JPH05206003A - 投影光学系の特性計測方法 - Google Patents
投影光学系の特性計測方法Info
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- JPH05206003A JPH05206003A JP4037230A JP3723092A JPH05206003A JP H05206003 A JPH05206003 A JP H05206003A JP 4037230 A JP4037230 A JP 4037230A JP 3723092 A JP3723092 A JP 3723092A JP H05206003 A JPH05206003 A JP H05206003A
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- Japan
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- optical system
- projection optical
- projection
- pupil plane
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 新たな投影露光装置に使用される投影光学系
の結像特性であっても正確に計測又は予測する。 【構成】 投影光学系の瞳面上の各位置ri を通過する
光束に関してその投影光学系のフォーカス位置の変化量
δfi を予め求めておき(図2(a))、その投影光学
系の特性の計測時に、その投影光学系の瞳面上での各位
置ri における照度分布Pi を計測し(図2(b))、
その予め求めておいたフォーカス位置の変化量とその計
測した照度分布との積和演算によりその投影光学系のフ
ォーカス位置の変化量を求める。
の結像特性であっても正確に計測又は予測する。 【構成】 投影光学系の瞳面上の各位置ri を通過する
光束に関してその投影光学系のフォーカス位置の変化量
δfi を予め求めておき(図2(a))、その投影光学
系の特性の計測時に、その投影光学系の瞳面上での各位
置ri における照度分布Pi を計測し(図2(b))、
その予め求めておいたフォーカス位置の変化量とその計
測した照度分布との積和演算によりその投影光学系のフ
ォーカス位置の変化量を求める。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等の製造に用いられる投影露光装置用の投
影光学系の特性計測方法に関する。
液晶表示素子等の製造に用いられる投影露光装置用の投
影光学系の特性計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をリソグ
ラフィー技術を用いて製造する際に縮小投影型露光装置
等の投影露光装置が使用される。この種の投影露光装置
の重要な光学的特性の一つに重ね合わせ精度があるが、
これに影響を与える要素として重要なものに投影光学系
の倍率誤差がある。近年、集積回路の集積度が向上して
パターンが微細化され、これに伴って重ね合わせ精度の
向上に対する要求も厳しくなっている。従って、投影倍
率を所定の値に保持する必要性が益々高まっている。同
様に、パターンが微細化され、投影光学系の開口数が大
きくなるの応じて焦点深度が浅くなるために、投影光学
系の結像面(フォーカス位置)の変化を正確に補正する
必要性も高まっている。
ラフィー技術を用いて製造する際に縮小投影型露光装置
等の投影露光装置が使用される。この種の投影露光装置
の重要な光学的特性の一つに重ね合わせ精度があるが、
これに影響を与える要素として重要なものに投影光学系
の倍率誤差がある。近年、集積回路の集積度が向上して
パターンが微細化され、これに伴って重ね合わせ精度の
向上に対する要求も厳しくなっている。従って、投影倍
率を所定の値に保持する必要性が益々高まっている。同
様に、パターンが微細化され、投影光学系の開口数が大
きくなるの応じて焦点深度が浅くなるために、投影光学
系の結像面(フォーカス位置)の変化を正確に補正する
必要性も高まっている。
【0003】従来、このような投影光学系の結像特性
は、例えば特開昭63−58349号公報に開示されて
いるように、被露光基板面での照度に応じて投影光学系
の倍率やフォーカス位置が変化するものとして制御して
いた。この場合の照度の計測においては、投影光学系の
開口絞りは固定のままで、レチクルの照明視野を限定す
るレチクルブラインドも露光データで指定された所定の
形状にセットした状態で照度センサーを用いて基板面で
の照度を計測していた。そして、この計測された照度と
フォーカス位置や投影倍率の変化の関係式から露光光の
照射による各変化量を推定し、例えば投影光学系の内部
に設けた気密部の圧力を調整することにより、フォーカ
ス位置や投影倍率の変化が生じないように制御してい
た。
は、例えば特開昭63−58349号公報に開示されて
いるように、被露光基板面での照度に応じて投影光学系
の倍率やフォーカス位置が変化するものとして制御して
いた。この場合の照度の計測においては、投影光学系の
開口絞りは固定のままで、レチクルの照明視野を限定す
るレチクルブラインドも露光データで指定された所定の
形状にセットした状態で照度センサーを用いて基板面で
の照度を計測していた。そして、この計測された照度と
フォーカス位置や投影倍率の変化の関係式から露光光の
照射による各変化量を推定し、例えば投影光学系の内部
に設けた気密部の圧力を調整することにより、フォーカ
ス位置や投影倍率の変化が生じないように制御してい
た。
【0004】従来の露光技術ではレチクルから投影光学
系に対して射出される透過光及び回折光はほぼ一様であ
った。即ち、レチクルを透過した光は投影光学系の瞳面
の中央を通り、レチクルで回折された光はレチクルのパ
ターンの両側に対称的に射出されて投影光学系の瞳面上
で光軸に関して対称な点を通過する。例えば、縦線の回
折格子パターンでは投影光学系の瞳面の中心から離れた
左右の位置を回折光が通過する。
系に対して射出される透過光及び回折光はほぼ一様であ
った。即ち、レチクルを透過した光は投影光学系の瞳面
の中央を通り、レチクルで回折された光はレチクルのパ
ターンの両側に対称的に射出されて投影光学系の瞳面上
で光軸に関して対称な点を通過する。例えば、縦線の回
折格子パターンでは投影光学系の瞳面の中心から離れた
左右の位置を回折光が通過する。
【0005】これに関して、投影光学系の投影倍率及び
フォーカス位置の変化は露光光を投影光学系が吸収して
膨張し、その部分の屈折率や曲率が変化するために生じ
ることが分かっている。そして、露光時の投影光学系の
中で露光光を吸収する位置がほぼ一定であるために、投
影光学系への露光光の照射量さえ求められれば、レンズ
系の屈折率等の変化量に起因する投影倍率やフォーカス
位置の変化を十分な精度で求めることができた。
フォーカス位置の変化は露光光を投影光学系が吸収して
膨張し、その部分の屈折率や曲率が変化するために生じ
ることが分かっている。そして、露光時の投影光学系の
中で露光光を吸収する位置がほぼ一定であるために、投
影光学系への露光光の照射量さえ求められれば、レンズ
系の屈折率等の変化量に起因する投影倍率やフォーカス
位置の変化を十分な精度で求めることができた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これに対して、近年、
解像力や焦点深度の向上のために、特公昭62−508
11号公報に示されるような位相シフト法による投影露
光技術や特願平2−218030号に開示されているよ
うな所謂斜入射照明による投影露光技術が出現してい
る。これらの新たな投影露光技術では、投影光学系の瞳
面での照度分布は従来の露光技術とは異なり、投影光学
系の瞳面の中心での照度が小さくなっている。
解像力や焦点深度の向上のために、特公昭62−508
11号公報に示されるような位相シフト法による投影露
光技術や特願平2−218030号に開示されているよ
うな所謂斜入射照明による投影露光技術が出現してい
る。これらの新たな投影露光技術では、投影光学系の瞳
面での照度分布は従来の露光技術とは異なり、投影光学
系の瞳面の中心での照度が小さくなっている。
【0007】これについて図4を参照して説明するに、
図4(a)は2個の傾斜した照明光でレチクルを照明す
る場合を示している。この図4(a)において、2個の
互いに光軸AXから離れて配置されたオプティカルイン
テグレータとしてのフライアイレンズ31A及び31B
のレチクル側の焦点面にはそれぞれ2次光源像が形成さ
れている。32は照明光学系を簡略化して示し、一方の
フライアイレンズ31Aにより形成された2次光源像か
らの露光光IL1は照明光学系32により略々平行光束
に変換されて斜めにレチクル33を照明し、他方のフラ
イアイレンズ31Bにより形成された2次光源像からの
露光光IL2も照明光学系32により略々平行光束に変
換されて斜めにレチクル33を照明する。
図4(a)は2個の傾斜した照明光でレチクルを照明す
る場合を示している。この図4(a)において、2個の
互いに光軸AXから離れて配置されたオプティカルイン
テグレータとしてのフライアイレンズ31A及び31B
のレチクル側の焦点面にはそれぞれ2次光源像が形成さ
れている。32は照明光学系を簡略化して示し、一方の
フライアイレンズ31Aにより形成された2次光源像か
らの露光光IL1は照明光学系32により略々平行光束
に変換されて斜めにレチクル33を照明し、他方のフラ
イアイレンズ31Bにより形成された2次光源像からの
露光光IL2も照明光学系32により略々平行光束に変
換されて斜めにレチクル33を照明する。
【0008】この場合、レチクル33をそのまま透過し
た一方の露光光IL1は投影光学系34の瞳面P1上で
光軸AXから離れた位置を通過してウェハ35上に入射
し、レチクル33をそのまま透過した他方の露光光IL
2は投影光学系34の瞳面P1上で光軸AXに対して露
光光IL1の通過点と対称な位置を通過してウェハ35
上に入射する。従って、投影光学系34の瞳面上での照
度Sの分布は、図4(b)に示すように、光軸AXの近
傍で小さく光軸AXから離れた2点を中心として大きく
なる。また、2つのフライアイレンズ31A及び31B
の間隔を変化させることにより、その照度Sの分布は変
化する。
た一方の露光光IL1は投影光学系34の瞳面P1上で
光軸AXから離れた位置を通過してウェハ35上に入射
し、レチクル33をそのまま透過した他方の露光光IL
2は投影光学系34の瞳面P1上で光軸AXに対して露
光光IL1の通過点と対称な位置を通過してウェハ35
上に入射する。従って、投影光学系34の瞳面上での照
度Sの分布は、図4(b)に示すように、光軸AXの近
傍で小さく光軸AXから離れた2点を中心として大きく
なる。また、2つのフライアイレンズ31A及び31B
の間隔を変化させることにより、その照度Sの分布は変
化する。
【0009】このため、従来の露光技術で露光する場合
と新たな露光技術を用いて露光する場合とでは、投影光
学系への露光光の照射量が同じでも投影光学系中で露光
光が吸収される位置が大きく異なることになる。従っ
て、投影光学系の投影倍率及びフォーカス位置の変化量
も異なってしまうため、従来の制御方法では投影光学系
の結像特性の制御が困難であるという不都合が生じてい
た。
と新たな露光技術を用いて露光する場合とでは、投影光
学系への露光光の照射量が同じでも投影光学系中で露光
光が吸収される位置が大きく異なることになる。従っ
て、投影光学系の投影倍率及びフォーカス位置の変化量
も異なってしまうため、従来の制御方法では投影光学系
の結像特性の制御が困難であるという不都合が生じてい
た。
【0010】本発明は斯かる点に鑑み、斜入射照明を行
うような新たな投影露光装置に使用される投影光学系の
結像特性であっても正確に計測又は予測できる投影光学
系の特性計測方法を提供することを目的とする。
うような新たな投影露光装置に使用される投影光学系の
結像特性であっても正確に計測又は予測できる投影光学
系の特性計測方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による投影光学系
の特性計測方法は、例えば図1及び図2に示す如く、所
定の照明光により照明されたマスクパターン(11)の
像を被露光基板(17)上に投影するための投影光学系
(12)の特性計測方法において、その投影光学系(1
2)の瞳面上の各位置を通過する光束に関してその投影
光学系(12)の像面状態の変化率を予め求めておき
(図2(a))、その投影光学系(12)の特性の計測
時に、その投影光学系(12)の瞳面上での照度分布を
計測し(図2(b))、その予め求めておいた像面状態
の変化率及びその計測した照度分布よりその投影光学系
(12)の像面状態(図2(d))を推定するようにし
たものである。
の特性計測方法は、例えば図1及び図2に示す如く、所
定の照明光により照明されたマスクパターン(11)の
像を被露光基板(17)上に投影するための投影光学系
(12)の特性計測方法において、その投影光学系(1
2)の瞳面上の各位置を通過する光束に関してその投影
光学系(12)の像面状態の変化率を予め求めておき
(図2(a))、その投影光学系(12)の特性の計測
時に、その投影光学系(12)の瞳面上での照度分布を
計測し(図2(b))、その予め求めておいた像面状態
の変化率及びその計測した照度分布よりその投影光学系
(12)の像面状態(図2(d))を推定するようにし
たものである。
【0012】この場合、その投影光学系(12)の瞳面
上に開口径及び開口位置が可変の開口絞り(13)を配
置しておき、その投影光学系(12)の瞳面上での照度
分布を計測する際に、この開口絞り(13)の開口位置
及び開口径を変化させながらその被露光基板(17)の
配置面上での照度分布を計測し、この計測結果よりその
投影光学系(12)の瞳面上での照度分布を求めるよう
にしてもよい。
上に開口径及び開口位置が可変の開口絞り(13)を配
置しておき、その投影光学系(12)の瞳面上での照度
分布を計測する際に、この開口絞り(13)の開口位置
及び開口径を変化させながらその被露光基板(17)の
配置面上での照度分布を計測し、この計測結果よりその
投影光学系(12)の瞳面上での照度分布を求めるよう
にしてもよい。
【0013】
【作用】斯かる本発明によれば、例えば投影露光装置の
照明光学系を斜入射照明で使用しており、且つその斜入
射照明の照明光の入射角度を変えたような場合には、そ
の投影光学系(12)の瞳面上での照度分布を新たに計
測する。そして、予め求めておいた像面状態の変化率と
その計測した照度分布との例えば積和演算により、投影
光学系(12)の投影倍率又はフォーカス位置等の結像
特性の変化量を正確に推定することができる。そして更
に、この推定量に基づいて投影光学系(12)の結像特
性を制御することにより、結像特性を所定の状態に維持
することができる。同様に、従来と異なる例えば位相シ
フトレチクル等を用いて投影光学系(12)の瞳面上で
の照度分布が変化したような場合でも、その投影光学系
(12)の結像特性の変化量を正確に推定することがで
きる。
照明光学系を斜入射照明で使用しており、且つその斜入
射照明の照明光の入射角度を変えたような場合には、そ
の投影光学系(12)の瞳面上での照度分布を新たに計
測する。そして、予め求めておいた像面状態の変化率と
その計測した照度分布との例えば積和演算により、投影
光学系(12)の投影倍率又はフォーカス位置等の結像
特性の変化量を正確に推定することができる。そして更
に、この推定量に基づいて投影光学系(12)の結像特
性を制御することにより、結像特性を所定の状態に維持
することができる。同様に、従来と異なる例えば位相シ
フトレチクル等を用いて投影光学系(12)の瞳面上で
の照度分布が変化したような場合でも、その投影光学系
(12)の結像特性の変化量を正確に推定することがで
きる。
【0014】また、開口位置及び開口径が可変の開口絞
り(13)を用いた場合には、例えば開口径を小さく絞
った状態でその開口位置を投影光学系(12)の瞳面上
で2次元的に移動させることにより、投影光学系(1
2)の瞳面上での照度分布を正確且つ迅速に計測するこ
とができる。
り(13)を用いた場合には、例えば開口径を小さく絞
った状態でその開口位置を投影光学系(12)の瞳面上
で2次元的に移動させることにより、投影光学系(1
2)の瞳面上での照度分布を正確且つ迅速に計測するこ
とができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明による投影光学系の特性計測方
法の一実施例につき図1〜図3を参照して説明する。本
例はステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光
装置(ステッパー)に使用される投影光学系の結像特性
を計測する場合に本発明を適用したものである。図1は
本実施例の縮小投影型露光装置を簡略化して示し、この
図1において、1は高圧水銀灯であり、この高圧水銀灯
1からの露光光は、楕円鏡2で集光されて図示省略した
干渉フィルタを透過した後に、インプットレンズ3及び
反射鏡4を介してオプティカルインテグレータ5に入射
する。
法の一実施例につき図1〜図3を参照して説明する。本
例はステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光
装置(ステッパー)に使用される投影光学系の結像特性
を計測する場合に本発明を適用したものである。図1は
本実施例の縮小投影型露光装置を簡略化して示し、この
図1において、1は高圧水銀灯であり、この高圧水銀灯
1からの露光光は、楕円鏡2で集光されて図示省略した
干渉フィルタを透過した後に、インプットレンズ3及び
反射鏡4を介してオプティカルインテグレータ5に入射
する。
【0016】オプティカルインテグレータ5による2次
光源像からの露光光は、第1リレーレンズ6、レチクル
ブラインド7、第2リレーレンズ8、反射鏡9及びメイ
ンコンデンサレンズ10からなる照明光学系を経て、図
示省略したレチクルホルダーに支持されたレチクル11
を照明する。レチクルブラインド7はレチクル11のパ
ターン形成面と共役な位置に配置され、オプティカルイ
ンテグレータ5による2次光源像の形成面は投影光学系
12の瞳面と共役である。そのレチクル11のパターン
の像は投影光学系12により、ウェハステージ16上の
ウェハホルダー上に載置されたウェハ17上に結像さ
れ、これによりレチクル11のパターンのウェハ(被露
光基板)17上への転写が行われる。ウェハステージ1
6は、投影光学系12の光軸に垂直な面内で2次元的に
ステージ面を移動できるXYステージ及び投影光学系1
2の光軸の方向にステージ面を移動できるZステージ等
より構成され、XYステージの座標はステージ側面部に
固定されたミラー及び図示省略した測長機構により常時
計測されている。
光源像からの露光光は、第1リレーレンズ6、レチクル
ブラインド7、第2リレーレンズ8、反射鏡9及びメイ
ンコンデンサレンズ10からなる照明光学系を経て、図
示省略したレチクルホルダーに支持されたレチクル11
を照明する。レチクルブラインド7はレチクル11のパ
ターン形成面と共役な位置に配置され、オプティカルイ
ンテグレータ5による2次光源像の形成面は投影光学系
12の瞳面と共役である。そのレチクル11のパターン
の像は投影光学系12により、ウェハステージ16上の
ウェハホルダー上に載置されたウェハ17上に結像さ
れ、これによりレチクル11のパターンのウェハ(被露
光基板)17上への転写が行われる。ウェハステージ1
6は、投影光学系12の光軸に垂直な面内で2次元的に
ステージ面を移動できるXYステージ及び投影光学系1
2の光軸の方向にステージ面を移動できるZステージ等
より構成され、XYステージの座標はステージ側面部に
固定されたミラー及び図示省略した測長機構により常時
計測されている。
【0017】また、投影光学系12の瞳面上には可変開
口絞り13を配置する。この可変開口絞り13の開口径
は付属の開口アクチュエータ14により任意の値に設定
することができ、その可変開口絞り13の開口位置は開
口位置移動用の2軸のアクチュエータ15A及び15B
により、投影光学系12の瞳面上の任意の位置に設定す
ることができる。これにより、投影光学系12の開口数
および開口位置が可変となっている。また、ウェハステ
ージ16のウェハホルダーの近傍には、照度センサー1
8が設けられている。この照度センサー18の受光面の
大きさは投影光学系12のイメージフィールドよりもや
や大きい程度である。
口絞り13を配置する。この可変開口絞り13の開口径
は付属の開口アクチュエータ14により任意の値に設定
することができ、その可変開口絞り13の開口位置は開
口位置移動用の2軸のアクチュエータ15A及び15B
により、投影光学系12の瞳面上の任意の位置に設定す
ることができる。これにより、投影光学系12の開口数
および開口位置が可変となっている。また、ウェハステ
ージ16のウェハホルダーの近傍には、照度センサー1
8が設けられている。この照度センサー18の受光面の
大きさは投影光学系12のイメージフィールドよりもや
や大きい程度である。
【0018】また、投影光学系12には圧力調整器19
を接続する。この圧力調整器19により、例えば投影光
学系12を構成するレンズ群の間隔の内の所定の間隔に
形成された気密部の圧力を調整することにより、投影光
学系12の投影倍率等を調整することができる。また、
図示省略するも、レチクル11を投影光学系12の光軸
方向に微動させる機構及びレチクル11を投影光学系1
2の光軸に垂直な面に対して僅かに傾斜させる機構を設
ける。このようにレチクル11を僅かに移動又は傾斜さ
せることによって、例えば投影光学系12の歪曲収差の
状態等を制御することができる。
を接続する。この圧力調整器19により、例えば投影光
学系12を構成するレンズ群の間隔の内の所定の間隔に
形成された気密部の圧力を調整することにより、投影光
学系12の投影倍率等を調整することができる。また、
図示省略するも、レチクル11を投影光学系12の光軸
方向に微動させる機構及びレチクル11を投影光学系1
2の光軸に垂直な面に対して僅かに傾斜させる機構を設
ける。このようにレチクル11を僅かに移動又は傾斜さ
せることによって、例えば投影光学系12の歪曲収差の
状態等を制御することができる。
【0019】次に、本実施例で投影光学系の結像特性を
計測する場合の動作につき説明する。先ず、レチクル1
1を図示省略したレチクルホルダー上の所定の位置に載
置した後に、レチクルブラインド7の形状を露光用デー
タファイルに予め記憶させておいた形状にセットする。
この後、開口アクチュエータ14により可変開口絞り1
3の開口径を絞り、投影光学系12の開口数を所定の小
さな値とする。そして、アクチュエータ15A及び15
Bにより可変開口絞り13の開口位置を変化させなが
ら、各開口位置での照度を照度センサー18を用いて計
測する。なお、図示省略しているが、投影光学系12の
開口数や開口位置をエンコーダ等を用いてモニターしな
がら変化させてもよい。これにより、投影光学系12の
瞳面上での照度分布を求めることができる。
計測する場合の動作につき説明する。先ず、レチクル1
1を図示省略したレチクルホルダー上の所定の位置に載
置した後に、レチクルブラインド7の形状を露光用デー
タファイルに予め記憶させておいた形状にセットする。
この後、開口アクチュエータ14により可変開口絞り1
3の開口径を絞り、投影光学系12の開口数を所定の小
さな値とする。そして、アクチュエータ15A及び15
Bにより可変開口絞り13の開口位置を変化させなが
ら、各開口位置での照度を照度センサー18を用いて計
測する。なお、図示省略しているが、投影光学系12の
開口数や開口位置をエンコーダ等を用いてモニターしな
がら変化させてもよい。これにより、投影光学系12の
瞳面上での照度分布を求めることができる。
【0020】また、可変開口絞り13の開口径を露光に
用いる場合と同一の開口径として、且つ開口位置も同一
として照度センサー18を用いて照度を求めれば、この
照度の計測値が従来方式で計測される投影光学系12へ
の照射量となる。このように投影光学系12への露光光
の照射量と、その瞳面での照度分布が求められれば、投
影光学系12への照射量に応じた倍率やフォーカス位置
の変化量を従来の照明方式及び通常のレチクルを使用し
た場合について計算し、その値に対して投影光学系12
の瞳面上での照度分布による倍率及びフォーカス位置の
変化の補正を行う。
用いる場合と同一の開口径として、且つ開口位置も同一
として照度センサー18を用いて照度を求めれば、この
照度の計測値が従来方式で計測される投影光学系12へ
の照射量となる。このように投影光学系12への露光光
の照射量と、その瞳面での照度分布が求められれば、投
影光学系12への照射量に応じた倍率やフォーカス位置
の変化量を従来の照明方式及び通常のレチクルを使用し
た場合について計算し、その値に対して投影光学系12
の瞳面上での照度分布による倍率及びフォーカス位置の
変化の補正を行う。
【0021】この補正は次のようにして行う。先ず、図
2(a)に示すように、投影光学系12の瞳面上での中
心(光軸)からの距離ri (i=1,2,‥‥,n)に
おける基準の照度での露光光の照射に対するフォーカス
位置の変化量δfi 及び投影倍率の変化量δmi の相関
を前もって計測して、記憶させておく。この計測は例え
ば図3(a)に示すような、等しいピッチで種々の方向
を向いた位相格子が形成されたテストレチクル20を用
いて計測することができる。このテストレチクル20を
通常のレチクルの代わりに設定して、平行な露光光で垂
直に照明すると、0次光はほぼ消えて±1次光のみが投
影光学系12に入射する。これら±1次光は、投影光学
系12の瞳面P1において光軸からそれぞれrだけ離れ
た対称な位置を通過してウェハ17に入射する。
2(a)に示すように、投影光学系12の瞳面上での中
心(光軸)からの距離ri (i=1,2,‥‥,n)に
おける基準の照度での露光光の照射に対するフォーカス
位置の変化量δfi 及び投影倍率の変化量δmi の相関
を前もって計測して、記憶させておく。この計測は例え
ば図3(a)に示すような、等しいピッチで種々の方向
を向いた位相格子が形成されたテストレチクル20を用
いて計測することができる。このテストレチクル20を
通常のレチクルの代わりに設定して、平行な露光光で垂
直に照明すると、0次光はほぼ消えて±1次光のみが投
影光学系12に入射する。これら±1次光は、投影光学
系12の瞳面P1において光軸からそれぞれrだけ離れ
た対称な位置を通過してウェハ17に入射する。
【0022】この状態で、ウェハ17を投影光学系12
の光軸に平行な方向に移動させて且つその光軸に垂直な
面内で少しずつ移動させてテストプリントを繰り返すこ
とにより、投影光学系12の瞳面上の半径rの位置を通
過する露光光に対するベストフォーカス位置及び投影倍
率を検出することができる。これら検出結果の設計値か
らのずれ量がフォーカス位置及び投影倍率の変化量であ
る。そして、テストレチクル20の代わりに、少しずつ
ピッチの異なる位相格子が形成された多数のテストレチ
クルを順次配置して同様にテストプリントを繰り返すこ
とにより、投影光学系12の瞳面上での光軸からの距離
ri (i=1,2,‥‥,n)における基準の照度での
露光光の照射に対するフォーカス位置の変化量δfi 及
び投影倍率の変化量δmi を計測することができる。
の光軸に平行な方向に移動させて且つその光軸に垂直な
面内で少しずつ移動させてテストプリントを繰り返すこ
とにより、投影光学系12の瞳面上の半径rの位置を通
過する露光光に対するベストフォーカス位置及び投影倍
率を検出することができる。これら検出結果の設計値か
らのずれ量がフォーカス位置及び投影倍率の変化量であ
る。そして、テストレチクル20の代わりに、少しずつ
ピッチの異なる位相格子が形成された多数のテストレチ
クルを順次配置して同様にテストプリントを繰り返すこ
とにより、投影光学系12の瞳面上での光軸からの距離
ri (i=1,2,‥‥,n)における基準の照度での
露光光の照射に対するフォーカス位置の変化量δfi 及
び投影倍率の変化量δmi を計測することができる。
【0023】なお、図3(a)に示す位相格子の代わり
に位相シフトレチクルを用いてもよく、更に傾斜照明を
用いて投影光学系12の光軸に斜めに露光光を入射させ
るようにしても、同様にフォーカス位置及び投影倍率の
変化量を計測することができる。
に位相シフトレチクルを用いてもよく、更に傾斜照明を
用いて投影光学系12の光軸に斜めに露光光を入射させ
るようにしても、同様にフォーカス位置及び投影倍率の
変化量を計測することができる。
【0024】次に、実際の露光に用いる照明系及びレチ
クルでの照度を、可変開口絞り13の開口位置の座標
(X,Y)を種々に変えて照度センサー18により計測
する。この場合、その計測位置の座標(X,Y)の瞳面
の中心座標(X0 ,Y0 )からの距離Rは計算により求
められる。この計測結果から図2(b)に示すように、
投影光学系12の瞳面上での中心からの各距離ri での
照度Pi が求められる。
クルでの照度を、可変開口絞り13の開口位置の座標
(X,Y)を種々に変えて照度センサー18により計測
する。この場合、その計測位置の座標(X,Y)の瞳面
の中心座標(X0 ,Y0 )からの距離Rは計算により求
められる。この計測結果から図2(b)に示すように、
投影光学系12の瞳面上での中心からの各距離ri での
照度Pi が求められる。
【0025】これら計測結果より、フォーカス位置の変
化量δFと倍率の変化量δMとを次式の積和演算により
計算する。 δF=δf1・P1+δf2・P2+‥‥+δfn・Pn δM=δm1・P1+δm2・P2+‥‥+δmn・Pn
化量δFと倍率の変化量δMとを次式の積和演算により
計算する。 δF=δf1・P1+δf2・P2+‥‥+δfn・Pn δM=δm1・P1+δm2・P2+‥‥+δmn・Pn
【0026】図2(a)及び(b)の測定データを用い
てフォーカス位置の変化量δFを計算した場合の各積δ
fi ・Pi を図2(c)に示し、これら各積の和を図2
(d)に示す。このように計算された変化量を打ち消す
ように投影光学系12の結像特性の制御を行う。図2で
はフォーカス位置の変化量についてのみ示してあるが、
倍率の変化量についても同様である。また、投影光学系
12の球面収差や像面湾曲(非点収差も含む)の変化を
求めることも可能である。この方法により、露光光とし
て水銀灯のi線を用いるステッパーにおいて、照明光学
系の開口数の変化、輪帯照明又は空間周波数変調型の位
相シフトレチクルの使用等に対して、フォーカス位置の
変化量及び倍率の変化量を極めて小さく保つことができ
た。
てフォーカス位置の変化量δFを計算した場合の各積δ
fi ・Pi を図2(c)に示し、これら各積の和を図2
(d)に示す。このように計算された変化量を打ち消す
ように投影光学系12の結像特性の制御を行う。図2で
はフォーカス位置の変化量についてのみ示してあるが、
倍率の変化量についても同様である。また、投影光学系
12の球面収差や像面湾曲(非点収差も含む)の変化を
求めることも可能である。この方法により、露光光とし
て水銀灯のi線を用いるステッパーにおいて、照明光学
系の開口数の変化、輪帯照明又は空間周波数変調型の位
相シフトレチクルの使用等に対して、フォーカス位置の
変化量及び倍率の変化量を極めて小さく保つことができ
た。
【0027】なお、投影光学系12の瞳面上での照度分
布の計測方法として最も単純な方法は、例えば図3
(c)に示すように、可変開口絞り13の開口21の開
口径φを小さく設定して、図1のアクチュエータ15A
及び15Bを介してその開口φの光軸AXからの距離r
を段階的に変化させる方法である。しかしながら、照度
分布の測定には必ずしも図1の構成の可変開口絞り13
を使用しなければならないというものではない。
布の計測方法として最も単純な方法は、例えば図3
(c)に示すように、可変開口絞り13の開口21の開
口径φを小さく設定して、図1のアクチュエータ15A
及び15Bを介してその開口φの光軸AXからの距離r
を段階的に変化させる方法である。しかしながら、照度
分布の測定には必ずしも図1の構成の可変開口絞り13
を使用しなければならないというものではない。
【0028】例えば図1の可変開口絞り13からアクチ
ュエータ15A及び15Bを省略して、図3(d)に示
すように、その開口21の中心位置を光軸AXに固定し
てもよい。この状態で、開口21の半径を例えばri-1
からri に変化させ、半径がri での照度から半径がr
i-1 での照度を差し引くことにより、半径がri での照
度を求めることができる。同様に、各半径での照度をそ
れぞれ計測し、その差を求めることにより、瞳面上の中
心からの各距離毎の照度を容易に求めることができる。
ュエータ15A及び15Bを省略して、図3(d)に示
すように、その開口21の中心位置を光軸AXに固定し
てもよい。この状態で、開口21の半径を例えばri-1
からri に変化させ、半径がri での照度から半径がr
i-1 での照度を差し引くことにより、半径がri での照
度を求めることができる。同様に、各半径での照度をそ
れぞれ計測し、その差を求めることにより、瞳面上の中
心からの各距離毎の照度を容易に求めることができる。
【0029】更に、本発明はi線を用いたステッパーに
限定されるものではなく、他の波長を用いたステッパー
でも使用可能であり、ステッパー以外の投影型の露光装
置にも適用可能である。このように、本発明は上述実施
例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
構成を取り得る。
限定されるものではなく、他の波長を用いたステッパー
でも使用可能であり、ステッパー以外の投影型の露光装
置にも適用可能である。このように、本発明は上述実施
例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
構成を取り得る。
【0030】
【発明の効果】本発明の特性計測方法によれば、投影光
学系の瞳面上での照度分布の計測結果と予め求めておい
た像面状態の変化率とより投影光学系の像面状態を推定
することができる。従って、斜入射照明を行うような新
たな投影露光装置に使用される投影光学系の結像特性の
変化であっても正確に計測又は予測できる利点がある。
また、位相シフトレチクルや他の新たな照明技術によっ
て、投影光学系の瞳面での照度分布が従来のものと異な
った場合や、従来型のレチクルと位相シフトレチクルと
が混在しているような場合でも、投影光学系のフォーカ
ス位置や投影倍率の変化を正確に計測できる。
学系の瞳面上での照度分布の計測結果と予め求めておい
た像面状態の変化率とより投影光学系の像面状態を推定
することができる。従って、斜入射照明を行うような新
たな投影露光装置に使用される投影光学系の結像特性の
変化であっても正確に計測又は予測できる利点がある。
また、位相シフトレチクルや他の新たな照明技術によっ
て、投影光学系の瞳面での照度分布が従来のものと異な
った場合や、従来型のレチクルと位相シフトレチクルと
が混在しているような場合でも、投影光学系のフォーカ
ス位置や投影倍率の変化を正確に計測できる。
【0031】また、開口位置及び開口径を変化できる開
口絞りを用いた場合には、投影光学系の瞳面上での照度
分布をより正確に且つ迅速に計測することができる。
口絞りを用いた場合には、投影光学系の瞳面上での照度
分布をより正確に且つ迅速に計測することができる。
【図1】本発明による投影光学系の特性計測方法の一実
施例の縮小投影型露光装置を示す斜視図である。
施例の縮小投影型露光装置を示す斜視図である。
【図2】その実施例において投影光学系のフォーカス位
置の変化量を求める場合の手順の説明に供する線図であ
る。
置の変化量を求める場合の手順の説明に供する線図であ
る。
【図3】(a)はテストレチクルの一例を示す平面図、
(b)はそのテストレチクルを用いてテストプリントを
行う場合の説明図、(c)は投影光学系の瞳面上の照度
分布を計測する方法の一例の説明図、(d)は投影光学
系の瞳面上の照度分布を計測する方法の他の例の説明図
である。
(b)はそのテストレチクルを用いてテストプリントを
行う場合の説明図、(c)は投影光学系の瞳面上の照度
分布を計測する方法の一例の説明図、(d)は投影光学
系の瞳面上の照度分布を計測する方法の他の例の説明図
である。
【図4】(a)は斜入射照明を行う場合の光学系の一例
を示す構成図、(b)は斜入射照明の行う場合の投影光
学系の瞳面上での照度分布の一例を示す分布図である。
を示す構成図、(b)は斜入射照明の行う場合の投影光
学系の瞳面上での照度分布の一例を示す分布図である。
11 レチクル 12 投影光学系 13 可変開口絞り 14 開口アクチュエータ 16 ウェハステージ 17 ウェハ 18 照度センサー 19 圧力調整器
Claims (2)
- 【請求項1】 所定の照明光により照明されたマスクパ
ターンの像を被露光基板上に投影するための投影光学系
の特性計測方法において、 前記投影光学系の瞳面上の各位置を通過する光束に関し
て前記投影光学系の像面状態の変化率を予め求めてお
き、 前記投影光学系の特性の計測時に、前記投影光学系の瞳
面上での照度分布を計測し、 前記予め求めておいた像面状態の変化率及び前記計測し
た照度分布より前記投影光学系の像面状態を推定する事
を特徴とする投影光学系の特性計測方法。 - 【請求項2】 前記投影光学系の瞳面上に開口径及び開
口位置が可変の開口絞りを配置しておき、 前記投影光学系の瞳面上での照度分布を計測する際に、
前記開口絞りの開口位置及び開口径を変化させながら前
記被露光基板の配置面上での照度分布を計測し、 該計測結果より前記投影光学系の瞳面上での照度分布を
求めるようにした事を特徴とする請求項1記載の投影光
学系の特性計測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03723092A JP3318620B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 投影光学系の特性計測方法、並びに露光方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03723092A JP3318620B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 投影光学系の特性計測方法、並びに露光方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05206003A true JPH05206003A (ja) | 1993-08-13 |
JP3318620B2 JP3318620B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=12491806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03723092A Expired - Fee Related JP3318620B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 投影光学系の特性計測方法、並びに露光方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3318620B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011176312A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Nikon Corp | 瞳透過率分布の測定方法および測定装置、露光方法および露光装置、並びにデバイス製造方法 |
-
1992
- 1992-01-28 JP JP03723092A patent/JP3318620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011176312A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Nikon Corp | 瞳透過率分布の測定方法および測定装置、露光方法および露光装置、並びにデバイス製造方法 |
JP2015144275A (ja) * | 2010-02-25 | 2015-08-06 | 株式会社ニコン | 光学系の測定方法、露光装置の制御方法、露光方法、およびデバイス製造方法 |
TWI548868B (zh) * | 2010-02-25 | 2016-09-11 | 尼康股份有限公司 | A method of measuring a photomask transmittance distribution, a program, a computer-readable medium, a control method of an exposure apparatus, an exposure method, and an exposure apparatus, and a device manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3318620B2 (ja) | 2002-08-26 |
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