[发明专利]投影光学系统、曝光装置和器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及投影光学系统、曝光装置和器件制造方法。

背景技术

半导体器件或平板显示器(FPD)等器件通过光刻工序来制造。光刻工序包括曝光工序，该曝光工序将被称为掩模或中间掩模(reticle)的原版的图案投影至涂敷了被称为光刻胶的感光剂的玻璃板或晶片等基板上，将该基板曝光。在FPD的制造中，一般使用具有包括反射镜的投影光学系统的曝光装置。在使用这样的曝光装置来对基板进行曝光的情况下，由于在基板上烧附多层，并且通过多次使用原版而产生伸缩，从而会产生倍率误差。

在日本特开平8-306618号公报中公开了将玻璃基板等较大屏幕的被曝光体曝光的投影光学系统。在日本特开平8-306618号公报中公开了如下的投影光学系统：从物面侧开始依次具有第1平面反射镜、凹面镜、凸面镜、凹面镜、第2平面反射镜，在物面与第1平面反射镜之间以及第2平面反射镜与像面之间各配置一个平行平板。但是，在日本特开平8-306618号公报中，平行平板被记载为“光学薄体”。投影光学系统在日本特开平8-306618号公报中如图中所说明的那样，形成所谓的双远心光学系统，其中，从物面通过上侧平行平板的光线以及通过下侧平行平板而到达像面的光线中的主光线分别平行。并且，还公开了：因为在每个曝光工序中产生倍率误差而以特定的图案检测出倍率误差的检测系统；以及根据检测结果使该平行平板在与扫描方向正交的方向上弯曲，产生线性倍率变化的机构。

一般情况下，在产生倍率误差时，往往在扫描方向及其正交方向这两个方向上都放大或缩小。在这样的情况当中，在扫描方向及其正交方向上产生相同的倍率变化的情况下，以下将该倍率变化称为“各向同性倍率变化”。作为能够产生这样的各向同性倍率变化的光学系统，在日本特开昭62-35620号公报中公开了组合了平凸透镜和平凹透镜的光学系统。即，对于具有大致相等的曲率半径的平凸透镜和平凹透镜，通过使凸面与凹面隔开微小的空气间隔而使其平行对置，在前述的投影光学系统内配置于放置了平行平板的位置上。此时，通过稍微增减凸面与凹面的间隔，可以产生各向同性倍率变化。并且，即使在通过该方式产生10ppm程度的倍率变化的情况下，也等同于完全没有产生像散。

但是，已知的是，如果将弯曲的平行平板配置在投影光学系统的光路中，则虽然能够修正倍率，但会新产生像散。在将下侧平行平板用于扫描方向的倍率修正的情况下，为了进行放大而在扫描方向上提供上表面凸起、下表面凹陷的弯曲，在正交的方向上提供保持平面状态的变形。此时，虽然与扫描方向正交的方向的折射力没有变化，但在扫描方向上产生负的折射力。因此，扫描方向的线像(以下称为V线)的成像位置在比保持原样的扫描正交方向的线像(以下称为H线)更远离光学系统的位置、即下侧成像。根据发明人的计算，在扫描方向上放大10ppm(像为1.00001倍)时，HV线的像散约为5μm(H线在下)。并且，如日本特开平8-306618号公报所记载的那样，将上侧平行平板用于与扫描方向正交的方向的倍率修正的情况下，为了在像面侧进行放大而在与扫描方向正交的方向上提供向上方凹陷的弯曲。此时，如果从成像系统一侧来看物面侧，则扫描方向的折射力不变但在与扫描方向正交的方向上产生正的折射力，在与扫描方向正交的方向上倍率缩小，V线在比H线更靠近成像系统的一侧成像。如果以此为正向重新使光线追踪从物面侧到像面侧的成像，则作为横像差的倍率反转，与扫描方向正交的方向的倍率成为放大，作为纵像差的成像位置被保存，H线相对于V线在离光学系统更远的位置、即下侧成像。总之，如果利用上侧平行平板使与扫描方向正交的方向的倍率成为放大，则产生H线在下的像散，同样，如果利用下侧平行平板使扫描方向的倍率成为放大，也产生H线在下的像散。

虽然在日本特开平8-306618号公报中没有记载，但可以认为，在利用两个平行平板使由产生倍率变化的机构导致的弯曲方向正交，将上侧平行平板用于与扫描方向正交的方向的倍率修正，使下侧平行平板用于扫描方向的倍率修正。这样，可以使倍率误差在两个方向上更精密地一致，从而可以实现高精度的图案位置对准。但是，如果使用两个平行平板同时增大扫描方向及其正交方向的倍率，则可知两者的像散为相互加强的关系。另外，在使用两个平行平板使两个方向的倍率都缩小的情况下，像散的产生方向相反，但由上下平行平板产生的像散同样彼此加强。相反，在扫描方向和与扫描方向正交的方向中的一个方向放大而在另一个方向缩小的情况下，像散的产生方向相反，像散被消除。