JP2003318095A

JP2003318095A - フレア計測方法及びフレア計測装置、露光方法及び露光装置、露光装置の調整方法

Info

Publication number: JP2003318095A
Application number: JP2002123165A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Hikima; 郁雄引間; Jun Ishikawa; 旬石川; Taro Ogata; 太郎尾形
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系に生じるフレア光に関する情報を定量
的に計測することができるフレア計測装置を提供する。【解決手段】フレア計測装置Ｓは、照明光で光透過部
Ｔを含む第１パターン１０を照射し、第１パターン１０
と投影光学系ＰＬとを介して感光基板Ｐ上の複数の領域
がそれぞれ異なる露光量で露光され、かつ照明光で一部
に光遮蔽部Ｃを含む第２パターン１１を照射し、第２パ
ターン１１と投影光学系ＰＬとを介して感光基板Ｐ上の
複数の領域がそれぞれ異なる露光量で露光されるよう
に、感光基板Ｐ上での照明光の積算光量を調整する照明
光学系ＩＬと、感光基板Ｐの各領域での第１パターン１
０の形成状態と第２パターン１１の形成状態とを検出す
るとともに、第１及び第２パターンの検出結果に基づい
てフレアに関する情報を求める形状検出装置ＳＴとを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学系に生じるフ
レア光を計測するフレア計測方法及びフレア計測装置、
並びに露光方法及び露光装置、露光装置の調整方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子や薄膜磁気ヘッド
あるいは液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製
造する場合に種々の露光装置が使用されている。露光装
置は、照明光学系によりマスク（又はレチクル）を露光
用照明光（露光光）で照明し、投影光学系を介してマス
クに形成されているパターンを被露光体（表面に感光剤
（フォトレジスト）が塗布されるウエハやガラスプレー
トなどの基板、以下では感光基板と呼ぶ）上に転写する
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】露光装置の光学系（照
明光学系、投影光学系など）は複数の光学部材（レンズ
など）から成り立っているが、光学系を露光光が通過し
た際、露光光が各光学部材間で散乱しフレア光を生じる
場合がある。フレア光が生じると、感光基板上での露光
光の照射領域（投影光学系の視野内におけるマスクパタ
ーンの投影領域）での光量が不均一となったり、投影光
学系の像面でのコントラストが低下したりして、感光基
板に形成されるパターン精度が低下する。したがって、
露光処理を行うに際し、フレア光を除くためのフレア低
減処理を行う必要があるが、このフレア低減処理を行う
ためには、光学系に生じるフレア光の位置や光量を把握
する必要がある。しかしながら、従来において、光学系
に生じるフレア光の位置や光量を計測する有効な手段が
なかった。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、光学系に生じるフレア光に関する情報を定量
的に計測することができるフレア計測方法及びフレア計
測装置、並びに露光方法及び露光装置、露光装置の調整
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図６に対応付けし
た以下の構成を採用している。請求項１に記載の発明
は、照明光（ＥＬ）が通る光学系（ＰＬ）に生じるフレ
アを計測するフレア計測方法において、照明光が照射さ
れる少なくとも一部に光透過部（Ｔ）を含む第１パター
ン（１０）と光学系とを介して感光物体（Ｐ）上の複数
の領域をそれぞれ異なる露光量で露光するとともに、各
領域での第１パターン（光透過部Ｔ）の形成状態を検出
し、照明光が照射される少なくとも一部に光遮蔽部
（Ｃ）を含む第２パターン（１１）と光学系とを介して
感光物体（Ｐ）上の複数の領域をそれぞれ異なる露光量
で露光するとともに、各領域での前記第２パターン（光
遮蔽部Ｃ）の形成状態を検出し、第１及び第２パターン
の検出結果に基づいてフレアに関する情報を求めるフレ
ア計測方法である。

【０００６】これによれば、フレア光が生じていないと
きは、第２パターンの光遮蔽部に対応する感光物体上の
感光層（レジスト層）に照明光が照射されないので、例
えば現像処理を経て感光物体上に形成される第２パター
ン（光遮蔽部）の転写像（レジスト像）はその形成状態
（例えば、形状など）が変化しないが、フレア光が生じ
ているときは、第２パターンの光遮蔽部に対応する感光
物体上の感光層にフレア光が照射されるので、現像処理
を経て感光物体上に形成される第２パターン（光遮蔽
部）の転写像（レジスト像）はその形成状態が変化す
る。従って、第１パターンと光学系とを介して感光物体
を異なる露光量で露光するとともに、第２パターンと光
学系とを介して感光物体を異なる露光量で露光し、感光
物体上での第１及び第２パターンの形成状態を検出する
ことにより、各露光量での第１パターン（光透過部）の
形成状態と第２パターン（光遮蔽部）の形成状態とに基
づいてフレア光の光量を定量的に求めることができる。

【０００７】ここで、第１パターンと第２パターンとを
同一マスク上の異なる位置に形成してもよいし、あるい
は異なるマスクに形成してもよい。さらに、第１パター
ンと第２パターンとを組み合わせた１つのパターンとし
てマスクに形成してもよい。また、第１パターンで露光
される感光物体と第２パターンで露光される感光物体と
をそれぞれ異ならせてもよいし、あるいは同一感光物体
上の異なる領域をそれぞれ第１パターンと第２パターン
とで露光してもよい。また、第１パターンを用いた感光
物体の露光と第２パターンを用いた感光物体の露光とを
同時に行ってもよいし、あるいは第１及び第２パターン
の一方を用いて感光物体を露光してから、他方のパター
ンを用いて感光物体の露光を行うようにしてもよい。特
に後者では、第１及び第２パターンの露光順序は任意で
構わない。

【０００８】請求項１に記載のフレア計測方法におい
て、請求項２に記載の如く、第１パターンで露光される
感光物体上の各領域で光透過部に対応する感光層がなく
なる最小の第１露光量（Ｅ_th）と、第２パターンで露光
される感光物体上の各領域で光遮蔽部の転写像が消失す
る最小の第２露光量（Ｅ₀）とを決定し、この第１及び
第２露光量に基づいてフレアに関する情報（例えば、フ
レア量（％）＝Ｅ_th／Ｅ₀×１００）を求めることと
することができる。

【０００９】請求項２に記載のフレア計測方法におい
て、請求項３に記載の如く、他方のパターンは互いに形
成条件（例えば形状、ピッチ、線幅など）が異なる複数
のパターン（１１、１３）を含み、この複数のパターン
でそれぞれ光遮蔽部の転写像が消失する最小の第２露光
量を決定するとともに、第１露光量とこの決定された第
２露光量とに基づいてフレアに関する情報を求めること
とすることができる。これによれば、互いに形成条件が
異なるパターン毎にフレアに関する情報を得ることがで
きる。

【００１０】請求項２又は３に記載のフレア計測方法に
おいて、請求項４に記載の如く、第２パターンは、光学
系の視野内で照明光が照射される所定領域内の複数の計
測点にそれぞれ対応して配置され、その計測点毎に光遮
蔽部の転写像が消失する最小の第２露光量を決定すると
ともに、第１露光量とこの決定された第２露光量とに基
づいて、各計測点でのフレアに関する情報を求めること
とすることができる。これによれば、照明光の照射領域
内でのフレアに関する情報（照明光の照度分布又は露光
量分布などを含む）を得ることができる。

【００１１】また、請求項１〜４のいずれか一項に記載
のフレア計測方法において、請求項５に記載の如く、感
光物体は表面にポジ型のフォトレジストで感光層が形成
されることとすることができる。さらに、請求項１〜５
のいずれか一項に記載のフレア計測方法において、請求
項６に記載の如く、第１及び第２パターンでそれぞれ露
光された感光物体は現像処理が施され、この現像処理さ
れた感光物体上の各領域で第１及び第２パターンの形成
状態を検出することとすることができる。

【００１２】また、請求項１〜６のいずれか一項に記載
のフレア計測方法において、請求項７に記載の如く、光
学系は、第１パターン又は第２パターンが第１面（物体
面）に配置されるとともに、第１面に配置されるパター
ンを感光物体が配置される第２面（像面）上に投影する
投影光学系（ＰＬ）を含むこととすることができる。さ
らに、請求項７に記載のフレア計測方法において、請求
項８に記載の如く、第１及び第２パターンでそれぞれ感
光物体を露光するとき、感光物体の各領域が実質的に投
影光学系の最適焦点位置に維持されるように投影光学系
の第２面（像面）と感光物体との位置関係を調整するこ
ととすることができる。また、請求項７又は８に記載の
フレア計測方法において、請求項９に記載の如く、光学
系は、照明光に対するマスクの相対移動に同期して投影
光学系（ＰＬ）を通過した照明光に対して被露光体を相
対移動し、マスク及び投影光学系を介して照明光で被露
光体を走査露光する走査露光装置に設けられ、走査露光
装置を用いて第１及び第２パターンでそれぞれ感光物体
上の各領域を露光するときは、第１又は第２パターンと
感光物体とをほぼ静止させることとすることができる。

【００１３】請求項１０に記載の発明は、照明光（Ｅ
Ｌ）が通る光学系（ＰＬ）に生じるフレアを計測するフ
レア計測装置において、照明光で少なくとも一部に光透
過部（Ｔ）を含む第１パターン（１０）を照射し、第１
パターンと光学系とを介して感光物体（Ｐ）上の複数の
領域がそれぞれ異なる露光量で露光され、かつ照明光で
少なくとも一部に光遮蔽部（Ｃ）を含む第２パターン
（１１）を照射し、第２パターンと光学系とを介して感
光物体（Ｐ）上の複数の領域がそれぞれ異なる露光量で
露光されるように、感光物体上での照明光の積算光量を
調整する照射装置（１、ＩＬ）と、感光物体の各領域で
の第１パターンの形成状態と第２パターンの形成状態と
を検出するとともに、第１及び第２パターンの検出結果
に基づいてフレアに関する情報を求める計測装置（Ｓ
Ｔ、ＣＯＮＴ）とを備えるフレア計測装置である。

【００１４】請求項１０に記載のフレア計測装置におい
て、請求項１１に記載の如く、計測装置は、第１のパタ
ーンで露光される感光物体上の各領域で光透過部に対応
する感光層がなくなる最小の第１露光量（Ｅ_th）と、第
２のパターンで露光される感光物体上の各領域で光遮蔽
部の転写像が消失する最小の第２露光量（Ｅ₀）とを決
定し、第１及び第２露光量に基づいてフレアに関する情
報を求めることとすることができる。また、請求項１０
又は１１に記載のフレア計測装置において、請求項１２
に記載の如く、感光物体は表面にポジ型のフォトレジス
トで感光層が形成されるとともに、第１及び第２パター
ンでそれぞれ露光された感光物体は現像処理が施され、
計測装置は、現像処理された感光物体上の各領域で第１
及び第２パターンの形成状態を検出することとすること
ができる。

【００１５】これによれば、請求項１に記載の発明と全
く同様に、第１パターンと光学系とを介して感光物体を
異なる露光量で露光するとともに、第２パターンと光学
系とを介して感光物体を異なる露光量で露光し、感光物
体上での第１及び第２パターンの形成状態を検出するこ
とにより、各露光量での第１パターン（光透過部）の形
成状態と第２パターン（光遮蔽部）の形成状態とに基づ
いてフレア光の光量を定量的に求めることができる。こ
こで、第１パターンと第２パターンとを同一マスク上の
異なる位置に形成してもよいし、あるいは異なるマスク
に形成してもよい。さらに、第１パターンと第２パター
ンとを組み合わせた１つのパターンとしてマスクに形成
してもよい。また、第１パターンで露光される感光物体
と第２パターンで露光される感光物体とをそれぞれ異な
らせてもよいし、あるいは同一感光物体上の異なる領域
をそれぞれ第１パターンと第２パターンとで露光しても
よい。また、第１パターンを用いた感光物体の露光と第
２パターンを用いた感光物体の露光とを同時に行っても
よいし、あるいは第１及び第２パターンの一方を用いて
感光物体を露光してから、他方のパターンを用いて感光
物体の露光を行うようにしてもよい。特に後者では、第
１及び第２パターンの露光順序は任意で構わない。

【００１６】請求項１３に記載の発明は、照明光学系
（ＩＬ）を通して照明光でマスクを照射するとともに、
投影光学系（ＰＬ）を介して照明光で被露光体を露光す
る方法において、請求項１〜９のいずれか一項に記載の
計測方法により照明光が通る光学系（ＰＬ）で生じるフ
レアに関する情報を求めるとともに、このフレアに関す
る情報に基づいて被露光体上での照明光の照度分布又は
露光量分布を調整する露光方法である。これによれば、
フレアに関する情報を精度良く求めることができるとと
もに、フレアによる照度分布又は露光量分布の均一性の
低下（即ち、照度むら又は露光量むらの発生）を低減す
ることができる。

【００１７】請求項１４に記載の発明は、照明光学系
（ＩＬ）を通して照明光でマスクを照射するとともに、
投影光学系（ＰＬ）を介して照明光で被露光体を露光す
る方法において、請求項１〜９のいずれか一項に記載の
計測方法により照明光が通る光学系で生じるフレアに関
する情報を求めるとともに、フレアに関する情報に基づ
いて被露光体の露光条件（例えば、マスク上でのパター
ンのレイアウト、照明光学系を構成する光学素子の位置
など）を調整する露光方法である。これによれば、フレ
アに関する情報を精度良く求めることができるととも
に、被露光体上に転写されるマスクパターンの転写像の
線幅などがフレアにより変化することがないので、精度
良くマスクパターンを被露光体上に転写することができ
る。

【００１８】ここで、請求項１３又は１４に記載の露光
方法では、例えば被露光体上に転写すべきパターンに応
じてマスクの照明条件、即ち照明光学系の瞳面上での照
明光の光量分布を変更することがある。この場合、複数
の照明条件でそれぞれ第１及び第２パターンによる感光
物体の露光を行ってその形成状態を検出することでフレ
アに関する情報を求めることが好ましい。

【００１９】請求項１５に記載の発明は、照明光（Ｅ
Ｌ）をマスクに照射する照明光学系（ＩＬ）と、照明光
を被露光体上に投射する投影光学系（ＰＬ）とを備えた
露光装置において、請求項１０〜１２のいずれか一項に
記載のフレア計測装置（Ｓ）を含み、照明光が通る光学
系（ＰＬ）で生じるフレアに関する情報を求める露光装
置である。これによれば、フレアに関する情報を精度良
く求めることができるとともに、常に高精度な被露光体
の露光処理を行うことができる。

【００２０】請求項１５に記載の露光装置において、請
求項１６に記載の如く、フレアに関する情報に基づいて
被露光体の露光条件、例えば被露光体上での照明光の照
度分布又は露光量分布を調整する調整装置を更に備える
こととすることができる。

【００２１】請求項１７に記載の発明は、照明光（Ｅ
Ｌ）をマスクに照射する照明光学系（ＩＬ）と、照明光
を被露光体上に投射する投影光学系（ＰＬ）とを備える
露光装置の調整方法において、請求項１〜９のいずれか
一項に記載の計測方法により照明光が通る光学系（Ｐ
Ｌ）で生じるフレアに関する情報を求めるとともに、フ
レアに関する情報に基づいて被露光体上での照明光の照
度分布又は露光量分布を得る露光装置の調整方法であ
る。これによれば、フレアに関する情報を精度良く求め
ることができるので、フレアを加味した照明光の照度分
布又は露光量分布を得ることが可能となり、露光装置の
調整を効率よく行うことができる。

【００２２】請求項１７に記載の露光装置の調整方法
は、請求項１８に記載の如く、照度分布又は露光量分布
に基づいて照明光が通る光学系（ＩＬ）を調整すること
とすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の露光装置及びフレア計測装置の一実施形態を説明す
る。図１は本発明のフレア計測装置Ｓを備えた露光装置
ＥＸの概略構成図である。

【００２４】図１において、露光装置ＥＸは、光源１
と、光源１から射出した光束を露光光ＥＬに変換し、マ
スクステージＭＳＴに支持されているマスク（レチクル
を含む）Ｍを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、
マスクＭを通過した露光光ＥＬを基板ステージＰＳＴに
支持されている感光基板Ｐ上に投射する投影光学系ＰＬ
とを備えている。また、照明光学系ＩＬには、露光光Ｅ
Ｌを通過させる開口の面積、位置、及び形状を調整して
露光光ＥＬによるマスクＭの照明範囲を規定する視野絞
りとしてのブラインド部（照明領域調整装置）Ｂが設け
られている。本実施形態において、露光装置ＥＸは、マ
スクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭを露光
光ＥＬで照明し、マスクＭに形成されているパターンを
感光基板Ｐに転写する、いわゆるスリットスキャン型露
光装置である。以下の説明において、投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向と垂直に交
わる平面内において前記同期移動方向（走査方向）をＸ
軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と垂直に交わる方向（非
走査方向）をＹ軸方向とする。

【００２５】光源１は、例えば、発振波長１９３ｎｍの
ＡｒＦエキシマレーザ、発振波長１５７ｎｍのフッ素レ
ーザ（Ｆ₂レーザ）、発振波長１４６ｎｍのクリプトン
ダイマーレーザ（Ｋｒ₂レーザ）、発振波長１２６ｎｍ
のアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ₂レーザ）などにより
構成される。なお、本実施形態では光源１としてパルス
レーザ光源であるＡｒＦエキシマレーザを用いるものと
する。

【００２６】照明光学系ＩＬは、光源１からの光束を露
光光ＥＬに変換してマスクステージＭＳＴに支持されて
いるマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであって、リ
レーレンズ、露光光ＥＬの照度分布を均一化するオプテ
ィカルインテグレータ、露光光ＥＬをオプティカルイン
テグレータに入射するインプットレンズ、オプティカル
インテグレータから射出した露光光ＥＬをマスクＭ上に
集光するコンデンサレンズ、照度調整用フィルタ、及び
露光光ＥＬの向きを変えるミラー３ａ、３ｂ、３ｃ等の
複数の光学部材を有している。さらに、感光基板上に転
写すべきパターンに応じてマスクＭの照明条件、即ち照
明光学系の瞳面上での露光光ＥＬの光量分布（２次光源
の大きさや形状）を変更するために、例えば照明光学系
内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学
系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面
体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つ
を含む光学ユニットを、光源１とオプティカルインテグ
レータとの間に配置し、オプティカルインテグレータが
フライアイレンズであるときはその入射面上での照明光
の強度分布、オプティカルインテグレータが内面反射型
インテグレータであるときはその入射面に対する照明光
の入射角度範囲などを可変としている。これにより、マ
スクＭの照明条件の変更に伴う光量損失を大幅に抑える
ことが可能となっている。

【００２７】ブラインド部Ｂは、露光光ＥＬが照射され
るマスクＭ上の照明領域を設定するものであり、本実施
形態では照明光学系ＩＬ内でマスクＭのパターン面の共
役面から所定距離だけ光軸方向にずれて配置され、矩形
開口の幅が固定である固定視野絞りと、照明光学系ＩＬ
内でマスクＭのパターン面とほぼ共役に配置され、走査
露光中にマスクＭの移動に応じて走査方向に関する照明
領域の幅を変化させる可変視野絞りとを有する。ブライ
ンド部Ｂを通過した露光光ＥＬは、マスクステージＭＳ
Ｔに支持されているマスクＭのパターン領域の一部（照
明領域）をほぼ均一な照度で照明する。本実施形態で
は、ブラインド部Ｂによって照明領域が投影光学系ＰＬ
の視野内で光軸ＡＸを中心としてＹ軸方向に沿って延び
る矩形状に規定される。また、ブラインド部Ｂ（可変視
野絞り）を駆動する不図示の駆動機構は制御装置ＣＯＮ
Ｔにより制御される。

【００２８】マスクステージＭＳＴはマスクＭを支持す
るものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平
面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動及び微小回転可
能となっている。マスクステージＭＳＴはリニアモータ
等のマスクステージ駆動部ＭＳＴＤにより駆動され、マ
スクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより
制御される。制御装置ＣＯＮＴは、走査露光時に露光光
ＥＬに対してマスクＭが相対移動されるように、マスク
ステージＭＳＴを、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを介
して所定速度（同期移動速度、走査速度）ＶでＸ軸方向
（＋Ｘ方向）に移動させる。また、マスクステージＭＳ
ＴのＸＹ平面内における位置、及び回転量はレーザ干渉
計４により検出される。レーザ干渉計４の検出結果は制
御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ
干渉計４の検出結果に基づいてマスクステージＭＳＴの
位置制御（及び速度制御）を行う。

【００２９】投影光学系ＰＬは、複数の光学部材（レン
ズなど）で構成されており、第１面（物体面）に配置さ
れるマスクＭのパターンを、第２面（像面）に配置され
る感光基板Ｐ上に投影する。投影光学系ＰＬの投影倍率
は１／Ｎに設定されている。本実施形態において、投影
光学系ＰＬは投影倍率１／４あるいは１／５の縮小系で
ある。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいず
れであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、光学特性
の補正を行う不図示の結像特性制御装置を有している。
この結像特性制御装置は、例えば投影光学系ＰＬを構成
する光学部材の移動（間隔調整など）、あるいは光学部
材間の気体圧力調整を行うことにより、投影光学系ＰＬ
の投影倍率や収差（像面湾曲、歪曲収差等）などの光学
特性を調整する。結像特性制御装置は制御装置ＣＯＮＴ
により制御される。このとき、マスクＭ、感光基板Ｐ、
及び投影光学系ＰＬを構成する各光学部材間で露光光Ｅ
Ｌが散乱し、フレア光が生じる場合がある。

【００３０】基板ステージＰＳＴは、感光基板Ｐを支持
するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な
平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能となって
いる。更に、基板ステージＰＳＴはＺ軸方向にも移動可
能に設けられ、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）、θｘ
方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｙ軸回り
の回転方向）にも移動可能に設けられている。基板ステ
ージＰＳＴはリニアモータ等の基板ステージ駆動部ＰＳ
ＴＤにより駆動され、駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯ
ＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、走査露光
時に露光光ＥＬに対するマスクＭの相対移動に同期し
て、投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬに対して感光
基板Ｐを相対移動するように、基板ステージＰＳＴを、
基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介して所定速度Ｖ／Ｎで
Ｘ軸方向（−Ｘ方向）に移動させる。また、基板ステー
ジＰＳＴのＸＹ平面内における位置、及び回転量はレー
ザ干渉計５により検出される。更に、基板ステージＰＳ
Ｔに支持された感光基板ＰのＺ軸方向における位置、及
び傾斜量は、投光部７ａと受光部７ｂとを備えた焦点位
置検出系７に検出される。レーザ干渉計５及び焦点位置
検出系７の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制
御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５及び焦点位置検出系７
の検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴの位置制御
（及び速度制御）を行う。

【００３１】次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸ
において、露光光ＥＬの光路上に生じるフレアを計測す
る方法について説明する。以下では、投影光学系ＰＬを
含むマスクＭと感光基板Ｐとの間に生じるフレア光を計
測する方法について説明する。図２は、本実施形態のフ
レア計測に用いられるマスクＭを示す図であり、図２
（ａ）はマスクＭの全体構成を示す平面図、図２（ｂ）
はマスクＭに形成されるフレア計測用パターン（本発明
の第１及び第２パターン）１０の拡大図である。

【００３２】図２（ａ）は、露光光ＥＬが照射される照
明領域２０の中心（照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬ
の光軸と一致）と、マスクＭのパターン領域ＰＡの中心
とが一致した様子を示しており、本実施形態では照明領
域２０の中心とマスクＭの中心とが一致するときに、照
明領域２０の中心及び４隅にそれぞれフレア計測用パタ
ーン１０が配置されるように、マスクＭ上で照明領域２
０と同程度以上の大きさで形成される遮光部の５箇所を
それぞれ光透過部Ｔとしてフレア計測用パターン１０を
形成している。これにより、感光基板Ｐ上で露光光ＥＬ
が照射される所定領域としての露光領域（即ち、投影光
学系ＰＬに関して照明領域２０と共役で、マスクＭのパ
ターン像が投影される領域）内に設定される複数の計測
点（本例では５点）にそれぞれフレア計測用パターン１
０の投影像が形成され、各計測点でフレア計測が可能と
なっている。また、マスクＭを介して露光光ＥＬで感光
基板Ｐを露光するとき、マスクＭに照射される露光光Ｅ
Ｌのうち、フレア計測用パターン１０（光透過部Ｔ）に
照射される光以外は遮光部で反射されて感光基板Ｐに到
達しないようになっている。なお、本実施形態では５つ
のフレア計測用パターン１０をマスクＭに形成するもの
としたが、フレア計測用パターン１０は１つでもよい
し、あるいは５つ以外の複数でもよい。

【００３３】図２（ｂ）に示すように、フレア計測用パ
ターン１０はマスクＭのほぼ正方形状の光透過部Ｔに形
成され、本実施形態では本発明の第２パターン（１１、
１３）の遮光部Ｃを除く光透過部Ｔの少なくとも一部を
本発明の第１パターンとするとともに、本発明の第２パ
ターンとして互いに形成条件（例えば、形状、ピッチ、
線幅、周期方向など）が異なる複数のパターン、即ち４
つのラインアンドスペースパターン１１と１つのボック
スパターン１３とが形成されている。ラインアンドスペ
ースパターン１１は、例えば線幅が６μｍの遮光部（ラ
イン部）Ｃを１２μｍピッチで形成したものであり、ラ
イン部Ｃに挟まれるスペース部（光透過部）Ｔｓの幅が
ライン部Ｃと同一の値、即ち６μｍに設定されている。
また、ボックスパターン１３はその一辺が、例えば３０
μｍの正方形（矩形）の遮光部である。さらに、４つの
ラインアンドスペースパターン１１はボックスパターン
１３の周囲に配置され、Ｘ軸方向に関してボックスパタ
ーン１３の両側に配置される２つのラインアンドスペー
スパターン１１は、Ｘ軸方向を長手方向とする遮光部Ｃ
がＹ軸方向に等間隔で周期的に並んで設けられ、Ｙ軸方
向に関してボックスパターン１３の両側に配置される２
つのラインアンドスペースパターン１１は、Ｙ軸方向を
長手方向とする遮光部ＣがＸ軸方向に等間隔で周期的に
並んで設けられている。

【００３４】なお、本実施形態では本発明の第２パター
ンとしてラインアンドスペースパターン１１、即ち密集
パターンを形成するものとしたが、その代わりに孤立パ
ターンを形成してもよい。また、本実施形態では本発明
の第２パターンとして複数のパターン（１１、１３）を
設けるものとしたが、１つのパターンのみを設けるだけ
でもよい。さらに、本実施形態ではラインアンドスペー
スパターン１１及びボックスパターン１３（第２パター
ン）が形成されるマスクＭの光透過部Ｔの少なくとも一
部を本発明の第１パターンとして兼用する、即ち本発明
の第１パターンと第２パターンとを一体に構成したフレ
ア計測用パターン１０を用いるものとしているが、例え
ばフレア計測用パターン１０とは別に、少なくとも一部
に光透過部を含む本発明の第１パターンをマスクＭに形
成し、本発明の第１パターンと第２パターンとをマスク
Ｍ上で互いに分離してそれぞれ異なる位置に設けるよう
にしてもよい。

【００３５】以上説明したように、マスクＭは複数（本
例では５つ）のフレア計測用パターン１０を有し、各フ
レア計測用パターン１０は照明光学系ＩＬから照射され
る露光光ＥＬが透過する透光部（光透過部）Ｔを第１パ
ターンとし、かつ露光光ＥＬが反射される遮光部（光遮
蔽部）Ｃを含むラインアンドスペースパターン１１及び
ボックスパターン１３を第２パターンとして備えてい
る。ここで、露光光ＥＬが照射されるマスクＭの照明領
域２０のうち、フレア計測用パターン１０が形成される
透光部Ｔ以外は遮光部となっているとともに、露光光Ｅ
Ｌに対する透光部Ｔの透過率は、例えば９０％以上に設
定されている。すなわち、露光光ＥＬが照射されるマス
クＭの照明領域２０内でフレア計測用パターン１０（透
光部Ｔ）に照射される光の９０％程度以上のみがマスク
Ｍを透過し、残りはマスクＭの遮光部で反射される。

【００３６】図３は、投影光学系ＰＬを含むマスクＭと
感光基板Ｐとの間に生じるフレア光を計測する際の装置
構成を示した模式図である。図３に示すように、投影光
学系ＰＬに生じるフレアを計測するフレア計測装置Ｓ
は、投影光学系ＰＬを含む露光光ＥＬの光路上に、露光
光ＥＬを照射する照明光学系（照射装置）ＩＬと、露光
光ＥＬの光路上に配置される図２を用いて説明したマス
クＭと、マスクＭ及び投影光学系ＰＬを通過した露光光
ＥＬが照射され、表面にポジ型のフォトレジスト（感光
剤）で感光層が形成された感光基板Ｐと、露光光ＥＬが
照射された感光基板Ｐ上でのフレア計測用パターン１０
の形成状態、即ち本実施形態では感光剤の形状を検出す
る形状検出装置ＳＴとを備えている。形状検出装置ＳＴ
は、例えば白色光が照射される感光基板Ｐ上の局所領域
を撮像素子で検出する光学センサ、あるいはＳＥＭなど
により構成され、形状検出装置ＳＴの検出結果は制御装
置ＣＯＮＴに出力される。図３に示すように、マスクＭ
のフレア計測用パターン１０のうちラインアンドスペー
スパターン１１及びボックスパターンの各遮光部Ｃに照
射される露光光ＥＬは、基板ステージＰＳＴ上の感光基
板Ｐに到達することなく遮蔽される。一方、フレア計測
用パターン１０のうち透光部Ｔを透過した露光光ＥＬ
は、投影光学系ＰＬを介して基板ステージＰＳＴ上の感
光基板Ｐに照射される。

【００３７】次に、投影光学系ＰＬに生じるフレア光を
計測する手順について図４を参照しながら説明する。図
２を用いて説明したマスクＭがマスクステージＭＳＴに
設置されるとともに、感光基板Ｐが基板ステージＰＳＴ
に設置された後、制御装置ＣＯＮＴは、フレア計測処理
を開始する（ステップＳ０）。

【００３８】まず、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系Ｉ
Ｌにより露光光ＥＬが照射される照明領域２０の中心と
マスクＭのパターン領域ＰＡの中心とがほぼ一致するよ
うにマスクステージＭＳＴを位置決めする。これによ
り、マスクＭのほぼ中央に配置されるフレア計測用パタ
ーン１０が照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬの光軸と
ほぼ一致し、感光基板Ｐ上で露光光ＥＬが照射される露
光領域内の複数の計測点に対応する照明領域２０内の５
点にそれぞれフレア計測用パターン１０が配置される。
そして、この５つのフレア計測用パターン１０は露光光
ＥＬで同時に照明され、投影光学系ＰＬによってその投
影像が感光基板Ｐ上に投影される（ステップＳ１）。

【００３９】次いで、制御装置ＣＯＮＴはマスクＭと投
影光学系ＰＬとを介して感光基板Ｐ上の複数の第１領域
を互いに異なる露光量で露光するために、基板ステージ
駆動部ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴを駆動して
ステップ・アンド・リピート方式で感光基板Ｐを移動す
るとともに、例えば光源１の制御パラメータ（印加電
圧、トリガパルスなど）を制御して感光基板Ｐ上に照射
される露光光ＥＬのパルス数と露光光ＥＬの強度（パル
スエネルギー）との少なくとも一方を変化させること
で、感光基板Ｐ上の第１領域毎に露光光ＥＬの積算光量
（露光量）を異ならせる（ステップＳ２）。

【００４０】ここで、感光基板Ｐ上の各第１領域の露光
時にはマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴが
実質的に静止している、即ちマスクＭと感光基板Ｐとが
ほぼ静止した状態で各第１領域の露光が行われる。ま
た、複数の第１領域をそれぞれ露光するとき、投影光学
系ＰＬの最適焦点位置（ベストフォーカス位置）に各第
１領域が配置される、即ち前述の露光領域内で投影光学
系ＰＬの像面と第１領域の表面とがほぼ合致するよう
に、例えば感光基板ＰのＺ軸方向の位置やＸ軸及びＹ軸
回りの回転角（ＸＹ平面に対する傾斜角）を制御して、
投影光学系ＰＬの像面と感光基板（第１領域）との相対
位置関係を調整している。さらに、感光基板Ｐ上で最初
に露光される第１領域での露光量は、感光基板Ｐの感光
特性（感光剤の感度）に応じた最適露光量よりも小さく
設定される。そして、感光基板Ｐ上の各第１領域毎に所
定量ずつ露光量を増やしていき、感光基板Ｐ上で最後に
露光される第１領域での露光量は、例えば前述の最適露
光量と同程度に設定される。なお、感光基板Ｐ上で露光
量が最適露光量よりも十分に小さい第１領域では、現像
処理を経てもフレア計測用パターン１０の透光部Ｔ（第
１パターン）に対応する感光剤が完全には除去されない
（消失しない）。そして、これら異なる露光量で各第１
領域が露光された感光基板Ｐを現像処理（所定の処理）
した後、形状検出装置ＳＴにより感光基板Ｐ上の各第１
領域でのフレア計測用パターン１０（透光部Ｔ）の形成
状態としてその表面形状、すなわち感光剤の形状を計測
する（ステップＳ３）。

【００４１】ここで、感光基板Ｐに対する露光量を徐々
に高くしていき、所定の露光量（第１露光量）以上にな
ると、感光基板Ｐ上において露光光ＥＬを照射された部
分、すなわちマスクＭの透光部Ｔの形成位置に対応する
感光基板Ｐの位置での感光剤が現像処理を経て消失する
（除去される）。制御装置ＣＯＮＴは、形状検出装置Ｓ
Ｔの検出結果に基づいて、露光量の変化に応じて透光部
Ｔに対応する感光剤の形状が変化するときの露光量、す
なわち透光部Ｔに対応する感光基板Ｐ上の感光剤が現像
処理により消失する（除去される）ときの最小露光量
（第１露光量）Ｅ _thを求める（ステップＳ４）。なお、
本実施形態では感光基板Ｐ上で露光光ＥＬが照射される
露光領域内の５つの計測点にそれぞれ対応して、感光基
板Ｐ上の各第１領域内に５つのフレア計測用パターン１
０の像が投影されるので、各第１領域内のフレア計測用
パターン１０、即ち透光部Ｔ毎にその形成状態を検出し
て、露光領域内の各計測点毎に最小露光量（第１露光
量）Ｅ_thを求める。

【００４２】次に、制御装置ＣＯＮＴは光源１に指令を
送出して露光光ＥＬの発振を開始して、この露光光ＥＬ
で照明領域２０内の５つのフレア計測用パターン１０を
同時に照明する（ステップＳ５）。これにより、投影光
学系ＰＬによって各フレア用計測パターン１０の投影像
が感光基板Ｐ上に投影される。次いで、制御装置ＣＯＮ
Ｔは前述のステップＳ２と全く同様に、マスクＭと投影
光学系ＰＬとを介して、感光基板Ｐ上でステップＳ２で
露光された複数の第１領域と異なる複数の第２領域を互
いに異なる露光量で露光するために、基板ステージＰＳ
Ｔを駆動してステップ・アンド・リピート方式で感光基
板Ｐを移動するとともに、例えば光源１の制御パラメー
タを制御して感光基板Ｐ上に照射される露光光ＥＬのパ
ルス数と露光光ＥＬの強度との少なくとも一方を変化さ
せることで、感光基板Ｐ上の各第２領域毎に露光光ＥＬ
の積算光量（露光量）を異ならせる（ステップＳ６）。
このとき、投影光学系ＰＬの最適焦点位置（ベストフォ
ーカス位置）に各第２領域が配置される、即ち前述の露
光領域内で投影光学系ＰＬの像面と第２領域の表面とが
ほぼ合致するように、例えば感光基板ＰのＺ軸方向の位
置やＸ軸及びＹ軸回りの回転角（ＸＹ平面に対する傾斜
角）を制御して、投影光学系ＰＬの像面と感光基板（第
２領域）との相対位置関係を調整している。また、複数
の第２領域のうち最初に露光される第２領域の露光量が
最も小さく設定され、かつその露光量は、例えば前述の
最適露光量よりも大きい設定される。従って、ステップ
Ｓ６で最も小さい露光量であっても、ステップＳ２で最
も大きい露光量よりは大きく設定されていることにな
る。

【００４３】そして、これら異なる露光量で露光された
感光基板Ｐを現像処理（所定の処理）した後、形状検出
装置ＳＴにより感光基板Ｐ上の各第２領域でのフレア計
測用パターン１０（第２パターン１１、１３）の形成状
態としてその表面形状、すなわち感光剤の形状を計測す
る（ステップＳ７）。

【００４４】ここで、感光基板Ｐに対する露光量を徐々
に高くしていき、投影光学系ＰＬを含むマスクＭと感光
基板Ｐとの間にフレア光が生じると、図５に示すよう
に、フレア計測用パターン１０の遮光部Ｃの形成位置に
対応する感光基板Ｐ（投影光学系ＰＬの像面）上の位置
での露光量は零でなくなる。つまり、本来、露光量が零
となるはずである遮光部Ｃに対応する感光基板Ｐ上の位
置での露光量は、フレア光が照射されることによって零
でなくなる。なお、図５において、横軸は像面位置、縦
軸は露光光ＥＬの露光量である。従って、フレア光が生
じている場合、露光光ＥＬの感光基板Ｐ上における露光
量を高くすることによって移動するこのフレア光が遮光
部Ｃに対応する感光基板Ｐ上の位置における感光剤を感
光する。この場合、本来ならば遮光部Ｃに対応する感光
基板Ｐ上の位置における感光剤は、現像処理を経ても除
去されないはずであるが、フレア光の照射によりその感
光剤は現像処理を経て消失する（除去される）ことにな
る。このとき、フレア計測用パターン１０の透光部Ｔの
形成位置に対応する感光基板Ｐ上の位置でも感光剤はも
ちろん同時に消失する（除去される）。

【００４５】制御装置ＣＯＮＴはこの形状検出装置ＳＴ
の検出結果に基づいて、フレア光が遮光部Ｃに対応する
感光基板Ｐ上の位置の感光剤を感光したか否かを判断す
る。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、フレア計測用パ
ターン１０の遮光部Ｃに対応する感光基板Ｐ上の感光剤
の形状（有無）を形状検出装置ＳＴで検出し、形状検出
装置ＳＴの検出結果に基づいて、露光量の変化に応じて
遮光部Ｃに対応する感光剤の形状が変化するときの露光
量（第２露光量）、すなわち遮光部Ｃに対応する感光基
板Ｐ上の感光剤が現像処理を経て除去される（換言すれ
ば、遮光部Ｃの転写像として現像処理後に形成されるレ
ジスト像が消失する）ときの最小露光量（第２露光量）
Ｅ₀を求める（ステップＳ８）。なお、本実施形態では
感光基板Ｐ上で露光光ＥＬが照射される露光領域内の５
つの計測点にそれぞれ対応して、感光基板Ｐ上の各第２
領域内に５つのフレア計測用パターン１０の像が投影さ
れるので、各第２領域内のフレア計測用パターン１０、
即ち遮光部Ｃ毎にその形成状態を検出して、露光領域内
の各計測点毎に最小露光量（第２露光量）Ｅ₀を求め
る。

【００４６】ここで、ステップＳ８において、遮光部Ｃ
のパターン形状により発生するフレア量は変化するの
で、遮光部Ｃのうちラインアンドスペースパターン１１
に対応する感光基板Ｐ上の感光剤の形状が変化するとき
の最小露光量と、ボックスパターン１３に対応する感光
基板Ｐ上の感光剤の形状が変化するときの最小露光量と
の値は異なる。制御装置ＣＯＮＴは、形状検出装置ＳＴ
の検出結果に基づき、前述した露光領域内の計測点毎
に、ラインアンドスペースパターン１１に対応する感光
基板Ｐ上の感光剤の形状が変化する（即ち、ラインアン
ドスペースパターン１１のレジスト像が消失する）とき
の最小露光量Ｅ₀₁、及びボックスパターン１３に対応す
る感光基板Ｐ上の感光剤の形状が変化する（即ち、ボッ
クスパターン１３のレジスト像が消失する）ときの最小
露光量Ｅ₀₂を求める。

【００４７】制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ４で求め
たフレア計測用パターン１０の透光部Ｔに対応する感光
基板Ｐ上の感光剤が現像処理により消失するときの最小
露光量Ｅ_thと、ステップＳ８で求めたフレア計測用パタ
ーン１０の遮光部Ｃに対応する感光基板Ｐ上の感光剤が
現像処理により消失するときの最小露光量Ｅ₀との比を
求める（ステップＳ９）。これにより、制御装置ＣＯＮ
Ｔは、ステップＳ９で求めた比（Ｅ_th／Ｅ₀）から、マ
スクＭと感光基板Ｐとの間に生じるフレア量（フレア光
量）を求めることができる。例えば、投影光学系ＰＬを
介した感光基板Ｐ上におけるマスクＭの光透過部に対応
する部分の露光量がＥ_mである場合、フレア量Ｅ_fは、Ｅ_f ＝Ｅ_m（Ｅ_th／Ｅ₀） … （１）である。また、パターン形状によってもフレア量が異な
るので、ラインアンドスペースパターン１１に基づくフ
レア量Ｅ_f1、及びボックスパターン１３に基づくフレア
量Ｅ_f2はそれぞれ、Ｅ_f1 ＝Ｅ_m（Ｅ_th／Ｅ₀₁） … （２）Ｅ_f2 ＝Ｅ_m（Ｅ_th／Ｅ₀₂） … （３）である。こうして、フレア光が生じている場合には、
（１）〜（３）式に基づいて、各位置、及びパターン形
状に基づくフレア光の光量を求めることができる。ま
た、フレア計測用パターン１０は照明領域２０内の複数
点に配置されるので、投影光学系ＰＬに関して照明領域
２０と共役な露光領域内の複数の計測点でそれぞれフレ
ア量を求めることができ、制御装置ＣＯＮＴはフレアの
影響を加味して露光領域内での露光光ＥＬの照度分布
（又は露光量分布）を求めることができる。

【００４８】フレア量及びフレア光により生じた露光光
ＥＬの照度分布（又は露光量分布）を求めたら、制御装
置ＣＯＮＴは、前記求めた結果に基づいて、例えば投影
光学系ＰＬに設けられている前記結像特性制御装置によ
り光学素子（レンズなど）を移動、又は光軸ＡＸに対し
て傾斜させる、あるいは照明光学系ＩＬの光学素子（オ
プティカルインテグレータ、濃度フィルタなど）の位置
を調整するなどして、フレア光を除くためのフレア低減
処理（即ち、露光光ＥＬの照度分布又は露光量分布の均
一化などを含む感光基板の露光条件の調整）を行う（ス
テップＳ１０）。そして、デバイス製造用のマスク及び
感光基板がマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳ
Ｔに設置された後、露光処理が行われ、処理が終了する
（ステップＳ１１）。

【００４９】以上説明したように、フレア計測用パター
ン１０（マスクＭ）及び投影光学系ＰＬを介して感光基
板上の複数の領域を異なる露光量で露光するとともに、
各領域でのフレア計測用パターン１０の形成状態（本例
ではレジストの有無）を形状検出装置ＳＴで検出するこ
とにより、光透過部Ｔに対応する感光剤の形状が変化す
る（即ち、感光剤がなくなる）ときの露光量Ｅ_thを基準
とした光遮蔽部Ｃに対応する感光剤の形状が変化する
（即ち、光遮蔽部Ｃの転写像が消失する）ときの露光量
Ｅ₀を求めることができるので、これら求めた露光量Ｅ
_th、Ｅ₀に基づいてフレアに関連する情報（例えば、露
光量Ｅ_thと露光量Ｅ₀との比、あるいは前述の式（１）
で表されるフレア量など）を定量的に求めることができ
る。

【００５０】本発明のフレア計測方法によれば、複数の
露光装置でそれぞれフレアを正確に比較することも可能
である。ただし、フレア計測用パターン１０（遮光部
Ｃ）のパターン形状により発生するフレア量は変化する
ため、複数の露光装置でそれぞれフレアを計測するとき
は同一パターンを用いることが好ましい。

【００５１】上記実施形態において、感光基板上に転写
すべきパターンに応じてマスクの照明条件、即ち照明光
学系ＩＬの瞳面上での露光光ＥＬの光量分布を変更する
ことがあるので、複数の照明条件でそれぞれフレアを計
測すること好ましい。すなわち、図１の露光装置で使用
する複数の照明条件の各々で図４のステップＳ１〜Ｓ９
を繰り返し実行して、照明条件毎にフレアを計測する。
また、上記実施形態では図４のステップＳ１０にてフレ
アの低減処理（露光条件の調整）を行うものとしたが、
例えば感光基板上に転写すべきパターンのレイアウトの
変更などを行ってフレアによるパターン像の線幅変化な
どを防止するようにしてもよい。

【００５２】なお、上記実施形態ではフレア計測を行う
際に、本発明の第２パターンとしてラインアンドスペー
スパターン１１とボックスパターン１３の両方を用いて
いるが、ラインアンドスペースパターン１１及びボック
スパターン１３の両方を用いるのでなくいずれか一方の
みを用いてフレア計測を行ってもよい。また、上記実施
形態において、ボックスパターン１３は正方形である
が、その形状は任意でよく、長方形あるいは六角形など
でもよい。更に、ボックスパターン１３の大きさも任意
に設定できる。また、ラインアンドスペースパターン１
１に関してもその線幅やピッチなどの形成条件を任意に
設定できる。更に、上記実施形態では、ボックスパター
ン１３の周囲にラインアンドスペースパターン１１を配
置した構成であるが、ラインアンドスペースパターン１
１とボックスパターン１３との位置関係も任意である。

【００５３】また、上記実施形態では本発明の第１及び
第２パターンを一体に構成したフレア計測用パターン１
０を用いるものとしたが、両パターンを分離して形成し
てもよいし、この分離した両パターンを同一マスク上の
異なる位置に形成しても、あるいは異なるマスクに形成
してもよい。さらに、上記実施形態ではフレア計測用パ
ターンの光透過部Ｔ（第１パターン）と光遮蔽部Ｃ（第
２パターン１１、１３）とを同一感光基板上の異なる領
域にそれぞれ転写するものとしたが、第１パターンと第
２パターンとをそれぞれ異なる感光基板上に転写しても
よい。

【００５４】また、上記実施形態ではフレア計測用パタ
ーン１０の光透過部Ｔ（第１パターン）と光遮蔽部Ｃ
（第２パターン）とを、異なる露光工程（ステップＳ
２、Ｓ６）にて感光基板上に転写するものとしたが、必
ずしも光透過部Ｔ（第１パターン）を光遮蔽部Ｃ（第２
パターン）よりも先に露光しなくてもよくその露光順序
は任意で構わない。さらに、例えばステップＳ２におけ
る露光量の変更範囲を大きく広げる、即ちステップＳ２
で最も大きい露光量をステップＳ６の最大露光量と同じ
値に設定することで、光透過部Ｔ（第１パターン）と光
遮蔽部Ｃ（第２パターン）とを同一の露光工程で感光基
板上に転写するようにし、これによりステップＳ５〜Ｓ
７を省略して計測時間の短縮を図るようにしてもよい。

【００５５】上記実施形態において、露光量を調整する
際に、光源１の出力を調整し、感光基板Ｐ上における照
度を調整するように説明したが、照明光学系ＩＬ内に照
度調整用のフィルタを設け、このフィルタを駆動するこ
とにより感光基板Ｐ上における照度調整、ひいては露光
量の調整を行うようにしてもよい。もちろん、露光量の
調整のために露光時間を制御するようにしてもよい。

【００５６】上記施形態において、投影光学系ＰＬを含
むマスクＭと感光基板Ｐとの間に生じるフレア光の計測
は、感光基板ＰにマスクＭのパターンの像を転写し、形
成されたパターン形状の検出結果に基づいて行われる構
成であるが、これにより実際に基板ステージＰＳＴ上に
感光基板Ｐを設置した状態でフレア光計測を行うことが
できる。したがって、感光基板Ｐでの反射光の成分も検
出することができるので、精度良い計測を行うことがで
きる。

【００５７】また、上記実施形態ではマスクＭに複数の
フレア計測用パターン１０を形成したが、マスクＭに１
つのフレア計測用パターンを形成するだけでもよく、こ
の場合はマスクステージＭＳＴを移動して前述の照明領
域２０内の複数点に順次フレア計測用パターン１０を配
置することで、露光領域内の複数の計測点でそれぞれフ
レアに関する情報を検出すればよい。

【００５８】なお、上記実施形態において、フレア計測
用パターン１０を有するマスクＭ上で露光光ＥＬが照射
される照明領域２０は、デバイス製造用マスクのパター
ンの転写時と同一条件で（すなわち大きさ、位置、及び
形状が等しく）設定されることが好ましい。

【００５９】なお、本実施形態の露光装置ＥＸとして、
マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパタ
ーンを露光する走査型露光装置の他に、マスクＭと感光
基板Ｐとをほぼ静止させる静止露光方式のいずれを採用
してもよい。

【００６０】上記各実施形態において、露光装置ＥＸの
用途としては半導体製造用の露光装置に限定されること
なく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パ
ターンを露光する液晶用の露光装置、プラズマディスプ
レイや有機ＥＬなどの表示装置、薄膜磁気ヘッド、撮像
素子、マイクロマシン、ＤＮＡチップ、及びマスク（レ
チクル）などを製造するための露光装置にも広く適当で
きる。

【００６１】投影光学系ＰＬは縮小系、等倍系、及び拡
大系のいずれでもよいし、さらには屈折系、反射屈折
系、及び反射系のいずれでもよい。また、光源１はエキ
シマレーザなどに限られるものではなく、例えば水銀ラ
ンプ、あるいはＹＡＧレーザや半導体レーザなどの高調
波発生装置などでもよいし、パルス光源でなく連続光源
でもよい。さらに、露光光ＥＬは紫外光に限られるもの
ではなく、例えばＥＵＶ光、硬Ｘ線、及び電子線やイオ
ンビームなどの荷電粒子線などでもよい。

【００６２】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００６３】半導体デバイスは、図６に示すように、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設
計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するス
テップ２０２、デバイスの基材となる基板（ウェハ、ガ
ラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実
施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに
露光するウエハ処理ステップ２０４、デバイス組み立て
ステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケ
ージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て
製造される。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１パターンと光学系とを介して感光物体を異なる露光
量で露光するとともに、第２パターンと光学系とを介し
て感光物体を異なる露光量で露光し、感光物体上での第
１及び第２パターンの形成状態を検出することにより、
各露光量での第１パターン（光透過部）の形成状態と第
２パターン（光遮蔽部）の形成状態とに基づいてフレア
光の光量を定量的に求めることができる。したがって、
求めたフレア情報に基づいてフレアを低減するための処
理を精度良く行うことができるので、露光処理の際の露
光精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフレア計測装置を備えた露光装置の一
実施形態を説明するための構成図である。

【図２】本発明のフレア計測方法に用いられるマスクの
一実施形態を示す図である。

【図３】本発明のフレア計測方法及び計測装置の一実施
形態を説明するための模式図である。

【図４】本発明のフレア計測方法の一実施形態を説明す
るための図である。

【図５】感光基板上に照射される露光光の照射量を説明
するための図である。

【図６】半導体デバイスの製造工程の一例を説明するた
めのフローチャート図である。

【符号の説明】

１光源（光源装置）１フレア計測用パターン（第１パターン、第２パ
ターン）１１ラインアンドスペースパターン１３ボックスパターンＡＸ光軸Ｂブラインド部（照射範囲調整装置）Ｃ遮光部（光遮蔽部）ＣＯＮＴ制御装置ＥＬ露光光（照明光）ＥＸ露光装置ＩＬ照明光学系（照明装置）ＭマスクＰ感光基板ＰＬ投影光学系Ｓフレア計測装置ＳＴ形状検出装置Ｔ透光部（光透過部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾形太郎東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 5F046 AA28 BA04 DA01 DA12 DB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光が通る光学系に生じるフレアを計
測するフレア計測方法において、前記照明光が照射される少なくとも一部に光透過部を含
む第１パターンと、前記光学系とを介して、感光物体上
の複数の領域をそれぞれ異なる露光量で露光するととも
に、前記各領域での前記第１パターンの形成状態を検出
し、前記照明光が照射される少なくとも一部に光遮蔽部を含
む第２パターンと、前記光学系とを介して、感光物体上
の複数の領域をそれぞれ異なる露光量で露光するととも
に、前記各領域での前記第２パターンの形成状態を検出
し、前記第１及び第２パターンの検出結果に基づいて前記フ
レアに関する情報を求めることを特徴とするフレア計測
方法。
【請求項２】前記第１パターンで露光される感光物体
上の各領域で前記光透過部に対応する感光層がなくなる
最小の第１露光量と、前記第２パターンで露光される感
光物体上の各領域で前記光遮蔽部の転写像が消失する最
小の第２露光量とを決定し、前記第１及び第２露光量に
基づいて前記フレアに関する情報を求めることを特徴と
する請求項１に記載のフレア計測方法。
【請求項３】前記第２パターンは互いに形成条件が異
なる複数のパターンを含み、前記複数のパターンでそれ
ぞれ前記光遮蔽部の転写像が消失する最小の第２露光量
を決定するとともに、前記第１露光量と前記決定された
第２露光量とに基づいて前記フレアに関する情報を求め
ることを特徴とする請求項２に記載のフレア計測方法。
【請求項４】前記第２パターンは、前記光学系の視野
内で前記照明光が照射される所定領域内の複数の計測点
にそれぞれ対応して配置され、前記計測点毎に前記光遮
蔽部の転写像が消失する最小の第２露光量を決定すると
ともに、前記第１露光量と前記決定された第２露光量と
に基づいて、前記各計測点での前記フレアに関する情報
を求めることを特徴とする請求項２又は３に記載のフレ
ア計測方法。
【請求項５】前記感光物体は表面にポジ型のフォトレ
ジストで感光層が形成されることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか一項に記載のフレア計測方法。
【請求項６】前記第１及び第２パターンでそれぞれ露
光された感光物体は現像処理が施され、前記現像処理さ
れた感光物体上の各領域で前記第１及び第２パターンの
形成状態を検出することを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか一項に記載のフレア計測方法。
【請求項７】前記光学系は、前記第１パターン又は第
２パターンが第１面に配置されるとともに、前記第１面
に配置されるパターンを前記感光物体が配置される第２
面上に投影する投影光学系を含むことを特徴とする請求
項１〜６のいずれか一項に記載のフレア計測方法。
【請求項８】前記第１及び第２パターンでそれぞれ前
記感光物体を露光するとき、前記感光物体の各領域が実
質的に前記投影光学系の最適焦点位置に維持されるよう
に前記投影光学系の第２面と前記感光物体との位置関係
を調整することを特徴とする請求項７に記載のフレア計
測方法。
【請求項９】前記光学系は、前記照明光に対するマス
クの相対移動に同期して前記投影光学系を通過した照明
光に対して被露光体を相対移動し、前記マスク及び前記
投影光学系を介して前記照明光で前記被露光体を走査露
光する走査露光装置に設けられ、前記走査露光装置を用
いて前記第１及び第２パターンでそれぞれ前記感光物体
上の各領域を露光するときは、前記第１又は第２パター
ンと前記感光物体とをほぼ静止させることを特徴とする
請求項７又は８に記載のフレア計測方法。
【請求項１０】照明光が通る光学系に生じるフレアを
計測するフレア計測装置において、前記照明光で少なくとも一部に光透過部を含む第１パタ
ーンを照射し、前記第１パターンと前記光学系とを介し
て感光物体上の複数の領域がそれぞれ異なる露光量で露
光され、かつ前記照明光で少なくとも一部に光遮蔽部を
含む第２パターンを照射し、前記第２パターンと前記光
学系とを介して感光物体上の複数の領域がそれぞれ異な
る露光量で露光されるように、前記感光物体上での前記
照明光の積算光量を調整する照射装置と、前記感光物体の各領域での前記第１パターンの形成状態
と前記第２パターンの形成状態とを検出するとともに、
前記第１及び第２パターンの検出結果に基づいて前記フ
レアに関する情報を求める計測装置とを備えることを特
徴とするフレア計測装置。
【請求項１１】前記計測装置は、前記第１のパターン
で露光される感光物体上の各領域で前記光透過部に対応
する感光層がなくなる最小の第１露光量と、前記第２の
パターンで露光される感光物体上の各領域で前記光遮蔽
部の転写像が消失する最小の第２露光量とを決定し、前
記第１及び第２露光量に基づいて前記フレアに関する情
報を求めることを特徴とする請求項１０に記載のフレア
計測装置。
【請求項１２】前記感光物体は表面にポジ型のフォト
レジストで感光層が形成されるとともに、前記第１及び
第２パターンでそれぞれ露光された感光物体は現像処理
が施され、前記計測装置は、前記現像処理された感光物
体上の各領域で前記第１及び第２パターンの形成状態を
検出することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の
フレア計測装置。
【請求項１３】照明光学系を通して照明光でマスクを
照射するとともに、投影光学系を介して前記照明光で被
露光体を露光する方法において、請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測方法により前
記照明光が通る光学系で生じるフレアに関する情報を求
めるとともに、前記フレアに関する情報に基づいて前記
被露光体上での前記照明光の照度分布又は露光量分布を
調整することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】照明光学系を通して照明光でマスクを
照射するとともに、投影光学系を介して前記照明光で被
露光体を露光する方法において、請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測方法により前
記照明光が通る光学系で生じるフレアに関する情報を求
めるとともに、前記フレアに関する情報に基づいて前記
被露光体の露光条件を調整することを特徴とする露光方
法。
【請求項１５】照明光をマスクに照射する照明光学系
と、前記照明光を被露光体上に投射する投影光学系とを
備えた露光装置において、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のフレア計測装
置を含み、前記照明光が通る光学系で生じるフレアに関
する情報を求めることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】前記フレアに関する情報に基づいて前
記被露光体上での前記照明光の照度分布又は露光量分布
を調整する調整装置を更に備えることを特徴とする請求
項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】照明光をマスクに照射する照明光学系
と、前記照明光を被露光体上に投射する投影光学系とを
備える露光装置の調整方法において、請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測方法により前
記照明光が通る光学系で生じるフレアに関する情報を求
めるとともに、前記フレアに関する情報に基づいて前記
被露光体上での前記照明光の照度分布又は露光量分布を
得ることを特徴とする露光装置の調整方法。
【請求項１８】前記照度分布又は露光量分布に基づい
て前記照明光が通る光学系を調整することを特徴とする
請求項１７に記載の露光装置の調整方法。