JP2008172004A - Aberration evaluating method, adjusting method, exposure device, exposure method and device manufacturing method - Google Patents

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威久 八尋
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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aberration evaluating method for compensating influence of comparatively large warpage and distortion of a thin film in a slit substrate and highly precisely evaluating wavefront aberration of an optical system to be inspected by a space image measuring method. <P>SOLUTION: The aberration evaluating method for evaluating wavefront aberration of the optical system to be inspected is provided with an approximation process (S12) for approximating a wavefront deviation amount by a function of a coordinate in a radius vector direction on a plurality of radius vector directions passing through a center of an ejection pupil face of the optical system to be inspected, a correction process (S13) for offset-correcting a plurality of functions obtained through the approximation process so that the wavefront deviation amount becomes almost zero at the center of the ejection pupil face, and an expression process (S14) for expressing wavefront aberration of the optical system to be inspected on the ejection pupil face based on wavefront deviation amount data obtained through the correction process. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、収差評価方法、調整方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関し、特にEUVL露光装置に搭載される投影光学系の波面収差の評価に関するものである。   The present invention relates to an aberration evaluation method, an adjustment method, an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method, and more particularly to evaluation of wavefront aberration of a projection optical system mounted on an EUVL exposure apparatus.

半導体素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程において、投影光学系を介してレチクル(またはフォトマスク等)のパターンを感光材料が塗布されたウェハ(またはガラスプレート等)上に転写する一括露光型の投影露光装置(ステッパー等)、及び走査露光型の投影露光装置(スキャニングステッパー等)が使用されている。半導体素子等の集積度及び微細度が益々向上するにつれて、露光装置の投影光学系に要求される結像特性の精度も高くなってきている。高精度な結像特性を得るには、投影光学系の結像特性を制御(調整)する必要があり、その前提として露光装置に搭載された状態(オンボディ状態)で投影光学系の結像特性を高精度に計測する必要がある。   Batch exposure type that transfers the pattern of a reticle (or photomask, etc.) onto a wafer (or glass plate, etc.) coated with a photosensitive material via a projection optical system in a lithography process for manufacturing devices such as semiconductor elements Projection exposure apparatuses (steppers and the like) and scanning exposure type projection exposure apparatuses (scanning steppers and the like) are used. As the integration degree and fineness of semiconductor elements and the like are further improved, the accuracy of imaging characteristics required for the projection optical system of the exposure apparatus is also increasing. In order to obtain high-precision imaging characteristics, it is necessary to control (adjust) the imaging characteristics of the projection optical system, and as a precondition, the imaging of the projection optical system in the state mounted on the exposure device (on-body state) It is necessary to measure the characteristics with high accuracy.

オンボディ状態で投影光学系の結像特性を計測する従来の方法として、露光光で照明されたテストマスクの計測マークの空間像を投影光学系により形成し、計測マークの空間像(投影像)の光強度分布を計測し、この計測結果に基づいて投影光学系の波面収差を評価する方法(以下、「空間像計測法」と呼ぶ)が提案されている(例えば特許文献1を参照)。また、従来の別の空間像計測法として、複数の回折格子を照明し、投影光学系を介して得られる各回折格子の空間像の光強度分布を複数のデフォーカス位置にて計測し、その計測結果に基づいて投影光学系の波面収差を評価する方法も提案されている(例えば特許文献2を参照)。   As a conventional method for measuring the imaging characteristics of the projection optical system in an on-body state, a spatial image of the measurement mark of the test mask illuminated with exposure light is formed by the projection optical system, and the spatial image of the measurement mark (projection image) A method of measuring the light intensity distribution of the projection optical system and evaluating the wavefront aberration of the projection optical system based on the measurement result (hereinafter referred to as “aerial image measurement method”) has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Another conventional aerial image measurement method is to illuminate a plurality of diffraction gratings and measure the light intensity distribution of the aerial image of each diffraction grating obtained via the projection optical system at a plurality of defocus positions. A method for evaluating the wavefront aberration of the projection optical system based on the measurement result has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

近年、更なる高精度化に対応する半導体パターニングの次世代の露光方法(露光装置)として、EUVL(Extreme UltraViolet Lithography:極紫外リソグラフィ)の手法が注目されている。EUVL露光装置では、波長が248nmのKrFエキシマレーザ光や波長が193nmのArFエキシマレーザ光を用いる従来の露光方法と比較して、5〜20nm程度の波長を有するEUV(Extreme UltraViolet:極紫外線)光を用いる。   In recent years, a technique of EUVL (Extreme UltraViolet Lithography) has been attracting attention as a next-generation exposure method (exposure apparatus) for semiconductor patterning corresponding to higher precision. In the EUVL exposure apparatus, EUV (Extreme UltraViolet) light having a wavelength of about 5 to 20 nm as compared with a conventional exposure method using a KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm or an ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm. Is used.

特開平10−170399号公報JP-A-10-170399 特開2001−57337号公報JP 2001-57337 A

EUVL露光装置の投影光学系に対して従来技術にしたがう上述の空間像計測法を適用する場合、ウェハステージ上に設置されるスリット基板として、薄膜上に微細なスリットパターンを形成した基板を用いる必要がある。これに対し、例えばエキシマレーザ光を用いる露光装置では、ウェハステージ上に設置されるスリット基板として、ガラス板上に微細なスリットパターンを形成した基板を用いることができる。すなわち、エキシマレーザ露光装置では平坦で歪の小さいスリット基板(ガラス基板)を用いることができるが、EUVL露光装置では比較的大きな撓みや歪を有するスリット基板(薄膜)を用いることになる。   When applying the above-described aerial image measurement method according to the prior art to the projection optical system of an EUVL exposure apparatus, it is necessary to use a substrate in which a fine slit pattern is formed on a thin film as a slit substrate placed on a wafer stage There is. On the other hand, for example, in an exposure apparatus using excimer laser light, a substrate in which a fine slit pattern is formed on a glass plate can be used as the slit substrate placed on the wafer stage. That is, the excimer laser exposure apparatus can use a flat and low-strain slit substrate (glass substrate), but the EUVL exposure apparatus uses a slit substrate (thin film) having relatively large deflection and distortion.

空間像計測法は、空間像の水平方向位置の設計値に対する位置ずれ量とフォーカス位置の設計値に対する位置ずれ量とを計測し、これらの位置ずれ情報に基づいて投影光学系(一般には被検光学系)の波面収差を評価(計算)する技術である。EUVL露光装置に搭載される投影光学系に従来の空間像計測法を適用すると、スリット基板の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響により、投影光学系の波面収差を高精度に評価することが困難であり、ひいては投影光学系の結像性能を高精度に評価することが困難である。   The aerial image measurement method measures the amount of positional deviation with respect to the design value of the horizontal position of the aerial image and the amount of positional deviation with respect to the design value of the focus position. This is a technique for evaluating (calculating) the wavefront aberration of an optical system. When the conventional aerial image measurement method is applied to the projection optical system mounted on the EUVL exposure apparatus, the wavefront aberration of the projection optical system can be evaluated with high accuracy due to the relatively large deflection and distortion of the thin film of the slit substrate. It is difficult to evaluate the imaging performance of the projection optical system with high accuracy.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、スリット基板の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償して、空間像計測法により被検光学系の波面収差を高精度に評価することのできる収差評価方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and compensates for the effects of relatively large deflections and distortions of the thin film of the slit substrate, so that the wavefront aberration of the optical system to be detected can be accurately determined by the aerial image measurement method. It is an object to provide an aberration evaluation method that can be evaluated.

また、本発明は、被検光学系の波面収差を高精度に評価する収差評価方法により得られた収差評価に基づいて、被検光学系を良好に光学調整することのできる調整方法を提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides an adjustment method that can satisfactorily optically adjust the test optical system based on the aberration evaluation obtained by the aberration evaluation method that evaluates the wavefront aberration of the test optical system with high accuracy. For the purpose.

また、本発明は、被検光学系を良好に光学調整する調整方法により良好に光学調整された投影光学系を用いて良好な投影露光を行うことのできる露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。   The present invention also provides an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method capable of performing good projection exposure using a projection optical system that is optically adjusted by an adjustment method that optically adjusts a test optical system. The purpose is to provide.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、被検光学系の波面収差を評価する収差評価方法において、
前記被検光学系の射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について、波面ずれ量を動径方向の座標の関数でそれぞれ近似する近似工程と、
前記射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ0になるように、前記近似工程を経て得られた複数の関数をそれぞれオフセット補正する補正工程と、
前記補正工程を経て得られたオフセット補正された波面ずれ量データに基づいて、前記射出瞳面での前記被検光学系の波面収差を表現する表現工程とを含むことを特徴とする収差評価方法を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the aberration evaluation method for evaluating the wavefront aberration of the optical system to be tested,
For a plurality of radial directions passing through the center of the exit pupil plane of the test optical system, an approximation step for approximating the wavefront deviation amount as a function of the radial direction coordinates,
A correction step of offset correcting each of the plurality of functions obtained through the approximating step so that a wavefront deviation amount becomes substantially zero at the center of the exit pupil plane;
An aberration evaluation method comprising: expressing a wavefront aberration of the optical system under test on the exit pupil plane based on the offset-corrected wavefront deviation amount data obtained through the correction step I will provide a.

本発明の第2形態では、第1形態の収差評価方法により得られる評価結果に基づいて前記被検光学系を光学調整することを特徴とする調整方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an adjustment method characterized in that the test optical system is optically adjusted based on an evaluation result obtained by the aberration evaluation method of the first aspect.

本発明の第3形態では、所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、第2形態の調整方法により光学調整された被検光学系を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, a test optical system optically adjusted by the adjustment method of the second aspect is provided as a projection optical system for projecting and exposing a predetermined pattern onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus is provided.

本発明の第4形態では、第2形態の調整方法により光学調整された被検光学系を用いて、所定のパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method characterized in that an image of a predetermined pattern is projected and exposed onto a photosensitive substrate using the test optical system optically adjusted by the adjustment method of the second aspect. To do.

本発明の第5形態では、第3形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the fifth embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the third embodiment, an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
And a developing process for developing the photosensitive substrate that has undergone the exposure process.

本発明の収差評価方法では、被検光学系の射出瞳面の中心での波面ずれ量をほぼ0にするオフセット補正の作用により、スリット基板の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償して、空間像計測法により被検光学系の波面収差を高精度に評価することができる。したがって、本発明では、被検光学系の波面収差を高精度に評価する収差評価方法により得られた収差評価に基づいて、被検光学系を良好に光学調整することができる。その結果、本発明では、良好に光学調整された被検光学系を用いて、良好な投影露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   The aberration evaluation method of the present invention compensates for the effects of relatively large deflection and distortion of the thin film of the slit substrate by the effect of offset correction that makes the wavefront deviation at the center of the exit pupil plane of the optical system to be tested substantially zero. Thus, the wavefront aberration of the test optical system can be evaluated with high accuracy by the aerial image measurement method. Therefore, in the present invention, it is possible to satisfactorily optically adjust the test optical system based on the aberration evaluation obtained by the aberration evaluation method for accurately evaluating the wavefront aberration of the test optical system. As a result, in the present invention, it is possible to perform good projection exposure using a test optical system that is optically adjusted well, and thus to manufacture a good device.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる収差評価方法を適用する露光装置の全体構成を概略的に示す図である。図2は、図1の光源、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。図1において、投影光学系の光軸方向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハ面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハ面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of an exposure apparatus to which an aberration evaluation method according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the light source, illumination optical system, and projection optical system of FIG. In FIG. 1, the Z axis along the optical axis direction of the projection optical system, that is, the normal direction of the wafer as the photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.

図1を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光を供給するための光源として、たとえばレーザプラズマ光源1を備えている。光源1から射出された光は、波長選択フィルタ(不図示)を介して、照明光学系2に入射する。ここで、波長選択フィルタは、光源1が供給する光から、所定波長(たとえば13.4nmまたは11.5nm)のEUV光だけを選択的に透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。波長選択フィルタを透過したEUV光3は、照明光学系2および光路偏向鏡としての平面反射鏡4を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク(レチクル)Mを照明する。   Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes, for example, a laser plasma light source 1 as a light source for supplying exposure light. The light emitted from the light source 1 enters the illumination optical system 2 via a wavelength selection filter (not shown). Here, the wavelength selection filter has a characteristic of selectively transmitting only EUV light having a predetermined wavelength (for example, 13.4 nm or 11.5 nm) from light supplied from the light source 1 and blocking transmission of other wavelength light. . The EUV light 3 that has passed through the wavelength selection filter illuminates a reflective mask (reticle) M on which a pattern to be transferred is formed, via an illumination optical system 2 and a plane reflecting mirror 4 as an optical path deflecting mirror.

マスクMは、そのパターン面がXY平面に沿って延びるように、Y方向に沿って移動可能なマスクステージ5によって保持されている。マスクステージ5の移動は、レーザ干渉計6により計測されるように構成されている。照明されたマスクMのパターンからの光は、反射型の投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハW上には、後述するように、たとえばY軸に関して対称な円弧状の静止露光領域(実効露光領域)が形成される。   The mask M is held by a mask stage 5 that can move along the Y direction so that its pattern surface extends along the XY plane. The movement of the mask stage 5 is configured to be measured by a laser interferometer 6. The light from the illuminated pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the reflective projection optical system PL. That is, on the wafer W, as will be described later, for example, an arcuate still exposure region (effective exposure region) that is symmetrical with respect to the Y axis is formed.

ウェハWは、その露光面がXY平面に沿って延びるように、X方向およびY方向に沿って二次元的に移動可能なウェハステージ7によって保持されている。ウェハステージ7の移動は、マスクステージ5と同様に、レーザ干渉計8により計測されるように構成されている。こうして、マスクステージ5およびウェハステージ7をY方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系PLに対してマスクMおよびウェハWをY方向に沿って相対移動させながら走査露光(スキャン露光)を行うことにより、ウェハWの1つの矩形状のショット領域にマスクMのパターンが転写される。   The wafer W is held by a wafer stage 7 that can move two-dimensionally along the X and Y directions so that the exposure surface extends along the XY plane. The movement of the wafer stage 7 is configured to be measured by the laser interferometer 8 as in the mask stage 5. Thus, scanning exposure (scan exposure) is performed while the mask stage 5 and the wafer stage 7 are moved along the Y direction, that is, while the mask M and the wafer W are moved relative to the projection optical system PL along the Y direction. As a result, the pattern of the mask M is transferred to one rectangular shot area of the wafer W.

このとき、投影光学系PLの投影倍率(転写倍率)が例えば1/4である場合、ウェハステージ7の移動速度をマスクステージ5の移動速度の1/4に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージ7をX方向およびY方向に沿って二次元的に移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハWの各ショット領域にマスクMのパターンが逐次転写される。   At this time, when the projection magnification (transfer magnification) of the projection optical system PL is, for example, 1/4, the moving speed of the wafer stage 7 is set to 1/4 of the moving speed of the mask stage 5 to perform synchronous scanning. Further, by repeating scanning exposure while moving the wafer stage 7 two-dimensionally along the X direction and the Y direction, the pattern of the mask M is sequentially transferred to each shot area of the wafer W.

図2を参照すると、図1に示すレーザプラズマ光源1は、レーザ光源11、集光レンズ12、ノズル14、楕円反射鏡15、およびダクト16から構成されている。レーザ光源11から発した光(非EUV光)は、集光レンズ12を介して気体ターゲット13上に集光する。ここで、たとえばキセノン(Xe)からなる高圧ガスがノズル14より供給され、ノズル14から噴射されたガスが気体ターゲット13を形成する。気体ターゲット13は、集光されたレーザ光によりエネルギーを得てプラズマ化し、EUV光を発する。なお、気体ターゲット13は、楕円反射鏡15の第1焦点に位置決めされている。   Referring to FIG. 2, the laser plasma light source 1 shown in FIG. 1 includes a laser light source 11, a condenser lens 12, a nozzle 14, an elliptical reflecting mirror 15, and a duct 16. Light (non-EUV light) emitted from the laser light source 11 is condensed on the gas target 13 via the condenser lens 12. Here, a high-pressure gas made of, for example, xenon (Xe) is supplied from the nozzle 14, and the gas injected from the nozzle 14 forms the gas target 13. The gas target 13 obtains energy from the focused laser beam, turns it into plasma, and emits EUV light. The gas target 13 is positioned at the first focal point of the elliptical reflecting mirror 15.

したがって、レーザプラズマ光源1から放射されたEUV光は、楕円反射鏡15の第2焦点に集光する。一方、発光を終えたガスはダクト16を介して吸引されて外部へ導かれる。楕円反射鏡15の第2焦点に集光したEUV光は、凹面反射鏡17を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー18aおよび18bからなるオプティカルインテグレータ18に導かれる。フライアイミラー18a,18bは、たとえば円弧状の外形を有する多数の凹面鏡要素を縦横に且つ稠密に配列することによりそれぞれ構成されている。フライアイミラー18aおよび18bの詳細な構成および作用については、たとえば特開平11−312638号公報を参照することができる。   Therefore, the EUV light emitted from the laser plasma light source 1 is collected at the second focal point of the elliptical reflecting mirror 15. On the other hand, the gas that has finished emitting light is sucked through the duct 16 and guided to the outside. The EUV light collected at the second focal point of the elliptical reflecting mirror 15 becomes a substantially parallel light beam via the concave reflecting mirror 17 and is guided to an optical integrator 18 including a pair of fly-eye mirrors 18a and 18b. The fly-eye mirrors 18a and 18b are configured by, for example, arranging a large number of concave mirror elements having an arcuate outer shape vertically and horizontally and densely. For the detailed configuration and operation of the fly-eye mirrors 18a and 18b, reference can be made to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-312638.

こうして、オプティカルインテグレータ18の射出面の近傍、すなわち第2フライアイミラー18bの反射面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。ここで、実質的な面光源は、照明光学系2(図2では参照符号2は不図示:17,18a,18b,19a,19b)の射出瞳位置またはその近傍、すなわち投影光学系PLの入射瞳と光学的に共役な面またはその近傍に形成される。実質的な面光源からの光は、凸面反射鏡19aと凹面反射鏡19bにより構成されたコンデンサー光学系19(参照符号19は不図示:19a,19b)を介して、照明光学系2から射出される。   Thus, a substantial surface light source having a predetermined shape is formed in the vicinity of the exit surface of the optical integrator 18, that is, in the vicinity of the reflection surface of the second fly-eye mirror 18b. Here, the substantial surface light source is the exit pupil position of the illumination optical system 2 (reference numeral 2 is not shown in FIG. 2: 17, 18a, 18b, 19a, 19b) or its vicinity, that is, the incidence of the projection optical system PL. It is formed on or near a surface optically conjugate with the pupil. Light from a substantial surface light source is emitted from the illumination optical system 2 via a condenser optical system 19 (reference numeral 19 is not shown: 19a, 19b) configured by a convex reflecting mirror 19a and a concave reflecting mirror 19b. The

照明光学系2から射出された光は、平面反射鏡4により偏向された後、マスクMにほぼ平行に且つ近接して配置された視野絞り21の円弧状の開口部(光透過部)を介して、マスクM上に円弧状の照明領域を形成する。このように、光源1(11〜16)、照明光学系2(17〜19)、平面反射鏡4および視野絞り21は、所定のパターンが設けられたマスクMをケーラー照明するための照明系を構成している。   The light emitted from the illumination optical system 2 is deflected by the plane reflecting mirror 4, and then passes through the arc-shaped opening (light transmission portion) of the field stop 21 disposed substantially parallel to and close to the mask M. Thus, an arcuate illumination area is formed on the mask M. Thus, the light source 1 (11 to 16), the illumination optical system 2 (17 to 19), the planar reflecting mirror 4, and the field stop 21 are illumination systems for Koehler illumination of the mask M provided with a predetermined pattern. It is composed.

照明されたマスクMのパターンからの光は、投影光学系PLを介して、ウェハW上の円弧状の静止露光領域にマスクパターンの像を形成する。投影光学系PLは、マスクMのパターンの中間像を形成するための第1反射結像光学系と、マスクパターンの中間像の像(マスクMのパターンの二次像)をウェハW上に形成するための第2反射結像光学系とにより構成されている。第1反射結像光学系は4つの反射鏡M1〜M4により構成され、第2反射結像光学系は2つの反射鏡M5およびM6により構成されている。また、投影光学系PLはウェハ側(像側)にテレセントリックな光学系である。   The light from the illuminated pattern of the mask M forms an image of the mask pattern in an arcuate static exposure region on the wafer W via the projection optical system PL. The projection optical system PL forms on the wafer W a first reflective imaging optical system for forming an intermediate image of the mask M pattern and an image of the mask pattern intermediate image (secondary image of the mask M pattern). And a second reflection imaging optical system. The first reflective imaging optical system is constituted by four reflecting mirrors M1 to M4, and the second reflective imaging optical system is constituted by two reflecting mirrors M5 and M6. The projection optical system PL is an optical system telecentric on the wafer side (image side).

図3は、本実施形態の露光装置における1回の走査露光を概略的に説明する図である。図3を参照すると、本実施形態の露光装置では、投影光学系PLの円弧状の有効結像領域および有効視野に対応するように、Y軸に関して対称な円弧状の静止露光領域(実効露光領域)ERが形成される。この円弧状の静止露光領域ERは、1回の走査露光(スキャン露光)によりウェハWの矩形状の1つのショット領域SRにマスクMのパターンを転写する際に、図中実線で示す走査開始位置から図中破線で示す走査終了位置まで移動する。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating one scanning exposure in the exposure apparatus of the present embodiment. Referring to FIG. 3, in the exposure apparatus of the present embodiment, an arcuate still exposure region (effective exposure region) that is symmetric with respect to the Y axis so as to correspond to the arcuate effective imaging region and effective field of the projection optical system PL. ) ER is formed. This arc-shaped static exposure region ER is a scanning start position indicated by a solid line in the figure when the pattern of the mask M is transferred to one rectangular shot region SR of the wafer W by one scanning exposure (scan exposure). To a scanning end position indicated by a broken line in the figure.

本実施形態の露光装置では、投影光学系PLの結像特性を高精度に維持して良好な投影露光を行うために、例えば空間像計測法によりオンボディ状態で投影光学系PLの波面収差を随時計測して評価する必要がある。以下、図4のフローチャートを参照して、本実施形態にかかる収差評価方法について説明する。本実施形態の収差評価方法では、被検光学系である投影光学系PLの射出瞳面(以下、単に「瞳面」ともいう)上の複数の位置における波面ずれ量を計測する(S11)。   In the exposure apparatus of this embodiment, in order to perform good projection exposure while maintaining the imaging characteristics of the projection optical system PL with high accuracy, for example, the wavefront aberration of the projection optical system PL is reduced in an on-body state by an aerial image measurement method. It is necessary to measure and evaluate from time to time. The aberration evaluation method according to the present embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG. In the aberration evaluation method of the present embodiment, the amount of wavefront deviation is measured at a plurality of positions on the exit pupil plane (hereinafter, also simply referred to as “pupil plane”) of the projection optical system PL that is the test optical system (S11).

計測工程S11では、図5に示すように、マスクステージ5にテストマスクTMを設置するとともに、ウェハステージ7上に設置されたスリット基板31を投影光学系PLに対して位置決めする。スリット基板31の直下には光検出器32が設けられ、光検出器32の出力は処理系33の入力に接続されている。テストマスクTMには、図6に示すように、例えば4つの方向に沿って配列されたライン・アンド・スペース・パターン(以下、略して「L&Sパターン」ともいう)からなるテストマークが形成されている。L&Sパターンにおいて、ライン部は光を反射する領域であり、スペース部は光を反射しない領域である。   In the measurement step S11, as shown in FIG. 5, the test mask TM is set on the mask stage 5, and the slit substrate 31 set on the wafer stage 7 is positioned with respect to the projection optical system PL. A photodetector 32 is provided directly below the slit substrate 31, and the output of the photodetector 32 is connected to the input of the processing system 33. As shown in FIG. 6, the test mask TM is formed with test marks made of, for example, line and space patterns (hereinafter also referred to as “L & S patterns” for short) arranged in four directions. Yes. In the L & S pattern, the line portion is a region that reflects light, and the space portion is a region that does not reflect light.

具体的に、テストマスクTMには、ピッチ方向がY方向に一致するY方向L&Sパターン61と、ピッチ方向がX方向に一致するX方向L&Sパターン62と、ピッチ方向が+Y方向および−X方向と45度をなす第1斜め方向に一致する第1斜め方向L&Sパターン63と、ピッチ方向が+Y方向および+X方向と45度をなす第2斜め方向に一致する第2斜め方向L&Sパターン64とが形成されている。   Specifically, the test mask TM includes a Y direction L & S pattern 61 whose pitch direction matches the Y direction, an X direction L & S pattern 62 whose pitch direction matches the X direction, and a pitch direction of + Y direction and −X direction. A first oblique direction L & S pattern 63 that coincides with the first oblique direction forming 45 degrees and a second oblique direction L & S pattern 64 that coincides with the second oblique direction whose pitch direction forms 45 degrees with the + Y direction and the + X direction are formed. Has been.

Y方向L&Sパターン61は、例えばピッチの異なる6種類のL&Sパターンを含んでいる。すなわち、Y方向L&Sパターンにおいて、図中最も左側のL&Sパターン61aはピッチが最も小さく、図中最も右側のL&Sパターン61fはピッチが最も大きく、図中最も左側から図中最も右側へかけてL&Sパターン61b〜61eのピッチが単調増加している。X方向L&Sパターン62、第1斜め方向L&Sパターン63、および第2斜め方向L&Sパターン64も、配列方向は異なるがY方向L&Sパターン61と基本的に同じパターン構成を有する。   The Y direction L & S pattern 61 includes, for example, six types of L & S patterns having different pitches. That is, in the Y direction L & S pattern, the left L & S pattern 61a in the drawing has the smallest pitch, the rightmost L & S pattern 61f in the drawing has the largest pitch, and the L & S pattern from the left side in the drawing to the right side in the drawing. The pitches 61b to 61e increase monotonously. The X direction L & S pattern 62, the first oblique direction L & S pattern 63, and the second oblique direction L & S pattern 64 also have basically the same pattern configuration as the Y direction L & S pattern 61, although the arrangement direction is different.

スリット基板31では、図7に示すように、図6のテストマークに対応するスリットパターンが薄膜上に形成されている。具体的に、スリット基板31の薄膜上には、X方向に沿って細長く延びるX方向スリットパターン71と、Y方向に沿って細長く延びるY方向スリットパターン72と、+Y方向および+X方向と45度をなす第2斜め方向に沿って細長く延びる第2斜め方向スリットパターン73と、+Y方向および−X方向と45度をなす第1斜め方向に沿って細長く延びる第1斜め方向スリットパターン74とが形成されている。   In the slit substrate 31, as shown in FIG. 7, a slit pattern corresponding to the test mark of FIG. 6 is formed on the thin film. Specifically, on the thin film of the slit substrate 31, an X-direction slit pattern 71 elongated along the X direction, a Y-direction slit pattern 72 elongated along the Y direction, and 45 degrees with the + Y direction and the + X direction. A second oblique direction slit pattern 73 that is elongated along the second oblique direction is formed, and a first oblique direction slit pattern 74 that is elongated along the first oblique direction that forms 45 degrees with the + Y direction and the −X direction. ing.

計測工程S11では、テストマスクTMのY方向L&Sパターン61を照明し、投影光学系PLを介して形成されたY方向L&Sパターン61の空間像をスリット基板31のX方向スリットパターン71でY方向に走査しつつ、X方向スリットパターン71を通過した光を光検出器32で検出する。この走査検出を、スリット基板31のZ方向位置を変えつつ複数回行う。同様に、テストマスクTMのX方向L&Sパターン62を照明し、投影光学系PLを介して形成されたX方向L&Sパターン62の空間像をスリット基板31のY方向スリットパターン72でX方向に走査しつつ、Y方向スリットパターン72を通過した光を光検出器32で検出する。この走査検出を、スリット基板31のZ方向位置を変えつつ複数回行う。   In the measurement step S11, the Y direction L & S pattern 61 of the test mask TM is illuminated, and the aerial image of the Y direction L & S pattern 61 formed via the projection optical system PL is moved in the Y direction by the X direction slit pattern 71 of the slit substrate 31. Light that has passed through the X-direction slit pattern 71 is detected by the photodetector 32 while scanning. This scanning detection is performed a plurality of times while changing the position of the slit substrate 31 in the Z direction. Similarly, the X direction L & S pattern 62 of the test mask TM is illuminated, and the aerial image of the X direction L & S pattern 62 formed via the projection optical system PL is scanned in the X direction by the Y direction slit pattern 72 of the slit substrate 31. Meanwhile, the light that has passed through the Y-direction slit pattern 72 is detected by the photodetector 32. This scanning detection is performed a plurality of times while changing the position of the slit substrate 31 in the Z direction.

また、テストマスクTMの第1斜め方向L&Sパターン63を照明し、投影光学系PLを介して形成された第1斜め方向L&Sパターン63の空間像をスリット基板31の第2斜め方向スリットパターン73で第1斜め方向に走査しつつ、第2斜め方向スリットパターン73を通過した光を光検出器32で検出する。この走査検出を、スリット基板31のZ方向位置を変えつつ複数回行う。さらに、テストマスクTMの第2斜め方向L&Sパターン64を照明し、投影光学系PLを介して形成された第2斜め方向L&Sパターン64の空間像をスリット基板31の第1斜め方向スリットパターン74で第2斜め方向に走査しつつ、第1斜め方向スリットパターン74を通過した光を光検出器32で検出する。この走査検出を、スリット基板31のZ方向位置を変えつつ複数回行う。   Further, the first oblique direction L & S pattern 63 of the test mask TM is illuminated, and an aerial image of the first oblique direction L & S pattern 63 formed via the projection optical system PL is represented by the second oblique direction slit pattern 73 of the slit substrate 31. Light that has passed through the second oblique slit pattern 73 is detected by the photodetector 32 while scanning in the first oblique direction. This scanning detection is performed a plurality of times while changing the position of the slit substrate 31 in the Z direction. Further, the second oblique direction L & S pattern 64 of the test mask TM is illuminated, and the aerial image of the second oblique direction L & S pattern 64 formed via the projection optical system PL is represented by the first oblique direction slit pattern 74 of the slit substrate 31. Light that has passed through the first oblique slit pattern 74 is detected by the photodetector 32 while scanning in the second oblique direction. This scanning detection is performed a plurality of times while changing the position of the slit substrate 31 in the Z direction.

こうして、処理系33では、光検出器32からの出力に基づいて、ピッチおよび配列方向(ピッチ方向)の異なる様々なL&Sパターンの投影空間像の光強度分布を計測し、この空間像の水平方向位置(XY平面上の位置)の設計値に対する水平方向位置ずれ量とフォーカス位置(Z方向の位置)の設計値に対するフォーカス位置ずれ量とを求め、これらの位置ずれ情報に基づいて投影光学系PLの瞳面上のサンプル点における波面ずれ量を計算する。図8は、投影光学系PLの瞳面上のサンプル点を模式的に示す図である。   In this way, the processing system 33 measures the light intensity distribution of the projection space image of various L & S patterns having different pitches and arrangement directions (pitch directions) based on the output from the light detector 32, and the horizontal direction of this space image. A horizontal position displacement amount with respect to the design value of the position (position on the XY plane) and a focus position displacement amount with respect to the design value of the focus position (position in the Z direction) are obtained, and the projection optical system PL is obtained based on these position displacement information The amount of wavefront deviation at the sample point on the pupil plane is calculated. FIG. 8 is a diagram schematically showing sample points on the pupil plane of the projection optical system PL.

Y方向L&Sパターン61のうち、ピッチが最も小さいL&Sパターン61aの空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系PLの瞳面の中心を通りY方向に細長く延びるY方向領域81内の最も外側の一対のサンプル点81aにおける波面ずれ量が求められる。また、Y方向L&Sパターン61のうち、ピッチが最も大きいL&Sパターン61fの空間像の光強度分布に基づいて、Y方向領域81内の最も内側の一対のサンプル点81fにおける波面ずれ量が求められる。さらに、その他のY方向L&Sパターン61b〜61eの空間像の光強度分布に基づいて、Y方向領域81内のその他のサンプル点81b〜81eにおける波面ずれ量が求められる。Y方向領域81内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図9(a)に示す。   Based on the light intensity distribution of the aerial image of the L & S pattern 61a having the smallest pitch among the Y-direction L & S patterns 61, the outermost side in the Y-direction region 81 extending in the Y direction through the center of the pupil plane of the projection optical system PL. The wavefront deviation amount at the pair of sample points 81a is obtained. Further, based on the light intensity distribution of the aerial image of the L & S pattern 61f having the largest pitch among the Y-direction L & S pattern 61, the wavefront deviation amount at the innermost pair of sample points 81f in the Y-direction region 81 is obtained. Furthermore, based on the light intensity distributions of the aerial images of the other Y-direction L & S patterns 61b to 61e, the wavefront deviation amounts at the other sample points 81b to 81e in the Y-direction region 81 are obtained. FIG. 9A shows a change in the amount of wavefront deviation at each sample point in the Y direction region 81.

同様に、X方向L&Sパターン62の空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系PLの瞳面の中心を通りX方向に細長く延びるX方向領域82内の各サンプル点における波面ずれ量が求められる。X方向領域82内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図9(b)に示す。また、第1斜め方向L&Sパターン63の空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系PLの瞳面の中心を通り第1斜め方向に細長く延びる第1斜め方向領域83内の各サンプル点における波面ずれ量が求められる。第1斜め方向領域83内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図9(c)に示す。   Similarly, based on the light intensity distribution of the aerial image of the X-direction L & S pattern 62, the wavefront deviation amount at each sample point in the X-direction region 82 extending in the X-direction through the center of the pupil plane of the projection optical system PL is obtained. It is done. FIG. 9B shows a change in the amount of wavefront deviation at each sample point in the X direction region 82. Further, based on the light intensity distribution of the aerial image of the first oblique direction L & S pattern 63, at each sample point in the first oblique direction region 83 extending elongated in the first oblique direction through the center of the pupil plane of the projection optical system PL. The amount of wavefront deviation is obtained. FIG. 9C shows a change in the amount of wavefront deviation at each sample point in the first oblique direction region 83. FIG.

さらに、第2斜め方向L&Sパターン64の空間像の光強度分布に基づいて、投影光学系PLの瞳面の中心を通り第2斜め方向に細長く延びる第2斜め方向領域84内の各サンプル点における波面ずれ量が求められる。第2斜め方向領域84内の各サンプル点における波面ずれ量の変化を図9(d)に示す。以上のように、計測工程S11では、投影光学系PLを介して形成された空間像に基づいて、投影光学系PLの射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量が計測される。   Further, based on the light intensity distribution of the aerial image of the second oblique direction L & S pattern 64, at each sample point in the second oblique direction region 84 extending elongated in the second oblique direction through the center of the pupil plane of the projection optical system PL. The amount of wavefront deviation is obtained. FIG. 9D shows a change in the amount of wavefront deviation at each sample point in the second oblique direction region 84. As described above, in the measurement step S11, the wavefront deviation amounts at a plurality of positions on the exit pupil plane of the projection optical system PL are measured based on the aerial image formed via the projection optical system PL.

次いで、本実施形態の収差評価方法では、投影光学系PLの射出瞳面の中心を通る複数の動径方向(本実施形態の例では4つの動径方向)について、波面ずれ量を動径方向の座標の関数で近似する(S12)。具体的に、近似工程S12では、投影光学系PLの瞳面上でY方向に沿って直線状に細長く延びるY方向領域81内のサンプル点81a〜81fの波面ずれ量を、例えば最小二乗法を用いて動径方向の座標の関数で近似する。   Next, in the aberration evaluation method of the present embodiment, the amount of wavefront deviation is determined in the radial direction for a plurality of radial directions (four radial directions in the example of the present embodiment) passing through the center of the exit pupil plane of the projection optical system PL. (S12). Specifically, in the approximation step S12, the amount of wavefront deviation of the sample points 81a to 81f in the Y-direction region 81 extending linearly along the Y direction on the pupil plane of the projection optical system PL is calculated using, for example, the least square method. It is approximated by a function of radial coordinate.

一例として、Y方向領域81内のサンプル点81a〜81fの波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。同様に、X方向領域82内のサンプル点82a〜82f(参照符号は不図示)の波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。また、第1斜め方向領域83内のサンプル点83a〜83f(参照符号は不図示)の波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。さらに、第2斜め方向領域84内のサンプル点84a〜84f(参照符号は不図示)の波面ずれ量を、動径方向の座標の三次関数で最小二乗近似する。   As an example, the amount of wavefront deviation of the sample points 81a to 81f in the Y direction region 81 is approximated by least squares with a cubic function of the coordinate in the radial direction. Similarly, the amount of wavefront deviation of the sample points 82a to 82f (reference numerals not shown) in the X direction region 82 is approximated by least squares with a cubic function of the coordinate in the radial direction. Further, the wavefront deviation amounts of the sample points 83a to 83f (reference numerals not shown) in the first oblique direction region 83 are approximated by least squares by a cubic function of the coordinate in the radial direction. Further, the amount of wavefront deviation of the sample points 84a to 84f (reference numerals not shown) in the second oblique direction region 84 is approximated by least squares with a cubic function of the coordinate in the radial direction.

図9(a)〜図9(d)を参照すると、投影光学系PLの瞳面の中心を通る各動径方向について、瞳面の中心における波面ずれ量が0になっていないことがわかる。本来、瞳面上の波面ずれ量は瞳面の中心を基準にしたずれ量であるから、瞳面の中心における波面ずれ量は動径方向に依存することなく0になるはずである。ここで、各動径方向について瞳面の中心における波面ずれ量が0にならないのは、スリット基板31の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響による誤差に起因している。すなわち、スリット基板31の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響により、空間像の水平位置ずれおよびフォーカス位置ずれに関する計測結果がスリットパターンの方向に依存した誤差をもつことになり、ひいては瞳面上のサンプル点における波面ずれ量がスリットパターンの方向に依存した誤差をもつことになる。   Referring to FIGS. 9A to 9D, it can be seen that the wavefront deviation amount at the center of the pupil plane is not zero for each radial direction passing through the center of the pupil plane of the projection optical system PL. Originally, the wavefront deviation amount on the pupil plane is a deviation quantity based on the center of the pupil plane, so the wavefront deviation amount at the center of the pupil plane should be zero without depending on the radial direction. Here, the reason why the wavefront deviation amount at the center of the pupil plane does not become zero in each radial direction is due to an error caused by a relatively large deflection or distortion of the thin film of the slit substrate 31. That is, due to the influence of the relatively large deflection and distortion of the thin film of the slit substrate 31, the measurement result regarding the horizontal position shift and the focus position shift of the aerial image has an error depending on the direction of the slit pattern. The amount of wavefront deviation at the sample point has an error depending on the direction of the slit pattern.

そこで、本実施形態の収差評価方法では、スリット基板31の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償するために、投影光学系PLの射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ0になるように、近似工程S12を経て得られた複数の関数(本実施形態の例では4つの三次関数)をそれぞれオフセット補正する(S13)。一例として、X方向領域82内の各サンプル点の波面ずれ量を最小二乗近似して得られた三次関数をオフセット補正する様子を図10に示す。   Therefore, in the aberration evaluation method of the present embodiment, the amount of wavefront deviation becomes substantially zero at the center of the exit pupil plane of the projection optical system PL in order to compensate for the influence of relatively large deflection and distortion of the thin film of the slit substrate 31. As described above, offset correction is performed on each of a plurality of functions (four cubic functions in the example of the present embodiment) obtained through the approximation step S12 (S13). As an example, FIG. 10 shows how a cubic function obtained by least square approximation of the amount of wavefront deviation of each sample point in the X direction region 82 is offset corrected.

図10の左側の図を参照すると、X方向領域82内の各サンプル点での波面ずれ量を点で表し、X方向領域82内の各サンプル点の波面ずれ量を最小二乗近似して得られた三次関数を連続曲線で表している。オフセット補正工程S13では、近似工程S12で得られた三次関数の瞳面中心での波面ずれ量を求め、この瞳面中心での波面ずれ量をオフセット量とし、近似工程S12で得られた三次関数からオフセット量を一律に差し引く。その結果、図10の右側の図に示すように、X方向領域82について瞳面中心での波面ずれ量が0になるようにオフセット補正された波面ずれ量データが得られる。   Referring to the diagram on the left side of FIG. 10, the wavefront deviation amount at each sample point in the X direction region 82 is represented by a point, and the wavefront deviation amount at each sample point in the X direction region 82 is obtained by least square approximation. The cubic function is represented by a continuous curve. In the offset correction step S13, the wavefront deviation amount at the center of the pupil plane of the cubic function obtained in the approximation step S12 is obtained, and the wavefront deviation amount at the center of the pupil plane is used as the offset amount, and the cubic function obtained in the approximation step S12. Subtract the amount of offset uniformly from. As a result, as shown in the diagram on the right side of FIG. 10, wavefront deviation amount data that has been offset-corrected so that the wavefront deviation amount at the center of the pupil plane in the X direction region 82 becomes zero is obtained.

図11(b)に、X方向領域82についてオフセット補正された三次関数に対応する各サンプル点の波面ずれ量を示す。同様に、Y方向領域81、第1斜め方向領域83、および第2斜め方向領域84についても、瞳面中心での波面ずれ量が0になるようにオフセット補正された三次関数がそれぞれ得られる。図11(a)、図11(c)、図11(d)に、Y方向領域81、第1斜め方向領域83、および第2斜め方向領域84についてオフセット補正された三次関数に対応する各サンプル点の波面ずれ量をそれぞれ示す。   FIG. 11B shows the wavefront deviation amount of each sample point corresponding to the cubic function whose offset is corrected in the X direction region 82. Similarly, for the Y-direction region 81, the first oblique direction region 83, and the second oblique direction region 84, a cubic function that is offset-corrected so that the wavefront deviation amount at the center of the pupil plane becomes zero is obtained. 11A, 11C, and 11D, each sample corresponding to a cubic function offset-corrected for the Y-direction region 81, the first oblique direction region 83, and the second oblique direction region 84. The amount of wavefront deviation of a point is shown, respectively.

最後に、本実施形態の収差評価方法では、オフセット補正工程S13を経て得られた波面ずれ量データに基づいて、射出瞳面での投影光学系PLの波面収差を表現する(S14)。表現工程S14では、一例として、射出瞳面で規格化された円形エリア内での正規直交関数系列であるツェルニケ(Zernike)多項式を用いて、投影光学系PLの波面収差を表現する。ツェルニケ多項式の各項の係数は、ツェルニケ係数と呼ばれ、投影光学系の結像性能を評価する指標として用いられる。ツェルニケ係数は、たとえば最小二乗近似の手法を用いて求められる。   Finally, in the aberration evaluation method of the present embodiment, the wavefront aberration of the projection optical system PL on the exit pupil plane is expressed based on the wavefront deviation amount data obtained through the offset correction step S13 (S14). In the expressing step S14, as an example, the wavefront aberration of the projection optical system PL is expressed using a Zernike polynomial that is an orthonormal function sequence in a circular area normalized by the exit pupil plane. The coefficient of each term of the Zernike polynomial is called a Zernike coefficient and is used as an index for evaluating the imaging performance of the projection optical system. The Zernike coefficient is obtained by using, for example, a method of least square approximation.

以下、波面収差の瞳面内の分布を表すツェルニケ多項式について基本的な事項を説明する。ツェルニケ多項式の表現では、瞳面での座標系として瞳極座標(ρ,θ)を用い、直交関数系としてツェルニケの円筒関数を用いる。すなわち、波面収差W(ρ,θ)は、ツェルニケの円筒関数Zi(ρ,θ)を用いて、次の式(a)に示すように展開される。   Hereinafter, basic matters regarding the Zernike polynomial representing the distribution of wavefront aberration in the pupil plane will be described. In the Zernike polynomial expression, pupil polar coordinates (ρ, θ) are used as the coordinate system on the pupil plane, and Zernike cylindrical functions are used as the orthogonal function system. That is, the wavefront aberration W (ρ, θ) is developed as shown in the following equation (a) using Zernike's cylindrical function Zi (ρ, θ).

W(ρ,θ)=ΣCi・Zi(ρ,θ)
=C2・Z2(ρ,θ)+・・・+Cn・Zn(ρ,θ) (a)
W (ρ, θ) = ΣCi · Zi (ρ, θ)
= C2 · Z2 (ρ, θ) +... + Cn · Zn (ρ, θ) (a)

ここで、Ciは、ツェルニケ多項式の各項の係数、すなわちツェルニケ係数である。以下、ツェルニケ多項式の各項の関数系Zi(ρ,θ)のうち、第2項〜第37項にかかる関数Z2〜Z37を、次の表(1)に示す。   Here, Ci is a coefficient of each term of the Zernike polynomial, that is, a Zernike coefficient. Hereinafter, among the function system Zi (ρ, θ) of each term of the Zernike polynomial, the functions Z2 to Z37 according to the second term to the 37th term are shown in the following table (1).

表(1)
Z2:ρcosθ
Z3:ρsinθ
Z4:2ρ2−1
Z5:ρ2cos2θ
Z6:ρ2sin2θ
Z7:(3ρ2−2)ρcosθ
Z8:(3ρ2−2)ρsinθ
Z9:6ρ4−6ρ2+1
Z10:ρ3cos3θ
Z11:ρ3sin3θ
Z12:(4ρ2−3)ρ2cos2θ
Z13:(4ρ2−3)ρ2sin2θ
Z14:(10ρ4−12ρ2+3)ρcosθ
Z15:(10ρ4−12ρ2+3)ρsinθ
Z16:20ρ6−30ρ4+12ρ2−1
Z17:ρ4cos4θ
Z18:ρ4sin4θ
Z19:(5ρ2−4)ρ3cos3θ
Z20:(5ρ2−4)ρ3sin3θ
Z21:(15ρ4−20ρ2+6)ρ2cos2θ
Z22:(15ρ4−20ρ2+6)ρ2sin2θ
Z23:(35ρ6−60ρ4+30ρ2−4)ρcosθ
Z24:(35ρ6−60ρ4+30ρ2−4)ρsinθ
Z25:70ρ8−140ρ6+90ρ4−20ρ2+1
Z26:ρ5cos5θ
Z27:ρ5sin5θ
Z28:(6ρ2−5)ρ4cos4θ
Z29:(6ρ2−5)ρ4sin4θ
Z30:(21ρ4−30ρ2+10)ρ3cos3θ
Z31:(21ρ4−30ρ2+10)ρ3sin3θ
Z32:(56ρ6−104ρ4+60ρ2−10)ρ2cos2θ
Z33:(56ρ6−104ρ4+60ρ2−10)ρ2sin2θ
Z34:(126ρ8−280ρ6+210ρ4−60ρ2+5)ρcosθ
Z35:(126ρ8−280ρ6+210ρ4−60ρ2+5)ρsinθ
Z36:252ρ10−630ρ8+560ρ6−210ρ4+30ρ2−1
Z37:924ρ12−2772ρ10+3150ρ8−1680ρ6+420ρ4
−42ρ2−1
Table (1)
Z2: ρcosθ
Z3: ρsinθ
Z4: 2ρ 2 −1
Z5: ρ 2 cos2θ
Z6: ρ 2 sin2θ
Z7: (3ρ 2 −2) ρcosθ
Z8: (3ρ 2 −2) ρsinθ
Z9: 6ρ 4 -6ρ 2 +1
Z10: ρ 3 cos3θ
Z11: ρ 3 sin3θ
Z12: (4ρ 2 -3) ρ 2 cos2θ
Z13: (4ρ 2 -3) ρ 2 sin2θ
Z14: (10ρ 4 -12ρ 2 +3) ρcosθ
Z15: (10ρ 4 −12ρ 2 +3) ρsinθ
Z16: 20ρ 6 −30ρ 4 + 12ρ 2 −1
Z17: ρ 4 cos4θ
Z18: ρ 4 sin4θ
Z19: (5ρ 2 -4) ρ 3 cos3θ
Z20: (5ρ 2 -4) ρ 3 sin3θ
Z21: (15ρ 4 −20ρ 2 +6) ρ 2 cos 2θ
Z22: (15ρ 4 −20ρ 2 +6) ρ 2 sin2θ
Z23: (35ρ 6 -60ρ 4 + 30ρ 2 -4) ρcosθ
Z24: (35ρ 6 -60ρ 4 + 30ρ 2 -4) ρsinθ
Z25: 70ρ 8 −140ρ 6 + 90ρ 4 −20ρ 2 +1
Z26: ρ 5 cos 5θ
Z27: ρ 5 sin5θ
Z28: (6ρ 2 -5) ρ 4 cos4θ
Z29: (6ρ 2 -5) ρ 4 sin4θ
Z30: (21ρ 4 −30ρ 2 +10) ρ 3 cos 3θ
Z31: (21ρ 4 −30ρ 2 +10) ρ 3 sin3θ
Z32: (56ρ 6 −104ρ 4 + 60ρ 2 −10) ρ 2 cos 2θ
Z33: (56ρ 6 −104ρ 4 + 60ρ 2 −10) ρ 2 sin2θ
Z34: (126ρ 8 −280ρ 6 + 210ρ 4 −60ρ 2 +5) ρcosθ
Z35: (126ρ 8 −280ρ 6 + 210ρ 4 −60ρ 2 +5) ρsinθ
Z36: 252ρ 10 −630ρ 8 + 560ρ 6 −210ρ 4 + 30ρ 2 −1
Z37: 924ρ 12 −2772ρ 10 + 3150ρ 8 −1680ρ 6 + 420ρ 4
-42ρ 2 -1

本実施形態の収差評価方法では、通常の空間像計測法により投影光学系PLの射出瞳面の各サンプル点での波面ずれ量を計測し、射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について、計測した波面ずれ量を動径方向の座標の関数で近似する。そして、射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ0になるように複数の近似関数をオフセット補正し、オフセット補正された波面ずれ量データに基づいて射出瞳面での投影光学系PLの波面収差をツェルニケ多項式で表現する。   In the aberration evaluation method of the present embodiment, the amount of wavefront deviation at each sample point of the exit pupil plane of the projection optical system PL is measured by a normal aerial image measurement method, and a plurality of radial directions passing through the center of the exit pupil plane are measured. The measured wavefront deviation is approximated by a function of the radial coordinate. Then, the plurality of approximate functions are offset-corrected so that the wavefront deviation amount becomes substantially zero at the center of the exit pupil plane, and the wavefront aberration of the projection optical system PL on the exit pupil plane is based on the offset-corrected wavefront deviation amount data. Is expressed by a Zernike polynomial.

このように、本実施形態の収差評価方法では、射出瞳面の中心での波面ずれ量をほぼ0にするオフセット補正の作用により、スリット基板31の薄膜の比較的大きな撓みや歪の影響を補償して、空間像計測法により投影光学系PLの波面収差を高精度に評価することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、投影光学系PLの波面収差を高精度に評価する収差評価方法により得られた収差評価に基づいて、投影光学系PLを良好に光学調整することができる。その結果、本実施形態の露光装置では、良好に光学調整された投影光学系PLを用いて、良好な投影露光を行うことができる。   As described above, in the aberration evaluation method of this embodiment, the effect of the relatively large deflection or distortion of the thin film of the slit substrate 31 is compensated by the effect of offset correction that makes the wavefront deviation amount at the center of the exit pupil plane substantially zero. Thus, the wavefront aberration of the projection optical system PL can be evaluated with high accuracy by the aerial image measurement method. Therefore, in the exposure apparatus of the present embodiment, the projection optical system PL can be optically adjusted well based on the aberration evaluation obtained by the aberration evaluation method that evaluates the wavefront aberration of the projection optical system PL with high accuracy. As a result, the exposure apparatus of the present embodiment can perform good projection exposure using the projection optical system PL that has been optically adjusted.

なお、上述の説明では、被検光学系の射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について波面ずれ量を近似する近似工程に先立って、被検光学系の射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量を計測する計測工程を行うことを前提としている。しかしながら、これに限定されることなく、計測以外の方法で得られた波面ずれ量データに対して上述の近似工程を行う変形例も可能である。   In the above description, a plurality of positions on the exit pupil plane of the optical system to be tested prior to the approximation step of approximating the wavefront deviation amount for a plurality of radial directions passing through the center of the exit pupil plane of the test optical system. It is assumed that a measurement process for measuring the amount of wavefront deviation is performed. However, the present invention is not limited to this, and a modification in which the above approximation process is performed on the wavefront deviation amount data obtained by a method other than measurement is also possible.

また、上述の実施形態にかかるEUVL露光装置では、EUV光を供給するための光源としてレーザプラズマ光源を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、EUV光を供給する他の適当な光源、たとえばシンクロトロン放射(SOR)光源などを用いることもできる。   In the EUVL exposure apparatus according to the above-described embodiment, a laser plasma light source is used as a light source for supplying EUV light. However, without being limited thereto, other suitable light sources that supply EUV light, such as synchrotron radiation (SOR) light sources, can also be used.

また、上述の実施形態では、反射型のマスクMを用いるEUVL露光装置に搭載された投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、一般の被検光学系の波面収差の評価に対しても本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the projection optical system mounted on the EUVL exposure apparatus using the reflective mask M. However, the present invention is not limited to this, and general optical optics The present invention can also be applied to the evaluation of the wavefront aberration of the system.

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明系によってマスクを照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図12のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination system illuminates the mask (illumination process), and exposes the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system onto the photosensitive substrate (exposure process). Microdevices (semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 12 for an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of this embodiment. I will explain.

先ず、図12のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク(レチクル)上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。   First, in step 301 of FIG. 12, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the pattern image on the mask (reticle) is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the one lot via the projection optical system. .

その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。   Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

本発明の実施形態にかかる収差評価方法を適用する露光装置の全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the whole exposure apparatus structure to which the aberration evaluation method concerning embodiment of this invention is applied. 図1の光源、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the light source of FIG. 1, an illumination optical system, and a projection optical system. 本実施形態の露光装置における1回の走査露光を概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates schematically one scanning exposure in the exposure apparatus of this embodiment. 本実施形態にかかる収差評価方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the aberration evaluation method concerning this embodiment. 本実施形態の収差評価方法を実施する装置構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the apparatus structure which implements the aberration evaluation method of this embodiment. テストマスクに形成されたテストマークを概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the test mark formed in the test mask. スリット基板の薄膜上に形成されたスリットパターンを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the slit pattern formed on the thin film of a slit board | substrate. 投影光学系の瞳面上のサンプル点を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the sample point on the pupil surface of a projection optical system. 投影光学系の瞳面上の各サンプル点における波面ずれ量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the wavefront deviation | shift amount in each sample point on the pupil plane of a projection optical system. X方向領域内の各サンプル点の波面ずれ量を最小二乗近似して得られた三次関数をオフセット補正する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the cubic correction obtained by carrying out the least square approximation of the wavefront deviation | shift amount of each sample point in a X direction area | region is carrying out an offset correction. オフセット補正された三次関数に対応する各サンプル点の波面ずれ量を示す。The wavefront deviation | shift amount of each sample point corresponding to the cubic function by which offset correction was carried out is shown. マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart about an example of the method at the time of obtaining the semiconductor device as a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザプラズマ光源
2 照明光学系
5 マスクステージ
7 ウェハステージ
11 レーザ光源
13 気体ターゲット
14 ノズル
15 楕円反射鏡
18a,18b フライアイミラー
21 視野絞り
31 スリット基板
32 光検出器
33 処理系
M マスク
TM テストマスク
PL 投影光学系
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser plasma light source 2 Illumination optical system 5 Mask stage 7 Wafer stage 11 Laser light source 13 Gas target 14 Nozzle 15 Elliptical reflection mirrors 18a and 18b Fly eye mirror 21 Field stop 31 Slit substrate 32 Photo detector 33 Processing system M Mask TM Test mask PL projection optical system W wafer

Claims (10)

被検光学系の波面収差を評価する収差評価方法において、
前記被検光学系の射出瞳面の中心を通る複数の動径方向について、波面ずれ量を動径方向の座標の関数でそれぞれ近似する近似工程と、
前記射出瞳面の中心で波面ずれ量がほぼ0になるように、前記近似工程を経て得られた複数の関数をそれぞれオフセット補正する補正工程と、
前記補正工程を経て得られたオフセット補正された波面ずれ量データに基づいて、前記射出瞳面での前記被検光学系の波面収差を表現する表現工程とを含むことを特徴とする収差評価方法。
In the aberration evaluation method for evaluating the wavefront aberration of the test optical system,
For a plurality of radial directions passing through the center of the exit pupil plane of the test optical system, an approximation step for approximating the wavefront deviation amount as a function of the radial direction coordinates,
A correction step of offset correcting each of the plurality of functions obtained through the approximating step so that a wavefront deviation amount becomes substantially zero at the center of the exit pupil plane;
An aberration evaluation method comprising: expressing a wavefront aberration of the optical system under test on the exit pupil plane based on the offset-corrected wavefront deviation amount data obtained through the correction step .
前記表現工程では、前記射出瞳面での二次元座標の関数で前記被検光学系の波面収差を表現することを特徴とする請求項1に記載の収差評価方法。 The aberration evaluation method according to claim 1, wherein in the expressing step, the wavefront aberration of the optical system to be measured is expressed by a function of two-dimensional coordinates on the exit pupil plane. 前記近似工程では、最小二乗法を用いて、波面ずれ量を動径方向の座標の関数でそれぞれ近似することを特徴とする請求項1または2に記載の収差評価方法。 3. The aberration evaluation method according to claim 1, wherein in the approximating step, the amount of wavefront deviation is approximated by a function of a coordinate in a radial direction using a least square method. 前記表現工程では、前記射出瞳面でのツェルニケ多項式を用いて前記被検光学系の波面収差を表現することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の収差評価方法。 4. The aberration evaluation method according to claim 1, wherein in the expressing step, the wavefront aberration of the optical system to be measured is expressed using a Zernike polynomial on the exit pupil plane. 5. 前記射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量を計測する計測工程をさらに含み、
前記近似工程では、前記計測工程で得られた波面ずれ量を、動径方向の座標の関数でそれぞれ近似することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の収差評価方法。
A measurement step of measuring the amount of wavefront deviation at a plurality of positions on the exit pupil plane,
5. The aberration evaluation method according to claim 1, wherein, in the approximating step, the amount of wavefront deviation obtained in the measuring step is approximated by a function of a coordinate in a radial direction.
前記計測工程では、前記被検光学系を介して形成された空間像に基づいて、前記射出瞳面上の複数の位置における波面ずれ量を計測することを特徴とする請求項5に記載の収差評価方法。 6. The aberration according to claim 5, wherein, in the measuring step, wavefront deviation amounts at a plurality of positions on the exit pupil plane are measured based on an aerial image formed through the test optical system. Evaluation methods. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の収差評価方法により得られる評価結果に基づいて前記被検光学系を光学調整することを特徴とする調整方法。 An adjustment method, wherein the test optical system is optically adjusted based on an evaluation result obtained by the aberration evaluation method according to claim 1. 所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、請求項7に記載の調整方法により光学調整された被検光学系を備えていることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus comprising a test optical system optically adjusted by the adjustment method according to claim 7 as a projection optical system for projecting and exposing a predetermined pattern onto a photosensitive substrate. 請求項7に記載の調整方法により光学調整された被検光学系を用いて、所定のパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。 An exposure method comprising: projecting and exposing a predetermined pattern image onto a photosensitive substrate using the test optical system optically adjusted by the adjustment method according to claim 7. 請求項8に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
An exposure process for exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 8;
And a development step of developing the photosensitive substrate that has undergone the exposure step.
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