JP2013251482A - 露光装置、露光装置の調整方法、それを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光学系と投影光学系との相対的な位置ズレに起因した結像性能の低下を抑えるのに有利な露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置１は、投影光学系の非点収差を計測する収差計測系６と、投影光学系４から基板２上に投影される投影領域の照度分布を計測する照度計測系７と、収差計測系６による計測結果に基づいて投影領域の特定の方向にて投影光学系４の非点収差が所定の値である位置を特定する制御部とを有し、照度計測系による計測結果に基づいて、この位置を基準として定義された像域に照明光学系５による照明領域が位置するように照明光学系５と投影光学系４との相対位置が調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、露光装置の調整方法、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。

露光装置は、半導体デバイスや液晶表示装置などの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版（マスクなど）のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど）に転写する装置である。例えば液晶表示装置製造用の露光装置では、従来、原版に形成されている比較的大きな面積パターンを高解像度で基板上に一括露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置が提案されている。この走査型投影露光装置は、照明光学系により照明された原版上のパターンを、投影光学系（反射光学系）を介してスキャン動作により基板上に露光転写する。特許文献１は、反射光学系内で発生し得る各収差を抑えるための一つとして、その特性に合わせて露光光の形状を円弧とする旨を記載した反射光学系を開示している。

特公昭６０−３９２０５号公報

ここで、特許文献１に示すような反射光学系を含む露光装置の組み立てに際し、構成要素となる照明光学系と投影光学系とは、別々の製造工程を経由し、所望の性能に到達するように個別に光学素子や機械的部分の調整が行われている。そして、個別調整された照明光学系と投影光学系とが露光装置に組み込まれるのであるが、この組み込みの際に、両者間で相対的な位置ズレが発生する可能性がある。この位置ズレに起因した露光装置の性能への影響は、近年の転写パターンの微細化による結像性能に対する要求の高まりから、可能な限り抑えることが望ましい。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、照明光学系と投影光学系との相対的な位置ズレに起因した結像性能の低下を抑えるのに有利な露光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、照明光学系からの光を原版に形成されたパターンに照射し、投影光学系を介してパターンの像を基板上に露光する露光装置であって、投影光学系の非点収差を計測する収差計測系と、投影光学系から基板上に投影される投影領域の照度分布を計測する照度計測系と、収差計測系による計測結果に基づいて投影領域の特定の方向にて投影光学系の非点収差が所定の値である位置を特定する制御部と、を有し、照度計測系による計測結果に基づいて、位置を基準として定義された像域に照明光学系による照明領域が位置するように照明光学系と投影光学系との相対位置が調整されることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、照明光学系と投影光学系との相対的な位置ズレに起因した結像性能の低下を抑えるのに有利な露光装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る投影光学系のフォーカス特性を説明する図である。 良像域と投影光学系の有効領域との関係を示す図である。 照度計測系のスリットの移動動作を説明する図である。 投影領域における照度分布を示すグラフである。 第１実施形態に係る位置調整シーケンスを示すフローチャートである。 アライメントマークの形状を示す図である。 位置調整前の投影光学系の非点収差と照度分布との関係を示す図である。 位置調整後の投影光学系の非点収差と照度分布との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 第２実施形態に係る投影光学系のフォーカス特性を説明する図である。 第２実施形態に係る照明光学系の構成を示す図である。 照明光学系に含まれるスリットの形状を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 光源分布計測系の構成を示す図である。 第３実施形態に係る位置調整シーケンスを示すフローチャートである。 非点収差ゼロ曲線と２次元照度分布の調整とを説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る露光装置について説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置１の構成を示す概略図である。この露光装置１は、一例として液晶表示装置の製造に用いられ、ステップ・アンド・スキャン方式にて、マスク（原版）２に形成されているパターンをガラスプレート（基板）３に転写露光する走査型投影露光装置とする。なお、図１では、投影光学系４の光軸に平行にＺ軸を取り、該Ｚ軸に垂直な平面内で露光時のマスクおよびガラスプレートの走査方向にＹ軸を取り、該Ｙ軸に直交する非走査方向にＸ軸を取っている。露光装置１は、照明光学系５と、アライメント計測系６と、マスク２を移動可能に保持する不図示のマスクステージと、投影光学系４と、感光剤が塗布されたガラスプレート３を移動可能に保持する不図示の基板ステージと、照度計測系７と、制御部８とを備える。照明光学系５は、例えばＨｇランプなどの光源を有し、マスク２に対してスリット状に成形された照明光を照射し、パターン像を回折光として、投影光学系４を介してガラスプレート３へ投影させる。

アライメント計測系６は、マスク２の上面側（光入射側）に配置され、ＴＴＭ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｍｉｒｒｏｒ）方式にてマスク２とガラスプレート３とのそれぞれの表面に形成されている位置決め用のアライメントマークを検出する。特に本実施形態のアライメント計測系６は、投影光学系４の非点収差を計測する収差計測系となる。アライメント計測系６は、マスク２のアライメントマークを照明するアライメント用照明光学系１０と、マスク２のアライメントマークおよびガラスプレート３のアライメントマークを検出する検出光学系１１とを含む。このうち、検出光学系１１は、複数の光学素子からなるリレー光学系とＣＣＤ検出器とをさらに含む。さらに、アライメント計測系６は、不図示であるが、マスク２の表面に対して平行に移動可能とする駆動機構を備える。この移動には、アライメントマーク検出時の移動以外にも、照明光学系５がマスク２に向けて照明光を照射する際に照明光を遮ることがないように、照明光束外に退避する移動も含まれる。

投影光学系４は、不図示の鏡筒内に設置され、基板ステージに保持されたガラスプレート３にパターン像を投影する。この投影光学系４は、光入射側の平面鏡１２と、凹面鏡１３と、凸面鏡１４と、光出射側の平面鏡１５との各種ミラーで構成されるオフナー光学系である。照明光学系５から照射された照明光（回折光）は、投影光学系４内にて、平面鏡１２、凹面鏡１３、凸面鏡１４、再び凹面鏡１３、そして平面鏡１５の順に通過し、基板ステージ上に保持されたガラスプレート３の表面上に結像する。なお、図１において、点線で示す光線は、回折光のうちの０次光を表している。

ここで、投影光学系４にて発生し得る非点収差、および、良像域と投影光学系４の有効領域との関係について説明する。図２は、投影光学系４のフォーカス特性を示す非点収差に関する縦収差図であり、縦軸には、ある特定のＹ´軸を取り、そのＹ´軸上の各点におけるベストフォーカス位置（Ｚ軸方向）を表している。特に本実施形態では、投影光学系４を構成する光学素子がすべてミラーであるので、露光波長またはアライメント計測波長のいずれにおいてもベストフォーカス位置は同じである。ここで、露光装置１での良像域（像域）は、図２におけるΔＹで示される領域であり、この良像域ΔＹ内に非点収差がゼロ（サジタル方向（ｓａｇｉ）とメリジオナル方向（ｍｅｒｉ）とのベストフォーカス位置が一致する）のＹ´座標が存在する。なお、本実施形態では、良像域ΔＹを、転写するパターンの線幅において光学像コントラスト（光強度のコントラスト）が５０％以上を確保することができる幅と想定している。

図３は、良像域ΔＹと投影光学系４の有効領域１６との関係を示す、マスク２の上部側から投影光学系４側を見たときのＸＹ座標平面図である。なお、この図３では、投影光学系４の光軸１７（図１参照）とＹ軸との交点を、ＸＹ座標系の原点Ｏに設定している。ここで、投影光学系４の有効領域１６の形状は、円弧の曲率Ｒ、露光幅Ｌ、およびスリット幅ＬＳで規定される円弧である。ただし、スリット幅ＬＳは、Ｘ座標に関わらず一定である。これに対して、照明光学系５による照明領域の形状も、有効領域１６の全面を効率良く照明するために、有効領域１６と同様に円弧である。このとき、Ｙ軸と有効領域１６の円弧端との２つの交点のうち、原点Ｏに近い方を点Ｐとし、原点Ｏから遠い方を点Ｑとすると、距離ＰＱの長さは、スリット幅ＬＳと同一である。次に、ＸＹ座標平面において、原点Ｏを中心点とし、距離ＯＰを半径とする円Ｓ１と、距離ＯＱを半径とする円Ｓ２とが存在すると想定する。このとき、Ｘ座標のうちの任意の座標Ｘａ（Ｘ＝Ｘａ）における、円Ｓ１と円Ｓ２との２つの交点Ｐ_１、Ｑ_１間の距離Ｐ_１Ｑ_１は、スリット幅ＬＳがＸ座標に関わらず一定であるので、距離ＰＱよりも大きい。したがって、円Ｓ２の領域から円Ｓ１の領域を除いた部分にて投影光学系４の光学性能を保証することが、有効領域１６での光学性能の保証の十分条件となる。すなわち、この部分が良像域ΔＹであり、この良像域ΔＹは、図３に示すＸＹ座標平面上にて、原点Ｏから任意の方向に向かう半直線と円Ｓ１および円Ｓ２との交点の距離である。この場合、良像域ΔＹの長さは、距離ＰＱの長さと等しい。本実施形態では、上記のとおり投影光学系４を構成する光学素子がすべてミラーであるので、アライメント計測波長と露光波長との良像域が一致している。そのため、良像域ΔＹに非点収差がゼロの点が存在しており、図２の縦収差図を参照すれば、アライメント計測波長の非点収差がゼロとなる点から良像域ΔＹの両端までの２つの幅は、Ｙ´軸方向の小さい方からに順に、ｄｌ、ｄｈとなる。

照度計測系７は、ガラスプレート面（露光処理時に基板ステージに保持されている状態にあるガラスプレート３の表面位置）の裏側に移動可能に配置され、投影光学系４から投影された露光光の照度を計測する。特に本実施形態では、照度計測系７は、スリット１８と、コンデンサー光学系１９と、光量検出器２０とを含み、露光光の光量を検出するものとし得る。さらに、照度計測系７は、不図示であるが、ガラスプレート面に対して平行に移動可能とする駆動機構を備える。図４は、スリット１８の開口形状と、ガラスプレート面に投影される投影領域２１に対するスリット１８の移動動作とを示す平面図である。照度計測系７は、露光光の照度計測時には、基板ステージに代わりガラスプレート面の裏側に移動し、投影領域２１を横切るようにＹ´軸方向に走査する。このとき、スリット１８を透過した露光光は、コンデンサー光学系１９を通過し、光量検出器２０に到達する。照度計測系７は、投影領域２１を横切る前から横切った後までの任意の微少間隔で露光光の光量を検出し、後述の制御部８へ検出結果を出力する。そして、制御部８は、照度計測系７により得られた検出結果に基づいて露光光の照度を算出し、図５に示すような投影領域２１におけるＹ´軸方向の照度分布を求める。なお、スリット１８の開口形状は、図４では矩形としているが、本実施形態では投影光学系４の性質から投影領域２１の形状が円弧となるので、それに合わせて円弧としてもよい。ただし、この開口形状は、大きさが小さくなればなるほど照度結果への形状依存度も小さくなるので、例えば投影領域２１の幅の１/1０程度以下ならば矩形でよい。

制御部８は、露光装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。この制御部８は、例えばコンピュータなどで構成され、露光装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部８は、少なくとも、露光装置１内に照明光学系５と投影光学系４とを組み込む際の調整時に、アライメント計測系６および照度計測系７の動作制御や、得られた計測結果の処理などを実行する。なお、制御部８は、露光装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

このような構成のもと、露光装置１は、投影光学系４の投影倍率を等倍とすると、マスク２とガラスプレート３とを同期させて走査露光を行うことで、マスク２からのパターンの像をガラスプレート３上（基板上）に転写させることができる。ここで、通常、露光装置を組み立てるに際し、内部に照明光学系と投影光学系とが組み込まれるのであるが、これらの照明光学系と投影光学系とは、組み込み前に個別に各種調整が行われている。そして、組み込み後の照明光学系と投影光学系とでは、両者間で相対的な位置ズレが発生し得る。なお、ここでの位置ズレには、単に位置のシフトによるズレだけではなく、相対的な傾きのズレをも含む。このような位置ズレは、転写パターンの微細化によっても露光装置の結像性能を維持する上で、可能な限り抑えられることが望ましい。そこで、露光装置１では、装置内への照明光学系５と投影光学系４との組み込み後、以下のような調整方法を実施することで、照明光学系５と投影光学系４との相対的な位置ズレの発生を抑える。

図６は、本実施形態における照明光学系５と投影光学系４との相対的な位置を調整するための調整シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部８は、アライメント計測系６が持つ非点収差を取得する（ステップＳ１００）。このとき、制御部８は、アライメント計測系６に対してアライメント用照明光学系１０によりマスク２に形成されているアライメントマークを照明させ、そのアライメントマークからの反射光を、検出光学系１１内のＣＣＤ検出器により画像として検出させる。図７は、マスク２およびガラスプレート３のそれぞれに形成されているアライメントマークの形状の一例を示す平面図である。１つのアライメントマークは、互いに直交するＨパターン（水平方向パターン）とＶパターン（垂直方向パターン）との組み合わせで構成される。次に、制御部８は、検出された画像を取得し、その画像からＨパターンおよびＶパターンごとに光学像のコントラストを算出する。次に、制御部８は、アライメント計測系６に対して検出光学系１１内のリレー光学系の一部または全体を駆動させてフォーカス位置を変化させながら、ＨパターンおよびＶパターンごとにフォーカス位置のコントラストを算出してプロットする。そして、制御部８は、算出したコントラストのピークをＨパターンまたはＶパターンでのそれぞれのベストフォーカス位置と定義し、ＨパターンとＶパターンとのベストフォーカスの差分を取ることで、アライメント計測系６が持つ非点収差を取得する。

次に、制御部８は、投影光学系４が持つ非点収差を取得する（ステップＳ１０１）。このとき、制御部８は、まず、例えばダミーのガラスプレートを保持した基板ステージを、投影光学系４の下部、すなわち露光光の投影位置にガラスプレートの表面が位置するように予め移動させておく。次に、制御部８は、ステップＳ１００と同様に、アライメント計測系６に対してアライメント用照明光学系１０によりマスク２に形成されているアライメントマークを照明させる。ただし、このステップＳ１０１では、制御部８は、アライメントマークを透過した透過光のうち、投影光学系４を通過し、ダミーのガラスプレートの表面で反射して再びマスク２に到達した光を、検出光学系１１内のＣＣＤ検出器により画像として検出させる。次に、制御部８は、検出された画像を取得し、その画像からＨパターンおよびＶパターンごとに光学像のコントラストを算出する。次に、制御部８は、アライメント計測系６に対して検出光学系１１内のリレー光学系の一部または全体を駆動させてフォーカス位置を変化させながら、ＨパターンおよびＶパターンごとにフォーカス位置のコントラストを算出してプロットする。ここでも、制御部８は、算出したコントラストのピークをＨパターンまたはＶパターンでのそれぞれのベストフォーカス位置と定義する。そして、制御部８は、ここで得られたプロットからステップＳ１００で得られたＨパターンとＶパターンとのフォーカスプロットを差し引くことで、投影光学系４が持つ非点収差を取得する。さらに、制御部８は、このステップＳ１０１での非点収差の取得を、Ｙ´軸方向にアライメント計測系６の位置を変えさせながら複数回実行することで、図８に示すようなＹ´軸方向に対する非点収差の縦収差図を作成する。

次に、制御部８は、投影光学系４が持つ良像域（良像幅）を定義する（ステップＳ１０２）。このとき、制御部８は、まず、ステップＳ１０１にて得られた縦収差図から非点収差がゼロとなる点（位置）を特定し、そのゼロの点のＹ´軸座標を求める。次に、制御部８は、図８に示すように、得られたゼロ点を基準として、Ｙ´軸座標からｄｌを引いた点をＹ´軸上の点Ｐ_２とし、ｄｈを足した点をＹ´軸上の点Ｑ_２とする。そして、制御部８は、この点Ｐ_２から点Ｑ_２までの距離ΔＹ´を、投影光学系４が持つ良像域と定義する。なお、非点収差がゼロとなる点（位置）を特定したがこれに限らない。例えば、投影領域のＹ´軸方向における非点収差の最小値の点を特定してもよいし、非点収差が所定の値である点を特定してもよい。

次に、制御部８は、ステップＳ１０２にて得られた良像域ΔＹ´付近の、Ｘ＝０における照度分布を取得する（ステップＳ１０３）。このとき、制御部８は、まず、基板ステージに換えて、投影光学系４の下部、すなわちガラスプレート面の裏側に照度計測系７を予め移動させておく。そして、制御部８は、照度計測系７に対して上述したように投影光学系４から投影された露光光の照度を計測させ、その計測結果に基づいて照度分布を求める。なお、図８には、非点収差を示す縦収差図に合わせて、このステップＳ１０３にて得られた良像域ΔＹ´付近の照度分布の計測結果を示すグラフも表記している。

次に、制御部８は、ステップＳ１０３にて得られた照度分布を参照し、照度（強度）に基づいて、照明光学系５がマスク２を照明する照明領域（照射範囲）を決定する（ステップＳ１０４）。このとき、制御部８は、図８中の照度分布のグラフに示すように、例えば、全光量が含まれる幅ＬＳ´を照明領域と決定する。なお、この照明領域ＬＳ´は、良像域ΔＹ´よりも短いほうが望ましい。また、照明領域ＬＳ´が良像域ΔＹ´よりも長い場合には投影光学系４で迷光が発生する可能性があるため、例えば、照明光学系５内に視野絞りを設け、照明領域ＬＳ´を小さくしてもよい。

次に、制御部８は、ステップＳ１０４にて決定した照明領域ＬＳ´が良像域ΔＹ´内に位置するように調整させる（ステップＳ１０５）。このとき、制御部８は、照明光学系５内で照明領域の大きさや形状を調整させてもよいし、または、照明光学系５の照明領域に対して投影光学系４の位置を調整させてもよい。調整は、照明領域の位置や照明光学系と投影光学系との相対位置を調整するための調整機構やアクチュエータを用いて行うことができる。そして、制御部８は、再度、ステップＳ１０３と同様の照度分布の取得を実行し、照明領域ＬＳ´が良像域ΔＹ´内に含まれているかどうかを確認する（ステップＳ１０６）。図９は、図８に対応した、ステップＳ１０５での位置調整後の非点収差の縦収差図と照度分布のグラフとを示す図である。ここで、照明領域ＬＳ´が良像域ΔＹ´内に含まれていれば、制御部８は、図９に示すような照度分布の結果を得る。

このように、露光装置１は、例えば、照明光学系５と投影光学系４との組み込み時に相対的な位置ズレが発生した場合でも、上記のように照明光学系５と投影光学系４との相対位置を調整し、位置ズレを可能な限り補正することができる。さらに、この相対位置の調整は、照明光学系５と投影光学系４との露光装置１への組み込み時に限らず、露光装置１の利用時において、経時変化などにより位置ズレが発生した場合でも適用可能である。これによれば、露光装置１の結像性能を高精度で維持させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、照明光学系と投影光学系との相対的な位置ズレに起因した結像性能の低下を抑えるのに有利な露光装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置について説明する。本実施形態の露光装置の特徴は、第１実施形態で示した投影光学系４内に、さらに非球面光学素子を設置することで、良像域ΔＹを第１実施形態の場合よりも増加させる点にある。図１０は、本実施形態に係る露光装置３０の構成を示す概略図である。なお、図１０では、図１に示す露光装置１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。露光装置３０は、露光光の入射部に設置される第１非球面光学素子３１と、露光光の出射部に設置される第２非球面光学素子３２とを含む投影光学系３３を備える。なお、投影光学系３３の構成は、非球面光学素子３１、３２を含む以外は、第１実施形態の投影光学系４と同一である。非球面光学素子３１、３２を含む投影光学系３３は、第１実施形態の投影光学系４が図２に示すようなフォーカス特性を持つのに対して、図１１に示すようなフォーカス特性を持つ。なお、図１１では、アライメント計測波長λが３６５ｎｍと６３３ｎｍとの場合でのサジタル方向（ｓａｇｉ）およびメリジオナル方向（ｍｅｒｉ）の計測値を示している。この図１１からわかるとおり、投影光学系３３における良像域ΔＹ´は、第１実施形態の投影光学系４におけるものよりも広い。したがって、露光装置３０には、照明光学系３４と投影光学系３３とを組み込む際に互いに相対的な位置ズレが発生している場合、照明光学系３４と投影光学系３３との位置調整を実施し易いという利点がある。

ここで、本実施形態における照明光学系３４でも、アライメント計測波長（露光波長と一致）による非点収差がゼロとなる点は、良像域ΔＹ内に存在するように予め設計される必要がある。図１２は、照明光学系３４の構成を示す概略図である。この照明光学系３４は、光源（または外部の光源から光を導く導光光学系）３５と、この光源３５からの光をマスク２の表面上に結像させる結像光学系３６と、光源３５と結像光学系３６との間に配置されるスリット（照明スリット）３７とを含む。図１３は、スリット３７の形状を示す斜視図である。このスリット３７は、平板部材の中央部に円弧形状の透過部３７ａを有する。光源３５から照射された照度が均一な光は、透過部３７ａを透過するもの以外、スリット３７にて遮光される。そして、透過した円弧形状の照明領域は、結像光学系３６によりマスク２の表面に均一に結像される。ここで、特に本実施形態では、光源３５は、スリット３７に向けて光を照射する際、透過部３７ａよりも大きい領域を照明する。これにより、制御部８は、マスク２の表面上における照射領域の形状を変えず、結像光学系３６またはスリット３７の位置を調整させることで、相対的な位置ズレに対する照明光学系３４と投影光学系３３との位置調整を行うことができる。この場合、結像光学系３６またはスリット３７は、その位置を可変とする駆動機構をそれぞれ有する構成とし得る。なお、制御部８が結像光学系３６またはスリット３７を駆動させることで位置を変化させた場合、マスク２の表面上のテレセントリシティが変化することも考えられる。その場合には、制御部８は、結像光学系３６内に含まれる不図示の光学素子の一部をシフトまたはチルトさせることにより、テレセントリシティの変化分を補正することとしてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る露光装置について説明する。第１実施形態では、投影光学系４のＹ軸方向に関するフォーカス特性と、照明光学系５の照明領域とを計測および参照して、照明光学系５と投影光学系４との位置調整を実施した。しかしながら、照明光学系５と投影光学系４との位置ズレは、Ｙ軸方向のみならず、Ｘ軸方向やθ方向にも発生する可能性がある。一方、第２実施形態で述べたように、照明光学系３４内で照明領域の調整を行うことで照明光学系３４と投影光学系３３との位置調整を実施すると、テレセントリシティの変化が生じる可能性がある。そこで、本実施形態の露光装置は、照明光学系と投影光学系との位置調整として、照明領域に関する調整と、テレセントリシティに関する調整とを組み合わせて実施する。

図１４は、本実施形態に係る露光装置４０の構成を示す概略図である。なお、図１４では、図１に示す露光装置１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。露光装置４０は、第１実施形態の露光装置１の構成に加え、照度計測系７と同様の位置に存在し、かつ、同様に不図示の駆動機構を有し、ガラスプレート面に対して平行に移動可能とする光源分布計測系４１を備える。図１５は、光源分布計測系４１の構成を示す概略図である。この光源分布計測系４１は、ガラスプレート面に入射する光の角度分布（有効光源分布）を計測するものであり、絞り４２と、結像光学系４３と、ＣＣＤ検出系４４とを含む。さらに、この場合、マスク２は、第１実施形態と同様にＹ軸方向に沿って配置されるアライメントマークに加えて、サジタル方向およびメリジオナル方向の各方向に対応した複数のアライメントマークをも有する。

図１６は、本実施形態における照明光学系５と投影光学系４との相対的な位置を調整するための調整シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部８は、投影光学系４の非点収差計測と照度分布計測とを実施するＸ軸方向の位置（計測位置）を決定する（ステップＳ２００）。このとき、制御部８は、Ｘ軸方向の位置を、互いが可能な限り離れた位置関係となる複数の点、例えば３点以上決定することが望ましい。

次に、制御部８は、アライメント計測系６が持つ非点収差を取得する（ステップＳ２０１）。このとき、制御部８は、図６に示す第１実施形態の調整シーケンスにおけるステップＳ１００と同様に非点収差を取得する。ただし、制御部８は、マスク２に形成されているアライメントマークからの反射光を検出する際、Ｙ軸方向に沿って配置されているアライメントマークだけでなく、ステップＳ２００で決定された計測位置にあるアライメントマークからも同様に検出する。ここで、決定された計測位置にある複数のアライメントマークのうち、少なくとも１つは、計測位置の円弧形状である照明領域の径方向（サジタル方向に対応）のマーク（以下「Ｓａｇｉマーク」という）である。さらに、計測位置にある複数のアライメントマークのうち、残りの少なくとも１つは、照明領域の円弧方向（メリジオナル方向に対応）のマーク（以下「Ｍｅｒｉマーク」という）である。これらのＳａｇｉマークとＭｅｒｉマークとは、例えば、マスク２にＹ軸方向に沿って配置されている複数のアライメントマークのうちのいずれかのマークを、マスク２自体をＸＹ軸平面内で任意の方向に回転させ、対応させるものとしてもよい。または、Ｙ軸方向に沿って配置されているアライメントマークとは別に、そのマークとは任意の角度で傾いたＳａｇｉマークとＭｅｒｉマークとを、予めマスク２に形成しておくものとしてもよい。次に、制御部８は、投影光学系４が持つ非点収差を取得する（ステップＳ２０２）。このとき、制御部８は、図６に示す第１実施形態の調整シーケンスにおけるステップＳ１０１と同様に非点収差を取得する。ただし、制御部８は、ここでも上記ステップＳ２０１と同様に、Ｙ軸方向に沿って配置されているアライメントマークだけでなく、ステップＳ２００で決定された計測位置にあるアライメントマークをも利用する。

次に、制御部８は、投影光学系４が持つ良像域（良像領域）を定義する（ステップＳ２０３）。このとき、制御部８は、まず、ステップＳ２０２にて得られた非点収差の値から、ＸＹ軸平面上において、サジタル方向とメリジオナル方向とでの非点収差がゼロになる位置の曲線を得る。図１７は、本実施形態における、サジタル方向とメリジオナル方向とでの非点収差がゼロとなる曲線４５と、２次元照度分布４６の調整とを説明する図である。特に、図１７（ａ）に示す２次元照度分布４６は、位置調整前のものである。次に、制御部８は、図１７に示すように、得られた曲線４５から、径方向にｄｌを引いた曲線を曲線Ｐｃとし、ｄｈを足した曲線を曲線Ｑｃとする。そして、制御部８は、この曲線Ｐｃと曲線Ｑｃとで挟まれた領域Ｓを、投影光学系４が持つ良像域と定義する。

次に、制御部８は、ステップＳ２０３にて得られた良像域Ｓ付近の、ステップＳ２００で決定したＸ軸位置における照度分布を取得する（ステップＳ２０４）。このとき、制御部８は、図６に示す第１実施形態の調整シーケンスにおけるステップＳ１０３と同様に照度分布を取得する。なお、図１７（ａ）に示す２次元照度分布４６が、このステップＳ２０４にて得られた良像域Ｓ付近の照度分布である。次に、制御部８は、ステップＳ２０４にて得られた２次元照度分布４６が良像域Ｓ内に入るように、照明光学系５がマスク２を照明する照明領域を決定する（ステップＳ２０５）。このとき、制御部８は、例えば図１２に示した照明光学系３４を参照すれば、Ｘ軸方向とＹ軸方向との調整を結像光学系３６で、またθ方向の調整をスリット３７で実施させ得る。

次に、制御部８は、Ｘ＝０とＸ軸方向における最外部位置２点での有効光源分布の重心位置のズレからテレセントリシティを認識する（ステップＳ２０６）。このとき、制御部８は、まず、照度計測系７に換えて、ガラスプレート面の裏側に光源分布計測系４１を予め移動させておく。そして、制御部８は、光源分布計測系４１に対して、上記位置からデフォーカスした状態で有効光源分布を計測させ、この有効光源分布からテレセントリシティを認識する。次に、制御部８は、ステップＳ２０６にて得られた結果からテレセントリシティの変化量が許容範囲にない場合には、テレセントリシティを補正する（ステップＳ２０７）。このとき、制御部８は、例えば図１２に示した照明光学系３４を参照すれば、テレセントリシティの補正を結像光学系３６で実施させ得る。そして、制御部８は、再度、ステップＳ２０４と同様の照度分布の取得を実行し、照明領域が良像域Ｓ内に含まれているかどうかを確認する（ステップＳ２０８）。

このように、本実施形態によれば、照明光学系５と投影光学系４との相対位置の調整とともに、この調整時に変化し得るテレセントリシティの調整をも可能となり、第１実施形態と同様の効果をさらに好適に奏する。

（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ 露光装置
２ マスク
３ ガラスプレート
４ 投影光学系
５ 照明光学系
６ アライメント計測系
７ 照度計測系
８ 制御部
２１ 投影領域
ΔＹ 良像域

Claims (11)

1. 照明光学系からの光を原版に形成されたパターンに照射し、投影光学系を介して前記パターンの像を基板上に露光する露光装置であって、
   前記投影光学系の非点収差を計測する収差計測系と、
   前記投影光学系から前記基板上に投影される投影領域の照度分布を計測する照度計測系と、
   前記収差計測系による計測結果に基づいて前記投影領域の特定の方向にて前記投影光学系の非点収差が所定の値である位置を特定する制御部と、を有し、
   前記照度計測系による計測結果に基づいて、前記位置を基準として定義された像域に前記照明光学系による照明領域が位置するように前記照明光学系と前記投影光学系との相対位置が調整されることを特徴とする露光装置。
2. 前記照度計測系は、少なくとも、前記投影領域の表面を横切るスリットと、該スリットを透過する透過光の光量を検出する検出器とを含み、
   前記制御部は、前記光量の値から算出された前記照度に基づいて前記投影領域における照度分布を取得し、該照度分布を参照して前記照明領域を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記投影光学系は、前記像域を広げるための非球面光学素子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記照明光学系は、前記照明領域を特定の形状とする照明スリットと、該照明スリットを透過した光を前記原版の表面上に結像させる結像光学系とを含み、
   前記制御部は、少なくとも、前記照明スリットまたは前記結像光学系を移動させることで、前記相対位置の調整の際に変化したテレセントリシティを補正する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記基板上に投影され得る光に関する有効光源分布を計測する光源分布計測系を有し、
   前記制御部は、前記有効光源分布に基づいて前記相対位置の調整の際に変化したテレセントリシティを認識する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記所定の値は、前記投影領域の特定の方向における前記投影光学系の非点収差の最小値であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記所定の値は、ゼロであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記収差計測系は、前記投影光学系を介して前記原版と前記基板とにそれぞれ形成されているマークからの光を検出して得られた非点収差から、前記原版のマークからの光を検出して得られた前記収差計測系の非点収差を差し引くことにより、前記投影光学系の非点収差を求めることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 前記位置を基準として定義された像域に前記照明光学系による照明領域が位置するように前記照明領域の大きさまたは形状が調整されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 照明光学系からの光を原版に形成されたパターンに照射し、投影光学系を介して前記パターンの像を基板上に露光する露光装置の調整方法であって、
    前記投影光学系の非点収差を取得する工程と、
    前記投影光学系から前記基板上に投影される投影領域の特定の方向にて前記非点収差が所定の値である位置を特定し、該位置を基準として像域を定義する工程と、
    前記投影領域における照度分布を取得する工程と、
    前記照度分布を参照して前記照明光学系による照明領域を決定する工程と、
    前記像域に前記照明領域が位置するように前記照明光学系と前記投影光学系との相対位置を調整する工程と、
    を含むことを特徴とする調整方法。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の露光装置、または請求項１０に記載の調整方法により調整された露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    その露光した基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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