光瞳亮度分布的评价方法和改善方法、照明光学系统及其调整方法、曝光装置、曝光方法 ...的制作方法
【专利摘要】例如通过遍及光瞳亮度分布的大致整体的离散性微小调制，可靠且迅速地改善光瞳亮度分布。包含：第5工序，使用由第1工序至第4工序构成的评价方法，求出通过形成在照明光瞳上的光瞳亮度分布得到的指标值；第6工序，按单位光瞳区域求出在前面的工序中求出的离散数据中、指标值的单位变化量；第7工序，利用使用单位变化量的改善方法，以使指标值接近目标指标值的方式求出调制后的离散数据；以及第8工序，使用由第1工序至第4工序构成的评价方法，求出与在第7工序中求出的调制后的离散数据对应地得到的指标值，通过重复第6工序至第8工序直到与调制后的离散数据对应地得到的指标值的误差收敛在容许范围内，改善应形成在照明光瞳上的光瞳亮度分布。
【专利说明】光瞳亮度分布的评价方法和改善方法、照明光学系统及其 调整方法、曝光装置、曝光方法以及器件制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光瞳亮度分布的评价方法和改善方法、照明光学系统及其调整方法、 曝光装置、曝光方法以及器件制造方法。
【背景技术】
[0002] 在用于制造半导体元件等器件的曝光装置中，从光源射出的光经由作为光学积分 器的蝇眼（fly eye)透镜，形成由许多光源构成的作为实质性面光源的二次光源（一般来 说，照明光瞳上的预定的光强度分布）。以下，将在照明光瞳上的光强度分布称为"光瞳亮 度分布"。照明光瞳被定义为如下位置：通过照明光瞳与被照射面（在曝光装置的情况下为 掩模或晶片）之间的光学系统的作用，被照射面成为照明光瞳的傅里叶变换面的位置。
[0003] 来自二次光源的光在由聚光光学系统聚光后，重叠地对形成有预定图案的掩模进 行照明。透射过掩模的光经由投影光学系统而成像在晶片上，并在晶片上投影曝光（转印） 掩模图案。形成在掩模上的图案被微细化，为了将该微细图案正确地转印在晶片上，在晶片 上获得均匀的照度分布是不可缺少的。
[0004] 以往已知有如下照明光学系统：使用由多个微小的反射镜部件构成的可动多反射 镜来实现期望的光瞳亮度分布，所述多个微小的反射镜部件呈阵列状排列且被独立地驱动 控制倾斜角和倾斜方向。在该照明光学系统中，由于使用了作为空间光调制器的可动多反 射镜，与光瞳亮度分布的外形形状和分布的变更相关的自由度高，并能够精度良好地实现 光瞳亮度分布，所述光瞳亮度分布具有根据应转印的图案的特性而适当决定的复杂的外形 形状和分布。
[0005] 但是，实际形成在照明光瞳上的光瞳亮度分布由于各种原因而与设计上的光瞳亮 度分布稍微不同，或者光瞳亮度分布以外的光学特性与设计了光瞳亮度分布的条件不同， 从而难以达成与设计上的光瞳亮度分布相应的期望的成像性能。因此，为了使与实际的光 瞳亮度分布相应的成像性能接近与设计上的光瞳亮度分布相应的期望的成像性能，提出了 进行光瞳亮度分布的最优化的方法（参照专利文献1)。
[0006] 在先技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :国际公开第2011/102109号小册子
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 在以往的光瞳亮度分布的最优化方法中，由于用函数表现光瞳亮度分布，能够用 比较少的参数，以比较良好的预测性来最优化光瞳亮度分布。然而，不能说充分发挥了由多 个微小的反射镜部件构成的空间光调制器原本具备的与光瞳亮度分布的外形形状和分布 的变更相关的高自由度。 toon] 本发明鉴于前述问题而做出，其目的在于提供一种例如通过光瞳亮度分布的离散 性微小调制，能够可靠且迅速地改善光瞳亮度分布的改善方法。另外，本发明的目的在于提 供一种照明光学系统，其使用可靠且迅速地改善光瞳亮度分布的改善方法，能够以期望的 成像性能为目标适当地调整光瞳亮度分布。另外，本发明的目的在于提供一种曝光装置， 其使用适当地调整光瞳亮度分布的照明光学系统，能够在适当的照明条件下进行良好的曝 光。
[0012] 用于解决问题的手段
[0013] 为了解决所述问题，在第1方式中，提供一种评价形成在照明光学系统的照明光 瞳上的光瞳亮度分布的方法，所述照明光学系统向成像光学系统供给照明光，所述成像光 学系统将配置在第1面上的图案的像形成在第2面上，其特征在于，包含：
[0014] 第1工序，按单位光瞳区域求出利用从多个单位光瞳区域的各区域供给的单位亮 度水平的光形成在所述第2面上的单位强度分布，所述多个单位光瞳区域是假想地分割所 述照明光瞳而得的区域；
[0015] 第2工序，按照如下的三维模型求出近似的所述光瞳亮度分布的离散数据，所述 三维模型是所述多个单位光瞳区域的各区域分别具有用所述单位亮度水平的倍数来表示 的亮度水平；
[0016] 第3工序，基于在所述第1工序中按单位光瞳区域求出的多个所述单位强度分布、 和在所述第2工序中求出的所述离散数据，求出由所述光瞳亮度分布形成在所述第2面上 的空间像的光强度分布；以及
[0017] 第4工序，基于在所述第3工序中求出的所述空间像的光强度分布，求出由所述光 瞳亮度分布得到的成像特性的指标值。
[0018] 在第2方式中，提供一种改善应形成在照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分 布的方法，所述照明光学系统向成像光学系统供给照明光，所述成像光学系统将配置在第1 面上的图案的像形成在第2面上，其特征在于，包含：
[0019] 第5工序，使用第1方式的评价方法，求出利用以基准性光瞳亮度分布为目标形成 在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布得到的指标值；
[0020] 第6工序，按单位光瞳区域求出在前面的工序中求出的离散数据中、一个单位光 瞳区域的亮度水平变化了单位亮度水平时的所述指标值的单位变化量；
[0021] 第7工序，利用使用在所述第6工序中按单位光瞳区域求出的多个所述指标值的 单位变化量的改善方法，以使利用根据在前面的工序求出的离散数据调制后的离散数据而 得到的指标值接近目标指标值的方式求出所述调制后的离散数据；以及
[0022] 第8工序，使用第1方式的评价方法，求出与在所述第7工序中求出的所述调制后 的离散数据对应地得到的指标值，
[0023] 通过重复所述第6工序至所述第8工序直到与所述调制后的离散数据对应地得到 的指标值与所述目标指标值之差收敛在容许范围内，从而改善应形成在所述照明光瞳上的 光瞳亮度分布。
[0024] 在第3方式中，提供一种利用来自光源的光对被照射面进行照明的照明光学系统 的调整方法，其特征在于，包含 ：
[0025] 使用第2方式的改善方法，改善应形成在所述照明光学系统的照明光瞳上的光瞳 亮度分布；以及
[0026] 以所述改善后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度 分布。
[0027] 在第4方式中，提供一种评价形成在照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分布 的方法，所述照明光学系统向成像光学系统供给照明光，所述成像光学系统将配置在第1 面上的图案的像形成在第2面上，其特征在于，包含：
[0028] 第1工序，按单位光瞳区域求出利用从多个单位光瞳区域的各区域供给的单位亮 度水平的光形成在所述第2面上的单位强度分布，所述多个单位光瞳区域是假想地分割所 述照明光瞳而得的区域；
[0029] 第2工序，按照如下的三维模型求出基准性光瞳亮度分布的离散数据，所述三维 模型是所述多个单位光瞳区域的各区域分别具有用所述单位亮度水平的倍数来表示的亮 度水平；
[0030] 第3工序，基于在所述第1工序中按单位光瞳区域求出的多个所述单位强度分布、 和在所述第2工序中求出的所述基准性光瞳亮度分布的离散数据，求出由所述基准性光瞳 亮度分布形成在所述第2面上的空间像的光强度分布；
[0031] 第4工序，基于在所述第3工序中求出的所述空间像的光强度分布，求出由所述基 准性光瞳亮度分布得到的成像特性的指标值；以及
[0032] 第5工序，按单位光瞳区域求出所述基准性光瞳亮度分布的离散数据中、一个单 位光瞳区域的亮度水平变化了单位亮度水平时得到的所述指标值的单位变化量。
[0033] 在第5方式中，提供一种利用来自光源的光对被照射面进行照明的照明光学系统 的调整方法，其特征在于，包含 ：
[0034] 使用第4方式的评价方法，评价形成在所述照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮 度分布；以及
[0035] 基于所述评价的结果调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布。
[0036] 在第6方式中，提供一种照明光学系统，其特征在于利用第3方式或第5方式的调 整方法调整而成。
[0037] 在第7方式中，提供一种利用来自光源的光对被照射面进行照明的照明光学系 统，其特征在于，包括：
[0038] 光瞳分布测量装置，测量形成在所述照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分 布；
[0039] 光瞳调整装置，调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布；以及
[0040] 控制部，为了以使用第2方式的改善方法改善后的光瞳亮度分布为目标而调整形 成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布，控制所述光瞳调整装置。
[0041] 在第8方式中，提供一种利用来自光源的光对被照射面进行照明的照明光学系 统，其特征在于，包括：
[0042] 光瞳分布测量装置，测量形成在所述照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分 布；
[0043] 光瞳调整装置，调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布；以及
[0044] 控制部，为了使用第4方式的评价方法调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分 布而控制所述光瞳调整装置。
[0045] 在第9方式中，提供一种曝光装置，其特征在于，包括用于对预定图案进行照明的 第6方式、第7方式或第8方式的照明光学系统，并将所述预定图案曝光在感光性衬底上。
[0046] 在第10方式中，提供一种曝光方法，利用照明光学系统照明预定图案，并经由投 影光学系统将所述预定图案曝光在感光性衬底上，所述照明光学系统利用第3方式或第5 方式的调整方法调整而成，其特征在于，
[0047] 调整所述投影光学系统的数值孔径、所述感光性衬底相对于所述投影光学系统的 散焦量以及所述投影光学系统的波前像差中的至少一个，使得成像特性的指标值接近所述 目标指标值。
[0048] 在第11方式中，提供一种器件的制造方法，其特征在于，包含：使用第9方式的曝 光装置或第10方式的曝光方法，将所述预定图案曝光在所述感光性衬底上；以及
[0049] 将转印有所述预定图案的所述感光性衬底显影，在所述感光性衬底的表面上形成 与所述预定图案对应的形状的掩模层；以及
[0050] 经由所述掩模层加工所述感光性衬底的表面。
[0051] 发明的效果
[0052] 在按照实施方式的光瞳亮度分布的改善方法中，例如通过光瞳亮度分布的离散性 的微小调制，能够可靠且迅速地改善光瞳亮度分布从而能够得到与期望的成像性能充分接 近的成像性能。在实施方式的照明光学系统中，使用可靠且迅速地改善光瞳亮度分布的改 善方法，能够以期望的成像性能为目标而适当地调整光瞳亮度分布。在实施方式的曝光装 置中，使用适当地调整光瞳亮度分布的照明光学系统，能够在适当的照明条件下进行良好 的曝光，进而能够制造良好的器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0053] 图1是说明成像光学系统的像面坐标和照明光学系统的光瞳面坐标的图。
[0054] 图2是表示实施方式的光瞳亮度分布的改善方法的流程图。
[0055] 图3是表示沿着正交的两个方向假想地分割光瞳面而得到的多个矩形单位光瞳 区域的图。
[0056] 图4是表示由来自单位光源的光形成在投影光学系统的像面上的单位强度分布 的情况的图。
[0057] 图5是说明用于求出光瞳亮度分布的离散数据的三维模型的图。
[0058] 图6是概略地表示实施方式的曝光装置的构成的图。
[0059] 图7是概略地表示空间光调制单元的构成和作用的图。
[0060] 图8是空间光调制单元中的空间光调制器的部分透视图。
[0061] 图9是概略地表示光瞳分布测量装置的内部构成的图。
[0062] 图10是实施方式的照明光学系统的调整方法的流程图。
[0063] 图11是表示第2实施方式的光瞳亮度分布的评价方法的流程图。
[0064] 图12是表示在第2实施方式的评价方法中假想作为应评价光瞳亮度分布的设计 上的光瞳亮度分布的图。
[0065] 图13是表示在第2实施方式的评价方法中假想作为应形成图案像的4种图案像 的图。
[0066] 图14是表示针对除去了锚定（anchor)图案的3种掩模图案，按单位光瞳区域求 出的图案线宽的单位变化量的分布的图。
[0067] 图15是表示实际形成了以设计上的光瞳亮度分布为目标的环带状光瞳亮度分布 的情况的图。
[0068] 图16是表示基准性光瞳亮度分布的离散数据与实际光瞳亮度分布的离散数据的 差值的分布的一例的图。
[0069] 图17是表示按单位光瞳区域求出与图16的差值分布对应的图案线宽的变化量而 得到的线宽变化量的分布的图。
[0070] 图18是表示在经过第2实施方式的光瞳亮度分布的评价方法后，调整形成在照明 光瞳上的光瞳亮度分布的工序的流程图。
[0071] 图19是表示仅利用1次失真多项式的调制作用的图。
[0072] 图20是表示仅利用3次失真多项式的调制作用的图。
[0073] 图21是表示仅利用4次失真多项式的调制作用的图。
[0074] 图22是表示仅利用8次失真多项式的调制作用的图。
[0075] 图23是表示仅利用12次失真多项式的调制作用的图。
[0076] 图24是表示半导体器件的制造工序的流程图。
[0077] 图25是表不液晶显不兀件等液晶器件的制造工序的流程图。
【具体实施方式】
[0078] 在实施方式的具体说明之前，说明本实施方式的光瞳亮度分布的评价方法和改善 方法的基本想法。在曝光装置中，使用可动多反射镜形成在照明光瞳上的实际光瞳亮度分 布会成为与企图要形成在照明光瞳上的基准性光瞳亮度分布稍微不同的分布。另外，通过 实际光瞳亮度分布得到的成像性能也会稍微不同于与设计上的光瞳亮度分布相应的期望 的成像性能。以下，为了容易理解说明，企图要形成在照明光瞳上的基准性光瞳亮度分布设 为设计上的光瞳亮度分布。
[0079] 设计上的光瞳亮度分布根据应转印的图案的特性而适当地决定，有时具有复杂的 外形形状和分布。具体而言，作为设计上的光瞳亮度分布，有时也采用光瞳的填充率比较低 的自由形状（自由形式）的光强度分布。在该情况下，为了达成与对应于设计上的光瞳亮 度分布的期望成像性能充分接近的成像性能，例如需要通过改善方法，求出根据设计上的 光瞳亮度分布调制的光瞳亮度分布以及以调制后的光瞳亮度分布为目标而调整光瞳亮度 分布，以使得实际的成像性能充分接近期望的成像性能。
[0080] 图1是说明成像光学系统的像面坐标和照明光学系统的光瞳面坐标的图。在图 1中，示意性地示出了成像光学系统（与曝光装置的投影光学系统对应）的像面正交坐标 ( X，y)和照明光学系统的光瞳面正交坐标（ξ，η)。作为根据光瞳亮度分布而得到的成像 特性的指标，已知有OPE (Optical proximity effect:光学邻近效应）。具体而言，曝光装 置中的OPE值是例如形成在感光性衬底上的抗蚀剂图案的线宽。
[0081] 在该情况下，OPE值成为取决于投影光学系统的像面位置的分布即二维分布。但 是，由于在投影光学系统的像面上沿着相互正交的两个方向的抗蚀剂图案的线宽具有重要 的含义，所以能够将沿着H方向（例如中的X方向）的OPE值的一维分布和沿着V方向（例 如图1中的y方向）的OPE值的一维分布作为OPE值的信息进行处理。
[0082] 在光瞳亮度分布的改善中应着眼的物理量是OPE误差，即通过设计上的光瞳亮度 分布应达成的期望的目标OPE值与通过以设计上的光瞳亮度分布为目标而形成在照明光 瞳上的实际光瞳亮度分布而得到的OPE值之差。在本实施方式的光瞳亮度分布的改善方法 中，改善应形成在向成像光学系统供给照明光的照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分 布，使得作为成像性能的指标的OPE误差充分变小。以下，为了容易理解，说明应形成在照 明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分布的改善，所述照明光学系统在曝光装置中向投影 光学系统供给照明光。
[0083] 在本实施方式的改善方法中，如图2的流程图所示，按单位光瞳区域求出利用单 位亮度水平的光形成在投影光学系统的像面上的单位强度分布，所述单位亮度水平的光从 假想地分割照明光瞳而得到的多个单位光瞳区域的各区域供给（Sll)。具体而言，在步骤 Sll中，如图3所示，通过在照明光瞳面中沿着相互正交的两个方向即ξ方向和η方向假 想地分割光瞳面，从而得到多个矩形的单位光瞳区域41。
[0084] 在图3中，作为一例，通过将正方形的光瞳区域43在ξ方向上256等分割且在η 方向上256等分割，得到256X256 = 65536个正方形的单位光瞳区域41，所述正方形光瞳 区域43与在照明光学系统的照明光瞳面中可形成光瞳亮度分布的最大圆形区域42外接。 针对光瞳面的假想分割，即针对光瞳面的ξ方向上的分割数和η方向上的分割数，进而单 位光瞳区域的形状和大小等，可有各种形态。
[0085] 另外，在步骤Sll中，如图4所示，例如，求出仅在照明光学系统的光瞳面的最大圆 形区域42中的一个单位光瞳区域41a中具有单位亮度水平的光时，来自该单位光源的光经 由掩模M和投影光学系统PL而形成在投影光学系统PL的像面Im上的光强度分布（单位 强度分布）44a。通过基于掩模M的图案的三维构造、投影光学系统PL的光学特性等的严密 的成像计算而正确地求出单位强度分布44a。
[0086] 一般来说，在应用本实施方式的改善方法时，掩模M的图案的三维构造、投影光学 系统PL的光学特性等信息是已知且固定的。因此，按单位光瞳区域求出单位强度分布的成 像计算虽然是需要比较多的时间的计算（负载比较大的计算），但是能够在改善步骤的实 质应用前预先进行的事前性（或者准备性）作业。即，虽然按单位光瞳区域求出单位强度 分布的成像计算所需的时间比较长，但能够预先准备。
[0087] 在步骤SI 1中，不一定需要针对最大圆形区域42中的全部单位光瞳区域按单位光 瞳区域求出单位强度分布。针对被认为与后述各工序关联而需要的所需数量的单位光瞳区 域41，按单位光瞳区域求出单位强度分布即可。顺便说一句，针对最大圆形区域42中的全 部单位光瞳区域按单位光瞳区域求出单位强度分布的成像计算所需时间，与求出由对应于 最大圆形区域42的圆形光瞳亮度分布而得到的空间像的光强度分布的成像计算所需要的 时间是同等程度的。因此，针对所需数量的单位光瞳区域，按单位光瞳区域要求单位强度分 布，并将求出的多个单位强度分布的信息与对应的单位光瞳区域关联而做成数据库，在时 间上、容量上均不会增加过大的负担。
[0088] 当使用公式表示时，在步骤Sll中，求出在照明光学系统的光瞳面坐标（ξ，η)中 由仅在位于坐标（ξ η，nn)的一个单位光瞳区域具有单位亮度水平的光的单位光源形成的 单位强度分布Iu(x，y，ξη，ηη)。即，针对所需数量的单位光瞳区域41，分别求出单位强度 分布 Iu (X，y，ξ !，η !)，Iu (X，y，ξ 2，η 2)，…Iu (X，y，ξ Ν，η Ν)。
[0089] 接着，在本实施方式的改善方法中，按照多个单位光瞳区域的各区域分别具有以 单位亮度水平的倍数（包括〇倍）表示的亮度水平的三维模型，求出近似的光瞳亮度分 布的离散数据（S12)。具体而言，作为三维模型的一例，如图5所示，能够采用如下模型， 256X256 = 65536个正方形的单位光瞳区域的各区域分别具有用256个等级的单位亮度水 平表不的壳度水平。
[0090] 在步骤S12中，测量以设计上的光瞳亮度分布为目标而实际形成在照明光学系统 的照明光瞳上的光瞳亮度分布，基于该测量结果，按照图5所示的三维模型，求出近似的光 瞳亮度分布的离散数据。这样，形成在照明光瞳上的光瞳亮度分布的离散数据被表现作为 分别赋予给图5所示的256X256X256 = 16777216个单位立方体的0或1的集合体，进而 被做成数据库。在图5所示的三维模型中，集合体的底面与光瞳面对应，其高度方向与亮度 水平的方向对应。
[0091] 在图5所示的集合体的底面部分的256X256 = 65536个单位立方体中，以0表示 的单位立方体意味着对应的单位光瞳区域没有亮度，以1表示的单位立方体意味着对应的 单位光瞳区域具有亮度。而且，具有亮度的单位光瞳区域意味着具有在对应的256个单位 立方体中以1表示的单位立方体的数量乘以单位亮度水平而得到的亮度水平。此外，也可 以是，根据需要将各单位光瞳区域中的亮度水平的等级数设定为小于光瞳面的ξ方向的 分割数和η方向的分割数。
[0092] 接着，在本实施方式的改善方法中，基于在步骤Sll中按单位光瞳区域求出的多 个单位强度分布和在步骤S12中求出的离散数据，求出由光瞳亮度分布形成在投影光学系 统的像面上的空间像的光强度分布（S13)。具体而言，在步骤S13中，通过以各单位光瞳区 域41的亮度水平为系数的多个单位强度分布的线性结合，求出与光瞳亮度分布对应地得 到的空间像的光强度分布。
[0093] 当使用公式表示时，在步骤S13中，基于在步骤Sll中求出的多个单位强度分布 iu(x，y，ξη，nn)、和在步骤S12中求出的离散数据中位于光瞳面坐标（ξ η，nn)的单位光瞳 区域的亮度水平s(€n，Iin),利用以下式（1)求出基于测量到的光瞳亮度分布s(€，η)形 成在投影光学系统的像面上的空间像的光强度分布I Ix，y，S ( ξ，Ii)}。
[0094] [公式 1]
【权利要求】
1. 一种评价形成在照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分布的方法，所述照明光学 系统向成像光学系统供给照明光，所述成像光学系统将配置在第1面上的图案的像形成在 第2面上，其特征在于，包含： 第1工序，按单位光瞳区域求出利用从多个单位光瞳区域的各区域供给的单位亮度水 平的光形成在所述第2面上的单位强度分布，所述多个单位光瞳区域是假想地分割所述照 明光瞳而得的区域； 第2工序，按照如下的三维模型求出近似的所述光瞳亮度分布的离散数据，所述三维 模型是所述多个单位光瞳区域的各区域分别具有用所述单位亮度水平的倍数来表示的亮 度水平； 第3工序，基于在所述第1工序中按单位光瞳区域求出的多个所述单位强度分布、和在 所述第2工序中求出的所述离散数据，求出由所述光瞳亮度分布形成在所述第2面上的空 间像的光强度分布；以及 第4工序，基于在所述第3工序中求出的所述空间像的光强度分布，求出由所述光瞳亮 度分布得到的成像特性的指标值。
2. 根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于， 在所述第1工序中，通过沿着在所述照明光瞳中相互正交的两个方向假想地分割所述 照明光瞳，得到多个矩形的所述单位光瞳区域。
3. 根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于， 在所述第2工序中，测量形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布，并基于其测量结果 求出所述离散数据。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的评价方法，其特征在于， 在所述第3工序中，利用以各单位光瞳区域的亮度水平为系数的所述多个单位强度分 布的线性结合，求出所述空间像的光强度分布。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的评价方法，其特征在于， 在所述第4工序中，求出由所述光瞳亮度分布得到的图案的线宽作为所述指标值。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的评价方法，其特征在于， 在所述第4工序中，求出由所述光瞳亮度分布得到的OPE值作为所述指标值。
7. -种改善应形成在照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分布的方法，所述照明光 学系统向成像光学系统供给照明光，所述成像光学系统将配置在第1面上的图案的像形成 在第2面上，其特征在于，包含： 第5工序，使用权利要求1至6中的任一项所述的评价方法，求出利用光瞳亮度分布得 到的指标值，所述光瞳亮度分布以基准性光瞳亮度分布为目标而形成在所述照明光瞳上； 第6工序，按单位光瞳区域求出在前面的工序中求出的离散数据中、一个单位光瞳区 域的亮度水平变化了单位亮度水平时的所述指标值的单位变化量； 第7工序，利用使用在所述第6工序中按单位光瞳区域求出的多个所述指标值的单位 变化量的改善方法，根据在前面的工序求出的离散数据求出调制后的离散数据，以使得利 用所述调制后的离散数据而得到的指标值接近目标指标值；以及 第8工序，使用权利要求1至5中的任一项所述的评价方法，求出与在所述第7工序中 求出的所述调制后的离散数据对应地得到的指标值， 通过重复所述第6工序至所述第8工序直到与所述调制后的离散数据对应地得到的指 标值与所述目标指标值之差收敛在容许范围内，从而改善应形成在所述照明光瞳上的光瞳 亮度分布。
8. 根据权利要求7所述的改善方法，其特征在于， 在所述第6工序中，针对所选择的多个单位光瞳区域，按单位光瞳区域求出亮度水平 变化了单位亮度水平时的所述指标值的单位变化量。
9. 根据权利要求8所述的改善方法，其特征在于， 所述所选择的多个单位光瞳区域是具有所述单位亮度水平以上的亮度水平的第1组 单位光瞳区域和与该第1组单位光瞳区域相邻的第2组单位光瞳区域。
10. 根据权利要求7至9中任一项所述的改善方法，其特征在于， 在所述第7工序中，利用参照了按单位光瞳区域求出的所述指标值的单位变化量的相 互比率的最陡下降法，求出所述调制后的离散数据。
11. 一种照明光学系统的调整方法，所述照明光学系统利用来自光源的光对被照射面 进行照明，其特征在于，包含： 使用权利要求7至10中的任一项所述的改善方法，改善应形成在所述照明光学系统的 照明光瞳上的光瞳亮度分布；以及 以所述改善后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布。
12. 根据权利要求11所述的调整方法，其特征在于， 在以所述改善后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分 布时，基于通过所述被照射面的光，测量与所述照明光瞳光学上共轭的面上的光强度分布。
13. 根据权利要求11或12所述的调整方法，其特征在于， 在以所述改善后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分 布时，基于朝向所述被照射面的光，测量与所述照明光瞳光学上共轭的面上的光强度分布。
14. 根据权利要求12或13所述的调整方法，其特征在于， 在以所述改善后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分 布时求出指标值差，所述指标值差对应于所述改善后的光瞳亮度分布的离散数据与所述光 强度分布的测量结果的离散数据的差值。
15. 根据权利要求14所述的调整方法，其特征在于， 按单位光瞳区域求出在所述改善后的光瞳亮度分布的离散数据中、一个单位光瞳区域 的亮度水平变化了单位亮度水平时的指标值的单位变化量，使用按单位光瞳区域求出的多 个所述指标值的单位变化量，求出与所述差值对应的指标值差。
16. 根据权利要求14所述的调整方法，其特征在于， 基于所述光强度分布的测量结果的离散数据和按所述单位光瞳区域求出的单位强度 分布，求出与所述光强度分布的测量结果的离散数据对应地在所述第2面上得到的空间像 的光强度分布，并基于求出的所述空间像的光强度分布，求出与所述差值对应的指标值差。
17. 根据权利要求11至16中任一项所述的调整方法，其特征在于， 通过控制空间光调制器，以所述改善后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明 光瞳上的光瞳亮度分布，所述空间光调制器是所述照明光学系统所具备的空间光调制器， 用于在所述照明光瞳上形成光瞳亮度分布。
18. -种评价形成在照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分布的方法，所述照明光 学系统向成像光学系统供给照明光，所述成像光学系统将配置在第1面上的图案的像形成 在第2面上，其特征在于，包含： 第1工序，按单位光瞳区域求出利用从多个单位光瞳区域的各区域供给的单位亮度水 平的光形成在所述第2面上的单位强度分布，所述多个单位光瞳区域是假想地分割所述照 明光瞳而得的区域； 第2工序，按照如下的三维模型求出基准性光瞳亮度分布的离散数据，所述三维模型 是所述多个单位光瞳区域的各区域分别具有用所述单位亮度水平的倍数来表示的亮度水 平； 第3工序，基于在所述第1工序中按单位光瞳区域求出的多个所述单位强度分布、和在 所述第2工序中求出的所述基准性光瞳亮度分布的离散数据，求出由所述基准性光瞳亮度 分布形成在所述第2面上的空间像的光强度分布； 第4工序，基于在所述第3工序中求出的所述空间像的光强度分布，求出由所述基准性 光瞳亮度分布得到的成像特性的指标值；以及 第5工序，按单位光瞳区域求出所述基准性光瞳亮度分布的离散数据中、一个单位光 瞳区域的亮度水平变化了单位亮度水平时得到的所述指标值的单位变化量。
19. 根据权利要求18所述的评价方法，其特征在于， 在所述第1工序中，通过沿着在所述照明光瞳中相互正交的两个方向假想地分割所述 照明光瞳，得到多个矩形的所述单位光瞳区域。
20. 根据权利要求18或19所述的评价方法，其特征在于， 在所述第3工序中，利用以各单位光瞳区域的亮度水平为系数的所述多个单位强度分 布的线性结合，求出所述空间像的光强度分布。
21. 根据权利要求18至20中任一项所述的评价方法，其特征在于， 在所述第4工序中，求出由所述基准性光瞳亮度分布得到的图案的线宽作为所述指标 值。
22. 根据权利要求18至21中任一项所述的评价方法，其特征在于， 在所述第5工序中，针对所选择的多个单位光瞳区域，按单位光瞳区域求出亮度水平 变化了单位亮度水平时的所述指标值的单位变化量。
23. 根据权利要求18至22中任一项所述的评价方法，其特征在于，还包含： 第6工序，测量形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布，并基于其测量结果和所述三 维模型，求出所述测量到的光瞳亮度分布的离散数据。
24. 根据权利要求23所述的评价方法，其特征在于，还包含： 第7工序，按单位光瞳区域求出所述基准性光瞳亮度分布的离散数据与所述测量到的 光瞳亮度分布的离散数据的差值，并按单位光瞳区域求出与所述差值对应的所述指标值的 变化量。
25. 根据权利要求24所述的评价方法，其特征在于， 在所述第7工序中，基于按单位光瞳区域求出的所述指标值的单位变化量、和按单位 光瞳区域求出的所述差值，按单位光瞳区域求出与所述差值对应的所述指标值的变化量。
26. 根据权利要求24或25所述的评价方法，其特征在于，还包含： 第8工序，利用按单位光瞳区域求出的与所述差值对应的所述指标值的变化量的总 和，求出与所述测量到的光瞳亮度分布对应地得到的指标值与目标指标值的误差。
27. -种照明光学系统的调整方法，所述照明光学系统利用来自光源的光对被照射面 进行照明，其特征在于，包含： 使用权利要求18至26中的任一项所述的评价方法，评价形成在所述照明光学系统的 照明光瞳上的光瞳亮度分布；以及 基于所述评价的结果调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布。
28. 根据权利要求27所述的调整方法，其特征在于， 所述评价包含： 第6工序，测量形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布，并基于其测量结果和所述三 维模型，求出所述测量到的光瞳亮度分布的离散数据； 第7工序，按单位光瞳区域求出所述基准性光瞳亮度分布的离散数据与所述测量到的 光瞳亮度分布的离散数据的差值，并按单位光瞳区域求出与所述差值对应的所述指标值的 变化量；以及 第8工序，利用按单位光瞳区域求出的与所述差值对应的所述指标值的变化量的总 和，求出与所述测量到的光瞳亮度分布对应地得到的指标值与目标指标值的误差， 所述调整包含： 设定由多个调制参数规定的调制模型，并求出根据所述测量到的光瞳亮度分布的离散 数据按调制参数调制成的光瞳亮度分布的离散数据的工序； 按单位光瞳区域求出所述基准性光瞳亮度分布的离散数据与按所述调制参数调制后 的光瞳亮度分布的离散数据的差值，并按单位光瞳区域求出与所述差值对应的所述指标值 的变化量的工序； 利用按单位光瞳区域求出的与所述差值对应的所述指标值的变化量的总和，求出与按 所述调制参数调制的光瞳亮度分布对应地得到的指标值与目标指标值的误差的工序； 求出所述多个调制参数的值，使得：与根据所述测量到的光瞳亮度分布调制而成的光 瞳亮度分布对应地得到的指标值与所述目标指标值的误差，变得小于与所述测量到的光瞳 亮度分布对应地得到的指标值与所述目标指标值的误差的工序；以及 基于所述多个调制参数的值，以根据所述测量到的光瞳亮度分布调制而成的光瞳亮度 分布为目标，调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布的工序。
29. 根据权利要求28所述的调整方法，其特征在于， 所述多个调制参数包含与透射率分布对应的调制参数。
30. 根据权利要求28或29所述的调整方法，其特征在于， 所述多个调制参数包含与像差对应的调制参数。
31. 根据权利要求30所述的调整方法，其特征在于， 使用与光瞳亮度分布的变形对应的调制参数，作为与所述像差对应的调制参数。
32. 根据权利要求28至31中任一项所述的调整方法，其特征在于， 所述多个调制参数包含与模糊效果对应的调制参数。
33. 根据权利要求28至32中任一项所述的调整方法，其特征在于， 所述多个调制参数包含与眩光对应的调制参数。
34. 根据权利要求28至33中任一项所述的调整方法，其特征在于， 在以所述调制后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分 布时，基于通过所述被照射面的光，测量与所述照明光瞳光学上共轭的面上的光强度分布。
35. 根据权利要求28至34中任一项所述的调整方法，其特征在于， 通过控制空间光调制器，以所述调制后的光瞳亮度分布为目标而调整形成在所述照明 光瞳上的光瞳亮度分布，所述空间光调制器是所述照明光学系统所具备的空间光调制器， 用于在所述照明光瞳上形成光瞳亮度分布。
36. 根据权利要求27至35中任一项所述的调整方法，其特征在于， 求出利用光瞳亮度分布得到的图案的线宽，作为所述指标值。
37. -种照明光学系统，其特征在于，利用权利要求11至17和权利要求27至36中的 任一项所述的调整方法进行调整。
38. -种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，其特征在于，包括： 光瞳分布测量装置，测量形成在所述照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分布； 光瞳调整装置，调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布；以及 控制部，为了以使用权利要求7至10中的任一项所述的改善方法改善后的光瞳亮度分 布为目标而调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布，控制所述光瞳调整装置。
39. -种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，其特征在于，包括： 光瞳分布测量装置，测量形成在所述照明光学系统的照明光瞳上的光瞳亮度分布； 光瞳调整装置，调整形成在所述照明光瞳上的光瞳亮度分布；以及 控制部，为了使用权利要求18至26中的任一项所述的评价方法调整形成在所述照明 光瞳上的光瞳亮度分布而控制所述光瞳调整装置。
40. 根据权利要求38或39所述的照明光学系统，其特征在于， 所述光瞳分布测量装置基于通过了所述被照射面的光测量与所述照明光瞳光学上共 轭的面上的光强度分布。
41. 根据权利要求38或39所述的照明光学系统，其特征在于， 所述光瞳分布测量装置基于朝向所述被照射面的光测量与所述照明光瞳光学上共轭 的面上的光强度分布。
42. 根据权利要求38至41中任一项所述的照明光学系统，其特征在于， 所述光瞳调整装置包括空间光调制器，所述空间光调制器具有排列在预定面上并被独 立地控制的多个光学部件，并在所述照明光瞳上可变地形成光瞳亮度分布， 所述控制部控制所述空间光调制器的所述多个光学部件。
43. 根据权利要求42所述的照明光学系统，其特征在于， 所述空间光调制器具有二维地排列在所述预定面内的多个反射镜部件和独立地控制 驱动该多个反射镜部件的姿势的驱动部。
44. 一种曝光装置，其特征在于，包括用于照明预定图案的权利要求37至43中的任一 项所述的照明光学系统，并将所述预定图案曝光在感光性衬底上。
45. 根据权利要求44所述的曝光装置，其特征在于， 包括将所述预定图案的像形成在所述感光性衬底上的投影光学系统，所述照明光瞳是 与所述投影光学系统的孔径光阑光学上共轭的位置。
46. 根据权利要求45所述的曝光装置，其特征在于， 所述基准性光瞳亮度分布是设计上的光瞳亮度分布，所述目标指标值是通过所述设计 上的光瞳亮度分布应达成的指标值。
47. 根据权利要求45所述的曝光装置，其特征在于， 所述基准性光瞳亮度分布是在其他曝光装置中使用的光瞳亮度分布，所述目标指标值 是在所述其他曝光装置中通过所述基准性光瞳亮度分布得到的指标值。
48. -种曝光方法，利用根据权利要求11至17和权利要求27至36中的任一项所述的 调整方法调整而成的照明光学系统照明预定图案，并经由投影光学系统将所述预定图案曝 光在感光性衬底上，其特征在于， 以使成像特性的指标值接近所述目标指标值的方式，调整所述投影光学系统的数值孔 径、所述感光性衬底相对于所述投影光学系统的散焦量以及所述投影光学系统的波前像差 中的至少一个。
49. 一种器件制造方法，其特征在于，包含： 使用权利要求44至47中的任一项所述的曝光装置或权利要求48所述的曝光方法，将 所述预定图案曝光在所述感光性衬底上； 将转印有所述预定图案的所述感光性衬底显影，在所述感光性衬底的表面上形成与所 述预定图案对应的形状的掩模层；以及 经由所述掩模层加工所述感光性衬底的表面。
【文档编号】G03F7/20GK104395985SQ201380033974
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年4月30日 优先权日:2012年5月2日
【发明者】北尚宪 申请人:株式会社尼康