JP5266641B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2004年8月31日に出願された特願2004−251877号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、照明光(IL)をマスク(R)に照射する照明光学系(ILS)と、前記マスクのパターンの像を基板(W)上に投影する投影光学系(PL)とを備える露光装置において、前記投影光学系の瞳面近傍に配置される光学部材の温度を調整する調整機構を含み、前記投影光学系の光学特性を調整する調整装置(14、22、40)と、前記投影光学系の像面との共役面における前記照明光の断面形状及び大きさの少なくとも一方を可変に設定可能である設定装置(9)と、前記設定装置によって設定された前記照明光の断面形状及び大きさに応じて前記調整機構を制御し、前記光学部材の温度分布を変更することによって前記投影光学系の光学特性を調整する制御装置(20)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、投影光学系の像面との共役面における前記照明光の断面形状及び大きさに応じて投影光学系の光学特性の調整が行われる。
また、上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、照明光(IL)をマスク(R)に照射する照明光学系(ILS)と、前記マスクのパターンの像を基板(W)上に投影する投影光学系(PL)とを備える露光装置において、前記投影光学系における非回転対称の動的な光学特性を調整する第1調整機構(40)と、前記投影光学系における非回転対称の静的な光学特性を調整する第2調整機構(22)と、を備え、前記第1調整機構は、前記照明光とは波長が異なる光ビームを、前記投影光学系の瞳面近傍に配置される光学部材の、前記照明光が入射又は射出する面の一部に、前記投影光学系の他の光学部材を介さず照射し、前記投影光学系の像面との共役面における前記照明光の断面形状及び大きさの少なくとも一方の変更に応じて、前記光学部材の温度分布を変更することを特徴としている。
この発明によると、第1調整機構により投影光学系における非回転対称の動的な光学特性が調整されるとともに、第2調整機構により投影光学系における非回転対称の静的な光学特性が調整される。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いてデバイスのパターンを物体(W)上に転写する工程(S46)を含むことを特徴としている。
図1は、本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。図1に示す露光装置は、投影光学系PLに対してマスクとしてのレチクルRと基板としてのウェハWとを相対的に移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンをウェハWに逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置である。
図2は、結像特性補正機構14の一例を示す図である。図2において、投影光学系PLの鏡筒内で、複数の光学部材中から選択された例えば5枚のレンズL11,L12,L13,L14,L15がそれぞれ3個の光軸方向に独立に伸縮自在の駆動素子14a,14b,14c,14d,14eを介して保持されている。レンズL11〜L15の前後には固定された不図示のレンズや収差補正板も配置されている。この場合、3個の駆動素子14a(図2では2個のみを図示している)は、ほぼ正3角形の頂点となる位置関係で配置されており、同様に他の3個ずつの駆動素子14b〜14eもそれぞれほぼ正三角形の頂点となる位置関係で配置されている。
図3Aは、調整機構22の構成例を示す断面図であり、図3Bは、調整機構22の構成例を示す上面図である。尚、図3A及び3Bにおいては、図示を簡略化するために調整機構22の構成のみを図示しており、調整機構22以外の構成(例えば、鏡筒等)の図示は省略している。図3Aに示す通り、調整機構22は、保持部材22a、温度調整器22b、及び調整ネジ22c等を含む。
次に、投影光学系PLの動的な光学特性(非回転対称収差)を調整するための非露光光照射機構40について説明する。図1に示す非露光光照射機構40は、例えばダイポール照明を行った際に投影光学系PLで生ずるセンターアスティグマティズム等の非回転対称な収差を補正するものである。投影光学系PLの非回転対称な収差を補正するために、非露光光照射機構40は、投影光学系PLの瞳面PP付近のレンズL1に露光光ILとは異なる波長域の収差補正用の照明光(以下、「非露光光」と言う)LBを照射する。
照明系開口絞り部材5による照明条件の変更や、視野絞り9によるレチクルR上の照明領域の形状及び大きさの変更等が行われると、投影光学系PLに非回転対称な収差成分が発生する可能性がある。ここでは、ダイポール照明を行った際に投影光学系で生ずる非回転対称な収差成分の調整について説明する。
図11は、主制御系20の内部構成、及び主制御系20と各種信号の授受を行う装置を示すブロック図である。図3A及び3Bに示す通り主制御系20は、結像特性演算部31、結像特性制御部32、露光量制御部33、ステージ制御部34、Zチルトステージ制御部35、コントローラ36、及びメモリ37を含んで構成される。結像特性演算部31は、インテグレータセンサ7及び反射量センサ8の検出信号を用いて、レチクルRから投影光学系PLに入射する露光光ILの積算エネルギー、及びウェハWで反射されて投影光学系PLに戻る露光光ILの積算エネルギーを算出する。
但し、
F :露光光吸収によるフォーカス変化量
Δt:露光光吸収によるフォーカス変化量の計算間隔
TK :露光光吸収によるフォーカス変化時定数
FK :露光光吸収による時刻Δt前のフォーカス変化時定数
CK :露光光吸収に対するフォーカス変化率の時定数
RW :ウェハ反射率
α :ウェハ反射率依存性
Q :露光光の入射エネルギー
次に、本発明の実施形態による露光装置を半導体素子を製造する露光装置に適用し、この露光装置を用いて半導体素子を製造する方法について説明する。図14は、マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図14に示す通り、まず、ステップS10(設計ステップ)において、半導体素子の機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(マスク製作ステップ)において、設計したパターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS12(ウェハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
Claims (21)
- 照明光をマスクに照射する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを備える露光装置において、
前記投影光学系の瞳面近傍に配置される光学部材の温度を調整する調整機構を含み、前記投影光学系の光学特性を調整する調整装置と、
前記投影光学系の像面との共役面における前記照明光の断面形状及び大きさの少なくとも一方を可変に設定可能である設定装置と、
前記設定装置によって設定された前記照明光の断面形状及び大きさに応じて前記調整機構を制御し、前記光学部材の温度分布を変更することによって前記投影光学系の光学特性を調整する制御装置と
を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記調整装置は、前記照明光とは波長が異なる光ビームを、前記投影光学系の光学部材の、前記照明光が入射又は射出する面の一部に、前記投影光学系の他の光学部材を介さず照射する第1機構を含むことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記第1機構は、少なくとも前記照明光学系による前記マスクの照明条件に応じて、前記光学部材の面上で前記光ビームの照射領域を可変とすることを特徴とする請求項2記載の露光装置。
- 前記調整装置は、前記光学部材に照射される前記光ビームの一部を受光するセンサを含み、前記制御装置は、前記センサの検出結果に基づいて前記光ビームの照射量を制御することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の露光装置。
- 前記調整装置は、前記第1機構によって前記投影光学系の動的な光学特性を調整することを特徴とする請求項2から請求項4の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記調整装置は、前記第1機構によって前記投影光学系の非回転対称収差を調整することを特徴とする請求項2から請求項5の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記調整装置は、前記第1機構によって調整される前記投影光学系の光学特性と異なる光学特性を調整する第2機構を含むことを特徴とする請求項2から請求項6の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記調整装置は、前記第2機構によって前記投影光学系の静的な光学特性を調整することを特徴とする請求項7記載の露光装置。
- 前記調整装置は、前記第2機構によって前記投影光学系の非回転対称収差を調整することを特徴とする請求項7又は請求項8記載の露光装置。
- 前記第2機構は、前記光ビームが照射される光学部材と異なる前記投影光学系の光学部材の光学特性を調整することを特徴とする請求項7から請求項9の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記調整装置は、前記投影光学系の光学部材を移動して前記投影光学系の回転対称な光学特性を調整する第3機構を含むことを特徴とする請求項2から請求項10の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記制御装置は、前記照明光の断面形状及び大きさに応じて前記投影光学系に入射する光のエネルギーと前記投影光学系の光学特性の変動量との関係を示す伝達関数を記憶する記憶部を備えており、当該記憶部に記憶された伝達関数を用いて前記調整装置による前記投影光学系の光学特性の調整を制御することを特徴とする請求項1から請求項11の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記制御装置は、前記照明光の断面形状及び大きさに応じて前記投影光学系に対する光学特性の調整量を複数設定したテーブルを記憶する記憶部を備えており、当該記憶部に記憶されたテーブルを用いて前記調整装置による前記投影光学系の光学特性の調整を制御することを特徴とする請求項1から請求項11の何れか一項に記載の露光装置。
- 照明光をマスクに照射する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを備える露光装置において、
前記投影光学系における非回転対称の動的な光学特性を調整する第1調整機構と、
前記投影光学系における非回転対称の静的な光学特性を調整する第2調整機構と、を備え、
前記第1調整機構は、前記照明光とは波長が異なる光ビームを、前記投影光学系の瞳面近傍に配置される光学部材の、前記照明光が入射又は射出する面の一部に、前記投影光学系の他の光学部材を介さず照射し、前記投影光学系の像面との共役面における前記照明光の断面形状及び大きさの少なくとも一方の変更に応じて、前記光学部材の温度分布を変更することを特徴とする露光装置。 - 前記第1調整機構は、少なくとも前記照明光学系による前記マスクの照明条件に応じて、前記光学部材の面上で前記光ビームの照射領域を可変とすることを特徴とする請求項14記載の露光装置。
- 前記第1調整機構は、前記光学部材に照射される前記光ビームの一部を受光するセンサを含み、前記センサの検出結果に基づいて前記光ビームの照射量が制御されることを特徴とする請求項14又は請求項15記載の露光装置。
- 前記静的な光学特性は、前記投影光学系が初期状態で有している光学特性であり、
前記動的な光学特性は、前記投影光学系に前記照明光を入射させたときに前記照明光学系による前記マスクの照明条件に応じて変化する光学特性である
ことを特徴とする請求項14から請求項16の何れか一項に記載の露光装置。 - 前記第2調整機構は、前記投影光学系に含まれる少なくとも1つの光学部材に対して、加熱、冷却、加圧、減圧の少なくとも一つを行う機構を含むことを特徴とする請求項14から請求項17の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記第2調整機構は、前記光ビームが照射される光学部材と異なる前記投影光学系の光学部材の光学特性を調整することを特徴とする請求項14から請求項18の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記投影光学系の光学部材を移動して前記投影光学系の回転対称な光学特性を調整する第3調整機構を更に備えることを特徴とする請求項14から請求項19の何れか一項に記載の露光装置。
- 請求項1から請求項20の何れか一項に記載の露光装置を用いてデバイスのパターンを物体上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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