JP5411631B2 - 投影光学系の製造方法、投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、波面収差が補正された投影光学系を効率よく製造することを目的とする。
図1は実施例1における投影光学系を製造する方法を示すフローチャートである。実施例1の製造方法は、膜形成に起因する投影光学系の波面収差の変化量を事前に推定し、推定された波面収差の変化量を補正するような面形状の調整量を計算することを特徴とする。また、実施例1の製造方法は、その計算結果を少なくとも一つのレンズの少なくとも一つの表面の形状を加工(非球面加工)する加工工程に反映させることを特徴とする。実施例1では、それにより、膜形成により変化する高次収差を低減し、組立後のレンズの間隔、偏心を修正する工程K9における修正規模を小さくすることができる。さらに、工程K9における修正規模が小さければ、そこで発生する修正誤差も小さく、残存収差が許容されるようになるまで、組立後の工程K8〜K11を繰り返す回数を減らすことができ、効率的に修正を行うことができる。
補正残差=膜形成により発生する収差−修正量・・・(1)
修正量=Σ(敏感度×面形状調整量S2)・・・(2)
加工工程K4に先立って、工程K1で、光学素子(レンズ)と光学素子の間隔を調整する部材(間隔調整部材)とから投影光学系を組み立てる。このときレンズには、表面研磨後に例えば蒸着法やスパッタリング法によって膜(反射防止膜)が形成されている。しかし、従来技術と同様に、投影光学系の収差を調整するために非球面加工(加工)の対象となっている複数のレンズ(以下、「加工対象レンズ」という)には膜を形成しない。工程K1では、それらの膜が形成されていないレンズを含む複数のレンズ(一般には光学部材)を用いて投影光学系を組み立てる。なお、膜が形成されていないレンズとは、レンズの全ての光学面に膜(例えば反射防止膜や増反射膜)が形成されていないレンズを指す。次に、工程K2で、膜が形成されていないレンズを組み込んで組み立てられた投影光学系の波面収差を計測する。投影光学系の波面収差の計測には例えば干渉計を用い、投影光学系の瞳面における波面の位相差(収差)を計測する。波面収差の計測が終了した後、工程K2'で、計測結果をもとに収差を補正するような面形状の調整量と間隔及び偏心の調整量を算出する。面形状、間隔、偏心それぞれについて敏感度(単位変化量あたりの収差変化量)を算出しておき、その敏感度を用いて下記式3の修正予想を最小にするような調整量を求める。
修正予想=測定収差+Σ(敏感度×調整量K2)・・・(3)
非球面加工量K4=面形状の調整量K2+面形状調整量S2・・・(4)
非球面加工量が決まったら、式5のように非球面加工前の光学面の面形状と非球面加工後の光学面の面形状との差が非球面加工量となるように、加工工程K4において、非球面加工の対象とするレンズの光学面を非球面形状に加工する。
加工後の面形状=加工前の面形状+非球面加工量K4・・・(5)
なお、必ずしも非球面加工の対象となっているすべてのレンズに非球面加工を施すわけではなく、必要に応じて非球面加工の対象となっている1つ又は複数のレンズに非球面加工を施す。また、非球面加工の対象となっているレンズの一方の光学面に非球面加工を施すのが通常であるが、双方の光学面に非球面加工を施すこともできる。
以上述べたように、膜形成に起因する投影光学系の波面収差の変化量を事前に推定し、補正することで、組立前に高次残存収差を低減し、組立工程後の修正規模を小さく抑え、効率的かつ迅速に投影光学系を製造することができる。本実施例は、光が透過する光学素子を例に説明したが、反射する光学素子であっても同様に適用できる。
図2のBに基づいて膜形成に起因する投影光学系の波面収差の変化量を推定する別の手法について説明する。実施例2では、膜形成工程K5で膜が形成されるレンズのそれぞれについて、膜が形成される前と膜が形成された後とで透過波面をそれぞれ計測し、その計測された透過波面の差に基づいて、膜形成に起因する投影光学系の波面収差の変化量を推定する。この場合は、工程K1における膜なし面の数と場所、工程K5における膜形成パラメータ等に変更があった場合、変更があったレンズのみについて予測をやり直せばよいため、効率的である。例えば、干渉光学系を用いて、膜形成の前後における一つのレンズの透過波面を計測し(工程S11',S13')、工程S12'における各レンズの膜形成による波面収差の変化をとらえる(工程S14')。そして、複数のレンズについて膜形成による収差の変化量を足し合わせて、膜形成に起因する投影光学系の波面収差を推定し、実施例1と同様に補正を行う。これにより、高次残存収差を低減し、組立工程K6後の修正規模を小さく抑え、効率的かつ迅速に投影光学系を製造することができる。
図2のCに基づいて膜形成に起因する投影光学系の波面収差の変化量を推定するさらなる別の手法について説明する。実施例3では、膜が形成されるレンズそれぞれについて、膜が形成される前と膜が形成された後とで表面形状をそれぞれ計測する(工程S11'',S13'')。そして、工程S14''で計算した表面形状の差を敏感度を用いて波面収差に換算することにより、工程S12''における各レンズの膜形成による波面収差の変化をとらえる(工程S15'')。例えば干渉計装置を用いて、膜形成の前後での光学面の表面形状を計測する。その表面形状の差を敏感度を用いて下記換算式6により波面収差に換算し、一つの光学面の膜形成に起因する波面収差の変化量を求める。そして、複数面について膜形成に起因する波面収差の変化量を足し合わせて、複数の膜形成に起因する投影光学系の波面収差を推定し、実施例1と同様に補正を行う。この場合も、工程K1における膜なし面の数と場所、工程K5における膜形成パラメータ等に変更があった場合にも、変更のあった面のみについて予測をやり直せばよいため、効率的である。
膜形成に起因する波面収差(1面当たり)[λ]=面形状[nm]×敏感度[λ/nm]・・・(6)
実施例4の製造方法は、膜形成に起因する投影光学系の波面収差の変化量を事前に推定し、推定された波面収差の変化量を補正するようなレンズ間の間隔を計算し、その計算結果を間隔調整部材を準備する準備工程K4'に反映させることを特徴とする。図3は実施例4の製造方法のフローチャートである。この実施例では、工程S2において推定された投影光学系の波面収差の変化量を補正するような間隔調整部材の調整量を計算によって取得する。準備工程K4'では、間隔調整部材の加工、調整によってレンズ間の間隔の調整を行うが、その調整量は、従来技術においては、工程K2'において求められた間隔調整部材の調整量であった。しかし、本実施例においては、工程K2'において求められた間隔調整部材の調整量に加えて、工程S2にて求められた膜形成に起因する投影光学系の波面収差を補正する調整量を考慮して間隔調整部材の調整量を決定する。
補正残差=膜形成による発生収差−修正量・・・(7)
修正量=Σ(敏感度×間隔調整部材の調整量S2')・・・(8)
間隔調整部材の調整量は各間隔調整部材について算出する。また、式8中「敏感度」とは調整パラメータの単位変化量当たりの収差変化予測値である。求められた間隔調整部材の調整量S2'を準備工程K4'に反映することで、膜形成に起因する投影光学系の波面収差を補正する。すなわち、準備工程K4'において下記式9より調整量を計算し調整を行う。
間隔調整部材の全調整量K4'=間隔調整部材調整量K2'+間隔調整部材調整量S2'・・・(9)
他の工程は、実施例1と同様であるので説明を省略する。実施例1と同様に、膜形成に起因する投影光学系の波面収差を事前に推定しておく工程S1、その調整量S2'を計算する工程S2は、一度行えば同じ投影光学系を製造する際には繰り返し不要な工程である。但し、製造工程や、工程内パラメータを変更した場合、データの取り直しが必要になる時もある。なお、本実施例4の方法は実施例1の方法と併用しても良い。
本発明で適用される例示的なレチクル(原版)のパターンでウエハ(基板)を露光する露光装置を説明する。露光装置は、照明装置、レチクルを保持するレチクルステージ、投影光学系、ウエハを保持するウエハステージとを備える。照明装置は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部では、例えば、光源としてレーザを使用する。照明光学系は光源部からの光でレチクルを照明する光学系である。投影光学系はレチクルのパターンをウエハ上に投影する光学系である。レチクルステージ及びウエハステージは、例えばリニアモータによって移動可能である。それぞれのステージは同期して移動する。
次に、上記露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。その場合、デバイスは、前述の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、他の周知の工程とを経ることにより製造する。デバイスは、半導体集積回路素子、液晶表示素子等でありうる。基板は、ウエハ、ガラスプレート等でありうる。当該周知の工程は、例えば、酸化、膜形成、蒸着、ドーピング、平坦化、ダイシング、ボンディング、パッケージング等の各工程である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
Claims (11)
- 投影光学系を製造する方法であって、
膜が形成されていない光学面を有する第1光学素子を含む複数の光学素子を組み立てて投影光学系を得て、当該投影光学系の波面収差を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された投影光学系を分解して前記第1光学素子の前記膜が形成されていない光学面を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された光学面に膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程で膜が形成された前記第1光学素子を含む複数の光学素子を組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
膜が形成されていない光学面を有する第2光学素子を含む別の投影光学系の波面収差と、前記第2光学素子の前記光学面に膜を形成して組み立てられた前記別の投影光学系の波面収差とから、前記光学面に形成される膜に起因する投影光学系の波面収差の変化量を前記加工工程の前に推定する推定工程と、
を含み、
前記加工工程において、前記計測工程で計測された投影光学系の波面収差と前記推定工程で推定された投影光学系の波面収差の変化量とに基づいて、投影光学系の波面収差を低減するように前記膜が形成されていない光学面を有する前記第1光学素子の前記膜が形成されていない光学面を加工する、ことを特徴とする投影光学系の製造方法。 - 投影光学系を製造する方法であって、
膜が形成されていない光学面を有する第1光学素子を含む複数の光学素子を組み立てて投影光学系を得て、当該投影光学系の波面収差を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された投影光学系を分解して前記第1光学素子の前記膜が形成されていない光学面を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された光学面に膜を形成する膜形成工程と、
前記複数の光学素子の間隔を調整する部材を準備する準備工程と、
前記膜形成工程で膜が形成された前記第1光学素子を含む複数の光学素子と前記準備工程で準備された部材とを組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
膜が形成されていない光学面を有する第2光学素子を含む別の投影光学系の波面収差と、前記第2光学素子の前記光学面に膜を形成して組み立てられた前記別の投影光学系の波面収差とから、前記光学面に形成される膜に起因する投影光学系の波面収差の変化量を前記加工工程の前に推定する推定工程と、
を含み、
前記準備工程において、前記計測工程で計測された投影光学系の波面収差と前記推定工程で推定された投影光学系の波面収差の変化量とに基づいて、投影光学系の波面収差を低減するように前記部材を準備する、ことを特徴とする投影光学系の製造方法。 - 前記加工工程において、前記計測工程で計測された投影光学系の波面収差と前記推定工程で推定された投影光学系の波面収差の変化量とに基づいて、投影光学系の波面収差を低減するように前記膜が形成されていない光学面を有する前記第1光学素子の前記膜が形成されていない光学面を加工する、ことを特徴とする請求項2に記載の投影光学系の製造方法。
- 前記膜が形成されていない光学面を有する前記第1光学素子は光が反射する光学素子であることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の投影光学系の製造方法。
- 前記膜が形成されていない光学面を有する前記第1光学素子は光が透過する光学素子であることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の投影光学系の製造方法。
- 前記光が透過する前記第1光学素子の光学面のうち、双方の光学面に前記膜が形成されていないことを特徴とする請求項5に記載の投影光学系の製造方法。
- 前記双方の光学面に前記膜が形成されていない前記第1光学素子の、一方の光学面を加工することを特徴とする請求項6に記載の投影光学系の製造方法。
- 前記双方の光学面に前記膜が形成されていない前記第1光学素子の、双方の光学面を加工することを特徴とする請求項6に記載の投影光学系の製造方法。
- 製造すべき投影光学系に含まれる膜が形成されていない光学面を有する前記第1光学素子と同じ数で同じ場所に、膜が形成されていない光学面を有する前記第2光学素子を持ち、かつ該製造すべき投影光学系とは別の投影光学系について、前記第2光学素子の少なくとも一つの光学面に膜を形成せずに複数の光学素子を組み立てて得られた前記別の投影光学系の波面収差と、当該少なくとも一つの光学面に膜を形成して複数の光学素子を組み立てて得られた前記別の投影光学系の波面収差とをそれぞれ計測し、当該計測された前記別の投影光学系の波面収差の差から、前記膜形成工程において前記表面に形成された膜に起因する前記製造すべき投影光学系の波面収差の変化量を推定する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
- 前記製造すべき投影光学系と同じスペックを持つ、前記製造すべき投影光学系とは別の投影光学系について、前記第2光学素子の少なくとも一つの光学面に膜を形成せずに複数の光学素子を組み立てて得られた前記別の投影光学系の波面収差と、当該少なくとも一つの光学面に膜を形成して複数の光学素子を組み立てて得られた前記別の投影光学系の波面収差とそれぞれ計測し、当該計測された前記膜に起因する前記製造すべき投影光学系の波面収差の変化量を推定する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
- 複数の投影光学系を製造する製造方法であって、
膜が形成されていない光学面を有する第2光学素子を含む複数の光学素子を組み立てられた第1投影光学系の波面収差と、前記第2光学素子の前記光学面に膜を形成して組み立てられた前記第1投影光学系の波面収差とから、前記第2光学素子の前記光学面に形成される膜に起因する前記第1投影光学系の波面収差の変化量を求める工程と、
膜が形成されていない光学面を有する第1光学素子を含む複数の光学素子を組み立てられた第2投影光学系の波面収差を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された投影光学系を分解して、前記計測工程で計測された第2投影光学系の波面収差と前記第1投影光学系の波面収差の変化量とに基づいて、前記第2投影光学系の波面収差を低減するように前記第1光学素子の前記膜が形成されていない光学面を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された光学面に膜を形成する膜形成方法と、
前記膜形成工程で膜が形成された前記第1光学素子を含む複数の光学素子を組み立てて第2投影光学系を得る組立工程と、
を有することを特徴とする投影光学系の製造方法。
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