도로 계측할 필요가 있다.

종래의 파면 수차의 계측 장치로서, 투영 광학계의 물체면에 소정 배열의 복수의 핀홀 등을 배치하고, 이들 복수의 핀홀 등으로부터 발생하는 광속(光束)을 투영 광학계, 및 직교하는 2개의 방향으로 주기적으로 배열된 다수의 사각형 모양의 개구(開口) 패턴을 가지는 회절 격자를 통과시켜, 이 회절 격자로부터 발생하는 복수의 회절광(回折光)에 의한 가로로 쉬프트된 파면의 간섭 무늬를 촬상 소자로 수광하는 시어링 간섭 방식의 계측 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1: 일본국 특개 2007－173461호 공보

종래의 시어링 간섭 방식의 계측 장치에서는, 회절 격자의 복수의 개구 패턴으로부터 고차 회절광이 비교적 높은 광강도로 사출(射出)됨과 아울러, 투영 광학계의 물체면의 복수의 핀홀로부터의 고차 회절광도 투영 광학계를 통과하기 때문에, 수광되는 간섭 무늬에 예를 들면 고차 간섭광 노이즈가 혼입되어, 복원되는 파면의 정밀도가 저하될 우려가 있었다.

본 발명의 양태는, 이러한 사정을 감안하여, 회절 격자를 이용하여 얻어지는 간섭 무늬에 기초하여, 피검광학계의 파면 정보를 고정밀도로 계측하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 의하면, 피검광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 방법으로서, 광사출부로부터 사출된 광속을 그 피검광학계에 조사하는 것과, 그 피검광학계를 통과한 광속을, 적어도 제1 방향으로 주기성을 가지면서, 또한 그 제1 방향의 투과율 분포가 정현파(正弦波) 모양의 분포를 가지는 회절 격자에 입사시키는 것과, 그 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬에 기초하여 그 피검광학계의 파면 정보를 구하는 것을 포함하는 파면 계측 방법이 제공된다.

제2 양태에 의하면, 피검광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 방법으로서, 제1 방향의 광량 분포로서, 정현파 모양의 분포 중 적어도 1주기분의 분포를 가지는 광속을 그 피검광학계에 조사하는 것과, 그 피검광학계를 통과한 광속을 적어도 그 제1 방향에 대응하는 방향으로 주기성을 가지는 회절 격자에 입사시키는 것과, 그 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬에 기초하여 그 피검광학계의 파면 정보를 구하는 것을 포함하는 파면 계측 방법이 제공된다.

제3 양태에 의하면, 노광광으로 패턴을 조명하고, 그 노광광으로 그 패턴 및 투영 광학계를 통해서 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서, 그 투영 광학계의 파면 수차를 계측하기 위해서, 제1 양태 또는 제2 양태의 파면 계측 방법을 이용하는 노광 방법이 제공된다.

제4 양태에 의하면, 광사출부로부터 사출된 광속에 기초하여, 피검광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 장치로서, 그 광사출부로부터 사출되어 그 피검광학계를 통과한 광속을 입사시키고, 적어도 제1 방향으로 주기성을 가지면서, 또한 그 제1 방향의 투과율 분포가 정현파 모양의 분포를 가지는 회절 격자와, 그 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬의 강도 분포를 검출하는 검출기와, 그 검출기의 검출 결과에 기초하여 그 피검광학계의 파면 정보를 구하는 연산 장치를 구비하는 파면 계측 장치가 제공된다.

제5 양태에 의하면, 피검광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 장치로서, 제1 방향의 광량 분포로서 정현파 모양의 분포 중 적어도 1주기분의 분포를 가지는 광속을 사출하는 광사출부와, 그 광사출부로부터 사출되어 그 피검광학계를 통과한 그 광속을 입사시키고, 적어도 그 제1 방향에 대응하는 방향으로 주기성을 가지는 회절 격자와, 그 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬의 강도 분포를 검출하는 검출기와, 그 검출기의 검출 결과에 기초하여 그 피검광학계의 파면 정보를 구하는 연산 장치를 구비하는 파면 계측 장치가 제공된다.

제6 양태에 의하면, 노광광으로 패턴을 조명하고, 그 노광광으로 그 패턴 및 투영 광학계를 통해서 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서, 그 투영 광학계의 파면 수차를 계측하기 위해서, 제4 양태 또는 제5 양태의 파면 계측 장치를 구비하는 노광 장치가 제공된다.

제7 양태에 의하면, 제3 양태의 노광 방법 또는 제6 양태의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판을 노광하는 것과, 그 노광된 감광성 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 양태에 의하면, 회절 격자의 투과율 분포 또는 피검광학계에 입사되는 광속의 광량 분포가 정현파 모양의 분포를 가지기 때문에, 회절 격자로부터 사출되는 고차 회절광 등의 영향이 저감된다. 따라서 고차 간섭광 등의 영향이 저감되어, 피검광학계의 파면 정보를 고정밀도로 계측할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 파면 수차 계측 장치를 구비한 노광 장치를 도시한 도면이다.
도 2 (A)는 도 1 중의 투영 광학계(PO) 및 계측 본체부(8)를 도시한 도면, (B)는 도 2 (A) 중의 핀홀 어레이의 일부를 도시한 확대도, (C)는 도 2 (A) 중의 회절 격자(10)의 패턴의 일부를 도시한 확대도, (D)는 회절 격자(10)의 투과율 분포의 일례를 도시한 도면, (E)는 도 2 (A) 중의 간섭 무늬의 일례를 도시한 도면이다.
도 3 (A)는 회절 격자(10) 중의 격자 패턴 유닛을 도시한 확대도, (B)는 X방향으로 일차원의 격자 패턴 유닛을 도시한 확대도, (C)는 Y방향으로 일차원의 격자 패턴 유닛을 도시한 확대도이다.
도 4 (A)는 3 종류의 격자 패턴 유닛의 차광부 및 투과부의 선폭의 조합의 일례를 도시한 도면, (B)는 회절 격자(10)로부터 사출되는 회절광의 강도를 도시한 도면, (C)는 주기 면광원(面光源)을 이용했을 경우의 회절광 사이의 가간섭도(可干涉度)를 도시한 도면이다.
도 5 (A)는 변형예의 격자 패턴 유닛을 도시한 확대도, (B)는 다른 변형예의 격자 패턴 유닛을 도시한 확대도이다.
도 6은 투영 광학계(PO)의 파면 수차의 계측 동작의 일례를 도시한 순서도이다.
도 7 (A)는 계측 본체부의 제1 변형예를 도시한 도면, (B)는 계측 본체부의 제2 변형예를 도시한 도면이다.
도 8 제1 변형예의 회절 격자 패턴의 일부를 도시한 확대도이다.
도 9 (A)는 제2 변형예의 회절 격자 패턴의 일부를 도시한 확대도, (B)는 도 9 (A) 중의 격자 패턴 유닛을 도시한 확대도, (C)는 회절광 사이의 가간섭도의 일례를 도시한 도면이다.
도 10 (A)는 제2 실시 형태에 따른 투영 광학계(PO) 및 계측 본체부(8A)를 도시한 도면, (B)는 도 10 (A)의 사출 패턴 유닛을 도시한 확대도, (C)는 격자 패턴 유닛의 Y방향의 투과율 분포를 도시한 도면, (D)는 격자 패턴 유닛의 X방향의 투과율 분포를 도시한 도면, (E)는 도 10 (A)의 회절 격자의 일부를 도시한 확대도, (F)는 도 10 (A) 중의 간섭 무늬의 일례를 도시한 도면이다.
도 11 (A)는 2 종류의 사출 패턴 유닛의 차광부 및 투과부의 선폭의 조합의 일례를 도시한 도면, (B)는 사출 패턴으로부터 사출되는 회절광 사이의 가간섭도를 도시한 도면이다.
도 12는 전자 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시한 순서도이다.

［제1 실시 형태］

본 발명의 제1 실시 형태에 대해 도 1 ~ 도 6을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 노광 장치 EX의 전체 구성을 개략적으로 나타낸다. 노광 장치 EX는, 일례로서 스캐닝 스텝퍼(스캐너)로 이루어진 주사 노광형의 투영 노광 장치이다. 도 1에 있어서, 노광 장치 EX는 투영 광학계(PO)(투영 유닛(PU))를 구비하고 있고, 이하에 있어서는, 투영 광학계(PO)의 광축 AX와 평행으로 Z축을 취하고, 이것에 직교하는 면(거의 수평면에 평행한 면) 내에서 레티클(reticle)과 웨이퍼가 상대(相對) 주사되는 방향(주사 방향)을 따라서 Y축을, Z축 및 Y축에 직교하는 방향(비주사 방향)을 따라서 X축을 취하고, X축, Y축, 및 Z축 둘레의 회전(경사) 방향을 각각 θx, θy, 및 θz방향으로서 설명을 행한다.

노광 장치 EX는, 조명계 ILS, 조명계 ILS로부터의 노광용의 조명광(노광광) EL에 의해 조명되는 레티클 R(마스크)을 유지하는 레티클 스테이지 RST, 레티클 R로부터 사출된 조명광 EL을 웨이퍼 W(기판)에 투사하는 투영 광학계(PO)를 포함하는 투영 유닛(PU), 웨이퍼 W를 유지하는 웨이퍼 스테이지 WST, 장치 전체의 동작을 제어 하는 컴퓨터로 이루어진 주제어계(16), 및 투영 광학계(PO)의 파면 수차 정보를 계측하는 파면 계측 장치(80)를 구비하고 있다.

조명계 ILS는, 예를 들면 미국 특허 출원 공개 제2003/0025890호 명세서 등에 개시된 것처럼, 광원과 조명 광학계를 포함하고, 조명 광학계는 회절 광학 소자 또는 공간광 변조기 등을 포함하여 통상 조명, 복수 극 조명(multipolar illumination), 또는 윤대(輪帶) 조명(annular illumination) 등을 위한 광량 분포를 형성하는 광량 분포 형성 광학계, 옵티컬 인티그레이터(optical integrator)를 포함하는 조도 균일화 광학계, 시야 조리개(field stop)(고정 레티클 브라인드 및 가동 레티클 브라인드), 및 콘덴서 광학계(모두 도시하지 않음) 등을 가진다. 조명계 ILS는, 시야 조리개로 규정된 레티클 R의 패턴면(하면)의 X방향으로 가늘고 길쭉한 슬릿 모양의 조명 영역 IAR을 조명광 EL에 의해 거의 균일한 조도로 조명한다.

조명광 EL로서는, 일례로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm)이 이용되고 있다. 또한, 조명광으로서는, KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm), YAG 레이저 혹은 고체 레이저(반도체 레이저 등)의 고조파, 또는 수은 램프의 휘선(i선 등) 등도 사용할 수 있다.

레티클 R은 레티클 스테이지 RST의 상면에 진공 흡착 등에 의해 유지 되고, 레티클 R의 패턴면에는, 회로 패턴 및 얼라이먼트 마크가 형성되어 있다. 레티클 스테이지 RST는, 예를 들면 리니어 모터 등을 포함하는 스테이지 구동계(도시하지 않음)에 의해서, XY평면 내에서 미소(微少) 구동 가능함과 아울러, 주사 방향(Y방향)에 지정된 주사 속도로 구동 가능하게 되어 있다.

레티클 스테이지 RST의 이동면 내의 위치 정보(X방향, Y방향의 위치, 및 θz방향의 회전각을 포함함)는, 레이저 간섭계로 이루어진 레티클 간섭계(72)에 의해서, 이동경(移動鏡)(74)(또는 경면(鏡面) 가공된 스테이지 단면)을 통해서 예를 들면 0.5~0.1nm 정도의 분해능으로 상시 검출된다. 레티클 간섭계(72)의 계측치는, 주제어계(16)에 보내진다. 주제어계(16)는 그 계측치에 기초하여 상기의 스테이지 구동계를 제어함으로써, 레티클 스테이지 RST의 위치 및 속도를 제어한다.

도 1에 있어서, 레티클 스테이지 RST의 하부에 배치된 투영 유닛(PU)은, 경통(鏡筒)(60)과, 경통(60) 내에 소정의 위치 관계로 유지된 복수의 광학 소자를 가지는 투영 광학계(PO)를 포함한다. 투영 광학계(PO)는, 예를 들면 양측 텔레센트릭(telecentric)으로 소정의 투영 배율 β(예를 들면 1/4배, 1/5배 등의 축소 배율)을 가진다. 조명계 ILS로부터의 조명광 EL에 의해서 레티클 R의 조명 영역 IAR이 조명되면, 레티클 R을 통과한 조명광 EL에 의해, 투영 유닛(PU)(투영 광학계(PO))를 통해서 조명 영역 IAR내의 레티클 R의 패턴의 상(像)이, 웨이퍼 W의 하나의 쇼트 영역상의 노광 영역 IA(조명 영역 IAR과 공역(共役)인 영역)에 형성된다. 웨이퍼 W는, 예를 들면 실리콘 등으로 이루어진 직경이 200mm 내지 450mm 정도의 원판 모양의 기재(基材)의 표면에, 포토레지스트(감광제)를 소정의 두께(예를 들면 수 10~200nm 정도)로 도포한 기판을 포함한다.

또, 본 실시 형태에서는, 투영 광학계(PO)의 결상 특성을 보정하기 위해서, 예를 들면 미국 특허 출원 공개 제2006/244940호 명세서에 개시되어 있는 것처럼, 투영 광학계(PO) 중의 소정의 복수의 광학 소자의 광축 방향의 위치, 및 광축에 수직인 평면 내의 직교하는 2개의 축 둘레의 경사각을 제어 하는 결상 특성 보정 장치(2)가 마련되어 있다. 결상 특성의 보정량에 따라 결상 특성 보정 장치(2)를 구동함으로써, 투영 광학계(PO)의 결상 특성이 원하는 상태로 유지된다.

또, 노광 장치 EX는 액침법(液浸法)을 적용한 노광을 행하기 위해, 투영 광학계(PO)를 구성하는 가장 상면(像面)측(웨이퍼 W측)의 광학 소자인 선단 렌즈(66)를 유지하는 경통(40)의 하단부의 주위를 둘러싸도록, 국소 액침 장치의 일부를 구성하는 노즐 유닛(62)이 마련되어 있다. 노즐 유닛(62)은, 노광용의 액체 Lq(예를 들면 순수한 물(純水))를 공급 가능한 공급구와, 액체 Lq를 회수 가능한 다공 부재(메쉬(mesh))가 배치된 회수구를 가진다. 노즐 유닛(62)의 공급구는, 공급 유로 및 공급관(64A)을 통해서, 액체 Lq를 송출 가능한 액체 공급 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

액침법에 따르는 웨이퍼 W의 노광시에, 그 액체 공급 장치로부터 송출된 액체 Lq는, 도 1의 공급관(64A) 및 노즐 유닛(62)의 공급 유로를 흐른 후, 그 공급구로부터 조명광 EL의 광로(光路) 공간을 포함하는 웨이퍼 W상의 액침 영역에 공급된다. 또, 액침 영역으로부터 노즐 유닛(62)의 회수구를 통해서 회수된 액체 Lq는, 회수 유로 및 회수관(64B)을 통해서 액체 회수 장치(도시하지 않음)에 회수된다. 또한, 액침 타입의 노광 장치로 하지 않는 경우에는, 상기의 국소 액침 장치는 마련하지 않아도 좋다.

또, 웨이퍼 스테이지 WST는, 도시하지 않은 복수의 에어 패드를 통해서, 베이스 반(盤) WB의 XY면에 평행한 상면에 비접촉으로 지지되어 있다. 또, 웨이퍼 스테이지 WST는, 예를 들면 평면 모터, 또는 직교하는 2세트의 리니어 모터를 포함하는 스테이지 구동계(17)에 의해서 X방향 및 Y방향으로 구동 가능하다. 노광 장치 EX는, 웨이퍼 스테이지 WST의 위치 정보를 계측하기 위해서 레이저 간섭계로 이루어진 웨이퍼 간섭계(76) 및/또는 인코더 시스템(도시하지 않음)을 포함하는 위치 계측 시스템을 구비하고 있다.

웨이퍼 스테이지 WST의 이동면 내의 위치 정보(X방향, Y방향의 위치, 및 θz방향의 회전각을 포함함)는, 그 위치 계측 시스템에 의해서 예를 들면 0.5~0.1nm 정도의 분해능으로 상시 검출되고, 그 계측치는 주제어계(16)에 보내진다. 주제어계(16)는, 그 계측치에 기초하여 스테이지 구동계(17)를 제어함으로써, 웨이퍼 스테이지 WST의 위치 및 속도를 제어한다.

웨이퍼 스테이지 WST는, X방향, Y방향으로 구동되는 스테이지 본체(70)와, 스테이지 본체(70)상에 탑재된 웨이퍼 테이블 WTB와, 스테이지 본체(70) 내에 마련되어, 스테이지 본체(70)에 대한 웨이퍼 테이블 WTB(웨이퍼 W)의 Z방향의 위치, 및θx방향, θy방향의 틸트각을 상대적으로 미소 구동하는 Z·레벨링 기구를 구비하고 있다. 웨이퍼 테이블 WTB의 중앙의 상부에는, 웨이퍼 W를 진공 흡착 등에 의해서 거의 XY평면에 평행한 흡착면상에 유지하는 웨이퍼 홀더(도시하지 않음)가 마련되어 있다.

웨이퍼 테이블 WTB의 상면에는, 웨이퍼 홀더상에 재치되는 웨이퍼의 표면과 거의 동일면이 되는, 액체 Lq에 대해서 발액화 처리된 표면(또는 보호 부재)을 가지고, 또한 외형(윤곽)이 사각형이고 그 중앙부에 웨이퍼 홀더(웨이퍼의 재치 영역) 보다도 한층 큰 원형의 개구가 형성된 고평면도의 평판 모양의 플레이트체(68)가 마련되어 있다.

또, 웨이퍼 스테이지 WST의 상부에, 상면이 플레이트체(68)의 표면과 거의 같은 높이가 되도록, 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 계측하기 위한 계측 본체부(8)(상세 후술)가 장착되어 있다. 그리고 투영 광학계(PO)의 파면 수차 계측시에는, 일례로서 레티클 스테이지 RST에 레티클 R 대신에, 계측용 레티클(4)이 로드된다. 파면 계측 장치(80)는, 조명계 ILS, 계측용 레티클(4), 계측 본체부(8), 계측 본체부(8)의 촬상 소자(14)(도 2 (A) 참조)로부터 출력되는 촬상 신호를 처리하여 투영 광학계(PO)의 파면 수차 정보를 구하는 연산 장치(12), 및 계측 본체부(8)의 동작을 제어 하는 주제어계(16)를 가진다. 연산 장치(12)는 구한 파면 수차 정보를 주제어계(16)에 공급한다. 주제어계(16)는, 필요에 따라서 그 계측된 파면 수차를 보정하도록, 결상 특성 보정 장치(2)를 통해서 투영 광학계(PO)의 결상 특성을 보정한다.

추가로, 노광 장치 EX는 레티클 R 및 웨이퍼 W의 얼라이먼트를 행하기 위한 얼라이먼트계(도시하지 않음), 및 웨이퍼 W의 표면의 Z위치(포커스 위치)의 분포를 계측하는 오토 포커스 센서(도시하지 않음)를 가진다. 오토 포커스 센서의 계측치에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 WST의 Z·레벨링 기구를 구동함으로써, 노광중에 웨이퍼 W의 표면을 투영 광학계(PO)의 상면에 포커싱시킨다.

웨이퍼 W의 노광시에, 기본적인 동작으로서, 웨이퍼 W의 얼라이먼트가 행해진 후, 웨이퍼 스테이지 WST의 X방향, Y방향으로의 이동(스텝 이동)에 의해서, 웨이퍼 W의 노광 대상의 쇼트 영역이 투영 광학계(PO)의 노광 영역의 앞으로 이동한다. 그리고 주제어계(12)의 제어 하에서, 레티클 R의 패턴의 일부의 투영 광학계(PO)에 의한 상(像)으로 웨이퍼 W의 당해 쇼트 영역을 노광하면서, 레티클 스테이지 RST 및 웨이퍼 스테이지 WST를 동기하여 구동하고, 투영 광학계(PO)에 대해서 레티클 R 및 웨이퍼 W를 예를 들면 투영 배율을 속도비로 하여 Y방향으로 주사함으로써, 당해 쇼트 영역의 전면(全面)에 레티클 R의 전사용(轉寫用) 패턴의 상(像)이 주사 노광된다. 이와 같이 스텝 이동과 주사 노광을 반복함으로써, 스텝·앤·스캔 방식으로 웨이퍼 W의 복수의 쇼트 영역에 대해서 순차 레티클 R의 패턴의 상(像)이 노광된다.

이러한 노광 시에는, 투영 광학계(PO)의 파면 수차가 소정의 허용 범위 내에 들어가 있을 필요가 있다. 그러기 위해서는, 우선 파면 계측 장치(80)를 이용하여 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 고정밀도로 계측할 필요가 있다.

이하, 본 실시 형태의 노광 장치 EX가 구비하는 파면 계측 장치(80)의 구성, 및 투영 광학계(PO)의 파면 수차의 계측 방법에 대해 설명한다. 투영 광학계(PO)의 파면 수차 계측시에는, 레티클 스테이지 RST에 계측용 레티클(4)이 로드된다. 계측용 레티클(4)의 패턴면에는, 일례로서 복수의 규칙적으로 배열된 핀홀 어레이(6)가 형성되어 있다. 그리고 투영 광학계 PL의 노광 영역에 계측 본체부(8)의 상부가 이동하여, 조명계 ILS로부터 사출된 조명광 EL이 핀홀 어레이(6) 및 투영 광학계(PO)를 통해서 계측 본체부(8)에 입사된다. 또, 노광 장치 EX가 액침형일 때는, 투영 광학계(PO)의 파면 수차 계측시에도 투영 광학계(PO)와 계측 본체부(8)의 사이에 액체 Lq를 공급해도 좋다. 다만, 액체 Lq를 공급하는 일 없이, 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 계측해도 좋다.

도 2 (A)는 투영 광학계(PO)의 파면 수차의 계측시의 계측용 레티클(4), 투영 광학계(PO), 및 계측 본체부(8)의 배열의 일례를 나타낸다. 도 2 (A)에 있어서, 계측 본체부(8)는, XY평면에 거의 평행하게 배치되고, 2차원의 격자 패턴(DP1)(상세 후술)이 형성된 회절 격자(10)와, 회절 격자(10)로부터의 복수의 회절광에 의한 시어링 간섭의 간섭 무늬를 검출하는 CCD형 또는 CMOS형 등의 2차원의 촬상 소자(14)와, 회절 격자(10) 및 촬상 소자(14)를 유지하는 유지 부재(도시하지 않음)와, 이 유지 부재에 대해서 회절 격자(10)를 X방향 및 Y방향으로 미소량(회절 격자(10)의 1주기~2 주기 정도의 거리) 구동하는 피에조 소자 등의 2축의 구동 소자(9)를 구비하고 있다. 구동 소자(9)의 구동량은 도 1의 주제어계(16)에 의해 제어되고, 촬상 소자(14)의 검출 신호는 연산 장치(12)에 공급된다.

구동 소자(9)는 후술과 같이 위상 시프트법으로 시어링 파면을 구하는 경우에 사용된다. 다만, 구동 소자(9)를 구비하는 일 없이, 웨이퍼 스테이지 WST에 의해서 회절 격자(10)를 계측용 레티클(4)에 대해서 이동하도록 해도 좋다. 추가로, 위상 시프트법이 아니라, 푸리에 변환법으로 시어링 파면을 구하는 경우에는, 구동 소자(9)를 구비하는 일 없이, 계측중에 회절 격자(10)와 계측용 레티클(4)을 상대 이동시킬 필요도 없다.

도 2 (A)의 광학계는, 시어링 간섭을 행하는 탈보트(Talbot) 간섭계이다. 도 2 (A)에 있어서, 투영 광학계(PO)의 물체면에 계측용 레티클(4)의 핀홀 어레이(6)가 설치되고, 핀홀 어레이(6)가 조명광 EL로 조명된다. 핀홀 어레이(6)는, 계측용 레티클(4)의 평판 모양의 유리 기판의 패턴면(하면)의 금속막으로 이루어진 차광막(6b) 중에 주기적으로 형성된 복수의 핀홀(6a)로 이루어진다.

도 2 (B)에 도시한 것처럼, 핀홀 어레이(6)는, 복수의 핀홀(6a)을 X방향, Y방향으로 주기(피치) Ps/β로 배열한 것이다. 여기서, β는 투영 광학계(PO)의 투영 배율이고, 핀홀 어레이(6)의 투영 광학계(PO)에 의한 상(像)(복수의 핀홀의 상(像)(6aP))의 X방향, Y방향의 주기는 Ps이다. 또한, 핀홀 어레이(6)의 X방향, Y방향의 주기는 다르게 되어 있어도 좋다. 개개의 핀홀(6a)의 직경은, 일례로서 회절 한계 이하 정도이다. 조명광 EL의 파장 λ, 투영 광학계(PO)의 물체측의 개구수 NAin을 이용하면, 회절 한계는 λ/(2NAin)이다.

핀홀(6a)의 직경≤λ/(2NAin) … (A1)

여기서, 파장 λ를 193nm, 개구수 NAin을 거의 0.25라고 하면, 회절 한계는 거의 400nm가 되기 때문에, 핀홀(6a)의 직경은 예를 들면 400nm 정도 또는 이것보다 작다. 실제로는, 하나의 핀홀(6a)을 이용하는 것만으로도 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 계측할 수 있다. 다만, 이러한 다수의 핀홀(6a)이 주기적으로 형성된 핀홀 어레이(6)를 사용함으로써, 촬상 소자(14)상에서의 간섭 무늬의 광량이 크게 되기 때문에, 높은 SN비로 시어링 간섭 방식의 파면 계측을 행할 수 있다.

또, 핀홀 어레이(6)의 주기 Ps/β는, 예를 들면 조명광 EL의 공간적 코히런스 길이 이상이다. 조명 광학계의 사출측의 개구수 NAIL 및 파장 λ를 이용하고, 그 공간적 코히런스 길이는, 일례로서 높은, λ/NAIL이다. 따라서 주기 Ps/β는 다음 조건을 충족하면 좋다.

Ps/β≥λ/NAIL≒λ/NAin … (A2)

이 경우, 파장 λ를 193nm, 개구수 NAin을 0.25라고 하면, 공간적 코히런스 길이는 거의 800nm가 되기 때문에, 주기 Ps/β는 예를 들면 800nm 정도보다 크면 좋다. 다만, 후술과 같이 핀홀 어레이(6)의 상(像)의 주기 Ps는, 추가로 소정의 조건을 충족할 필요가 있음과 아울러, 주기 Ps는 예를 들면 1㎛ 정도 이상이 된다. 이 경우, 투영 배율 β를 1/4로 하면, 핀홀 어레이(6)의 주기 Ps/β는 거의 4㎛ 정도 이상이 되어, 식 (A2)의 조건은 충분히 충족된다.

또, 도 2 (A)에 있어서, 핀홀 어레이(6)의 투영 광학계(PO)에 의한 상(像)이 상면(像面)(18)상에 형성되고, 이 상면(18)으로부터 -Z방향으로 거리 Lg의 위치에 회절 격자(10)가 배치되고, 이 하방에서 상면(18)으로부터 거리 Lc의 위치에 촬상 소자(14)의 수광면이 배치된다. 회절 격자(10)는, 평판 모양의 유리 기판의 일면인 금속막 등의 차광막(10b) 중에 X방향, Y방향으로 주기적으로 격자 패턴 유닛(11S)을 형성한 것이다.

도 2 (C)에 도시한 것처럼, 회절 격자(10)의 차광막(10b) 중에 복수의 격자 패턴 유닛(11S)을 X방향 및 Y방향으로 주기 Pg로 배열한 2차원의 격자 패턴(DP1)이 형성되어 있다. 격자 패턴(DP1) 중의 X방향 및 Y방향의 격자 패턴 유닛(11S)의 배열수는, 실제로는 도 2 (C)의 배열보다도 상당히 많다. 격자 패턴 유닛(11S)은, 차광막(10b) 중에 X방향 및 Y방향의 평균적인 투과율 분포가 거의 정현파의 1주기분의 변화가 되도록, 크기가 여러가지인 다수의 사각형(정사각형이어도 좋음)의 개구 패턴(11Sa)을 형성한 것이다. 이 때문에, 회절 격자(10)(격자 패턴(DP1))의 Y방향의 평균적인 투과율 TY의 분포는, 도 2 (D)에 도시한 것처럼 주기 Pg의 정현파 모양의 분포이다. 마찬가지로, 회절 격자(10)의 X방향의 평균적인 투과율 TX의 분포도 주기 Pg의 정현파 모양의 분포이다. 또한, 회절 격자(10)의 정현파 모양의 투과율 분포의 X방향 및 Y방향의 주기가 서로 다르게 되어 있어도 좋다. 이와 같이, 격자 패턴(DP1)은, 그 투과율 분포로서, 정현파 모양의 투과율 분포를 가지기 위해 의사(擬似) 정현 격자 패턴이라고 칭할 수 있다. 이하, 격자 패턴(DP1)을 의사 정현 격자 패턴(DP1)이라고 칭하는 경우가 있다.

도 3 (A)는 회절 격자(10) 중의 하나의 격자 패턴 유닛(11S)을 나타낸다. 격자 패턴 유닛(11S)의 투과율 분포는, 도 3 (B)에 도시한 X방향으로 주기 Pg로 형성된 1차원의 격자 패턴 유닛(11SX)의 정현파 모양의 투과율 분포와, 도 3 (C)에 도시한 Y방향으로 주기 Pg로 형성된 1차원의 격자 패턴 유닛(11SY)의 정현파 모양의 투과율 분포의 곱과 동일하다. 격자 패턴 유닛(11SX)은, X방향으로 선폭 Li(i=1~7)의 차광부 LXA와 선폭 Si의 투과부 SXA로 이루어진 부분 패턴을 선폭비(Li/Si)를 점차 변화시키면서 7개 배열하고, 1주기를 7분할한 패턴이다. 마찬가지로, 격자 패턴 유닛(11SY)은, Y방향으로 선폭 Li(i=1~7)의 차광부(LYA)와 선폭 Si의 투과부(SYA)로 이루어진 부분 패턴을 7개 배열한 7분할의 패턴이다. 격자 패턴 유닛(11SX, 11SY)의 7개의 부분 패턴의 선폭 Li, Si의 일례를 도 4 (A)의 좌측의 표에 나타낸다. 각 부분 패턴은 폭이 일정한 1143nm이고, 주기 Pg는 거의 8㎛ (=1143㎛×7)이다.

또, 격자 패턴 유닛(11SX, 11SY)의 1주기 내의 분할수를 많이 할수록, 투과율 분포를 보다 정현파에 가깝게 할 수 있다. 이 때문에, 격자 패턴 유닛(11SX, 11SY)으로서, 1주기(여기에서는 8㎛)를 9분할 또는 11분할한 패턴을 사용하고, 격자 패턴 유닛(11S)의 투과율 분포를, 9분할 또는 11분할 등의 격자 패턴 유닛(11SX, 11SY)의 투과율 분포의 곱의 투과율 분포로 해도 좋다. 도 4 (A)의 중앙의 표는, 9분할하는 경우의 차광부 및 투과부의 선폭 Li, Si의 일례를 나타내고, 도 4 (A)의 우측의 표는, 11분할하는 경우의 차광부 및 투과부의 선폭 Li 및 Si의 일례를 나타낸다. 또, 도 4 (A)의 선폭 Li, Si에서는 투과부의 최소 선폭이 100nm이다.

또, 도 4 (B)는 조명광 EL의 조사에 의해서 회절 격자(10)의 의사 정현 격자 패턴(DP1)으로부터 발생하는 0차광 및 1차, 2차, 3차 등의 회절광의 강도(회절 강도)의 계산 결과를 나타낸다. 도 4 (B)에는, 의사 정현 격자 패턴(DP1)의 격자 패턴 유닛(11S)으로서, 1주기를 각각 7분할, 9분할, 및 11분할한 패턴을 사용했을 경우의 회절 강도가 도시되어 있다. 이 회절 강도로부터, 1주기를 7분할, 9분할, 및 11분할한 패턴을 사용했을 경우에는, 0차광 및 1차 회절광 외에 각각 7차, 9차, 및 11차의 회절광이 발생하는 것을 알 수 있다.

이것에 관해서, 도 4 (C)에는, 도 2 (B)의 핀홀 어레이(6)와 같은 주기적 면광원으로부터의 광속을 투영 광학계(PO)를 통해서 회절 격자(10)에 입사시켰을 경우의, 회절 격자(10)로부터의 0차광과 다른 1차, 2차, 3차 등의 회절광의 가간섭도(코히런스)의 계산 결과를 나타낸다. 도 4 (C)에 도시한 것처럼, 회절광의 차수가 커지게 될수록 가간섭도가 저하되고 있는 것을 알 수 있다. 시어링 간섭에서 필요하게 되는 것은, 0차광과 ±1차 회절광과의 간섭 무늬이며, 이외의 간섭 무늬는 적은 것이 바람직하다. 그리고 도 4 (B)에 도시한 것처럼, 격자 패턴 유닛(11S)으로부터 발생하는 회절 강도는, 7분할~11분할의 패턴에서는, 각각 7차~11차의 회절 강도가 커지게 되지만, 도 4 (C)에 도시한 것처럼, 전술한 도 2 (B)의 핀홀 어레이(6), 투영 광학계(PO)를 통해서 회절 격자(10)에 입사시켰을 경우, 회절 격자(10)로부터 발생하는 0차광과 7차~11차의 회절광의 가간섭도는 낮아진다. 이 때문에, 0차광과 7차~11차의 회절광과의 간섭 무늬의 강도는 상당히 작게 되고, 본 실시 형태의 의사 정현 격자 패턴(DP1)으로부터 발생하는 유효한 회절광은 거의 0차광 및 1차 회절광만으로 되어, 노이즈광의 비율을 큰 폭으로 저감시킬 수 있기 때문에, 시어링 파면의 계측을 고정밀도로 행할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 격자 패턴 유닛(11S)의 1주기 내의 부분 패턴의 분할수는 홀수개여도 짝수개여도 좋다. 계측 정밀도에 따라서, 1주기 내의 부분 패턴의 분할수를 홀수개 또는 짝수개로 설정하는 것이 가능하다. 추가로, 도 4 (A)의 예에서는, 1주기 내의 복수의 부분 패턴의 폭은 마찬가지이지만, 복수의 부분 패턴의 폭을 점차 변화시키는 것도 가능하다.

또, 도 3 (A)의 격자 패턴 유닛(11S) 대신에, 도 5(A)에 도시한 것처럼, 격자 패턴 유닛(11S)을 구성하는 여러 가지 크기의 사각형의 개구 패턴(11Sa)을 같은 면적의 원형의 개구 패턴(11SAa)으로 치환한 구성의 격자 패턴 유닛(11SA)을 사용해도 좋다. 추가로, 격자 패턴 유닛(11S)의 투과율 분포는, X방향, Y방향의 격자 패턴 유닛(11SX, 11SY)의 투과율 분포의 곱이지만, 도 5 (B)에 도시한 것처럼, X방향, Y방향의 격자 패턴 유닛(11SX, 11SY)의 투과율 분포의 합의 정현파 모양의 투과율 분포를 가지는 격자 패턴 유닛(11SB)을 사용할 수도 있다. 격자 패턴 유닛(11SB)은, 격자 패턴 유닛(11SX, 11SY)의 투과부의 합의 패턴을 작성한 후, 이 패턴 내의 사각형의 개구 패턴을 같은 면적의 원형의 개구 패턴(11SBa)으로 치환하고, 그 패턴 내의 사각형의 차광 패턴을 같은 면적의 원형의 차광 패턴(11SBb)으로 치환한 것이다.

도 2 (A)에 있어서, 핀홀 어레이(6)를 통과한 조명광 EL이 투영 광학계(PO)를 통해서 회절 격자(10)에 입사되고, 회절 격자(10)의 의사 정현 격자 패턴(DP1)으로부터 발생하는 0차광(0차 회절광)(20), X방향의 ±1차 회절광(도시하지 않음), 및 Y방향의 ±1차 회절광(20A, 20B) 등에 의해서, 촬상 소자(14)의 수광면에 도 2 (E)에 도시한 것 같은 시어링 간섭의 간섭 무늬(푸리에상)(22)가 형성된다.

회절 격자(10)의 주기 Pg는, 회절광의 원하는 가로 시프트량(시아량)에 따라 설정되는데, 예를 들면 1㎛ ~10㎛ 정도로 설정된다. 도 4 (A)의 3개의 예에서는, 주기 Pg는 8㎛이다.

이 경우, 촬상 소자(14)의 수광면에 간섭 무늬(22)가 형성되기 때문에는, 회절 격자(10)의 의사 정현 격자 패턴(DP1)의 형성면의 상면(18)으로부터의 거리 Lg, 및 촬상 소자(14)의 수광면의 상면(18)으로부터의 거리 Lc는, 노광 파장 λ, 회절 격자(10)의 주기 Pg, 및 탈보트 차수 n을 이용하여, 다음 조건(탈보트 조건)을 충족할 필요가 있다. 또한, 탈보트 조건(Talbot 조건)의 상세는, 「응용 광학 1 (츠루타(鶴田)」(p. 178-181, 배풍관(培風館), 1990년)에 기재되어 있다.

(1/Lg)＋{1/(Lc－Lg)｝= λ/(2nPg²) … (A3)

또한, n=0, 0.5, 1, 1.5, 2, …이다. 즉, 탈보트 차수 n은 정수 또는 반정수이다. 본 실시 형태에서는, Lc》Lg가 성립하기 때문에, 식 (A3) 대신에 다음의 근사식을 사용할 수 있다.

Lg=2n×Pg²/λ … (A4)

추가로, 촬상 소자(14)상에 간섭 무늬가 높은 콘트라스트로 형성되기 위해서는, 핀홀 어레이(6)의 상(像)의 주기 Ps는, 주기 Pg, 거리 Lg, 거리 Lc, 및 소정의 정수 m(예를 들면 2 또는 4)을 이용하여 다음 조건을 충족할 필요가 있다. 이 조건에 대해서는, 예를 들면 일본국 특개 2011－108696호 공보에 개시되어 있다.

Ps={Pg/(1－Lg/Lc)｝m … (A5)

이 조건은, 도 2 (A)에 있어서, 촬상 소자(14)상의 간섭 무늬(22)상의 어느 점(22a)에, 핀홀 어레이(6)의 하나의 핀홀의 상(像)(6aP)으로부터의 광속 E1이 도달하는 경우에, 다른 핀홀의 상(6aP)으로부터의 광속 E2도 도달하는 조건이다. 바꾸어 말하면, 이 조건에 의해서, 높은 콘트라스트의 간섭 무늬(22)가 형성된다.

또한, Lg/Lc는 1보다도 상당히 작은 값이기 때문에, 식 (A5) 대신에 다음의 근사식을 사용해도 좋다.

Ps=Pg×m … (A6)

이 식에 있어서 주기 Pg를 8㎛, m을 2라고 하면, 핀홀 어레이(6)의 상(像)의 주기 Ps는 16㎛가 된다. 이 경우, 투영 배율 β를 1/4로 하고, 핀홀 어레이(6)의 주기는 64㎛가 된다.

식 (A4) 및 식 (A6)의 조건 하에서, 촬상 소자(14)의 수광면에 형성되는 간섭 무늬(22)의 강도 분포의 정보를 도 1의 연산 장치(12)에 인가하여, 그 강도 분포에 후술의 연산을 실시함으로써, 투영 광학계(PO)의 파면과 그것을 X방향으로 시프트시킨 파면의 시어링 파면(이하, X방향의 시아 파면이라고 함) Wx, 및 투영 광학계(PO)의 파면과 이것을 Y방향으로 시프트시킨 파면의 시어링 파면(Y방향의 시아 파면) Wy를 구할 수 있다. 추가로, 연산 장치(12)는, 이들 시아 파면 Wx, Wy로부터 투영 광학계(PO)의 파면, 한층 더 나아가서는 그 파면 수차를 구하여, 이 파면 수차의 정보를 주제어계(16)에 공급한다.

또한, 도 7 (A)의 계측 본체부의 제1 변형예에서 도시한 것처럼, 회절 격자(10)의 패턴은, 투영 광학계(PO)의 상면(18)의 상방에 거리 Lg의 위치에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 거리 Lg를 음(negative)의 값으로서 취급하면 좋다.

또, 본 실시 형태와 같이 조명광 EL로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm)과 같은 자외광이 사용되는 경우에는, 도 7 (B)의 제2 변형예에서 도시한 것처럼, 회절 격자(10)의 패턴을 투영 광학계(PO)의 상면(18)에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 상기의 탈보트 조건은 충족할 필요가 없다.

이하, 본 실시 형태의 노광 장치 EX에 있어서, 파면 계측 장치(80)를 이용하여 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 계측하는 동작의 일례에 대해 도 6의 순서도를 참조하여 설명한다. 이 계측 동작은 주제어계(16)에 의해서 제어된다. 본 실시 형태에서는 일례로서 위상 시프트법을 이용하여 시어링 파면을 구한다. 위상 시프트법에 대해서는, 예를 들면 일본국 특개 2011－108696호 공보에 개시되어 있다. 또한, 푸리에 변환법으로 시어링 파면을 구하는 것도 가능하다.

먼저, 도 6의 스텝 102에 있어서, 도 1의 레티클 스테이지 RST에 계측용 레티클(4)을 로드하고, 계측용 레티클(4)의 핀홀 어레이(6)를 조명 장치 ILS의 조명 영역으로 이동시킨다. 그리고 웨이퍼 스테이지 WST를 구동하여, 도 2 (A)에 도시한 것처럼, 계측 본체부(8)의 회절 격자(10)의 중심을 핀홀 어레이(6)의 상(像)의 중심으로 이동시킨다(스텝 104).

다음으로, 주제어계(16)는 제어용의 파라미터 k의 값을 1로 초기화하고, 구동 소자(9)를 이용하여 회절 격자(10)의 X방향, Y방향의 이동량(위상 시프트량)을 1회째의 계측점의 값으로 설정하고, 조명계 ILS로부터의 조명광 EL로 계측용 레티클(4)을 조명한다(스텝 106). 그리고 계측용 레티클(4)로부터 사출된 조명광 EL이, 투영 광학계(PO)를 통해서 회절 격자(10)에 입사되고, 회절 격자(10)로부터 발생하는 0차광을 포함하는 복수의 회절광에 의한 k번째(여기에서는 1회째)의 시어링 간섭의 간섭 무늬(22)의 강도 분포 Ik를 촬상 소자(14)로 검출한다(스텝 108). 검출 결과는 연산 장치(12) 내의 기억장치에 기억된다(스텝 110).

다음으로, 주제어계(16)는 파라미터 k가 미리 정해진 계측 횟수를 나타내는 K(예를 들면 4이상의 정수)에 도달했는지 여부를 판단하고(스텝 112), 파라미터 k가 K보다 작을 때에 동작은 스텝 114로 이행하여, 주제어계(16)는 파라미터 k의 값에 1을 가산한다. 그리고 주제어계(16)는, 구동 소자(9)를 통해서 계측 본체부(8)의 회절 격자(10)를 X방향으로 ΔXk 및 Y방향으로 ΔYk만큼 이동시키고, 위상 시프트량을 k번째의 계측점에 있어서의 값으로 맞춘다(스텝 116). 이 후, 스텝 108로 돌아가, 회절 격자(10)로부터 발생하는 회절광에 의한 k번째의 시어링 간섭의 간섭 무늬(22)의 강도 분포 Ik의 검출, 및 이 광강도 분포의 기억(스텝 110)을 반복한다.

그 후, 스텝 112에 있어서, 파라미터 k가 K에 도달해 있을 때는, 동작은 스텝 118로 이행한다. 그리고 연산 장치(12)는, 내부의 기억장치로부터 K개의 간섭 무늬의 강도 분포 Ik(k=1~K)의 정보를 판독하고, 이들 강도 분포 Ik를 이용하여, X방향의 시아 파면 Wx 및 Y방향의 시아 파면 Wy를 계산한다. 이 시아 파면의 계산방법은, 예를 들면 일본국 특개 2011－108696호 공보에 개시되어 있다. 이 시아 파면은, 촬상 소자(14)의 각 화소의 검출 신호(광강도)마다 계산되는 위상 분포이다.

그리고 연산 장치(12)는, X방향 및 Y방향의 시아 파면에서 투영 광학계(PO)를 통과하는 조명광의 파면을 구하고, 추가로 이 파면으로부터 파면 수차를 구한다(스텝 120). 여기서 구해진 파면 수차의 정보는 주제어계(16)에 공급된다. 또, 주제어계(16)는, 필요에 따라서, 결상 특성 보정 장치(2)를 이용하여 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 보정한다(스텝 122). 이 후, 레티클 스테이지 RST에 실제의 노광용의 레티클 R을 로드하고(스텝 124), 웨이퍼 스테이지 RST에 순차 재치되는 웨이퍼의 복수의 쇼트 영역에 레티클 R의 패턴상을 주사 노광한다(스텝 126).

이때에, 회절 격자(10)의 의사 정현 격자 패턴(DP1)으로부터 사출되는 것은 0차광과 ±1차 회절광이 대부분이며, 고차 간섭광의 양이 큰 폭으로 저감되어 있기 때문에, 파면 계측 장치(80)에 의해서 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 고정밀도로 계측할 수 있다. 따라서 항상 투영 광학계(PO)의 결상 특성을 원하는 상태로 유지하여 고정밀도로 노광을 행할 수 있다.

본 실시 형태의 효과 등은 이하와 같다.

본 실시 형태의 노광 장치 EX는, 계측용 레티클(4)의 핀홀 어레이(6)로부터 사출된 광속에 기초하여, 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 구하는 파면 계측 장치(80)를 구비하고 있다. 그리고 파면 계측 장치(80)는 핀홀 어레이(6)로부터 사출되어 투영 광학계(PO)를 통과한 광속이 입사됨과 아울러, X방향 및 Y방향으로 주기성을 가지면서, 또한 X방향 및 Y방향의 투과율 분포가 정현파 모양의 분포를 가지는 회절 격자(10)와, 회절 격자(10)로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬(22)의 강도 분포를 검출하는 촬상 소자(14)(검출기)와, 촬상 소자(14)의 검출 결과에 기초하여 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 구하는 연산 장치(12)를 구비하고 있다.

또, 파면 계측 장치(80)를 이용하여 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 구하는 파면 계측 방법은, 계측용 레티클(4)의 핀홀 어레이(6)로부터 사출된 광속을 투영 광학계(PO)에 조사하는 스텝 106과, 투영 광학계(PO)를 통과한 광속을 X방향 및 Y방향으로 주기성을 가지고, X방향 및 Y방향의 투과율 분포가 정현파 모양의 분포를 가지는 회절 격자(10)에 입사시키는 스텝 108과, 회절 격자(10)로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬(22)에 기초하여 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 구하는 스텝 120을 포함하고 있다.

본 실시 형태에 의하면, 회절 격자(10)의 의사 정현 격자 패턴(DP1)으로부터 발생하는 것은 주로 0차광과 ±1차 회절광이고, 2차 이상의 고차 회절광의 강도가 큰 폭으로 저감되어 있다. 이 때문에, 회절 격자(10)로부터 발생하는 0차광 및 1차 회절광으로 이루어진 간섭 무늬의 강도 분포로부터 고정밀도로 투영 광학계(PO)의 X방향 및 Y방향으로의 시아 파면을 구할 수 있다. 따라서 고차 간섭광 등의 영향을 경감시키고, 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 효율적으로, 또한 고정밀도로 계측할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 노광 방법은, 조명광 EL(노광광)로 레티클 R의 패턴을 조명하고, 조명광 EL로 그 패턴 및 투영 광학계(PO)를 통해서 웨이퍼 W(기판)을 노광하는 노광 방법에 있어서, 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 계측하기 위해서, 본 실시 형태의 파면 계측 방법을 이용하고 있다. 또, 본 실시 형태의 노광 장치 EX는, 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 계측하기 위해서 파면 계측 장치(80)를 구비하고 있다.

따라서 노광 장치의 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 노광 파장으로 고정밀도로 평가할 수 있다. 또, 계측된 파면 수차를 보정함으로써, 고정밀도로 노광을 행할 수 있다. 또, 그 파면 수차의 계측 결과를 투영 광학계(PO)의 각 광학 부재의 얼라인먼트에 사용함으로써, 고성능의 투영 광학계를 제조할 수 있다. 추가로, 노광 장치 EX에 있어서 온 바디로 투영 광학계(PO)의 풀 필드에서의 파면 수차를 고정밀도로 계측할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 이하와 같은 변형이 가능하다.

먼저, 본 실시 형태의 회절 격자(10)의 의사 정현 격자 패턴(DP1)은 X방향, Y방향으로 주기성을 가지는 2차원의 패턴이지만, 예를 들면 투영 광학계(PO)의 X방향의 시아 파면을 구하는 것만으로 좋은 경우에는, 의사 정현 격자 패턴으로서, 도 3 (B)의 X방향의 격자 패턴 유닛(11SX)을 X방향으로 주기적으로 배열한 패턴을 사용할 수 있다. 마찬가지로, Y방향의 시아 파면을 구하는 것만으로 좋은 경우에는, 의사 정현 격자 패턴으로서, 도 3 (C)의 Y방향의 격자 패턴 유닛(11SY)을 Y방향으로 주기적으로 배열한 패턴을 사용할 수 있다.

또, 도 2 (A)의 회절 격자(10)의 패턴으로서, 도 8의 제1 변형예의 의사 정현 격자 패턴(DP2)을 사용해도 좋다. 의사 정현 격자 패턴(DP2)은, Y방향으로 주기 3Pg로, 복수의 격자 패턴 유닛(11MY)을 형성한 것이다. 이 경우, 의사 정현 격자 패턴(DP2)의 Y방향의 평균적인 투과율 분포는 주기 Pg의 정현파 모양이다. 그리고 각 격자 패턴 유닛(11MY)은, 도 8 중의 확대도 B로 도시한 것처럼, 정현파 모양의 투과율 분포의 1주기 Pg를 7분할한 부분 패턴(차광부(LYA) 및 투과부(SYA))로 이루어진 격자 패턴 유닛(11SY)과, 1주기 Pg를 9분할한 부분 패턴(차광부 LYB 및 투과부 SYB)로 이루어진 격자 패턴 유닛(11TY)과, 1주기 Pg를 11분할한 부분 패턴(차광부 LYC 및 투과부 SYC)로 이루어진 격자 패턴 유닛(11UY)을, Y방향으로 늘어놓아 형성된 3종 혼합 패턴이다.

이 의사 정현 격자 패턴(DP2)(3종 혼합 패턴)으로부터 발생하는 회절광의 강도는, 도 4 (B)에 도시한 것처럼, 0차광 및 1차 회절광의 강도가 크고, 2차 이상의 회절광의 강도는 거의 0이 되어 있다. 따라서 의사 정현 격자 패턴(DP2)이 형성된 회절 격자를 투영 광학계(PO)의 상면측에 배치하여 시어링 파면의 계측을 행하는 경우, 형성되는 간섭 무늬 중의 고차 간섭광의 노이즈가 거의 0이 되기 때문에, 매우 고정밀도로 시어링 파면의 계측을 행할 수 있다.

또, 도 2 (A)의 회절 격자(10)의 패턴으로서, 도 9 (A)의 제2 변형예의 의사 정현 격자 패턴(DP3)을 사용해도 좋다. 의사 정현 격자 패턴(DP3)은, X방향, Y방향으로 각각 주기 2Pg로, 복수의 격자 패턴 유닛(11M2)을 형성한 것이다. 이 경우, 의사 정현 격자 패턴(DP3)의 X방향 및 Y방향의 평균적인 투과율 분포는 각각 주기 Pg의 정현파 모양이다. 그리고 각 격자 패턴 유닛(11M2)은, 도 9 (B)의 확대도에서 도시한 것처럼, 정현파 모양의 X방향 및 Y방향의 투과율 분포의 1주기 Pg를 각각 7분할한 부분 패턴의 곱(또는 합이어도 좋음. 이하 마찬가지임)에 상당하는 2차원의 격자 패턴 유닛(11S)과, 1주기 Pg를 9분할한 부분 패턴의 곱에 상당하는 2차원의 격자 패턴 유닛(11T)과, 1주기 Pg를 11분할한 부분 패턴의 곱에 상당하는 격자 패턴 유닛(11U)과, 1주기 Pg를 13분할한 부분 패턴의 곱에 상당하는 격자 패턴 유닛(11W)을, X방향 및 Y방향으로 늘어놓아 형성된 4종 혼합의 2차원 패턴이다.

이 2차원의 의사 정현 격자 패턴(DP3)(4종 혼합 패턴)으로부터 발생하는 회절광의 강도는, X방향 및 Y방향의 양쪽에서 2차 이상의 회절광의 강도가 거의 0이 된다. 따라서 의사 정현 격자 패턴(DP3)이 형성된 회절 격자를 투영 광학계(PO)의 상면(像面)측에 배치하여 시어링 파면의 계측을 행하는 경우, 형성되는 간섭 무늬 중의 고차 간섭광의 노이즈가 거의 0이 되기 때문에, 매우 고정밀도로 X방향 및 Y방향의 시어링 파면의 계측을 행할 수 있다.

또, 상기의 실시 형태는, 주기적 면광원을 이용한 인코히런트 조명 계측계에도 적용할 수 있고, 단일 핀홀을 이용한 코히런트 조명 계측계에도 적용할 수 있다.

［제2 실시 형태］

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도 10 (A)~도 11 (B)를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태의 파면 수차 계측 장치의 기본적인 구성은 도 1의 파면 계측 장치(80)와 마찬가지이지만, 본 실시 형태에서는, 계측용 레티클의 패턴이 정현파 모양의 투과율 분포를 가지고, 회절 격자에는 통상의 복수의 개구 패턴이 형성되어 있다. 이하, 도 10 (A)~도 11 (B)에 있어서, 도 2 (A)~도 2 (D)에 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 10 (A)는 본 실시 형태의 파면 수차 계측 장치의 계측 본체부(8A), 계측용 레티클(4A), 및 투영 광학계(PO)를 도시한 도면이다. 본 실시 형태에서는, 계측용 레티클(4A)에는, X방향 및 Y방향으로 주기 Ps/β(β는 투영 배율)로 복수의 사출 패턴 유닛(7S)을 배열한 구성으로, X방향 및 Y방향의 평균적인 투과율 분포가 주기 Ps/β의 정현파 모양의 격자 패턴(이하, 의사 정현 격자 패턴이라고 칭함) (LP1)이 형성되어 있다. 도 10 (B)에 도시한 것처럼, 하나의 사출 패턴 유닛(7S)은, 도 2 (C)의 회절 격자(10)의 격자 패턴 유닛(11S)과 마찬가지로, 차광막(7b) 중에 크기가 다른 복수의 사각형(정사각형이어도 좋음)의 개구 패턴(7Sa)을 형성한 것이다. 사출 패턴 유닛(7S)의 Y방향 및 X방향의 평균적인 투과율 분포 TY 및 TX는, 도 10 (C) 및 (D)에 도시한 것처럼 주기 Ps/β의 정현파 모양이다.

또, 계측 본체부(8A)의 회절 격자(10A)에는, 도 10 (E)에 도시한 것처럼, 차광막(10b) 중에 정사각형의 개구 패턴(10a)이 X방향, Y방향으로 주기 Pg로 형성되어 있다. 따라서 계측 본체부(8A)의 촬상 소자(14)의 수광면에는, 0차광(20), ＋1차 회절광(20A), 및 -1차 회절광(20A) 등에 의한 간섭 무늬(22)(도 11 (F) 참조)가 형성된다.

본 실시 형태에 있어서, 도 10 (B)의 계측용 레티클(4A)의 사출 패턴 유닛(7S)으로서, 1주기를 9분할한 부분 패턴으로 이루어진 패턴을 사용했을 경우에, 회절 격자(10A)로부터 사출되는 0차광과 1차, 2차, 3차 등의 회절광의 가간섭도를 계산한 결과를 도 11 (B)에 나타낸다. 또, 이 경우의 사출 패턴 유닛(7S)의 9분할한 부분의 차광부 및 투과부의 선폭 Li, Si(nm)의 예를 도 11 (A)에 나타낸다. 도 11 (A)의 우측의 예는 최소 선폭이 100nm인 예이며, 좌측의 예는 최소 선폭이 400nm인 예이다. 이것들 2개의 예는, 각 부분 패턴의 선폭이 거의 3556nm이고, 주기 Ps/β가 거의 32㎛(=3556nm×9)인 예이다.

그리고 도 11 (B)에는, 최소 선폭이 100nm 및 400nm의 사출 패턴 유닛으로 이루어진 의사 정현 격자 패턴(LP1)을 이용했을 경우의 가간섭도가 도시되어 있다. 도 11 (B)에서, 1차광과의 가간섭도가 크고, 9차 이외의 회절광의 가간섭도는 거의 0인 것을 알 수 있다. 또, 9차의 회절광과의 가간섭도가 비교적 크지만, 회절 격자(10A)로부터 발생하는 9차의 회절광의 강도는 상당히 작기 때문에, 고차 간섭광은 큰 폭으로 저감된다. 이 결과, 본 실시 형태에 있어서도, 위상 시프트법 또는 푸리에 변환법에 의해서, 투영 광학계(PO)의 X방향, Y방향의 시아 파면을 고정밀도로 구할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 파면 계측 장치는, X방향 및 Y방향(또는 이들 중 한 방향)의 광량 분포로서 정현파 모양의 분포(이 중의 1주기분의 분포라도 좋음)를 가지는 광속을 사출하는 사출 패턴 유닛(7S)을 가지는 계측용 레티클(4A)(광사출부)과, 계측용 레티클(4A)로부터 사출되어 투영 광학계(PO)를 통과한 광속(조사 공정을 거친 광속)이 입사됨(입사 공정을 실행함)과 아울러, X방향 및 Y방향(또는 이들 중 한 방향)으로 주기성을 가지는 회절 격자(10A)와, 회절 격자(10A)로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬(22)의 강도 분포를 검출하는 촬상 소자(14)(검출기)와, 촬상 소자(14)의 검출 결과에 기초하여 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 구하는(파면 정보를 구하는 공정을 실행함) 연산 장치(도 1의 연산 장치(12)와 마찬가지의 연산 장치)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에 의하면, 투영 광학계(PO)에 입사되는 광속의 광량 분포가 정현파 모양의 분포를 가지기 때문에, 회절 격자(10A)로부터 사출되는 고차 회절광 등의 영향이 저감된다. 따라서 고차 간섭광 등의 영향이 저감되어, 투영 광학계(PO)의 파면 정보를 고정밀도로 계측할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 계측용 레티클(4A)의 의사 정현 격자 패턴(LP1)으로서 X방향 또는 Y방향으로 정현파 모양의 투과율 분포를 가지는 1차원의 패턴을 사용해도 좋다. 추가로, 의사 정현 격자 패턴(LP1)으로서, 도 8(A)에 도시한 것처럼, 1주기 내의 분할수가 서로 다른 복수의 사출 패턴 유닛(격자 패턴 유닛(11SY, 11TY, 11UY)에 상당하는 패턴)을 조합한 혼합 패턴을 사용해도 좋다. 또, 도 9 (A)에 도시한 것처럼, X방향 및 Y방향에서 1주기 내의 분할수가 서로 다른 복수의 사출 패턴 유닛(격자 패턴 유닛(11S~11W)에 상당하는 패턴)을 조합한 혼합 패턴을 사용해도 좋다.

도 9 (A)와 같은 혼합 패턴으로 이루어진 의사 정현 격자 패턴(주기적인 정현파 모양의 휘도 분포를 가지는 면광원)으로부터의 광속으로 투영 광학계(PO)를 통해서 회절 격자(10A)를 조명했을 경우, 회절 격자(10A)로부터의 0차광과 1차, 2차 등의 회절광과의 가간섭도는, 도 9 (C)에 도시한 것처럼, 1차 회절광과의 가간섭도가 크고, 다른 회절광과의 가간섭도는 거의 0이 된다. 따라서 시어링 간섭법으로 보다 고정밀도로 투영 광학계(PO)의 파면 수차를 계측할 수 있다.

또한, 회절 격자(10A)의 패턴은 체크 무늬 격자모양이어도 좋다. 추가로, 계측용 레티클(4A)에 의사 정현 격자 패턴(LP1)을 마련한 상태에서, 회절 격자(10A)로서도 의사 정현 격자 패턴이 형성된 회절 격자를 사용해도 좋다.

또, 상기의 실시 형태에 있어서, 계측용 레티클(4A) 대신에, 휘도 분포가 정현파 모양의 광원(광사출부)을 사용해도 좋다.

또한, 본 발명은, 탈보트 간섭계 이외의 임의의 간섭계를 이용하여 시어링 간섭 등에 의한 간섭 무늬를 검출하여 피검광학계의 파면 수차를 계측하는 경우에 적용 가능하다.

또, 상기의 실시 형태에서는, 노광용의 조명광 EL(노광광)로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm) 등을 이용하여 굴절계 또는 반사 굴절계 등으로 이루어진 투영 광학계를 사용하는 노광 장치에 있어서, 투영 광학계의 파면 수차를 계측하고 있다. 그렇지만, 상기의 실시 형태의 파면 계측 방법 및 장치는, 노광광으로서, 파장이 100nm 정도 이하에서 예를 들면 11~15nm 정도의 범위 내(예를 들면 13.5nm)의 EUV광(Extreme Ultraviolet Light)을 이용하여, 반사계로 이루어진 투영 광학계를 사용하는 노광 장치(EUV 노광 장치)에 있어서, 투영 광학계의 파면 수차를 계측하는 경우에도 적용할 수 있다. EUV 노광 장치에 적용하는 경우에는, 계측 본체부의 계측용 레티클도 반사형이다.

또, 상기의 실시 형태의 노광 장치 EX 또는 노광 방법을 이용하여 반도체 디바이스 등의 전자 디바이스(마이크로 디바이스)를 제조하는 경우, 이 전자 디바이스는, 도 12에 도시한 것처럼, 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 스텝 221, 이 설계 스텝에 기초한 마스크(레티클)를 제작하는 스텝 222, 디바이스의 기재인 기판(웨이퍼)을 제조하는 스텝 223, 전술한 실시 형태의 노광 장치 EX 또는 노광 방법에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 공정, 노광한 기판을 현상하는 공정, 현상한 기판의 가열(큐어) 및 에칭 공정 등을 포함하는 기판 처리 스텝 224, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함함) 225, 및 검사 스텝 226 등을 거쳐 제조된다.

바꿔 말하면, 상기의 디바이스의 제조 방법은, 상기의 실시 형태의 노광 장치 EX 또는 노광 방법을 이용하여, 마스크의 패턴을 통해서 기판(웨이퍼 W)을 노광하는 공정과, 그 노광된 기판을 처리하는 공정(즉, 기판의 레지스터를 현상하여, 그 마스크의 패턴에 대응하는 마스크층을 그 기판의 표면에 형성하는 현상 공정, 및 그 마스크층을 통해서 그 기판의 표면을 가공(가열 및 에칭 등)하는 가공 공정)을 포함하고 있다.

이 디바이스 제조 방법에 의하면, 노광 장치 EX의 투영 광학계의 결상 특성을 목표로 하는 상태로 고정밀도를 유지할 수 있기 때문에, 전자 디바이스를 고정밀도로 제조할 수 있다.

또한, 상기의 실시 형태의 파면 계측 방법 및 장치는, 스텝퍼형의 노광 장치의 투영 광학계의 파면 수차를 계측하는 경우에도 적용할 수 있다.

추가로, 본 발명은, 노광 장치의 투영 광학계 이외의 광학계, 예를 들면 현미경의 대물렌즈, 또는 카메라의 대물렌즈 등의 파면 수차를 계측하는 경우에도 적용 가능하다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 구성을 취할 수 있다.

또, 본원에 기재한 상기 공보, 각 국제 공개 팜플렛, 미국 특허, 또는 미국 특허 출원 공개 명세서에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다. 또, 명세서, 특허 청구의 범위, 도면, 및 요약을 포함하는 2012년 5월 30일자로 제출된 일본국 특허 출원 제2012－123813호의 모든 개시 내용은, 전부 그대로 인용하여 본원에 통합된다.

EX: 노광 장치, ILS: 조명 장치,
R: 레티클, RST: 레티클 스테이지,
PO: 투영 광학계, W: 웨이퍼,
LP1: 격자 패턴, DP1~DP3: 격자 패턴,
WB: 웨이퍼 베이스, 4: 계측용 레티클,
6: 핀홀 어레이, 7S: 사출 패턴 유닛,
8: 계측 본체부, 9: 구동 소자,
10: 회절 격자, 11S: 격자 패턴 유닛,
12: 연산 장치, 14: 촬상 소자,
16: 주제어계, 17: 웨이퍼 스테이지 제어계,
80: 파면 계측 장치.

Claims

피검광학계의 파면(波面) 정보를 구하는 파면 계측 방법으로서,
광사출부로부터 사출된 광속을 상기 피검광학계에 조사하는 것과,
상기 피검광학계를 통과한 광속을, 적어도 제1 방향으로 주기성을 가지면서, 또한 상기 제1 방향의 투과율 분포가 정현파(正弦波) 모양의 분포를 가지는 회절 격자에 입사시키는 것과,
상기 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬에 기초하여 상기 피검광학계의 파면 정보를 구하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 회절 격자는, 상기 제1 방향에 관해서, 광을 투과시키는 제1 부분과 광을 차광하는 제2 부분을 교호(交互)로 N쌍(N은 2이상의 정수) 배열한 영역을 가지면서, 또한 인접하는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 폭의 비가 점차 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 회절 격자는, 상기 제1 방향에 관해서, 상기 정현파 모양의 분포의 1주기분의 폭 내에, 광을 투과시키는 제1 부분과 광을 차광하는 제2 부분을 교호로 N쌍 배열한 제1 영역과, 상기 1주기분의 폭 내에, 광을 투과시키는 제3 부분과 광을 차광하는 제4 부분을 교호로 N1쌍(N1은 2이상이며, N과 다른 정수) 배열한 제2 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회절 격자는, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로도 주기성을 가지면서, 또한 상기 제2 방향의 투과율 분포가 정현파 모양의 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
피검광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 방법으로서,
제1 방향의 광량 분포로서, 정현파 모양의 분포 중 적어도 1주기분의 분포를 가지는 광속을 상기 피검광학계에 조사하는 것과,
상기 피검광학계를 통과한 광속을 적어도 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 주기성을 가지는 회절 격자에 입사시키는 것과,
상기 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬에 기초하여 상기 피검광학계의 파면 정보를 구하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 방향의 광량 분포는, 복수 주기의 정현파 모양의 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 제1 방향의 광량 분포는 광사출부에 의해서 생성되고,
상기 광사출부는, 상기 제1 방향에 관해서, 광을 발생시키는 제1 부분과 광을 발생시키지 않는 제2 부분을 교호로 N쌍(N은 2이상의 정수) 배열하여 형성되고, 인접하는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 폭의 비가 점차 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 광사출부는, 상기 제1 방향에 관해서, 상기 정현파 모양의 분포의 1주기분의 폭 내에, 광을 발생시키는 제1 부분과 광을 발생시키지 않는 제2 부분을 교호로 N쌍 배열한 제1 사출부(射出部)와, 상기 1주기분의 폭 내에, 광을 발생시키는 제3 부분과 광을 발생시키지 않는 제4 부분을 교호로 N1쌍(N1은 2이상이며, N과 다른 정수) 배열한 제2 사출부를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 광사출부는, 광원과, 상기 제1 방향에 대응하는 방향의 투과율 또는 반사율이 정현파 모양의 분포를 가지는 계측용 마스크를 가지고,
상기 광사출부로부터 사출된 광속을 상기 피검광학계에 조사하는 경우에,
상기 광원으로부터 사출된 광속을 상기 계측용 마스크에 조사하고, 상기 계측용 마스크를 통과한 광속을 상기 피검광학계에 조사하는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회절 격자는 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 대응하는 방향으로도 주기성을 가지고,
상기 광사출부로부터 사출된 상기 광속은, 추가로, 상기 제2 방향의 광량 분포로서, 정현파 모양의 분포 중 적어도 1주기분의 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 광사출부로부터 사출된 상기 광속의 광량 분포는, 상기 제1 방향의 정현파 모양의 제1 광량 분포와, 상기 제2 방향의 정현파 모양의 제2 광량 분포의 곱 또는 합의 분포인 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
청구항 2, 청구항 3, 청구항 7 또는 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정수 N은 홀수 또는 짝수인 것을 특징으로 하는 파면 계측 방법.
노광광으로 패턴을 조명하여, 상기 노광광으로 상기 패턴 및 투영 광학계를 통해서 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
상기 투영 광학계의 파면 수차를 계측하기 위해서, 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 파면 계측 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
광사출부로부터 사출된 광속에 기초하여, 피검광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 장치로서,
상기 광사출부로부터 사출되어 상기 피검광학계를 통과한 광속을 입사시키고, 적어도 제1 방향으로 주기성을 가지면서, 또한 상기 제1 방향의 투과율 분포가 정현파 모양의 분포를 가지는 회절 격자와,
상기 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬의 강도 분포를 검출하는 검출기와,
상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 피검광학계의 파면 정보를 구하는 연산 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 회절 격자는, 상기 제1 방향에 관해서, 광을 투과시키는 제1 부분과 광을 차광하는 제2 부분을 교호로 N쌍(N은 2이상의 정수) 배열한 영역을 가지고, 인접하는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 폭의 비가 점차 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 회절 격자는, 상기 제1 방향에 관해서, 상기 정현파 모양의 분포의 1주기분의 폭 내에, 광을 투과시키는 제1 부분과 광을 차광하는 제2 부분을 교호로 N쌍 배열한 제1 영역과, 상기 1주기분의 폭 내에, 광을 투과시키는 제3 부분과 광을 차광하는 제4 부분을 교호로 N1쌍(N1은 2이상이며, N과 다른 정수) 배열한 제2 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 14 내지 청구항 16 중 어느 것에 있어서,
상기 회절 격자는, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로도 주기성을 가지면서, 또한 상기 제2 방향의 투과율 분포가 정현파 모양의 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
피검광학계의 파면 정보를 구하는 파면 계측 장치로서,
제1 방향의 광량 분포로서 정현파 모양의 분포 중 적어도 1주기분의 분포를 가지는 광속을 사출하는 광사출부와,
상기 광사출부로부터 사출되어 상기 피검광학계를 통과한 상기 광속을 입사시키고, 적어도 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 주기성을 가지는 회절 격자와,
상기 회절 격자로부터 발생하는 복수의 광속에 의한 간섭 무늬의 강도 분포를 검출하는 검출기와,
상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 피검광학계의 파면 정보를 구하는 연산 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 18에 있어서,
상기 광사출부로부터 사출되는 상기 광속의 상기 제1 방향의 광량 분포는, 복수 주기의 정현파 모양의 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 광사출부는, 상기 제1 방향에 관해서, 광을 발생시키는 제1 부분과 광을 발생시키지 않는 제2 부분을 교호로 N쌍(N은 2이상의 정수) 배열하여 형성되고, 또한 인접하는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 폭의 비가 점차 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 20에 있어서,
상기 광사출부는, 상기 제1 방향에 관해서, 상기 정현파 모양의 분포의 1주기분의 폭 내에, 광을 발생시키는 제1 부분과 광을 발생시키지 않는 제2 부분을 교호로 N쌍 배열한 제1 사출부와, 상기 1주기분의 폭 내에, 광을 발생시키는 제3 부분과 광을 발생시키지 않는 제4 부분을 교호로 N1쌍(N1은 2이상이며, N과 다른 정수) 배열한 제2 사출부를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 18 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광사출부는 광원과, 상기 제1 방향에 대응하는 방향의 투과율 또는 반사율이 정현파 모양의 분포를 가지는 계측용 마스크를 가지고,
상기 광원으로부터 사출된 광속을 상기 계측용 마스크에 조사하여, 상기 계측용 마스크를 통과한 광속을 상기 피검광학계에 조사하는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 18 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회절 격자는, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 대응하는 방향으로도 주기성을 가지고,
상기 광사출부로부터 사출되는 상기 광속은, 추가로, 상기 제2 방향의 광량 분포로서, 정현파 모양의 분포 중 적어도 1주기분의 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 23에 있어서,
상기 광사출부로부터 사출되는 광속의 광량 분포는, 상기 제1 방향의 정현파 모양의 제1 광량 분포와, 상기 제2 방향의 정현파 모양의 제2 광량 분포의 곱 또는 합의 분포인 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
청구항 15, 청구항 16, 청구항 20, 또는 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정수 N은 홀수 또는 짝수인 것을 특징으로 하는 파면 계측 장치.
노광광으로 패턴을 조명하여, 상기 노광광으로 상기 패턴 및 투영 광학계를 통해서 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
상기 투영 광학계의 파면 수차를 계측하기 위해서, 청구항 14 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 기재된 파면 계측 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
청구항 13에 기재된 노광 방법을 이용하여 감광성 기판을 노광하는 것과,
상기 노광된 감광성 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
청구항 26에 기재된 노광 장치를 이용하여 감광성 기판을 노광하는 것과,
상기 노광된 감광성 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.