WO2004005846A1

WO2004005846A1 - シアリング干渉計の校正方法、投影光学系の製造方法、投影光学系、及び投影露光装置

Info

Publication number: WO2004005846A1
Application number: PCT/JP2003/008588
Authority: WO
Inventors: Zhigiang Liu; Katsumi Sugisaki; Kazuya Ota
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2004-01-15
Also published as: AU2003281312A1; JP2004037429A

Abstract

本発明の目的は、シアリング干渉計の波面の分割方向（シア方向）及び／又は分割量（シア量）を高精度に実測することにある。本発明のシアリング干渉計の校正方法は、シアリング干渉計の波面の分割方向及び／又は分割量を測定するシアリング干渉計の校正方法であって、所定の開口パターンを有した指標を分割前の測定光束中に挿入することにより、その指標の像を検出器上に２つ形成し、前記検出器上に形成される前記２つの像のずれをその検出器の出力から参照し、そのずれに基づいて前記波面の分割方向及び／又は分割量を求めるものである。

Description

明細書

シァリング干渉計の校正方法、投影光学系の製造方法、

投影光学系、及び投影露光装置技術分野

本発明は、シァリング干渉計に適用されるシァリング干渉計の校正方法、投影光学系の製造方法、投影光学系、及び投影露光装置に関する。背景技術

投影露光装置に搭載される投影光学系など高精度な光学系の測定や検査に、シァリング干渉計（例えば、特願 2 0 0 2— 3 0 4 1 3号に従来例として記載されたもの）を適用することが提案された。

シァリング干渉計は、他の干渉計と同様、被検物を透過したり、被検面を反射したりした測定光束が生成する干渉縞を、 C C Dカメラなどの二次元検出器により検出するものであるが、干渉縞を生成する 2波面が、何れも被検物を経由した同じ測定光束の波面である点において、他の干渉計とは異なる。

よって、シァリング干渉計には、被検物を経由した測定光束の波面を 2つに分割（シァ）するための分割手段としてハーフミラー、回折格子などが使用される。仮に、分割された波面の分割方向 (シァ方向) 及び分割量（シァ量）が既知となっていれば、検出器の出力する干渉縞データから、被検物の透過波面や被検面の反射波面を復元することができる。

一般に、光学系の測定では、その復元した波面が光学系の収差を示す測定結果として取得され、光学系の検査では、その復元した波面の良否によって光学系の良否が判定される。

因みに、シァリング干渉計のシァ方向ゃシァ量については、各光学要素のデータなどから予め求められた計算値が使用されている。

しかしながら、計算値を使用すると、特に高性能が要求される投影光学系に対しては、前記波面の凹凸の大きさが十分な精度で復元できずに測定精度や検査精度が不十分となることが分かった。発明の開示

本発明の目的は、シァリング干渉計の波面の分割方向（シァ方向）及び Z又は分割量（シァ量）を高精度に実測することのできるシァリング干渉計の校正方法を提供することにある。 .

また、本発明の目的は、シァリング干渉計を用いて高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、'及び、高性能な投影露光装置を提供することにある。

本発明のシァリング干渉計の校正方法は、被検物に入射した測定光束の波面を 2つに分割する分割手段と、その分割によりずれた 2つの波面が成す干渉縞を検出する検出器とを備えたシァリング干渉計に適用され、そのシァリング干渉計の前記波面の分割方向及び Z又は分割量を測定するシァリング干渉計の校正方法であって、所定の開口パターンを有した指標を分割前の前記測定光束中に揷入することにより、その指標の像を前記検出器上に 2つ形成する像形成手順と、前記検出器上に形成される前記 2つの像のずれをその検出器の出力から参照し、そのずれに基づいて前記波面の分割方向及び Z又は分割量を求める算出手順とを有する。

したがって、シァリング干渉計のシァ方向及び/又はシァ量を高精度に実測することができる。

好ましくは、前記開口パターンは、均一又は不均一なピッチで配置された縞状のパターンである。このようなパターンが用いられれば、シァ方向及びシァ量の情報を含んだモアレ縞が前記像に現れる。その像から、シァ方向及び Z又はシァ量は高精度に求まる。

さらに好ましくは、前記開口パターンは、その中心点に関し対称なパターンである。このようなパターンが用いられれば、シァ方向及び/又はシァ量の算出は、容易化される。

さらに好ましくは、前記開口パターンは、その中心に原点を採ったパターン座標（X , Y) 、任意の定数 k、及ぴ 0より大きい整数 Nに対し、 X ² + Y ² = N k で表される同心円状パターンである。このようなパターンが用いられれば、シァ方向及び Zシァ量の算出は、さらに容易化される。また、好ましくは、前記開口パターンは、放射状パターンである。このようなパターンが用いられれば、シァ方向及び z又はシァ量の算出は、容易化される。また、好ましくは、前記像形成手順では、前記指標の前記開口のエッジが前記分割前の前記測定光束の断面を走査するようその指標を移動させることにより、そのエッジの 2つの像で前記検出器上を走査し、前記算出手順では、前記 2つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上の所定画素を一方の像が走査するときと他方の像が走査するときの間における前記指標のずれを参照する。

このようにすれば、検出器の二次元分解能に依らず高い精度でシァ量及び Z又はシァ方向を求めることが可能となる。

また、好ましくは、前記指標の前記開口の幅は、変更可能であり、前記像形成手順では、前記開口の幅を変化させることにより、その開口の 2つの像の幅を前記検出器上で変化させ、前記算出手順では、前記 2つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上で前記 2つの像が重複するときと重複しないときとの移行時における前記開口の幅を参照する。このようにしてシァ量及ぴ /又はシァ方向を求めることもできる。

本発明の投影光学系の製造方法は、投影光学系の一部又は全部を構成する光学系をシァリング干渉計で検査又は測定する測定手順を含む投影光学系の製造方法において、前記測定手順では、本発明のシァリング干渉計の校正方法により前記シァリング干渉計における波面の分割方向及び/又は分割量を検出し、前記シァリング干渉計により前記光学系について干渉縞を検出し、前記検出した前記分割方向及び/又は分割量と、前記検出した前記干渉縞とに基づいて、前記光学系を検査又は測定する。したがって、高性能な投影光学系を製造することができる。 · 本発明の投影光学系は、本発明の投影光学系の製造方法により製造される。したがって、高性能である。

本発明の投影露光装置は、本発明の投影光学系を搭載する。したがって、高性能である。図面の簡単な説明

図 1は、シァリング干渉計を説明する図である。図 2は、第 1実施形態のシァリング干渉計の校正方法を説明する図である。図 3は、第 1実施形態のシァリング干渉計の校正方法において生起するモアレ縞を説明する図である。

図 4は、第 2実施形態のシァリング干渉計の校正方法を説明する図である。図 5は、第 2実施形態のシァリング干渉計の校正方法において生起するモアレ縞を説明する図である。

図 6は、第 3実施形態のシァリング干渉計の校正方法を説明する図である。図 7は、第 3実施形態において、指標 3 5の位置 Yを Y 0〜Y nまで変化させたときの像 3 5— 1， 3 5— 2の変化の様子を比較する図である。

図 8は、第 3実施形態における画素 Ρの出力 Iの変化波形を示す図である。図 9は、第 3実施形態の応用例において、指標 3 5の位置 Υを Υ 0〜Υ ηまで変化させたときの像 3 5 a— 1 , 3 5 b— 1 , 3 5 a— 2， 3 5 b— 2の変化の様子を比較する図である。

図 1 0は、第 4実施形態の指標 4 5を説明する図である。

図 1 1は、第 4実施形態において、スリットの Y方向の幅 dを d max〜0まで変化させたときの像 4 5— 1、 4 5— 2の変化の様子を示す図である。

図 1 2は、第 5実施形態のシァリング干渉計の調整方法を説明する図である。図 1 3は、第 5実施形態のマスク 5 1の構成の一例を示す図である。

図 1 4は、第 5実施形態のマスク 5 1の構成の別の例を示す図である。

図 1 5は、第 6実施形態の投影露光装置の概略構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

[第 1実施形態]

図 1、図 2、図 3に基づいて本発明の第 1実施形態について説明する。

本実施形態は、本発明のシァリング干渉計の校正方法を適用して、シァリング干渉計のシァ方向及ぴシァ量を高精度に実測するものである。

なお、ここでは、被検物が投影露光装置の投影光学系（例えば、 E U V L ) P Lであり、その投影光学系 P Lの全体の透過波面を測定するために構成されたシァリング干渉計について説明する。

図 1は、シァリング干渉計を説明する図である。なお、本発明は、シァ方向が横方向（光軸に垂直方向）であるもの、縦方向（光軸方向）であるもの、光束の径方向であるもの何れにも適用可能だが、図 1には、 E U V Lの測定に主に適用される、横方向のシァリング干渉計を示した。

このシァリング干渉計は、投影光学系 P Lの物体面（レチクル面 R ) の一点から発散する球面波（測定光束 L ) を、投影光学系 P Lに入射させる。

この測定光束 Lは、例えば、レチクル面 Rにピンホール基板 1 3を配置すると共に、光源から射出した光束を、ピンホール基板 1 3のピンホール位置に集光させるなどして生成されたものである（図 1の符号 1 4は、光源から射出した光束をピンホール位置に集光する集光光学系である。）。

投影光学系 P Lを透過した測定光束 Lは、投影光学系 P Lの物体面（ウェハ面 W) に集光する。投影光学系 P Lを透過した後の測定光束 Lの波面が、シアリング干渉計が測定すべき透過波面である。

シァリング干渉計は、投影光学系 P Lの像面（ウェハ面 W) 側（例えば、測定光束 Lの集光位置と投影光学系 P Lとの間）に回折格子 1 1を配置しており、集光する測定光束 Lの波面を横方向に分割して 2つの光束 L 1、L 2を生成する（光束 L l、及ぴ光束 L 2は、例えば、回折格子 1 1において生起する 0次回折光、及ぴ 1次回折光である。）。この光束 L 1の波面、光束 L 2の波面の形状は、何れも、投影光学系 P Lを透過した後の測定光束 Lの波面形状と同じである。

これら光束 L 1の波面と光束 L 2の波面とが重なって干渉縞を生起する位置に、 C C Dカメラ 1 2などの二次元検出器の撮像面が配置される。この C C Dカメラ 1 2が検出する干渉縞から、投影光学系 P Lの透過波面が復元される。

なお、回折格子 1 1は光束 L l、 L 2以外の余分な光も発生させるので、その余分な光をカットするために、回折格子 1 1の射出側にマスクが配置される（不図示）。因みに、最も効果的なマスクは、光束 L l、 L 2の集光点の近傍（つまり、ウェハ面 Wの近傍）に配置され、かつそれら光束 L l、 L 2の集光点にのみ開口を有したマスクである。

また、投影光学系 P Lの透過波面は、投影光学系 P Lの瞳座標で表すことが多いので（瞳位置における波面形状を求めることが多いので）、座標変換の手間をなるべく省くために、ここでは、シァリング干渉計における CCDカメラ 1 2の撮像面は、投影光学系 P Lの瞳位置（すなわち開口絞りの位置）と共役な位置に配置されたとする（後述する各実施形態においても同様。 ) 。

図 2は、本実施形態のシァリング干渉計の校正方法を説明する図である。本実施形態のシァリング干渉計の校正方法では、図 1に示したシァリング干渉計のシァ量及びシァ方向を実測するために、分割前の測定光束 L中、特に、ここでは投影光学系 P Lの瞳位置に、図 2 (a) に示すような指標 1 5を挿入する。指標 1 5は、測定光束 Lの一部の光線を遮光する空間フィルタである。その開口パターンは、均一又は不均一なピッチで配置された縞状のパターンである。さらに、本実施形態では、指標 1 5の開口パターンは、図 2 (a) に示すように、周辺に近いほど密となった同心円状パターンとされる。このパターンを式で示すと式（1) のとおりである。

X² + Y² = Nk ■ ■ · (1)

伹し（X, Y) は、開口パターンの各縞の中心の座標（座標原点は光軸上）、 kは任意の定数、 Nは 0より大きい整数である。

因みに、これは、一般の球面発生用ゾーンプレートの回折パターンを示す式と同じである。投影光学系 P Lの瞳位置にこのパターンが配置されたときには、 C CDカメラ 1 2の撮像面には図 2 (b)に示すような像が形成される。このとき、シァ方向及びシァ量を以下のようにして簡単に求めることが可能である。

図 2 (b) に示すように、光束 L 1が CCDカメラ 1 2の撮像面では、光束 L 1が形成する指標 1 5の像 1 5— 1と、光束 L 2が形成する指標 1 5の像 1 5— 2とが互いにずれて重なる。

図 2 (a) に示すように指標 1 5の開口パターンは縞状なので、その像には、図 2 (b) に明らかなようなモアレ縞が現れる。図 3は、図 2 (b) のモアレ縞のみを示す図である。

ここで、「モアレ縞」とは、近接する明部同士（又は暗部同士）をつなげてできる縞であり、同じ場所に同位相で到達した光が互いの振幅を増幅させてできる「干渉縞」とは異なる。指標 1 5の開口パターンが式（1 ) で表されることから、このモアレ縞は、等ピッチの直線状（ストライプ状）となる。シァ方向及びシァ量は、このモアレ縞のピッチ P.及び縞の方向から求められる。

先ず、シァ方向は、モアレ縞に直交する方向とみなせる。また、シァ量 sは、ピッチ; pに対し式（2 ) で表される。

s = k Z ( 2 p ) ■ ■ · ( 2 )

本実施形態では、指標 1 5を挿入した状態における C C Dカメラ 1 2の出力から、それら像 1 5— 1、 1 5— 2が重なってできる像の画像データを取得する。さらに、取得した画像データを画像処理することにより図 3に示すモアレ縞のみを抽出し、その縞の方向からシァ方向を求め、また、その縞のピッチ pを参照して式（2 ) からシァ方向及びシァ量 sを求める。

なお、モアレ縞の空間周波数は、指標 1 5の像 1 5— 1、 1 5— 2の個々の縞の空間周波数よりも十分に小さいので、前記画像処理において前記画像データから高周波数成分のみを除去する処理を行えば、前記したモアレ縞の抽出を、極めて簡単に行うことができる。

また、モアレ縞のピッチ pの測定は、簡単には、モアレ縞の隣接する 2つの明部の縞中心同士の間隔、又はモアレ縞の隣接する 2つの暗部の縞中心同士の間隔を測定すればよいが、互いに離れた 2つの明部の縞中心同士の間隔や、互いに離れた 2つの暗部の縞中心同士の間隔などを測定した方が、より高い精度でピッチ _Pを求めることができる。

以上、本実施形態のシァリング干渉計の校正方法によれば、シァリング干渉計のシァ方向及ぴシァ量を高精度に実測することができる。特に、その際の指標として指標 1 5 (図 2 ( a ) 、式（1 ) 参照）を使用するので、式（2 ) などにより簡単かつ確実にシァ方向及ぴシァ量が求まる。

なお、このシァリング干渉計の校正時は、測定時と同様にシァリング干渉計内に投影光学系 P Lが配置されているので、光束 L 1の波面、光束 L 2の波面には、それぞれ投影光学系 P Lの収差成分が重畳されている（因みに、通常の測定は、投影光学系 P Lの透過波面を測定し、その透過波面に重畳されている収差成分を知ることを目的としている。）。このため、指標 1 5の像 1 5— 1、 1 5— 2が重なってできる像には、それぞれ図示しなかったが、その収差成分に応じた干渉縞がうねりとなって重畳されている。このうねりの空間周波数は、モアレ縞の空間周波数と比較すると十分に低い。

よって、上記画像処理の際には、低い空間周波成分を除去することでこのうねりを除去して、モアレ縞をより高精度に抽出することが好ましい。

なお、本実施形態では、ゾーンプレートと同じ開口パターンの指標 1 5が使用されるが、この指標 1 5は回折光学素子として使用される訳ではないので、その開口パターンの形成密度（式（1 ) 中の kの値により決まる）については、上記したシァ量及ぴシァ方向が十分な精度で求められる程度（つまり、モアレ縞が十分な精度で検出できる程度）に高ければよい。

また、本実施形態において、投影光学系 P Lの瞳位置に指標 1 5を直接配置することが困難な場合、別の位置（例えば、投影光学系 P Lに入射する前の測定光束 L ) に指標を配置し、その指標を瞳位置に投影すればよい。このときの指標の開口パターンは、投影光学系 P Lの瞳位置に投影されるパターンが所望のパターン（図 2 ( a ) ) となるよう、設定される。言うまでもないが、指標の配置位置が瞳位置と共役であれば、その指標の開口パターンは図 2 ( a ) と同じでよい。

[第 2実施形態]

図 4、図 5に基づいて本発明の第 2実施形態について説明する。

本実施形態は、第 1実施形態と同様、本発明のシァリング干渉計の校正方法を適用して、シァリング干渉計のシァ方向及びシァ量を高精度に実測するものである。

なお、ここでは、第 1実施形態との相違点についてのみ説明し、同じ部分については説明を省略する。

図 4は、本実施形態のシァリング干渉計の校正方法を説明する図である。第 1実施形態との相違点は、指標 1 5に代えて、図 4 ( a ) に示すような指標 2 5が使用される点にある。

本実施形態の指標 2 5の開口パターンは、同心から放射状に延びる複数の帯からなる放射状パターンである。このパターンにおいて隣接する帯同士の成す角度は均一である。

このとき、光束 L 1が C CDカメラ 1 2の撮像面上に形成するこの指標 2 5の像 2 5— 1と、及び光束 L 2が C CDカメラ 1 2の撮像面上に形成するこの指標 2 5の像 2 5— 2とが成すモアレ縞は、図 4 (b) のようになる。図 5は、図 4 (b ) のモアレ縞のみを示す図である。

図 5に示したように、モアレ縞は、同心、かつ互いに大きさの異なる複数の 8 の字状パターンからなる。

このとき、シァ方向は、 8の字状パターンの 2つの輪部を互いに分断する第 1 の対称軸 L 0に水平な方向とみなせる。

また、シァ量 sは、 8の字状パターンに対し、式（3 ) で表される。

s =N Θ ■ h_N ■ · · ( 3 )

伹し、 Nは 8の字状パターンの番号である。図 5中に示したように、その輪部の大きいものから順に、その番号 Nを 0 , 1 , 2， ■ ■ ■ とする。また、 h_Nは、 8の字状パターンの一方の輪部の第 1の対称軸 L 0を基準とした高さ（伹し、 8 の字状パターンの縞中心までを計った高さ）である。また、 0は、指標 2 5の互いに隣接する帯同士の成す角度 Θである（図 4 ( a ) 参照）。

よって、本実施形態では、 C CDカメラ 1 2から取得した指標 2 5の像 2 5— 1、 2 5— 2の画像データに第 1実施形態と同様の画像処理を施してモアレ縞を抽出し、その第 1の対称軸 L 0からシァ方向を求め、また、所定番目の 8の字状パターンの高さ h_Nを参照して式（3) からシァ量 sを求める。

なお、高さ h_Nの測定は、簡単には、モアレ縞の第 1の対称軸を基準とした特定の 8の字状パターンの一方の輪部の高さ

を測定すればよいが、好ましくは、その 8の字状パターンの全体の高さ 2 h_Nを測定した方が、高い精度で高さ！^を求めることができる。

[上記各実施形態の補足]

なお、以上の説明では、シァ方向が横方向であるようなシァリング干渉計を説明したが、縦方向であるものゃ径方向であるものにも適用できる。伹し、上記説明した指標の開口パターン（図 2 ( a ) 、図 4 ( a ) 参照）は、シァ方向が横方向であるときに特に適したもの（シァ方向ゃシァ量が簡単に求まるもの）なので、縦方向ゃ径方向である場合、開口パターンはそれぞれのシァ方向に適したものが選択されることが好ましい。なお、その場合も、縞状であることが好ましい。

[第 3実施形態]

図 6、図 7、図 8、図 9に基づいて本発明の第 3実施形態について説明する。本実施形態は、本発明のシァリング干渉計の校正方法を適用して、本発明のシアリング干渉計のシァ量を高精度に実測するものである。

先ず、簡単のため、特定の被測定方向のシァ量を測定する場合について説明する。

図 6は、本実施形態のシァリング干渉計の校正方法を説明する図である。図 6 に示すシァリング干渉計は、図 1に示したシァリング干渉計と同じである。

本実施形態の校正方法では、第 1実施形態の校正方法とは異なり、指標 1 5に代えて指標 3 5使用する（以下、挿入位置は、第 1実施形態の挿入位置と同様、投影光学系 P Lの瞳位置とする。）。

この指標 3 5も、第 1実施形態の指標 1 5と同様、測定光束 Lの一部の光線を遮光する空間フィルタである。

但し、指標 3 5の開口パターンは、第 1実施形態の指標 1 5の開口パターンのように縞状である必要はなく、少なくともエッジ（遮光部と開口との境界）を有していればよい。

このような指標 3 5としては、スリットを有したスリット板、円径の遮光板、長方形の遮光板などが使用可能である。なお、遮光板を使用する場合は、その周縁をエッジとして使用する。以下、図 6中に示すように長方形の遮光板を指標 3 5として使用する（符号 3 5 aは、エッジである。）。

先ず、指標 3 5の姿勢は、特定の被測定方向（ここでは、図 6中に示すように光軸方向 Zに垂直な Y方向）にエッジ 3 5 aが交差するよう保たれる。

そして、その指標 3 5を被測定方向（ここでは、 Y方向）に移動させて投影光学系 P Lの瞳における測定光束 Lに徐々に挿入する。これにより、瞳は、指標 3 5のエッジ 3 5 aによって被測定方向（ここでは、 Y方向）に走査される。このとき、 C CDカメラ 1 2の撮像面上は、図 6右下に示すように、光束 L 1 によるエッジ 3 5 aの像 35— 1と、光束 L 2によるエッジ 3 5 aの像 3 5— 2 とで走査される。

図 7は、指標 3 5の位置 Yを YO〜Ynまで変化させたときの像 3 5— 1 , 3 5— 2の変化の様子を比較する図である。

上段は、指標 3 5が各位置にあるときの測定光束 L内のエッジ 3 5 aの様子、中段はそのときに光束 L 1が成す像 3 5 _ 1の様子、下段はそのときに光束 L 2 が成す像 3 5— 2の様子である。なお、中段、下段に点線で示すのは、それぞれ光束 L 2、 L 1に対応する領域である。

指標 3 5の位置 Yが同じであったとしても、 CCDカメラ 1 2の撮像面上における像 3 5— 1と像 3 5— 2とには、被測定方向（ここでは Y方向）のシァ量 s _γに応じてずれが生じている。

図 7中に符号 Ρで示すのは、 CCDカメラ 1 2の撮像面上の或る画素である。この画素 Pに着目すると、この画素 Pがー方の像 3 5— 1に走査されるとき（図 7中「*」で示す状態）の指標 3 5の位置 Yは Y 1であり、同じ画素 Pが他方の像 3 5— 2に走査されるとき（図 7中「* *」で示す状態）の指標 3 5の位置 Y は Y 2である。

この位置 Y 1と位置 Y 2との差 I Y 1— Y 2 Iが、被測定方向（ここでは Y方向）のシァ量 s_Y (投影光学系 P Lの瞳上での距離で表したもの）である。

これを高精度に検出するべく、本実施形態では、光束 2、 L 1を一方ずつ遮光し、それぞれの状態で指標 3 5を移動させる。そして、各移動中における CC Dカメラ 1 2の画素 Pの出力 Iをサンプリングする。これによつて、指標 3 5の位置 Y—画素 Pの出力 Iの対応関係が得られる。

図 8 (a) に示すのは、光束 L 2を遮光して光束 L 1のみを通過させたときにサンプリングされた画素 Pの出力 Iの変化波形、図 8 (b) に示すのは、光束し 1を遮光して光束 L 2のみを通過させたときにサンプリングされた画素 Pの出力 Iの変化波形である。

2つの波形においてそれぞれ出力 Iの急激に変換する箇所（段差部 D 1, D 2) 力それぞれ画素 Pがェッジ 3 5 aの像 3 5— 1, 3 5 - 2で走査された状態（図 7の「*」「* *」）に対応する。

ここで、 2つの波形を比較すると、全体的に出力 Iの値が異なる。これは、光束 L 1と光束 L 2との間に輝度差が生じているからである。し力し、 2つの波形を比較すると、段差部 D l， D 2の形状自体は、互いに同じとなる。

この事実を利用し、本実施形態では、光束 L 1についてサンプリングしたデータが示す波形 (図 8 ( a ) ) と、光束 L 2についてサンプリングしたデータが示す波形（図 8 ( b ) ) とを参照し、一方の波形の段差部 D 1と、他方の波形の段差部 D 2との間の指標 3 5の位置の差 I Y 1— Y 2 I を、シァ量 s _γとして求める。

' ここで、サンプリングしたデータは離散的であるので、そのデータに最小自乗法を適用してそのデータの示している波形を正確に求め、段差部 D l， D 2の検出精度、ひいては I Υ 1— Υ 2 I の検出精度を高めることが好ましい。

以上、本実施形態では、シァ量 s _Yを取得するに当たり、指標 3 5を移動させると共にそのときの微小領域（画素 P ) の輝度変化（出力 Iの変化）をサンプリングするので、その単位移動量当たりのサンプリング数さえ十分に多くすれば、 C C Dカメラ 1 2の二次元分解能に依らず、十分に高い精度でシァ量 s _Yを取得できる。

なお、本実施形態におけるデータのサンプリング方法については、図 8 ( a ) ( b ) それぞれの波形を個別に得られるのであれば、指標 3 5の移動を 1回だけ行い、その途中で光束 L 1と光束 L 2とを切り替える方法や、光束し 1と L 2との双方を通過させた状態で指標 3 5の移動を 1回だけ行う方法なども適用できる _c また、本実施形態では、指標 3 5の位置 Yについては、その絶対的な位置を認識しなくとも、少なくとも図 8に示す段差部 D 1， D 2との間での指標 3 5の移動量さえ認識できればよい。

また、本実施形態では、指標 3 5の位置 Y (又は移動量）と時間 tとの関係が既知であれば、位置 Y (又は移動量）の代わりに時間 tによって前記データを構築し、管理してもよい。因みに、時間 tで管理する方が簡便である。

また、本実施形態において、投影光学系 P Lの瞳位置に指標 3 5を直接挿入することが困難な場合、瞳の共役位置に揷入し、その像を瞳位置に投影することに (第 3実施形態の応用例）

なお、上記の説明は、特定の被測定方向についてのシァ量 s _γしか求めていないが、本実施形態を応用してシァリング干渉計のシァ方向とシァ量とを同時に測定することもできる。

この方法では、互いに別の方向に延びる 2つのエッジで同時に投影光学系 P L の瞳を走查する。例えば、図 6に示した指標 3 5を用い、図 9の上段に示すようにエッジ 3 5 aとそれに垂直な別のエッジ 3 5 bとで走查する。

この場合、指標 3 5の移動方向は、これらエッジ 3 5 aとエッジ 3 5 bとの双方に交差する方向とされる。 +

このとき、 C CDカメラ 1 2の撮像面上は、光束 L 1によるエッジ 3 5 a、 3 5 bの像 3 5 a _ l、 3 5 b— 1、及び光束 L 2によるエッジ 3 5 a、 3 5 bの像 3 5 a— 2、 3 5 b— 2で走査される。

また、出力変化をサンプリングすべき画素 P'は、単一の画素でなく、少なくとも像 3 5 a— 1，. 3 5 a— 2の通過する経路に配置された第 1の画素と、像 3 5 b— 1， 3 5 b _2の通過する経路に配置された第 2の画素となる。

このようにすれば、その移動方向を基準としたシァ方向とシァ量とを同時に求めることができる。

図 9は、指標 3 5の位置 Yを Y 0〜Yriまで変化させたときの像 3 5 a— 1， 3 5 b— 1 , 3 5 a— 2, 3 5 b— 2の変化の様子を比較する図である。

上段は、指標 3 5が各位置にあるときの測定光束 L内のエッジ 3 5 a， 3 5 の様子、中段はそのときに光束 L 1が成す像 3 5 a— 1、 3 5 b— 1の様子、下段はそのときに光束 L 2が成す像 3 5 a— 2、 3 5 b— 2の様子である。なお、中段、下段に点線で示すのは、それぞれ光束 L 2、 L 1に対応する領域である。また、図 9に符号 P a , P bで示すのは、前記第 1の画素を含む画素列、前記第 2の画素を含む画素列である。

因みに、画素列 P aは、移動方向（==基準方向）に対しエッジ 3 5 aが成す角度と同角度で配置された画素列であり、画素列 P bは、移動方向（二基準方向）に対しエッジ 3 5 bが成す角度と同角度で配置された画素列である。例えば、指標 3 5を移動させたときに、画素列 P aの出力と画素列 P bの出力とをそれぞれサンプリングし、各画素の出力波形を比較する。

そして、画素列 P aが像 3 5 a— 1で走査されたとき（図 9の「 *」）、画素列 P aが像 3 5 a— 2で走査されたとき（図 9の「* *」）、画素列 P bが像 3 5 b - 1で走査されたとき（図 9の「 *」）、画素列 P bが像 3 5 b— 2で走査されたとき（図 9の」）のそれぞれにおける指標 3 5の各位置（Y 1 , Y 2 a , Y l， Υ 2 b ) の関係などから、シァ方向とシァ量とを高精度に算出することができる。

[第 4実施形態]

図 1 0、図 1 1に基づいて本発明の第 4実施形態について説明する。

本実施形態は、本発明のシァリング干渉計の校正方法を適用して、本発明のシァリング干渉計（図 1参照）のシァ方向及びシァ量（ここではそれらを示す情報として、 2方向のシァ量）を高精度に実測するものである。

本実施形態のシァリング干渉計の校正方法では、第 1実施形態のシァリング干渉計の校正方法とは異なり、指標 1 5に代えて図 1 0に示すような指標 4 5使用する（以下、挿入位置は、第 1実施形態の挿入位置と同様、投影光学系 P Lの瞳位置とする。）。

この指標 4 5も、第 1実施形態の指標 1 5と同様、測定光束 Lの一部の光線を遮光する空間フィルタである。

但し、指標 4 5は、開閉式のスリット板であり、そのスリット幅が変更可能に構成されている。

なお、図 1 0に示す指標 4 5は、 2方向のシァ量（s _x , s _Y) を測定するために、互いに交差する 2方向（以下、互いに直交する X方向及び Y方向とする。）にそれぞれ開閉可能である。このような指標 4 5は、 Y方向に開閉可能な開閉式スリツト板 4 5 Yと、 X方向に開閉可能な開閉式スリット板 4 5 Xとを組み合わせたものなどである。なお、開閉式スリット板 4 5 Y， 4 5 Xは、それぞれ不図示の駆動機構により駆動される。以下、 Y方向のシァ量 s_Yを測定する場合について説明する。 X方向のシァ量 s _xを測定する方法は、開閉式スリット板 45 Yに代えて開閉式スリット板 4 5 Xが駆動される点において以下の説明と異なる。

先ず、開閉式スリット板 45 Yを駆動してスリットの Y方向の幅を変化させつつ、 CCDカメラ 1 2の出力をサンプリングする。本実施形態では、このときに光束 L 1と光束 L 2との何れも遮光せずに同時に通過させる。よって、 CCD力メラ 1 2の撮像面上には、図 1 1の下段に示すように光束 L 1によるスリットの像 45— 1、光束 2によるスリットの像 45— 2が同時に形成される。

図 1 1は、スリツトの Y方向の幅 dを dmax~0まで変化させたときの像 45 一 1、 45— 2の変化の様子を示す図である。

上段は、指標 45の開閉式スリツト板 45 Yの Y方向の幅 dが各値にあるときの測定光束 L内のスリットの様子、下段はそのときの像 45— 1， 45— 2の様子である。

図 1 1に明らかなように、スリットの幅 dが狭まるに従って、像 45— 1の幅，像 45— 2の幅は共に狭まる。そして、最初は互いに重複していた像 45— 1， 45— 2は、スリツトの幅 dがシァ量 s_Yに丁度等しくなつたときに重複しなくなり、像 45— 1の縁と像 45— 2の縁とが接する。

よって、本実施形態では、サンプリングした CCDカメラ 1 2の出力に基づいて、像 45— 1と像 45— 2とが丁度接するようなスリッの幅 dを求め、それをシァリング量 s _γとみなせばよい（以上、 Υ方向のシァ量 s _γの測定の説明。 X 方向のシァ量 s _χも同様に測定される。）。

なお、本実施形態を応用すれば、投影光学系 P Lの瞳の幅（開口の径）を測定することもできる。

すなわち、スリットの幅 dを全開の状態（測定光束 Lを何ら遮光しない状態）から徐々に狭めると共に、そのときの CCDカメラ 1 2の出力をサンプリングする。サンプリングされた CCDカメラ 1 2の出力に基づいて、スリットの像 4 5 - 1, 45— 2の縁が最初に現れるときのスリットの幅 Dを求める。この値 Dを、投影光学系 P Lの開口の径とみなす。

なお、本実施形態の校正方法を実現するに当たり、投影光学系 P Lに対し予め開閉式スリット板 45 Y， 45 Xを備えたり、それらスリット板が着脱可能なように投影光学系 P Lを構成してもよい。

[第 5実施形態]

図 1 2、図 1 3、図 1 4に基づいて本発明の第 5実施形態について説明する。本実施形態では、上記各実施形態の何れかの校正方法により求めたシァ方向及び/又はシァ量を利用して、シァリング干渉計を調整する。

図 1 2は、本実施形態のシァリング干渉計の調整方法を説明する図である。図 1 2に示すシァリング干渉計も、図 1又は図 6に示すシァリング干渉計と同じである。

第 1実施形態のところで述べたが、回折格子 1 1から射出する余分な光をカツトするために、光束 L l、 L 2の集光点の近傍（つまり、ウェハ面 Wの近傍）に配置され、かつそれら光束 L l、 L 2の集光点にのみ開口 HI， H 2を有したマスク 5 1が使用される。

伹し、その集光点の間隔は、シァリング干渉計のシァ量により異なるので、マスク 5 1の開口 HI， H 2の間隔も調整可能であることが望ましい。

そこで、本実施形態のマスク 5 1は、 2つの開口 H I , H2の間隔が可変となるよう構成される。

図 1 3は、本実施形態のマスク 5 1の構成の一例を示す図である。

このマスク 5 1は、例えば図 1 3 (a)に示すような 2枚のスリット板 5 1 a、 5 1 bを重ねたものである。

一方のスリット板 5 1 aには、少なくとも互いに非平行な一対のスリット 5 1 a— 1 ' 5 1 a— 2 1が形成されている。他方のスリット板 5 1 bには、少なくとも 1本のスリット 5 1 b— 1が形成されている。

これらスリット板 5 1 aとスリツト板 5 1 bとは、図 1 3 (b) に示すようにスリット 5 1 b— 1力 S 2本のスリット 5 1 a— 1， 5 1 a— 2の双方に交差するよう重ねられる。

このようなマスク 5 1の作用は、図 1 3 ( c ) に示すように、スリット 5 1 b 一 1とスリット 5 1 a— 1， 5 1 a— 2とが交差する 2箇所にのみ開口 H 1， H 2を有し、かつそれ以外の箇所は遮光部となったマスクと等価である。そして、スリット扳 5 l aとスリット板 5 1 bとの相対位置を、例えばスリット 5 1 b— 1に垂直な方向に変化させれば、それら開口 HI, H 2の間隔は変化する。

よって、このマスク 5 1を使用すれば、上記各実施形態などで測定されたシァ量に応じて、開口 H I, H 2の配置関係を調整することができる。

この際、開口 H l、開口 H2を、光束 L 1の集光点、光束 L 2の集光点にそれぞれ一致させれば、マスク 5 1の効果が最大に得られる。よって、シァリング干渉計による測定をさらに高精度化することが可能となる。

なお、マスク 5 1を構成する 2つのスリット板については、図 1 3に示したものに限らず、例えば、図 14 (a)に示すような 2つのスリット板も適用できる。図 14 (a) に示した一方のスリット板 6 1 aには、互いに平行な 2本のスリット 6 1 a— 1， 6 1 a— 2が形成されており、他方のスリット板 6 1 bにも、互いに平行な 2本のスリット 6 1 b— 1， 6 1 b - 2が开成されている。

図 14 (b ) に示すように、これらのスリット板 6 1 a、 6 l bを重ねてその面内で一方を回転させれば、開口 Hl、 H 2の間隔を変化させることができる。なお、図 1 3 ( c ) に示すように、これらスリット 6 1 b— 1、 6 1 b— 2， 6 1 a— 1 , 6 1 a— 2の交差箇所は 4箇所あるので、必要な 2つの開口 H 1 , H 2以外の開口については遮光することが好ましい（なお、それら開口が必要な 2つの開口 H I, H 2と十分に離れていれば、遮光しなくてもよいことは言うまでもない。）。

[第 6実施形態]

図 1 5に基づいて本発明の第 6実施形態について説明する。

図 1 5は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。

この投影露光装置に搭載された投影光学系 P Lの全部又は一部の光学系は、その製造時、例えば、図 1に示したシァリング干渉計によって測定又は検査されている。

また、その測定又は検査に先行して、そのシァリング干渉計のシァ方向及び/ 又はシァ量は、上記各実施形態の何れかの校正方法により検出されている。さらに、その測定又は検査時には、シァリング干渉計が検出する干渉縞だけでなく、前記検出したシァ方向及び/又はシァ量に基づいて、光学系の収差を示す波面が復元される。よって、その測定又は検査は、高精度に行われる。

そして、投影光学系 P Lの少なくとも何れかの面、及び/又は投影露光装置の何れかの箇所は、その測定結果に応じて調整される。

前記調整の方法がたとえ従来と同じであったとしても、測定又は検査が高精度な分だけ、投影光学系及び/又は投影露光装置は高性能になる。

なお、投影露光装置は、少なくともウェハステージ 1 0 8と、光を供給するための光源部 1 0 1と、投影光学系 P Lとを含む。ここで、ウェハステージ 1 0 8 は、感光剤を塗布したウェハ wを表面 1 0 8 a上に置くことができる。また、ステージ制御系 1 0 7は、ウェハステージ 1 0 8.の位置を制御する。また投影光学系 P Lの物体面 P l、及ぴ像面 P 2に、それぞれレチクル！：、ウェハ wが配置される。さらに投影光学系 P Lは、スキャンタイプの投影露光装置に応用されるァライメント光学系を有する。さらに照明光学系 1 0 2は、レチクル rとウェハ w との間の相対位置を調節するためのァライメント光学系 1 0 3を含む。レチクル rは、該レチタノレ rのパターンのイメージをウェハ w上に投影するためのものであり、ウェハステージ 1 0 8の表面 1 0 8 aに対して平行移動が可能であるレチクルステージ 1 0 5上に配置される。そしてレチクル交換系 1 0 4は、レチクルステージ 1 0 5上にセットされたレチクル rを交換し運搬する。またレチクル交換系 1 0 4は、ウェハステージ 1 0 8の表面 1 0 8 aに対し、レチクルステージ 1 0 5を平行移動させるためのステージドライバー（不図示）を含む。また、主制御部 1 0 9は位置合わせから露光までの一連の処理に関する制御を行う。

[上記各実施形態の捕足]

なお、上記各実施形態では、被検物（投影光学系 P L ) の透過波面を測定するシァリング干渉計について説明したが、被検面の反射波面を測定するシァリング干渉計にも本発明は適用可能である。その場合、指標の配置位置は、その被検面の配置位置であることが好ましい。また、指標は、開口及び反射部として遮光部及び非反射部を有した空間フィルタとなる。産業上の利—用の可能性本発明によれば、シァリング干渉計の波面の分割方向（シァ方向）及び Z又は分割量（シァ量）を高精度に実測することのできるシァリング干渉計の校正方法が実現する。

また、本発明によれば、シァリング干渉計を用いて高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び、高性能な投影露光装置が実現する。

Claims

請求の範囲

( 1 ) 被検物に入射した測定光束の波面を 2つに分割する分割手段と、その分割によりずれた 2つの波面が成す干渉縞を検出する検出器とを備えたシァリング干渉計に適用され、そのシァリング干渉計の前記波面の分割方向及び/又は分割量を測定するシァリング干渉計の校正方法であって、

所定の開口パターンを有した指標を分割前の前記測定光束中に挿入することにより、その指標の像を前記検出器上に 2つ形成する像形成手順と、

前記検出器上に形成される前記 2つの像のずれをその検出器の出力から参照し、そのずれに基づいて前記波面の分割方向及び/又は分割量を求める算出手順とを有したことを特徴とするシァリング干渉計の校正方法。

( 2 ) 請求項 1に記載のシァリング干渉計の校正方法において、

前記開口パターンは、均一又は不均一なピツチで配置された縞状のパターンである

ことを特徴とするシァリング干渉計の校正方法。

( 3 ) 請求項 2に記載のシァリング干渉計の校正方法において、

前記開口パターンは、その中心点に関し対称なパターンである

ことを特徴とするシァリング干渉計の校正方法。

( 4 ) 請求項 3に記載のシァリング干渉計の校正方法において、

前記開口パターンは、

その中心に原点を採ったパターン座標（X , Y) 、任意の定数 k、及び 0より大きい整数 Nに対し、

X ² + Y ² = N k

で表される同心円状パターンである

ことを特徴とするシァリング干渉計の校正方法。

( 5 ) 請求項 3に記載のシァリング干渉計の校正方法において、

前記開口パターンは、放射状パターンである

ことを特徴とするシァリング干渉計の校正方法。

( 6 ) 請求項 1に記載のシァリング干渉計の校正方法において、

前記像形成手順では、前記指標の前記開口のェッジが前記分割前の前記測定光束の断面を走査するようその指標を移動させることにより、そのエッジの 2つの像で前記検出器上を走査し、

前記算出手順では、

前記 2つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上の所定画素を一方の像が走査するときと他方の像が走査するときの間における前記指標のずれを参照する

ことを特徴とするシァリング干渉計の校正方法。

( 7 ) 請求項 1に記載のシァリング干渉計の校正方法において、

前記指標の前記開口の幅は、変更可能であり、

前記像形成手順では、

前記開口の幅を変化させることにより、その開口の 2つの像の幅を前記検出器上で変化させ、

前記算出手順では、

前記 2つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上で前記 2つの像が重複するときと重複しないときとの移行時における前記開口の幅を参照する

ことを特徴とするシァリング干渉計の校正方法。

( 8 ) 投影光学系の一部又は全部を構成する光学系をシァリング干渉計で検査又は測定する測定手順を含む投影光学系の製造方法において、

前記測定手順では、

請求項 1〜請求項 7の何れか一項に記載のシァリング干渉計の校正方法により前記シァリング干渉計における波面の分割方向及ぴ Z又は分割量を検出し、前記シァリング干渉計により前記光学系について干渉縞を検出し、

前記検出した前記分割方向及び/又は分割量と、前記検出した前記干渉縞とに基づいて、前記光学系を検査又は測定する

ことを特徴とする投影光学系の製造方法。

( 9 ) 請求項 8に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする投影光学系。

( 1 0 ) 請求項 9に記載の投影光学系を搭載したことを特徴とする投影露光装

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