KR20030066780A

KR20030066780A - 결상특성 계측방법, 결상특성 조정방법, 노광방법 및노광장치, 프로그램 및 기록매체, 그리고 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20030066780A
Application number: KR10-2003-7008810A
Authority: KR
Inventors: 쯔까꼬시도시오
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-08-09
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2008244494A; EP1355140A4; KR100893516B1; EP1355140A1; US20040059444A1; US7075651B2; CN1484757A; WO2002054036A1; HK1063345A1; JP4174660B2; JPWO2002054036A1; CN100346150C

Abstract

제어장치 (50) 에서는 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 실측 데이터가 입력되면, 그 데이터와, 그 입력에 앞서 작성되어 있는 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여, 투영광학계의 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출한다. 또 조정 가능한 특정 광학소자 (13₁∼13₄) 의 조정과 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군이 미리 구해져, 기억장치 (42) 에 미리 기억된다. 그리고 투영광학계의 결상특성의 실측 데이터가 입력되면, 주제어장치에 의해 그 실측 데이터와 상기 파라미터군과 특정 광학소자의 목표조정량과의 관계식을 이용하여, 특정 광학소자의 목표조정량이 산출되어 조정된다.

Description

결상특성 계측방법, 결상특성 조정방법, 노광방법 및 노광장치, 프로그램 및 기록매체, 그리고 디바이스 제조방법{IMAGING CHARACTERISTICS MEASURING METHOD, IMAGING CHARACTERISTICS ADJUSTING METHOD, EXPOSURE METHOD AND SYSTEM, PROGRAM AND RECORDING MEDIUM, AND DEVICE PRODUCING METHOD}

기술분야

본 발명은 결상특성 계측방법, 결상특성 조정방법, 노광방법 및 장치, 프로그램 및 기록매체 및, 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투영광학계가 목적으로 하는 결상특성을 계측하는 결상특성 계측방법, 이 결상특성을 조정하는 결상특성 조정방법, 이 결상특성 조정방법에 의해 결상특성이 조정된 투영광학계를 사용하여 노광을 실행하는 노광방법 및 상기 결상특성 조정방법을 실시하는 데에 적합한 노광장치, 노광장치의 제어용 컴퓨터에 투영광학계가 목적으로 하는 결상특성의 산출 혹은 투영광학계의 결상특성조정을 위한 처리를 실행시키는 프로그램 및 이들 프로그램이 기록된 컴퓨터에 의해 판독 가능한 정보기록매체 및, 상기 노광장치를 사용하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

배경기술

종래부터 반도체소자 또는 액정표시소자 등을 포토리소그래피 공정으로 제조할 때에, 포토마스크 또는 레티클 (이하 「레티클」이라고 총칭함) 의 패턴을, 투영광학계를 통해 표면에 포토레지스트 등의 감광제가 도포된 웨이퍼 또는 유리플레이트 등의 기판 상에 전사하는 투영노광장치, 예를 들어 스텝 앤드 리피트 방식의 축소투영노광장치 (소위 스테퍼) 나, 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 투영노광장치 (소위 스캐닝 스테퍼) 등이 사용되고 있다.

그러나 반도체소자 등을 제조하는 경우에는 다른 회로패턴을 기판 상에 여러 층이나 적층하여 형성할 필요가 있기 때문에, 회로패턴이 묘화된 레티클과, 기판 상의 각 쇼트영역에 이미 형성된 패턴을 정확하게 중첩시키는 것이 중요하다. 이와 같은 중첩을 정밀하게 실행하기 위해서는 투영광학계의 결상특성이 원하는 상태로 (예를 들어 기판 상의 쇼트영역 (패턴) 에 대한 레티클 패턴의 전사 이미지의 배율오차 등을 보정하도록) 조정되는 것이 필요불가결하다. 또한 기판 상의 각 쇼트영역에 제1층째 레티클 패턴을 전사하는 경우에도, 제2층째 이후의 레티클 패턴을 정밀하게 각 쇼트영역에 전사하기 위해, 투영광학계의 결상특성을 조정해 두는 것이 바람직하다.

이 투영광학계의 결상특성 (광학특성의 일종) 을 조정하기 위한 전제로서, 결상특성을 정확하게 계측 (또는 검출) 할 필요가 있다. 이 결상특성의 계측방법으로서, 소정의 계측용 패턴이 형성된 계측용 마스크를 사용하여 노광을 실행하고, 계측용 패턴의 투영 이미지가 전사형성된 기판을 현상하여 얻어지는 전사 이미지, 예를 들어 레지스트 이미지를 계측한 계측결과에 의거하여 결상특성, 구체적으로는 자이델의 5 수차 (디스토션 (왜곡수차), 구면수차, 비점수차, 상면(像面)만곡, 코마수차) 를 산출하는 방법 (이하 「전사법」이라고 함) 이 주로 이용되고 있다. 이 외에 실제로 노광을 실행하지 않고, 계측용 마스크를 조명광에 의해 조명하여 투영광학계에 의해 형성된 계측용 패턴의 공간 이미지 (투영 이미지) 을 계측하고, 이 계측결과에 의거하여 상기 5 수차를 산출하는 방법 (이하 「공간 이미지 계측법」이라고 함) 도 실행되고 있다.

그러나 상기 서술한 전사법, 또는 공간 이미지 계측법에 의하면, 상기 5 수차의 전부를 구하기 위해서는 각각의 계측에 적합한 패턴을 사용하여 개별적으로 계측을 반복할 필요가 있다. 또한 계측되는 수차의 종류 및 대소에 따라서는 그 순번을 고려하지 않으면 투영광학계를 정밀하게 조정하기 곤란하다. 예를 들어 코마수차가 큰 경우, 결상되는 패턴이 해상되지 않고, 이 상태에서 디스토션, 비점수차 및, 구면수차 등을 계측해도 정확한 데이터를 얻을 수 없다. 따라서 먼저 코마수차가 어느 정도 이하로 되도록 조정한 후, 디스토션 등을 계측할 필요가 있다.

또 최근의 반도체소자 등의 고집적화에 따라, 회로패턴이 점점 미세화되고 있고, 최근에는 자이델의 5 수차 (저차수차) 를 보정하는 것만으로는 불충분하고, 보다 고차의 수차를 포함한 투영광학계의 종합적인 결상특성의 조정이 요구되고 있다. 이와 같은 종합적인 결상특성을 조정하기 위해서는 투영광학계를 구성하는 개개의 렌즈엘리먼트의 데이터 (곡률, 굴절률, 두께 등) 를 이용하여 광선추적게산을 실행하여, 조정해야 하는 렌즈엘리먼트 및, 그 조정량을 산출할 필요가 있다.

그러나 렌즈엘리먼트의 데이터는 노광장치 메이커의 극비사항에 속하기 때문에 노광장치의 수리 또는 조정을 실행하는 서비스 엔지니어 혹은 사용자가 이것을 입수하기는 통상적으로 곤란하다. 또 상기 광선추적계산은 막대한 시간을 필요로 하기 때문에, 현장에서 서비스 엔지니어들이 이것을 실행하는 것은 비현실적이다.

또 투영광학계의 각 수차가, 각종 패턴의 결상특성에 부여하는 영향은 한결같지 않고, 따라서 노광장치의 사용자의 요구도 그 대상으로 하는 패턴에 따라 달라진다. 예를 들어 콘택트 홀 패턴은 비점수차의 영향이 특히 문제가 된다. 또 가는 선폭의 라인 앤드 스페이스 패턴은 코마수차의 영향을 크게 받는다. 또 예를 들어 고립선 패턴과 라인 앤드 스페이스 패턴에서는 베스트 포커스 위치가 다르다.

이와 같은 배경하에서 반도체 제조공장 내의 오퍼레이터들이 투영광학계의 결상특성 (광학특성의 일종), 특히 대상으로 하는 패턴을 기판 상에 정밀하게 전사하기 위해, 특히 영향이 큰 것으로 예상되는 결상특성을 간단하고 고정밀도로 계측할 수 있는 새로운 기술이나, 반도체 제조공장 내 등에서 서비스 엔지니어들이, 투영광학계의 결상특성을 비교적 용이하고 고정밀도로 조정할 수 있게 하는 새로운 기술 등의 출현이 기대되고 있다.

본 발명은 이와 같은 사정하에서 이루어진 것으로, 그 제1 목적은 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성을 간이하고 정확하게 계측하는 것을 가능하게 하는 결상특성 계측방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제2 목적은 투영광학계의 결상특성을 용이하고 고정밀도로 조정할 수 있는 결상특성 조정방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제3 목적은 미세 패턴을 기판 상에 고정밀도로 형성할 수 있는 노광방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제4 목적은 마스크의 패턴을 기판 상에 고정밀도로 전사할 수 있는 노광장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제5 목적은 디바이스의 생산성의 향상에 기여하는 디바이스 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제6 목적은 상기 노광장치에서의 사용에 적합한 프로그램 및 이 프로그램이 기록된 컴퓨터에 의한 판독가능한 정보기록매체를 제공하는 것에 있다.

발명의 개시

본 발명은 제1 관점에서 보면, 투영광학계의 결상특성을 계측하는 결상특성 계측방법으로, 상기 투영광학계의 시야 내의 적어도 1개의 계측점에서 상기 투영광학계의 파면수차를 계측하는 공정과 ; 상기 계측된 파면수차와, 미리 준비된 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 공정 ; 을 포함하는 결상특성 계측방법이다.

여기에서 「목적으로 하는 결상특성」이란, 목적으로 하는 결상특성 및 그 결상특성의 지표값의 양자를 포함하는 개념이다. 본 명세서에서는 이와 같은 의미에서 목적으로 하는 결상특성의 용어를 사용하는 것으로 한다.

이것에 의하면, 투영광학계의 시야 내의 적어도 1개의 계측점에서 투영광학계의 파면수차를 계측한 후, 계측한 파면수차와 미리 준비된 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출한다. 이와 같이 제르니케 변화표를 미리 준비해 둠으로써, 파면수차의 계측을 1회 실행하는 것만으로 목적으로 하는 결상특성을 산출할 수 있게 된다. 이 경우, 계측은 투영광학계의 종합적인 결상특성인 파면수차에 대해 실행되므로, 목적으로 하는 결상특성을 고정밀도로 구할 수 있게 된다.

이 경우에 있어서, 상기 산출하는 공정에서는 상기 목적으로 하는 결상특성이, 복수 종류의 결상특성을 포함하는 경우, 상기 계측된 파면수차와 상기 복수 종류의 결상특성 각각에 대한 제르니케 변화표에 의거하여, 상기 목적으로 하는 결상특성에 포함되는 상기 복수 종류의 결상특성을 각각 산출하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 결상특성 계측방법에서는 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표는 각종 패턴을 고려하여 각종 결상특성에 대해, 미리 완전히 별도로 작성되는 것으로 해도 되고, 혹은 상기 계측하는 공정에 앞서, 상기 투영광학계에 의한 투영의 대상으로 하는 패턴 정보와, 상기 목적으로 하는 결상특성에 의거하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 실행함과 동시에, 상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보에 의거하여, 상기 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 공정을 추가로 포함하는 것으로 해도 된다. 후자의 경우에 있어서, 상기 투영광학계에 관한 정보에는 상기 투영광학계의 개구수, 조명조건 및, 조명광의 파장이 포함되는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 결상특성 계측방법에서는 계측하는 공정에 앞서 제르니케 변화표를 작성하는 경우, 상기 작성하는 공정에서는 상기 목적으로 하는 결상특성이, 복수 종류의 결상특성을 포함하는 경우, 상기 복수 종류의 결상특성 각각에 대한 상기 수차의 정보에 따른 제르니케 변화표를 작성하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 결상특성 계측방법에서는 상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시하는 공정을 추가로 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명은 제2 관점에서 보면, 투영광학계의 결상특성을 조정하는 결상특성 조정방법으로, 본 발명의 결상특성 계측방법을 이용하여 목적으로 하는 결상특성을 계측하는 공정과 ; 상기 결상특성의 계측결과에 의거하여 상기 투영광학계를 조정하는 공정 ; 을 포함하는 제1 결상특성 조정방법이다.

이에 의하면, 본 발명의 결상특성 계측방법을 이용하여 목적으로 하는 결상특성을 계측하므로, 그 목적으로 하는 결상특성을 고정밀도로 구할 수 있다. 그리고 상기 구한 결상특성 (결상특성의 계측결과) 에 의거하여 투영광학계를 조정한다. 따라서 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성을 고정밀도로 조정할 수 있다. 예를 들어 목적으로 하는 결상특성을, 대상 패턴의 이미지의 형성에 특히 영향을 주는 결상특성 (수차) 으로 해 둠으로써, 투영광학계의 결상특성을 대상 패턴에 따라 가능한 한 조정할 수 있게 된다.

이 경우에 있어서, 상기 투영광학계는 조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성되고, 상기 투영광학계의 조정은 상기 계측된 결상특성과, 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군과, 상기 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정하고, 그 결정된 목표조정량에 따라 상기 특정 광학소자를 조정함으로써 실행되는 것으로 할 수 있다.

본 발명은 제3 관점에서 보면, 조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성된 투영광학계의 결상특성을 조정하는 결상특성 조정방법으로, 상기 투영광학계의 시야 내의 적어도 1개의 계측점에서 상기 투영광학계를 통한 광정보를 얻어, 상기 투영광학계의 결상특성을 구하는 공정과 ; 상기 구한 결상특성과, 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타낸 파라미터군과, 상기 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정하는 공정 ; 을 포함하는 제2 결상특성 조정방법이다.

여기에서 「조정용 특정 광학소자」란, 결상특성의 조정에 사용되는 특정 광학소자를 의미하고, 그 특정 광학소자를 구동하거나, 교환함으로써 투영광학계의 결상특성을 조정할 수 있는 경우 외에, 그 특정 광학소자를 재가공 혹은 교환하여 결상특성을 조정하는 경우 등도 포함한다. 즉, 조정용 특정 광학소자는 조정단계뿐만 아니라, 제조단계에서도 사용되는 것을 포함한다. 즉 조정용 특정 광학소자에서의 「조정」이란, 조정단계의 결상특성의 조정 (보정) 외에, 결상특성이 조정된 투영광학계 그 자체를 제조하는 것도 포함한다. 또 조정용 특정 광학소자는 1개에 한정하지 않고, 복수 포함되어 있어도 되는 것은 물론이다. 본 명세서에서는 이와 같은 의미로 「조정용 특정 광학소자」라는 용어를 사용하고 있다.

또 조정용 특정 광학소자가 복수 있는 경우에는 「목표조정량」은 조정량이 제로, 즉 아무것도 조정을 하지 않은 경우도 포함한다. 본 명세서에서는 이와같은 개념으로 「목표조정량」이란 용어를 사용하고 있다.

이에 의하면, 투영광학계의 조정시에는 투영광학계의 시야 내의 적어도 1개의 계측점에서 투영광학계를 통한 광학정보를 얻고, 투영광학계의 결상특성을 구하고, 그 구한 결상특성과, 특정 광학소자의 조정과 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군과, 상기 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 목표조정량을 미지수로 하여 연산을 실행함으로써, 그 미지수, 즉 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정한다. 이와 같이 결상특성 (수차) 을 실제로 계측한 계측결과와, 특정 광학소자의 조정과 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군과, 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용함으로써, 그 결상특성을 보정하는 특정 광학소자의 목표조정량을 용이하게 산출할 수 있다. 이로써 투영광학계의 결상특성을 용이하고 고정밀도로 조정할 수 있게 된다.

이 경우에 있어서, 상기 결상특성을 구하는 공정에 앞서, 상기 파라미터군을 구하는 공정을 추가로 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제2 결상특성 조정방법에 있어서, 조정 대상이 되는 결상특성은 단일 종류의 결상특성인 것으로 할 수도 있으나, 상기 결상특성에는 복수 종류의 결상특성이 포함되어 있는 것으로 할 수도 있다. 후자의 경우, 상기 결상특성을 구하는 공정에서는 복수 종류의 결상특성을 구하고, 상기 결정하는 공정에서는 상기 구한 복수 종류의 결상특성과, 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군과, 상기 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제2 결상특성 조정방법에 있어서, 조정 대상이 되는 결상특성은 여러 결상특성을 생각할 수 있고, 이에 대응하여 상기 관계식도 여러 관계식을 생각할 수 있다. 예를 들어 상기 결상특성은 제르니케 다항식으로 표시되는 파면수차인 것으로 할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 관계식은 상기 제르니케 다항식의 각 항의 계수 중 임의의 항의 계수에 가중을 부여하기 위한 가중부여함수를 포함하는 식인 것으로 할 수 있다.

본 발명은 제 4 관점에서 보면, 마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통해 기판 상에 전사하는 노광방법으로서, 본 발명의 제1, 제2 결상특성 조정방법 중 어느 하나를 이용하여 투영광학계의 결상특성을 조정하는 공정과 ; 상기 결상특성이 조정된 투영광학계를 사용하여 상기 패턴을 기판 상에 전사하는 공정 ; 을 포함하는 노광방법이다.

이에 의하면, 본 발명의 제1, 제2 결상특성 조정방법 중 어느 하나를 이용하여 투영광학계의 결상특성을 조정하고, 그 결상특성이 조정된 투영광학계를 통해 마스크의 패턴을 기판 상에 전사한다. 따라서 결상특성이 고정밀도로 조정된 투영광학계를 통해 마스크의 패턴이 기판 상에 전사되므로, 미세 패턴을 고정밀도로 기판 상에 형성할 수 있게 된다.

특히 본 발명의 제1 결상특성 조정방법에 의해 투영광학계의 결상특성을 조정하는 경우, 목적으로 하는 결상특성, 예를 들어 대상 패턴의 이미지의 형성에 특히 영향을 주는 결상특성 (수차) 을 가능한 한 조정한다. 따라서 예를 들어 대상 패턴으로서 미세 패턴이 형성되어 있는 마스크를 사용하여 노광을 실행하는 경우이더라도, 그 미세 패턴의 이미지의 형성에 특히 영향을 주는 결상특성 (수차) 을 가능한 한 조정한 투영광학계를 통해 패턴이 기판 상에 전사되게 된다.

본 발명은 제5 관점에서 보면, 마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통해 기판 상에 전사하는 노광장치로서, 상기 투영광학계를 포함하는 노광 본체부에 적어도 그 일부를 탑재할 수 있고, 상기 투영광학계의 파면수차를 계측하는 계측장치와 ; 상기 계측장치에 의해 계측된 상기 투영광학계의 파면수차와, 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 제1 연산장치 ; 를 구비하는 제1 노광장치이다.

이에 의하면, 계측장치에 의해 투영광학계의 파면수차가 계측되면, 제1 연산장치에 의해 그 계측된 투영광학계의 파면수차와, 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여 상기 목적으로 하는 결상특성이 산출된다. 이와 같이 제르니케 변화표를 이용함으로써, 파면수차의 계측을 1회 실행하는 것만으로, 목적으로 하는 결상특성을 산출할 수 있게 된다. 이 경우, 계측은 투영광학계의 종합적인 결상특성인 파면수차에 대해 실행되므로, 목적으로 하는 결상특성을 고정밀도로 구할 수 있게 된다. 이 고정밀도로 구해진 목적으로 하는 결상특성이 최적하게 되도록 (예를 들어 목표값과의 차가 최소가 되도록) 조정한 상태에서 노광을 실행함으로써, 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판 상에 고정밀도로 전사할 수 있게 된다.

이 경우에 있어서, 상기 제르니케 변화표가 미리 기억된 기억장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제1 노광장치에서는 상기 제르니케 변화표는 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때 부여된 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표로 할 수 있다.

본 발명의 제1 노광장치에서는 상기 대상으로 하는 패턴 정보, 상기 목적으로 하는 결상특성의 정보, 상기 투영광학계에 관한 정보 및, 상기 수차의 정보를 포함하는 각종 정보를 입력하기 위한 입력장치와 ; 상기 입력장치를 통해 입력된 대상으로 하는 패턴 정보 및 목적으로 하는 결상특성의 정보에 의거하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 실행함과 동시에, 상기 입력장치를 통해 입력된 상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보에 의거하여, 상기 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때의 상기 부여된 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 제2 연산장치 ; 를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 투영광학계에 관한 정보에는 상기 투영광학계의 개구수, 조명조건 및, 조명광의 파장 (중심파장 및 파장폭 등) 이 포함되는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제1 노광장치에서는 상기 제1 연산장치에 의해 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 화면 상에 표시하는 표시장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제1 노광장치에서는 상기 제1 연산장치에 의한 상기 목적으로 하는 결상특성정보의 산출결과에 의거하여 상기 투영광학계의 결상특성을 보정하는 결상특성보정장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 투영광학계는 조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성되고, 상기 결상특성보정장치는 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군이 미리 기억된 기억장치와, 상기 산출된 상기 결상특성과 상기 파라미터군과 상기 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 산출하는 산출장치를 갖는 것으로 할 수 있다.

본 발명은 제6 관점에서 보면, 마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통해 기판 상에 전사하는 노광장치로서, 조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성된 상기 투영광학계와 ; 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군이 미리 기억된 기억장치와 ; 상기 투영광학계를 포함하는 노광 본체부에 적어도 일부를 탑재할 수 있고 상기 투영광학계의 결상특성을 계측할 수 있는 계측장치와 ; 상기 계측장치로 계측된 실측 데이터와 상기 파라미터군과 상기 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 산출하는 연산장치 ; 를 구비하는 제2 노광장치이다.

이에 의하면, 조정가능한 특정 광학소자의 조정과 투영광학계의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군이 미리 구해지고, 그 파라미터군이 기억장치에 미리 기억되어 있다. 그리고 계측장치에 의해 투영광학계의 결상특성이 실측되면, 연산장치에 의해 상기 결상특성의 실측 데이터와 상기 파라미터군과 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 특정 광학소자의 목표조정량이 산출된다. 이와 같이 상기 파라미터가 미리 구해져 기억장치에 기억되어 있으므로, 실제로 결상특성 (수차) 을 계측했을 때에는 그 결상특성을 보정하는 특정 광학소자의 목표조정량을 용이하게 산출할 수 있고, 이 산출결과에 의거하여 특정 광학소자를 조정함으로써 투영광학계의 결상특성을 용이하고 고정밀도로 조정할 수 있게 된다. 따라서 이 결상특성이 고정밀도로 조정된 투영광학계를 사용하여 노광을 실행함으로써, 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판 상에 고정밀도로 전사할 수 있게 된다.

이 경우에 있어서, 상기 산출된 특정 광학소자의 목표조정량에 의거하는 조정은 오퍼레이터에 의한 매뉴얼 조작을 통해 실행하는 것으로 할 수도 있으나, 예를 들어 상기 산출된 목표조정량에 따라 상기 특정 광학소자를 조정하여 상기 투영광학계의 결상특성을 조정하는 결상특성조정장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제2 노광장치에서는 조정 대상이 되는 결상특성은 단일 종류의 결상특성인 것으로 할 수도 있는데, 상기 결상특성에는 복수 종류의 결상특성이 포함되어 있는 것으로 할 수 있다. 후자의 경우, 상기 계측장치는 상기 투영광학계의 복수 종류의 결상특성을 계측할 수 있고, 상기 연산장치는 상기 계측장치로 계측된 상기 복수 종류의 결상특성의 실측 데이터와 상기 파라미터군과 상기 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 산출하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제2 노광장치에서는 조정 대상이 되는 결상특성은 여러 결상특성을 생각할 수 있고, 이에 대응하여 상기 관계식도 여러 관계식을 생각할 수 있다. 예를 들어 상기 결상특성은 제르니케 다항식으로 표시되는 파면수차인 것으로 할 수 있다.

본 발명은 제7 관점에서 보면, 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판 상에 전사하는 노광장치의 제어용 컴퓨터에 소정 처리를 실행시키는 프로그램으로서, 대상으로 하는 패턴 정보 및 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보의 입력에 응답하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 실행하는 수단과 ; 상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보의 입력에 응답하여, 상기 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때의 상기 부여된 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 수순; 을 상기 제어용 컴퓨터에 실행시키는 제1 프로그램이다.

이 프로그램이 노광장치의 제어용 컴퓨터에 인스톨되어 있는 경우, 대상으로 하는 패턴 정보 및 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 상기 컴퓨터에 입력함으로써, 그 입력에 응답하여 상기 컴퓨터에 의해 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정이 실행된다. 이어서 이 조건설정이 실행된 컴퓨터에, 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보를 입력함으로써, 그 입력에 응답하여, 상기 컴퓨터에 의해 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때 부여된 수차의 정보에 따른 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표가 작성된다. 즉 대상으로 하는 패턴 정보, 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보, 투영광학계에 관한 정보 및, 부여하고자 하는 수차에 관한 정보 등의 제르니케 변화표의 작성에 불가결한 최저한의 정보를 컴퓨터에 입력하는 것만으로, 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때 부여된 수차의 정보에 따른 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 용이하고 간단하게 작성할 수 있다. 이 작성된 제르니케 변화표는 동일 종류의 투영광학계를 구비한 다른 노광장치에서 사용할 수 있다.

본 발명의 제1 프로그램에서는 상기 서술한 바와 같이 하여 상기 제르니케 변화표를 작성한 후에, 상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 상기 제르니케 변화표에 의거하여, 상기 투영광학계의 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다. 이와 같은 경우에는 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터를 컴퓨터에 다시 입력함으로써, 그 입력에 응답하여 상기 컴퓨터에 의해 실측 데이터와 상기 제르니케 변화표에 의거하여, 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성이 산출된다. 따라서 최저 1회의 계측에 의해 얻은 파면수차의 실측 데이터를 컴퓨터에 입력하는 것만으로, 목적으로 하는 결상특성을 컴퓨터에 단시간에정확하게 산출시킬 수 있다.

본 발명의 제1 프로그램에서는 상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제1 프로그램에서는 상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성이 최적하게 되도록 (예를 들어 목표값과의 차가 최소가 되도록) 상기 투영광학계를 조정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제1 프로그램에서는 상기 서술한 제르니케 변화표의 작성에 추가하여, 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 경우, 상기 투영광학계에 관한 다른 정보의 입력 및 상기 부여하고자 하는 수차에 관한 정보의 입력에 응답하여, 상기 투영광학계에 관한 다른 정보마다 상기 제르니케 변화표를 각각 작성하는 수순과 ; 상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 상기 제르니케 변화표에 의거하여, 상기 투영광학계의 상기 목적으로 하는 결상특성을, 상기 투영광학계에 관한 다른 정보마다 산출하는 수순과 ; 상기 산출된 목적으로 하는 결상특성이 최적하게 되도록 (예를 들어 목표값과의 차가 최소가 되도록) 상기 투영광학계에 관한 정보를 발견함으로써 최적 노광조건을 결정하는 수순 ; 을 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 결정된 최적 노광조건을 설정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명은 제8 관점에서 보면, 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보의 입력및 상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 미리 준비된 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여 상기 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 실행시키는 제2 프로그램이다.

이 프로그램이 노광장치의 제어용 컴퓨터에 인스톨되어 있는 경우, 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보와 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터를 상기 컴퓨터에 입력함으로써, 그 입력에 응답하여 상기 컴퓨터에 의해 이 실측 데이터와 미리 준비된 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여, 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성이 산출된다. 이 경우, 그 제르니케 변화표는 예를 들어 동일 종류의 투영광학계를 구비한 다른 노광장치의 제어용 컴퓨터에 의해 본 발명의 제1 프로그램을 이용하여 작성된 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 사용할 수 있다. 따라서 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보와 최저 1회의 계측에 의해 얻은 파면수차의 실측 데이터를 컴퓨터에 의해 입력하는 것만으로, 목적으로 하는 결상특성정보를 컴퓨터에 단시간에 정확하게 산출시킬 수 있다. 이 경우, 목적으로 하는 결상특성으로는 예를 들어 대상으로 하는 패턴의 이미지의 형성에 주는 영향이 큰 결상특성을 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 프로그램에서는 상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제2 프로그램에서는 상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성이최적해지도록 상기 투영광학계를 조정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명은 제9 관점에서 보면, 마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판 상에 전사하는 노광장치의 제어용 컴퓨터에 소정 처리를 실행시키는 프로그램으로서, 상기 투영광학계의 결상특성의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 입력된 결상특성의 실측 데이터와, 상기 투영광학계의 조정과 상기 투영광학계의 상기 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군과, 상기 투영광학계의 목표조정량의 관계식을 이용하여 상기 투영광학계의 목표조정량을 산출하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 실행시키는 제3 프로그램이다.

이에 의하면, 노광장치의 제어용 컴퓨터에 이 프로그램을 미리 인스톨한다. 그리고 투영광학계의 결상특성의 실측 데이터가 입력되면, 노광장치의 제어용 컴퓨터가, 프로그램에 따라 그 입력된 결상특성의 실측 데이터와, 투영광학계의 조정과 투영광학계의 결상특성의 변화의 관계를 나타내는 파라미터군과, 투영광학계의 목표조정량의 관계식을 이용하여 목표조정량을 산출한다. 즉, 오퍼레이터들은 실제로 결상특성 (수차) 을 계측하고, 그 결상특성의 실측값을 입력하는 것만으로, 그 결상특성을 보정하는 투영광학계의 목표조정량이 산출된다. 따라서 예를 들어 이 산출된 목표조정량에 의거하여 투영광학계를 조정함으로써 투영광학계의 결상특성을 용이하고 고정밀도로 조정할 수 있게 된다.

이 경우에 있어서, 상기 산출된 목표조정량에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제3 프로그램에서는 상기 산출된 목표조정량에 의거하여 상기 투영광학계를 조정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제3 프로그램에서는 상기 파라미터군은 상기 투영광학계를 구성하는 조정용 특정 광학소자의 조정과 상기 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군으로, 상기 목표조정량은 상기 특정 광학소자를 조정해야 하는 양인 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제3 프로그램에서는 상기 결상특성은 제르니케 다항식으로 표시되는 파면수차인 것으로 할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 관계식은 상기 제르니케 다항식의 각 항의 계수 중 임의의 계수에 가중을 부여하기 위한 가중부여함수를 포함하는 식인 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제3 프로그램에서는 대상으로 하는 패턴 정보 및 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보의 입력에 응답하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 실행하는 수순과 ; 상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보의 입력에 응답하여 상기 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 수순과 ; 상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 상기 제르니케 변화표에 의거하여 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 수순 ; 을 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제3 프로그램에서는 상기 투영광학계의 시야 내의 적어도 1개의 계측점에서 상기 투영광학계를 통해 얻어진 광정보를 상기 투영광학계의 상기 파면수차의 실측 데이터로 변환하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 제1∼제3 프로그램은 정보기록매체에 기록할 수 있다. 따라서 본 발명은 제10 관점에서 보면, 본 발명의 제1∼제3 프로그램 중 어느 하나가 기록된 컴퓨터에 의한 판독 가능한 정보기록매체라고도 할 수 있다.

또 리소그래피공정에 있어서, 본 발명의 제1, 제2 노광장치 중 어느 하나를 사용하여 노광을 실행함으로써, 기판 상에 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있고, 이로써 보다 고집적도의 마이크로 디바이스를 고수율로 제조할 수 있다. 따라서 본 발명은 또 다른 관점에서 보면, 본 발명의 제1, 제2 노광장치 중 어느 하나를 사용하는 디바이스 제조방법 (즉 제1, 제2 노광장치 중 어느 하나를 사용하여 패턴을 감광물체에 전사하는 공정을 포함하는 디바이스 제조방법) 이라고도 할 수 있다.

또 노광장치의 제조시에, 투영광학계를 노광장치 본체에 탑재한 후에, 본 발명의 제1, 제2 결상특성 조정방법 중 어느 하나를 이용하여, 투영광학계를 조정함으로써, 투영광학계의 결상특성을 고정밀도로 조정할 수 있다. 따라서 본 발명은 또 다른 관점에서 보면, 본 발명의 제1, 제2 결상특성 조정방법 중 어느 하나를 이용하여 상기 투영광학계를 조정하는 공정을 포함하는 노광장치의 제조방법이라고도 할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도1은 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 노광장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.

도2A∼도2F는 데이터베이스의 작성시에 실행되는 가동 렌즈 등의 구동방향의 정의를 설명하기 위한 도면이다.

도3은 계측용 레티클을 나타내는 개략사시도이다.

도4는 레티클 스테이지 상에 장전된 상태에서의 계측용 레티클의 광축 근방의 XZ 단면의 개략도를 투영광학계의 모식도와 함께 나타낸 도면이다.

도5는 레티클 스테이지 상에 장전된 상태에서의 계측용 레티클의 -Y측 단부 근방의 XZ 단면의 개략도를 투영광학계의 모식도와 함께 나타낸 도면이다.

도6A는 본 실시형태의 계측용 레티클에 형성된 계측용 패턴을 나타낸 도면이고, 도6B는 본 실시형태의 계측용 레티클에 형성된 기준 패턴을 나타낸 도면이다.

도7은 결상특성의 계측 및 표시 (시뮬레이션) 시에서의 주제어장치 내의 CPU의 제어 알고리즘을 개략적으로 나타낸 플로우차트이다.

도8은 도7의 서브루틴 (126) 의 처리를 나타내는 플로우차트이다.

도9A는 웨이퍼 상의 레지스트층에 소정 간격으로 형성되는 계측용 패턴의 축소 이미지 (잠상) 를 나타내는 도면이고, 도9B는 도9A의 계측용 패턴의 잠상과 기준 패턴의 잠상의 위치관계를 나타낸 도면이다.

도10은 포터블한 파면수차 계측기의 일례를 나타낸 단면도이다.

도11A는 광학계에 수차가 존재하지 않는 경우에 마이크로 렌즈 어레이로부터 사출되는 광속을 나타내는 도면이고, 도11B는 광학계에 수차가 존재하는 경우에 마이크로 렌즈 어레이로부터 사출되는 광속을 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하 본 발명의 일 실시형태를 도1∼도9B에 의거하여 설명한다.

도1에는 일 실시형태에 관련되는 노광장치 (10) 의 개략구성이 나타나 있다. 이 노광장치 (10) 는 노광용 광원 (이하 「광원」이라고 함) 에 펄스 레이저광원을 사용한 스텝 앤드 리피트 방식의 축소투영노광장치, 즉 소위 스테퍼이다.

이 노광장치 (10) 는 광원 (16) 및 조명광학계 (12) 로 이루어지는 조명계, 이 조명계로부터의 에너지빔으로서의 노광용 조명광 (EL) 에 의해 조명되는 마스크로서의 레티클 (R) 을 지지하는 마스크 스테이지로서의 레티클 스테이지 (RST), 레티클 (R) 로부터 사출된 노광용 조명광 (EL) 을 기판으로서의 웨이퍼 (W) 상 (상면 상) 에 투사하는 투영광학계 (PL), 웨이퍼 (W) 를 지지하는 Z 틸트 스테이지 (58) 가 탑재된 기판 스테이지로서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 및, 이들 제어계 등을 구비하고 있다.

상기 광원 (16) 으로서는 여기에서는 F₂레이저 (출력파장 157㎚) 혹은 ArF 엑시머 레이저 (출력파장 193㎚) 등의 진공자외역의 펄스광을 출력하는 펄스자외광원이 사용되고 있다. 또한 광원 (16) 으로서 KrF 엑시머레이저 (출력파장 248㎚) 등의 원자외역 혹은 자외역의 펄스광을 출력하는 광원을 사용해도 된다.

상기 광원 (16) 은 실제로는 조명광학계 (12) 의 각 구성요소 및 레티클 스테이지 (RST), 투영광학계 (PL) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 등으로 이루어지는 노광장치 본체가 수납된 챔버 (11) 가 설치된 클린룸과는 다른 청정도가 낮은 서비스룸에 설치되어 있고, 챔버 (11) 에 빔 매칭 유닛으로 불리는 광축조정용 광학계를 적어도 일부에 포함하는 도시하지 않은 송광광학계를 통해 접속되어 있다. 이 광원 (16) 은 주제어장치 (50) 로부터의 제어정보 (TS) 에 의거하여, 내부의 컨트롤러에 의해 레이저광 (LB) 의 출력의 온ㆍ오프, 레이저광 (LB) 의 1 펄스당 에너지, 발진주파수 (반복주파수), 중심파장 및 스펙트럼 절반폭 등이 제어되도록 되어 있다.

상기 조명광학계 (12) 는 실린더렌즈, 빔익스펜더 (모두 도시하지 않음) 및 옵티컬 인테그레이터 (호모게니저;22) 등을 포함하는 빔정형ㆍ조도균일화 광학계 (20), 조명계 개구 조리개판 (24), 제 1 릴레이렌즈 (28A), 제 2 릴레이렌즈 (28B), 레티클블라인드 (30), 광로절곡용 미러 (M) 및 콘덴서렌즈 (32) 등을 구비하고 있다. 또한 옵티컬 인테그레이터로서는 플라이아이렌즈, 로드인테그레이터 (내면반사형 인테그레이터), 혹은 회절광학소자 등을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는 옵티컬 인테그레이터 (22) 로서 플라이아이렌즈가 사용되고 있으므로, 이하에서는 플라이아이렌즈 (22) 라고 한다.

상기 빔정형ㆍ조도균일화 광학계 (20) 는 챔버 (11) 에 설치된 광투과창(17) 을 통해 도시하지 않은 송광광학계에 접속되어 있다. 이 빔정형ㆍ조도균일화 광학계 (20) 는 광원 (16) 에서 펄스발광된 광투과창 (17) 을 통해 입사된 레이저빔 (LB) 의 단면형상을, 예를 들어 실린더렌즈나 빔익스펜더를 사용하여 정형한다. 그리고 빔정형ㆍ조도균일화 광학계 (20) 내부의 사출단측에 위치하는 플라이아이렌즈 (22) 는 레티클 (R) 을 균일한 조도분포로 조명하기 위해, 상기 단면형상이 정형된 레이저빔의 입사에 의해 조명광학계 (12) 의 동공면과 거의 일치하도록 배치되는 그 사출측 초점면에 다수의 점광원 (광원상) 으로 이루어지는 면광원 (2차 광원) 을 형성한다. 이 2차 광원으로부터 사출되는 레이버빔을 이하에서는 「조명광 (EL)」이라고 한다.

플라이아이렌즈 (22) 의 사출측 초점면의 근방에, 원판형상 부재로 이루어지는 조명계 개구조리개판 (24) 이 배치되어 있다. 이 조명계 개구조리개판 (24) 에는 거의 등각도 간격으로, 예를 들어 통상의 원형개구로 이루어지는 개구조리개 (통상 조리개), 작은 원형개구로 이루어지고 코히어런스 팩터인 σ값을 작게 하기 위한 개구조리개 (소σ조리개), 윤대 조명용의 윤대형상의 개구조리개 (윤대 조리개) 및, 변형 광원법용으로 복수의 개구를 편심시켜 배치하여 이루어지는 변형 개구조리개 (도1에서는 이 주의 2종류의 개구조리개만이 도시되어 있음) 등이 배치되어 있다. 이 조명계 개구조리판 (24) 은 주제어장치 (50) 에 의해 제어되는 모터 등의 구동장치 (40) 에 의해 회전되도록 되어 있고, 이로써 어느 하나의 개구조리개가 조명광 (EL) 의 광로 상에 선택적으로 설정되고, 후술하는 케일러 조명에서의 광원면형상이, 윤대, 소원형, 대원형, 혹은 사각형 등으로 제한된다.

또한 개구조리개판 (24) 대신에, 혹은 그것과 조합하여, 예를 들어 조명광학계 내에 교환하여 배치되는 복수의 회절광학소자, 조명광학계의 광축을 따라 움직일 수 있는 프리즘 (원추 프리즘, 다면체 프리즘 등) 및, 줌광학계의 적어도 하나를 포함하는 광학유닛을, 광원 (16) 과 옵티컬 인테그레이터 (22) 사이에 배치하고, 옵티컬 인테그레이터 (22) 가 플라이아이렌즈일 때는 그 입사면 상에서의 조명광의 강도분포, 옵티컬 인테그레이터 (22) 가 내면반사형 인테그레이터일 때는 그 입사면에 대한 조명광의 입사각도범위 등을 가변으로 함으로써, 조명광학계의 동공면 상에서의 조명광의 광량분포 (2차 광원의 크기나 형상), 즉 레티클 (R) 의 조명조건의 변경에 따르는 광량손실을 억제하는 것이 바람직하다. 또 본 실시형태에서는 내면반사형 인테그레이터에 의해 형성되는 복수의 광원 이미지 (허상) 도 2차 광원으로 칭하기로 한다.

조명계 개구조리개판 (24) 으로부터 나온 조명광 (EL) 의 광로 상에, 레티클 블라인드 (30) 를 개재시켜 제1 릴레이렌즈 (28A) 및 제2 릴레이렌즈 (28B) 로 이루어지는 릴레이 광학계가 배치되어 있다. 레티클 블라인드 (30) 는 레티클 (R) 의 패턴면에 대한 공액면에 배치되고, 레티클 (R) 상의 직사각형의 조명영역 (IAR) 을 규정하는 직사각형 개구가 형성되어 있다. 여기에서 레티클 블라인드 (30) 로서는 개구형상이 가변인 가동 블라인드가 사용되고 있고, 주제어장치 (50) 에 의해 마스킹 정보라고도 하는 블라인드 설정정보에 의거하여 그 개구가 설정되도록 되어 있다.

릴레이광학계를 구성하는 제2 릴레이렌즈 (28B) 후방의 조명광 (EL) 의 광로상에는 당해 제2 릴레이렌즈 (28B) 를 통과한 조명광 (EL) 을 레티클 (R) 을 향하여 반사하는 절곡 미러 (M) 가 배치되고, 이 미러 (M) 후방의 조명광 (EL) 의 광로 상에 콘덴서렌즈 (32) 가 배치되어 있다.

이상의 구성에 있어서, 플라이아이렌즈 (22) 의 입사면, 레티클 블라인드 (30) 의 배치면 및, 레티클 (R) 의 패턴면은 광학적으로 서로 공액으로 설정되고, 플라이아이렌즈 (22) 의 사출측 초점면에 형성되는 광원면 (조명광학계의 동공면), 투영광학계 (PL) 의 퓨리에변환면 (사출 동공면) 은 광학적으로 서로 공액으로 설정되고, 케일러 조명계로 되어 있다.

이와 같이 하여 구성된 조명광학계 (12) 의 작용을 간단하게 설명하면, 광원 (16) 으로부터 펄스발광된 레이저빔 (LB) 은 빔정형ㆍ조도균일화 광학계에 입사되어 단면형상이 정형된 후, 플라이아이렌즈 (22) 에 입사된다. 이로써 플라이아이렌즈 (22) 의 사출측 초점면에 상기 서술한 2차 광원이 형성된다.

상기 2차 광원으로부터 사출된 조명광 (EL) 은 조명계 개구조리개판 (24) 상의 어느 하나의 개구조리개를 통과한 후, 제1 릴레이렌즈 (28A) 를 거쳐 레티클 블라인드 (30) 의 직사각형 개구를 통과한 후, 제2 릴레이렌즈 (28B) 를 통과하여 미러 (M) 에 의해 광로가 수직하방으로 절곡된 후, 콘덴서 렌즈 (32) 를 거쳐, 레티클 스테이지 (RST) 상에 지지된 레티클 (R) 상의 직사각형의 조명영역 (IAR) 을 균일한 조명분포로 조명한다.

상기 레티클 스테이지 (RST) 상에는 레티클 (R) 이 장전되고, 도시하지 않은 정전 척 (또는 버큠 척) 등을 통해 흡착지지되어 있다. 레티클 스테이지 (RST)는 도시하지 않은 구동계에 의해 수평면 (XY 평면) 내에서 미소 구동 (회전을 포함) 이 가능한 구성으로 되어 있다. 또 레티클 스테이지 (RST) 는 Y축 방향에 대해서는 소정의 스트로크 범위 (레티클 (R) 의 길이 정도) 에서 이동 가능한 구성으로 되어 있다. 또한 레티클 스테이지 (RST) 의 위치는 도시하지 않은 위치검출기, 예를 들어 레티클 레이저 간섭계에 의해 소정의 분리능 (예를 들어 0.5∼1㎚ 정도의 분해능) 으로 계측되고, 이 계측결과가 주제어장치 (50) 에 공급되도록 되어 있다.

또한 레티클 (R) 에 사용하는 재질은 사용하는 광원에 따라 분별해서 사용할 필요가 있다. 즉 ArF 엑시머레이저, KrF 엑시머레이저를 광원으로 하는 경우는 합성석영을 사용할 수 있으나, F₂레이저를 사용하는 경우에는 형석 등의 불화물 결정이나, 불소 도프 석영 등으로 형성할 필요가 있다.

상기 투영광학계 (PL) 는 예를 들어 양측 텔레센트릭한 축소계가 사용되고 있다. 이 투영광학계 (PL) 의 투영배율은 예를 들어 1/4, 1/5 혹은 1/6 등이다. 따라서 상기와 같이 하여 조명광 (EL) 에 의해 레티클 (R) 상의 조명영역 (IAR) 이 조명되면, 그 레티클 (R) 에 형성된 패턴이 투영광학계 (PL) 에 의해 상기 투영배율로 축소된 이미지가 표면에 레지스트 (감광제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 직사각형의 노광영역 (IA ; 통상은 쇼트영역에 일치) 에 투영되어 전사된다.

투영광학계 (PL) 로서는 도1에 나타낸 바와 같이 복수 장, 예를 들어 10∼20 장 정도의 굴절광학소자 (렌즈 ; 13) 만으로 이루어지는 굴절계가 사용되고 있다.이 투영광학계 (PL) 를 구성하는 복수 장의 렌즈 (13) 중, 물체면측 (레티클측) 의 복수 장 (여기에서는 설명을 간략화하기 위해 4장으로 함) 의 렌즈 (13₁, 13₂, 13₃, 13₄) 는 결상특성보정 컨트롤러 (48) 에 의해 외부로부터 구동 가능한 가동 렌즈로 되어 있다. 렌즈 (13₁, 13₂, 13₃, 13₄) 는 도시하지 않은 렌즈홀더에 각각 지지되고, 이들 렌즈홀더가 도시하지 않은 구동소자, 예를 들어 피에조소자 등에 의해 중력방향으로 3점에서 지지되어 있다. 그리고 이들 구동소자에 대한 인가전압을 독립시켜 조정함으로써, 렌즈 (13₁, 13₂, 13₃, 13₄) 를 투영광학계 (PL) 의 광축방향인 Z축 방향으로 시프트구동 및, XY면에 대한 경사방향 (즉 X축 둘레의 회전방향 및 Y축 둘레의 회전방향) 으로 구동 가능 (틸트 가능) 한 구성으로 되어 있다. 또 렌즈 (13₃) 는 도시하지 않은 렌즈홀더에 지지되고, 이 렌즈홀더의 외주부에 예를 들어 거의 90°간격으로 피에조소자 등의 구동소자가 배치되어 있고, 상호 대향하는 2개의 구동소자를 각각 1세트로 하여, 각 구동소자에 대한 인가전압을 조정함으로써, 렌즈 (13₃) 를 XY면 내에서 2차원적으로 시프트 구동 가능한 구성으로 되어 있다. 본 실시형태에서는 렌즈 (13₁, 13₂, 13₃, 13₄) 의 각각이 조정용 특정 광학소자를 구성하고 있다. 또한 특정 광학소자는 렌즈 (13₁∼13₄) 에 한정되는 것이 아니고, 투영광학계 (PL) 의 동공면 근방, 또는 이미지면측에 배치되는 렌즈, 혹은 투영광학계 (PL) 의 수차, 특히 그 비회전 대칭성분을 보정하는 수차보정판 (광학플레이트) 등을 포함해도 된다. 또한 특정 광학소자의 자유도 (이동 가능한 방향) 는 2개 또는 3개로 한정되지 않고 1개 또는 4개 이상이어도 된다.

또 투영광학계 (PL) 의 동공면 근방에는 개구수 (N. A.) 를 소정범위 내에 연속적으로 변경 가능한 동공 개구조리개 (15) 가 설치되어 있다. 이 동공 개구조리개 (15) 로는 예를 들어 소위 홍채 조리개가 사용되고 있다. 이 동공 개구조리개 (15) 는 주제어장치 (50) 에 의해 제어된다.

또한 조명광 (EL) 으로서 ArF 엑시머레이저광, KrF 엑시머레이저광을 사용하는 경우에는 투영광학계 (PL) 를 구성하는 각 렌즈엘리먼트로서는 합성석영을 사용할 수 있으나, F₂레이저광을 사용하는 경우에는 이 투영광학계 (PL) 에 사용되는 렌즈의 재질은 전부 형석 등의 불화물 결정이나 상기 서술한 불소 도프 석영이 사용된다.

상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 웨이퍼 스테이지 구동부 (56) 에 의해 XY 2차원 면 내에서 자유자재로 구동되도록 되어 있다. 이 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 탑재된 Z 틸트 스테이지 (58) 상에는 도시하지 않은 웨이퍼홀더를 통해 웨이퍼 (W) 가 정전흡착 (또는 진공흡착) 등에 의해 지지되어 있다. Z 틸트 스테이지 (58) 는 웨이퍼 (W) 의 Z 방향의 위치 (포커스위치) 를 조정함과 동시에, XY 평면에 대한 웨이퍼 (W) 의 경사각을 조정하는 기능을 갖는다. 또 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X, Y 위치 및 회전 (요잉, 피칭, 롤링을 포함) 은 Z 틸트 스테이지 (58) 상에 고정된 이동경 (52W) 을 통해 외부의 웨이퍼 레이저 간섭계 (54W) 에 의해 계측되고, 이 웨이퍼 레이저 간섭계 (54W) 의 계측값이 주제어장치 (50) 에 보내지도록 되어 있다.

또 Z 틸트 스테이지 (58) 상에는 소위 베이스라인 계측용의 기준 마크 등의 기준 마크가 계측된 기준 마크판 (FM) 이, 그 표면이 거의 웨이퍼 (W) 의 표면과 동일 높이로 되도록 고정되어 있다.

본 실시형태의 노광장치 (10) 에서는 도시는 생략되어 있으나, 레티클 (R) 의 상방에, 투영광학계 (PL) 를 통해 레티클 (R) 상의 레티클 마크 (2) 와 기준 마크판의 마크를 동시에 관찰하기 위한 노광파장을 사용한 TTR (Through The Reticle) 얼라인먼트 광학계로 이루어지는 1쌍의 레티클 얼라인먼트 현미경이 설치되어 있다. 이들 레티클 얼라인먼트 현미경으로는 예를 들어 일본 공개특허공보 평7-176468호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,646,413호 등에 개시되는 것과 동일한 구성의 것이 사용되고 있다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한에서 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.

또 도시는 생략되어 있으나, 본 실시형태에서는 웨이퍼 (W) 의 Z 방향위치는 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-283403호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,448,332호 등에 개시되는 다점초점위치 검출계로 이루어지는 포커스센서에 의해 계측되도록 되어 있고, 이 포커스 센서의 출력이 주제어장치 (50) 에 공급되어, 주제어장치에서는 Z 틸트 스테이지 (58) 를 제어하여 소위 포커스 레벨링 제어를 실행하도록 되어 있다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한에서 상기 공보 및 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.

또한 상기 투영광학계 (PL) 의 측면에는 도시하지 않은 오프액시스 (off-axis) 방식의 얼라인먼트계가 설치되어 있다. 이 얼라인먼트계로서는 예를 들어 웨이퍼 상의 레지스트를 감광시키지 않는 브로드 밴드한 검출광속을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상 마크의 이미지와 도시하지 않은 지표의 이미지를 촬상소자 (CCD) 등을 사용하여 촬상하고, 이들 촬상신호를 출력하는 화상처리방식의 FIA (Field Image Alignment) 계의 현미경이 사용되고 있다. 이 얼라인먼트계의 출력에 의거하여, 기준 마크판 (FM) 상의 기준 마크 및 웨이퍼 상의 얼라인먼트 마크의 X, Y 2차원 방향의 위치를 계측할 수 있다.

제어계는 도 1 중에서와 같이 상기 주제어장치 (50) 에 의해 주로 구성된다. 주제어장치 (50) 는 CPU (중앙연산처리장치), ROM (리드 온리 메모리), RAM (랜덤 액세스 메모리) 등으로 이루어지는 소위 워크 스테이션 (또는 마이크로컴퓨터) 등으로 구성되고, 노광동작이 적확하게 실행되도록, 예를 들어 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 쇼트간 스테핑, 노광 타이밍 등을 총괄하여 제어한다.

또 본 실시형태에서는 주제어장치 (50) 에는 예를 들어 하드디스크로 이루어지는 기억장치 (42), 키보드, 마우스 등의 포인팅 디바이스 등을 포함하여 구성되는 입력장치 (45), CRT 디스플레이 (또는 액정 디스플레이) 등의 표시장치 (44) 및, CD-ROM, DVD-ROM, MO 혹은 FD 등의 정보기록매체의 드라이브장치 (46) 가, 외부장착에 의해 접속되어 있다. 드라이브 장치 (46) 에 세트된 정보기록매체 (이하의 설명에서는 편의상 CD-ROM 으로 함) 에, 후술하는 바와 같이 하여 계측 레티클 (R_T) 을 사용하여 계측된 위치 어긋남량을 제르니케 다항식의 각 항의 계수로 변환하는 변환 프로그램 (제1 프로그램), 이 제1 프로그램에서 변환된 제르니케 다항식의 각 항의 계수에 의거하여 결상특성의 조정량을 연산하는 제2 프로그램, 제1 프로그램에서 변환된 제르니케 다항식의 각 항의 계수를 여러 결상특성 (결상특성의 지표값을 포함) 으로 변환하는 제3 프로그램 및, 제2 프로그램에 부혹되는 데이터베이스가 저장되어 있다.

다음에 상기 데이터베이스에 대해 설명한다. 이 데이터베이스는 결상특성, 여기에서는 파면수차의 계측결과의 입력에 따라, 결상특성을 조정하기 위한 상기 서술한 가동 렌즈 (13₁, 13₂, 13₃, 13₄) 의 목표구동량 (목표조정량) 을 산출하기 위한 파라미터군의 수치 데이터로 이루어지는 데이터베이스이다. 이 데이터베이스는 가동 렌즈 (13₁, 13₂, 13₃, 13₄) 를 각 자유도 방향 (구동 가능한 방향) 에 대해 단위조정량 구동한 경우에, 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 복수의 계측점 각각에 대응하는 결상특성, 구체적으로는 파면의 데이터, 예를 들어 제르니케 다항식의 제2항∼제37항의 계수가 어떻게 변화하는지에 대한 데이터를, 투영광학계 (PL) 와 실질적으로 등가인 모델을 사용하여 시뮬레이션을 실행하고, 이 시뮬레이션 결과로서 얻어진 결상특성의 변동량을 소정의 규칙에 따라 나열한 데이터군으로 이루어진다.

여기에서 이 데이터베이스의 작성 수순에 대해 간단하게 설명한다. 특정광학 소프트가 인스톨되어 있는 시뮬레이션용 컴퓨터에, 먼저 투영광학계 (PL) 의 설계값 (개구수 N.A. 코히런스 팩터σ값, 파장, 각 렌즈의 데이터 등) 을 입력한다. 다음에 시뮬레이션용 컴퓨터에, 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 임의의 제1 계측점 (여기에서는 후술하는 계측용 레티클 (R_T) 중 어느 하나의 핀홀 위치에 대응) 의 데이터를 입력한다.

이어서 가동 렌즈의 각 자유도 방향 (가동 방향) 에 대한 단위량의 데이터를 입력하는 것인데, 이에 앞서 그 전제가 되는 조건에 대해 설명한다.

즉, 가동 렌즈 (13₁, 13₂, 13₃, 13₄) 에 대해서는 도2A, 도2B에 각각 나타나는 바와 같이, 각 가동 렌즈 (13) 를 X축 방향, Y축 방향으로 각각 화살표로 표시되는 방향으로 회전시키는 방향을 Y방향으로 틸트, X방향 틸트의 +(양)방향으로 하고, 단위 틸트량을 0.1도로 한다. 또 도2C에 나타낸 바와 같이 각 가동 렌즈 (13) 를 +Z 방향으로 시프트시키는 방향을 Z방향 시프트의 +(양) 방향으로 하고, 단위 시프트량을 100㎛로 한다.

또 가동 렌즈 (13₃) 에 대해서는 도2D, 도2E에 각각 나타나는 바와 같이 가동 렌즈 (13₃) 를 +X방향으로 시프트하는 방향을 X방향의 시프트의 +(양)방향으로 하고, +Y방향으로 시프트하는 방향을 Y방향 시프트의 +(양)방향으로 하고, 단위 시프트량을 100㎛로 한다.

그리고 예를 들어 가동 렌즈 (13₁) 을 Y방향 틸트의 +방향에 관해 단위량만큼 구동한다는 지령을 입력하면, 시뮬레이션용 컴퓨터에 의해 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 미리 정한 제1 계측점에 대한 제1 파면의 이상 파면으로부터의 변화량의 데이터, 예를 들어 제르니케 다항식의 각 항 (예를 들어 제2항∼제37항) 의 계수의 변화량이 산출되고, 그 변화량의 데이터가 디스플레이의 화면 상에 표시됨과 동시에, 그 변화량이 파라미터 (PARA1P1) 로서 메모리에 기억된다.

이어서 가동 렌즈 (13₁) 를 X방향 틸트의 +방향에 관해 단위량만큼 구동한다는 지령을 입력하면, 시뮬레이션용 컴퓨터에 의해 제1 계측점에 대한 제2 파면의 데이터, 예를 들어 제르니케 다항식의 상기 각 항의 계수의 변화량이 산출되고, 그 변화량의 데이터가 디스플레이의 화면 상에 표시됨과 동시에, 그 변화량이 파라미터 (PARA2P1) 로서 메모리에 기억된다.

이어서 가동 렌즈 (13₁) 를 Z방향 시프트의 +방향에 관해 단위량만큼 구동한다는 지령을 입력하면, 시뮬레이션용 컴퓨터에 의해 제1 계측점에 대한 제3 파면의 데이터, 예를 들어 제르니케 다항식의 상기 각 항의 계수의 변화량이 산출되고, 그 변화량의 데이터가 디스플레이의 화면 상에 표시됨과 동시에, 그 변화량이 파라미터 (PARA3P1) 로서 메모리에 기억된다.

이후, 상기와 동일한 수순으로, 제2 계측점∼제n계측점까지의 각 계측점의 입력이 실행되고, 가동 렌즈 (13₁) 의 Y방향 틸트, X방향 틸트, Z방향 시프트의 지령입력이 각각 실행될 때마다, 시뮬레이션용 컴퓨터에 의해 각 계측점에서의 제1 파면, 제2 파면, 제3 파면의 데이터, 예를 들어 제르니케 다항식의 상기 각 항의계수의 변화량이 산출되고, 각 변화량의 데이터가 디스플레이의 화면 상에 표시됨과 동시에, 파라미터 (PARA1P2, PARA2P2, PARA3P2, …, PARA1Pn, PARA2Pn, PARA3Pn) 로서 메모리에 기억된다.

다른 가동 렌즈 (13₂, 13₃, 13₄) 에 대해서도, 상기와 동일한 수순으로, 각 계측점의 입력과, 각 자유도 방향에 관해 각각 단위량만큼 +방향으로 구동한다는 지령이 입력되고, 이것에 응답하여 시뮬레이션용 컴퓨터에 의해 가동 렌즈 (13₂, 13₃, 13₄) 를 각 자유도 방향으로 단위량만큼 구동했을 때의 제1∼제n 계측 포인트의 각각에 대한 파면의 데이터, 예를 들어 제르니케 다항식의 각 항의 변화량이 산출되고, 파라미터 (PARA4P1, PARA5P1, PARA6P1, …, PARAmP1), 파라미터 (PARA4P2, PARA5P2, PARA6P2, …, PARAmP2), …, 파라미터 (PARA4Pn, PARA5Pn, PARA6Pn, …, PARAmPn) 가 메모리 내에 기억된다. 그리고 이와 같이 하여 메모리 내에 기억된 제르니케 다항식의 각 항의 계수의 변화량으로 이루어지는 열 매트릭스 (세로벡터 ; PARA1P1∼PARAmPn) 을 요소로 하는 다음 식 (1) 로 표시되는 매트릭스 (행렬 ; O) 의 데이터가, 상기 데이터베이스로서 CD-ROM 내에 저장되어 있다. 또한 본 실시형태에서는 3 자유도 방향으로 움직일 수 있는 렌즈가 3개, 2 자유도 방향으로 가동인 렌즈가 1개이기 때문에, m = 3 ×3 ＋ 2 ×1 = 11로 되어 있다.

다음에 노광장치 (10) 의 오퍼레이터가 투영광학계 (PL) 의 수차의 상황을 용이하게 파악하기 위한 결상특성의 계측 및 표시방법 (시뮬레이션방법) 에 대해 설명한다. 본 실시형태의 시뮬레이션에는 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 실측 데이터가 필요하게 되고, 이 파면수차의 계측시에 계측용 레티클 (R_T; 이하 적절시에 「레티클 R_T」라고도 함) 을 사용하므로, 먼저 계측용 레티클 (R_T) 에 대해 설명한다.

도3에는 이 계측용 레티클 (R_T) 의 개략사시도가 나타나 있다. 또 도4에는 레티클 스테이지 (RST) 상에 장전된 상태에서의 레티클 (R_T) 의 광축 (AX) 근방의 XZ 단면의 개략도가, 투영광학계 (PL) 의 모식도와 함께 나타나 있다. 또 도5에는 레티클 스테이지 (RST) 상에 장전된 상태에서의 레티클 (R_T) 의 -Y측 단부 근방의 XZ 단면의 개략도가, 투영광학계 (PL) 의 모식도와 함께 나타나 있다.

도 3 에서 알 수 있듯이 이 계측용 레티클 (R_T) 의 전체 형상은 통상의 페리클이 부착된 레티클과 거의 동일한 형상을 하고 있다. 이 계측용 레티클 (R_T)은 유리기판 (60), 이 유리기판 (60) 의 도3에서의 상면의 X축 방향 중앙부에, 고정된 직사각형 판형상의 형상을 갖는 렌즈장착부재 (62), 유리기판 (60) 의 도3에서의 하면에 장착된 통상의 페리클 프레임과 동일한 외관을 갖는 틀형상 부재로 이루어지는 스페이서 부재 (64) 및, 이 스페이서 부재 (64) 의 하면에 장착된 개구판 (66) 등을 구비하고 있다.

상기 렌즈장착부재 (62) 에는 Y축방향의 양 단부의 일부의 띠형상의 영역을 제외하는 거의 전영역에 매트릭스형상 배치로 n개의 원형개구 (63_i,j(i=1∼p, j=1∼q, p×q=n) 가 형성되어 있다. 각 원형개구 (63_i,j) 의 내부에는 Z축 방향의 광축을 갖는 볼록렌즈로 이루어지는 집광렌즈 (65_i,j) 가 각각 설치되어 있다 (도4참조).

또 유리기판 (60) 과 스페이서부재 (64) 와 개구판 (66) 으로 둘러싸인 공간의 내부에는 도4에 나타낸 바와 같이 보강부재 (69) 가 소정 간격으로 설치되어 있다.

또한 상기 각 집광렌즈 (65_i,j) 에 대향하여, 도4에 나타낸 바와 같이 유리기판 (60) 의 하면에는 계측용 패턴 (67_i,j) 이 각각 형성되어 있다. 또 개구판 (66) 에는 도4에 나타낸 바와 같이 각 계측용 패턴 (67_i,j) 에 각각 대향하여 핀홀형상의 개구 (70_i,j) 가 형성되어 있다. 이 핀홀형상의 개구 (70_i,j) 는 예를 들어 직경 100∼150㎛ 정도로 된다.

도3으로 되돌아가, 렌즈지지부재 (62) 에는 Y축방향의 양 단부의 일부의 띠형상의 영역의 중앙부에, 개구 (72₁, 72₂) 가 각각 형성되어 있다. 도5에 나타낸 바와 같이 유리판 (60) 의 하면 (패턴면) 에는 일방의 개구 (72₁) 에 대향하여 기준 패턴 (74₁) 이 형성되어 있다. 또 도시는 생략되어 있으나, 타방의 개구 (72₂) 에 대향하여, 유리판 (60) 의 하면 (패턴면) 에, 기준 패턴 (74₁) 과 동일한 기준 패턴 (편의상 「기준 패턴 (74₂)」으로 기재함) 이 형성되어 있다.

또 도3에 나타낸 바와 같이 유리기판 (60) 의 레티클 중심을 통과하는 X축 상에는 렌즈지지부재 (62) 의 양 외측에, 레티클 중심에 대해 대칭인 배치에 의해 1쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (RM1, RM2) 이 형성되어 있다.

여기에서 본 실시형태에서는 계측용 패턴 (67_i,j) 으로서 도6A에 나타낸 바와 같은 그물코형상 (스트리트 라인 형상) 의 패턴이 사용되고 있다. 또 이것에 대응하여, 기준 패턴 (74₁, 74₂) 으로서, 도6B에 나타낸 바와 같은 계측용 패턴 (67_i,j) 과 동일한 피치로 정방형 패턴이 배치된 2차원의 격자 패턴이 사용되고 있다. 또한 기준 패턴 (74₁, 74₂) 으로서 도6A의 패턴을 사용하여, 계측용 패턴으로서 도6B에 나타나는 패턴을 사용할 수 있다. 또 계측용 패턴 (67_i,j) 은 이것에 한정되지 않고, 그 밖의 형상의 패턴을 사용해도 되고, 이 경우에는 기준 패턴으로서 그 계측용 패턴과의 사이에 소정 위치관계가 있는 패턴을 사용하면 된다.즉 기준 패턴은 계측용 패턴의 위치 어긋남의 기준이 되는 패턴이면 되고, 그 형상 등은 구애되지 않으나, 투영광학계 (PL) 의 결상특성 (광학특성) 을 계측하기 위해서는 투영광학계 (PL) 의 이미지 필드 또는 노광 에어리어의 전체면에 걸쳐 패턴이 분포되어 있는 패턴이 바람직하다.

다음으로 노광장치 (10) 의 오퍼레이터가 투영광학계 (PL) 의 수차의 상황을 용이하게 파악하기 위한 결상특성의 계측 및 표시방법 (시뮬레이션 방법) 에 대해 주제어장치 (50) 내의 CPU의 제어 알고리즘을 개략적으로 나타낸 도7의 플로우차트를 따라, 그리고 적절히 다른 도면을 참조하면서 설명한다.

전제로서 제1∼제3 프로그램 및 상기 서술한 데이터베이스가 저장된 CD-ROM이 드라이브장치 (46) 에 세트되고, 그 CD-ROM으로부터 제1, 제3 프로그램이, 기억장치 (42) 에 인스톨되어 있는 것으로 한다.

이 플로우차트가 시작되는 것은 오퍼레이터에 의해 입력장치 (45) 를 통해 시뮬레이션의 개시 지령이 입력된 시점이다.

먼저 스텝 101 에서 제3 프로그램을 메인 메모리에 로드한다. 이후 스텝 102∼스텝 122까지 제3 프로그램에 따라 처리가 실행되게 된다.

먼저 스텝 102 에서는 조건설정 화면을 표시장치 (44) 에 표시한 후, 스텝 104 로 진행되어 조건이 입력되는 것을 기다린다. 그리고 오퍼레이터에 의해 조건설정화면에 대해 시뮬레이션의 대상인 패턴 정보 (예를 들어 라인 앤드 스페이스 패턴의 경우, 피치, 선폭, 듀티비 등) 및, 목적으로 하는 결상특성 (이 결상특성의 지표값을 포함함 ; 이하 적절히 「목적 수차」라고도 함) 의 정보, 예를 들어선폭 이상값 등의 정보가 입력장치 (45) 를 통해 입력되고, 입력완료의 지시가 이루어지면, 스텝 106 으로 진행되어 상기 스텝 104 에서 입력된 목적 수차의 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 실행한 후, 다음 스텝 108 로 진행한다. 또한 스텝 104 에서 입력되는 목적 수차의 정보는 1종류로 한정되지는 않는다. 즉 투영광학계 (PL) 의 복수 종류의 결상특성을 동시에 목적 수차로 지정할 수 있다.

스텝 108 에서는 투영광학계에 관한 정보의 입력화면을 표시장치 (44) 에 표시한 후, 스텝 110 으로 진행하여 그 정보의 입력을 기다린다. 그리고 오퍼레이터에 의해 이 입력화면에 대해 투영광학계 (PL) 에 관한 정보, 구체적으로는 개구수 (N. A.), 조명조건 (예를 들어 조명계 개구조리개의 설정, 혹은 코히어런스 팩터σ값 등), 파장 등의 정보가 입력장치 (45) 를 통해 입력되면, 스텝 112로 진행하여 입력내용을 RAM 내에 기억시킴과 동시에, 수차정보의 입력화면을 표시장치 (44) 에 표시한 후, 스텝 114 로 진행하여 수차정보가 입력되는 것을 기다린다.

오퍼레이터는 수차정보의 입력화면에 대해, 부여하고자 하는 수차의 정보, 구체적으로는 제르니케 다항식의 각 항의 계수의 값을, 예를 들어 제2항의 계수 Z₂∼제37항의 계수 Z₃₇로서 동일한 값, 예를 들어 0.05λ를 개별적으로 입력하게 된다.

상기 수차의 입력이 이루어지면, 스텝 116으로 진행하여 입력된 수차의 정보, 예를 들어 0.05λ에 따른 1개의 목적의 수차 또는 그 지표값 (예를 들어 코마수차의 지표값인 선폭 이상값 등) 을 세로축으로 하고, 가로축을 제르니케 다항식의 각 항의 계수로 하는 그래프 (예를 들어 선폭 이상값 등의 제르니케 변화표 (계산표)) 를 작성한 후, 스텝 118 로 진행하여 작성완료의 확인 화면을 표시장치 (44) 의 화면 상에 표시한다.

다음의 스텝 120 에서는 확인 입력이 이루어지는 것을 기다린다. 오퍼레이터에 의해 입력장치 (45) 를 구성하는 마우스 등을 통해 확인 입력이 이루어지면, 스텝 122로 진행하여 상기 스텝 116 에서 작성한 변화표를 RAM 내에 기억함과 동시에, 상기 스텝 104 에서 입력된 모든 목적의 수차에 대해 제르니케 변화표를 작성했는지 여부를 판단한다. 그리고 이 판단이 부정된 경우에는 스텝 116으로 되돌아가고, 다음의 목적 수차에 대해 변화표를 작성한다. 또한 본 실시형태에서는 1개의 목적 수차에 대해, 투영광학계 (PL) 의 개구수나 조명조건 등의 조건을 변경하지 않고 1개의 변화표를 작성하는 것으로 되어 있으나, 예를 들어 투영광학계 (PL) 의 개구수와 조명조건 중 적어도 한쪽을 변경하여, 1개의 목적 수차에 대해 복수의 변화표를 작성해도 된다. 또 시뮬레이션 대상의 패턴을 복수로 하고, 패턴마다 목적 수차에 대해 변화표를 작성해도 된다.

그리고 모든 목적 수차에 대한 변화표의 작성이 종료되고, 스텝 120 에서 확인 입력이 이루어지면, 스텝 122 의 판단이 긍정되고, 다음 스텝 124로 진행한다.

이 스텝 124 에서는 후술하는 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터가 입력된 것을 나타내는 플래그 (F) 가 「1」인지 (서 있는지) 여부를 판단한다.

여기에서는 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터는 입력되어 있지 않으므로,여기에서의 판단은 부정되고, 다음 파면수차의 계측 서브 루틴 (126) 으로 이행되어, 계측용 레티클 (R_T) 을 사용하여, 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 복수 (여기에서는 n개)의 계측점에서 이하와 같이 하여 파면수차를 계측한다.

즉, 이 서브루틴 (126) 에서는 먼저 도8의 스텝 202에서 도시하지 않은 레티클 로더를 통해 계측용 레티클 (R_T) 을 레티클 스테이지 (RST) 상에 로드한다.

다음의 스텝 204 에서는 레이저 간섭계 (54W) 의 출력을 모니터하면서, 웨이퍼 스테이지 구동부 (56) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동하고, 기준 마크판 (FM) 상의 1쌍의 레티클 얼라인먼트용 기준 마크를 미리 정해진 기준 위치에 위치결정한다. 여기에서 이 기준위치란 예를 들어 1쌍의 기준 마크의 중심이, 레이저 간섭계 (54W) 로 규정되는 스테이지 좌표계 상의 원점에 일치하는 위치로 정해져 있다.

다음 스텝 206 에서는 계측용 레티클 (R_T) 상의 1쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (RM1, RM2) 와 이들에 대응하는 레티클 얼라인먼트용 기준 마크를, 상기 서술한 레티클 얼라인먼트 현미경에 의해 동시에 관찰하고, 레티클 얼라인먼트 마크 (RM1, RM2) 의 기준판 (FM) 상으로의 투영 이미지와, 대응하는 기준 마크의 위치 어긋남이 모두 최소가 되도록, 도시하지 않은 구동계를 통해 레티클 스테이지 (RST) 를 XY 2차원 면 내에서 미소 구동한다. 이로써 레티클 얼라인먼트가 종료되고, 레티클 중심이 투영광학계 (PL) 의 광축에 거의 일치한다.

다음 스텝 208 에서는 도시하지 않은 웨이퍼 로더를 사용하여 표면에 레지스트 (감광제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 를 Z 틸트 스테이지 (58) 상에 로드한다.

다음 스텝 210 에서는 계측용 레티클 (R_T) 의 집광 렌즈 (65_i,j) 의 전부가 포함되고, 또한 개구 (72₁, 72₂) 가 포함되지 않고, 렌즈지지부재 (62) 의 X축방향의 최대폭 이내의 X축 방향의 길이를 갖는 직사각형의 조명영역을 형성하기 위해, 도시하지 않은 구동계를 통해 레티클 블라인드 (30) 의 개구를 설정한다. 또 이것과 동시에, 구동장치 (40) 를 통해 조명계 개구조리개판 (24) 을 회전시켜, 소정 개구조리개, 예를 들어 소σ조리개를 조명광 (EL) 의 광로 상에 설정한다. 이로써 노광을 위한 준비작업이 종료된다.

다음 스텝 212 에서는 제어정보 (TS) 를 광원 (16) 에 부여하여, 레이저빔 (LB) 을 발광시키고, 조명광 (EL) 을 레티클 (R_T) 에 조사하여 노광을 실행한다. 이로써 도4에 나타낸 바와 같이 각 계측용 패턴 (67_i,j) 이, 대응하는 핀홀형상의 개구 (70_i,j) 및 투영광학계 (PL) 를 통해 동시에 전사된다. 그 결과, 웨이퍼 (W) 상의 레지스트층에는 도9A에 나타나는 각 계측용 패턴 (67_i,j) 의 축소 이미지 (잠상 ; 67'_i,j) 가 소정 간격으로 XY 2차원 방향을 따라 소정 간격으로 형성된다.

다음 스텝 214 에서는 기준 패턴을 스텝 앤드 리피트 방식으로 웨이퍼 (W) 상의 계측용 패턴의 이미지가 이미 형성된 영역에 순차적으로 중첩되어 전사된다. 구체적으로는 다음의 a.∼g.와 같다.

a. 먼저 도시하지 않은 레티클 레이저 간섭계의 계측값과, 레티클 센터와 일방의 기준 패턴 (74₁) 의 설계상의 위치관계에 의거하여, 기준 패턴 (74₁) 의 중심위치가 광축 (AX) 상에 일치하도록, 도시하지 않은 구동계를 통해 레티클 스테이지 (RST) 를 Y축 방향으로 소정 거리 이동한다.

b. 이어서 그 이동 후의 개구 (72₁) 를 포함하는 렌즈지지부재 (62) 상의 소정 면적의 직사각형 영역 (이 영역은 어느 집광렌즈에도 관계없음) 에만 조명광 (EL) 의 조명영역을 규정하기 위해, 도시하지 않은 구동계를 통해 레티클 블라인드 (30) 의 개구를 설정한다.

c. 다음에 최초 계측용 패턴 (67_1,1) 의 잠상 (67'_1,1) 이 형성된 웨이퍼 (W) 상의 영역의 거의 중심이, 투영광학계 (PL) 의 광축 상에 거의 일치하도록, 레이저 간섭계 (54W) 의 계측값을 모니터하면서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동한다.

d. 그리고 주제어장치 (50) 에서는 제어정보 (TS) 를 광원 (16) 에 보내어 레이저 빔 (LB) 를 발광시키고, 조명광 (EL) 을 레티클 (R_T) 에 조사하여 노광한다. 이로써 웨이퍼 (W) 상의 레지스트층의 계측용 패턴 (67_1,1) 의 잠상이 이미 형성되어 있는 영역 (영역 (S_1,1) 이라고 함) 에 기준 패턴 (74₁) 이 겹쳐 전사된다. 그 결과 웨이퍼 (W) 상의 영역 (S_1,1) 에는 도9B에 나타낸 바와 같이 계측용 패턴 (67_1,1) 의 잠상 (67'_1,1) 과 기준 패턴 (74₁) 의 잠상 (74'₁) 이 동일 도면과 같은 위치관계로 형성된다.

e. 이어서 레티클 (R_T) 상의 계측용 패턴 (67_i,j) 의 배열 피치와 투영광학계 (PL) 의 투영배율에 의거하여, 웨이퍼 (W) 상의 계측용 패턴 (67_i,j) 의 설계상의 배열피치 (p) 를 산출하고, 그 피치 (p) 만큼 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 X축 방향으로 이동하여, 제2번째의 계측용 패턴 (67_1,2) 의 잠상이 형성된 웨이퍼 (W) 상의 영역 (영역 (S_1,2) 이라고 함) 의 거의 중심이, 투영광학계 (PL) 의 광축 상에 거의 일치하도록 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동한다.

f. 그리고 제어정보 (TS) 를 광원 (16) 에 보내어 레이저 빔 (LB) 을 발광시키고, 조명광 (EL) 을 레티클 (R_T) 에 조사하여 노광한다. 이로써 웨이퍼 (W) 상의 영역 (S_1,2) 에는 기준 패턴 (74₁) 이 겹쳐 전사된다.

g. 이후 상기와 동일한 영역 간의 스테핑 동작과 노광동작을 반복한다. 이로써 웨이퍼 (W) 상의 영역 (S_i,j) 에, 도9B와 동일한 계측용 패턴과 기준 패턴의 잠상이 형성된다.

이와 같이 하여 노광이 종료되면, 다음 스텝 216 으로 진행되어, 도시하지 않은 웨이퍼 로더를 통해 웨이퍼 (W) 를 Z 틸트 스테이지 (58) 상으로부터 언로드한 후, 챔버 (11) 에 인라인으로 접속되어 있는 도시하지 않은 코터 디벨로퍼 (이하 「C/D」로 약칭함) 로 보낸 후, 스텝 218 로 진행하여 후술하는 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터가 입력되는 것을 기다린다.

그리고 C/D 내에서 그 웨이퍼 (W) 가 현상되고, 그 현상 후에 웨이퍼 (W) 상에는 메트릭스형상으로 배열된 각 영역 (S_i,j) 에 도9B와 동일한 배치로 계측용 패턴과 기준 패턴의 레지스트 이미지가 형성된다.

그 후 현상이 종료된 웨이퍼 (W) 는 C/D로부터 꺼내지고, 외부의 중첩 측정기 (레지스트레이션 측정기) 를 사용하여, 각 영역 (S_i,j) 에 대한 중첩 오차가 측정되고, 이 결과에 의거하여, 각 계측용 패턴 (67_i,j) 의 레지스트 이미지의 대응하는 기준 패턴 (74₁) 에 대한 위치오차 (위치 어긋남) 이 산출된다.

또한 이 위치 어긋남의 산출방법은 여러가지를 생각할 수 있으나, 역시 계측된 실제 데이터에 의거하여 통계연산을 실행하는 것이, 정밀도를 향상시키는 관점에서 바람직하다.

이와 같이 하여 각 영역 (S_i,j) 에 대해, 기준 패턴에 대한 계측용 패턴의 X, Y 2차원 방향의 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 이 구해진다. 그리고 이 각 영역 (S_i,j) 에 대한 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터가, 오퍼레이터에 의해 입력장치 (45) 를 통해 입력되면, 스텝 218의 판단이 긍정되고, 도7의 메인 루틴의 스텝128로 되돌아간다.

또한 외부의 중첩 측정기로부터, 연산된 각 영역 (S_i,j) 에 대한 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터를, 온라인으로 입력할 수도 있다. 이 경우도 이 입력에 응답하여 메인 루틴의 스텝 128로 되돌아간다.

메인 루틴의 스텝 128 에서는 제1 프로그램을 메인 메모리에 로드하고, 다음스텝 130으로 진행하여 입력된 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 에 의거하여, 이하에 설명하는 원리에 따라, 각 영역 (S_i,j) 에 대응하는 즉 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 제1 계측점∼제n계측점에 대응하는 파면 (파면수차), 여기에서는 제르니케 다항식의 각 항의 계수, 예를 들어 제2항의 계수 Z₂∼제37항의 계수 Z₃₇를 제1 프로그램에 따라 연산한다. 또한 메인 메모리에 빈 영역이 충분히 있는 경우에는 먼저 로드한 제3 프로그램은 메인 메모리에 로드된 상태에서 할 수 있으나, 여기에서는 빈 영역이 별로 없어, 제3 프로그램을 일단 기억장치 (42) 의 원래 영역에 언로드한 후, 제1 프로그램을 로드하는 것으로 한다.

본 실시형태에서는 상기 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 에 의거하여, 제1 프로그램에 따른 연산에 의해 투영광학계 (PL) 의 파면을 구하는 것이나, 이 연산과정을 설명하는 전제로서, 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 과 파면의 물리적인 관계를, 도4 및 도5에 의거하여 간단하게 설명한다.

도4에 계측용 패턴 (67_k,l) 에 대해 대표적으로 표시되는 바와 같이, 계측용 패턴 (67_i,j) 에서 발생한 회절광 중, 핀홀형상의 개구 (70_i,j) 를 통과한 광은 계측용 패턴 (67_k,l) 의 어느 위치에서 유래하는 광인지에 따라 투영광학계 (PL) 의 동공면을 지나는 위치가 다르다. 즉 당해 동공면의 각 위치에서의 파면은 그 위치에 대응하는 계측용 패턴 (67_k,l) 에서의 위치를 통한 광의 파면과 대응하고 있다. 그리고 만약에 투영광학계 (PL) 에 수차가 전혀 없는 것으로 하면, 이들 파면은 투영광학계 (PL) 의 동공면에서는 부호 F₁으로 표시되는 바와 같은 이상파면 (여기에서는 평면) 으로 되는 것이다. 그런데 수차가 전혀 없는 투영광학계는 실제로는 존재하지 않기 때문에, 동공면에서는 예를 들어 점선으로 나타나는 바와 같은 곡면형상의 파면 (F₂) 이 된다. 따라서 계측용 패턴 (67_i,j) 의 이미지는 웨이퍼 (W) 상에서 파면 (F₂) 의 이상파면에 대한 경사에 따라 어긋난 위치에 결상된다.

한편 기준 패턴 (74₁; 또는 74₂) 으로부터 발생되는 회절광은 도5에 나타낸 바와 같이 핀홀 개구의 제한을 받지 않고, 또한 투영광학계 (PL) 에 직접 입사되고, 이 투영광학계 (PL) 를 통해 웨이퍼 (W) 상에 결상된다. 또한 이 기준 패턴 (74₁) 을 사용한 노광은 투영광학계 (PL) 의 광축 상에 기준 패턴 (74₁) 의 중심을 위치결정한 상태에서 실행되기 때문에, 기준 패턴 (74₁) 으로부터 발생되는 결상광속은 거의 투영광학계 (PL) 의 수차의 영향을 받지 않고, 광축을 포함하는 미소 영역에 위치 어긋남없이 결상된다.

따라서 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 은 파면의 이상파면에 대한 경사를 그대로 반영한 값으로 되고, 반대로 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 에 의거하여 파면을 복원할 수 있다. 또한 상기 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 과 파면의 물리적인 관계로부터 명확한 바와 같이 본 실시형태에서의 파면의 산출원리는 널리 알려진 Shack-Hartmann의 파면산출원리 그 자체이다.

다음으로 상기 위치 어긋남에 의거하여, 파면을 산출하는 방법에 대해 간단하게 설명한다.

상기 서술한 바와 같이 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 은 파면의 경사에 대응하고 있고, 이것을 미분함으로써 파면의 형상 (엄밀하게는 기준면 (이상파면) 으로부터의 어긋남) 이 구해진다. 파면 (파면의 기준면으로부터의 어긋남) 의 식을 W(x,y) 로 하고, 비교계수를 k로 하면, 다음 식 (2), (3) 과 같은 관계식이 성립된다.

위치 어긋남만으로만 부여되어 있는 파면의 경사를 그대로 미분하는 것은 용이하지 않기 때문에, 면형상을 급수로 전개하여, 이것에 피트(fit)시키는 것으로 한다. 이 경우 급수는 직교계를 선택하는 것으로 한다. 제르니케 다항식은 축 대칭인 면의 전개에 적합한 급수로서, 원주방향은 삼각급수로 전개된다. 즉 파면 (W) 을 극좌표계 (ρ,θ) 로 나타내면, 제르니케 다항식을 R_n ^m(ρ) 로 하여, 다음 식 (4) 와 같이 전개할 수 있다.

또한 R_n ^m(ρ) 의 구체적인 형은 널리 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. 직교계이기 때문에 각 항의 계수, A_n ^m, B_n ^m는 독립하여 결정할 수 있다.유한항으로 자르는 것은 소정 종류의 필터링을 실행하는 것에 대응한다.

실제로는 그 미분이 상기 위치 어긋남으로서 검출되므로, 피팅은 미계수에 대해 실행할 필요가 있다. 극좌표계 (x=ρcosθ, y=ρsinθ) 에서는 다음 식 (5), (6) 과 같이 표시된다.

제르니케 다항식의 미분형은 직교계는 아니므로, 피팅은 최소자승법으로 실행할 필요가 있다. 1개의 계측용 패턴으로부터의 정보 (어긋남량) 는 X와 Y방향에 대해 부여되므로, 계측용 패턴의 수를 n (n은 예를 들어 81∼400 정도로 함) 으로 하면, 상기 식 (2)∼(6) 에서 부여되는 관측방정식의 수는 2n=(=162∼800 정도) 이 된다.

제르니케 다항식의 각각의 항은 광학수차에 대응한다. 또한 저차의 항은 자이델 수차에 거의 대응한다. 제르니케 다항식을 이용함으로써, 투영광학계 (PL) 의 파면수차를 구할 수 있다.

또한 계측용 레티클 (R_T) 과 동일한 구성의 특수한 구조의 마스크를 사용하여, 그 마스크 상의 복수의 계측용 패턴의 각각을, 개별로 형성된 핀홀 및 투영광학계를 순차적으로 기판 상에 전사함과 동시에, 마스크 상의 기준 패턴을 집광렌즈 및 핀홀을 통하지 않고 투영광학계를 통해 기판 상에 전사하고, 각각의 전사의 결과 얻어지는 복수의 계측용 패턴의 레지스트 이미지 각각의 기준 패턴의 레지스트이미지에 대한 위치 어긋남을 계측하여 소정의 연산에 의해 파면수차를 산출하는 기술에 관한 발명이, 미국특허 제5,978,085에 개시되어 있다.

상기 서술한 바와 같은 원리에 따라, 제1 프로그램의 연산 수순이 결정되어 있고, 이 제1 프로그램에 따른 연산처리에 의해 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 제1 계측점∼제n 계측점에 대응하는 파면 (파면수차), 여기에서는 제르니케 다항식의 각 항의 계수, 예를 들어 제2항의 계수 Z₂∼제37항의 계수 Z₃₇가 구해진다.

이와 같이 하여 파면의 데이터 (제르니케 다항식의 각 항의 계수, 예를 들어 제2항의 계수 Z₂∼제37항의 계수 Z₃₇) 를 구하면, 다음 스텝 132 로 진행하여, 상기 서술한 플래그 (F) 를 1로 함 (세움) 과 동시에, 그 파면의 데이터를 RAM 내의 일시기억영역에 저장한다.

다음 스텝 134 에서는 다시 제3 프로그램을 메인 메모리 로드한다. 물론 이 경우, 제1 프로그램을 기억장치 (42) 의 원래의 영역으로 되돌린 후, 제3 프로그램이 로드된다.

다음 스텝 136 에서는 제3 프로그램에 따라, 앞에 작성한 제르니케 변화표 (계산표) 를 이용하여, 계측점마다 다음 식 (7) 과 같은 연산을 하여, 먼저 스텝 104 에서 입력된 목적 수차의 하나를 산출한다.

A=kㆍ{Z₂ㆍ(변화표의 값)+Z₃ㆍ(변화표의 값)+……+Z₃₇ㆍ(변화표의 값)} …(7)

여기에서는 A는 투영광학계 (PL) 의 목적 수차, 예를 들어 비점수차, 상면만곡 등, 혹은 목적 수차의 지표값, 예를 들어 코마수차의 지표값인 선폭 이상값 등이다.

또 K는 레지스트 감도 등에 따라 정하는 비례정수이다.

다음 스텝 138 에서는 상기 서술한 바와 같이 하여 산출한 계측점마다의 목적 수차, 혹은 그 지표값을 표시장치 (44) 에 표시한다. 이 표시에 의해 오퍼레이터는 투영광학계 (PL) 에 대한 알고 싶은 수차를 용이하게 확인할 수 있다.

다음 스텝 140 에서는 모든 목적 수차 (조건설정된 수차 (결상특성)) 를 산출하였는지 여부를 판단하고, 이 판단이 부정된 경우에는 스텝 136 으로 되돌아가, 다음의 목적 수차를 산출, 표시한다.

이와 같이 하여 모든 목적 수차의 산출 및 표시가 종료되면, 스텝 142 로 진행되어 표시장치 (44) 에 속행 확인의 화면을 표시한 후, 스텝 144 로 진행되어 표시개시부터 일정 시간이 경과하는 것을 기다린다.

그리고 일정 시간 경과한 후, 스텝 146 으로 진행하여 속행 지시가 입력되어 있는지 여부를 판단한다. 시뮬레이션을 속행하는 경우에는 일정 시간 경과하는 동안에 속행이 지시되어 있을 것이기 때문에, 이 스텝 146의 판단이 부정된 경우에는 속행할 필요는 없고 종료되어도 좋은 것으로 판단하여, 본 루틴의 일련의 처리를 종료한다.

한편 상기 일정 시간 경과하는 동안에 속행이 지시되고 있는 경우에는 스텝 102 로 되돌아가고, 이후 스텝 102 이하의 처리, 판단을 반복함으로써, 다음의 조건설정에 따라 시뮬레이션을 속행한다. 단, 이 경우에는 플래그 (F) 가 서 있으므로, 스텝 124 에서의 판단은 긍정되고, 스텝 124 에서 스텝 136 으로 점프하게된다.

즉 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 계측을 한 번 실행하고 있는 경우에는 시뮬레이션 중에는 다시 파면수차를 계측하지 않고 시뮬레이션이 속행되게 된다.

이와 같이 본 실시형태에서는 오퍼레이터는 화면 표시에 따라 입력장치 (45) 를 통해 순차적으로 필요사항을 입력함과 동시에, 파면수차의 계측지령을 입력하는 것만으로, 혹은 여기에 추가하여, 중첩 측정기로 계측된 각 영역 (S_i,j) 에 대한 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터를 입력하는 것만으로, 거의 전자동으로 대상 패턴을 특정한 투영광학계 (PL) 의 목적 수차 (코마수차, 비점수차, 구면수차에 대해서는 저차성분만이 아니라, 고차성분도 포함하여) 가 정확하게 산출되고, 표시장치 (44) 에 표시되므로, 그 수차를 용이하고 정확하게 확인할 수 있다. 또한 복수 종류의 목적 수차이더라도, 투영광학계 (PL) 의 파면수차를 1 번 계측하는 것만으로 정확하게 알 수 있다. 이 경우, 최종적인 목적 수차의 표시방법은 여러가지를 생각할 수 있으나, 누구라도 보기 쉽고 알기 쉬운 형태로 수치화하여 나타내는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 제르니케 다항식의 각 항의 계수의 분석 등도 필요없게 된다.

또 도7의 플로우차트로부터 명확한 바와 같이 본 실시형태의 노광장치에서는 대상 패턴에 따른 최적 노광조건의 설정도 용이하게 실행할 수 있게 되어 있다. 즉 스텝 102 이하를 복수회 반복할 때에, 스텝 102 의 조건설정화면에 대해서는 동일한 대상 패턴, 동일한 목적 수차 (복수 종류이어도 상관없음) 를 반복하여 입력하고, 스텝 108 의 투영광학계에 관한 정보의 입력화면에 대해서는 다른 조명조건, 개구수, 파장 등을 순차적으로 입력함으로써, 최종적으로 스텝 138 에서 표시되는 목적 수차의 값이 최소가 되는 조건을 찾아냄으로써, 최적 노광조건을 매우 간단하게 결정할 수 있다. 물론 소프트웨어를 변경함으로써, 이 최적 노광조건의 결정 및, 결정결과에 의거하는 최적 노광조건의 설정을 주제어장치 (50) 가 자동적으로 실행하도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어 조명조건은 조명계 개구조리개판 (24) 의 개구조리개를 변경함으로써 변경이 가능하고, 또 투영광학계 (PL) 의 개구수는 도1에 나타나는 투영광학계 (PL) 의 동공 개구조리개 (15) 의 조정에 의해 어느 범위 내가면 자유자재로 설정가능하고, 조명광 (EL) 의 파장은 그와 같은 제어정보 (TS) 를 광원 (16) 에 부여함으로써 변경가능하게 되어 있기 때문이다.

물론 결정한 노광조건의 정보를, 프로세스 프로그램 파일 (노광조건을 설정하기 위한 데이터 파일) 을 오퍼레이터가 작성할 때에 사용해도 된다.

다음으로 노광장치 메이커의 서비스 엔지니어들에 의해 반도체 제조공장 내에서 실시되는 투영광학계 (PL) 의 결상특성의 조정방법에 대해 설명한다.

전제로서 상기 서술한 바와 같이 하여 작성된 데이터베이스와 함께, 제1∼제3 프로그램이 저장된 CD-ROM이 드라이브장치 (46) 에 세트되고, 그 CD-ROM으로부터 제1∼제3 프로그램이 기억장치 (42) 에 인스톨되고, 또 제2 프로그램에 부수되는 데이터베이스가 기억장치 (42) 에 복사되어 있는 것으로 한다.

우선 서비스 엔지니어들에 의해 파면수차의 계측지령이 입력되면, 주제어장치 (50 ; CPU) 에서는 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 복수 (여기에서는 n개) 의 계측점에서의 파면수차의 계측을 위한 계측용 레티클 (R_T) 을 사용한 패턴의 웨이퍼 (W) 상으로의 전사를, 상기 서술한 것과 동일한 수순 (도8 참조) 으로 실행한다. 그리고 C/D내에서 그 웨이퍼가 현상되고, 그 현상 후에 웨이퍼 (W) 상에는 매트릭스형상으로 배열된 각 영역 (S_i,j) 에 도9B와 동일한 배치에서는 계측용 패턴과 기준 패턴의 레지스트 이미지가 형성된다.

그 후, 현상이 종료된 웨이퍼 (W) 는 C/D로부터 꺼내지고, 외부의 중첩측정기 (레지스트레이션 측정기) 를 사용하여, 각 영역 (S_i,j) 에 대한 중첩오차가 측정되고, 이 결과에 의거하여, 각 계측용 패턴 (67_i,j) 의 레지스트 이미지의 대응하는 기준 패턴 (74₁) 에 대한 위치오차 (위치 어긋남) 가 산출된다.

그리고 이 각 영역 (S_i,j) 에 대한 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터가 상기 서술한 서비스 엔지니어들에 의해 입력장치 (45) 를 통해 주제어장치 (50) 에 입력된다. 또한 외부의 중첩측정기로부터, 연산된 각 영역 (S_i,j) 에 대한 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터를, 온라인으로 주제어장치 (50) 에 입력하는 것도 가능하다.

어느 것이로 해도, 상기 입력에 응답하여, 주제어장치 (50) 내의 CPU에서는 제1 프로그램을 메인 메모리에 로드하고, 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 에 의거하여, 각 영역 (S_i,j) 에 대응하는 즉 투영광학계 (PL) 의 시야 내의 제1 계측점∼제n 계측점에 대응하는 파면 (파면수차), 여기에서는 제르니케 다항식의 각 항의 계수, 예를 들어 제1항의 계수 Z₂∼제37항의 계수 Z₃₇를 제1 프로그램에 따라 연산한다.

이하의 설명에서는 이 제1 계측점∼제n 계측점에 대응하는 파면 (파면수차) 의 데이터를, 다음 식 (8) 과 같은 열 매트릭스 (Q)로 표현한다.

또한 상기 식 (8) 에서 매트릭스 (Q) 의 요소 (P₁∼P_n) 는 각각이 제르니케 다항식의 제2항∼제37항의 계수 (Z₂∼Z₃₇) 로 이루어지는 매트릭스 (세로 벡터) 이다.

이와 같이 하여 매트릭스 (Q)를 산출하면, 주제어장치 (50) 내의 CPU 에서는 그 값을 RAM 내의 일시기억영역에 저장한다.

다음에 주제어장치 (50) 내의 CPU 에서는 기억장치 (42) 로부터 제2 프로그램을 메인 메모리에 로드하고, 제2 프로그램에 따라, 상기 서술한 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 각 자유도 방향의 조정량을 연산한다. 구체적으로는 CPU 에서는 다음과 같은 연산을 실행한다.

제1 계측점∼제n계측점에 대응하는 파면 (파면수차) 의 데이터 Q 와, 상기 서술한 데이터베이스로서 CD-ROM 내에 저장되어 있는 매트릭스 (Q)와 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 각 자유도 방향의 조정량 (P) 사이에는 다음 식 (9) 와 같은 관계가 성립된다.

Q = OㆍP … (9)

상기 식 (9) 에서 P는 다음 식 (10) 으로 표시되는 m개의 요소로 이루어지는 열 매트릭스 (즉 세로 벡터) 이다.

따라서 상기 식 (9) 로부터, 다음 식 (11) 의 연산을 실행함으로써 최소자승법에 의해 P의 각 요소 ADJ1∼ADJm, 즉 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 각 자유도 방향의 조정량 (목표조정량) 을 구할 수 있다.

상기 식 (11) 에서 O^T는 행렬 (O) 의 전치 매트릭스이고, (O^TㆍO)^-1는 (O^TㆍO) 의 역 매트릭스이다.

즉 제2 프로그램은 상기 식 (11) 의 최소자승연산을 데이터베이스를 사용하여 실행하기 위한 프로그램이다. 따라서 CPU 에서는 이 제2 프로그램에 따라, CD-ROM 내의 데이터베이스를 RAM 내에 순차적으로 읽어넣으면서, 조정량 (ADJ1∼ADJm) 을 산출하고, 표시장치 (44) 의 화면 상에 표시함과 동시에 그 값을기억장치 (42) 에 기억한다.

다음에 주제어장치 (50) 에서는 기억장치 (42) 에 기억된 조정량 (ADJ1∼ADJm) 에 따라, 가동렌즈 (13₁∼13₄) 를 각 자유도 방향으로 구동해야 한다는 의미의 지령값을, 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 부여한다. 이로써 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 의해 가동렌즈 (13₁∼13₄) 를 각각의 자유도 방향으로 구동하는 각 구동소자에 대한 인가전압이 제어되고, 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 위치 및 자세의 적어도 일방이 거의 동시에 조정되고, 투영광학계 (PL) 의 결상특성, 예를 들어 디스토션, 상면만곡, 코마수차, 구면수차 및, 비점수차 등이 보정된다. 또한 코마수차, 구면수차 및, 비점수차에 대해서는 저차뿐만 아니라 고차의 수차도 보정가능하다.

이와 같이 본 실시형태에서는 투영광학계 (PL) 의 결상특성의 조정시에는 서비스 엔지니어들이 입력장치 (45) 를 통해 파면수차의 계측지령을 입력하는 것만으로, 혹은 이것에 추가하여 중첩측정기로 계측된 각 영역 (S_i,j) 에 대한 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터를 입력하는 것만으로, 거의 전자동으로 투영광학계 (PL) 의 결상특성이 고정밀도로 조정되게 되어 있다.

또한 상기 식 (11) 의 연산으로 변경하여, 다음 식 (12) 의 최소자승연산을 실행하기 위한 연산 프로그램을, 제2 프로그램으로 채용할 수도 있다.

상기 식 (12) 에서 G는 다음 식 (13) 으로 표시되는 n행 n열의 대각선 매트릭스이다.

또 매트릭스의 요소 A_i,i(i=1∼n) 는 가중 파라미터 (δ)를 요소로 하는 대각선 매트릭스이다. 이 경우 A_i,i는 다음 식 (14) 으로 표시되는 36행 36열의 대각선 매트릭스이다.

따라서 대각선 매트릭스 A_i,i의 요소 δ_j,j(j=1∼36) 의 각각이, 각 계측점에서 계측된 파면수차에 대응하는 제르니케 다항식의 제2항∼제37항의 계수 (Z₂∼Z₃₇) 각각에 대한 가중 파라미터에 상당한다. 따라서 예를 들어 어느 하나의 계측점 또는 복수의 계측점의 계측결과로부터 얻어진 저차의 디스토션을 특히수정하고 싶은 경우에는 대응하는 계측점에서의 가중 파라미터 (δ_1,1, δ_2,2) 값을, 나머지 가중 파라미터에 비하여 크게 어긋나면 된다. 또 예를 들어 어느 하나의 계측점 또는 임의의 복수의 계측점의 계측결과로부터 얻어진 구면수차 (0θ성분) 를 고차 성분을 포함하여 특별히 수정하고 싶은 경우에는 대응하는 계측점에서의 가중 파라미터 (δ_8,8, δ_15,15, δ_24,24, δ_35,35, δ_36,36) 의 토탈 평균값을, 나머지 가중 파라미터의 토탈 평균값보다 커지도록 가중 파라미터 (δ) 를 설정하면 된다.

이 경우, 예를 들어 제1 프로그램에 연동되는 다른 프로그램을 준비하고, 이 프로그램에 의해 계측점의 지정화면 및, 제르니케 다항식의 각 항의 가중의 입력화면이 표시장치 (44) 의 디스플레이에 순차적으로 표시되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 서비스 엔지니어들이 입력장치 (45) 를 사용하여, 그 계측점의 지정화면이 표시되었을 때에 계측점을 입력하고, 가중의 입력 화면이 표시되었을 때에 특히 수정을 희망하는 수차에 따른 제르니케 다항식의 항의 가중을 다른 항보다 크게 하여 가중을 입력함으로써, 상기 서술한 가중 파라미터의 설정을 용이하게 실행할 수 있다. 특히 가중의 입력화면에서는 상기 서술한 복수 종류의 입력, 구체적으로는 각 항별 가중의 입력 외에, 0θ, 1θ, 3θ, 4θ등으로 구분한 가중의 입력이 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 후자의 경우, 각 θ마다 원하는 규정값을 입력할 수 있도록 할 수 있다. 또한 0θ란 제르니케 다항식의 각 항의 계수 중의 sin, cos 을 포함하지 않는 항 (단, 여기에서는 제1항, 제4항은 제외하는 것으로 함) 의 계수 (Z₉, Z₁₆, Z₂₅, Z₃₆, Z₃₇) 의 총칭으로, 1θ란 sinθ,cosθ중 어느 하나를 포함하는 항 (단, 여기에서는 제2항, 제3항은 제외하는 것으로 함) 의 계수 (Z₇, Z₈, Z₁₄, Z₁₅, Z₂₃, Z₂₄, Z₃₄, Z₃₅) 의 총칭이고, 2θ란 sin2θ, cos2θ중 어느 하나를 포함하는 항의 계수 (Z₅, Z₆, Z₁₂, Z₁₃, Z₂₁, Z₂₂, Z₃₂, Z₃₃) 의 총칭이고, 3θ란 sin3θ, cos3θ중 어느 하나를 포함하는 항의 계수 (Z₁₉, Z₂₀, Z₃₀, Z₃₁) 의 총칭이고, 4θ란 sin4θ, cos4θ중 어느 하나를 포함하는 항의 계수 (Z₂₈, Z₂₉) 의 총칭이다.

그러나 본 실시형태에서는 상기 서술한 바와 같이 오퍼레이터들이 화면 표시에 따라 입력장치 (45) 를 통해 순차적으로 필요사항을 입력함과 동시에, 파면수차의 계측지령을 입력하는 것만으로, 혹은 이들에 추가하여 중첩측정기로 계측된 각 영역 (S_i,j) 에 대한 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 의 데이터를 입력하는 것만으로, 주제어장치 (50) 에 의해 제3 프로그램 및 제1 프로그램에 따라 처리되고, 거의 전자동으로 투영광학계 (PL) 의 알고자 하는 결상특성 (수차) 을 확인할 수 있도록 되어 있다. 따라서 이것을 이용하여, 상기 서술한 바와 같이 하여 투영광학계 (PL) 의 결상특성의 조정을 실행한 후에, 서비스 엔지니어들은 상기 서술한 시뮬레이션을 실행함으로써, 투영광학계의 결상특성이 예정대로 조정되어 있는지 여부를, 화면 표시에 의거하여 확인할 수 있다. 예정대로 조정되어 있지 않은 경우에도, 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보로서 복수의 결상특성을 입력함으로써, 어느 결상특성이 예정대로 조정되어 있지 않은지를 확인할 수 있으므로, 필요한 대응책을 신속하게 실시할 수 있게 된다.

본 실시형태에서는 메인터넌스 이외의 통상의 사용시에 필요에 따라 오퍼레이터들의 지시에 의거하여, 투영광학계 (PL) 의 결상특성을 조정하도록 할 수도 있다. 오퍼레이터들이 상기 서술한 소정의 지시 (조건설정입력, 투영광학계에 관한 정보의 입력 등도 포함) 를 실행하면, 주제어장치 (50) 내의 CPU에 의해 상기 서술한 시뮬레이션과 동일한 수순으로 동일한 처리가 실행되고, 동일한 제르니케 변화표가 작성된다. 그리고 파면수차의 계측이 실행되고, 위치 어긋남의 데이터가 입력되면, 주제어장치 (50) 내의 CPU 에 의해 상기 서술한 것과 동일하게 하여 목적으로 하는 결상특성이 순차적으로 산출된다. 이 경우에 있어서, CPU 에서는 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를, 표시장치 (44) 의 화면 상에 표시하는 것으로 변경하거나, 혹은 표시와 함께 이들 목적 수차가 최적하게 되는 (예를 들어 0 내지 최소가 되는) 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 각 자유도 방향의 구동량을, 예를 들어 상기 서술한 제2 프로그램에 따라 상기 서술한 것과 동일하게 하여 최소자승법에 의해 산출해도 된다. 이와 같은 것은 소프트웨어의 간단한 변경에 의해 실현할 수 있다.

그리고 주제어장치 (50) 내의 CPU 에서는 그 산출된 구동량의 지령값을, 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 보낸다. 이로써 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 의해 가동렌즈 (13₁∼13₄) 를 각각의 자유도 방향으로 구동하는 각 구동소자에 대한 인가전압이 제어되고, 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 적어도 하나의 위치 및 자세의 적어도 한쪽이 조정되어, 투영광학계 (PL) 가 목적으로 하는 결상특성, 예를 들어 디스토션, 상면만곡, 코마수차, 구면수차 및, 비점수차 등이 보정된다. 또한 코마수차, 구면수차 및, 비점수차는 저차뿐만 아니라 고차 수차도 보정가능하다.

그러나 본 실시형태의 노광장치 (10) 에서는 반도체 디바이스의 제조시에는 레티클과 디바이스 제조용의 레티클 (R) 이 레티클 스테이지 (RST) 상에 장전되고, 그 후 레티클 얼라인먼트 및 소위 베이스라인 계측 및, EGA (엔한스트 글로벌 얼라인먼트) 등의 웨이퍼 얼라인먼트 등의 준비작업이 실행된다.

또한 상기 레티클 얼라인먼트, 베이스라인 계측 등의 준비작업에 대해서는 예를 들어 일본 공개특허공보 평4-324923호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5243195호에 상세하게 개시되고, 또 이것에 계속되는 EGA 에 대해서는 일본 공개특허공보 소61-44429호 및 이것에 대응하는 미국특허 제4,780,617호 등에 상세하게 개시되어 있고, 본 국제출원에서는 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한에서, 상기 각 공보 및 이들에 대응하는 상기 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.

그 후, 상기 서술한 파면수차의 계측값과 동일한 스텝 앤드 리피트 방식의 노광이 실행된다. 단, 이 경우 스테핑은 웨이퍼 얼라인먼트 결과에 의거하여 쇼트 간을 단위로 하여 실행된다. 또한 노광시의 동작 등은 통상의 스테퍼와 다른 경우가 없으므로 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 노광장치 (10) 의 제조방법에 대해 설명한다.

노광장치 (10) 의 제조시에는 먼저 복수의 렌즈 미러 등의 광학소자 등을 포함하는 조명광학계 (12), 투영광학계 (PL), 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지계나 웨이퍼 스테이지계를, 각각 유닛으로 하여 조립함과 동시에, 각각 유닛 단체로서의 원하는 성능을 발휘하도록, 광학적인 조정, 기계적인 조정 및 전기적인 조정 등을 실행한다.

다음에 조명광학계 (12) 나 투영광학계 (PL) 등을 노광장치 본체에 장착함과 동시에, 레티클 스테이지계나 웨이퍼 스테이지계 등을 노광장치 본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속한다.

이어서 조명광학계 (12) 나 투영광학계 (PL) 에 대해서는 광학적인 조정을 다시 실행한다. 이것은 노광장치 본체에 장착하기 전과 장착한 후에는 이들의 광학계, 특히 투영광학계 (PL) 의 결상특성이 미묘하게 변화하기 때문이다. 본 실시형태에서는 이 노광장치 본체에 장착한 후에 실행되는 투영광학계 (PL) 의 광학적인 조정시에도, 상기 서술한 제1 프로그램, 제2 프로그램 및 데이터베이스, 제3 프로그램 등을 유효하게 활용할 수 있다.

투영광학계 (PL) 의 광학적인 조정의 제1 방법으로서, 조정작업을 실행하는 작업자는 상기 서술한 계측용 레티클 (R_T) 을 사용하여 상기 서술한 수순으로, 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 계측을 실행한다. 그리고 이 파면수차의 계측결과를 주제어장치 (50) 에 입력함으로써, 주제어장치 (50) 에 의해 상기 서술한 제1, 제2 프로그램에 따른 처리가 실행되고, 투영광학계 (PL) 의 결상특성이 가능한 한 고정밀도로 조정된다.

그리고 조정결과를 확인하는 목적에서, 다시 상기 서술한 계측용 레티클 (R_T) 을 사용하여 상기 서술한 수순으로, 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 계측을 실행한다. 그리고 이 파면수차의 계측결과를 주제어장치 (50) 에 입력함으로써, 주제어장치 (50) 에 의해 상기 서술한 제1, 제3 프로그램에 따른 처리가 실행되고, 그 조정후의 투영광학계 (PL) 의 비점수차, 상면만곡, 혹은 코마수차에 대응하는 선폭 이상값 등이 화면 상에 표시된다. 이 단계에서 수정되어 있지 않은 수차, 주로 고차수차는 자동조정이 곤란한 수차인 것으로 판단할 수 있으므로, 필요하면 렌즈 등의 장착을 재조정한다.

투영광학계 (PL) 의 광학적인 조정의 제2 방법으로서는 제조단계의 조정작업을 실행하는 작업자는 상기 서술한 조정시와 동일하게, 지시 (조건설정입력, 투영광학계에 관한 정보의 입력 등도 포함) 를 입력함으로써, 주제어장치 (50) 내의 CPU에 의해 제3 프로그램에 따른 처리가 실행되고, 동일한 제르니케 변화표가 작성된다. 그리고 상기 서술한 계측용 레티클 (R_T) 을 사용하여 상기 서술한 수순으로, 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 계측을 실행한다. 그리고 이 파면수차의 계측결과를 주제어장치 (50) 에 입력함으로써, 주제어장치 (50) 내의 CPU 에 의해 상기 서술한 제1, 제3 프로그램에 따른 처리가 실행되고, 목적 수차가 순차적으로 산출되어, 이들 목적 수차가 최적해질 수 있는 (예를 들어 0 내지 최소가 되는) 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 각 자유도 방향의 구동량의 지령값이, 결상특성 보정 컨트롤러 (48) 에 부여된다. 이로써 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 의해 투영광학계(PL) 가 목적으로 하는 결상특성, 예를 들어 디스토션, 상면만곡, 코마수차, 구면수차 및, 비점수차 등이 가능한 한 고정밀도로 조정된다.

그리고 조정결과를 확인하는 목적에서, 다시 상기 서술한 시뮬레이션을 실행하고, 그 조정 후의 투영광학계 (PL) 의 비점수차, 상면만곡, 혹은 코마수차에 대응하는 선폭 이상값 등을 화면 상에 표시시킨다. 이 단계에서, 수정되어 있지 않은 수차, 주로 고차수차는 자동조정이 곤란한 수차인 것으로 판단할 수 있으므로, 필요하면 렌즈 등의 장착을 재조정한다.

또한 상기 재조정에 의해 원하는 성능이 얻어지지 않는 경우 등에는 일부 렌즈를 재가공 또는 교환할 필요도 발생한다. 또한 투영광학계 (PL) 의 광학소자의 재가공을 용이하게 실행하기 위해, 투영광학계 (PL) 를 노광장치 본체에 장착하기 전에 상기 서술한 파면수차를 전용 파면계측장치 등을 사용하여 계측하고, 이 계측결과에 의거하여 재가공이 필요한 광학소자의 유무나 위치 등을 특정하고, 그 광학소자의 재가공과 다른 광학소자의 재조정을 병행하여 실행하도록 해도 된다.

또 투영광학계 (PL) 의 광학소자 단위로 그 교환 등을 실행해도 되고, 혹은 복수의 경통을 갖는 투영광학계에서는 그 경통단위로 교환 등을 실행해도 된다. 또한 광학소자의 재가공에서는 필요에 따라 그 표면을 비구면으로 가공해도 된다. 또 투영광학계 (PL) 의 조정에서는 광학소자의 위치 (다른 광학소자와의 간격을 포함) 나 경사 등을 변견하는 것만으로도 충분하고, 특히 광학소자가 렌즈 엘리먼트일 때는 그 편심을 변경하거나, 혹은 광축 (AX) 을 중심으로 하여 회전시켜도 된다.

그 후, 다시 종합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 한다. 이로써 광학성능이 고정밀도로 조정된 투영광학계 (PL) 를 사용하여, 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상에 고정밀도로 전사할 수 있는, 본 실시형태의 노광장치 (10) 를 제조할 수 있다. 또한 노광장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 클린룸에서 실시하는 것이 바람직하다.

지금까지의 설명으로부터 명확한 바와 같이 본 실시형태에서는 주제어장치 (50) 에 의해 연산장치, 제1 연산장치 및 제2 연산장치가 구성되고, 주제어장치 (50) 와 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 의해 결상특성조정장치가 구성되어 있다. 또한 본 실시형태에서는 계측용 레티클 (R_T), 외부의 중첩측정기 및, 주제어장치 (50) 에 의해 투영광학계 (PL) 의 파면수차를 계측하는 계측장치가 구성되어 있다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 실시형태의 노광장치에 의하면, 오퍼레이터의 지시에 의거하여, 계측장치 (R_T, 50 등) 에 의해 투영광학계 (PL) 의 파면수차가 계측되면, 주제어장치 (50) 에 의해 그 계측된 투영광학계 (PL) 의 파면수차와, 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때에 부여된 수차의 정보에 따른 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여, 투영광학계 (PL) 의 목적으로 하는 결상특성이 산출된다. 이와 같이 제르니케 변화표를 이용함으로써, 파면수차의 계측을 1회 실행하는 것만으로, 목적으로 하는 결상특성을 산출할 수 있게 된다. 이 경우, 계측은 구면수차, 비점수차, 코마수차에 대해서는 저차 수차뿐만 아니라, 고차 수차를 포함한 종합적인 수차를 산출할 수 있다.

또 상기 목적 수차 (결상특성) 의 산출결과에 의거하여, 결상특성 보정장치 (48, 50) 에 의해 그 목적으로 하는 결상특성이 가능한 한 보정되므로, 투영광학계 (PL) 의 결상특성이 대상 패턴에 따라 조정되게 된다.

또 본 실시형태의 노광장치 (10) 에 의하면, 조정용 특정 광학소자 (가동렌즈 (13₁∼13₄)) 의 조정과 투영광학계 (PL) 의 결상특성 변화의 관계를 나타내는 파라미터군이 미리 구해지고, 그 파라미터군이 데이터베이스로서 기억장치 (42) 에 미리 기억되어 있다. 그리고 조정시에 서비스 엔지니어들의 지시에 의거하여, 투영광학계 (PL) 의 파면수차가 실제로 계측되고, 그 계측 데이터 (실측 데이터) 가 입출력장치 (44) 를 통해 입력되면, 주제어장치 (50) 에 의해 입출력장치 (44) 를 통해 입력된 파면수차의 실측 데이터와 상기 파라미터군과 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 목표조정량의 관계식 (상기 서술한 식 (11) 또는 식 (12)) 을 이용하여, 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 목표조정량이 산출된다. 이와 같이 상기 파라미터가 미리 구해져 기억장치 (44) 에 기억되어 있으므로, 실제로 파면수차를 계측했을 때에는 그 파면수차의 실측값을 입출력장치 (44) 를 통해 입력하는 것만으로 그 파면수차를 보정하는 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 목표조정량을 용이하게 산출할 수 있다. 이 경우, 입수가 곤란한 렌즈의 설계 데이터 등은 불필요하고, 또 번거로운 광선추적계산 등도 불필요하다.

그리고 주제어장치 (50) 로부터 그 산출된 목표조정량이 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 대해 지령값으로 주어지고, 결상특성 보정컨트롤러 (48) 에 의해 그목표조정량에 따라 가동렌즈 (13₁∼13₄) 가 조정됨으로써, 투영광학계 (PL) 의 결상특성을 용이하고 또한 고정밀도로 조정되게 된다.

또 본 실시형태의 노광장치 (10) 에 의하면, 노광시에는 상기 서술한 바와 같이 하여 결상특성이 대상 패턴에 따라 조정된, 혹은 파면수차의 계측결과에 의거하여 결상특성이 고정밀도로 조정된 투영광학계 (PL) 를 통해 레티클 (R) 의 패턴이 웨이퍼 (W) 상에 전사되므로, 미세 패턴을 양호한 중첩 정밀도로 웨이퍼 (W) 상에 전사할 수 있게 되어 있다.

또한 상기 실시형태에서는 시뮬레이션시에, 대상으로 하는 패턴 정보, 목적으로 하는 결상특성의 정보, 투영광학계에 관한 정보 및, 부여하고자 하는 수차의 정보를 포함하는 각종 정보를 키보드 등의 입력장치 (45) 로부터 주제어장치 (50) 에 입력하고, 이들 입력된 정보에 의거하여 주제어장치 (50) 가 상기 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때의 상기 주어진 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 주제어장치 (50) 와는 다른 시뮬레이션용 컴퓨터에 제3 프로그램을 인스톨하여 대상이 되는 패턴, 투영광학계에 관한 정보 등을 여러가지로 가정하고, 각 가정에 의거하여, 조건설정을 순차적으로 변경하면서, 목적 수차의 정보, 투영광학계에 관한 정보, 부여하고자 하는 수차의 정보를 변경하면서, 반복하여 입력작업을 실행하여, 입력내용에 대응하는 여러 제르니케 변화표를 미리 작성하고, 이들 변화표로 이루어지는 데이터베이스를 작성하고, 이 데이터베이스를 제1, 제3 프로그램과 함께 CD-ROM 내에 저장해 두어도 된다.

상기 서술한 여러 제르니케 변화표로 이루어지는 데이터베이스를 미리 작성하는 경우에는 파면수차의 계측결과의 입력과 조건설정입력을 실행하는 것만으로, 이것에 응답하여 해당되는 제르니케 변화표를 이용하여 상기 서술한 연산을 실행하고, 바로 목적 수차를 산출, 표시하는 처리를 주제어장치 (50) 내의 CPU 에 실행시키는 상기 서술한 제3 프로그램을 간략화한 다른 프로그램 (이하 편의상 「제4 프로그램」이라고 함) 을 준비하고, 이 제4 프로그램을 상기 CD-ROM에 저장해 둔다.

그리고 시뮬레이션시에는 CD-ROM 내의 제1, 제4 프로그램을 기억장치 (42) 에 인스톨함과 동시에 제르니케 변화표로 이루어지는 데이터베이스를 기억장치 (42) 에 복사한다. 혹은 CD-ROM 내의 제1, 제4 프로그램만을 기억장치 (42) 에 인스톨하고 드라이브장치 (46) 내에 CD-ROM 을 세트한 상태로 할 수도 있다. 후자의 경우 시뮬레이션시에는 주제어장치 (50) 에 의해 CD-ROM 으로부터 제르니케 변화표의 데이터가 적절히 필요에 따라 판독되게 된다. 이 경우 드라이브장치 (46) 내에 세트되어 있는 CD-ROM이 기억장치를 구성하게 된다. 이와 같은 것은 소프트웨어의 변경에 의해 용이하게 실현할 수 있다.

또한 상기 실시형태에서는 투영광학계의 결상특성으로서 종합적인 수차인 파면수차를 계측하고, 이 계측결과에 따라 그 파면수차를 보정하기 위한 가동렌즈 (조정용 특정 광학소자) 의 목표조정량을 산출하는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 투영광학계의 조정대상의 결상특성을, 코마수차, 디스토션 등의 개개의 결상특성으로 해도 된다. 이 경우,예를 들어 조정용 특정 광학소자의 각 자유도 방향으로의 단위량의 조정과, 코마수차, 디스토션 등의 개개의 결상특성의 변화량의 관계를 시뮬레이션에 의해 구하고, 그 결과에 의거하여 특정 광학소자의 조정과 투영광학계의 결상특성의 변화의 관계를 나타내는 파라미터군을 구하고, 그 파라미터군을 데이터베이스로 하여 작성한다. 그리고 실제의 투영광학계의 결상특성의 조정시에는 예를 들어 상기 서술한 전사법, 혹은 공간 이미지 계측법에 의해 투영광학계의 코마수차 (선폭 이상값), 디스토션 등을 구하고, 그 계측값을 주제어장치에 입력함으로써, 그 구한 결상특성과 파라미터군과 특정 광학소자의 목표조정량의 관계식 (이 관계식은 미리 준비 해 둠) 을 이용하여, 상기 실시형태와 동일하게 하여 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정할 수 있다.

또 상기 실시형태에서는 계측용 레티클을 사용하여 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 계측을 실행하는 경우에 대해 설명하였으나 이것에 한정하지 않고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 착탈할 수 있는 방식의 포터블한 파면수차 계측기를 사용하여, 파면수차의 계측을 온 보디에서 실행하도록 해도 된다. 이와 같은 파면수차 계측기로서는 예를 들어 도10에 나타낸 바와 같은 수광광학계 내에 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 셔크-하트만 (Shack-Hartmann) 방식의 파면수차 계측기 (80) 등을 사용할 수 있다.

여기에서 이 파면수차 계측기 (80) 의 구성 등에 대해 간단하게 설명한다. 이 파면수차 계측기 (80) 는 도10에 나타낸 바와 같이 YZ 단면이 L자 형상의 내부공간을 갖는 케이스체 (82) 와, 이 케이스체 (82) 의 내부에 소정 위치관계로 배치된 복수의 광학소자로 이루어지는 수광광학계 (84) 와, 케이스체 (82) 의 내부의 +Y측 단부에 배치된 수광부 (86) 를 구비하고 있다.

상기 케이스체 (82) 는 YZ 단면이 L자 형상으로 내부에 공간이 형성된 부재로 이루어지고, 그 최상부 (+Z 방향 단부) 에는 케이스체 (82) 의 상방으로부터의 광이 케이스체 (82) 의 내부공간을 향하여 입사되도록, 평면에서 보아 원형 개구 (82a) 가 형성되어 있다. 또 이 개구 (82a) 를 케이스체 (82) 의 내부측으로부터 덮도록 커버 글래스 (88) 가 설치되어 있다. 커버 글래스 (88) 의 상면에는 크롬 등의 금속의 증착에 의해 중앙부에 원형 개구를 갖는 차광막이 형성되고, 이 차광막에 의해 투영광학계 (PL) 의 파면수차의 계측시에 주위로부터의 불필요한 광이 수광광학계 (84) 에 입사되는 것이 차단되고 있다.

상기 수광광학계 (84) 는 케이스체 (82) 의 내부의 커버 글래스 (88) 의 하방에, 위로부터 아래로 순차적으로 배치된, 대물렌즈 (84a), 릴레이렌즈 (84b), 절곡 미러 (84c) 와, 이 절곡 미러 (84c) 의 +Y측에 순차적으로 배치된 콜리미터 렌즈 (84d) 및, 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 로 구성되어 있다. 절곡 미러 (84c) 는 45°로 경사 설치되어 있고, 이 절곡 미러 (84c) 에 의해 상방으로부터 연직 하향으로 대물렌즈 (84a) 에 대해 입사된 광의 광로가 콜리미터 렌즈 (84d) 를 향하여 절곡되도록 되어 있다. 이 수광광학계 (84) 를 구성하는 각 광학부재는 케이스체 (82) 의 벽의 내측에 도시하지 않은 지지부재를 통해 각각 고정되어 있다. 상기 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 는 복수의 작은 볼록렌즈 렌즈 (렌즈 엘리먼트) 가 광로에 대해 직교하는 면 내에 어레이상으로 배치되어 구성되어 있다.

상기 수광부 (86) 는 2차원 CCD 등으로 이루어지는 수광소자와, 예를 들어 전하전송제어회로 등의 전기회로 등으로 구성되어 있다. 수광소자는 대물렌즈 (84a) 에 입사되어, 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 로부터 출사되는 광속의 전부를 수광하는 데에 충분한 면적을 갖고 있다. 또한 수광부 (86) 에 의한 계측 데이터는 도시하지 않은 신호선을 통해 주제어장치 (50) 에 출력된다.

다음으로 이 파면수차 계측기 (80) 를 사용한 파면수차의 계측방법에 대해 설명한다. 또한 이하의 설명에서는 설명의 간략화를 위해 파면수차 측정치 (80) 내의 수광광학계 (84) 의 수차는 무시할 수 있을 정도의 작은 것으로 한다.

먼저 통상의 노광시에는 파면수차 계측기 (80) 는 Z 틸트 스테이지 (58) 로부터 분리되어 있기 때문에, 파면계측시에는 오퍼레이터에 의해 Z틸트 스테이지 (58) 의 측면에 대해 파면수차 계측기 (80) 를 장착하는 작업이 실행된다. 이 장착시에는 파면계측시에 파면수차 측정기 (80) 가 웨이퍼 스테이지 (WST ; Z 틸트 스테이지 (58)) 의 이동 스트로크 내에 수납되도록, 소정의 기준면 (여기에서는 +Y측의 면) 에 볼트 혹은 마그네트 등에 의해 고정된다.

상기 장착 종료 후, 오퍼레이터에 의한 계측개시의 커맨드의 입력에 따라, 주제어장치 (50) 에서는 상기 서술한 오프 액시스 방식의 얼라인먼트계의 하방에 파면수차 측정기 (80) 가 위치하도록, 웨이퍼 스테이지 구동부 (56) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시킨다. 그리고 주제어장치 (50) 에서는 얼라인먼트계에 의해 파면수차 측정기 (80) 에 설치된 도시하지 않은 위치맞춤 마크를 검출하고, 그 검출결과와 그 때의 레이저 간섭계 (54W) 의 계측값에 의거하여 위치맞춤마크의 위치좌표를 산출하고, 파면수차 측정기 (80) 의 정확한 위치를 구한다. 그리고 파면수차 측정기 (80) 의 위치계측 후, 주제어장치 (50) 를 중심으로 이하와 같이 하여 파면수차의 계측이 실행된다.

먼저 주제어장치 (50) 는 도시하지 않은 레티클 로더에 의해 핀홀 패턴이 형성된 도시하지 않은 계측용 레티클 (이하, 상기 서술한 계측용 레티클 (R_T) 과의 식별을 위해, 「핀홀 레티클」이라고 함) 을 레티클 스테이지 (RST) 상에 로드한다. 이 계측용 레티클은 그 패턴면의 조명영역 (IAR) 과 동일한 영역내의 복수점에 핀홀 (거의 이상적인 점광원으로 되어 구면파를 발생하는 핀홀) 이 형성된 전용 레티클이다.

또한 여기에서 사용되는 핀홀 레티클에는 상면에 확산면을 설치하거나 하여, 투영광학계 (PL) 의 전체의 N. A. 을 통과하는 광선의 파면을 구할 수 있도록, 즉 투영광학계 (PL) 의 전체 N. A. 에 걸치는 파면수차가 계측되도록 되어 있는 것으로 한다.

핀홀 레티클의 로드 후, 주제어장치 (50) 에서는 상기 서술한 레티클 얼라인먼트 현미경을 사용하여, 핀홀 레티클에 형성된 레티클 얼라인먼트 마크를 검출하고, 그 검출결과에 의거하여, 핀홀 레티클을 소정 위치에 위치맞춤한다. 이로써 핀홀 레티클의 중심과 투영광학계 (PL) 의 광축이 거의 일치한다.

이 후, 주제어장치 (50) 에서는 광원 (16) 에 제어정보 (TS) 를 부여하여 레이저광을 발광시킨다. 이로써 조명광학계 (12) 로부터의 조명광 (EL) 이, 핀홀레티클에 조사된다. 그리고 핀홀 레티클의 복수의 핀홀로부터 사출된 광이 투영광학계 (PL) 를 통해 상면 상에 집광되어, 핀홀의 이미지가 상면에 결상된다.

다음에 주제어장치 (50) 는 핀홀 레티클 상 중 어느 하나의 핀홀 (이하에서는 착안하는 핀홀이라고 함) 의 이미지가 결상되는 결상점에 파면수차 계측기 (80) 의 개구 (82a) 의 거의 중심이 일치하도록, 웨이퍼 레이터 간섭계 (54W) 의 계측값을 모니터하면서, 웨이퍼 스테이지 구동부 (56) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동한다. 이 때, 주제어장치 (50) 에서는 상기 서술한 초점위치 검출계의 검출결과에 의거하여, 핀홀 이미지가 결상되는 상면에 파면수차 측정기 (80) 의 커버 글래스 (88) 의 상면을 일치시키기 위해, 웨이퍼 스테이지 구동부 (56) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 Z축 방향으로 미소 구동한다. 이 때, 필요에 따라 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 경사각도 조정한다. 이로써 착안되는 핀홀의 이미지 광속이 커버 글래스 (88) 의 중앙 개구를 통해 수광광학계 (84) 에 입사되어, 수광부 (86) 를 구성하는 수광소자에 의해 수광된다.

이것을 더욱 상세하게 서술하면, 핀홀 레티클 상의 착안되는 핀홀로부터는 구면파가 발생하고, 이 구면파가, 투영광학계 (PL) 및, 파면수차 측정기 (80) 의 수광광학계 (84) 를 구성하는 대물렌즈 (84a), 릴레이 렌즈 (84b), 미러 (84c), 콜리미터렌즈 (84d) 를 통해 평행광속으로 되어, 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 를 조사한다. 이로써 투영광학계 (PL) 의 동공면이 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 에 릴레이되어 분할된다. 그리고 이 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 의 각 렌즈 엘리먼트에 의해 각각의 광이 수광소자의 수광면에 집광되어, 이 수광면에 핀홀의 이미지가 각각 결상된다.

이 때, 투영광학계 (PL) 가, 파면수차가 없는 이상적인 광학계라면, 투영광학계 (PL) 의 동공면에서의 파면은 이상적인 파면 (여기에서는 평면) 이 되고, 그 결과 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 에 입사되는 평행광속이 평면파로 되고, 그 파면은 이상적인 파면으로 되는 것이다. 이 경우, 도11A에 나타낸 바와 같이 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 를 구성하는 각 렌즈 엘리먼트의 광축 상의 위치에 스폿 이미지 (이하 「스폿」이라고도 함) 가 결상된다.

그러나 투영광학계 (PL) 에는 통상 파면수차가 존재하기 때문에, 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 에 입사되는 평행광혹의 파면은 이상적인 파면으로부터 어긋나고, 그 어긋남, 즉 파면의 이상파면에 대한 경사에 따라, 도11B에 나타낸 바와 같이, 각 스폿의 결상위치가 마이크로 렌즈 어레이 (84e) 의 각 렌즈 엘리먼트의 광축 상의 위치로부터 어긋나게 된다. 이 경우, 각 스폿의 기준점 (각 렌즈 엘리먼트의 광축 상의 위치) 으로부터의 위치 어긋남은 파면의 경사에 대응하고 있다.

그리고 수광부 (86) 를 구성하는 수광소자 상의 각 집광점에 입사된 광 (스폿 이미지의 광속) 이 수광소자에 의해 각각 광전변환되고, 이 광전변환신호가 전기회로를 통해 주제어장치 (50) 에 보내지고, 주제어장치 (50) 에서는 그 광전변환신호에 의거하여 각 스폿의 결상위치를 산출하고, 다시 그 산출결과와 이미 알고 있는 기준점의 위치데이터를 이용하여, 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 을 산출하여 RAM 에 저장한다. 이 때, 주제어장치 (50) 에는 레이저 간섭계 (54W) 의 그 때의 계측값 (Xi, Yi) 이 공급되고 있다.

상기 서술한 바와 같이 하여, 1개의 착안되는 핀홀 이미지의 결상점에서의 파면수차 계측기 (80) 에 의한, 스폿 이미지의 위치 어긋남의 계측이 종료되면, 주제어장치 (50) 에서는 다음의 핀홀 이미지의 결상점에, 파면수차 측정기 (80) 의 개구 (82a) 의 거의 중심이 일치하도록, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동한다. 이 이동이 종료되면, 상기 서술한 바와 같이 동일하게 하여, 주제어장치 (50) 에 의해 광원 (16) 으로부터 레이저광의 발광이 실행되고, 동일하게 하여 주제어장치 (50) 에 의해 각 스폿의 결상위치가 산출된다. 이후 다른 핀홀 이미지의 결상점에서 동일한 계측이 순차적으로 실행된다.

이와 같이 하여, 필요한 계측이 종료된 단계에서는 주제어장치 (50) 의 RAM 에는 상기 서술한 각 핀홀 이미지의 결상점에서의 위치 어긋남 데이터 (Δξ, Δη) 와, 각 결상점의 좌표 데이터 (각 핀홀 이미지의 결상점에서의 계측을 실행했을 때의 레이저 간섭계 (54W) 의 계측값 (Xi, Yi) 이 저장되어 있다.

따라서 주제어장치 (50) 에서는 RAM 내에 저장된 핀홀 이미지의 결상점에 대응하는 투영광학계 (PL) 의 동공면에서의 파면의 경사에 대응하는 위치 어긋남 (Δξ, Δη) 에 의거하여, 상기 서술한 제1 프로그램과 동일한 다른 변환 프로그램을 이용하여, 파면의 데이터 (제르니케 다항식의 각 항의 계수) 를 산출한다. 여기에서 제1 프로그램과 동일한 변환 프로그램으로 한 것은 상기 서술한 파면수차 측정기 (80) 를 사용하는 경우에는 제1 프로그램과 상이한 계측된 스폿 이미지의 결상점의 위치 어긋남량을 제르니케 다항식의 각 항의 계수로 변환하는 다른 프로그램이 준비되는 것이 통상이기 때문이다.

이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 파면수차 측정기 (80) 를 사용하여 파면수차를 계측하는 경우에는 웨이퍼의 현상 등이 불필요해지므로, 계측시간의 단축이 기대된다. 또 웨이퍼의 현상 등이 불필요해지므로, 파면수차 측정기 (80) 를 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 장착한 상태에서는 노광장치 (10) 자체에서 소위 자기계측이 가능해진다는 장점도 있다. 그 후 주제어장치 (50) 에서는 상기 실시형태와 동일한 수순에 따른 처리를 실행함으로써, 목적 수차 (결상특성) 의 산출, 표시, 나아가서는 투영광학계 (PL) 의 결상특성의 조정을 자동적으로 실행할 수도 있게 된다.

또한 상기 실시형태에서는 계측 레티클 (R_T) 을 이용하여 계측된 위치 어긋남량을 제르니케 다항식의 각 항의 계수로 변환하는 제1 프로그램, 이 제1 프로그램에서 변환된 제르니케 다항식의 각 항의 계수에 의거하여 결상특성의 조정량을 연산하는 제2 프로그램, 제1 프로그램에서 변환된 제르니케 다항식의 각 항의 계수를 모든 수차 (모든 수차의 지표를 포함) 로 변환하는 제3 프로그램 및, 제2 프로그램에 부속되는 데이터베이스가, 단일 CD-ROM에 패키지되어 있는 경우에 대해 설명하였으나, 반드시 이렇게 할 필요성은 전혀 없다. 즉, 제1 프로그램, 제2 프로그램 ( 및 데이터베이스), 제3 프로그램은 각각 다른 목적의 프로그램으로서, 모두 단독으로 충분히 사용 가치가 있다.

특히 제3 프로그램은 그 일부의 제르니케 변화표를 작성하는 부분 (스텝 101∼122 부분에 상당) 에서만도 단일 프로그램으로 사용할 수 있다. 이와 같은프로그램이 인스톨된 컴퓨터에, 대상으로 하는 패턴 정보, 목적으로 하는 결상특성의 정보, 투영광학계에 관한 정보 및, 부여하고자 하는 수차의 정보를 포함하는 각종 정보를 키보드 등의 입력장치로부터 입력함으로써, 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표가 작성된다. 따라서 이렇게 하여 작성된 제르니케 변화표로 이루어지는 데이터베이스를 상기 서술한 바와 같이 다른 노광장치에서 바람직하게 사용할 수 있다.

예를 들어 상기 서술한 파면수차 측정기를 사용하는 경우에는 제1 프로그램과 상이한 계측된 스폿 이미지의 결상점의 위치 어긋남량을 제르니케 다항식의 각 항의 계수로 변환하는 다른 프로그램이 준비되는 것이 통상이고, 이와 같은 변환 프로그램과 조합하여도 제2 프로그램 및 데이터베이스, 제3 프로그램은 충분히 그 위력을 발휘하는 것이 명확하다.

또 특히 제2 프로그램과 제3 프로그램은 그 목적이 크게 상이하기 때문에, 반드시 조합할 필요는 없다. 전자는 노광장치의 수리 조정을 하는 서비스 엔지니어들이 투영광학계의 결상특성을 조정할 때의 작업을 효율화하기 위한 것이고, 후자는 반도체 제조공장의 노광장치의 오퍼레이터들이 노광대상의 패턴을 전사했을 때에 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성이 충분히 양호한지의 여부를 확인하는 시뮬레이션을 목적으로 한다. 이와 같은 목적의 상이함을 고려하면, 상기 실시형태와 같이 제2 프로그램 및 데이터베이스와, 제3 프로그램을 동일한 소프트웨어 프로그램으로 하는 경우에는 예를 들어 패스워드를 2종류 설정가능하게 해도 된다. 이와 같은 경우에는 제2 프로그램 및 제3 프로그램을 다른 정보기록매체, 예를 들어 소위 팜웨어로서 공급하고, 데이터베이스 부분만을 CD-ROM 등의 정보기록매체에 기록하도록 해도 된다.

또 상기 실시형태에서는 투영광학계 (PL) 의 결상특성의 조정시에는 CD-ROM 으로부터 제1∼제3 프로그램이 기억장치 (42) 에 인스톨되고, 또 데이터베이스가 기억장치 (42) 에 복사되어 있는 것으로 하였으나, 이것에 한정되지 않고, CD-ROM 으로부터 제1∼제3 프로그램만을 기억장치 (42) 에 인스톨해 두면, 데이터베이스는 기억장치 (42) 에 복사하지 않아도 된다. 이 경우에는 드라이브 장치에 세트된 CD-ROM 에 의해 기억장치가 구성되게 된다.

또한 상기 실시형태에서 데이터베이스가 가동렌즈 (13₁∼13₄) 의 각 자유도 방향의 단위량의 구동에 대응하는 파라미터군에 의해 구성되는 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 투영광학계 (PL) 를 구성하는 렌즈의 일부를 용이하게 교환할 수 있도록 되어 있는 경우 등에는 그 렌즈 두께의 변화에 대응하는 결상특성의 변화를 나타내는 파라미터를 데이터베이스에 포함해도 된다. 이와 같은 경우에는 목표조정량으로서 최적한 렌즈의 두께가 산출되게 된다. 그 외에, 레티클의 로테이션 (회전) 에 대응하는 결상특성의 변화를 나타내는 파라미터를 데이터베이스에 포함해도 된다. 이 경우, 예를 들어 도2F에 나타낸 바와 같이 레티클 (R) 이 회전하는 경우를, 로테이션의 +(양) 방향으로 하고, 단위 로테이션을 0.1도로 해도 된다. 산출된 레티클 로테이션에 따라, 예를 들어 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 적어도 일방을 회전시키면 된다. 이 외에, 그 변동이 투영광학계의 결상특성에 영향을 주고, 또한 그 조정이 가능한 것, 예를 들어 조명광의 중심파장, 레티클 등의 광축방향위치 등도 데이터베이스에 포함시킬 수 있다.

또 상기 실시형태에서는 주제어장치 (50) 가 제2 프로그램에 따라 연산된 특정 광학소자의 목표조정량에 의거하여, 혹은 제3 프로그램에 따라 연산된 목적 수차에 의거하여, 결상특성 보정컨트롤러 (48) 를 통해 투영광학계 (PL) 의 결상특성을 자동적으로 조정하는 것으로 하였으나, 이들에 한정되지 않고, 오퍼레이터에 의한 매뉴얼 조작, 혹은 작업을 통해 투영광학계 (PL) 의 결상특성을 조정하도록 해도 된다. 이와 같은 경우에는 조정단계뿐만 아니라, 제조단계에서도 제2 프로그램 혹은 제3 프로그램을 유효하게 이용할 수 있고, 이로써 결상특성이 조정된 투영광학계 그 자체를 제조할 수 있다.

또한 상기 실시형태에서는 계측용 레티클 (R_T) 에 계측용 패턴과 함께, 기준 패턴이 형성되는 경우에 대해 설명하였으나, 기준 패턴은 광학특성 계측용 마스크 (상기 실시형태에서는 계측용 레티클 (R_T)) 에 형성할 필요는 없다.

즉 기준패턴을 다른 마스크에 형성해도 되고, 기준패턴을 마스크측에 형성하지 않고, 기판 (웨이퍼) 측에 형성해도 된다. 즉, 기준패턴이 투영배율에 따른 크기로 미리 형성된 기준 웨이퍼를 사용하고, 그 기준 웨이퍼 상에 레지스트를 도포하고, 그 레지스트 층에 계측용 패턴을 전사하여 현상하고, 그 현상 후에 얻어지는 계측용 패턴의 레지스트 이미지와 기준 패턴의 위치 어긋남을 계측하도록 함으로써, 실질적으로 상기 실시형태와 동일한 계측이 가능해진다.

또 상기 실시형태에서는 계측용 패턴 및 기준패턴을 웨이퍼 (W) 상에 전사한 후에, 그 웨이퍼를 현상하여 얻어지는 레지스트 이미지의 계측결과에 의거하여, 투영광학계 (PL) 의 파면수차를 산출하는 것으로 하였으나, 이것에 한정하지 않고, 계측용 패턴의 투영 이미지 (공간 이미지) 를 웨이퍼 상에 투영하고, 그 투영 이미지 (공간 이미지) 를 공간 이미지 계측기 등을 사용하여 계측하고, 혹은 레지스트 층에 형성된 계측용 파라미터 및 기준 패턴의 잠상 혹은 웨이퍼를 에칭하여 얻어지는 이미지를 계측하는 것으로 해도 된다. 이와 같은 경우이더라도, 계측용 패턴의 기준위치 (예를 들어 설계상의 계측용 패턴의 투영위치) 로부터의 위치 어긋남을 계측하면, 그 계측결과에 의거하여 상기 실시형태와 동일한 수순으로 투영광학계의 파면수차를 구하는 것은 가능하다. 또 계측용 패턴을 웨이퍼 상에 전사하는 대신, 미리 계측용 패턴이 형성된 기준 웨이퍼를 준비해 두고, 이 기준 웨이퍼 상의 리지스트 층에 기준 패턴을 전사하여 그 위치 어긋남을 계측해도 되고, 혹은 계측용 패턴에 대응하는 복수의 개구를 갖는 공간 이미지 계측기를 사용하여 그 양자의 위치 어긋남을 계측하도록 해도 된다. 또한 상기 실시형태에서는 상기 서술한 위치 어긋남을 중첩 측정기를 사용하여 계측하는 것으로 하였으나. 그 외에 예를 들어 노광장치 내에 설치되는 얼라인먼트 센서 등을 사용해도 된다.

또 상기 실시형태에서는 제르니케 다항식의 제37항까지를 사용하는 것으로 하였으나, 제38항 이상을 사용해도 되고, 예를 들어 제81항까지를 사용하여, 투영광학계 (PL) 의 각 수차의 고차성분도 산출해도 된다. 즉, 제르니케 다항식에서 사용하는 항의 수나 번호는 임의이어도 된다. 또한 조명조건 등에 따라서는 투영광학계 (PL) 의 수차를 적극적으로 발생시키는 경우도 있으므로, 상기 실시형태에서는 목적 수차를 항상 0 내지 최소로 할 뿐만 아니라, 목적 수차를 소정값이 되도록 투영광학계 (PL) 의 광학소자를 조정해도 된다.

또한 상기 실시형태에서는 서비스 엔지니어가 상기 서술한 프로그램의 인스톨 등을 실행하는 것으로 하였으나, 예를 들어 노광장치 등의 제조장치나 다수의 제조장치 등을 포함하는 제조 라인을 통괄 관리하는 호스트 컴퓨터 등과 인터넷 등으로 접속되는 서버, 혹은 노광장치에 상기 서술한 프로그램을 저장해 두어도 된다. 이 때, 오퍼레이터가 패턴 정보를 입력하거나, 혹은 웨이퍼에 전사하기 위한 패턴이 형성된 레티클의 바코드 또는 2차원 코드 등을 노광장치가 판독하여 패턴 정보를 얻도록 하고, 노광장치 또는 서버 등에서 상기 서술한 제르니케 변화표의 작성, 최적 노광조건 (조명조건, 투영광학계 (PL) 의 개구수 등) 의 결정 및, 투영광학계 (PL) 의 결상특성의 조정 등을, 오퍼레이터나 서비스 엔지니어를 개재시키지 않고 전부 자동적으로 실행하도록 해도 된다. 이와 같은 자동화에 있어서는 파면수차의 계측에 예를 들어 상기 서술한 계측용 패턴의 잠상의 기준 패턴의 잠상에 대한 위치 어긋남을, 예를 들어 노광장치가 구비하는 얼라인먼트계에 의해 검출하는 것으로 해도 된다. 또 상기 실시형태에서는 오퍼레이터들이 파면수차 계측기 (80) 를 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 고정하는 것으로 하였으나, 예를 들어 웨이퍼 또는 웨이퍼 홀더의 교환을 실행하는 반송계 (웨이퍼 로더 등) 를 사용하여 파면수차 측정기 (80) 를 자동반송해도 된다.

또한 상기 실시형태에서는 본 발명이 스테퍼에 적용된 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 미국특허 제5,473,410호 등에 개시되는 마스크와 기판을 동기 이동하여 미스크의 패턴을 기준 상에 전사하는 주사형 노광장치에도 적용할 수 있다.

노광장치의 용도로서는 반도체 제조용의 노광장치에 한정되지 않고, 예를 들어 각형의 유리 플레이트에 액정표시소자 패턴을 전사하는 액정용 노광장치나, 박막자기헤드, 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광장치에도 널리 적용할 수 있다. 또 반도체소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광노광장치, EUV 노광장치, X선 노광장치 및, 전자선 노광장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해, 유리기판 또는 규소웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.

또 상기 실시형태의 노광장치의 광원은 F₂레이저, ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저 등의 자외 펄스광원에 한정하지 않고, g선 (파장 436㎚), i선 (파장 365㎚) 등의 휘선을 발하는 초고압 수은램프를 사용할 수도 있다.

또 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장 레이저광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환한 고조파를 사용해도 된다. 또 투영광학계의 배율은 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계의 어느 것이어도 된다. 또 투영광학계로서는 굴절계에 한정하지 않고, 반사광학소자와 굴절광학소자를 갖는 반사굴절계 (카티디옵트릭계) 혹은 반사광학소자만을 사용하는 반사계를 사용해도 된다. 또한 투영광학계 (PL) 로서 반사굴절계 또는 반사계를 사용할 때는 상기 서술한 특정 광학소자로서 반사광학소자 (오목면경이나 반사경 등) 의 위치 등을 변경하여 투영광학계의 결상특성을 조정한다. 또 조명광 (EL) 으로서 F₂레이저광, Ar₂레이저광, 또는 EUV 광 등을 사용하는 경우에는 투영광학계 (PL) 를 반사광학계만으로 이루어지는 전반사계로 할 수도 있다. 단, Ar₂레이저광이나 EUV 광 등을 사용하는 경우에는 레티클 (R) 도 반사형으로 한다.

또한 반도체 디바이스는 디바이스의 기능ㆍ성능을 설계하는 스텝, 이 설계 스텝에 의거한 레티클을 제작하는 스텝, 규소 재료로 웨이퍼를 제작하는 스텝, 상기 서술한 실시형태의 노광장치에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 스텝, 디바이스 조립 스텝 (다이싱공정, 본딩공정, 패키지공정을 포함), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 디바이스 제조방법에 의하면, 리소그래피 공정에서, 상기 서술한 실시형태의 노광장치를 사용하여 노광이 실행되므로, 대상 패턴에 따라 결상특성이 조정되거나, 혹은 파면수차의 계측결과에 의거하여 결상특성이 고정밀도로 조정된 투영광학계 (PL) 를 통해 레티클 (R) 의 패턴이 웨이퍼 (W) 상에 전사되므로, 미세 패턴을 양호한 중첩 정밀도로 웨이퍼 (W) 상에 전사할 수 있게 된다. 따라서 최종제품인 디바이스의 수율이 향상되고, 그 생산성의 향상이 가능해진다.

산업상 이용 가능성

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 결상특성 계측방법은 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성을 계측하는 데에 적합하다. 또 본 발명의 결상특성 조정방법은 투영광학계의 결상특성을 조정하는 데에 적합하다. 또 본 발명의 노광방법은 미세 패턴을 기판 상에 형성하는 데에 적합하다. 또 본 발명의 노광장치는 투영광학계의 결상특성을 고정밀도로 조정하여 노광을 실행하는 데에 적합하다. 또 본 발명의 프로그램 및 정보기록매체는 상기 노광장치에서의 사용에 적합하다. 또한 본 발명의 디바이스 제조방법은 마이크로 디바이스의 제조에 적합하다.

Claims

투영광학계의 결상특성을 계측하는 결상특성 계측방법으로서,

상기 투영광학계의 시야내의 적어도 1개의 계측점에서 상기 투영광학계의 파면수차를 계측하는 공정; 및

상기 계측된 파면수차와, 미리 준비된 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여, 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 공정을 포함하는 결상특성 계측방법.
제 1 항에 있어서,

상기 산출하는 공정에서는, 상기 목적으로 하는 결상특성이, 복수 종류의 결상특성을 포함하는 경우, 상기 계측된 파면수차와 상기 복수 종류의 결상특성 각각에 대한 제르니케 변화표에 의거하여, 상기 목적으로 하는 결상특성에 포함되는 상기 복수 종류의 결상특성을 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 결상특성 계측방법.
제 1 항에 있어서,

상기 계측하는 공정에 앞서, 상기 투영광학계에 의한 투영의 대상으로 하는 패턴 정보와, 상기 목적으로 하는 결상특성에 의거하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 행하는 동시에, 상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보에 의거하여, 상기 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 결상특성 계측방법.
제 3 항에 있어서,

상기 투영광학계에 관한 정보에는, 상기 투영광학계의 개구수, 조명조건 및 조명광의 파장이 포함되는 것을 특징으로 하는 결상특성 계측방법.
제 3 항에 있어서,

상기 작성하는 공정에서는, 상기 목적으로 하는 결상특성이, 복수 종류의 결상특성을 포함하는 경우, 상기 복수 종류의 결상특성 각각에 대한 상기 수차의 정보에 따른 제르니케 변화표를 작성하는 것을 특징으로 하는 결상특성 계측방법.
제 1 항에 있어서,

상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 결상특성 계측방법.
투영광학계의 결상특성을 조정하는 결상특성 조정방법으로서,

제 1 항에 기재된 결상특성 계측방법을 이용하여 목적으로 하는 결상특성을 계측하는 공정; 및

상기 결상특성의 계측결과에 의거하여 상기 투영광학계를 조정하는 공정을포함하는 결상특성 조정방법.
제 7 항에 있어서,

상기 투영광학계는 조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성되고,

상기 투영광학계의 조정은, 상기 계측된 결상특성과, 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성 변화와의 관계를 나타내는 파라미터군과, 상기 특정 광학소자의 목표조정량과의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정하고, 그 결정된 목표조정량에 따라 상기 특정 광학소자를 조정함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 결상특성 조정방법.
조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성된 투영광학계의 결상특성을 조정하는 결상특성 조정방법으로서,

상기 투영광학계의 시야내의 적어도 1개의 계측점에서 상기 투영광학계를 통한 광정보를 얻어, 상기 투영광학계의 결상특성을 구하는 공정; 및

상기 구한 결상특성과, 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성의 변화와의 관계를 나타낸 파라미터군과, 상기 특정 광학소자의 목표조정량과의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정하는 공정을 포함하는 결상특성 조정방법.
제 9 항에 있어서,

상기 결상특성을 구하는 공정에 앞서, 상기 파라미터군을 구하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 결상특성 조정방법.
제 9 항에 있어서,

상기 결상특성을 구하는 공정에서는, 복수 종류의 결상특성을 구하고,

상기 결정하는 공정에서는, 상기 구한 복수 종류의 결상특성과, 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성의 변화와의 관계를 나타내는 파라미터군과, 상기 특정 광학소자의 목표조정량과의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 연산에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는 결상특성 조정방법.
제 9 항에 있어서,

상기 결상특성은 제르니케 다항식으로 표현되는 파면수차인 것을 특징으로 하는 결상특성 조정방법.
제 12 항에 있어서,

상기 관계식은, 상기 제르니케 다항식의 각 항의 계수 중 임의의 항의 계수에 가중을 부여하기 위한 가중부여함수를 포함하는 식인 것을 특징으로 하는 결상특성 조정방법.
마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광방법으로서,

제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 결상특성 조정방법을 이용하여 투영광학계의 결상특성을 조정하는 공정; 및

상기 결상특성이 조정된 투영광학계를 사용하여 상기 패턴을 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 노광방법.
마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광장치로서,

상기 투영광학계를 포함하는 노광본체부에 적어도 그 일부를 탑재할 수 있고, 상기 투영광학계의 파면수차를 계측하는 계측장치; 및

상기 계측장치에 의해 계측된 상기 투영광학계의 파면수차와, 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 제 1 연산장치를 구비하는 노광장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제르니케 변화표가 미리 기억된 기억장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제르니케 변화표는, 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때의 부여된 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15 항에 있어서,

상기 대상으로 하는 패턴의 정보, 상기 목적으로 하는 결상특성, 상기 투영광학계에 관한 정보, 및 상기 수차의 정보를 포함하는 각종 정보를 입력하기 위한 입력장치; 및

상기 입력장치를 통해 입력된 대상으로 하는 패턴의 정보 및 목적으로 하는 결상특성의 정보에 의거하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 행하는 동시에, 상기 입력장치를 통해 입력된 상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보에 의거하여, 상기 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때의 상기 부여된 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 제2 연산장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 18 항에 있어서,

상기 투영광학계에 관한 정보에는, 상기 투영광학계의 개구수, 조명조건, 및 조명광의 파장이 포함되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 연산장치에 의해 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 화면상에 표시하는 표시장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 연산장치에 의한 상기 목적으로 하는 결상특성의 산출결과에 의거하여 상기 투영광학계의 결상특성을 보정하는 결상특성보정장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 21 항에 있어서,

상기 투영광학계는, 조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성되고,

상기 결상특성보정장치는, 상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성의 변화와의 관계를 나타내는 파라미터군이 미리 기억된 기억장치와, 상기 산출된 상기 결상특성정보와 상기 파라미터군과 상기 특정 광학소자의 목표조정량과의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 산출하는 산출장치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
마스크에 형성된 패턴을 투영광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광장치로서,

조정용 특정 광학소자를 포함하는 복수의 광학소자를 포함하여 구성된 상기 투영광학계;

상기 특정 광학소자의 조정과 상기 투영광학계의 결상특성의 변화와의 관계를 나타내는 파라미터군이 미리 기억된 기억장치;

상기 투영광학계를 포함하는 노광본체부에 적어도 일부를 탑재할 수 있고 상기 투영광학계의 결상특성을 계측할 수 있는 계측장치; 및

상기 계측장치에 의해 계측된 실측 데이터와 상기 파라미터군과 상기 특정 광학소자의 목표조정량과의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 산출하는 연산장치를 구비하는 노광장치.
제 23 항에 있어서,

상기 연산된 목표조정량에 따라 상기 특정 광학소자를 조정하여 상기 투영광학계의 결상특성을 조정하는 결상특성 조정장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 23 항에 있어서,

상기 계측장치는, 상기 투영광학계의 복수 종류의 결상특성을 계측할 수 있고,

상기 연산장치는, 상기 계측장치에 의해 계측된 상기 복수 종류의 결상특성의 실측 데이터와 상기 파라미터군과 상기 특정 광학소자의 목표조정량과의 관계식을 이용하여, 상기 특정 광학소자의 목표조정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 23 항에 있어서,

상기 결상특성은 제르니케 다항식으로 표현되는 파면수차인 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 26 항에 있어서,

상기 관계식은, 상기 제르니케 다항식의 각 항의 계수 중 임의의 항의 계수에 가중을 부여하기 위한 가중부여함수를 포함하는 식인 것을 특징으로 하는 노광장치.
리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조방법으로서,

상기 리소그래피 공정에서는, 제 15 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 사용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광장치의 제어용 컴퓨터에 소정 처리를 실행시키는 프로그램으로서,

대상으로 하는 패턴의 정보 및 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보의 입력에 응답하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 실행하는 수순; 및

상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보의 입력에 응답하여, 상기 대상으로 하는 패턴을 전사했을 때의 상기 부여된 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 수순을 상기 제어용 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
제 29 항에 있어서,

상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 상기 제르니케 변화표에 의거하여, 상기 투영광학계의 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 30 항에 있어서,

상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 30 항에 있어서,

상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성이 최적으로 되도록 상기 투영광학계를 조정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 30 항에 있어서,

상기 투영광학계에 관한 상이한 정보의 입력 및 상기 부여하고자 하는 수차에 관한 정보의 입력에 응답하여, 상기 투영광학계에 관한 상이한 정보마다 상기 제르니케 변화표를 각각 작성하는 수순;

상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 상기 제르니케 변화표에 의거하여, 상기 투영광학계의 상기 목적으로 하는 결상특성을, 상기 투영광학계에 관한 상이한 정보마다 산출하는 수순; 및

상기 산출된 목적으로 하는 결상특성이 최적으로 되도록 상기 투영광학계에 관한 정보를 발견함으로써 최적 노광조건을 결정하는 수순을 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 33 항에 있어서,

상기 결정된 최적 노광조건을 설정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
목적으로 하는 결상특성에 관한 정보의 입력 및 상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 미리 준비된 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표에 의거하여 상기 투영광학계의 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
제 35 항에 있어서,

상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 35 항에 있어서,

상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성이 최적으로 되도록 상기 투영광학계를 조정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광장치의 제어용 컴퓨터에 소정의 처리를 실행시키는 프로그램으로서,

상기 투영광학계의 결상특성의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 입력된 결상특성의 실측 데이터와, 상기 투영광학계의 조정과 상기 투영광학계의 상기 결상특성의 변화와의 관계를 나타내는 파라미터군과, 상기 투영광학계의 목표조정량과의 관계식을 이용하여 상기 투영광학계의 목표조정량을 산출하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
제 38 항에 있어서,

상기 산출된 목표조정량에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 38 항에 있어서,

상기 산출된 목표조정량에 의거하여 상기 투영광학계를 조정하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 38 항에 있어서,

상기 파라미터군은, 상기 투영광학계를 구성하는 조정용 특정 광학소자의 조정과 상기 결상특성의 변화와의 관계를 나타내는 파라미터군으로서,

상기 목표조정량은, 상기 특정 광학소자를 조정해야 하는 양인 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 38 항에 있어서,

상기 결상특성은 제르니케 다항식으로 표현되는 파면수차인 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 42 항에 있어서,

상기 관계식은, 상기 제르니케 다항식의 각 항의 계수 중 임의의 항의 계수에 가중을 부여하기 위한 가중부여함수를 포함하는 식인 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 38 항에 있어서,

대상으로 하는 패턴의 정보 및 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보의 입력에 응답하여 제르니케 변화표를 작성하기 위한 조건설정을 실행하는 수순;

상기 투영광학계에 관한 정보 및 부여하고자 하는 수차에 관한 정보의 입력에 응답하여 상기 수차의 정보에 따른 상기 목적으로 하는 결상특성의 제르니케 변화표를 작성하는 수순; 및

상기 투영광학계의 파면수차의 실측 데이터의 입력에 응답하여, 이 실측 데이터와 상기 제르니케 변화표에 의거하여 상기 목적으로 하는 결상특성을 산출하는 수순을 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 44 항에 있어서,

상기 산출된 상기 목적으로 하는 결상특성에 관한 정보를 표시장치에 표시하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 44 항에 있어서,

상기 투영광학계의 시야내의 적어도 1개의 계측점에서 상기 투영광학계를 통해 얻어진 광정보를 상기 투영광학계의 상기 파면수차의 실측 데이터로 변환하는 수순을, 상기 제어용 컴퓨터에 추가로 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 28 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 기재된 프로그램에 기록된 컴퓨터에 의해 판독가능한 정보기록매체.
마스크의 패턴을 투영광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광장치를 제조하는 제조방법으로서,

제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 결상특성 조정방법을 이용하여 상기 투영광학계를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.