(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置の光路中に設けられ、前記投影光学系の残存収差を補正する残存収差補正板において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記残存収差を補正するための面が形成されていることを特徴とする残存収差補正板。
【請求項２】
第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記投影光学系の残存収差を補正するための面が形成されている残存収差補正板を光路中に有することを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】
前記残存収差補正板は、前記残存収差を補正するための面が形成されている第１補正板と、該第１補正板の楔角と逆方向の楔角を有し、表裏面が平面よりなる第２補正板とを有していることを特徴とする請求項２の投影露光装置。
【請求項４】
前記基板の一面上に設けた面は非球面であることを特徴とする請求項２の投影露光装置。
【請求項５】
前記残存収差補正板の楔角は、その製造の調整工程で使用される面形状測定用の干渉計の空間フィルターにより前記残存収差を補正する形状に加工された面及び前記残存収差を補正する形状に加工された面と異なる面からの反射光が分離されるように決定していることを特徴とする請求項２の投影露光装置。
【請求項６】
第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置の光路中に設けられ、前記投影光学系の残存ディストーションを補正するディストーション補正板において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記残存ディストーションを補正するための面が形成されていることを特徴とするディストーション補正板。
【請求項７】
第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記投影光学系の残存ディストーションを補正するための面が形成されているディストーション補正板を光路中に有することを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
請求項２〜５及び請求項７のいずれか一項記載の投影露光装置を用いて被露光基板を露光する工程と、該露光した被露光基板を現像する工程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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は残存収差補正板及びそれを用いた投影光学系及びそれを用いたデバイス製造方法に関し、特にＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造するリソグラフィー工程に使用される際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスの高集積化がますます加速度を増しており、これに伴う半導体ウェハの微細加工技術の進展も著しい。この微細加工技術の中心をなす投影露光装置として、円弧状の露光領域をもつ等倍のミラー光学系に対してマスクと感光基板を走査しながら露光する等倍投影露光装置（ミラープロジェクションアライナー）や、マスクのパターン像を屈折光学系により感光基板上に形成し、感光基板をステップアンドリピート方式で露光する縮小投影露光装置（ステッパー）等がある。最近では露光装置に搭載される投影光学系の高解像力化が進み、それに伴い投影光学系（投影レンズ）に種々のことが要求されている。このうち投影光学系の諸収差のうちディストーション（歪曲収差）の許容値をより小さくすることが要求されている。このような性能の投影レンズは残留収差を極力小さく抑える為に、諸収差を実際に測定し、例えば各レンズ間の空気間隔、レンズの傾き及び平行偏心などを調整することにより残留収差を小さくしている。諸収差のうちディストーションに関しては、前述の調整方法では光軸に対して対称な成分或いは規則性のある非対称成分の調整が可能である。しかしながらいわゆるランダム成分に関しては前述の調整手段では調整できない。
【０００３】
従来より、このランダムなディストーションの調整は例えば次のようにして行われている。図７に示すようにレチクル４１と投影レンズ４３の間にディストーションは補正板４２を配置する。ここで、ディストーション補正板４２は図８に示すように少なくとも片面に微小量の非球面加工が施されている。レチクル４１と投影レンズ４３の間にパワーの小さい光学部材を配置すると該光学部材は、結像光束の主光線の方向を変化させるだけで諸収差にあまり影響を与えない。即ちこのような光学部材は像のコントラスト等に影響を与える諸収差（球面収差、コマ収差、アス）を殆ど変化させることなくディストーションのみを変化させる作用を持っている。従って、ディストーション補正板４２の非球面形状を投影レンズ４３に残存しているディストーションを打ち消す特性を有する非球面形状に加工しておけば残存したランダムなディストーションを補正することが可能になる。
【０００４】
ここで、ディストーション補正板はレチクル４１と投影レンズ４３の間に配置する際の位置決め精度を緩和し、かつ、非球面形状の加工を容易にする為に平行平面板としている。一般にこのようなディストーション補正板４２は図９に示すような流れで製作されている。
【０００５】
次に図９を用いてディストーション補正板４２の製造方法に関して以下に述べる。
【０００６】
まず、投影レンズ４３の画面全面にわたってディストーションを測定する。このディストーション測定は、例えば、画面を９×９の格子状に分割し、各格子点にディストーション計測用パターンが配置されたディストーション測定用レチクルを用いて、実際にパターンをウェハー４４上に焼き付け、その後その焼き付け像の位置を読み取り、理想結像位置とのズレ量を求めることにより測定される（ステップ２１）。
【０００７】
得られた格子状のディストーションデーターからそれぞれの格子点に対応するディストーション補正板４２上でのディストーションを補正するのに必要な面傾斜をＳｎｅｌｌの法則に従い求め、求められた面傾斜値を積分することにより必要な非球面形状値（ΔＺ）を得ることができる（ステップ２２）。
【０００８】
次に、ステップ２２で得られた非球面形状を加工する前に加工面の面形状（Ｗ０）を干渉計により高精度に測定する。ここで、前述した如くディストーション補正板４２の位置決め精度の緩和、及び他の諸収差への影響を小さくするためにディストーション補正板４２は平行平面板としている為に、加工面と反対側の裏面の光も干渉測定の際に混入するために測定前に裏面にグリス等を塗り、裏面光の混入を防いだ状態で測定は行われる（ステップ６１）。
【０００９】
その後、グリスを拭き取り所望の非球面形状に加工する（ステップ２４）。
【００１０】
再度グリスを裏面に塗り、加工後の面形状（Ｗ１）を測定する（ステップ６２）。
【００１１】
ここで、（Ｗ１−Ｗ０）−ΔＸ［加工量−目標非球面形状］が“０±許容値”に近づくまで追加工が繰り返される。その後、コーティングが施され（ステップ２６）、再度、面形状測定を行う（ステップ６３）。
【００１２】
この工程は、コーティングの前後で面変形が生じていないかを確認するための工程であり、やはり、裏面光を除去する為に裏面にグリスを塗った状態で面形状測定を行う。
【００１３】
面変形が生じていないことがステップ６３で確認された後再度ディストーションを測定し、目標通りにディストーションが補正されたことを確認し全行程を終了する（ステップ２８）。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図７〜図９における従来のディストーション補正板及びその製造工程においては以下のような問題点があった。
【００１５】
可干渉距離の長い光を発する光源を用いた干渉計により非球面の面形状を測定する際に、平行平面板の裏面からの反射光（裏面光）の干渉を防ぐために、裏面にグリス等を塗る必要があり、工程が複雑になり、さらにはコーティング後にもグリス等を塗る必要があり、拭き残しによる微量のグリスのためにコーティング特性の経時変化を招く可能性がある。その結果、露光性能の劣化につながる可能性もある。
【００１６】
また、可干渉距離の短い光を発する光源（例えば白色光と干渉フィルターの組み合わせ）を使用した干渉計を構成した場合は、光量不足等により十分な測定精度を得ることが難しくなる。さらに、参照光と被検光の光路長を正確に一致させる必要があり、フィゾー型の干渉計を構成できないため測定の安定性を維持することが難しくなる。
【００１７】
本発明は、結像性能に影響を与えることなく裏面からの反射光が面形状測定の際に干渉計内に配置された空間フィルターで遮断され、面形状を迅速にしかも高精度に測定することができる残存収差補正板及びそれを用いた投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の残存収差補正板は、第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置の光路中に設けられ、前記投影光学系の残存収差を補正する残存収差補正板において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記残存収差を補正するための面が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明の投影露光装置は、第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記投影光学系の残存収差を補正するための面が形成されている残存収差補正板を光路中に有することを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明は請求項２の発明において、前記残存収差補正板は、前記残存収差を補正するための面が形成されている第１補正板と、該第１補正板の楔角と逆方向の楔角を有し、表裏面が平面よりなる第２補正板とを有していることを特徴としている。
請求項４の発明は請求項２の発明において、前記基板の一面上に設けた面は非球面であることを特徴としている。
請求項５の発明は請求項２の発明において、前記残存収差補正板の楔角は、その製造の調整工程で使用される面形状測定用の干渉計の空間フィルターにより前記残存収差を補正する形状に加工された面及び前記残存収差を補正する形状に加工された面と異なる面からの反射光が分離されるように決定していることを特徴としている。
【００２１】
請求項６の発明のディストーション補正板は、第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置の光路中に設けられ、前記投影光学系の残存ディストーションを補正するディストーション補正板において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記残存ディストーションを補正するための面が形成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項７の発明の投影露光装置は、第１物体のパターンを投影光学系によって第２物体上に投影し該第２物体を露光する投影露光装置において、
０．５´〜１０´の範囲内の楔角を有する基板で構成され、少なくともその一面に前記投影光学系の残存ディストーションを補正するための面が形成されているディストーション補正板を光路中に有することを特徴としている。
【００２３】
請求項８の発明のデバイス製造方法は、請求項２〜５及び請求項７のいずれか一項記載の投影露光装置を用いて被露光基板を露光する工程と、該露光した被露光基板を現像する工程とを有することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の投影露光装置の実施形態１の要部概略図である。本実施形態の投影露光装置はステップアンドリピート方式及びステップアンドスキャン方式の双方に適用可能なものである。同図において２はレチクル（第１物体）であり、その面上には電子回路パターンが形成されている。２ａはレチクルステージであり、レチクル２を保持している。４は照明系であり、例えばエキシマレーザ、又は超高圧水銀灯等を有した光源手段からの露光光束を照明光学系によって集光してレチクル２面上の電子回路パターンを均一な照度分布で照明している。
【００２５】
１は投影光学系（投影レンズ）であり、照明系４からの露光光で照明されたレチクル２面上の電子回路パターンを所定相率（例えば１／５又は１／１０）で被露光基板としてのウェハ（第２物体）３面上に投影している。
【００２６】
以下の説明では補正板１０として残存ディストーションを例に取り、補正する場合について説明するが他の収差についても取扱いは同じである。
【００２７】
ウエハ３はその面上にレジスト等の感光材料が塗布されている。５はウエハチャックであり、ウエハ３を吸着保持している。６はウエハステージであり、ウエハチャック５を所定面内（ＸＹ平面内）に駆動している。
【００２８】
１０は球面収差（例えば５次以上）やコマ収差（例えば４次以上）、そしてディストーション等の投影光学系１の残存収差を補正する為の残存収差補正板（以下「補正板」と略す）であり、レチクル２と投影光学系１との間の光路中に設けている。尚、補正板１０はレチクル２とウエハ３との間であればどこに配置してもよい。例えば、投影光学系１の絞り近傍に配置しても良い。
【００２９】
以下の説明では補正板１０として残存ディストーションを例に取り、補正する場合について説明するが他の収差についても取扱いは同じである。
【００３０】
補正板１０は図２に示すように微小量の楔角を設けた楔付き平面板の片面に所定の非球面を加工して製造している。補正板１０は投影光学系１による投影像のコントラスト等の光学性能に影響を与える諸収差（球面収差、コマ収差、アス）を殆ど変化させることなくディストーションのみを変化させる光学作用を持っている。従って、ディストーション補正板１０の非球面形状を投影光学系１に残存しているディストーションを打ち消す特性を有するように加工しておき、これによって残存したランダムなディストーションをバランスよく補正している。
【００３１】
本実施形態では投影光学系１の残存ディストーション成分を補正する残存ディストーション補正板を投影光学系に設け、ディストーションの調整を行うとき、前記ディストーション補正板に楔角を設け、さらにディストーション補正板の面形状測定において、楔角により空間的に分離されたディストーション補正板の表裏面からの光のうち残存ディストーションを補正する為の面からの反射光のみを選択可能な空間フィルターを有する干渉計を用いて行っている。
【００３２】
図３は本発明に係る補正板１０の製造方法のフローチャートである。
【００３３】
本実施形態における補正板１０は、まず、投影レンズ１の画面全面にわたってディストーションを測定する。このディストーション測定は、例えば、画面を９×９の格子状に分割し、各格子点にディストーション計測用パターンが配置されたディストーション測定用レチクルを用いて、実際にパターンをウェハー３上に焼き付け、その後その焼き付け像の位置を読み取り、理想結像位置とのズレ量を求めることにより測定している（ステップ２１）。
【００３４】
ステップ２１で得られた格子状のディストーションデーターからそれぞれの格子点に対応するディストーション補正板１０上でのディストーションを補正するのに必要な面傾斜をＳｎｅｌｌの法則に従い求め、求められた面傾斜値を積分することにより必要な非球面形状値（ΔＺ）を得ている（ステップ２２）。
【００３５】
次に、ステップ２２で得られた非球面形状を加工する前に基板の加工面の面形状（Ｗ０）を干渉計により高精度に測定する。ここで、前述した如くディストーション補正板１０の位置決め精度の緩和、及び他の諸収差への影響を小さくするためにディストーション補正板１０は楔角を有する基板とし、これによって加工面（非球面）と反対側の裏面からの反射光が干渉測定の際に信号光に混入するのを防止している（ステップ２３）。
【００３６】
ステップ２２で決定された面形状となるように楔角を有する基板の一面を加工する（ステップ２４）。
【００３７】
加工された補正板の非球面が形状（Ｗ１）が、ステップ２２で決定された非球面形状となっているか否か、非球面形状を干渉計等を用いて測定する（ステップ２５）。
【００３８】
非球面形状が決定された形状となっていないときはステップ２４に戻り再加工する。
【００３９】
即ち、（Ｗ１−Ｗ０）−ΔＸ［加工量−目標非球面形状］が“０±許容値”に近づくまで追加工が繰り返される。
【００４０】
非球面形状が決定された形状の許容値以内となっているときは、その面に反射防止等のコーティングを施す（ステップ２６）。
【００４１】
コーティングを施した非球面形状を測定し（ステップ２７）、ステップ２２で決定した非球面形状の許容値以内となっていないときはコーティングをはがしてステップ２４に戻り再加工する。
【００４２】
決定した非球面形状の許容値以内となっているときは投影光学系の予め決められた光路中に配置して、チャートなどを具体的にウエハ面上に投影露光して、それよりディストーションを測定する（ステップ２８）。
【００４３】
このときのディストーションが許容値から外れていれば非球面量の計算が誤りであるとしてステップ２２に戻り、再度非球面量の計算を行う。
【００４４】
ディストーションが許容値以内であれば補正板は良品として、製造工程を終了させる。
【００４５】
次に本実施形態における補正板１０の楔角θは次のようにして設定している。
【００４６】
補正板１０の表面に設けた非球面の面形状測定に使用する干渉計内部に配置されている空間フィルターの直径をａとし、その干渉計内の空間フィルターまでに配置されている光学系の合成焦点距離をｆとした場合、角度θの楔角による反射光の方向は角度２θである。従って、焦点距離ｆの光学系により、空間フィルター面上の光軸から、ΔＸ＝２θｆだけシフトした位置に補正板の裏面からの反射光は集光される。
【００４７】
従って、ΔＸ＝２θｆ＞ａ／２
即ち、楔角θは、θ＞ａ／（４ｆ）を満足するように決定すれば良い。但し、楔角θをあまり大きくすると投影光学系の光路中に配置したときの他の諸収差への影響及びディストーションそのものへの影響も大きくなってしまう。本発明者のシュミレーション及び実施例からして結果１´程度の楔角θならば前述の諸収差への影響はほとんどなく、さらにはディストーションそのものへの影響も１ｎｍ以下に抑えることが可能であることがわかっている。現在の投影露光装置における投影光学系のディストーション規格が１０ｎｍ前後であることから考えると、楔角θの設定は１０´以下とするのが良い。
【００４８】
また、通常干渉計においては、０．５´以上の光線を空間フィルターで遮断するのは容易に可能である。従って、楔角θは、０．５´〜１０´の範囲で設定するのが最も望ましい。
【００４９】
図４は本発明に係る補正板３０の実施形態２の要部概略図である。
【００５０】
本実施形態は図２の実施形態１に比べて補正板３０として楔角を有する基板の表面に非球面を設けた第１補正板（第１ディストーション収差補正板）３１と第１補正板３１の楔角と逆方向の楔角を有する表裏面が平面の第２補正板３２とから構成して楔角による光学性能への影響を全くなくしている点が異なっているだけであり、非球面によるディストーションを補正する作用については同じである。
【００５１】
本発明に係る補正板において、楔角を１´程度にすればディストーションへの影響は殆ど発生しない。補正板に設けた非球面形状測定用の干渉計の空間フィルターにより遮断可能な入射角がそれ以上に大きい場合や、１ｎｍ程度のディストーションも考慮する必要がある場合に本実施形態の補正板は有効である。
【００５２】
本実施形態においては、図２における楔角付きのディストーション補正板１０とほぼ同じものを楔角付きの第１補正板３１として配置し、さらにその裏面の近接した位置にほぼ同一の楔量で逆方向の楔角を有する楔角付きの第２補正板３２を配置している。
【００５３】
第１補正板３１の楔角の影響により発生した諸収差及びディストーションの変化と楔角付き第２補正板３２の影響により発生する諸収差及びディストーションの変化は逆方向であるのでほぼ相殺される。
【００５４】
このように本実施形態では図４の構成をとることにより、楔角による諸収差及びディストーションへの影響を最小限に抑えている。尚、図４における楔角付き第１補正板３１と楔角付きの第２補正板３２の配置を入れ換えても良い。
【００５５】
尚、補正板として球面収差やコマ収差を補正するときはこれらの収差を補正するように形成した補正板を、例えば、投影光学系の絞り位置近傍に配置すれば良い。
【００５６】
次に上記説明した走査型投影露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【００５７】
図５は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローチャートである。
【００５８】
本実施形態において、ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００５９】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマスクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
【００６０】
次のステップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。
【００６１】
ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６２】
図６は上記ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【００６３】
ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００６４】
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６５】
尚、本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度のデバイスを容易に製造することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように各要素を設定することによって
結像性能に影響を与えることなく裏面からの反射光が面形状測定の際に干渉計内に配置された空間フィルターで遮断され、面形状を迅速にしかも高精度に測定することができる残存収差補正板及びそれを用いた投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成することができる。
【００６７】
特に本発明によれば、残存収差補正板に楔角を設けることにより、他の諸収差及び残存収差そのものへ影響を与えることなく、面形状測定の際に不可欠であった裏面光除去対策を施す必要がなくなる。その結果、例えば、裏面にグリスを塗る必要がなくなり、拭き残し等によるコーティング特性の劣化、さらには結像性能の劣化を防ぐことが可能となる。また、工程の短縮も可能となる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】  本発明の残存収差補正板の説明図
【図３】  本発明の残存収差補正板の製造方法のフローチャート
【図４】  本発明の残存収差補正板の実施形態２の説明図
【図５】  本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図６】  本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図７】  従来の投影露光装置の要部概略図
【図８】  従来のディストーション補正板の説明図
【図９】  従来のディストーション補正板の製造方法のフローチャート
【符号の説明】
１      投影光学系
２      レチクル
３      ウエハ
４      照明系
５      ウエハチャック
６      ウエハステージ
１０、３０残存収差補正板
３１    第１補正板
３２    第２補正板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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