(57)【要約】      （修正有）【課題】投影光学系で発生する光学特性の変動量を高精度に算出及び補正して、優れた露光性能を達成することができる露光装置を提供する。【解決手段】投影光学系の瞳収差マップを取得するマップ取得部と、任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系の瞳面に形成される光強度分布を取得する分布取得部と、前記マップ取得部によって取得された瞳収差マップ及び前記分布取得部によって取得された光強度分布に基づいて、前記任意の照明モードで前記任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値から算出される前記投影光学系の光学特性の変動量が低減するように、前記投影光学系を調整する調整部と、を有する。【選択図】図１
2009218366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備える露光装置であって、
前記投影光学系の瞳面を分割した複数の領域のそれぞれに対して単位光量の光を照射したときに前記複数の領域のそれぞれで発生する光学特性の変動の飽和値を示す瞳収差マップを取得するマップ取得部と、
任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系の瞳面に形成される光強度分布を取得する分布取得部と、
前記マップ取得部によって取得された瞳収差マップ及び前記分布取得部によって取得された光強度分布に基づいて、前記任意の照明モードで前記任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値から算出される前記投影光学系の光学特性の変動量が低減するように、前記投影光学系を調整する調整部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記複数の領域のうち前記分布取得部によって取得された光強度分布が存在する存在領域を特定し、前記瞳収差マップから抽出される前記存在領域で発生する光学特性の飽和値と前記存在領域での光強度との積算値を加算して前記存在領域での光強度で割ることで、前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値を算出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】
前記分布取得部は、前記投影光学系の像面側に配置され、前記投影光学系からの光を通過させるピンホールが形成された遮光板と、前記ピンホールを通過した光を検出する光電変換部とを有する検出部を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記分布取得部は、前記任意のレチクルをスキャンさせながら前記ピンホールを通過した光を前記光電変換部で検出することで、前記投影光学系の瞳面に形成されるスキャン方向の光強度分布を一括して取得することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記分布取得部は、前記任意のレチクルのパターン及び前記任意の照明モードに基づいて、前記投影光学系の瞳面に形成される光強度分布を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項６】
前記マップ取得部は、前記投影光学系の瞳面を分割した複数の領域の一部で発生する光学特性の変動量を測定することで前記瞳収差マップを取得することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記マップ取得部は、熱解析シミュレーションによって前記瞳収差マップを算出することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記マップ取得部は、前記瞳収差マップとして、前記投影光学系の瞳面における角度方向及び動径方向を変数とする関数を取得することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光学特性は、フォーカス、像面湾曲、投影倍率、ディストーション及び波面収差のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備える露光装置を用いた露光方法であって、
前記投影光学系の瞳面を分割した複数の領域のそれぞれに対して単位光量の光を照射したときに前記複数の領域のそれぞれで発生する光学特性の変動の飽和値を示す瞳収差マップを取得するマップ取得ステップと、
任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系の瞳面に形成される光強度分布を取得する分布取得ステップと、
前記マップ取得ステップで取得された瞳収差マップ及び前記分布取得ステップで取得された光強度分布に基づいて、前記任意の照明モードで前記任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値から算出される前記投影光学系の光学特性の変動量が低減するように、前記投影光学系を調整する調整ステップと、
前記調整ステップで調整された投影光学系を介して、前記任意のレチクルのパターンを基板に投影する投影ステップと、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値を算出する算出方法であって、
前記投影光学系の瞳面を分割した複数の領域のそれぞれに対して単位光量の光を照射したときに前記複数の領域のそれぞれで発生する光学特性の変動の飽和値を示す瞳収差マップを取得するマップ取得ステップと、
任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系の瞳面に形成される光強度分布を取得する分布取得ステップと、
前記マップ取得ステップで取得された瞳収差マップ及び前記分布取得ステップで取得された光強度分布に基づいて、前記任意の照明モードで前記任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値を算出する算出ステップと、
を有することを特徴とする算出方法。
【請求項１２】
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、
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、露光装置、露光方法、算出方法及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイスを製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に形成された回路パターンを投影光学系によってウエハ等の基板に投影して回路パターンを転写する。
【０００３】
投影露光装置においては、露光を繰り返す際に、投影光学系が露光光のエネルギーの一部を吸収して加熱されたり、その後、放熱したりすることによって、投影光学系の光学特性（投影倍率や波面収差など）の変動（以下、「露光収差」とする）が発生する。かかる露光収差は、投影光学系に固有の時定数、熱平衡状態に達したときの単位光量当たりの露光収差飽和値（露光収差補正係数）、レチクルを通過する光の総光量及び露光に要した時間をパラメータとした計算式によって算出することが可能である。また、露光収差は、例えば、投影光学系を構成するレンズを駆動したり、レンズ間の圧力を制御したりすることで補正されている。これらの技術に関しては、特許文献１に開示されている。
【０００４】
露光収差補正係数は、照明条件ごとに異なるため、照明条件ごとに算出する必要がある。但し、露光装置において使用される全ての照明条件の露光収差補正係数を算出するためには、膨大な時間が必要となるため、実際には、幾つかの照明条件の露光収差補正係数から他の照明条件の露光収差補正係数を予測することが行われている。例えば、通常照明、輪帯照明、２重極照明などの照明モードごとに数点の照明条件の露光収差補正係数を算出し、同じ照明モードで算出していない照明条件の露光収差補正係数は、実際に算出した照明条件の露光収差補正係数を内挿又は外挿することで予測している。
【特許文献１】特開平６−２２１７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、露光収差補正係数を予測することができる照明モードが特定の照明モードに限定されてしまうため、それ以外の照明モードについては、個別に露光収差補正係数を算出しなければならなかった。従って、露光収差補正係数を算出する負荷が露光装置において使用される照明モードの数に比例して増加してしまう。
【０００６】
また、レチクルからの回折光の影響によって、同じ照明モードであっても投影光学系の瞳面に形成される光強度分布は異なるが、従来技術では、レチクルからの回折光を考慮していないため、露光収差補正係数を高精度に予測することができない。その結果、投影光学系に発生する露光収差を高精度に補正することができず、露光装置の露光性能（例えば、結像性能など）の低下を招いてしまっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて、投影光学系で発生する光学特性の変動量を高精度に算出及び補正して、優れた露光性能を達成することができる露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記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、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備える露光装置であって、前記投影光学系の瞳面を分割した複数の領域のそれぞれに対して単位光量の光を照射したときに前記複数の領域のそれぞれで発生する光学特性の変動の飽和値を示す瞳収差マップを取得するマップ取得部と、任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系の瞳面に形成される光強度分布を取得する分布取得部と、前記マップ取得部によって取得された瞳収差マップ及び前記分布取得部によって取得された光強度分布に基づいて、前記任意の照明モードで前記任意のレチクルのパターンを照明したときに前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記投影光学系で発生する光学特性の変動の飽和値から算出される前記投影光学系の光学特性の変動量が低減するように、前記投影光学系を調整する調整部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、投影光学系で発生する光学特性の変動量を高精度に算出及び補正して、優れた露光性能を達成することができる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクルのパターンをウエハに転写する投影露光装置である。但し、露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。
【００１３】
露光装置１は、光源１０と、照明光学系２０と、レチクル３０を載置するレチクルステージ３５と、投影光学系４０と、ウエハ５０を載置するウエハステージ５５とを備える。更に、露光装置１は、フォーカス検出系６０と、ステージ位置検出系７０と、駆動機構８０と、検出部９０と、制御部１００とを備える。
【００１４】
光源１０は、例えば、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーや波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどのエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザー、水銀ランプやキセノンランプなどのランプを使用する。
【００１５】
照明光学系２０は、光源１０からの光を用いてレチクル３０を照明する光学系である。照明光学系２０は、開口の大きさ及び形状を変更可能な絞り２２を含む。
【００１６】
レチクル３０は、ウエハ５０に転写すべきパターン（回路パターン）を有し、レチクルステージ３５に支持及び駆動される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル３０とウエハ５０とをスキャンすることによって、レチクル３０のパターンをウエハ５０に転写する。
【００１７】
レチクルステージ３５は、レチクル３０を支持し、例えば、リニアモータなどを利用してレチクル３０を３次元方向（投影光学系４０の光軸ＯＡの方向及び光軸ＯＡに直交する面内）に駆動する。
【００１８】
投影光学系４０は、レチクル３０のパターンをウエハ５０に投影する光学系である。投影光学系４０は、光軸ＯＡの方向に駆動可能なレンズ４２と、開口の大きさを変更可能な絞り４４とを含む。レンズ４２は、光軸ＯＡの方向の位置によって、投影光学系４０の投影倍率を規定する。絞り４４は、照明光学系２０の絞り２２と光学的に共役な位置に配置されている。
【００１９】
ウエハ５０は、レチクル３０のパターンが投影（転写）される基板である。但し、ウエハ５０は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。
【００２０】
ウエハステージ５５は、ウエハチャック５２を介してウエハ５０を支持し、ウエハチャック５２と共同してウエハ５０を駆動する。例えば、ウエハチャック５２は、光軸ＯＡの方向にウエハ５０を駆動する。ウエハステージ５５は、光軸ＯＡに直交する面内に沿って２次元的にウエハ５０を駆動する。
【００２１】
フォーカス検出系６０は、ウエハ５０の光軸ＯＡの方向に関する位置（即ち、ウエハ５０の表面の高さ）を検出する機能を有する。フォーカス検出系６０は、ウエハ５０の表面に光を照射する照射部６２と、ウエハ５０の表面で反射された光を受光して、ウエハ５０の表面の高さに応じた信号を出力する受光部６４とを含む。
【００２２】
ステージ位置検出系７０は、ウエハステージ５５に固定された反射鏡７２と、反射鏡７２にレーザ光を照射してウエハステージ５５の位置を検出するレーザ干渉計７４とを含む。
【００２３】
駆動機構８０は、第１の駆動部８２と、第２の駆動部８４と、第３の駆動部８６とを含む。第１の駆動部８２は、照明光学系２０の絞り２２を構成する遮光板を駆動して、絞り２２の開口の大きさ及び形状（即ち、照明光学系２０の開口数（ＮＡ））を変更する。第２の駆動部８４は、投影光学系４０のレンズ４２を光軸ＯＡの方向に駆動して、レンズ４２の位置（即ち、投影光学系４０の投影倍率）を変更する。第３の駆動部８６は、投影光学系４０の絞り４４を構成する遮光板を駆動して、絞り４４の開口の大きさ（即ち、投影光学系４０の開口数（ＮＡ））を変更する。
【００２４】
検出部９０は、レチクル３０の近傍に形成される光強度分布及び投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布を検出する機能を有し、ウエハステージ５５に支持されて投影光学系４０の像面側に配置される。検出部９０は、本実施形態では、投影光学系４０からの光を通過させるピンホールが形成された遮光板９２と、ピンホールからの光を検出する光電変換部９４とを含む。遮光板９２は、遮光板９２の表面がウエハ５０の表面と同じ高さになる（即ち、投影光学系４０の結像面の近傍に位置する）ように配置される。光電変換部９４は、例えば、複数の光電変換素子を配列したＣＣＤなどで構成され、遮光板９２のピンホールを通過した光を受光するために、遮光板９２（投影光学系４０の結像面）から所定の距離だけ離れた位置に配置される。検出部９０は、光電変換部９４の出力分布から投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布を検出し、光電変換部９４の出力和からレチクル３０の近傍に形成される光強度分布を検出する。このように、検出部９０は、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布を取得する分布取得部としての側面も有する。
【００２５】
制御部１００は、図示しないＣＰＵやメモリを有し、露光装置１の動作を制御する。例えば、制御部１００は、ウエハ５０の表面が投影光学系４０の結像面に位置するように、フォーカス検出系６０からの出力（検出結果）に基づいて、ウエハチャック５２の位置を制御する。また、制御部１００は、ステージ位置検出系７０からの出力（検出結果）に基づいて、ウエハステージ５５の駆動を制御する。
【００２６】
ここで、露光による投影光学系４０の光学性能の変動について説明する。本実施形態では、投影光学系４０の光学性能として、投影光学系４０のフォーカスを例に説明する。但し、投影光学系４０の光学性能は、フォーカスに限定されるものではなく、像面湾曲、投影倍率、ディストーション及び波面収差などを含む。
【００２７】
図２は、投影光学系４０のフォーカスの変動（経時変化）の一例を示す図である。図２において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は投影光学系４０のフォーカスＦを示している。また、投影光学系４０の初期（即ち、露光前）のフォーカスをＦ０とする。
【００２８】
図２を参照するに、露光が時間ｔ０から開始されると、時間の経過に伴ってフォーカスが変動し、時間ｔ１で一定のフォーカスＦ１に安定する。時間ｔ１以降は、露光光が投影光学系４０に入射しても、投影光学系４０に吸収される熱エネルギーと投影光学系４０から放出される熱エネルギーとが平衡状態に達しているため、フォーカスはＦ１から変化しない。そして、露光が時間ｔ２で停止されると、時間の経過に伴ってフォーカスは初期の状態に戻り、時間ｔ３で初期のフォーカスＦ０になる。
【００２９】
Ｆ０からＦ１までのフォーカスの変動量ΔＦは、レチクル３０のパターンの大きさ（露光領域の大きさ）、レチクル３０のパターンの大きさに対する光透過部の割合（透過率）及び光源１０から発光されるパルスエネルギーによって変化する。従って、フォーカスの変動量ΔＦは、投影光学系４０に入射する露光エネルギーに応じて比例的に変化し、露光エネルギーをＱとすると、以下の式１で表わされる。
【００３０】
ΔＦ＝Ｋ×Ｑ      ・・・（式１）
式１において、Ｋは単位光量（単位露光エネルギー）当たりのフォーカスの変動飽和値、即ち、露光収差飽和値（露光収差補正係数）であり、露光が開始されてから所定時間の経過後に収束する値（図２では、Ｆ１）である。また、時間ｔ０から時間ｔ１まで（立ち上がり時）の時定数ＴＳ１及び時間ｔ２から時間ｔ３まで（立ち下がり時）の時定数ＴＳ２は、投影光学系４０に入射する露光エネルギーによらず一定であり、投影光学系４０に固有の値である。従って、立ち上がり時及び立ち下がり時において、投影光学系４０のフォーカスは、指数関数の特性に類似した変動を示す。なお、立ち上がり時の特性は以下の式２で近似され、立ち下がりの特性は以下の式３で近似される。
【００３１】
ΔＦ×（１−ｅｘｐ（−ｔ／ＴＳ１））      ・・・（式２）
ΔＦ×ｅｘｐ（−ｔ／ＴＳ２）      ・・・（式３）
但し、照明モード、照明条件、レチクル（のパターン）を変更した場合、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布（即ち、投影光学系４０に入射する露光エネルギー）が変化するため、露光収差補正係数が変化する。従って、投影光学系４０の光学特性の変動を式１乃至式３の関数でモデル化し、投影光学系４０の光学特性の変動量を定量化する係数である露光収差補正係数を照明モード、照明条件、レチクル（のパターン）に応じて高精度に求める必要がある。
【００３２】
そこで、本実施形態では、任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布及び瞳収差マップに基づいて露光収差補正係数を算出する。瞳収差マップとは、投影光学系４０の瞳面を分割した複数の領域のそれぞれに対して単位光量の光を照射したときに、かかる複数の領域のそれぞれで発生する光学特性の変動の飽和値を示すマップである。換言すれば、瞳収差マップは、投影光学系４０の瞳面の一点に光が照射されたときに発生する光学特性（フォーカス、像面湾曲、投影倍率、ディストーション及び波面収差）ごとの露光収差補正係数を投影光学系４０の瞳全域にわたってマップ化したものである。
【００３３】
任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布及び瞳収差マップに基づいて露光収差補正係数を算出する処理は、本実施形態では、制御部１００によって実行される。換言すれば、制御部１００は、投影光学系４０で発生する光学特性の変動の飽和値である露光収差補正係数を算出する算出部としての側面も有する。この際、投影光学系４０で発生する露光収差は、瞳面内で相互作用がなく、投影光学系４０の瞳面を分割した複数の領域のそれぞれで発生する露光収差の加算で表現することができるという加法性を用いる。
【００３４】
例えば、図３（ａ）に示すような２重極形状の光強度分布が投影光学系４０の瞳面に形成され、かかる２重極形状の光強度分布を図３（ｂ）及び（ｃ）に示すような２つの光強度分布に分割する場合を考える。図３（ｂ）に示す光強度分布が投影光学系４０の瞳面に形成されると、投影光学系４０の瞳面内の光強度分布が存在する領域では、図４（ａ）に示すような露光収差が発生する。また、図３（ｃ）に示す光強度分布が投影光学系４０の瞳面に形成されると、投影光学系４０の瞳面内の光強度分布が存在する領域では、図４（ｂ）に示すような露光収差が発生する。そして、図４（ａ）に示す露光収差と図４（ｂ）に示す露光収差とを加算すると、図４（ｃ）に示すように、図３（ａ）に示す光強度分布が投影光学系４０の瞳面に形成された場合に投影光学系４０に発生する露光収差と略等しくなる。従って、図３（ａ）に示す光強度分布が投影光学系４０の瞳面に形成された場合に投影光学系４０に発生する露光収差は、図４（ａ）に示す露光収差と図４（ｂ）に示す露光収差との加算で表すことが可能である。なお、図４（ｃ）では、図４（ａ）に示す露光収差をＥＡ１、図４（ｂ）に示す露光収差をＥＡ２、図３（ａ）に示す光強度分布が投影光学系４０の瞳面に形成された場合に投影光学系４０に発生する露光収差をＥＡ３で示している。
【００３５】
このような加法性は、露光収差補正係数にも適用することができる。投影光学系４０の瞳面を複数の領域（例えば、ｎ個の領域）に分割し、ｎ個の領域のそれぞれに単位光量の光を照射したときにｎ個の領域のそれぞれで発生する露光収差補正係数をＩｃ１、Ｉｃ２、Ｉｃ３、・・・、Ｉｃｎとする。この場合、投影光学系４０の全体の露光補正係数Ｉｃは、Ｉｃ１＋Ｉｃ２＋Ｉｃ３＋・・・＋Ｉｃｎで表すことができる。
【００３６】
従って、まず、投影光学系４０の瞳面を分割した複数の領域のうち任意の照明モードで任意のレチクルのパターンを照明したときに投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布が存在する存在領域を特定する。そして、瞳収差マップから抽出される存在領域で発生する露光収差補正係数と存在領域での光強度との積算値を加算して存在領域での光強度で割ることで、投影光学系４０の全体の露光補正係数Ｉｃを算出することができる。具体的には、瞳収差マップをｆ（ｘ、ｙ）、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布をｇ（ｘ、ｙ）とすると、投影光学系４０の全体の露光補正係数Ｉｃは、以下の式４から算出することができる。
【００３７】
【数１】
2009218366.tif 000003
【００３８】
式４において、ｘ及びｙは、投影光学系４０の瞳面におけるｘ座標及びｙ座標を示しており、ｘ座標及びｙ座標の範囲は−１から１に規格化している。
【００３９】
瞳収差マップｆ（ｘ、ｙ）を投影光学系４０の光学特性ごとに取得すれば、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布を取得することで各光学特性の露光収差補正係数を高精度、且つ、迅速に算出することができる。このようにして算出された露光収差補正係数を用いて投影光学系４０で発生する光学特性の変動量を求め、かかる光学特性の変動量が低減するように投影光学系４０を調整することで、露光装置１は優れた露光性能を実現することができる。なお、投影光学系４０の調整は、例えば、制御部１００が駆動機構８０（第２の駆動部８４）を制御して投影光学系４０のレンズ４２を光軸ＯＡの方向に駆動することで実行される。従って、駆動機構８０及び制御部１００は、本実施形態では、投影光学系４０を調整する調整部としても機能する。
【００４０】
このように、露光装置１は、優れた露光性能を実現することが可能であり、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）を提供することができる。なお、デバイスは、露光装置１を用いてレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることによって製造される。
【００４１】
以下、瞳収差マップの取得方法及び投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布の取得方法について説明する。
【００４２】
まず、瞳収差マップの取得方法を説明する。瞳収差マップは、制御部１００が以下の処理を実行することで取得することができる。このように、制御部１００は、瞳収差マップを取得するマップ取得部としての側面も有する。
【００４３】
瞳収差マップは、図５に示すように、投影光学系４０の瞳面における角度方向θ及び動径方向Ｒを変数とする関数で表される。図６（ａ）乃至（ｃ）は、投影光学系４０の瞳面における各収差の角度方向θ及び動径方向Ｒの傾向（θ依存性及びＲ依存性）を示す図である。図６（ａ）乃至（ｃ）を参照するに、角度方向θに関しては、正弦又は余弦の傾向を示し、その周期は各収差の種類によって異なる。また、動径方向Ｒに関しては、中心に極値を有する３次関数で表される。従って、投影光学系４０の瞳面において、ｘ軸方向の３点における収差及びｙ軸方向の３点における収差を実際に測定すれば、関数フィッティングによって、投影光学系４０の瞳全域の収差を得ることができる。換言すれば、投影光学系４０の瞳面を分割した複数の領域の一部で発生する収差の変動量を測定することで瞳収差マップを取得することができる。
【００４４】
投影光学系４０の瞳面における収差を測定する際には、例えば、図７に示すような５つの照明モードを用いればよい。５つの照明モードとは、中心に極（半径０．１）を有する照明モード、ｙ軸方向に沿って０．６又は０．８の位置に極（半径０．１）を有する２つの照明モード、ｘ軸方向に沿って０．６又は０．８の位置に極を有する２つの照明モードである。図７は、投影光学系４０の瞳面における収差を測定する際に用いられる照明モードの一例を示す図である。
【００４５】
投影光学系４０の瞳面におけるｘ軸方向の露光収差補正係数の傾向ｆｘ（ｘ）は以下の式５で表され、投影光学系４０の瞳面におけるｙ軸方向の露光収差補正係数の傾向ｆｙ（ｙ）は以下の式６で表される。
【００４６】
ｆｘ（ｘ）＝Ａｘ３＋Ｂｘ２＋Ｃ      ・・・（式５）
ｆｙ（ｙ）＝Ｄｙ３＋Ｅｙ２＋Ｆ      ・・・（式６）
図７に示す照明モードに基づいて、投影光学系４０の光学特性（フォーカス、像面湾曲、投影倍率、ディスーション及び波面収差）ごとの露光収差補正係数を熱解析シミュレーションで算出し、光学特性ごとに式５及び６に示す関数でフィッティングを行う。これにより、式５及び６に示す関数の係数Ａ乃至Ｆが算出され、瞳収差マップＦ（ｘ、ｙ）は、式５及び６から以下の式７又は８で表される。
【００４７】
【数２】
2009218366.tif 000004
【００４８】
【数３】
2009218366.tif 000005
【００４９】
【数４】
2009218366.tif 000006
【００５０】
式７及び８において、ｘ及びｙは、投影光学系４０の瞳面におけるｘ座標及びｙ座標を示しており、ｘ座標及びｙ座標の範囲は−１から１に規格化している。Ｒは、投影光学系４０の瞳中心から座標（ｘ、ｙ）までの距離である。θは、投影光学系４０の瞳面においてｘ軸からの回転角度（反時計回りを正とする）である。
【００５１】
なお、瞳収差マップとして、式７又は８のどちらを用いるのかは、投影光学系４０の光学特性の種類に応じて決められている。同様に、正弦関数又は余弦関数における係数Ｇも投影光学系４０の光学特性の種類に応じて決められている。例えば、投影光学系４０の瞳面を２５６×２５６の領域に分割して座標を定義し、算出される関数から、その座標に対応する値を投影光学系４０の光学特性ごとに変数として格納する。上述した関数フィッティング、収差の測定点数及び種類は一例であり、これに限定されるものではない。また、投影光学系４０の瞳面を分割した複数の領域のそれぞれの露光収差補正係数を全て熱解析シミュレーションで算出することもできる。
【００５２】
次に、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布の取得方法を説明する。投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布は、例えば、露光装置１で使用するレチクルのパターンの２次元フーリエ変換と、かかるレチクルを照明する照明モード（即ち、照明形状）とのコンボリューション積分によって算出することができる。この際、光強度分布は、投影光学系４０の瞳面を分割した複数の領域に対応する領域での光強度の組み合わせとして算出する。かかる算出処理は、制御部１００で実行されるため、制御部１００は、本実施形態では、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布の取得する分布取得部として機能することもある。
【００５３】
また、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布は、図８に示すように、検出部９０を用いて検出することもできる。遮光板９２は、上述したように、遮光板９２は、遮光板９２の表面がウエハ５０の表面と同じ高さになるように配置する。光電変換部９４は、レチクル３０のパターンからの回折光が投影光学系４０の瞳面に形成する光強度分布に対応する光強度分布を生じる位置に配置する。そして、レチクル３０をスキャンさせながら遮光板９２のピンホールを通過した光を光電変換部９４で検出することで、投影光学系４０の瞳面に形成されるスキャン方向の光強度分布を一括して取得することができる。スキャン方向に直交する方向の光強度分布も同様にして取得し、これらを積算することで投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布を取得することができる。なお、レチクル３０と検出部９０とを同期スキャンさせながら遮光板９２のピンホールを通過した光を光電変換部９４で検出し、光電変換部９４の各素子の光量和から投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布を取得することもできる。図８は、検出部９０を用いて投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布を取得する場合を説明するための図である。
【００５４】
なお、投影光学系４０の瞳面に形成される光強度分布は、照明モード及びレチクル（のパターン）が変わるたびに再取得する必要があるが、瞳収差マップは一度取得すれば、照明モード及びレチクル（のパターン）が変わっても再取得する必要はない。
【００５５】
また、本実施形態では、露光装置１において瞳収差マップを取得する場合を例に説明したが、投影光学系４０の各光学特性の瞳収差マップを予め取得して制御部１００のメモリなどに記憶しておいてもよい。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す露光装置における投影光学系のフォーカスの変動（経時変化）の一例を示す図である。
【図３】図１に示す露光装置における投影光学系で発生する露光収差の加法性を説明するための図である。
【図４】図１に示す露光装置における投影光学系で発生する露光収差の加法性を説明するための図である。
【図５】瞳収差マップを説明するための図である。
【図６】投影光学系の瞳面における各収差の角度方向及び動径方向の傾向を示す図である。
【図７】投影光学系の瞳面における収差を測定する際に用いられる照明モードの一例を示す図である。
【図８】図１に示す露光装置の検出部を用いて投影光学系の瞳面に形成される光強度分布を取得する場合を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
１                            露光装置
１０                          光源
２０                          照明光学系
３０                          レチクル
３５                          レチクルステージ
４０                          投影光学系
５０                          ウエハ
５５                          ウエハステージ
６０                          フォーカス検出系
７０                          ステージ位置検出系
８０                          駆動機構
８２                          第１の駆動部
８４                          第２の駆動部
８６                          第３の駆動部
９０                          検出部
１００                        制御部
【図１】
2009218366.tif 000007
【図２】
2009218366.tif 000008
【図３】
2009218366.tif 000009
【図４】
2009218366.tif 000010
【図５】
2009218366.tif 000011
【図７】
2009218366.tif 000012
【図８】
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【図６】
2009218366.tif 000014