WO2006068288A1

WO2006068288A1 - マスク表面の高さ方向位置測定方法、露光装置及び露光方法

Info

Publication number: WO2006068288A1
Application number: PCT/JP2005/023996
Authority: WO
Inventors: Noriyuki Hirayanagi; Keiichi Tanaka
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2006-06-29
Also published as: US7433017B2; KR20070100867A; US8390783B2; US20060187456A1; JP4556954B2; TWI484302B; US20090015810A1; JPWO2006068288A1; TW200622515A; CN101002306A; IL182196A0; KR101332035B1; EP1830395A1; EP1830395A4

Abstract

　光源から射出する光をマスクＭに照射し、マスクＭに形成されたパターンを、投影光学系により、ウエハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置におけるマスクＭの高さ方向位置を測定する方法であって、マスクＭと投影光学系の間に配置され、露光時に露光領域を規定する露光領域規定部材１を、マスクＭの高さ方向位置を測定する測定前に移動させることを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

Description

マスク表面の高さ方向位置測定方法、露光装置及び露光方法

技術分野

本発明は、マスクを用いた露光装置におけるマスク表面の高さ方向位置（本明細書及ぴ特許請求の範囲において、「高さ方向」とは、正常位置明

に取り付けられたマスク表面に垂直な方向を意味する。通常は投影光学系の光軸方向に一致する。）を測定する方法、露光装置及び露光方法に関書

するものである。

背景技術

近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（ 1 1 〜： 1 4 n m ) の E U V ( Extreme Ultra Violet) 光を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている。この波長域では、従来のレンズのような透過屈折型の光学素子を使用できず、反射を利用した光学系が使用され、また、マスクも反射型のマスクが用いられる。マスクの手前には露光領域以外の領域に入射する不要光を除去するために、図 6に示すように、マスク Mの近傍に円弧状の開口 4 1 a を有するスリツト基板 4 1が設けられている。そして、露光転写時には、マスクステージに取り付けられたマスク Mが矢印のように移動し、マスク面に形成されたパターンが、逐次照明されるようになっている。なお、図 6において、（ a ) は、マスク Mとスリット基板 4 1 を側面（マスク Mの走査方向）から見た図であり、（b )は、マスク Mとスリット基板 4 1 を、スリット基板 4 1側から見た図である。なお、マスク Mにはパターンが設けられたパターン領域 M a と、その周囲に設けられ、パターンが.設けちれていない周囲領域 M bが存在する。

一方、マスクの表面は必ずしも平坦ではなく、また、マスクをマスクステージに取り付けたときに、高さ方向の位置が変動したり、傾いた状態で取り付けられたりする。このような場合には、マスクと投影光学系との距離が変動することになり、それにより、ウェハに露光転写を行つたときに像のボケが発生したり倍率や転写位置等の誤差が生じるといつた結像性能上の問題が生じるおそれがある。

このような問題を防止するために、マスクの高さ方向の位置を測定し、結像性能上問題が生じないようにする必要がある。

マスクの各部分の高さ方向の位置の測定は、マスクの測定面に斜め方向から光を照射し、マスク面で反射した光が受光面上に入射する位置を観測することによって行われる。マスクの測定面の高さが変化すると、観測される光の入射位置が変動するので、これにより、マスクの測定面の高さを測定することができる。

ところが、前述のスリット基板を持った E U V露光装置において、露光転写中にマスクの露光面の高さ方向位置を前述のような光学的方法により測定しようとすると、スリツト基板が邪魔になるという問題点が生じる。図 6において、マスク M面の高さ方向位置を測定する場合、（ _a ) に示すように投光器 4 2から光 4 3を照射し、マスク M面で反射した光の位置を受光器' 4 4で観察する。なお、（ a ) においては、光 4 3は 1本のみを示しているが、実際には（b ) に示すように複数のスリット像 4 5を形成し、複数点の高さ方向位置を同時に測定する。

しかしながらスリツト基板 4 1が存在する場合には、この光がスリット基板 4 1に遮られて、マスク Mの表面まで達しないという問題点が生じる。則ち、（ b ) に示すように、スリット像 4 5 (図においては、 9 X 2個のスリット像を例として示している）のうち、一部のものは、スリット基板 4 1 の開口 4 1 aを通り抜けてマスク Mの表面まで到達する力、他のものは、スリツト基板 4 1に遮られてマスク Mの表面まで到達しなレ、。よって、このような状態では、マスク Mの面の高さ方向位置を測定することができない。

以上の説明は、光を用いたマスク M面の高さ測定方法について説明したが、静電容量、渦電流、超音波等の他の原理を応用した接触式或いは非接触式の高さ測定装置を用いる場合にも、スリット基板 4 1の存在により測定ができなかったり、測定データが所定精度に入らなかったりするという問題が生じることが考えられる。また、反射型のマスクではなく、透過型のマスクを用いた場合にも、マスクと投影光学系との間にスリット基板等の露光領域を規定する露光領域規定部材が配置される場合には同様な問題が生じる。

発明の開示

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、投影光学系とマスクの間に、露光領域を規定する露光領域規定部材を有する露光装置においても、マスク表面の各高さ方向位置を測定可能な方法、及びこの測定データを使用した露光装置における露光方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第 1 の手段は、光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置における前記マスクの高さ方向位置を測定する方法であって、前記マスクと前記投影光学系の間に配置され、露光時に露光領域を規定する露光領域規定部材を、前記マスクの高さ方向位置を測定する測定前に移動させることを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法である。

本手段においては、マスク表面の高さ方向位置の測定時に、スリット基板等の露光領域規定部材を移動させる。これにより、露光領域規定部材を有する場合にも、露光領域規定部材を退避させたりすることができるため、マスク表面の所定部分の高さ方向位置を測定することが可能となる。マスクの走査方向位置とそのとき測定されたマスク表面の所定部分の高さ方向位置を予め測定し、記憶しておくことにより、露光転写中にマスクの走査方向位置を検出してやれば、その走查方向位置に対応するマスク表面の高さを知ることができ、例えば、この情報に基づいて高さ方向の位置誤差に基づく補正をかけることができる。なお、以下の手段を含め、通常、基準面は投影光学系を基準にして設定される。

前記課題を解決するための第 2の手段は、前記第 1 の手段であって、前記露光領域規定部材は、露光時には、その位置が固定されていることを特徴とするものである。

本手段においては、スリット基板等の露光領域規定部材は、露光時には固定されても、測定する前には、測定に悪影響を与えない位置まで移動させることができるので、マスクの高さ方向位置を測定することが可能である。

前記課題を解決するための第 3の手段は、前記第 1の手段又は第 2の手段であって、前記測定前に、前記露光領域規定部材を、前記高さ測定装置の機能を阻害しない位置に移動させることを特徴とするものである, 本手段においては露光領域規定部材が、高さ測定装置の機能を阻害しない位置へ移動されるため、良好に高さ測定を行うことが可能となる。前記課題を解決するための第 4の手段は、前記第 3の手段であって、前記マスクと前記露光領域規定部材との相対的な位置を間欠的に変化させて、マスク表面の高さ方向位置測定を行うことを特徴とするものである。

本手段においては、スリツト基板等の露光領域規定部材を待避させるのではなく、マスクと露光領域規定部材との相対的な位置を少量シフトさせることにより、高さ測定装置の機能を阻害しないようにして、マスク表面の測定を行うことが可能である。よって、マスク基板を大きく移動させる必要がない。この方法で測定できるマスク表面の領域は限られるので、マスクステージを間欠的に移動させて、測定位置を変えながら測定を行う。

前記課題を解決するための第 5の手段は、前記第 1の手段から第 4の手段のいずれかであって、前記露光領域規定部材が、露光光が通過可能な開口を有し、前記高さ方向位置測定を、前記開口を通して行うことを特徴とするものである。

本手段においては、開口を通して高さ方向位置測定を行うことが可能である。

前記課題を解決するための第 6の手段は、前記第 1 の手段から第 3の手段のいずれかであって、前記マスクを保持するマスクステージを走行させながらマスク表面の高さ方向位置測定を行うことを特徴とするものである。

本手段においては、マスク表面の高さ方向位置測定を行う際に、マスクステージを走行させながら測定を行うので、高さ測定装置を固定したまま測定を行うことができる。又、マスクステージには、通常、干渉計を使用し走査方向位置測定装置が付いているので、この走査方向位置測定装置を使用して、マスクの走査方向位置を検出することができる。前記課題を解決するための第 7の手段は、前記第 1の手段から第 6の手段のいずれかであって、前記露光領域規定部材がスリット基板であることを特徴とするものである。前記課題を解決するための第 8の手段は、前記第 1 の手段から第 7の手段のいずれかであって、前記マスクの高さ方向位置の測定は、測定用光源と、前記測定用光源から射出して前記マスクで反射した光束を検出する検出器を少なくとも有する光学式の測定装置を用いて行うことを特徴とするものである。

光学式の測定装置を用いた場合、高精度，高安定性，非計測対象への制約が少ない，非接触，高速であるという利点がある。

前記課題を解決するための第 9の手段は、前記第 1 の手段から第 8の手段のいずれかであって、前記マスク表面の高さ方向位置測定を行うと同時に、前記マスクステージの高さ方向位置を測定し、測定されたマスク表面の高さ方向位置を、測定されたマスクステージの高さ方向位置で補正することを特徴とするものである。

前記第 1 の手段から第 8の手段を用いるとき、マスクステージの走査に伴うマスクの高さ方向位置変動が問題となる。則ち、マスク表面の高さ方向位置測定時と、露光転写時におけるマスクステージの高さ方向位置が同じであれば問題は起こらないが、両者の間に違いがあると、投影光学系に対するマスク面の位置に誤差が生じる。

本手段においては、マスク表面の高さ方向位置測定と同時に、基準面からのマスクステージの高さ方向位置を測定し、測定されたマスク表面の高さ方向位置を、測定されたマスクステージの高さ方向位置で補正するようにしている。よって、測定時と露光転写時においてマスクステージの高さ方向位置が異なる場合にも、露光転写時に測定したマスクステージの高さ方向位置を考慮して高さ補正を行うことによって正確な露光を行うことが可能となる。

尚、この高さ補正については、マスクステージの姿勢そのものを補正する方法、ウェハ等の感応基板ステージの姿勢を補正する方法、投影光学系のミラーやレンズの位置を補正する方法等がある。つまり、マスクステージの高さ方向のズレはマスクステージそのものの位置を補正することでも可能であるが、このズレは結像位置の変動に他ならないので、結像位置調整を行える方法であれば、他の方法でも良く、感応基板ステージの位置や投影光学系の位置調整でも同様に結像位置の調整を行うことができる。なお、本手段に限らず、本明細書及び請求の範囲で言う高さ補正とはこれらの結像位置補正を行える方法のいずれかを意味する。前記課題を解決するための第 1 0の手段は、前記第 1 の手段から第 9 の手段のいずれかであって、マスクのうち、パターンが形成された領域の周囲に設けられた、パターンが形成されていない領域の高さ方向位置を測定することを特徴とするものである。

マスク表面の高さ方向位置を測定しようとするとき、マスクに形成されたパターンの凹凸が問題となることがある。則ち、パターンが形成されていることによるマスク表面の凹凸により、測定されるデータに誤差が含まれる可能性がある。

前述のように、マスクには、パターンが形成されているパターン領域の周囲に、パターンが形成されていない周囲領域があるので、本手段においては、この周囲領域におけるマスク表面の高さ方向位置を測定している。

例えば、マスク表面部分のうねりが少なく、ほとんど、マスク全体の高さや傾きのみが問題となるときは、本手段によりマスク全体の高さや傾きを知り、それに基づいて高さ補正を行うことができる。

前記課題を解決するための第 1 1の手段は、前記第 1の手段から第 1 0の手段のいずれかであって、前記露光領域規定部材が、露光時には、露光領域を規定する位置に戻ることを特徴とするものである。

露光領域を規定する位置とは、露光状態において、露光領域規定部材力露光されるべき領域のみに露光光が照射され、それ以外の領域には露光光が照射されないように領域を規定するが、そのような作用を発揮する位置のことである。本手段においては、露光領域規定部材が、露光時には、露光領域を規定する位置に戻るので、正しい露光領域に露光が行われる。

前記課題を解決するための第 1 2の手段は、光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置における前記マスクの高さ方向位置を測定する方法であって、前記マスクを保持するマスクステージの高さ方向位置を測定するマスクステージ高さ位置測定装置を設け、当該マスクステージ高さ位置測定装置の測定データから、前記マスク表面の高さ方向位置を求めることを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法である。

一般に、マスクステージには、マスクステージの走行方向と、マスクステージ平面内でそれと直角な方向の位置を測定するために、測長干渉計等の位置測定装置が設けられている。本手段においては、同様な位置測定装置を、マスクステージの高さ方向位置を測定するために設け、この測定データから、マスク表面の高さ方向位置を測定する。この方法は、マスク表面のうねりが問題となるほど大きくなく、かつ、マスクのマスクステージへの取り付け精度のばらつきが小さい場合に有効である。なお、他の手段において、マスクステージの高さを測定する際にも、本手段で用いるようなマスクステージ高さ位置測定装置を使用することができる。

前記課題を解決するための第 1 3の手段は、光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置であって、前記投影光学系と前記マスクの間に、露光時に露光領域を規定する露光領域規定部材を有するものにおいて、前記マスク表面の基準面からの高さ方向位置を高さ測定装置により測定する方法であって、前記露光領域規定部材によって前記高さ測定装置の機能が阻害されない位置で、前記マスク表面の高さ方向位置測定を行うことを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法である。

本手段は、露光領域規定部材によって前記高さ測定装置の機能が阻害されない位置でマスク表面の高さ方向位置測定を行う。よって、スリツト基板等の露光領域規定部材を移動させる必要がない。この場合、マスク表面の高さ方向位置測定を行う位置と、露光に用いられる光が照射される位置が異なることになるが、マスクステージに設けられている走査方向位置測定装置で測定されるマスクステージ走査方向位置のデータにより、走査位置の違いを補正することができる。

前記課題を解決するための第 1 4の手段は、光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置であって、前記投影光学系と前記マスクの間に、露光時に露光領域を規定する露光領域規定部材を有するものにおいて、前記第 1の手段から第 1 3の手段のいずれかであるマスク表面の高さ方向位置測定方法によりマスク表面の各高さ方向位置の測定を行った後、露光に際し、測定されたマスク表面の各高さ方向位置のデータに基づき、高さ補正を行う手段を有することを特徴とする露光装置である。

本手段においては、測定されたマスク表面の高さ方向位置のデータに基づいて上述の高さ補正を行っているので、マスク表面の高さ方向位置変動に起因する像のボケを低減することができる。

前記課題を解決するための第 1 5の手段は、前記第 1 4の手段を用いた露光方法であって、前記高さ補正を行う手段は、露光時にマスクステージの前記基準面からの高さ方向位置を測定する手段を有し、測定されたマスク表面の各高さ方向位置のデータと、露光時に測定されたマスクステージの高さ方向位置に基づいて、高さ補正を行うことを特徴とする露光装置における露光方法である。

本手段においては、測定されたマスク表面の各高さ方向位置のデータと、露光時に測定されたマスクステージの高さ方向位置に基づいて、高さ補正を行うようにしているので、測定時と露光時においてマスクステージの高さ方向位置が異なっている場合にも、正確にマスク表面の高さ方向位置変動に基づく像のボケを低減することができる。

前記課題を解決するための第 1 6の手段は、反射型マスクのパターンを投影光学系を介してウェハ等の感応基板上に露光する露光装置であつて、前記反射型マスクの高さ方向位置を測定する測定手段と、

前記感応基板の高さ方向位置を測定する測定手段と、前記測定された反射型マスクの高さ方向位置に基づいて反射型マスクの高さ方向位置を調整する手段と、前記測定された感応基板の高さ方向位置に基づいて前記感応基板の高さ方向位置を調整する手段とを有することを特徴とする露光装置である。

本手段においては、マスクの高さ誤差はマスク位置で補正し、感応基板の高さ誤差は感応基板の位置で補正を行っている。つまり、マスク側と感応基板側の高さ測定に基づく高さ補正を独立させている。反射型マスクを用いた場合、マスク側をテレセントリックな光学系にすることは困難であるため、マスクの高さズレは倍率誤差を併発させる。従って、マスクのズレを感応基板側で補正したり、逆に感応基板側のズレをマスク側で補正すると、前述の倍率誤差を発生させ、これが問題になる可能性がある。本手段においては補正が各々独立であるため、倍率誤差の影響を低減させることが可能となる。

前記課題を解決するための第 1 7の手段は、光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置であって、前記マスクの高さ方向位置を測定する高さ方向位置測定手段と、前記マスクと前記投影光学系の間に配置され、露光領域を規定する露光領域規定部材と、前記露光領域規定部材を移動させる移動手段と、露光時には前記露光領域規定部材を固定し、前記高さ方向位置を測定する時には前記露光領域規定部材を移動させるように前記移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする露光装置である。

本手段においては、マスク表面の高さ方向位置の測定前に、露光時には固定されているスリット基板等の露光領域規定部材を移動させる。これにより、露光領域規定部材を有する場合にも、露光領域規定部材を退避させたりすることができるため、マスク表面の所定部分の高さ方向位置を測定することが可能となる。マスクの走査方向位置とそのとき測定されたマスク表面の所定部分の高さ方向位置を予め測定し、記憶しておくことにより、露光転写中にマスクの走査方向位置を検出してやれば、その走査方向位置に対応するマスク表面の高さを知ることができ、例えば、この情報に基づいて高さ方向のエラーに基づく補正をかけることができる。図面の簡単な説明

図 1は、発明の第 1の実施の形態であるマスク表面の高さ方向位置測定方法を説明するための図である。

図 2は、マスクステージの高さ方向位置を検出する方法、及びマスクステージの傾きを測定する方法を説明するための図である。図 3は、本発明の第 2の実施の形態であるマスク表面の高さ方向位置測定方法を説明するための図である。

図 4は、本発明の第 3の実施の形態であるマスク表面の高さ方向位置測定方法を説明するための図である。

図 5は、本発明の実施の形態による EUV露光装置の概要を示す図である。

図 6は、従来の EUV露光装置におけるォートフォーカス制御の問題点を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明するが、本発明の範囲は、これらの実施の形態に限定されるものではないことは言うまでもない。図 5は本発明を適用可能な EUV露光装置の全体を示す概要図である。 £ 11 光源 3 1から放出された£1；¥光 3 2は、照明光学系 3 3に入射し、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡 3 4を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー 3 5 aおよび 3 5 bからなるォプティカルインテグレータ 3 5に入射する。一対のフライアイミラー 3 5 aおよび 3 5 b として、たとえば米国特許第 6 4 5 2 6 6 1号公報に開示されたフライアイミラーを用いることができる。説明の便宜上、その構成および作用については省略するが、詳細は米国特許第 6 4 5 2 6 6 1号公報を参照されたい。

こうして、第 2フライアイミラー 3 5 bの反射面の近傍、すなわちォプティカルインテグレータ 3 5の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は、平面反射鏡 3 6により偏向された後、マスク M上に細長い円弧状の照明領域を形成する。照明されたマスク Mのパターンからの光は、複数の反射鏡（図 5では例示的に 6つの反射鏡 M 1〜M 6 ) からなる投影光学系 P Lを介して、ウェハ W上にマスクパターンの像を形成する。マスク Mはマスクステージ 5 5に搭載され、 x、 y、 zの各軸方向及び各軸周りの回転方向に移動可能である。また、ウェハ Wもウェハステージ 5 6に搭載され、 X、 y、 z の各軸方向及び各軸周りの回転方向に移動可能である。なお、この移動自由度は、これより少なくても可能である。ウェハステージ及びマスクステージの X , y方向の位置は不図示の干渉計によって各々測定され、測定データは制御装置 5 1に入力される。また、制御装置 5 1 はマスクステージ 5 5、ウェハステージ 5 6に駆動信号 5 7 , 5 8を出力し、リニアモ一ダやエアァクチユエータ等の不図示のァクチユエータによって各々のステージは移動する。ハロゲンランプゃレーザーからなる投光器 2から射出した光 3はマスク Mで反射し、受光器 4によって測定される。マスク Mの高さは受光器 4に入射する光束の位置に応じて測定可能であり、この測定結果は制御装置 5 1へ出力される。この高さ位置測定の詳細は後述する。また、マスク Mの直下にはスリット基板からなる露光領域規定部材 1が配置されている。スリツト基板 1はリニアモ —タ等のァクチユエータ 6 0によって後述するように移動可能である。制御装置 5 1から駆動信号 5 9がァクチユエータ 6 0に入力され、スリット基板 1が移動される。マスク側と同様な高さ位置測定装置がウェハ側にも配置されており、投光器 5 2から射出した光 5 3はウェハ Wで反射し、受光器 5 4によって測定される。ウェハ Wの高さは受光器 5 4に入射する光束の位置に応じて測定可能であり、この測定結果は制御装置 5 1へ出力される。

マスクの位置変動あるいはウェハの位置変動は相対的な問題であるため、従来の透過型マスクを用いた露光装置においては、マスク側とゥェハ側の高さを測定した場合に、マスク側或いはウェハ側のどちらかの高さ方向位置を補正している。また、制御応答性が十分であれば、光学系 (本例の場合ミラー）の位置を調整することによってウェハに投影される像の高さ方向位置の補正も可能である。本実施の形態でもこれらの補正方法を採用することは可能であるが、反射型マスクの場合、マスク側をテレセントリックな光学系にすることは難しい。つまり、マスク側の高さ方向の位置ズレは倍率変動誤差を生じてしまう可能性がある。そのため、マスク側とウェハ側の高さ方向位置の補正はそれぞれ独立に行うことが好ましレ、。 '

前述のように、マスク Mにおける照明領域は、円弧状であるが、これは、投影光学系の反射鏡において、その配置の関係上近軸光線が使用できないこと、及びできるだけ広い露光転写領域での収差を小さくしたいこと等を考慮し、像面湾曲等の光軸からの距離によって決まる収差がほぼ一定となるようにし、これらの収差を補正しゃすくするためである。また、本実施の形態ではマスク Mに照明される照明光をスリット基板 1 によって制限することによって、マスク Mに形成される照明領域を円弧状に規定している。しかし、これは最終的にウェハ上に導かれる露光光によ'る露光領域が所定形状に規定されればよいため、照明光がマスク M で反射した後に照明光をスリット基板 1によって制限するように構成してもよい。また、マスク Mで反射する前と後の両方で各々照明光を制限するようにしてもよレ、。図 5に示すようにマスクに入射する光束の主光線は y軸方向（紙面の横方向）に関して所定の角度で入射して反射する。このような場合には図 1 ( b ) を用いて説明すると、マスクに光束が入射する際にスリット基板 1 の開口部 1 a の上側部分で光束を遮り、マスクから反射してきた光束を今度は開口部 1 a の下側部分で遮ることにより、露光領域が円弧状に規定される。なお、開口部 l aの横方向に関しては入射光束、反射光束のどちらも同じ幅で制限される。透過型のマスクを用いた場合、パターン面がウェハ側に配置され、マスクを透過した照明光が露光領域規定部材によって制限される。なお、露光領域は本実施の形態では上述の理由から円弧形状としているが、これに限らない。図 1は、本発明の第 1の実施の形態であるマスク表面の高さ方向位置測定方法を説明するための図である。この測定方法は、図 6を用いて説明した測定方法に対応するものである。

( a ) は、図 5のマスク近傍を示した図であり、マスク Mとスリット基板 1 を側面（マスク Mの走査方向）から見た図である。（b ) は、マスク Mとスリット基板 1 を、スリッ卜基板 1側から見た図である。 1 aは、露光時における E U V光の照射領域を決定する開口である。

マスク M面の高さ方向位置を測定する場合、（ a )に示すように投光器 2から光 3を照射し、そのマスク M面において反射した光の受光器 4上における位置を観察する。このような高さ方向位置を測定する方法としては、例えば、米国特許第 5 8 0 1 8 3 5号公報や、米国特許第 5 6 3 3 7 2 1号公報に記載された技術を本特許でも用いることが可能である尚、これらの特許に記載された技術はウェハ面の高さ方向位置を測定する方法について説明しているが、同様な手法で本例のマスク面の高さ方向位置を測定することが可能である。

例えば、マスク面の高さ方向位置のズレは C C D等の受光器 4の表面における光束の位置ズレとして測定できるため、この光束の位置に基づいて高さを測定することができる。なお、（ a ) においては、光 3は 1本のみを示しているが、実際には複数のスリットを有するスリット基板を投光器 2 とマスク基板との間に配置し、スリツト基板の像がマスク面上に形成されるように光学系が配置され、更に、このスリット像が受光器 4上に結像されるように結像光学系が配置される。従って、受光器 4上における各スリット像の位置からマスクの複数点の高さ方向位置を同時に測定することが可能である。

本実施の形態においては、マスク表面の高さ方向位置を測定する際に、スリット基板 1 を（b ) に示すように、 2点鎖線で示す正規の位置から移動させ、光 3がスリット基板 1により邪魔されず、マスク Mの表面に達することができる位置まで移動させる。なお、移動させる方向は高さ方向位置の測定にスリッ卜基板 1ゃスリツト基板 1 を移動させる移動機構が邪魔にならなければどの方向でも構わない。

よって、光 3のスリット像 5 (図においては、 9 X 2個のスリット像を例として示しているが、スリット像の間隔、個数、配置される位置はこれに限らない）の全てがマスク Mの表面まで到達することができ、マスク M表面の高さ方向位置を測定することができる。複数点で測定することにより、例えば、マスクの撓み等により X方向に高さ分布が生じていたとしても、ステージの走査方向（y方向）の各位置で最適な高さを求めることができる。

この状態でマスクステージを駆動することにより、マスク Mを矢印の方向に移動させ、マスク Mの表面の高さ方向位置を、所定間隔で測定する。マスクステージには、矢印の方向の位置、及びこれと直角な方向（図の左右方向）の位置を測定する位置測定装置が取り付けられており、これらのデータを併せて取り込むことにより、マスク Mの表面のどの位置がどの高さとなっているかを知ることができる。

なお、図 1に示す例では、パターンが設けられているパターン領域 M a部分の測定しか行っていないが、この部分を測定するときには、パターンによる表面の凹凸のために測定誤差が生じる場合がある。 E U V露光装置用の反射マスクの場合、多層膜上に吸収体パターン層が形成されたり、多層膜を部分的に除去することによって転写すべきパターンが形成されるため、凹凸が生じるのである。このような場合には、パターンが形成されていない周囲領域 M bの高さ方向位置も同時測定し、これらのデータから、マスク Mの平均高さ方向位置と、その傾きを算出するようにしてもよい。例えば、凹凸の影響を低減させるために、周囲領域 M bの高さ方向位置に対して所定の範囲を超えたマスク面の高さ位置データを用いない方法や、所定の範囲を超えた領域についてはパターン層の厚みを考慮した高さとする方法等がある。なお、周囲領域 M bの高さ方向位置を測定するためには図 1に示したスリット像 5が周囲領域 M bにも形成されるようにすればよい。

このようにして、マスク M表面各位置の高さ方向位置を測定することができる。これらの測定結果は、図 5に示す制御装置 5 1に送られ記憶される。その後、スリット基板 1 を元の位置に戻して、 E U V光による露光転写を実施する。露光時にはこれらの高さ方向位置のデータに基づいてマスクステージの高さ位置及び X軸周り、 y軸周りの回転を補正しながら露光を行う。上述したように、この補正は光学系やウェハステージの位置補正でも行うことが可能である。露光中にマスクの高さ方向位置を測定せずに、記憶された高さ方向位置データのみに基づいて補正を行うことも可能であるが、測定時と露光時を比較すると、ステージ全体がシフトする可能性もある。その為、露光時は、スリツト基板 1 a を通過可能な一つ又は複数のスリット像 5を用いてリアルタイムにマスクの高さを測定し、この測定結果と先に記憶されている高さ測定データの両方を用いて補正を行うことも可能である。

露光時にリアルタイムにマスクの高さ方向位置を測定する方法としては図 2に示す方法を用いることも可能である。図 2の例ではマスクステ —ジの z方向位置を測定するために干渉計を用いた測定装置を配置し、マスクの高さ方向位置の測定と並行してマスクステージの高さ方向位置の測定を行っている。干渉計による測定は測定応答性、検出精度が高いため好ましい。

以下の図においては、本欄における前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。図

2においてマスク Mはマスクステージ M Sに保持されている。マスクステージ M Sの X方向位置を測定するための干渉計を使用した X方向位置測定装置 1 1が設けられており、マスクステージ M Sの測定用基板 1 3 の端面に設けられた反射鏡に光 1 2を照射し、その反射光と照射光との位相差を測定することにより、マスクステージ M Sの X方向位置を測定する（ y方向位置測定のためにも同じものが設けられているが、その図示と説明を省略する。）。

図 2 ( a ) においては、この他に、マスクステージ M Sの z方向位置を測定するために、干渉計を使用した高さ測定装置 1 4を設け、そこから 2つの光 1 5を、マスクステージ M Sに設けられた測定用移動鏡 1 7 に照射して、 X方向の 2点でマスクステージの z方向位置を測定している。これにより、マスクステージ M Sの z方向位置が測定できると共に、マスクステージ M Sの y軸を中心とした傾きを測定することができる。同様、 y方向の 2点でマスクステージの _Z方向位置を測定すれば、マスクステージ M Sの X軸を中心とした傾きを測定することができる。従来、 X軸周り及び y軸周りの回転を測定するために X軸方向及び y軸方向のステージ位置は複数の位置で測定されているが、図 2 ( a ) の例では z 方向の高さ測定装置 1 4によって、 X軸周り、 y軸周りの回転を測定することができるため、 X軸方向、 y軸方向の位置測定装置の構成を簡略化することができる。また、ステージに設けられる移動鏡の長さも短くすることができる。反射型マスクを用いた場合、マスクステージ M Sの裏面空間は比較的構造物が配置されずに余裕があるため、測定用移動鏡 1 7の位置も相対的に自由に配置することができる。図 2 ( b ) においては、 x方向位置測定装置 1 1から照射される光 1 2を 2本とし、測定用移動鏡 1 3の側面を z方向に異なる 2つの位置で X方向位置を測定している。このようにしても、マスクステージ M Sの y軸を中心とした傾きを測定することができる。この場合には、高さ測定装置 1 4は、測定用移動鏡 1 3に光 1 5を照射することにより、マスクステージ M Sの z方向位置を、 1点で測定するようにしている。この場合、 X軸方向の位置と z軸方向の位置を測定するために用いられる移動鏡 1 3がーつで共有されているため、装置を小型軽量化することが可能である。

図 2 ( c ) は、マスクステージ M Sの測定用移動鏡 1 3の他に、別の面に測定用移動鏡 1 6を設け、その下面の位置を高さ測定装置 1 4で測定している点が図 2 ( b ) と異なる。図 2 ( b ) に示す移動鏡 1 3は 2 面の面精度及び各面同士の直交度を実現させるためにはコス卜が高くなる可能性があるのに対し、本例では通常使用されている 1面のみの移動鏡を用いているため、低コストである。，

図 2 ( d ) は、 X方向位置測定装置 1 1から照射される光 1 2は 1本とし、測定用基板 1 3、 1 6の両方の下面を、それぞれ高さ測定装置 1 4で測定している点が図 2 ( b ) と異なっている。図 2 ( b )、 ( c ) に比べて、距離の離れた 2点で y軸周りの回転を測定するため y軸周りの回転の計測精度が向上する。なお、図 2 ( b ) , ( c ) , ( d ) の例では投影光学系側から高さ測定を行うため、投影光学系を基準に測定を行うことが可能であり、測定精度を向上させることが可能である。

このように、マスクステージ位置測定装置を使用して、マスク表面の高さ方向位置を測定するとき、マスクステージ位置（ 3次元）及び必要に応じて傾き（ 3次元）を測定しておく、そして、マスクステージ位置の測定値により、測定されたマスク表面の高さおよびその測定点位置（ X 軸方向、 y軸方向）を補正することができる。

そして、実際の露光転写のときも、マスクステージ位置測定装置を使用して、マスクステージ位置（ 3次元）及び必要に応じて傾き（ 3次元）を測定し、そのデータと、以前に測定されたマスクの表面の高さ及びその測定点位置（ X軸方向、 y軸方向）から、上述した補正を行うべき操作量を決定する。

勿論、測定されたマスク表面の高さおよびその測定点位置（ X軸方向、 y軸方向）を補正を行わず、これらのデータと共に、その測定時のマスクステージ位置測定装置を記憶しておき、測定時と露光転写時のマスクステージ位置の差と、測定されたマスク表面の高さおよびその測定点位置（ X軸方向、 y軸方向）から、オートフォーカスを行うべき操作量を決定するようにしても、前述の動作と等価となる。

なお、以上の説明においては、マスク Mを移動させて測定を行っているが、マスク Mを固定し、測定装置を移動させるようにしてもよい。しかし、マスクの移動は、 E U V露光装置が標準として持っている機構を使用して行うことができるので、マスク Mを移動させて測定を行う方が好ましい。

図 3は、本発明の第 2の実施の形態であるマスク表面の高さ方向位置測定方法を説明するための図である。（ a ) は、マスク Mとスリット基板 1 を側面（マスク Mの走査方向）から見た図であり、（ b ) は、マスク M とスリット基板 1 を、スリット基板 1側から見た図である。

本実施の形態においては、第 1の実施の形態と異なり、スリット基板 1 を全面的に待避させず、（ b ) に小さな矢印で示すように、少量だけシフトする。すると、複数あるスリット像 5のうちいくつかが、開口 1 a を通過してマスク Mの表面に達する。スリット基板 1 のシフト位置に応じてどのスリット像 5が開口 1 aを通過するかは幾何学的な関係により決定されるので、スリット基板 1 のシフト位置を測定し、その位置で開口 1 aを通過したスリット像 5についてのみ測定を行う。これを、全スリット像 5についての測定が行えるまで、スリツト基板 1をシフトすることによって亍う。

そして、全スリット像 5についての測定が終わったら、今度はマスク Mを所定量シフトさせて、マスク Mの表面の別の場所について測定を行う。本実施の形態においては、スリット基板 1のシフト量が少なくて済むので、第 1の実施の形態に比べてスペースを要しないという利点がある。

以上に示した実施の形態においては、マスク表面の高さ測定方向位置測定時と露光転写時にマスクの位置や傾斜が異なる場合について、補正をかける方法について説明したが、もし、マスクステージの走行精度から考えてこれらが問題とならない場合には、マスク表面の高さ測定方向位置測定時と露光転写時にマスクの位置や傾斜は同じと考えてよいので測定されたデータを、そのまま高さ補正に使用できることはいうまでもなレ、。

図 4は、本発明の第 3の実施の形態であるマスク表面の高さ方向位置測定方法を説明するための図である。（ a ) は、マスク Mとスリツト基板 1 を側面（マスク Mの走査方向）から見た図であり、（ b ) は、マスク M とスリット基板 1を、スリット基板 1側から見た図である。

この実施の形態においては、マスク表面の高さ方向位置測定を、スリット基板 1 とは離れた場所で行っている。よって、スリット基板 1は、測定の妨げとはならない。（b ) に示すように、スリット基板 1から離れた位置にスリット像 5が形成されるように光 3を照射し、マスク Mを矢印の方向に移動させながら測定を行う。ただし、露光中に高さ方向位置測定を行うのではなく、又、露光位置と高さ方向測定位置が異なっているので、その補正が必要であるが、その補正方法は、第 1の実施の形態、第 2の実施の形態において説明した方法を適宜利用することができる。本実施の形態においては、測定器を移動させて測定を行っても、スリット基板 1の上側にあるマスク Mの面は測定することができない。よつて、測定に際してはマスク Mを移動させて測定を行う必要がある。

以上の実施の形態においては、マスク表面の高さ方向測定位置を測定する方法として、マスク表面に光を斜め入射させ、その光がマスク表面に照射される位置を、投光器と別の方向にある撮像装置で測定する方法を採用していたが、マスク表面の高さ方向位置を測定することができる方法であれば、他の光学的測定方法、さらには、静電容量の変化を利用した測定方法、渦電流の変化を使用した測定方法等、他の方法を任意に使用することができる。

さらには、もし、マスク表面の凹凸が余り問題とならず、かつ、マスクステージに取り付けられるマスクの位置がマスク毎に変わらないと仮定することができるような場合には、マスク表面の高さ方向位置を直接測定する代わりに、マスクステージの高さ方向位置を測定してもよい。その場合には、図 2における高さ測定装置 1 4により、マスクステージ M Sの z軸方向変位を測定して、その値よりマスク表面の高さ方向位置を算出する。

また、上述の実施形態ではマスクとウェハの両方が相対的に走査される走査型の露光装置を例にあげて説明したが、走査型の露光装置においては、上述の露光領域規定部材 1以外にも図 1 に示す開口 1 aの横方向の幅を任意に変更する可動ブラインドゃマスクのパターン領域の周囲に配置される遮光帯の更に周囲に露光光が照明されることによってウェハ上に不要な露光光が到達することを防止するための同期ブラインドが配置される。この同期ブラインドは走査方向の露光の開始及び終了する際、光束が遮光帯（図 1 の M b の領域）を照明している期間に露光光を遮るように所定位置に移動される。このような可動ブラインドゃ同期ブラインドと言った遮光部材についても、上述のマスクの高さ測定の際に邪魔になる場合には移動させる必要があるが、これらの遮光部材については、上述したようにァクチユエータが備えられているため、このァクチユエータによつて移動させればよい。

Claims

請求の範囲

1 . 光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置における前記マスクの高さ方向位置を測定する方法であつて、前記マスクと前記投影光学系の間に配置され、露光時に露光領域を規定する露光領域規定部材を、前記マスクの高さ方向位置を測定する測定前に移動させることを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

2 . 前記露光領域規定部材は、露光時には、その位置が固定されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法。

3 . 前記測定前に、前記露光領域規定部材を、前記高さ測定装置の機能を阻害しない位置に移動させることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法。

4 . 前記マスクと前記露光領域規定部材との相対的な位置を間欠的に変化させて、マスク表面の高さ方向位置測定を行うことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法。

5 . 前記露光領域規定部材が、露光光が通過可能な開口を有し、前記高さ方向位置測定を、前記開口を通して行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法。

6 . 請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法であって、前記マスクを保持するマスクステージを走行させながらマスク表面の高さ方向位置測定を行うことを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

7 . 前記露光領域規定部材がスリット基板であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法。

8 . 前記マスクの高さ方向位置の測定は、測定用光源と、前記測定用光源から射出して前記マスクで反射した光束を検出する検出器を少なくとも有する光学式の測定装置を用いて行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法。

9 . 請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法であって、前記マスク表面の高さ方向位置測定を行うと同時に、前記マスクステージの高さ方向位置を測定し、測定されたマスク表面の高さ方向位置を、測定されたマスクステージの高さ方向位置で補正することを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

1 0 . 請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法であって、マスクのうち、パターンが形成された領域の周囲に設けられた、パターンが形成されていない領域の高さ方向位置を測定することを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

1 1 . 請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法であって、前記露光領域規定部材が、露光時には、露光領域を規定する位置に戻ることを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

1 2 . 光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置における前記マスクの高さ方向位置を測定する方法であって、前記マスクを保持するマスクステージの高さ方向位置を測定するマスクステージ高さ位置測定装置を設け、当該マスクステージ高さ位置測定装置の測定データから、前記マスク表面の高さ方向位置を求めることを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

1 3 . 光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置であって、前記投影光学系と前記マスクの間に、露光時に露光領域を規定する露光領域規定部材を有するものにおいて、前記マスク表面の基準面からの高さ方向位置を高さ測定装置により測定する方法であって、前記露光領域規定部材によって前記高さ測定装置の機能が阻害されない位置で、前記マスク表面の高さ方向位置測定を行うことを特徴とするマスク表面の高さ方向位置測定方法。

1 4 . 光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置であって、前記投影光学系と前記マスクの間に、露光時に露光領域を規定する露光領域規定部材を有するものにおいて、請求の範囲第 1項に記載のマスク表面の高さ方向位置測定方法によりマスク表面の各高さ方向位置の測定を行った後、露光に際し、測定されたマスク表面の各高さ方向位置のデータに基づき、高さ補正を行う手段を有することを特徴とする露光装置。

1 5 . 請求の範囲第 1 4項に記載の露光装置を用いた露光方法であつて、前記高さ補正を行う手段は、露光時にマスクステージの前記基準面からの高さ方向位置を測定する手段を有し、測定されたマスク表面の各高さ方向位置のデータと、露光時に測定されたマスクステージの高さ方向位置に基づいて、高さ補正を行うことを特徴とする露光装置における露光方法。

1 6 . 反射型マスクのパターンを投影光学系を介してウェハ等の感応基板上に露光する露光装置であって、前記反射型マスクの高さ方向位置を測定する測定手段と、

前記感応基板の高さ方向位置を測定する測定手段と、前記測定された反射型マスクの高さ方向位置に基づいて反射型マスクの高さ方向位置を調整する手段と、前記測定された感応基板の高さ方向位置に基づいて前記感応基板の高さ方向位置を調整する手段とを有することを特徴とする露光装置。

1 7 . 光源から射出する光をマスクに照射し、当該マスクに形成されたパターンを、投影光学系により、ウェハ等の感応基板に転写する機能を有する露光装置であって、前記マスクの高さ方向位置を測定する高さ方向位置測定手段と、前記マスクと前記投影光学系の間に配置され、露光領域を規定する露光領域規定部材と、前記露光領域規定部材を移動させる移動手段と、露光時には前記露光領域規定部材を固定し、前記高さ方向位置を測定する時には前記露光領域規定部材を移動させるように前記移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする露光装置。