JP2014130971A - Method and device for calculating light quantity distribution, recording medium recording program for calculating light quantity distribution, and method and device for exposure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターンから発生する光の光量分布に関する情報を計算する計算技術、その光量分布を計算するためのプログラムを記録した記録媒体、その計算技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。 The present invention relates to a calculation technique for calculating information relating to a light quantity distribution of light generated from a pattern, a recording medium on which a program for calculating the light quantity distribution is recorded, an exposure technique using the calculation technique, and a device using the exposure technique It relates to manufacturing technology.
例えば半導体デバイス又は液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するためのリソグラフィ工程中で使用されるステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置(投影露光装置)において、レチクル(マスク)のパターンを高精度にウエハ等の基板に露光するためには、投影光学系の光学特性(例えば収差)が目標とする範囲内に維持される必要がある。これに関して、露光を継続すると、積算照射エネルギーによって投影光学系の光学特性は次第に変動する。 For example, in an exposure apparatus (projection exposure apparatus) such as a stepper or a scanning stepper used in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor device or a liquid crystal display element, a pattern of a reticle (mask) is increased. In order to accurately expose a substrate such as a wafer, the optical characteristics (for example, aberration) of the projection optical system must be maintained within a target range. In this regard, when the exposure is continued, the optical characteristics of the projection optical system gradually change depending on the accumulated irradiation energy.
そこで、従来、露光中に例えば積算照射エネルギーに応じて投影光学系の光学特性の変動量を予測し、例えば投影光学系内の所定の光学部材の位置や角度等を補正する結像特性補正系を用いてその予測される光学特性の変動を補正することが行われている(例えば、特許文献1を参照)。この場合、一例として、初めてレチクルを使用する際には、実際に基板の露光を行う前に、積算照射エネルギーに応じてどのように投影光学系の光学特性が変動するかを計測しておき、露光中には、その計測結果及び積算照射エネルギーに基づいて光学特性の変動量を予測していた。 Therefore, conventionally, an imaging characteristic correction system that predicts the amount of change in the optical characteristics of the projection optical system during exposure, for example, according to the integrated irradiation energy, and corrects the position and angle of a predetermined optical member in the projection optical system, for example. Is used to correct the predicted variation in the optical characteristics (see, for example, Patent Document 1). In this case, as an example, when using the reticle for the first time, before actually exposing the substrate, measure how the optical characteristics of the projection optical system fluctuate according to the integrated irradiation energy, During the exposure, the variation amount of the optical characteristic is predicted based on the measurement result and the integrated irradiation energy.
従来のように、例えばレチクルを初めて使用する毎に、露光前に予めどのように光学特性が変動するのかを計測しておく方法を実行すると、露光工程の生産性(スループット)が低下する恐れがある。そこで、例えば積算照射エネルギーに応じてどのように投影光学系の光学特性が変動するのかを計算によって求めることが好ましい。このためには、レチクルのパターンから発生する回折光(0次光を含む)が投影光学系の瞳面(又は入射瞳若しくは射出瞳)でどのような複素振幅分布又は光量分布になるのかを高精度に計算する必要がある。 As is conventional, each time the first use example reticle and how the optical characteristics in advance before the exposure to perform the method to be measured or to change, possibly productivity of the exposure step (throughput) is reduced is there. Therefore, for example, it is preferable to obtain by calculation how the optical characteristics of the projection optical system fluctuate according to the integrated irradiation energy. For this purpose, the complex amplitude distribution or light quantity distribution of the diffracted light (including zero-order light) generated from the reticle pattern on the pupil plane (or entrance pupil or exit pupil) of the projection optical system is increased. It is necessary to calculate the accuracy.
また、最近のレチクルはパターンがますます微細化しているため、例えばそのパターンが薄膜に形成されている場合に、回折光の光量分布を正確に計算するためには、そのパターンをその薄膜の構造を含む3次元のパターンとみなす必要がある。しかしながら、実際のレチクルのパターンを3次元のパターンとみなして、例えば厳密な電磁場解析(例えばマックスウェル方程式)によってそのパターンから発生する回折光の光量分布を計算しようとすると、計算量及び計算時間が膨大になり、実用性が低下する。このため、より少ない計算量で比較的高精度に光量分布を計算できることが好ましい。 Also, since the pattern of recent reticles is becoming increasingly finer, for example, when the pattern is formed on a thin film, in order to accurately calculate the light intensity distribution of the diffracted light, the pattern is used as the structure of the thin film. Must be regarded as a three-dimensional pattern including However, if the actual reticle pattern is regarded as a three-dimensional pattern and the light amount distribution of the diffracted light generated from the pattern is calculated by, for example, strict electromagnetic field analysis (for example, Maxwell equation), the amount of calculation and the calculation time are reduced. It becomes enormous and the practicality decreases. For this reason, it is preferable that the light quantity distribution can be calculated with relatively small accuracy with a smaller calculation amount.
本発明の態様は、このような事情に鑑み、例えば露光用のパターンから発生する回折光の投影光学系の瞳面における複素振幅分布等の光量分布情報を効率的に、かつ高精度に計算できるようにすることを目的とする。 In view of such circumstances, the aspect of the present invention can calculate light amount distribution information such as complex amplitude distribution on the pupil plane of the projection optical system of diffracted light generated from an exposure pattern efficiently and with high accuracy. The purpose is to do so.
本発明の第1の態様によれば、互いに複素屈折率が異なる複数の層を持つ膜によって主面上に形成されたパターンからの光を受光する投影光学系の瞳面における光量分布情報を計算する光量分布の計算方法が提供される。この計算方法は、そのパターンを照明する照明光学系の照明瞳の情報を入力することと、その照明瞳のうちの一部分の光束が、そのパターン内のその複数の層の境界面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算することにより、そのパターンを通過した後のその光束のその膜とその投影光学系との間の第1面における第1複素振幅分布を計算することと、その第1複素振幅分布をフーリエ変換してその投影光学系の瞳面におけるそのパターンからの回折光の第2複素振幅分布を計算することと、を含むものである。 According to the first aspect of the present invention, the light amount distribution information on the pupil plane of the projection optical system that receives light from the pattern formed on the main surface by the film having a plurality of layers having different complex refractive indexes is calculated. A method for calculating a light amount distribution is provided. This calculation method inputs the information of the illumination pupil of the illumination optical system that illuminates the pattern, and when a part of the illumination pupil passes through the boundary surfaces of the layers in the pattern. Calculating a first complex amplitude distribution on the first surface between the film and the projection optical system of the luminous flux after passing through the pattern by sequentially calculating at least one of the transmittance and the reflectance of And Fourier transforming the first complex amplitude distribution to calculate the second complex amplitude distribution of the diffracted light from the pattern on the pupil plane of the projection optical system.
また、第2の態様によれば、照明光学系からの光で複数の層を持つ膜によって形成されたパターンを照明し、その光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、本発明の態様の光量分布の計算方法を用いてその投影光学系の瞳面におけるそのパターンからの光の光量分布を求めることと、その投影光学系の瞳面におけるその光量分布の情報に基づいてその投影光学系の光学特性の変動量を求めることと、求められたその光学特性の変動量を補正することと、を含む露光方法が提供される。 According to the second aspect, the exposure method of illuminating a pattern formed by a film having a plurality of layers with light from the illumination optical system and exposing the substrate through the pattern and the projection optical system with the light The light amount distribution of the light from the pattern on the pupil plane of the projection optical system using the light amount distribution calculation method of the aspect of the present invention, and information on the light amount distribution on the pupil plane of the projection optical system. An exposure method is provided that includes determining a variation amount of the optical characteristic of the projection optical system based on the correction amount, and correcting the calculated variation amount of the optical characteristic.
また、第3の態様によれば、互いに複素屈折率が異なる複数の層を持つ膜によって主面上に形成されたパターンからの光を受光する投影光学系の瞳面における光量分布情報を計算する光量分布の計算装置が提供される。この計算装置は、そのパターンを照明する照明光学系の照明瞳の情報を記憶する記憶装置と、その照明瞳のうちの一部分の光束が、そのパターン内のその複数の層の境界面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算することにより、そのパターンを通過した後のその光束のその膜とその投影光学系との間の第1面における第1複素振幅分布を計算し、その第1複素振幅分布をフーリエ変換してその投影光学系の瞳面におけるそのパターンからの回折光の第2複素振幅分布を計算する演算装置と、を備えるものである。 According to the third aspect, the light amount distribution information on the pupil plane of the projection optical system that receives light from the pattern formed on the main surface by the film having a plurality of layers having different complex refractive indexes is calculated. A light intensity distribution calculation device is provided. The calculation apparatus includes a storage device that stores information on an illumination pupil of an illumination optical system that illuminates the pattern, and a light beam that is a part of the illumination pupil passes through boundary surfaces of the plurality of layers in the pattern. Calculating the first complex amplitude distribution on the first surface between the film and the projection optical system of the luminous flux after passing through the pattern by sequentially calculating at least one of the transmittance and reflectance at the time And an arithmetic unit that calculates the second complex amplitude distribution of the diffracted light from the pattern on the pupil plane of the projection optical system by Fourier-transforming the first complex amplitude distribution.
また、第4の態様によれば、照明光学系からの光で複数の層を持つ膜によって形成されたパターンを照明し、その光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の態様の光量分布の計算装置と、その計算装置によって求められるその投影光学系の瞳面におけるそのパターンからの光の光量分布の情報に基づいてその投影光学系の光学特性の変動量を求め、該光学特性の変動量を補正する制御装置と、を備える露光装置が提供される。 According to the fourth aspect, the exposure apparatus illuminates the pattern formed by the film having a plurality of layers with the light from the illumination optical system, and exposes the substrate through the pattern and the projection optical system with the light. And a variation of the optical characteristics of the projection optical system based on information on the light quantity distribution of the light from the pattern on the pupil plane of the projection optical system obtained by the calculation device. An exposure apparatus is provided that includes a control device that obtains the amount and corrects the fluctuation amount of the optical characteristic.
また、第5の態様によれば、本発明の態様の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
また、第6の態様によれば、互いに複素屈折率が異なる複数の層を持つ膜によって主面上に形成されたパターンからの光を受光する投影光学系の瞳面における光量分布情報を計算するための、本発明の態様の光量分布の計算方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
Further, according to the fifth aspect, forming the pattern of the photosensitive layer on the substrate using the exposure method or exposure apparatus of the aspect of the present invention, processing the substrate on which the pattern is formed, A device manufacturing method is provided.
According to the sixth aspect, light amount distribution information on the pupil plane of the projection optical system that receives light from a pattern formed on the main surface by a film having a plurality of layers having different complex refractive indexes is calculated. Therefore, a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute the processing of the light amount distribution calculation method according to the aspect of the present invention is provided.
本発明の態様によれば、そのパターンが3次元のパターンであっても、例えば厳密な電磁場解析を行う場合よりも効率的に、かつそのパターンを2次元のパターンとみなして計算した場合よりも高精度に、そのパターンから発生する回折光の投影光学系の瞳面における複素振幅分布を計算できる。 According to the aspect of the present invention, even when the pattern is a three-dimensional pattern, for example, more efficiently than when performing a strict electromagnetic field analysis, and more than when calculating the pattern as a two-dimensional pattern. The complex amplitude distribution of the diffracted light generated from the pattern on the pupil plane of the projection optical system can be calculated with high accuracy.
本発明の実施形態の一例につき図1〜図9を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る露光装置EXの全体構成を概略的に示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置EXは、投影光学系PLを備えている。以下、投影光学系PLの光軸AXと平行にZ軸を取り、これに直交する面(本実施形態ではほぼ水平面に平行な面)内でレチクルRと半導体ウエハ(以下、ウエハという。)Wとが相対走査される方向にY軸を、Z軸及びY軸に直交する方向にX軸を取って説明する。また、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な軸の回りの回転方向をθx、θy、及びθz方向として説明する。
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an exposure apparatus EX according to the present embodiment. The exposure apparatus EX is, for example, a scanning exposure type projection exposure apparatus composed of a scanning stepper (scanner). The exposure apparatus EX includes a projection optical system PL. Hereinafter, a reticle R and a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) W are taken in a plane (a plane parallel to a horizontal plane in this embodiment) orthogonal to the Z axis parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL. In the following description, the Y axis is taken in the direction in which the and are relatively scanned, and the X axis is taken in the direction perpendicular to the Z axis and the Y axis. In addition, the rotational directions around axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis will be described as the θx, θy, and θz directions.
図1において、露光装置EXは、露光用の照明光(露光光)ILを発生する露光用の光源30、光源30からの照明光ILを用いてレチクルR(マスク)を照明する照明光学系ILS、及びレチクルRを保持して移動するレチクルステージRSTを備えている。さらに、露光装置EXは、レチクルRから射出された照明光ILでウエハW(基板)を露光する投影光学系PL、ウエハWを保持して移動するウエハステージWST、レチクルRから射出された照明光IL(回折光)の投影光学系PLの瞳面PLP(又は入射瞳若しくは射出瞳)における光量分布の情報を計算する計算装置10(図2参照)、及び装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御装置14等(図2参照)を備えている。露光装置EXの露光本体部(照明光学系ILS、レチクルステージRST、投影光学系PL、及びウエハステージWST)は、温度制御された清浄な気体が供給されている環境チャンバ(不図示)内に設置されている。
In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes an
照明光ILとしては、一例としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。なお、照明光としては、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)、YAGレーザ若しくは固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波、又は水銀ランプの輝線(i線等)なども使用できる。照明光学系ILSは、点線で概略構成を示すように、また、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、光源30から供給される所定方向の直線偏光又は非偏光等の露光用の照明光ILを反射するミラーMR1、その反射光を多数の傾斜角可変のミラー要素のアレイで反射する空間光変調器32、そのミラー要素のアレイからの光を集光及び反射する集光光学系33及びミラーMR2、並びにその反射された光からその射出面に面光源(照明瞳)を形成するフライアイレンズ34(オプティカルインテグレータ)を有する。本実施形態では、フライアイレンズ34の射出面又はその近傍の面を照明瞳面IPPとみなすことができる。
As the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used. As illumination light, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), harmonics of a YAG laser or a solid-state laser (semiconductor laser, etc.), or a bright line (i-line etc.) of a mercury lamp can be used. The illumination optical system ILS is linearly polarized or non-polarized in a predetermined direction supplied from the
空間光変調器32の各ミラー要素の傾斜角を制御することで、照明瞳面IPPの光量分布(光強度分布)を円形領域、複数極領域、又は輪帯状の領域等で光量(光強度)が大きくなる種々の照明条件に対応する分布に設定できる。照明瞳面IPPで光量が大きくなる領域を照明瞳ILP(図6(A)参照)と呼ぶものとする。必要に応じて照明瞳面IPP又はこの近傍に、可変開口絞り35が設置される。照明光学系ILSは、さらにその面光源からの照明光ILでレチクルRのパターン面(以下、レチクル面という)RaのX方向に細長いスリット状の照明領域IARを重畳して照明するコンデンサ光学系36、及び照明領域IARの形状を規定する可変視野絞り(不図示)等を有する。なお、空間光変調器32の代わりに、交換可能に照明光路に配置される複数の回折光学素子等も使用可能である。
By controlling the inclination angle of each mirror element of the spatial
さらに、照明光学系ILSには、照明光ILから分岐した光の光量を計測する光電センサ(インテグレータセンサ)(不図示)が設けられ、このインテグレータセンサの計測値が主制御装置14に供給されている。主制御装置14ではその計測値から投影光学系PLの積算照射エネルギーをモニタできる。なお、積算照射エネルギーの代替情報として、露光継続時間を使用することも可能である。
Further, the illumination optical system ILS is provided with a photoelectric sensor (integrator sensor) (not shown) that measures the amount of light branched from the illumination light IL, and the measurement value of the integrator sensor is supplied to the
レチクルRはレチクルステージRSTの上面に真空吸着等により保持され、レチクル面Raには、回路パターン等のデバイスパターン及びアライメントマーク(不図示)などが形成されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含む図2のレチクルステージ駆動系41によって、XY平面内で微少駆動可能であると共に、走査方向(Y方向)に指定された走査速度で駆動可能である。
The reticle R is held on the upper surface of the reticle stage RST by vacuum suction or the like, and a device pattern such as a circuit pattern and an alignment mark (not shown) are formed on the reticle surface Ra. The reticle stage RST can be driven minutely in the XY plane by the reticle
レチクルステージRSTの移動面内の位置情報(X方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角を含む)は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計24によって、移動鏡22(又は鏡面加工されたステージ端面)を介して例えば0.5〜0.1nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計24の計測値は、図2の主制御装置14に送られる。主制御装置14は、その計測値に基づいてレチクルステージ駆動系41を制御することで、レチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。
Position information within the moving surface of the reticle stage RST (including the position in the X direction, the Y direction, and the rotation angle in the θz direction) is transferred to the moving mirror 22 (or mirror-finished) by the
図1において、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β(例えば1/4倍、1/5倍などの縮小倍率)を有する。投影光学系PLの瞳面(以下、投影瞳面という。)PLP又はこの近傍に開口絞りASが設置されている。投影瞳面PLP(並びに入射瞳及び射出瞳)は照明瞳面IPPと光学的に共役であり、投影瞳面PLPは、レチクル面Ra(投影光学系PLの物体面)に対して光学的なフーリエ変換面でもある。なお、投影光学系PLは中間像を形成するタイプでもよい。さらに、投影光学系PLは、屈折系でもよいが、反射屈折系であってもよい。照明光学系ILSからの照明光ILによってレチクル面Raの照明領域IARが照明されると、レチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介して照明領域IAR内のデバイスパターンの像が、ウエハWの一つのショット領域の露光領域IA(照明領域IARと共役な領域)に形成される。ウエハWは、一例としてシリコン等の半導体よりなる直径が200〜450mm程度の円板状の基材にフォトレジスト(感光材料)を数10〜200nm程度の厚さで塗布したものを含む。 In FIG. 1, the projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification β (for example, a reduction magnification of 1/4 times, 1/5 times, etc.). An aperture stop AS is installed in or near the pupil plane (hereinafter referred to as projection pupil plane) PLP of the projection optical system PL. The projection pupil plane PLP (and the entrance pupil and the exit pupil) is optically conjugate with the illumination pupil plane IPP, and the projection pupil plane PLP is optical Fourier with respect to the reticle plane Ra (the object plane of the projection optical system PL). It is also a conversion surface. The projection optical system PL may be a type that forms an intermediate image. Further, the projection optical system PL may be a refractive system, but may also be a catadioptric system. When the illumination area IAR on the reticle surface Ra is illuminated by the illumination light IL from the illumination optical system ILS, an image of the device pattern in the illumination area IAR is projected via the projection optical system PL by the illumination light IL that has passed through the reticle R. , An exposure area IA (an area conjugate to the illumination area IAR) of one shot area of the wafer W is formed. As an example, the wafer W includes a wafer formed by applying a photoresist (photosensitive material) with a thickness of about several tens to 200 nm to a disk-shaped base made of a semiconductor such as silicon and having a diameter of about 200 to 450 mm.
また、露光装置EXにおいて、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系PLを構成する最も像面側(ウエハW側)の光学素子の下端部の周囲を取り囲むように、局所液浸装置の一部を構成して、露光領域IAを含む液浸領域で露光用の液体Lq(例えば純水)の供給及び回収を行うノズルユニット18が設けられている。ノズルユニット18は、液体Lqを供給するための配管(不図示)を介して、液体供給装置43及び液体回収装置44(図2参照)に接続されている。なお、液浸タイプの露光装置としない場合には、上記の局所液浸装置は設けなくともよい。
Further, in the exposure apparatus EX, in order to perform exposure using the liquid immersion method, local liquid immersion is performed so as to surround the lower end portion of the optical element on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL. A
また、投影光学系PL内の複数の光学素子の保持機構に接触するように設置された配管(不図示)には、温度制御部28から供給用の配管29Aを介して温度制御された液体Co(例えば純水、フッ素系液体、又は冷媒等)が供給され、その投影光学系PL内の配管を流れた液体Coは回収用の配管29Bを介して温度制御部28に回収されている。温度制御部28で温度制御された液体Coを投影光学系PL内に循環させることで、照明光ILの積算照射エネルギーに起因する投影光学系PL内の複数の光学素子の温度上昇が抑制される。
In addition, a pipe (not shown) installed so as to be in contact with the holding mechanism of the plurality of optical elements in the projection optical system PL is provided with a liquid Co whose temperature is controlled from the
さらに、投影光学系PLには、内部の所定の複数のレンズの姿勢を制御してディストーション及び球面収差等(波面収差)の光学特性(結像特性を含む)を補正する結像特性補正系16が設けられている。そのような結像特性補正系は、例えば米国特許出願公開第2006/244940号明細書(特許文献1)に開示されている。
また、露光装置EXは、レチクルRのアライメントを行うためにレチクルRのアライメントマークの投影光学系PLによる像の位置を計測する空間像計測系(不図示)と、ウエハWのアライメントを行うために使用される例えば画像処理方式(FIA系)のアライメント系ALと、照射系45a及び受光系45bよりなりウエハWの表面の複数箇所のZ位置を計測する斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ(以下、多点AF系という)45(図2参照)と、を備えている。
Further, the projection optical system PL includes an imaging
Further, the exposure apparatus EX performs an alignment of the wafer W with an aerial image measurement system (not shown) that measures the position of the image of the alignment mark of the reticle R by the projection optical system PL in order to align the reticle R. For example, an image processing type (FIA type) alignment system AL, an
ウエハステージWSTは、不図示の複数のエアパッド(不図示)を介して、ベース盤WBのXY面に平行な上面に非接触で支持されている。ウエハステージWSTは、例えば平面モータ、又は直交する2組のリニアモータを含むステージ駆動系42(図2参照)によってX方向及びY方向に駆動可能である。ウエハステージWSTは、X方向、Y方向に駆動されるステージ本体と、ステージ本体に設けられてウエハWを真空吸着等で保持するウエハホルダWHと、ウエハWのZ位置、及びθx方向、θy方向のチルト角を制御するZステージ機構(不図示)とを備えている。 Wafer stage WST is supported in a non-contact manner on an upper surface parallel to the XY plane of base board WB via a plurality of air pads (not shown). Wafer stage WST can be driven in the X and Y directions by a stage drive system 42 (see FIG. 2) including, for example, a planar motor or two sets of orthogonal linear motors. Wafer stage WST includes a stage main body that is driven in the X direction and the Y direction, a wafer holder WH that is provided on the stage main body and holds wafer W by vacuum suction, the Z position of wafer W, the θx direction, and the θy direction. And a Z stage mechanism (not shown) for controlling the tilt angle.
また、ウエハステージWSTの位置情報を計測するためにレーザ干渉計よりなるウエハ干渉計26が配置されている。なお、ウエハ干渉計26の代わりに、回折格子と検出器とを組み合わせたエンコーダ方式の位置計測システムを使用してもよい。ウエハステージWSTの移動面内の位置情報(X方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角を含む)は、ウエハ干渉計26によって例えば0.5〜0.1nm程度の分解能で常時検出され、その計測値は主制御装置14に送られる。主制御装置14は、その計測値に基づいてステージ駆動系42を制御することで、ウエハステージWSTの位置及び速度を制御する。
In addition, a
また、ウエハステージWSTに投影瞳面PLPの光量分布(光強度分布)を計測できる計測部20が組み込まれている。計測部20は、ウエハWの表面と同じ高さの表面を有し、その表面にピンホールが形成された平板状のガラス基板21Aと、そのピンホールを通過した照明光を集光する受光光学系21Bと、受光光学系21Bで集光された照明光を受光するCCD又はCMOS型の2次元の撮像素子21Cと、これらの部材を保持する筐体21Dとを有する。ガラス基板21Aのピンホールを露光領域IA内に移動した状態で、受光光学系21Bによって、投影瞳面PLP(又は射出瞳)に対して撮像素子21Cの受光面は光学的に共役になる。撮像素子21Cの検出信号を画像処理部(不図示)で処理することによって、投影瞳面PLPの光量分布を計測できる。計測された光量分布の情報は主制御装置14に供給される。
In addition,
コンピュータよりなる主制御装置14は、複数の演算プロセッサ、メモリ、記憶装置等を備えている。また、主制御装置14には、入出力部48、DVD(digital versatile disk)、CD−ROM、又はフラッシュメモリ等の記録媒体51のデータの記録及び再生を行う記録再生部50、磁気ディスク装置又は半導体の不揮発性メモリ等の記憶部52、演算プロセッサ及びメモリ等を含む演算部54、及び複数の露光装置及び複数のリソグラフィ装置に制御情報等を供給するホストコンピュータ12との間でデータの授受を行うインターフェース部(不図示)が接続されている。記憶部52及び演算部54を含んで、レチクルRからの回折光による投影瞳面PLPの光量分布の情報(例えば複素振幅分布を含む)を計算する計算装置10(詳細後述)が構成されている。なお、演算部54は、主制御装置14を構成するコンピュータのソフトウェア上の一つの機能であってもよい。主制御装置14及び演算部54で実行されるプログラムは例えば記録媒体51に記録されており、記録媒体51から記録再生部50によって読み取ることができる。
The
ウエハWの露光時に、基本的な動作として、レチクルR及びウエハWのアライメントが行われた後、ウエハステージWSTのX方向、Y方向への移動(ステップ移動)によって、ウエハWの露光対象のショット領域が投影光学系PLの露光領域の手前に移動する。そして、主制御装置14の制御のもとで、レチクルRのパターンの一部の投影光学系PLによる像でウエハWの当該ショット領域を露光しつつ、レチクルステージRST及びウエハステージWSTを同期駆動して、投影光学系PLに対してレチクルR及びウエハWを例えば投影倍率を速度比としてY方向に走査することによって、当該ショット領域の全面にレチクルRのパターンの像が走査露光される。このようにステップ移動と走査露光とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハWの複数のショット領域に対して順次レチクルRのパターンの像が露光される。
As a basic operation during exposure of the wafer W, after the alignment of the reticle R and the wafer W is performed, the wafer stage WST is moved in the X direction and the Y direction (step movement), so that the shot of the wafer W to be exposed is shot. The area moves to the front of the exposure area of the projection optical system PL. Then, under the control of the
このような露光を継続すると、レチクルRのデバイスパターンから発生する回折光(0次回折光を含む)よりなる照明光ILが投影光学系PLを通過する際の積算照射エネルギーによって投影光学系PL内の複数の光学素子の温度が次第に上昇し、投影光学系PLの光学特性(収差)が変動する。なお、本実施形態では、温度制御部28から投影光学系PL内に温度制御された冷却用の液体Coが供給されているため、それらの光学素子の温度分布は次第に飽和して、レチクルRから発生する回折光の投影瞳面PLPにおける光量分布に応じたある温度分布に収束していく。また、各光学素子は熱膨張率が極めて小さいため、変形量は小さいが、屈折率分布がその温度分布に応じてわずかに変化する。そのため、投影瞳面PLPにおける光量分布から収束までの温度分布の変動量及び収束したときの温度分布を計算によって求め、求められた温度分布から各光学素子(又は光学特性の変動に最も大きく寄与する部分の光学素子)の屈折率分布を求めることで、露光中の各時点での投影光学系PLの光学特性の変動量が計算できる。
If such exposure is continued, the illumination light IL composed of the diffracted light (including the 0th-order diffracted light) generated from the device pattern of the reticle R passes through the projection optical system PL, and is integrated into the projection optical system PL by the accumulated irradiation energy. The temperature of the plurality of optical elements gradually increases, and the optical characteristics (aberration) of the projection optical system PL vary. In the present embodiment, since the temperature-controlled cooling liquid Co is supplied from the
なお、ウエハステージWSTを駆動して計測部20を露光領域IAに移動することで投影瞳面PLPにおける光量分布は計測できるが、露光工程のスループットの低下を抑制するためには、計測部20を用いた光量分布の計測は省略できることが好ましい。さらに、投影瞳面PLPにおけるレチクルRからの回折光の複素振幅分布が必要になる場合もあるが、計測部20では、直接にその複素振幅分布を計測することは困難である。そこで、以下、計算装置10を用いてレチクルRから発生する回折光の投影瞳面PLPにおける光量分布の情報を計算する方法、及びこの計算結果を用いて光学特性を補正しながらウエハWを露光する方法の一例につき説明する。
The light quantity distribution on the projection pupil plane PLP can be measured by driving the wafer stage WST and moving the
まず、図3のフローチャートで示すように、光量分布の情報の計算を行うための準備工程を実行する。この準備工程の計算は例えば予め図2のホストコンピュータ12で実行され、この計算結果が必要に応じて露光装置EXの主制御装置14に供給される。なお、この準備工程も、露光装置EXの主制御装置14で実行してもよい。まず、図3のステップ102において、例えばオペレータがレチクルRの膜構造データをホストコンピュータ12に入力する。
First, as shown in the flowchart of FIG. 3, a preparatory process for calculating light quantity distribution information is performed. The calculation of this preparation process is executed in advance by, for example, the
本実施形態のレチクルRのパターンは、一例として図4(A)に示すように、平板状で光透過性の屈折率n0で吸収係数(消衰係数)k0のガラス基板56の下面であるレチクル面Raに形成された薄膜58に形成されているものとする。本実施形態では、薄膜58は、レチクル面Raに形成された厚さh1、屈折率n1、及び吸収係数k1の第1の層58Aと、この層58A上に形成された厚さh2、屈折率n2、及び吸収係数k2の第2の層58Bとから形成されている。これらの屈折率n0〜n2、吸収係数k0〜k3及び厚さh1,h2のデータが膜構造データとなる。
As an example, the reticle R pattern of the present embodiment is a reticle that is the lower surface of a
本実施形態では、その2つの層58A,58Bは互いに複素屈折率が異なっており、ガラス基板56及びこれに接している第1の層58Aも互いに複素屈折率が異なっている。このとき、ガラス基板56と層58Aとの境界面60A、層58Aと層58Bとの境界面60B、及び層58Bとその外部の気体層(例えば空気層)との境界面60Bを考えると、ガラス基板56側から層58B側に照明光が通過するとき、各境界面60A,60B,60Cの前後(照明光の入射時及び射出時)で複素屈折率が互いに異なっている。
In the present embodiment, the two
ある物質の屈折率をn、吸収係数をkとすると、その物質の複素屈折率ncは、n+ikとなる。このため、ガラス基板56と層58Aとは、屈折率n0,n1及び吸収係数k0,k1の少なくとも一方が異なっており、2つの層58A,58Bは、屈折率n1,n2及び吸収係数k1,k2の少なくとも一方が異なっている。一例として、ガラス基板56は、石英(合成石英)から形成され、第1の層58Aは例えばクロム(Cr)等の金属から形成され、第2の層58Bは、例えば酸化クロム(Cr2O3)等の酸化膜から形成されている。一例として、層58Aの厚さh1は80〜90nm(例えば85nm)程度、層58Bの厚さh2は10〜20nm(例えば15nm)程度であり、薄膜58の厚さは100nm程度である。
When the refractive index of a substance is n and the absorption coefficient is k, the complex refractive index nc of the substance is n + ik. For this reason, the
また、照明光ILの波長が193nmである場合、ガラス基板56が石英であるときの屈折率n0はほぼ1.55で、吸収係数k0はほぼ0.00である。また、層58Aがクロムであるときの屈折率n1はほぼ0.75で、吸収係数k1はほぼ1.45であり、層58Bが酸化クロムであるときの屈折率n2はほぼ1.83で、吸収係数k2はほぼ1.99である。
When the wavelength of the illumination light IL is 193 nm, the refractive index n0 when the
そして、ステップ104において、例えばオペレータがレチクルRの2次元パターンのデータをホストコンピュータ12に入力する。本実施形態では、レチクル面Ra上に形成されたパターンは、+Z方向から見た場合には、図4(B)に示すように、遮光領域61中に複数の開口パターンから形成された2次元のデバイスパターンDP2を含んでいる。デバイスパターンDP2は、Y方向に細長い開口パターンよりなるスペース部62AaとY方向に細長い遮光領域よりなるライン部62AbとをX方向にピッチ(周期)p1で配列した第1のライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという)62Aと、スペース部62Baとライン部62BbとをX方向にピッチp1より大きいピッチp2で配列した第2のL&Sパターン62Bと、Y方向に細長いX方向の線幅d1のスペースパターン(孤立線状パターン)63と、を含んでいる。
In
一例として、ピッチp1は投影光学系PLの解像限界に近い値である。例えばL&Sパターン62Aの投影光学系PLの像のピッチを120〜160nm程度(液浸露光時)として、投影光学系PLの投影倍率βを1/4とすると、レチクルR上でのピッチp1は480〜640nm程度になり、薄膜58の厚さ(例えば100nm程度)の効果が無視できなくなる。また、線幅d1は、ピッチp2よりも大きいものとする。なお、図4(B)等では、説明の便宜上、線幅d1はピッチp2とほぼ同じ大きさに表現されている。また、L&Sパターン62A,62Bのラインパターンとスペースパターンとの線幅比(デューティ比)はほぼ1:1である。なお、ピッチp1,p2及び線幅d1は任意であり、L&Sパターン62A,62Bのデューティ比も任意である。そのデバイスパターンDP2のL&Sパターン62A,62Bのピッチ及びデューティ比、ライン部63の線幅、並びにL&Sパターン62A,62B及びライン部63のXY平面内の所定の原点(例えば不図示のアライメントマークの中心)を基準とした座標の情報が、レチクルRの2次元パターンのデータの一部となる。
As an example, the pitch p1 is a value close to the resolution limit of the projection optical system PL. For example, when the pitch of the image of the projection optical system PL of the L &
そして、ステップ106において、ホストコンピュータ12は、ステップ102で入力されたレチクルRの膜構造データ及びステップ104で入力されたレチクルRの2次元パターンのデータを用いて、レチクルRのパターンの3次元構造を決定する。このとき、薄膜58の層58A,58Bの構造を考慮すると、図4(A)の2次元のデバイスパターンDP2は、図4(C)に示すように、3次元の構造を持つデバイスパターンDP3となる。図4(C)において、L&Sパターン62Aのスペース部62Aaは、レチクル面Raと、薄膜58のX軸に垂直な(ZY面に平行な)断面よりなる側面64A,64Bとで囲まれ、ライン部62Abは、境界面60Aと、薄膜58のX軸に垂直な断面よりなる側面64B,64Cと、境界面60Cとで囲まれている。なお、+X方向の端部の断面を側面64Dとする。
In
また、L&Sパターン62Bのスペース部62Baは、レチクル面Raと、薄膜58のX軸に垂直な断面よりなる側面65A,65Bとで囲まれ、ライン部62Bbは、境界面60Aと、薄膜58のX軸に垂直な断面よりなる側面65B,65Cと、境界面60Cとで囲まれている。なお、+X方向の端部の断面を側面65Dとする。また、スペース部63は、レチクル面Raと、薄膜58のX軸に垂直な断面よりなる側面66A,66Bとで囲まれている。さらに、ライン部62Ab,62Bbはその内部に境界面60Bを有する。また、実際には、スペース部62Aa,62Ba,63は、それぞれそのY方向の両端部が薄膜58のY軸に垂直な断面となっている。
The space portion 62Ba of the L &
L&Sパターン62A,62Bを規定する境界面60A〜60Cのレチクル面Raに対するZ方向の位置、及び側面64A〜64D,65A〜65D,66A,66BのXY平面内の所定の原点(例えば不図示のアライメントマークの中心)を基準とした座標(位置関係)の情報が、レチクルRのデバイスパターンDP3の3次元構造のデータとなる。この3次元構造のデータはホストコンピュータ12内の記憶装置のデータベースに記憶される(ステップ108)。なお、レチクルRの照明条件の情報もそのデータベースに記憶される。
Positions in the Z direction with respect to the reticle surface Ra of the boundary surfaces 60A-60C defining the L &
次に、レチクルRに形成されているパターンを図4(C)に示す3次元構造を持つデバイスパターンDP3とみなして、デバイスパターンDP3からの回折光が投影瞳面PLPでどのような光量分布の情報を持つのかを計算によって求める。なお、デバイスパターンDP3に関して照明条件に応じて厳密な電磁場解析を行うものとすると計算量及び計算時間が膨大となり、実用性が低下する。そこで、本実施形態では、以下のように、照明条件に応じた薄膜58の影響を考慮しつつ、少ない計算量で光量分布情報を計算する。
Next, the pattern formed on the reticle R is regarded as a device pattern DP3 having a three-dimensional structure shown in FIG. 4C, and the amount of light distribution of the diffracted light from the device pattern DP3 on the projection pupil plane PLP. Determine if you have information. Note that if the strict electromagnetic field analysis is performed according to the illumination conditions with respect to the device pattern DP3, the calculation amount and the calculation time become enormous and the practicality deteriorates. Therefore, in the present embodiment, the light amount distribution information is calculated with a small amount of calculation while considering the influence of the
以下、上記の準備工程で得られたデータを用いて露光装置EXにおいて投影瞳面PLPの光量分布の情報(一例として電場の複素振幅分布を)を計算して露光を行う動作の一例につき、図5のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御装置14によって制御される。なお、この光量分布の情報の計算をホストコンピュータ12で行うことも可能である。
Hereinafter, an example of an operation of performing exposure by calculating information on the light amount distribution of the projection pupil plane PLP (for example, a complex amplitude distribution of an electric field) in the exposure apparatus EX using the data obtained in the above preparation step will be described. This will be described with reference to the flowchart of FIG. This operation is controlled by the
まず、図5のステップ112において、図2の主制御装置14はホストコンピュータ12からステップ106で決定されたレチクルRのデバイスパターンDP3の3次元構造のデータTB1を入力し、入力したデータTB1を記憶部52に記憶する。また、主制御装置14は、レチクル面Raの近傍に、その光量分布の情報が計算される面(以下、仮想面という)68を設定し、仮想面68の位置の情報を記憶部52に記憶する(ステップ114)。一例として、図7(A)に示すように、レチクルRの薄膜58の最も外側の層58Bの外面に近接して仮想面68が設定される。なお、仮想面68の設定は、後述の演算部54が行ってもよい。
First, in
さらに、主制御装置14は、ホストコンピュータ12からレチクルRの照明条件(照明瞳ILPの形状及び光量分布)の情報を入力し、入力した照明瞳ILPの情報を記憶部52に記憶する(ステップ116)。なお、レチクルRの照明条件は、例えば記憶部52の露光データファイルに予め記録されていてもよい。
そして、主制御装置14の動作指令に応じて、演算部54は、記憶部52からレチクルRの照明条件(照明瞳ILP)を読み出し、読み出した照明瞳ILPをX方向、Y方向に等しい幅の複数の部分照明瞳に分割する(ステップ118)。レチクルRを照明する際の照明瞳面IPPにおける照明瞳ILPは、一例として図6(A)に示すように、光軸AXに関してX方向に対称に配列された2つの扇形の領域(以下、瞳領域という)70A,70B、及び光軸AXを中心とする円形の瞳領域70Cで光量が大きくなる形状であるとする。また、瞳領域70A〜70C、又はこれらの瞳領域70A〜70Cをさらに細分化した領域毎に、これらの領域から射出される照明光の偏光状態(直線偏光であればその偏光方向)が規定されている。なお、照明瞳面IPPにおける距離は、投影瞳面PLPにおける距離に換算されている。この場合、光軸AXから半径方向へのある部分の距離によってその部分からの照明光のレチクル面Raに対する入射角(傾斜角)が規定される。
Further,
Then, in response to the operation command of the
一例として、瞳領域70A,70B,70Cを含む領域を、図6(B)に示すように、光軸AXからX方向への距離がxi(i=0,1,2,…,I)(Iは2以上の整数)でY方向への距離がyiのI個の部分瞳領域71(i)に分割する。部分瞳領域71(i)のX方向の幅ΔpxとY方向の幅Δpyとは一例として等しいが、それらの幅は互いに異なっていてもよい。また、部分瞳領域71(i)の幅Δpx(又はΔpy)は、一例としてその部分瞳領域71(i)からの照明光が互いに可干渉性を持ち、同じ偏光状態を持つとみなすことができる大きさでもある。本実施形態では、複数の部分照明瞳71(i)に関して、それぞれこの部分照明瞳71(i)を通過してレチクル面Raに入射する照明光が、図7(A)の仮想面68でどのような電場の複素振幅分布を形成するのかを計算によって求める。
As an example, a region including
そのため、演算部54は、記憶部52は、レチクルRのパターンの3次元構造のデータTB1及び仮想面68の位置の情報を読み出す。そして、演算部54は、各部分照明瞳71(i)に関して、照明光ILのうちで部分照明瞳71(i)を通過して図7(A)のレチクル面Raに入射する光束の平均的な入射角θi及び平均的な強度ITiを算出する(ステップ120)。なお、このステップ120から後述のステップ130までの動作は部分照明瞳71(i)毎に個別に順次実行される。以下では、説明の便宜上、図6(C)の光軸AXを中心とする第1の部分照明瞳71A、及び図6(D)の光軸AXに対して+X方向に離れた位置にある第2の部分照明瞳71Bから射出される光束について説明する。他の部分照明瞳71(i)から射出される光束についても同様である。
Therefore, the
すなわち、演算部54は、部分照明瞳71(i)から射出される光束がレチクル面Raに垂直に入射するかどうかを判定し(ステップ122)、垂直に入射する場合にはステップ124に移行し、その光束がレチクル面Raに傾斜して入射する場合にはステップ126に移行する。図6(A)の第1の部分照明瞳71Aは光軸AXにあるため、この部分照明瞳71Aからの光束ILAは、図7(A)に示すように、レチクル面Raに垂直に(Z軸に平行に)入射する。このようにレチクル面Raに垂直入射する光の透過率及び反射率は、その光の偏光方向には関係しないため、後述のように単一の式でその光の透過率及び反射率を計算できる。そこで、部分照明瞳71Aからの光束の光量分布情報を求めるときにはステップ124に移行する。
That is, the
ステップ124において、演算部54は、光束ILAがL&Sパターン62A,62Bのライン部62Ab,62Bbの境界面60A,60B,60C、並びにL&Sパターン62A,62Bのスペース部62Aa,62Ba及びスペース部63のレチクル面Raを通過するときの透過率を計算し、この計算結果から仮想面68における光束ILAの電場の複素振幅分布を計算する。その計算は、その光束ILAを例えばX方向に中心の間隔Δxで分割した多数の幅Δxの光束(光束ILA1〜ILA7を含む)について実行される。幅Δxは、一例として最もピッチが小さいL&Sパターン62Aのライン部62Aa及びスペース部62AbのX方向の幅の数分の1以下程度に設定される。
In
例えばスペース部63に入射する光束ILA1については、屈折率n0のガラス基板56からレチクル面Raを介して屈折率が1の気体層に入射するときの透過率taが計算され、レチクル面Raに入射するときの複素振幅Eiを例えば1として、この振幅Eiと透過率taを用いて仮想面68での複素振幅が計算される。他のスペース部62Ba,62Aaを通過する光束ILA3,ILA5,ILA6,ILA8も同様に仮想面68での複素振幅が計算される。また、スペース部63に近接する層58A,58Bを通過する光束ILA2に関しては、境界面60A,60B,60Cを通過するときの透過率が順次計算され、レチクル面Raに入射するときの複素振幅とその3つの透過率とを用いて仮想面68での複素振幅が計算される。一例として、屈折率n1の層58Aから境界面60Bを介して屈折率n2の層58Bに入射するときの透過率taは、境界面60Bへの入射時の複素振幅Ei及び射出時の複素振幅Etを用いて、次のようになる。なお、ここでは、多重反射は無視している。ただし、多重反射を考慮した場合も同様に計算できる。
For example, for the light flux ILA1 entering the
Et=Ei・ta=Ei・2n1/(n1+n2) …(1)
なお、この式(1)及び以下で説明する透過率及び反射率に関する数式は、例えば参考文献「Max Born & Emil Wolf: "Principles of Optics", Sixth Edition, pp. 36-41 (Pergamon Press, 1980)」に記載されているように周知である。他の境界面60A,60Cを通過するときの透過率も式(1)と同様に計算できる。
E t = E i · t a = E i · 2n1 / (n1 + n2) ... (1)
The equation (1) and equations relating to the transmittance and reflectance described below are described in, for example, the reference “Max Born & Emil Wolf:“ Principles of Optics ”, Sixth Edition, pp. 36-41 (Pergamon Press, 1980). ) "Is well known. The transmittance when passing through the
また、レチクル面Raと仮想面68との間の光束の複素振幅E、及び境界面60A〜60C間の光束の複素振幅Eは、その光路の複素屈折率nc、その光束の波長λ、その光束のZ方向の位置z、その光束の角周波数ω、及び時間tを用いて次のように表すことができる。Etは直前の境界面60A〜60Cを通過した後の複素振幅である。
E=Etexp[−i{(2nc・π/λ)z+ωt}] …(2)
また、式(2)中の複素屈折率ncは、その光路の屈折率n及び吸収係数kを用いて次のようになる。
The complex amplitude E of the light beam between the reticle surface Ra and the
E = E t exp [−i {(2nc · π / λ) z + ωt}] (2)
Further, the complex refractive index nc in the equation (2) is as follows using the refractive index n and the absorption coefficient k of the optical path.
nc=n+ik …(3)
この場合、層58A,58Bを通過する光束は、吸収係数kに応じて複素振幅の絶対値が減少する。他のライン部62Bb,62Abを通過する光束ILA4,ILA7も同様に仮想面68での複素振幅が計算される。
そして、X方向に中心の間隔Δxで配列された幅Δxの多数の光束について計算された複素振幅をX方向に配列することで、光束ILAが図7(A)のレチクルRの3次元構造を持つパターンに入射したときに仮想面68に形成される複素振幅分布である第1複素振幅分布E1(X,Y)が求められる。この第1複素振幅分布E1(X,Y)のうち、L&Sパターン62A,62BのY方向の中央部でX軸に沿った分布をE1(X)とすると、この実数部ReE1(X)は、一例として図7(A)に示すような分布となる。
nc = n + ik (3)
In this case, the absolute value of the complex amplitude of the light beam passing through the
Then, by arranging complex amplitudes calculated for a number of light fluxes having a width Δx arranged at the center interval Δx in the X direction in the X direction, the light flux ILA has a three-dimensional structure of the reticle R in FIG. 7A. A first complex amplitude distribution E1 (X, Y), which is a complex amplitude distribution formed on the
次に、図6(D)の光軸AXに対して+X方向に離れた位置にある第2の部分照明瞳71Bから射出される光束ILBは、レチクル面Raに対して垂直な方向(Z方向)から傾斜して(入射角をθiとする)レチクル面Raに入射する。このためステップ122から動作はステップ126に移行する。このようにレチクル面Raに傾斜して入射する光束については、偏光状態がP偏光(偏光方向が入射面に平行な直線偏光)かS偏光(偏光方向が入射面に垂直な直線偏光)かに応じて透過率及び反射率が異なるため、偏光成分別に透過率及び反射率を計算する必要がある。
Next, the light beam ILB emitted from the second
ステップ126において、演算部54は、図7(B)に示すように、レチクル面Raに入射角θiで入射する光束ILBをX方向に中心の間隔Δxで多数の幅Δxの光束(光束ILB1〜ILB9を含む)に分割し、分割された光束毎に、偏光成分別に以下のように仮想面68での複素振幅を計算する。
例えばスペース部63に入射する光束ILB1に関して、まずS偏光成分の光束について、屈折率n0のガラス基板56からレチクル面Raを介して屈折率が1の気体層に入射するときの透過率ts、この気体層から側面66Aに入射するときの反射率rs及び透過率tsが計算され、さらに側面66Aを透過した光束について、境界面60B,60Cでの透過率tsが計算される。この場合にも多重反射は無視するものとする。ただし、多重反射を考慮した場合も同様に計算できる。側面66Aから境界面60A,60Cを通過する光束については、層58A,58Bにおける吸収係数k1,k2に応じて式(2)より絶対値が次第に減少する複素振幅が計算できる。これらの計算結果を用いて、光束ILB1のS偏光成分について、側面66Aで反射された光束及び側面66Aを透過した光束の仮想面68における複素振幅が計算できる。
In
For example, with respect to the light beam ILB1 incident on the
光束ILB1に関して、次にP偏光成分の光束について、ガラス基板56からレチクル面Raを介して気体層に入射するときの透過率tp、この気体層から側面66Aに入射するときの反射率rp及び透過率tpが計算され、さらに側面66Aを透過した光束について、境界面60B,60Cでの透過率tpが計算される。境界面60A,60Cを通過する光束については、式(2)より絶対値が次第に減少する複素振幅が計算できる。これらの計算結果を用いて、光束ILB1のP偏光成分について、側面66Aで反射された光束及び側面66Aを透過した光束の仮想面68における複素振幅が計算できる。他のスペース部62Ba,62Aaに入射する光束ILB4,ILB6,ILB7,ILB9も同様に、偏光成分別に仮想面68での複素振幅が計算される。なお、光束ILB7については、側面64Aで反射した光束がさらに側面64A,64Bで2分割されるので、最終的に3つの光束の複素振幅が計算される。
Regarding the light beam ILB1, the transmittance t p when the P-polarized component light beam is incident on the gas layer from the
ここで、レチクル面Ra、境界面60A〜60C、及び側面64A,65A,66A等におけるS偏光成分の反射率rs及び透過率ts、並びにP偏光成分の反射率rp及び透過率tpの計算式を以下に示す。なお、以下の式において、θiは入射角、θtは屈折角、niは入射側の媒質の屈折率、ntは透過側の媒質の屈折率、Ei (s)、Er (s)、Et (s)はS偏光成分の入射時、反射時、及び透過時の複素振幅、Ei (p)、Er (p)、Et (p)はP偏光成分の入射時、反射時、及び透過時の複素振幅である。
Here, the reticle surface Ra, the
また、図7(B)において、スペース部63の中央に斜めに入射する光束ILB2に関しては、偏光成分別にレチクル面Raでの透過率を計算することで、仮想面68での複素振幅が偏光成分別に計算できる。さらに、スペース部63に近接する領域でレチクル面Raに斜めに入射する光束ILB3に関しては、まずS偏光成分に関して、ガラス基板56から境界面60Aを介して層58Aに入射するときの透過率、層58Aの側面66Bで反射するときの反射率、さらに反射光が境界面60B,60Cを通過するときの透過率が上記の式を用いて計算される。なお、側面66Bでは、全反射が起こるものとしている。全反射が起こる場合には反射光に位相シフトが発生するため、この位相シフトを考慮する。そして、層58A,58B内での吸収を考慮することで、光束ILB3のS偏光成分について、側面66Bで反射された光束の仮想面68における複素振幅が計算できる。同様に、光束ILB3のP偏光成分についても、仮想面68における複素振幅が計算できる。
In FIG. 7B, for the light beam ILB2 that is incident obliquely on the center of the
他のライン部62Bb,62Abに入射する光束ILB5,ILB8も同様に、偏光成分別に仮想面68での複素振幅が計算される。そして、X方向に中心の間隔Δxで配列された幅Δxの多数の光束について計算された偏光成分別の複素振幅をX方向に配列することで、光束ILBが図7(B)のレチクルRの3次元構造を持つパターンに斜めに入射したときに仮想面68に形成される複素振幅分布であるS偏光成分の第1複素振幅分布ESi(X,Y)及びP偏光成分の第1複素振幅分布EPi(X,Y)が求められる。その第1複素振幅分布ESi(X,Y)のうち、L&Sパターン62A,62BのY方向の中央部でX軸に沿った分布をEi(X)とすると、この実数部ReEi(X)は、一例として図7(B)に示すような分布となる。
Similarly, for the light beams ILB5 and ILB8 incident on the other line portions 62Bb and 62Ab, the complex amplitude on the
次に、ステップ128において、演算部54は、部分照明瞳71(i)(i=0〜I)から射出される光束に関してステップ124又は126で得られた第1複素振幅分布(ステップ126で得られた分布は偏光成分別に2つある)を個別にフーリエ変換して、投影瞳面PLPにおける複素振幅分布である第2複素振幅分布を計算する。一例として、図6(C)の部分照明瞳71Aから射出される光束によって仮想面68に形成される第1複素振幅分布をフーリエ変換すると、図8(A)に示すように、投影瞳面PLPにおいて、光軸AXを中心とする0次光の領域71AP1、スペース部63による±1次回折光の領域71AP2,71AP3、L&Sパターン62Bによる±1次回折光の領域71AP4,71AP5、及びL&Sパターン62Aによる±1次回折光の領域71AP6,71AP7を含む領域で絶対値が大きくなる複素振幅分布73Aが得られる。なお、図8(A)等において、点線の曲線は、投影光学系PLの開口絞りASで制限される開口72である。
Next, in
同様に、図6(D)の部分照明瞳71Bから射出される光束によって仮想面68に形成される第1複素振幅分布をフーリエ変換すると、図8(B)に示すように、投影瞳面PLPにおいて、光軸AXからX方向に離れた0次光の領域71BP1、及びこの領域に関してX方向に対称に配置される複数の回折光の領域を含む領域で絶対値が大きくなる複素振幅分布73Bが得られる。
Similarly, when the first complex amplitude distribution formed on the
次のステップ130において、演算部54は、部分照明瞳71(i)(i=0〜I)から射出される光束に関してステップ128で得られた第2複素振幅分布に、個別に波面収差として回転対称収差を付加する。これは、個別の光束のレチクル面Raに対する入射角に応じて、仮想面68に至るまでの光路長が異なることによる収差、及び仮想面68と投影光学系PLの物体面との間にZ位置の偏差がある場合を考慮することを意味する。この場合、その部分照明瞳71(i)から射出される光束ILBが、図9に示すように、ガラス基板56から層58Aに入射するときの屈折角をθ1、層58A(屈折率n1、厚さh1)から層58B(屈折率n2、厚さh2)に入射するときの屈折角をθ2とする。このとき、光束ILBが層58A,58Bを通過するときの光路長Leffeは次のようになる。なお、図9では、以下の式の積算の範囲は添字iが1,2の場合である。
In the
そして、波面収差をj次(j=1,2,3,…)のツェルニケ(Zernike) 多項式の係数(ツェルニケ係数)Zjで表すものとして、回転対称収差中の球面収差に関するツェルニケ係数Z4,Z9(さらにZ16を含めてもよい)を計算する。このとき、投影光学系PLのツェルニケ係数Z4,Z9に関する感度を∂Z4/∂L、∂Z9/∂Lとして、ツェルニケ係数Z4,Z9で表される波面収差を計算結果に合わせるための既知の係数をcz4,cz9とすると、光路長Leffeを用いてツェルニケ係数Z4,Z9は次のように計算できる。 Assuming that the wavefront aberration is expressed by a coefficient (Zernike coefficient) Zj of a j-th order (j = 1, 2, 3,...) Zernike polynomial (Zernike coefficient) Zj, Zernike coefficients Z4, Z9 (for spherical aberration in rotationally symmetric aberration) Further, Z16 may be included). At this time, the sensitivity regarding the Zernike coefficients Z4 and Z9 of the projection optical system PL is set to ∂Z4 / ∂L and ∂Z9 / ∂L, and the known coefficients for adjusting the wavefront aberration represented by the Zernike coefficients Z4 and Z9 to the calculation result the When CZ4, CZ9, Zernike coefficients Z4, Z9 with optical path length L effe can be calculated as follows.
Z4=cz4(∂Z4/∂L)Leffe …(7A)
Z9=cz9(∂Z9/∂L)Leffe …(7B)
なお、係数cz4,cz9は、一例として、例えばL&Sパターン62Aの一部を通過する光束に関して本実施形態の計算方法によって投影瞳面PLPにおける複素振幅分布を計算した結果と、投影光学系PLの波面収差の計測値とを比較することによって求めることができる。
なお、上記ツェルニケ係数を求める際に、L&Sパターンのピッチや、ライン部の幅、スペース部の幅、及びデューティ比等を考慮しても良い。
Z4 = cz4 (∂Z4 / ∂L) L effe (7A)
Z9 = cz9 (∂Z9 / ∂L) L effe (7B)
The coefficients cz4 and cz9 are, for example, the result of calculating the complex amplitude distribution on the projection pupil plane PLP by the calculation method of the present embodiment for the light beam passing through a part of the L &
Note that when obtaining the Zernike coefficient, the pitch of the L & S pattern, the width of the line portion, the width of the space portion, the duty ratio, and the like may be taken into consideration.
そして、上記のツェルニケ係数Z4,Z9に対応する複素振幅分布が、対応する部分照明瞳71(i)(i=0〜I)から射出される光束の第2複素振幅分布に加算される。これによって、各部分照明瞳71(i)(i=0〜I)から射出される光束の投影瞳面PLPにおける第2複素振幅分布が偏光成分別に求められたことになる。なお、回転対称収差が小さい場合等には、ステップ130は省略してもよい。
Then, the complex amplitude distribution corresponding to the Zernike coefficients Z4 and Z9 is added to the second complex amplitude distribution of the light beam emitted from the corresponding partial illumination pupil 71 (i) (i = 0 to I). As a result, the second complex amplitude distribution on the projection pupil plane PLP of the light beam emitted from each partial illumination pupil 71 (i) (i = 0 to I) is obtained for each polarization component. If the rotationally symmetric aberration is small,
その後、演算部54は、部分照明瞳71(i)から射出される光束毎に、例えば第2複素振幅分布の絶対値の二乗を計算して、投影瞳面PLPにおける光量分布(以下、部分光量分布という)を求める(ステップ132)。さらに、演算部54は、部分瞳領域70(i)毎に得られたI個の部分光量分布を積算して、図8(C)に示す投影瞳面PLPにおける光量分布74を求める(ステップ134)。なお、実際には、光量分布74のうち、図8(D)に示すように開口72内の斜線を施された領域で光量が大きくなる光量分布75が投影瞳面PLPにおける光量分布となり、この光量分布75の情報が主制御装置14に供給される。
Thereafter, the
次のステップ136で、レチクルローダ系(不図示)により図1のレチクルステージRSTにレチクルRをロードし、アライメントを行う。そして、ウエハステージWSTにフォトレジストが塗布された未露光のウエハWをロードしてアライメントを行い(ステップ138)、主制御装置14では、ステップ134で演算部54から供給された投影瞳面PLPの光量分布及び例えばインテグレータセンサ(不図示)で計測される積算照射エネルギーから投影光学系PLの光学特性(例えば収差)の変動量を計算し(ステップ140)、この変動量を結像特性補正系16によって補正する(ステップ142)。この状態で、レチクルRのパターンの投影光学系PLによる像でウエハWを走査露光する(ステップ144)。その後、ステップ146で次のウエハに露光する場合には動作はステップ138に戻り、次のウエハのロード、投影光学系PLの光学特性の変動量の計算及び補正、並びにウエハの露光が繰り返される。
In the
このように本実施形態によれば、レチクルRの3次元構造を考慮してレチクルRからの回折光の投影瞳面PLPにおける複素振幅分布が計算され、この複素振幅分布から投影瞳面PLPにおける光量分布が計算され、この計算結果に基づいて投影光学系PLの光学特性の変動量が補正されるため、レチクルRが3次元構造であっても、レチクルRのパターンの像を常に高精度にウエハWに露光できる。 As described above, according to the present embodiment, the complex amplitude distribution on the projection pupil plane PLP of the diffracted light from the reticle R is calculated in consideration of the three-dimensional structure of the reticle R, and the light amount on the projection pupil plane PLP is calculated from this complex amplitude distribution. Since the distribution is calculated and the fluctuation amount of the optical characteristics of the projection optical system PL is corrected based on the calculation result, even if the reticle R has a three-dimensional structure, the pattern image of the reticle R is always highly accurate on the wafer. Can be exposed to W.
上述のように、本実施形態の露光装置EXは、互いに複素屈折率が異なる複数の層58A,58Bを持つ薄膜58(膜)によって、レチクルRのパターン面としてのレチクル面Ra(主面)上に形成されたデバイスパターンDP3からの光を受光する投影光学系PLの瞳面(投影瞳面PLP)における光量分布情報を計算する計算装置10を備えている。この計算装置10は、デバイスパターンDP3を照明する照明光学系ILSの照明瞳ILPの情報を記憶する記憶部52と、演算部54とを備えている。そして、演算部54は、照明瞳ILPの光量分布の情報を記憶部52から入力し(ステップ116)、照明瞳ILPのうちの部分照明瞳71A,71Bからの光束ILA,ILBが、デバイスパターンDP3内の複数の層58A,58Bの境界面60A〜60Cを通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算することにより、デバイスパターンDP3を通過した後の光束ILA,ILBの薄膜58と投影光学系PLとの間の仮想面68(第1面)における第1複素振幅分布を計算し(ステップ124,126)、その第1複素振幅分布をフーリエ変換して投影瞳面PLPにおけるデバイスパターンDP3からの回折光の第2複素振幅分布を計算する(ステップ128)。
As described above, the exposure apparatus EX of the present embodiment uses the thin film 58 (film) having a plurality of
本実施形態の計算装置10、又は計算装置10を用いた光量分布情報の計算方法によれば、デバイスパターンDP3が複数の層を持つ薄膜58に形成された3次元のパターンであるときに、基本的に境界面60A〜60C等における光束の反射率及び/又は透過率を計算することによって仮想面68における第1複素振幅分布を計算し、この2次元の第1複素振幅分布をフーリエ変換して投影瞳面PLPにおける第2複素振幅分布を計算している。従って、例えば厳密な電磁場解析を行う場合よりも効率的に、かつデバイスパターンDP3を2次元のパターンとみなして計算した場合よりも高精度に、デバイスパターンDP3から発生する回折光の投影瞳面PLPにおける複素振幅分布を計算できる。さらに、この複素振幅分布を用いて光量分布も計算できる。
According to the
また、記録媒体51には、記憶部52及び演算部54を含むコンピュータにステップ112〜128までの動作を実行させるプログラムが格納され、このプログラムを主制御装置14が記録媒体51から読み出してそのコンピュータに実行させることで、本実施形態の光量分布情報の計算を効率的に実行できる。そのプログラムは、そのコンピュータを、デバイスパターンDP3を照明する照明光学系ILSの照明瞳ILPの光量分布の情報を入力する手段、照明瞳ILPのうちの部分照明瞳71A,71B等からの光束ILA,ILB等が、デバイスパターンDP3内の複数の層58A,58Bの境界面60A〜60Cを通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算することにより、デバイスパターンDP3を通過した後の光束ILA,ILB等の薄膜58と投影光学系PLとの間の仮想面68における第1複素振幅分布を計算する第1計算手段、及びその第1複素振幅分布をフーリエ変換して投影瞳面PLPにおけるデバイスパターンDP3からの回折光の第2複素振幅分布を計算する第2計算手段として機能させるものである。このプログラムによって、投影瞳面PLPにおける複素振幅分布(光量分布情報)を効率的に計算できる。
The
また、露光装置EXは、照明光学系ILSからの照明光ILで複数の層58A,58Bを持つ薄膜58によって形成されたレチクルRのデバイスパターンDP3及び投影光学系PLを介してウエハW(基板)を露光する露光装置であって、本実施形態の光量分布情報の計算装置10と、計算装置10によって求められる投影瞳面PLPにおけるデバイスパターンDP3からの光の光量分布の情報に基づいて投影光学系PLの収差(光学特性)の変動量を求め(ステップ140)、この光学特性の変動量を結像特性補正系16を介して補正する(ステップ142)主制御装置14と、を備えている。
The exposure apparatus EX also includes a wafer W (substrate) via the device pattern DP3 of the reticle R formed by the
この露光装置EX、又は露光装置EXによる露光方法によれば、レチクルRのパターンからの光の投影瞳面PLPにおける光量分布、又は投影光学系PLの収差変動の状態を実際に計測することなく、レチクルRを用いた露光を継続する際の投影光学系PLの収差変動量を高精度に予測できる。従って、その予測される収差変動量を補正することによって、レチクルRのパターンが実質的に3次元パターンである場合にも、スループットを低下させることなく、レチクルRのパターンを高精度にウエハWに露光できる。 According to the exposure apparatus EX or the exposure method by the exposure apparatus EX, without actually measuring the light quantity distribution on the projection pupil plane PLP of the light from the pattern of the reticle R or the aberration fluctuation state of the projection optical system PL, It is possible to predict with high accuracy the aberration fluctuation amount of the projection optical system PL when the exposure using the reticle R is continued. Accordingly, by correcting the predicted aberration fluctuation amount, even when the pattern of the reticle R is substantially a three-dimensional pattern, the pattern of the reticle R can be accurately applied to the wafer W without reducing the throughput. Can be exposed.
なお、レチクルRのパターンが3層以上の薄膜に形成されている場合、又はデバイスパターンが位相シフトパターン(例えばスペース部に位相シフターが埋め込まれたパターン)である場合にも上記の実施形態の計算装置及び計算方法が適用できる。
また、本実施形態の計算方法は、レチクルのパターンが、平面の状態で図10のレチクルR1のデバイスパターンDP2Aで示すように、ピッチp3,p4等の2次元のコンタクトホールパターン62CA,6CBB等を含む場合にも適用できる。
なお、上記の実施形態では、ツェルニケ係数Z4,Z9(Z16)に対応する複素振幅分布を、第2複素振幅分布に加算したが、ツェルニケ係数のZ16よりも高次の0θ項(ツェルニケ係数Z25、Z36、Z49、Z64、Z81、…)に対応する複素振幅分布を第2複素振幅分布に加算しても良い。
The calculation of the above embodiment is also performed when the pattern of the reticle R is formed in a thin film of three or more layers, or when the device pattern is a phase shift pattern (for example, a pattern in which a phase shifter is embedded in a space portion). Devices and calculation methods can be applied.
Further, in the calculation method of the present embodiment, the two-dimensional contact hole patterns 62CA, 6CBB having the pitches p3, p4, etc., as shown by the device pattern DP2A of the reticle R1 in FIG. It can also be applied when including.
In the above embodiment, the complex amplitude distribution corresponding to the Zernike coefficients Z4, Z9 (Z16) is added to the second complex amplitude distribution. However, a higher-order 0θ term (Zernike coefficient Z25, A complex amplitude distribution corresponding to Z36, Z49, Z64, Z81,...) May be added to the second complex amplitude distribution.
また、上記の実施形態の露光装置EXは露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造する場合、この電子デバイスは、図11に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造するステップ223、前述した実施形態の露光装置EX,EXA又は露光方法によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。
In addition, when the exposure apparatus EX of the above embodiment manufactures an electronic device (microdevice) such as a semiconductor device by using an exposure method, the electronic device performs device function / performance design as shown in FIG. Step 221 to be performed,
言い替えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置EX又は露光方法を用いて、マスクのパターンを介して基板(ウエハW)を露光する工程と、その露光された基板を処理する工程(即ち、基板のレジストを現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程、及びそのマスク層を介してその基板の表面を加工(加熱及びエッチング等)する加工工程)と、を含んでいる。 In other words, the device manufacturing method includes the steps of exposing the substrate (wafer W) through the mask pattern using the exposure apparatus EX or the exposure method of the above embodiment, and processing the exposed substrate. (I.e., developing the resist on the substrate and forming a mask layer corresponding to the mask pattern on the surface of the substrate; and processing the surface of the substrate through the mask layer (heating, etching, etc.) ) Processing step).
このデバイス製造方法によれば、露光装置又は露光方法においてレチクルのパターンの像を高精度でウエハに露光できるようになるため、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
なお、上記の実施形態の光量分布の計算方法及び装置は、ステッパー型の露光装置等にも適用できる。上記の実施形態の光量分布の計算方法及び装置は、露光光として波長100nm以下の極端紫外光(Extreme Ultraviolet Light:以下、EUV光という)を用いる露光装置(EUV露光装置)等にも適用できる。
また、上記の実施形態の光量分布の計算装置は、露光装置に内蔵或いは接続されていなくとも良く、露光装置とは独立に用いられても良い。上記の実施形態の光量分布の計算方法も、露光装置とは独立に用いられても良い。
According to this device manufacturing method, the reticle pattern image can be exposed onto the wafer with high accuracy in the exposure apparatus or the exposure method, so that the electronic device can be efficiently manufactured with high accuracy.
Note that the light amount distribution calculation method and apparatus of the above embodiment can be applied to a stepper type exposure apparatus or the like. The light amount distribution calculation method and apparatus of the above embodiment can be applied to an exposure apparatus (EUV exposure apparatus) that uses extreme ultraviolet light (Extreme Ultraviolet Light: hereinafter referred to as EUV light) having a wavelength of 100 nm or less as exposure light.
In addition, the light amount distribution calculation apparatus of the above embodiment may not be built in or connected to the exposure apparatus, and may be used independently of the exposure apparatus. The light quantity distribution calculation method of the above embodiment may also be used independently of the exposure apparatus.
また、上記の実施形態の光量分布の計算方法及び装置を、光学的近接効果の補正(OPC)のモデリングプロセスや、マスク(レチクル)のパターンと照明光源とを同時に最適化するSMO(Source and Mask Optimization)、又は照明光源を最適化するSO(Source Optimization)に適用しても良い。
また、上記の実施形態の光量分布の計算方法及び装置を用いて、BFD(Best Focus Debiations)を求める際には、投影光学系に残存するBFD及びレジスト厚さに起因する位相ずれから生じるBFDを考慮しても良い。
In addition, the light quantity distribution calculation method and apparatus of the above-described embodiment can be applied to the SMO (Source and Mask) which simultaneously optimizes the optical proximity effect correction (OPC) modeling process and the mask (reticle) pattern and the illumination light source. Optimization) or SO (Source Optimization) for optimizing the illumination light source.
When calculating the BFD (Best Focus Debiations) using the light quantity distribution calculation method and apparatus of the above embodiment, the BFD remaining in the projection optical system and the BFD resulting from the phase shift caused by the resist thickness are calculated. You may consider it.
また、本実施形態のデバイス製造方法では、特に半導体デバイスの製造方法について説明したが、本実施形態のデバイス製造方法は、半導体材料を使用したデバイスの他、例えば液晶パネルや磁気ディスクなどの半導体材料以外の材料を使用したデバイスの製造にも適用することができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
In the device manufacturing method of the present embodiment, the method of manufacturing a semiconductor device has been particularly described. However, the device manufacturing method of the present embodiment can be applied to a semiconductor material such as a liquid crystal panel or a magnetic disk in addition to a device using a semiconductor material. The present invention can also be applied to the manufacture of devices using other materials.
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.
EX…露光装置、ILS…照明光学系、R…レチクル、PL…投影光学系、W…ウエハ、DP3…デバイスパターン、ILP…照明瞳、PLP…投影瞳面、10…光量分布情報の計算装置、14…主制御装置、20…光量分布の計測部、51…記録媒体、52…記憶部、54…演算部、58…薄膜、58A,58B…層、60A〜60C…境界面、64A,65A,66A…側面(断面)
EX ... exposure apparatus, ILS ... illumination optical system, R ... reticle, PL ... projection optical system, W ... wafer, DP3 ... device pattern, ILP ... illumination pupil, PLP ... projection pupil plane, 10 ... light quantity distribution information calculation device, DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記パターンを照明する照明光学系の照明瞳の情報を入力することと、
前記照明瞳のうちの一部分の光束が、前記パターン内の前記複数の層の境界面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算することにより、前記パターンを通過した後の前記光束の前記膜と前記投影光学系との間の第1面における第1複素振幅分布を計算することと、
前記第1複素振幅分布をフーリエ変換して前記投影光学系の瞳面における前記パターンからの回折光の第2複素振幅分布を計算することと、
を含む計算方法。 A light amount distribution calculation method for calculating light amount distribution information on a pupil plane of a projection optical system that receives light from a pattern formed on a main surface by a film having a plurality of layers having different complex refractive indexes,
Inputting information of an illumination pupil of an illumination optical system that illuminates the pattern;
By sequentially calculating at least one of transmittance and reflectance when a part of the illumination pupil passes through the boundary surface of the plurality of layers in the pattern, the light after passing through the pattern Calculating a first complex amplitude distribution on a first surface between the film and the projection optical system of a light beam;
Calculating a second complex amplitude distribution of diffracted light from the pattern on the pupil plane of the projection optical system by performing Fourier transform on the first complex amplitude distribution;
Calculation method including
前記第1複素振幅分布を計算することは、前記一部分の光束の直交する2つの偏光成分別に、前記パターン内の前記複数の層の境界面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算することを含む請求項1に記載の計算方法。 When the part of the light flux is incident obliquely with respect to an axis perpendicular to the main surface,
The calculation of the first complex amplitude distribution is to calculate at least one of transmittance and reflectance when passing through the boundary surface of the plurality of layers in the pattern for each of two orthogonal polarization components of the partial light flux. The calculation method according to claim 1, comprising calculating sequentially.
前記第1複素振幅分布を計算することは、前記光束が前記断面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方をも計算することを含む請求項1又は2に記載の計算方法。 When the part of the light beam passes through the cross section of the film,
The calculation method according to claim 1, wherein calculating the first complex amplitude distribution includes calculating at least one of transmittance and reflectance when the light flux passes through the cross section.
計算された前記光路長を用いて計算される波面収差成分を前記第2複素振幅分布に加算することと、
を含む請求項1乃至3のいずれか一項に記載の計算方法。 Calculating an optical path length when the luminous flux passes through the film according to an incident angle when the partial luminous flux is incident on the main surface;
Adding a wavefront aberration component calculated using the calculated optical path length to the second complex amplitude distribution;
The calculation method as described in any one of Claims 1 thru | or 3 containing these.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光量分布の計算方法を用いて前記投影光学系の瞳面における前記パターンからの光の光量分布を求めることと、
前記投影光学系の瞳面における前記光量分布の情報に基づいて前記投影光学系の光学特性の変動量を求めることと、
求められた前記光学特性の変動量を補正することと、
を含む露光方法。 In an exposure method of illuminating a pattern formed by a film having a plurality of layers with light from an illumination optical system, and exposing the substrate with the light through the pattern and the projection optical system,
Obtaining a light amount distribution of light from the pattern on the pupil plane of the projection optical system using the light amount distribution calculation method according to claim 1;
Obtaining a fluctuation amount of the optical characteristics of the projection optical system based on information on the light amount distribution on the pupil plane of the projection optical system;
Correcting the obtained variation amount of the optical characteristics;
An exposure method comprising:
前記パターンを照明する照明光学系の照明瞳の情報を記憶する記憶装置と;
前記照明瞳のうちの一部分の光束が、前記パターン内の前記複数の層の境界面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算することにより、前記パターンを通過した後の前記光束の前記膜と前記投影光学系との間の第1面における第1複素振幅分布を計算し、前記第1複素振幅分布をフーリエ変換して前記投影光学系の瞳面における前記パターンからの回折光の第2複素振幅分布を計算する演算装置と、
を備える計算装置。 A light amount distribution calculating device for calculating light amount distribution information on a pupil plane of a projection optical system that receives light from a pattern formed on a main surface by a film having a plurality of layers having different complex refractive indexes,
A storage device for storing information on an illumination pupil of an illumination optical system that illuminates the pattern;
By sequentially calculating at least one of transmittance and reflectance when a part of the illumination pupil passes through the boundary surface of the plurality of layers in the pattern, the light after passing through the pattern Diffraction from the pattern on the pupil plane of the projection optical system by calculating a first complex amplitude distribution on the first surface between the film and the projection optical system of the light beam, and Fourier transforming the first complex amplitude distribution An arithmetic unit for calculating the second complex amplitude distribution of light;
A computing device comprising:
前記演算装置は、
前記第1複素振幅分布を計算するために、前記一部分の光束の直交する2つの偏光成分別に、前記パターン内の前記複数の層の境界面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方を順次計算する請求項7に記載の計算装置。 When the part of the light flux is incident obliquely with respect to an axis perpendicular to the main surface,
The arithmetic unit is:
In order to calculate the first complex amplitude distribution, at least one of the transmittance and the reflectance when passing through the boundary surface of the plurality of layers in the pattern is determined for each of two orthogonal polarization components of the partial luminous flux. The calculation device according to claim 7 which calculates sequentially.
前記演算装置は、
前記第1複素振幅分布を計算するために、前記光束が前記断面を通過するときの透過率及び反射率の少なくとも一方をも計算する請求項7又は8に記載の計算装置。 When the part of the light beam passes through the cross section of the film,
The arithmetic unit is:
The calculation apparatus according to claim 7 or 8, wherein at least one of transmittance and reflectance when the light beam passes through the cross section is calculated in order to calculate the first complex amplitude distribution.
前記一部分の光束が前記主面に入射するときの入射角に応じて、前記光束が前記膜を通過するときの光路長を計算し、計算された前記光路長を用いて計算される波面収差成分を前記第2複素振幅分布に加算する請求項7乃至9のいずれか一項に記載の計算装置。 The arithmetic unit is:
A wavefront aberration component calculated using the calculated optical path length by calculating an optical path length when the light beam passes through the film according to an incident angle when the partial light beam is incident on the main surface. 10 is added to the second complex amplitude distribution. The calculation device according to claim 7.
請求項7乃至11のいずれか一項に記載の光量分布の計算装置と、
前記計算装置によって求められる前記投影光学系の瞳面における前記パターンからの光の光量分布の情報に基づいて前記投影光学系の光学特性の変動量を求め、該光学特性の変動量を補正する制御装置と、
を備える露光装置。 In an exposure apparatus that illuminates a pattern formed by a film having a plurality of layers with light from an illumination optical system and exposes a substrate through the pattern and the projection optical system with the light,
The light quantity distribution calculating device according to any one of claims 7 to 11,
Control for obtaining a variation amount of the optical characteristic of the projection optical system based on information on a light amount distribution of the light from the pattern on the pupil plane of the projection optical system obtained by the calculation device, and correcting the variation amount of the optical characteristic. Equipment,
An exposure apparatus comprising:
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。 Forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure method according to claim 6;
Processing the substrate on which the pattern is formed;
A device manufacturing method including:
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。 Forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure apparatus according to claim 12;
Processing the substrate on which the pattern is formed;
A device manufacturing method including:
6. The light amount distribution information on a pupil plane of a projection optical system that receives light from a pattern formed on a main surface by a film having a plurality of layers having different complex refractive indexes from each other. A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute the processing of the light quantity distribution calculation method according to claim 1 is recorded.
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