JP2007093498A - 測定方法及び装置、露光装置、並びに、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定体の屈折率均質性（ホモジニティー）、特に、高次成分のホモジニティーを高精度に測定することができる測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】参照プレートと、反射プレートとを有し、前記参照プレートからの反射光と被測定体及び／又は反射プレートからの反射光とを干渉させ、前記参照プレートと前記反射プレートとの間に配置された前記被測定体の屈折率均質性を測定する測定装置であって、前記参照プレート及び前記反射プレートの光軸に対する前記被測定体の角度を調整する角度調整機構を有し、前記角度調整機構は、前記被測定体を通り、且つ、前記参照プレート及び前記反射プレートの光軸に垂直な平面上の点を回転中心として前記被測定体を回転可能に保持することを特徴とする測定装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、測定方法及び装置に係り、特に、光学系の屈折率均質性を測定する測定方法に関する。本発明は、半導体ウェハ等の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に用いられる投影光学系の屈折率均質性の測定に好適である。

フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によって投影してウェハ等に回路パターンを転写する。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められている。例えば、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）、更には、Ｆ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）と用いられる紫外光の波長は短くなってきた。

一方、露光光の短波長化に伴って、光学系（照明光学系及び投影光学系）に使用可能な光学材料（硝材）も石英（ＳｉＯ_２）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）などに限られるようになってきた。硝材の光学性能には、使用波長に対する透過性、耐久性、屈折率均質性（以下、「ホモジニティー」と称する。）及び複屈折特性などがある。露光装置の性能を保証するためには、これらの光学性能を高精度に測定し、光学系に要求される性能を満足しうる硝材を選別する必要がある。ホモジニティーは、投影光学系の像性能（線幅均一性）を左右する重要な光学性能であり、特に、Ｚｅｒｎｉｋｅ３６項で表すことができない高次成分のホモジニティーが露光装置の性能に強く影響していることが分かってきている。

硝材のホモジニティーは、一般に、干渉計を用いた研磨法やオイルオンプレート法で（即ち、被検硝材を透過した被検光と参照光との干渉縞から）測定される（例えば、非特許文献１参照。）。
Ｏｐｔ．Ｅｎｇ／Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９１／Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．９／Ｐ１３９９−１４０５ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ ｏｆ ａ ｗｉｎｄｏｗ

しかしながら、従来のホモジニティーの測定は、近年測定が必要とされてきている高次成分のホモジニティーを高精度に測定することができず、硝材を正確に評価することができなくなってきた。これは、被検硝材の表面で反射した光と被検硝材の裏面で反射した光との干渉を防止するために、表裏面間に微小角度を有する被検硝材を測定光路上（即ち、光束に対して）に異なる角度で配置することが原因である。かかる角度は微小であるため、従来は被検硝材の角度調整によって生じる光束に対して垂直方向の各面のずれ量を考慮していなかった。ホモジニティーの測定では、一般に、被検硝材の角度を調整する機構として、大径から小径の様々な大きさの被検硝材に対する角度調整及び光路上への挿脱の容易性から、キネマチックと呼ばれるタイプの角度調整機構を用いる。しかしながら、このような角度調整機構は、被検硝材の角度を調整する支点（回転中心）が被検硝材から離れた位置にあるため、被検硝材の角度調整によって光束に対して微少量だけ面がずれてしまう。従って、面の微小な凹凸による位相差分布が差し引かれずに残り、その残渣成分が測定値に影響を与えてしまうため、高次成分のホモジニティーを高精度に測定することができない。

図１２を参照して、表裏面間に微小角度を有する被検硝材ＴＯの角度調整によって生じる面位置のずれを具体的に説明する。図１２は、従来のキネマチックタイプの角度調整機構１０００の構成を示す概略断面図である。角度調整機構１０００は、ＲＣで示す位置に回転中心があり、表面ＴＯａを光束に対して垂直に配置した状態（実線）と、裏面ＴＯｂを光束に対して垂直に配置した状態（点線）とでは、被検硝材ＴＯの位置が光束の垂直方向にずれる。そのずれ量は、回転中心ＲＣと裏面ＴＯｂとの距離をＬ、表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとのなす角をθとすると、Ｌ×ｔａｎθとなる。従来の角度調整機構の場合、回転中心ＲＣと裏面ＴＯｂとの距離は約２００ｍｍ、角θは約６分であるため、ずれ量は約０．３５ｍｍとなる。被検硝材ＴＯは、平面研磨され、全面の高低差が６０ｎｍ以内に仕上げられているが、表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂには、図１３に示すように、それ以下の様々な周期の微小凹凸が存在する。かかるずれ量が干渉計の最小分解能以下であれば、実質的な影響を無視することができるが、最小分解能以上である場合、測定値に影響を与えてしまうため、被検硝材の正確なホモジニティーを得ることができない。特に、Ｆ_２レーザーを露光光とする露光装置に用いられる硝材の評価には、０．１ｍｍ以下の分解能が求められており、従来の測定では、正しいホモジニティーの評価をすることができない。ここで、図１３は、図１２に示す被検硝材ＴＯのα部（裏面ＴＯｂ）を拡大した概略断面図である。

そこで、本発明は、被測定体の屈折率均質性（ホモジニティー）、特に、高次成分のホモジニティーを高精度に測定することができる測定方法及び装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定方法は、参照プレートと反射プレートとを有する干渉計を用いて、楔形の断面形状を有する被測定体の屈折率均質性を測定する測定方法であって、参照プレートで反射された光束と反射プレートで反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記反射プレートの角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記反射プレートで反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第１の位相差分布Ｗ１を導出するステップと、前記参照プレートと前記反射プレートとの間に前記被測定体を配置した状態において、前記参照プレートで反射された光束と前記反射プレートで反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記反射プレートの角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記反射プレートで反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第２の位相差分布Ｗ２を導出するステップと、前記参照プレートで反射された光束と前記被測定体の前記参照プレート側の面で反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記被測定体の角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記被測定体の前記参照プレート側の表面で反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第３の位相差分布Ｗ３を導出するステップと、前記参照プレートで反射された光束と前記被測定体の前記反射プレート側の面で反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記被測定体の角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記被測定体の前記反射プレート側の裏面で反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第４の位相差分布Ｗ４を導出するステップと、前記被測定体の屈折率をｎとして、前記第１乃至第４の位相差分布Ｗ１乃至Ｗ４を｛ｎ（Ｗ２−Ｗ１）−（ｎ−１）（Ｗ４−Ｗ３）｝／２に代入し、前記被測定体の屈折率均質性を算出するステップとを有し、前記被測定体の角度の調整は、前記被測定体を通り、且つ、前記干渉計の光軸に垂直な平面上の点を回転中心とする前記被測定体の回転によって行われることを特徴とする。

本発明の別の側面としての測定装置は、参照プレートと、反射プレートとを有し、前記参照プレートからの反射光と被測定体及び／又は反射プレートからの反射光とを干渉させ、前記参照プレートと前記反射プレートとの間に配置された前記被測定体の屈折率均質性を測定する測定装置であって、前記参照プレート及び前記反射プレートの光軸に対する前記被測定体の角度を調整する角度調整機構を有し、前記角度調整機構は、前記被測定体を通り、且つ、前記参照プレート及び前記反射プレートの光軸に垂直な平面上の点を回転中心として前記被測定体を回転可能に保持することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての測定装置は、被測定体の屈折率均一性を測定する測定装置であって、上述の測定方法を行うことができる測定モードを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、上述の測定方法を利用して屈折率均一性が測定され、所望の屈折率均一性を有する光学素子で構成された光学系を有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、上述の測定装置を利用して屈折率均一性が測定され、所望の屈折率均一性を有する光学素子で構成された光学系を有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明は、被測定体の屈折率均質性（ホモジニティー）、特に、高次成分のホモジニティーを高精度に測定することができる測定方法及び装置を提供する。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての測定方法及び装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の測定装置１の構成を示す概略断面図である。

測定装置１は、被測定体（光学材料）ＴＯの屈折率均質性（ホモジニティー）を測定する測定装置である。測定装置１は、光源１１０と、ハーフミラー１１２と、ステージ１１４と、参照プレート１１６と、圧電素子１１８と、反射プレート１２０と、結像光学系１２４と、拡散板１２６と、結像光学系１２８と、ＣＣＤ１３０と、制御部１３２とを有する。なお、測定装置１は、被測定体ＴＯを保持すると共に、光軸（参照プレート１１６及び反射プレート１２０の光軸）に対する被測定体ＴＯの角度を調整する角度調整機構１４０も有する。

図１を参照するに、光源１１０を射出した光束は、ハーフミラー１１２を透過し、ステージ１１４に載置された参照プレート１１６に至る。なお、ステージ１１４は、縞走査法用の圧電素子１１８を介して参照プレート１１６を保持する２軸チルトステージである。

参照プレート１１６の表面１１６ａと裏面１１６ｂとが平行であると、両面からの反射光同士が干渉してしまう。従って、参照面となる表面１１６ａからの反射光のみがＣＣＤ（撮像素子）１３０に導光され、裏面１１６ｂからの反射光はピンホールＰＨを通過しない、又は、通過してもＣＣＤ１３０の解像度を超える密な縞となるようにする必要がある。本実施形態では、参照プレート１１６の表面１１６ａと裏面１１６ｂとの間には、断面が楔形状となるような微小角度が形成されている。

参照プレート１１６の表面１１６ａで反射されずに参照プレート１１６を透過した光は、反射プレート１２０ａの表面で反射される。なお、反射プレート１２０の表面１２０ａと裏面１２０ｂとが平行であると、両面からの反射光同士が干渉してしまう。従って、参照面となる表面１２０ａからの反射光のみがＣＣＤ（撮像素子）１３０に導光され、裏面１２０ｂからの反射光はピンホールＰＨを通過しない、又は、通過してもＣＣＤ１３０の解像度を超える密な縞となるようにする必要がある。本実施形態では、反射プレート１２０の表面１２０ａと裏面１２０ｂとの間には、断面が楔形状となるような微小角度が形成されている。以下、参照プレート１１６の表面１１６ａで反射される光束を参照光束、参照プレート１１６の表面１１６ａを透過する光束を被検光束と称する。

反射プレート１２０の表面１２０ａで反射した被検光束は、参照光束と共にハーフミラー１１２で反射され、結像光学系１２４によって拡散板１２６上で干渉縞を形成する。拡散板１２６は、回転することでスペックル等の光学ノイズを平均化することができる。

拡散板１２６上に形成された干渉縞は、結像光学系１２８によりＣＣＤ１３０に伝達される。ＣＣＤ１３０で撮像された干渉縞の画像データは、制御部１３２に転送される。制御部１３２は、圧電素子１１８を走査した際の複数の干渉縞の画像データを取り込み、所謂、縞走査法によって干渉縞の位相を算出する。

角度調整機構１４０は、光軸に対する被測定体ＴＯの角度を調整するために、被測定体ＴＯを回転可能に保持する。ここで、角度調整機構１４０の構成を具体的に説明する。角度調整機構１４０は、図２に示すように、保持部１４２と、ガイドレール１４４と、可動部１４６とを有する。図２は、角度調整機構１４０の構成の一例を示す概略断面図である。

保持部１４２は、被測定体ＴＯを所定の位置に保持する。保持部１４２は、本実施形態では、円柱状の被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂ以外の側面を、水平に設置された２本の支柱を介して固定しているが、この構成に限定するものではない。例えば、保持部１４２は、被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの、測定域外の周辺部分を挟むことにより、被測定体ＴＯを保持してもよい。

ガイドレール１４４は、保持部１４２に保持された状態における被測定体ＴＯ内に中心を有する円１４４ａの円周上に配置され、後述する可動部１４６が係合する。ガイドレール１４４は、本実施形態では、保持部１４２に保持された状態におけ被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの中心線ＣＬ１上の点を中心として配置される。更に、本実施形態では、ガイドレール１４４は、被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの直径の中心線ＣＬ２上の点を中心として配置される。換言すれば、ガイドレール１４４は、被測定体ＴＯの中心を中心とする円の円周上に配置されている。

可動部１４６は、ガイドレール１４４に移動可能に係合すると共に、保持部１４２と接続する。換言すれば、可動部１４６は、保持部１４２に保持された被測定体ＴＯを、ガイドレール１４４を介して、回転可能にする。可動部１４６は、本実施形態では、ガイドレール１４４の中心、即ち、保持部１４２に保持された状態における被測定体ＴＯの中心を回転中心ＣＲとして、被測定体ＴＯを回転可能にする。

このように、被測定体ＴＯの中心を回転中心ＣＲとして、光軸に対する被測定体ＴＯの角度を調整することで、被測定体ＴＯの角度調整に起因する光束に垂直な方向（図２の上下方向）のずれ量を最小限に抑えることができる。かかるずれ量は、被測定体ＴＯの厚みをｄ、表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとの間の微小角度をθとすると、図３に示すように、ｄ／２×ｔａｎθと表される。これは、回転中心ＣＲと被測定体ＴＯの表面ＴＯａ又は裏面ＴＯｂとの距離は、被測定体の厚みｄの１／２とみなすことができるからである。例えば、被測定体ＴＯの厚みｄを５０ｍｍ、表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとの間の微小角度θを６分とすると、ずれ量は、０．０４４ｍｍとなる。本実施形態における干渉光学系の解像度は、０．０６であるため、被測定体の角度調整に起因する光束に垂直な方向のずれ量は解像以下となり、検出されない。従って、被測定体ＴＯの微小角度又は後述する各位相差分布の測定における角度調整に起因するずれ量の影響を低減することができる。ここで、図３は、図２に示す被測定体ＴＯのβ部を拡大した概略断面図である。

実際に、高次成分のホモジニティーが限りなく０に近い石英を、従来の研磨法で測定し、高次成分のホモジニティーをＲＭＳを算出すると５１［ｐｐｂ］となるが、角度調整機構１４０を用いると、１９［ｐｐｂ］となった。従って、測定装置１は、被測定体ＴＯのホモジニティー、特に、高次成分のホモジニティーを高精度に測定することができる。

なお、角度調整機構１４０は、図２に示す構成に限定されず、例えば、図４に示すような構成であってもよい。図２に示す角度調整機構１４０は、保持部１４２と、可動部１４８とを有する。

可動部１４８は、本実施形態では、保持部１４２と接続し、被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの中心線ＣＬ１上の点を中心として保持部１４２を可動する。具体的には、可動部１４８は、被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの中心線ＣＬ１上で、被測定体ＴＯの下方の点を回転中心ＲＣとして、被測定体ＴＯを回転可能にする。このように、回転中心ＲＣの位置は、必ずしも被測定体ＴＯ内、更には、被測定体ＴＯの中心である必要はなく、被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの中心線ＣＬ１上の点であればよい。具体的には、回転中心ＲＣの位置を、回転中心ＲＣと被測定体ＴＯの表面ＴＯａ又は裏面ＴＯｂとの距離のうち長い方の距離をＬとし、干渉光学系の解像度をＲとしとき、Ｌ×ｔａｎθ＜Ｒを満足するように設定する。

このように、被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの中心線ＣＬ１上の点を回転中心ＣＲとして、光軸に対する被測定体ＴＯの角度を調整する。これにより、被測定体ＴＯの角度調整に起因する光束に垂直な方向（図４の上下方向）のずれ量を低減することができる。かかるずれ量は、回転中心ＲＣと被測定体ＴＯの表面ＴＯａ又は裏面ＴＯｂとの距離をＬ、表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとの間の微小角度をθとすると、図５に示すように、Ｌ×ｔａｎθと表される。ここで、図５は、図４に示す被測定体ＴＯのγ部を拡大した概略断面図である。
例えば、被測定体ＴＯの厚みを４０ｍｍ、表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとの間の微小角度θを６分、回転中心ＲＣと被測定体ＴＯの表面ＴＯａ又は裏面ＴＯｂとの距離Ｌを３０ｍｍとすると、ずれ量は、０．０５２ｍｍとなる。本実施形態における干渉光学系の解像度は、０．０６であるため、被測定体の角度調整に起因する光束に垂直な方向のずれ量は解像以下となり、検出されない。従って、被測定体ＴＯの微小角度又は後述する各位相差分布の測定における角度調整に起因するずれ量の影響を低減することができる。

実際に、高次成分のホモジニティーが限りなく０に近い石英を、従来の研磨法で測定し、高次成分のホモジニティーをＲＭＳを算出すると５１［ｐｐｂ］となるが、図４に示す角度調整機構１４０を用いると、１９［ｐｐｂ］となった。従って、測定装置１は、被測定体ＴＯのホモジニティー、特に、高次成分のホモジニティーを高精度に測定することができる。

以下、測定装置１を用いた本発明の測定方法について説明する。まず、図１に示すように、参照ミラー１１６と反射ミラー１２０との間の光路上に被測定体ＴＯを配置せずに、反射プレート１２０の表面１２０ａで反射された被検光束と参照光束との干渉縞を検出する。かかる干渉縞から、反射プレート１２０の表面１２０ａによる波面形状変化を含んだ位相差分布（第１の位相差分布）Ｗ１を導出する。

次に、図６に示すように、参照ミラー１１６と反射ミラー１２０との間の光路に、被測定体ＴＯを配置する。なお、被測定体ＴＯは、表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂが研磨面であり、且つ、表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとの間に微小角度を有する。角度調整機構１４０は、表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂからの反射光がピンホールＰＨを通過しない、又は、通過してもＣＣＤ１３０の解像度を超える密な縞となるように、被測定体ＴＯの角度を調整し、被測定体ＴＯを光路上に配置する。このような状態において、反射プレート１２０の表面１２０ａで反射された被検光束と参照光束とが形成する干渉縞から、被測定体ＴＯの形状と屈折率分布による波面変化を含んだ位相差分布（第２の位相差分布）Ｗ２を導出する。ここで、図６は、参照ミラー１１６と反射ミラー１２０との間の光路に被測定体ＴＯを配置した場合の測定装置１を示す概略断面図である。

次に、図７に示すように、被測定体ＴＯの表面ＴＯａが参照プレート１１６の表面１１６ａと平行になるように、角度調整機構１４０を介して、被測定体ＴＯの角度を調整する。更に、角度調整機構１４０は、表面ＴＯａからの反射光のみがＣＣＤ１３０に導光され、裏面ＴＯｂからの反射光はピンホールＰＨを通過しない、又は、通過してもＣＣＤ１３０の解像度を超える密な縞となるように、被処理体ＴＯの角度を調整する。換言すれば、被測定体ＴＯは、角度調整機構１４０によって、例えば、微小角度を有する表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとの中心線上の点を回転中心として角度調整される。これにより、角度調整に起因する被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの光束に対する垂直方向（図面垂直方向）のずれ量を最小限に抑えることができる。このような状態において、被測定体ＴＯの表面ＴＯａで反射された被検光束と参照光束とが形成する干渉縞から、被測定体ＴＯの表面ＴＯａによる波面形状変化を含んだ位相差分布Ｗ３（第３の位相差分布）を導出する。ここで、図７は、参照プレート１１６の表面１１６ａと被測定体ＴＯの表面ＴＯａとが平行となるように被測定体ＴＯの角度を調整した場合の測定装置１を示す概略断面図である。

次に、図８に示すように、被測定体ＴＯの裏面ＴＯｂが参照プレート１１６の表面１１６ａと平行になるように、角度調整機構１４０を介して、被測定体ＴＯの角度を調整する。更に、角度調整機構１４０は、裏面ＴＯｂからの反射光のみがＣＣＤ１３０に導光され、表面ＴＯａからの反射光はピンホールＰＨを通過しない、又は、通過してもＣＣＤ１３０の解像度を超える密な縞となるように、被処理体ＴＯの角度を調整する。この角度調整の際も、被測定体ＴＯは、角度調整機構１４０によって、例えば、微小角度を有する表面ＴＯａと裏面ＴＯｂとの中心線上の点を回転中心として角度調整される。これにより、角度調整に起因する被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの光束に対する垂直方向（図面垂直方向）のずれ量を最小限に抑えることができる。このような状態において、被測定体ＴＯの裏面ＴＯｂで反射された被検光束と参照光束とが形成する干渉縞から、被測定体ＴＯの裏面ＴＯｂによる波面形状変化を含んだ位相差分布（第４の位相差分布）Ｗ４を導出する。ここで、図７は、参照プレート１１６の表面１１６ａと被測定体ＴＯの表面ＴＯａとが平行となるように被測定体ＴＯの角度を調整した場合の測定装置１を示す概略断面図である。

このようにして導出された位相差分布Ｗ１乃至Ｗ４を、以下に示す数式１に代入すると、参照ミラー１１６の表面１１６ａ及び裏面１１６ｂ、被測定体ＴＯの表面ＴＯａ及び裏面ＴＯｂの各面の同じ位置を光束が透過又は通過したとみなせる。従って、各面の形状による位相変化は相殺され、被測定体ＴＯの屈折率分布による位相変化のみが残り、被測定体ＴＯのホモジニティーΔｎを高精度に算出することができる。

本発明の測定装置１及び測定装置１を用いた測定方法は、被測定体ＴＯのホモジニティー、特に、高周波成分のホモジニティーを高精度に測定することができる。従って、本発明の測定装置１及び測定装置１を用いた測定方法は、被測定体ＴＯのホモジニティーについて正しく評価することが可能となる。例えば、露光装置に用いられる硝材の評価に用いることで、高周波成分のホモジニティーに起因する像性能の劣化を防止することができる。

以下、図８を参照して、本発明の例示的な露光装置３００について説明する。ここで、図８は、本発明の露光装置３００の構成を示す概略ブロック図である。露光装置３００は、図８に示すように、レチクル３２０を照明する照明装置３１０と、照明されたレチクルパターンから生じる回折光を被処理体３４０に投影する投影光学系３３０と、被処理体３４０を支持するステージ３４５とを有する。

露光装置３００は、例えば、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式でレチクル３２０に形成された回路パターンを被処理体３４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。

照明装置３１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル３２０を照明し、光源部３１２と、照明光学系３１４とを有する。

光源部３１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができる。但し、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーやＹＡＧレーザーを使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。また、光源部３１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系３１４は、レチクル５２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、オプティカルインテグレーター、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。かかる照明光学系３１４のレンズなどの光学素子に、本発明の測定方法及び装置によって所望のホモジニティー（即ち、所定値の光学性能）を有すると測定された硝材を使用することができる。

レチクル３２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル３２０から発せられた回折光は、投影光学系３３０を通り、被処理体３４０上に投影される。レチクル３２０と被処理体３４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置３００は、スキャナーであるため、レチクル３２０と被処理体３４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりレチクル３２０のパターンを被処理体３４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル３２０と被処理体３４０を静止させた状態で露光が行われる。

投影光学系３３０は、物体面であるレチクル３２０上のパターンを反映する光を像面である被処理体３４０上に投影する光学系である。投影光学系３３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、全ミラー型の光学系等を使用することができる。かかる投影光学系３３０のレンズなどの光学素子に、本発明の測定方法及び装置によって所望のホモジニティー（即ち、所定値の光学性能）を有すると測定された硝材を使用することができる。

被処理体３４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板やその他の被処理体を広く含む。被処理体３４０には、フォトレジストが塗布されている。

ステージ３４５は、被処理体３４０を支持する。ステージ３４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ３４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向に被処理体３４０を移動させることができる。レチクル３２０と被処理体３４０は、例えば、同期走査され、ステージ３４５と図示しないレチクルステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ３４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ及び投影光学系３３０は、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。

露光において、光源部３１４から発せられた光束は、照明光学系３１４によりレチクル３２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル３２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系３３０により被処理体３４０に結像される。露光装置３００が使用する照明光学系３１４及び投影光学系３３０は、本発明の測定方法及び装置で光学性能が所定値を満たすと測定された光学素子を含み、特に、投影光学系３３０の像性能（線幅均一性等）に優れている。従って、露光装置３００は、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、上述の露光装置３００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置３００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示す角度調整機構の構成の一例を示す概略断面図である。 図２に示す被測定体のβ部を拡大した概略断面図である。 図１に示す角度調整機構の構成の別の例を示す概略断面図である。 図４に示す被測定体のγ部を拡大した概略断面図である。 図１に示す参照ミラーと反射ミラーとの間の光路に被測定体を配置した場合の測定装置を示す概略断面図である。 図１に示す参照プレートの表面と被測定体の表面とが平行となるように被測定体の角度を調整した場合の測定装置を示す概略断面図である。 図１に示す参照プレートの表面と被測定体の裏面とが平行となるように被測定体の角度を調整した場合の測定装置を示す概略断面図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１０に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 従来のキネマチックタイプの角度調整機構の構成を示す概略断面図である。 図１２に示す被検硝材のα部（裏面）を拡大した概略断面図である。

符号の説明

１ 測定装置
１１６ 参照プレート
１１６ａ 表面
１１６ｂ 裏面
１２０ 反射プレート
１２０ａ 表面
１２０ｂ 裏面
１３０ ＣＣＤ
１４０ 角度調整機構
１４２ 保持部
１４４ ガイドレール
１４６ 可動部
１４８ 可動部
ＴＯ 被測定体
ＴＯａ 表面
ＴＯｂ 裏面
ＲＣ 回転中心

Claims (13)

1. 参照プレートと反射プレートとを有する干渉計を用いて、楔形の断面形状を有する被測定体の屈折率均質性を測定する測定方法であって、
   参照プレートで反射された光束と反射プレートで反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記反射プレートの角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記反射プレートで反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第１の位相差分布Ｗ１を導出するステップと、
   前記参照プレートと前記反射プレートとの間に前記被測定体を配置した状態において、前記参照プレートで反射された光束と前記反射プレートで反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記反射プレートの角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記反射プレートで反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第２の位相差分布Ｗ２を導出するステップと、
   前記参照プレートで反射された光束と前記被測定体の前記参照プレート側の面で反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記被測定体の角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記被測定体の前記参照プレート側の表面で反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第３の位相差分布Ｗ３を導出するステップと、
   前記参照プレートで反射された光束と前記被測定体の前記反射プレート側の面で反射された光束とが、前記参照プレート上で平行になるように前記被測定体の角度を調整し、前記参照プレートで反射された反射波面と前記被測定体の前記反射プレート側の裏面で反射された反射波面とが形成する干渉パターンに基づいて、第４の位相差分布Ｗ４を導出するステップと、
   前記被測定体の屈折率をｎとして、前記第１乃至第４の位相差分布Ｗ１乃至Ｗ４を｛ｎ（Ｗ２−Ｗ１）−（ｎ−１）（Ｗ４−Ｗ３）｝／２に代入し、前記被測定体の屈折率均質性を算出するステップとを有し、
   前記被測定体の角度の調整は、前記被測定体を通り、且つ、前記干渉計の光軸に垂直な平面上の点を回転中心とする前記被測定体の回転によって行われることを特徴とする測定方法。
2. 前記回転中心は、前記被測定体の前記参照プレート側の表面と前記被測定体の前記反射プレート側の表面との中心線上に位置することを特徴とする請求項１記載の測定方法。
3. 前記回転中心は、前記被測定体の中心に位置することを特徴とする請求項１記載の測定方法。
4. 前記干渉計の分解能をＲ、前記被測定体の前記参照プレート側の表面と前記回転中心との距離及び前記被測定体の前記反射プレート側の表面と前記回転中心との距離のうち長い方の距離をＬ、前記被測定体の前記参照プレート側の面と前記被測定体の前記反射プレート側の面とのなす角をθとしたとき、Ｌ×ｔａｎθ＜Ｒを満足することを特徴とする請求項１記載の測定方法。
5. 参照プレートと、反射プレートとを有し、前記参照プレートからの反射光と被測定体及び／又は反射プレートからの反射光とを干渉させ、前記参照プレートと前記反射プレートとの間に配置された前記被測定体の屈折率均質性を測定する測定装置であって、
   前記参照プレート及び前記反射プレートの光軸に対する前記被測定体の角度を調整する角度調整機構を有し、
   前記角度調整機構は、前記被測定体を通り、且つ、前記参照プレート及び前記反射プレートの光軸に垂直な平面上の点を回転中心として前記被測定体を回転可能に保持することを特徴とする測定装置。
6. 前記角度調整機構は、
   前記被測定体を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された状態における前記被測定体内に中心を有する円の円周に沿って配置されるガイドレールと、
   前記ガイドレールに移動可能に係合すると共に、前記保持部と接続する可動部とを有することを特徴とする請求項５記載の測定装置。
7. 前記ガイドレールは、前記保持部に保持された状態における前記被測定体の中心に中心を有する円の円周に沿って配置されることを特徴とする請求項６記載の測定装置。
8. 前記角度調整機構は、
   前記被測定体を保持する保持部と、
   前記保持部と接続し、前記保持部に保持された状態における前記被測定体の前記参照プレート側の表面と前記被測定体の前記反射プレート側の表面との中心線上の点を中心として前記保持部を可動する可動部とを有することを特徴とする請求項５記載の測定装置。
9. 被測定体の屈折率均一性を測定する測定装置であって、
   請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の測定方法を行うことができる測定モードを有することを特徴とする測定装置。
10. レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
    請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の測定方法を利用して屈折率均一性が測定され、所望の屈折率均一性を有する光学素子で構成された光学系を有することを特徴とする露光装置。
11. レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
    請求項５乃至８のうちいずれか一項記載の測定装置を利用して屈折率均一性が測定され、所望の屈折率均一性を有する光学素子で構成された光学系を有することを特徴とする露光装置。
12. 前記光学系は、前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の露光装置。
13. 請求項１０乃至１２のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。