JP6260847B2 - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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別の態様によれば、照明光学系からの照明光でマスクのパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、その照明光学系及びその投影光学系を通過した光を用いてその投影光学系の射出瞳における第1光強度分布を計測することと、その照明光学系、そのマスク及びその投影光学系を通過した光を用いてその投影光学系の射出瞳に形成される第2光強度分布を計測することと、計測されたその第1及び第2光強度分布を用いて、そのマスクから発生してその投影光学系に入射し且つその投影光学系から射出されない光を推定することと、その光の推定結果を用いてその投影光学系を構成する少なくとも一つの光学部材の温度変動量を求め、求められた温度変動量からその投影光学系の光学特性を算出することとを含む露光方法が提供される。
別の態様によれば、マスクのパターンから発生する回折光の状態を推定するマスク特性の推定方法であって、そのマスクのパターンを照明する照明光学系の射出瞳における第1光強度分布を設定することと、その照明光学系によって照明されたそのマスクのパターンの像を形成する投影光学系の射出瞳における第2光強度分布を求めることと、その投影光学系の射出瞳内でその第1光強度分布に対応する対応分布を互いに異なる量だけシフトさせて得られる複数の第3光強度分布とその第2光強度分布との相関度がそれぞれ高くなるときの複数のその第3光強度分布を求めることと、その投影光学系の射出瞳内で複数のその第3光強度分布の加重和とその第2光強度分布との相関度が高くなるように複数のその第3光強度分布の個別の係数を求めることと、その個別の係数を用いた複数のその第3光強度分布の加重和によって得られる第4光強度分布のうち、その投影光学系の射出瞳外の光強度分布に基づいて、そのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定することと、を含む推定方法が提供される。
別の態様によれば、マスクのパターンから発生する回折光の状態を推定するマスク特性の推定方法であって、そのマスクのパターンを照明する照明光学系の射出瞳の第1光強度分布を記憶することと、その照明光学系の射出瞳における互いに異なる複数の位置の制限された領域からの光でそのマスクのパターンを順次照明することと、その制限された領域が互いに異なる複数の位置にあるときに、それぞれその照明光学系によって照明されたそのマスクのパターンの像を形成する投影光学系の射出瞳におけるそのマスクのパターンからの光による第2光強度分布を求めることと、求められたその第2光強度分布に基づいて、そのマスクのパターンからの0次光及び1次以上の回折光を含む第3光強度分布を求めることと、その第3光強度分布に基づいて、その投影光学系の射出瞳内でその第1光強度分布に対応する対応分布及びこの対応分布をシフトした光強度分布を重ね合わせることによって、第4光強度分布を求めることと、その第4光強度分布のうち、その投影光学系の射出瞳外の光強度分布に基づいて、そのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定することと、を含む推定方法が提供される。
別の態様によれば、マスクのパターンから発生する回折光の状態を推定するマスク特性の推定装置であって、そのマスクのパターンを照明する照明光学系の射出瞳における第1光強度分布の情報を記憶する記憶部と、その照明光学系によって照明されたそのマスクのパターンの像を形成する投影光学系の射出瞳における第2光強度分布を計測する光強度分布計測部と、その記憶部に記憶されているその第1光強度分布及びその光強度分布計測部で計測されたその第2光強度分布に基づいてそのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定する演算部と、を備え、その演算部は、その投影光学系の射出瞳内でその第1光強度分布に対応する対応分布を互いに異なる量だけシフトさせて得られる複数の第3光強度分布とその第2光強度分布との相関度がそれぞれ高くなるときの複数のその第3光強度分布を求め、その投影光学系の射出瞳内で複数のその第3光強度分布の加重和とその第2光強度分布との相関度が高くなるように複数のその第3光強度分布の個別の係数を求め、その個別の係数を用いた複数のその第3光強度分布の加重和によって得られる光強度分布のうち、その投影光学系の射出瞳外の光強度分布に基づいて、そのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定する推定装置が提供される。
別の態様によれば、マスクのパターンから発生する回折光の状態を推定するマスク特性の推定装置であって、そのマスクのパターンを照明する照明光学系の射出瞳における第1光強度分布の情報を記憶する記憶部と、その照明光学系の射出瞳における互いに異なる複数の位置の制限された領域からの光でそのマスクのパターンを順次照明させる照明制御部と、その制限された領域が互いに異なる複数の位置にあるときに、それぞれその照明光学系によって照明されたそのマスクのパターンの像を形成する投影光学系の射出瞳におけるそのマスクのパターンからの光による第2光強度分布を計測する光強度分布計測部と、その記憶部に記憶されているその第1光強度分布及びその光強度分布計測部で計測されたその第2光強度分布に基づいてそのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定する演算部と、を備え、その演算部は、計測されたその第2光強度分布に基づいて、そのマスクのパターンからの0次光及び1次以上の回折光を含む第3光強度分布を求め、その第3光強度分布に基づいて、その投影光学系の射出瞳内でその第1光強度分布に対応する対応分布及びこの対応分布をシフトした光強度分布を重ね合わせることによって、第4光強度分布を求め、その第4光強度分布のうち、その投影光学系の射出瞳外の光強度分布に基づいて、そのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定する推定装置が提供される。
別の態様によれば、照明光学系からの照明光でマスクのパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、そのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定するための、請求項24乃至31のいずれか一項に記載の推定装置と、その推定装置によって推定されるその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態に基づいて、その投影光学系を構成する少なくとも一つの光学部材の温度変動量を求める温度演算部と、その温度演算部によって求められるその光学部材の温度変動量に基づいてその投影光学系の光学特性の変動量を補正する補正部と、を備える露光装置が提供される。
本明細書には、以下の発明の態様も記載されている。
本発明の第1の態様によれば、マスクのパターンから発生する回折光の状態を推定するマスク特性の推定方法が提供される。この推定方法は、そのマスクのパターンを照明する照明光学系の射出瞳における第1光強度分布を設定することと、その照明光学系によって照明されたそのマスクのパターンの像を形成する投影光学系の射出瞳における第2光強度分布を求めることと、その投影光学系の射出瞳内でその第1光強度分布に対応する対応分布を互いに異なる量だけシフトさせて得られる複数の第3光強度分布とその第2光強度分布との相関度がそれぞれ高くなるときの複数のその第3光強度分布を求めることと、その投影光学系の射出瞳内で複数のその第3光強度分布の加重和とその第2光強度分布との相関度が高くなるように複数のその第3光強度分布の個別の係数を求めることと、その個別の係数を用いた複数のその第3光強度分布の加重和によって得られる第4光強度分布のうち、その投影光学系の射出瞳外の光強度分布に基づいて、そのマスクのパターンから発生してその投影光学系の入射瞳に入らない回折光の状態を推定することと、を含むものである。
なお、第1及び第2の態様において、第2光強度分布を求めることは、投影光学系の射出瞳における第2光強度分布を計測することであっても良い。
また、ある光学系の射出瞳における光強度分布を設定するか、又は計測するか若しくは求めることは、それぞれその光学系の射出瞳と光学的に共役な領域における光強度分布を設定するか、又は計測するか若しくは求めることを含む。同様に、ある光学系の射出瞳における光強度分布を記憶することは、その光学系の射出瞳と光学的に共役な領域における光強度分布を記憶することを含む。また、ある光学系の入射瞳に入射しない光の状態とは、この光学系の入射瞳と光学的に共役な領域に入射しない光の状態を含む。同様に、ある光学系の射出瞳外の光強度分布に基づいてある処理を行うことは、この光学系の射出瞳と光学的に共役な領域の外側の領域の光強度分布に基づいてその処理を行うことを含む。
第1の実施形態につき図1〜図7を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る露光装置EXの全体構成を概略的に示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置EXは、投影光学系PLを備えている。以下、投影光学系PLの光軸AXと平行にZ軸を取り、これに直交する面(本実施形態ではほぼ水平面に平行な面)内でレチクルRと半導体ウエハ(以下、ウエハという。)Wとが相対走査される方向にX軸を、Z軸及びX軸に直交する方向にY軸を取って説明する。また、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な軸の回りの回転方向をθx、θy、及びθz方向とも称する。
また、露光装置EXは、レチクルRのアライメントを行うためにレチクルRのアライメントマークの投影光学系PLによる像の位置を計測する空間像計測系(不図示)と、ウエハWのアライメントを行うために使用される例えば画像処理方式(FIA系)のアライメント系ALと、照射系45a及び受光系45bよりなりウエハWの表面の複数箇所のZ位置を計測する斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ(以下、多点AF系という)45(図2参照)と、を備えている。
∂S/∂a[k]=0 …(7)
次に、ステップ114において、ステップ112で決定された係数a[k](k=0〜K)、及びこのときのシフト量の組(p[k], q[k])を用いて0次強度分布72の関数org[i][j]をシフトした関数を用いて、上記の式(4)の加重和の分布関数res[i][j]の値を画素単位で計算する。ただし、この場合の計算は、図7に示すように、投影瞳面PLPにおいて、光軸AXを中心とする円形の投影瞳71A(この半径をrとする)を囲むように、光軸AXを中心として設定される半径が3rの領域(以下、計算領域という)71Bで行われる。このように計算領域71Bの半径が投影瞳71Aの半径の3倍になるのは、ステップ110で0次強度分布72をX方向、Y方向にシフトさせるときに、0次強度分布72と回折強度分布74とが重なる可能性のあるシフト量の絶対値は、最大で投影瞳71Aの直径(2r)であり、式(4)で規定される関数の値は、計算領域71Bの外部では0になるからである。
従って、式(8)から投影瞳71A外の領域にある単位領域H(xi,yj)に入射する開口外回折光HDAの回折角hφAを求めることができる。同様に、図1の−X方向に射出される開口外回折光HDBに関しても、XY平面内での入射方向、この方向での回折角hφB、及び光強度を求めることができる。このようにして、計算領域71B内で投影瞳71A外の領域に入射する全部の開口外回折光の入射方向、回折角、及び光強度を単位領域H(xi,yj)を単位として推定できる(計算によって求めることができる)。
なお、本実施形態では、ステップ104において、レチクルステージRSTにガラス基板GPを載置して(又は素通しの状態で)、計測部20を用いて図6(A)の0次強度分布72を計測している。しかしながら、本実施形態では、照明瞳37と投影瞳71Aとの間の倍率は既知であり、照明瞳37における光強度分布70は空間光変調器32によって目標とする分布を正確に設定できるため、照明瞳37に設定される光強度分布70の設計上の分布をその既知の倍率で伸縮した分布を0次強度分布72として使用してもよい。この場合には、ステップ104の計測工程を省略できる。
本発明の第2の実施形態につき図8(A)〜図11を参照して説明する。本実施形態においても第1の実施形態の図1及び図2に示す露光装置EXを使用する。露光装置EXは、レチクルRから発生する回折光の状態(レチクル特性)を推定する推定装置10を備えている。以下、図8(A)〜(D)及び図11において図3(C)、図6(A)、及び図7に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、図10において、図5に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
まず、図9のステップ132において、図2の主制御装置14は、一例としてホストコンピュータ12からレチクルR用の照明条件を入力し、入力された照明条件のデータを記憶部52に記憶する。ただし、本実施形態では、説明の便宜上、レチクルRを使用する場合の照明条件は一例として輪帯照明(照明瞳37内の輪帯状の領域で光強度が大きくなる光強度分布を用いる条件)とする。
そして、光源30の発光を開始させて、第1瞳点B1からの照明光IL1でレチクルRのL&Sパターン60Xを照明する。第1瞳点B1は、照明瞳面IPP上で+X方向にシフトした位置にあるため、照明光IL1は、全体としてY軸に平行な軸の回りに右回りに傾斜したほぼ平行な光束としてレチクルRに入射する。レチクルRのL&Sパターン60Xからは、0次光DL0、+1次回折光DL1A、及び−1次回折光DL1Bが発生する。これらの回折光のうち、0次光DL0及び+1次回折光DL1Aは投影光学系PLの入射瞳に入射して投影瞳71Aに達するが、−1次回折光DL1Bは投影光学系PLの入射瞳に入射できない。
次のステップ140において、空間光変調器32からの反射光が、照明瞳面IPP上で光軸AXを通りL&Sパターン60Xの周期方向に平行な直線に沿った領域であって、σ値が1の円周に近い他方(ここでは−X方向)の小さい円形の領域(以下、第2瞳点という)B2に集光されるように、照明制御部46を介して空間光変調器32の複数のミラー要素の傾斜角を制御する。一例として第2瞳点B2の形状は第1瞳点B1と同じである。
なお、本実施形態では以下のような変形が可能である。
また、レチクルRのデバイスパターンがX方向以外の周期方向を持つパターンを含む場合(例えば図3(B)のL&Sパターン60Yを含む場合)には、照明瞳面IPPにおいて瞳点B1,B2と同様の瞳点をその周期方向の端部でσ値が1に近い領域に設定して、ステップ136,138と同様の工程(照明及び計測)を繰り返す必要がある。この場合には、ステップ144でレチクルRからの光のフーリエ変換パターン79を求める際に、追加して計測して得られた1次以上の回折光の光強度分布も加算する必要がある。
また、上記の各実施形態のレチクルからの開口外回折光の状態を推定する推定装置10及び推定方法は、レチクルのパターンが図12のレチクルR2のデバイスパターンDP2で示すように、L&Sパターン62X等の他にピッチp3,p4等の二次元のコンタクトホールパターン63A,63B等を含む場合にも適用できる。
なお、上記の実施形態のレチクル特性の推定方法及び推定装置は、ステッパー型の露光装置等にも適用できる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
Claims (10)
- 照明光学系からの照明光でマスクのパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
前記照明光学系及び前記投影光学系を通過した光を用いて前記投影光学系の射出瞳における第1光強度分布を計測し、前記照明光学系、前記マスク及び前記投影光学系を通過した光を用いて前記投影光学系の射出瞳における第2光強度分布を計測する光強度分布計測部と、
計測された前記第1及び第2光強度分布を用いて、前記マスクから発生して前記投影光学系に入射し且つ前記投影光学系から射出されない光を推定する推定部と、
前記光の推定結果を用いて前記投影光学系を構成する少なくとも一つの光学部材の温度変動量を求め、求められた前記温度変動量から前記投影光学系の光学特性を算出する算出部と
を備える露光装置。 - 前記光の推定結果を用いて算出された前記投影光学系の光学特性を補正する補正部をさらに備える請求項1に記載の露光装置。
- 前記光は、前記マスクの前記パターンから発生する回折光である、請求項1又は2に記載の露光装置。
- 前記推定部は、前記第1光強度分布と、前記第2光強度分布とを用いて、前記回折光の状態を推定する、請求項3に記載の露光装置。
- 照明光学系からの照明光でマスクのパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
前記照明光学系及び前記投影光学系を通過した光を用いて前記投影光学系の射出瞳における第1光強度分布を計測することと、
前記照明光学系、前記マスク及び前記投影光学系を通過した光を用いて前記投影光学系の射出瞳に形成される第2光強度分布を計測することと、
計測された前記第1及び第2光強度分布を用いて、前記マスクから発生して前記投影光学系に入射し且つ前記投影光学系から射出されない光を推定することと、
前記光の推定結果を用いて前記投影光学系を構成する少なくとも一つの光学部材の温度変動量を求め、求められた前記温度変動量から前記投影光学系の光学特性を算出することと
を含む露光方法。 - 前記光の推定結果を用いて算出された前記投影光学系の光学特性を補正することを含む請求項5に記載の露光方法。
- 前記光は、前記マスクの前記パターンから発生する回折光である、請求項5又は6に記載の露光方法。
- 前記推定することは、前記第1光強度分布と、前記第2光強度分布とを用いて、前記回折光の状態を推定する、請求項7に記載の露光方法。
- 請求項5乃至8のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
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