【手続補正書】
【提出日】平成16年6月1日(2004.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】投影露光装置、投影露光方法、振幅収差測定方法および振幅収差除去フィルタ
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光によりフォトマスクを照明し、照明された前記フォトマスクからの回折光を投影光学系によって被露光基板上に結像させて回路パターンを投影する投影露光装置であって、
前記投影光学系は、第１のハーフミラーと、前記第１のハーフミラーの反射光もしくは透過光を反射するための第１の凹面鏡と、前記第１のハーフミラーと別個独立に設けられた第２のハーフミラーと、前記第２のハーフミラーの反射光もしくは透過光を反射するための第２の凹面鏡とを有している、投影露光装置。
【請求項２】
前記第１および第２のハーフミラーは、前記第１のハーフミラーから前記第２のハーフミラーに向かう前記回折光の光軸の垂線に対して対称もしくは相似対称となるように配置されている、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記第１および第２のハーフミラーの反射面の各々は、前記第１のハーフミラーから前記第２のハーフミラーに向かう前記回折光の光軸の垂線に対して対称となる仮想線に沿って配置されており、
前記第１の凹面鏡の前記第１のハーフミラーに対する配置方向と前記第２の凹面鏡の前記第２のハーフミラーに対する配置方向とが、前記垂線に対して対称となるように前記第１および第２の凹面鏡が配置されている、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記フォトマスクからの前記回折光が前記第１のハーフミラーを介在して前記第１の凹面鏡に照射され、前記第１の凹面鏡で反射された後前記第１および第２のハーフミラーを介在して前記第２の凹面鏡に照射され、前記第２の凹面鏡で反射された後前記第２のハーフミラーを介在して前記被露光基板上に結像されるように前記第１および第２のハーフミラーと前記第１および第２の凹面鏡とが配置されている、請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記フォトマスクからの前記回折光を、前記第１のハーフミラーを透過させて、前記第１の凹面鏡で反射させ、
前記第１の凹面鏡で反射した前記回折光を、前記第１および第２のハーフミラーで順次反射させた後、前記第２の凹面鏡で反射させ、
前記第２の凹面鏡で反射した前記回折光を、前記第２のハーフミラーを透過させて前記被露光基板上に結像させるように前記第１および第２のハーフミラーと前記第１および第２の凹面鏡とが配置されている、請求項４に記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記フォトマスクからの前記回折光を、前記第１のハーフミラーで反射させて、前記第１の凹面鏡で反射させ、
前記第１の凹面鏡で反射した前記回折光を、前記第１および第２のハーフミラーを順次透過させた後、前記第２の凹面鏡で反射させ、
前記第２の凹面鏡で反射した前記回折光を、前記第２のハーフミラーで反射させて前記被露光基板上に結像させるように前記第１および第２のハーフミラーと前記第１および第２の凹面鏡とが配置されている、請求項４に記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記第１のハーフミラーと、前記第２のハーフミラーと、前記第１および第２のハーフミラーの間に位置する瞳面との少なくとも１つに波面収差を除去する波面収差除去フィルタをさらに備える、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項８】
前記第１のハーフミラーと、前記第２のハーフミラーと、前記第１および第２のハーフミラーの間に位置する瞳面との少なくとも１つに振幅収差を除去する振幅収差除去フィルタをさらに備える、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項９】
光源からの照明光によりフォトマスクを照明する工程と、
前記フォトマスクからの回折光を前記第１のハーフミラーを介して前記第１の凹面鏡で反射させる工程と、
前記第１の凹面鏡で反射した前記回折光を前記第１のハーフミラーと前記第２のハーフミラーとを介して第２の凹面鏡で反射させる工程と、
前記第２の凹面鏡で反射された前記回折光を前記第２のハーフミラーを介して被露光基板上に結像させる工程とを備えた、投影露光方法。
【請求項１０】
前記第１のハーフミラーと、前記第２のハーフミラーと、前記第１および第２のハーフミラーの間に配置された瞳面との少なくとも１つに配置された波面収差除去フィルタを前記回折光が透過することによって、前記回折光の波面収差を補償する、請求項９に記載の投影露光方法。
【請求項１１】
前記第１のハーフミラーと、前記第２のハーフミラーと、前記第１および第２のハーフミラーの間に配置された瞳面との少なくとも１つに配置された振幅収差除去フィルタを前記回折光が透過することによって、前記回折光の振幅収差を補償する、請求項９に記載の投影露光方法。
【請求項１２】
実質的に解像限界の寸法を有する微細パターンと、露光波長の５倍以上の寸法を有する大パターンとを備えたフォトマスクを露光して転写パターンを形成する工程と、
前記転写パターンを観察することで前記微細パターンのコントラストおよび適正露光量の少なくともいずれかの変動と、前記大パターンのコントラストおよび適正露光量の少なくともいずれかの変動量から振幅収差を見積もる工程とを備えた、振幅収差測定方法。
【請求項１３】
抽出された前記微細パターンと前記大パターンとの前記コントラストの変動量から球面振幅収差量を見積もることを特徴とする、請求項１２に記載の振幅収差測定方法。
【請求項１４】
抽出された前記微細パターンと前記大パターンとの縦方向のパターン要素の前記コントラストの変動量と横方向のパターン要素の前記コントラストの変動量とから非点振幅収差量を見積もることを特徴とする、請求項１２に記載の振幅収差測定方法。
【請求項１５】
抽出された複数の前記大パターンの前記コントラストの変動量から振幅像面湾曲量を見積もることを特徴とする、請求項１２に記載の振幅収差測定方法。
【請求項１６】
抽出された前記微細パターンと前記大パターンとの前記適正露光量の変動量からコマ振幅収差量を見積もることを特徴とする、請求項１２に記載の振幅収差測定方法。
【請求項１７】
抽出された前記大パターンの露光された位置に依存した前記適正露光量の変動量により歪曲振幅収差を見積もることを特徴とする、請求項１２に記載の振幅収差測定方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の投影露光装置に配置される振幅収差除去フィルタであって、
主表面を有する透明基板と、
λを露光波長、ｎを整数としたとき、光路長（ｎ×λ）を有する段差により位相変化をなくした階段状多層膜とを備え、
前記階段状多層膜の形状が、前記投影露光装置に発生した振幅収差（透過率分布）により与えられ、
前記階段状多層膜が半透明であることを特徴とした、振幅収差除去フィルタ。
【請求項１９】
前記階段状多層膜が同心円状に断面ドーム状の負の４次関数的であって正の球面振幅収差を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２０】
前記階段状多層膜が同心円状に断面すり鉢状の正の４次関数的であって負の球面振幅収差を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２１】
前記階段状多層膜が１方向のみに断面ドーム状の負の２次関数的であって正の非点振幅収差を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２２】
前記階段状多層膜が１方向のみに断面すり鉢状の正の２次関数的であって負の非点振幅収差を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２３】
前記階段状多層膜が同心円状に断面ドーム状の負の２次関数的であって正の振幅像面湾曲を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２４】
前記階段状多層膜が同心円状に断面すり鉢状の正の２次関数的であって負の振幅像面湾曲を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２５】
前記階段状多層膜が１方向に１次関数的な断面を有して歪曲振幅収差を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２６】
前記階段状多層膜が１方向に３次関数的な断面を有してコマ振幅収差を除去することを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【請求項２７】
前記階段状多層膜は、請求項１２〜１７により検出した振幅収差による透過率分布を合成し、これを補償する透過率分布を持つことを特徴とする、請求項１８に記載の振幅収差除去フィルタ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）製造工程で使用される投影露光装置、投影露光方法、振幅収差測定方法および振幅収差除去フィルタに関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また本発明は、光学系が伴う振幅収差を測定する方法を提供することを目的としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明の振幅収差測定方法は、実質的に解像限界の寸法を有する微細パターンと、露光波長の５倍以上の寸法を有する大パターンとを備えたフォトマスクを露光して転写パターンを形成する工程と、その転写パターンを観察することで微細パターンのコントラストおよび適正露光量の少なくともいずれかの変動と、大パターンのコントラストおよび適正露光量の少なくともいずれかの変動量から振幅収差を見積もる工程とを備えている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本発明の振幅収差除去フィルタは、上記本発明の投影露光装置に配置される振幅収差除去フィルタであって、主表面を有する透明基板と、λを露光波長、ｎを整数としたとき、光路長（ｎ×λ）を有する段差により位相変化をなくした階段状多層膜とを備え、階段状多層膜の形状が、投影露光装置に発生した振幅収差（透過率分布）により与えられ、階段状多層膜は半透明である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は同心円状に断面ドーム状の負の４次関数的であって正の球面振幅収差を除去するものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は同心円状に断面すり鉢状の正の４次関数的であって負の球面振幅収差を除去するものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は１方向のみに断面ドーム状の負の２次関数的であって正の非点振幅収差を除去するものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は１方向のみに断面すり鉢状の正の２次関数的であって負の非点振幅収差を除去するものである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は同心円状に断面ドーム状の負の２次関数的であって正の振幅像面湾曲を除去するものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は同心円状に断面すり鉢状の正の２次関数的であって負の振幅像面湾曲を除去するものである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は１方向に１次関数的な断面を有して湾曲振幅収差を除去するものである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は１方向に３次関数的な断面を有してコマ振幅収差を除去するものである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は、上記に示した振幅収差測定方法により検出した振幅収差による透過率分布を合成し、これを補償する透過率分布を有している。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
本発明の振幅収差測定方法に用いられるフォトマスクは、実質的に解像限界の寸法を有する微細パターンと、露光波長の５倍以上の寸法を有する大パターンとを有している。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
このフォトマスクを用いて、被露光基板上に転写パターンを形成し、その転写パターンを観察することで、各種の振幅収差を見積もることができる。瞳上の光量分布を考えると、０次回折光源像の位置（中心付近）の光量が圧倒的に高く、振幅収差を測定するには、この瞳の中心付近に回折光を生じるパターンが必要である。これは、概ね露光波長λの５倍以上の大きさのマスクパターンに相当する。言い換えれば、大パターンの寸法を露光波長λの５倍以上とすることにより、振幅収差の測定が可能となる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
本発明の振幅収差測定方法では、上記のフォトマスクを露光して転写パターンを形成する工程と、転写パターンを観察することで微細パターンのコントラストおよび適正露光量の少なくともいずれかの変動と、大パターンのコントラストおよび適正露光量の少なくともいずれかの変動量から振幅収差を見積もる工程とを備えている。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
本発明の振幅収差測定方法では、各種の振幅収差を正確に見積もることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
本発明の振幅収差除去フィルタは、透明基板と、λを露光波長、ｎを整数としたとき、光路長（ｎ×λ）を有する段差により位相変化をなくした階段状多層膜とを備え、階段状多層膜の形状が、投影露光装置に発生した振幅収差により与えられ、階段状多層膜は半透明である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５０】
本発明の振幅収差除去フィルタでは、階段状多層膜を各種の振幅収差に応じた形状とすることで、各種の振幅収差を除去することができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が同心円状に断面ドーム状の負の４次関数的であって正の球面振幅収差を除去する。これによりの正の球面振幅収差を除去することが可能となる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５２】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が同心円状に断面すり鉢状の正の４次関数的であって負の球面振幅収差を除去する。これにより、負の球面振幅収差を除去することが可能となる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が１方向のみに断面ドーム状の負の２次関数的であって正の非点振幅収差を除去する。これにより、正の非点振幅収差を除去することが可能となる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が１方向のみに断面すり鉢状の正の２次関数的であって負の非点振幅収差を除去する。これにより、負の非点振幅収差を除去することが可能となる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５５】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が同心円状に断面ドーム状の負の２次関数的であって正の振幅像面湾曲を除去する。これにより正の振幅像面湾曲を除去することができる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が同心円状に断面すり鉢状の正の２次関数的であって負の振幅像面湾曲を除去する。これにより、負の振幅像面湾曲を除去することができる。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５７】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が１方向に１次関数的な断面を有して歪曲振幅収差を除去する。これにより、歪曲振幅収差を除去することが可能となる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５８】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜が１方向に３次関数的な断面を有してコマ振幅収差を除去する。これにより、コマ振幅収差を除去することが可能となる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５９】
上記局面において好ましくは、階段状多層膜は、上記の振幅収差測定方法によって検出された振幅収差による透過率分布を合成し、これを補償する透過率分布を持っている。これにより、各種振幅収差をすべて除去することが可能となり、結像性能が向上する。