JP4522137B2 - 光学系の調整方法 - Google Patents
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Description
投影光学系の反射面の面形状は非常に高い精度であることが要求される。例えば、投影光学系を構成するミラーの枚数をn、EUV光の波長をλとすると許容される形状誤差σ(rms値)は以下のマレシャルの式で与えられる。
例えば、投影光学系が6枚のミラーから成り、露光光の波長が13nmの場合、σ=0.19nmとなる。また分解能30nmのパターン転写を行う場合に投影光学系全系に許容される波面収差量は0.4nm程度である。
前記第1の計測ステップは、前記光学素子に前記EUV光を入射させた際の前記多層膜表面の電場強度と前記光学素子に入射させた前記EUV光の電場強度とを計測するステップを有することを特徴とする。
電場強度は振幅の自乗に比例すること、光の反射率Rは振幅反射率rの自乗であることから、多層膜表面の(入射光と反射光が干渉して生成する定在波の)電場強度Iと入射光の電場強度I0の比(電場強度比)I/I0は次式で与えられる。
この式から逆に、多層膜表面の電場強度と入射光の電場強度の比I/I0及び反射率Rを取得すれば位相差δを求めることができる。反射率Rは、入射光の強度と反射光の強度を測定して両者の比を取ることで容易に測定することができる。多層膜表面の電場強度と入射光の電場強度の比I/I0を計測する方法については以下に詳細に説明する。
入射角の異なる2つの測定条件の間で入射光の強度が変動する可能性がある場合には、入射光強度を計測する検出器を設け、入射光強度で真空中に放出される電子の量を規格化して入射光強度が変動に伴う誤差を抑制することが可能である。すなわち、図1に示した測定装置を用いて、所定の入射角θ0、所定の波長λ0で高い反射率を得るように構成された多層膜に、ブラッグの条件を満たす入射角θ0で波長λ0のEUV光を入射した場合、表面から真空中に放出される光電子の量QR、を測定する際にビーム強度モニタ14で測定されたビーム強度をI0Rとする。
ブラッグの条件を満たす多層膜に、ブラッグの条件を満たす波長λ0からずれた波長λのEUV光を入射角θ0で射した場合、干渉によって反射光の強度を強めあう条件から外れるので、反射率は非常に低くなり、反射光の強度は入射光の強度に比べて非常に小さくなる。例えば、図8の例では、波長12.8〜14nmを外れた波長域では、反射率がピークの反射率に比べて10分の1以下と、非常に小さな値になっている。
異なる角度で測定する場合と同様に、波長の異なる2つの条件の測定の間で入射光の強度が変動する可能性がある場合には、入射光強度を計測する検出器を設け、入射光強度で真空中に放出される光電子の量を規格化して入射光強度が変動に伴う誤差を抑制することが可能である。
この場合にも同様に、2つの測定の間で入射光の強度が変動する可能性がある場合には、入射光強度を計測する検出器を設け、入射光強度で真空中に放出される光電子量を規格化して入射光強度が変動に伴う誤差を抑制することが可能である。
位相差の余弦から位相差を求める際に、位相差に2πの整数倍の不確定性があるが、連続的に測定した領域内であるいは波長変化に対して位相差が連続につながるようにすればよい。また位相差の正負の不確定性があるが、多層膜の反射ピーク近傍で正の傾きを持つようにすればよい。
ミラー表面での反射において入射光と反射光の位相差δが、ミラーの面内で変化したり、入射角に依存したりする場合には、多層膜表面で光路長がδλ/2πだけ付加するとして回折積分法等を用いれば、多層膜形状から、多層膜で反射したEUV光の波面を求めることができる。
多層膜ミラーMLの光電子放出量の参照試料RSの光電子放出量との比の波長依存性F(λ)は以下の式で与えられる。
F(λ)は、多層膜ミラーMLの光電子放出量が、単層膜ミラーRSに比較して何倍になっているかを示すパラメータである。単層膜表面の電場強度は入射光の電場強度にほぼ等しいので、多層膜ミラー試料の光電子放出量の単層膜試料の光電子放出量との比F(λ)は、多層膜表面の電場強度が入射光の電場強度の何倍になっているかを示す量(電場強度比)に等しい。反射率と電場強度比の波長依存性の測定結果の例を図8に示す。
次に、以下の式により位相δ(λ)を算出する。
位相差δの余弦から位相差δを求める際に、位相差δに2πの整数倍の不確定性があるが、連続的に測定した領域内であるいは波長変化に対して位相差δが連続につながるようにすればよい。また位相差δの正負の不確定性があるが、多層膜の反射ピーク近傍の波長域で位相の波長依存性が正の傾きを持つように設定すればよい。このようにして求めた入射光と反射光の位相差δの波長依存性を図9に示す。
これは、多層膜ミラー試料の光電子放出量と入射光子数との比を示すパラメータである。光子1個あたりの光電子放出量は、多層膜最上層を構成する物質の吸収端波長の近傍以外の波長域ではほぼ一定値であるので、G(λ)は多層膜表面の電場強度が入射光の電場強度の何倍になっているかを示す量(電場強度比)である。反射率と光電子放出量Gの波長依存性の測定結果の例を図12に示す。
放出された光電子量から電場強度を換算するためには、実施例1と同様に参照試料RSを用いるか、放出された光電子の量を試料MLの反射率が低い入射角での光電子放出量で規格化し、電場強度比を求める。この例の場合、入射角0°あるいは50°付近での光電子放出量を用いて規格化すればよい。代替的に、光子1個あたりの光電子放出量は、多層膜最上層を構成する物質の吸収端波長の近傍以外の波長域ではほぼ一定値であるので、波長を少しずらし、多層膜の反射率が非常に低くなる波長で測定した光電子放出量で規格化してもよい。
12 分光器
14 ビーム強度モニタ
16 演算部
18 電荷増幅部
20 測定室
22 ステージ
24 光強度検出器
26 蛍光X線検出器
100 露光装置
120 照明光学系
130 マスク(レチクル)
140 投影光学系
Claims (4)
- 多層膜を持つ複数の光学素子を有する光学系の調整方法であって、
EUV光が前記光学素子で反射された際の位相分布と前記EUV光より波長の長い光が前記光学素子で反射された際の位相分布との差を、前記複数の光学素子の夫々について求める第1の計測ステップと、
前記波長の長い光が前記光学系を通過した際の位相分布を計測する第2の計測ステップと、
前記第1の計測ステップで求めた差と、前記第2の計測ステップで計測した位相分布とに基づいて、前記EUV光が前記光学系を通過した際の位相分布を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された位相分布に基づいて、前記光学素子の位置及び/又は姿勢を調整するステップとを有し、
前記第1の計測ステップは、前記光学素子に前記EUV光を入射させた際の前記多層膜表面の電場強度と前記光学素子に入射させた前記EUV光の電場強度とを計測するステップを有することを特徴とする光学系の調整方法。 - 前記第1の計測するステップは、
光源からの前記EUV光を第1のグレーティングで複数の光束に分け、該複数の光束を前記光学素子の多層膜上の複数の位置に入射させるステップと、
前記複数の位置で反射した前記複数の光束を第2のグレーティングで結合させるステップと、
該結合された光束を計測することにより得た干渉情報に基づいて、前記EUV光が前記光学素子を反射した際の位相分布を求めるステップとを有することを特徴とする請求項1記載の調整方法。 - 前記EUV光は、波長2〜40nmの光であることを特徴とする請求項1または2に記載の調整方法。
- 前記波長の長い光は、波長400〜750nmの光であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の調整方法。
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