CN105652600B - 投影光学系统的制造方法以及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影光学系统的制造方法以及器件制造方法。提供能够充分确保投影光学系统的成像性能的调整范围的投影光学系统。一种投影光学系统的制造方法，具有：通过对包括具备驱动部的可动光学部件的多个光学部件进行组合配置来组装投影光学系统的工序；通过利用驱动部使可动光学部件移动来调整投影光学系统的工序；取得使驱动部移动到根据其驱动范围决定的规定的位置的状态下的投影光学系统的像差的信息的工序；根据取得的像差的信息对加工用光学部件的表面进行加工的工序；以及将加工了的加工用光学部件装入到投影光学系统的工序，还具有使驱动部移动到根据所述驱动范围决定的规定的位置的工序。

Description

投影光学系统的制造方法以及器件制造方法

技术领域

本发明涉及投影光学系统的制造方法以及器件制造方法。

背景技术

曝光装置是在作为半导体器件、液晶显示装置等的制造工序的光刻工序中，对掩模(掩模板(reticle))进行照明，经由投影光学系统将掩模的图案转印到涂覆了感光剂(抗蚀剂)的基板(晶片、玻璃板等)上的装置。

例如，在将图案转印到玻璃板的投影曝光装置中，近年来，要求将掩模上的更大的面积图案在基板上一并曝光的曝光装置。为了应对该要求，提出了能够得到高分辨率并且能够使大画面曝光的步进扫描(step and scan)方式的扫描型投影曝光装置。在该扫描型曝光装置中，在使掩模以及基板移动的同时，通过透射了狭缝的曝光光对掩模进行照明，经由投影光学系统在基板上对曝光光进行扫描，从而将掩模的图案转印到基板上。在日本专利5398185号公报中，记载了具有具备用于调整这样的转印工序中的掩模的图案的投影倍率的调整机构的投影光学系统的曝光装置。调整机构具备具有柱状面的多个光学部件，通过变更光学部件间的间隔来调整投影倍率。通过光学部件、与其保持机构连接了的致动器，进行光学部件的移动。

在制造投影光学系统时，需要组装多个光学部件而进行调整的工序。在调整工序中，变更光学部件的位置，以使组装误差、像差降低。日本专利5398185号公报记载的调整机构中的光学部件也能够为了调整而变更其位置。即，在调整工序中，在移动该光学部件的位置而制造出投影光学系统之后，在曝光工序中为了调整投影倍率而变更该光学部件的位置。如果在调整工序中移动了光学部件，则有时在曝光工序中为了调整投影倍率而所需的光学部件的移动量超过光学部件的可动范围，无法充分地调整投影倍率。即，投影光学系统的成像性能的调整范围变窄。

发明内容

解决上述课题的本发明的一个侧面是一种将物体的像投影到像面的投影光学系统的制造方法，其特征在于，具有：组装工序，通过对包括具备驱动部的可动光学部件的多个光学部件进行组合配置，组装所述投影光学系统；调整工序，通过利用所述驱动部使所述可动光学部件移动，调整所述投影光学系统；取得工序，取得使所述驱动部移动到根据该驱动部的驱动范围决定的规定的位置的状态下的所述投影光学系统的像差的信息；加工工序，根据取得的像差的信息，对加工用光学部件的表面进行加工；以及装入工序，将加工了的所述加工用光学部件装入到所述投影光学系统，还具有移动工序，使所述驱动部移动到根据所述驱动范围决定的规定的位置。

根据(参考附图)对示例性实施例的下面的描述，本发明的另外的特征将变得清楚。

附图说明

图1是曝光装置的概要图。

图2是用于移动光学部件的驱动部的概略图。

图3是投影光学系统的以往的制造方法的流程图。

图4是第1实施方式中的投影光学系统的制造方法的流程图。

图5是第2实施方式中的投影光学系统的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下，根据附图，详细说明本发明的优选的实施方式。

(第1实施方式)

图1是曝光装置的概略图。曝光装置包括照明光学系统IL、投影光学系统PO。在照明光学系统IL与投影光学系统PO之间，配置了能够保持并移动描绘了应制造的器件的电路图案的掩模1的掩模载置台2。在照明光学系统IL中包括光源，能够使用例如高压汞灯。但是，关于光源，能够任意地选择适合于进行制造的器件的装置。照明光学系统IL使用来自光源的光对掩模1进行照明，通过投影光学系统PO，将掩模1的图案的像投影到保持在基板载置台4的基板3。在基板3上涂覆了对曝光光有感光度的光致抗蚀剂，使曝光图案显影，从而在基板3上形成抗蚀剂图案。在曝光时，在使掩模载置台2和基板载置台4同步地移动的同时，在规定的照明区域中在基板3上进行扫描同时进行曝光。

投影光学系统PO沿着来自掩模1的光的行进方向，依次包括折射光学部件5、梯形镜20的平面镜20a、第一凹面镜6、折射光学部件7、凸面镜8、第二凹面镜9、梯形镜20的平面镜20b、折射光学部件10。折射光学部件5、10是用于校正投影光学系统PO的成像性能、例如倍率、像差等的校正光学系统。各折射光学部件由非球面的透镜、板或者楔状的光学部件等构成。

在折射光学部件5、10中，分别构成了驱动部11以及12。图2示出折射光学部件5及其驱动部11的概略图。驱动部11具有底座21、致动器22、可动机构23、以及保持折射光学部件5的保持机构。致动器22是马达、压电元件等，将其驱动力传递给可动机构23，使可动机构23上下移动。能够通过驱动致动器而经由可动机构变更折射光学部件5的位置。即，折射光学部件5被构成为可动光学部件。能够通过例如激光干涉计等位置测定装置，测定折射光学部件的位置。由位置测定装置测定出的折射光学部件的位置被用于折射光学部件的位置的调整。另外，驱动部11还能够与可动机构23一起具备或者替代可动机构23而具备将致动器的驱动力传递给折射光学部件的其他可动机构。例如，有在相对作为折射光学部件的透镜的光轴垂直的方向上移动的可动机构、在绕相对透镜的光轴垂直的轴的旋转方向上使透镜旋转的可动机构、或者在这些多个方向上移动的可动机构。另外，驱动部11具备测定与致动器连接了的可动机构的位置的编码器、激光干涉计等传感器。控制器13进行驱动部11的控制，使用由传感器测定出的位置的信息，进行致动器22的反馈控制等。此处，说明了在折射光学部件5中具备的驱动部11，但在折射光学部件10中具备的驱动部12也是与驱动部11同样的结构。

一般，形成了的图案重叠在基板3上，在其上使图案曝光，在基板3上层叠形成多个图案，从而制造由曝光装置制造的器件。基板3在抗蚀剂涂覆、显影处理时，由于进行热处理等而伸缩。如果基板3伸缩，则在基板上重叠图案而曝光时，产生重叠误差。为了降低该重叠误差，通过在曝光装置中具备的未图示的测量装置，测量基板3的伸缩量。控制器13根据该测量值，计算用于使图案的重叠误差成为最小的折射光学部件5、10的目标位置或者移动量。然后，控制器13根据计算出的目标位置或者移动量，计算用于使折射光学部件5、10移动的驱动部11、12的致动器的驱动量。然后，控制器13根据计算出的驱动量，向驱动部11、12的致动器发送驱动指令，使该致动器驱动。在通过驱动部11、12的致动器使折射光学部件5、10移动之后，进行向基板3上的图案的曝光，从而能够降低图案的重叠误差。

基于折射光学部件5、10以及驱动部11、12的投影光学系统的成像性能的调整范围包括从原点观察时向正侧的调整和向负侧的调整。例如，作为投影光学系统的倍率的调整范围，构成为能够进行向放大的方向的倍率调整、和向缩小的方向的倍率调整。具体而言，设计成将与致动器连接了的可动机构处于可动机构的可动范围(驱动部的驱动范围)的中心附近的状态作为初始位置而配置折射光学部件。然后，通过致动器使可动机构从其中心附近移动到一方侧，从而使折射光学部件移动，进行向放大的方向的倍率调整。另一方面，构成为通过致动器使可动机构从其中心附近移动到与一方侧相反的一侧，从而折射光学部件也向相反侧移动，能够进行向缩小的方向的倍率调整。

重叠误差根据基板而分别有偏差，所以需要应对更宽的范围的重叠误差。因此，需要连同正侧的调整范围以及负侧的调整范围一起，更宽地确保基于折射光学部件5、10以及驱动部11、12的投影光学系统的成像性能的调整范围。

但是，折射光学部件5、10除了被用于重叠误差的调整以外，还被用于投影光学系统PO的组装误差、投影光学系统PO的像差的调整，为了各调整，需要对驱动部11、12的致动器进行驱动。因此，存在如下问题：如果为了投影光学系统PO的组装误差、投影光学系统PO的像差的调整而驱动致动器，则为了重叠误差的调整用而确保的投影光学系统的成像性能的调整范围变窄。

使用图3，说明投影光学系统PO的以往的制造方法的步骤。图3是示出投影光学系统的以往的制造方法的流程图。

首先，加工而制造用于构成投影光学系统的多个反射镜、透镜等光学部件(S201)。然后，组合加工了的多个光学部件来组装投影光学系统(S202组装工序)。在组装时，关于具备驱动部的折射光学部件5、10，配置而组装为与致动器连接了的可动机构处于可动机构的可动范围的中心附近的状态。另一方面，在各光学部件、组装中使用的光学部件的保持机构、驱动部中存在设计上的公差范围内的误差，所以产生组装误差。关于组装误差，通过根据设计上的公差而在组装前的阶段预先预测，能够求出所产生的误差。作为组装误差，例如，可以举出多个光学部件的间隔的误差、光学部件的偏心的误差。

接下来，根据所求出的误差，调整各光学部件的位置，以使该误差降低、即成为设计上的位置(S203)。

关于具备驱动部的折射光学部件5、10，根据由位置测定装置测定出的折射光学部件的位置，通过驱动致动器而使可动机构移动，从而调整折射光学部件5、10的位置。此时，使折射光学部件5、10移动的可动机构偏离其可动范围的中心附近。

在S203的调整完成之后，使用像差测量装置来测量投影光学系统的像差(S204)。作为像差测量装置，可以使用干涉计等公知的装置。通过测量像差，还能够得到光透射部件的折射率的均匀性等在组装时无法得到的信息，能够更高精度地调整投影光学系统的像差。接下来，根据测量出的像差，调整投影光学系统的像差，以使其像差变小(S205)。能够通过利用驱动部使折射光学部件5、10移动、或者调整其他折射光学部件、反射镜的间隔、偏心，进行像差调整。运算装置根据测量出的像差，计算用于减小该像差的光学部件的目标位置、移动量，进而根据光学部件的目标位置、移动量，计算驱动部的致动器的驱动量。然后，控制器13根据计算出的驱动量，向驱动部11、12的致动器发送驱动指令，使该致动器驱动。然后，通过该致动器，使折射光学部件5、10移动。此时，使折射光学部件5、10移动的可动机构进一步偏离S203中的位置。

在S205中进行了像差的调整之后，高次的像差未被校正而残存。因此，测量残存在投影光学系统中的像差(S206)。在光学部件的间隔调整、偏心调整中无法校正残存的像差，所以通过对加工用光学部件的表面的形状进行加工来校正。因此，使用运算装置，根据测量出的残存像差，计算为了降低残存像差而所需的加工用光学部件的表面形状的加工量(S207)。然后，使用研磨加工装置，根据计算出的加工量，对加工用光学部件的表面进行研磨而加工(S208)。作为研磨加工装置，可以使用用研磨垫研磨光学部件的表面的公知的装置。接下来，将加工了的光学部件装入到投影光学系统(S209装入工序)。加工用光学部件能够适用于例如已经配置在投影光学系统内的折射光学部件5、10。在S208、S209中，从投影光学系统取出已经配置在投影光学系统内的折射光学部件5、10，对其表面形状进行加工，返回到投影光学系统。

另外，在装入加工用光学部件时，由于光学部件的间隔误差、偏心误差等，也有产生像差的可能性。测量投影光学系统的像差(S210)，根据测量出的像差，在测量出的像差无法忽略的情况下，为了调整像差，进行投影光学系统的光学部件的间隔、偏心的调整(S211)。由此，还能够降低在加工用光学部件的装入时产生的像差。在进行了像差的调整之后，进而，测量投影光学系统的像差(S212)，判断投影光学系统的像差是否在容许范围内(S213)。根据在S212中测量的波面像差，求出RMS(Root Means Square：均方根)的值，并与被决定为规格的目标值进行比较，从而能够进行该判断。

在投影光学系统的像差在容许范围内的情况下，投影光学系统PO的制造完成。在投影光学系统的像差不在容许范围内的情况下，再次返回到S211的像差调整，反复进行S211～S213直至投影光学系统的像差成为容许范围内为止。

在S203、S205中，调整折射光学部件5、10的位置，所以在最终地制造出的投影光学系统PO中，使折射光学部件5、10移动的可动机构偏离了其可动范围的中心附近。因此，关于在制造出投影光学系统PO之后调整倍率等投影光学系统的成像性能时的调整范围，正侧的调整范围以及负侧的调整范围的某一方变窄，另一方变宽。如果调整范围变窄，则有时无法充分地降低重叠误差。另一方面，如果在驱动部的构造设计中想要扩大投影光学系统的成像性能的调整范围，则驱动部的机构变得复杂或变得大型化、或者由于空间、机构的设计限制而无法实现。

因此，在本实施方式中，为了改善以往的制造方法，在不改变驱动部的构造的情况下扩大投影光学系统的成像性能的调整范围，进行图4所示的投影光学系统的制造方法。图4是示出本实施方式中的投影光学系统的制造方法的流程图。

S301至S305与之前的S201至S205相同，所以省略说明。

在S305的像差调整之后，使用像差测量装置来测量残存在调整之后的投影光学系统中的像差(S306)。此处，将得到的残存像差设为31。

另外，在S305的像差调整之后，使用传感器来测量在折射光学部件5、10中具备的驱动部的可动机构的当前位置，控制器13取得传感器的测量信号，取得其当前位置的信息(S307)。控制器13根据取得的可动机构的当前位置的信息，求出可动机构的当前位置与可动机构的移动范围(驱动部的驱动范围)的中心位置的差(S308)。此处，作为中心位置，根据预先设计的驱动范围的上限和下限的值，决定为它们的正中的值。然后，未图示的运算装置取得求出的差的信息，根据求出的差通过光学仿真预测并计算使可动机构从当前位置移动到可动机构的移动范围的中心位置时的投影光学系统的像差变化量(S309)。将通过仿真而计算出的像差变化量设为32。另外，在计算时，既可以针对在投影光学系统中存在的所有驱动部计算移动到可动机构的移动范围的中心位置时的像差变化量，也可以仅针对1个驱动部进行计算。

接下来，运算装置为了校正残存像差31以及像差变化量32，计算加工用光学部件的面形状的加工量(S310)。然后，使用研磨加工装置，根据计算出的加工量，对加工用光学部件的表面进行研磨而加工(S311)。接下来，将加工了的光学部件装入到投影光学系统(S312)。加工用光学部件既可以是已经配置在投影光学系统内的折射光学部件5、10，也可以是在投影光学系统外准备了的相同的光学部件。或者，也可以是它们的组合。在将加工用光学部件设为已经配置在投影光学系统内的折射光学部件5、10的情况下，在S311至S312中，从投影光学系统取出已经配置在投影光学系统内的折射光学部件5、10，对其表面形状进行加工，返回到投影光学系统。在将加工用光学部件设为在投影光学系统外准备了的相同的光学部件的情况下，对在投影光学系统外准备了的加工用光学部件的表面形状进行加工，与处于投影光学系统的折射光学部件5、10交换。

接下来，在S308中，针对使驱动部的可动机构移动到了可动机构的移动范围的中心位置的驱动部，通过致动器使可动机构移动到可动范围的中心位置(S313)。关于通过使可动机构移动到可动范围的中心位置而产生的像差，通过对加工用光学部件的面形状进行加工而被校正，所以能够校正投影光学系统的残存像差31以及像差变化量32。

接下来的S314至S317与之前的S210至S213相同，所以省略说明。

如以上那样，在使驱动部的可动机构移动到可动范围的中心位置的状态下配置光学部件，该状态下产生的投影光学系统的像差通过对加工用光学部件的表面形状进行加工而降低。通过这样制造投影光学系统，能够使驱动部的可动机构处于可动范围的中心位置，之后的投影光学系统的成像性能的正侧的调整范围以及负侧的调整范围中的任一个都能够确保充分的范围。即，能够解决正侧的调整范围和负侧的调整范围中的某一个变窄这样的以往的问题。

曝光装置使用这样制造出的投影光学系统，调整投影光学系统的倍率等成像性能，降低重叠误差，将掩模的图案投影到基板上。由此，曝光装置能够提高重叠精度。

(第2实施方式)

接下来，根据图5，说明第2实施方式中的投影光学系统的制造方法。图5是示出本实施方式中的投影光学系统的制造方法的流程图。

S401至S403与之前的S201至S203相同，所以省略说明。

接下来，使用传感器来测量在折射光学部件5、10中具备的驱动部的可动机构的当前位置，控制器13取得传感器的测量信号，取得其当前位置的信息(S404)。控制器13根据取得的位置的信息，将可动机构的移动范围(驱动部的驱动范围)的中心位置作为目标位置来控制驱动部，使可动机构移动到该中心位置(S405)。

接下来，使用像差测量装置，测量投影光学系统的像差(S406)。接下来，根据测量出的像差，调整投影光学系统的像差(S407)。在S407中，根据像差的测量结果，针对具备在S405中返回到驱动范围的中心位置的驱动部的光学部件以外的光学部件进行间隔调整、偏心调整。

然后，测量残存在投影光学系统中的像差(S408)。接下来，使用运算装置，根据测量出的残存像差，计算为了降低残存像差而所需的加工用光学部件的表面形状的加工量(S409)。然后，使用研磨加工装置，根据计算出的加工量，对加工用光学部件的表面进行研磨而加工(S410)。接下来，将加工了的光学部件装入到投影光学系统(S411)。

此处，说明了在S406的像差测量之后进行S407的像差调整以及S408的像差测量的方法，但在通过S403的调整而充分修正了的情况下，还能够使用S406的像差测量结果来计算加工用光学部件的表面形状的加工量。在计算表面形状的加工量的情况下，还能够以调整具备返回到驱动范围的中心位置的驱动部的光学部件以外的光学部件的间隔、偏心为前提而计算。

接下来的S409至S411与S310至S312相同，S412至S415与S314至S317相同，所以省略说明。

以上，通过如本实施方式那样制造投影光学系统，与第1实施方式同样地，在使驱动部的可动机构移动到可动范围的中心位置的状态下配置光学部件，对加工用光学部件的表面进行加工。因此，之后的投影光学系统的成像性能的正侧的调整范围以及负侧的调整范围中的任一个都能够确保充分的范围。如上所述，使驱动部移动到驱动范围的中心而测量像差，并将根据其测量结果来校正所产生的像差那样的面形状附加到加工用光学部件，从而能够在使驱动部位于驱动范围的中心位置的状态下校正投影光学系统的像差。通过使驱动部位于驱动范围的中心，能够制造无需使驱动部复杂化、大型化而确保充分的驱动范围、同时具有良好的成像性能的投影光学系统。

(第3实施方式)

接下来，说明利用了上述曝光装置的器件(半导体IC元件、液晶显示元件等)的制造方法。首先，通过上述制造方法制造投影光学系统。然后，使用具备制造出的投影光学系统的曝光装置，通过该投影光学系统将掩模的图案的像投影到涂覆了感光剂的基板(晶片、玻璃基板等)上，使基板曝光。然后，通过经由使曝光了的基板(感光剂)显影的工序、和对显影了的基板进行加工的其他公知的工序来制造器件。在其他公知的工序中，包括蚀刻、抗蚀剂剥离、切割(dicing)、接合(bonding)、封装等。根据本器件制造方法，能够制造比以往更高的质量的器件。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限于这些实施方式，能够在其要旨的范围内进行各种变形以及变更。例如，测定驱动部的可动机构的位置的传感器也可以处于驱动部外。另外，作为投影光学系统的像差测量方法，能够应用实际地在基板上使图案曝光而根据其曝光结果测量在投影光学系统中产生的像差等各种方法。

另外，关于投影光学系统PO的结构，列举包括反射镜和透镜等光折射部件的投影光学系统作为例子进行了说明，但不限于上述结构。只要是将物体的像投影到像面的投影光学系统即可，例如，可以成为不包括反射镜的、由多个透镜构成的投影光学系统等任意的结构。

另外，在上述实施方式中，在S309、S313或S405中，在使驱动部移动到其驱动范围的中心位置的状态下配置光学部件。但是，只要能够充分地确保投影光学系统的成像性能的调整范围，则驱动部应配置的位置不限于驱动范围的中心位置。例如，也可以根据投影光学系统的成像性能的调整范围和驱动部的驱动范围的对应关系，决定与成像性能的调整范围的原点对应的驱动范围内的位置，作为所述中心位置的替代。即，也可以在使驱动部移动到根据驱动范围决定的规定的位置的状态下配置光学部件。

虽然参考示例性实施方式对本发明进行了说明，但应当理解本发明不限于公开的示例性实施方式。下面的权利要求书的范围应当被赋予最宽的解释，以包括所有这样的变形以及等同的结构和功能。

本申请要求2014年11月28日提交的日本专利申请No.2014-242531的优先权，其全部内容通过在此引用被并入本文。

Claims (10)

1.一种将物体的像投影到像面的投影光学系统的制造方法，其特征在于，具有：

组装工序，对包括利用驱动部而能够移动的可动光学部件的多个光学部件进行组合配置，从而组装所述投影光学系统；

调整工序，通过利用所述驱动部使所述可动光学部件移动，调整所述投影光学系统；

取得工序，在所述调整工序之后，取得相对于所述驱动部的驱动范围的原点的所述驱动部的当前位置，取得通过将所述驱动部的位置从所述当前位置移动到所述原点而产生的所述投影光学系统的像差的信息；

加工工序，根据取得的像差的信息，对加工用光学部件的表面进行加工；

装入工序，将加工了的所述加工用光学部件装入到所述投影光学系统；以及

装入加工了的所述加工用光学部件，使所述驱动部移动到所述驱动范围的原点来制造所述投影光学系统的工序。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

所述驱动范围的原点是所述驱动范围的中心位置。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

所述加工用光学部件是所述可动光学部件，

在所述加工工序中，取出处于所述投影光学系统的所述可动光学部件，对所述可动光学部件的表面进行加工，

在所述装入工序中，将加工了的所述可动光学部件装入到所述投影光学系统。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

所述加工用光学部件是处于在所述组装工序中组装了的所述投影光学系统外的光学部件，

在所述加工工序中，对处于所述投影光学系统外的光学部件的表面进行加工，

在所述装入工序中，通过交换处于所述投影光学系统的所述可动光学部件、和加工了的所述加工用光学部件，将加工了的所述加工用光学部件装入到所述投影光学系统。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

在所述取得工序中，基于取得的所述当前位置和所述驱动范围的原点的差，计算所述投影光学系统的像差的信息，从而取得所述投影光学系统的像差的信息。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

在所述取得工序中，通过测量将所述驱动部的位置从所述当前位置移动到所述原点之后的所述投影光学系统的像差，取得所述像差的信息。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

在所述调整工序中，通过利用所述驱动部使所述可动光学部件移动来调整所述投影光学系统的像差。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

在所述调整工序中，调整所述投影光学系统的组装误差。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

所述投影光学系统是将掩模的图案投影到像面的投影光学系统。

10.一种器件制造方法，其特征在于，具有：

通过权利要求1至9中的任意一项所述的制造方法来制造投影光学系统的工序；

使用制造出的该投影光学系统，将掩模的图案投影到基板上而使所述基板曝光的工序；

使曝光了的基板显影的工序；以及

对显影了的基板进行加工来制造器件的工序。