JP2012099687A - Light source adjustment method, exposure method, and manufacturing method of device - Google Patents
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Description
本発明は、光源調整方法、露光方法、及びデバイス製造方法に係り、特に、空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光により照明光路中の所定面に形成される照明光源を調整する光源調整方法、該光源調整方法により調整された照明光源からの照明光で物体を露光する露光方法、該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a light source adjustment method, an exposure method, and a device manufacturing method, and in particular, an illumination light source formed on a predetermined surface in an illumination light path by light passing through each of a plurality of optical elements constituting a spatial light modulator. The present invention relates to a light source adjustment method for adjusting a light source, an exposure method for exposing an object with illumination light from an illumination light source adjusted by the light source adjustment method, and a device manufacturing method using the exposure method.
デバイスパターンの微細化に伴い、半導体素子等の製造に用いられる所謂ステッパ、あるいは所謂スキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる)等の投影露光装置には、高い解像度が要求されるようになってきた。解像度Rは、レイリーの式、すなわちR=k1(λ/NA)で表される。ここで、λは、光源(照明光)の波長、NAは投影光学系の開口数、k1はレジストの解像性及び/又はプロセス制御性で決まるプロセス・ファクタである。 With the miniaturization of device patterns, high resolution is required for projection exposure apparatuses such as so-called steppers or so-called scanning steppers (also referred to as scanners) used for manufacturing semiconductor elements and the like. The resolution R is expressed by the Rayleigh equation, that is, R = k 1 (λ / NA). Here, λ is the wavelength of the light source (illumination light), NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k 1 is a process factor determined by the resolution and / or process controllability of the resist.
従来、照明光の波長λの短波長化及び投影光学系の開口数の増大化(高NA化)などにより、解像度の向上が図られてきた。しかるに、露光波長の短波長化には例えば光源及び硝材の開発に困難が伴い、また、高NA化は投影光学系の焦点深度(DOF)の低下をもたらし、結像性能(結像特性)を悪化させるため、高NA化をむやみに推し進めることはできない。 Conventionally, resolution has been improved by shortening the wavelength λ of illumination light and increasing the numerical aperture of projection optical systems (higher NA). However, the shortening of the exposure wavelength is accompanied by difficulties in the development of light sources and glass materials, for example, and the increase in NA results in a decrease in the depth of focus (DOF) of the projection optical system, thereby improving the imaging performance (imaging characteristics). In order to make it worse, it is not possible to push the increase in NA.
近年では、高NA化を実現するものとして、局所液浸露光技術を採用した露光装置が実用化されているが、液浸露光装置においても、照明光の波長λの短波長化は勿論、高NA化にも限界があり、Lowk1化は必要不可欠となってきた。 In recent years, an exposure apparatus employing a local immersion exposure technique has been put into practical use to achieve a high NA. However, in an immersion exposure apparatus, the wavelength λ of illumination light is naturally shortened. There is a limit to NA conversion, and Low 1 has become indispensable.
かかる背景の下、低k1値で量産可能な光学結像ソリューションを提供すべく、例えば特許文献1などに開示されるような空間光変調器(SLM: Spatial Light Modulator)により実現される照明技術が注目されている。 Under such circumstances, in order to provide an optical imaging solution that can be mass-produced with a low k 1 value, for example, an illumination technique realized by a spatial light modulator (SLM) as disclosed in Patent Document 1 or the like Is attracting attention.
本発明の第1の態様によれば、空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることによって前記所定面に形成される照明光源を調整する光源調整方法であって、前記照明光源の形状の目標と前記複数の光学要素に照射されるビームの形状とに基づいて、前記複数の光学要素と前記複数の区画との組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って前記複数の光学要素を介して前記照明光源を形成することと;前記照明光源の形状を計測することと;前記ビームに関する仮定を立て、該仮定の下で前記計測の結果を用いて、前記ビームの形状を推定することと:前記ビームの形状の推定結果に基づいて前記照明光源の形状を調整することと;を含む光源調整方法が、提供される。 According to the first aspect of the present invention, the predetermined surface is obtained by selectively distributing light through each of the plurality of optical elements constituting the spatial light modulator to a plurality of sections in the predetermined surface in the illumination optical path. A light source adjustment method for adjusting an illumination light source formed on the plurality of optical elements and the plurality of optical elements based on a target shape of the illumination light source and a shape of a beam irradiated to the plurality of optical elements Optimizing combinations with compartments and forming the illumination light source through the plurality of optical elements according to the optimization results; measuring the shape of the illumination light source; making assumptions about the beam; A light source adjustment method comprising: estimating the shape of the beam using the measurement result under: adjusting the shape of the illumination light source based on the estimation result of the beam shape It is.
これによれば、ビームの形状を正確に推定し、この結果に基づいて照明光源の形状を正確に調整することが可能となる。 According to this, it becomes possible to accurately estimate the shape of the beam and to accurately adjust the shape of the illumination light source based on the result.
本発明の第2の態様によれば、本発明の光源調整方法により調整された光源形状を有する前記照明光源からの照明光により物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法が、提供される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided an exposure method in which an object is exposed by illumination light from the illumination light source having a light source shape adjusted by the light source adjustment method of the present invention to form a pattern on the object. Provided.
これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。 According to this, it becomes possible to form a pattern on an object with high accuracy.
本発明の第3の態様によれば、本発明の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと;前記パターンが形成された前記物体を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成することと;前記マスク層を介して前記物体の表面を加工することと;を含むデバイス製造方法が、提供される。 According to a third aspect of the present invention, a pattern is formed on an object using the exposure method of the present invention; the object on which the pattern is formed is developed, and a mask having a shape corresponding to the pattern A device manufacturing method is provided that includes: forming a layer on the surface of the object; and processing the surface of the object through the mask layer.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図7(B)に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、一実施形態に係る露光装置100の構成が概略的に示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系PLが設けられており、以下においては、投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
FIG. 1 schematically shows a configuration of an
露光装置100は、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応剤(レジスト)が塗布されたウエハW上に投影する投影ユニットPU、ウエハWを保持するウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。
The
照明系IOPは、光源1と、光源1から射出される光ビームLBの光路上に順次配置されたビームエキスパンダ2、ビームスプリッタBS1、空間光変調ユニット3、リレー光学系4、ビームスプリッタBS2、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ5、コンデンサ光学系6、照明視野絞り(レチクルブラインド)7、結像光学系8、及び折曲ミラー9等を含む照明光学系と、を含む。
The illumination system IOP includes a light source 1, a beam expander 2, a beam splitter BS1, a spatial light modulation unit 3, a relay optical system 4, a beam splitter BS2, which are sequentially arranged on the optical path of the light beam LB emitted from the light source 1. And an illumination optical system including a fly-
光源1としては、一例として、ArFエキシマレーザ(出力波長193nm)が用いられているものとする。光源1から射出される光ビームLBは、一例としてX軸方向に長い矩形の断面形状を有する。 As an example of the light source 1, an ArF excimer laser (output wavelength 193 nm) is used. For example, the light beam LB emitted from the light source 1 has a rectangular cross-sectional shape that is long in the X-axis direction.
ビームエキスパンダ2は、凹レンズ2aと凸レンズ2bとから構成されている。凹レンズ2aは負の屈折力を、凸レンズ2bは正の屈折力を、それぞれ有する。
The
ビームエキスパンダ2に対する光ビームLBの光路後方には、ビームスプリッタBS1が配置されている。ビームスプリッタBS1は、光ビームLBの大部分を透過させ、残りを反射する。光ビームLBの反射光路上には、CCD等の撮像素子を含むビーム形状検出部D1が配置されている。ビーム形状検出部D1は、ビームスプリッタBS1からの光ビームLBを受光して、空間光変調ユニット3へ向かう光ビームLBの強度分布(光ビームLBの位置ずれを含む)を検出する。ビーム形状検出部D1の検出結果は、主制御装置20に送られる。
A beam splitter BS1 is disposed behind the optical path of the light beam LB with respect to the
空間光変調ユニット3は、いわゆるKプリズム(以下、単にプリズムと呼ぶ)3Pと、プリズム3Pの上面(+Z側の面)に配置された反射型の空間光変調器(SLM: Spatial Light Modulator)3Sとを備えている。プリズム3Pは、蛍石、石英ガラス等の光学ガラスから成る。
The spatial light modulation unit 3 includes a so-called K prism (hereinafter simply referred to as a prism) 3P and a reflective spatial light modulator (SLM) 3S disposed on the upper surface (+ Z side surface) of the
図2に拡大して示されるように、プリズム3Pの下面、すなわち空間光変調器3Sと反対側には、図2におけるX-Z平面と平行な入射面(−Y側面)及び射出面(+Y側面)に対して、それぞれ60度で交差し、かつ互いに120度で交差する面PS1,PS2から成るV字状の面(楔形に凹んだ面)が形成されている。面PS1,PS2の裏面(プリズム3Pの内面)は、それぞれ、反射面R1,R2として機能する。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, on the lower surface of the
反射面R1は、ビームエキスパンダ2からビームスプリッタBS1を透過してプリズム3Pの入射面に垂直に入射したY軸に平行な光を空間光変調器3Sの方向へ反射する。反射された光ビームLBは、プリズム3Pの上面を介して空間光変調器3Sに至り、後述するように空間光変調器3Sによって反射面R2に向けて反射される。プリズム3Pの反射面R2は、空間光変調器3Sからプリズム3Pの上面を介して到達した光を反射してリレー光学系4側に射出する。
The reflecting surface R1 reflects the light parallel to the Y axis that is transmitted from the beam expander 2 through the beam splitter BS1 and perpendicularly incident on the incident surface of the
空間光変調器3Sは、反射型の空間光変調器である。空間光変調器とは、入射光の振幅、位相又は進行方向などを二次元的に制御して、画像、あるいはパターン化されたデータなどの空間情報を処理、表示、消去する素子を意味する。本実施形態の空間光変調器3Sとしては、二次元(XY)平面上に配列された多数の微小なミラー要素SEを有する可動マルチミラーアレイが用いられている。空間光変調器3Sは、多数のミラー要素を有するが、図2では、そのうちミラー要素SEa、SEb、SEc、SEdのみが示されている。空間光変調器3Sは、多数のミラー要素SEと、該多数のミラー要素SEをXY平面内の直交二軸(例えばX軸及びY軸)回りに所定範囲で連続的に傾斜(回動)させる同一数の駆動部とを有する。駆動部は、例えばミラー要素SEの裏面(+Z側の面、すなわち反射面と反対側の面)の中央を支持する支柱、該支柱が固定された基板、該基板上に設けられた4つの電極、該電極に対向してミラー要素SEの裏面に設けられた4つの電極(不図示)を有する。なお、空間光変調器3Sと同様の空間光変調器についての詳細構成等は、例えば、米国特許出願公開第2009/0097094号明細書に開示されている。
The
図1に戻り、リレー光学系4の光路後方には、ビームスプリッタBS2が配置され、ビームスプリッタBS2の透過光路上には、フライアイレンズ5が配置されている。フライアイレンズ5は、光ビームLBに対して垂直方向に稠密に配列された正の屈折力を有する多数の微小レンズ素子の集合である。フライアイレンズ5は、後述するように入射した光束を波面分割して、その後側焦点面にレンズ素子と同数の光源像からなる二次光源(実質的な面光源)を形成する。本実施形態では、フライアイレンズ5として、例えば米国特許第6,913,373号明細書に開示されているシリンドリカルマイクロフライアイレンズが採用されているものとする。
Returning to FIG. 1, a beam splitter BS2 is disposed behind the optical path of the relay optical system 4, and a fly-
本実施形態の照明系IOPによると、光源1から射出された光ビームLBは、ビームエキスパンダ2に入射し、ビームエキスパンダ2を通過することによりその断面が拡大されて、所定の矩形断面を有する光ビームに整形される。ビームエキスパンダ2により整形された光ビームLBは、ビームスプリッタBS1を透過して、空間光変調ユニット3に入射する。
According to the illumination system IOP of the present embodiment, the light beam LB emitted from the light source 1 is incident on the
例えば、図2に示されるように、光ビームLB中のZ軸方向に並ぶ互いに平行な4本の光線L1〜L4は、プリズム3Pの入射面からその内部に入り、反射面R1により空間光変調器3Sに向けて互いに平行に反射される。そして、光線L1〜L4は、それぞれ、複数のミラー要素SEのうちのY軸方向に並ぶ互いに異なるミラー要素SEa、SEb、SEc、SEdの反射面に入射する。ここで、ミラー要素SEa、SEb、SEc、SEdは、それぞれの駆動部(不図示)により独立に傾けられている。このため、光線L1〜L4は、反射面R2に向けて、ただしそれぞれ異なる方向に反射される。そして、光線L1〜L4(光ビームLB)は、反射面R2により反射され、プリズム3Pの外部に射出される。ここで、プリズム3Pの−Y側面(入射面)から+Y側面(出射面)までの光線L1〜L4のそれぞれの空気換算光路長は、プリズム3Pが設けられていない場合に対応する空気換算光路長に等しく定められている。ここで、空気換算光路長とは、媒質中(屈折率n)における光の光路長(L)を空気中(屈折率1)における光路長に換算した光路長L/nである。
For example, as shown in FIG. 2, four parallel light beams L1 to L4 aligned in the Z-axis direction in the light beam LB enter the inside from the incident surface of the
プリズム3Pの外部に射出された光線L1〜L4(光ビームLB)は、リレー光学系4を介してY軸に平行に揃えられ、リレー光学系4の後方に配置されるビームスプリッタBS2を透過してフライアイレンズ5に入射する。そして、光線L1〜L4のそれぞれがフライアイレンズ5の多数のレンズ素子のいずれかに入射することにより、光ビームLBが分割(波面分割)される。これにより、複数の光源像からなる二次光源(面光源、すなわち照明光源)が、照明光学系の瞳面(照明瞳面)に一致するフライアイレンズ5の後側焦点面LPPに形成される。
Light rays L1 to L4 (light beam LB) emitted to the outside of the
図2には、フライアイレンズ5の後側焦点面LPPにおける、光線L1〜L4に対応する光強度分布SP1〜SP4が、模式的に示されている。このように、本実施形態では、二次光源(照明光源)の光強度分布(輝度分布又は照明光源形状とも呼ぶ)は、空間光変調器3Sにより自在に設定される。なお、空間光変調器としては、上述の反射型の能動的空間光変調器に限らず、非能動的な空間光変調器としての透過型又は反射型の回折光学素子なども用いることができる。このような非能動的な空間光変調器を用いる場合には、リレー光学系4を、例えばアフォーカルレンズ及びズームレンズ等を含んで構成することができ、その少なくとも一部の光学部材(レンズ、プリズム部材等)の位置及び/又は姿勢を制御することによって、二次光源(照明光源)の光強度分布を可変に設定することができる。また、回折光学素子として、例えば特開2001−217188号公報及びこれに対応する米国特許第6,671,035号明細書、あるいは特開2006−005319号公報及びこれに対応する米国特許第7,265,816号明細書などに開示されるように、複数区画を備えた回折光学素子の位置を制御することによって二次光源(照明光源)の光強度分布を可変に設定しても良い。また、上述の能動的又は非能動的な空間光変調器に加えて、例えば特開2000−58441号公報およびこれに対応する米国特許第6,452,662号明細書に開示される可動照明開口絞りを用いて二次光源(照明光源)の光強度分布を可変に設定しても良い。
FIG. 2 schematically shows light intensity distributions SP1 to SP4 corresponding to the light beams L1 to L4 on the rear focal plane LPP of the fly-
なお、本実施形態では、フライアイレンズ5が形成する二次光源を照明光源として、後述するレチクルステージRSTに保持されるレチクルRをケーラー照明する。そのため、二次光源が形成される面は、投影光学系PLの開口絞り41の面(開口絞り面)に対する共役面であり、照明光学系の瞳面(照明瞳面)と呼ばれる。また、照明瞳面に対して被照射面(レチクルRが配置される面又はウエハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。なお、フライアイレンズ5による波面分割数が比較的大きい場合、フライアイレンズ5の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布(瞳強度分布)とが高い相関を示す。このため、フライアイレンズ5の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても二次光源(照明光源)の光強度分布(輝度分布又は照明光源形状)と称することができる。
In the present embodiment, the secondary light source formed by the fly-
上述のビームスプリッタBS2の反射光路上には、照明瞳分布計測部D2が配置されている。照明瞳分布計測部D2は、フライアイレンズ5の入射面と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するCCD撮像部を備え、フライアイレンズ5の入射面に形成される光強度分布(輝度分布又は照明光源形状)をモニタする。すなわち、照明瞳分布計測部D2は、照明瞳又は照明瞳と光学的に共役な面で瞳強度分布を計測する機能を有する。照明瞳分布計測部D2の計測結果は、主制御装置20に供給される。照明瞳分布計測部D2の詳細な構成および作用については、例えば米国特許出願公開第2008/0030707号明細書を参照することができる。
An illumination pupil distribution measurement unit D2 is disposed on the reflected light path of the beam splitter BS2. The illumination pupil distribution measurement unit D2 includes a CCD imaging unit having an imaging surface disposed at a position optically conjugate with the incident surface of the fly-
二次光源からの光ビームLBは、コンデンサ光学系6を介して照明視野絞り7を重畳的に照明する。このようにして、照明視野絞り7には、フライアイレンズ5の波面分割単位である矩形状の微小屈折面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。照明視野絞り7の矩形状の開口部(光透過部)を介した光ビームLBは、結像光学系8の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたレチクルRを重畳的に照明する。すなわち、二次光源からの光ビームLBは、コンデンサ光学系6により集光され、さらに照明視野絞り7、結像光学系8、折曲ミラー9等(コンデンサ光学系6から折曲ミラー9までをまとめて送光光学系10と称する)を介して照明系IOPから射出され、図1に示されるように、照明光ILとしてレチクルRに照射される。この場合、照明視野絞り7により光ビームLB(照明光IL)を整形することにより、レチクルRのパターン面の一部(照明領域IAR)が照明される。
The light beam LB from the secondary light source illuminates the illumination field stop 7 in a superimposed manner via the condenser optical system 6. In this way, the illumination field stop 7 is formed with a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of the rectangular minute refracting surface, which is the wavefront division unit of the fly-
レチクルステージRSTは、照明系IOPの下方(−Z側)に配置されている。レチクルステージRST上には、レチクルRが例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系(不図示)によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(Y軸方向)に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。 Reticle stage RST is arranged below (−Z side) illumination system IOP. On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by a reticle stage drive system (not shown) including a linear motor, for example, and can be driven within a predetermined stroke range in the scanning direction (Y-axis direction). It has become.
レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」と呼ぶ)14によって、移動鏡12(又はレチクルステージRSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計14の計測情報は、主制御装置20に供給される。
Position information of the reticle stage RST in the XY plane (including rotation information in the θz direction) is transferred to a movable mirror 12 (or an end surface of the reticle stage RST) by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 14. For example, it is always detected with a resolution of about 0.25 nm through the formed reflection surface. Measurement information of
投影光学系PLは、レチクルステージRSTの下方(−Z側)に配置されている。投影光学系PLとしては、例えば、光軸AXに沿って配列された複数の光学素子(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。そのため、前述の通り照明系IOPからの照明光ILによってレチクルRが照明されると、投影光学系PLを介して、レチクルRのパターン面(投影光学系の第1面、物体面)上の照明領域内のパターンの縮小像(パターンの一部の縮小像)が、レジスト(感応剤)が塗布されたウエハW(投影光学系の第2面、像面)上の露光領域IAに投影される。 Projection optical system PL is arranged below reticle stage RST (−Z side). As the projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of optical elements (lens elements) arranged along the optical axis AX is used. The projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times, 1/5 times, or 1/8 times). Therefore, as described above, when the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system IOP, illumination on the pattern surface of the reticle R (the first surface of the projection optical system, the object surface) via the projection optical system PL. A reduced image of the pattern in the region (a reduced image of a part of the pattern) is projected onto the exposure region IA on the wafer W (second surface of the projection optical system, image surface) coated with a resist (sensitive agent). .
投影光学系PLを構成する複数枚のレンズエレメントのうち、物体面側(レチクルR側)の複数枚のレンズエレメント(不図示)は、主制御装置20の配下にある結像性能補正コントローラ48によって例えば投影光学系PLの光軸方向であるZ軸方向、及びXY平面に対する傾斜方向(すなわちθx及びθy方向)に駆動可能な可動レンズとなっている。また、投影光学系PLの瞳面の近傍には、開口数(NA)を所定範囲内で連続的に変更可能な開口絞り41が設けられている。開口絞り41としては、例えばいわゆる虹彩絞りが用いられる。開口絞り41は、主制御装置20によって結像性能補正コントローラ48を介して制御される。
Among a plurality of lens elements constituting the projection optical system PL, a plurality of lens elements (not shown) on the object plane side (reticle R side) are controlled by an imaging
ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系24によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。ウエハステージWST上には、ウエハWが、ウエハホルダ(不図示)を介して真空吸着等によって保持されている。
Wafer stage WST is driven on
ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量)、ピッチング量(θx方向の回転量)及びローリング量(θy方向の回転量))を含む)は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略記する)18によって、移動鏡16(又はウエハステージWSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。干渉計システム18の計測結果は、主制御装置20に供給される。
Position information (including rotation information (yaw amount (rotation amount in θz direction), pitching amount (rotation amount in θx direction) and rolling amount (rotation amount in θy direction)) of wafer stage WST in the XY plane) is a laser. An interferometer system (hereinafter abbreviated as “interferometer system”) 18 always detects with a resolution of about 0.25 nm, for example, via a movable mirror 16 (or a reflecting surface formed on the end surface of wafer stage WST). The The measurement result of the
また、ウエハWの表面のZ軸方向の位置及び傾斜は、投影光学系PLの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を光軸AXに対して斜め方向より照射する照射系60aと、それらの結像光束のウエハW表面での反射光束を受光する受光系60bとを有する焦点位置検出系によって計測される。焦点位置検出系(60a,60b)としては、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系と同様の構成のものが用いられる。
Further, the position and the inclination of the surface of the wafer W in the Z-axis direction are such that an imaging light beam for forming images of many pinholes or slits toward the imaging surface of the projection optical system PL with respect to the optical axis AX. It is measured by a focal position detection system having an
また、ウエハステージWST上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さにある基準板FPが固定されている。基準板FPの表面には、アライメント系ASのベースライン計測等に用いられる基準マーク、後述するレチクルアライメント系で検出される一対の基準マーク等が形成されている。 On the wafer stage WST, a reference plate FP whose surface is flush with the surface of the wafer W is fixed. On the surface of the reference plate FP, a reference mark used for baseline measurement of the alignment system AS, a pair of reference marks detected by a reticle alignment system described later, and the like are formed.
また、ウエハステージWSTには、瞳輝度分布をオン・ボディで計測(測定)する輝度分布計測器80が設けられている。輝度分布計測器80は、図3に示されるように、カバーガラス80a、集光レンズ80b、及び受光部80c等から構成される。
Further, the wafer stage WST is provided with a luminance
カバーガラス80aの上面は、投影光学系PLの結像面位置、すなわちウエハステージWST上に載置されるウエハWの面位置に等しく設置されている。ここで上面には、クロム等の金属の蒸着により中央部に円形の開口(ピンホール)を有する遮光膜が形成されている。この遮光膜によって、瞳輝度分布の計測の際に、周囲から不要な光が受光部80cに入らないように遮られる。カバーガラス80a(ピンホール)及び受光部80cは、それぞれ、集光レンズ80bの前側及び後側焦点位置に配置されている。すなわち、受光部80cの受光面は、投影光学系PLの開口絞り41(すなわち投影光学系PLの瞳面及び照明系IOPの瞳面)の位置と光学的に共役な位置に配置されている。受光部80cは、2次元CCD等から成る受光素子と、例えば電荷転送制御回路等の電気回路等とを有している。なお、受光部80cからの計測データは、主制御装置20に送られる。
The upper surface of
上述の構成の輝度分布計測器80では、投影光学系PLから射出された照明光ILの一部がカバーガラス80aのピンホールを通過し、集光レンズ80bにより集光されて、受光部80cの受光面に入射する。ここで、受光部80cの受光面には、投影光学系PLの開口絞り41における照明光ILの強度分布が再現される。すなわち、受光部80cにより、カバーガラス80aのピンホールを通過する照明光ILの開口絞り41上での強度分布が計測される。ここで、開口絞り41の位置は投影光学系PLの瞳面及び照明系IOPの瞳面の位置と光学的に共役であるため、照明光ILの強度分布を計測することは瞳輝度分布を計測することに等しい。
In the luminance
なお、カバーガラス80aの上面には、ピンホールとの位置関係が既知の位置合わせマーク(不図示)が設けられている。位置合わせマークは、ステージ座標系上でのピンホールの位置、すなわち輝度分布計測器80の位置を較正するために用いられる。
An alignment mark (not shown) having a known positional relationship with the pinhole is provided on the upper surface of the
ウエハステージWST(すなわち輝度分布計測器80)をXY二次元方向に移動させて、上述の計測を行うことにより、被照射面(第2面)上の複数点に関する瞳輝度分布が計測される。瞳輝度分布の計測についてはさらに後述する。 By moving the wafer stage WST (that is, the luminance distribution measuring device 80) in the XY two-dimensional directions and performing the above-described measurement, the pupil luminance distribution regarding a plurality of points on the irradiated surface (second surface) is measured. The measurement of the pupil luminance distribution will be further described later.
図1に戻り、投影ユニットPUの鏡筒40の側面には、ウエハWに形成されたアライメントマーク及び基準マークを検出するアライメント系ASが設けられている。アライメント系ASとしては、例えばハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光によりマークを照明して検出し、検出されたマークの像(画像)を画像処理することによってマークの位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。
Returning to FIG. 1, an alignment system AS for detecting an alignment mark and a reference mark formed on the wafer W is provided on the side surface of the
露光装置100では、不図示であるが、レチクルステージRSTの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。レチクルアライメント系の検出信号は、主制御装置20に供給される。
Although not shown in the
前記制御系は、図1中、主制御装置20によって主に構成される。主制御装置20は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等からなるいわゆるワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等から構成され、装置全体を統括して制御する。また、主制御装置20には、例えばハードディスクから成る記憶装置42、キーボード,マウス等のポインティングデバイス等を含む入力装置45,CRTディスプレイ(又は液晶ディスプレイ)等の表示装置44、及びCD(compact disc),DVD(digital versatile disc),MO(magneto-optical disc)あるいはFD(flexible disc)等の情報記憶媒体のドライブ装置46が、外付けで接続されている。
The control system is mainly configured by a
記憶装置42には、投影光学系PLによってウエハW上に投影される投影像の結像状態が最適(例えば収差又は線幅が許容範囲内)となる照明光源形状(瞳輝度分布)に関する情報、これに対応する照明系IOP、特に空間光変調器3Sのミラー要素SEの制御情報、及び投影光学系PLの収差に関する情報等が格納されている。
In the
ドライブ装置46には、後述するように照明光源形状を調整するための処理プログラム等が格納された情報記憶媒体(以下の説明では便宜上CD−ROMとする)がセットされている。なお、これらのプログラムは記憶装置42にインストールされていても良い。主制御装置20は、適宜、これらのプログラムをメモリ上に読み出す。
The
露光装置100では、通常のスキャナと同様に、ウエハ交換、レチクル交換、レチクルアライメント、アライメント系ASのベースライン計測並びにウエハアライメント(EGA等)等の準備作業の後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。詳細説明は省略する。
In the
次に、本実施形態の露光装置100における空間光変調ユニット3(空間光変調器3S)を用いた照明光源形状(瞳輝度分布)の設定処理について説明する。
Next, an illumination light source shape (pupil luminance distribution) setting process using the spatial light modulation unit 3 (spatial
図4には、露光装置100の初期調整時(起動時)における照明光源形状の設定に関する主制御装置20(内のCPU)の処理アルゴリズムを概略的に示すフローチャートが示されている。
FIG. 4 is a flowchart schematically showing a processing algorithm of the main controller 20 (internal CPU) regarding setting of the illumination light source shape at the time of initial adjustment (starting up) of the
最初のステップ202では、照明光源に関する初期設定を行う。具体的には、主制御装置20は、記憶装置42に記憶された照明光源形状(瞳輝度分布)に関する情報、これに対応する照明系IOP、空間光変調器3Sのミラー要素SEの制御情報、及び投影光学系PLの収差に関する情報等を読み出す。ここで、照明光源形状に関する情報には、その目標である目標照明光源形状(以下、適宜、目標とも表記する)Ψ0が含まれる。目標照明光源形状Ψ0は、照明瞳面内の2次元座標ξ,ηの関数Ψ0(ξ,η)として表現される。ミラー要素SEの制御情報には、ミラー要素SEの角度に対する反射光の強度情報等のミラー特性情報が含まれる。主制御装置20は、これらの基本情報に従って、照明系IOPの構成各部(光源1、空間光変調器3S等)を起動する。
In the
次のステップ204では、光源1から射出される光ビームLBのビーム断面内の強度分布(ビーム形状とも表記する)を計測する。主制御装置20は、ビーム形状検出部D1を用いて、ビームスプリッタBS1により反射される光ビームLBを検出する。その結果より、ビーム形状Φ0の計測結果(〈Φ0〉と表記する)が得られる。ビーム形状Φ0は、例えばビーム形状検出部D1の検出面内の2次元座標x,yの関数Φ0(x,y)として表現される。
In the
次のステップ206では、照明光源の設定を行う。主制御装置20は、空間光変調器3Sのミラー要素SEの制御情報に基づいて、強度分布〈Φ0〉を有する光ビームLBが空間光変調器3S、フライアイレンズ5等を介して照明瞳面上に形成する強度分布、すなわち照明光源形状Ψがその目標Ψ0を再現する様に、ミラー要素SEの制御パラメータを決定する。すなわち、主制御装置20は、照明光源の形状の目標Ψ0と複数のミラー要素SEに照射されるビーム形状Φ0の計測結果〈Φ0〉とに基づいて、複数のミラー要素SEとフライアイレンズ5の複数のレンズ素子との組み合わせを、所定の演算によって最適化し、その最適化結果に従って、上記のミラー要素SEの制御パラメータを決定する。主制御装置20は、決定した制御パラメータに従って、空間光変調器3S(ミラー要素SEの傾斜等)を制御し、目標照明光源形状を再現するべく、照明光源形状を設定する。ここで、再現すると表現しているのは、バーチャルな情報である目標照明光源形状を基に、目標照明光源形状に極力近い実際の照明光源形状を設定することになり、結果として実空間で目標照明光源形状にほぼ一致した照明光源形状が再現されるからである。本明細書では、かかる意味で再現するという表現を用いている。
In the
次のステップ208では、照明光源形状Ψを計測する。主制御装置20は、計測に先立って、輝度分布計測器80の位置を較正する。ここで、主制御装置20は、ウエハステージWSTを駆動して、ウエハステージWSTに搭載された輝度分布計測器80をアライメント系ASの直下に位置決めする。位置決め後、主制御装置20は、アライメント系ASを用いて、輝度分布計測器80に設けられた位置合わせマーク(不図示)を検出し、その検出結果と検出時の干渉計システム18の計測結果とを用いてステージ座標系上での輝度分布計測器80の正確な位置を求める。その結果に従って、主制御装置20は、ウエハステージWSTを駆動して、輝度分布計測器80(カバーガラス80a上の開口)を光軸AX上に正確に位置決めする。これと同時に、主制御装置20は、焦点位置検出系(60a、60b)を用いてカバーガラス80aの面位置及び傾斜を計測し、ウエハステージWSTをフォーカス・レベリング制御して、カバーガラス80aの上面を結像点(像面)に位置決めする。
In the
較正が終わると、主制御装置20は、照明光源形状Ψの本計測を開始する。ステップ206において設定された照明光源(二次光源)から照明光ILが射出され、図3に示されるように、照明系IOP及び投影光学系PLを介して像面上に集光される。これにより、照明光ILが、カバーガラス80a上の開口を通り、集光レンズ80bを介して、受光部80c内の受光素子によって受光される。受光素子(2次元CCD等)は、照明光ILのその断面内での光強度分布を検出する。これにより、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ〉が得られる。なお、計測結果〈Ψ〉は、照明光源形状Ψと同様に、照明瞳面内の2次元座標ξ,ηの関数〈Ψ(ξ,η)〉として表現される。
When calibration is completed,
主制御装置20は、照明光源形状Ψ(ξ,η)の計測結果〈Ψ(ξ,η)〉を、例えばLAN(不図示)を介して接続された上位コンピュータ又はサーバなどに転送する。なお、厳密には、照明光源形状(瞳輝度分布)は瞳面座標系上の離散点について計測されるため、計測結果〈Ψ(ξ,η)〉は離散データとして表される。
The
なお、本実施形態の露光装置100では、投影光学系PLを介して照明光ILを検出するため、照明光源形状(瞳輝度分布)の計測結果には、原理上、投影光学系PLの光学的な誤差が含まれる。しかし、本実施形態では、特に断らない限り、投影光学系PLの光学的な誤差はない、あるいはステップ202において読み出された収差に関する情報を用いて補正されているものとする。
In the
次のステップ209では、ステップ206において再現された照明光源形状と目標との一致度合を評価する。具体的には、主制御装置20は、計測結果〈Ψ〉の目標Ψ0からのずれ、例えばRMS誤差を求め、そのRMS誤差の値と閾値(ステップ202において定められているものとする)との大小を比較する。
In the
そして、次のステップ210では、評価結果が良好であるか否かを判断する。そして、RMS誤差が閾値より小さく、十分な精度で、目標照明光源形状Ψ0が再現されている場合、すなわち評価結果が良好な場合には、本ルーチンの処理(一連の照明光源形状の設定及び調整処理)を終了する。
Then, in the
この一方、RMS誤差の値が閾値以上であり、評価結果が良好でない場合には、ステップ212に移行する。本実施形態では、ステップ212及び213において、調整処理の選択が行われる。
On the other hand, if the RMS error value is equal to or greater than the threshold value and the evaluation result is not good, the process proceeds to step 212. In the present embodiment, adjustment processing is selected in
ステップ212では、照明光源形状の調整処理の選択が第1回目であるか否かを判断する。この場合、第1回目であるため、このステップ212における判断は肯定され、ステップ214に移行する。
In
ステップ214では、ビーム形状Φ0の推定(演算処理)を行う。ここで、ビーム形状Φ0は、すでにステップ204において計測されている。しかし、ビーム形状検出部D1は、空間光変調器3Sのミラー要素SEに入射する光ビームLBそのものを検出してはいない。このため、空間光変調ユニット3(プリズム3P)内で生じる光軸のずれ、あるいはビーム形状検出部D1の検出誤差等により、正確な計測結果〈Φ0〉が得られていないおそれがある。そこで、主制御装置20は第1回目の調整処理の選択においては、ビーム形状Φ0の推定(演算処理)を、最初に行うべく、他に優先して選択することとしている。
In
ビーム形状の推定が終了すると、ステップ206に戻る。主制御装置20は、ビーム形状の推定結果(《Φ0》と表記する)を用いて、強度分布《Φ0》を有する光ビームLBにより形成される照明光源形状Ψが目標Ψ0を再現する様に、ミラー要素SEの制御パラメータを再決定する。主制御装置20は、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器3S(ミラー要素SEの傾斜等)を制御し、目標照明光源形状を再現するべく、照明光源形状を再設定する。
When the beam shape estimation is completed, the process returns to step 206. The
一方、第2回目以降の調整処理の選択の場合、ステップ212における判断は否定され、ステップ213に進む。ステップ213では、調整処理の選択が第m回目未満であるか否かを判断する。そして、調整処理の選択が第m回目未満(通常、mは3、4、5等に設定される)である場合には、ステップ213における判断は肯定され、ステップ216に移行する。m回の設定の根拠については、後述する。
On the other hand, in the case of selecting the second and subsequent adjustment processes, the determination in
ステップ216では、ミラー特性、すなわち空間光変調器3Sのミラー要素SEの角度に対する反射光の強度等の推定(演算処理)を行う。ここで、ミラー特性は、すでにステップ202において設定されている。しかし、必ずしも、設定通りの性能が得られているとは限らないので、ミラー特性の推定を行うことは必要である。
In
ミラー特性の推定が終了すると、先と同様にステップ206に戻り、主制御装置20は、ミラー特性の推定結果を用いて、先と同様にして、照明光源形状を再現すべく、照明光源形状を再設定する。すなわち、主制御装置20は、ミラー特性の推定結果を用いて、強度分布《Φ0》(《Φ0》が得られていない場合〈Φ0〉)を有する光ビームLBにより形成される照明光源形状Ψがその目標Ψ0を再現する様に、ミラー要素SEの制御パラメータを再決定し、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器3S(ミラー要素SEの傾斜等)を制御する。
When the estimation of the mirror characteristics is completed, the process returns to step 206 as before, and the
ミラー特性の推定は、後述する照明光源の設定の最適化に比べて、処理時間が短いので、調整処理の選択において、主制御装置20は、ビーム形状の推定に次いで、かつ照明光源設定の最適化より優先して選択することとしている。また、ミラー特性の推定を選択した場合、その都度ミラー特性の推定結果を用いて、照明光源形状が再設定されるので、数回程度、ミラー特性の推定を繰り返すことは有意義である。このため、上述のmを3,4,5等に設定することとしている。
Since the estimation of the mirror characteristics requires a shorter processing time than the optimization of the setting of the illumination light source, which will be described later, in the selection of the adjustment process, the
一方、調整処理の選択が第m回目になり、ステップ213における判断が否定された場合には、ステップ218に移行し、照明光源の設定の最適化を行う。
On the other hand, if the adjustment process is selected for the m-th time and the determination in
ここで、調整処理の繰り返しサイクルにおいて、ステップ206では、ビーム形状Φ0の計測結果〈Φ0〉若しくは推定結果《Φ0》、又は初期設定若しくは推定されたミラー特性等に基づいて、照明光源形状Ψが再現される。ステップ213における判断が否定されるのは、ビーム形状の推定、(m−2回)のミラー特性の推定のそれぞれの結果に基づく照明光源形状の再設定を繰り返し行ったにも関わらず、照明光源形状がその目標に対して十分に一致しなかった、すなわち十分な精度で目標照明光源形状Ψ0が再現されなかった場合である。従って、この場合は、これ以上同様の処理を繰り返しても、十分な精度で目標照明光源形状Ψ0が再現されるとは思われない。初期設定時の処理であるから、このような場合、調整に時間を要しても、目標照明光源形状Ψ0を再現することの方が重要である。
Here, the repetition cycle of the adjustment process, at
そこで、ステップ218では、主制御装置20は、再現される照明光源形状Ψ(ステップ208において得られる計測結果〈Ψ〉)が、目標Ψ0に一致するように、ミラー要素SEの制御パラメータを微調整することで、照明光源の設定を最適化する。すなわち、主制御装置20は、最適化された制御パラメータに従って、空間光変調器3S(ミラー要素SEの傾斜等)を制御し、照明光源形状を再現する。
Therefore, in
通常、このステップ218では、時間を掛けて、空間光変調器3Sの複数のミラー要素SEの傾斜等の微調整が繰り返し、順次行われるので、ステップ218の処理が終わり、ステップ208に戻った場合には、ステップ209,210で評価結果が良好となって、処理が終了する。
Usually, in this
ただし、再度、ステップ210における判断が否定された場合には、上記と同様の処理が、ステップ210の判断が肯定されるまで、繰り返される。
However, if the determination in
このように、図4のフローチャートに従う照明光源形状(瞳輝度分布)の設定処理では、調整処理の選択が何回目かに応じて予め定められた優先度に応じて適切な調整処理が選択されるため、効率的にかつ正確に照明光源の形状を初期設定することが可能となる。 As described above, in the setting process of the illumination light source shape (pupil luminance distribution) according to the flowchart of FIG. 4, an appropriate adjustment process is selected according to the priority determined in advance according to how many times the adjustment process is selected. Therefore, it is possible to initialize the shape of the illumination light source efficiently and accurately.
図5には、露光装置100の稼働中、特にアイドル時、ロット先頭時等における照明光源形状の設定処理に関する主制御装置20(内のCPU)の処理アルゴリズムを概略的に示すフローチャートが示されている。前提条件として、露光装置100の起動時(初期調整時)に、前述の照明光源形状の設定処理が行われているものとする。すなわち、ステップ206において照明光源形状が設定済みであり、またステップ202における照明光源に関する初期設定が行われ、目標照明光源形状Ψ0、ミラー特性情報等が取得済みであるものとする。
FIG. 5 shows a flowchart schematically showing a processing algorithm of the main controller 20 (internal CPU) regarding the setting processing of the illumination light source shape during operation of the
最初のステップ302では、目標照明光源形状Ψ0を再現すべく、ビーム形状を調整する。
In the
次のステップ304では、前述のステップ204と同様に、光源1から射出される光ビームLBのビーム断面内の強度分布(ビーム形状)を、計測する。具体的には、主制御装置20は、ビーム形状検出部D1を用いて、ビームスプリッタBS1により反射される光ビームLBを検出する。この結果より、ビーム形状Φ0の計測結果〈Φ0〉が得られる。
In the
次のステップ306では、照明光源形状Ψを計測する。ここで、前述した露光装置100の起動時(初期調整時)における設定処理では、正確であることが要求されるため、照明光源形状の計測には、輝度分布計測器80が用いられたが、露光装置100の稼働中における設定処理では、短時間での装置の回復が要求されるため、照明系IOP内に設けられた照明瞳分布計測部D2が用いられる。主制御装置20は、照明瞳分布計測部D2を用いて、ビームスプリッタBS2により反射される照明光ILを検出する。この結果より、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ〉が得られる。計測結果〈Ψ〉は、主制御装置20に例えば不図示のLANを介して接続された上位コンピュータ又はサーバに転送される。
In the
次のステップ308では、照明光源形状と目標との一致度合を評価する。具体的には、主制御装置20は、ステップ306で計測した計測結果〈Ψ〉の目標Ψ0からのずれ、例えばRMS誤差を求め、そのRMS誤差の値と閾値(露光装置100の起動時に行われた設定処理において定められているとする)との大小を比較する。
In the
そして、次のステップ310では、評価結果が良好であるか否かを判断する。そして、RMS誤差が閾値より小さく、十分な精度で、目標照明光源形状Ψ0が再現されている場合、すなわち評価結果が良好な場合には、本ルーチンの処理(一連の照明光源形状の設定及び調整処理)を終了する。
Then, in the
この一方、RMS誤差の値が閾値以上であり、評価結果が良好でない場合には、ステップ312に移行する。本実施形態では、ステップ312、314、及び318において、調整処理の選択が行われる。
On the other hand, if the RMS error value is equal to or greater than the threshold value and the evaluation result is not good, the process proceeds to step 312. In the present embodiment, adjustment processing is selected in
ステップ312では、照明光源形状の調整処理の選択が第1回目であるか否かを判断する。この場合、第1回目であるため、このステップ312における判断は肯定され、ステップ302に戻る。ここで、例えば前述のステップ304において計測した計測結果〈Φ0〉を用いてビーム形状の異常の有無を判断し、ビーム形状の異常が検知された場合のみ、ステップ302に戻ることとしても良いが、ここでは、調整処理の選択が第1回目である場合には、無条件に、ステップ302に戻り、ビーム形状の調整を行うこととした。すなわち、第1回目の調整処理においては、ビーム形状の調整を他に優先して選択することとした。
In
なお、ビーム形状の異常の検知は、一例として次のようにして行うことができる。すなわち、主制御装置20は、例えば、計測結果〈Φ0〉を、露光装置100の起動時の設定処理において計測されたビーム形状と比較する。例えば光ビームLBの光軸がずれた場合、計測結果〈Φ0〉の分布がシフトすること、あるいはその積分値が小さくなることから、ビーム形状の異常が検知される。
The detection of the abnormality of the beam shape can be performed as follows as an example. That is,
一方、第2回目以降の調整処理の選択の場合、ステップ312における判断は否定され、ステップ314に進む。ステップ314では、調整処理の選択が第n回目未満であるか否かを判断する。そして、調整処理の選択が第n回目未満(通常、nは3、4、5等に設定される)である場合には、ステップ314における判断は肯定され、ステップ316に移行する。n回の設定の根拠については、後述する。
On the other hand, in the case of selecting the second and subsequent adjustment processes, the determination in
ステップ316では、照明光源の設定の最適化を行う。ステップ316では、主制御装置20は、ステップ306において得られた照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ〉、ビーム形状Φ0の計測結果〈Φ0〉、初期設定されたミラー特性等に基づいて、照明光源形状Ψが目標Ψ0に一致するように、ミラー要素SEの制御パラメータを微調整する。これにより、照明光源の設定を最適化する。ただし、このステップ316の照明光源の設定の最適化は、前述のステップ218の処理と異なり、短い処理時間で精度の良い処理アルゴリズムである。そこで、調整処理の選択において、主制御装置20は、ビーム形状の調整に次いで優先して選択することとしている。また、ステップ316の照明光源の設定の最適化は、照明光源形状が再設定されるので数回程度、繰り返すことは有意義である。このため、上述のnを3,4,5等に設定することとしている。
In
一方、調整処理の選択が第n回目になり、ステップ314における判断が否定された場合には、ステップ318に移行し、ビーム形状の推定及び/又はミラー特性の推定を選択したか否かを判断する。ビーム形状の推定(ステップ214)とミラー特性の推定(ステップ216)は、既に、露光装置100の起動時に少なくとも1回行われている。そこで、他の調整処理(この場合、ステップ316の照明光源の設定の最適化の(n−2)回の繰返し)を行ってもステップ310における評価結果が良好とならない場合にのみ、ビーム形状の推定及び/又はミラー特性の推定を選択することとしている。
On the other hand, if the adjustment process is selected for the nth time and the determination in
そして、ステップ318における判断が否定された場合には、ステップ320に移行する。ステップ320では、前述のステップ214と同様のビーム形状の推定及び/又はステップ216と同様のミラー特性の推定を行い、ビーム形状の推定及び/又はミラー特性の推定が終了すると、ステップ322に進む。
If the determination in
ステップ322では、ビーム形状及び/又はミラー特性の推定結果を用いて、照明光源を再設定する。具体的には、主制御装置20は、上記の推定結果を用いて、前述のステップ206と同様に、照明光源形状Ψがその目標Ψ0を再現する様に、ミラー要素SEの制御パラメータを再決定する。そして、主制御装置20は、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器3S(ミラー要素SEの傾斜等)を制御し、照明光源形状を再現する。
In
一方、上述のステップ318における判断が肯定された場合、すなわちビーム形状の推定及び/又はミラー特性の推定の選択を既に行っている場合には、露光装置を停止させないまま行える処理はすべて選択済みであるため、最後の選択肢としてメンテナンスを選択するため、ステップ324に移行し、オペレータに空間光変調ユニット3の空間光変調器3Sのメンテンナンスの必要性を通知する。この通知は、一例として表示装置44の表示画面に「SLMのメンテナンスが必要です」と表示するとともに、不図示のスピーカから同内容を音声にて発することで行われる。通知後、ステップ326に進んで、再開(再起動)の指示がなされるのを待つ。なお、空間光変調器3Sのメンテナンスは、露光装置100を停止させて行うため、長い処理時間を要する。そこで、主制御装置20は、その他の処理をすべて試みた結果、それでも所望の光源形状を得られなかった場合に、最後に選択することとしている。
On the other hand, if the determination in
上記の表示及び音声による通知を受けたオペレータにより露光装置100が一旦停止され、空間光変調器3Sのミラー要素SEの検査が行われる。検査の終了後、オペレータにより露光装置100の再起動が指示される。これにより、ステップ326における判断が肯定され、ステップ328に移行する。
The
ステップ328では、再起動後、ミラー特性のキャリブレーション及び照明光源の再設定を行う。具体的には、主制御装置20は、露光装置100を再起動するとともに、ミラー要素SEの特性のキャリブレーションを行い、このキャリブレーションの結果に基づいてステップ206と同様にしてミラー要素SEの制御パラメータを決定する。主制御装置20は、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器3S(ミラー要素SEの傾斜等)を制御し、照明光源形状を再現する。
In
ステップ328の処理の終了後、ステップ306に戻り、以後、ステップ310における判断が肯定されるまで、上述の処理を繰り返す。
After the process of
このように、図5のフローチャートに従う照明光源形状(瞳輝度分布)の設定処理では、短い時間で正確に調整可能な調整方法が優先して選択されるため、露光装置100の稼働中であっても、スループットを殆ど低下させることなく効率的に照明光源を調整することが可能となる。
As described above, in the setting process of the illumination light source shape (pupil luminance distribution) according to the flowchart of FIG. 5, an adjustment method that can be accurately adjusted in a short time is preferentially selected, so that the
次に、前述のステップ214及び320におけるビーム形状の推定処理について、その推定原理も含めて説明する。
Next, the beam shape estimation processing in
図6(A)には、ステップ204において計測されたビーム形状Φ0の計測結果〈Φ0〉の一例が模式的に示されている。計測結果〈Φ0〉として、ビーム形状検出部D1の検出面内の2次元座標x,yに対してステップ関数状の分布が得られている(図6(A)には1次元座標xに対する分布が示されている)。ステップ206では、この計測結果〈Φ0〉及び空間光変調器3Sのミラー要素SEの制御情報に基づいて、照明光源形状Ψが、例えば図6(B)に模式的に示される目標Ψ0を再現する様に、ミラー要素SEの制御パラメータが決定されている。
FIG. 6A schematically shows an example of the measurement result <Φ 0 > of the beam shape Φ 0 measured in
しかし、前述の通り、ステップ204では、空間光変調器3Sのミラー要素SEに入射する光ビームLBそのものを検出しているのではない。このため、計測結果〈Φ0〉が正確でないこともあり得る。ここで、実際のビーム形状Φ0が、例えば図6(A)に示されるように、計測結果〈Φ0〉からずれていると、空間光変調器3Sは計測結果〈Φ0〉に基づいて目標Ψ0を再現するように設定されているため、結果的に、図6(B)に示されるように、その目標Ψ0からずれた照明光源形状Ψが再現されることとなる。このような状況を想定して、ビーム形状の推定処理を最優先で選択される調整処理として用意しているのである。
However, as described above, in
空間光変調器3SのK個(Kはミラー要素の総数)のミラー要素SEk上で反射される光ビームLBの断面に対して個々のミラー要素SEk(k=1〜K(Kはミラー要素SEの総数))の表面は十分小さい。このため、光ビームLBは、複数のミラー要素SEkによって受光されるので、強度分布Φ0(及び計測結果〈Φ0〉)は、ミラー要素SEk上での光ビームLBの強度Φ0k(〈Φ0k〉)の集合として表現することができる。以下では、強度Φ0kを、適宜ビーム形状Φ0kとも表記する。また、照明光源形状Ψ(及び目標形状Ψ0、計測結果〈Ψ〉)に対して個々のレンズ素子FLn(n=1〜Nf(Nfはレンズ素子の総数))の表面(射出面)は十分小さいので、照明光源形状Ψ(及び目標形状Ψ0、計測結果〈Ψ0〉)は、各レンズ素子FLn上での輝度Ψn(Ψ0n、〈Ψn〉)の集合として表現することができる。
The individual mirror elements SE k (k = 1 to K (K is a mirror) with respect to the cross section of the light beam LB reflected on K mirror elements SE k of the spatial
空間光変調器3Sは、レンズ素子FLn(n=1〜Nf)により構成されるNfの輝点上で、個々のミラー要素SEk(k=1〜K)により反射される強度Φ0kの反射光を適当に重ね合わせることにより、照明光源形状Ψを再現する。すなわち、ステップ206では、次式により表されるように、目標輝度Ψ0nが与えられたレンズ素子FLnのそれぞれに、目標輝度Ψ0nに等しい総強度ΣkwnkΦ0kを与える反射光を導くミラー要素SEkの組み合わせを表現する係数(組み合わせ係数)wnk(n=1〜Nf,k=1〜K)が求められる。
The spatial
ステップ208において得られる照明光源形状Ψの計測結果〈Ψn〉から、ビーム形状Φ0k(k=1〜K)を推定する。
The beam shape Φ 0k (k = 1 to K) is estimated from the measurement result <Ψ n > of the illumination light source shape Ψ obtained in
第1の方法として、照明光源形状Ψnが計測結果〈Ψn〉に十分近似するように、すなわち次の照明光源形状Ψnと計測結果〈Ψn〉との自乗誤差εが最小となるように、ビーム形状Φ0k(k=1〜K)を推定する。 First as a method, as the illumination light source shape [psi n is sufficiently approximate to the measurement results <[psi n>, i.e. so that the square error ε to the next illumination source shape [psi n and measurement result <[psi n> is minimized The beam shape Φ 0k (k = 1 to K) is estimated.
最後に、求められた組み合わせ係数wnkをΦ0k(ここでは計測結果〈Φ0k〉が代入されている)にかけることにより、ビーム形状(強度)Φ0kが推定される。なお、組み合わせ係数のうちの非零要素wnk(≠0)はビーム形状Φ0kと1対1に対応しているため、組み合わせ係数wnkを求めることはビーム形状Φ0kを求めることに等価である。 Finally, the beam shape (intensity) Φ 0k is estimated by applying the obtained combination coefficient w nk to Φ 0k (here, the measurement result <Φ 0k > is substituted). Since the non-zero element w nk (≠ 0) of the combination coefficients corresponds to the beam shape Φ 0k on a one-to-one basis, obtaining the combination coefficient w nk is equivalent to obtaining the beam shape Φ 0k. is there.
なお、学習率ηの値は、解の収束の程度に応じて適宜定めることとする。ただし、学習率ηとして大きな値を選ぶと、解の収束が速くなる一方で解の振動が顕著になる、あるいは解が収束しないで発散することもある。そのような場合には、式(4)の右辺に、いわゆる摩擦項μΔwnkを加えると良い。例えば、摩擦係数μ=0.5とする。 Note that the value of the learning rate η is appropriately determined according to the degree of convergence of the solution. However, if a large value is selected as the learning rate η, the solution converges faster while the solution oscillation becomes noticeable, or the solution may diverge without converging. In such a case, a so-called friction term μΔw nk may be added to the right side of Equation (4). For example, the friction coefficient μ = 0.5.
ここで、空間光変調器3Sのミラー要素SEkの数Kは、例えば、640×168(≒1×105)であり、フライアイレンズ5のレンズ素子FLnの数Nfは、例えば、1282(≒1.6×104)である。すなわち、Nf<Kであるため、上述の取扱では、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψn〉から、ビーム形状Φ0kを推定することはできない。そこで、幾つかのビームに関する仮定を選択的に立てることにする。
Here, the number K of the mirror elements SE k of the spatial
例えば、ステップ204のビーム形状の計測結果から光ビームが面内でシフトしていると予想される場合には、第1の仮定として、空間光変調ユニット3(プリズム3P)内で光ビームLBの光軸がずれた場合を考える。この場合、ビーム形状Φ0kは、図7(A)に示されるように、計測結果〈Φ0k〉の分布の形を維持しつつ、その位置がシフトした分布を提示すると予想される。そこで、式(1)中のΦ0kを、次のように表現する。
For example, if it is predicted from the measurement result of the beam shape in
例えば、ステップ204のビーム形状の計測結果からビームの断面が拡大又は縮小したと予想される場合には、第2の仮定として、例えば、照明系IOPの構成各部間の相対距離が変化したと仮定する。この場合、ビーム形状Φ0kは、図7(B)に示されるように、計測結果〈Φ0k〉の分布の形を維持しつつ、拡大又は縮小した分布を提示すると予想される。この場合においても、ビーム形状Φ0kを、式(5)のように表現することができる。分布の拡大・縮小し得る範囲を定め、その範囲に対応する係数skk’のみを上述の誤差逆伝搬法を用いて決定する。範囲に対応しない係数skk’はゼロに固定する。
For example, when it is predicted that the cross section of the beam has been enlarged or reduced from the measurement result of the beam shape in
これらの仮定を課すことにより、実質的に推定の自由度(最大K)がNf以下に制限され、上述の誤差逆伝搬法によりビーム形状Φ0kを推定することが可能となる。 By imposing these assumptions, the degree of freedom of estimation (maximum K) is substantially limited to Nf or less, and the beam shape Φ 0k can be estimated by the error back propagation method described above.
最後に誤差逆伝搬法の結果に移動平均等を施して平滑化することにより、最終的なビーム形状Φ0kが得られる。 Finally, the final beam shape Φ 0k is obtained by smoothing the result of the error back propagation method by applying a moving average or the like.
計測結果〈Ψn〉からビーム形状Φ0kを推定する第2の方法として、照明光源形状Ψnと計測結果〈Ψn〉との比を対応する組み合わせのビーム形状Φ0kに加重することにより、ビーム形状Φ0kを推定することもできる。すなわち、ビーム形状Φ0kの初期条件として、ステップ204において得られている計測結果〈Φ0k〉を代入する。ビーム形状Φ0kを式(1)に代入して、照明光源形状Ψnを求める。そして、それぞれのnに対する係数wnk(k=1〜K)のうちの非零係数に対応する全てのΦ0kに比〈Ψn〉/Ψnを掛ける。この処理を、全てのn(=1〜Nf)について行う。
As a second method for estimating the measurement result beam shape [Phi 0k from <Ψ n>, by weighting the ratio of the illumination light source shape [psi n and measurement result <[psi n> to a corresponding combination of the beam shape [Phi 0k, The beam shape Φ 0k can also be estimated. That is, the measurement result <Φ 0k > obtained in
あるいは、照明光源形状Ψnと計測結果〈Ψn〉との差を対応する組み合わせのビーム形状Φ0kに加えることにより、ビーム形状Φ0kを推定することもできる。すなわち、ビーム形状Φ0kの初期条件として、ステップ204において得られている計測結果〈Φ0k〉を代入する。ビーム形状Φ0kを式(1)に代入して、照明光源形状Ψnを求める。そして、それぞれのnに対する係数wnk(k=1〜K)のうちの非零係数に対応する全てのΦ0kに、差(〈Ψn〉−Ψn)/K’を加える。K’は、インデックスnに対する非零係数wnkの数(Σkwnk)である。この処理を、全てのn(=1〜Nf)について行う。
Alternatively, the difference between the illumination light source shape [psi n and measurement result <[psi n> by adding the corresponding combination of beam shape [Phi 0k, it is also possible to estimate the beam shape [Phi 0k. That is, the measurement result <Φ 0k > obtained in
得られるビーム形状Φ0kを、多項式フィッティング、Bスプライン補間、あるいは移動平均等を施して平滑化する。なお、それぞれ、多項式の次数、補間の次数、移動平均の範囲を適宜定めて、平滑化の程度を適当に調整することとする。 The obtained beam shape Φ 0k is smoothed by applying polynomial fitting, B-spline interpolation, moving average, or the like. Note that the degree of smoothing is appropriately adjusted by appropriately determining the order of the polynomial, the order of interpolation, and the range of the moving average.
照明光源形状Ψnと計測結果〈Ψn〉との自乗誤差εが所定の閾値以下になるまで、得られるビーム形状Φ0kに対して上の処理を繰り返し行う。 The above processing is repeatedly performed on the obtained beam shape Φ 0k until the square error ε between the illumination light source shape Ψ n and the measurement result <Ψ n > is equal to or less than a predetermined threshold value.
なお、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψn〉は、特にステップ208では投影光学系PLを介して輝度分布計測器80を用いて計測するため、回折効果等により、照明瞳面上における真の照明光源形状Ψに対してなだらかな分布になることが予想される。そのような場合には、フィルタ関数を用いて、式(2)の右辺を畳み込むこととする。フィルタ関数として、例えば、ミラー要素SEk(k=1〜K)の反射面が矩形状であることから、Sinc関数(Sinc2(ξ))を採用することができる。
Note that the measurement result <ψ n > of the illumination light source shape Ψ is measured using the luminance
なお、照明光源形状Ψn(目標Ψ0n)と計測結果〈Ψn〉との自乗誤差εが所定の閾値より小さい場合には、十分な精度でビーム形状Φ0kが計測されているとして、ステップ214及び320におけるビーム形状の推定処理をスキップすることとしても良い。 If the square error ε between the illumination light source shape Ψ n (target Ψ 0n ) and the measurement result <Ψ n > is smaller than a predetermined threshold, it is assumed that the beam shape Φ 0k is measured with sufficient accuracy. The beam shape estimation processing in 214 and 320 may be skipped.
以上説明したように、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置20により、照明光源の形状の目標Ψ0と空間光変調器3Sの複数のミラー要素SEkに照射される光ビームの形状(ビーム形状)Φ0とに基づいて、複数のミラー要素SEkとフライアイレンズ5の複数のレンズ素子FLnとの組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って複数のミラー要素SEkを介して照明光学系の瞳面に照明光源(二次光源)が形成され(ステップ206)、その照明光源の形状Ψが計測され(ステップ208)、ビームに関する仮定を立て、該仮定の下で前記計測の結果〈Ψ〉を用いて、前記ビームの形状Φ0が推定され(ステップ214)、ビームの形状の推定結果に基づいて照明光源の形状が調整される(ステップ206)。ここで、ビーム形状の推定に際しては、光ビームの軸ずれと、光ビームの断面の拡大・縮小と、光ビームのミラー要素SE上での強度の変化とのうちの少なくとも1つが仮定される。これにより、本実施形態の露光装置100によると、ビーム形状Φ0を正確に推定し、その結果に基づいて照明光源形状Ψを正確に調整することが可能となる。
As described above, according to the
また、本実施形態の露光装置100によると、上述のようにして調整された光源形状を有する照明光源からの照明光ILでパターンが形成されたレチクルRを照明し、照明されたレチクルRからの光を投影光学系PLに通してウエハW上にレチクルRのパターンの像を形成する。これによって、ウエハW上にレチクルRのパターンを正確に転写することが可能になる。
Further, according to the
なお、上記実施形態では、空間光変調器3Sとして可動マルチミラーアレイを用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ5を用い、可動マルチミラーアレイ3Sを構成する複数のミラー要素SEkのそれぞれを介した光を照明光路中のフライアイレンズ5の複数のレンズ素子FLnに選択的に振り分ける場合について説明した。すなわち、上記実施形態では、説明の簡略化のため、空間光変調器3Sによってフライアイレンズの入射面の近傍に形成される区画(グリッド)の数とフライアイレンズ5のレンズ素子FLnの数とが一致していることを前提として説明を行った。しかし、一般には、上記のグリッドの数とレンズ素子の数とは1対1対応しないことが多い。このような場合、上記実施形態中のフライアイレンズ5の各レンズ素子FLnに代えて、各グリッドがあるものとすれば、上記実施形態の手法をそのまま採用して、目標光源形状を正確に再現した照明光源を短時間で形成することができる。
In the above embodiment, the movable multi-mirror array is used as the spatial
また、空間光変調器としては、前述した可動マルチミラーアレイに限らず、光源からの照明光の光路中に設置された、例えば透過型液晶表示素子、エレクトロクロミックディスプレイ(ECD)、透過型の回折光学素子などの透過型の空間光変調器、あるいはDMD(Deformable Micro-mirror Device、又はDigital Micro-mirror Device)、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ(EPD:ElectroPhoretic Display)、電子ペーパー(又は電子インク)、光回折型ライトバルブ(Grating Light Valve)、反射型の回折光学素子などの反射型の空間光変調器なども用いることができる。 In addition, the spatial light modulator is not limited to the movable multi-mirror array described above. For example, a transmissive liquid crystal display element, an electrochromic display (ECD), or a transmissive diffraction element installed in the optical path of illumination light from the light source. Transmission type spatial light modulator such as optical elements, DMD (Deformable Micro-mirror Device or Digital Micro-mirror Device), reflective liquid crystal display element, electrophoretic display (EPD), electronic paper (or electronic Ink), a reflective spatial light modulator such as a light diffractive light valve, a reflective diffractive optical element, and the like can also be used.
また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズに限らず、回折光学素子、あるいは、内面反射型のオプティカルインテグレータ(典型的にはロッド型インテグレータ)を用いても良い。この場合、リレー光学系4の後側にその前側焦点位置がリレー光学系4の後側焦点位置(上記実施形態のフライアイレンズ5の入射面の位置に相当)と一致するように集光レンズを配置し、この集光レンズの後側焦点位置又はその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端が照明視野絞り7の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系8内の、投影光学系PLの開口絞りの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置及びこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。このとき、リレー光学系4と集光レンズとの間に、照明瞳分布計測部D2へ光を導くためのビームスプリッタBS2を配置することができる。
Further, the optical integrator is not limited to a fly-eye lens, and a diffractive optical element or an internal reflection type optical integrator (typically a rod integrator) may be used. In this case, the condensing lens is arranged so that the front focal position of the relay optical system 4 coincides with the rear focal position of the relay optical system 4 (corresponding to the position of the incident surface of the fly-
なお、上記実施形態では、ウエハステージWST上に設けられた輝度分布計測器80を用いてウエハ面上で瞳輝度分布を計測する構成を採用したが、輝度分布計測器80をレチクルステージRST上に設け、レチクルのパターン面上で瞳輝度分布を計測する構成を採用することもできる。この場合、瞳輝度分布の計測結果に投影光学系PLの光学特性(例えば収差など)の影響が含まれないため、瞳輝度分布を精密に計測する上で好適である。
In the above-described embodiment, the configuration in which the pupil luminance distribution is measured on the wafer surface using the luminance
なお、上記実施形態では1つの空間光変調ユニット(空間光変調器)を用いたが、これに限らず、複数の空間光変調ユニット(空間光変調器)を用いることも可能である。複数の空間光変調ユニットを用いた露光装置向けの照明光学系として、例えば米国特許出願公開第2009/0109417号明細書および米国特許出願公開第2009/0128886号明細書に開示される照明光学系を採用することができる。 In the above embodiment, one spatial light modulation unit (spatial light modulator) is used. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of spatial light modulation units (spatial light modulators) can also be used. As an illumination optical system for an exposure apparatus using a plurality of spatial light modulation units, for example, an illumination optical system disclosed in US Patent Application Publication No. 2009/0109417 and US Patent Application Publication No. 2009/0128886 is used. Can be adopted.
また、上記実施形態では、二次元的に配列されたミラー要素の傾斜を独立に制御する空間光変調器を採用したが、そのような空間光変調器として、例えば欧州特許出願公開第779530号明細書、米国特許第6,900,915号明細書、並びに米国特許第7,095,546号明細書等に開示される空間光変調器を採用することができる。 In the above embodiment, the spatial light modulator that independently controls the tilt of the mirror elements arranged two-dimensionally is employed. As such a spatial light modulator, for example, European Patent Application No. 779530 is disclosed. , U.S. Pat. No. 6,900,915, U.S. Pat. No. 7,095,546, and the like.
また、空間光変調器として、さらにミラー要素の高さを独立に制御する空間光変調器を採用することも可能である。そのような空間光変調器として、例えば米国特許第5,312,513号明細書、並びに米国特許第6,885,493号明細書に開示される空間光変調器を採用することができる。さらに、上述の空間光変調器を、例えば米国特許第6,891,655号明細書、あるいは米国特許出願公開第2005/0095749号明細書の開示に従って変形することも可能である。 It is also possible to employ a spatial light modulator that independently controls the height of the mirror element as the spatial light modulator. As such a spatial light modulator, for example, the spatial light modulator disclosed in US Pat. No. 5,312,513 and US Pat. No. 6,885,493 can be employed. Furthermore, the above-described spatial light modulator can be modified in accordance with the disclosure of, for example, US Pat. No. 6,891,655 or US Patent Application Publication No. 2005/0095749.
また、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明は適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the scanning stepper has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. The present invention can also be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus that synthesizes a shot area and a shot area.
また、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第7,589,822号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。 In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, a plurality of wafers. The present invention can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus provided with a stage. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,589,822, an exposure including a measurement stage including a measurement member (for example, a reference mark and / or a sensor) separately from the wafer stage. The present invention can also be applied to an apparatus.
また、上記実施形態では、露光装置100が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第1420298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態の露光装置を含み本発明に係る露光装置の投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。 The projection optical system of the exposure apparatus according to the present invention including the exposure apparatus of the above-described embodiment may be any of a reduction system as well as an equal magnification and an enlargement system, and the projection optical system is not only a refraction system but also a reflection system and Either a catadioptric system may be used, and the projected image may be an inverted image or an erect image.
また、上記実施形において、米国特許出願公開第2006/0170901号明細書や米国特許出願公開第2007/0146676号明細書に開示される、いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。 In the above embodiment, a so-called polarized illumination method disclosed in US Patent Application Publication No. 2006/0170901 and US Patent Application Publication No. 2007/0146676 can be applied.
また、露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 The light source of the exposure apparatus is not limited to the ArF excimer laser, but is a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser (output wavelength 146 nm). It is also possible to use a pulse laser light source such as a super high pressure mercury lamp that emits bright lines such as g-line (wavelength 436 nm) and i-line (wavelength 365 nm). A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
また、例えば国際公開第2001/035168号に開示されているように、干渉縞をウエハW上に形成することによって、ウエハW上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)を、露光装置100として採用することができる。
Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer W by forming interference fringes on the wafer W is provided. The
さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置を、露光装置100として採用することができる。
Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and 1 on the wafer by one scan exposure. An exposure apparatus that double exposes two shot areas almost simultaneously can be employed as the
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。 In the above embodiment, the object on which the pattern is to be formed (the object to be exposed to which the energy beam is irradiated) is not limited to the wafer, but may be another object such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. good.
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。 The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した露光装置(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態のリソグラフィシステムの一部を構成する露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。 An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of a device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, the above-described exposure apparatus (pattern forming apparatus), and its Lithography step to transfer the mask (reticle) pattern to the wafer by the exposure method, development step to develop the exposed wafer, etching step to remove the exposed member other than the portion where the resist remains by etching, etching is completed This is manufactured through a resist removal step for removing the resist that is no longer necessary in step 1, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus that constitutes a part of the lithography system of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer, so that a highly integrated device is produced. It can be manufactured with good performance.
以上説明したように、本発明の光源調整方法は、照明光源の形状を調整するのに適している。また、本発明の露光方法は、照明光源からの照明光により物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。 As described above, the light source adjustment method of the present invention is suitable for adjusting the shape of the illumination light source. The exposure method of the present invention is suitable for exposing an object with illumination light from an illumination light source. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element.
1…光源、2…ビームエキスパンダ、3S…空間光変調器、4…リレー光学系、5…フライアイレンズ、6…コンデンサ光学系、7…照明視野絞り、8…結像光学系、9…折曲ミラー、20…主制御装置、80…輝度分布計測器、100…露光装置、IOP…照明系、PL…投影光学系、PU…投影ユニット、R…レチクル、W…ウエハ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Beam expander, 3S ... Spatial light modulator, 4 ... Relay optical system, 5 ... Fly eye lens, 6 ... Condenser optical system, 7 ... Illumination field stop, 8 ... Imaging optical system, 9 ... Folding mirror, 20 ... main controller, 80 ... luminance distribution measuring instrument, 100 ... exposure apparatus, IOP ... illumination system, PL ... projection optical system, PU ... projection unit, R ... reticle, W ... wafer.
Claims (15)
前記照明光源の形状の目標と前記複数の光学要素に照射されるビームの形状とに基づいて、前記複数の光学要素と前記複数の区画との組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って前記複数の光学要素を介して前記照明光源を形成することと;
前記照明光源の形状を計測することと;
前記ビームに関する仮定を立て、該仮定の下で前記計測の結果を用いて、前記ビームの形状を推定することと:
前記ビームの形状の推定結果に基づいて前記照明光源の形状を調整することと;を含む光源調整方法。 Light source adjustment for adjusting the illumination light source formed on the predetermined surface by selectively distributing the light through each of the plurality of optical elements constituting the spatial light modulator to a plurality of sections in the predetermined surface in the illumination optical path A method,
Based on the shape target of the illumination light source and the shape of the beam irradiated on the plurality of optical elements, the combination of the plurality of optical elements and the plurality of sections is optimized, and the plurality of the plurality of optical elements is optimized according to the optimization result. Forming the illumination source via an optical element;
Measuring the shape of the illumination light source;
Making assumptions about the beam and using the measurement results under the assumption to estimate the shape of the beam;
Adjusting the shape of the illumination light source based on the estimation result of the beam shape.
前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記複数の光学素子の射出側に前記照明光源が形成される請求項1〜9のいずれか一項に記載の光源調整方法。 In the vicinity of the predetermined surface, an optical integrator including a plurality of optical elements arranged two-dimensionally is disposed,
The light source adjustment method according to any one of claims 1 to 9, wherein the illumination light source is formed on an emission side of the plurality of optical elements of the optical integrator with light passing through the spatial light modulator.
集光光学系による集光位置の近傍に内面反射型のオプティカルインテグレータの入射面を位置決めし、
前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記入射面の位置に前記照明光源の虚像を形成する請求項1〜9のいずれか一項に記載の光源調整方法。 The light passing through the predetermined surface is condensed by a condensing optical system,
Position the incident surface of the internal-reflection optical integrator near the condensing position of the condensing optical system,
The light source adjustment method according to any one of claims 1 to 9, wherein a virtual image of the illumination light source is formed at a position of the incident surface of the optical integrator with light passing through the spatial light modulator.
前記パターンが形成された前記物体を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成することと;
前記マスク層を介して前記物体の表面を加工することと;を含むデバイス製造方法。 Forming a pattern on the object using the exposure method according to claim 12;
Developing the object on which the pattern is formed, and forming a mask layer having a shape corresponding to the pattern on the surface of the object;
Processing the surface of the object through the mask layer.
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JP2017016414A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 株式会社リコー | Learning method, program and learning device |
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- 2010-11-04 JP JP2010247062A patent/JP2012099687A/en active Pending
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