JP2014007262A - 露光装置、露光方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置の結像特性の変動を推定する精度及び当該推定のための規範の効率的な決定の両立に有利な技術を提供する。
【解決手段】基板を露光する露光装置であって、レチクルからの光を前記基板に投影する投影光学系と、予め決められた規範に基づいて、前記投影光学系の結像特性の変動を推定する処理部と、前記処理部により推定された前記変動に基づき、前記投影光学系の結像特性を調整する調整部と、を有し、前記処理部は、前記レチクルを介さずに予め決められた第１個数の規範に基づき推定された前記変動に基づいて前記調整部により調整された前記投影光学系の結像特性の誤差が許容範囲内に収まらない場合、前記誤差に基づいて、前記変動を推定するための前記第１個数より多い第２個数の規範を生成する、ことを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、露光方法及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスや液晶デバイスなどのデバイスを製造する際に、レチクル（マスク）のパターンを投影光学系によって基板に投影してパターンを転写する露光装置が使用されている。このような露光装置の重要な性能の１つとして、複数の工程を経て基板に転写される各パターンの重ね合わせの精度がある。投影光学系の結像特性（フォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差、波面収差など）は、重ね合わせ精度に影響を与える重要な要素である。近年では、半導体デバイス（超ＬＳＩなど）のパターンは微細化の傾向を強め、それに伴って重ね合わせ精度の向上に対する要求が高まっている。

露光装置においては、露光を繰り返すと、投影光学系が露光光のエネルギーの一部を吸収して加熱されたり、その後、放熱したりすることによって、投影光学系の結像特性の変動が発生する。このような投影光学系の結像特性の変動は、熱収差や露光収差と呼ばれ、重ね合わせ精度を低下させる要因となる。そこで、投影光学系への露光光の照射による投影光学系の結像特性の変動（以下、「露光収差」と称する）を補償するための技術が幾つか提案されている（特許文献１乃至３参照）。

特許文献１には、露光量、露光時間、非露光時間などを変数とするモデル式（単にモデル又は規範とも称する）で露光収差を算出し、その算出結果に基づいて投影光学系の結像特性を調整（補正）する技術が開示されている。かかるモデル式は、結像特性ごとに投影光学系に固有の係数を有し、その係数は、レチクルを照明する照明形状（有効光源形状）やレチクルのパターン形状に依存して変化する。モデル式（係数）が有効光源形状に依存する理由は、照明光学系で形成される有効光源形状によって、投影光学系における露光光の通過場所が変わるためである。また、モデル式がレチクルのパターン形状に依存する理由は、パターンのピッチによってパターンで回折される光（回折光）の回折方向が変わり、投影光学系やその周辺部における回折光の通過場所が変わるためである。

また、特許文献２や特許文献３は、有効光源形状やレチクルのパターン形状ごとにモデル式（係数）を求める技術を提案している。特許文献２には、露光装置を使用する前に、有効光源形状とモデル式の係数との相関テーブルを予め取得することが開示されている。特許文献３には、上述したモデル式を用いて露光収差を補正しながら露光（実露光）を行うとともに、露光収差の補正誤差を検出してモデル式の係数を補正（微修正）することが開示されている。

特公昭６３−１６７２５号公報 特開平１１−３１７３５４号公報 特開昭６３−５８３４９号公報

しかしながら、従来技術では、実露光における露光収差を算出可能なモデル式を効率的に求めることが難しく、露光収差に起因する露光装置の性能（重ね合わせ精度など）の低下を少なからず招いてしまっている。特許文献１や特許文献２では、モデル式（係数）を求める際に、レチクルのパターン形状を考慮していないため、モデル式を用いたとしても実露光における露光収差を高精度に求めることができない。一方、特許文献３では、有効光源形状及びレチクルのパターン形状を考慮したモデル式を求めることができる。しかし、このようなモデル式を求めるためには長時間を要するため、露光装置に使用される全ての有効光源形状及びレチクルのパターン形状に対してモデル式を求めることは現実的ではない。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、例えば、露光装置の結像特性の変動を推定する精度及び当該推定のための規範の効率的な決定の両立に有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、基板を露光する露光装置であって、レチクルからの光を前記基板に投影する投影光学系と、予め決められた規範に基づいて、前記投影光学系の結像特性の変動を推定する処理部と、前記処理部により推定された前記変動に基づき、前記投影光学系の結像特性を調整する調整部と、を有し、前記処理部は、前記レチクルを介さずに予め決められた第１個数の規範に基づき推定された前記変動に基づいて前記調整部により調整された前記投影光学系の結像特性の誤差が許容範囲内に収まらない場合、前記誤差に基づいて、前記変動を推定するための前記第１個数より多い第２個数の規範を生成する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、露光装置の結像性能の変動を推定する精度及び当該推定のための規範の効率的な決定の両立に有利な技術を提供することができる。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 図１に示す露光装置の投影光学系の収差の変動の一例を示す図である。 図１に示す露光装置の投影光学系の結像特性の変動を表す近似モデル式を生成する処理を説明するためのフローチャートである。 図３に示すフローチャートのＳ３０２で計測される投影光学系の収差の変動の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、基板を露光する、具体的には、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル（マスク）のパターンを基板に転写するリソグラフィー装置である。但し、露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式を適用することも可能である。

露光装置１は、光源部１０１からの光を用いてレチクル１０９を照明する照明光学系１０４と、投影光学系１１０と、基板１１５を保持して移動する基板ステージ１１６とを有する。また、露光装置１は、レンズ駆動部１１２と、開口駆動部１１３と、レーザ干渉計１１８と、フォーカス検出系１２１と、検出部１２２とを有する。更に、露光装置１は、光源制御部１０２と、照明制御部１０８と、投影制御部１１４と、ステージ制御部１２０と、主制御部１２５とを有する。

光源部１０１は、例えば、ＫｒＦやＡｒＦ等のガスが封入されたパルス光源を含み、波長約２４８ｎｍの遠紫外領域の光を射出する。また、光源部１０１は、狭帯化モジュール、モニタモジュール、シャッタなども含む。狭帯化モジュールは、共振器を構成するフロントミラー、波長（露光波長）を狭帯化するための回折格子及びプリズムなどからなり、モニタモジュールは、波長の安定性やスペクトル幅をモニタするための分光器及びディテクタなどからなる。

光源制御部１０２は、光源部１０１におけるガスの交換動作、光源部１０１から射出される光の波長安定化動作、光源部１０１における放電印加電圧などを制御する。本実施形態では、光源制御部１０２は、光源部１０１を単独で制御するのではなく、主制御部１２５の制御下において、光源部１０１を制御する。

光源部１０１から射出された光は、照明光学系１０４に入射する。照明光学系１０４に入射した光は、ビーム整形光学系（不図示）を介して所定のビーム形状に整形され、オプティカルインテグレータ（不図示）に入射する。かかるオプティカルインテグレータは、レチクル１０９を均一な照度分布で照明するために、多数の２次光源を形成する。

照明光学系１０４に含まれる開口絞り１０５は、略円形形状の開口部を有する。照明制御部１０８は、主制御部１２５の制御下において、開口絞り１０５の開口部の直径や照明光学系１０４の開口数（ＮＡ）が所定の値となるように、照明光学系１０４の各部を制御する。投影光学系１１０の開口数（ＮＡ）に対する照明光学系１０４の開口数の比の値がコヒーレンスファクター（σ値）であるため、照明制御部１０８は、開口絞り１０５の開口部の直径を制御することで、σ値を調整（設定）することができる。

照明光学系１０４の光路上には、レチクル１０９を照明する光の一部を反射する（取り出す）ためのハーフミラー１０６が配置されている。ハーフミラー１０６で反射される光の光路上には、紫外光用のフォトセンサ１０７が配置されている。フォトセンサ１０７は、レチクル１０９を照明する光の強度（即ち、露光エネルギー）に対応した出力を生成する。フォトセンサ１０７の出力は、光源部１０１のパルス発光ごとに積分を行う積分回路（不図示）によって１パルス当たりの露光エネルギーに変換され、照明制御部１０８を介して主制御部１２５に入力される。

レチクル１０９は、基板１１５に転写すべきパターン（回路パターン）を有する原版であり、レチクルステージ（不図示）に保持される。かかるレチクルステージは、レチクル１０９を保持し、例えば、リニアモータなどを利用して３次元方向（投影光学系１１０の光軸方向及び光軸に直交する面内）に移動する。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル１０９と基板１１５とを走査（スキャン）することによって、レチクル１０９のパターンを基板１１５に転写する。

投影光学系１１０は、複数の光学素子（レンズなど）を含み、レチクル１０９のパターンを所定の縮小倍率β（例えば、β＝１／４）で縮小して基板１１５（のショット領域）に投影する。

投影光学系１１０の瞳面（レチクル１０９に対するフーリエ変換面）には、略円形形状の開口部を有する開口絞り１１１が配置されている。開口駆動部１１３は、モータなどを含み、開口絞り１１１の開口部の直径が所定の値となるように、開口絞り１１１を駆動する。また、レンズ駆動部１１２は、空気圧や圧電素子などを利用して、投影光学系１１０を構成する光学素子、本実施形態では、レンズの一部を投影光学系１１０の光軸方向に駆動する。投影制御部１１４は、主制御部１２５の制御下において、レンズ駆動部１１２及び開口駆動部１１３を制御する。本実施形態では、投影光学系１１０を構成するレンズの駆動によって、投影光学系１１０の種々の収差の変動を低減し、倍率（投影倍率）を良好に維持して歪曲誤差を低減させている。

基板１１５は、レチクル１０９のパターンが投影（転写）される基板である。基板１１５には、フォトレジスト（感光剤）が塗布されている。基板１１５は、ウエハ、ガラスプレート、その他の基板を含む。

基板ステージ１１６は、基板１１５を保持し、例えば、リニアモータなどを利用して３次元方向（投影光学系１１０の光軸方向及び光軸に直交する面内）に移動する。基板ステージ１１６に固定された移動ミラー１１７までの距離をレーザ干渉計１１８で計測することによって、投影光学系１１０の光軸に直交する面内における基板ステージ１１６の位置が検出される。ステージ制御部１２０は、主制御部１２５の制御下において、レーザ干渉計１１８の検出結果に基づいて、基板ステージ１１６の位置を制御する（例えば、基板ステージ１１６を所定の位置に移動させる）。

フォーカス検出系１２１は、投光光学系と、検出光学系とを含み、基板１１５の投影光学系１１０の光軸方向の位置（即ち、基板１１５の表面の高さ）を検出する。投光光学系は、基板１１５に塗布されるフォトレジストを感光させない光（非露光光）を投光して基板１１５の上の各位置に集光する。基板１１５の各位置で反射された光は、検出光学系に入射する。検出光学系には、基板１１５の各位置で反射される光に対応して複数の位置検出用の受光素子が配置されている。具体的には、複数の受光素子は、各受光素子の受光面と基板１１５の上の反射点とが結像光学系を介して略共役となるように、配置されている。従って、投影光学系１１０の光軸方向における基板１１５の位置ずれは、検出光学系に配置された各受光素子に入射する光の位置ずれとして検出される。

検出部１２２は、投影光学系１１０の像面側、本実施形態では、基板ステージ１１６に配置され、投影光学系１１０を通過した光を検出する。検出部１２２は、例えば、投影光学系１１０からの光を通過させるピンホールを有する遮光板と、かかるピンホールを通過した光を検出する光電変換素子とを含む。

主制御部１２５は、ＣＰＵやメモリなどを含み、光源制御部１０２、照明制御部１０８、投影制御部１１４、ステージ制御部１２０などを介して、露光装置１の全体（露光装置１の各部）を制御する。主制御部１２５は、本実施形態では、投影光学系１１０の結像性能の変動を推定するモデル式を生成する処理を行う処理部として機能する。なお、モデル式は、当該式によって得られる値と同様の値を得られる限り、「式」以外の形態（例えば、入力値と出力値との関係を示す表）としてもよく、それらを総じてモデル又は規範と称する。また、主制御部１２５は、モデル式に従って、投影光学系１１０の結像特性の変動を算出する処理も行う。

ここで、投影光学系１１０の結像性能の変動について説明する。本実施形態において、投影光学系１１０の結像性能とは、フォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差、球面収差、コマ収差及び波面収差のうち少なくとも１つを含むものとする。また、波面収差は、当業界でよく知られているように、波面形状をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で展開した各項として表現することができる。また、これらを総じて「収差」と称することもある。

図２は、投影光学系１１０の収差の変動（経時変化）の一例を示す図である。図２では、横軸には時刻ｔを採用し、縦軸には投影光学系１１０のある像高における収差量Ｆを採用している。また、投影光学系１１０の初期（即ち、露光前）の収差量をＦ０とする。

図２を参照するに、露光が時刻ｔ０から開始されると、時間の経過とともに収差が変動し、時刻ｔ１で一定の収差量Ｆ１に安定する。時刻ｔ１以降は、投影光学系１１０に光（露光光）が入射しても、投影光学系１１０に吸収される熱エネルギーと投影光学系１１０から放出される熱エネルギーとが平衡状態に達しているため、収差はＦ１から変化しない。そして、露光が時刻ｔ２で終了すると、時間の経過とともに収差は初期の状態に戻り、時刻ｔ３で初期の収差量Ｆ０になる。そして、露光が時間ｔ２で停止されると、時間の経過に伴ってフォーカスは初期の状態に戻り、時間ｔ３で初期のフォーカスＦ０になる。なお、Ｆ０からＦ１までの収差の変動量ΔＦは、一般には、投影光学系１１０の像高ごとに異なる。

図２に示す投影光学系１１０の収差の変動のモデル化について説明する。ここで、モデル化とは、投影光学系１１０の収差の変動を表す近似モデル式を生成することに相当する。時刻ｔにおける投影光学系１１０の収差量Ｆ（ｔ）は、以下の式（１）に示すように、Ｎ項の和で表される。但し、式（１）において、Ｎは、モデル数を示し、添字のｉは、モデル番号を示している。

式（１）におけるＦ_ｉ（ｔ）は、時刻Δｔ前のｉ番目のモデルの収差量Ｆ_ｉ（ｔ−Δｔ）、及び、モデルごとの時定数Ｔ_ｉを用いて、以下の式（２）で表すことができる。時定数Ｔ_ｉは、投影光学系１１０の熱伝達特性の時定数と等価である。

式（２）におけるＦ１_ｉは、各モデルの熱平衡状態の収差量であり、単位光量（単位露光エネルギー）当たりの収差の変動量Ｋ_ｉと、実露光時の露光エネルギーを決定する条件のパラメータＱとを用いて、以下の式（３）で表すことができる。ここで、露光エネルギーを決定する条件とは、露光時間、露光量、走査速度、露光領域情報などを含むものとする。

また、式（１）からも理解されるように、Ｆ１_ｉは、以下の式（４）を満たす。

式（１）及び式（２）において、投影光学系１１０の収差の変動をＮ種類の時定数項の和で表している理由は、以下の通りである。投影光学系１１０を構成する各レンズは、一般的に、大きさや質量が異なり、熱容量も異なるため、露光時の収差の変動を単一の時定数では表現しきれず、複数の時定数項の和であれば表現できるからである。なお、時刻Δｔだけ露光しなかった場合における収差の変動は、式（２）におけるＦ１_ｉを０とした式で表すことができる。

図２に示す投影光学系１１０の収差の変動（図２に示す曲線）は、式（１）、式（２）及び式（３）を用いて、Ｋ_ｉ、Ｑ、Ｔ_ｉをパラメータとしてモデル化される。但し、式（１）、式（２）及び式（３）は、本実施形態における一例であり、他の式を用いてモデル化してもよい。

投影光学系１１０の収差の変動を高精度に調整するためには、露光条件ごとに単位光量当たりの収差の変動量（補正係数）Ｋ_ｉを求めなくてはならない。これは、露光条件を変更すると、投影光学系１１０に入射する光のエネルギー密度分布が変化し、投影光学系１１０の収差の変動量及びその像高依存性が変化するためである。ここで、露光条件とは、レチクル１０９を照明する光の形状（有効光源形状（照明条件））、レチクル１０９のパターンの形状、レチクル１０９を照明する領域（照明領域）などを含むものとする。

図３を参照して、本実施形態における投影光学系１１０の結像特性の変動を表す近似モデル式を生成する処理について説明する。かかる処理は、上述したように、主制御部１２５が露光装置１の各部を統括的に制御することで行われる。

Ｓ３０２では、照明光学系１０４によって任意の有効光源形状を形成するとともに、投影光学系１１０を通過した光を検出部１２２で検出し、投影光学系１１０の収差の変動を計測する。この際、実露光で用いられるレチクル（実露光レチクル）１０９は、投影光学系１１０の物体面に配置されていないようにする（即ち、光路上から取り除くようにする）。但し、レチクル１０９の代わりに、パターンを有していないガラス板や粗いピッチのパターンを有するガラス板を投影光学系１１０の物体面に配置してもよい。これは、レチクル１０９のパターンで回折される光（回折光）の影響を排除し、照明光学系１０４で形成される有効光源形状に依存するデータを取得するためである。

Ｓ３０４では、Ｓ３０２における計測の結果に基づいて、投影光学系１１０の収差の変動を表す第１近似モデル式（第１個数の規範）を生成する。第１近似モデル式は、実露光で用いられるレチクル１０９が投影光学系１１０の物体面に配置されていない場合における計測の結果から生成されているため、レチクル１０９を照明する光の形状に依存する投影光学系１１０の収差の変動を表している。

このように、Ｓ３０２及びＳ３０４は、レチクル１０９を介さずに投影光学系１１０に入射して投影光学系１１０を通過した光を検出部１２２で検出し、かかる検出の結果に基づいて第１近似モデル式を生成する処理である。

Ｓ３０２及びＳ３０４を具体的に説明する。例えば、Ｓ３０２において、投影光学系１１０の収差の変動として、図４に示す結果（計測値）が得られたものとする。図４では、横軸には時刻を採用し、縦軸には投影光学系１１０の収差量を採用している。そして、Ｓ３０４において、式（１）、式（２）及び式（３）を用いて、図４に示す計測値を最も近似できる第１近似モデル式、即ち、補正係数であるＫ_ｉを決定する。この際、モデル数Ｎが多すぎると収差計測の誤差の影響を受けやすく、モデル数Ｎが少なすぎると収差の変動を表現しきれないため、バランスのよいモデル数にする必要がある。本実施形態では、モデル数Ｎを２とし、時定数Ｔ_ｉを、例えば、Ｔ_１＝５０００秒、Ｔ_２＝３５０秒とする。但し、収差計測の誤差や収差の調整に要求される精度に応じてモデル数Ｎを変えてもよいし、計測値の分布に応じて収差ごとに時定数Ｔ_ｉを変えてもよい。Ｋ_ｉは、例えば、計測値と、かかる計測値を式（１）、式（２）及び式（３）を用いてモデル化した値との差分Ｄの二乗値の各時刻についての和が最小となるように、決定する。また、Ｋ_ｉを決定する際には、滑降シンプレックス法（Ｄｏｗｎｈｉｌｌ Ｓｉｍｐｌｅｘ Ｍｅｔｈｏｄ）などの最適化の手法を用いてもよい。

複数の有効光源形状に対して、Ｓ３０２及びＳ３０４を行って第１近似モデル式（Ｋ_ｉ）を生成し、その結果から、投影光学系１１０のＮＡと照明光学系１０４のσ値との積ＮＡ_ｉｌｌに従ってＫ_ｉを求めるテーブルを取得する。

具体的には、３つの有効光源形状のそれぞれ（ＮＡ×σをＮＡ_ｉｌｌ１、ＮＡ_ｉｌｌ２、ＮＡ_ｉｌｌ３とする）に対して、上述したように、Ｋ_ｉ（Ｋ_ｉ１、Ｋ_ｉ２、Ｋ_ｉ３とする）を求める。一方、任意のＮＡ_ｉｌｌに対するＫ_ｉは、パラメータＡ、Ｂ及びＣを用いて、以下の式（５）で表される。

式（５）から求まる３つの有効光源形状に対する補正係数をＫ_ｉ１’、Ｋ_ｉ２’、Ｋ_ｉ３’とすると、Ｋ_ｉ１’＝Ｋ_ｉ１、Ｋ_ｉ２’＝Ｋ_ｉ２、Ｋ_ｉ３’＝Ｋ_ｉ３を満たすように、パラメータＡ、Ｂ及びＣを決定する。

このようなテーブルを用いれば、実露光時に有効光源形状が決定した段階において、第１近似モデル式（補正係数）を求めることが可能となる。但し、第１近似モデル式は、上述したように、レチクル１０９からの回折光の影響を考慮していないため、実露光における投影光学系１１０の収差の変動を高精度に求めることはできない。また、このようなテーブルを用いずに、露光装置１での使用が予測される有効光源形状のそれぞれに対して、第１近似モデル式（補正係数）を予め求めておいてもよい。

Ｓ３０６では、実露光で用いられるレチクル１０９のパターンなどの露光条件又はＳ３０２における検出部１２２による検出の結果（即ち、投影光学系１１０の収差の変動）に基づいて、第２近似モデル式（第２個数の規範）を生成するかどうかを判定する。第２近似モデル式を生成しない場合には、投影光学系１１０の収差の変動を表す近似モデル式を生成する処理を終了する。この場合、投影光学系１１０の収差を実露光時に調整（補正）する際には、第１近似モデル式に従って投影光学系１１０の収差の変動を算出する。これは、レチクル１０９からの回折光の影響を無視できる場合には、第２近似モデル式を生成することによって、必要以上にダウンタイムや調整時間を長くしないようにするためである。例えば、第１近似モデル式に従って算出される投影光学系１１０の収差の変動に基づいて投影光学系１１０の収差を十分に補正することができる場合や必要精度が緩いレイヤーである場合に関しては、第２近似モデル式を生成しなくてもよい。また、第２近似モデル式を生成する場合には、Ｓ３０８に移行する。換言すれば、第１近似モデル式から得られる投影光学系１１０の収差の変動に基づいて調整された投影光学系１１０の結像特性の誤差が許容範囲内に収まらない場合には、第２近似モデル式を生成する必要がある。

Ｓ３０８では、実露光で用いられるレチクル１０９を投影光学系１１０の物体面に配置し、照明光学系１０４によって所定の有効光源形状を形成するとともに、投影光学系１１０を通過した光を検出部１２２で検出し、投影光学系１１０の収差の変動を計測する。かかる計測は、例えば、実露光時に行われ、例えば、予め決められた時間間隔（例えば、基板ごと）で予め決められた期間（例えば、５０枚の基板）に行う。かかる時間間隔及び期間は、要求される収差補正精度及び誤差計測精度に依存するため、適宜変更してもよい。また、Ｓ３０８では、Ｓ３０４で生成した第１近似モデル式に従って算出される投影光学系１１０の収差の変動を低減するように、投影光学系１１０を調整していてもよい。この場合、計測した投影光学系１１０の収差量に、計測時に調整した収差量を加算して、投影光学系１１０の収差の変動に相当するデータを取得する。

Ｓ３１０では、Ｓ３０８における計測の結果に基づいて、投影光学系１１０の収差の変動を表す第２近似モデル式を生成する。第２近似モデル式は、実露光で用いられるレチクル１０９が投影光学系１１０の物体面に配置されている場合における計測の結果から生成されている。従って、第２近似モデル式は、レチクル１０９を照明する光の形状、レチクル１０９のパターンの形状及びレチクル１０９の上の各位置に依存する投影光学系１１０の収差の変動を表している。

このように、Ｓ３０８及びＳ３１０は、レチクル１０９を介して投影光学系１１０に入射して投影光学系１１０を通過した光を検出部１２２で検出し、かかる検出の結果に基づいて第２近似モデル式を生成する処理（第２処理）である。具体的には、Ｓ３０４と同様に、式（１）、式（２）及び式（３）を用いて、Ｓ３０８で得られた計測値を最も近似できる第２近似モデル式、即ち、補正係数を決定する。但し、ここでは、レチクル１０９からの回折光の影響によって、第１近似モデル式と同じモデル数（第１近似モデル式に含まれる変数の数）では、投影光学系１１０の収差の変動を表現しきれない。そこで、本実施形態では、第２近似モデル式のモデル数Ｎを３とし、時定数Ｔ_ｉを、例えば、Ｔ_１＝５０００秒、Ｔ_２＝３５０秒、Ｔ_３＝１２００秒とする。但し、第２近似モデル式のモデル数は、第１近似モデル式のモデル数よりも多ければよく、収差計測の誤差や収差の調整に要求される精度に応じて変えてもよい。また、計測値の分布に応じて収差ごとに時定数Ｔ_ｉを変えてもよい。なお、Ｓ３０８及びＳ３１０を経た場合、投影光学系１１０の収差を実露光時に調整（補正）する際には、第２近似モデル式に従って投影光学系１１０の収差の変動を算出する。

ここで、第２近似モデル式のモデル数（第２近似モデル式に含まれる変数の数）を第１近似モデル式のモデル数（第１近似モデル式に含まれる変数の数）よりも多くする理由について説明する。レチクル１０９からの回折光が発生していない状態（第１近似モデル式を生成する段階）では、照明光学系１０４からの光は、投影光学系１１０を構成する光学素子（レンズ）のみに入射する。従って、投影光学系１１０の収差の変動は、光学素子の形状、屈折率及び温度の変化に起因する。一方、レチクル１０９からの回折光が発生している状態（第２近似モデル式を生成する段階）では、照明光学系１０４からの光は、投影光学系１１０を構成する光学素子だけではなく、かかる光学素子を保持する保持部材などにも入射する。従って、投影光学系１１０の収差の変動には、保持部材の変形による光学素子の姿勢の変化や保持部材から光学素子への伝熱による光学素子の形状及び屈折率の変化の影響も加わる。

このように、レチクル１０９からの回折光が発生している状態では、レチクル１０９からの回折光が発生していない状態では存在していない収差の発生メカニズム（一般的には、時定数が異なる収差の変動）が加わっている。従って、実露光における投影光学系１１０の収差の変動を表現するためには、第２近似モデル式のモデル数を第１近似モデル式のモデル数よりも多くする必要がある。

第１近似モデル式又は第２近似モデル式を用いた実露光時における投影光学系１１０の収差の調整（補正）について説明する。まず、実露光時の露光エネルギーを決定する条件（露光時間、露光量、走査速度、露光領域情報など）のパラメータＱを決定する。次いで、パラメータＱ、及び、有効光源形状やレチクル１０９のパターンの形状などの露光条件に対応するＫ_ｉに基づいて、式（３）を用いて、投影光学系１１０の収差の最大変動量（熱平衡状態の収差量）であるＦ１_ｉを算出する。そして、基板１１５を実際に露光しながら、式（１）及び式（２）に従って漸化的に時刻ｔにおける収差量Ｆ（ｔ）をリアルタイムに算出する。このような算出処理は、上述したように、主制御部１２５で行われる。

そして、主制御部１２５は、算出した収差量（即ち、投影光学系１１０の収差の変動）を低減するように、投影制御部１１４を介して、投影光学系１１０を調整する。投影光学系１１０の調整とは、例えば、レンズ駆動部１１２による投影光学系１１０を構成するレンズの駆動などを含む。従って、主制御部１２５、投影制御部１１４及びレンズ駆動部１１２は、近似モデル式に従って算出される投影光学系１１０の収差の変動を低減するように、投影光学系１１０を調整する調整部として機能する。但し、投影光学系１１０の収差の変動を低減するのは、投影光学系１１０を構成するレンズの駆動に限定されるものではない。例えば、レチクル１０９を保持するレチクルステージの駆動、基板ステージ１１６の駆動、光源部１０１から射出される光の波長の設定などによって、投影光学系１１０の収差の変動を低減させてもよい。また、投影光学系１１０の像高ごとに近似モデル式を生成することで、投影光学系１１０の任意の像高における収差の変動を算出し、像高ごとに収差を調整することも可能である。

また、本実施形態では、レチクル１０９からの回折光を考慮した投影光学系１１０の収差の変動の計測（Ｓ３０８）を実露光時に行うものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、フォトレジストが塗布された基板１１５の代わりに、露光光に対する反射率が基板１１５と同程度な物体を用いて、レチクル１０９からの回折光を考慮した投影光学系１１０の収差の変動の計測を行ってもよい。この場合、第２近似モデル式を実露光の前に生成することになるため、実露光を行う際には、第２近似モデル式を用いて投影光学系１１０の収差の変動を高精度に低減することができる。但し、実露光の前に第２近似モデル式を生成するためのダウンタイムが必要となる。

また、本実施形態では、第１近似モデル式を生成する第１処理を少なくとも行い、第１処理を行った後に、第２近似モデル式を生成する第２処理を行うかどうかを判定している。但し、第２近似モデル式を生成する必要があるかどうかが予め分かっている場合には、第１処理を行わずに、第２処理を行ってもよい。
このように、例えば、ユーザの指示などに応じて、第１近似モデル式を生成する第１処理及び第２近似モデル式を生成する第２処理の少なくとも一方を選択して行うような形態も本発明の一側面を構成する。

このように、本実施形態の露光装置１では、実露光で用いられるレチクル１０９のパターンなどの露光条件や投影光学系１１０を通過した光を検出した結果に応じて、第１近似モデル式の生成に留めたり、第２近似モデル式まで生成したりしている。換言すれば、露光装置１は、実露光における投影光学系の結像特性の変動を表す近似モデル式を効率的に求めることができる。従って、露光装置１は、近似モデル式を用いて投影光学系の結像特性の変動を高精度に低減し、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）を提供することができる。

本実施形態におけるデバイスなどの物品の製造方法は、物体（例えば、フォトレジストが塗布された基板）に対して上記露光装置を用いてパターンの形成を行う工程（物体に対して露光を行う工程）を含みうる。また、該製造方法は、上記工程でパターンの形成を行われた物体を加工（例えば、現像又はエッチング）する工程を含みうる。更に、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (7)

1. 基板を露光する露光装置であって、
   レチクルからの光を前記基板に投影する投影光学系と、
   予め決められた規範に基づいて、前記投影光学系の結像特性の変動を推定する処理部と、
   前記処理部により推定された前記変動に基づき、前記投影光学系の結像特性を調整する調整部と、を有し、
   前記処理部は、前記レチクルを介さずに予め決められた第１個数の規範に基づき推定された前記変動に基づいて前記調整部により調整された前記投影光学系の結像特性の誤差が許容範囲内に収まらない場合、前記誤差に基づいて、前記変動を推定するための前記第１個数より多い第２個数の規範を生成する、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記処理部は、前記レチクルのパターンに関する情報又は前記結像特性の計測値に関する情報に基づいて、前記誤差が前記許容範囲内に収まらないかを判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１個数の規範は、前記レチクルに対する複数の照明条件のそれぞれに関して得られたものである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記結像特性は、フォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差、球面収差、コマ収差及び波面収差のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記第１個数の規範及び前記第２個数の規範は、それぞれ、前記結像特性の変動を表すための時定数において互いに異なる複数の規範を含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
6. レチクルからの光を投影する投影光学系を介して基板を露光する露光方法であって、
   前記レチクルを介さずに予め決められた第１個数の規範に基づいて、前記投影光学系の結像特性の変動を推定し、
   前記推定により得られた前記変動に基づいて、前記投影光学系を調整し、
   前記調整により得られた前記投影光学系の結像特性の誤差が許容範囲内に収まらない場合、前記誤差に基づいて、前記変動を推定するための前記第１個数より多い第２個数の規範を生成する、ことを特徴とする露光方法。
7. 請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、 前記工程で露光された前記基板を加工する工程と、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。

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