KR20020048291A - 보정 부재 및 그것의 제조 방법, 투영 광학계 및 그것의제조 방법, 노광 장치 및 그것의 제조 방법, 노광 방법,마이크로 장치의 제조 방법, 및 노광 장치의 조정 방법 - Google Patents

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시마무라 테루오
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Abstract

본 발명은 잔존 수차를 보정하기 위해서 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소망하는 연속면으로서 용이하게 결정할 수 있는 투영 광학계의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 제 1 면(3)의 상(像)을 제 2 면(9)에 투영하는 투영 광학계(8)의 제조 방법에 관한 것이다. 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하고, 또한 잔존 수차를 보정하기 위한 보정 부재 C에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정한다. 가정한 보정면 형상을 갖는 보정 부재의 복수의 영역을 각각 통과하는 광속의 파면 정보를 산출한다. 잔존 수차의 계측 결과와 산출한 파면 정보에 근거하여, 가정한 보정면 형상을 보정 부재에 부여했을 때에 투영 광학계에 잔존하는 수차를 평가한다.

Description

보정 부재 및 그것의 제조 방법, 투영 광학계 및 그것의 제조 방법, 노광 장치 및 그것의 제조 방법, 노광 방법, 마이크로 장치의 제조 방법, 및 노광 장치의 조정 방법{CORRECTING MEMBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, PROJECTION OPTICAL SYSTEM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, EXPOSURE APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, EXPOSURE METHOD, MANUFACTURING METHOD OF MICRODEVICE, AND ADJUSTING METHOD OF EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 보정 부재, 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법, 또는 투영 광학계 및 노광 장치의 조정 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 마스크의 패턴을 감광성 기판에 투영 노광하는 노광 장치에 탑재되는 투영 광학계의 잔존 수차의 보정(조정)에 관한 것이다.
마이크로 장치(반도체 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 포토리소그래피 공정으로 제조할 때에, 마스크(또는 레티클 등)의 패턴을 감광성 기판(웨이퍼, 유리 기판, 플레이트 등)에 투영 노광하는 노광 장치가 사용되고 있다. 이러한 종류의 노광 장치에서는, 마스크 패턴 상(像)을 감광성 기판에 높은 해상력을 갖고 충실히 투영하기 위해서, 여러 가지 수차가 충분히 억제된 양호한 광학 성능을 갖는 투영 광학계를 설계하고 있다.
그러나, 실제로 제조된 노광 장치의 투영 광학계에서는, 설계상의 광학 성능과는 달리, 여러 가지 요인에 기인하여 여러 가지 수차가 잔존하고 있다. 그래서, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제 8-203805 호 공보에는, 소정의 형상으로 가공된 평행 평면 형상의 보정 부재를 이용하여 왜곡 수차 등의 잔존 수차를 보정하는 기술이 개시되어 있다. 즉, 상기 공보는, 조립된 투영 광학계의 상(像) 왜곡 특성을 실측하여, 실측한 상 왜곡 특성이 투영 시야 내의 매트릭스 형상의 각 계측점에서 충분히 작게 되도록 투영 시야 내의 각 계측점에 입사하는 주광선을 각각 편향시키도록 가공된 보정 부재를 투영 광로중에 삽입하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 일본 특허 공개 평성 제 8-203805 호 공보에 개시된 종래 기술에서는, 보정 부재의 설치를 전제로 투영 광학계를 설계하고 있더라도, 보정 부재를 이용하여 투영 광학계에 잔존하고 있는 왜곡 수차를 보정하면, 왜곡 수차의 보정에 따라 왜곡 수차 이외의 수차(파면 수차)가 부차적으로 발생하여, 최종적으로 잔존하는 파면 수차를 관리할 수가 없다고 하는 문제점이 발생할 가능성이 있었다.
또한, 상기 공보에 개시된 종래 기술에서는, 투영 시야 내의 각 계측점에 입사하는 주광선이 보정 부재를 지나는 각 보정점에서의 소망하는 면 경사가 실측한 상 왜곡 특성에 근거하여 결정된다. 그러나, 각 보정점을 지나는 주광선을 포함하는 광속(光束)은 각 보정점을 중심으로 하여 개구수에 대응하는 각 영역을 통과하게 된다. 그래서, 실제로는 보정 부재의 각 영역에 대하여 광속의 개구수를 고려한 평균적인 평면을 구하는 것이 요구된다. 그 결과, 보정 부재의 각 영역에 대한 이들의 평균적인 평면을 서로 연결시켜 연속적인 소망하는 보정면 형상을 결정하기 어렵다고 하는 문제점이 발생할 가능성이 있었다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 잔존 수차(잔존하는 불필요한 광학 특성)를 보정하기 위해서 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소망하는 연속면으로서 용이하게 결정할 수 있는 보정 부재, 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 잔존하고 있는 소정의 수차(불필요한 광학 특성)를 양호하게 보정하고, 또한 수차 보정(광학 특성의 보정)에 따라 부차적으로 발생하는 파면 수차 등의 부작용을 양호하게 관리할 수 있는 보정 부재, 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 잔존 수차(잔존하는 불필요한 광학 특성)가 양호하게 보정되어 높은 광학 성능을 갖는 투영 광학계를 구비한 노광 장치를 이용하여 양호한 마이크로 장치를 제조할 수 있는 마이크로 장치 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법을 적용하는 투영 광학계를 구비한 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 본 실시예에 따른 투영 광학계의 제조 방법에 있어서의 제조 흐름을 나타내는 흐름도,
도 3은 투영 광학계의 투영 시야 내에서 매트릭스 형상으로 규정된 각 계측점에서 계측된 잔존 수차량을 도시하는 도면,
도 4는 KrF 엑시머 레이저 광원을 사용하는 투영 광학계의 파면 수차를 계측하는 피조 간섭계(Fizeau interferometer) 방식의 파면 수차 측정기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 5는 ArF 엑시머 레이저 광원을 사용하는 투영 광학계의 파면 수차를 계측하는 PDI 방식의 파면 수차 측정기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 6은 보정 부재의 보정면 전체에 부여해야 할 면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정하는 형태를 설명하는 도면,
도 7은 보정 부재의 보정면에서 규정되는 각 평가점 및 각 평가 영역을 설명하는 도면,
도 8은 보정 부재의 보정면상에서 규정되는 각 평가점 및 각 평가 영역의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 9는 각 평가 영역의 면 형상을 나타내는 제르니케(zernike) 함수 S'에 있어서의 제르니케 계수 Zn과, 각 평가 영역의 면 형상에 의한 투과 파면의 변화를 나타내는 제르니케 함수 W에서의 제르니케 계수 Zn'와의 관계를 설명하는 도면,
도 10은 보정 부재의 각 평가 영역을 통과한 광속이 웨이퍼면상에서 결상하는 점이 대응하는 계측점으로부터 위치 어긋나는 모양을 도시하는 도면,
도 11은 가공 공정에서 이용되는 연마 가공기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 12는 마이크로 장치로서의 반도체 장치를 얻을 때의 방법의 일례에 대하여 그 흐름도를 도시하는 도면,
도 13은 마이크로 장치로서의 액정 표시 소자를 얻을 때의 방법의 일례에 대하여 그 흐름도를 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 광원2 : 조명 광학계
3 : 마스크5 : 마스크 스테이지
7, 13 : 간섭계8 : 투영 광학계
9 : 웨이퍼11 : 웨이퍼 스테이지
C : 보정 부재G1 : 제 1 부분 광학계
G2 : 제 2 부분 광학계AS : 개구 조리개
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 발명에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계의 잔존 수차를 보정하기 위한 보정 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 계측 공정과, 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정하는 가정 공정과, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 복수의 영역을 각각 통과하는 광속의 파면(투과 파면 등)의 정보를 산출하는 산출 공정과, 상기 계측 공정에 의한 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면(투과 파면 등)의 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 평가하는 평가 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 발명에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계의 제조 방법에 있어서, 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 계측 공정과, 상기 투영 광학계의 잔존 수차를 보정하기 위한 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정하는 가정 공정과, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 복수의 영역을 각각 통과하는 광속의 파면(투과 파면 등)의 정보를 산출하는 산출 공정과, 상기 계측 공정에 의한 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면(투과 파면 등)의 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 평가하는 평가 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계의 제조 방법을 제공한다.
제 1 발명 및 제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 계측 공정은, 상기 투영 광학계에 잔존하는 소정의 수차를 계측하는 제 1 계측 공정과, 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 제 2 계측 공정을 포함한다. 또는, 상기 계측 공정은, 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 파면 수차 계측공정과, 해당 파면 수차 계측 공정에서 계측한 파면 수차를 해석하는 것에 의해 소정의 수차 성분을 추출하는 추출 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 발명 및 제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 계측 공정에서는 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 복수의 계측점에서의 수차를 각각 계측한다. 또한, 상기 계측 공정에서는 상기 수차로서 왜곡 수차를 계측하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 계측 공정에서는, 가공 전의 상기 보정 부재를 광로중에 설정한 상태에서 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하거나, 또는 가공 전의 상기 보정 부재와 동일한 광학 특성을 갖는 계측용 부재를 광로중에 설정한 상태에서 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 것이 바람직하다.
또, 제 1 발명 및 제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 평가 공정은, 상기 계측 공정에서 계측한 상기 소정의 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면(투과 파면 등)의 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 상기 소정의 수차를 평가하는 제 1 평가 공정과, 상기 계측 공정에서 계측한 파면 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면(투과 파면 등)의 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차중 상기 소정의 수차 성분을 제거한 파면 수차를 평가하는 제 2 평가 공정을 포함한다.
또, 제 1 발명 및 제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 산출 공정은, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 각 영역의 보정면 형상을 제르니케 함수에 의해 근사하는 근사 공정을 포함하고, 해당 근사 공정에서 근사한 제르니케 함수에 근거하여 각 영역을 통과하는 광속의 파면(투과 파면 등)의 변화를 산출한다. 또한, 상기 보정 부재의 각 영역은, 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 각 계측점에 입사하는 주광선이 상기 보정 부재를 지나는 각 평가점을 중심으로 하여 상기 주광선을 포함하고 상기 제 2 면에 도달하는 광속이 상기 보정 부재를 통과하는 영역으로서 규정되는 것이 바람직하다.
또, 제 1 발명 및 제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 가정 공정에서는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 퓨리에 함수, 제르니케 함수, 또는 멱 함수에 근거하여 가정한다. 또한, 상기 가정 공정에서는, 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 근거하여 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 곡면으로서 초기적으로 가정하거나, 또는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 평면으로서 초기적으로 가정하는 것이 바람직하다.
또, 제 1 발명 및 제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 보정 부재는 상기 제 1 면과 상기 투영 광학계의 가장 제 1 면측에 배치된 렌즈 성분과의 사이의 광로중 또는 상기 제 2 면과 상기 투영 광학계의 가장 제 2 면측에 배치된 렌즈 성분과의 사이의 광로중에 설정된 평행 평면 형상의 광학 부재이다. 또는, 상기 보정 부재는 상기 투영 광학계의 가장 제 1 면측 또는 가장 제 2 면측에 배치된 렌즈 성분인 것이 바람직하다.
또, 제 1 발명 및 제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 투영 광학계의 잔존 수차를 개선하기 위해서, 상기 소정의 함수의 파라미터를 변경하여 상기 가정공정, 상기 산출 공정 및 상기 평가 공정을 반복해서 최종적인 보정면 형상을 구하는 보정면 형상 결정 공정을 더 포함한다. 이 경우, 상기 보정면 형상 결정 공정에 의해 구해진 최종적인 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여하기 위해서 상기 보정 부재의 표면을 가공(연마 등)하는 가공 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또는, 상기 보정면 형상 결정 공정에 의해 구해진 최종적인 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여하기 위해서 상기 보정 부재의 표면을 가공(연마 등)하는 가공 공정과, 상기 가공 공정에 의해 가공된 상기 보정 부재를 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에 설치하는 설치 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 발명에서는, 상기 제 1 면에 마스크를 설정하기 위한 마스크 스테이지를 노광 장치 본체에 설치하는 제 1 설치 공정과, 상기 제 2 면에 감광성 기판을 설정하기 위한 기판 스테이지를 노광 장치 본체에 설치하는 제 2 설치 공정과, 상기 제 1 면에 설정된 상기 마스크의 패턴 상을 상기 제 2 면에 설정된 상기 감광성 기판에 투영하기 위해서, 제 2 발명의 제조 방법에 의해 제조된 투영 광학계를 노광 장치 본체에 설치하는 제 3 설치 공정과, 상기 제 1 면에 설정된 상기 마스크를 조명하기 위한 조명계를 노광 장치 본체에 설치하는 제 4 설치 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제 4 발명에서는, 제 3 발명의 제조 방법에 의해 제조된 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴 상을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과, 상기 노광 공정을 거쳐 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제 5 발명에서는, 마스크의 패턴 상을 감광성 기판에 투영하기 위한 투영 광학계를 구비한 노광 장치의 조정 방법에 있어서, 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 계측 공정과, 상기 투영 광학계의 잔존 수차를 보정하기 위한 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정하는 가정 공정과, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 복수의 영역을 각각 통과하는 광속의 파면(투과 파면 등)의 정보를 산출하는 산출 공정과, 상기 계측 공정에 의한 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면(투과 파면 등)의 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 평가하는 평가 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 조정 방법을 제공한다.
제 5 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 계측 공정은, 상기 투영 광학계에 잔존하는 소정의 수차를 계측하는 제 1 계측 공정과, 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 제 2 계측 공정을 포함하거나, 또는 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 파면 수차 계측 공정과, 해당 파면 수차 계측 공정에서 계측한 파면 수차를 해석하는 것에 의해 소정의 수차 성분을 추출하는 추출 공정을 포함한다. 또한, 상기 계측 공정에서는 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 복수의 계측점에서의 수차를 각각 계측하는 것이 바람직하다. 또, 상기 계측 공정에서는 상기 수차로서 왜곡 수차를 계측하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제 5 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 평가 공정은, 상기 계측공정에서 계측한 상기 소정의 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 상기 소정의 수차를 평가하는 제 1 평가 공정과, 상기 계측 공정에서 계측한 파면 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면(투과 파면 등)의 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차중 상기 소정의 수차 성분을 제거한 파면 수차를 평가하는 제 2 평가 공정을 포함한다.
또, 제 5 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 산출 공정은 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 각 영역의 보정면 형상을 제르니케 함수에 의해 근사하는 근사 공정을 포함하고, 해당 근사 공정에서 근사한 제르니케 함수에 근거하여 각 영역을 통과하는 광속의 파면(투과 파면 등)의 변화를 산출한다. 또한, 상기 보정 부재의 각 영역은 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 각 계측점에 입사하는 주광선이 상기 보정 부재를 지나는 각 평가점을 중심으로 하여 상기 주광선을 포함하고 상기 제 2 면에 도달하는 광속이 상기 보정 부재를 통과하는 영역으로서 규정되는 것이 바람직하다.
또, 제 5 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 가정 공정에서는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 퓨리에 함수, 제르니케 함수, 또는 멱 함수에 근거하여 가정한다. 또한, 상기 가정 공정에서는, 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 근거하여, 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 곡면으로서초기적으로 가정하거나, 또는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 상기 보정 부재에 이미 부여되어 있는 곡면으로서 초기적으로 가정하는 것이 바람직하다.
또, 제 5 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 투영 광학계의 잔존 수차를 개선하기 위해서 상기 소정의 함수의 파라미터를 변경하여 상기 가정 공정, 상기 산출 공정 및 상기 평가 공정을 반복해서 최종적인 보정면 형상을 구하는 보정면 형상 결정 공정을 더 포함한다. 이 경우, 상기 보정면 형상 결정 공정에 의해 구해진 최종적인 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여하기 위해서 상기 보정 부재의 표면을 가공(연마 등)하는 가공 공정과, 상기 가공 공정에 의해 가공(연마 등)된 상기 보정 부재를 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에 설치하는 설치 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또, 이상의 제 5 발명은 노광 장치의 조정 방법으로 하고 있지만, 투영 광학계의 조정 방법으로 하는 것도 가능하다.
본 발명의 제 6 발명에서는, 제 5 발명의 조정 방법에 의해서 조정된 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴 상을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과, 상기 노광 공정을 거쳐서 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서는 투영 광학계에 잔존하는 불필요한 광학 특성으로서의 수차, 예를 들면 왜곡 수차 및 파면 수차를 계측한다. 또, 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을, 예를 들면 퓨리에 함수와 같은 함수에 근거하여 가정한다. 그리고, 가정한 보정면 형상을 갖는 보정 부재의 복수의 영역을 각각 통과하는 광속의 파면정보를 산출한다. 구체적으로는, 각 영역의 보정면 형상을 각각 제르니케 함수에 의해 근사하여, 근사한 제르니케 함수에 근거해서 각 영역을 통과하는 광속의 파면의 변화를 각각 산출한다.
이어서, 왜곡 수차 및 파면 수차의 계측 결과와 산출한 파면 정보에 근거하여 가정한 보정면 형상을 보정 부재에 부여했을 때에 투영 광학계에 잔존하는 수차를 평가한다. 더 구체적으로는, 투영 광학계에 잔존하는 왜곡 수차의 잔재를 평가하고, 또한 잔존하는 파면 수차중 왜곡 수차 성분을 제거한 파면 수차의 잔재를 평가한다. 그리고, 필요에 따라서, 투영 광학계의 잔존 수차를 개선하기 위해서 함수의 파라미터를 변경하여 보정면 형상의 가정, 파면 정보의 산출, 및 왜곡 수차의 잔재 및 파면 수차의 잔재의 평가를 반복하는 것에 의해 최종적인 소망하는 보정면 형상을 구한다.
이렇게 해서, 본 발명에서는, 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 미리 가정한 후에 왜곡 수차의 잔재 및 파면 수차의 잔재가 충분히 작게 되도록 필요에 따라서 함수의 파라미터를 변경하여 최종적인 소망하는 보정면 형상을 구한다. 따라서, 본 발명의 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법에서는 잔존 수차를 보정하기 위해서 보정 부재에 부여해야 할 소망하는 보정면 형상을 연속면으로서 용이하게 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법에서는, 잔존하고 있는 왜곡 수차와 같은 소정의 수차를 양호하게 보정하고, 또한 수차 보정에 따라 부차적으로 발생하는 파면 수차 등의 부작용을 양호하게 관리할 수 있다. 또한, 본발명에 따라 제조 또는 조정된 투영 광학계를 구비한 노광 장치, 즉 잔존 수차가 양호하게 보정되어 높은 광학 성능을 갖는 투영 광학계를 구비한 노광 장치를 이용하여 양호한 마이크로 장치를 제조할 수 있다.
(실시예)
본 발명의 실시예를 첨부 도면에 근거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법을 적용하는 투영 광학계를 구비한 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 또, 도 1에 있어서, 투영 광학계(8)의 광축 AX에 평행하게 Z축을, 광축 AX에 수직인 면내에서 도 1의 지면에 평행하게 X축을, 도 1의 지면에 수직으로 Y축을 설정하고 있다. 도시한 노광 장치는 노광광(조명광)을 공급하기 위한 광원(1)으로서, 예를 들면 248㎚(KrF) 또는 193㎚(ArF)의 파장의 광을 공급하는 엑시머 레이저 광원을 구비하고 있다.
광원(1)으로부터 사출된 광은 조명 광학계(2)를 거쳐서 소정의 패턴이 형성된 마스크(3)를 조명한다. 조명 광학계(2)는 광원(1)으로부터의 광에 근거하여 소정의 형상 및 크기를 갖는 2차 광원을 형성하는 광학 적분기(optical integrator)(내면 반사형의 로드 부재, 플라이 아이 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이 또는 회절 광학 소자 등)나, 마스크(3)상에서의 조명 영역을 규정하는 시야 조리개나, 이 시야 조리개의 상을 마스크(3)상으로 투영하는 결상 광학계 등을 갖는다. 마스크(3)는 마스크 홀더(4)를 거쳐서 마스크 스테이지(5)상에서 XY 평면에 평행하게 유지되어 있다. 마스크 스테이지(5)는 도시를 생략한 구동계의 작용에 의해 마스크면(즉,XY 평면)을 따라 이동 가능하고, 그 위치 좌표는 마스크 이동 미러(6)를 이용한 간섭계(7)에 의해서 계측되고 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다.
마스크(3)에 형성된 패턴으로부터의 광은 투영 광학계(8)를 거쳐서 감광성 기판인 웨이퍼(9)상에 마스크 패턴 상을 형성한다. 웨이퍼(9)는 웨이퍼 홀더(10)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지(11)상에서 XY 평면에 평행하게 유지되어 있다. 웨이퍼 스테이지(11)는 도시를 생략한 구동계의 작용에 의해 웨이퍼면(즉, XY 평면)을 따라 이동 가능하고, 그 위치 좌표는 웨이퍼 이동 미러(12)를 이용한 간섭계(13)에 의해서 계측되고 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다.
이렇게 해서, 투영 광학계(8)의 광축 AX와 직교하는 평면(XY 평면) 내에서 웨이퍼(9)를 2차원적으로 구동 제어하면서 일괄 노광 또는 스캔 노광을 행하는 것에 의해 웨이퍼(9)의 각 노광 영역에는 마스크(3)의 패턴이 점차 노광된다. 또, 일괄 노광에서는 소위 스텝·앤드·리피트 방식에 따라서 웨이퍼(9)의 각 노광 영역에 대하여 마스크(3)의 패턴을 일괄적으로 노광한다. 한편, 스캔 노광에서는 소위 스텝·앤드·스캔 방식에 따라서 마스크(3) 및 웨이퍼(9)를 투영 광학계(8)에 대하여 상대 이동시키면서 웨이퍼(9)의 각 노광 영역에 대하여 마스크(3)의 패턴을 스캔 노광한다.
또, 본 실시예에 따른 투영 광학계(8)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 물체측(즉, 마스크(3)측)으로부터 순서대로 평행 평면 형상으로 형성된 보정 부재 C와, 복수의 렌즈 성분으로 이루어지는 제 1 부분 광학계 G1과, 투영 광학계(8)의 입사 동공 위치에 배치된 개구 조리개 AS와, 복수의 렌즈 성분으로 이루어지는 제 2 부분 광학계 G2로 구성되어 있다. 이 투영 광학계(8)에서는, 가공 전의 보정 부재 C가 설정된 상태에서 여러 가지 수차가 양호하게 억제되고, 우수한 결상 성능을 확보할 수 있도록 설계되어 있다.
그러나, 실제로 제조된(조립된) 노광 장치의 투영 광학계(8)에는 여러 가지 요인에 기인하여 조정해야 할 수차가 잔존하는 경우가 있다. 이 경우, 본 실시예에서는 보정 부재 C의 적어도 한쪽 면(이하, 「보정면」이라고 함)을 가공하여 투영 광학계(8)에 잔존하는 수차의 보정을 행한다. 이하, 설명을 간단히 하기 위해서, 보정 부재 C의 마스크측의 보정면을 가공하는 것에 의해 투영 광학계(8)에 잔존하는 왜곡 수차를 주로 보정하는 것으로 하여 본 실시예에 따른 투영 광학계의 제조 방법을 설명한다.
도 2는 본 실시예에 따른 투영 광학계의 제조 방법에 있어서의 제조 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 제조 방법에서는 실제로 조립된 투영 광학계(8)에 잔존하는 왜곡 수차를 계측한다(S11). 구체적으로는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 8-203805 호 공보에 개시된 테스트 노광(proof print)의 방법에 의해 투영 광학계(8)의 잔존 수차를 계측할 수 있다. 테스트 노광의 방법에서는, 테스트 마스크상에 매트릭스 형상으로 형성된(이상(理想) 격자점에 형성된) 테스트 마크를, 투영 광학계(8)를 거쳐서 플랫니스가 특별히 관리된 웨이퍼(9)상에 정지 노광한다.
그리고, 노광된 감광성 기판으로서의 웨이퍼(9)를 현상하여 웨이퍼(9)상에 전사된 테스트 마크의 좌표 위치를 계측함으로써, 투영 광학계(8)의 잔존 수차가계측된다. 구체적으로는, 매트릭스 형상으로 형성된 테스트 마크가 이상(理想) 상태의 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼상에서 매트릭스 형상으로 전사되어야 될 이상 위치를 각 계측점으로 하여, 실제로 웨이퍼(9)상에 전사된 테스트 마크의 각 계측점으로부터의 위치 어긋남량이 각 계측점에서의 수차량으로서 구해진다.
이렇게 해서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 투영 광학계(8)의 투영 시야 IF 내에서 매트릭스 형상으로 규정된 각 계측점(도면중 작은 원으로 도시함)에서의 잔존 왜곡 수차량(도면중 화살표로 나타냄)이 계측된다. 또, 계측 공정 S11에 앞서, 투영 광학계(8)를 구성하는 광학 부재(렌즈 성분)의 간격 조정이나, 광학 부재의 시프트 조정 및 틸트 조정 등에 의해 왜곡 수차의 광축 대칭 성분 등이 미리 보정되어 있다. 따라서, 도 3에 나타내는 성분은 주로 왜곡 수차의 랜덤 성분이다.
또, 잔존 수차의 계측에 있어서, 국소적인 연마 등의 가공을 행하기 전의 보정 부재 C를 투영 광학계(8)중의 소정 위치(설계상의 설치 위치)에 설치한 상태에서 테스트 노광을 행한다. 또는, 보정 부재 C 대신에, 가공 전의 보정 부재 C와 동일한 광학 특성(형상, 재료 등)을 갖는 계측용 부재를 소정 위치에 설정한 상태에서 테스트 노광을 행하더라도 무방하다. 또한, 테스트 노광의 방법에 한정되는 일없이, 예를 들면 웨이퍼 스테이지(11)상에 마련된 공간 상 검출기(도시하지 않음)를 이용하여 투영 광학계(8)의 잔존 수차를 계측할 수 있다.
공간 상 검출기를 이용하는 방법에서는, 테스트 마스크상에 매트릭스 형상으로 형성된 테스트 마크를 노광용 조명광으로 조명하여, 투영 광학계(8)를 거쳐서 그 상면(像面)에 테스트 마크의 공간 상을 형성한다. 그리고, 이 공간 상을 공간상 검출기의 나이프 에지로 주사하도록 웨이퍼 스테이지(11)를 X 방향 및 Y 방향으로 2차원적으로 이동시켜, 그 때에 공간 상 검출기로부터 출력되는 광전 신호의 파형을 해석함으로써, 투영 광학계(8)의 잔존 수차를 계측한다. 공간 상 검출기를 이용하여 광학계의 잔존 수차를 계측하는 기술은, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 9-237755 호 공보 등에 개시되어 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제조 방법에서는, 실제로 조립된 투영 광학계(8)에 잔존하는 파면 수차를 계측한다(S12). 구체적으로는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 10-38757 호 공보에 개시된 피조 간섭계 방식의 파면 수차 측정기를 이용하여 KrF 엑시머 레이저 광원을 사용하는 투영 광학계의 파면 수차를 계측할 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시하는 바와 같이, 노광광과 거의 동일한 파장을 갖는 레이저광(예를 들면, Ar 레이저광의 제 2 고조파)을 하프프리즘(40) 및 피조 렌즈(41)의 피조면(41a)을 거쳐서 피검(被檢) 광학계로서의 투영 광학계(8)에 입사된다. 이 때, 피조면(41a)에서 반사된 광은, 소위 참조광으로 되어, 피조 렌즈(41) 및 하프프리즘(40)을 거쳐서 CCD와 같은 촬상 소자(42)에 도달한다.
한편, 피조면(41a)을 투과한 광은, 소위 측정광으로 되어, 투영 광학계(8)를 거쳐서 반사 구면(43)에 입사한다. 반사 구면(43)에서 반사된 측정광은 투영 광학계(8), 피조 렌즈(41) 및 하프프리즘(40)을 거쳐서 CCD(42)에 도달한다. 이렇게 해서, 참조광과 측정광과의 간섭에 근거하여 투영 광학계(8)에 잔존하는 파면 수차가 계측된다. 마찬가지로, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 10-38758 호 공보에 개시된 피조 간섭계 방식의 파면 수차 측정기를 이용하여 초고압 수은 램프(예를들면 i선)를 사용하는 투영 광학계의 파면 수차를 계측할 수도 있다.
또한, 예를 들면 일본 특허 공개 제 2000-97616 호 공보에 개시되었던, 소위 PDI(Phase Diffraction Interferometer : 위상 회절 간섭계) 방식의 파면 수차 측정기를 이용하여 ArF 엑시머 레이저 광원을 사용하는 투영 광학계의 파면 수차를 계측할 수도 있다. 이 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 광원(1)(도 5에서는 도시하지 않음)으로부터 사출되어 조명 광학계(2)를 거친 노광용 조명광이 마스크 설정 위치에 위치 결정된 제 1 핀홀(51)에 입사한다. 제 1 핀홀(51)을 거쳐서 형성된 구면파는 피검 광학계으로서의 투영 광학계(8)를 투과하여 그레이팅(grating)(1차원 회절 격자)(52)에 입사한다.
그레이팅(52)을 그대로 투과한 0차 회절광은 마스크(53)에 형성된 제 2 핀홀(도시하지 않음)에 입사한다. 한편, 그레이팅(52)에서 회절 작용을 받아 발생한 1차 회절광은 마스크(53)에 형성된 개구부(도시하지 않음)의 거의 중앙에 입사한다. 제 2 핀홀을 거친 0차 회절광 및 개구부를 통과한 1차 회절광은 콜리메이터 렌즈(54)를 거쳐서 CCD와 같은 촬상 소자(55)에 도달한다. 이렇게 해서, 제 2 핀홀을 거쳐서 형성된 구면파(球面波)를 참조 파면으로 하고, 개구부를 통과한 1차 회절광의 파면을 측정 파면으로 하여, 참조 파면과 측정 파면과의 간섭에 근거해서 투영 광학계(8)에 잔존하는 파면 수차가 계측된다.
또, 상술한 설명에서는, 테스트 노광을 거쳐서 또는 공간 상 검출기를 이용하여 투영 광학계에 잔존하는 왜곡 수차를 계측하고, 파면 수차 측정기를 이용하여 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하고 있다. 그러나, 파면 수차 측정기를이용하여 파면 수차를 계측해서, 계측한 파면 수차를 해석하는 것에 의해 투영 광학계에 잔존하는 왜곡 수차 성분을 추출할 수도 있다. 이하, 본 실시예에서는, 테스트 노광을 거쳐서 투영 광학계에 잔존하는 왜곡 수차를 계측하고, 파면 수차 측정기를 이용하여 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 것으로 한다.
이어서, 본 실시예의 제조 방법에서는, 보정 부재 C에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정한다(S13). 도 6은 보정 부재의 보정면 전체에 부여해야 할 면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정하는 형태를 설명하는 도면이다. 도 6에서는, 보정 부재 C에 있어서, 국소적인 연마 등의 가공을 행하기 전의 보정면(61)에 평행한 가상 기준면(62)을 상정하고 있다. 그리고, 가상 기준면(62)과 광축 AX가 교차하는 점을 원점으로 하고, 가상 기준면(62)의 법선 방향으로 s축을, 도 6의 지면에 평행하게 x축을, 도 6의 지면에 수직으로 y축을 설정하고 있다.
본 실시예에서는, 보정 부재 C에 부여해야 할 보정면(63)의 전체면 형상을, 함수 S를 이용하여, 다음 수학식 1로 나타내는 바와 같이 가정한다.
함수 S로서, 예를 들면 퓨리에 함수나, 제르니케 함수나, 멱 함수 등을 이용할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 보정 부재 C에 부여해야 할 보정면(63)의 전체 면 형상을 가정하기 위한 함수 S로서, 다음 수학식 2에 나타내는 바와 같은 퓨리에 함수를 이용하는 것으로 한다. 또, 수학식 2에 있어서, m 및 n은 1 이상의정수이고, Σ는 m 및 n에 관한 총합 기호이다.
구체적으로는, 보정 부재 C에 부여해야 할 보정면(63)의 전체 면 형상을 평면으로서 초기적으로 가정할 수 있다. 이 경우, 수학식 2에서 표시되는 퓨리에 함수의 파라미터 Amn∼Dmn은 모두 0이다. 또는, 계측 공정 S11 또는 계측 공정 S12에서 계측한 잔존 수차에 근거하여 보정 부재 C에 부여해야 할 보정면(63)의 전체 면 형상을 소정의 곡면으로서 초기적으로 가정할 수도 있다.
다음에, 본 실시예의 제조 방법에서는, 가정 공정 S13에서 가정한 면 형상을 갖는 보정 부재 C의 보정면에서의 각 평가 영역의 면 형상을 제르니케 함수로 근사(제르니케 피딩)한다(S14). 도 7은 보정 부재의 보정면에서 규정되는 각 평가점 및 각 평가 영역을 설명하는 도면이다. 도 7에 있어서, 투영 광학계(8)의 투영 시야 내에서의 하나의 계측점(71)에 입사하는 주광선(72)에 주목한다. 이 경우, 주광선(72)은, 마스크(3)상의 일 점(73)으로부터 보정 부재 C의 보정면상의 점(74)(이하, 「평가점」이라고 함)을 통과하여 개구 조리개 AS의 위치에서 광축 AX와 교차한 후에 계측점(71)에 입사한다.
한편, 마스크(3)상의 일 점(73)으로부터의 광속은 그 개구수에 따라 보정 부재 C의 보정면에서 평가점(74)을 중심으로 한 원형 형상의 평가 영역(75)에 입사한다. 도 8은 보정 부재의 보정면상에서 규정되는 각 평가점 및 각 평가 영역의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 보정 부재 C의 보정면상의 유효 영역 EA에 있어서, 각 계측점에 대응하는 각 평가점 Pi가 매트릭스 형상으로 규정된다. 그리고, 각 평가점 Pi를 중심으로 하여, 광속의 개구수에 근거해서 각 평가 영역 Ri가 규정된다. 또, 도 8에서는, 도면의 명료화를 위해, 일부의 평가점 및 대응하는 평가 영역만을 도시하고 있다.
이렇게 해서, 본 실시예에서는, 각 평가 영역 Ri의 면 형상 S'을 다음 수학식 3에서 나타내는 바와 같이 제르니케 피딩한다.
이하, 제르니케 함수(즉, 제르니케 다항식)에 대하여 기본적인 사항을 설명한다. 제르니케 함수에서는, 좌표계로서 극좌표를 이용하여 직교 함수계로서 제르니케의 원통 함수를 이용한다. 그래서, 각 평가 영역 Ri상에 극좌표를 정하고, 그 면 형상을 S'(ρ, θ)로서 나타낸다. 여기서, ρ는 각 평가 영역 Ri의 반경을 1로 규격화한 규격화 반경(半徑)이며, θ는 극좌표의 동경각(動徑角)이다. 면 형상 S'(ρ, θ)은 제르니케의 원통 함수계 fn(ρ, θ)을 이용하여 다음 수학식 4에 나타내는 바와 같이 표시된다. 단, 도 6의 보정 부재 C의 보정면을 바로 위에서 볼 때에, 동경각은 도 6의 x 축 방향을 0으로 하고, 동경각의 값은 s 축을 중심으로 반시계 방향으로의 회전(x축으로부터 y축으로 향하는 방향)을 정(正)으로 하고 있다.
여기서, Z1∼Zn은 전개 계수, 즉 제르니케 계수이다. 상술한 수학식 3은 수학식 4에서 제르니케 다항식의 항수 n을 36으로 한정한 표현에 일치하고 있다. 이하, 본 실시예에서는, 제르니케 함수의 항수를 예시적으로 36으로 설정하여 표현하고 있다. 제르니케의 원통 함수계 fn(p, θ)중, 제 1 항∼제 36 항에 따른 원통 함수계 f1∼f36은 다음에 나타내는 표와 같다.
(표)
다음에, 본 실시예의 제조 방법에서는, 보정 부재 C의 보정면에서의 각 평가 영역을 통과하는 광속의 파면 정보를 산출한다(S15). 여기서, 각 평가 영역의 면 형상에 의한 투과 파면의 변화 W는 제르니케 함수에 따라서 다음 수학식 5로 나타낸다.
여기서, 각 평가 영역의 면 형상을 나타내는 제르니케 함수 S'에 있어서의 제르니케 계수 Zn(n=2∼36)과, 각 평가 영역의 면 형상에 의한 투과 파면의 변화를나타내는 제르니케 함수 W에 있어서의 제르니케 계수 Zn'(n=2∼36)와의 사이에는, 보정 부재 C를 형성하는 광학 재료의 굴절율을 N이라고 하면, 다음 수학식 6에 나타내는 근사 관계가 성립된다.
도 9는 각 평가 영역의 면 형상을 나타내는 제르니케 함수 S'에 있어서의 제르니케 계수 Zn과, 각 평가 영역의 면 형상에 의한 투과 파면의 변화를 나타내는 제르니케 함수 W에서의 제르니케 계수 Zn'와의 관계를 설명하는 도면이다. 도 9에 있어서, 보정 부재 C에 평행 광속이 입사하는 경우를 생각하면, 보정면이 평면 형상으로 형성되어 있을 때 투과 파면은 평면 형상이지만, 보정면이 곡면 형상으로 형성되면 투과 파면이 그 광로 길이 변화에 따라 변화된다.
여기서, 보정면이 곡면 형상으로 형성된 보정 부재 C의 광로 길이는, 보정 부재 C의 기준 두께를 d로 하고, 기준 두께면(도 6의 가상 기준면에 대응)으로부터의 사그량을 s라고 하면, N(d+s)으로 나타낸다. 한편, 보정면이 기준 두께면을 따라 평면 형상으로 형성되어 있을 때에 대응하는 광로 길이는 Nㆍd+s로 나타낸다. 따라서, 광로 길이차 ΔL은 다음 수학식 7로 나타낸다.
실제로는, 보정 부재 C에 평행 광속이 입사하는 것때문은 아니지만, 물체측의 개구수 NA가 작기 때문에, 각 평가 영역의 면 형상을 나타내는 제르니케 함수S'에 있어서의 제르니케 계수 Zn과, 각 평가 영역의 면 형상에 의한 투과 파면의 변화를 나타내는 제르니케 함수 W에서의 제르니케 계수 Zn'와의 사이에는, 수학식 7에서 얻어진 관계를 참조하여, 수학식 6에 나타내는 근사 관계가 성립된다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 보정 부재 C의 보정면에서의 각 평가 영역의 면 형상을 제르니케 피딩하면, 각 평가 영역의 면 형상을 나타내는 제르니케 함수에 있어서의 제르니케 계수에 근거하여 각 평가 영역의 면 형상에 의한 투과 파면의 변화를 산출할 수 있다.
다음에, 본 실시예의 제조 방법에서는, 계측 공정 S11 및 계측 공정 S12에 의한 계측 결과와 산출 공정 S15에서 산출한 투과 파면의 변화에 근거하여, 가정 공정 S13에서 가정한 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여했을 때에 투영 광학계(8)에 잔존하는 왜곡 수차의 잔재 및 파면 수차의 잔재를 평가한다(S16). 도 10은 보정 부재 C의 각 평가 영역을 통과한 광속이 웨이퍼면상에서 결상하는 점이 대응하는 계측점으로부터 위치 어긋나는 모양을 도시하는 도면이다. 도 10에 있어서, 보정 부재 C에 있어서의 국소 좌표의 x 좌표에 광학적으로 대응하는 방향에 따른 계측점으로부터의 위치 어긋남량을 Δx로 하고 있다. 또한, 투영 광학계(8)의 상(像)측(웨이퍼측) 개구수 NA에 대응하는 각도를 ψ로 하고 있다.
따라서, 도 10을 참조하면, 다음 수학식 8∼10에 나타내는 관계가 얻어진다.
이렇게 해서, 위치 어긋남량 Δx는 다음 수학식 11로 표시된다.
마찬가지로, 보정 부재 C에 있어서의 국소 좌표의 y 좌표에 광학적으로 대응하는 방향에 따른 계측점으로부터의 위치 어긋남량 Δy는 다음 수학식 12로 표시된다.
본 실시예에서는, 보정 부재 C의 각 평가점 Pi에 대응하는 각 계측점 Qi에서의 잔존 왜곡 수차의 x 방향 성분 dxi및 y 방향 성분 dyi가 계측 공정 S11에서 미리 계측되어 있다. 또한, 보정 부재 C의 각 평가 영역 Ri의 작용에 의해 각 계측점 Qi에서 보정되는(변화되는) 왜곡 수차의 x 방향 성분 Δxi및 y 방향 성분 Δyi가 상술한 수학식 11 및 12로부터 각각 구해진다.
따라서, 가정 공정 S13에서 가정한 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여했을 때에 투영 광학계(8)의 투영 시야 내의 각 계측점 Qi에서 잔존하는 왜곡 수차의 x방향 성분 δxi및 y 방향 성분 δyi는 다음 수학식 13 및 14로 각각 나타내어진다.
한편, 보정 부재 C의 각 평가 영역 Ri를 통과하여 각 계측점 Qi에 집광하는 광속의 잔존 파면 수차중 왜곡 수차 성분을 제거한 잔존 파면 수차 Wi가 계측 공정 S12에서 미리 계측되어 있지만, 이 잔존 파면 수차의 잔재 Wi는 다음 수학식 15로 나타내어진다.
또한, 보정 부재 C의 각 평가 영역 Ri의 작용에 의해 각 계측점 Qi에서 보정되는(변화되는) 파면 수차중 왜곡 수차 성분을 제거한 파면 수차 ΔWi는, 상술한 수학식 5를 참조하면, 다음 수학식 16으로 나타내어진다.
따라서, 가정 공정 S13에서 가정한 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여했을 때에 투영 광학계(8)의 투영 시야 내의 각 계측점 Qi에서 잔존하는 파면 수차중 왜곡 수차 성분을 제거한 파면 수차 δWi는 다음 수학식 17로 나타내어진다.
본 실시예에서는, 각 계측점 Qi에서의 잔존 왜곡 수차의 x 방향 성분 δxi및 y 방향 성분 δyi를 평가한다. 또한, 각 계측점 Qi에서의 잔존 파면 수차 δWi를 평가한다. 구체적으로는, 가정 공정 S13에서 가정한 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여했을 때에 투영 광학계(8)에 잔존하는 왜곡 수차의 잔재를 평가하기 위해서, 수학식 13 및 14를 참조하여 다음 수학식 18 및 19에 나타내는 제 1 평가 함수를 도입한다. 또, 수학식 18 및 19에 있어서, Σ는 i=1∼k까지의 총합 기호이고, k는 보정 부재 C의 유효 영역 EA에서의 평가점 Pi의 수이다.
또한, 가정 공정 S13에서 가정한 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여했을 때에 투영 광학계(8)에 잔존하는 파면 수차중 왜곡 수차 성분을 제거한 파면 수차의 잔재를 평가하기 위해서, 수학식 17을 참조하여 다음 수학식 20에 나타내는 제 2 평가 함수를 도입한다. 또, 수학식 20에 있어서, 좌측의 Σ는 i=1∼k까지의 총합 기호이고, 우측의 Σ는 j=4∼36까지의 총합 기호이다.
본 실시예에서는, 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수가 각각 소정의 규정값보다도 작은 경우, 도 2중의 "예"의 화살표에 따라서, 가정 공정 S13에서 초기 가정한 면 형상을 보정 부재 C에 부여해야 할 최종적인 소망하는 보정면 형상으로서 결정한다(S17). 그리고, 결정 공정 S17에서 결정된 소망하는 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여하기 위해서 보정 부재 C를 가공(연마 등)한다(S18).
그러나, 보정면 형상의 초기 가정에서는 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수가 모두 소정의 규정값보다도 커지는 것이 보통이며, 투영 광학계의 잔존 수차를 개선하기 위해서, 도 2중의 "아니오"의 화살표에 따라서, 소정의 함수 S의 파라미터 Amn∼Dmn을 변경한다(S19). 또한, 통상의 경우, 보정면 형상의 초기 가정에 의해 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수가 모두 소정의 규정값보다도 작게 되었다고 해도, 투영 광학계의 잔존 수차를 더 개선하기 위해서, 도 2중의 "아니오"의 화살표에 따라서, 소정의 함수 S의 파라미터 Amn∼Dmn을 변경한다(S19).
그리고, 변경한 함수 S의 파라미터 Amn∼Dmn에 따라서, 가정 공정 S13, 근사 공정 S14, 산출 공정 S15 및 평가 공정 S16을 반복한다. 구체적으로는, 예를 들면 각 파라미터 Amn∼Dmn을 독립적으로 변경시켜, 각 파라미터 Amn∼Dmn의 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수로의 영향을 구한다. 그리고, 각 파라미터 Amn∼Dmn의 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수로의 영향에 관한 정보를 참조하여, 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수가 가능한 한 작게 되도록 각 파라미터 Amn∼Dmn을 최종적으로 결정한다.
이렇게 해서, 수치 해석에 의해 최종적으로 결정한 각 파라미터 Amn∼Dmn으로 규정되는 보정면 형상에 대한 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수가 각각 소정의 규정값보다도 작은 경우, 도 2중의 "예"의 화살표에 따라서, 이 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여해야 할 최종적인 소망하는 보정면 형상으로서 결정한다(S17). 그리고, 결정 공정 S17에서 결정된 소망하는 보정면 형상을 보정 부재 C에 부여하기 위해서 보정 부재 C를 가공한다(S18).
한편, 최종적으로 가정된 보정면 형상에 대한 제 1 평가 함수 및 제 2 평가 함수의 양쪽 또는 어느 한쪽이 규정값보다도 큰 경우에는, 투영 광학계(8)를 구성하는 광학 부재의 조정(교환을 포함함)을 더 행한 후, 계측 공정 S11로 되돌아가게 된다. 그리고, 계측 공정 S12, 가정 공정 S13, 근사 공정 S14, 산출 공정 S15 및 평가 공정 S16을 반복한다.
가공 공정 S18에서는, 투영 광학계(8)에 설치되어 있던 가공 전의 보정 부재 C를 분리하여, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 8-203805 호 공보의 도 14에 개시된 전용의 연마 가공기(국소 연마 가공기 등)를 이용해서 보정 부재 C의 한쪽 면을 소요(所要)의 면 형상(보정면 형상)으로 되도록 연마 가공한다. 여기서, 가공면이 랜덤 비구면 형상인 경우는 국소적인 연마 가공을 한다. 또, 더미의 계측용부재를 이용하여 투영 광학계(8)의 잔존 수차를 계측한 경우에는, 투영 광학계(8)로부터 보정 부재 C를 분리할 필요는 없고, 더미의 계측용 부재와 동일한 굴절율 및 동일한 두께를 갖는 미리 준비된 광학 부재를 가공 전의 보정 부재 C로서 이용하여 그 광학 부재의 표면이 소요의 면 형상(보정면 형상)으로 되도록 연마 가공한다. 또한, 연마 가공된 보정 부재 C의 가공면(보정면)에는, 필요에 따라서, 소요의 코팅(반사 방지막 등)이 실시된다.
여기서, 가공 공정 S18에 있어서의 연마 가공기(연마 장치) 및 연마 가공 동작에 대하여 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 11에 있어서, 보정 부재 C는 XY 방향으로 이동 가능한 스테이지(121)상에 탑재되어 있고, 그 단부가 스테이지(121)상의 핀(121a)에 접하고 있다. 또한, 스테이지(121)를 XY 방향을 따라 이동시키는 구동부(122)는 제어부(120)에 의해서 제어되고 있다. 제어부(120)에 의한 스테이지(121)의 이동시에 있어서, 그 XY 방향에서의 위치를 검출하기 위해 인코더나 간섭계 등으로 이루어지는 검출부(130)가 스테이지(121)에 관계하여 마련되어 있다. 이 검출부(130)에 의한 검출 신호는 제어부(120)로 전달된다.
또한, 접시 형상 연마기(123)는 유지부(124)를 거쳐서 회전축(125)의 일단에 부착되어 있고, 도면에서는 Z 방향을 축으로 하여 회전 가능하다. 이 회전축(125)의 타단에는 제어부(120)에 의해서 제어되는 모터 등의 구동부(126)가 부착되어 있다. 회전축(125)을 회전 자유롭게 지지하는 축받이(127)는 도시하지 않은 본체에 고정 설치되어 있는 지지부(128)에 대하여 Z 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다. 이 지지부(128)에는 제어부(120)에 의해서 제어되는 모터 등의 구동부(129)가부착되어 있고, 이 구동부(129)의 작용에 의해서 축받이(127)가 Z 방향으로 이동하고, 나아가서는 접시 형상 연마기(123)가 Z 방향으로 이동한다. 또, 접시 형상 연마기(123)를 유지하는 유지부(124)에는, 접시 형상 연마기(123)와 보정 부재 C와의 접촉압을 검출하기 위한 센서(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 센서로부터의 접촉압에 관한 출력 신호는 제어부(120)로 전달된다.
다음에, 도 11의 연마 가공기(연마 장치)의 동작을 간단히 설명한다. 우선, 이상의 공정 S13∼공정 S18을 거쳐 얻어진 보정 부재 C의 최종적인 가공면 형상에 관한 정보(면 형상 데이터)를 제어부(120)로 입력한다. 그 후, 제어부(120)는 접시 형상 연마기(123)를 회전시키면서, 구동부(122)를 거쳐 스테이지(121)를 XY 방향으로 이동시킨다. 즉, 접시 형상 연마기(123)가 보정 부재 C의 피가공면 Ca를 XY 방향으로 덧그리도록 이동한다. 이 때, 보정 부재 C의 피가공면 Ca에서의 연마량은 그 피가공면 Ca와 접시 형상 연마기(123)와의 접촉압, 또는 접시 형상 연마기(123)의 체류 시간으로 결정된다.
또, 도 11의 연마 가공기(연마 장치)에 있어서는, 접시 형상 연마기(123)를 XY 방향에서 고정하여 스테이지(121)를 XY 방향으로 이동시키고 있지만, 스테이지(121)를 고정시켜 접시 형상 연마기(123)를 XYZ 방향으로 이동시켜도 무방하고, 또는 스테이지(121)를 XY 방향으로 이동시키면서 접시 형상 연마기(123)를 XYZ 방향으로 이동시키더라도 무방하다. 또한, 가공 공정 S18에 있어서의 예에서는, 연마 장치를 이용하여 보정 부재 C의 피가공면 Ca를 연마한 예를 나타내었지만, 소망하는 면 형상으로 가공하는 것이 가능하면, 연마 이외의 방법을 이용하여면 형상을 가공하더라도 무방한 것은 말할 필요도 없다.
이어서, 필요에 따라서, 연마 가공한 보정 부재 C의 가공면의 면 형상을 검사한다(S110). 가공면의 검사 공정 S110에서는, 예를 들면 피조 간섭계를 이용하여 보정 부재 C의 투과 파면을 계측하고, 계측한 투과 파면에 근거하여 보정 부재 C의 가공면의 면 형상을 계측한다. 그리고, 보정 부재 C를 포함하는 투영 광학계(8)의 각 광학 부재의 광학면의 면 형상, 중심 두께, 축상(軸上) 공기 간격, 굴절율 분포 등의 실측 데이터를 이용한 시뮬레이션에 의해, 가공된 보정 부재 C의 설정에 의해 투영 광학계(8)에서 잔존할 수차를 산출한다.
상술한 실측 데이터를 이용한 시뮬레이션에 의해 산출된 잔존 수차가 소망하는 상태인 것을 확인한 후에, 가공된 보정 부재 C를 투영 광학계(8)의 소정 위치에 설치한다(S111). 즉, 연마 가공된 보정 부재 C를 연마 가공 전의 보정 부재 C가 설치되어 있었던 위치로 되돌린다. 또, 더미의 계측용 부재를 이용하여 투영 광학계(8)의 잔존 수차를 계측한 경우에는, 투영 광학계(8)로부터 계측용 부재를 분리한 후에, 연마 가공된 보정 부재 C를 투영 광학계(8)중에 삽입하여 설치한다. 즉, 연마 가공된 보정 부재 C를 더미의 계측용 부재가 설치되어 있었던 위치에 각각 설치한다.
한편, 상술한 실측 데이터를 이용한 시뮬레이션에 의해 산출된 잔존 수차가 소망하는 상태가 아닌 것을 확인한 경우에는, 필요에 따라서, 보정 부재 C의 가공 공정 S18 및 가공면의 검사 공정 S110을 반복하게 된다. 마지막으로, 필요에 따라서, 연마 가공된 보정 부재 C를 투영 광학계(8)중의 소정 위치에 설정한 상태에서,예를 들면 테스트 노광에 의해 투영 광학계(8)의 잔존 수차를 다시 계측하여, 보정해야 할 잔존 수차가 양호하게 보정되어 있는지 여부를 확인한다. 그리고, 보정해야 할 잔존 수차가 양호하게 보정되어 있는 것이 확인된 경우에는, 본 실시예의 제조 방법에 관한 일련의 제조 공정이 종료된다.
또, 도 1에 나타내는 실시예에 있어서의 각 광학 부재 및 각 스테이지 등을 전술한 바와 같은 기능을 달성하도록, 전기적, 기계적 또는 광학적으로 연결함으로써 본 실시예에 따른 노광 장치를 만들 수 있다. 즉, 노광 장치의 제조시에, 마스크 스테이지, 웨이퍼 스테이지 및 조명계(광원 및 조명 광학계)를 노광 장치 본체에 설치하고, 또한 본 실시예의 제조 방법에 의해 제조된 투영 광학계를 노광 장치 본체에 설치한다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 보정 부재 C에 부여해야 할 보정면 형상을 퓨리에 함수에 근거하여 미리 가정한 후에, 왜곡 수차의 잔재 및 파면 수차의 잔재가 충분히 작아지도록(잔존 수차가 개선되도록), 퓨리에 함수의 파라미터를 변경하여 최종적인 소망하는 보정면 형상을 구하고 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 투영 광학계에 잔존하는 수차를 보정하기 위해서 보정 부재에 부여해야 할 소망하는 보정면 형상을 연속면으로서 용이하게 결정할 수 있다. 또한, 투영 광학계에 잔존하고 있는 왜곡 수차를 양호하게 보정하고, 또한 이 수차 보정에 따라 부차적으로 발생하는 파면 수차를 양호하게 관리할 수 있다.
또, 상술한 실시예에서는, 마스크와 투영 광학계의 가장 마스크측의 렌즈 성분과의 사이의 광로중에 보정 부재를 설치하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 웨이퍼와 투영 광학계의 가장 웨이퍼측의 렌즈 성분과의 사이의 광로중에 설치할 수도 있다. 단, 축소 투영형의 투영 광학계에서는, 투영 광학계의 웨이퍼측 개구수가 많아 보정 부재에 있어서의 각 평가 영역의 중첩이 커지기 때문에, 또한 투영 광학계의 가장 웨이퍼측의 렌즈 성분과 웨이퍼 사이의 간격이 너무 작기 때문에, 마스크와 투영 광학계의 가장 마스크측의 렌즈 성분과의 사이의 광로중에 보정 부재를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 실시예에서는, 보정 부재로서 평행 평면 형상의 광학 부재를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 투영 광학계의 가장 마스크측의 렌즈 성분 또는 가장 웨이퍼측의 렌즈 성분을 보정 부재로서 이용하는 것도 가능하다. 이 경우도, 축소 투영형의 투영 광학계에서는, 투영 광학계의 웨이퍼측 개구수가 많아 보정 부재에 있어서의 각 평가 영역의 중첩이 커지기 때문에, 가장 웨이퍼측의 렌즈 성분보다도 가장 마스크측의 렌즈 성분을 보정 부재로서 이용하는 것이 바람직하다. 또, 본 발명에서는, 투영 광학계를 구성하는 광학 부재, 즉 결상에 기여하는 광학 부재(곡면을 갖는 렌즈나 곡면 형상의 반사면을 갖는 반사 부재 등)를 보정 부재로 해서, 그 투영 광학계 내부의 광학 부재 그 자체의 표면(파워를 갖는 면이나 파워를 갖지 않는 면 등)에 이상의 공정 S13∼공정 S18을 거쳐 얻어지는 보정면을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 실시예에서는 보정 부재의 마스크측의 면을 보정면으로서 가공하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 보정 부재의 웨이퍼측의 면 또는 양쪽 면을 보정면으로서 가공할 수도 있다. 또한, 상술한 실시예에서는 보정 부재의 작용에의해 왜곡 수차를 보정하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 수차를 보정할 수도 있다. 또한, 상술한 실시예에서는 하나의 보정 부재를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 복수의 보정 부재를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 노광 장치에 탑재되는 투영 광학계의 제조 방법에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 일반적인 투영 광학계의 제조 방법에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 투영 광학계의 잔존 수차를 보정하기 위한 보정 부재의 제조 방법에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다.
본 실시예에 따른 노광 장치에서는, 조명 광학계를 거쳐서 마스크(레티클)를 조명하고(조명 공정), 투영 광학계를 이용하여 마스크에 형성된 전사용 패턴을 감광성 기판에 노광하는(노광 공정) 것에 의해, 마이크로 장치(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 다음에, 본 실시예에 따른 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 장치로서의 반도체 장치를 얻을 때의 방법의 일례에 관하여 도 12의 흐름도를 참조해서 설명한다.
우선, 도 12의 단계 301에 있어서, 1로트의 웨이퍼상에 금속막이 증착된다. 다음의 단계 302에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 금속막상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 303에 있어서, 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 마스크(레티클)상의 패턴의 상이 그 투영 광학계(투영 광학 유닛) PL을 거쳐서 그 1로트의웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사된다.
그 후, 단계 304에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 포토레지스트의 현상이 행하여진 후, 단계 305에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상에서 레지스트 패턴을 마스크로 해서 에칭을 실행함으로써, 마스크상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 형성된다. 그 후, 더 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 실행하는 것에 의해 반도체 소자 등의 장치가 제조된다. 상술한 반도체 장치 제조 방법에 의하면, 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 장치를 스루풋 좋게 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예의 노광 장치에서는, 플레이트(유리 기판)상에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 마이크로 장치로서의 액정 표시 소자를 얻는 것도 가능하다. 이하, 도 13의 흐름도를 참조하여 이 때의 방법의 일례에 대해서 설명한다.
도 13에 있어서, 패턴 형성 공정(단계 401)에서는, 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 마스크(레티클)의 패턴을 감광성 기판(레지스트가 도포된 유리 기판 등)에 전사 노광하는, 소위 광 리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해서 감광성 기판상에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은 현상 공정, 에칭 공정, 레티클 박리 공정 등의 각 공정을 거침으로써, 기판상에 소정의 패턴이 형성되고, 다음의 컬러 필터 형성 공정(단계 402)으로 이행한다.
다음에, 컬러 필터 형성 공정(단계 402)에서는, R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응한 3개의 도트의 세트가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프 필터의 세트를 복수 수평 주사선 방향으로 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정(단계 402) 후에 셀 조립 공정(단계 403)이 실행된다.
셀 조립 공정(단계 403)에서는, 패턴 형성 공정(단계 401)에 의해 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판, 및 컬러 필터 형성 공정(단계 402)에 의해 얻어진 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다. 셀 조립 공정(단계 403)에서는, 예컨대 패턴 형성 공정(단계 401)에 의해 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정(단계 402)에 의해 얻어진 컬러 필터와의 사이에 액정을 주입하여 액정 패널(액정 셀)을 제조한다.
그 후, 모듈 조립 공정(단계 404)에 의해, 조립된 액정 패널(액정 셀)의 표시 동작을 행하게 하는 전기 회로, 백 라이트 등의 각 부품을 부착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면, 지극히 미세한 회로 패턴을 갖는 액정 표시 소자를 스루풋 좋게 얻을 수 있다.
또, 상술한 실시예에서는 광원으로서 248㎚의 광을 공급하는 KrF 엑시머 레이저나 193㎚의 광을 공급하는 ArF 엑시머 레이저를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 157㎚의 광을 공급하는 F2레이저나, 초고압 수은 램프 등의 광원을 이용하는 것도 가능하다. 여기서, KrF 엑시머 레이저를 광원으로서 이용하는 경우에 있어서는, 노광광을 협대역화했을 때에는 투영 광학계중의 굴절성 광학 소자로서석영 유리를 이용하고, 노광 광량을 증가시키기 위해서 노광광을 협대역화하지 않을 때에는 투영 광학계중의 굴절성 광학 소자로서 석영 유리와 형석을 이용한다. 또한, ArF 엑시머 레이저를 광원으로서 이용하는 경우에 있어서는, 투영 광학계중의 굴절성 광학 소자로서 석영 유리와 형석을 이용한다. 또한, F2레이저를 광원으로서 이용하는 경우에는, 투영 광학계중의 굴절성 광학 소자로서 형석을 이용한다.
또한, 상술한 실시예에서는, 보정 부재의 설정을 전제로 설계된 투영 광학계 및 노광 장치의 제조에 있어서의 초기 조정에 본 발명을 적용하고 있다. 그러나, 보정 부재의 설정을 전제로 설계되어 있지 않은 투영 광학계 및 노광 장치의 제조에 있어서의 초기 조정(리트로피트(retrofit) 대응)에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 일본 특허 출원 평성 제 11-345551 호 명세서 및 도면에 기재한 바와 같이, 보정 부재의 신설에 있어서, 물상(物像) 점간 거리(마스크와 기판 사이의 거리)의 조정 공정 등이 새롭게 필요하게 된다. 또, 투영 광학계의 잔존 수차는 그 사용에 따라 경시적으로 변화(변동)되는 것이 생각된다. 따라서, 보정 부재의 설정을 전제로 설계되어 있거나 설계되어 있지 않거나 하는 것을 막론하고, 투영 광학계의 잔존 수차를 수시 계측하여, 필요에 따라서 본 발명에 따른 조정을 행할 수 있다. 이 경우, 투영 광학계 및 노광 장치의 소정 시간 사용 후의 조정은 그 제조에 있어서의 초기 조정과 마찬가지로 행하여진다.
또한, 상술한 실시예에서는 다수의 굴절성의 광학 부재(렌즈 등)로 구성되는 투영 광학계(굴절성 광학계)(8)에 본 발명에 의한 보정 부재 C를 적용한 예를 나타내었지만, 투영 광학계(8)를 굴절성의 광학 부재(렌즈 등)와 반사성의 광학 부재(오목면 반사 미러이나 볼록면 반사 미러 등)의 조합으로 이루어지는 반사 굴절 광학계로 한 경우나, 투영 광학계(8)를 반사성의 광학 부재(오목면 반사 미러너 볼록면 반사경 등)로 구성되는 반사 광학계로 한 경우에도, 본 발명에 의한 보정 부재 C를 적용하는 것이 가능하다. 또한, 투영 광학계(8)로서의 굴절성 광학계, 반사 굴절 광학계, 또는 반사 광학계 내(내부)의 광학 부재의 표면에 본 발명에 의한 보정면을 형성하고, 그 보정면이 형성된 광학 부재를 본 발명에 의한 보정 부재 C로서 기능시킬 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 미리 가정한 후에, 수차의 잔재 및 파면 수차의 잔재가 충분히 작게 되도록, 필요에 따라서 함수의 파라미터를 변경하여 최종적인 소망하는 보정면 형상을 구한다. 따라서, 본 발명의 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법에서는, 잔존 수차를 보정하기 위해서 보정 부재에 부여해야 할 소망하는 보정면 형상을 연속면으로서 용이하게 결정할 수 있다.
또, 본 발명의 투영 광학계 및 노광 장치의 제조 방법에서는, 잔존하고 있는 왜곡 수차와 같은 소정의 수차를 양호하게 보정하고, 또한 수차 보정에 따라 부차적으로 발생하는 파면 수차를 양호하게 관리할 수 있다. 또, 본 발명에 따라 제조 또는 조정된 투영 광학계를 구비한 노광 장치, 즉 잔존 수차가 양호하게 보정되어높은 광학 성능을 갖는 투영 광학계를 구비한 노광 장치를 이용하여 양호한 마이크로 장치를 제조할 수 있다.

Claims (37)

  1. 제 1 면의 상(像)을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계의 잔존 수차를 보정하기 위한 보정 부재의 제조 방법으로서,
    상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 계측 공정과,
    상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정하는 가정 공정과,
    상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 복수의 영역을 각각 통과하는 광속(光束)의 파면 정보를 산출하는 산출 공정과,
    상기 계측 공정에 의한 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 평가하는 평가 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 공정은,
    상기 투영 광학계에 잔존하는 소정의 수차를 계측하는 제 1 계측 공정과,
    상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 제 2 계측 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 평가 공정은,
    상기 계측 공정에서 계측한 상기 소정의 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 상기 소정의 수차를 평가하는 제 1 평가 공정과,
    상기 계측 공정에서 계측한 파면 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차중 상기 소정의 수차 성분을 제거한 파면 수차를 평가하는 제 2 평가 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 계측 공정은,
    상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 파면 수차 계측 공정과,
    해당 파면 수차 계측 공정에서 계측한 파면 수차를 해석하는 것에 의해 소정의 수차 성분을 추출하는 추출 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 계측 공정에서는 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 복수의 계측점에서의 수차를 각각 계측하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보정 부재의 각 영역은, 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 각 계측점에 입사하는 주(主)광선이 상기 보정 부재를 지나는 각 평가점을 중심으로 하여, 상기 주광선을 포함하고 상기 제 2 면에 도달하는 광속이 상기 보정 부재를 통과하는 영역으로서 규정되는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 공정에서는 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 복수의 계측점에서의 수차를 각각 계측하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보정 부재의 각 영역은, 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 각 계측점에 입사하는 주광선이 상기 보정 부재를 지나는 각 평가점을 중심으로 하여, 상기 주광선을 포함하고 상기 제 2 면에 도달하는 광속이 상기 보정 부재를 통과하는 영역으로서 규정되는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 공정에서는 상기 수차로서 왜곡 수차를 계측하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 공정에서는 가공 전의 상기 보정 부재를 광로중에 설정한 상태에서 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 공정에서는 가공 전의 상기 보정 부재와 동일한 광학 특성을 갖는 계측용 부재를 광로중에 설정한 상태에서 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 산출 공정은, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 각 영역의 보정면 형상을 제르니케(zernike) 함수로 근사하는 근사 공정을 포함하고, 해당 근사 공정에서 근사한 제르니케 함수에 근거하여 각 영역을 통과하는 광속의 파면 변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 가정 공정에서는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 퓨리에 함수, 제르니케 함수, 또는 멱 함수에 근거하여 가정하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가정 공정에서는, 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 근거하여, 상기보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 곡면으로서 초기적으로 가정하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 가정 공정에서는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 평면으로서 초기적으로 가정하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 부재는, 상기 제 1 면과 상기 투영 광학계의 가장 제 1 면측에 배치된 렌즈 성분과의 사이의 광로중, 또는 상기 제 2 면과 상기 투영 광학계의 가장 제 2 면측에 배치된 렌즈 성분과의 사이의 광로중에 설정된 평행 평면 형상의 광학 부재인 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가정 공정에서는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 평면으로서 초기적으로 가정하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 부재는 상기 투영 광학계의 가장 제 1 면측 또는 가장 제 2 면측에 배치된 렌즈 성분인 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 가정 공정에서는, 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 근거하여, 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 곡면으로서 초기적으로 가정하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 잔존 수차를 개선하기 위해서, 상기 소정의 함수 파라미터를 변경하여 상기 가정 공정, 상기 산출 공정 및 상기 평가 공정을 반복해서, 최종적인 보정면 형상을 구하는 보정면 형상 결정 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 보정면 형상 결정 공정에 의해 구해진 최종적인 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여하기 위해 상기 보정 부재의 표면을 가공하는 가공 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 보정면 형상 결정 공정에 의해 구해진 최종적인 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여하기 위해 상기 보정 부재의 표면을 가공하는 가공 공정과,
    상기 가공 공정에 의해 가공된 상기 보정 부재를 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에 설치하는 설치 공정을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 산출 공정은, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 각 영역의 보정면 형상을 제르니케 함수로 근사하는 근사 공정을 포함하고, 해당 근사 공정에서 근사한 제르니케 함수에 근거하여 각 영역을 통과하는 광속의 파면 변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 가정 공정에서는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 퓨리에 함수, 제르니케 함수 또는 멱 함수에 근거하여 가정하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 계측 공정은,
    상기 투영 광학계에 잔존하는 소정의 수차를 계측하는 제 1 계측 공정과,
    상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차를 계측하는 제 2 계측 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 평가 공정은,
    상기 계측 공정에서 계측한 상기 소정의 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 상기 소정의 수차를평가하는 제 1 평가 공정과,
    상기 계측 공정에서 계측한 파면 수차의 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면 정보에 근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 파면 수차중 상기 소정의 수차 성분을 제거한 파면 수차를 평가하는 제 2 평가 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 계측 공정에서는 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 복수의 계측점에서의 수차를 각각 계측하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 보정 부재의 각 영역은, 상기 투영 광학계의 투영 시야 내의 각 계측점에 입사하는 주광선이 상기 보정 부재를 지나는 각 평가점을 중심으로 하여, 상기 주광선을 포함하고 상기 제 2 면에 도달하는 광속이 상기 보정 부재를 통과하는 영역으로서 규정되는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 가정 공정에서는 상기 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 상기 보정 부재에 이미 부여되어 있는 곡면으로서 초기적으로 가정하는 것을 특징으로 하는 보정 부재의 제조 방법.
  30. 청구항 1 내지 청구항 29중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 따라 제조된 보정 부재.
  31. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하고, 또한 광로중에 배치되는 보정 부재를 갖는 투영 광학계의 제조 방법으로서,
    상기 보정 부재는 청구항 1 내지 청구항 29중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계의 제조 방법.
  32. 청구항 31에 기재된 투영 광학계의 제조 방법에 의해 제조된 투영 광학계를 이용하여, 상기 제 1 면에 위치 결정된 마스크의 패턴 상을, 상기 투영 광학계를 거쳐서 상기 제 2 면에 위치 결정된 기판에 전사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  33. 청구항 31에 기재된 투영 광학계의 제조 방법에 의해 제조된 투영 광학계를 구비하고,
    상기 제 1 면에 위치 결정된 마스크의 패턴 상을, 상기 투영 광학계를 거쳐서 상기 제 2 면에 위치 결정된 기판에 전사하는 것
    을 특징으로 하는 노광 장치.
  34. 청구항 31에 기재된 제조 방법에 따라 제조된 투영 광학계.
  35. 상기 제 1 면에 마스크를 설정하기 위한 마스크 스테이지를 노광 장치 본체에 설치하는 제 1 설치 공정과,
    상기 제 2 면에 감광성 기판을 설정하기 위한 기판 스테이지를 노광 장치 본체에 설치하는 제 2 설치 공정과,
    상기 제 1 면에 설정된 상기 마스터의 패턴 상을 상기 제 2 면에 설정된 상기 감광성 기판에 투영하기 위해서, 청구항 34에 기재된 투영 광학계를 노광 장치 본체에 설치하는 제 3 설치 공정과,
    상기 제 1 면에 설정된 상기 마스크를 조명하기 위한 조명계를 노광 장치 본체에 설치하는 제 4 설치 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 노광 장치의 제조 방법.
  36. 청구항 35에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴 상을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과,
    상기 노광 공정을 거쳐서 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 마이크로 장치의 제조 방법.
  37. 마스크의 패턴 상을 감광성 기판에 투영하기 위한 투영 광학계를 구비한 노광 장치의 조정 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 계측하는 계측 공정과,
    상기 투영 광학계의 잔존 수차를 보정하기 위한 보정 부재에 부여해야 할 보정면 형상을 소정의 함수에 근거하여 가정하는 가정 공정과,
    상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 갖는 상기 보정 부재의 복수의 영역을 각각 통과하는 광속의 파면 정보를 산출하는 산출 공정과,
    상기 계측 공정에 의한 계측 결과와 상기 산출 공정에서 산출한 파면 정보에근거하여, 상기 가정 공정에서 가정한 보정면 형상을 상기 보정 부재에 부여했을 때에 상기 투영 광학계에 잔존하는 수차를 평가하는 평가 공정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 노광 장치의 조정 방법.
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