(57)【要約】【課題】センサを設けること無しに駆動機構を１回駆動するだけで、光学薄板の光線透過領域を理想形状にしてパターン像の歪みを補正することが可能な露光装置の提供。【解決手段】光学薄板（５）と、光学薄板を支持する複数の支持部材（１１）と、投影光学系の光軸の方向に複数の支持部材を個別に移動する複数の駆動機構（１２）と、支持部材の駆動量に対する光学薄板の変位量の比例定数と、を有する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学薄板と、前記光学薄板を支持する複数の支持部材と、投影光学系の光軸の方向に前記複数の支持部材を個別に移動する複数の駆動機構と、前記支持部材の駆動量に対する前記光学薄板の変位量の比例定数と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記駆動機構を駆動することで、前記光学薄板を変形させパターン像の歪みを補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記比例定数を用いて、前記光学薄板をパターン像の歪みを補正するための形状にするための、前記駆動機構の駆動量を算出することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
マスクに形成されたパターンをプレートに投影する投影光学系と、そのプレートに生じる前記投影光学系のパターン像の歪みを測定する検出系と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の露光装置を使用して基板を露光する工程と、その露光した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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の露光装置は、マスクからの光をワークに投影する、光学薄板を含む投影光学系を有する。マスクからの光によってワークに投影されるパターン像は、マスクの変形、投影光学系の変形・製造誤差によって、歪みを生じている。かかる歪みを補正するために、前記光学薄板を支持する複数の支持部材と、前記投影光学系の光軸の方向に前記複数の支持部材を個別に移動する駆動機構とを設け、前記駆動機構によって前記光学薄板を曲げている(特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０６３２３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、従来の露光装置では、支持部材を光学薄板の光線透過領域内には配置できず、光線透過領域外に配置していたため、光学薄板の光線透過領域の変位量を正確にコントロールすることが困難であった。よって、光学薄板の光線透過領域をパターン像の歪みを補正するための理想形状にするために、駆動機構を複数回駆動する必要があった。もしくは、光線透過領域の変位量を測定するセンサを設けなければならなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、センサを設けること無しに駆動機構を１回駆動するだけで、光学薄板の光線透過領域を理想形状にしてパターン像の歪みを補正することが可能な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、光学薄板と、前記光学薄板を支持する複数の支持部材と、投影光学系の光軸の方向に前記複数の支持部材を個別に移動する複数の駆動機構と、前記支持部材の駆動量に対する前記光学薄板の変位量の比例定数と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、センサを設けること無しに駆動機構を１回駆動するだけで、光学薄板の光線透過領域を理想形状にしてパターン像の歪みを補正することが可能な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例に係る露光装置の全体構成を表す図である。
【図２】図１の露光装置における調整機構を説明するための図である。
【図３】本発明の効果を説明するための、図２の調整機構を備えない例を説明するための図である。
【図４】図２の調整機構の光学薄板の各支持部と光線透過領域各点の関係を示した図である。
【図５】本発明の実施例１の調整機構を示した図である。
【図６】本発明の実施例１の、支持部駆動量と光線透過領域変位量の比例係数の行列式である。
【図７】本発明の実施例１の、支持部駆動量と光線透過領域変位量の比例係数の逆行列式である。
【図８】本発明の実施例１の、シミュレーション結果を示した図である。
【図９】本発明のパターン像の歪み補正方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
〔第1実施形態〕
図１は、従来例であり、本発明の適用対象の一例でもある走査型露光装置の構成を示す。同図において、１はスリット状に整形された照明光を照射する照明系、２はマスク３とワーク１０のアライメントマークを検出する検出系である。また、４は照明系１により照明されるマスク３上のパターン像をワーク１０上に投影する投影光学系、５は投影光学系４の出口側の光路上に配置した光学薄板である。なお、ここでは、投影光学系４としてミラー光学系を用いている。また、光学薄板５は投影光学系４の入口側の光路上に配置してもよい。
【００１１】
図２は本発明の一実施例に係る露光装置における光学薄板部分を示す斜視図である。この露光装置は、光学薄板１３を変形させる機構以外は、図１のものと同じ構成を有する。
【００１２】
図２において、投影光学系４は、その結像位置のずれ以外の結像性能に対し実質的に影響を与えない程度の光学的厚さで、かつ変形自在な光学薄板５を光路中に有する。本実施形態の調整機構１３は、図２に示すように、光学薄板５と、支持部材１１と、駆動機構１２を有する。支持部材１１は、光学薄板５の光線透過領域外を複数の箇所（例えば、１１ａ〜１１ｌの１２箇所）で保持する。支持部材１１は駆動機構１２に取り付けられている。前記支持部材１１は光学薄板５に対してＺ軸（投影光学系４の光軸）方向に駆動可能であり、光学薄板５の変位量を制御する。光学薄板５は、変形することで露光光の入射方向（Ｚ方向）に対する傾きに応じて結像位置をＸ軸とＹ軸（投影光学系４の光軸に垂直）方向に変化させる。 
【００１３】
図３は、本発明に係る光学薄板および支持部材を含む調整手段を搭載しない露光装置において、歪みを有するパターン像１５が投影されている状態を示す。一方、図２の構成では、支持部材１１によって保持された光学薄板５をワーク１０と投影光学系４との間に配置し、駆動機構としてのアクチュエータで支持部材１１を駆動することにより、光学薄板の局所的な傾きを調整している。アクチュエータは、例えばパルスモーターとボールねじからなる。このように構成することで、パターン像の歪み、または、マスク上のパターンとワーク上のパターンとの間の位置ずれが補正できる。また、別の露光装置での露光を経て形成されたワーク上のパターンに対する重ね合わせ精度を向上させることもできる。
【００１４】
そして、本調整機構は、駆動機構１２の駆動量に対する光学薄板の変位量の比例定数を有する。図４に示すように一つの駆動機構１２aの駆動量に対する、光学薄板の光線透過領域内の点１４aの移動量を、駆動機構１２aに対する光線透過領域１４aの比例定数として計測する。全ての駆動機構１２a〜１２lそれぞれに対する光線透過領域全点１４a〜１４eについて、比例定数を計測する。
【００１５】
図２のマスク３上のアライメントマークと投影光学系を介したワーク１０上のアライメントマークの像との相対位置関係を検出系２により検出する。そして、これにより、パターン像の歪み量を計算する。計算されたパターン像の歪みから、パターン像の歪みを補正するための光学薄板の理想形状を算出する。そして比例定数を用いて最適化計算を行うことで、光学薄板が理想形状となる駆動機構１２の駆動量を算出する。算出した駆動量で駆動機構１２を駆動し支持部材１１を駆動することで、光学薄板５を理想形状とする。理想形状となった光学薄板５を通過したパターン像は、歪み成分が補正されたパターン像となり、ワーク１０に転写される。
【００１６】
［実施例１］
図５は本発明の実施例１の調整機構１３の図である。
【００１７】
光学薄板５は、縦２６０ｍｍ、横４５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの石英ガラスである。支持部材１１は、光線透過領域外で光学薄板５を保持する。支持部材の数は２０個ある。図示しない駆動部は、支持部材１１をＺ軸方向に駆動する。これにより、支持部材１１をＺ軸方向に駆動することで光学薄板５を変形させる。
【００１８】
従来の方式では、光線透過領域の任意の点（例えば１４a）を変位させるために、光線透過領域１４ａに最も近い支持部１１aのみを駆動していた。また、支持部１１ａの駆動量は、光学薄板５を理想形状とする時の光線透過領域１４ａの変位量と一致させていた。しかしこの方式では、光学薄板５の弾性変形により支持部１１aの駆動量と光線透過領域１４aの変位量は一致せず、理想形状に対して誤差が生じ、パターン像の歪みを補正することが出来なかった。よって従来の方式では、光学薄板５が理想形状となるまで駆動機構１２を複数回繰り返して駆動する必要があり、パターン像の歪みの補正に時間がかかっていた。もしくは、１度の駆動で理想形状とするためには、光線透過領域の変位量を測定するセンサを取り付けその計測値をフィードバックして駆動機構１２を駆動する必要があり、コストがかかっていた。
【００１９】
本特許では、まずシミュレーションで支持部材１１aに対しＺ方向に駆動量Ｚ１１ａの変位を与えることで、光学薄板５の光線透過領域の点１４ａの変位量Ｚ１４ａを算出する。そして、Ｚ１４ａ/Ｚ１１ａを支持部材１１aに対する光線透過領域１４ａの比例定数Ａ１１ａ１４ａとする。支持部材１１aに対して、全ての光線透過領域の点（１４ａ〜１４ｔ）について、比例定数（Ａ１１ａ１４ａ〜Ａ１１ａ１４t）を算出する。同様に、残りの全ての支持部（１１ｂ〜１１ｔ）に対して、全ての光線透過領域の点（１４ａ〜１４ｔ）について、比例定数（Ａ１１ｂ１４ａ〜Ａ１１ｂ１４t、Ａ１１ｃ１４ａ〜Ａ１１ｃ１４t、・・・、Ａ１１ｔ１４ａ〜Ａ１１ｔ１４t）を算出する。この比例定数の算出は、変位センサによる実測値でもよい。この比例定数を図６に示す行列式で表わし、その行列式から図７に示す逆行列式を算出する。光学薄板を理想形状とするための全ての光線透過領域の駆動量（Ｚ１４ａ〜Ｚ１４ｔ）から、図７の逆行列式を用いることで、全ての支持部材の駆動量（Ｚ１１ａ〜Ｚ１１ｔ）を算出する。そして、算出した支持部材の駆動量（Ｚ１１ａ〜Ｚ１１ｔ）で駆動機構１２を駆動することで、光学薄板５を理想形状とすることが出来、パターン像の歪みを補正することが可能となる。本実施例では、支持部材の数と光線透過領域の点の数を一致させ、逆行列式を用いて支持部材の駆動量を算出している。しかし、支持部材の数と光線透過領域の点の数は一致させなくてもよく、支持部材の駆動量の算出は線形計画法等の最適化計算手法を用いてもよい。
【００２０】
図８は本特許と従来方式を用いた光学薄板５の変形シミュレーション結果である。光学薄板５のＸ軸方向中央部Ｚ変位量が０ｍｍ、両端部（１４ａ、１４ｋ、１４ｊ、１４ｔ）Ｚ変位量が０．１ｍｍとなるサインカーブを理想形状とした。従来方式よりも本特許の方が理想形状に近いことを確認できる。また、パターン像の歪みを補正するためには、光学薄板５を変形させた際の理想形状に対する誤差量を２．５％以下にすることが必要である。従来方式では、誤差量は最大８.３％となった。本特許では、誤差量は最大０.２％となった。よって本特許では、光線透過領域の変位量を測定するセンサを設ける必要無しに、１度の駆動でパターン像の歪みを補正することが可能となる。
【００２１】
〔第２実施形態〕
つぎに、図９に基づいて本発明の一実施形態のパターン像の歪み補正方法について説明する。図９は本発明の一実施形態のパターン像の歪み補正方法のフローチャートである。本実施形態の補正方法は、図９に示すように、まずマスク３上のアライメントマークと投影光学系を介したワーク１０上のアライメントマークの像との相対位置関係を検出系２により検出する。そして、これにより、パターン像の歪み（ディストーション）量を測定する（ステップ１００１）。次に、測定されたパターン像の歪みが許容値の範囲内であるか判断する（ステップ１００２）。測定されたパターン像の歪み許容値の範囲外である場合、歪みを補正するように、支持部材１１の駆動量を算出する（ステップ１００３）。そして、算出した支持部材１１の駆動量に基づいて駆動機構１２を駆動し、光学薄板５を変形させる。（ステップ１００４）。なお、ステップ１００１で測定したパターン像の歪みが許容値の範囲内になるまで、ステップ１００１以下を繰り返す。これにより、パターン像の歪みを補正させることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  照明系
２  検出系
３  マスク
４  投影光学系
５  光学薄板
６  ミラー
７  ミラー
８  凸面ミラー
９  凹面ミラー
１０  ワーク
１１  光学薄板の支持部材
１２  駆動機構
１３  調整機構
１４  光線透過領域の点
１５  補正前のパターン像
【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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