JPH11135421A - 投影光学系の結像特性計測方法及び投影露光装置 - Google Patents
投影光学系の結像特性計測方法及び投影露光装置Info
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- JPH11135421A JPH11135421A JP9316308A JP31630897A JPH11135421A JP H11135421 A JPH11135421 A JP H11135421A JP 9316308 A JP9316308 A JP 9316308A JP 31630897 A JP31630897 A JP 31630897A JP H11135421 A JPH11135421 A JP H11135421A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination 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]
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】短時間で残存収差量の計測が可能であり、さら
に高精度な計測が可能な投影光学系の結像特性計測方法
及び当該方法を用いて残存収差量を修正する投影露光装
置を提供する。 【解決手段】照明光学系は物体面のフーリエ変換面の位
置に光軸から偏心した計測用開口を有し、物体面の位置
に計測用開口の偏心する方向に配列された周期パターン
を配置し、且つ、周期パターンによって生成される回折
光のうち、０次回折光と光軸とのなす角度と、＋１次回
折光及び−１次回折光のいずれか一方と光軸とのなす角
度とがほぼ等しくなるように、周期パターンの配列周期
を設定し、像面の位置に、周期パターンの像の強度分布
を計測する計測センサを配置し、強度分布に基づいて投
影光学系の残存収差量を求める投影光学系の結像特性計
測方法、及び残存収差量に基づいて収差を修正する機構
を有する投影露光装置である。
に高精度な計測が可能な投影光学系の結像特性計測方法
及び当該方法を用いて残存収差量を修正する投影露光装
置を提供する。 【解決手段】照明光学系は物体面のフーリエ変換面の位
置に光軸から偏心した計測用開口を有し、物体面の位置
に計測用開口の偏心する方向に配列された周期パターン
を配置し、且つ、周期パターンによって生成される回折
光のうち、０次回折光と光軸とのなす角度と、＋１次回
折光及び−１次回折光のいずれか一方と光軸とのなす角
度とがほぼ等しくなるように、周期パターンの配列周期
を設定し、像面の位置に、周期パターンの像の強度分布
を計測する計測センサを配置し、強度分布に基づいて投
影光学系の残存収差量を求める投影光学系の結像特性計
測方法、及び残存収差量に基づいて収差を修正する機構
を有する投影露光装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路や
液晶等の製造に使用される投影露光装置に適用される投
影光学系の結像特性計測方法及び当該方法を用いる投影
露光装置に関する。
液晶等の製造に使用される投影露光装置に適用される投
影光学系の結像特性計測方法及び当該方法を用いる投影
露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の投影露光装置では、レチ
クルやマスク等の投影原版（以下、本明細書においてマ
スクと総称する）上に形成した収差計測用パターンを、
レジスト等の感光剤を塗布したウエハやガラスプレート
等の感光性基板（以下、本明細書においてウエハと総称
する）上に投影露光して結像させ、レジストを現像した
後、ウエハ上に形成された収差計測用パターン像を電子
顕微鏡（ＳＥＭ）等により計測して残存収差を求めてい
た。そして、その残存収差量に相応した量だけ投影光学
系を構成するレンズエレメントの一部を上下左右に動か
して収差の低減を図っていた。
クルやマスク等の投影原版（以下、本明細書においてマ
スクと総称する）上に形成した収差計測用パターンを、
レジスト等の感光剤を塗布したウエハやガラスプレート
等の感光性基板（以下、本明細書においてウエハと総称
する）上に投影露光して結像させ、レジストを現像した
後、ウエハ上に形成された収差計測用パターン像を電子
顕微鏡（ＳＥＭ）等により計測して残存収差を求めてい
た。そして、その残存収差量に相応した量だけ投影光学
系を構成するレンズエレメントの一部を上下左右に動か
して収差の低減を図っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる従
来の収差計測方法においては、投影光学系の残存収差量
を求めるに際し、ウエハヘのレジスト塗布、収差計測用
パターンの露光、レジストの現像、ＳＥＭによる現像後
の収差計測用パターン像の計測、及び計測データの解析
等の工程が必要であった。またこれらの工程の後に、そ
の残存収差量に相応した量だけレンズエレメントを動か
して収差を修正し、修正後に収差が所定値まで低減され
たか否かの確認を行って、低減されていない場合には同
様の工程を何度も繰り返して行う必要があった。このた
め、投影光学系の収差計測を短時間で行うのは困難であ
った。また、従来の収差計測方法ではウエハ上に塗布し
たレジストに収差計測用パターン像を形成するので、レ
ジストの光感度特性により収差計測用パターン像の線幅
が変動して発生する誤差、すなわちレジスト性能に依存
した誤差が生じる不都合があった。さらにレジストの塗
布膜厚のばらつきに起因する誤差や現像誤差等のプロセ
ス上発生する誤差も含まれるという不都合もあった。そ
こで本発明は、短時間で残存収差量の計測が可能であ
り、さらにレジスト性能やプロセス上発生する誤差を排
除して高精度な計測が可能な投影光学系の結像特性計測
方法及び当該方法を用いる投影露光装置を提供すること
を課題とする。
来の収差計測方法においては、投影光学系の残存収差量
を求めるに際し、ウエハヘのレジスト塗布、収差計測用
パターンの露光、レジストの現像、ＳＥＭによる現像後
の収差計測用パターン像の計測、及び計測データの解析
等の工程が必要であった。またこれらの工程の後に、そ
の残存収差量に相応した量だけレンズエレメントを動か
して収差を修正し、修正後に収差が所定値まで低減され
たか否かの確認を行って、低減されていない場合には同
様の工程を何度も繰り返して行う必要があった。このた
め、投影光学系の収差計測を短時間で行うのは困難であ
った。また、従来の収差計測方法ではウエハ上に塗布し
たレジストに収差計測用パターン像を形成するので、レ
ジストの光感度特性により収差計測用パターン像の線幅
が変動して発生する誤差、すなわちレジスト性能に依存
した誤差が生じる不都合があった。さらにレジストの塗
布膜厚のばらつきに起因する誤差や現像誤差等のプロセ
ス上発生する誤差も含まれるという不都合もあった。そ
こで本発明は、短時間で残存収差量の計測が可能であ
り、さらにレジスト性能やプロセス上発生する誤差を排
除して高精度な計測が可能な投影光学系の結像特性計測
方法及び当該方法を用いる投影露光装置を提供すること
を課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するなされたものであり、照明光学系によって照明さ
れた物体面の像を像面上に結像する投影光学系の結像の
特性を計測する方法において、照明光学系は、物体面の
フーリエ変換面の位置に、光軸から偏心した計測用開口
を有し、物体面の位置に、計測用開口の偏心する方向に
配列された周期パターンを配置し、且つ、周期パターン
によって生成される回折光のうち、０次回折光と光軸と
のなす角度と、＋１次回折光及び−１次回折光のいずれ
か一方と光軸とのなす角度とがほぼ等しくなるように、
周期パターンの配列周期を設定し、像面の位置に、周期
パターンの像の強度分布を計測する計測センサを配置
し、強度分布に基づいて投影光学系の残存収差量を求め
ることを特徴とする投影光学系の結像特性計測方法であ
る。
決するなされたものであり、照明光学系によって照明さ
れた物体面の像を像面上に結像する投影光学系の結像の
特性を計測する方法において、照明光学系は、物体面の
フーリエ変換面の位置に、光軸から偏心した計測用開口
を有し、物体面の位置に、計測用開口の偏心する方向に
配列された周期パターンを配置し、且つ、周期パターン
によって生成される回折光のうち、０次回折光と光軸と
のなす角度と、＋１次回折光及び−１次回折光のいずれ
か一方と光軸とのなす角度とがほぼ等しくなるように、
周期パターンの配列周期を設定し、像面の位置に、周期
パターンの像の強度分布を計測する計測センサを配置
し、強度分布に基づいて投影光学系の残存収差量を求め
ることを特徴とする投影光学系の結像特性計測方法であ
る。
【０００５】本発明はまた、物体面を照明する照明光学
系と、物体面の像を像面上に結像する投影光学系とを有
する投影露光装置において、照明光学系は、物体面のフ
ーリエ変換面の位置に、光軸から偏心した計測用開口を
有し、物体面の位置に、計測用開口の偏心する方向に配
列された周期パターンを配置し、且つ、周期パターンに
よって生成される回折光のうち、０次回折光と光軸との
なす角度と、＋１次回折光及び−１次回折光のいずれか
一方と光軸とのなす角度とがほぼ等しくなるように、周
期パターンの配列周期を設定し、像面の位置に、周期パ
ターンの像の強度分布を計測する計測センサを配置し、
強度分布に基づいて求められた投影光学系の残存収差量
を打ち消すように、投影光学系を構成するレンズエレメ
ントの一部を移動可能に配置したことを特徴とする投影
露光装置である。
系と、物体面の像を像面上に結像する投影光学系とを有
する投影露光装置において、照明光学系は、物体面のフ
ーリエ変換面の位置に、光軸から偏心した計測用開口を
有し、物体面の位置に、計測用開口の偏心する方向に配
列された周期パターンを配置し、且つ、周期パターンに
よって生成される回折光のうち、０次回折光と光軸との
なす角度と、＋１次回折光及び−１次回折光のいずれか
一方と光軸とのなす角度とがほぼ等しくなるように、周
期パターンの配列周期を設定し、像面の位置に、周期パ
ターンの像の強度分布を計測する計測センサを配置し、
強度分布に基づいて求められた投影光学系の残存収差量
を打ち消すように、投影光学系を構成するレンズエレメ
ントの一部を移動可能に配置したことを特徴とする投影
露光装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係る投影露光
装置の概略図を図１に示す。水銀ランプ等の光源１を発
した光は、楕円鏡２により楕円鏡２の第２焦点に集光し
た後に発散光となり、さらにコリメータレンズ３に入射
して平行光となる。コリメータレンズ３を出射した光
は、干渉フィルター４、折り返しミラー５及びレンズ６
を経てフライアイレンズ７に入射する。なお干渉フィル
ター４は露光に必要な波長スペクトルのみを通過させる
が、本実施例においては、露光に必要な波長はｉ線でも
ｇ線でもよく、また複数種類の波長を混合して使用して
もよい。また、光源１はＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレ
ーザーを使用することも可能である。フライアイレンズ
７の射出側面７ａは、光源１と共役な位置関係となって
おり、２次光源面を構成している。２次光源面を発した
光は、折り返しミラー１０及びコンデンサレンズ１１を
通過し、２次光源面とフーリエ変換の位置関係におかれ
たマスク１２を照明する。フライアイレンズ７の個々の
エレメントがコンデンサーレンズ１１を介してマスク１
２を照明することにより、オプティカルインテグレータ
の役割を果たしている。これによって、マスク１２上の
パターン露光領域内を均一に照明することができる。
装置の概略図を図１に示す。水銀ランプ等の光源１を発
した光は、楕円鏡２により楕円鏡２の第２焦点に集光し
た後に発散光となり、さらにコリメータレンズ３に入射
して平行光となる。コリメータレンズ３を出射した光
は、干渉フィルター４、折り返しミラー５及びレンズ６
を経てフライアイレンズ７に入射する。なお干渉フィル
ター４は露光に必要な波長スペクトルのみを通過させる
が、本実施例においては、露光に必要な波長はｉ線でも
ｇ線でもよく、また複数種類の波長を混合して使用して
もよい。また、光源１はＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレ
ーザーを使用することも可能である。フライアイレンズ
７の射出側面７ａは、光源１と共役な位置関係となって
おり、２次光源面を構成している。２次光源面を発した
光は、折り返しミラー１０及びコンデンサレンズ１１を
通過し、２次光源面とフーリエ変換の位置関係におかれ
たマスク１２を照明する。フライアイレンズ７の個々の
エレメントがコンデンサーレンズ１１を介してマスク１
２を照明することにより、オプティカルインテグレータ
の役割を果たしている。これによって、マスク１２上の
パターン露光領域内を均一に照明することができる。
【０００７】また、フライアイレンズ７の射出側面７ａ
近傍には、可変装置９によって複数種類の形状の開口絞
りが交換自在に備えられたターレット８が配置されてい
る。図２に示したように、ターレット８には通常の露光
時に使用される垂直入射照明用の開口絞り３１、及び計
測時に使用される斜入射照明用の開口絞り３２、３３、
３４、３５がターレット８の回転軸８ａを中心として円
周方向に等角度間隔で配置されている。投影光学系１３
のコマ収差計測を行う場合には、ターレット８を回転さ
せて、斜入射照明用の開口絞り３２、３３、３４、３５
を選択して光軸上に配置する。なお、ターレット８に備
えられた各開口絞りは、マスク１２を照明する照明光の
空間的コヒーレンシーを制御している。一般に、空間的
コヒーレンシーは、投影光学系の開口数Ｒと照明系の開
口数ｒの比（照明系のσ値＝ｒ／Ｒ）で表し、現在実用
化されている投影露光装置ではσ＝０．３〜０．８程度
である。
近傍には、可変装置９によって複数種類の形状の開口絞
りが交換自在に備えられたターレット８が配置されてい
る。図２に示したように、ターレット８には通常の露光
時に使用される垂直入射照明用の開口絞り３１、及び計
測時に使用される斜入射照明用の開口絞り３２、３３、
３４、３５がターレット８の回転軸８ａを中心として円
周方向に等角度間隔で配置されている。投影光学系１３
のコマ収差計測を行う場合には、ターレット８を回転さ
せて、斜入射照明用の開口絞り３２、３３、３４、３５
を選択して光軸上に配置する。なお、ターレット８に備
えられた各開口絞りは、マスク１２を照明する照明光の
空間的コヒーレンシーを制御している。一般に、空間的
コヒーレンシーは、投影光学系の開口数Ｒと照明系の開
口数ｒの比（照明系のσ値＝ｒ／Ｒ）で表し、現在実用
化されている投影露光装置ではσ＝０．３〜０．８程度
である。
【０００８】開口絞りを通過した照明光は、マスク１２
に入射し、マスク１２上に形成されたパターンを照明す
る。マスク１２を通過した露光光は、投影光学系１３を
通過し、マスク１２と互いに共役な位置関係に置かれた
ウエハ１４面上で結像する。すなわちマスク１２は投影
光学系１３の物体面に位置し、ウエハ１４は投影光学系
１３の像面に位置している。投影光学系１３のコマ収差
計測を行う場合には、回折格子パターンが配置されたマ
スク１２を設置し照明する。照明光は回折格子パターン
によって回折され、投影光学系１３によって結像され
る。ウエハ１４が載置されたＸ−Ｙステージ１５端部に
は、ＣＣＤ、ピンホールセンサ等の光検知センサ１６が
そのセンサ面１６ａの高さをウエハ面１４ａの高さと一
致するように配置されている。そして投影光学系１３の
コマ収差計測を行う場合には、干渉計１７でＸ−Ｙステ
ージ１５の位置を計測しながら駆動装置１８によってＸ
−Ｙステージ１５を移動させ、光検知センサ１６を投影
光学系１３の結像面と一致させる。そこで光検知センサ
１６によって回折格子パターン像の光学像強度分布を計
測する。
に入射し、マスク１２上に形成されたパターンを照明す
る。マスク１２を通過した露光光は、投影光学系１３を
通過し、マスク１２と互いに共役な位置関係に置かれた
ウエハ１４面上で結像する。すなわちマスク１２は投影
光学系１３の物体面に位置し、ウエハ１４は投影光学系
１３の像面に位置している。投影光学系１３のコマ収差
計測を行う場合には、回折格子パターンが配置されたマ
スク１２を設置し照明する。照明光は回折格子パターン
によって回折され、投影光学系１３によって結像され
る。ウエハ１４が載置されたＸ−Ｙステージ１５端部に
は、ＣＣＤ、ピンホールセンサ等の光検知センサ１６が
そのセンサ面１６ａの高さをウエハ面１４ａの高さと一
致するように配置されている。そして投影光学系１３の
コマ収差計測を行う場合には、干渉計１７でＸ−Ｙステ
ージ１５の位置を計測しながら駆動装置１８によってＸ
−Ｙステージ１５を移動させ、光検知センサ１６を投影
光学系１３の結像面と一致させる。そこで光検知センサ
１６によって回折格子パターン像の光学像強度分布を計
測する。
【０００９】つぎに、本実施例に係る投影光学系のコマ
収差計測を行う際の結像について説明する。まずターレ
ット８を開口絞り３１に設定して垂直入射照明とした場
合の結像を説明する。投影光学系１３の残存収差を無収
差と想定した場合の結像光学系概略図を図３（ａ）に示
す。コマ収差計測用の回折格子パターンが配置されたマ
スク１２を物体面に設置し、回折格子パターンを照明す
ると、照明光は回折格子パターンによって回折される
が、垂直入射照明による場合には０次回折光、＋１次回
折光及び−１次回折光の計３光束が結像に寄与する。一
方、投影光学系１３に残存収差として３次のコマ収差が
存在する場合の結像光学系概略図を図３（ｂ）に示す。
この場合には、３光束のうち＋１次回折光及び−１次回
折光の結像位置が０次回折光（この３光束干渉の場合に
は、主光線となる）に対し３次コマ収差量に相当する量
だけ横方向にシフトすることになる。したがって、垂直
入射照明を用いた場合には、＋１次回折光及び−１次回
折光が位置ズレを起こしている分だけ光学像強度のコン
トラストは無収差の場合と比較して低下することにな
り、高精度な結像位置計測が困難である。
収差計測を行う際の結像について説明する。まずターレ
ット８を開口絞り３１に設定して垂直入射照明とした場
合の結像を説明する。投影光学系１３の残存収差を無収
差と想定した場合の結像光学系概略図を図３（ａ）に示
す。コマ収差計測用の回折格子パターンが配置されたマ
スク１２を物体面に設置し、回折格子パターンを照明す
ると、照明光は回折格子パターンによって回折される
が、垂直入射照明による場合には０次回折光、＋１次回
折光及び−１次回折光の計３光束が結像に寄与する。一
方、投影光学系１３に残存収差として３次のコマ収差が
存在する場合の結像光学系概略図を図３（ｂ）に示す。
この場合には、３光束のうち＋１次回折光及び−１次回
折光の結像位置が０次回折光（この３光束干渉の場合に
は、主光線となる）に対し３次コマ収差量に相当する量
だけ横方向にシフトすることになる。したがって、垂直
入射照明を用いた場合には、＋１次回折光及び−１次回
折光が位置ズレを起こしている分だけ光学像強度のコン
トラストは無収差の場合と比較して低下することにな
り、高精度な結像位置計測が困難である。
【００１０】そこで、本実施例に係る投影露光装置で
は、ターレット８を光軸から偏心した開口を有する開口
絞り３２、３３、３４、３５のいずれかに設定して斜入
射照明を形成すると共に、開口絞りの開口を通過しマス
ク１２上の回折格子パターンに入射して回折された回折
光のうち、０次回折光が光軸となす角度と、＋１次回折
光及び−１次回折光のいずれか一方が光軸となす角度と
がほぼ等しくなるように、回折格子パターンの配列周期
を設定する。本実施例の斜入射照明を形成した場合の結
像光学系概略図を図４に示し、投影光学系１３の残存収
差を無収差と想定した場合を図４（ａ）、残存収差とし
て３次のコマ収差が存在する場合を図４（ｂ）に示す。
かかる場合には、垂直入射照明を用いた場合と異なり、
０次回折光と、＋１次回折光及び−１次回折光のいずれ
か一方との計２光束のみが結像に寄与する。図４（ａ）
では、投影光学系１３は無収差を想定しているため、設
計上の結像位置に対して位置ズレを起こすことはない
が、図４（ｂ）では、投影光学系１３に３次のコマ収差
が残存しているため、設計上の結像位置に対して位置ズ
レを起こしている。なお、図４（ａ）、（ｂ）では、簡
単のために開口を１つのみ図示しているが、開口が２つ
のときも同じである。
は、ターレット８を光軸から偏心した開口を有する開口
絞り３２、３３、３４、３５のいずれかに設定して斜入
射照明を形成すると共に、開口絞りの開口を通過しマス
ク１２上の回折格子パターンに入射して回折された回折
光のうち、０次回折光が光軸となす角度と、＋１次回折
光及び−１次回折光のいずれか一方が光軸となす角度と
がほぼ等しくなるように、回折格子パターンの配列周期
を設定する。本実施例の斜入射照明を形成した場合の結
像光学系概略図を図４に示し、投影光学系１３の残存収
差を無収差と想定した場合を図４（ａ）、残存収差とし
て３次のコマ収差が存在する場合を図４（ｂ）に示す。
かかる場合には、垂直入射照明を用いた場合と異なり、
０次回折光と、＋１次回折光及び−１次回折光のいずれ
か一方との計２光束のみが結像に寄与する。図４（ａ）
では、投影光学系１３は無収差を想定しているため、設
計上の結像位置に対して位置ズレを起こすことはない
が、図４（ｂ）では、投影光学系１３に３次のコマ収差
が残存しているため、設計上の結像位置に対して位置ズ
レを起こしている。なお、図４（ａ）、（ｂ）では、簡
単のために開口を１つのみ図示しているが、開口が２つ
のときも同じである。
【００１１】そのため、投影光学系１３に３次のコマ収
差が残存する場合の結像位置を光検知センサ１６で計測
し、設計上の結像位置との位置ズレ量を処理装置２０で
算出し残存コマ収差量を求めることができる。そして、
求めた残存コマ収差量を打ち消すように投影光学系のレ
ンズエレメントの一部１３ａを駆動装置１９によって前
後左右に動かし、収差を修正することが可能である。ま
た、本実施例に係るコマ収差計測では、その位置ズレ量
を処理装置２０においてモニターしながら投影光学系の
レンズエレメントの一部１３ａを動かすことができるの
で、収差を効率的かつ短時間に修正することが可能であ
る。
差が残存する場合の結像位置を光検知センサ１６で計測
し、設計上の結像位置との位置ズレ量を処理装置２０で
算出し残存コマ収差量を求めることができる。そして、
求めた残存コマ収差量を打ち消すように投影光学系のレ
ンズエレメントの一部１３ａを駆動装置１９によって前
後左右に動かし、収差を修正することが可能である。ま
た、本実施例に係るコマ収差計測では、その位置ズレ量
を処理装置２０においてモニターしながら投影光学系の
レンズエレメントの一部１３ａを動かすことができるの
で、収差を効率的かつ短時間に修正することが可能であ
る。
【００１２】本実施例に係る投影露光装置では、斜入射
照明用の開口絞りとして、投影光学系の瞳面１３ｂ上で
光軸に比較的近い領域を計測するための開口絞り３２、
３３と外縁部を計測するための開口絞り３４、３５との
２種類を配置している。それぞれの開口絞りには光軸か
ら偏心した開口が光軸対称に２個配置され、開口絞り３
２と３３の開口３２ａ、３２ｂと３３ａ、３３ｂ、及び
開口絞り３４と３５の開口３４ａ、３４ｂと３５ａ、３
５ｂの偏心量はそれぞれ同じであり、偏心方向はそれぞ
れ互いに直交して構成している。また、開口絞り３２、
３３の開口３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂの光軸から
の偏心量は小さく構成し、開口絞り３４、３５の開口３
４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの光軸からの偏心量は大
きく構成している。これは、マスク１２上に形成した回
折格子パターンの配列周期を変えることによって回折格
子パターンによって回折される＋１次回折光及び−１次
回折光の回折角を変化させることが可能であることを利
用して、投影光学系の瞳面１３ｂ上の光軸に比較的近い
領域から外縁部まで回折光を通過させて、瞳面１３ｂ上
の複数の領域におけるコマ収差の計測を行うためであ
る。
照明用の開口絞りとして、投影光学系の瞳面１３ｂ上で
光軸に比較的近い領域を計測するための開口絞り３２、
３３と外縁部を計測するための開口絞り３４、３５との
２種類を配置している。それぞれの開口絞りには光軸か
ら偏心した開口が光軸対称に２個配置され、開口絞り３
２と３３の開口３２ａ、３２ｂと３３ａ、３３ｂ、及び
開口絞り３４と３５の開口３４ａ、３４ｂと３５ａ、３
５ｂの偏心量はそれぞれ同じであり、偏心方向はそれぞ
れ互いに直交して構成している。また、開口絞り３２、
３３の開口３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂの光軸から
の偏心量は小さく構成し、開口絞り３４、３５の開口３
４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの光軸からの偏心量は大
きく構成している。これは、マスク１２上に形成した回
折格子パターンの配列周期を変えることによって回折格
子パターンによって回折される＋１次回折光及び−１次
回折光の回折角を変化させることが可能であることを利
用して、投影光学系の瞳面１３ｂ上の光軸に比較的近い
領域から外縁部まで回折光を通過させて、瞳面１３ｂ上
の複数の領域におけるコマ収差の計測を行うためであ
る。
【００１３】すなわち、細かな配列周期の回折格子パタ
ーンで回折される回折光の回折角は大きいので、細かな
配列周期の回折格子パターンと、光軸からの偏心量が大
きな開口を有する開口絞り３４、３５とを組み合わせる
と共に、開口の偏心方向を回折格子パターンの配列方向
と一致させて配置することで、回折格子パターンで回折
された回折光のうち、０次回折光が光軸となす角度と、
＋１次回折光及び−１次回折光のいずれか一方が光軸と
なす角度とをほぼ等しくなるように構成する。これによ
り、０次回折光と、１次回折光及び−１次回折光のいず
れか一方とを干渉させて、瞳面１３ｂの外縁部の収差を
計測することができる。一方、粗い配列周期の回折格子
パターンで回折される回折光の回折角は小さいので、粗
い配列周期の回折格子パターンと、光軸からの偏心量が
小さな開口を有する開口絞り３２、３３とを組み合わせ
て、同様に瞳面１３ｂの光軸に比較的近い領域の収差を
計測することができる。
ーンで回折される回折光の回折角は大きいので、細かな
配列周期の回折格子パターンと、光軸からの偏心量が大
きな開口を有する開口絞り３４、３５とを組み合わせる
と共に、開口の偏心方向を回折格子パターンの配列方向
と一致させて配置することで、回折格子パターンで回折
された回折光のうち、０次回折光が光軸となす角度と、
＋１次回折光及び−１次回折光のいずれか一方が光軸と
なす角度とをほぼ等しくなるように構成する。これによ
り、０次回折光と、１次回折光及び−１次回折光のいず
れか一方とを干渉させて、瞳面１３ｂの外縁部の収差を
計測することができる。一方、粗い配列周期の回折格子
パターンで回折される回折光の回折角は小さいので、粗
い配列周期の回折格子パターンと、光軸からの偏心量が
小さな開口を有する開口絞り３２、３３とを組み合わせ
て、同様に瞳面１３ｂの光軸に比較的近い領域の収差を
計測することができる。
【００１４】また、開口絞り３２、３３の開口の偏心方
向をそれぞれ互いに直交して配置しているのは、投影光
学系の瞳面１３ｂにおいて互いに直交する方向のコマ収
差を計測するためである。開口絞り３４、３５の開口も
同様である。なお、本実施例では開口の偏心方向をそれ
ぞれ互いに直交して構成したが、様々な角度に偏心した
複数の開口を用意し、その偏心方向に対応した配列方向
を有する回折格子パターンを組み合わせることで、瞳面
１３ｂ上での任意の方向の収差を計測することが可能で
ある。また、一定の偏心量を有する開口と、それ対応し
た配列周期を有する回折格子パターンを同期させながら
回転させて任意の方向の収差を計測することも可能であ
る。また、本実施例では、斜入射照明用の開口として２
個の偏心した開口を配置したが、光量に余裕があれば１
個でもよい。さらに、開口の形状として、矩形、スリッ
ト等を用いることも可能である。
向をそれぞれ互いに直交して配置しているのは、投影光
学系の瞳面１３ｂにおいて互いに直交する方向のコマ収
差を計測するためである。開口絞り３４、３５の開口も
同様である。なお、本実施例では開口の偏心方向をそれ
ぞれ互いに直交して構成したが、様々な角度に偏心した
複数の開口を用意し、その偏心方向に対応した配列方向
を有する回折格子パターンを組み合わせることで、瞳面
１３ｂ上での任意の方向の収差を計測することが可能で
ある。また、一定の偏心量を有する開口と、それ対応し
た配列周期を有する回折格子パターンを同期させながら
回転させて任意の方向の収差を計測することも可能であ
る。また、本実施例では、斜入射照明用の開口として２
個の偏心した開口を配置したが、光量に余裕があれば１
個でもよい。さらに、開口の形状として、矩形、スリッ
ト等を用いることも可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、斜入射照
明を用いて周期パターンを照明することで、投影光学系
の残存コマ収差量が、０次回折光と、＋１次回折光及び
−１次回折光のいずれか一方との２光束干渉によって結
像された像の位置と設計上の結像位置との位置ズレ量と
して観測でき、この位置ズレ量は結像面に配置したセン
サによって計測することができる。そのため、ウエハの
現像工程やＳＥＭによる現像後の収差計測用パターン像
の計測工程等の多数の工程を何度も繰り返す必要がな
く、収差を短時間に修正することができ、しかも２光束
干渉を用いているのでコントラストの高い像が得られ、
精度の高い収差修正が可能である。また、レジストの光
感度特性及び膜厚のばらつきによる誤差、さらには現像
誤差等のプロセスに依存する誤差の影響を受けることが
ないので、高精度に収差の修正が可能である。さらに、
その位置ズレ量をモニターしながら投影光学系のレンズ
エレメントを動かすことができるので、効率的な調整が
可能である。
明を用いて周期パターンを照明することで、投影光学系
の残存コマ収差量が、０次回折光と、＋１次回折光及び
−１次回折光のいずれか一方との２光束干渉によって結
像された像の位置と設計上の結像位置との位置ズレ量と
して観測でき、この位置ズレ量は結像面に配置したセン
サによって計測することができる。そのため、ウエハの
現像工程やＳＥＭによる現像後の収差計測用パターン像
の計測工程等の多数の工程を何度も繰り返す必要がな
く、収差を短時間に修正することができ、しかも２光束
干渉を用いているのでコントラストの高い像が得られ、
精度の高い収差修正が可能である。また、レジストの光
感度特性及び膜厚のばらつきによる誤差、さらには現像
誤差等のプロセスに依存する誤差の影響を受けることが
ないので、高精度に収差の修正が可能である。さらに、
その位置ズレ量をモニターしながら投影光学系のレンズ
エレメントを動かすことができるので、効率的な調整が
可能である。
【図１】本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略図
【図２】開口絞りの可変装置の一実施例であるターレッ
トの平面図
トの平面図
【図３】（ａ）投影光学系の残存収差を無収差と想定し
た場合、及び（ｂ）３次のコマ収差が存在する場合の垂
直入射照明による結像光学系概略図
た場合、及び（ｂ）３次のコマ収差が存在する場合の垂
直入射照明による結像光学系概略図
【図４】（ａ）投影光学系の残存収差を無収差と想定し
た場合及び（ｂ）３次のコマ収差が存在する場合の本発
明の斜入射照明による結像光学系概略図
た場合及び（ｂ）３次のコマ収差が存在する場合の本発
明の斜入射照明による結像光学系概略図
１…光源 ２…楕円鏡 ３…コリメータレンズ ４…干渉フィルター ５…折り返しミラー ６…レンズ ７…フライアイレンズ ７ａ…フライアイレ
ンズ射出側面 ８…ターレット ８ａ…ターレット中
心軸 ９…可変装置 １０…折り返しミラ
ー １１…コンデンサーレンズ １２…マスク １３…投影光学系 １３ａ…レンズエレ
メント １３ｂ…瞳面 １４…ウエハ １５…Ｘ−Ｙステージ １６…光検知センサ １７…干渉計 １８、１９…駆動装
置 ２０…処理装置 ３１、３２、３３、
３４、３５…開口絞り ３１ａ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３
４ｂ、３５ａ、３５ｂ…開口
ンズ射出側面 ８…ターレット ８ａ…ターレット中
心軸 ９…可変装置 １０…折り返しミラ
ー １１…コンデンサーレンズ １２…マスク １３…投影光学系 １３ａ…レンズエレ
メント １３ｂ…瞳面 １４…ウエハ １５…Ｘ−Ｙステージ １６…光検知センサ １７…干渉計 １８、１９…駆動装
置 ２０…処理装置 ３１、３２、３３、
３４、３５…開口絞り ３１ａ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３
４ｂ、３５ａ、３５ｂ…開口
Claims (5)
- 【請求項１】照明光学系によって照明された物体面の像
を像面上に結像する投影光学系の前記結像の特性を計測
する方法において、 前記照明光学系は、前記物体面のフーリエ変換面の位置
に、光軸から偏心した計測用開口を有し、 前記物体面の位置に、前記計測用開口の偏心する方向に
配列された周期パターンを配置し、且つ、該周期パター
ンによって生成される回折光のうち、０次回折光と光軸
とのなす角度と、＋１次回折光及び−１次回折光のいず
れか一方と光軸とのなす角度とがほぼ等しくなるよう
に、前記周期パターンの配列周期を設定し、 前記像面の位置に、前記周期パターンの像の強度分布を
計測する計測センサを配置し、該強度分布に基づいて前
記投影光学系の残存収差量を求めることを特徴とする投
影光学系の結像特性計測方法。 - 【請求項２】光軸から偏心した前記計測用開口を、光軸
対称に２個配置した、請求項１記載の投影光学系の結像
特性計測方法。 - 【請求項３】前記計測用開口の光軸からの偏心の方向
と、前記周期パターンの配列の方向とを変更して、前記
計測を繰り返すことを特徴とする、請求項１又は２記載
の投影光学系の結像特性計測方法。 - 【請求項４】前記計測用開口の光軸からの偏心量と、前
記周期パターンの配列周期とを変更して、前記計測を繰
り返すことを特徴とする、請求項１、２又は３記載の投
影光学系の結像特性計測方法。 - 【請求項５】物体面を照明する照明光学系と、物体面の
像を像面上に結像する投影光学系とを有する投影露光装
置において、 前記照明光学系は、前記物体面のフーリエ変換面の位置
に、光軸から偏心した計測用開口を有し、 前記物体面の位置に、前記計測用開口の偏心する方向に
配列された周期パターンを配置し、且つ、該周期パター
ンによって生成される回折光のうち、０次回折光と光軸
とのなす角度と、＋１次回折光及び−１次回折光のいず
れか一方と光軸とのなす角度とがほぼ等しくなるよう
に、前記周期パターンの配列周期を設定し、 前記像面の位置に、前記周期パターンの像の強度分布を
計測する計測センサを配置し、 該強度分布に基づいて求められた前記投影光学系の残存
収差量を打ち消すように、前記投影光学系を構成するレ
ンズエレメントの一部を移動可能に配置したことを特徴
とする投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9316308A JPH11135421A (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 投影光学系の結像特性計測方法及び投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9316308A JPH11135421A (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 投影光学系の結像特性計測方法及び投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135421A true JPH11135421A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=18075692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9316308A Pending JPH11135421A (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 投影光学系の結像特性計測方法及び投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11135421A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000340488A (ja) * | 1999-05-28 | 2000-12-08 | Canon Inc | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| WO2005062350A1 (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Nikon Corporation | 光束変換素子、露光装置、照明光学系及び露光方法 |
| JP2011142192A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Canon Inc | 計測方法、計測装置及び露光装置 |
| JP2018205682A (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | 株式会社オーク製作所 | 露光装置 |
| CN111512180A (zh) * | 2017-10-22 | 2020-08-07 | 魔眼公司 | 调整距离传感器的投影系统以优化光束布局 |
-
1997
- 1997-10-30 JP JP9316308A patent/JPH11135421A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000340488A (ja) * | 1999-05-28 | 2000-12-08 | Canon Inc | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| WO2005062350A1 (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Nikon Corporation | 光束変換素子、露光装置、照明光学系及び露光方法 |
| JP2011142192A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Canon Inc | 計測方法、計測装置及び露光装置 |
| JP2018205682A (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | 株式会社オーク製作所 | 露光装置 |
| CN111512180A (zh) * | 2017-10-22 | 2020-08-07 | 魔眼公司 | 调整距离传感器的投影系统以优化光束布局 |
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