JP5920610B2 - Pupil intensity distribution setting method, illumination optical system and adjustment method thereof, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

Pupil intensity distribution setting method, illumination optical system and adjustment method thereof, exposure apparatus, and device manufacturing method Download PDF

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    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70091Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]

Description

本発明は、瞳輝度分布の設定方法、照明光学系およびその調整方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a pupil luminance distribution setting method, an illumination optical system and its adjustment method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.

半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置では、デバイスパターンの微細化に伴い、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=k(λ/NA)で表される。ここで、λは、照明光(露光光)の波長、NAは投影光学系の開口数、kはレジストの解像性及び/又はプロセス制御性に依存するプロセス・ファクタである。このため、従来、照明光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。In an exposure apparatus used for manufacturing a device such as a semiconductor element, high resolution has been demanded as the device pattern becomes finer. The resolution R is expressed by the Rayleigh equation, that is, R = k 1 (λ / NA). Here, λ is the wavelength of illumination light (exposure light), NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k 1 is a process factor that depends on the resolution and / or process controllability of the resist. Therefore, conventionally, resolution has been improved by shortening the wavelength of illumination light and increasing the numerical aperture of projection optical systems (higher NA).

しかしながら、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う。また、高NA化は、投影光学系のDOF(Depth Of Focus)の低下を招き、ひいては結像性能(結像特性)の悪化の原因となるため、高NA化をむやみに推し進めることはできない。このような理由により、照明光の短波長化及び投影光学系の開口数の増大化(高NA化)のみでは、回路パターン・サイズの微細化に対処することが困難であった。このため、露光装置では、輪帯照明などの変形照明技術、及び位相シフトマスクなどの光延命技術の導入、レジスト技術における材料及び薄膜化及び多層化などのプロセス開発技術によるリソグラフィ性能向上(低k化)の努力がなされてきた。However, the shortening of the exposure wavelength involves difficulties in developing light sources and glass materials, for example. In addition, the increase in NA causes a decrease in the DOF (Depth Of Focus) of the projection optical system, which in turn causes deterioration in imaging performance (imaging characteristics). Therefore, the increase in NA cannot be promoted unnecessarily. For these reasons, it has been difficult to cope with miniaturization of circuit patterns and sizes only by shortening the wavelength of illumination light and increasing the numerical aperture of projection optical systems (higher NA). For this reason, in the exposure apparatus, improved lithography performance (low-k) due to the introduction of deformation illumination technology such as annular illumination and optical life extension technology such as phase shift mask, material development in resist technology and process development technology such as thinning and multilayering effort of 1 reduction) have been made.

近年では、更なる高NA化を実現する装置として、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。しかしながら、液浸露光装置においても、照明光の短波長化だけでなく高NA化にも限界があり、低k化は必要不可欠となってきた。近年における低k化では、変形照明及び位相シフト技術などの超解像技術を駆使するのみならず、収差などの光学系誤差及びマスク(レチクル)のパターンがウェハ(感光性基板)上に転写される際に、そのパターンの忠実度が劣化する分をマスクパターンで補償する光近接効果補正(OPC:Optical proximity correction)への考慮も必要となってきた。ただし、低k化は、パターン像のコントラスト低下を招くため、この点に対する配慮も必要である。In recent years, an exposure apparatus that employs a local immersion exposure technique has been put into practical use as an apparatus that achieves higher NA. However, even in an immersion exposure apparatus, there is a limit in increasing the NA well shorter wavelength of the illumination light, low k 1 reduction has become essential. In recent years, low-k 1 not only makes full use of super-resolution technology such as modified illumination and phase shift technology, but also transfers optical system errors such as aberrations and mask (reticle) patterns onto a wafer (photosensitive substrate). In this case, it has become necessary to consider optical proximity correction (OPC) that compensates for the deterioration of the fidelity of the pattern with a mask pattern. However, low k 1 reduction, since lead to reduced contrast of the pattern image, also considered a need for this.

このような技術的背景において、低k値で量産可能な光学結像ソリューションを提供すべく、光学モデルによりマスクパターンと照明瞳での光強度分布とを同時に最適化するSMO(Source and Mask Optimization)手法や、照明瞳での光強度分布を最適化するSO(Source Optimization)手法が注目されている(例えば特許文献1を参照)。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳輝度分布」という。照明瞳とは、照明瞳と被照射面(露光装置の場合にはマスクまたはウェハ)との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。In this technical background, SMO (Source and Mask Optimization) optimizes the mask pattern and the light intensity distribution at the illumination pupil simultaneously using an optical model in order to provide an optical imaging solution that can be mass-produced with a low k 1 value. ) Method and SO (Source Optimization) method for optimizing the light intensity distribution at the illumination pupil (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil luminance distribution”. The illumination pupil is defined as a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). The

米国特許6,563,566号明細書US Pat. No. 6,563,566

しかしながら、従来のSMO手法やSO手法では、PW(プロセスウィンドウ:Process Window)を最大化することを主眼にしており、露光の評価指標として重要なMEEF(マスク・エラー・エンハンスメント・ファクタ:Mask Error Enhancement Factor)についての考慮はなされていない。ちなみに、MEEFとは、マスクパターンの製造誤差がウェハ上に増幅される程度を示す指標である。   However, the conventional SMO and SO methods focus on maximizing the PW (Process Window), and MEEF (Mask Error Enhancement Factor: Mask Error Enhancement), which is important as an exposure evaluation index. Factor) is not taken into account. Incidentally, MEEF is an index indicating the degree to which the mask pattern manufacturing error is amplified on the wafer.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、MEEFを小さく抑えつつプロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定することのできる設定方法を提供することを目的とする。また、本発明は、MEEFを小さく抑えつつプロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定する設定方法を用いて、設定された瞳輝度分布をターゲットとして瞳輝度分布を適切に調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a setting method capable of setting the pupil luminance distribution so that the process window becomes a predetermined value or more while suppressing the MEEF to be small. . In addition, the present invention appropriately adjusts the pupil luminance distribution by using the setting method of setting the pupil luminance distribution so that the process window becomes a predetermined value or more while keeping the MEEF small. An object of the present invention is to provide an illumination optical system capable of performing the above. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that appropriately adjusts the pupil luminance distribution.

前記課題を解決するために、第1形態では、第1面に配置されるパターンの像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を設定する方法であって、
前記第1面に配置される所定のパターンと、前記照明瞳に沿って二次元的に分布する複数の輝度要素により表された瞳輝度分布とを用いてプロセスウィンドウを計算することと、
許容されるMEEF(マスク・エラー・エンハンスメント・ファクタ)を制約条件として、前記プロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定することとを含むことを特徴とする瞳輝度分布の設定方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, in the first embodiment, an image of a pattern arranged on the first surface is formed on the illumination pupil of the illumination optical system that supplies illumination light to the imaging optical system that forms the second surface. A method for setting a power pupil luminance distribution,
Calculating a process window using a predetermined pattern arranged on the first surface and a pupil luminance distribution represented by a plurality of luminance elements distributed two-dimensionally along the illumination pupil;
And setting a pupil luminance distribution so that the process window becomes a predetermined value or more with a permissible MEEF (mask error enhancement factor) as a constraint condition. I will provide a.

第2形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
第1形態の設定方法を用いて、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を設定することと、
前記設定された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することとを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
In the second embodiment, in the adjustment method of the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
Setting a pupil luminance distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system using the setting method of the first embodiment;
And adjusting the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil with the set pupil luminance distribution as a target.

第3形態では、第2形態の調整方法により調整されたことを特徴とする照明光学系を提供する。   In the third embodiment, an illumination optical system characterized by being adjusted by the adjustment method of the second embodiment is provided.

第4形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
第1形態の設定方法を用いて設定された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整するために前記瞳調整装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする照明光学系を提供する。
In the fourth embodiment, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A pupil distribution measuring device for measuring a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system;
A pupil adjustment device for adjusting a pupil luminance distribution formed in the illumination pupil;
And a control unit that controls the pupil adjustment device to adjust the pupil luminance distribution formed in the illumination pupil with the pupil luminance distribution set by using the setting method of the first form as a target. An illumination optical system is provided.

第5形態では、所定のパターンを照明するための第3形態または第4形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   According to a fifth aspect, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the third or fourth aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.

第6形態では、第5形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the sixth embodiment, using the exposure apparatus of the fifth embodiment, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method is provided.

実施形態にしたがう瞳輝度分布の設定方法では、MEEFを小さく抑えつつプロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定することができる。実施形態にかかる照明光学系では、MEEFを小さく抑えつつプロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定する設定方法を用いて、設定された瞳輝度分布をターゲットとして瞳輝度分布を適切に調整することができる。実施形態の露光装置では、瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   In the setting method of the pupil luminance distribution according to the embodiment, the pupil luminance distribution can be set so that the process window becomes a predetermined value or more while suppressing MEEF small. In the illumination optical system according to the embodiment, the pupil luminance distribution is appropriately set by using the setting method for setting the pupil luminance distribution so that the process window becomes a predetermined value or more while suppressing the MEEF to be small. Can be adjusted. In the exposure apparatus of the embodiment, it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions by using an illumination optical system that appropriately adjusts the pupil luminance distribution, and as a result, it is possible to manufacture a good device.

実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法のアルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the algorithm of the setting method of the pupil luminance distribution concerning embodiment. 図1のステップS11とS15におけるDOFの最適化の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the optimization of DOF in step S11 and S15 of FIG. 図2のステップS21およびS22において実行されるMEEFの最適化の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of optimization of MEEF performed in step S21 and S22 of FIG. プロセスウィンドウの大きさを定義する楕円を示す図である。It is a figure which shows the ellipse which defines the magnitude | size of a process window. 照明瞳をグリッド状に分割した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the illumination pupil was divided | segmented into grid shape. 各照明ピクセルが有意なボケをもつ様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that each illumination pixel has a significant blur. 制約条件で強度値を制約している位置について説明する図である。It is a figure explaining the position which restrict | limits an intensity value with a constraint condition. プロセスウィンドウの最適化のための評価点について説明する図である。It is a figure explaining the evaluation point for optimization of a process window. MEEFの最適化のための評価点について説明する図である。It is a figure explaining the evaluation point for optimization of MEEF. OPE誤差の最適化のための評価点について説明する図である。It is a figure explaining the evaluation point for optimization of an OPE error. 本実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法を適用して得られた瞳輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the pupil luminance distribution obtained by applying the setting method of the pupil luminance distribution concerning this embodiment. 図11の各瞳輝度分布に対応するOPE誤差を示す図である。It is a figure which shows the OPE error corresponding to each pupil luminance distribution of FIG. 実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment. 空間光変調ユニットの構成および作用を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure and effect | action of a spatial light modulation unit. 空間光変調ユニット中の空間光変調器の部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view of the spatial light modulator in a spatial light modulation unit. 瞳分布計測装置の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the internal structure of a pupil distribution measuring apparatus. 実施形態にかかる照明光学系の調整方法のフローチャートである。It is a flowchart of the adjustment method of the illumination optical system concerning embodiment. 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a semiconductor device. 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element.

以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。まず、実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法を説明する。本実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法では、一例として露光装置を前提とし、第1面に配置されるパターン(マスクパターン)の像を第2面(ウェハの表面:露光面)上に形成する結像光学系(投影光学系)に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善する。本願明細書において、「改善」とは、改善前の初期状態の瞳輝度分布でのプロセスウィンドウよりも、改善後の瞳輝度分布でのプロセスウィンドウの方が大きくなることを指す。このとき、初期状態の瞳輝度分布は、瞳面内一様に輝度0である分布であっても良い。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. First, a method for setting a pupil luminance distribution according to the embodiment will be described. In the setting method of the pupil luminance distribution according to the present embodiment, an image of a pattern (mask pattern) arranged on the first surface is formed on the second surface (wafer surface: exposure surface), assuming an exposure apparatus as an example. The pupil luminance distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system that supplies illumination light to the imaging optical system (projection optical system) is improved. In the present specification, “improvement” means that the process window in the pupil luminance distribution after improvement is larger than the process window in the pupil luminance distribution in the initial state before improvement. At this time, the pupil luminance distribution in the initial state may be a distribution in which the luminance is uniformly zero in the pupil plane.

本実施形態では、露光の評価指標として重要なMEEF(マスク・エラー・エンハンスメント・ファクタ:Mask Error Enhancement Factor)、OPE(光近接効果:Optical Proximity Effect)誤差、PW(プロセスウィンドウ:Process Window)に関して改善された自由形状(フリーフォーム)の瞳輝度分布を導出するアルゴリズムを提案する。露光装置におけるOPE誤差は、例えばウェハ(感光性基板)に形成されるレジストパターンの線幅誤差である。MEEFおよびOPE誤差には、それぞれユーザ指定値を与えることができる。本実施形態では、一例として、MEEFおよびOPE誤差をそれぞれユーザ指定値以下に抑えた上で、プロセスウィンドウが最大化するように改善された自由形状の瞳輝度分布を求める。   In this embodiment, MEEF (Mask Error Enhancement Factor), OPE (Optical Proximity Effect) error, and PW (Process Window), which are important as exposure evaluation indexes, are improved. We propose an algorithm for deriving the free-form pupil luminance distribution. The OPE error in the exposure apparatus is, for example, a line width error of a resist pattern formed on a wafer (photosensitive substrate). A user-specified value can be given to each of the MEEF and OPE errors. In the present embodiment, as an example, a free-form pupil luminance distribution that is improved so that the process window is maximized is obtained after each MEEF and OPE error is suppressed to a user-specified value or less.

図1は、実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法のアルゴリズムを示すフローチャートである。図2は、図1のステップS11とS15におけるベストフォーカス位置およびDOFの最適化の工程を示すフローチャートである。図3は、図2のステップS21およびS22において実行されるMEEFの最適化の工程を示すフローチャートである。図1のステップS11とS15におけるベストフォーカス位置およびDOF(Depth Of Focus:ベストフォーカス位置からのデフォーカス量の許容範囲)の最適化では、図2のステップS21およびS22を実行する。   FIG. 1 is a flowchart illustrating an algorithm of a pupil luminance distribution setting method according to the embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing a process of optimizing the best focus position and DOF in steps S11 and S15 of FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the MEEF optimization process executed in steps S21 and S22 of FIG. In the optimization of the best focus position and DOF (Depth Of Focus: the allowable range of the defocus amount from the best focus position) in steps S11 and S15 in FIG. 1, steps S21 and S22 in FIG. 2 are executed.

図2のステップS21およびS22では、ベストフォーカス位置およびDOFの値を変えながら図3のステップS31〜S35を実行する。ベストフォーカス位置およびDOFは、図3のステップS32において、すなわち「線形最適化」の工程において解く線形計画問題中の定数である。ステップS32の「線形最適化」の工程では、以下の線形計画問題を解く。すなわち、式(A)乃至式(Q)に示す制約条件の下で、式(a)で示すメリット関数を最大化するという線形計画問題を解く。   In steps S21 and S22 of FIG. 2, steps S31 to S35 of FIG. 3 are executed while changing the best focus position and the DOF value. The best focus position and DOF are constants in the linear programming problem solved in step S32 of FIG. 3, that is, in the process of “linear optimization”. In the “linear optimization” step of step S32, the following linear programming problem is solved. That is, the linear programming problem of maximizing the merit function represented by the equation (a) under the constraint conditions represented by the equations (A) to (Q) is solved.

図4は、プロセスウィンドウの大きさを定義する楕円を示す図である。図4において、縦軸はパターン像が形成されるウェハの露光面における光強度Iを、横軸は露光面のガウスフォーカス位置に対するデフォーカス量を示している。ここで、ガウスフォーカス位置とは、投影光学系の収差、ウェハの多層膜構造、およびマスクの三次元効果を考慮しないときのフォーカス位置である。したがって、投影光学系の収差、ウェハの多層膜構造、およびマスクの三次元効果を考慮しないときのフォーカス位置(ガウスフォーカス位置)のデフォーカス量は0であるが、投影光学系の収差、ウェハの多層膜構造、およびマスクの三次元効果を考慮したときのベストフォーカス位置のガウスフォーカス位置に対するデフォーカス量ΔFは0にならない。
図4においてプロセスウィンドウを表わす楕円の鉛直方向(強度Iを示す縦軸方向)の幅が最大になるデフォーカス方向(図4の横軸方向)の位置を、投影光学系の収差、ウェハの多層膜構造、およびマスクの三次元効果を考慮したときのベストフォーカス位置とする。ガウスフォーカス位置に対するベストフォーカス位置のデフォーカス量はΔFである。別の表現をすれば、図4においてプロセスウィンドウを表わす楕円の重心を通って鉛直方向(強度Iを示す縦軸方向)に楕円を二等分する直線のデフォーカス方向(図4の横軸方向)の位置が、投影光学系の収差、ウェハの多層膜構造、およびマスクの三次元効果を考慮したときのベストフォーカス位置である。ステップS32の線形計画問題において最大化したいのはプロセスウィンドウである。すなわち、図4において楕円の面積で定義されるプロセスウィンドウを最大化する。ベストフォーカス位置およびDOFは、ステップS32において線形計画問題を解く時点では定数とする。ベストフォーカス位置およびDOFは、図2のアルゴリズムにおいて最適化(改善)される。図4に示すw’,wは最適化変数であり、プロセスウィンドウの大きさを定義する楕円が縦軸と交わるときの2つの強度値である。w’,wについては、制約条件(L)、(M)、(N)の説明において詳述する。
FIG. 4 is a diagram showing an ellipse that defines the size of the process window. In FIG. 4, the vertical axis indicates the light intensity I on the exposure surface of the wafer on which the pattern image is formed, and the horizontal axis indicates the defocus amount with respect to the Gaussian focus position on the exposure surface. Here, the Gaussian focus position is a focus position when the three-dimensional effect of the aberration of the projection optical system, the multilayer structure of the wafer, and the mask is not taken into consideration. Therefore, the defocus amount at the focus position (Gauss focus position) when the aberration of the projection optical system, the multilayer structure of the wafer, and the three-dimensional effect of the mask are not taken into consideration is zero, but the aberration of the projection optical system, The defocus amount ΔF with respect to the Gaussian focus position of the best focus position when considering the multilayer structure and the three-dimensional effect of the mask does not become zero.
In FIG. 4, the position in the defocus direction (horizontal axis direction in FIG. 4) where the width in the vertical direction (vertical axis direction indicating intensity I) of the ellipse representing the process window is maximized is indicated by the aberration of the projection optical system and the multilayer of the wafer. The best focus position when considering the three-dimensional effect of the film structure and mask. The defocus amount at the best focus position with respect to the Gaussian focus position is ΔF. In other words, a straight line defocus direction (horizontal axis direction in FIG. 4) that bisects the ellipse in the vertical direction (vertical axis direction indicating intensity I) through the center of gravity of the ellipse representing the process window in FIG. ) Is the best focus position in consideration of the aberration of the projection optical system, the multilayer structure of the wafer, and the three-dimensional effect of the mask. What is to be maximized in the linear programming problem in step S32 is the process window. That is, the process window defined by the area of the ellipse in FIG. 4 is maximized. The best focus position and DOF are constants when the linear programming problem is solved in step S32. The best focus position and DOF are optimized (improved) in the algorithm of FIG. W ′ and w shown in FIG. 4 are optimization variables, which are two intensity values when the ellipse defining the size of the process window intersects the vertical axis. w ′ and w will be described in detail in the explanation of the constraint conditions (L), (M), and (N).

以下、各制約条件について説明する。制約条件(A)において、Siは図5に示すようにグリッド状に分割された照明瞳の各ピクセルiの強度値であり、nは照明ピクセルの総数である。照明瞳をどの程度細かく分割するかはユーザ定義(ユーザが決定する事項)であり、ステップS32の線形最適化に際して既知の定数である。Siの最大値としてSMaxを定義する。Si(1≦i≦n)、SMaxは、線形計画問題における最適化変数である。Siを最適化することにより、自由形状の瞳輝度分布の最適化(改善)を行う。図5では、縦33×横33個のピクセルで照明瞳を表現した例を示しているが、多くの場合、縦65×横65個のピクセルによる表現、またはこれよりも多い縦129×横129個のピクセルによる表現の方が有意に良い結果が得られる。このように、ステップS32では、照明瞳に沿って二次元的に分布する複数の輝度要素Siにより表された瞳輝度分布を用いる。   Hereinafter, each constraint condition will be described. In the constraint (A), Si is the intensity value of each pixel i of the illumination pupil divided in a grid as shown in FIG. 5, and n is the total number of illumination pixels. How finely the illumination pupil is divided is user-defined (a matter determined by the user), and is a known constant at the time of linear optimization in step S32. SMax is defined as the maximum value of Si. Si (1 ≦ i ≦ n) and SMax are optimization variables in the linear programming problem. By optimizing Si, the free-form pupil luminance distribution is optimized (improved). FIG. 5 shows an example in which the illumination pupil is represented by 33 pixels vertically and 33 pixels horizontally, but in many cases, the expression is expressed by 65 pixels vertically by 65 pixels horizontally or 129 pixels vertically and 129 pixels larger than this. Significantly better results can be obtained with a single pixel representation. Thus, in step S32, a pupil luminance distribution represented by a plurality of luminance elements Si distributed two-dimensionally along the illumination pupil is used.

収差が無視できるほどに十分小さい場合、瞳輝度分布にx,y方向の非対称性があると、デフォーカスの際に像の歪みにつながる。通常、収差は十分小さいから、瞳輝度分布を表すSiはx軸およびy軸に関して対称である方が良い。この場合、線形計画問題における最適化変数は、照明瞳のうちの第一象限のピクセルにおけるSiに限定される。グリッド分割された複数の照明ピクセルで表現される瞳輝度分布を実際に実現する際には、図6に示すように、各照明ピクセル61は有意なボケ62をもつ。各ピクセルがウェハ上の光強度分布に対して及ぼす寄与は各照明ピクセルのボケを考慮して計算されなければならない。ボケを考慮せずに各照明ピクセルの寄与を計算した際に得られる最適解の性能は、実際に実現したときの性能と異なる。ボケはハードウェア起因であり、ハードウェアに特異的なボケを考慮することにより、実際に実現可能な瞳輝度分布が得られる。   When the aberration is small enough to be ignored, if the pupil luminance distribution has asymmetry in the x and y directions, it will lead to image distortion during defocusing. Usually, since the aberration is sufficiently small, Si representing the pupil luminance distribution should be symmetric with respect to the x axis and the y axis. In this case, the optimization variable in the linear programming problem is limited to Si in the first quadrant pixel of the illumination pupil. When actually realizing a pupil luminance distribution expressed by a plurality of grid-divided illumination pixels, each illumination pixel 61 has a significant blur 62 as shown in FIG. The contribution each pixel has to the light intensity distribution on the wafer must be calculated taking into account the blur of each illumination pixel. The performance of the optimal solution obtained when calculating the contribution of each illumination pixel without considering blur is different from the performance when actually realized. The blur is caused by hardware, and an actually realizable pupil luminance distribution can be obtained by considering blur specific to hardware.

制約条件(B)において、PFR(Pupil
Fill Ratio)はユーザ定義の値である。制約条件(B)により、全てのSiがSMaxに等しいときの和ΣSi(i=1〜n)を1としたとき、少なくともPFRの割合だけΣSi(i=1〜n)が値を持つようにする。PFRには、例えば0.05程度以上の値を入れる。PFRがあまりに小さいと、投影光学系中で使われる箇所が局在するために熱収差の影響が出やすいなどの影響がある。
In the constraint (B), PFR (Pupil
Fill Ratio) is a user-defined value. By the constraint (B), when the sum ΣSi (i = 1 to n) when all Si is equal to SMax is set to 1, ΣSi (i = 1 to n) has a value at least by the ratio of PFR. To do. For example, a value of about 0.05 or more is entered in PFR. If the PFR is too small, the location used in the projection optical system is localized, and thus there is an effect that the influence of thermal aberration is likely to occur.

制約条件(C)、(D)、(E)、(F)では、ユーザ定義のリファレンス瞳輝度分布(例えば設計上の瞳輝度分布)からの差異が大きくならないように制約する。リファレンス瞳輝度分布が各照明ピクセルiにおいてもつ強度値がriである。最適瞳輝度分布の強度値Siとriとの差の絶対値diをとるために制約条件(C)、(D)を用いる。nrefは、n個の照明ピクセルのうちリファレンス瞳輝度分布が有意な強度を持つピクセルの個数であり、nref ≦nである。   In the constraint conditions (C), (D), (E), and (F), a constraint is made so that a difference from a user-defined reference pupil luminance distribution (for example, a designed pupil luminance distribution) does not increase. The intensity value of the reference pupil luminance distribution at each illumination pixel i is ri. In order to obtain the absolute value di of the difference between the intensity values Si and ri of the optimum pupil luminance distribution, the constraint conditions (C) and (D) are used. nref is the number of pixels having a significant intensity of the reference pupil luminance distribution among n illumination pixels, and nref ≦ n.

制約条件(E)、(F)により、リファレンス瞳輝度分布からの差異量を制約する。最大値が1になるようにriを規格化しておくと、リファレンス瞳輝度分布の強度和はSMaxΣri(i=1〜nref)である。制約条件(E)では、強度差の絶対値diの和Σdi(i=1〜nref)がSMaxΣri(i=1〜nref)に占める割合をユーザ定義の定数Rによって制約する。ただし、制約条件(E)で監視しているのはriが有意な値を持つnref個のピクセルにおいてのみであり、リファレンス瞳輝度分布から減る量の上限を制約する。制約条件(F)と組み合わせることにより、リファレンス瞳輝度分布から増える量の上限も制約する。nref=nであれば、制約条件(F)は不要であり、削除する。リファレンス瞳輝度分布からの差異を制約する必要がなければ、線形計画問題から制約条件(C)、(D)、(E)、(F)を削除する。このように、ステップS32では、例えばユーザ定義の基準的な瞳輝度分布から改善された瞳輝度分布を求める。   The amount of difference from the reference pupil luminance distribution is constrained by the constraint conditions (E) and (F). If ri is normalized so that the maximum value is 1, the sum of the intensity of the reference pupil luminance distribution is SMaxΣri (i = 1 to nref). In the constraint condition (E), the ratio of the sum Σdi (i = 1 to nref) of the absolute value di of the intensity difference to the SMaxΣri (i = 1 to nref) is constrained by a user-defined constant R. However, the restriction condition (E) is monitored only for nref pixels where ri has a significant value, and restricts the upper limit of the amount to be reduced from the reference pupil luminance distribution. By combining with the constraint condition (F), the upper limit of the amount increased from the reference pupil luminance distribution is also limited. If nref = n, the constraint condition (F) is unnecessary and is deleted. If it is not necessary to constrain the difference from the reference pupil luminance distribution, the constraints (C), (D), (E), and (F) are deleted from the linear programming problem. Thus, in step S32, an improved pupil luminance distribution is obtained from, for example, a user-defined standard pupil luminance distribution.

制約条件(G)では、ウェハ上でのアンカー・ゲージの強度値(threshold強度:しきい値)を1に規格化する。インコヒーレント結像理論から、ウェハ上の光強度I(χ,Bias)は照明ピクセル強度Siの線形和により次の式(b)で表される。式(b)において、Ci(χ,Defocus,Bias)は、各照明ピクセルiがある単位強度のときに、デフォーカス量Defocusだけ位置ずれしたウェハ上の位置χ(ベクトル(x,y) )に、ある量Biasだけ全体に太らせたマスクパターンによる回折を経て与えられる光強度を示している。すなわち、Bias量とは、例えばマスクパターンの設計上のライン幅に対する調整量である。   In the constraint condition (G), the anchor gauge strength value (threshold strength: threshold) on the wafer is normalized to 1. From the incoherent imaging theory, the light intensity I (χ, Bias) on the wafer is expressed by the following equation (b) by the linear sum of the illumination pixel intensity Si. In equation (b), Ci (χ, Defocus, Bias) is a position χ (vector (x, y)) on the wafer that is displaced by the defocus amount Defocus when each illumination pixel i has a certain unit intensity. The light intensity given through diffraction by the mask pattern thickened by a certain amount Bias is shown. That is, the Bias amount is, for example, an adjustment amount with respect to the design line width of the mask pattern.

制約条件(H)、(I)、(J)、(K)では、離散的にサンプリングしたウェハ上の点の強度値を制約し、大局的にユーザ指定のターゲット構造(Target構造)が実現されるようにする。図7は、制約条件(H)、(I)、(J)、(K)で強度値を制約している位置について説明する図である。図7において灰色で示す矩形状の部分がターゲット構造(ユーザが作りたいパターン像の構造)である。露光の結果として得られるレジスト構造は、ウェハ上の光強度分布をしきい値(threshold強度)で二値化することにより、図7において黒い太線で示すように近似的に求まる。   In the constraint conditions (H), (I), (J), and (K), the intensity values of points on the wafer sampled discretely are constrained, and a target structure (Target structure) specified by the user is realized globally. So that FIG. 7 is a diagram for explaining the positions where the intensity values are restricted by the constraint conditions (H), (I), (J), and (K). In FIG. 7, the rectangular portion shown in gray is the target structure (the structure of the pattern image that the user wants to make). The resist structure obtained as a result of exposure is approximately obtained as shown by a thick black line in FIG. 7 by binarizing the light intensity distribution on the wafer with a threshold value (threshold intensity).

図7に示すように、ターゲット構造のエッジを挟んでEdge_Dark点およびEdge_Bright点をとる。制約条件(G)によりしきい値が1であるから、制約条件(H)、(I)により図7のEdge_Dark点とEdge_Bright点との間に強度1の位置が存在することになり、近似レジスト構造のエッジ位置をEdge_Dark点とEdge_Bright点との間に位置させることができる。Edge_Dark点とEdge_Bright点との距離はユーザ定義の定数である。Edge_Dark点とEdge_Bright点との距離を小さくすると、レジスト構造をターゲット構造に近づけることができる。   As shown in FIG. 7, Edge_Dark point and Edge_Bright point are taken across the edge of the target structure. Since the threshold value is 1 due to the constraint condition (G), a position of intensity 1 exists between the Edge_Dark point and the Edge_Bright point in FIG. 7 according to the constraint conditions (H) and (I). The edge position of the structure can be located between the Edge_Dark point and the Edge_Bright point. The distance between the Edge_Dark point and the Edge_Bright point is a user-defined constant. When the distance between the Edge_Dark point and the Edge_Bright point is reduced, the resist structure can be brought closer to the target structure.

制約条件(J)、(K)は、レジスト構造がエッジから離れた位置でも正常な強度値をもつための制約条件である。強度値が1よりも大きくなるべき位置(明るくなるべき位置)にBright点を、強度値が1よりも小さくなるべき位置(暗くなるべき位置)にDark点を取り、それぞれの位置での強度値をユーザ指定値のIBright(>1)、IDark(<1)で制約する。Bright点、Dark点の強度の制約はデフォーカス面でも行う。図4の楕円のプロセスウィンドウが定義されるDOF以下の離散的なデフォーカス面、すなわち次の式(c)で示すデフォーカス面Defocus(ただしΔzはユーザ定義値であり、照明光の波長λ=193nmで、投影光学系の像側開口数NA=1.35の場合にはΔzが5nm程度以下であることが推奨される。ただし、Δzが小さいと多くのデフォーカス面を評価する必要が出てくるため計算負荷が高くなる。計算負荷を軽減する目的で、Δzを20nmなど大きく設定するのが有効な場合もある。)で制約する。   The constraint conditions (J) and (K) are constraint conditions for allowing the resist structure to have a normal intensity value even at a position away from the edge. Bright points are taken at positions where the intensity value should be greater than 1 (positions that should be brightened), dark points are taken at positions where the intensity value should be smaller than 1 (positions that should be darkened), and intensity values at each position Are constrained by user-specified values IBright (> 1) and IDark (<1). The intensity of Bright and Dark points is also restricted on the defocus plane. Discrete defocus surfaces below DOF in which the elliptical process window of FIG. 4 is defined, that is, the defocus surface Defocus represented by the following equation (c) (where Δz is a user-defined value, and the wavelength of illumination light λ = In the case of 193 nm and the image-side numerical aperture NA = 1.35 of the projection optical system, it is recommended that Δz be about 5 nm or less, but if Δz is small, many defocus surfaces need to be evaluated. In order to reduce the calculation load, it may be effective to set Δz to a large value such as 20 nm).

制約条件(L)、(M)、(N)により、図4の w’、w 、w'' を制約する。図4の楕円の上半分は次の式(d)により、下半分は次の式(e)により表される。離散的なデフォーカス面Defocus=kdefΔz+ΔFで制約する。プロセスウィンドウの定義から、図4の楕円の内側領域は、各デフォーカス面においてCD値(レジストパターン像の線幅値)がユーザ指定の許容誤差±ΔCD(レジストパターン像の線幅の許容誤差:許容されるOPE誤差)の範囲に収まる強度値である。   4 is constrained by the constraint conditions (L), (M), and (N). The upper half of the ellipse in FIG. 4 is represented by the following equation (d), and the lower half is represented by the following equation (e). It is constrained by a discrete defocus surface Defocus = kdefΔz + ΔF. From the definition of the process window, in the inner region of the ellipse in FIG. 4, the CD value (line width value of the resist pattern image) on each defocus plane has a user-specified tolerance ± ΔCD (the tolerance of the line width of the resist pattern image: It is an intensity value that falls within a range of (allowable OPE error).

図8に示すように、CD(TargetCD)から±ΔCDだけずらした位置の明るい方にPW_Bright点、暗い方にPW_Dark点をとる。全てのPW_Bright点の強度値が各離散デフォーカス面において式(d)で表される楕円の上半分よりも上であり、全てのPW_Dark点の強度値が各離散デフォーカス面において式(e)で表される楕円の下半分よりも下である必要があり、これを保証するのが制約条件(L)、(M)、(N)である。   As shown in FIG. 8, the PW_Bright point is taken on the bright side and the PW_Dark point on the dark side at a position shifted from the CD (Target CD) by ± ΔCD. The intensity values of all the PW_Bright points are above the upper half of the ellipse represented by the equation (d) in each discrete defocus plane, and the intensity values of all the PW_Dark points are represented by the equation (e) in each discrete defocus plane. It is necessary to be lower than the lower half of the ellipse represented by the constraints (L), (M), and (N) to guarantee this.

メリット関数と制約条件(L)、(M)、(N)とによるプロセスウィンドウの最適化方法(改善方法)は、プロセスウィンドウを評価する図形の形状が決まっていれば同様に成り立つので、プロセスウィンドウを評価する図形の形状を長方形、ひし形など他の形状にしても良い。例えばプロセスウィンドウを評価する図形を長方形で表すとき、式(a)で表されるメリット関数および制約条件(L)、(M)を、次に示すような式(a’)で表されるメリット関数および式(L’),式(M’)で表される制約条件に差し替えればよい。このとき、w'' が不要であるから、制約条件(N)は削除する。   The process window optimization method (improvement method) based on the merit function and the constraint conditions (L), (M), and (N) is the same as long as the shape of the figure for evaluating the process window is determined. The shape of the figure to be evaluated may be another shape such as a rectangle or a rhombus. For example, when a figure for evaluating a process window is represented by a rectangle, the merit function represented by the expression (a) and the constraint conditions (L) and (M) are represented by the following expression (a ′). What is necessary is just to replace with the constraint conditions represented by a function, Formula (L '), and Formula (M'). At this time, w ″ is unnecessary, so the constraint condition (N) is deleted.

制約条件(O)により、MEEFを制約する。D. Ziger, D., Proc.
of SPIE 7122, 71223W (2008)を参照すると、MEEFを近似的に以下の式(f)で表すことができる。ただし、式(f)におけるCD_BiasedおよびCD_Defaultは、それぞれ図9中のデフォルトのマスク(設計上のマスク)による光強度分布およびバイアスを施したマスクによる光強度分布に対応している。I(χ,Bias),I(χ,0),I(χ+Bias,Bias)は、それぞれ図9において参照符号63,64,65で示す点の強度値である。式(f)では、マスクのバイアス量(ウェハ次元での換算値)と、ウェハでの位置の微小移動量(点63,64と点65との位置の差)とが同じBiasであるとしている。
The MEEF is constrained by the constraint condition (O). D. Ziger, D., Proc.
of SPIE 7122, 71223W (2008), MEEF can be approximately expressed by the following equation (f). However, CD_Biased and CD_Default in equation (f) correspond to the light intensity distribution by the default mask (designed mask) and the light intensity distribution by the biased mask in FIG. 9, respectively. I (χ, Bias), I (χ, 0), and I (χ + Bias, Bias) are intensity values of points indicated by reference numerals 63, 64, and 65 in FIG. 9, respectively. In Expression (f), the bias amount of the mask (converted value in the wafer dimension) and the minute movement amount of the position on the wafer (the difference in position between the points 63 and 64 and the point 65) are assumed to be the same Bias. .

MEEFにユーザ指定の許容最大値MEEFMaxが指定されている場合には、以下の不等式(g)が成り立つべきである。ここで、図9に示すように、CD値の評価方向の位置のBiasを必ず光強度が小さくなる方にとり、かつマスクのバイアスをウェハ上の強度が大きくなるようにとると、不等式(g)における絶対値を外すことができ、以下の不等式(h)が得られる。また、不等式(h)の分母が正であるから、両辺に{I(χ,Bias)−I(χ+Bias,Bias)}を掛けると、以下の不等式(i)が得られる。こうして、MEEFの制約条件が強度に関して線形の不等式になり、制約条件(O)によりMEEFをユーザ指定の許容値MEEFMax以下に制約することができる。   If the user-specified allowable maximum value MEEFMax is specified in MEEF, the following inequality (g) should hold. Here, as shown in FIG. 9, if the Bias at the position in the CD value evaluation direction is always set so that the light intensity decreases, and the mask bias is set so that the intensity on the wafer increases, the inequality (g) The absolute value in can be removed and the following inequality (h) is obtained. Since the denominator of inequality (h) is positive, multiplying both sides by {I (χ, Bias) −I (χ + Bias, Bias)} yields the following inequality (i). Thus, the MEEF constraint becomes a linear inequality with respect to the strength, and the MEEF can be constrained to a user-specified allowable value MEEFMax or less by the constraint (O).

制約条件(P)、(Q)により、OPE誤差を制約する。図10は、OPE誤差の最適化のための評価点OPE_Bright点およびOPE_Dark点について説明する図である。OPE誤差すなわちCD誤差をユーザ指定値以下に抑制するアルゴリズムは、以下の通りである。Target CD(ターゲットCD)からのCD誤差に対するユーザ指定の許容最大値をΔCDtargetとする。Target CDを定義する端の点から、CDを計測する方向において互いに逆方向にΔCDtarget/2だけ離れた位置に、図10に示すようにOPE_Bright点およびOPE_Dark点をとる。  The OPE error is constrained by the constraint conditions (P) and (Q). FIG. 10 is a diagram for explaining evaluation points OPE_Bright points and OPE_Dark points for optimizing the OPE error. The algorithm for suppressing the OPE error, that is, the CD error to a value specified by the user or less is as follows. Let ΔCDtarget be the maximum allowable value specified by the user for the CD error from the Target CD. As shown in FIG. 10, the OPE_Bright point and the OPE_Dark point are taken at positions separated by ΔCDtarget / 2 in opposite directions in the CD measurement direction from the end point defining Target CD.

OPE_Bright点の強度がしきい値(threshold強度)よりも大きくなる制約条件(P)を課し、OPE_Dark点の強度がしきい値よりも小さくなる制約条件(Q)を課すと、しきい値(=1)は必ずOPE_Bright点とOPE_Dark点との間にあることになる。すなわち、しきい値による二値化で得られる構造のエッジがOPE_Bright点とOPE_Dark点との間に位置する。CD値を定義する2つのエッジ位置の誤差をそれぞれΔCDtarget/2以下にすることができるから、2つのエッジ位置で定義されるCD値の誤差がΔCDtarget以下に抑えられる。以上のことから、制約条件(P)、(Q)によりOPE誤差を最適化(改善)することができる。   When the constraint condition (P) that the intensity of the OPE_Bright point is larger than the threshold (threshold intensity) is imposed and the constraint condition (Q) that the intensity of the OPE_Dark point is smaller than the threshold is imposed, the threshold ( = 1) is always between the OPE_Bright point and the OPE_Dark point. In other words, the edge of the structure obtained by binarization using the threshold value is located between the OPE_Bright point and the OPE_Dark point. Since the error between the two edge positions defining the CD value can be made equal to or less than ΔCDtarget / 2, the error between the CD values defined at the two edge positions can be suppressed to less than ΔCDtarget. From the above, the OPE error can be optimized (improved) by the constraint conditions (P) and (Q).

このように、ステップS32では、第1面に配置される所定のパターンと、照明瞳に沿って二次元的に分布する複数の輝度要素Siにより表された瞳輝度分布とを用いてプロセスウィンドウを計算する。そして、許容されるMEEFおよび許容されるOPE誤差を制約条件として、プロセスウィンドウを表す楕円の面積が最大値に近づくように(一般的にはプロセスウィンドウが所定値以上になるように)瞳輝度分布を改善する。   As described above, in step S32, a process window is formed using a predetermined pattern arranged on the first surface and a pupil luminance distribution represented by a plurality of luminance elements Si distributed two-dimensionally along the illumination pupil. calculate. Then, with the allowable MEEF and the allowable OPE error as constraints, the pupil luminance distribution so that the area of the ellipse representing the process window approaches the maximum value (generally, the process window becomes equal to or larger than a predetermined value). To improve.

ステップS32の線形計画問題において、MEEFは近似的に制約されている。評価パターンの位置シフトがなく且つBias量が十分小さい場合にはMEEFの近似精度は良いが、そうでない場合には厳密計算によるMEEFの補正を行う必要がある。図3は、その厳密計算によるMEEFの補正を行うループを示している。ステップS32の線形計画問題において、MEEFMax=MEEFTargetと初期値設定する(ステップS31)。ここで、MEEFTargetはユーザ指定の許容最大値である。   In the linear programming problem in step S32, MEEF is approximately constrained. If there is no position shift of the evaluation pattern and the Bias amount is sufficiently small, the approximation accuracy of MEEF is good, but if not, it is necessary to correct the MEEF by exact calculation. FIG. 3 shows a loop for performing MEEF correction by the exact calculation. In the linear programming problem in step S32, MEEFMax = MEEFTarget is set to an initial value (step S31). Here, MEEFTarget is an allowable maximum value designated by the user.

ステップS32の線形計画問題を解いて得られた瞳輝度分布を用いてMEEFを厳密計算し、厳密計算により得られた値をMEEFcurrentに代入する(ステップS33)。そして、MEEFTargetとMEEFcurrentとの差の絶対値abs(MEEFTarget−MEEFcurrent)が十分小さいか否かを判断する(ステップS34)。abs(MEEFTarget−MEEFcurrent)が十分小さければ終了するが、abs(MEEFTarget−MEEFcurrent)が十分小さくなければ、MEEFMaxを調整し(ステップS35)、再度ステップS32の線形計画問題を解く過程を繰り返す。一般に、MEEFMaxが小さいほどMEEFcurrentも小さくなるので、MEEFTargetを実現するのに必要十分なだけMEEFMaxを小さくすれば良い。   The MEEF is strictly calculated using the pupil luminance distribution obtained by solving the linear programming problem in step S32, and the value obtained by the exact calculation is substituted into MEEFcurrent (step S33). Then, it is determined whether or not the absolute value abs (MEEFTarget−MEEFcurrent) of the difference between MEEFTarget and MEEFcurrent is sufficiently small (step S34). If abs (MEEFTarget-MEEFcurrent) is sufficiently small, the process ends. If abs (MEEFTarget-MEEFcurrent) is not sufficiently small, MEEFMax is adjusted (step S35), and the process of solving the linear programming problem in step S32 is repeated. In general, the smaller the MEEFMax, the smaller the MEEFcurrent. Therefore, it is only necessary to make the MEEFMax small enough to realize the MEEFTarget.

このように、ステップS32〜S35では、ステップS32により改善(設定)された瞳輝度分布に基づいてMEEFを計算し、計算されたMEEFと許容されるMEEFとの差が許容範囲に収まっているか否かを判断する。そして、計算されたMEEFと許容されるMEEFとの差が許容範囲に収まっていないときに、計算されたMEEFと許容されるMEEFとの差が許容範囲に収まるまで、瞳輝度分布を改善することを繰り返すことによりMEEFを改善する。   As described above, in steps S32 to S35, the MEEF is calculated based on the pupil luminance distribution improved (set) in step S32, and whether or not the difference between the calculated MEEF and the allowable MEEF is within the allowable range. Determine whether. Then, when the difference between the calculated MEEF and the allowable MEEF is not within the allowable range, the pupil luminance distribution is improved until the difference between the calculated MEEF and the allowable MEEF is within the allowable range. Is repeated to improve MEEF.

ステップS31〜S35ではベストフォーカス位置およびDOFを定数としているが、図2の「ベストフォーカス位置およびDOFの最適化」ではベストフォーカス位置およびDOFを最適化する。投影光学系の収差、ウェハの多層膜構造、およびマスクの三次元効果を考慮した場合には、ベストフォーカス位置を変えた方がプロセスウィンドウが大きくなり得る。ユーザや装置の都合などにより必要なDOFが決まっている場合には、DOFを固定してベストフォーカス位置のみを最適化すれば良い。図2は、ベストフォーカス位置およびDOFを最適化する際には2段階で最適化すると良いことを示すものである。図2のステップS21およびS22において、それぞれベストフォーカス位置およびDOFを変えながらステップS31〜S35のアルゴリズムを繰り返し実行する。具体的に、ステップS21では、一定のピッチ(例えば2nmなど、ベストフォーカス位置とDOFとの局所最適(local optimum)な組み合わせが2つ以上存在し得ないほど十分細かい値)で、ベストフォーカス位置およびDOFを変えながらメリット関数の値(ひいてはプロセスウィンドウの値)が最も大きくなる時のベストフォーカス位置およびDOFの値を求める。   In steps S31 to S35, the best focus position and the DOF are constants. In the “optimization of the best focus position and the DOF” in FIG. 2, the best focus position and the DOF are optimized. In consideration of the aberration of the projection optical system, the multilayer structure of the wafer, and the three-dimensional effect of the mask, the process window can be increased by changing the best focus position. If the required DOF is determined by the convenience of the user or the device, the DOF may be fixed and only the best focus position may be optimized. FIG. 2 shows that the best focus position and the DOF should be optimized in two stages. In steps S21 and S22 of FIG. 2, the algorithms of steps S31 to S35 are repeatedly executed while changing the best focus position and the DOF, respectively. Specifically, in step S21, the best focus position and the fixed pitch (for example, 2 nm, such as 2 nm, a value that is fine enough that two or more local optimum combinations of the best focus position and the DOF cannot exist). While changing the DOF, the best focus position and the DOF value when the merit function value (and hence the value of the process window) is maximized are obtained.

ステップS22では、ステップS21で得られたベストフォーカス位置およびDOFの近傍で、さらにメリット関数が大きくなるベストフォーカス位置およびDOFの値をより高精度に求める。ステップS22は、メリット関数の値が最大値で十分に収束した時点で終了とする。ステップS21において十分細かいピッチで2次元グリッド探索を行うことを経てベストフォーカス位置およびDOFの最適化を行うことにより、得られるベストフォーカス位置およびDOFはグローバル最適な値であると言える。このように、ステップS21およびS22では、異なる複数のベストフォーカス位置およびDOFについて、MEEFを改善することを繰り返すことと、プロセスウィンドウを表す楕円の面積が最大値に最も近づくときの改善されたベストフォーカス位置およびDOFの値を求めることとを含んでいる。   In step S22, the best focus position and DOF value at which the merit function becomes larger are obtained with higher accuracy in the vicinity of the best focus position and DOF obtained in step S21. Step S22 ends when the value of the merit function has sufficiently converged at the maximum value. It can be said that the best focus position and the DOF obtained by performing the two-dimensional grid search at a sufficiently fine pitch in step S21 and optimizing the best focus position and the DOF are globally optimum values. Thus, in steps S21 and S22, it is repeated to improve the MEEF for a plurality of different best focus positions and DOFs, and the improved best focus when the area of the ellipse representing the process window approaches the maximum value. Determining position and DOF values.

上述の式(b)に示すようにウェハ上の光強度Iを照明ピクセル強度Siの線形和で表すには、ウェハ上の評価位置(x,y)が固定でなければならない。よって、ステップS32の線形計画問題の中では評価位置を固定とし、その外側のループで評価位置を調整する。図1は、その評価位置調整のループを示している。ステップS11のベストフォーカス位置およびDOF最適化において、ステップS21およびS22のアルゴリズムを実行する。次いで、ステップS21およびS22の最適化により得られた瞳輝度分布を用いて、最適化したベストフォーカス位置を中心としたDOFの範囲内で位置シフトを計算する(ステップS12)。   In order to express the light intensity I on the wafer as a linear sum of the illumination pixel intensity Si as shown in the above formula (b), the evaluation position (x, y) on the wafer must be fixed. Therefore, in the linear programming problem in step S32, the evaluation position is fixed, and the evaluation position is adjusted in the outer loop. FIG. 1 shows the evaluation position adjustment loop. In the best focus position and DOF optimization in step S11, the algorithms in steps S21 and S22 are executed. Next, using the pupil luminance distribution obtained by the optimization in steps S21 and S22, a position shift is calculated within the DOF range centered on the optimized best focus position (step S12).

位置シフトの計算では、ステップS32の線形計画問題において評価したCDを定義する2点と、実際にCDを求めたときのCDを定義する2点との乖離を調べる(ステップS13)。その乖離が十分小さい(例えば、0.01nm程度以下)場合、評価位置を調整する必要がないので、ループ終了とする。乖離が十分小さくない場合には、評価位置を最適化変数としてプロセスウィンドウの値を最大化するような最適化を行う(ステップS14〜S16)。評価位置を適宜調整し、プロセスウィンドウの値が最大になるような評価位置を探索して、プロセスウィンドウの値がほぼ最大値に収束した時にループ終了とする。   In the calculation of the position shift, the difference between the two points defining the CD evaluated in the linear programming problem in step S32 and the two points defining the CD when the CD is actually obtained is examined (step S13). When the deviation is sufficiently small (for example, about 0.01 nm or less), it is not necessary to adjust the evaluation position, so that the loop ends. If the deviation is not sufficiently small, optimization is performed to maximize the value of the process window using the evaluation position as an optimization variable (steps S14 to S16). The evaluation position is adjusted as appropriate, and an evaluation position where the value of the process window is maximized is searched. When the value of the process window converges to the maximum value, the loop ends.

評価位置を調整する方法の一つは、直前までの最適瞳輝度分布を用いて計算したdefocus面毎の評価位置シフト量をそのまま調整量として用いることである。線形計画問題は特定の評価位置(defocus面毎に違っていてもよい)に関してグローバル最適解を求めることができるので、この手法により直前までの最適瞳輝度分布よりも必ず良い改善された瞳輝度分布を得ることができる。ここでは、ステップS21およびS22のように2次元グリッド探索を経てベストフォーカス位置およびDOFの最適化を行うことにより導出される最適ベストフォーカス位置および最適DOFもグローバル最適であることを用いている。ユーザが評価位置をシフトさせることをあまり望まない場合には、評価位置の調整量に制限をつければ良い。   One method of adjusting the evaluation position is to use the evaluation position shift amount for each defocus plane calculated using the optimal pupil luminance distribution until immediately before as the adjustment amount. Since the linear programming problem can obtain a global optimum solution for a specific evaluation position (which may be different for each defocus plane), this method always improves the pupil luminance distribution which is better than the optimum pupil luminance distribution until immediately before. Can be obtained. Here, it is used that the optimum best focus position and the optimum DOF derived by optimizing the best focus position and the DOF through the two-dimensional grid search as in steps S21 and S22 are also globally optimum. If the user does not want to shift the evaluation position much, the adjustment amount of the evaluation position may be limited.

このように、ステップS11〜S16では、改善(設定)されたベストフォーカス位置およびDOFに対応する瞳輝度分布を用いて、ウェハ上に形成されるパターン像の現状の評価位置からのシフト量を求め。求めたシフト量が所定値よりも大きいか否かを判断する。そして、シフト量が所定値よりも大きいときに、プロセスウィンドウを表す楕円の面積が最大値に向かって収束するように評価位置を調整する。評価位置の改善に際して、ウェハ面の複数のデフォーカス位置に応じて計算されたシフト量を評価位置のデフォーカス毎の調整量として用いる。   As described above, in steps S11 to S16, the shift amount from the current evaluation position of the pattern image formed on the wafer is obtained by using the improved (set) best focus position and the pupil luminance distribution corresponding to the DOF. . It is determined whether or not the obtained shift amount is larger than a predetermined value. Then, when the shift amount is larger than the predetermined value, the evaluation position is adjusted so that the area of the ellipse representing the process window converges toward the maximum value. When the evaluation position is improved, the shift amount calculated according to the plurality of defocus positions on the wafer surface is used as the adjustment amount for each defocus of the evaluation position.

実際の半導体露光装置に適用に際して、装置の個体差や装置パラメータの短期的変動にロバストであることが好ましい。ロバスト性の向上を実現するには、ステップS32の線形計画問題において装置の個体差や装置パラメータの短期的変動を導入すれば良い。装置の個体差および装置パラメータの短期的変動には、具体的には光の波長、投影光学系の収差・透過率、MSD(moving standard deviation)、像高などの違いがあるが、これらは全てウェハ上の光強度Iを計算する式(b)におけるCi(χ,Defocus,Bias)の変化になる。   In application to an actual semiconductor exposure apparatus, it is preferable to be robust against individual differences of apparatuses and short-term fluctuations of apparatus parameters. In order to improve the robustness, individual differences between devices and short-term fluctuations in device parameters may be introduced in the linear programming problem in step S32. Specific differences in equipment and short-term fluctuations in equipment parameters include specific differences in light wavelength, projection optical system aberration and transmittance, MSD (moving standard deviation), image height, etc. This is a change in Ci (χ, Defocus, Bias) in equation (b) for calculating the light intensity I on the wafer.

装置の個体差および装置パラメータの変動として考えられる量を導入したCi(χ,Defocus,Bias)を用いた制約条件(G)〜(M)、(O)〜(Q)をステップS32の線形計画問題に加えることにより、こうした変化を考慮した上での共通プロセスウィンドウを最大化し、変化の下でも制約条件が成り立つような瞳輝度分布、すなわち変化にロバストな瞳輝度分布を得ることができる。このように、許容されるOPE誤差および許容されるMEEFなどに関する制約条件として、結像光学系および照明光学系を含む装置の個体差および/または装置パラメータの変動を導入した制約条件を用いることにより、ロバスト性の向上した瞳輝度分布を得ることができる。   Constraints (G) to (M) and (O) to (Q) using Ci (χ, Defocus, Bias) into which an amount that can be considered as an individual difference between devices and a change in device parameters is introduced into the linear program in step S32. By adding to the problem, it is possible to maximize the common process window in consideration of such changes and obtain a pupil luminance distribution that satisfies the constraint condition even under the change, that is, a pupil luminance distribution that is robust to the change. As described above, by using a constraint condition that introduces individual differences of apparatuses including the imaging optical system and the illumination optical system and / or fluctuations of apparatus parameters as a constraint condition regarding the allowable OPE error and the allowable MEEF. Thus, it is possible to obtain a pupil luminance distribution with improved robustness.

式(b)を「ウェハ上の光強度」として説明したが、ウェハ上の光強度でなくとも照明ピクセル強度Siの線形和で表現できるものであれば良い。水中またはレジスト中の光強度を用いることができることは自明であるが、P. Liu et atl., Proc. of SPIE 8326, 83260A (2012)にあるようにレジスト中の強度に線形の係数を掛けることで近似的に表現したPAG(photo-acid
generator)の分布でもよい。加えて、P. Liu et
atl., Proc. of SPIE 8326, 83260A (2012)
ではGaussianのコンボリューションによって酸の拡散効果を近似的に加えているが、これを用いてもよい。
Although the expression (b) has been described as “light intensity on the wafer”, it may be expressed by a linear sum of the illumination pixel intensity Si instead of the light intensity on the wafer. While it is obvious that light intensity in water or in resist can be used, the intensity in resist is multiplied by a linear factor as in P. Liu et atl., Proc. Of SPIE 8326, 83260A (2012). PAG (photo-acid)
generator) distribution. In addition, P. Liu et
atl., Proc. of SPIE 8326, 83260A (2012)
The Gaussian convolution approximates the acid diffusion effect, but this may be used.

上記アルゴリズムにおける線形計画問題は、より上位の概念である凸最適化問題(convex optimization:凸計画問題;凸計画法)に拡張しても良い。単純に現状のメリット関数を二乗すると凸最適化問題になる。また、凸最適化問題に拡張することで、必要に応じて2次までの関数をメリット関数や制約条件に導入できるようになる。すなわち、許容されるMEEFを制約条件として、凸計画法を用いてプロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定しても良い。   The linear programming problem in the above algorithm may be extended to a convex optimization problem (convex optimization problem). Simply squaring the current merit function becomes a convex optimization problem. Further, by extending to the convex optimization problem, functions up to the second order can be introduced into the merit function and constraint conditions as necessary. That is, the pupil luminance distribution may be set using the convex programming method so that the process window becomes a predetermined value or more using the allowable MEEF as a constraint.

図11は、本実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法を適用して得られた瞳輝度分布を示す図である。以下に示す数値例では、各指標に対する注力の度合いを調整し、図11(a)に示すデフォルトの輪帯状の瞳輝度分布(基準的な輪帯状の瞳輝度分布)66aから、図11(b)〜(e)に示すように改善された瞳輝度分布66b〜66eを得た。表(1)に、図11(a)〜(e)の各瞳輝度分布66a〜66eの性能を示す。数値例では、ピッチが90nm〜700nm(ウェハ上換算)までの45個の1次元ライン・アンド・スペース・パターンに対して瞳輝度分布の最適化(改善)を行った。   FIG. 11 is a diagram showing a pupil luminance distribution obtained by applying the pupil luminance distribution setting method according to the present embodiment. In the numerical example shown below, the degree of focus on each index is adjusted, and the default annular luminance distribution (standard annular luminance distribution) 66a shown in FIG. ) To (e), improved pupil luminance distributions 66b to 66e were obtained. Table (1) shows the performance of each of the pupil luminance distributions 66a to 66e shown in FIGS. In the numerical example, the pupil luminance distribution was optimized (improved) for 45 one-dimensional line and space patterns with a pitch of 90 nm to 700 nm (converted on the wafer).

45個のパターンのうち、パターン番号1〜13は、ウェハ上換算で目標ライン幅が45nmで且つピッチがウェハ上換算で90nm〜150nmの範囲で変化するパターンである。パターン番号14〜29は、ウェハ上換算で目標ライン幅が75nmで且つピッチがウェハ上換算で150nm〜300nmの範囲で変化するパターンである。パターン番号30〜45は、ウェハ上換算で目標ライン幅が100nmで且つピッチがウェハ上換算で300nm〜700nmの範囲で変化するパターンである。x方向に周期的なラインに対する最適化のため、y方向直線偏光の光をパターンに照射した。   Among the 45 patterns, pattern numbers 1 to 13 are patterns whose target line width is 45 nm converted on the wafer and whose pitch changes in the range of 90 nm to 150 nm converted on the wafer. Pattern numbers 14 to 29 are patterns in which the target line width is 75 nm as converted on the wafer and the pitch changes in the range of 150 nm to 300 nm as converted on the wafer. Pattern numbers 30 to 45 are patterns in which the target line width is 100 nm as converted on the wafer and the pitch changes in the range of 300 nm to 700 nm as converted on the wafer. In order to optimize the periodic line in the x direction, the pattern was irradiated with linearly polarized light in the y direction.

表(1)
プロセスウィンドウ MEEF 最大OPE誤差
(%・μm) (nm)
瞳輝度分布66a 0.93 2.8 −
瞳輝度分布66b 1.44 2.6 5.6
瞳輝度分布66c 0.99 2.0 6.0
瞳輝度分布66d 1.17 2.7 0.1
瞳輝度分布66e 1.21 2.5 0.5
Table (1)
Process window MEEF Maximum OPE error
(% ・ Μm) (nm)
Pupil luminance distribution 66a 0.93 2.8 −
Pupil luminance distribution 66b 1.44 2.6 5.6
Pupil luminance distribution 66c 0.99 2.0 6.0
Pupil luminance distribution 66d 1.17 2.7 0.1
Pupil luminance distribution 66e 1.21 2.5 0.5

図11(a)に示すデフォルトの瞳輝度分布66aを用いてマスクパターンにOPC処理(ライン幅のBiasing)を行った。図11(b)に示す瞳輝度分布66bは、MEEFおよびOPE誤差を無視してプロセスウィンドウの最適化のみに注力して得られた瞳輝度分布である。MEEFを無視したにも関わらずデフォルトよりもMEEFが改善したのは、プロセスウィンドウの最大化によって強度コントラストが向上したためであろうと考えられる。   Using the default pupil luminance distribution 66a shown in FIG. 11A, OPC processing (Biasing of line width) was performed on the mask pattern. A pupil luminance distribution 66b shown in FIG. 11B is a pupil luminance distribution obtained by ignoring MEEF and OPE errors and focusing only on process window optimization. The MEEF improvement over the default despite ignoring the MEEF may be due to the intensity contrast being improved by maximizing the process window.

図11(c)に示す瞳輝度分布66cは、MEEFにユーザ指定最大値2を設定して得られた瞳輝度分布である。図11(d)に示す瞳輝度分布66dは、OPE誤差にユーザ指定最大値0.1nmを設定して得られた瞳輝度分布である。図11(e)に示す瞳輝度分布66eは、OPE誤差を0.5nm以下に抑えつつ、MEEFに2.5を設定して得られた瞳輝度分布であり、プロセスウィンドウおよびMEEFを向上させながらOPE誤差があまり大きくならないように配慮したバランスのとれた瞳輝度分布である。図12は、図11の各瞳輝度分布に対応するOPE誤差を示す図である。図12において、横軸はパターン番号1〜45を示し、縦軸はOPE誤差(CD誤差:nm)を示している。OPEを制約した瞳輝度分布66dと66eにおいて、OPE誤差を指定した通り小さく抑えることができた。以上のように、本実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法では、MEEFを小さく抑えつつプロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定することができる。   A pupil luminance distribution 66c shown in FIG. 11C is a pupil luminance distribution obtained by setting the user-specified maximum value 2 to MEEF. A pupil luminance distribution 66d shown in FIG. 11D is a pupil luminance distribution obtained by setting a user-specified maximum value of 0.1 nm to the OPE error. A pupil luminance distribution 66e shown in FIG. 11E is a pupil luminance distribution obtained by setting the MEEF to 2.5 while suppressing the OPE error to 0.5 nm or less, and improving the process window and the MEEF. This is a balanced pupil luminance distribution so that the OPE error does not become too large. FIG. 12 is a diagram showing OPE errors corresponding to the pupil luminance distributions of FIG. In FIG. 12, the horizontal axis indicates pattern numbers 1 to 45, and the vertical axis indicates an OPE error (CD error: nm). In the pupil luminance distributions 66d and 66e constrained by OPE, the OPE error could be suppressed as small as specified. As described above, in the pupil luminance distribution setting method according to the present embodiment, the pupil luminance distribution can be set so that the process window becomes equal to or greater than a predetermined value while keeping MEEF small.

本実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法は、目標パターンから計算機上で瞳輝度分布とマスクパターン形状とを最適化していく段階、および実際に瞳輝度分布とマスクパターンとを作製し、意図した露光結果が得られるように瞳輝度分布を修正する段階において使用される。目標パターンから瞳輝度分布とマスクパターン形状とを最適化していく段階では、SMO(Source and Mask Optimization:例えば、T. Muelders et
al., Proc. of SPIE 8326, 83260G (2012)を参照)手法などが用いられるが、その中で空間像を用いて瞳輝度分布の最適化を行う。瞳輝度分布の最適化に際して、マスクパターン形状を変化させることなく、本実施形態にかかる設定方法によって瞳輝度分布のみを最適化(改善)する。本実施形態にかかる設定方法では、線形計画問題の活用により高速な最適化が可能である。その結果、最適化変数である照明ピクセルの数を増大させてより高い最適化結果を得ることができ、ひいてはより良い露光結果につながる瞳輝度分布を得ることができる。
The pupil luminance distribution setting method according to the present embodiment is the stage in which the pupil luminance distribution and the mask pattern shape are optimized on the computer from the target pattern, and the pupil luminance distribution and the mask pattern are actually created and intended. It is used in the stage of correcting the pupil luminance distribution so that an exposure result is obtained. At the stage of optimizing the pupil luminance distribution and the mask pattern shape from the target pattern, SMO (Source and Mask Optimization: For example, T. Muelders et al.
al., Proc. of SPIE 8326, 83260G (2012)), etc., and the pupil luminance distribution is optimized using the aerial image. When optimizing the pupil luminance distribution, only the pupil luminance distribution is optimized (improved) by the setting method according to the present embodiment without changing the mask pattern shape. In the setting method according to the present embodiment, high-speed optimization is possible by utilizing a linear programming problem. As a result, it is possible to obtain a higher optimization result by increasing the number of illumination pixels that are optimization variables, and thus to obtain a pupil luminance distribution that leads to a better exposure result.

意図した露光結果が得られるように瞳輝度分布を修正する段階では、計算で導出したマスクパターンおよび瞳輝度分布による露光結果(目標値)と、実際に作製したマスクパターンおよび瞳輝度分布による露光結果との乖離を補正する。一般に、乖離の補正に際して、マスクまたは瞳輝度分布を作り直して所望の結果が得られるようにする。しかしながら、例えば米国特許公開第2011/0069305号公報に記載されているように自由形状の瞳輝度分布をアクティブに調整する技術を利用することにより、マスクの作り直しよりも安価に且つ迅速に瞳輝度分布を調整し、ひいては露光結果の調整を行うことが可能である。   At the stage of correcting the pupil luminance distribution so that the intended exposure result is obtained, the exposure result (target value) based on the mask pattern and pupil luminance distribution derived by calculation, and the exposure result based on the actually created mask pattern and pupil luminance distribution To correct the deviation. In general, when correcting the deviation, a mask or pupil luminance distribution is recreated so that a desired result is obtained. However, by using a technique for actively adjusting the free-form pupil luminance distribution as described in, for example, US Patent Publication No. 2011/0069305, the pupil luminance distribution is cheaper and quicker than remaking the mask. It is possible to adjust the exposure result.

このとき、本実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法を用いて、どのように瞳輝度分布を調整すべきかを導出する。評価位置は、実験と計算との差異を埋めるように設定する。計算機上で線幅CDcalcが得られ、露光結果において線幅CDexp が得られていて、所望の線幅値がCDtargetであるものとすると、次の式(j)に示すような換算CDtargetが計算機上で得られるような瞳輝度分布を本実施形態の設定方法を用いて導出すれば、露光結果において所望の線幅CDtargetが得られると期待される。
換算CDtarget=CDtarget×(CDexp/CDcalc) (j)
At this time, how to adjust the pupil luminance distribution is derived using the method for setting the pupil luminance distribution according to the present embodiment. The evaluation position is set so as to bridge the difference between the experiment and the calculation. If the line width CDcalc is obtained on the computer, the line width CDexp is obtained in the exposure result, and the desired line width value is CDtarget, the converted CDtarget as shown in the following equation (j) is obtained on the computer. If the pupil luminance distribution as obtained in (1) is derived using the setting method of this embodiment, it is expected that a desired line width CDtarget can be obtained in the exposure result.
Conversion CDtarget = CDtarget × (CDexp / CDcalc) (j)

図13は、実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図13において、感光性基板であるウェハWの転写面(露光面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの転写面内において図13の紙面に平行な方向に沿ってX軸を、ウェハWの転写面内において図13の紙面に垂直な方向に沿ってY軸をそれぞれ設定している。   FIG. 13 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the embodiment. In FIG. 13, the Z axis is along the normal direction of the transfer surface (exposure surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the X axis is along the direction parallel to the paper surface of FIG. In the transfer surface of the wafer W, the Y axis is set along the direction perpendicular to the paper surface of FIG.

図13を参照すると、本実施形態の露光装置には、光源1から露光光(照明光)が供給される。光源1として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や、248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。本実施形態の露光装置は、装置の光軸AXに沿って、空間光変調ユニット3を含む照明光学系ILと、マスクMを支持するマスクステージMSと、投影光学系PLと、ウェハWを支持するウェハステージWSとを備えている。   Referring to FIG. 13, exposure light (illumination light) is supplied from the light source 1 to the exposure apparatus of the present embodiment. As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. The exposure apparatus of this embodiment supports an illumination optical system IL including a spatial light modulation unit 3, a mask stage MS that supports a mask M, a projection optical system PL, and a wafer W along the optical axis AX of the apparatus. Wafer stage WS.

光源1からの光は、照明光学系ILを介してマスクMを照明する。マスクMを透過した光は、投影光学系PLを介して、マスクMのパターンの像をウェハW上に形成する。光源1からの光に基づいてマスクMのパターン面(被照射面)を照明する照明光学系ILは、空間光変調ユニット3の作用により、複数極照明(2極照明、4極照明など)、輪帯照明等の変形照明、通常の円形照明などを行う。また、マスクMのパターンの特性に応じて、複雑な外形形状および分布を有する瞳輝度分布に基づく変形照明を行う。   The light from the light source 1 illuminates the mask M through the illumination optical system IL. The light transmitted through the mask M forms an image of the pattern of the mask M on the wafer W via the projection optical system PL. The illumination optical system IL that illuminates the pattern surface (illuminated surface) of the mask M based on the light from the light source 1 is a multipolar illumination (bipolar illumination, quadrupole illumination, etc.) Deformation illumination such as annular illumination, normal circular illumination, etc. are performed. Further, modified illumination based on a pupil luminance distribution having a complicated outer shape and distribution is performed according to the pattern characteristics of the mask M.

照明光学系ILは、光軸AXに沿って光源1側から順に、ビーム送光部2と、空間光変調ユニット3と、リレー光学系4と、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)5と、コンデンサー光学系6と、照明視野絞り(マスクブラインド)7と、結像光学系8とを備えている。空間光変調ユニット3は、ビーム送光部2を介した光源1からの光に基づいて、その遠視野領域(フラウンホーファー回折領域)に所望の光強度分布(瞳輝度分布)を形成する。空間光変調ユニット3の内部構成および作用については後述する。   The illumination optical system IL includes, in order from the light source 1 side along the optical axis AX, a beam transmission unit 2, a spatial light modulation unit 3, a relay optical system 4, and a micro fly's eye lens (or fly eye lens) 5. A condenser optical system 6, an illumination field stop (mask blind) 7, and an imaging optical system 8. The spatial light modulation unit 3 forms a desired light intensity distribution (pupil luminance distribution) in the far field region (Fraunhofer diffraction region) based on the light from the light source 1 via the beam transmitter 2. The internal configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be described later.

ビーム送光部2は、光源1からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット3へ導くとともに、空間光変調ユニット3に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。リレー光学系4は、空間光変調ユニット3からの光を集光して、マイクロフライアイレンズ5へ導く。マイクロフライアイレンズ5は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。   The beam transmitter 2 guides the incident light beam from the light source 1 to the spatial light modulation unit 3 while converting the incident light beam into a light beam having an appropriate size and shape, and changes the position of the light beam incident on the spatial light modulation unit 3. And a function of actively correcting the angular variation. The relay optical system 4 condenses the light from the spatial light modulation unit 3 and guides it to the micro fly's eye lens 5. The micro fly's eye lens 5 is, for example, an optical element composed of a large number of micro lenses having positive refractive power arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye lens 5 is formed by etching a parallel plane plate to form a micro lens group. Has been.

マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。マイクロフライアイレンズ5における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、マスクM上において形成すべき照野の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。   In a micro fly's eye lens, unlike a fly eye lens composed of lens elements isolated from each other, a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) are integrally formed without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly's eye lens in that the lens elements are arranged vertically and horizontally. A rectangular minute refracting surface as a unit wavefront dividing surface in the micro fly's eye lens 5 is a rectangular shape similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and the shape of the exposure region to be formed on the wafer W). It is.

マイクロフライアイレンズ5は、入射した光束を波面分割して、その後側焦点位置またはその近傍の照明瞳に多数の小光源からなる二次光源(実質的な面光源;瞳輝度分布)を形成する。マイクロフライアイレンズ5の入射面は、リレー光学系4の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。なお、マイクロフライアイレンズ5として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第6913373号明細書に開示されている。   The micro fly's eye lens 5 divides the incident light beam into a wavefront to form a secondary light source (substantial surface light source; pupil luminance distribution) composed of a large number of small light sources at the illumination pupil at or near the rear focal position. . The incident surface of the micro fly's eye lens 5 is disposed at or near the rear focal position of the relay optical system 4. For example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used as the micro fly's eye lens 5. The configuration and operation of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.

本実施形態では、マイクロフライアイレンズ5により形成される二次光源を光源として、照明光学系ILの被照射面に配置されるマスクMをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系ILの照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面(マスクMが配置される面、または投影光学系PLを含めて照明光学系と考える場合にはウェハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。   In this embodiment, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 5 is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system IL is Koehler illuminated. For this reason, the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source can be called the illumination pupil plane of the illumination optical system IL. . Typically, the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane.

なお、瞳輝度分布とは、照明光学系ILの照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布である。マイクロフライアイレンズ5による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ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(瞳輝度分布)とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ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瞳輝度分布と称することができる。   The pupil luminance distribution is a light intensity distribution on the illumination pupil plane of the illumination optical system IL or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 5 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 5 and the overall light intensity distribution (pupil luminance distribution) of the entire secondary light source. ) And a high correlation. For this reason, the light intensity distribution on the incident surface of the micro fly's eye lens 5 and the surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil luminance distribution.

コンデンサー光学系6は、マイクロフライアイレンズ5から射出された光を集光して、照明視野絞り7を重畳的に照明する。照明視野絞り7を通過した光は、結像光学系8を介して、マスクMのパターン形成領域の少なくとも一部に照明視野絞り7の開口部の像である照明領域を形成する。なお、図13では、光軸(ひいては光路)を折り曲げるための光路折曲げミラーの設置を省略しているが、必要に応じて光路折曲げミラーを照明光路中に適宜配置することが可能である。   The condenser optical system 6 condenses the light emitted from the micro fly's eye lens 5 and illuminates the illumination field stop 7 in a superimposed manner. The light that has passed through the illumination field stop 7 forms an illumination region that is an image of the opening of the illumination field stop 7 in at least a part of the pattern formation region of the mask M via the imaging optical system 8. In FIG. 13, the installation of the optical path bending mirror for bending the optical axis (and thus the optical path) is omitted, but the optical path bending mirror can be appropriately disposed in the illumination optical path as necessary. .

マスクステージMSにはXY平面(例えば水平面)に沿ってマスクMが載置され、ウェハステージWSにはXY平面に沿ってウェハWが載置される。投影光学系PLは、照明光学系ILによってマスクMのパターン面上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハWの転写面(露光面)上にマスクMのパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハステージWSを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクMのパターンが順次露光される。   A mask M is placed on the mask stage MS along the XY plane (for example, a horizontal plane), and a wafer W is placed on the wafer stage WS along the XY plane. The projection optical system PL forms an image of the pattern of the mask M on the transfer surface (exposure surface) of the wafer W based on the light from the illumination area formed on the pattern surface of the mask M by the illumination optical system IL. . In this way, batch exposure or scan exposure is performed while the wafer stage WS is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, and thus the wafer W is two-dimensionally driven and controlled. As a result, the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W.

図14および図15を参照して、空間光変調ユニット3の内部構成および作用を説明する。空間光変調ユニット3は、図14に示すように、プリズム32と、プリズム32のYZ平面に平行な側面32aに近接して配置された空間光変調器30とを備えている。プリズム32は、例えば蛍石または石英のような光学材料により形成されている。   With reference to FIGS. 14 and 15, the internal configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be described. As shown in FIG. 14, the spatial light modulation unit 3 includes a prism 32 and a spatial light modulator 30 disposed close to a side surface 32 a parallel to the YZ plane of the prism 32. The prism 32 is made of an optical material such as fluorite or quartz.

空間光変調器30は、例えばYZ平面に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素30aと、複数のミラー要素30aを保持する基盤30bと、基盤30bに接続されたケーブル(不図示)を介して複数のミラー要素30aの姿勢を個別に制御駆動する駆動部30cとを備えている。空間光変調器30では、制御部CRからの制御信号に基づいて作動する駆動部30cの作用により、複数のミラー要素30aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素30aがそれぞれ所定の向きに設定される。   The spatial light modulator 30 includes, for example, a plurality of mirror elements 30a that are two-dimensionally arranged along the YZ plane, a base 30b that holds the plurality of mirror elements 30a, and a cable (not shown) connected to the base 30b. And a drive unit 30c for individually controlling and driving the postures of the plurality of mirror elements 30a. In the spatial light modulator 30, the attitude of the plurality of mirror elements 30a is changed by the action of the drive unit 30c that operates based on the control signal from the control unit CR, and each mirror element 30a is set in a predetermined direction. The

プリズム32は、直方体の1つの側面(空間光変調器30の複数のミラー要素30aが近接して配置される側面32aと対向する側面)をV字状に凹んだ側面32bおよび32cと置き換えることにより得られる形態を有し、XZ平面に沿った断面形状に因んでKプリズムとも呼ばれる。プリズム32のV字状に凹んだ側面32bおよび32cは、鈍角をなすように交差する2つの平面P1およびP2によって規定されている。2つの平面P1およびP2はともにXZ平面と直交し、XZ平面に沿ってV字状を呈している。   The prism 32 is obtained by replacing one side surface of the rectangular parallelepiped (the side surface facing the side surface 32a where the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 are arranged close to each other) with side surfaces 32b and 32c that are recessed in a V shape. It has an obtained form and is also called a K prism because of its cross-sectional shape along the XZ plane. Side surfaces 32b and 32c of the prism 32 that are recessed in a V shape are defined by two planes P1 and P2 that intersect to form an obtuse angle. The two planes P1 and P2 are both orthogonal to the XZ plane and have a V shape along the XZ plane.

2つの平面P1とP2との接線(Y方向に延びる直線)P3で接する2つの側面32bおよび32cの内面は、反射面R1およびR2として機能する。すなわち、反射面R1は平面P1上に位置し、反射面R2は平面P2上に位置し、反射面R1とR2とのなす角度は鈍角である。一例として、反射面R1とR2とのなす角度を120度とし、光軸AXに垂直なプリズム32の入射面IPと反射面R1とのなす角度を60度とし、光軸AXに垂直なプリズム32の射出面OPと反射面R2とのなす角度を60度とすることができる。   The inner surfaces of the two side surfaces 32b and 32c that are in contact with a tangent line (straight line extending in the Y direction) P3 between the two planes P1 and P2 function as the reflection surfaces R1 and R2. That is, the reflective surface R1 is located on the plane P1, the reflective surface R2 is located on the plane P2, and the angle formed by the reflective surfaces R1 and R2 is an obtuse angle. As an example, the angle between the reflection surfaces R1 and R2 is 120 degrees, the angle between the incident surface IP of the prism 32 perpendicular to the optical axis AX and the reflection surface R1 is 60 degrees, and the prism 32 perpendicular to the optical axis AX. The angle formed by the exit surface OP and the reflective surface R2 can be 60 degrees.

プリズム32では、空間光変調器30の複数のミラー要素30aが近接して配置される側面32aと光軸AXとが平行であり、且つ反射面R1が光源1側(露光装置の上流側:図14中左側)に、反射面R2がマイクロフライアイレンズ5側(露光装置の下流側:図14中右側)に位置している。さらに詳細には、反射面R1は光軸AXに対して斜設され、反射面R2は接線P3を通り且つXY平面に平行な面に関して反射面R1とは対称的に光軸AXに対して斜設されている。   In the prism 32, the side surface 32a on which the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 are arranged close to each other and the optical axis AX are parallel, and the reflection surface R1 is on the light source 1 side (upstream side of the exposure apparatus: FIG. 14 on the left side), the reflecting surface R2 is positioned on the micro fly's eye lens 5 side (downstream side of the exposure apparatus: right side in FIG. 14). More specifically, the reflecting surface R1 is obliquely arranged with respect to the optical axis AX, and the reflecting surface R2 is obliquely inclined with respect to the optical axis AX symmetrically with respect to the reflecting surface R1 with respect to a plane passing through the tangent line P3 and parallel to the XY plane. It is installed.

プリズム32の反射面R1は、入射面IPを介して入射した光を空間光変調器30に向かって反射する。空間光変調器30の複数のミラー要素30aは、反射面R1と反射面R2との間の光路中に配置され、反射面R1を経て入射した光を反射する。プリズム32の反射面R2は、空間光変調器30を経て入射した光を反射し、射出面OPを介してリレー光学系4へ導く。   The reflecting surface R1 of the prism 32 reflects the light incident through the incident surface IP toward the spatial light modulator 30. The plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 are arranged in the optical path between the reflecting surface R1 and the reflecting surface R2, and reflect the light incident through the reflecting surface R1. The reflecting surface R2 of the prism 32 reflects the light incident through the spatial light modulator 30 and guides it to the relay optical system 4 through the exit surface OP.

空間光変調器30は、反射面R1を経て入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を付与して射出する。空間光変調器30は、図15に示すように、所定面内で二次元的に配列された複数の微小なミラー要素(光学要素)30aを備えている。説明および図示を簡単にするために、図14および図15では空間光変調器30が4×4=16個のミラー要素30aを備える構成例を示しているが、実際には16個よりもはるかに多数、典型的には4000個〜100,000個程度のミラー要素30aを備えている。   The spatial light modulator 30 applies the spatial modulation according to the incident position to the light incident through the reflecting surface R1 and emits the light. As shown in FIG. 15, the spatial light modulator 30 includes a plurality of minute mirror elements (optical elements) 30a arranged two-dimensionally within a predetermined plane. For ease of explanation and illustration, FIGS. 14 and 15 show a configuration example in which the spatial light modulator 30 includes 4 × 4 = 16 mirror elements 30a. The number of mirror elements 30a is typically large, typically about 4000 to 100,000.

図14を参照すると、光軸AXと平行な方向に沿って空間光変調ユニット3に入射した光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素30aのうちのミラー要素SEaに、光線L2はミラー要素SEaとは異なるミラー要素SEbにそれぞれ入射する。同様に、光線L3はミラー要素SEa,SEbとは異なるミラー要素SEcに、光線L4はミラー要素SEa〜SEcとは異なるミラー要素SEdにそれぞれ入射する。ミラー要素SEa〜SEdは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光L1〜L4に与える。   Referring to FIG. 14, among the light beams incident on the spatial light modulation unit 3 along the direction parallel to the optical axis AX, the light beam L1 is the mirror element SEa of the plurality of mirror elements 30a, and the light beam L2 is the mirror element. The light is incident on a mirror element SEb different from SEa. Similarly, the light beam L3 is incident on a mirror element SEc different from the mirror elements SEa and SEb, and the light beam L4 is incident on a mirror element SEd different from the mirror elements SEa to SEc. The mirror elements SEa to SEd give spatial modulations set according to their positions to the lights L1 to L4.

空間光変調器30の複数のミラー要素30aの配列面は、リレー光学系4の前側焦点位置またはその近傍に配置されている。空間光変調器30の複数のミラー要素30aによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、リレー光学系4の後側焦点面4aに所定の光強度分布SP1〜SP4を形成する。すなわち、リレー光学系4は、空間光変調器30の複数のミラー要素30aが射出光に与える角度を、空間光変調器30の遠視野領域(フラウンホーファー回折領域)である面4a上での位置に変換している。   The array surface of the plurality of mirror elements 30 a of the spatial light modulator 30 is disposed at or near the front focal position of the relay optical system 4. The light reflected by the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 and given a predetermined angular distribution forms predetermined light intensity distributions SP1 to SP4 on the rear focal plane 4a of the relay optical system 4. That is, the relay optical system 4 determines the angle that the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 gives to the emitted light on the surface 4a that is the far field region (Fraunhofer diffraction region) of the spatial light modulator 30. Has been converted.

再び図15を参照すると、リレー光学系4の後側焦点面4aの位置にマイクロフライアイレンズ5の入射面が位置決めされている。したがって、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳に形成される瞳輝度分布は、空間光変調器30およびリレー光学系4がマイクロフライアイレンズ5の入射面に形成する光強度分布SP1〜SP4に対応した分布となる。空間光変調器30は、図15に示すように、例えば平面状の反射面を上面にした状態で1つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小なミラー要素30aを含む可動マルチミラーである。   Referring again to FIG. 15, the incident surface of the micro fly's eye lens 5 is positioned at the rear focal plane 4 a of the relay optical system 4. Therefore, the pupil luminance distribution formed in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 is the light intensity distributions SP1 to SP4 formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 5 by the spatial light modulator 30 and the relay optical system 4. Corresponding distribution. As shown in FIG. 15, the spatial light modulator 30 includes, for example, a large number of minute mirror elements 30 a that are regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflecting surface as an upper surface. Is a movable multi-mirror.

各ミラー要素30aは可動であり、その反射面の傾き(すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向)は、制御部CRからの指令にしたがって作動する駆動部30cの作用により独立に制御される。各ミラー要素30aは、その配列面に平行で且つ互いに直交する二方向(Y方向およびZ方向)を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素30aの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。   Each mirror element 30a is movable, and the tilt of the reflecting surface (that is, the tilt angle and tilt direction of the reflecting surface) is independently controlled by the action of the drive unit 30c that operates according to a command from the control unit CR. Each mirror element 30a can rotate continuously or discretely by a desired rotation angle with two directions (Y direction and Z direction) parallel to the arrangement plane and orthogonal to each other as rotation axes. That is, it is possible to two-dimensionally control the inclination of the reflecting surface of each mirror element 30a.

各ミラー要素30aの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態(例えば、・・・、−2.5度、−2.0度、・・・0度、+0.5度・・・+2.5度、・・・)で切り換え制御するのが良い。図15には外形が正方形状のミラー要素30aを示しているが、ミラー要素30aの外形形状は正方形に限定されない。ただし、ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素30aの隙間が少なくなるように配列可能な形状(最密充填可能な形状)とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う2つのミラー要素30aの間隔を必要最小限に抑えることができる。   When the reflection surface of each mirror element 30a is discretely rotated, the rotation angle is set in a plurality of states (for example,..., -2.5 degrees, -2.0 degrees, ... 0 degrees, +0.5 degrees). ... +2.5 degrees,. Although FIG. 15 shows a mirror element 30a having a square outer shape, the outer shape of the mirror element 30a is not limited to a square. However, from the viewpoint of light utilization efficiency, the shape can be arranged so as to reduce the gap between the mirror elements 30a (the shape that can be packed most closely). Further, from the viewpoint of light utilization efficiency, the interval between two adjacent mirror elements 30a can be minimized.

空間光変調器30では、制御部CRからの制御信号に応じて作動する駆動部30cの作用により、複数のミラー要素30aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素30aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器30の複数のミラー要素30aによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、リレー光学系4を介して、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳に、複数極状(2極状、4極状など)、輪帯状、円形状等の光強度分布(瞳輝度分布)を形成する。また、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳には、マスクMのパターンの特性に応じて、複雑な外形形状および分布を有する瞳輝度分布が形成される。   In the spatial light modulator 30, the posture of the plurality of mirror elements 30a is changed by the action of the drive unit 30c that operates according to the control signal from the control unit CR, and each mirror element 30a is set in a predetermined direction. The The light reflected by the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 at a predetermined angle is applied to the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 via the relay optical system 4 in a plurality of poles (bipolar). Light intensity distribution (pupil luminance distribution) such as a ring shape or a circular shape. Further, a pupil luminance distribution having a complicated outer shape and distribution is formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 in accordance with the pattern characteristics of the mask M.

すなわち、リレー光学系4およびマイクロフライアイレンズ5は、空間光変調ユニット3中の空間光変調器30を介した光に基づいて、照明光学系ILの照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。マイクロフライアイレンズ5の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系8の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASの位置)にも、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳における光強度分布に対応する瞳輝度分布が形成される。   That is, the relay optical system 4 and the micro fly's eye lens 5 form a predetermined light intensity distribution in the illumination pupil of the illumination optical system IL based on the light that has passed through the spatial light modulator 30 in the spatial light modulation unit 3. A distribution forming optical system is configured. Another illumination pupil position optically conjugate with the rear focal position of the micro fly's eye lens 5 or in the vicinity thereof, that is, the pupil position of the imaging optical system 8 and the pupil position of the projection optical system PL (of the aperture stop AS) At the position), a pupil luminance distribution corresponding to the light intensity distribution in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 is also formed.

本実施形態の露光装置は、例えばマスクステージMSに取り付けられて、照明光学系ILの照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置DTを備えている。瞳分布計測装置DTは、図16に示すように、ピンホール部材10と、集光レンズ11と、たとえば二次元CCDイメージセンサのような光検出器12とを有する。ピンホール部材10は、計測に際して、照明光学系ILの被照射面(すなわち露光に際してマスクMのパターン面Pmが位置決めされるべき高さ位置)に配置される。また、ピンホール部材10は集光レンズ11の前側焦点位置に配置され、光検出器12の検出面は集光レンズ11の後側焦点位置に配置されている。   The exposure apparatus of this embodiment includes a pupil distribution measurement device DT that is attached to, for example, a mask stage MS and measures a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system IL. As shown in FIG. 16, the pupil distribution measurement device DT includes a pinhole member 10, a condenser lens 11, and a photodetector 12 such as a two-dimensional CCD image sensor. The pinhole member 10 is disposed on the irradiated surface of the illumination optical system IL (that is, the height position at which the pattern surface Pm of the mask M is to be positioned during exposure) during measurement. Further, the pinhole member 10 is disposed at the front focal position of the condenser lens 11, and the detection surface of the photodetector 12 is disposed at the rear focal position of the condenser lens 11.

したがって、光検出器12の検出面は、照明光学系ILの照明瞳と光学的に共役な位置、すなわち結像光学系8の瞳面と光学的に共役な位置に配置される。瞳分布計測装置DTでは、照明光学系ILを経た光が、ピンホール部材10のピンホールを通過し、集光レンズ11の集光作用を受けた後、光検出器12の検出面に達する。光検出器12の検出面には、結像光学系8の瞳面における光強度分布(瞳輝度分布)に対応する光強度分布が形成される。   Therefore, the detection surface of the photodetector 12 is disposed at a position optically conjugate with the illumination pupil of the illumination optical system IL, that is, at a position optically conjugate with the pupil plane of the imaging optical system 8. In the pupil distribution measurement device DT, the light that has passed through the illumination optical system IL passes through the pinhole of the pinhole member 10, receives the condensing action of the condenser lens 11, and then reaches the detection surface of the photodetector 12. A light intensity distribution corresponding to the light intensity distribution (pupil luminance distribution) on the pupil plane of the imaging optical system 8 is formed on the detection surface of the photodetector 12.

こうして、瞳分布計測装置DTは、照明光学系ILの被照射面を通過した光に基づいて、照明光学系ILの照明瞳(結像光学系8の瞳面)と光学的に共役な面における光強度分布を計測する。具体的に、瞳分布計測装置DTは、照明光学系による被照射面上の各点に関する瞳輝度分布(各点に入射する光が照明光学系の射出瞳位置に形成する瞳輝度分布)を計測する。   Thus, the pupil distribution measuring device DT is on a surface optically conjugate with the illumination pupil of the illumination optical system IL (the pupil plane of the imaging optical system 8) based on the light that has passed through the illuminated surface of the illumination optical system IL. Measure the light intensity distribution. Specifically, the pupil distribution measurement device DT measures a pupil luminance distribution (a pupil luminance distribution formed at the exit pupil position of the illumination optical system by the light incident on each point) for each point on the irradiated surface by the illumination optical system. To do.

露光装置の動作を統括的に制御する制御部CRは、瞳分布計測装置DTでの計測結果を参照しつつ、照明瞳に所望の瞳輝度分布が形成されるように、空間光変調器30の複数のミラー要素30aを制御する。瞳分布計測装置DTのさらに詳細な構成および作用については、たとえば特開2000−19012号公報を参照することができる。また、瞳分布計測装置DTとし、たとえば米国特許第5925887号公報に開示されるピンホールを介して瞳輝度分布を検出する装置を用いることもできる。   The control unit CR that comprehensively controls the operation of the exposure apparatus refers to the measurement result of the pupil distribution measurement device DT, so that a desired pupil luminance distribution is formed in the illumination pupil, so that the spatial light modulator 30 The plurality of mirror elements 30a are controlled. For a more detailed configuration and operation of the pupil distribution measuring device DT, reference can be made to, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19012. Further, as the pupil distribution measuring device DT, for example, a device that detects the pupil luminance distribution through a pinhole disclosed in US Pat. No. 5,925,887 can be used.

また、瞳分布計測装置DTに代えて、あるいは瞳分布計測装置DTに加えて、投影光学系PLを介した光に基づいて(すなわち投影光学系PLの像面を通過した光に基づいて)、投影光学系PLの瞳面(投影光学系PLの射出瞳面)における瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置DTw(不図示)を設けることもできる。具体的に、瞳分布計測装置DTwは、例えば投影光学系PLの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された光電変換面を有する撮像部を備え、投影光学系PLの像面の各点に関する瞳輝度分布(各点に入射する光が投影光学系PLの瞳位置に形成する瞳輝度分布)を計測する。これらの瞳分布計測装置の詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第2008/0030707号明細書を参照することができる。また、瞳分布計測装置として、米国特許公開第2010/0020302号公報の開示を参照することもできる。   Further, instead of or in addition to the pupil distribution measurement device DT, based on light that has passed through the projection optical system PL (that is, based on light that has passed through the image plane of the projection optical system PL), A pupil distribution measurement device DTw (not shown) that measures the pupil luminance distribution on the pupil plane of the projection optical system PL (the exit pupil plane of the projection optical system PL) may be provided. Specifically, the pupil distribution measurement device DTw includes, for example, an imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position optically conjugate with the pupil position of the projection optical system PL, and each point on the image plane of the projection optical system PL. Is measured (a pupil luminance distribution formed at a pupil position of the projection optical system PL by light incident on each point). As for the detailed configuration and operation of these pupil distribution measuring apparatuses, reference can be made to, for example, US Patent Publication No. 2008/0030707. Further, as a pupil distribution measuring device, the disclosure of US Patent Publication No. 2010/0020302 can be referred to.

露光装置では、マスクMのパターンをウェハWに高精度に且つ忠実に転写するために、例えばマスクMのパターン特性に応じた適切な照明条件のもとで露光を行うことが重要である。本実施形態では、複数のミラー要素30aの姿勢がそれぞれ個別に変化する空間光変調器30を備えた空間光変調ユニット3を用いて、空間光変調器30の作用により形成される瞳輝度分布を自在に且つ迅速に変化させ、ひいては多様な照明条件を実現することができる。すなわち、照明光学系ILでは、姿勢が個別に制御される多数のミラー要素30aを有する空間光変調器30を用いているので、照明瞳に形成される瞳輝度分布の外形形状および分布の変更に関する自由度は高い。   In the exposure apparatus, in order to transfer the pattern of the mask M onto the wafer W with high accuracy and faithfulness, it is important to perform exposure under appropriate illumination conditions according to the pattern characteristics of the mask M, for example. In the present embodiment, the pupil luminance distribution formed by the action of the spatial light modulator 30 is calculated using the spatial light modulation unit 3 including the spatial light modulator 30 in which the postures of the plurality of mirror elements 30a individually change. It can be freely and quickly changed, and thus various illumination conditions can be realized. That is, since the illumination optical system IL uses the spatial light modulator 30 having a large number of mirror elements 30a whose postures are individually controlled, the external shape of the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil and the change of the distribution are related. The degree of freedom is high.

しかしながら、実際に照明瞳に形成される瞳輝度分布は様々な原因により設計上の瞳輝度分布とは僅かに異なるものとなったり、瞳輝度分布以外の光学特性が瞳輝度分布を設計した条件と異なるものとなったりして、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能を達成することは困難である。本実施形態の露光装置では、所望の結像性能に十分近い結像性能が得られるように、本実施形態にかかる瞳輝度分布の設定方法を用いて照明光学系ILの照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を設定し、設定された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整し、ひいては照明光学系ILを調整する。   However, the pupil luminance distribution actually formed on the illumination pupil is slightly different from the designed pupil luminance distribution due to various causes, or optical characteristics other than the pupil luminance distribution satisfy the conditions for designing the pupil luminance distribution. It is difficult to achieve a desired imaging performance according to the designed pupil luminance distribution. In the exposure apparatus of the present embodiment, the pupil luminance distribution setting method according to the present embodiment should be formed on the illumination pupil of the illumination optical system IL so as to obtain an imaging performance sufficiently close to the desired imaging performance. The pupil luminance distribution is set, the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil is adjusted using the set pupil luminance distribution as a target, and the illumination optical system IL is adjusted accordingly.

図17は、本実施形態にかかる照明光学系の調整方法のフローチャートである。本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、図1〜図12を参照して説明した瞳輝度分布の設定方法を用いて、照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を設定する(ステップS01)。すなわち、ステップS01は、図1のステップS11〜S16を含んでおり、MEEFを小さく抑えつつ、プロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を改善(設定)する。   FIG. 17 is a flowchart of the adjustment method of the illumination optical system according to the present embodiment. In the adjustment method of the illumination optical system IL according to the present embodiment, the pupil luminance distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system is set using the pupil luminance distribution setting method described with reference to FIGS. (Step S01). That is, step S01 includes steps S11 to S16 of FIG. 1, and improves (sets) the pupil luminance distribution so that the process window becomes equal to or greater than a predetermined value while keeping MEEF small.

次いで、本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、改善(設定)された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する(ステップS02)。具体的に、ステップS02では、瞳分布計測装置DTの計測結果を参照しつつ空間光変調器30の複数のミラー要素30aの姿勢をそれぞれ制御することにより、ステップS01で改善された瞳輝度分布にできるだけ近い瞳輝度分布を照明瞳に形成し、ひいては照明光学系ILの照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する。   Next, in the method for adjusting the illumination optical system IL according to the present embodiment, the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil is adjusted using the improved (set) pupil luminance distribution as a target (step S02). Specifically, in step S02, the pupil luminance distribution improved in step S01 is obtained by controlling the postures of the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 while referring to the measurement result of the pupil distribution measuring device DT. A pupil luminance distribution as close as possible is formed in the illumination pupil, and consequently the pupil luminance distribution formed in the illumination pupil of the illumination optical system IL is adjusted.

換言すると、ステップS02では、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能をターゲットに、照明光学系ILの照明瞳に形成される瞳輝度分布が適切に調整される。なお、ステップS02の後に、必要に応じて、改善(設定)された瞳輝度分布に基づいてテスト露光を行い、投影光学系PLの像面に設置されたウェハWに形成されたレジストパターンの線幅を実測することにより、OPE誤差が許容範囲に収まっていることを確認しても良い。   In other words, in step S02, the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system IL is appropriately adjusted with a desired imaging performance corresponding to the designed pupil luminance distribution as a target. Note that, after step S02, test exposure is performed based on the improved (set) pupil luminance distribution as necessary, and a resist pattern line formed on the wafer W placed on the image plane of the projection optical system PL. It may be confirmed by measuring the width that the OPE error is within an allowable range.

以上のように、本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、MEEFを小さく抑えつつプロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳輝度分布を設定する設定方法を用いて、所望の結像性能をターゲットに瞳輝度分布を適切に調整することができる。その結果、本実施形態の露光装置(IL,MS,PL,WS)では、所望の結像性能をターゲットに瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系ILを用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことにより、性能の良好なデバイスを製造することができる。   As described above, in the adjustment method of the illumination optical system IL according to the present embodiment, desired image formation is performed by using the setting method for setting the pupil luminance distribution so that the process window becomes a predetermined value or more while suppressing the MEEF to be small. The pupil luminance distribution can be appropriately adjusted with the performance as a target. As a result, in the exposure apparatus (IL, MS, PL, WS) according to the present embodiment, the illumination optical system IL that appropriately adjusts the pupil luminance distribution with the desired imaging performance as a target is used, and an appropriate illumination condition is obtained. A device with good performance can be manufactured by performing good exposure with the above.

なお、上述の実施形態では、瞳分布計測装置DTが、照明光学系ILの被照射面(マスクMのパターン面の位置)を通過した光に基づいて、照明光学系ILの照明瞳(結像光学系8の瞳面)と光学的に共役な面における光強度分布を計測している。しかしながら、これに限定されることなく、照明光学系ILの被照射面へ向かう光に基づいて照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することもできる。一例として、マイクロフライアイレンズ5とコンデンサー光学系6との間の光路中から照明光の一部を取り出し、取り出した光をマイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳と光学的に共役な面で検出することにより、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳における瞳輝度分布に対応する光強度分布を計測する。   In the above-described embodiment, the pupil distribution measurement device DT uses the illumination pupil (imaging) of the illumination optical system IL based on the light that has passed through the illuminated surface of the illumination optical system IL (the position of the pattern surface of the mask M). The light intensity distribution on a plane optically conjugate with the pupil plane of the optical system 8 is measured. However, the present invention is not limited to this, and the light intensity distribution on the surface optically conjugate with the illumination pupil can be measured based on the light traveling toward the irradiated surface of the illumination optical system IL. As an example, a part of the illumination light is extracted from the optical path between the micro fly's eye lens 5 and the condenser optical system 6, and the extracted light is optically conjugate with the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5. By detecting, the light intensity distribution corresponding to the pupil luminance distribution in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 is measured.

また、上述の実施形態では、空間光変調器30の複数のミラー要素30aの配列面に対向した光学面を有するプリズム部材として、1つの光学ブロックで一体的に形成されたKプリズム32を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、一対のプリズムにより、Kプリズム32と同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、1つの平行平面板と一対の三角プリズムとにより、Kプリズム32と同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、1つの平行平面板と一対の平面ミラーとにより、Kプリズム32と同様の機能を有する組立て光学部材を構成することができる。   Further, in the above-described embodiment, the K prism 32 integrally formed with one optical block is used as the prism member having the optical surface facing the arrangement surface of the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30. Yes. However, the prism member having the same function as that of the K prism 32 can be configured by a pair of prisms without being limited thereto. In addition, a prism member having the same function as the K prism 32 can be configured by one plane-parallel plate and a pair of triangular prisms. Further, an assembly optical member having the same function as that of the K prism 32 can be constituted by one parallel plane plate and a pair of plane mirrors.

本実施形態では、空間光変調器30として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素30aの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば欧州特許公開第779530号公報、米国特許第5,867,302号公報、米国特許第6,480,320号公報、米国特許第6,600,591号公報、米国特許第6,733,144号公報、米国特許第6,900,915号公報、米国特許第7,095,546号公報、米国特許第7,295,726号公報、米国特許第7,424,330号公報、米国特許第7,567,375号公報、米国特許公開第2008/0309901号公報、米国特許公開第2011/0181852号公報並びに米国特許公開第2011/188017号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素5aの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。   In the present embodiment, as the spatial light modulator 30, for example, a spatial light modulator that continuously changes the directions of a plurality of mirror elements 30a arranged two-dimensionally is used. As such a spatial light modulator, for example, European Patent Publication No. 779530, US Pat. No. 5,867,302, US Pat. No. 6,480,320, US Pat. No. 6,600,591 U.S. Patent No. 6,733,144, U.S. Patent No. 6,900,915, U.S. Patent No. 7,095,546, U.S. Patent No. 7,295,726, U.S. Patent No. 7, No. 424,330, U.S. Pat. No. 7,567,375, U.S. Patent Publication No. 2008/0309901, U.S. Pat. Publication No. 2011/0181852 and U.S. Pat. Publication No. 2011/188017. A spatial light modulator can be used. Note that the orientations of the plurality of mirror elements 5a arranged two-dimensionally may be controlled so as to have a plurality of discrete stages.

上述の実施形態では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き(角度:傾き)を個別に制御可能な空間光変調器30を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ(位置)を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば米国特許第5,312,513号公報、並びに米国特許第6,885,493号公報の図1dに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば米国特許第6,891,655号公報や、米国特許公開第2005/0095749号公報の開示に従って変形しても良い。   In the above-described embodiment, as the spatial light modulator having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled, the directions (angle: inclination) of the plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces are individually set. The controllable spatial light modulator 30 is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a spatial light modulator that can individually control the height (position) of a plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces can be used. As such a spatial light modulator, for example, the spatial light modulator disclosed in FIG. 1d of US Pat. No. 5,312,513 and US Pat. No. 6,885,493 can be used. In these spatial light modulators, by forming a two-dimensional height distribution, an action similar to that of the diffractive surface can be given to incident light. The spatial light modulator having a plurality of reflection surfaces arranged two-dimensionally as described above is modified in accordance with the disclosure of, for example, US Pat. No. 6,891,655 and US Patent Publication No. 2005/0095749. May be.

上述の実施形態では、照明光学系ILの照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置として、所定面内に配列されて個別に制御可能な複数のミラー要素30aを有する反射型の空間光変調器30を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、所定面内に配列されて個別に制御される複数の透過光学要素を備えた透過型の空間光変調器を用いることもできる。   In the above-described embodiment, the pupil adjustment device that adjusts the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system IL is a reflective type having a plurality of mirror elements 30a arranged in a predetermined plane and individually controllable. A spatial light modulator 30 is used. However, the present invention is not limited to this, and a transmissive spatial light modulator including a plurality of transmissive optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled can also be used.

上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第2007/0296936号公報に開示されている。また、上述のような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。   In the above-described embodiment, a variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask. As the variable pattern forming apparatus, for example, a spatial light modulation element including a plurality of reflection elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using a spatial light modulator is disclosed, for example, in US Patent Publication No. 2007/0296936. In addition to the non-light-emitting reflective spatial light modulator as described above, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used.

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。   The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus may be manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図18は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図18に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。   Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 18 is a flowchart showing manufacturing steps of a semiconductor device. As shown in FIG. 18, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist with the transferred pattern is performed (step S46: development step).

その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板としてパターンの転写を行う。   Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step). Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. is there. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as a photosensitive substrate.

図19は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図19に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。   FIG. 19 is a flowchart showing manufacturing steps of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 19, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern forming process (step S50), a color filter forming process (step S52), a cell assembling process (step S54), and a module assembling process (step S56) are sequentially performed. In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the exposure apparatus of the above-described embodiment. In this pattern formation process, an exposure process for transferring the pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus of the above-described embodiment and development of the plate P to which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate are performed. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

ステップS52のカラーフィルタ形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。   In the color filter forming process in step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction. In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。   In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.

なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なパルスレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するFレーザ光源、波長146nmのレーザ光を供給するKr2レーザ光源、波長126nmのレーザ光を供給するAr2レーザ光源などを用いることができる。また、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のCW(Continuous Wave)光源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。In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other suitable pulse lasers are used. A light source, for example, an F 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 157 nm, a Kr 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 146 nm, an Ar 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 126 nm, or the like can be used. It is also possible to use a CW (Continuous Wave) light source such as an ultrahigh 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、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第WO99/49504号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a technique for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a technique for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO99 / 49504, a special technique, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Kaihei 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined stage on a stage as disclosed in JP-A-10-303114. A method of forming a liquid tank having a depth and holding the substrate therein can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.

また、上述の実施形態において、米国公開公報第2006/0170901号及び第2007/0146676号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。ここでは、米国特許公開第2006/0170901号公報及び米国特許公開第2007/0146676号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a so-called polarization illumination method disclosed in US Publication Nos. 2006/0170901 and 2007/0146676 can be applied. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2006/0170901 and US Patent Publication No. 2007/0146676 are incorporated by reference.

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学系に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に、第1面に配置される物体の像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給するための照明光学系に対して本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the present invention generally relates to an illumination optical system for supplying illumination light to an imaging optical system that forms an image of an object disposed on the first surface on the second surface. Can be applied.

1 光源
2 ビーム送光部
3 空間光変調ユニット
30 空間光変調器
30a ミラー要素
30c 駆動部
32 Kプリズム
4 リレー光学系
5 マイクロフライアイレンズ
6 コンデンサー光学系
7 照明視野絞り(マスクブラインド)
8 結像光学系
IL 照明光学系
CR 制御部
DT 瞳分布計測装置
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Beam transmission part 3 Spatial light modulation unit 30 Spatial light modulator 30a Mirror element 30c Drive part 32 K prism 4 Relay optical system 5 Micro fly eye lens 6 Condenser optical system 7 Illumination field stop (mask blind)
8 Imaging optical system IL Illumination optical system CR Control unit DT Pupil distribution measuring device M Mask PL Projection optical system W Wafer

Claims (30)

第1面に配置されるパターンの像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布を設定する方法であって、
前記第1面に配置される所定のパターンと、前記照明瞳に沿って二次元的に分布する複数の光強度要素により表された瞳強度分布とを用いてプロセスウィンドウを計算することと、
許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを制約条件として、前記プロセスウィンドウが所定値以上になるように線形計画法を用いて強度分布を設定することと、を含むことを特徴とする瞳強度分布の設定方法。
A method of setting a pupil intensity distribution to be formed on an illumination pupil of an illumination optical system that supplies illumination light to an imaging optical system that forms an image of a pattern arranged on a first surface on a second surface,
Calculating a process window using a predetermined pattern arranged on the first surface and a pupil intensity distribution represented by a plurality of light intensity elements distributed two-dimensionally along the illumination pupil;
As the acceptable luma disk error enhancement-factor constraints, the process window is characterized in that it comprises, and setting the pupil intensity distribution using a linear programming so that a predetermined value or more How to set the pupil intensity distribution.
許容される線幅誤差を設定することをさらに含み、
前記瞳強度分布を設定することは、前記許容される線幅誤差および前記許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを制約条件として、前記プロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳強度分布を設定することを特徴とする請求項1に記載の設定方法。
Further comprising setting an allowable line width error;
Setting the pupil intensity distribution is used as a mask error enhancement factor constraints that the are acceptable linewidth error and the allowable setting the pupil intensity distribution such that the process window is equal to or greater than a predetermined value setting method according to claim 1, characterized in that.
第1面に配置されるパターンの像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布を設定する方法であって、
前記第1面に配置される所定のパターンと、前記照明瞳に沿って二次元的に分布する複数の光強度要素により表された瞳強度分布とを用いてプロセスウィンドウを計算することと、
許容される線幅誤差を設定することと、
前記許容される線幅誤差および許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを制約条件として、前記プロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳強度分布を設定することと、を含むことを特徴とする瞳強度分布の設定方法。
A method of setting a pupil intensity distribution to be formed on an illumination pupil of an illumination optical system that supplies illumination light to an imaging optical system that forms an image of a pattern arranged on a first surface on a second surface,
Calculating a process window using a predetermined pattern arranged on the first surface and a pupil intensity distribution represented by a plurality of light intensity elements distributed two-dimensionally along the illumination pupil;
Setting the allowable line width error;
Setting the pupil intensity distribution so that the process window is equal to or greater than a predetermined value, with the allowable line width error and the allowable mask error enhancement factor as constraints. How to set the pupil intensity distribution .
前記許容される線幅誤差は、前記第2面上に形成されるパターン像の線幅の所望値からの許容誤差であることを特徴とする請求項3に記載の設定方法。 4. The setting method according to claim 3 , wherein the allowable line width error is an allowable error from a desired value of a line width of a pattern image formed on the second surface . 前記許容される線幅誤差および前記許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタに関する制約条件として、前記結像光学系および前記照明光学系を含む装置の個体差および/または装置パラメータの変動を導入した制約条件を用いることを特徴とする請求項4に記載の設定方法。 As constraints on the allowable line width error and the allowable mask error enhancement factor, individual differences of devices including the imaging optical system and the illumination optical system and / or variations of apparatus parameters were introduced. The setting method according to claim 4 , wherein a constraint condition is used . 前記瞳強度分布を設定することは、凸計画法を用いて前記プロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳強度分布を設定することを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の設定方法。 The setting of the pupil intensity distribution includes setting the pupil intensity distribution using a convex programming method so that the process window is equal to or greater than a predetermined value. The setting method described in the section . 第1面に配置されるパターンの像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布を設定する方法であって、
前記第1面に配置される所定のパターンと、前記照明瞳に沿って二次元的に分布する複数の光強度要素により表された瞳強度分布とを用いてプロセスウィンドウを計算することと、
許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを制約条件として、凸計画法を用いて前記プロセスウィンドウが所定値以上になるように瞳強度分布を設定することと、を含むことを特徴とする瞳強度分布の設定方法。
A method of setting a pupil intensity distribution to be formed on an illumination pupil of an illumination optical system that supplies illumination light to an imaging optical system that forms an image of a pattern arranged on a first surface on a second surface,
Calculating a process window using a predetermined pattern arranged on the first surface and a pupil intensity distribution represented by a plurality of light intensity elements distributed two-dimensionally along the illumination pupil;
Using a convex programming method to set a pupil intensity distribution so that the process window is equal to or greater than a predetermined value using an allowable mask error enhancement factor as a constraint. Distribution setting method.
前記瞳強度分布を設定することは、前記プロセスウィンドウを表す楕円の面積が最大値に近づくように瞳強度分布を設定することを含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の設定方法。 The setting of the pupil intensity distribution includes setting the pupil intensity distribution so that an area of an ellipse representing the process window approaches a maximum value. The setting method described. 前記瞳強度分布を設定することは、基準的な瞳強度分布から設定された瞳強度分布を求めることを含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の設定方法。 The setting method according to claim 1, wherein setting the pupil intensity distribution includes obtaining a pupil intensity distribution set from a standard pupil intensity distribution . 前記設定された瞳強度分布に基づいてマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを計算することと、
前記計算されたマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタと前記許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタとの差が許容範囲に収まっているか否かを判断することと、をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の設定方法。
Calculating a mask error enhancement factor based on the set pupil intensity distribution;
Determining whether a difference between the calculated mask error enhancement factor and the allowable mask error enhancement factor is within an allowable range. Item 10. The setting method according to any one of Items 1 to 9 .
前記計算されたマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタと前記許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタとの差が前記許容範囲に収まっていないときに、前記計算されたマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタと前記許容されるマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタとの差が前記許容範囲に収まるまで、前記瞳強度分布を設定することを繰り返すことによりマスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを設定することをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の設定方法。 When the difference between the calculated mask error enhancement factor and the allowable mask error enhancement factor is not within the allowable range, the calculated mask error enhancement factor and the Further comprising setting the mask error enhancement factor by repeating setting the pupil intensity distribution until a difference from an allowable mask error enhancement factor falls within the allowable range. The setting method according to claim 10. 異なる複数のDOFについて、前記マスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを設定することを繰り返すことと、
前記プロセスウィンドウを表す楕円の面積が最大値に最も近づくときの設定されたDOFの値を求めることと、をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の設定方法。
Repeatedly setting the mask error enhancement factor for different DOFs;
The setting method according to claim 11 , further comprising: obtaining a set DOF value when an area of an ellipse representing the process window is closest to a maximum value .
前記設定されたDOFに対応する瞳強度分布を用いて、前記第2面上に形成されるパターン像の評価位置の所望位置からのシフト量を求めることと、
前記シフト量が所定値よりも大きいか否かを判断することと、をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の設定方法。
Obtaining a shift amount from a desired position of an evaluation position of a pattern image formed on the second surface using a pupil intensity distribution corresponding to the set DOF;
The setting method according to claim 12, further comprising: determining whether or not the shift amount is larger than a predetermined value .
異なる複数の所定フォーカス位置について、前記マスク・エラー・エンハンスメント・ファクタを設定することを繰り返すことと、
前記プロセスウィンドウを表す楕円の面積が最大値に最も近づくときの設定された所定フォーカス位置を求めることと、をさらに含むことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の設定方法。
Repeatedly setting the mask error enhancement factor for a plurality of different predetermined focus positions;
The setting method according to claim 11, further comprising: obtaining a predetermined focus position that is set when an area of an ellipse representing the process window is closest to a maximum value. .
前記設定された所定フォーカス位置に対応する瞳強度分布を用いて、前記第2面上に形成されるパターン像の評価位置の所望位置からのシフト量を求めることと、
前記シフト量が所定値よりも大きいか否かを判断することと、をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の設定方法。
Obtaining a shift amount from a desired position of an evaluation position of a pattern image formed on the second surface using a pupil intensity distribution corresponding to the set predetermined focus position;
The setting method according to claim 14, further comprising: determining whether the shift amount is greater than a predetermined value .
前記シフト量が前記所定値よりも大きいときに、前記プロセスウィンドウを表す楕円の面積が最大値に向かって収束するように前記評価位置を調整しつつ前記評価位置を設定することをさらに含むことを特徴とする請求項13または15に記載の設定方法 The method further includes setting the evaluation position while adjusting the evaluation position so that an area of an ellipse representing the process window converges toward a maximum value when the shift amount is larger than the predetermined value. The setting method according to claim 13 or 15, characterized in that 前記評価位置の設定に際して、前記第2面の複数のデフォーカス位置に応じて計算された前記シフト量を前記評価位置の調整量として用いることを特徴とする請求項16に記載の設定方法 17. The setting method according to claim 16, wherein when the evaluation position is set, the shift amount calculated according to a plurality of defocus positions on the second surface is used as the adjustment amount of the evaluation position . 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
請求項1乃至17のいずれか1項に記載の設定方法を用いて、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布を設定することと、
前記設定された瞳強度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳強度分布を調整することと、を含むことを特徴とする調整方法。
In the adjustment method of the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
Using the setting method according to any one of claims 1 to 17, setting a pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system;
Adjusting the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil using the set pupil intensity distribution as a target .
前記設定された瞳強度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳強度分布を調整する際に、前記被照射面を通過した光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項18に記載の調整方法 When adjusting the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil with the set pupil intensity distribution as a target, the light intensity on a surface optically conjugate with the illumination pupil based on the light passing through the irradiated surface The adjustment method according to claim 18, wherein the distribution is measured . 前記照明光学系が備える空間光変調器であって且つ前記照明瞳に瞳強度分布を形成するための空間光変調器を制御することによって、前記設定された瞳強度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳強度分布を調整することを特徴とする請求項18または19に記載の調整方法 A spatial light modulator provided in the illumination optical system and controlling the spatial light modulator for forming a pupil intensity distribution in the illumination pupil, thereby setting the set pupil intensity distribution as a target to the illumination pupil. 20. The adjustment method according to claim 18 or 19, wherein the pupil intensity distribution to be formed is adjusted . 請求項18乃至20のいずれか1項に記載の調整方法により調整されたことを特徴とする照明光学系。 21. An illumination optical system that is adjusted by the adjustment method according to claim 18 . 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳強度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳強度分布を調整する瞳調整装置と、
請求項1乃至17のいずれか1項に記載の設定方法を用いて設定された瞳強度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳強度分布を調整するために前記瞳調整装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする照明光学系。
In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A pupil distribution measuring device that measures a pupil intensity distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system;
A pupil adjustment device for adjusting a pupil intensity distribution formed on the illumination pupil;
Control for controlling the pupil adjustment device to adjust the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil with the pupil intensity distribution set by using the setting method according to claim 1 as a target. And an illumination optical system.
前記瞳分布計測装置は、前記被照射面を通過した光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項22に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 22 , wherein the pupil distribution measurement device measures a light intensity distribution on a surface optically conjugate with the illumination pupil based on light passing through the irradiated surface . 前記瞳分布計測装置は、前記被照射面へ向かう光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項23に記載の照明光学系。 24. The illumination optical system according to claim 23, wherein the pupil distribution measurement device measures a light intensity distribution on a surface optically conjugate with the illumination pupil based on light traveling toward the irradiated surface . 前記瞳調整装置は、所定面に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明瞳に瞳強度分布を可変的に形成する空間光変調器を備え、
前記制御部は、前記空間光変調器の前記複数の光学要素を制御することを特徴とする請求項22乃至24のいずれか1項に記載の照明光学系
The pupil adjustment device includes a plurality of optical elements arranged on a predetermined plane and individually controlled, and includes a spatial light modulator that variably forms a pupil intensity distribution on the illumination pupil,
25. The illumination optical system according to claim 22, wherein the control unit controls the plurality of optical elements of the spatial light modulator .
前記空間光変調器は、前記所定面内で二次元的に配列された複数のミラー要素と、該複数のミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する駆動部とを有することを特徴とする請求項25に記載の照明光学系 The spatial light modulator includes a plurality of mirror elements arranged two-dimensionally within the predetermined plane, and a drive unit that individually controls and drives the postures of the plurality of mirror elements. The illumination optical system according to 25 . 所定のパターンを照明するための請求項21乃至26のいずれか1項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置 27. An exposure apparatus comprising the illumination optical system according to claim 21 for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate . 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項27に記載の露光装置。28. A projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate, wherein the illumination pupil is at a position optically conjugate with an aperture stop of the projection optical system. The exposure apparatus described. 請求項27または28に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、Using the exposure apparatus according to claim 27 or 28, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。Processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method comprising:
請求項1乃至17のいずか1項に記載の設定方法を、コンピュータに実行させるプログラム。A program for causing a computer to execute the setting method according to any one of claims 1 to 17.
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