JP2003031490A - 投影露光装置、ならびに、特にミクロリソグラフィのための投影露光装置の投影光学系で発生する結像誤差を補正する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影露光装置の結像誤差を、高い投影効率を
達成しながら補正することができるようにする。 【解決手段】 投影露光装置は、投影光線束（５）を放
出する光源を有し、さらに、物体平面（２）と像平面
（３）の間の光路に配置された投影光学系（１）と、投
影光線の光路で像平面（３）の手前に配置された少なく
とも１つの光学的な補正コンポーネント（２４）とを備
えている。この補正コンポーネントは光学的な結像特性
を変化させるために、投影光線束（５）で照射される光
学面（２５）が少なくとも部分的に移動させられるよう
に、少なくとも１つの補正マニピュレータと連結されて
いる。このとき前記補正マニピュレータは補正センサ機
構（４１）と協働する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体平面上に配置
された物体の像を像平面で生成する、特にミクロリソグ
ラフィのための投影露光装置であって、投影光線束を放
出する光源と、物体平面と像平面の間の光路に配置され
た少なくとも１つの投影光学系と、投影光線の光路で像
平面の手前に配置された少なくとも１つの光学的な補正
コンポーネントとを備えており、投影時の光学的な結像
特性を変化させるために投影光線束で照射される光学的
な補正コンポーネントの光学面が少なくとも部分的に移
動させられるように、前記補正コンポーネントが少なく
とも１つの補正マニピュレータと連結されており、その
補正マニピュレータは投影時の光学的な結像特性を判定
するための補正センサ機構と協働する形式のものに関す
る。

【０００２】さらに本発明は、特にミクロリソグラフィ
のための投影露光装置の投影光学系で発生する結像誤差
を補正する方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】投影露光装置、および冒頭に述べた種類
の方法は、ＤＥ１９８２４０３０Ａ１から公知である。
同明細書では、像平面の領域に配置された波面センサが
設けられている。この波面センサは露光の休止中に用い
られるか、または、記載されていない仕方で露光中に用
いられる。このセンサを露光の休止中に作動させると、
投影露光装置の処理能力を低下させてしまう。それに対
し、この種のセンサを露光中に利用すると、センサによ
って吸収された投影光は、同時にウェーハの投影露光に
利用することはできなくなる。このことは、投影露光装
置の照明効率を低下させてしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、高い投影効率を達成しながら、結像誤差を補正する
ことができるように、冒頭に述べた種類の投影露光装置
を改良することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、補正センサ機構が、 ａ）投影光学系の少なくとも一部を通過し、投影光学系
に入射する前と投影光学系から射出された後には投影光
線束の範囲外に位置している少なくとも１つの測定光線
束を放出する光源と、 ｂ）少なくとも１つの測定光線束の波面を検知する補正
センサ部材とを含んでいることによって解決される。

【０００６】投影光に係わりなく測定光線を利用するこ
とは、投影光を、損失なしにウェーハの照明に利用でき
ることを保証する。

【０００７】結像誤差の判定の精度に対してどのような
要求が課せられているかに応じて、投影光学系のできる
だけ広い開口領域を測定光線が通過する。投影光学系の
開口を広く検出するために、複数の測定光線束を利用す
ることもできる。

【０００８】測定光線束の生成と投影光線束の生成はそ
れぞれ独立して行うことができる。したがって測定光線
には、たとえば、感度の高い公知のセンサで検出するこ
とができ、たとえば測定光線の反射が像領域に入っても
投影プロセスを妨害しないような波長の光を利用するこ
とができる。しかも、投影光をすべて投影プロセスのた
めに利用することができる。

【０００９】別案として、測定光線束を投影光線束から
分岐させることもできる。通例、投影光線を放出する光
源が供給する発光出力の小さな割合があれば、補正セン
サ部材のための測定光線として十分である。したがっ
て、たとえば投影光線束の反射を分岐させて測定光線束
として利用することができ、そのために投影光の些細な
発光出力しか失われることがない。そうすれば、投影と
補正センサ機構をただ１つの光源で作動させることがで
きる。

【００１０】投影光学系は、少なくとも１つの中間像平
面を有するように設計されていてよく、補正センサ部材
はこの中間像平面上に位置するか、またはこれに対して
共役な平面上に位置している。この場合、補正センサ部
材に入射する測定光線の強度分布は、像平面における強
度分布と一致しているので、結像誤差の判定が可能にな
る。さらに中間像平面の領域では、ここでは投影光線束
が視準されているという理由により、測定光線束を投影
光線束から容易に分離させることができ、それによって
測定光線束を補正センサ機構に供給することができ、そ
れに対して、投影光線束は全面的に投影のために利用す
ることができる。

【００１１】有利な実施態様は、中間像平面の領域およ
び／またはこれに対して共役な平面の領域で、投影光線
束から測定光線束を導出するための少なくとも１つの光
学的な導出部材を含んでいる。このような種類の導出部
材は、投影光線束から少なくとも１つの測定光線束を分
離するのを容易にする。

【００１２】導出部材はミラーであってよい。この導出
ミラーは任意のサイズで製作することができ、特に、そ
のサイズと厚さを、投影光線束から測定光線束を導出す
るための幾何学的な諸条件に正確に合わせることができ
る。さらに、反射面の表面品質が高い導出ミラーを製作
することができ、それによって、追加の結像誤差が生成
されることがなくなる。

【００１３】補正センサ機構、ならびに少なくとも１つ
の補正マニピュレータは、投影露光中に作動するように
設計されていてよい。このことは、補正のために投影露
光を中断しなくてすむので、投影露光装置の処理能力を
高める。

【００１４】補正センサ機構は波面センサを有していて
よい。このような種類のセンサにより、たとえばザイデ
ル像誤差の判定が簡単なやり方で可能である。

【００１５】位置感応性補正センサ部材はＣＣＤアレイ
であってよい。ＣＣＤアレイは高い位置分解能を有して
いるとともに、高い量子効率を有している。

【００１６】補正センサ機構は、投影光学系に対して相
対的に補正センサ機構を調節するための調節マニピュレ
ータを有していてよい。このことは、複数の投影対物レ
ンズとの関連で、予備調節された補正センサ機構を使用
することを可能にする。このことは特に、投影露光装置
が一定のサイクル動作で作動し、投影光学系の補正され
るべき結像誤差がサイクル内で常に繰り返されるような
場合に有利である。この場合、補正マニピュレータに対
する再調整値を設定するのに、最初のサイクルのときに
だけ補正光学系が投影露光装置に連結されればよく、そ
れに対して後続のサイクルでは、最初のサイクルのとき
に記憶させておいた再調整プログラムが呼び出される。
この後続のサイクルのときには、補正光学系を別の投影
露光装置の調整に利用することができる。そのために、
補正光学系は調節マニピュレータによってその都度調節
される。

【００１７】補正コンポーネントとしてはアクティブミ
ラーを用いることができる。アクティブミラーは、補正
マニピュレータによって互いに独立して変位可能な複数
のミラーファセット、または反射する変形可能な表面を
有していてよい。最後に、アクティブレンズの利用も可
能である。このような種類の能動的なコンポーネント
は、たとえばＤＥ１９８２７６０３Ａ１に記載されてお
り、任意のシンメトリーの結像誤差を補正するのに適し
ている。

【００１８】代替的または追加的に、補正コンポーネン
トは、補正マニピュレータで変位させることができるよ
うに設計されたレンズであってもよい。この場合、レン
ズが光学軸の方向に変位可能に設けられればよい。代替
的または追加的に、光学軸に対して垂直に変位可能なレ
ンズを使用することもできる。さまざまな収差を補正す
るために、このような種類の操作可能なレンズを利用す
ることは公知である。このような種類の補正コンポーネ
ントの設計コストはわずかである。

【００１９】本発明のさらに別の課題は、効率的である
と同時に、結像補正された投影露光が保証されるよう
に、冒頭に述べた種類の方法を改良することである。

【００２０】この課題は本発明によれば、次の方法ステ
ップを備えている方法によって解決される： ａ）投影光線束に係わりなく投影光学系の少なくとも一
部を通過する、少なくとも１つの測定光線束を準備し、 ｂ）投影光学系を少なくとも部分的に通過した後に、測
定光線束の光学特性を測定し、 ｃ）少なくとも１つの所定の目標値と測定値とを比較
し、 ｄ）光学特性に影響を及ぼす少なくとも１つの補正コン
ポーネントにより、測定された光学特性を比較結果に依
存して再調整する。

【００２１】このような本発明の方法の利点は、上に説
明した本発明の投影露光装置の利点に対応している。

【００２２】ステップａからｄを投影露光中に周期的に
繰り返すことができる。

【００２３】このような方法により、発生する結像誤差
を投影露光中に補正することができ、その際に投影露光
プロセスを中断する必要がない。それと同時に、結像誤
差を補正するのに少なくとも１つの測定光線束が用いら
れるので、投影光線束をすべて投影に利用することがで
きる。

【００２４】有利には、中間像平面またはこれに対して
共役な平面で、測定光線束の波面が測定される。それに
より、発生する結像誤差についての簡単に評価できる測
定値を利用することができる。

【００２５】本方法の有利な実施態様は、次の各ステッ
プを含んでいる： ａ）投影光学系のミラーの目標反射面と実際の反射面の
差を測定値から判定し、 ｂ）実際の反射面に対する再調整値を算出し、 ｃ）算出された再調整値に応じて実際の反射面を変形さ
せる。

【００２６】算定された設定によって行われるミラーの
位置調節は、ミラーの位置に応じて、発生する一定の結
像誤差への正確な介入を保証する。ミラーが視野近くに
位置決めされているか開口絞り近くに位置決めされてい
るかに応じて、さまざまな視野点に関して選択的である
誤差、または選択的でない誤差を補正することができ
る。ミラーの反射面の形状に介入をする方法は公知であ
り、回転対称な形状介入と、任意のシンメトリーへの介
入とをいずれも含んでいる。

【００２７】本方法のさらに別の有利な実施態様は、次
の各ステップを有している： ａ）投影対物レンズの変位可能なレンズの目標位置と実
際位置の差異を判定し、 ｂ）実際位置に対する再調整値を算出し、 ｃ）算出された再調整値に応じて実際位置を調節する。

【００２８】この場合も、変位可能なレンズの位置に応
じて、特定の結像誤差に設定可能な介入をすることが可
能である。このときレンズの選択は、特定の結像誤差だ
けに優先的に介入が行われ、それに対して他のタイプの
誤差は介入されないままであってもよい。別案として、
レンズの変位が２つ以上の結像誤差に影響を与えること
もできる。当然ながら複数のレンズを変位させることも
でき、この場合、たとえば個々のレンズの変位は、特定
の結像特性が所定の大きさで変更されるのに対し、レン
ズ変位による別の結像特性に関する変更はちょうど相殺
されるように行われる。

【００２９】光学特性の再調整は、投影光線束に影響を
及ぼすが測定光線束には影響を及ぼさない光学コンポー
ネントの、予想される結像誤差を追加的に考慮したうえ
で行うことができる。測定光線束が通過する光学コンポ
ーネントの個数と型式から、光学コンポーネントが、測
定光線束が通過しない投影光学系の部分でどのように振
る舞うかを積算することができる。この積算結果をもと
にして、測定光線束が通過する光学コンポーネントの結
像誤差が補正されるばかりでなく、全体として結像誤差
のない投影光学系が実現されるように、補正マニピュレ
ータの再調整を通じて投影光学系の結像誤差に影響を及
ぼすことができる。さらに別の可能性は、投影光学系に
その都度の照明セッティングを適用して結像誤差を測定
することにある。それにより、測定光線束が通過する領
域における誤差に依存して、投影光学系の結像誤差を判
定することができる。

【００３０】目標値の設定は、照明セッティングに依存
して行うことができる。このような種類の公知の照明セ
ッティングは、たとえば投影光学系の開口絞り平面で均
一な照明強度、あるいは環状の照明強度を有している。
投影光学系の開口絞り平面に複数のシンメトリーを有し
ている照明強度分布も採用することができる。このとき
照明セッティングの幾何学構成とシンメトリーに応じ
て、これに対応する幾何学構成とシンメトリーの、照明
に誘導される結像誤差を誘導することがある。したがっ
て既知の照明セッティングでの補正センサ機構の測定値
をもとにして、相応のシンメトリーで再調整を行う。

【００３１】目標値の設定は、物体のタイプに依存して
行うことができる。たとえばミクロリソグラフィの場合
にはレチクルである物体の透過性は、投影光学系で引き
起こされる結像誤差に影響を及ぼす。物体のタイプがわ
かっていれば、これを結像誤差の補正のときに適宜考慮
することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳しく説明する。

【００３３】図１にメリジオナル断面図で描かれた、全
体として符号１が付されている投影対物レンズにより、
レチクル上にある構造が縮小されてウェーハに結像され
る。このとき、図示しないレチクルは物体平面２に配置
されており、同じく図示しないウェーハは像平面３に配
置されている。この投影対物レンズ１が属している投影
露光装置を作動させると、物体平面２にあるレチクル
と、像平面３にあるウェーハがいずれも同期して走査さ
れる。

【００３４】物体平面２における照明状況が図２に示さ
れている。ここでは光線束の横断面が、物体平面２の領
域において起こりうる偏向があったとしてもこれを顧慮
しないで図示されており、つまり、物体平面の領域内で
広げた状態で示されている。

【００３５】投影対物レンズ１は、直径が約１６２ｍｍ
である補正された円形の物体視野４を有している。物体
視野に投影対物レンズ１の光学軸から偏心して配置され
た、図示しないレチクル上の構造を照射する、縦横比が
３５ｍｍ対１１０ｍｍである長方形の投影光線束５が通
過する。光学軸に隣接している投影光線束５の長辺は、
この光学軸に対して２４．５ｍｍの間隔を有している。
投影光線束５は、図面には示していない紫外線レーザ、
たとえば波長が１５７．１３ｎｍのＦ_２レーザで生成さ
れ、このレーザの光は相応の照明光学系を通過してい
る。投影光の光源としては、たとえば１９３．３ｎｍの
ＡｒＦレーザなども用いることができる。

【００３６】投影対物レンズ１のビーム案内によって補
正された物体視野４の全体を利用することができないの
で、物体平面２にある補正された物体視野４の内部に
は、投影光線束５の周囲に後で説明する公差間隔で、２
つの視野区域６が投影光線束５の範囲外に残っている。
これらの視野区域を、物体平面で約２ｍｍの直径をもつ
３つの円形の測定光線束７〜９が通過する。

【００３７】第１の測定光線束７は、投影光線束５の、
光学軸と反対を向いている方の側に位置しており、投影
光線束の長辺の中心に隣接している。物体平面２におけ
る測定光線束７の中心と光学軸との間隔は６５ｍｍであ
る。第２の測定光線束８は、投影光線束５の短辺の中心
に隣接している。第３の測定光線束９は、光学軸に沿っ
て延びている。全体として、３つの測定光線束７〜９に
よって、図２の補正された物体視野４の上側半分の比較
的広い領域から情報が得られる。

【００３８】原理的には、その他の視野区域６も測定光
線によって、たとえば複数の測定光線束によってカバー
することが可能である。このとき、物体平面２における
投影光線束５の周囲の視野区域６の公差間隔は、測定光
線束を導入するための光学部材による影を考慮したもの
であり、それによって投影光線束５は妨げられることな
く投影光学系を通過することができる。投影光線束５
は、図１では、投影対物レンズ１へ入射する領域でのみ
破線で図示されている。

【００３９】投影対物レンズの光学コンポーネントの配
置が、添付書類の表１に定量的に掲げられている。この
ことは、光学デザインについての公知のフォーマット規
格であるフォーマットコードＶで行われる。投影対物レ
ンズ１の設計は、米国出願Ｓｅｒ．Ｎｏ．６０／１７３
５２３の第５実施例に対応している。

【００４０】表１の１番目の欄の通し番号は、投影対物
レンズ１の光学面（ＯＢＪ）を表している。物体平面２
は、たとえば通し番号「２」をもつ光学面に対応する。
２番目の欄では、それぞれの面に曲率半径（ＲＤＹ）が
割り当てられている。３番目の欄の値は、光学軸に沿っ
て測定したときの、それぞれの光学面と、それぞれ先行
する光学面との間隔（ＴＨＩ）を表す目安である。

【００４１】図１には、投影対物レンズ１がコードＶ
「フォーマット」のＹ−Ｚ平面で描かれている。表１の
中の欄ごとの光学面の記載は、特定の光学面において
は、以下に説明する追加のパラメータの記載によって中
断されている。

【００４２】ＸＤＥ，ＹＤＥおよびＺＤＥは、それぞれ
先行する光学面の、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の変
位を表している。ＡＤＥ，ＢＤＥおよびＣＤＥは、それ
ぞれ先行する光学面の、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向
を中心とする傾きを表している。

【００４３】ＡＳＰは、コードＶ「非球面公式」で用い
られる表中の後続のパラメータによって説明されてい
る、先行する非球面を表している。

【００４４】投影対物レンズ１の反射コンポーネントは
ＣａＦ_２でできている。波長が１５７．１３ｎｍのと
き、ＣａＦ_２は１．５５９７１の屈折率を有している。

【００４５】次に、投影対物レンズ１を通る測定光線の
光路について図１を参照して説明する。このとき、測定
光線束７の中央に位置する（図１には図示せず。図２を
参照）物体平面２の点を通る測定光線局部束１０は説明
のためのものである。この測定光線局部束は、たとえば
波長が６３２．８ｎｍのヘリウム・ネオンレーザなどの
測定光源１１によって生成される。図１には図示しない
測定光線束８および９は、別個の測定光源で生成され
る。

【００４６】たとえば調節可能なズーム対物レンズに対
するビーム整形光学系１２は、測定光源１１から射出さ
れた測定光線束７を整形して、測定光線局部束１０が投
影対物レンズ１に適合するように作用する。この適合化
は、測定光線局部束１０およびこれに伴う測定光線束７
全体が視準される位置が、物体平面２の領域に位置する
ようにすることを含んでいる。さらに、測定光線局部束
１０およびこれに伴う測定光線束７全体の発散は、投影
対物レンズ１の開口数に適合されている。測定光線束８
および９も同様に適合化される。

【００４７】測定光線局部束１０は、ビーム整形光学系
１２を起点として、まず最初は物体平面２と平行に延
び、導入ミラー１３によって近似的に９０°だけ投影対
物レンズ１の方向に偏向させられる。このとき導入ミラ
ー１３は、測定光線局部束１０が反射される地点が物体
平面２上に位置するように配置されている。

【００４８】導入ミラー１３で反射された後、測定光線
局部束１０はまず、物体平面２に隣接する、正の屈折力
をもつレンズ１４を通過する。次いで測定光線局部束
は、図１の図面平面上にある第１の平面鏡１５の反射面
によって、３つの独立レンズ１６，１７，１８からなる
レンズグループ１９の方向へ鈍角で反射される。

【００４９】そのときに最初に通過する独立レンズ１６
は駆動装置２０と連結されている。この駆動装置によ
り、独立レンズ１６はその光学軸の方向へ変位すること
ができ、その様子は図１に二重矢印２２で示されてい
る。駆動装置２０は、後で詳しく説明するように制御回
線２３を通じて制御される。

【００５０】測定光線局部束１０は、レンズグループ１
９を最初に通過した後、凹面のアクティブミラー２４に
当たる。このアクティブミラーは、支持体２６で支持さ
れた反射層２５を有している。

【００５１】アクティブレンズ２４の詳しい構成が図３
に示されている。

【００５２】アクティブミラー２４の反射層２５は、多
数の正方形のミラーファセット２７に区分されている。
ミラーファセット２７の、反射層２５と反対側には、図
３では１つのミラーファセット２７についてのみ模式的
に破線で図示している補正アクチュエータ２８が配置さ
れている。

【００５３】ミラーファセット２７の補正アクチュエー
タ２８は、それぞれ制御回線２９を介してマルチプレク
サ３０と接続されている。図１では、すべての制御回線
２９が１本の制御回線束３１にまとめられている。

【００５４】制御情報は、後で説明するやり方で、制御
回線３２を介してマルチプレクサ３０に供給される。

【００５５】レンズ１４およびレンズグループ１９の屈
折力は、アクティブミラー２４の反射層２５が、投影対
物レンズ１の開口絞り平面の領域に位置するようになっ
ている。つまり、物体平面２の１点に属している測定光
線局部束１０は、事実上、反射層２５の全開口を占めて
いる。

【００５６】反射層２５で反射された後、測定光線局部
束１０は２回目の通過でレンズグループ１９を通る。次
いで測定光線局部束は、測定光線局部束１０の全ビーム
が約９０°だけ方向転換されるように、図面平面にある
第２の平面鏡３３の反射面によって反射される。

【００５７】投影対物レンズ１は、平面鏡３３で反射さ
れた後の光路に中間像平面３４を有している。測定光線
局部束１０が反射される地点がこの中間像平面３４上に
位置するように、この中間像平面に破線で示す導出ミラ
ー３５が配置されている。

【００５８】導出ミラー３５は、投影対物レンズ１の内
部では図示していない投影光線束５の範囲外に位置して
いる。導出ミラー３５で反射された後、測定光線局部束
１０の全ビームは、導入ミラー１３よりも手前の測定光
線局部束１０の全ビームと平行に進む。測定光線局部束
１０は、導出ミラー３５の後に検知光学系３６を通過し
て、測定光線局部束１０の入射する全ビームに対して垂
直に配置された二次元のＣＣＤアレイ３７に入射する。

【００５９】ＣＣＤアレイ３７で測定された測定光線束
７の二次元の強度分布は、補正計算機３８に転送され
る。補正計算機３８は、制御回線３２（Ａ−Ａの接続）
を介してマルチプレクサ３０と接続されている。補正計
算機３８は制御回線２３（Ｂ−Ｂの接続）を介して、駆
動装置２０と接続されている。

【００６０】検知光学系３６と、ＣＣＤアレイ３７と、
補正計算機３８とを含んでいる検知ユニット３９の全体
は、測定光源１１およびビーム整形光学系１２とともに
変位テーブル４０の上に配置されており、これらのコン
ポーネントとともに全体として１つの補正センサ機構４
１を構成している。

【００６１】変位テーブル４０は、駆動装置４２によっ
て、導入及び／又は導出される測定光線局部束１０の方
向に変位させることができる。

【００６２】別案の実施形態では、測定光線局部束１０
が中間像平面３４の領域でではなく像平面３の領域で導
出される。この場合、補正センサ機構は、投影対物レン
ズ１の内部にあるすべての光学コンポーネントの結像特
性を検出する。この別案の実施形態の場合の投影対物レ
ンズ１の測定光線束１０’をわかりやすく図示するた
め、測定光線束１０’の以後の進み方が導出ミラー３５
の後に示されている。この別案の場合の導出部と補正セ
ンサ機構は図示していない。

【００６３】投影光線束５の光路は、図示している別案
の測定光線束１０’の光路に類似している。

【００６４】レンズ１４を通過し、第１の平面鏡１５で
反射された後、投影光線束５はレンズグループ１９を往
路と復路で通過し、この往路と復路の間にアクティブミ
ラー２４の反射層２５での反射が行われる。レンズグル
ープ１９を通る復路の後、投影光線束５は第２の平面鏡
３３で反射され、次いで、１２個の独立レンズ４３〜５
４からなるレンズグループ５５を通過する。レンズグル
ープ５５によって投影光線束５は像平面３に結像させら
れる。

【００６５】補正センサ機構４１はアクティブミラー２
４とともに、投影対物レンズ１で発生する結像誤差に対
する測定・補正装置を構成している。この測定・補正装
置は次のように機能する。

【００６６】測定光線束７が通過する中間像平面３４の
領域の像が検知光学系３６によってＣＣＤアレイ３７に
形成される。したがってＣＣＤアレイ３７上での強度分
布をもとに、測定光線束７の波面を推定することができ
る。測定された波面情報は、波面の誤差を判定するため
に波面目標値と比較される。この比較形成は補正計算機
３８で行われる。同じくこの補正計算機で、測定された
実際の波面を目標波面に移行させるためには反射層２５
の位置ないし形状をどのように変更しなければならない
かが、比較値を用いて算定される。これに加えて、二重
矢印２２に沿った独立レンズ１６の変位が、波面の実際
値と目標値の差異をどの程度までさらに減らすかも算定
される。個々のミラーファセット２７の変位と、独立レ
ンズ１６の変位とについて算定された設定値は、制御回
線３２および３３を介してマルチプレクサ３０および駆
動装置２０に伝送される。

【００６７】このとき制御回線３２での伝送は、マルチ
プレクサ３０で個々のミラーファセット２７に対する制
御データの割当を行うことができ、それによってこれら
のミラーファセットを互いに独立して操作することがで
きるように、デジタルコーディングされた形で行われ
る。そしてこの制御データが、制御回線束３１を介して
個々のミラーファセット２７の補正アクチュエータ２８
に伝送される。補正アクチュエータ２８によって、伝送
された制御データに依存して、個々のミラーファセット
２７の傾斜の調整と、光学軸の方向へのミラーファセッ
ト２７の変位とが可能である。そのために各補正アクチ
ュエータ２８は、独立して制御可能な複数の圧電素子を
有している。

【００６８】ミラーファセット２７のそれぞれ独立した
再調整により、制御回線３２を介して設定された再調整
値に基づく反射層２５の変形が行われる。この変形は、
投影対物レンズ１の結像特性の変化として表れる。

【００６９】駆動装置２０は、独立レンズ１６を帰属の
再調整値に基づいて二重矢印２２の方向へ変位させるた
めに、制御回線２３を介して補正計算機３８によって制
御される。駆動装置２０も同じく複数の圧電素子を有し
ている。レンズを変位させるこのような種類の駆動装置
は公知である。レンズの変位によっても、投影対物レン
ズ１の結像特性が変化する。

【００７０】上述した測定・補正装置には、原則とし
て、次の２通りの異なる動作形式が可能である。

【００７１】第１の動作モードでは、測定光線束７〜９
（その代表として、図１の測定光線束７の測定光線局部
束１０を参照）と投影光線束５との両方によって照射さ
れる光学コンポーネントによって生成される光学的な結
像誤差の補正が、測定・補正装置によって行われる。こ
れは光学コンポーネント１４〜１８，２５ならびに３３
である。

【００７２】第２の動作モードでは、測定された波面の
差異を参照しながら、投影対物レンズ１全体で見込まれ
る結像誤差の積算が行われる。そして、測定された波面
の差異に、レンズグループ５５の検出されていないレン
ズ面の値が計算に加えられる。駆動装置２０およびアク
ティブミラー２４は、積算された総波面差異が補正され
るように、補正計算機３８によって制御される。

【００７３】上述した各動作モードに基づく投影対物レ
ンズ１の光学的な結像特性の再調整は、投影露光中に行
われる。それが可能である理由は、測定光線束７〜９の
導入および導出を、投影光線束５を妨げずに行うことが
できるからである。図２の図面から特に明らかなよう
に、測定光線束７〜９と投影光線束５との間には、物体
平面２で、およびこれに対して共役な中間像平面３４で
も、十分な間隔を保つことができる。そのためには、導
入ミラー１３と導出ミラー３５を十分に薄く、かつ細く
設計するだけでよい。

【００７４】波面の変化に関してできるだけ有力な情報
が得られるようにするため、図２に示すように、物体視
野全体にわたって分散された合計３本の測定光線束７〜
９が用いられるので、投影対物レンズ１の視野付近の領
域に存在する結像誤差と、開口絞り付近の領域に存在す
る結像誤差とを次のように区別することができる。

【００７５】波面に関して同じように影響を受ける測定
光線束７〜９は、開口絞り平面の領域における結像誤差
を示唆している。逆に、測定光線束７〜９が別の影響を
受けている場合、このことは視野平面の領域での結像誤
差を示唆している。

【００７６】測定光線束７〜９は、導入ミラーおよび導
出ミラーと一緒に方向転換させることもできるし、ある
いは、別個にそれぞれ付属する鏡で導入ないし導出する
こともできる。

【００７７】異なる測定光線束７〜９は、同一の検知ユ
ニット３９で一緒に測定することもできるし、あるい
は、個々の測定光線束７〜９に割り当てられた検知ユニ
ットが用いられていてもよい。後者の案を採用して記録
された測定データは、個々の補正計算機３８のデータが
流れ込むメイン計算機で処理されて、駆動装置２０およ
び補正アクチュエータ２８に対する信号データに変換さ
れる。

【００７８】測定光線束７〜９の波面を判定するための
センサとしては、シャック・ハルトマン・センサが用い
られていてよい。このような種類の波面センサでは、開
口絞りが分割されて局所的に波面の傾きが測定される。
そのために、波面がレンズアレイによってＣＣＤアレイ
等の検知アレイに結像される。各レンズの地点での傾い
ていない波面に相当しているはずの目標位置と、検知器
平面で個々のレンズの焦点について測定された位置との
差異から、その地点での波面の傾きを算出することがで
きる。そしてアレイ全体で積分することによて波面が得
られる。

【００７９】補正されるべき結像誤差の種類に応じて、
すなわち、投影露光装置がその結像誤差に関して迅速に
定常状態に達するか否かに応じて、測定・補正装置は、
投影露光装置の使用開始時の初期化プロセスの枠内で作
動するか、または連続的に作動するかのいずれかとな
る。連続的なやり方の場合、所定の時間間隔で波面の変
化が測定され、それに依存して独立レンズ１６ないしミ
ラーファセット２７の変位が行われる。このサイクル時
間は、補正計算機３８の計算速度と、駆動装置２０の制
御速度と、補正アクチュエータ２８の慣性とにしか左右
されないので、比較的迅速に発生する照明誘導の結像誤
差なども補正できるようにするために、サイクルの迅速
な連続が可能である。

【００８０】補正計算機３８によって算出される再調整
値には、波面測定値や、測定光線が通過しない光学コン
ポーネントでの結像誤差を予測的に考慮する、すでに上
に説明した積算情報に加えて、さらに別のデータも取り
入れることができる。その一例は、所定の照明セッティ
ングから得られるデータ、すなわち投影対物レンズ１の
開口絞り平面における投影光線束５の強度分布から得ら
れるデータである。選択された照明セッティングのシン
メトリーは、たとえば、発生する結像誤差の特定のシン
メトリーを引き起こす。このような種類のシンメトリー
フォーメーションによって、測定光線束が通過しないコ
ンポーネントに存在する結像誤差に対する再調整値を算
出することができる。

【００８１】レチクルの構造も設定情報として再調整値
の計算に取り入れることができる。レチクルの透過挙動
は、特定の形状やシンメトリーで発生する結像誤差を引
き起こすことがあるからである。

【００８２】投影対物レンズと協働する測定・補正装置
の別案の実施形態が図４に模式的に示されている。図１
から図３との関連で説明した構成部品に対応する構成部
品には１００を加算した符号が付されており、再度詳述
することはしない。

【００８３】図４では、独立レンズ１１６に対する駆動
装置、マルチプレクサ１３０、およびこれらに付属する
接続部ないし接続回線は省略されている。

【００８４】図４の実施形態でも、測定・補正装置で用
いられる測定光線束の代表として、測定光線局部束１１
０の光路が図示されている。

【００８５】図１に示す実施形態の場合の２つの平面鏡
１５，３３の代わりに、図４の実施形態では、投影対物
レンズの内部で光線束を方向転換させるために、２つの
反射面をもつ鏡面プリズム１５０が用いられており、こ
の鏡面プリズム１５０の反射面のうちそれぞれ平面鏡１
５ないし３３に対応する反射面には、対応する符号１１
５ないし１３３が付されている。

【００８６】測定光線局部束１１０は、鏡を介して投影
対物レンズ１０１に導入ないし導出されるのではなく、
導入ないし導出のために鏡面プリズム１５０の反射面１
１５ないし１３３のそばを通過して、投影対物レンズ１
の内および外へ案内される。このときレンズ１１４は、
測定光線局部束１１０が通過しない。

【００８７】測定光線局部束１１０の発散と、ビーム整
形光学系１１２の後に測定光線局部束１１０を有してい
る第１の視準面１６０の位置とは、それぞれ投影対物レ
ンズ１０１の開口数ならびに物体平面１０２の位置に対
応するように、いずれも投影対物レンズ１０１に適合さ
れている。

【００８８】測定光線局部束１１０は、この実施形態で
は２つのレンズ１１６，１１７だけを含んでいるレンズ
グループ１１９を往路と復路で通過し、この往路と復路
の間で反射層１２５での反射が行われる。この領域で
は、測定光線局部束１１０の全ビームが光学軸１２１に
対して若干傾いているという事実を除いて、測定光線局
部束１１０の光路は、図１の測定光線局部束１０の光路
に対応している。

【００８９】レンズグループ１１９を通る復路の後、測
定光線局部束１１０は、導入側と対向する方の側で鏡面
プリズム１５０を通過する。次いで測定光線局部束は検
知光学系１３６によってＣＣＤアレイ１３７に結像され
るので、この場合にも、図１との関連で説明したのと同
様のやり方で波面の差異を測定することができる。

【００９０】中間像平面１３４の後に投影光線束１０５
を像平面１０３で結像するレンズグループ１５５は、図
４の実施形態では５つの独立レンズ１４３〜１４７を含
んでいる。

【００９１】図１の測定・補正装置との関連で説明した
動作様式を、図４に転用するときに注意しなければなら
ないのは、独立レンズ１１４を測定光線束が通過しない
ことである。したがって、たとえば独立レンズ１１４の
結像誤差は、補正センサ機構１４１で測定される波面の
差異には表れない。つまりこの実施形態では、レンズグ
ループ１１９の光学面、ならびに反射面１２５によって
生成される結像誤差しか検出されない。このことは、図
１との関連で説明した、投影対物レンズ１０１全体の結
像の変化を積算するときにも相応に考慮しなければなら
ない。

【００９２】投影光学系の領域で測定光線束を導入およ
び導出するための図示しない別の手段は、光路の任意の
地点に組み込むことができる部分透過性ミラーと、その
後に配置された光学系である。部分透過性ミラーは、た
とえば、投影光線の波長では透過性であり、測定光線の
波長は反射をするダイクロイックミラーであってよい。
ただしこの場合、部分透過性ミラーが投影光線を完全に
透過させないと、対物レンズ全体の透過性が低くなる。

【００９３】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】光学的な結像誤差に対する測定装置と補正装置
を備える、ミクロリソグラフィのためのカタディオプト
リック投影対物レンズである。

【図２】図１の投影対物レンズの物体平面における投影
照明状況を示す断面図である。

【図３】図１の投影対物レンズで使用されているアクテ
ィブミラーを示す図である。

【図４】光学的な結像誤差に対する測定装置と補正装置
を備える、投影対物レンズの代替的な実施形態である。

【符号の説明】

５ 投影光線束、７〜９ 測定光線束、１０ 測定光線
局部束、１１ 測定光源、１２ ビーム整形光学系、１
３ 導入ミラー、１４，１６、１７，１８ レンズ、１
９ レンズグループ、２０ 駆動装置、２３ 制御回
線、２３ アクティブミラー、２５ 反射面、３０ マ
ルチプレクサ、３６ 検知光学系、３７ ＣＣＤ、３８
補正計算機、３９ 検知ユニット、４１ 補正センサ
機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスティアン・ヘムト−ゼルナー ドイツ連邦共和国・ディ−70180・シュト ゥットガルト・シュロッサーシュトラー セ・21 (72)発明者 フーベルト・ホルデラー ドイツ連邦共和国・ディ−79551・ケーニ ヒスブロン・グレフィンシュトラーセ・６ Ｆターム(参考） 2H087 KA21 NA02 NA04 NA09 RA27 RA32 TA01 TA03 TA05 UA04 5F046 CB03 CB12 CB26 DA13 DB01 DC09

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体平面上に配置された物体の像を像平
   面で生成する、特にミクロリソグラフィのための投影露
   光装置であって、投影光線束を放出する光源と、物体平
   面と像平面の間の光路に配置された少なくとも１つの投
   影光学系と、投影光線の光路で像平面の手前に配置され
   た少なくとも１つの光学的な補正コンポーネントとを備
   えており、投影時の光学的な結像特性を変化させるため
   に投影光線束で照射される光学的な補正コンポーネント
   の光学面が少なくとも部分的に移動させられるように、
   前記補正コンポーネントが少なくとも１つの補正マニピ
   ュレータと連結されており、その補正マニピュレータは
   投影時の光学的な結像特性を判定するための補正センサ
   機構と協働する形式のものにおいて、前記補正センサ機
   構（４１；１４１）が、 ａ）投影光学系（１；１０１）の少なくとも一部を通過
   し、投影光学系（１；１０１）に入射する前と投影光学
   系（１；１０１）から射出された後には投影光線束
   （５；１０５）の範囲外に位置している少なくとも１つ
   の測定光線束（７，８，９，１０；１１０）を放出する
   光源（１１；１１１）と、 ｂ）少なくとも１つの測定光線束（７，８，９，１０；
   １１０）の波面を検知するための位置感応性補正センサ
   部材（３７；１３７）とを含んでいることを特徴とする
   投影露光装置。
2. 【請求項２】 測定光線束（７，８，９，１０；１１
   ０）と投影光線束（５；１０５）がそれぞれ独立して生
   成される請求項１記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】 測定光線束が投影光線束から分岐される
   請求項１記載の投影露光装置。
4. 【請求項４】 投影対物レンズ（１；１０１）が、少な
   くとも１つの中間像平面（３４；１３４）を有するよう
   に設計されており、補正センサ部材はこの中間像平面
   （３４；１３４）上に位置するか、またはこれに対して
   共役な平面上に位置している前記請求項のうちいずれか
   １項記載の投影露光装置。
5. 【請求項５】 中間像平面（３４）の領域および／また
   はこれに対して共役な平面（３）の領域で、投影光線束
   （５）から測定光線束（１０）を導出するための少なく
   とも１つの光学的な導出部材（１３，３５）を備えてい
   る前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
6. 【請求項６】 前記導出部材がミラー（１３，３５）で
   ある請求項５記載の投影露光装置。
7. 【請求項７】 補正センサ機構（４１；１４１）、なら
   びに少なくとも１つの補正マニピュレータ（２０，２
   ８）が、投影露光中に作動するように設計されている前
   記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
8. 【請求項８】 前記補正センサ機構（４１；１４１）が
   波面センサである前記請求項のうちいずれか１項記載の
   投影露光装置。
9. 【請求項９】 位置感応性補正センサ部材がＣＣＤアレ
   イ（３７；１３７）である前記請求項のうちいずれか１
   項記載の投影露光装置。
10. 【請求項１０】 補正センサ機構（４１）が、投影光学
    系（１）に対して相対的に補正センサ機構（４１）を調
    節するための調節マニピュレータ（４２）を有している
    前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
11. 【請求項１１】 前記補正コンポーネントがアクティブ
    ミラー（２４；１２４）である前記請求項のうちいずれ
    か１項記載の投影露光装置。
12. 【請求項１２】 アクティブミラー（２４；１２４）
    が、補正マニピュレータ（２８）によって互いに独立し
    て変位可能な複数のミラーファセット（２７）を有して
    いる請求項１１記載の投影露光装置。
13. 【請求項１３】 アクティブミラー（２４；１２４）
    が、反射する変形可能な表面を有している請求項１１記
    載の投影露光装置。
14. 【請求項１４】 補正コンポーネントがアクティブレン
    ズである前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光
    装置。
15. 【請求項１５】 補正コンポーネントが、補正マニピュ
    レータ（２０）で変位させることができるように設計さ
    れたレンズ（１６）である前記請求項のうちいずれか１
    項記載の投影露光装置。
16. 【請求項１６】 自らの光学軸（２１）の方向に変位可
    能なレンズを備えている請求項１５記載の投影露光装
    置。
17. 【請求項１７】 自らの光学軸（２１）に対して垂直に
    変位可能なレンズを備えている請求項１５記載の投影露
    光装置。
18. 【請求項１８】 特にミクロリソグラフィのための投影
    露光装置の投影光学系で発生する結像誤差を補正する方
    法において、 ａ）投影光線束（５；１０５）に係わりなく投影光学系
    （１；１０１）の少なくとも一部を通過する、少なくと
    も１つの測定光線束（７，８，９，１０；１１０）を準
    備し、 ｂ）投影光学系（１；１０１）を少なくとも部分的に通
    過した後に、測定光線束（７，８，９，１０；１１０）
    の光学特性を測定し、 ｃ）少なくとも１つの所定の目標値と測定値とを比較
    し、 ｄ）光学特性に影響を及ぼす少なくとも１つの補正コン
    ポーネント（１６，２４；１２４）により、測定された
    光学特性を比較結果に依存して再調整する、 各方法ステップを備えていることを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】 投影露光中にステップａからｄを周期
    的に繰り返す請求項１８記載の方法。
20. 【請求項２０】 中間像平面またはこれに対して共役な
    平面で測定光線束（７，８，９，１０；１１０）の波面
    を測定する請求項１８または１９記載の方法。
21. 【請求項２１】 ａ）投影光学系（１；１０１）のミラ
    ー（２４；１２４）の目標反射面と実際の反射面（２
    ５；１２５）の差異を測定値から判定し、 ｂ）実際の反射面に対する再調整値を算出し、 ｃ）算出された再調整値に応じて実際の反射面（２５；
    １２５）を変形させる、 各ステップを含んでいる請求項１８から２０までのいず
    れか１項記載の方法。
22. 【請求項２２】 ａ）投影対物レンズ（１；１０１）の
    変位可能なレンズ（１６）の目標位置と実際位置の差異
    を判定し、 ｂ）実際位置に対する再調整値を算出し、 ｃ）算出された再調整値に応じて実際位置を調節する、 各ステップを含んでいる請求項１８から２１までのいず
    れか１項記載の方法。
23. 【請求項２３】 光学特性の再調整が、投影光線束
    （５；１０５）に影響を及ぼすが測定光線束（７，８，
    ９，１０；１１０）には影響を及ぼさない光学コンポー
    ネント（４３〜５４；１１４，１４３から１４７）の予
    想される結像誤差を追加的に考慮したうえで行われる請
    求項１８から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. 【請求項２４】 目標値の設定が照明セッティングに依
    存して行われる請求項１８から２３までのいずれか１項
    記載の方法。
25. 【請求項２５】 目標値の設定が物体のタイプに依存し
    て行われる請求項１８から２４までのいずれか１項記載
    の方法。