JPH11258498A5 - - Google Patents

Description

これを更に詳述する。ここでは、照明領域が非走査方向に細長い矩形（長方形）である場合を例をとって説明する。図１１には、走査型露光装置に用いられる投影光学系ＰＬ’を光軸方向から見た図が示されている。この図の点線で示される領域ＩＡが照明領域である。一般に、投影光学系は、露光中に露光用の照明光を吸収して温度分布が生じるが、走査型露光装置では、照明領域ＩＲＡが長方形であることから、その温度分布が図１２のように照明領域に依存した分布になってしまう。この図１２から明らかなように、非走査方向では周辺部から中心部に行くにつれて温度が徐々に高くなるような温度分布を示し、万遍なく照明されているが、走査方向では、周辺部の低温部から中心部の高温部に向かって急激な温度変化を示し、照明領域がかなり限定されている。このため、非走査方向では図１２のＡ−Ａ線断面図である図１３に模式的に示されるように、投影光学系ＰＬ’の曲率が変化するのに対して、走査方向では図１２のＢーＢ線断面図である図１４に模式的に示されるように、照明領域内では曲率変化が大きくなってしまう。なお、図１３及び図１４は、投影光学系ＰＬ’を１枚のレンズとして模式的に示すものであるが、投影光学系を構成する各レンズエレメントが上記のような熱変形を生じると考えても差し支えなく、あるいは投影光学系ＰＬ’自体を１枚の大型レンズと考え、これ上記のような熱変形を生じるものと考えても良い。

上記請求項２又は３に記載の投影レンズにおいて、初期調整の対象となる結像特性は種々考えられ、例えば、請求項４に記載の発明の如く、前記初期調整の対象となる結像特性が前記第１方向を長辺とする長方形ディストーションであっても良い。この場合、請求項５に記載の発明の如く、前記長方形ディストーションの初期調整は、前記第１方向に比べて前記第２方向の倍率を所望の倍率から大きくずらすことによって行われることが望ましい。第１方向を長辺とする長方形ディストーションが生ずるのは、通常照明領域が第１方向に長い形状を有する場合であり、投影レンズは第１方向についてはほぼ万遍なく照明され、第２方向については限られた範囲が照明される。従って、照明光吸収による投影レンズの倍率変化は第２方向が大きく、第１方向が小さくなるので、第１方向に比べて前記第２方向の倍率を所望の倍率から大きくずらすことによって、効果的に長方形ディストーションを抑制することができる。

上記請求項１０〜１３に記載の各発明に係る走査型露光装置において、露光中断から一定の時間が経過した後に露光を再開することも可能であるが、かかる場合には上記の一定の時間が短すぎると、再開後すぐに異方性結像特性が上記しきい値に達してしまい、反対に上記の一定の時間が長すぎると、必要以上に露光中断時間が長くなってスループットを不要に悪化させてしまう。そこで、請求項１４に記載の発明の如く、前記結像特性監視装置（２１）は、前記露光動作の中断後も、前記投影光学系の前記異方性結像特性の変化を監視し続け、その結像特性が予め定めた基準まで減衰したときに前記露光動作を再開することが望ましい。かかる場合には、上記のような不都合がなく、必要最低限の中断時間の設定が可能となり、スループットを極力低下させることなく、しかも異方性結像特性の劣化に起因する露光不良の発生を確実に防止することができる。

上記請求項９に記載の走査型露光装置において、請求項１５に記載の発明の如く、前記投影光学系（ＰＬ）のフォーカス以外の回転対称な結像特性の変化を補正する結像特性補正装置（１４、１５）を更に備えていても良い。かかる場合には、結像特性補正装置により、フォーカス以外の回転対称な結像特性（倍率、ディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差等）を補正することができるので、線幅制御性、重ね合せ精度等の露光精度を一層向上させることができる。
また請求項１６の発明は、マスク（Ｒ）を照明光で照明して、前記マスクのパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を計算する演算装置(２１)と、該演算装置で求められた前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を考慮して、前記投影光学系の結像面と前記基板との前記投影光学系の光軸方向の位置関係を調整するフォーカス補正装置(４２)と；を備えることを特徴とする。
これによれば、投影光学系の照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を考慮して、投影光学系の結像面と基板との位置関係が調整されるため露光精度を向上させることができる。
また請求項１８の発明によれば、マスク（Ｒ）を照明光で照明して、前記マスクのパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を監視し、この変化量が所定のしきい値に達した時点で露光動作を中断する結像特性監視装置(２１)を備えることを特徴とする。
これによれば投影光学系の異方性結像特性に起因する露光不良を防止することが出来る。

ＸＹステージ１８は、実際には、２次元平面モータ等によって不図示のベース上でＸＹ２次元方向に駆動されるようになっており、また、Ｚステージ１７は、不図示の駆動機構によりＺ方向に所定範囲（例えば１００μｍの範囲）内で駆動されるようになっているが、図１ではこれらの２次元平面モータ、駆動機構等が代表してウエハ駆動装置４２として図示されている。

次に、同じく前提となるウエハ反射率Ｒ_W の測定方法について説明する。
まず、ウエハステージＷＳＴ上に既知の反射率Ｒ_H 、反射率Ｒ_L をそれぞれ有する２枚の反射板（不図示）を設置する。次に、上述した照射光量測定と同様に、主制御装置２１では、実際の露光時と同一に露光条件（レチクルＲ、レチクルブラインド７、照明条件）を設定し、ウエハステージＷＳＴを駆動して設置された反射率Ｒ_H の反射板を投影光学系ＰＬ直下に移動する。次に、主制御装置２１では光源１を発振してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴを実際の露光と同じ条件で同期移動しながら反射率センサ１０の出力Ｖ_H0及びインテグレータセンサ６の出力Ｉ_H0を所定のサンプリング間隔で同時に取り込むことにより、同期移動位置（走査位置）に応じた反射率センサ１０の出力Ｖ_H0、及びこれに対応するインテグレータセンサ６の出力Ｉ_H0をメモリ内に記憶する。これにより、反射率センサ１０の出力Ｖ_H0、及びインテグレータセンサ出力Ｉ_H0が、レチクルＲの走査位置に応じた関数として、メモリ内に記憶される。次に、主制御装置２１では、ウエハステージＷＳＴを駆動して設置された反射率Ｒ_L の反射板を投影光学系ＰＬ直下に移動して、上記と同様にして、反射率センサ１０の出力Ｖ_L0、及びインテグレータセンサ６の出力Ｉ_L0を、レチクルＲの走査位置に応じた関数としてメモリ内に記憶する。

Claims (20)

1. 第１物体の像を第２物体に投影する投影レンズであって、
   その光軸に直交する第１方向と前記光軸及び前記第１方向に直交する第２方向とで結像特性が異なるように初期調整されたことを特徴とする投影レンズ。
2. 所定形状の照明光で照射されたときにその照明光の吸収により生じる変動を考慮して前記第１方向と第２方向の結像特性が初期調整されたことを特徴とする請求項１に記載の投影レンズ。
3. 前記第１方向と第２方向の結像特性の初期調整は、前記照明光吸収により生ずる前記第１方向と第２方向の結像特性の変化量の半分だけキャンセルするように、各々所望の結像特性に対してずらすことによって行われることを特徴とする請求項２に記載の投影レンズ。
4. 前記初期調整の対象となる結像特性が前記第１方向を長辺とする長方形ディストーションであることを特徴とする請求項２又は３に記載の投影レンズ。
5. 前記長方形ディストーションの初期調整は、前記第１方向に比べて前記第２方向の倍率を所望の倍率から大きくずらすことによって行われることを特徴とする請求項４に記載の投影レンズ。
6. 前記初期調整の対象となる結像特性が光軸中心の前記第１方向と第２方向についての結像位置のずれであることを特徴とする請求項２又は３に記載の投影レンズ。
7. 前記光軸中心の前記第１方向と第２方向についての結像位置のずれの初期調整は、前記第１方向の周期パターンの結像面と前記第２方向の周期パターンの結像面との所定の一方を他方より投影光学系に近い方にずらすことにより行われることを特徴とする請求項６に記載の投影レンズ。
8. マスクと基板とを同期移動しつつ前記マスクを所定形状の照明光で照明して、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記基板上に転写する走査型露光装置であって、
   前記第２方向を前記同期移動方向として、前記投影光学系として請求項１〜７のいずれか一項に記載の投影レンズを装備したことを特徴とする走査型露光装置。
9. マスクと基板とを所定の走査方向に同期して相対走査しつつ前記マスクを所定形状の照明光で照明して、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記基板上に転写する走査型露光装置であって、
   前記投影光学系が、前記走査方向とこれに直交する非走査方向とで異なる結像特性を有し、
   前記投影光学系の前記非走査方向と前記走査方向についての結像位置のずれを考慮して、前記基板を位置決めすることにより前記投影光学系の結像面と前記基板との前記投影光学系の光軸方向の位置関係を調整するフォーカス補正装置を備えることを特徴とする走査型露光装置。
10. 前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を監視し、この変化量が所定のしきい値に達した時点で露光動作を中断する結像特性監視装置を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の走査型露光装置。
11. マスクと基板とを所定の走査方向に同期して相対走査しつつ前記マスクを所定形状の照明光で照明して、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記基板上に転写する走査型露光装置であって、
    前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を監視し、この変化量が所定のしきい値に達した時点で露光動作を中断する結像特性監視装置を備えることを特徴とする走査型露光装置。
12. 前記監視対象の前記異方性の結像特性は、長方形ディストーション及び前記光軸中心の前記非走査方向及び前記走査方向についての結像位置のずれの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の走査型露光装置。
13. 前記結像特性監視装置は、前記長方形ディストーションの変化を前記非走査方向の倍率変化と前記走査方向の倍率変化の差に基づいて監視し、前記光軸中心の前記非走査方向及び前記走査方向についての結像位置のずれを前記マスク上に形成された前記非走査方向の周期パターンの結像面と前記走査方向の周期パターンの結像面との差に基づいて監視することを特徴とする請求項１２に記載の走査型露光装置。
14. 前記結像特性監視装置は、前記露光動作の中断後も、前記投影光学系の前記異方性結像特性の変化を監視し続け、その結像特性が予め定めた基準まで減衰したときに前記露光動作を再開することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
15. 前記投影光学系のフォーカス以外の回転対称な結像特性の変化を補正する結像特性補正装置を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の走査型露光装置。
16. マスクを照明光で照明して、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記基板上に転写する露光装置であって、
    前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を計算する演算装置と、
    該演算装置で求められた前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を考慮して、前記投影光学系の結像面と前記基板との前記投影光学系の光軸方向の位置関係を調整するフォーカス補正装置と；を備えることを特徴とする露光装置。
17. 前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を監視し、この変化量が所定のしきい値に達した時点で露光動作を中断する結像特性監視装置を更に備えることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
18. マスクを照明光で照明して、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記基板上に転写する露光装置であって、
    前記投影光学系の前記照明光の吸収による異方性の結像特性の変化を監視し、この変化量が所定のしきい値に達した時点で露光動作を中断する結像特性監視装置を備えることを特徴とする露光装置。
19. 前記異方性の結像特性は、ディストーション及びフォーカスの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
20. 前記異方性の結像特性は、非回転対称な結像特性を含む請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の露光装置。