(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学システムにおいて、特に、マイクロリソグラフィシステムの投影レンズアレイにおいて放射光の強度分布によって発生する結像誤差を補償する方法であって、以下の順で、次の段階Ａ〜Ｄ：
Ａ．光学システムの少なくとも１つの光学要素における位置及び時間依存強度分布の少なくとも一方を判断する段階、
Ｂ．前記強度分布が判断された少なくとも前記光学要素における位置及び時間依存吸収エネルギの少なくとも一方を判断する段階、
Ｃ．前記吸収エネルギによって引き起こされた前記光学要素の変形及びその光学的性質の変化のうちの少なくとも一方を判断する段階、及び
Ｄ．以上の段階の結果に依存して１つ又はいくつかの補償措置を選択する段階、
を含み、
前記光学システムの前記光学要素における前記位置及び時間依存強度分布の少なくとも一方の前記判断は、該光学システムにおいて結像される物体と、該光学システムの光路と、光源とによる回折角及び位置依存強度分布の少なくとも一方に基づく計算によって行われ、
前記光学システムにおいて結像される前記物体及び前記光源の光強度のうちの少なくとも一方に起因する前記回折角及び位置依存強度分布の少なくとも一方は、該光学システムの光軸を横断する前記光路の少なくとも１つの平面における該強度の測定に基づいて判断又は考慮され、
強度測定のための前記平面は、瞳平面、該瞳に近い平面、視野平面、該視野に近い平面、及び視野平面と瞳平面の間に位置した平面を含む群から選択され、
前記段階Ａ〜Ｄは、いくつか又は全ての光学要素に対して行われ、
強度測定のために用いられる前記平面は、−０．２５から＋０．２５、−０．１から＋０．１、０、−０．７５から−１、−０．９から−１、−１、０．７５から１、０．９から１、１の範囲の近軸サブ口径比と、該近軸サブ口径比のプレフィックスが異なる２つの平面と、該近軸サブ口径比が等距離に離間したいくつかの平面とを含む群の前提条件のうちの少なくとも１つを満たしている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記強度の前記判断は、いくつか又は全ての光学要素に対して行われる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸収エネルギを判断する前記段階と、該エネルギによって誘起された前記変形及び前記光学的性質の変化のうちの少なくとも一方を判断する前記段階との間に、位置及び時間依存温度分布の少なくとも一方が、熱伝達方程式の解又は近似解によって計算される、  ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記強度分布を判断する段階は、計算を含む、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記光学要素の前記変形及びその前記光学的性質の変化のうちの少なくとも一方を判断する段階は、１回行われる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記光学要素の前記変形及びその前記光学的性質の変化のうちの少なくとも一方を判断する段階は、付与されたエネルギ、位置及び時間ベースの温度分布、変形、該光学要素の光学特徴の変化、該光学要素の材料、該光学要素の形状、光学要素の環境条件、該光学要素の熱膨張係数、該光学要素の屈折率の温度依存度、回折角分布、及び照明強度を含む群からの少なくとも１つの知識に基づいている、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法による情報が、記憶される、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記強度の前記測定は、前記位置又は時間依存の強度分布の前記判断の前に行われる、  ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記強度の前記測定は、前記光軸を横断する前記光路のいくつかの平面又はいくつかの等距離に離間した平面において行われる、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
結像される前記物体の走査照明中の前記強度測定は、該走査処理にわたる積分、時間分解、又は平均を含む群のうちの１つに従って行われる、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記走査照明は、強度測定中に通常の作動に比較して減速された時間モードで行われる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
強度測定は、視野平面又は視野近接平面における放射光の入射角分布の検出、及び瞳平面又は瞳近接平面における位置分解強度測定のうちの少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記強度測定は、像平面において回折格子検出器ユニットによって行われる、
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記回折格子は、ピンホールとして設けられる、
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記強度測定は、画像検出器又はＣＣＤカメラによって行われる、
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記強度測定は、露光される基板の交換中に行われる、
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記強度測定は、１回又は所定の画像条件に対して定められた間隔でのみ行われる、
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記強度測定は、画像条件の各変更の後に行われる、
ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記画像条件の前記変更は、照明設定の変更、前記結像される物体の変更、レチクルの変更、光学要素の改修、光学要素の回転、変位、及び変形を含む群からの少なくとも１つよって発生する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記位置及び時間依存吸収エネルギの少なくとも一方を判断する段階は、計算によって行われる、
ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記位置及び／又は時間依存吸収エネルギの前記計算に対して、前記光学要素の形状及びその材料、容積材料及びコーティングの吸収特性、該光学要素の環境、及び該光学要素のマウントを含む群からの少なくとも１つの構成要素に関する情報が用いられる、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記光学要素における前記温度分布の前記計算に対して、該光学要素の形状及び材料、容積材料及びコーティングの吸収特性、該光学要素の環境、及び該光学要素のマウントを含む群からの少なくとも１つの構成要素に関する情報が用いられる、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項２３】
前記光学要素の前記吸収特性は、実験的に判断される、
ことを特徴とする請求項２１又は請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記位置及び時間依存吸収エネルギの少なくとも一方及び温度分布の前記計算は、有限要素解析（ＦＥ）、有限差分法（ＦＤＴＤ）、固有モード解析（ＭｏＬ）、反復数値法、及び解析的評価を含む数学的方法のうちの少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記引き起こされた変形を判断する段階は、計算によって行われることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記付与されたエネルギによって引き起こされた前記光学要素の前記変形及びその前記光学的性質の変化の前記計算に対して、温度に関する前記材料の熱膨張係数及び屈折係数依存度の少なくとも一方が用いられる、
ことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記変形の計算は、有限要素解析によって行われる、
ことを特徴とする請求項２５又は２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記補償措置を選択する段階は、前記光学システムの変化の知識に基づいている、
ことを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記補償措置は、
−前記光軸に沿って又はそれに直交して１つ又はいくつかの光学要素をシフトさせる段階、
−前記光軸を横断するか又はそれに対して平行な軸の回りに１つ又はいくつかの光学要素を傾斜又は回転させる段階、
−１つ又はいくつかの光学要素を変形する段階、
−前記レチクル及び基板の台の少なくとも一方を移動する段階、
−用いられる光の波長を変更する段階、
−前記光学要素の少なくとも一部を冷却及び加熱する段階、
のうちの少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記処理段階は、少なくとも部分的に又は完全に自動化されている、
ことを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記処理段階は、複数回連続して実行される、
ことを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記処理段階は、光路の異なる平面における強度測定と共に複数回連続して実行される、
ことを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記処理段階又は計算が、前記光学システムの使用中にオンラインで行われる、
ことを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記処理段階又は前記計算は、強度の中間測定の後に行われる、
ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記処理は、結像される物体に対して一定の照明で１回のみ実施する必要がある、
ことを特徴とする請求項１〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学システム、特にマイクロリソグラフィシステムの投影レンズアレイにおける強度分布によって発生する画像誤差を補償する方法、及びそれぞれの光学システム、特にマイクロリソグラフィシステムの投影レンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学要素の高熱負荷によって引き起こされる可能性がある光学システム内の偏差を補償することは従来技術で公知である。
例えば、ＤＥ１００４０９９８は、少なくとも１つのミラー及び少なくとも１つのレンズに対する材料の選択及び位置選択が、ミラー及びレンズの照明変化によって誘起される画像変化を互いに相殺するように選択される投影レンズアレイを説明している。
【０００３】
米国特許第６、５０４、５９７号Ｂ２は、光学アレイ、特に照射による光学要素の温度負荷を補償光によって補償する補償光の供給が与えられるマイクロリソグラフィシステムを説明している。
投影レンズアレイにおける強度分布による光学要素の不均等熱負荷を補償するための同様のシステムが、ＥＰ０８２３６６２Ａ２に説明されており、ここでは、補償光もそれぞれの光学要素上に与えられている。
【０００４】
米国特許第６、９１２、０７７号Ｂ２では、光学要素が、強度分布に起因する不均等負荷を補償するためにレーザによって照射されるマイクロリソグラフィのための投影レンズアレイが説明されている。この照射を行う上で、ミラーアレイを通じて光学要素上にレーザビームが走査され、レーザ照射を制御するために温度センサ及びＣＣＤカメラが設けられる。温度センサは、光学要素における温度分布を判断し、一方、ＣＣＤセンサは、像平面における、すなわち、基板平面における結像誤差を判断する。従って、投影照明ビームの一部は、ビーム分配器によって光路から遮られ、ＣＣＤカメラへと偏向される。すなわち、一方では、判断された測定値から、すなわち、光学要素の温度分布から直接的に、他方では、判断された画像偏差から光学要素のそれぞれのレーザ照射による補償を達成することができる。しかし、この方法は、投影レンズアレイの使用中に継続的に実施しなければならず、従って、複雑である。更に、それぞれの画像偏差の検出とそれらの補正との間で時間遅延が発生する。
【０００５】
特許文献ＤＥ１９９６３５８８Ａ１から、光が異なる程度に吸収されることを引き起こし、それによって非回転対称照明を補償するために、回転対称に照らされない光学要素にそれぞれの非回転対称コーティングを設けることが公知である。しかし、この目的のためには、非回転対称照明の形状が予め既知であることが必要であり、コーティングによる補償は、そのような照明に対してのみ可能である。
可変強度分布によって引き起こされる画像偏差又は収差の補償に加えて、光学システム、例えば、露光投影レンズアレイによって引き起こされる波面変形を直接的に検出することも公知である。この例は、波面源が光学システムの対物面に設けられ、かつ光学システムによって引き起こされる波面変形を検出するために回折格子検出器が像平面に設けられる特許文献ＷＯ０１／６３２３３Ａ２に与えられている。しかし、この変形では、実際の波面変形の測定を通して光学システムの状態のスナップショット画像しか得ることができないので、結像誤差に関して光学システムの反復検査を時々実施する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ１００４０９９８
【特許文献２】米国特許第６、５０４、５９７号Ｂ２
【特許文献３】ＥＰ０８２３６６２Ａ２
【特許文献４】米国特許第６、９１２、０７７号Ｂ２
【特許文献５】ＤＥ１９９６３５８８Ａ１
【特許文献６】ＷＯ０１／６３２３３Ａ２
【特許文献７】ＵＳ６、１９８、５７９Ｂ１
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｋｉｄｇｅｒ著「基礎光学設計」、「ＳＰＩＥ  ＰＲＥＳＳ」、ベリンガム、ワシントン、ＵＳＡ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、本発明の目的は、光学システムにおける強度分布によって引き起こされる収差を単純かつ有効な方式で補償することができ、特に、画像変化の良好な補償と、同じく光学システムの有用な作動時間制限が少ないことを同時に達成すべきである方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法により、又は請求項３２の特徴を有する光学システムによって達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
本発明は、光学システムにおける強度分布によって引き起こされる画像変化の計算シミュレーションを実施し、得られた計算シミュレーションに基づいて１つ又はいくつかの補償措置を実施することを特徴とする。
【００１０】
従って、本発明は、結像される物体から生じる回折角及び視野に依存する強度分布、並びに光源の種類、輝度、又は照明強度、及び光学システム又はレンズアレイを通じる光路の知識に基づいて、光学システムの１つ、いくつか、又は全ての光学要素における強度分布を判断することができ、特に数学的に判断することができるという発見に基づくものである。
光学システムの少なくとも１つの光学要素内で又はそこで判断された位置及び／又は時間依存の（例えば、パルス照明の場合）強度分布により、時間及び／又は位置に依存して、次に、吸収されたエネルギは、強度分布が判断された１つ又は複数の光学要素において続く段階で判断して計算することができる。この目的のためには、光学要素の、すなわち、容積材料及び場合によってはそこに堆積した層の吸収挙動を把握することのみが必要である。
【００１１】
付与されたエネルギの知識により、それぞれの光学要素の位置及び／又は時間ベースの温度分布、又はそれらから導出される変形、及び／又は光学的特徴の変化は、特に熱伝達方程式を解くことによって判断又は計算することができる。
この目的のために、それぞれの計算を実施することができるためには、例えば、光学要素のマウントの形状及び材料、及び材料のそれぞれの熱膨張係数及び屈折率の温度依存度のような光学要素の材料、形状、及び環境条件を知る必要がある。
従って、対応する方法を用いると、光学システムの位置及び時間依存の変化、及び従って位置及び時間に依存する波面偏差を判断し、又は測定を実施する必要なくこれらを数学的に模擬することが可能である。対応する測定によれば、例えば、光源の強度又は光度を判断することができるだけである。
【００１２】
本方法の有利な点は、所定の照明及び結像される所定の物体、例えばレチクルを用いて、実質的にシミュレーションのみを１回実行し、光学システムの使用を中断する必要なく補正を実施することができることである。これは、実質的に有利あり、その理由は、例えば、ＷＯ０１／６３２３３Ａ２に説明されている波面偏差を判断する方法におけるようなこれまでに公知のシステムでは、光学システムの使用中断を発生させる必要があるからである。
【００１３】
光負荷又は熱負荷に起因する光学システムの変化の把握を通して、それぞれの補償方法、例えば、光軸に沿って又は直角に光学要素を移動する、及び／又は光軸に直交する軸の回りに光学要素をピボット回転させる、及び／又は光軸に対して平行な軸の回りに光学要素を回転させる、及び／又は光学要素を変形することを適用することができる。また、ＵＳ６、１９８、５７９Ｂ１に説明されているように、ペルチェ素子による光学要素の冷却又は加熱は、それに応じて制御することができる。更に、計算シミュレーションが既知である場合には、照射を用いた光学要素の付加的な加熱のための従来技術に説明されている方法も、単独で又は他の補償方法と共に適用することができる。
更に、結像誤差を補償又は補正するために、レチクル台及び／又は基板台を移動することができ、又は作動波長の変更を行うことができる。
しかし、シミュレーションを実施することを可能にするためには、結像される物体、例えばレチクルを通して与えられる回折角及び視野依存の強度分布を知ることは不可欠である。
【００１４】
本発明による方法の改良において、結像される物体、又はレチクルに関する情報を十分に利用可能でないか又は全く利用可能でない場合、又はシミュレーションを検査し、及び／又はそれを改良するために、特に、強度分布の判断、シミュレーション、又は計算の前に、光学システムの光路で強度測定を実施することができる。強度測定は、結像される物体に起因する回折角及び／又は位置依存の強度分布へと逆算し、かつレンズアレイに対して利用可能な光路情報に基づいて、光学システムの１つ、いくつか、又は好ましくは全ての光学要素における位置及び／又は時間依存の強度分布をそれぞれ判断することを可能にする。
【００１５】
好ましくは、強度の測定は、照明と結像される物体（レチクル）との所定の組合せに対して、光軸と好ましくは直交する単一平面内で一回実施することができる。これは、光学システムの使用に関してかなりの時間的優位を可能にする。
好ましくは、いくつかの測定は、計算シミュレーションにおいて異なる平面からの情報を処理することを可能にするために、好ましくは等距離方式で離間した光路の様々な平面で実施される。
【００１６】
強度が測定される平面としては、瞳平面、又は瞳に近い平面が特に適しており、その理由は、一方で、典型的なリソグラフィ光学システムの多くの光学要素は、瞳の近くに設けられ、加熱によって誘起される画像誤差に寄与するからであり、他方では、重要な小さい照明極点、又は回折角分布の特性を判断する他の誤差は、この場合局所分布として直接見ることができるからである。
代替的又は補足的に、視野に近い平面、又は視野平面、又はそれに対応する共役な平面、及び／又は光路内の他の平面も強度測定に向けて選択することができる。例えば、レチクルの矩形形状又は様々な構造体でのその装填によって引き起こされる効果は、好ましくは、視野の近くの補足的な測定が有意であるように、むしろ視野の近くで判断することができる。
【００１７】
強度測定のための平面は、特にそれらの近軸サブ口径比によって選択することができる。近軸サブ口径比は、次式によって与えられる。
【００１８】
【数１】
0005475448.tif 000002
【００１９】
ここで、ｙiは、近軸境界ビーム高さであり、
【００２０】
【数２】
0005475448.tif 000003
【００２１】
は、近軸主ビーム高さである。近軸境界ビーム又は近軸主ビームの定義は、引用によって本明細書に組み込まれている、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｋｉｄｇｅｒ著「基礎光学設計」、「ＳＰＩＥ  ＰＲＥＳＳ」、ベリンガム、ワシントン、ＵＳＡに示されている。
【００２２】
近軸サブ口径比は、光路内の平面の視野又は瞳の近接性に関する尺度であるプレフィックス付きの量である。定義によると、サブ口径比は、−１と＋１の間の値に規格化され、例えば、各視野平面は、それに付随して＋１又は−１の近軸サブ口径比を有し、各瞳平面は、それに付随して近軸サブ口径比０を有する。従って、＋１又は−１の近軸サブ口径比は、本特許出願では視野平面を意味し、サブ口径比０は、瞳平面を決めるものである。視野に近い平面は、従って、＋１又は−１の範囲に近軸サブ口径比を有し、瞳に近い平面は、０に近いサブ口径比を有する。プレフィックスは、基準平面の前方又は背後の平面位置を意味する。定義目的で、例えば、関連平面内のコマビームの貫通点のプレフィックスを用いることができる。好ましくは、強度測定に対して、近軸サブ口径比の異なるプレフィックスを有する少なくとも２つの平面を用いることができ、特に、近軸サブ口径比の絶対値は同一とすることができる。
【００２３】
結像される物体（レチクル）の走査照明の場合には、走査処理中にも強度分布測定を実施し、好ましくは、それぞれの平面で強度の時間分解測定を実施することが有利である。それにより、回折強度分布の変化を走査処理中に判断することができる。しかし、関わっている他の時定数に関して、例えば熱伝導に関して走査処理の継続時間は非常に短く保たれるので、積分された、すなわち、時間にわたって加算された強度測定、及び／又は時間にわたって平均が取られた強度測定、及び／又は走査平均強度分布も十分なものとすることができる。
【００２４】
時間分解強度分布を実施することを可能にするために、好ましくは、走査処理はまた、通常作動に対して比例的に減速して実行され、それによって時間分解強度測定を可能にすることができる。
特に、強度測定は、強度測定の平面に依存して、一方で撮像光（放射光）の入射角分布の検出、及び／又は他方で直接的な位置分解強度測定に向けることができる。入射角分布の検出は、視野平面又は視野近接平面において実施されるのに対して、直接的な位置分解強度分布は、瞳平面又は瞳近接平面に見ることができる。
【００２５】
従って、例えば、ＷＯ０１／６３２３３Ａ２に説明されているような波面偏差を測定するための手段を有するシステムも、本発明を実施するのに用いることができる。ＷＯ０１／６３２３３Ａ２には、例えば、像平面に配置することができる回折検出器ユニットが説明されている。例えば、回折格子をピンホールとして用いる場合には、強度分布は、その次の検出器によって判断することができ、これは、次に、本発明による方法に対して用いることができる。従って、ＷＯ０１／６３２３３Ａ２の開示内容は、引用によって本明細書にその全体が組み込まれている。
更に、強度測定は、あらゆる適切な強度測定手段、特に、画像検出器、好ましくは、ＣＣＤカメラ又はＣＣＤアレイによって実施することができる。
【００２６】
上述のように、強度測定は、結像される物体（レチクル）の回折角分布、及び／又は光源（放射線源）の又は照明システムの照明強度が既知ではないか又は十分に知られていない場合に、又は付加的な強度測定によって実際の状態への近似によって画像誤差の補償精度を改善すべきである場合にのみ必要である。従って、僅か１回の強度測定を実施するだけで十分であり、その理由は、回折角及び／又は位置依存の強度分布に関するこのように受け取られた情報に基づいて、光学システム内のビーム進路を数学的に判断することができるからである。
【００２７】
計算の労力を最小にし、又は作動コストを低く保つために、及び／又は実際の状態に対してシミュレーションを適応させるか又は検査することを可能にするために、所定の間隔で強度測定を繰り返すことは有利であろう。
新しい測定は、画像条件が変化した場合、従って、例えば、照明設定が変更されたか又は結像される別の物体（レチクル）が存在する場合にのみ必要である。特に、最新の投影露光システムでは、照明設定及び結像される物体に対して画像条件を同時に変更することができるように、異なる照明設定、例えば、双極照明、四重極照明、又は類似物を異なるレチクルに対して選択することができる。
【００２８】
更に、画像条件はまた、光学システム、例えば、投影露光装置の投影光学システムにおける改修によって変更することができる。これは、例えば、回転、操作、変位、及び／又は変形による１つ又はいくつかの光学要素の改修を意味する。光学要素のそのような操作は、例えば、画像誤差の補償に対して必要である場合がある。更に、画像条件の他の改修、例えば、異なる偏光設定が可能である。
光学システムの有用な作動時間をできる限り高く保つために、強度測定は、好ましくは、マイクロリソグラフィシステムの投影レンズアレイにおける基板交換中に実施することができる。
【００２９】
少なくとも１つの光学要素の位置及び／又は時間依存の吸収エネルギの判断、並びにこれに続くこの少なくとも１つの光学要素に対する温度分布の判断のための処理段階は、計算によって実施することもできる。光学要素の材料の形状及び性質、並びにマウントのような光学要素の環境に関する情報のみが必要である。これらの情報は、例えば、吸収測定のような対応する測定によって予め収集することができる。
【００３０】
位置及び／又は時間依存の吸収エネルギ、及び／又は温度分布の計算は、異なる数学的方法によって実施することができる。これらの方法は、有限要素解析、異なる有限法、固有モード解析、反復数値法、又は解析的評価法を含む。
従って、光学要素の変形及び／又は光学的性質の変化は、吸収エネルギ及び／又は温度分布に関して受け取られた情報に基づいて、対応する計算法によって判断することができる。例えば、変形は、有限要素解析によって判断することができる。
【００３１】
光学要素の変形及び／又は性質の他の変化から、対応する画像誤差は、対応する補償措置を実施することができるように判断及び／又は評価することができる。補償措置は、既に上述のように、全ての公知で可能な補償措置、例えば、光軸に沿った及び／又は光軸を横断する１つ又はいくつかの光学要素の変位、光軸を横断するか又は光軸に対して平行な軸の回りの１つ又はいくつかの光学要素の傾斜又は回転、１つ又はいくつかの光学要素の変形、光学要素の少なくとも一部の冷却及び／又は加熱から選択することができる。
【００３２】
処理段階は、好ましくは、光学システムの使用中にオンラインで実施され、特に、強度測定の実施の後で、例えば、基板の差し替えの場合では、次の基板の照明が即座に続行され、同時に画像誤差の補償又は補正が本方法に従って実施される。
処理段階は、それによって好ましくは完全に自動化されるか又は少なくとも部分的に自動化されて実施される。
異なる情報による数学的シミュレーションの改良を可能にするために、特に、様々な平面における強度測定と共に、処理段階を何回か連続して実施することも有利である。しかし、原理的には、結像される物体と照明との一定の組合せが与えられる限り、計算に関して、かつ強度測定が用いられる場合にも、処理は１回実施するだけでよいことが認められる。
【００３３】
本発明はまた、物体を結像させるためのそれぞれの光学システムに関し、特に、強度測定のための少なくとも１つ、好ましくは、いくつかの画像検出器を光路に位置させることができ、画像検出器が、光学システムのビーム経路における位置及び／又は時間分解強度分布を直接的に測定することができるマイクロリソグラフィのための投影レンズアレイに関する。
本明細書における直接的という意味は、必ずしもＷＯ０１／０６３２３３Ａ２による回折格子検出器ユニットにおけるように前方で回折格子を用いる必要はないこと、及び強度測定が、例えば、ＣＣＤカメラのような対応する画像検出器によって直接的に実施されるということである。
【００３４】
例えば、基板の差し替え中に画像検出器を用いることを可能にするために、かつこの関連で、基板の差し替え中に出ていく基板又は新しく追加される基板がそれぞれの光によって既に照射されることを回避するために、検出器は、好ましくは、強度測定中にその光が検出器平面を通過することを回避するためにそれらが遮蔽されるように整列させる。
強度測定は、時折実施するだけでよく、特に、照明と結像される物体（レチクル）との設定された組合せにおいては１回実施するだけでよいので、検出器は、特に直線移動又はピボット回転により、それらを光路内に移動し、かつそれらを再度そこから取り出すことができるように設けられる。
【００３５】
更に、それぞれの光学システムは、検出された強度値を取り込み、上述の方法に従って記憶又は入力された情報に基づいてそれらを処理し、かつ補償措置を実施するためのアクチュエータを制御又は調節するそれぞれのストレージ手段及びプロセッサを有する好ましくは電子式の処理ユニットを有する。処理ユニットは、同じ方式で検出器を制御又は調節する役割を受け持つこともできる。
本発明の更に別の利点、特性、及び特徴は、添付図面に基づく以下の実施形態の詳細説明から明らかになる。図面は、純粋に概略的に示している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるマイクロリソグラフィ投影レンズアレイの図である。
【図２】第１のレチクルによって発生した瞳平面で測定された強度分布の図である。
【図３】第２のレチクルによって発生した瞳平面での強度分布の図である。
【図４】時間経過に伴う画像誤差の発生の図である。
【図５】双極照明設定に対する時間経過に伴う温度分布の変動の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、大幅に簡易化したマイクロリソグラフィのための投影露光レンズアレイを略示目的のみの図で示しており、これに基づいて本発明を説明する。
露光投影レンズアレイ３は、基板が位置する像平面２内にレチクル１を再現する。露光投影レンズアレイ３は、例示している大幅に簡易化した事例において画像を作り出す光学レンズ４及び５として提供している２つの光学要素を有する。現実には、そのような投影照明レンズアレイは、確かに複数の光学要素を含み、光学レンズの他にミラーを用いることができる。例示している露光投影レンズアレイの大幅に簡易化したレイアウトは、簡易化した明瞭な例示という目的のみを与えるものである。実際には、本発明は、複数の大幅に異なる光学システムに適用することができる。
【００３８】
図１に示す実施形態では、ＣＣＤカメラのような２つの画像検出器６及び７が設けられ、これらの画像検出器は、同じく略示しているピボット式装置８及び９によって光路内にピボット式に挿入され、再度そこから取り出すことができる。画像検出器６及び７の配列は、横断方向に、特に光軸１４に対して直交して行われる。光路内に２つの画像検出器が設けられるように示しているが、光路内への挿入に向けて１つの画像検出器のみ、又はより多くの画像検出器を設けることができる。
画像検出器６及び７は、信号線及び／又は制御線を通じて処理ユニット１０と接続され、処理ユニット１０は、測定されたデータを登録し、検出器を制御する。
【００３９】
図１に示す実施形態における画像検出器６及び７以外に、回折格子としてピンホール１２を有し、更にＣＣＤカメラの形態で画像検出器を有する付加的な回折格子検出器ユニット１１が設けられる。これらは、像平面２の区域内で光路内に導入することができるようにレンズアレイ内に配置され、回折格子又はピンホール１２は、像平面２の焦点区域内に位置し、回折格子検出器ユニット１１の画像検出器１３は、焦点の外側に離して位置し、それによってピンホール１２で回折される光の強度分布を判断することができる。
【００４０】
上述したものは、ＷＯ０１／６３２３３Ａ２に説明されている検出器システムに対応し、ＷＯ０１／６３２３３Ａ２の開示内容は、その全体が引用によって本出願に組み込まれている。
画像検出器１３はまた、処理ユニット１０と接続され、処理ユニット１０は、画像検出器によって検出される強度を登録及び処理し、ユニット１１を制御する。
これらの画像検出器は、光強度の位置分解測定を可能にする。更に、検出は、時間分解方式で実施することができ、画像検出器６、７、及び１３により、光路内の検出器平面に関して、又はその後に画像検出器１３において位置及び／又は時間分解強度情報を取得することができる。時間分解強度検出は、特に、レチクル１の照明がレチクル全体に対して同時に行われるのではなく、照明ビームによってレチクルを走査することによって行われる場合に有利である。この場合には、時間ベースの分布は、加熱効果を考慮することなく、照明によって発生させることができる。
【００４１】
光学要素４及び５には、アクチュエータ１５及び１６が設けられ、これらのアクチュエータは、制御線を通じて処理ユニットと接続され、例えば、光学システムの判断された変化に依存して、光学要素４及び５の直線変位、傾斜、又は変形のような補償措置を実施するように処理ユニットによって制御又は調節することができる。
次に、図１で概略的な簡易方式で示している本発明による投影レンズアレイは、以下の方式で作動させることができる。
【００４２】
照明レンズアレイ（示していない）によるレチクル１の所定の照明において、レチクル１の構造及び投影レンズアレイ３の光路が把握されれば、光学要素４及び５内の位置及び／又は時間ベースの強度分布を計算することができる。光学要素４及び５の材料の吸収特性、並びに場合によってはこの材料の上に堆積されている層の吸収特性の知識により、吸収エネルギ量を位置及び／又は時間ベース方式で計算することができる。形状に関する情報、環境、特に光学要素のマウントに関する情報、及びそれぞれの構成要素の熱伝導度に関する情報を合わせて用いて、位置及び／又は時間ベースの温度分布を判断することができる。これらの情報と共に、熱膨張係数又は屈折率の温度依存度のようなそれぞれの材料パラメータに基づいて、温度負荷による光学要素の変形、及び特に温度変化に起因する屈折率に関する光学的性質の変化を判断することができる。
【００４３】
次に、これらの情報に基づいて、対応する補償は、光軸１４に沿った又は光軸１４を横断する光学要素４及び５の移動、光軸１４に対して直交するか又は平行な軸の回りの光学要素４、５のピボット回転、又はアクチュエータ１５及び１６による光学要素４及び５の変形によって実施することができる。この補償は、処理ユニット１０によって判断された画像変化に基づいて、ある一定の補償措置に従って行われる。
【００４４】
更に、付加的な補償措置として、レチクル又は基板のテーブルの移動、又は用いられている光の作動波長の変更が可能である。光学システムにおける強度分布に起因する画像偏差のそのような補償は、最初は、強度測定とは独立して実施することができる。この目的のためには、レチクル構造及びそれによって引き起こされる回折角及び視野依存の強度分布に関する正確な情報が必要である。
しかし、これらの情報は常に利用可能ではなく、従って、本発明による方法に従うこの事例では、欠損している情報は、光学システムのビーム経路における対応する強度測定によって置換されるか、又はこれらの測定によって判断される。
【００４５】
更に、例えば、境界条件の不正確な知識により、シミュレーションの不正確性が誘起される場合があるから、それぞれの強度測定により、これらのシミュレーションの不正確性を考慮し、補償することができる。
従って、ＣＣＤカメラのような画像検出器によるそれぞれの強度測定を本発明による方法に従って光路の１つ又はいくつかの平面内で実施することができる。既に上述のように、測定結果は、光学要素４及び５で発生する変形、並びに屈折率の変化、又は一般的に光学的性質の変化を判断するために、処理ユニット１０内で処理される。
【００４６】
強度測定は、好ましくは、光学システムの使用が発生しない時、従って、マイクロリソグラフィのための投影レンズアレイにおいて露光が発生しない時、例えば、基板の差し替え中に実施することができる。測定中に光が基板平面に到達するのをここで回避するために、測定中に光が検出器６及び７を通過することが回避されるようにこれらの検出器を設計することは有利である。
ある一定のレチクル１を用いて所定の照明で１回の強度測定を実施するだけで十分ではあるが、シミュレーションを改善するために様々な平面内で何度かの測定を実施することは有利である。
【００４７】
強度測定の好ましい平面は、最初は、画像検出器７の場合のように、瞳平面又は瞳に近い平面である。これらの平面では、２つの異なるレチクル構造に対して図２及び３に示しているように、重要な小さい照明極点又は回折角分布の他の誤差判断特性を位置の分布として直接的に見ることができる。
【００４８】
しかし、補足的又は代替的な方式では、強度は、回折格子検出器ユニット１１により、例えば、画像検出器６の平面又は像平面の区域のような他の平面内で測定することができ、この測定は、特に、瞳平面測定に加えての付加的な測定の場合のシミュレーションの改善及び補足に寄与することができる。しかし、全体的には、本発明による方法は、ある一定の平面が好ましいが、あらゆる平面における測定を用いて可能であると判断することができる。しかし、特に、レンズアレイの設計特性により、一部の好ましい平面は用いることができない場合がある。
【００４９】
図４は、時間に依存する画像誤差の発生を示しており、ここでは画像誤差及び時間のみを正規化して示しており、図は定性的情報のみを提供している。定性的情報のみの呈示ではあるが、この図は、各作動サイクル中に、すなわち、照射に起因する対応する加熱及び照射を停止した後のその後の冷却中には、最初に光学要素の加熱中に画像誤差の増加が発生し、これに対して冷却中に画像誤差が部分的に低下することを示している。この低下にも関わらず、光学要素の恒久的な変質に起因して一部の画像誤差は残る。更に、別のサイクルを通じて、恒久的な画像誤差は、飽和値まで徐々に増加する。一方、温度によって誘起される画像誤差の増加は、全てのサイクルにおいて再度発生する。本発明による方法及び対応する装置により、光学要素の放射及び加熱によって引き起こされるこれらの画像誤差を正確に検出し、対応する補償方法を始動することができる。
【００５０】
図５は、双極照明設定が選択された光学システムの単一のレンズ要素内の異なる時点における温度分布を様々な図で示している。双極照明設定は、例示目的のみのものであり、従って、四重極設定又は類似物のような全ての他の照明設定も想定可能である。
図５から分るように、放射光の大部分が極点の中心で吸収されるので、当然ながらそこに最も高い温度が存在する。しかし、この間にレンズ要素内で温度分布が変化し、それによって放射の開始時点では存在しなかったか又はくびれた連結区域の形態を有していた高温度負荷のほぼ縦長の区域が例えば極点間にこの間に形成されることも分る。これは、画像条件が変化しない長い作動期間にわたって定常状態が発生するまで、温度分布が、対応する光学要素における場所又は位置に依存して、かつ時間に依存して変化することを示している。
【００５１】
本発明のよる光学システム及びそれぞれの処理は、それを本明細書ではマイクロリソグラフィシステムの投影レンズアレイに対して例示的な方式で説明したが、複数のレンズアレイにおいて使用可能である。
更に、本発明は、本明細書では簡易方式で光という用語を用いたが、一般的に可視及び同じく不可視波長範囲からの電磁波に対して用いることができる。
本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、本発明がこれらの実施形態に制限されず、変更及び修正が、これらの変更及び修正を明示的に説明していない場合もあるが、特許請求の範囲内で可能であることは当業者には明確かつ明らかであろう。特に、本発明の特定の特徴の様々な組合せ又はある一定の特徴を除外することは、特許請求の範囲から逸脱することなく可能である。
【符号の説明】
【００５２】
３  投影レンズアレイ
４、５  光学要素
６、７  画像検出器
【図１】
0005475448.tif 000004
【図２】
0005475448.tif 000005
【図３】
0005475448.tif 000006
【図４】
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【図５】
0005475448.tif 000008