JP2010212460A - 計測装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源から出射された光束の一部をその最終面で反射すると共に前記光源から出射された光束の他の一部を透過する光学系と、前記光学系と前記被検光学系とを透過した前記他の一部の光束を反射する反射面と、前記最終面で反射された前記一部の光束による第1シアリング干渉縞と前記反射面で反射された前記他の一部の光束による第2シアリング干渉縞とを生成する光学部材と、両者を同時に撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された第1シアリング干渉縞と第2シアリング干渉縞とのデータを用いて前記光学系による波面収差と前記光学系と前記被検光学系とによる波面収差とをそれぞれ演算し、当該演算された2つの波面収差から前記被検光学系による波面収差を演算する演算部と、を備える。
【選択図】図1
Description
図1を用いて実施例1の波面収差を計測する計測装置を説明する。時間コヒーレンス長の短い計測光の光源1から出射された光束は、集光レンズ2で集光され、焦点位置に配置された回折限界以下の径を有するピンホール3により、その波面が整形される。ピンホール3を透過した光束は、拡散しつつハーフミラー5を透過した後、レンズ6に入射し平行光束にコリメートされ、図示されないステージ上に配置されたミラー7によりステージに沿って引き廻された後、TSレンズ8に入射する。TSレンズ8では、入射光束を所望のNAに変換すると共に、焦点位置と曲率中心が一致するように最終面8aが配置されており、TSレンズ8に入射した光束の一部は最終面8aにより反射される。以下、最終面8aの事を参照面、最終面8aで反射される光束を参照光束と称す。参照光束は、往路とほぼ同一な光路によりTSレンズ8、ミラー7、レンズ6を透過した後、ハーフミラー5で反射される。集光レンズ2、ピンホール3、ハーフミラー5、レンズ6、ミラー7、TSレンズ8は、光源1から出射された光束の一部を最終面8aで反射すると共に前記光束の他の一部を透過する光学系を構成している。この光学系は、図1に示されるように、光源1から被検光学系である投影光学系9に至る光路に配置される。
Δφref = 2×2πΔcg/λcg …(1)
Δpr=-f1/fts×2ΔX/β …(2)
2次元回折格子11の走査と被検光束の傾き量の走査によって得られる被検光束の位相シフト速度は式3で表される。
ΔΦtest=2×2π(Δcg-Δpr)/λcg …(3)
前記2つの縞走査機構を同時に用いれば、ΔcgとΔprの調整により参照光束の位相シフト速度ΔΦrefと被検光束の位相シフト速度ΔΦtestを独立に制御する事が可能である。本実施例においては被検光束の位相シフト速度ΔΦtestをπ/4、参照光束の位相シフト速度Δφrefをπ/2とする8バケットの縞走査を行う。
Φref = atan( ΣI[i]cos(π/4i) / ΣI[i]sin(π/4 i) ) …(4)
式4により瞳面内の2次元で回復された位相は±πの範囲で畳まれている為、演算部は、位相接続を行う事で45度シア波面の算出を行う。演算部は同様に、135度シアリング干渉縞の縞走査データに対しても同様の手続きを行い135度シア波面の算出を行う。
W(x,y) = C1
+ C2*x
+ C3*y
+ C4*(2*x^2+2*y^2-1)
+ C5*(x^2-y^2)
+ C6*(2*x*y)
+ C7*(3*x^3-2*x+3*x*y^2)
+ C8*(3*y^3-2*y+3*x^2*y)
+ C9*(6*(x^2+y^2)^2-6*(x^2-y^2)+1
+ … …(5)
Ws45(x,y)= 0
+ C2*(-2*s)
+ C3*(-2*s)
+ C4*(-8 s x-8 s y)
+ C5*(-4 s x+4 s y)
+ C6*(-4 s x-4 s y)
+ C7*(4*s - 12*s^3 - 18*s*x^2 - 12*s*x*y - 6*s*y^2)
+ C8*(4*s - 12*s^3 - 6*s*x^2 - 12*s*x*y - 18*s*y^2)
+ C9*(24*s*x - 96*s^3*x - 48*s*x^3 + 24*s*y - 96*s^3*y - 48*s*x^2*y - 48*s*x*y^2 -48*s*y^3)
+ … …(6)
Ws135(x,y)= 0
+ C2*(-2*s)
+ C3*(2*s)
+ C4*(-8 s x+8 s y)
+ C5*(-4 s x-4 s y)
+ C6*(4 s x-4 s y)
+ C7*(4*s - 12*s^3 - 18*s*x^2 + 12*s*x*y - 6*s*y^2)
+ C8*(-4*s + 12*s^3 + 6*s*x^2 - 12*s*x*y + 18*s*y^2)
+ C9*(24*s*x - 96*s^3*x - 48*s*x^3 - 24*s*y + 96*s^3*y + 48*s*x^2*y - 48*s*x*y^2 +48*s*y^3, 4*s^3 - 6*s*x^2 - 12*s*x*y + 6*s*y^2)
+ … …(7)
ここでsはx方向及びy方向に等量なシア量を表している。上記の関係を利用し、計測の結果得られる45度シア波面と135度シア波面に対しWs45(x,y)とWs135(x,y)で定義される関数系をフィッティングする事で、C2、C3、…で表される計測波面のZERNIKE係数は直接算出されうる。演算部は、実際のフィッティング計算においては、最小自乗法を用い、45度と135度のそれぞれのシア波面に対してフィッティング残渣が最小となる係数を算出する。以上手続きにより参照波面のZERNIKE係数の算出が完了する。
Φtest = atan( ΣI[i]cos(π/2i) / ΣI[i]sin(π/2 i) ) …(8)
式4と式7は被検光束と参照光束の位相シフト速度の差を利用してそれぞれの位相を独立に算出可能としている。本実施例では離散フーリエ変換に基づく式を用いているが、一般的なバケットアルゴリズムの様に外乱のフィルタリング効果をもたせたアルゴリズムを用いても良い。その場合には被検光束と参照光束の算出アルゴリズムで互いが影響しないようにする事が必要である。
図9を用いて実施例2について説明する。実施例2では、波面収差の計測装置は露光装置に搭載されている。露光光の光源101から出射され光束は、インコヒーレント化ユニット102で空間コヒーレンスが低下された後、照明光学系103に入射する。照明光学系103は、投影光学系9の物体面に配置されたレチクルを照明するためのユニットであるが、投影光学系9の波面収差を計測する場合には使用されない。照明光学系103では照明機能に加えて光束伝播用のファイバ104に入射光束の一部を導光しており、波面収差を計測する場合にはファイバ104から出射された光束が計測光として使用される。ファイバ104から出射された光束は、マスク105により空間モードを整えられた後に、拡散しつつハーフミラー5を透過し、その後レンズ6に入射する。レンズ6より出射された光束は、平行光束にコリメートされ、平面参照面106に入射する。平面参照面106は以下で述べる反射参照面10と共役な位置に配置されており、入射光の一部を反射し、反射された光束はハーフミラー5により反射されて2次元回折格子11に入射する。以下、平面参照面106で反射された光束を参照光束と称す。
次に、半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイス製造方法を例示的に説明する。デバイスは、実施例2の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。露光工程で使用される露光装置は、搭載された計測装置を用いて投影光学系の波面収差が調整されているので、基板を高精度で露光することができる。
Claims (8)
- 被検光学系による波面収差を計測する計測装置であって、
光源と、
前記光源から被検光学系に至る光路に配置され、前記光源から出射された光束の一部をその最終面で反射すると共に前記光源から出射された光束の他の一部を透過する光学系と、
前記光学系と前記被検光学系とを透過した前記他の一部の光束を反射する反射面と、
前記最終面で反射された前記一部の光束による第1シアリング干渉縞と前記反射面で反射された前記他の一部の光束による第2シアリング干渉縞とを生成する光学部材と、
前記光学部材により生成された第1シアリング干渉縞と第2シアリング干渉縞とを同時に撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された第1シアリング干渉縞と第2シアリング干渉縞とのデータを用いて前記光学系による波面収差と前記光学系と前記被検光学系とによる波面収差とをそれぞれ演算し、当該演算された2つの波面収差から前記被検光学系による波面収差を演算する演算部と、を備えることを特徴とする計測装置。 - 前記光学部材は、2次元回折格子を含むことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
- 前記光学部材は、前記最終面で反射された前記一部の光束により第1シアリング干渉縞を生成する第1光学素子と前記反射面で反射された前記他の一部の光束により第2シアリング干渉縞を生成する第2光学素子とを含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の計測装置。
- 前記撮像部は、前記第1光学素子により生成された第1シアリング干渉縞を撮像する第1撮像素子と前記第2光学素子により生成された第2シアリング干渉縞を撮像する第2撮像素子とを含むことを特徴とする請求項3に記載の計測装置。
- 前記最終面に入射された光束の光軸に対する前記最終面の傾き又は前記反射面に入射された光束の光軸に対する前記反射面の傾きを変更する変更機構と、
前記光学部材に入射された光束の光軸に垂直な方向に前記光学部材を駆動する駆動機構と、
前記光学部材により生成される前記第1シアリング干渉縞と前記第2シアリング干渉縞とが異なる位相速度で走査されるように前記変更機構と前記駆動機構とを制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記最終面又は前記反射面は曲面であり、
前記変更機構は、前記最終面に入射された光束の光軸に垂直な方向に前記最終面を駆動する、又は、前記反射面に入射された光束の光軸に垂直な方向に前記反射面を駆動する、ことを特徴とする請求項5に記載の計測装置。 - レチクルのパターンを投影光学系を介して基板に投影して当該基板を露光する露光装置であって、
被検光学系としての前記投影光学系による波面収差を計測する請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の計測装置を備える、ことを特徴とする露光装置。 - デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
請求項7に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、を含むデバイス製造方法。
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