KR20220163870A - 보정방법 및 물품제조방법 - Google Patents

보정방법 및 물품제조방법 Download PDF

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KR20220163870A
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Abstract

조명 광학계에 의해 마스크를 조명해서 투영 광학계에 의해 상기 마스크의 패턴을 기판에 투영하는 노광 장치에 있어서의 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 보정방법이 제공된다. 상기 보정방법은, 상기 조명 광학계의 동공면에 광강도 분포A를 형성하는 것에 의해 상기 투영 광학계의 광학특성을 계측하는 계측공정과, 상기 조명 광학계의 동공면에 상기 광강도 분포A와는 다른 광강도 분포B를 형성하는 것에 의해 상기 투영 광학계를 가열해서 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 보정공정을, 가지고, 상기 보정공정에 있어서, 상기 광강도 분포B에서 상기 투영 광학계를 가열할 때의 상기 광강도 분포B의 조사 조건을, 상기 계측공정에 있어서의 계측결과에 근거해서 결정하고, 상기 광강도 분포B의 상기 결정된 조사 조건으로 상기 투영 광학계를 가열해서 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정한다.

Description

보정방법 및 물품제조방법{CORRECTION METHOD, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 보정방법 및 물품제조방법에 관한 것이다.
최근의 반도체 프로세스의 ＮＡＮＤ공정에 있어서는, 워드 라인 패드(ＷＬＰ) 계단을 형성하기 위해서 수 μm 두께의 레지스트를 노광하는 후막 프로세스가 주류로 되어 있다. 후막 프로세스는, 레지스트가 두껍기 때문에, 노광할 때의 노광량이 증가하는 경향에 있다. 스캐너의 경우, 직사각형 슬릿 때문에, 노광에 의한 투영 광학계에 비회전 대칭의 열분포가 발생하고, 비회전 대칭의 노광 수차(이하, 「노광 비점수차」라고 부른다)가 발생한다. 종래의 노광 장치는, 투영 광학계의 동공면에 적외선을 조사하고, 노광 비점수차를 캔슬하는 열분포를 만들고, 노광 비점수차를 보정하고 있다(특허문헌 1). 또한, 투영 광학계의 동공면의 렌즈에 전극을 구성하고, 렌즈를 임의의 열분포로 할 수 있게 하고, 전극을 제어해서 노광 비점수차를 보정하고 있다(특허문헌 2). 이것들은, 투영 광학계에 특별한 하드웨어를 구성할 필요가 있기 때문에 고가로 되어 버린다. 노광 비점수차를 보정하기 위한 저렴한 대체 수단으로서, 투영 광학계의 물체면에 회절광학 소자를 구성하고, 그 회절광학 소자를 조명하여, 투영 광학계의 노광 비점수차를 보정하는 방법도 제안되어 있다(특허문헌 3).
이렇게, 투영 광학계의 광학특성의 변동을 보정하기 위해서, 더미 조사(더미 노광)가 행해진다. 또한, 투영 광학계의 투과율의 안정화 등을 위해서도, 더미 조사는 행해질 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개 2007-317847호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허공개 2008-118135호 공보 [특허문헌 3] 일본 특허공개 2001-250761호 공보
종래, 더미 조사에는, 특허문헌 3에도 기재되어 있는 것 같이, 전용의 레티클이 사용된다. 그러나, 전용의 레티클을 준비하는 것은, 가격의 증가에 연결되고, 또한, 더미 조사 실행시에 레티클을 교환하는 수고도 증가한다. 한편, 전용의 레티클을 사용하지 않는 더미 조사에 의한 투영 광학계의 광학특성의 보정에는 한층 더 고정밀도화가 요청되고 있다.
본 발명은, 더미 조사에 의한 투영 광학계의 광학특성의 보정의 고정밀도화에 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 제1의 측면에 의하면, 조명 광학계에 의해 마스크를 조명해서 투영 광학계에 의해 상기 마스크의 패턴을 기판에 투영하는 노광 장치에 있어서의 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 보정방법이며, 상기 조명 광학계의 동공면에 광강도 분포A를 형성하는 것에 의해 상기 투영 광학계의 광학특성을 계측하는 계측공정과, 상기 조명 광학계의 동공면에 상기 광강도 분포A와는 다른 광강도 분포B를 형성하는 것에 의해 상기 투영 광학계를 가열해서 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 보정공정을, 가지고, 상기 보정공정에 있어서, 상기 광강도 분포B에서 상기 투영 광학계를 가열할 때의 상기 광강도 분포B의 조사 조건을, 상기 계측공정에 있어서의 계측결과에 근거해서 결정하고, 상기 광강도 분포B의 상기 결정된 조사 조건으로 상기 투영 광학계를 가열해서 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는, 것을 특징으로 하는 보정방법이 제공된다.
본 발명의 제2의 측면에 의하면, 상기 제1의 측면에 관계되는 보정방법을 사용해서 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 공정과, 조명 광학계에 의해 마스크를 조명하고, 보정된 상기 투영 광학계에 의해 상기 마스크의 패턴을 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 공정과, 상기 노광된 기판을 현상하는 공정을, 포함하여, 상기 현상된 기판으로부터 물품을 제조하는, 것을 특징으로 하는 물품제조방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 더미 조사를 행할 때의 레티클의 교환 등에 의한 수고의 경감 혹은 더미 조사에 드는 가격의 저감에 유리한 기술을 제공할 수 있다.
[도1] 노광 장치의 구성을 도시한 도면.
[도2] 공중상 계측시의 포커스와 광량의 관계를 도시한 도면.
[도3] Ｚｅｒｎｉｋｅ의 Ｚ12항의 파면수차를 도시한 도면.
[도4] 더미 조사에 사용되는 비회전 대칭의 유효 광원분포를 도시한 도면.
[도5] 계측조명NA마다의 더미 조사에 의한 투영 광학계의 비점수차 변동량을 도시한 도면.
[도6] 계측조명NA마다의 더미 조사에 의한 투영 광학계의 비점수차 변동량을 피팅한 결과를 도시한 도면.
[도7] 노광 방법을 도시한 흐름도.
이하, 첨부 도면을 참조해서 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 특허청구의 범위에 관계되는 발명을 한정하는 것이 아니다. 실시 형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이것들의 복수의 특징의 모두가 발명에 필수적인 것이라고는 할 수 없고, 또한, 복수의 특징은 임의로 조합되어도 좋다. 더욱, 첨부 도면에 있어서는, 동일 또는 같은 구성에 동일한 참조 번호를 첨부하여, 중복된 설명은 생략한다.
<제1실시 형태>
도1은, 실시 형태에 있어서의 노광 장치(1)의 구성을 도시한 도면이다. 본 명세서 및 도면에 있어서는, 수평면을 ＸＹ평면이라고 하는 ＸＹＺ좌표계에 있어서 방향이 도시된다. 일반적으로는, 피노광 기판인 웨이퍼(110)는 그 표면이 수평면(ＸＹ평면)과 평행해지도록 웨이퍼 스테이지(111) 위에 놓인다. 따라서, 이하에서는, 웨이퍼(110)의 표면을 따르는 평면내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축이라고 하고 X축 및 Y축에 수직한 방향을 Z축이라고 한다. 또한, 이하에서는, ＸＹＺ좌표계에 있어서의 X축, Y축, Z축에 각각 평행한 방향을 X방향, Y방향, Z방향이라고 하고, X축주변의 회전 방향, Y축주변의 회전 방향, Z축주변의 회전 방향을 각각 θx방향, θy방향, θz방향이라고 한다.
광원(101)으로부터 출사한 빛은, 조명 광학계(102)에 입사하고, 회절광학 소자(103)로 원하는 유효 광원분포를 형성하고, 레티클(104)(마스크, 원판) 위에 조사된다. 이에 따라 레티클(104)에 묘화되어 있는 패턴은, 투영 광학계(107)에 의해 웨이퍼(110) 위에 축소 투영되어 노광된다. 레티클(104)은 레티클 스테이지(106)에 보유되고, 레티클 스테이지(106)는 Y방향으로 스캔 구동할 수 있다. 웨이퍼(110)를 보유하는 웨이퍼 스테이지(111)는, 노광할 때에는, 레티클 스테이지(106)가 스캔 구동하는 방향과 역방향으로 스캔 구동할 수 있다. 그리고, 노광이 종료하면, 웨이퍼 스테이지(111)는 다음 숏을 노광하기 위해서 스텝 구동한다. 제어부(100)는, 노광 장치의 각 부를 총괄적으로 제어한다. 제어부(100)는, 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 장치에 의해 구성될 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 회절광학 소자(103)는, 피조명면(상면(像面))인 레티클(104)과 공역한 면 또는 조명 광학계(102)의 동공면과 푸리에 변환의 관계에 있는 면에 배치된다. 회절광학 소자(103)는, 투영 광학계(107)의 동공면과 공역한 면인 조명 광학계(102)의 동공면이나 그것과 공역한 면 등의 소정면 위에, 광원(101)으로부터의 광속의 광강도 분포를 회절 작용에 의해 변환해서 원하는 광강도 분포를 형성한다. 회절광학 소자(103)에는, 회절 패턴면에 원하는 회절 패턴이 얻어지도록 계산기로 설계된 계산기 홀로그램(ＣＧＨ;Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ)을 사용해도 좋다. 투영 광학계(107)의 동공면에 형성되는 광원형상은, 「유효광원형상」이라고 불린다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「유효광원」이란, 피조명면 및 그 공역면 위에 있어서의 광강도 분포 혹은 빛의 각도분포를 말한다. 일례에 있어서, 회절광학 소자(103)는, 광원(101)으로부터의 광속을 각각 다른 광강도 분포로 변환하는 복수의 회절광학 소자 중에서 선택되는 회절광학 소자일 수 있다. 복수의 회절광학 소자의 각각은, 예를 들면, 터릿(도시되지 않음)의 복수의 슬롯에 부착되어 탑재되어 있다. 복수의 회절광학 소자는 각각 다른 유효광원형상을 형성할 수 있다. 복수의 회절광학 소자는, 노광시의 변형 조명용의 회절광학 소자를 포함할 수 있다. 변형 조명의 유효광원형상에 의해, 조명 모드의 이름이, 소σ조명, 대σ조명, 윤대조명, 2중극 조명, 4중극 조명 등이라고 불린다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회절광학 소자(103)는, 후술하는 더미 조사 공정에서 사용되는, 투영 광학계(107)의 광학특성의 조정용의 유효광원형상을 형성하는 회절광학 소자를 더욱 포함한다.
레티클 스테이지(106)에는, 레티클(104)과는 별도의 레티클 기준 플레이트(105)가 구성되고, 레티클 기준 플레이트(105)에는, 공중상 계측을 행하기 위한 레티클측 마크(113)가 배치되어 있다. 레티클측 마크(113)는, 주기적으로 늘어선 라인 앤드 스페이스의 패턴일 수 있다. 더욱, 웨이퍼 스테이지(111) 위에는, 웨이퍼 기준 플레이트(112)가 구성되어 있고, 웨이퍼 기준 플레이트(112) 위에는, 공중상을 계측하기 위한 웨이퍼측 마크(114)가 배치되어 있다. 웨이퍼측 마크(114)는, 레티클측 마크(113)의 라인 앤드 스페이스의 패턴의 피치와 같은 라인 앤드 스페이스의 패턴일 수 있다. 더욱, 웨이퍼 기준 플레이트(112)의 밑에는 광검출기(115)가 구성되어 있다.
레티클측 마크(113), 웨이퍼측 마크(114)의 라인 앤드 스페이스의 패턴의 라인은 크롬이며, 스페이스는 유리로 구성될 수 있다. 광원(101)으로부터 출사한 빛은, 조명 광학계(102)를 통하여, 레티클 기준 플레이트(105) 위의 레티클측 마크(113)에 조사되도록 레티클 스테이지(103)가 Y방향으로 스캔 구동하고, 정지한다. 레티클 기준 플레이트(105)의 레티클측 마크(113)를 통과한 빛은, 투영 광학계(107)를 통하여, 웨이퍼 기준 플레이트(112) 위의 웨이퍼측 마크(114)에 도달한다. 도달한 빛은, 웨이퍼 기준 플레이트(112) 위의 웨이퍼측 마크(114)를 통과하여, 광검출기(115)에 도달한다.
(공중상 계측)
그 다음에, 투영 광학계(107)의 광학특성인 비점수차를 계측하는 계측방법에 대해서 설명한다. 이 계측방법으로서 공중상 계측이 채용될 수 있다. 광원(101)으로부터 출사한 빛은, 조명 광학계(102)를 통하여, 레티클 기준 플레이트를 조사하고, 레티클측 마크(113)를, 투영 광학계(107)를 통하여, 웨이퍼측 마크(114) 위에 축소 투영한다. 축소 투영된 상태로 웨이퍼 스테이지(111)를 광축방향과 같은 Ｚ방향으로 스캔 구동시킨다. 이 스캔 구동에 있어서의 투영 광학계(107)의 베스트 포커스 위치에 있어서, 레티클측 마크(113)의 축소 투영된 상은, 웨이퍼측 마크(114)와 겹치기 때문에, 광검출기(115)에서 수광되는 광량은 최대가 된다. 베스트 포커스로부터 벗어나 가면, 웨이퍼 기준 플레이트(112) 위의 웨이퍼측 마크(114) 위에서는, 축소 투영된 레티클측 마크(113)의 상(像)의 콘트라스트가 저하하고, 흐려져 가기 때문에, 광검출기(115)에서 수광되는 광량은 서서히 저하되어 간다.
도2에, 레티클측 마크(113)를 웨이퍼측 마크(114) 위에 축소 투영한 상태에서, 베스트 포커스를 사이에 두고, 웨이퍼 스테이지(111)가 Z방향으로 스캔 구동했을 때의 포커스 커브를 도시한다. 횡축에 포커스, 종축에 광검출기(115)의 광량이라고 하면, 위로 볼록한 커브가 되고, 이 커브의 피크 위치를 베스트 포커스(ＢＦ)라고 한다. 또한, 이 베스트 포커스 위치를 구하는 방법은 일례이며, 다른 방법으로 베스트 포커스 위치를 구해도 좋다.
비점수차의 계측을 위해, 레티클측 마크(113)와 웨이퍼측 마크(114)에는, X방향의 라인 앤드 스페이스 및 Y방향의 라인 앤드 스페이스가 구성된다. 제어부(100)는, 레티클측 마크(113)의 Ｘ방향 및 Y방향의 라인 앤드 스페이스를 웨이퍼측 마크(114)에 축소 투영한다. 제어부(100)는, 이 상태에서, X방향 및 Y방향의 라인 앤드 스페이스의 양쪽에 관해서 베스트 포커스를 포함하는 범위내에서 웨이퍼 스테이지(111)를 Z방향으로 스캔 구동시킨다. 그리고, 제어부(100)는, 이 스캔 구동에 의해, X방향 및 Y방향의 라인 앤드 스페이스의 포커스 커브를 취득한다. 제어부(100)는, 취득한 Ｘ방향과 Y방향의 라인 앤드 스페이스의 포커스 커브의 피크 위치로부터 베스트 포커스를 각각 연산하고, 연산된 Ｘ방향과 Y방향의 라인 앤드 스페이스의 베스트 포커스의 차분을 취하여, 비점수차를 구할 수 있다.
그 다음에, 투영 광학계(107)에 고차의 비점수차가 존재할 경우, 전술한 공중상 계측으로 비점수차를 계측하면, 레티클측 마크(113)를 조사하는 조명(이하, 「계측조명」이라고 한다.) 조건에 의해, 비점수차의 계측값이 다른 점에 대해서 설명한다. 레티클측 마크(113)를 조사한 빛에 의해, 레티클측 마크(113)의 라인 앤드 스페이스의 피치에 따라서 0차와 ±1차의 회절광이 튄다. 이 동공면 위에서의 회절광의 크기 및 위치는, 레티클측 마크(113)의 라인 앤드 스페이스의 피치, 계측조명의 ＮＡ 및 σ에 의해 바뀐다. 예로서, 투영 광학계(107)가, 도3에 도시한 것 같은 Ｚｅｒｎｉｋｅ의 Ｚ12항의 파면수차를 가지고 있는 경우를 생각한다. 레티클측 마크(113)의 라인 앤드 스페이스에서 회절된 빛은, 계측조명의 ＮＡ 및 σ에 의해, 투영 광학계(107)의 동공면 위에서, 크기 및 위치가 바뀌고, 투영 광학계(107)가 가지는 파면수차에 의한 영향이 다르다. 그 결과, 공중상 계측된 비점수차는, 계측조명의 ＮＡ 및 σ에 따라서 다르다.
(더미 조사 공정)
그 다음에, 본 실시 형태에 있어서의 더미 조사 공정에 대해서 설명한다. 더미 조사 공정은, 투영 광학계(107)의 광학특성이 조정되도록 투영 광학계(107)에 대하여 광조사를 행하는 조정 공정이다. 본 실시 형태에서는, 이 조정 공정 후에, 레티클(104)의 패턴을 투영 광학계(107)를 통해 웨이퍼(110)에 투영하는 것에 의해 웨이퍼(110)를 노광하는 노광 공정이 실행될 수 있다.
더미 조사 공정에서는, 회절광학 소자(103)에 의해 조명 광학계(102)의 동공면에 조정용의 제1광강도 분포를 형성한다. 이에 따라, 투영 광학계(107)의 동공면에 상기 제1광강도 분포에 따른 제2광강도 분포가 형성된다. 본 실시 형태의 더미 조사 공정에서는, 투영 광학계(107)의 물체면에 배치된 광학소자(더미 조사 전용의 레티클 등)를 사용하지 않고, 투영 광학계(107)의 동공면에 상기 제2광강도 분포를 형성한다. 일례에 있어서, 레티클 기준 플레이트(105)는, 공중상 계측용의 마크가 형성된 마크 영역과, 아무 것도 패턴이 들어 있지 않은 블랭크 유리 영역을 가진다. 이 경우, 더미 조사 공정에 있어서 제2광강도 분포를 형성하기 위해서, 투영 광학계(107)의 물체면에는, 노광 공정에 사용되는 레티클(104)이 아니라, 레티클 기준 플레이트(105)의 블랭크 유리 영역이 배치되고, 계측 빛은 그 블랭크 유리 영역을 투과한다. 별도의 예에 있어서는, 더미 조사 공정에 있어서 제2광강도 분포를 형성하기 위해서, 투영 광학계(107)의 물체면에는, 아무것도 배치되지 않도록 해도 좋다. 이 경우, 투영 광학계(107)에 조사되는 빛은, 투영 광학계(107)의 물체면의 개구부를 통과한다. 또한, 이것은, 예를 들면, 레티클 기준 플레이트(105)에, 상기한 마크 영역과 빛을 통과시키는 개구부를 형성해두고, 더미 조사 공정에 있어서, 투영 광학계(107)의 물체면에 해당 개구부를 배치하는 것에 의해 실현되어도 좋다. 이하, 구체예를 설명한다.
광원(101)으로부터 출사한 빛은, 조명 광학계(102)내에 있는 회절광학 소자(103)에 의해, 조명 광학계(102)의 동공면에, 도4(a) 또는 도4(b)에 도시한 것 같은 유효 광원분포(제1광강도 분포)를 형성한다. 상기한 것 같이, 회절광학 소자(103)는, 각각 다른 유효광원형상을 형성하는 복수의 회절광학 소자를 포함하고, 예를 들면, 이것들의 회절광학 소자의 각각이, 도시되지 않은 터릿의 복수의 슬롯에 탑재된다. 본 실시 형태에 있어서, 복수의 회절광학 소자는, 도4(a)에 도시한 것 같은 유효 광원분포를 형성하기 위한 조정용의 회절광학 소자와, 도4(b)에 도시한 것 같은 유효 광원분포를 형성하기 위한 조정용의 회절광학 소자를, 포함할 수 있다. 더미 조사를 행할 때는, 터릿으로부터 조정용의 회절광학 소자를 선택해서 광원(101)과 레티클(104)과의 사이의 광로에 해당 선택한 회절광학 소자를 삽입한다. 이에 따라, 조명 광학계(102)의 동공면에 도4(a) 또는 도4(b)에 도시한 것 같은 유효 광원분포(제1광강도 분포)가 형성된다. 또한, 상기한 것 같이, 터릿에는, 변형 조명용의 회절광학 소자도 탑재되어 있다. 더미 조사 공정 후의 노광시에는, 터릿을 제어하고, 더미 조사 공정에서 사용되어진 조정용의 회절광학 소자를 광로로부터 퇴피시켜, 변형 조명용의 회절광학 소자를 광로에 삽입한다.
도4(a) 및 도4(b)에 있어서 도시된 파선은, σ=1을 의미하고, 백색영역이 광강도를 가진다. 생성한 유효 광원분포(제1광강도 분포)의 빛은, 조명 광학계(102)를 통하여, 레티클 스테이지(103) 위까지 도달하고, 투영 광학계(107)의 동공면에 제1광강도 분포에 따른 제2광강도 분포를 형성한다.
본 실시 형태에서는, 상기와 같은 조정용의 회절광학 소자를 사용하므로, 더미 조사용의 레티클을 준비할 필요가 없다. 다시 말해, 더미 조사 공정(조정 공정)에서는, 투영 광학계(107)의 물체면에 배치된 광학소자를 사용하지 않고, 투영 광학계(107)의 동공면에 상기 제2광강도 분포를 형성한다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 더미 조사를 행할 때의 레티클의 교환 등에 의한 수고를 경감할 수 있다. 혹은, 그러한 전용의 광학소자를 준비할 필요가 없으므로, 더미 조사에 드는 가격을 저감하는 것도 가능하게 된다.
따라서, 본 실시 형태의 더미 조사 공정에서는, 조명 광학계(102)로부터 출사한 빛은, 레티클 스테이지(103) 위의 레티클(104)을 통하지 않고, 직접, 투영 광학계(107)에 입사한다. 이때, 레티클(104)은 레티클 스테이지(103)로부터 떼어져도 좋고, 레티클(104)을 탑재한 레티클 스테이지(103)가 광로로부터 퇴피하도록 구동되어도 좋다.
투영 광학계(107)에 입사한 빛은, 투영 광학계(107)의 내부에 배치된 ＮＡ조리개(108)에 조사되어, 웨이퍼(110) 위에 빛이 도달하지 않도록 한다. 다시 말해, 본 실시 형태의 더미 조사 공정은, 기판에 빛이 도달하지 않는 상태에서 실행될 수 있다. 웨이퍼 스테이지(111)에 웨이퍼를 적재한 채 더미 노광을 행하면, 웨이퍼가 감광해서 제품으로서 사용할 수 없게 되기 때문이다. 투영 광학계(107)에 입사한 빛이, 투영 광학계(107)를 구성하고 있는 렌즈 군에 입사하면 렌즈의 초재 흡수 및, 반사방지막의 막흡수에 의해, 렌즈가 가열되어서 렌즈의 굴절률이 변화되고, 파면수차가 발생한다. 예를 들면, 도4(a)와 같은 유효 광원분포를 회절광학 소자(103)로 생성하고, 투영 광학계(107)에 입사되면, 렌즈의 초재 흡수 및, 반사방지막의 막흡수에 의해 발생하는 투영 광학계(107)의 파면수차는, 도3에 도시한 것 같은 고차의 파면수차가 된다. 이 고차의 파면수차를, 「고차의 비점수차」라고 부르는 것으로 한다.
(더미 조사 공정에 있어서의 더미 조사의 조건의 결정)
비회전 대칭한 유효 광원분포에 의한 더미 조사에 의해, 투영 광학계에 고차의 비점수차가 발생했을 경우, 계측하는 조명 조건에 따라, 계측되는 투영 광학계의 비점수차의 변동량이 다른 경우가 있다. 그 때문에, 더미 조사에 의한 투영 광학계의 비점수차의 변동량의 관계를, 투영 광학계의 비점수차를 계측할 때의 조명 조건마다 취득해 두면 좋다. 그러나, 계측시에 취할 수 있는 조명 조건의 수는 방대하기 때문에, 모든 조명 조건에 대하여, 더미 조사에 의한 투영 광학계의 비점수차의 변동량의 관계를 취득하는 것은 시간이 걸려 현실적이지는 않아, 생산성도 저하시켜버린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 소정의 조사 시간에 걸친 더미 조사(광조사)를 실행하기 전과 후에 있어서의 광학특성(비점수차)의 변동량의 계측을, 서로 다른 계측조명 조건으로 복수회 행한다(계측공정). 계측조명 조건은, 노광 공정에서의 노광에 사용되는 조명 조건일 수 있다. 그 다음에, 이 계측공정에 의해 얻어진, 계측조명 조건마다의 광조사 전후의 광학특성의 변동량의 정보에 대하여, 계측조명 조건의 파라미터에 의존한 함수의 피팅을 행한다(피팅 공정). 그 후, 피팅된 함수에 근거하여, 더미 조사 공정에 있어서의 더미 조사의 조건을 결정한다(결정 공정).
그 다음에, 더미 조사에 대한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량의 관계를 취득하는 공정에 대해서 설명한다. 더미 조사를 하기 전의 투영 광학계(107)의 상태는, 쿨 상태인 것이 바람직하다. 쿨 상태란, 투영 광학계(107)내의 렌즈 군에 노광도 더미 조사도 되지 않고, 투영 광학계(107)가, 투영 광학계(107)를 둘러싸는 환경온도에 친숙해져 있는 것을 의미한다. 우선, 더미 조사를 하기 전의 투영 광학계(107)가 가지는 비점수차를, 하나의 임의의 계측조명 조건으로 계측한다. 이 비점수차 계측값을, ＡＳ0이라고 한다. 계측조명은, 조명 광학계(102)내에 구성되어 있는 회절광학 소자(103)로 생성할 수 있는 유효 광원분포A를 형성하고, 이 유효 광원분포A는 더미 조사에서 사용하는 유효 광원분포B와는 다르다. 조명 광학계(102)내의 회절광학 소자(103)는, 더미 조사에서 사용하는 경우와 투영 광학계(107)의 비점수차를 계측하는 경우로 바꾸기 가능하게 되어 있다. 예를 들면, 상기한 터릿에는, 더미 조사용의 회절광학 소자와, 비점수차 계측용의 회절광학 소자가, 탑재되어 있고, 더미 조사시와 계측시에 회절광학 소자를 바꾸도록 터릿을 제어해도 좋다.
그 다음에, 도4(a)와 같은 유효 광원분포에서, 더미 조사를 시간T만큼 행한다. 더미 조사후의 투영 광학계(107)의 파면수차는, 도3에 도시한 것 같은 고차의 비점수차를 가지게 된다. 그 다음에, 더미 조사후에, 전술한 임의의 계측조명 조건으로 투영 광학계(107)의 비점수차를 계측한다. 이 비점수차 계측값을, ＡＳ1이라고 한다. 식(1)로 나타낸 바와 같이, 전술한 임의의 계측조명 조건에 의한 더미 조사전의 투영 광학계(107)의 비점수차계측값ＡＳ0과 더미 조사후의 투영 광학계(107)의 비점수차 계측값ＡＳ1과의 차이를, 더미 조사 시간T로 나눈다. 이에 따라, 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량(Ｃｏｅｆ)이 산출된다. 여기에서는, 더미 조사의 직후에 투영 광학계(107)의 비점수차를 계측해서 비점수차 변동량을 구하는 것을 나타냈지만, 이것은 일례에 지나지 않는다. 예를 들면, 더미 조사후의 경과 시간마다 투영 광학계(107)의 비점수차를 계측하고, 더미 조사의 에너지와 계측된 복수의 투영 광학계(107)의 비점수차의 시간특성을 모델화하고, 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 구해도 좋다.
Ｃｏｅｆ＝(ＡＳ1-ＡＳ0)/T (1)
그 다음에, 본 실시 형태에서는, ＮＡ가 다른 4개의 계측조명 조건에 대하여, 전술한 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 취득한다. 예를 들면, 4개의 다른 계측조명ＮＡ는, 0.55, 0.65, 0.75, 0.86이다. 도5에는, 계측조명 조건마다의 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량이 도시되어 있다. 도5에 있어서, 횡축은 계측조명ＮＡ, 종축은 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 도시한다. 여기에서는, 더미 조사 시간T를 5초간으로 해서 더미 조사를 실시한 전후의 투영 광학계(107)의 비점수차를 계측하고, 식(1)에 의해, 계측조명 조건마다의 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 구했다. 여기에서, 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량이 마이너스의 경우는, 레티클 기준 플레이트(105)에 있는 레티클측 마크(113)의 Ｘ패턴의 베스트 포커스가, 투영 광학계(107)로부터 벗어나는 방향으로 존재하는 것을 의미한다. 게다가, 해당 비점수차 변동량이 마이너스의 경우는, 레티클 기준 플레이트(105)에 있는 레티클측 마크(113)의 Ｙ패턴의 베스트 포커스가, 투영 광학계(107)에 근접하는 방향으로 존재하는 것을 의미하고 있다.
그 다음에, 계측조명 조건마다 취득한 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량과, 계측조명 조건의 파라미터에 의존한 함수화에 대해서 설명한다. 전술한 4개의 다른 계측조명ＮＡ의 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 Ｃｏｅｆ1, Ｃｏｅｆ2, Ｃｏｅｆ3, Ｃｏｅｆ4라고 한다. 또한, 계측조명 조건의 파라미터는 계측조명ＮＡ라고 한다. 제어부(100)는, 식(2)에 나타낸 것 같은, 계측조명 조건의 파라미터인 계측조명ＮＡ에 의존한 다항식 함수(예를 들면 2차 함수)로, 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량Ｃｏｅｆ1, Ｃｏｅｆ2, Ｃｏｅｆ3, Ｃｏｅｆ4를 피팅한다. 또한, 식(2)에 나타낸 것 같은 피팅하는 함수는, 일례이며, 다른 함수를 사용해서 피팅해도 좋다. 식(2)에 있어서, Ｃｏｅｆ는 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량, ＮＡ는 계측조명ＮＡ, α는 계측조명ＮＡ의 2승에 비례하는 계수, β는 계측조명ＮＡ에 비례하는 계수, Ｃｏｎｓｔ는 계측조명ＮＡ에 의존하지 않는 정수다. 또한, 여기에서는 계측조명ＮＡ에 의존하는 함수로 피팅하는 것을 나타냈지만, 계측조명ＮＡ에 더하여, 유효광원의 정보를 사용한 함수로 하여도 좋다.
Ｃｏｅｆ ＝α·ＮＡ2+β·ＮＡ+Ｃｏｎｓｔ (2)
피팅의 결과를 도6에 도시한다. 도6에는, 도5와 같은, 계측조명ＮＡ에 대한 비점수차 변동량의 플롯이 도시되어 있다. 다시 말해, 횡축은 계측조명ＮＡ를 나타내고, 종축은 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 나타내고 있다. 도6에 있어서, 둥근 점은, 전술한 도5의 4개의 계측조명ＮＡ에서 취득한 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 도시하고 있다. 또한, 도6에 있어서, 파선은, 해당 4개의 계측조명ＮＡ에서 취득한 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량에 대하여, 식(2)의 다항식으로 피팅한 결과를 도시하고 있다. 여기서 취득한 계수α, 계수β, 정수Ｃｏｎｓｔ는, 예를 들면 제어부(100)에 있어서의 메모리에 기억되어, 노광 장치(1)의 파라미터로서 설정될 수 있다. 제어부(100)는, 이것들의 파라미터를 사용해서 임의의 계측조명ＮＡ의 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 예측할 수 있다.
(노광 방법)
도7의 흐름도를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 노광 방법에 대해서 설명한다. 도7은, 로트간에 더미 조사를 실행하는 예를 도시하고 있다. 또한, 이 노광 방법에 있어서, 「노광 잡」이란, 예를 들면, 1로트(예를 들면 25매의 웨이퍼)에 있어서의 일련의 노광에 관한 잡을 말한다.
우선, 노광 잡을 시작하기 전에, 공정S1에 있어서, 제어부(100)는, 투영 광학계(107)의 비점수차를 계측한다. 그 다음에, 공정S2에 있어서, 제어부(100)는, 계측한 투영 광학계(107)의 비점수차가, 소정의 역치보다도 큰지를 판정한다. 비점수차가 역치보다 큰 경우, 처리는 공정S3에 진행된다.
공정S3에 있어서, 제어부(100)는, 노광 잡에 설정되어 있는 계측조명ＮＡ를 사용한 더미 조사에 의한 투영 광학계(107)의 비점수차 변동량을 예측한다. 이 예측에는, 노광 잡에 설정되어 있는 계측조명ＮＡ와, 상술의 처리에 의해 미리 구해져 메모리에 기억되어 있는 계수α, 계수β, 정수Ｃｏｎｓｔ가 사용될 수 있다. 즉, 이 예측은, 상기의 피팅된 함수에 근거하여 행해진다. 그리고, 제어부(100)는, 예측한 비점수차 변동량과 공정S1에서 계측한 투영 광학계(107)의 비점수차에 근거하여, 더미 조사 공정에 있어서의 광조사의 조건을 결정한다. 더미 조사 공정에 있어서의 광조사의 조건은, 더미 조사 공정에 있어서의 광조사의 조사 시간(더미 조사 시간) 또는 조사량(더미 조사량)일 수 있다.
그 후, 공정S4에 있어서, 제어부(100)는, 공정S3에서 결정된 조건으로 더미 조사를 실행한다. 이에 따라, 투영 광학계(107)의 비점수차를 저감할 수 있다.
공정S4에 있어서의 더미 조사 공정의 완료후, 또는, 공정S2에서 비점수차가 역치이하라고 판정되었을 경우, 공정S5에 있어서, 제어부(100)는, 노광 잡(노광 공정)을 시작한다. 그 후, 공정S6에 있어서, 제어부(100)는, 노광 잡을 종료한다.
이렇게 본 실시 형태의 노광 방법에 의하면, 미리 피팅된 함수를 사용해서 더미 조사 공정의 조건이 결정되므로, 생산성의 점에서 유리하다. 또한, 공정S4의 더미 조사를 실행후에, 투영 광학계(107)의 비점수차가 저감하고 있는지를 확인하기 위한 계측공정을 더욱 넣어도 좋다. 또한, 공정S4의 더미 조사에 의해 투영 광학계(107)의 비점수차의 원하는 저감이 얻어지지 않았을 경우에, 더미 조사의 조건을 변경해서 다시 더미 조사를 실행하도록 해도 좋다. 또한, 상술한 노광 방법에서는, 로트간에 더미 조사를 실행한다고 설명했지만, 로트내에서 더미 조사를 실행하도록 해도 좋다.
<물품제조방법의 실시 형태>
본 발명의 실시 형태에 관계되는 물품제조방법은, 예를 들면, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세구조를 가지는 소자 등의 물품을 제조하는 데도 적합하다. 본 실시 형태의 물품제조방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기한 노광 장치를 사용해서 잠상 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 더욱, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시 형태의 물품제조방법은, 종래의 방법과 비교하여, 물품의 성능·품질·생산성·생산 코스트 중 적어도 1개에 있어서 유리하다.
발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니고, 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러 가지의 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 발명의 범위를 밝히기 위해서 청구항을 첨부한다.
1: 노광 장치, 101: 광원, 102: 조명 광학계, 103: 회절광학 소자, 104: 레티클, 106: 레티클 스테이지, 107: 투영 광학계, 110: 웨이퍼, 111: 웨이퍼 스테이지

Claims (15)

  1. 조명 광학계에 의해 마스크를 조명해서 투영 광학계에 의해 상기 마스크의 패턴을 기판에 투영하는 노광 장치에 있어서의 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 보정방법이며,
    상기 조명 광학계의 동공면에 광강도 분포A를 형성하는 것에 의해 상기 투영 광학계의 광학특성을 계측하는 계측공정과,
    상기 조명 광학계의 동공면에 상기 광강도 분포A와는 다른 광강도 분포B를 형성하는 것에 의해 상기 투영 광학계를 가열해서 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 보정공정을, 가지고,
    상기 보정공정에 있어서,
    상기 광강도 분포B에서 상기 투영 광학계를 가열할 때의 상기 광강도 분포B의 조사 조건을, 상기 계측공정에 있어서의 계측결과에 근거해서 결정하고, 상기 광강도 분포B의 상기 결정된 조사 조건으로 상기 투영 광학계를 가열해서 상기 투영 광학계의 광학특성을 보정하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광강도 분포B의 조사 조건을, 상기 광강도 분포A의 파라미터의 값을 사용해서 결정하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광강도 분포B에서 상기 투영 광학계를 가열하는 것에 의해 생기는 상기 투영 광학계의 광학특성의 변동량을, 상기 광강도 분포A의 파라미터의 값을 사용해서 산출하고, 상기 산출된 변동량에 근거하여, 상기 광강도 분포B의 조사 조건을 결정하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광강도 분포B에서 상기 투영 광학계를 가열하는 것에 의해 생기는 상기 투영 광학계의 광학특성의 변동량과, 상기 조명 광학계의 동공면의 광강도 분포의 파라미터의 값과의 상관 관계에 근거하여, 상기 변동량을 산출하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광강도 분포B에서 상기 투영 광학계를 가열하는 것에 의해 생기는 상기 투영 광학계의 광학특성의 변동량을, 상기 조명 광학계의 동공면에 형성한 광강도 분포의 파라미터를 서로 다른 값으로 설정해서 복수회 계측하는 것에 의해 얻어지는 계측결과를 사용하여, 상기 상관 관계를 구하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광강도 분포B는, 상기 투영 광학계의 물체면에 배치된 광학소자를 통과하지 않고 상기 투영 광학계를 통과하여, 상기 투영 광학계를 가열하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학소자는, 패턴이 형성되지 않고 있는 영역을 가지고,
    상기 보정공정에 있어서 상기 투영 광학계에 조사되는 빛은 상기 영역을 투과하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정공정에 있어서, 상기 투영 광학계에 조사되는 빛은, 상기 투영 광학계의 물체면의 개구부를 통과하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정공정은, 상기 기판에 빛이 도달하지 않는 상태에서 실행되는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 내부에 배치된 조리개를 사용해서 상기 기판에 빛이 도달하지 않는 상태로 하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 파라미터는, ＮＡ 및 유효광원에 관한 정보 중 적어도 1개인, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광강도 분포A는, 상기 기판의 노광에 사용되는 조명 조건인, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 조사 조건은, 조사 시간 또는 조사량인, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학특성은, 비점수차를 포함하는, 것을 특징으로 하는 보정방법.
  15. 청구항 1에 기재된 보정방법을 사용해서 투영 광학계의 광학특성을 보정하는 공정과,
    조명 광학계에 의해 마스크를 조명하고, 보정된 상기 투영 광학계에 의해 상기 마스크의 패턴을 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 공정과,
    상기 노광된 기판을 현상하는 공정을,
    포함하여, 상기 현상된 기판으로부터 물품을 제조하는, 것을 특징으로 하는 물품제조방법.
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