JP2007266511A - Optical system, exposure apparatus, and adjustment method of optical characteristic - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学部材を有する光学系に関し、例えば露光装置の投影光学系に適用可能である。さらに本発明は、その光学系を用いる露光技術及び光学特性の調整技術に関する。 The present invention relates to an optical system having an optical member, and can be applied to, for example, a projection optical system of an exposure apparatus. Further, the present invention relates to an exposure technique using the optical system and a technique for adjusting optical characteristics.
例えば半導体デバイスの製造工程の一つであるリソグラフィ工程においては、レチクル(又はフォトマスク等)に形成されているパターンを、投影光学系を介してレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)上に転写するために、ステッパーやスキャニングステッパー等の露光装置が使用されている。
これらの露光装置に搭載される投影光学系は、諸収差が所定の許容範囲内に収まるように組立調整が行われる。この際に、例えば歪曲収差や倍率誤差等の回転対称で、かつ低次数の収差成分が残存していても、これらの収差は投影光学系に装着されている通常の結像特性補正機構(例えば所定のレンズの光軸方向の位置や傾斜角を制御する機構)によって補正することができる。これに対して、光軸上での非点収差(以下、センターアスと言う。)のような非回転対称な収差成分が残存している場合には、従来の通常の結像特性補正機構ではその補正は困難である。
For example, in a lithography process, which is one of the manufacturing processes of a semiconductor device, a pattern formed on a reticle (or photomask or the like) is applied on a wafer (or glass plate or the like) coated with a resist via a projection optical system. An exposure apparatus such as a stepper or a scanning stepper is used to transfer the image onto the surface.
The projection optical system mounted on these exposure apparatuses is assembled and adjusted so that various aberrations are within a predetermined allowable range. At this time, for example, even if rotational aberrations such as distortion aberration and magnification error and low-order aberration components remain, these aberrations are not affected by normal imaging characteristic correction mechanisms (for example, mounted on the projection optical system) It can be corrected by a mechanism that controls the position and tilt angle of a predetermined lens in the optical axis direction. On the other hand, when a non-rotationally symmetric aberration component such as astigmatism on the optical axis (hereinafter referred to as “center astigmatism”) remains, The correction is difficult.
そこで、そのような非回転対称な収差成分を補正するために、投影光学系中の所定のレンズに対して側面から非回転対称な応力を加えるようにした機構が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、非回転対称な収差成分を補正するために、所定のレンズを変形可能なリング内に収納し、外部からの力によってそのリングを介してそのレンズを変形させるようにした機構も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
従来のセンターアスのような非回転対称な収差成分の補正機構は、実質的に側面からの非回転対称な応力によって所定のレンズを変形させていた。そのため、応力を大きくすると、そのレンズが損傷する恐れがあった。また、側面からの応力によるレンズの変形状態の正確な予測は困難であるため、収差補正を再現性のある状態で行うことが困難であった。 A conventional correction mechanism for non-rotationally symmetric aberration components such as a center ass has deformed a predetermined lens by a non-rotationally symmetric stress from the side surface. Therefore, when the stress is increased, the lens may be damaged. In addition, since it is difficult to accurately predict the deformation state of the lens due to the stress from the side surface, it is difficult to perform aberration correction in a reproducible state.
また、最近は、投影光学系として凹面鏡等のミラーを含む反射屈折系や反射系も開発されているが、従来の補正機構による補正対象はレンズであり、ミラーは補正対象とはされていなかった。
本発明はこのような課題に鑑み、レンズやミラー等の光学部材の損傷の恐れがなく、かつ再現性のある状態で、非回転対称な収差の補正を行うことができる光学系を提供することを目的とする。
Recently, a catadioptric system and a reflection system including a mirror such as a concave mirror have been developed as a projection optical system, but the correction target by the conventional correction mechanism is a lens, and the mirror is not a correction target. .
In view of such problems, the present invention provides an optical system capable of correcting non-rotationally symmetric aberrations without causing damage to optical members such as lenses and mirrors and in a reproducible state. With the goal.
また、本発明は、その光学系を用いて非回転対称な収差の補正を再現性のある状態で行うことができる露光技術を提供することをも目的とする。 It is another object of the present invention to provide an exposure technique that can correct non-rotationally symmetric aberration in a reproducible state using the optical system.
本発明による光学系は、光学部材(22)を有する光学系において、その光学部材から離れて配置され、その光学部材に当接可能な当接部材(27a)と、その当接部材をその光学部材に当接させる方向に駆動する第1駆動機構(28a,26A)と、その当接部材がその光学部材に当接した後、その当接部材がその光学部材に加える力を制御する第2駆動機構(28b,26B)とを備えたものである。 The optical system according to the present invention is an optical system having an optical member (22). The optical system includes an abutting member (27a) that is disposed away from the optical member and can abut against the optical member, and the abutting member is optical A first drive mechanism (28a, 26A) that drives in a direction to contact the member, and a second that controls the force that the contact member applies to the optical member after the contact member contacts the optical member. And a drive mechanism (28b, 26B).
本発明によれば、その当接部材によるその光学部材への力を制御することによって、その光学部材の損傷の恐れがなく、かつ再現性のある状態で、その光学部材に非回転対称で微小量の弾性変形(歪)を与えることができ、これによって非回転対称な収差の補正を行うことができる。
また、本発明による露光装置は、露光ビームでパターンを照明する照明光学系と、そのパターンの像を物体上に投影する投影光学系(PL)とを有する露光装置において、その照明光学系及びその投影光学系の少なくとも一方が本発明の光学系を含むものである。
According to the present invention, by controlling the force applied to the optical member by the abutting member, there is no risk of damage to the optical member, and the optical member is non-rotationally symmetric and minute in a reproducible state. An amount of elastic deformation (strain) can be applied, whereby non-rotationally symmetric aberrations can be corrected.
An exposure apparatus according to the present invention includes an illumination optical system that illuminates a pattern with an exposure beam, and a projection optical system (PL) that projects an image of the pattern onto an object. At least one of the projection optical systems includes the optical system of the present invention.
また、本発明による結像特性の調整方法は、投影光学系の結像特性の調整方法であって、本発明の光学系を含む投影光学系(PL)の回転非対称の光学特性を計測する第1工程と、その第1工程で計測された光学特性を補正するために、その第1駆動機構によってその当接部材がその光学部材に当接した後、その第2駆動機構によってその当接部材がその光学部材に加える力を制御する第2工程とを有するものである。 The image formation characteristic adjustment method according to the present invention is a method for adjusting the image formation characteristic of the projection optical system, and measures the rotationally asymmetric optical characteristic of the projection optical system (PL) including the optical system of the present invention. In order to correct the optical characteristics measured in one step and the first step, the abutting member abuts on the optical member by the first driving mechanism, and then the abutting member by the second driving mechanism. Has a second step of controlling the force applied to the optical member.
なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。 In addition, although the reference numerals in parentheses attached to the predetermined elements of the present invention correspond to members in the drawings showing an embodiment of the present invention, each reference numeral of the present invention is provided for easy understanding of the present invention. The elements are merely illustrative, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.
以下、本発明の実施形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、反射屈折型の投影光学系を用いて露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図1は、本例の露光装置の露光本体部を示す一部を切り欠いた図であり、この図1において、本例の露光装置は、露光光源(不図示)、照明光学系ILS、投影光学系PL、レチクルステージ系、及びウエハステージ系を備えており、投影光学系PL、レチクルステージ系、及びウエハステージ系を含む露光本体部がフレーム機構によって支持されている。
Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this example, the present invention is applied when exposure is performed using a catadioptric projection optical system.
FIG. 1 is a partially cutaway view showing an exposure main body of the exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the exposure apparatus of this example includes an exposure light source (not shown), an illumination optical system ILS, and a projection. An optical system PL, a reticle stage system, and a wafer stage system are provided, and an exposure main body including the projection optical system PL, the reticle stage system, and the wafer stage system is supported by a frame mechanism.
本例のフレーム機構は、床面に設置されたフレームキャスタよりなるベース部材1と、ベース部材1上に設置された例えば3本(4本等でも可)の第1コラム2と、これらの第1コラム2上に防振装置3A,3B(実際には3個又は4個配置されている)を介して設置された第2コラム4とを備えている。防振装置3A,3Bは、エアーダンパ等の機械式ダンパと、ボイスコイルモータ等の電磁式ダンパとを組み合わせた能動型の防振装置である。第2コラム4の底部には平板状の支持板部4aが設けられ、支持板部4aの中央のU字型の開口部に後述の投影光学系PLが搭載されている。
The frame mechanism of this example includes a base member 1 made of a frame caster installed on the floor, three (for example, four)
そのフレーム機構の近傍に本例の露光光源(不図示)が設置されている。その露光光源は、ArFエキシマレーザ光源(発振波長193nm)であるが、その他にKrFエキシマレーザ光源(波長248nm)、F2 レーザ光源(発振波長157nm)、又は固体レーザ(YAGレーザや半導体レーザ等)の高調波発生装置等も使用できる。不図示の露光光源から射出された露光用の照明光ILは、ビームマッチングユニット(不図示)、及び照明光学系ILSを介して、転写用のパターンが形成されたレチクルR(マスク)を均一に照明する。照明光学系ILSは、それぞれ不図示のビーム整形光学系、オプティカル・インテグレータ(ユニフォマイザ、又はホモジナイザ)、照明系の開口絞り、リレーレンズ系、及び視野絞りの他に、第1コンデンサレンズ11、光路折り曲げ用のミラー12、及び第2コンデンサレンズ13を備えており、照明光学系ILSは気密室としてのサブチャンバ14内に収納されている。
An exposure light source (not shown) of this example is installed in the vicinity of the frame mechanism. The exposure light source is an ArF excimer laser light source (oscillation wavelength 193 nm). In addition, a KrF excimer laser light source (wavelength 248 nm), an F 2 laser light source (oscillation wavelength 157 nm), or a solid-state laser (YAG laser, semiconductor laser, etc.) Other harmonic generators can be used. Illumination light IL for exposure emitted from an exposure light source (not shown) is uniformly applied to a reticle R (mask) on which a transfer pattern is formed via a beam matching unit (not shown) and an illumination optical system ILS. Illuminate. The illumination optical system ILS includes a
レチクルRを通過した照明光ILは、反射屈折光学系よりなる投影光学系PLを介して、レジストが塗布されたウエハW(感光体)上に、レチクルRのパターンを例えば1/4、1/5等の倍率で縮小した像を形成する。照明光学系ILS内の照明光IL及び投影光学系PL内の照明光ILの光路には、ほぼ真空紫外域の光に対して高透過率の気体(以下、「透過性ガス」と呼ぶ)であるドライエアー、窒素、又は希ガス(ヘリウム等)等が供給されている。 The illumination light IL that has passed through the reticle R is subjected to a pattern of the reticle R on a wafer W (photosensitive member) coated with a resist via a projection optical system PL made of a catadioptric optical system, for example, 1/4, 1 / An image reduced at a magnification of 5 or the like is formed. The optical path of the illumination light IL in the illumination optical system ILS and the illumination light IL in the projection optical system PL is a gas having a high transmittance with respect to light in the vacuum ultraviolet region (hereinafter referred to as “transparent gas”). Some dry air, nitrogen, or a rare gas (such as helium) is supplied.
以下、本例の投影光学系PLのレチクルR側の光学系の光軸AX1に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1の紙面に平行にY軸を取り、図1の紙面に垂直にX軸を取って説明する。投影光学系PLは、フランジ部44aによって支持板部4aに載置されており、一例としてその内部は気密化されている。また、レチクルRの載置面(XY平面)、及びウエハWの載置面(XY平面)はほぼ水平面に合致しており、Z軸は鉛直方向にほぼ平行である。また、本例の露光装置は走査露光型であり、走査露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向はY方向である。
Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX1 of the optical system on the reticle R side of the projection optical system PL of this example, and the Y-axis is taken in parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the Z-axis. A description will be given taking the X axis perpendicular to the paper surface. The projection optical system PL is placed on the
レチクルRは、レチクルホルダ(不図示)を介してレチクルステージ15上に保持され、レチクルステージ15はレチクルベース16上にY方向に一定速度で移動可能に、かつX方向、Y方向、回転方向に微少量変位可能な状態で載置されており、レチクルベース16は、第2コラム4上に固定されている。露光時にレチクルRのパターン領域は、X方向に細長い矩形状(スリット状)の照明領域で照明される。レチクルステージ15のX方向、Y方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計17によって計測され、この計測値及び装置全体の動作を統括制御する主制御系(不図示)からの制御情報に基いて、リニアモータ等を含む駆動装置(不図示)がレチクルステージ15を駆動する。レチクルステージ15、レチクルベース16、レーザ干渉計17、及びその駆動装置よりレチクルステージ系が構成されている。
The reticle R is held on a
一方、ウエハWは、ウエハホルダ31を介して、ウエハステージ32上に保持され、ウエハステージ32は、ウエハベース33上にY方向に一定速度で移動可能に、かつX方向、Y方向にステップ移動可能に載置されており、ウエハベース33は、防振装置3A,3Bと同様の能動型の防振装置38A,38B(実際には3個又は4個配置されている)を介してベース部材1上に載置されている。そして、レチクルR上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウエハW上ではX方向に細長い矩形状の露光領域にレチクルRのパターン像が形成される。ウエハステージ32のX方向、Y方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計34によって計測され、この計測値及び主制御系(不図示)からの制御情報に基いて、リニアモータ等を含む駆動装置(不図示)がウエハステージ32を駆動する。ウエハステージ32、ウエハベース33、レーザ干渉計34、及びその駆動装置よりウエハステージ系が構成されている。
On the other hand, the wafer W is held on the
また、ウエハステージ32の内部には、ウエハWのZ方向の位置(フォーカス位置)と、X軸及びY軸の回りの傾斜角とを調整するためのフォーカス・レベリング機構が組み込まれている。投影光学系PLの下部側面には、ウエハWの表面に斜めに複数のスリット像を投影する投射光学系35Aと、ウエハWからの反射光を受光してそれらのスリット像を再結像して、再結像された像の横ずれ量を検出する受光光学系35Bとから構成される斜入射方式の多点の焦点位置検出系(オートフォーカスセンサ)が設置されている。この焦点位置検出系(35A,35B)で計測されるウエハW上の複数(3点以上)の計測点でのフォーカス位置の情報に基いて、そのフォーカス・レベリング機構は露光中に継続してウエハWの表面を投影光学系PLの像面に合焦させる。投射光学系35A及び受光光学系35Bは、投影光学系PLのフランジ部44aの底面に取り付けられたセンサーコラム36に取り付けられている。
In addition, a focus / leveling mechanism for adjusting the position in the Z direction (focus position) of the wafer W and the tilt angles around the X axis and the Y axis is incorporated in the
また、サブチャンバ14、及び投影光学系PLには、それぞれ不図示の給気管、及び給気管20Aを介して不図示の気体供給装置より上記の透過性ガスが供給され、サブチャンバ14、及び投影光学系PL内の気体がそれぞれ排気管21D、及び排気管21Aを介して不図示の気体供給装置に回収されている。なお回収された気体の一部は不純物除去後に再びそれらの気密室に供給してもよい。これによって、ウエハW上での照明光ILの照度が高く維持されるため、高いスループットが得られる。
The permeable gas is supplied to the sub-chamber 14 and the projection optical system PL from a gas supply device (not shown) via an air supply pipe (not shown) and an
露光時には、不図示のアライメントセンサを用いてアライメントを行った後、レチクルRのパターンの一部の像を投影光学系PLを介してウエハW上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルRとウエハWとをY方向に同期走査する動作と、ウエハWをX方向、Y方向にステップ移動する動作とがステップ・アンド・スキャン方式で繰り返される。これによって、ウエハWの全部のショット領域にレチクルRのパターン像が露光される。 At the time of exposure, alignment is performed using an alignment sensor (not shown), and then an image of a part of the pattern of the reticle R is projected onto one shot area on the wafer W via the projection optical system PL, and then the reticle R is projected. And the operation of synchronously scanning the wafer W in the Y direction and the operation of moving the wafer W stepwise in the X and Y directions are repeated in a step-and-scan manner. As a result, the pattern image of the reticle R is exposed on the entire shot area of the wafer W.
次に、本例の投影光学系PLの構成及びその支持方法につき詳細に説明する。
図1において、本例の反射屈折光学系からなる投影光学系PLは、第1面に配置されたレチクルRのパターンの第1中間像を形成するための屈折型の第1結像光学系G1と、凹面鏡22と2つの負屈折力のレンズL8,L9とから構成されて第1中間像とほぼ等倍の第2中間像(第1中間像のほぼ等倍像であってレチクルパターンの2次像)を形成するための第2結像光学系G2と、第2中間像からの光を用いて第2面に配置されたウエハW上にレチクルパターンの最終像(レチクルパターンの縮小像)を形成するための屈折型の第3結像光学系G3とを備えている。
Next, the configuration of the projection optical system PL of this example and the supporting method thereof will be described in detail.
In FIG. 1, a projection optical system PL composed of the catadioptric optical system of this example is a refractive first imaging optical system G1 for forming a first intermediate image of a pattern of a reticle R arranged on a first surface. And a second intermediate image that is composed of the
更に、第1結像光学系G1と第2結像光学系G2との間の光路中において第1中間像の形成位置の近傍には、第1結像光学系G1からの光を第2結像光学系G2に向かって偏向するための反射面A(第1光路折り曲げ鏡)が配置されている。また、第2結像光学系G2と第3結像光学系G3との間の光路中において第2中間像の形成位置の近傍には、第2結像光学系G2からの光を第3結像光学系G3に向かって偏向するための反射面B(第2光路折り曲げ鏡)が配置されている。なお、本実施形態では、反射面A,Bとしては、1つの光路折り曲げ鏡FMに形成された2つの反射面が使用されている。また、第1中間像及び第2中間像は、それぞれ反射面Aと第2結像光学系G2との間の光路中、及び第2結像光学系G2と反射面Bとの間の光路中に形成される。 Further, in the optical path between the first imaging optical system G1 and the second imaging optical system G2, the light from the first imaging optical system G1 is secondly combined in the vicinity of the position where the first intermediate image is formed. A reflecting surface A (first optical path bending mirror) for deflecting toward the image optical system G2 is disposed. In addition, in the optical path between the second imaging optical system G2 and the third imaging optical system G3, the light from the second imaging optical system G2 is connected in the vicinity of the formation position of the second intermediate image. A reflecting surface B (second optical path bending mirror) for deflecting toward the image optical system G3 is disposed. In the present embodiment, as the reflecting surfaces A and B, two reflecting surfaces formed on one optical path folding mirror FM are used. The first intermediate image and the second intermediate image are in the optical path between the reflecting surface A and the second imaging optical system G2, and in the optical path between the second imaging optical system G2 and the reflecting surface B, respectively. Formed.
また、第1結像光学系G1はZ軸に平行な光軸AX1を有し、第3結像光学系G3の光軸は、光軸AX1を延長した光軸(基準光軸)と一致するように設定されている。本例では、光軸AX1は、重力方向(即ち、鉛直方向)に沿って位置決めされている。その結果、レチクルR及びウエハWは、重力方向と直交する面、即ち水平面に沿って互いに平行に配置されている。加えて、第1結像光学系G1を構成する全てのレンズ及び第3結像光学系G3を構成する全てのレンズも、基準光軸に沿って水平面に平行に配置されている。 The first imaging optical system G1 has an optical axis AX1 parallel to the Z axis, and the optical axis of the third imaging optical system G3 coincides with an optical axis (reference optical axis) obtained by extending the optical axis AX1. Is set to In this example, the optical axis AX1 is positioned along the direction of gravity (ie, the vertical direction). As a result, the reticle R and the wafer W are arranged in parallel to each other along a plane orthogonal to the direction of gravity, that is, a horizontal plane. In addition, all the lenses constituting the first imaging optical system G1 and all the lenses constituting the third imaging optical system G3 are also arranged in parallel to the horizontal plane along the reference optical axis.
一方、第2結像光学系G2の光軸AX2は、光軸AX1(基準光軸)と直交するように設定されている。更に、光路折り曲げ鏡FMの2つの反射面A,Bの交線(厳密にはその仮想延長面の交線)Cにおいて、第1結像光学系G1の光軸AX1と第3結像光学系G3の光軸とが交わるように設定されている。
図1において、第1結像光学系G1は、レチクルR側から順に、レンズL2、レンズL3、レンズL4、レンズL5、レンズL6、及びレンズL7を配置して構成されている。また、レンズL2とレチクルRとの間には、投影光学系PLの内部空間の蓋の役割を果たす平行平面板L1(第1結像光学系G1に含まれる)が配置されている。また、第2結像光学系G2は、光の進行往路に沿ってレチクル側(即ち入射側)から順に、負のレンズL8と、負のレンズL9と、凹面鏡22とを配置して構成されている。そして、第3結像光学系G3は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、レンズL10と、レンズL11と、開口絞りASと、レンズL12と、レンズL13とを配置して構成されている。なお、投影光学系PLとしては、図1の構成の他に、例えば特開2000−47114号公報に開示されているような、互いに交差する光軸を持つ複数の光学系を持つ反射屈折系も使用できる。
On the other hand, the optical axis AX2 of the second imaging optical system G2 is set to be orthogonal to the optical axis AX1 (reference optical axis). Further, the optical axis AX1 of the first imaging optical system G1 and the third imaging optical system at the intersection line C (strictly, the intersection line of the virtual extension surface) C of the two reflecting surfaces A and B of the optical path bending mirror FM. The optical axis of G3 is set to intersect.
In FIG. 1, the first imaging optical system G1 is configured by arranging a lens L2, a lens L3, a lens L4, a lens L5, a lens L6, and a lens L7 in this order from the reticle R side. Further, between the lens L2 and the reticle R, a plane parallel plate L1 (included in the first imaging optical system G1) that functions as a lid for the internal space of the projection optical system PL is disposed. The second imaging optical system G2 includes a negative lens L8, a negative lens L9, and a
本例において、投影光学系PLを構成する全ての屈折光学部材(レンズ成分)の光学材料には合成石英又は蛍石(CaF2 結晶)を使用している。また、光路折り曲げ鏡FMは、三角柱状の部材における2つの直交する側面(反射面)にアルミニウム等の金属膜、又は誘電体多層膜を被着することにより形成される。なお、第1及び第2光路折り曲げ鏡(反射面A,B)を1つの部材上に形成する代わりに、2つの平面鏡を互いに直交するように保持しても良い。また、凹面鏡22は、一例として炭化ケイ素(SiC)或いはSiCとケイ素(Si)とのコンポジット材の反射面にアルミニウム等の金属膜、又は誘電体多層膜を被着することにより形成される。このとき、脱ガス防止のために凹面鏡22全体を炭化ケイ素等でコーティングすることが好ましい。また、凹面鏡22の材料としては、コーニング社のULE(Ultra Low Expansion:商品名)などの低膨張材料、又はベリリウム(Be)を用いても良い。ベリリウムを用いる場合には、凹面鏡22全体を炭化ケイ素等でコーティングすることが好ましい。
In this example, synthetic quartz or fluorite (CaF 2 crystal) is used as the optical material of all refractive optical members (lens components) constituting the projection optical system PL. The optical path bending mirror FM is formed by depositing a metal film such as aluminum or a dielectric multilayer film on two orthogonal side surfaces (reflection surfaces) of a triangular prism-shaped member. Instead of forming the first and second optical path bending mirrors (reflecting surfaces A and B) on one member, the two plane mirrors may be held so as to be orthogonal to each other. The
上記のように、本例では、反射面A及びBの交線C上で、第1結像光学系G1の光軸AX1と、第2結像光学系G2の光軸AX2と、第3結像光学系G3の光軸とが一点(基準点)で交わるように設定されている。そして、反射面Aと反射面Bとは、断面が直角二等辺三角形状である三角柱状の一つの光路折り曲げ鏡FMの互いに直角となる2つの面(稜線を挟む)を構成している。その結果、3つの結像光学系G1〜G3の光軸及び光路折り曲げ鏡FMの稜線を1つの基準点に関して位置決めすることが可能となるので、光学系の安定性が増し、機械設計及び光学調整が容易である。加えて、第2結像光学系G2の光軸AX2が第1結像光学系G1及び第3結像光学系G3の共通光軸(光軸AX1)と直交するように設定されているので、容易に更に高精度の光学調整が可能であり、光学系が更に高い安定性を有する。 As described above, in this example, the optical axis AX1 of the first imaging optical system G1, the optical axis AX2 of the second imaging optical system G2, and the third connection are formed on the intersection line C of the reflecting surfaces A and B. The optical axis of the image optical system G3 is set so as to intersect at one point (reference point). The reflecting surface A and the reflecting surface B constitute two surfaces (with a ridge line sandwiched between them) of one optical path folding mirror FM having a triangular prism shape whose cross section is a right-angled isosceles triangle shape. As a result, the optical axes of the three imaging optical systems G1 to G3 and the ridgeline of the optical path bending mirror FM can be positioned with respect to one reference point, so that the stability of the optical system is increased, and mechanical design and optical adjustment are performed. Is easy. In addition, since the optical axis AX2 of the second imaging optical system G2 is set to be orthogonal to the common optical axis (optical axis AX1) of the first imaging optical system G1 and the third imaging optical system G3, Optical adjustment with higher accuracy can be easily performed, and the optical system has higher stability.
また、投影光学系PLを構成する第1結像光学系G1の平行平面板L1、レンズL2〜L7は、それぞれ輪帯状のレンズ枠42A,42B,42C,42D,42E,42F,42Gを介して円筒状の分割鏡筒41A,41B,41C,41D,41E,41F,41G内に保持され、分割鏡筒41A〜41Gは光軸AX1に沿って気密性を保持する状態で連結されている。分割鏡筒41A〜41Gの隣接する2つの分割鏡筒(以下の分割鏡筒も同様である。)は、例えば特開平7−86152号公報に開示されているように、それぞれ不図示の対向するフランジ部を3箇所以上でボルトで固定することによって連結されている。レンズ枠42A〜42Gは、それぞれ平行平面板L1の外周部、及びレンズL2〜L7の外周部の鍔の部分を複数箇所(3箇所以上)で上面と下面とを挟み込むようにして、対応する保持対象物を保持する。この場合、レンズ枠42A及び平行平面板L1は、分割鏡筒41Aの上端部を気密性を保持した状態で閉じているが、その他のレンズ枠42B〜42Gには上記の透過性ガスを流通させるための複数の開口が形成されている。また、上部の分割鏡筒41Bに透過性ガスを供給するための給気管20Aが連結されている。
Further, the plane parallel plate L1 and the lenses L2 to L7 of the first imaging optical system G1 constituting the projection optical system PL are respectively connected via the annular lens frames 42A, 42B, 42C, 42D, 42E, 42F, and 42G. It is held in cylindrical divided
同様に、第3結像光学系G3のレンズL10〜L13は、それぞれ輪帯状のレンズ枠42H,42K,42I,42Jを介して円筒状の分割鏡筒41H,44,41I,41J内に保持されている。また、開口絞りASは、分割鏡筒44及び41Iに挟まれた分割鏡筒41K内に保持され、分割鏡筒41H,44,41K,41I,41Jは気密性を保持する状態で連結されている。そして、レンズL11を保持する分割鏡筒44にフランジ部44aが設けられ、このフランジ部44aによって投影光学系PLが支持板部4a上に載置されている。この場合、レンズ枠42J及びレンズL13は、分割鏡筒41Jの下端部を気密性を保持した状態で閉じているが、その他のレンズ枠42H,42K,42Iには透過性ガスを流通させるための複数の開口が形成されている。また、最下端の分割鏡筒41Jに、投影光学系PLの内部の気体を排気するための排気管21Aが連結されている。
Similarly, the lenses L10 to L13 of the third imaging optical system G3 are held in the cylindrical divided lens barrels 41H, 44, 41I, and 41J through the annular lens frames 42H, 42K, 42I, and 42J, respectively. ing. The aperture stop AS is held in a divided
また、2つの分割鏡筒41G及び41Hの間に+Y方向に開口が設けられた円筒状の分割鏡筒43が連結され、分割鏡筒43内の突部に保持枠43aを介して光路折り曲げ鏡FMが固定されている。本例では、13個の分割鏡筒41A〜41K,43,44より第1の部分鏡筒7が構成されている。
また、第2結像光学系G2のレンズL8,L9は、それぞれ保持枠46A,46Bを介して、円筒型の分割鏡筒45,41L内に保持され、凹面鏡22は、その裏面側が保持部材48によって保持される。凹面鏡22の裏面には、凹面鏡22の光軸を中心として、等間隔に設けられた3つの突出部が形成されている。分割鏡筒47は、この突出部をそれぞれ挟み込む不図示の3つのクランプ機構を有する。このクランプ機構は、凹面鏡22と分割鏡筒47との間に生じる応力(例えば、露光光の吸収による凹面鏡22の熱変形)を吸収するフレクシャ部材を備えている。このクランプ機構により、凹面鏡22の光学性能を良好に維持することができる。分割鏡筒45,41L,47は、光軸AX2に沿って気密性を保持する状態で連結されている。この場合、分割鏡筒45の−Y方向の先端部は、第1の部分鏡筒7の分割鏡筒43に設けられた開口を密閉するように連結されている。また、凹面鏡22を保持する保持部材48の裏面は不図示のフィルム状カバーで密閉されているとともに、保持枠46A,46Bには透過性ガスを流通させるための複数の開口が形成されており、第2結像光学系G2の光路は実質的に密閉された状態で透過性ガスが供給されている。3個の分割鏡筒45,41L,47より第2の部分鏡筒8が構成され、この部分鏡筒8は、第1の部分鏡筒7に対して+Y方向に直交するように連結されている。
Further, a cylindrical divided
The lenses L8 and L9 of the second imaging optical system G2 are held in the cylindrical divided lens barrels 45 and 41L via holding
次に、本例の投影光学系PLの結像特性としてのセンターアス等の非回転対称な収差を補正するための補正機構について説明する。本例の補正機構は、投影光学系PL中の光学部材である凹面鏡22の周縁部の複数箇所(例えば9箇所)で独立にそれぞれ光軸方向への微小量(例えば±100nm程度)の歪又は非回転対称な局所的な変形を与える機構である。なお、本例の補正機構が凹面鏡22に与える歪は、あくまでも弾性変形の範囲内での加えられた力にほぼ比例する歪であり、再現性のある変形である。また、本例の投影光学系PLの光軸AX1(Z軸に平行)は鉛直線に平行であるが、その歪が与えられる凹面鏡22は横置きとされ、凹面鏡22の光軸はほぼ水平面に平行である。このように横置きの凹面鏡22に対しては、僅かの力を加えることによって容易に所望の歪を与えることができる。
Next, a correction mechanism for correcting non-rotationally symmetric aberrations such as center ass as the imaging characteristics of the projection optical system PL of this example will be described. The correction mechanism of this example is a small amount of distortion (for example, about ± 100 nm) in the optical axis direction independently at a plurality of positions (for example, 9 positions) of the peripheral portion of the
図1に示すように、回転対称な凹面鏡22の側面の全周には所定幅の凸部22aが設けられる。また、凸部22aよりも反射面側の凹面鏡22の側面が分割鏡筒47の前部47a内に収納され、保持部材48は分割鏡筒47の後部47b内に収納されるように分割鏡筒47に固定されており、分割鏡筒47の前端部のフランジ部(不図示)が分割鏡筒41Lの後端部のフランジ部(不図示)に連結されている。
As shown in FIG. 1, a
図2は、図1中の凹面鏡22を保持する分割鏡筒47を示す斜視図であり、この図2において、凹面鏡22の裏面の9箇所に凹面鏡22の側面にそれぞれ歪を与えるための同一構成の微小量変形機構49A,49B,49C,49D,49E,49F,49G,49H,49Iが固定されている。微小量変形機構49A〜49Iは、図1に示すように、保持部材48の平板部48aの外周部に設けられた取り付け面48cにそれぞれ複数のボルト(不図示)によって固定されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the
なお、図2の例では、それぞれ3個ずつが小さい角度間隔で配置されている3組の微小量変形機構49A〜49C,49D〜49F,49G〜49Iが等角度間隔で配置されている。その他に、9個の微小量変形機構49A〜49Iを凹面鏡22の光軸の周りに等角度間隔で配置してもよい。また、微小量変形機構49A〜49Iの個数は複数であれば何個でもよい。ただし、微小量変形機構49A〜49Iが9個程度以上であると、凹面鏡22にほぼ目標とする非回転対称な歪を付与できるため、非回転対称な収差を高精度に補正できる。
In the example of FIG. 2, three sets of minute
図3は、代表的に図2中の一つの微小量変形機構49Aを示す一部を切り欠いた図であり、この図3において、分割鏡筒47の後部内面に設けられた切り欠き部47c内に保持部材48の支持部48bが不図示のボルトによって固定され、保持部材48の取り付け面48cに微小量変形機構49Aが不図示のボルトによって固定されている。微小量変形機構49Aは、2つの支持部23a及び23bを連結した形のほぼU字型のフレーム23と、支持部23aに固定された粗動用の直動型マイクロメータ(以下、粗動マイクロメータと言う。)26Aと、支持部23bの内面の凸部23cに固定された微動用の直動型マイクロメータ(以下、微動マイクロメータと言う。)26Bと、フレーム23の内側に3個の板ばね25A,25B,25Cを介して凹面鏡22の光軸方向(Y方向)に移動可能に支持された可動板24と、可動板24にボルト50によって固定された荷重センサ27と、マイクロメータ26A及び26Bのそれぞれのスピンドル部26Aa及び26Baと荷重センサ27(又は可動板24でもよい)とを連結するために荷重センサ27にボルト53によって固定された連結部材28とを備えている。
FIG. 3 is a diagram in which a part of one
本例の荷重センサ27は、凹面鏡22の光軸に平行に伸びたプローブ27aと、プローブ27aに対して±Y方向に加えられる力(荷重)を検出する歪ゲージ方式のセンサ部27bとを備えたロードセルである。即ち、荷重センサ27は、±Y方向の力を検出可能な引っ張り圧縮タイプである。そして、センサ部27bで検出される信号を信号処理系55で処理することによって、プローブ27aに±Y方向に加えられる力が、一例として±150g重程度のストロークで、かつ1g重程度以下の分解能で検出される。なお、荷重センサ27によって検出される力は、プローブ27aが当接(接触)する凹面鏡22の凸部22aからの反力である。
The
さらに、プローブ27aの先端部には、凹面鏡22の凸部22aをY方向に挟む配置でほぼU字型の先端部材29が連結されている。先端部材29の凸部22aに対向する±Y方向の部分にはそれぞれ半球型の当接部54A及び54Bが固定されている。なお、図3(以下の図5、図6も同様)では、分かり易くするために、凸部22aの厚さtに対して当接部54A及び54Bの間隔(ギャップ)gはかなり大きく表現されているが、実際には一例として厚さtに対して間隔gは0.1〜0.3mm程度大きいだけである。この構成では、プローブ27aを−Y方向又は+Y方向に変位させるとそれぞれ当接部54A又は54Bが凸部22aに当接する。本例ではプローブ27a及び先端部材29から凸部22aに加えられる±Y方向への力によって凸部22aに±Y方向への歪を与え、その際の凸部22aからの反力を荷重センサ27によって検出し、信号処理系55では予め求められている係数をその反力に乗ずることによって凸部22aの変形量を求める。
Furthermore, a substantially
そのようにして求められた変形量(又は反力自体でもよい)は、例えば信号処理系55に備えられた表示部(不図示)に表示されるとともに、必要に応じて検出データとして不図示のデータ処理用のコンピュータに供給される。一例として、凸部22aの厚さtは、プローブ27aからの力が1g重のときにY方向に1nm程度変形するように設定されている。この場合、プローブ27aからの力のストロークを±100g重程度とすると、凸部22aに±100nm程度の歪を与えることができる。
The deformation amount (or the reaction force itself) thus obtained is displayed on, for example, a display unit (not shown) provided in the
また、連結部材28は、剛性の大きい板ばね部28aと剛性の小さい板ばね部28bとを含み、ボルト51及びナット52によって、前者の板ばね部28aの開放端が粗動マイクロメータ26Aのスピンドル部26Aaの先端に固定され、後者の板ばね部28bの開放端が微動マイクロメータ26Bのスピンドル部26Baの先端に固定されている。一例として、図4に示すように、板ばね部28aはほぼ正方形の平板状の板ばねからなり、板ばね部28bは、板ばね部28aに比べて面積が数分の1程度のほぼ長方形の平板状の板ばねからなる。この結果、マイクロメータ26A及び26Bの駆動量が同じであっても、粗動マイクロメータ26Aのスピンドル部26AaのY方向への駆動量に連動する可動板24及びプローブ27aのY方向への変位は、微動マイクロメータ26Bのスピンドル部26BaのY方向への駆動量に連動する変位よりも大きくなる。
The connecting
即ち、粗動マイクロメータ26A及び板ばね部28aから、プローブ27aを例えばY方向に大まかに変位させる粗動機構が構成され、微動マイクロメータ26B及び板ばね部28bから、プローブ27aをY方向に狭いストローク内で高精度に変位させる微動機構が構成されている。この場合、仮に当接部54A(又は54B)が凸部22aに当接している状態では、粗動マイクロメータ26A又は微動マイクロメータ26Bの操作によって、プローブ27aから凸部22aに対する力をそれぞれ10g重又は1g重程度の単位で制御することができる。本例では、一例として、先端部材29の当接部54A(又は54B)が凸部22aに当接するまではその粗動機構を用いてプローブ27aを凸部22aに向けて駆動し、当接部54A(又は54B)が凸部22aに当接した後は、その微動機構を用いてプローブ27aから凸部22aに対して付与される力を制御する。これによって、凸部22aに付与する力又は歪を高精度に制御できる。
That is, a coarse movement mechanism that roughly displaces the
この場合、図2に示すように、微小量変形機構49A〜49Iにおいて、粗動マイクロメータ26Aを含む粗動機構と、微動マイクロメータ26Bを含む微動機構とは凹面鏡22の中心から半径方向に沿って配置されている。
また、本例のマイクロメータ26A及び26Bはマニュアルで操作される。ただし、マイクロメータ26A及び26Bを電動タイプとして、荷重センサ27及び信号処理系55によって検出される凸部22aの変形量(又は凸部22aからの反力)に基づいて、その検出される変形量(反力)が所定の目標値になるように閉ループ方式でマイクロメータ26A及び26Bの動作を制御してもよい。
In this case, as shown in FIG. 2, in the minute
Further, the
さらに、図3において、3個の板ばね25A〜25Cのうちの2個の板ばね25A及び25Bは、3重に折り畳まれた形状で可撓性が高いとともに、可動板24と支持部23bとをY方向に離れた2箇所で連結するリンク機構を構成し、他の板ばね25Cは可動板24の+Y方向の上端部と支持部23aとを連結している。支持部23bには板ばね25Aとの機械的な干渉を避けるための切り欠き部23dが形成されている。そのリンク機構によって、可動板24及びプローブ27aは支持部23bに平行に、すなわちY軸に平行に移動する。なお、図4に示すように、板ばね25A及び25Bにはそれぞれ微動マイクロメータ26bを通すための開口25Aa及び25Baが形成されている。さらに、分割鏡筒47には、先端部材29を通すための開口47dが形成され、保持部材48には、マイクロメータ26A及び26Bのスピンドル部26Aa及び26Baを通すための切り欠き部48fが形成されている。
Further, in FIG. 3, two
次に、図3の微小量変形機構49Aの組み立て方法の一例を図4の分解斜視図を参照して説明する。
図4において、フレーム23に対して板ばね25A〜25Cを介して可動板24を連結した後、フレーム23の支持部23a及び23bにそれぞれ粗動マイクロメータ26A及び微動マイクロメータ26Bを装着する。また、荷重センサ27のセンサ部27bにはボルト50及び53用の4箇所の長穴部27c及び2箇所の長穴部27d(1箇所は不図示)が設けられている。そして、連結部材28には、板ばね部28a及び28bに対して直交するように、センサ部27bと同じ幅でアーム部28c及び28dが設けてあるとともに、板ばね部28a及び28bにはそれぞれボルト51用の開口28f及び28gが設けてあり、両者の中間位置にはプローブ27aを通すための開口28eが設けてある。また、アーム部28c,28dの先端部にはボルト53と螺合するねじ穴が設けてある。
Next, an example of an assembly method of the minute
In FIG. 4, after the
そこで、プローブ27aを連結部材28の開口28eに通した状態で、アーム部28c及び28dをセンサ部27bの側面に装着して、ボルト53を用いてアーム部28c及び28d(アーム部28d用のボルトは不図示)をセンサ部27bに固定する。そして、プローブ27aの先端部に先端部材29の連結部29aを固定する。次に、4箇所のボルト50を介してセンサ部27b(この段階では荷重センサ27及び連結部材28が一体化されている。)を可動板24に固定する。その後、ナット52を通したボルト51をそれぞれ板ばね部28a,28bの開口28f,28gに通した状態で、ボルト51をスピンドル部26Aa及び26Baのねじ穴に締め付けることによって、板ばね部28a及び28bをマイクロメータ26A及び26Bに連結する。これによって、図3の微小量変形機構49Aの組立が完了する。
Therefore, with the
次に、図3の微小量変形機構49Aの使用方法の一例につき図5及び図6を参照して説明する。この場合、予め不図示の主制御系において、図1の投影光学系PLの所定の非回転対称な収差を補正するために必要な凹面鏡22の凸部22aの、微小量変形機構49Aの位置における変形量(歪量)の目標値が求められているものとする。
先ず、図3において、その変形量の目標値が反射面MPの方向(−Y方向)への値(このときの符号を+とする。)である場合には、例えばオペレータは、荷重センサ27及び信号処理系55を介して凸部22aの変形量(又は凸部22aからの反力でもよい)を検出しながら、粗動マイクロメータ26Aを操作してプローブ27aを−Y方向に駆動する。そして、その検出される変形量が所定の最小検出量を超えた時点で粗動マイクロメータ26Aの操作を停止する。この状態では、図5に示すように、先端部材29において+Y方向側の当接部54Aが凸部22aに当接している。これ以降は、その検出される凸部22aの変形量が上記の目標値になるまで、オペレータは微動マイクロメータ26Bを操作してプローブ27aを−Y方向に駆動する。
Next, an example of how to use the minute
First, in FIG. 3, when the target value of the deformation amount is a value in the direction of the reflecting surface MP (−Y direction) (the sign at this time is +), the operator, for example, loads the
一方、図3において、その変形量の目標値が凹面鏡22の裏面方向(+Y方向)への値である場合には、オペレータは、荷重センサ27及び信号処理系55を介して凸部22aの変形量を検出しながら、粗動マイクロメータ26Aを操作してプローブ27aを+Y方向に駆動する。そして、その検出される変形量の絶対値が所定の最小検出量を超えた時点で粗動マイクロメータ26Aの操作を停止する。この状態では、図6に示すように、先端部材29において−Y方向側の当接部54Bが凸部22aに当接している。これ以降は、その検出される凸部22aの変形量が上記の目標値になるまで、オペレータは微動マイクロメータ26Bを操作してプローブ27aを+Y方向に駆動する。この動作によって、凸部22aに対して±Y方向への所望の変形量(歪量)を高精度に、かつ再現性のある状態で与えることができる。
On the other hand, in FIG. 3, when the target value of the deformation amount is a value in the back surface direction (+ Y direction) of the
次に、図2の収差の補正機構を用いてセンターアスを補正する動作の一例につき説明する。その前提として、図1において、投影光学系PLのセンターアスを計測するには、図8(A)の拡大図に示すように、X方向及びY方向に所定ピッチで配列されたライン・アンド・スペースパターン(以下、「L/Sパターン」と言う。)60X及び60Yが形成されたテストレチクルを、図1のレチクルRの代わりにレチクルステージ15上にロードする。そして、ウエハステージ32上にはレジストの塗布された未露光のウエハWをロードする。次に、図8(A)のL/Sパターン60X及び60Yの中心をほぼ図1の投影光学系PLの露光中心に移動して、ウエハステージWSTによってウエハWのZ方向の位置を次第に変えて、かつX方向及びY方向へのステップ移動を行いながら、ウエハW上の一連のショット領域に投影光学系PLを介してL/Sパターン60X及び60Yの像を露光する。次に、そのウエハWの現像を行って、L/Sパターン60Xの像が最も高い解像度で転写されるときのウエハWのフォーカス位置F1と、L/Sパターン60Yの像が最も高い解像度で転写されるときのウエハWのフォーカス位置F2とを求めると、その差分(=F1−F2)がセンターアスとなる。
Next, an example of an operation for correcting the center ass using the aberration correction mechanism of FIG. 2 will be described. As a premise, in FIG. 1, in order to measure the center ass of the projection optical system PL, as shown in the enlarged view of FIG. 8A, line-and-arrays arranged at a predetermined pitch in the X direction and the Y direction are used. A test reticle on which space patterns (hereinafter referred to as “L / S patterns”) 60X and 60Y are formed is loaded on the
そのセンターアスが所定の許容範囲を超えている場合には、図1の投影光学系PLの瞳面PLP付近の光学部材(例えば凹面鏡22)上では、図8(B)の波面61で示すように、本来は同心円状となる波面(例えば物体面上の1点から出た光の波面)が、例えばX方向に細長い楕円状となる。なお、図8(B)のY方向は図1のZ方向に対応している。そこで、その波面をほぼ同心円状に戻すために、本例では凹面鏡22を変形させる。
When the center area exceeds a predetermined allowable range, the
図7は、その凹面鏡22を示し、収差補正を行わない状態では、凹面鏡22は回転対称な形状を維持している。これに対して、図8(B)のような収差を補正するためには、一例として図7において、3箇所の微小量変形機構49A,49E,49Iによって凸部22aを−Y方向に変形させて、凹面鏡22を非回転対称に僅かに変形させる。これによって、図8(B)に示すセンターアスのような非回転対称な収差を補正できる。
FIG. 7 shows the
また、例えば予め微小量変形機構49A〜49Iによる凹面鏡22の凸部22aのY方向への変位を種々に変えた状態で、例えば図8(A)の計測用パターンを用いてセンターアス等の収差の発生量の計測を行っておくことで、実際の収差補正時には、その収差の発生量から微小量変形機構49A〜49Iによる凸部22aのZ方向への必要な変形量を求めることもできる。従って、投影光学系PLの非回転対称な収差を微小量変形機構49A〜49Iによって迅速に補正することができる。このように投影光学系PLの非回転対称な収差の補正を行うことによって、その後の露光工程では、レチクルのパターンを高精度にウエハ上に転写することができる。
Further, for example, in the state where the displacement in the Y direction of the
また、投影光学系PLの非回転対称な収差は、例えばレチクルRの照明領域が非回転対称であることや、2極照明等の瞳面での光量分布が非回転対称となる照明条件でも発生することがある。このような場合に、微小量変形機構49A〜49I(マイクロメータ26A及び26B)を駆動モータで駆動することによって、露光中に発生する非回転対称な収差を補正することも可能となる。
Further, the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL occurs even under illumination conditions in which the illumination area of the reticle R is non-rotationally symmetric or the light quantity distribution on the pupil plane such as dipole illumination is non-rotationally symmetric. There are things to do. In such a case, the non-rotationally symmetric aberration generated during exposure can be corrected by driving the minute
次に、上記の実施形態の構成及びその作用の一部をまとめると以下の通りである。
1)図1の投影光学系PL中の凹面鏡22には、図3に示すように、凹面鏡22に当接できるように離れて配置されたプローブ27aと、プローブ27aを凹面鏡22に当接させる方向に駆動する粗動マイクロメータ26Aを含む粗動機構と、プローブ27aの先端の当接部54A又は54Bが凹面鏡22の凸部22aに当接した後、プローブ27aが凸部22aに加える力を制御する微動マイクロメータ26Bを含む微動機構とが設けられている。従って、凸部22aに加える力を高精度に制御できるとともに、凸部22aは弾性変形するだけであり、その変形は再現性があるとともに、凸部22aひいては凹面鏡22が損傷する恐れは実質的にない。従って、再現性のある状態で、非回転対称な収差の補正を行うことができる。
Next, it is as follows when the structure of said embodiment and a part of its effect | action are put together.
1) In the
2)プローブ27aには凹面鏡22からの反力を計測するセンサ部27bが設けられている。従って、凸部22aに加える力をモニタしながらその力を制御することによって、凸部22aの変形量を高精度に制御できる。
なお、センサ部27bを設けることなく、例えば粗動マイクロメータ26A及び26Bの駆動量から凸部22aからの反力、ひいては凸部22aの変形量を概算で求めることも可能である。
2) The
Without providing the
3)センサ部27bは歪ゲージ方式のセンサであるため、荷重センサ27をコンパクトにまとめることができ、凹面鏡22の周囲に多数の微小量変形機構49A等を容易に配置できる。
なお、荷重センサ27の検出方式としては、歪ゲージ方式の他に、シリコン基板の歪を検出する方式や、圧電素子を用いる方式等も用いることができる。
3) Since the
As a detection method of the
4)凹面鏡22上のプローブ27aが当接する部位は凹面鏡22の周縁部の凸部22aにあり、プローブ27aの先端部にはその凸部22aを挟むように配置される当接部54A及び54Bを設けた先端部材29が固定されている。従って、凸部22aに対して±Y方向の力を与えることが可能であり、収差補正を高精度に行うことができる。
なお、先端部材29を省略してプローブ27aの先端を直接凸部22a又は凹面鏡の周縁部の裏面に当接させるようにしてもよい。この場合には、荷重センサ27としては、+Y方向への反力のみを検出できる圧縮タイプを使用できる。
4) The portion of the
The
5)上記の実施形態の粗動機構は、プローブ27a(荷重センサ27)に一端が固定された板ばね部28aの他端を変位させる粗動マイクロメータ26Aを有し、微動機構は、プローブ27a(荷重センサ27)に一端が固定されてその板ばね部28aに比べて剛性の小さい板ばね部28bの他端を変位させる微動マイクロメータ26Bを有しており、板ばね部28a及び28bを介してプローブ27aを容易に駆動できる。
5) The coarse movement mechanism of the above embodiment has a
なお、マイクロメータ26A及び26Bの代わりに、カム機構やラック・ピニオン機構等の他の変位機構を用いることができる。また、板ばね28a及び28bの剛性を異ならしめるために、大きさとともに、又は大きさは同じで厚さを変えてもよい。
6)図3において、プローブ27a(荷重センサ27)は支持部23bに対して板ばね25A,25Bよりなるリンク機構で連結されているため、プローブ27aを支持部23b、ひいては凹面鏡22の光軸に平行に移動させることができる。従って、凹面鏡22の凸部22aに常に光軸に平行な力を再現性のある状態で付与できる。
In place of the
6) In FIG. 3, since the
7)図1の凹面鏡22は回転対称であり、図2に示すように、微小量変形機構49A〜49Iにおいて、粗動マイクロメータ26Aを含む粗動機構と、微動マイクロメータ26Bを含む微動機構とは凹面鏡22の中心から半径方向に沿って配置されている。この配置によって、多数の微小量変形機構49A〜49Iを凹面鏡22に対してコンパクトに配置することができる。この構成において、粗動マイクロメータ26Aを内側に配置し、微動マイクロメータ26Bを外側に配置してもよいことは言うまでもない。
7) The
ただし、補正対象の光学部材の形状は非回転対称でもよい。
8)凹面鏡22の周縁部の複数箇所に微小量変形機構49A〜49Iを配置することによって、種々の非回転対称な収差を補正できる。
9)図1の露光装置では、投影光学系PL内の凹面鏡22に微小量変形機構49A〜49Iからの力が与えられている。従って、投影光学系PLの非回転対称な収差を補正できる。
However, the shape of the optical member to be corrected may be non-rotationally symmetric.
8) Various non-rotationally symmetric aberrations can be corrected by disposing the minute
9) In the exposure apparatus of FIG. 1, forces from the minute
なお、例えば投影光学系PLの瞳面の近傍の複数枚のレンズ(又はこれらとともに凹面鏡22を含めてもよい)の少なくとも1つの周縁部の変位分布を上記の実施形態の補正機構で独立に制御することで、より高精度に非回転対称な収差を補正することも可能である。また、投影光学系PLの物体面又は像面の近傍の光学部材の周縁部の変位分布を制御することも可能であり、これによって、種々の非回転対称な収差の補正を行うことが可能である。
For example, the displacement distribution of at least one peripheral edge of a plurality of lenses (or the
また、本発明は、照明光学系(又は照明光学系及び投影光学系)中のレンズ又はミラーの変位分布を制御する場合にも適用可能である。
10)図1の投影光学系PLは、鉛直方向に実質的に平行な光軸を持つ第1の部分鏡筒7と、部分鏡筒7に交差する光軸を持つ第2の部分鏡筒8とを持ち、補正機構によって力が付与される光学部材は第2の部分鏡筒8内に配置された凹面鏡22である。即ち、凹面鏡22は横置きであるため、微小量変形機構49A〜49Iから加える小さい力で所望の僅かな変形を与えることができる。
The present invention is also applicable to controlling the displacement distribution of a lens or mirror in an illumination optical system (or illumination optical system and projection optical system).
10) The projection optical system PL of FIG. 1 includes a first
なお、変形対象の光学部材は、縦置き(光軸が鉛直方向)でもよい。
11)上記の実施形態の結像特性の調整方法は、投影光学系PLの回転非対称の結像特性を計測する工程と、その工程で計測された結像特性を補正するために、粗動機構によってプローブ27a(先端部材29)が凹面鏡22に当接した後、微動機構によってプローブ27a(先端部材29)が凹面鏡22に加える力を制御する工程とを有している。従って、その結像特性を高精度に補正できる。
Note that the optical member to be deformed may be placed vertically (the optical axis is in the vertical direction).
11) The imaging characteristic adjusting method of the above embodiment includes a step of measuring the rotationally asymmetric imaging characteristic of the projection optical system PL, and a coarse motion mechanism for correcting the imaging characteristic measured in that step. After the
なお、上述の実施形態の露光装置は、複数のレンズ及びミラーから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 In the exposure apparatus of the above-described embodiment, an illumination optical system and a projection optical system composed of a plurality of lenses and mirrors are incorporated into the exposure apparatus main body and optical adjustment is performed, so that a reticle stage or wafer stage composed of a large number of mechanical parts Can be manufactured by attaching a wire to a main body of the exposure apparatus, connecting wiring and piping, and performing general adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、及び検査ステップ等を経て製造される。 Further, when a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the semiconductor device includes a step of designing a function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on this step, and a wafer from a silicon material. Forming, aligning with the projection exposure apparatus of the above embodiment to expose the pattern of the reticle onto the wafer, forming a circuit pattern such as etching, device assembly step (dicing process, bonding process, packaging process) Including) and an inspection step.
なお、本発明は、ステッパーのような一括露光型の露光装置や、例えば国際公開(WO)第99/49504号などに開示される液浸型露光装置の投影光学系の収差補正を行う場合にも適用することができる。また、本発明は、波長数nm〜100nm程度の極端紫外光(EUV光)を露光ビームとして用いる露光装置の投影光学系の収差補正を行う場合にも適用できる。 In the present invention, when correcting the aberration of the projection optical system of a batch exposure type exposure apparatus such as a stepper or an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, International Publication (WO) No. 99/49504. Can also be applied. The present invention can also be applied to the case where aberration correction of a projection optical system of an exposure apparatus that uses extreme ultraviolet light (EUV light) having a wavelength of about several nm to 100 nm as an exposure beam is performed.
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。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ことは勿論である。 In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process. In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.
本発明を露光装置に適用した場合には、非回転対称な収差の補正を迅速に行うことができ、各種パターンを高精度に基板上に転写することができ、微細パターンを持つデバイスを高精度に製造できる。 When the present invention is applied to an exposure apparatus, non-rotationally symmetric aberrations can be corrected quickly, various patterns can be transferred onto the substrate with high accuracy, and devices with fine patterns can be highly accurate. Can be manufactured.
R…レチクル、W…ウエハ、ILS…照明光学系、PL…投影光学系、7…第1の部分鏡筒、8…第2の部分鏡筒、22…凹面鏡、23…フレーム、24…可動板、25A,25B…板ばね、26A,26B…マイクロメータ、27…荷重センサ、27a…プローブ、28…連結部材、28a,28b…板ばね部、29…先端部材、47…分割鏡筒、48…保持部材、49A〜49I…微小量変形機構、54A,54B…当接部
R ... reticle, W ... wafer, ILS ... illumination optical system, PL ... projection optical system, 7 ... first partial barrel, 8 ... second partial barrel, 22 ... concave mirror, 23 ... frame, 24 ...
Claims (11)
前記光学部材から離れて配置され、前記光学部材に当接可能な当接部材と、
前記当接部材を前記光学部材に当接させる方向に駆動する第1駆動機構と、
前記当接部材が前記光学部材に当接した後、前記当接部材が前記光学部材に加える力を制御する第2駆動機構とを備えたことを特徴とする光学系。 In an optical system having an optical member,
A contact member disposed away from the optical member and capable of contacting the optical member;
A first drive mechanism for driving the contact member in a direction to contact the optical member;
An optical system comprising: a second drive mechanism that controls a force that the contact member applies to the optical member after the contact member contacts the optical member.
前記当接部材は、前記周縁部を挟んで一方側に配置される第1当接部と、前記周縁部を挟んで他方側に配置される第2当接部とを備え、
前記第1駆動機構は、前記第1当接部と前記第2当接部とを相対移動させて、前記周縁部の一方側に前記第1当接部を当接させるとともに、前記周縁部の他方側に前記第2当接部を当接し、
前記第2駆動機構は、前記第1駆動機構によって前記第1当接部と前記第2当接部とが前記周縁部に当接した後、さらに前記第1当接部と前記第2当接部とを相対移動させて、前記光学部材に加える力を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光学系。 The part of the optical member with which the contact member abuts is at the periphery of the optical member,
The contact member includes a first contact portion disposed on one side with the peripheral edge portion interposed therebetween, and a second contact portion disposed on the other side with the peripheral edge portion interposed therebetween,
The first drive mechanism relatively moves the first contact portion and the second contact portion to contact the first contact portion on one side of the peripheral portion, and Abutting the second abutting portion on the other side;
The second drive mechanism further includes the first contact portion and the second contact portion after the first contact portion and the second contact portion contact the peripheral portion by the first drive mechanism. 4. The optical system according to claim 1, wherein a force applied to the optical member is controlled by relatively moving the portion.
前記第2駆動機構は、前記当接部材に一端が連結されて前記第1の板ばねに比べて剛性の小さい第2の板ばねと、この第2の板ばねの他端を変位させる第2変位機構とを有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の光学系。 The first drive mechanism includes a first leaf spring having one end connected to the contact member, and a first displacement mechanism that displaces the other end of the first leaf spring,
The second drive mechanism includes a second plate spring having one end connected to the contact member and having a lower rigidity than the first plate spring, and a second plate spring that displaces the other end of the second plate spring. The optical system according to claim 1, further comprising a displacement mechanism.
前記当接部材と前記第1及び第2駆動機構とを含む前記光学部材の変形機構が、前記光学部材の周縁部の複数箇所に配置されたことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の光学系。 The shape of the optical member is rotationally symmetric,
8. The deformation mechanism of the optical member including the abutting member and the first and second driving mechanisms is disposed at a plurality of locations on the peripheral edge of the optical member. The optical system according to one item.
前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方が請求項1から8のいずれか一項に記載の光学系を含むことを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus having an illumination optical system that illuminates a pattern with an exposure beam, and a projection optical system that projects an image of the pattern onto an object,
An exposure apparatus, wherein at least one of the illumination optical system and the projection optical system includes the optical system according to any one of claims 1 to 8.
前記光学系の前記光学部材は前記第2の部分鏡筒内に配置された凹面鏡であることを特徴とする請求項9に記載の露光装置。 The projection optical system has a first partial lens barrel having an optical axis substantially parallel to the vertical direction, and a second partial lens barrel having an optical axis intersecting the first partial lens barrel,
The exposure apparatus according to claim 9, wherein the optical member of the optical system is a concave mirror disposed in the second partial barrel.
請求項1から8のいずれか一項に記載の光学系を含む投影光学系の回転非対称の光学特性を計測する第1工程と、
前記第1工程で計測された光学特性を補正するために、前記第1駆動機構によって前記当接部材が前記光学部材に当接した後、前記第2駆動機構によって前記当接部材が前記光学部材に加える力を制御する第2工程とを有することを特徴とする結像特性の調整方法。
A method for adjusting the imaging characteristics of a projection optical system,
A first step of measuring rotationally asymmetric optical properties of a projection optical system including the optical system according to any one of claims 1 to 8;
In order to correct the optical characteristics measured in the first step, the contact member is brought into contact with the optical member by the first drive mechanism, and then the contact member is moved into the optical member by the second drive mechanism. And a second step of controlling a force applied to the image forming method.
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