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図面 (6)

課題

投影光学系の歪曲収差非点収差とをともに目標範囲内に収めるのに有利な露光装置の提供。

解決手段

露光装置は、原版パターン基板投影する投影光学系を有し、前記基板の露光を行う。前記投影光学系は、その瞳の前側に第1平行平板を含み、かつ、前記瞳の後側に第2平行平板を含み、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点をそれぞれ同方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第1形状および第2形状とし、かつ、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点を反対方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第3形状および第4形状としたとき、前記第1形状と前記第3形状とを合成した第5形状となるように前記第1平行平板を変形させ、かつ、前記第2形状と前記第4形状とを合成した第6形状となるように前記第2平行平板を変形させて、前記投影光学系の歪曲収差および非点収差を調整する。

概要

背景

半導体液晶パネルなどは、フォトリソグラフィ工程により製造される。フォトリソグラフィ工程では、マスクレチクルと呼ばれる原版上のパターンを、投影光学系を介してレジストと呼ばれる感光剤が塗布されたガラス基板ウエハ上に投影する露光装置が使用されている。近年パターン線幅微細化に伴って、露光装置の高性能化が進んでいる。そのため、厳しい装置仕様を満たすためにディストーション歪曲収差)と非点収差とを補正することが必要となっている。ディストーションとは、理想格子を持つマスクを露光した場合、基板上の露光パターンの理想格子位置からのずれをいう。倍率の補正に関しては、特許文献1に示されるように、結像光学系の光路内に結像性能に影響を与えない程度の厚さをもった平行平板を配し、前記平行平板の形状を湾曲させることで倍率を補正することが行われている。ディストーションの補正に関しては、特許文献2に示されるように、結像光学系の光路内の平行平板を部分的に変形させることで補正することが行われている。非点収差の補正に関しては、投影光学系を構成する屈折型光学素子位置調整非球面加工が行われている。非球面加工とは、光学素子の少なくとも片面に収差打ち消す特性を有する非球面形状への加工を施すことをいう。

概要

投影光学系の歪曲収差と非点収差とをともに目標範囲内に収めるのに有利な露光装置の提供。 露光装置は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有し、前記基板の露光を行う。前記投影光学系は、その瞳の前側に第1平行平板を含み、かつ、前記瞳の後側に第2平行平板を含み、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点をそれぞれ同方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第1形状および第2形状とし、かつ、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点を反対方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第3形状および第4形状としたとき、前記第1形状と前記第3形状とを合成した第5形状となるように前記第1平行平板を変形させ、かつ、前記第2形状と前記第4形状とを合成した第6形状となるように前記第2平行平板を変形させて、前記投影光学系の歪曲収差および非点収差を調整する。

目的

本発明は、投影光学系の歪曲収差と非点収差とをともに目標範囲内に収めるのに有利な露光装置の提供を例示的目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

原版パターン基板投影する投影光学系を有し、前記基板の露光を行う露光装置であって、前記投影光学系は、その瞳の前側に第1平行平板を含み、かつ、前記瞳の後側に第2平行平板を含み、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点をそれぞれ同方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第1形状および第2形状とし、かつ、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点を反対方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第3形状および第4形状としたとき、前記第1形状と前記第3形状とを合成した第5形状となるように前記第1平行平板を変形させ、かつ、前記第2形状と前記第4形状とを合成した第6形状となるように前記第2平行平板を変形させて、前記投影光学系の歪曲収差および非点収差を調整する、ことを特徴とする露光装置。

請求項2

前記投影光学系は、等倍の光学系であり、物体面から像面に至る光路に、前記第1平行平板、第1平面鏡、第1凹面鏡凸面鏡、第2凹面鏡、第2平面鏡、及び、前記第2平行平板を順に含み、前記凸面鏡は、前記瞳の位置にある、ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。

請求項3

前記露光は、前記原版および前記基板を走査方向に沿って走査させながら行い、前記第1平行平板および前記第2平行平板は、前記走査方向とは直交する方向と前記投影光学系の光軸とを含む面内、および、前記走査方向と前記投影光学系の光軸とを含む面内の少なくとも一方において撓められる、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の露光装置。

請求項4

前記第1平行平板および前記第2平行平板を変形させる駆動部と、前記歪曲収差および前記非点収差に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の露光装置。

請求項5

請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記工程で露光された基板を現像する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法

技術分野

0001

本発明は、露光装置等及びデバイス製造方法に関する。

背景技術

0002

半導体液晶パネルなどは、フォトリソグラフィ工程により製造される。フォトリソグラフィ工程では、マスクレチクルと呼ばれる原版上のパターンを、投影光学系を介してレジストと呼ばれる感光剤が塗布されたガラス基板ウエハ上に投影する露光装置が使用されている。近年パターン線幅微細化に伴って、露光装置の高性能化が進んでいる。そのため、厳しい装置仕様を満たすためにディストーション歪曲収差)と非点収差とを補正することが必要となっている。ディストーションとは、理想格子を持つマスクを露光した場合、基板上の露光パターンの理想格子位置からのずれをいう。倍率の補正に関しては、特許文献1に示されるように、結像光学系の光路内に結像性能に影響を与えない程度の厚さをもった平行平板を配し、前記平行平板の形状を湾曲させることで倍率を補正することが行われている。ディストーションの補正に関しては、特許文献2に示されるように、結像光学系の光路内の平行平板を部分的に変形させることで補正することが行われている。非点収差の補正に関しては、投影光学系を構成する屈折型光学素子位置調整非球面加工が行われている。非球面加工とは、光学素子の少なくとも片面に収差打ち消す特性を有する非球面形状への加工を施すことをいう。

先行技術

0003

特開平08−306618号公報
特開2000−195784号公報

発明が解決しようとする課題

0004

現状では、ディストーションと非点収差とは、それぞれ別々に補正されている。ターゲットとなる成分の補正を行うと別の収差が発生し、発生した収差が要因で像性能が低下したり、光学素子の加工や露光装置の組み直し作業などが入ることで補正に時間がかかったりする。

0005

本発明は、投影光学系の歪曲収差と非点収差とをともに目標範囲内に収めるのに有利な露光装置の提供を例示的目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有し、前記基板の露光を行う露光装置であって、前記投影光学系は、その瞳の前側に第1平行平板を含み、かつ、前記瞳の後側に第2平行平板を含み、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点をそれぞれ同方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第1形状および第2形状とし、かつ、前記第1平行平板および前記第2平行平板の互いに対応する点を反対方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第3形状および第4形状としたとき、前記第1形状と前記第3形状とを合成した第5形状となるように前記第1平行平板を変形させ、かつ、前記第2形状と前記第4形状とを合成した第6形状となるように前記第2平行平板を変形させて、前記投影光学系の歪曲収差および非点収差を調整する、ことを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明によれば、例えば、投影光学系の歪曲収差と非点収差とをともに目標範囲内に収めるのに有利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

本発明の一実施形態における露光装置の一部を示す図である。
本発明の一実施形態におけるディストーション、非点収差を補正する手順のフローチャートである。
実施例1、2におけるディストーション又は非点収差を補正する作用を示す図である。
実施例3におけるディストーション及び非点収差を補正する作用を示す図である。
本発明の一実施形態における露光装置を示す図である。

実施例

0009

以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
〔露光装置〕
図1及び図5を参照しながら本発明の基板の露光を行う露光装置について説明する。はじめに、露光装置の光学系について説明し、その後、露光装置の平行平板部分について説明する。図5は本実施形態で用いる走査露光方式における光学系を示す図である。図5に示されるように、露光装置は、照明系11、原版1と基板7のアライメントマークを検出するアライメントスコープ10、原版1のパターンを基板7に投影する投影光学系12を有する。図5には示されてはいないが、照明系11は、例えば、光源、第1コンデンサーレンズフライアイレンズ、第2コンデンサーレンズ、スリット規定部材、結像光学系、平面鏡を含みうる。光源は、例えば、水銀ランプと、楕円ミラーとを含みうる。スリット規定部材は、原版1の照明範囲(即ち、原版1を照明するスリット形状光の断面形状)を規定する。結像光学系は、スリット規定部材によって規定されるスリットを物体面結像させるように配置されている。平面鏡は、照明系11において光路を折り曲げる。

0010

投影光学系12は、照明系11によって照明される原版1上のパターンの像を基板7上に投影する。原版1は投影光学系12の物体面に、基板7は投影光学系12の像面の位置に配置される。投影光学系12は、等倍結像光学系拡大結像光学系及び縮小結像光学系のいずれとしても構成されうるが、本実施形態では等倍の光学系として構成されている。投影光学系12は、物体面から順に、第1平行平板2a、第1平面鏡14、第1凹面鏡凸面鏡17、第2凹面鏡、及び第2平行平板2bが、物体面から像面に至る光路に配置されている。図5では、第1凹面鏡と第2凹面鏡とが、1つの凹面鏡16で構成されている。第1平面鏡14の鏡面を含む平面と第2平面鏡15の鏡面を含む平面とは、互いに90度の角度をなす。第1平面鏡14と第2平面鏡15とは、一体的に形成されていてもよい。第1平行平板2a及び第2平行平板2bは、同じ厚さを有している。照明系11によって照明される原版1上のパターンの像は、第1平行平板2a、第1平面鏡14、凹面鏡16、凸面鏡17、再度凹面鏡16、第2平面鏡15、そして第2平行平板2bを経て基板7に結像する。この状態において、基板7をy方向(走査方向)に沿って走査し、原版1上の全てのパターンを露光する。投影光学系12において、凸面鏡17は投影光学系12の瞳の位置にある。したがって、投影光学系12は、瞳の前側に第1平行平板2aを含み、かつ、瞳の後側に第2平行平板2bを含んでいる。

0011

図1は、本実施形態に係る走査型露光装置における照明系を除いた部分を示す概略図である。図中6は、投影光学系12から第1平行平板2a及び第2平行平板2bを除く第1平面鏡14、凹面鏡16、凸面鏡17、再度凹面鏡16、第2平面鏡15を含む光学系を表している。図中投影光学系12の光軸に平行にxyz座標系のz軸を取り、z軸に垂直な平面内で露光装置の走査方向にy軸を取る右手系の座標となっている。第1平行平板2a及び第2平行平板2bは各々、変形機構3a,3bによって変形される。平行平板2a,2b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とする。平行平板2a,2bの材質は、i線露光装置の場合、例えば合成石英を用いるとよい。またその形状は、例えば板厚が均一であれば、露光光線の形状に合わせて円弧形状や矩形などを用いてもよい。変形機構3a,3bは、平行平板2a,2bの走査方向(y方向)と平行な向きに、平行平板2a,2bをはさんで向かい合った一対の駆動部と保持部を有する。駆動部は平行平板2a,2bの変形させる部分においてその面の法線方向(z方向)に駆動可能であり、平行平板2a,2bの面形状を変形させる。駆動部の保持間隔は補正すべき非線形歪み周期に合わせた配置とする。例えば、駆動部の保持間隔は、より精密に非線形歪みを補正する場合は狭く、精密さを必要としない運用の場合は広くとることができる。測定系5a,5bは、平行平板2a,2b各々の基板位置を測定する。測定系5a,5bは、平行平板2a,2bまたは変形機構3a,3bの変位計測する移動可能な変位計もしくは固定された複数の変位計からなり、接触式でも非接触式でも構成が可能である。測定系5a,5bは、基板7の駆動機構9、あるいは原版1の駆動機構8上に配置する。測定系5a,5bは、基板の駆動機構9、原版の駆動機構8以外の機構によって保持されていてもよい。

0012

露光装置は、変形機構3a,3b各々を介して第1平行平板2a及び第2平行平板2bの変形を制御する制御部4を備える。制御部4は、変形機構3a,3b各々の駆動量を算出する演算部4a,4bを有する。制御部4は、投影露光後の基板上のパターンから測定したディストーション(歪曲収差)及び非点収差の測定値の入力部4cを有する。演算部4a,4bは、ディストーション及び非点収差の測定結果と所望のディストーション及び非点収差の状態との差、もしくはディストーション及び非点収差の無い状態との差を演算する。演算部4a,4bは、前記測定結果と所望の状態の差をなくすための平行平板2a,2bの面変形形状を決定し、面変形に必要な前記変形機構3a,3bの駆動量を算出する。制御部4は、変形機構3a,3bを駆動する駆動信号を出力する。また演算部4a,4bは、測定系5a,5bで測定した面変形後の平行平板2a,2bまたは変形機構3a,3bの変位量を入力する。そして演算部4a,4bは、面変形のために算出した駆動量と測定した変位量の差を算出し、駆動誤差を最小にする変形機構3a,3bの駆動量を算出する。演算部4a,4bは、例えばコンピュータを用いることで、一連の計算の自動化が容易である。

0013

次に、図2を参照しながら、ディストーション、非点収差を補正する手順について説明する。テスト露光により基板7に投影された原版1のパターンのディストーション及び非点収差を測定する。ディストーション及び非点収差の測定値が許容値に対して問題なければそのまま露光装置の使用を続ける。測定値が許容値に対して無視できない場合、演算部4a,4bにより補正に必要な平行平板2a,2bの面変形形状を算出し、各々の変形機構3a,3bの駆動量を決定する。制御部4は、変形機構3a,3bを駆動させ、平行平板2a,2bの面変形を行う。平行平板2a,2bは、変形機構3a,3bによって、少なくとも、走査方向と直交する方向と投影光学系12の光軸とを含む面内(xz平面内)、及び、走査方向と投影光学系12の光軸とを含む面内(yz平面内)の少なくとも一方において撓められる。測定系5a,5bにより平行平板2a,2b又は変形機構3a,3bの変位を測定し、演算部4a,4bで算出した平行平板2a,2bの面形状の変形量又は変形機構3a,3bの駆動量との誤差を算出し、制御部4は、算出された誤差が許容範囲内か否か判断する。制御部4は、駆動誤差が許容範囲内であれば補正を終了し露光装置の使用を始める。制御部4は、駆動誤差が許容値に対して無視できない場合、駆動誤差を最小にする変形機構3a,3bの駆動量を演算部4a,4bで算出し、再度前記変形機構3a,3bによる平行平板2a,2bの面変形を行う。

0014

[実施例1]
実施例1において、テスト露光後に測定した基板のパターンのディストーション及び非点収差の測定結果を図3Aに示す。図3A,3B,3Cにおいて、左側のグラフ縦軸はディストーション、右側のグラフの縦軸は非点収差を示す。横軸は、被露光基板の露光領域の図1におけるx方向の位置を示す。変形機構3a,3bに対し、駆動後の平行平板2a,2bのx方向の面形状がz=ax3(a<0)で表される形状になるよう、各個所における駆動量を前記演算部4a,4bによって算出する。制御部4は、算出した駆動量にしたがって各個所の前記変形機構3a,3bを駆動する。駆動後、測定系5a,5bにより駆動誤差を測定する。駆動誤差が無視できない場合、制御部4は、駆動誤差を最小にする変形機構3a,3bの駆動量を演算部4a,4bで算出し、再度変形機構3a,3bによる平行平板2a,2bの面変形を行う。平行平板2a,2bの面変形後の装置で露光した基板のパターンのディストーション及び非点収差を測定すると、図3Bに示すようなディストーション及び非点収差の測定結果が得られる。第1平行平板2a、第2平行平板2bともに同じ面変形形状を与えた時、第1平行平板2aで発生する非点収差に対し、第2平行平板2bで、第1平行平板2aで発生する非点収差を打ち消すような非点収差が発生する。一方、ディストーションは各々の平行平板2a,2bで同じ量のディストーションが発生する。これより、第1平行平板2a、光学系6、第2平行平板2bを通過した露光像は、非点収差は変化せず、ディストーションのみが変化する。これにより、平行平板2a,2bに同一面形状を与えることで、非点収差に影響を与えることなく、ディストーションのみを独立に補正することができる。

0015

[実施例2]
テスト露光後に測定した基板のパターンのディストーション及び非点収差の測定結果を図3Aに示す。第1平行平板2aをx方向にz1=−ax3(a<0)、第2平行平板2bをx方向にz2=ax3(a<0)で表される面形状に変形を行った場合、図3Cに示すような結果が得られる。第1平行平板2aにz1=−h(x)で表される面形状を与え、第2平行平板2bにz2=h(x)で表される面形状を与えた場合、各々の面で同じ非点収差が発生する。ここで、h(x)は定数ではない。一方、ディストーションに関しては、第1平行平板2aで発生するディストーションに対し、第2平行平板2bで、第1平行平板2aで発生するディストーションを打ち消すようなディストーションが発生する。これにより、第1平行平板2a、光学系6、第2平行平板2bを通過した露光像は、ディストーションは変化せず、非点収差のみが変化する。これにより、第1平行平板2aにz1=−h(x)で表されるz方向の変形量を付与し、第2平行平板2bにz2=h(x)で表されるz方向の変形量を付与することで、ディストーションに影響を与えることなく、非点収差のみを独立に補正することができる。

0016

[実施例3]
実施例3において、テスト露光後に測定した基板のパターンのディストーション及び非点収差の測定結果を図4Aに示す。前記第1平行平板2aをx方向にz1=bx4−cx3(b<0、c<0)、前記第2平行平板2bをx方向にz2=bx4+cx3で表される面形状に変形を行った場合、図4Bに示すような結果が得られる。

0017

x方向のディストーションを補正するために第1平行平板2a及び第2平行平板2bに付与されるべきz方向の変形量をg(x)とする。また、x方向の非点収差を補正するために第1平行平板2a及び第2平行平板2bに付与されるべきz方向の変形量をh(x)とする。g(x)とh(x)との少なくともいずれか一方は定数ではない。そして、第1平行平板2aをxz平面と平行な平面で切断したときの断面形状のz方向の位置z1が、z1=g(x)−h(x)+k1(ただしk1は定数)を満たすように、第1平行平板2aをz方向に変形させる。同時に、第2平行平板2bをxz平面と平行な平面で切断したときの断面形状のz方向の位置z2が、z2=g(x)+h(x)+k2(ただしk2は定数)を満たすように、第2平行平板2bをz方向に変形させる。そうすると、ディストーションは各々の平行平板2a、2bにz=g(x)で表される面形状を与えた際に発生するディストーションが発生する。一方、非点収差に関し、第1平行平板2aにz=−h(x)、第2平行平板2bにz=h(x)で表される面形状を与えた際に発生する非点収差が発生する。これより、x方向のディストーションと非点収差を独立に補正することができる。

0018

本発明において、第1平行平板2a及び第2平行平板2bの面形状の変形方向はx方向だけに限定されるものではなく、y方向においても成立する。いま、y方向のディストーションを補正するために第1平行平板2a及び第2平行平板2bに付与されるべきz方向の変形量をm(y)とする。また、y方向の非点収差を補正するために第1平行平板2a及び第2平行平板2bに付与されるべきz方向の変形量をn(y)とする。ここで、m(y)とn(y)との少なくともいずれか一方は定数ではないとする。そのとき、第1平行平板2aをyz平面と平行な平面で切断したときの断面形状のz方向の位置z3が、z3=m(y)−n(y)+k3(ただしk3は定数)を満たすように第1平行平板2aをz方向に変形させる。同時に、第2平行平板2bをyz平面と平行な平面で切断したときの断面形状のz方向の位置z4が、z4=m(y)+n(y)+k4(ただしk4は定数)を満たすように、第2平行平板2bをz方向に変形させる。そうすると、y方向のディストーションと非点収差を独立に補正することができる。

0019

第1平行平板2a及び第2平行平板2bの面形状をy方向においても変更するための機構は、第1及び第2平行平板2a,2bの面形状をx方向において変更するための機構と同様のものを使用し得る。第1及び第2平行平板2a,2bのx方向とy方向の面変形を同時に行うことで、x方向とy方向のディストーションと非点収差を同時に補正することができる。

0020

本発明は等倍結像光学系だけに限定されるものではなく、拡大結像光学系および縮小結像光学系のいずれにおいても構成されうる。いま、第1平行平板2aおよび第2平行平板2bの互いに対応する点をそれぞれ同方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第1形状および第2形状とする。また、第1平行平板2aおよび第2平行平板2bの互いに対応する点を反対方向に移動するように撓ませて得られる2つの形状を第3形状および第4形状とする。そのとき、第1形状と第3形状とを合成した第5形状となるように第1平行平板2aを変形させ、かつ、第2形状と第4形状とを合成した第6形状となるように第2平行平板2bを変形させる。そうすれば、投影光学系12が拡大結像光学系、縮小結像光学系であっても投影光学系12の歪曲収差および非点収差を調整することができる。

0021

[デバイス製造方法]
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイスFPDのデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置を用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程(酸化成膜蒸着ドーピング平坦化、エッチングレジスト剥離ダイシングボンディングパッケージング等)を含みうる。

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