(57)【要約】【課題】  非球面を加工する際に、非球面加工面の傾きに、各点における検査パターンのくずれ等に起因する測定誤差があった場合、その誤差を含んで加工指示値となってしまう。【解決手段】  Ｚｅｒｎｉｋｅ関数で表現できる形状を加工するとき、ディストーションが如何に変化するかを示した表を持ち、該表に基づいて非球面の形状を最適化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物体面上のパターンを撮影光学系によって第２物体面上に撮影露光する撮影露光装置の光路中に設け、該撮影光学系の残存収差を補正するための残存収差補正板であって、該補正板上に非球面加工を施し残存収差を補正する補正方法において、該補正板上に加工する非球面形状をあらかじめ特定の関数でフィッティングできる複数の形状に成分分けしてあり、該成分ごとに残存収差変化量を求めており、補正したい残存収差量に対し、各成分の線形和と残存収差量の差、あるいは和が最小になるように各成分の割合を求め、その割合と各成分の単位形状の線形和を非球面加工値とする残存収差補正方法。
【請求項２】
前記非球面形状をフィッティングする関数はＺｅｒｎｉｋｅ多項式である請求項１記載の補正方法。
【請求項３】
前記各成分の線形和と残存収差量の差、あるいは和が最小値を求める方法は、線形計画法である請求項１記載の補正方法。
【請求項４】
前記各成分の線形和と残存収差量の差、あるいは和の最小値とは、補正後の残存収差の測定点の絶対値の最大値を最小化した値である請求項１記載の補正方法。
【請求項５】
前記各成分の線形和と残存収差量の差、あるいは和が最小値とは、補正後の残存収差の測定点の３σを最小化した値である請求項１記載の補正方法。
【請求項６】
前記各成分の割合に制約を設定してある請求項１記載の補正方法。
【請求項７】
第１物体面上のパターンを撮影光学系によって第２物体面上に撮影露光する撮影露光装置の光路中に設け、該撮影光学系の残存収差を補正するための残存収差補正板であって、該補正板上に残存収差を補正するための非球面加工を施してあり、該補正非球面形状は、あらかじめ特定の関数でフィッティングできる複数の形状に成分分けしてあり、該成分ごとに残存収差変化量を求めており、補正したい残存収差量に対し、各成分の線形和と残存収差量の差、あるいは和が最小になるように各成分の割合を求め、その割合と各成分の単位形状の線形和で求めた形状である補正板を搭載してある露光装置。
【請求項８】
前記補正板は、着脱可である請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
請求項７乃至８いずれかに記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投影光学系において電子回路パターンをウエハー上に露光・転写する半導体製造装置とそこで発生する歪曲収差の補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術の進展は近年ますます速度を増しており、それに伴って微細加工技術の進展も著しいものがある。特にその中心をなす半導体製造における投影露光装置を用いた光加工技術は、超解像技術（ＲＥＴ）と、レンズ製造技術の進歩により、露光波長の半分近くの領域に踏み込んだ。
【０００３】
解像力の向上と同期して、オーバーレイの許容量も急激に減少し、画面内において、１０ｎｍ以下を要求されるようになった。そのため、例えば本出願人により特開平１１−０３１６５２が提案しているように、レチクルに近い場所にプレートを配置し、非球面加工を施すことにより歪曲収差補正している。（図１参照）
従来行われている非球面加工による補正方法は、以下の通りである。歪曲収差を補正するプレート（以下、補正プレート）は、レクチルの比較的近傍に配置してあるため、歪曲収差を補正するための非球面加工を施す面（以下、非球面加工面）上の光束は比較的細い。そのため、ほぼ主光線と同等に扱うことができる。そこで、ウエハー上で歪曲収差がなくなる、あるいは所定の形状になるようにこの主光線の向きを変え、歪曲収差をコントロールする。例えば、図７にあるように、ウエハー上のある点における歪曲収差が、Δである時、それを補正するための非球面加工面上のその点に対応する部分の傾きは、
【０００４】
【数１】
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【０００５】
を満たすθとなる。このとき、ｍは、投影レンズの倍率、Ｄは、マスクパータン面と非球面加工面との距離、ｎは、補正プレートの屈折率を示す。この傾きを歪曲収差の各検査点において算出し、平面になるように２次元スプラインなどの関数を用い、つなげることにより、加工形状を算出する。
【特許文献１】特開平１１−０３１６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記に記載したように各点に於ける測定値から算出した場合、
（１）必ず、各点に於ける傾きを満足するような平面形状が出来るとは限らない。
【０００７】
（２）非球面加工面の傾きに各点に検査パターンのくずれ等に起因する測定誤差があった場合、それを含んで加工指示値を作ってしまう。
という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
確実に加工できる面形状で加工指示値を作り、各検査点の測定誤差を平均化する手法として、
（１）非球面加工面に実際に加工が出来る複数の特定面形状、この場合、関数であらわすことが出来るもの（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式のように各項が直交化したものが良いが、その限りではない）を与えた時、ディストーションが各検査点において、どのような量になるか、計算あるいは、実際に作成して装置に組み込み、その結果を測定しておき、単位面形状当りにおけるディストーションとしてテーブル化しておく。
【０００９】
（２）上記でテーブル化した複数の面形状の各々に係数を掛けたものを加算し、ディストーションが小さくなる（最大値最小化、３σ最小化等の最適解）非球面加工面形状を算出する。
という方法を提案する。これにより、実際に加工できる面形状の足し合わせのため、現実的な面形状を得ることができ、また、全点を参照した最適化になるため、ある箇所の測定誤差によらず、高精度な歪曲収差補正が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
これらの手法により、各検査点の測定ばらつき、異常点の影響を軽減した補正プレートを作成することが出来る。また、確実に面形状を指示できるので、安定した歪曲収差補正精度を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、本実施例において、非球面加工指示値を作成するための方法について述べる。
【００１２】
非球面加工面は、図１にあるように、レチクルの近傍に設定されている。この非球面加工面にＺｅｒｎｉｋｅ係数の例えば回転対称項である４項（２次関数）、９項（４次関数）、１６項（６次関数）を作成した時、ウエハー上に２２ｍｍの正方形の露光エリアで焼き付けた時のディストーション形状がどうなるかを計算で求める。図２の（ａ）から（ｅ）は、検査点を５×５の計２５点にした時の形状をベクトル図で表したものである。これをＸ方向、Ｙ方向に変換した状態でテーブル化した図が、図３である。
【００１３】
面形状に対し、ディストーションの形状は、微分となるので、６次関数の面形状で、５次の歪曲収差を発生させることができる。
【００１４】
歪曲収差は、非球面加工を行う前の平面の状態でまず、検査を行う。このとき、図４に示すような歪曲収差Ｒが残っていたとする。Ｒは、（ｘ１，ｘ２，ｘ３，…，ｘ２５，ｙ１，ｙ２，ｙ３，…，ｒ２５）という配列である。ｘ１からｘ２５、及びｙ１〜ｙ２５は、歪曲収差を検査する２５点上での歪曲収差のＸ成分、Ｙ成分を表している。これを補正するためには、図３にしめした様にテーブル化したＺｅｒｎｉｋｅ４項、９項、１６項の配列を各々
Z4=(x4_01,x4_02,x4_03,…x4_25,y4_01,y4_02,y4_03,…,y4_25)    （２）
Z9=(x9_01,x9_02,x9_03,…x9_25,y9_01,y9_02,y9_03,…,y9_25)    （３）
Z16=(x16_01,x16_02,x16_03,…x16_25,y16_01,y16_02,y16_03,…,y16_25)  （４）
というベクトルにして、
R-(a×Z4＋b×Z9＋c×Z16)=Rc                                  （５）
とした時、このＲｃを小さくするようなａ，ｂ，ｃを求める。Ｒｃを小さくするということは、Ｒｃの各要素の内の最大値を最小化すること、あるいは、全要素の３σを小さくすること等いろいろとあるが、それは、各場合において手法を使い分けてよい。本実施例では、各要素の最大値最小化を計算し、その結果を図５に示す。
【００１５】
最適化計算の際は、（５）は線形なので線形計画法で最適化を行うと良い最適解を得ることが出来る。
【００１６】
これにより決定したａ，ｂ，ｃの値をＺｅｒｎｉｋｅ各項に掛けた後、足し合わせの形状を非球面加工面の現状の形状から変化させるかという指示形状を算出することが出来る。この方法だと、ｚｅｒｎｉｋｅ項や、９項といった、すでに形状が明確になっているものの大きさを変化させ、足し合わせるので、現実に存在する形状になる。また、各検査点にランダムな測定誤差が乗っていたとしても、Ｚｅｒｎｉｋｅ４項形状や、９項形状にフィッティングするため、その影響を回避することが可能となる。
【００１７】
一方、これが各点の傾きをスプライン関数等でつなぐ方法だと、所望の傾きでつなぐことが出来ないような形状、ひどい時には、各点をつなげず、加工が出来ない、という場合もある。
【００１８】
非球面加工後は、その加工を施したワークの透過波面を干渉計にて測定する。非球面形状は、面反射による干渉でもチェックできるが、透過波面にする理由は、
（１）透過波面は、干渉計のシステムオフセットを簡単に除去できる
（２）面反射による干渉は、干渉縞にノイズが乗りやすい
ためである。
【００１９】
透過波面測定後、その波面形状が所望のものになっているかどうかを判断する。ここでは、この波面形状から歪曲収差がどのように変化するか、シミュレーションを行い、歪曲収差がいくつになるかで、次工程に進むかどうかを決める。
【００２０】
非球面加工が完成と判断された後、所定の形状に切り出し、コーティングを施す。その後、メカ部品を接着、あるいは、メカ部品に組み込み、露光装置に搭載する。これにより、歪曲収差を補正することが可能となる。
【００２１】
上記実施例においては、説明のため、Ｚｅｒｎｉｋｅ４項、９項、１６項のみ使用したが、実際の歪曲収差は、回転対称な成分だけ残っているわけではない。そのため、例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式を用いて形状を作る場合は、必要な項全てにわたり、上記に記述したＺ４、Ｚ９などの配列を求めておき、（５）式のように式の中に組み込み、最適化をかける。これにより、非対称な非球面形状も容易に作ることが出来、高精度な歪曲収差補正が可能となる。
【００２２】
さらに、この方法だと、製造誤差による歪曲収差を直すだけでなく、レンズの設計値として残存している歪曲収差も直すことが出来る。
【００２３】
また、その他に、レクチルのたわみで生じる歪曲収差、レクチルの描画誤差も取れることが出来る。
【００２４】
図６は、ステッパーではなく、スキャナーに本発明の非球面を搭載した図である。スキャナーの場合、歪曲収差は、レンズだけでなく、ステージの走りの癖にも影響される。そこで、非球面補正板をレクチルスキャンステージ１と共にレンズに対し移動する様にすれば、ステージの走りの癖、レクチルのたわみ等で生じる歪曲収差も上記の歪曲収差補正用非球面作成手順で補正非球面形状を求め、加工することにより補正できる。
【００２５】
本発明における補正プレートを露光装置に搭載後、何かしらの原因で歪曲収差が変化した場合、補正プレートを着脱可能しておけば、変化分を追加工することが可能である。
【００２６】
また、非球面加工を施す時、加工指示値を作るためのデータ採りをした時の補正プレート非球面加工せず、そのデータを基に別の部材で非球面を形成し、完成後、装置上でデータ採りをしたときの補正板と入れ替えることも可能である。このようにすると、補正板を外す手間、及びその補正板に対する非球面加工以前の処理プロセスを省略でき、（別部材ならば、検査と並行して処理できるため）工程を短縮することが出来る。但し、その時、もともと入っていた補正板と、入れ替えるために新しく非球面加工を施した補正板の加工前における透過波面の差分を非球面加工に考慮する必要がある。考慮しない場合、その差が歪曲収差の補正残差となる。
【００２７】
また、両者の厚さも考慮する必要がある。厚さが異なるとその分、光路長が変化し、倍率成分や、ディストーション成分が光路長差に比例して変化する場合がある。したがって、光路長差で倍率や、ディストーションが変化する場合は、その光路長差で発生する分を非球面加工指示値に加えるか、露光装置の持つ補正機能でキャンセルする必要がある。
【００２８】
次に別の実施例として、非球面加工指示値を計算する際、計算時に加工機の特性を配慮する方法を述べる。
【００２９】
先の実施例に準拠して、本実施例も説明する。歪曲収差は、非球面加工を行う前の平面の状態でまず、検査を行う。このとき、図４に示すような歪曲収差Ｒが残っていたとする。Ｒは、（ｘ１，ｘ２，ｘ３，…，ｘ２５，ｙ１，ｙ２，ｙ３，…，ｙ２５）という配列である。ｘ１からｘ２５、及びｙ１〜ｙ２５は、歪曲収差を検査する２５点上での歪曲収差のＸ成分、Ｙ成分を表している。これを補正するためには、図３にしめした様にテーブル化したＺｅｒｎｉｋｅ４項、９項、１６項の配列を各々（２）、（３）、（４）というベクトルにする。このとき、非球面加工機の特性として、各Ｚｅｒｎｉｋｅの項に対する加工難易度が異なる場合がある。そこで、この特性を考慮するため、各項のとりうる値に制限を設ける。例えば、（５）式のａ，ｂ，ｃにおいて、
−Ｗ４≦ａ≦＋Ｗ４      （６）
−Ｗ９≦ｂ≦＋Ｗ９      （７）
−Ｗ１６≦ｃ≦Ｗ１６    （８）
という制限を設け、この制限の中（５）のＲｃを小さくするようなａ，ｂ，ｃを求める。Ｗ４，Ｗ９，Ｗ１６は、各項の制約値を表す。Ｒｃを小さくするということは、Ｒｃの各要素の内の最大値を最小化すること、あるいは、全要素の３σを小さくすること等いろいろとあるが、それは、各場合において手法を使い分けてよい。
【００３０】
最適化計算の際は、（５）は、線形なので線形計画法で最適化を行うと良い最適解を得ることが出来る。
【００３１】
また、今まで述べた実施例では、Ｚ４項のような倍率成分も非球面加工するように述べたが、露光装置に搭載されている収差補正機構で補正できる成分は、そちらで補正し、それで取りきれない分を非球面加工で補正してもよい。
【００３２】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本実施例に記載の露光装置を用いたデバイスの製造方法にも適用可能である。具体的には、上述の露光装置を用いて、ウエハーやガラス基板等の被露光体を露光する工程と、その露光された被露光体を現像する工程と、さらに現像された被露光体に後処理を施す工程とを有するデバイスの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の補正プレートとそれを搭載した露光装置
【図２】非球面加工面における歪曲収差加工敏感度
【図３】非球面加工面における歪曲収差加工敏感度テーブル
【図４】歪曲収差補正前
【図５】歪曲収差補正後
【図６】補正プレートを搭載したスキャナー
【図７】歪曲収差補正の原理
【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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