(57)【要約】【課題】収差を抑えた投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】投影光学系４は、光軸ＡＸに対して回転非対称な非球面形状を有する移動部材１と、移動部材１を光軸ＡＸと垂直な方向に移動する移動機構６と、光軸ＡＸ上に固定され、移動部材１の非球面によって生じる光路長差を低減し、移動部材１の非球面形状と相補的な非球面形状を有しない補正部材２と、を有する。【選択図】図１
2010210760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面の像を像面に投影する投影光学系であって、
光軸に対して回転非対称な非球面形状を有する第１光学素子と、
当該第１光学素子を前記光軸と垂直な方向に移動する移動手段と、
前記光軸上に固定され、第１光学素子の非球面によって生じる光路長差を低減し、前記第１光学素子の非球面形状と相補的な非球面形状を有しない第２光学素子と、
を有することを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記第１光学素子と前記第２光学素子は隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置を使用して基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置において、特許文献１は、互いに相補的な非球面を微小距離だけ離して対向して配置した一対の光学素子（アルバレツレンズ）のそれぞれを光軸と垂直する方向にずらして投影光学系の収差を制御する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、一対の光学素子が微小距離だけ離れていることに起因して収差が発生する。例えば、一対の光学素子間の間隔が１００μｍであると、無視できない量のディストーションや非点収差が発生するが、両者の間隔をそれよりも小さくすることは困難である。即ち、従来の露光装置は、このような一対の光学素子を挿入することにより収差が発生し、重ね合わせ精度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、収差を抑えた投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての投影光学系は、物体面の像を像面に投影する投影光学系であって、光軸に対して回転非対称な非球面形状を有する第１光学素子と、当該第１光学素子を前記光軸と垂直な方向に移動する移動手段と、前記光軸上に固定され、第１光学素子の非球面によって生じる光路長差を低減し、前記第１光学素子の非球面形状と相補的な非球面形状を有しない第２光学素子と、を有することを特徴とする。かかる投影光学系を有する露光装置及びそれを利用したデバイス製造方法も本発明の別の側面を構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、収差を抑えた投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施例の露光装置の断面図である。
【図２】図１に示す投影光学系に適用可能な複数の光学素子の具体的構成例を示す断面図である。（実施例１）
【図３】比較例１のディストーション変化を示す図である。
【図４】実施例１のディストーション変化を示す図である。
【図５】図４において移動部材を移動した場合のディストーション変化を示す図である。
【図６】図３に示す比較例１のフォーカス変化を示す図である。
【図７】図４に示す実施例１のフォーカス変化を示す図である。
【図８】図１に示す投影光学系に適用可能な複数の光学素子の別の具体的構成例を示す断面図である。（実施例２）
【図９】比較例２のディストーション変化を示す図である。
【図１０】実施例２のディストーション変化を示す図である。
【図１１】図１０において移動部材をｘ方向に移動した場合のディストーション変化を示す図である。
【図１２】図１０において移動部材をｙ方向に移動した場合のディストーション変化を示す図である。
【図１３】図９に示す比較例２のフォーカス変化を示す図である。
【図１４】図１０に示す実施例２のフォーカス変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施例の露光装置の部分断面図である。露光装置は、不図示の光源からの光と照明光学系を利用して、原版（マスク又はレチクル）３のパターンの像を基板（ウエハ又は液晶基板）５に露光する。露光装置は、原版３を支持及び駆動する原版ステージ３１と、物体面にある原版３のパターンの像を像面にある基板５に投影する投影光学系４と、基板５を支持及び駆動する基板ステージ５１と、を有する。
【００１０】
投影光学系４は、光軸ＡＸを有し、複数の光学素子を鏡筒に収納している。複数の光学素子は、移動部材（第１光学素子）１と、補正部材（第２光学素子）２と、を含む。図１では、投影光学系４は屈折光学系として示されているが、カタディオプトリック光学系などこれに限定されない。
【００１１】
投影光学系４は、移動部材１と補正部材２を有して初期状態における静的収差を抑え、移動部材１を光軸ＡＸと垂直に移動させることにより、少なくとも１つの光学性能を変更可能としている。
【００１２】
移動部材１は、移動機構（移動手段）６により保持されて投影光学系の光軸ＡＸと垂直な方向（ｘ方向及びｙ方向）に移動可能なように構成されている。移動機構６は制御部７によって制御され、制御部７は、周囲の環境情報、露光負荷情報、光学性能の測定値、ユーザ入力情報などに基づいて移動部材１の適正な移動量を演算し、移動部材１を移動する。
【００１３】
移動部材１は、実質的に光学的パワーを持たない平行平板に対して、第１面に光軸ＡＸに関して回転非対称な形状の非球面が付加された形状を有する。但し、非球面を付加するのは第２面でも両面でもよい。移動部材１は、本実施例では、透過型光学素子であるが、これに限定されない。
【００１４】
移動部材１は、例えば、以下の式で表現される非球面形状を有する。但し、Ｃは定数である。このため、移動部材１をｙ軸に平行に移動したときに、非等方的な倍率、即ち、ｙ軸に平行な方向にのみ拡大又は縮小するような倍率成分を変更することができる。また、その倍率成分の変更量は移動部材１の移動量に比例する。即ち、非等方的な倍率成分の変更量を移動部材１の移動量に応じて連続的に可変とすることができる。もちろん、非球面形状は数式１には限定されない。
【００１５】
【数１】
2010210760.tif 000003
【００１６】
図１に示すように、光軸ＡＸと平行にｚ軸を設定し、ｚ軸と直交するようにｘ軸、ｙ軸を設定する。このとき、移動部材１の厚さはｄ（ｘ，ｙ）で示すように、ｘとｙの関数として表現することができる。移動部材１の屈折率をｎとすると、非球面量がそれ程大きくなく屈折効果が無視できる場合には、移動部材１を垂直に通過した光線の光路長差は（ｎ−１）・ｄと表すことができる。このように、移動部材１は、垂直に入射する平面波に対してｄ（ｘ，ｙ）に比例した光路長差を生ぜしめるような位相物体として振る舞う。
【００１７】
移動部材１をｘ方向にΔｘ、ｙ方向にΔｙだけ移動した場合、座標（ｘ，ｙ）における移動後の移動部材１の厚さｄ´は次式で表すことができる。
【００１８】
【数２】
2010210760.tif 000004
【００１９】
数式２をテイラー展開してΔｘ，Δｙの２次以上の項は小さいとして無視すると次式が得られる。なお、ｄｘ（ｘ，ｙ）はｄ（ｘ，ｙ）のｘでの偏微分を表し、ｄｙ（ｘ，ｙ）はｄ（ｘ，ｙ）のｙでの偏微分を表す。
【００２０】
【数３】
2010210760.tif 000005
【００２１】
移動前後の厚さの差分Δｄは、次式で表すことができる。
【００２２】
【数４】
2010210760.tif 000006
【００２３】
移動部材１を光軸と垂直方向に移動させることにより、移動前後で数式４に比例した光路長差を生じさせることができる。移動部材１の厚さｄ（ｘ，ｙ）によって様々な種類の光学性能を変更可能とすることができる。非球面形状を目的に応じた形状とすることによって、望ましい収差可変効果を得ることができる。
【００２４】
移動部材１の位置によって制御する光学性能の種類を調節することができる。例えば、縮小倍率の投影光学系の場合、原版付近に移動部材１を設置すれば、倍率やディストーションを可変にして、かつ、その他の収差をあまり動かないようにすることができる。また、基板付近に移動部材１を設置すれば、倍率やディストーションと共に、球面収差や非点収差なども可変とすることができる。また、投影光学系の瞳付近に移動部材を設置すれば、倍率やディストーションはあまり変化させることなく、画面内一律な波面収差成分を可変とすることができる。このとき、波面収差の可変成分の形は移動部材の非球面形状に依存するので、例えば球面収差や非点収差など、任意に設定することができる。その他、像面湾曲や非点収差などの制御に適した設置位置も存在するので、可変としたい光学性能に応じて、移動部材１の位置を決定することができる。本実施例は、移動部材１を、原版３に近いテレセントリック光路中に配置している。
【００２５】
補正部材（第２光学素子）２は、光軸上に固定され、移動部材１の非球面により発生する光路長差を低減する。補正部材２は、移動部材１に非球面を付加したことにより生じる近似的な光路長差（ｎ−１）・ｄに表れない高次の項を補正してもよい。本実施例の補正部材２は透過型光学素子であるが、これに限定されない。
【００２６】
補正部材２の数は限定されないが、一般には、複数の補正部材２の方が単一の補正部材２よりも収差補正能力が高い。また、補正部材２の位置も限定されないが、一般には、補正部材２は移動部材１に近い方が収差補正が容易であるため、本実施例は補正部材２を移動部材１に隣接して配置している。なお、補正部材２を、移動部材１よりも基板５に近い側に配置してもよい。
【００２７】
補正部材２は、非球面形状を有する光学素子、回折光学素子、屈折率分布を有する光学素子によって構成されて光路長差をつけることができる。また、補正部材２は、パワーを持った光学素子であってもよく、その平行偏心、傾き偏心などによって光路長差を補正してもよい。本実施例では、補正部材２は、第１面、第２面又は両面に非球面を有する透過型光学素子であり、その非球面形状は移動部材１の非球面形状とは相補的ではなく（非相補的であり）、従って、移動部材１と補正部材２はアルバレツレンズを構成しない。
【００２８】
補正部材２の非球面形状を決定する際には、まず、可変としたい光学性能の情報と、移動部材の移動量の情報から、数式４に基づいて移動部材１の非球面形状を決定する。その後、移動部材１の非球面によって発生した収差を最小にするように、補正部材２の非球面係数を最適化計算などによって求める。このとき、スポットダイアグラム、ディストーション、波面収差などを最適化計算の目標にとると効果的である。また、最適化計算の変数として使用する補正部材２の非球面係数としては、非球面形状をＺｅｒｎｉｋｅ多項式で展開した各項の係数や、ｘ、ｙのべき多項式で展開した各項の係数など、回転非対称な成分を用いると効果的である。最適化計算は、一般的な光学設計ソフトウエアに組み込まれている自動設計機能などによって行うことができる。
【００２９】
本実施例は、移動部材１と補正部材２を、投影光学系４の鏡筒に組み込んでいるが、両者及び移動機構６を原版ステージ３１に組み込んでもよい。その場合、移動部材１を移動した際の倍率やディストーション以外の収差成分の変動を更に抑制することができる。
【００３０】
露光において、光源からの光で不図示の照明光学系が原版を均一に照明し、原版パターンを反映した回折光は投影光学系により基板に投影される。投影光学系は収差が良好に補正されているので高品位な露光を提供することができる。
【００３１】
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、上述の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される（デバイス製造方法）。
【実施例１】
【００３２】
図２は、投影光学系４に含まれる複数の光学素子の具体的構成（実施例１）を示す断面図である。実施例１の投影光学系４は、光源が波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザに使用され、ＮＡ０．６５と投影倍率−１／４倍を有する。基板５は、２６×３３ｍｍの長方形の露光領域を有する。投影光学系４の各面の有効径、曲率半径、面間隔、硝種を表Ａに示す。
（表Ａ）
面番号        有効径 曲率半径      面間隔       硝種
1             168.4  ∞            20.000      
2             175.1  ∞            10.000        SiO2
3      XY     177.3  ∞            0.100       
4      XY     177.3  ∞            10.000        SiO2
5             179.6  ∞            49.900      
6             201.1  360.35595     24.239        SiO2
7             201.2  -2626.12645   1.000  
8      ASP    200.9  194.69048     31.899        SiO2
9             197.6  1033.39423    1.000  
10            190.2  263.76738     24.000        SiO2
11            185.3  2469.14371    1.000  
12            169.8  213.75001     13.000        SiO2
13            145.8  100.99769     40.816        
14            145.0  -345.07487    13.000        SiO2
15            141.6  380.61350     19.072        
16            141.6  -245.45695    13.000        SiO2
17            149.7  177.13312     42.407        
18            151.6  -132.64449    13.000        SiO2
19     ASP    187.3  -614.48492    14.667        
20            214.1  -1097.46560   30.000        SiO2
21            223.4  -242.75498    1.000  
22            238.5  -453.28991    30.000        SiO2
23            246.3  -218.70337    1.000  
24            275.8  -4951.35296   57.003        SiO2
25            280.0  -217.90659    1.000  
26            280.0  285.85496     49.666        SiO2
27            277.1  -1907.93638   1.000  
28            254.9  304.90243     30.000        SiO2
29            249.0  1313.36200    1.000  
30            223.4  231.71506     30.000        SiO2
31     ASP    208.0  361.75424     2.705  
32            204.2  419.23175     13.000        SiO2
33            172.2  148.21569     46.136        
34            170.2  -226.97976    13.000        SiO2
35     ASP    155.1  134.52001     46.932        
36            155.6  -160.05070    13.000        SiO2
37            175.8  1096.12398    27.414        
38            181.3  -233.42897    29.001        SiO2
39            198.3  -181.92265    -0.234        
40     STOP   221.3  ∞            1.234       
41     ASP    242.6  738.67490     46.969        SiO2
42            247.4  -296.57723    1.000  
43            270.3  403.01957     57.460        SiO2
44            270.7  -391.65876    39.834        
45            265.8  -203.71190    19.000        SiO2
46            278.2  -303.46148    8.949  
47            280.0  560.59801     30.000        SiO2
48            278.0  10237.73553   1.000  
49            271.2  308.20031     30.000        SiO2
50            267.4  953.67033     1.000  
51            249.4  211.61929     29.160        SiO2
52            242.3  375.54148     1.000  
53            222.7  173.49076     44.672        SiO2
54            213.5  1516.75806    50.000        
55     ASP    125.3  -3574.40593   13.000        SiO2
56            98.2   91.30479      1.000       
57            95.7   76.35234      45.000        SiO2
58            66.6   760.08315     15.000      
表Ａにおいて、ＳｉＯ２は合成石英であり、合成石英の波長２４８ｎｍに対する屈折率は１．５０８３９である。また、ＡＳＰは回転対称非球面であり、次式で定義される面形状を有する。ここで、ｚはｚ軸方向の変位、ｈは√（ｘ２＋ｙ２）で表される変数、Ｒは面頂点における曲率半径、ｋはコーニック係数、Ａ〜Ｄは非球面係数である。
【００３３】
【数５】
2010210760.tif 000007
【００３４】
表１は、回転対称非球面のコーニック係数ｋと非球面係数Ａ〜Ｄを示す。
【００３５】
【表１】
2010210760.tif 000008
【００３６】
表ＡのＸＹは回転非対称な非球面を示し、これらはｘ、ｙのべき多項式で表現される面形状を有する。表ＡのＳＴＯＰは絞り面を示している。
【００３７】
移動部材１は、原版側に非球面を有し、その非球面形状ｆは次式で与えられる。
【００３８】
【数６】
2010210760.tif 000009
【００３９】
移動部材１の有効径はφ１７７．３ｍｍであるから、ベース平面に対する非球面の変位量は３５０μｍ程度である。移動部材１をｙ軸と平行な方向に平行移動することにより、ｘ方向は変わらず、ｙ方向にのみ倍率成分が生じるような回転非対称なディストーションが発生する。
【００４０】
本実施例は、露光光の吸収によって起こる回転非対称のディストーションの発生量が小さいことに着目し、小さな非球面量しか持たない光学手段を利用して効果のある補正を行っている。本実施例の移動部材１は非球面量の変位量が小さいため、ディストーションの補正のみを行い、他の光学特性に与える影響が小さい。
【００４１】
補正部材２は、移動部材１から１００μｍだけ隔てて設けられ、光軸上に固定され、基板側に非球面を有し、その非球面形状ｇは次式で与えられる。
【００４２】
【数７】
2010210760.tif 000010
【００４３】
これにより、移動部材１の非球面に起因する収差を良好に補正することができる。この補正部材２の収差補正効果を以下に説明する。
【００４４】
図３は、移動部材と補正部材が相補的な非球面形状を有する比較例１（即ち、アルバレツレンズ）において発生するディストーション変化を示す図である。移動部材１の非球面形状は本実施例と同一である。「ディストーション変化」とは、移動部材１にも補正部材にも非球面をつけなかった場合と、両者に非球面を付加した場合のディストーションの差である。点線で示された格子は理想格子であり、実線で示された格子がディストーションを含んだ格子である。形状をよく見るため歪みを２００００倍に拡大している。２６ｍｍ×３３ｍｍの長方形の露光領域に９点×１１点の格子状の評価点をとって評価した。
【００４５】
図３では、ディストーションが画面内の最大値で８５．１ｎｍ発生する。しかも、回転非対称なディストーション形状であり、レンズの偏心などによって発生する成分とは異なるため、投影光学系の偏心調整などでは除去しづらい。ディストーションがこれだけ存在すると重ね合わせ精度が低下する。
【００４６】
図４は、数式６で表現される非球面形状を有する移動部材１と数式７で表現される非球面形状を有する補正部材２を有する、図２に示す投影光学系４のディストーションの変化を示す図である。評価点や歪みのプロット倍率は図３と同様である。図４では、ディストーションの発生量は画面内の最大値で０．４５ｎｍであり、図３と比べて２桁小さく良好に抑えられている。
【００４７】
図５は、図４の投影光学系４において、移動部材１をｙ軸に平行に＋１００μｍ移動した場合のディストーション変化を示す図である。「ディストーション変化」とは、移動部材１を移動する前後のディストーションの差である。評価点や歪みのプロット倍率は図３と同様である。
【００４８】
図５によると、ｙ方向にのみ格子が縮み、ｘ方向はそのままとなっており、回転非対称な倍率成分が発生している。この格子を成分分解することによって、回転対称な倍率成分が−２．０６ｐｐｍ、縦横倍率差成分２．０６ｐｐｍが含まれていることが分かる。また、それらの成分以外の残差成分は１．１ｎｍと小さい。
【００４９】
投影光学系４が露光光を吸収することにより発生する縦横倍率差成分のオーダーは、露光波長や照明モードにもよるが、ほぼ数ｐｐｍであるから、移動部材１を±数百μｍ程度移動することにより、熱収差補正に必要な収差補正ストロークが得られる。また、残差成分も十分に小さく重ね合わせ精度への影響も小さい。
【００５０】
図６は、図３の比較例１のフォーカス変化を示す図である。「フォーカス変化」とは、移動部材にも補正部材にも非球面をつけなかった場合と、両者に非球面を付加した場合のフォーカスの差である。
【００５１】
図６において、矢印の向きは、レチクル上のパターンによって生じる回折光の飛ぶ方向を表し、矢印の大きさはフォーカスシフトの大きさを表す。例えば、縦方向に向いた矢印は水平方向パターン（ホリゾンタルパターン）に対するフォーカスシフトを示し、横方向に向いた矢印は垂直方向パターン（バーティカルパターン）に対するフォーカスシフトを示す。また、濃い矢印は正方向にフォーカスがシフトしていることを示し、薄い矢印は負方向にフォーカスがシフトしていることを示す。評価点の取り方はディストーションと同じである。図６では、画面内のＰＶで６９．９ｎｍのフォーカスシフト、即ち、像面幅が発生し、プロセス余裕度を著しく減少させてしまう。
【００５２】
図７は、図４の投影光学系に対応するフォーカス変化を示す図である。評価点や歪みのプロット倍率は図６と同様である。図７では、像面幅の発生量は画面内のＰＶで２２．９ｎｍであり、図６の約１／３に減少しており、プロセス余裕度への影響が低減している。
【実施例２】
【００５３】
図８は、投影光学系４に含まれる複数の光学素子の具体的構成（実施例２）を示す断面図である。本実施例は、２つの補正部材２１及び２２を設けている。実施例２の投影光学系４は、光源が波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザに使用され、ＮＡ０．６０と投影倍率−１／４倍を有する。基板５は、２６×３３ｍｍの長方形の露光領域を有する。投影光学系４の各面の有効径、曲率半径、面間隔、硝種を表Ｂに示す。
（表Ｂ）
面番号        有効径 曲率半径      面間隔 硝種
1             168.4  ∞            20.000      
2      XY     174.6  ∞            8.000         SiO2
3             176.2  ∞            51.900      
4             192.3  ∞            10.000        SiO2
5      XY     194.3  ∞            0.100       
6      XY     194.3  ∞            24.000        SiO2
7             196.1  -317.74375    1.000  
8      ASP    195.0  128.82373     47.208        SiO2
9             189.9  1321.21173    1.000  
10            172.0  180.93016     13.000        SiO2
11            146.9  95.53455      39.689        
12            146.1  -823.63969    13.000        SiO2
13            138.2  126.92359     42.560        
14            138.9  -129.87630    13.000        SiO2
15     ASP    165.5  430.92363     53.786        
16            229.6  -4569.07475   34.601        SiO2
17            236.6  -263.60528    1.000  
18            251.9  -770.76064    44.163        SiO2
19            257.0  -200.73376    1.000  
20            267.7  1012.66170    30.000        SiO2
21            268.0  -691.18493    1.000  
22            262.5  397.75217     38.700        SiO2
23            259.9  -1007.78240   1.000  
24            232.5  229.67477     30.000        SiO2
25            225.3  619.90604     1.000  
26            204.4  198.24797     34.502        SiO2
27     ASP    157.4  105.09593     51.378        
28            154.1  -265.65699    13.000        SiO2
29     ASP    144.2  125.79300     63.614        
30            153.0  -239.33555    13.000        SiO2
31            165.1  1195.59834    50.868        
32            193.6  -364.86223    18.472        SiO2
33            202.4  -229.11292    -17.624       
34     STOP   203.7  ∞            18.624      
35     ASP    242.6  832.43292     38.675        SiO2
36            246.8  -389.09720    1.000  
37            265.1  452.24289     51.780        SiO2
38            265.8  -413.86377    50.112        
39            258.5  -221.49348    19.000        SiO2
40            268.0  -307.14415    8.547  
41            268.0  490.94417     30.000        SiO2
42            265.8  32409.69300   1.000  
43            257.7  313.61137     30.000        SiO2
44            251.4  737.52560     1.000  
45            237.5  220.30779     29.160        SiO2
46            225.6  316.96456     1.000  
47            211.3  166.42979     42.603        SiO2
48            202.9  1595.28264    50.000        
49     ASP    122.8  21215.62844   18.539        SiO2
50            93.9   88.40230      1.000       
51            91.6   73.90385      45.044        SiO2
52            62.8   401.14620     15.000      
表Ｂにおいて表Ａにおける記号と同一の記号は同一の部材を表している。表２はＡＳＰのコーニック係数ｋと非球面係数Ａ〜Ｄを示す。
【００５４】
【表２】
2010210760.tif 000011
【００５５】
移動部材１は、基板側に非球面を有し、その非球面形状ｆは次式で与えられる。
【００５６】
【数８】
2010210760.tif 000012
【００５７】
移動部材１の有効径はφ１９４．３ｍｍであるから、ベース平面に対する非球面の変位量は３２１μｍ程度である。移動部材１をｘ軸と平行な方向に平行移動することにより、ｙ方向は変わらず、ｘ方向にのみ倍率成分が生じるような回転非対称なディストーションが発生する。また、移動部材１をｙ軸と平行な方向に平行移動することにより、ｘ方向は変わらず、ｙ方向にのみ像高の３次に比例するような回転非対称なディストーションが発生する。ｘ軸方向の平行移動とｙ軸方向の平行移動とを組み合わせることによって、回転非対称な倍率と回転非対称なディストーションを任意の比率で発生させることができ、修正できるディストーションの自由度が高くなる。
【００５８】
本実施例も、露光光の吸収によって起こる回転非対称のディストーションの発生量が小さいことに着目し、小さな非球面量しか持たない光学手段を利用して効果のある補正を行っている。本実施例の移動部材１は非球面量の変位量が小さいため、ディストーションの補正のみを行い、他の光学特性に与える影響が小さい。
【００５９】
補正部材２１は、移動部材１から５１．９ｍｍだけ隔てて設けられ、光軸上に固定され、原版側に非球面を有する。その非球面形状ｇは次式で与えられる。
【００６０】
【数９】
2010210760.tif 000013
【００６１】
補正部材２２は、移動部材から１００μｍだけ隔てて隣接して配置され、光軸上に固定され、原版側に非球面を有する。その非球面形状ｈは次式で与えられる。
【００６２】
【数１０】
2010210760.tif 000014
【００６３】
補正部材２２のように、パワーのついた部材を補正部材として使用してもよい。
【００６４】
補正部材２１、２２の非球面により、移動部材１の非球面に起因する収差を良好に補正することができる。これらの補正部材２１、２２の収差補正効果を以下に説明する。
【００６５】
図９は、補正部材２１を平行平板とし、移動部材１と補正部材２２が相補的な非球面形状を有する比較例２（即ち、アルバレツレンズ）において発生するディストーション変化を示した図である。移動部材１の非球面形状は本実施例と同一である。ディストーション変化の定義は図３の場合と同じである。
【００６６】
点線で示された格子は理想格子であり、実線で示された格子がディストーションを含んだ格子である。形状をよく見るため歪みを２００００倍に拡大している。２６ｍｍ×３３ｍｍの長方形の露光領域に９点×１１点の格子状の評価点をとって評価した。
【００６７】
図９では、ディストーションが画面内の最大値で３８．３ｎｍ発生する。しかも、回転非対称なディストーション形状であり、レンズの偏心などによって発生する成分とは異なるため、投影光学系の偏心調整などでは除去しづらい。ディストーションがこれだけ存在すると重ね合わせ精度が低下する。
【００６８】
図１０は、数式８で表現される非球面形状を有する移動部材１と数式９で表現される非球面形状を有する補正部材２１と数式１０で表現される非球面形状を有する補正部材２２を有する、図８に示す投影光学系４のディストーションの変化を示した図である。評価点や歪みのプロット倍率は図９と同様である。図１０では、ディストーションの発生量は画面内の最大値で１．９ｎｍであり、図９と比べて１桁小さく良好に抑えられている。
【００６９】
図１１は、図１０の投影光学系４において、移動部材１をｘ軸に平行に＋１００μｍ移動した場合のディストーション変化を示す図である。図１２は、図１０の投影光学系４において、移動部材１をｙ軸に平行に＋１００μｍ移動した場合のディストーション変化を示す図である。ディストーション変化の定義は図５と同じである。評価点や歪みのプロット倍率は図９と同様である。
【００７０】
図１１によると、ｘ方向にのみ格子が縮み、ｙ方向はそのままとなっており、回転非対称な倍率成分が発生している。この格子を成分分解することによって、回転対称な倍率成分が−４．５０ｐｐｍ、縦横倍率差成分４．５１ｐｐｍが含まれていることが分かる。また、それらの成分以外の残差成分は１．３ｎｍと小さい。
【００７１】
図１２によると、ｙ方向にのみ格子が像高の３次に比例して伸び、ｘ方向はそのままとなっており、回転非対称なディストーション成分が発生していることが分かる。この格子を成分分解することによって、ｙ方向３次ディストーションが、像高１６．５ｍｍにおける値で９３．６ｎｍ含まれていることが分かる。また、その成分以外の残差成分は１．４ｎｍと小さい。
【００７２】
投影光学系４が露光光を吸収することにより発生する縦横倍率差成分のオーダーは数ｐｐｍであり、ｙ方向３次ディストーション成分のオーダーは数十ｎｍである。このため、移動部材１を±数百μｍ程度ｘ方向とｙ方向に移動することにより、熱収差補正に必要な収差補正ストロークが得られる。また、残差成分も十分に小さく重ね合わせ精度への影響も小さい。
【００７３】
図１３は、図９の比較例２のフォーカス変化を示した図である。フォーカス変化の定義、矢印の方向や大きさや矢印の色などの意味、評価点の取り方などは図６と同じである。図１３では、画面内のＰＶで１２０．７ｎｍのフォーカスシフト、即ち、像面幅が発生し、プロセス余裕度を著しく減少させてしまう。
【００７４】
図１４は、図１０の投影光学系に対応するフォーカス変化を示す。評価点や歪みのプロット倍率は図１３と同様である。図１４では、像面幅の発生量は画面内のＰＶで１３．７ｎｍであり、図１３よりも改善し、プロセス余裕度への影響が低減している。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
投影光学系は、物体面の像を像面に投影する用途に適用することができる。露光装置は、デバイスを製造する用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１                            移動部材（第１光学素子）
２、２１、２２                補正部材（第２光学素子）
３                            原版
４                            投影光学系
５                            基板
６                            移動機構（移動手段）
【図３】
2010210760.tif 000015
【図４】
2010210760.tif 000016
【図５】
2010210760.tif 000017
【図９】
2010210760.tif 000018
【図１０】
2010210760.tif 000019
【図１１】
2010210760.tif 000020
【図１２】
2010210760.tif 000021
【図１】
2010210760.tif 000022
【図２】
2010210760.tif 000023
【図６】
2010210760.tif 000024
【図７】
2010210760.tif 000025
【図８】
2010210760.tif 000026
【図１３】
2010210760.tif 000027
【図１４】
2010210760.tif 000028