JPH0541344A - Projection exposure device - Google Patents
Projection exposure deviceInfo
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- JPH0541344A JPH0541344A JP3195315A JP19531591A JPH0541344A JP H0541344 A JPH0541344 A JP H0541344A JP 3195315 A JP3195315 A JP 3195315A JP 19531591 A JP19531591 A JP 19531591A JP H0541344 A JPH0541344 A JP H0541344A
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- Japan
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- optical system
- projection optical
- light
- image
- reticle
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- Pending
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 テストレチクル等を用いることなく、像面湾
曲、像面傾斜、平均焦点面等の結像特性を計測可能とす
るとともに、結像特性を補正することを可能とする。
【構成】 Zステージ14上に5つの開口(21a〜2
1e)を有する基準部材20を設け、開口21a〜21
eの夫々を下方から照明し、レチクルRに照明光を入射
させる。そして、レチクルRに達した光のうちレチクル
Rで反射され、開口21の夫々を再び透過する光を受光
して、受光量に応じた光電信号を出力する光電検出器2
8の出力と焦点検出系29の出力に基づいて、合焦位置
検出部32Aにおいて像面状態を検出し、この検出情報
から結像特性検出部32Bにより結像特性(像面湾曲、
像面傾斜等)を算出する。この計測結果に基づいて、レ
ンズエレメント(40、41、43、45)を駆動して
結像特性を補正する。
(57) [Abstract] [Purpose] It is possible to measure the image forming characteristics such as field curvature, image surface inclination, and average focal plane without using a test reticle, and to correct the image forming characteristics. To do. [Configuration] Five openings (21a to 2a) on the Z stage 14
1e) is provided, and the openings 21a to 21 are provided.
Each of e is illuminated from below, and the illumination light is made incident on the reticle R. Then, of the light that reaches the reticle R, the photoelectric detector 2 that receives the light that is reflected by the reticle R and that passes through each of the openings 21 again and outputs a photoelectric signal according to the amount of received light.
Based on the output of 8 and the output of the focus detection system 29, the focus position detection unit 32A detects the image plane state, and the image formation characteristic detection unit 32B uses this detection information to form the image formation characteristic (field curvature,
Image plane inclination). Based on the measurement result, the lens element (40, 41, 43, 45) is driven to correct the image forming characteristic.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置に関し、特
に半導体集積回路製造用或いは大型液晶基板製造用の投
影露光装置において、投影光学系の結像特性を計測する
機構を備えた投影露光装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus, and more particularly to a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit or for manufacturing a large-sized liquid crystal substrate, which has a mechanism for measuring the image forming characteristics of a projection optical system. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】投影光学系の結像特性を計測し、マスク
パターンの結像状態が最高な状態となるように投影光学
系を補正する技術は特開昭60−26343号公報、特
開昭63−306626号公報あるいは特開平1−27
3318号公報などで開示されている。2. Description of the Related Art Techniques for measuring the image forming characteristics of a projection optical system and correcting the projection optical system so that the image forming state of a mask pattern is the best are disclosed in JP-A-60-26343 and JP-A-60-26343. 63-306626 or JP-A-1-27.
3318 gazette etc. are disclosed.
【0003】特開昭60−26343号公報に開示され
ているものは、微小線要素を有するテストレチクルと、
ステージ上に設置され、微小スリットを介して前記テス
トレチクルの透過光を受光する受光素子とを備え、ステ
ージをZ軸(投影光学系の光軸方向の軸)上に昇降させ
るときに得られる受光素子からの出力信号の変化に基づ
いて、投影光学系の特性、たとえば像面傾斜や像面湾曲
を求めている。そして、この計測結果に基づいて投影光
学系の結像特性を補正する。The one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-26343 is a test reticle having minute line elements,
A light receiving element that is installed on the stage and that receives the transmitted light of the test reticle through a minute slit, and that receives light when the stage is moved up and down on the Z axis (axis of the optical axis of the projection optical system). Based on the change in the output signal from the element, the characteristics of the projection optical system, for example, the image plane inclination and the image plane curvature are obtained. Then, the image forming characteristic of the projection optical system is corrected based on this measurement result.
【0004】特開昭63−306626号公報あるいは
特開平1−273318号公報に開示されているもの
は、基準マークを有しステージ上に設けられた基準部材
と、特殊の基準マークを有するテストレチクルとを備
え、基準部材をその下面から照射し、基準部材およびテ
ストレチクルの各基準マークを透過した光束を受光して
投影光学系の結像特性を計測可能としたものである。そ
して、露光光の吸収に起因した温度上昇などによる投影
光学系の結像特性の変動を予め予測し、その結果に基づ
いて露光時の結像特性の変動を予測して補正が行われ
る。これらの装置によれば、露光時の熱エネルギによる
投影光学系の結像特性、たとえば、像面傾斜や像面湾曲
などの変動をリアルタイムに補正できる。The one disclosed in JP-A-63-306626 or JP-A-1-273318 is a reference reticle having a reference mark provided on a stage and a test reticle having a special reference mark. Is provided, the reference member is irradiated from the lower surface thereof, and the light flux transmitted through each reference mark of the reference member and the test reticle is received so that the imaging characteristics of the projection optical system can be measured. Then, a change in the image forming characteristic of the projection optical system due to a temperature rise due to the absorption of the exposure light is predicted in advance, and based on the result, the change in the image forming characteristic at the time of exposure is predicted and corrected. According to these devices, it is possible to correct, in real time, the imaging characteristics of the projection optical system due to thermal energy during exposure, for example, changes such as image plane inclination and image plane curvature.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のスルー・ザ・レンズ(TTL)方式による焦点位置検
出においては、特定のマークをもつレチクル(テストレ
チクルまたは露光領域の周辺に特定マークが形成された
実際のレチクル)を必要とした。このため、計測のた
びにテストレチクルを使用して結像特性を計測し、結像
特性を補正する場合スループットの低下が免れない。さ
らに、テストレチクルを用いた場合、露光直前の実レチ
クルのパターン各部分についての合焦点位置を計測する
ことはできず、実露光直前の投影光学系の結像特性を正
確に検出することはできなかった。テストレチクルを
用いず、実際のデバイスレチクル(実レチクル)を使用
して投影光学系の結像特性を検出する場合、露光領域周
辺に形成されたマークを使用して像面状態が測定される
が、転写領域内の各部分にマークを配置することは非現
実的であり、回路パターンの集積度に悪影響を及ぼす。
このため露光領域の中央部での焦点検出はできず、投影
光学系の像面湾曲や像面傾斜を計測することは不可能で
ある。という問題があった。However, in the focus position detection by the through-the-lens (TTL) method of this kind, a reticle having a specific mark (a specific mark is formed around a test reticle or an exposure area). I needed an actual reticle). Therefore, when the imaging characteristic is measured using the test reticle every time the measurement is performed and the imaging characteristic is corrected, the decrease in throughput cannot be avoided. Furthermore, when a test reticle is used, it is not possible to measure the in-focus position for each pattern portion of the actual reticle immediately before exposure, and it is not possible to accurately detect the imaging characteristics of the projection optical system immediately before actual exposure. There wasn't. When detecting the imaging characteristics of the projection optical system using an actual device reticle (actual reticle) without using a test reticle, the image plane state is measured using the marks formed around the exposure area. However, it is unrealistic to arrange the marks in each portion in the transfer area, which adversely affects the degree of integration of the circuit pattern.
For this reason, the focus cannot be detected in the central portion of the exposure area, and it is impossible to measure the curvature of field or the tilt of the image plane of the projection optical system. There was a problem.
【0006】また、TTL方式の焦点位置検出系の光学
系とレチクルとの焦点合わせを予め行う必要があった
り、さらに、ステージを光軸と垂直方向に走査させた
り、ステージを光軸方向に一旦移動させたのち、この光
軸と垂直方向の走査を繰り返す必要がある。このため、
焦点検出のために時間がかかりスループットの低下を招
いていた。Further, it is necessary to previously focus the optical system of the focus position detection system of the TTL system and the reticle, and further, the stage is made to scan in the direction perpendicular to the optical axis, or the stage is temporarily moved in the optical axis direction. After moving, it is necessary to repeat the scanning in the direction perpendicular to the optical axis. For this reason,
It takes time to detect the focus, resulting in a decrease in throughput.
【0007】本発明はこのような問題点を鑑みてなされ
たもので、テストレチクルなどを使用することなく投影
光学系の実露光直前の像面湾曲、像面傾斜、平均焦点面
等の結像特性をスループット良く計測するとともに、投
影光学系の結像特性を補正することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and image formation such as field curvature, image plane inclination, and average focal plane immediately before actual exposure of a projection optical system without using a test reticle or the like. The purpose is to measure the characteristics with good throughput and to correct the imaging characteristics of the projection optical system.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、所定のマスクパターンが形成されたマス
ク(R)を露光光(IL)で均一に照明する第1の照明
系(1、2、6、7、9、10、12、13)と、マス
クパターンの像を所定の結像面内に形成する投影光学系
(PL)と、所定結像面とほぼ一致するように感光基板
(W)を保持して、投影光学系(PL)の光軸(AX)
方向及び光軸(AX)と垂直な方向に移動可能なステー
ジ(14、15)とを有する投影露光装置において、表
面に所定の配置関係で複数の微小開口部(21a〜21
e)が形成された基準部材(20)と、複数の微小開口
部を露光光、もしくは露光光とほぼ等しい波長の光でス
テージ側から照明し、複数の微小開口部を透過した透過
光を投影光学系を介してマスクに入射させる第2の照明
系(22、23、24、25、26、27)と、第2の
照明系による照明によってマスクに達した光のうち、マ
スクで反射して、投影光学系を介して再び複数の微小開
口部の夫々を透過した反射光を個別に受光する受光面を
有し、各受光量に応じた光電信号を個別に出力する光電
検出手段(28)と、ステージを投影光学系の光軸方向
に移動させたときに光電検出手段から出力される各光電
信号に基づいて、所定結像面の、複数の微小開口部の各
位置での光軸方向の位置を検出する像面状態検出手段
(32A)と、像面状態検出手段で検出された各位置情
報に基づいて、投影光学系の焦点位置、像面傾斜及び像
面湾曲の少なくとも1つの特性を算出する結像特性検出
手段(32B)とを設けた。In order to solve the above problems, in the present invention, a first illumination system (1) for uniformly illuminating a mask (R) having a predetermined mask pattern with exposure light (IL). 2, 6, 7, 9, 10, 12, 13), a projection optical system (PL) for forming an image of a mask pattern on a predetermined image forming plane, and a photosensitizer so as to substantially coincide with the predetermined image forming plane. Holding the substrate (W), the optical axis (AX) of the projection optical system (PL)
In a projection exposure apparatus having a stage and a stage (14, 15) movable in a direction perpendicular to an optical axis (AX), a plurality of minute apertures (21a to 21a) are arranged on a surface in a predetermined arrangement relationship.
The reference member (20) on which e) is formed and a plurality of minute openings are illuminated from the stage side with exposure light or light having a wavelength substantially equal to the exposure light, and the transmitted light transmitted through the plurality of minute openings is projected. The second illumination system (22, 23, 24, 25, 26, 27) that is incident on the mask through the optical system and the light that reaches the mask by the illumination of the second illumination system is reflected by the mask. Photoelectric detection means (28) having a light receiving surface for individually receiving the reflected light that has passed through each of the plurality of minute apertures again via the projection optical system, and individually outputting a photoelectric signal corresponding to each amount of received light. And the optical axis direction at each position of the plurality of minute apertures on the predetermined image forming surface based on each photoelectric signal output from the photoelectric detection means when the stage is moved in the optical axis direction of the projection optical system. Image plane state detecting means (32A) for detecting the position of the Based on the position information detected by the state detecting means, the focal position of the projection optical system, the imaging characteristic detecting means for calculating at least one characteristic of the image plane tilt and curvature of field and (32B) is provided.
【0009】[0009]
【作用】本発明では、レチクル裏面(パターン面)と投
影光学系に関してほぼ共役な面、もしくはその近傍に設
けられた特定パターン(開口部)を投影光学系と反対側
から露光光もしくは露光光と略等しい波長の光で照明
し、特定パターンを透過した光が投影光学系を介してレ
チクルに到達する。そして、レチクル裏面で反射した光
は投影光学系を介して再び特定パターンを透過し、光電
検出器に入射する。投影光学系に関してレチクル裏面と
特定パターンが光学的に共役な位置、つまり特定パター
ンがレチクル裏面の結像位置(投影光学系の合焦位置)
にあるとき、光電検出器に入射する光量が最大となると
いうことを用いている。According to the present invention, a specific pattern (opening) provided on or near the reticle back surface (pattern surface) and the projection optical system is exposed to the exposure light or the exposure light from the side opposite to the projection optical system. Illumination with light having substantially the same wavelength, and light that has passed through the specific pattern reaches the reticle via the projection optical system. Then, the light reflected on the back surface of the reticle again passes through the specific pattern through the projection optical system and enters the photoelectric detector. The position where the reticle back surface and the specific pattern are optically conjugate with respect to the projection optical system, that is, the image formation position of the specific pattern on the reticle back surface (focus position of the projection optical system)
Is used, the maximum amount of light incident on the photoelectric detector is used.
【0010】この原理にしたがって、投影光学系の露光
フィールド(イメージフィールド)IFに相当する基準
部材上の領域において、例えば中心と周辺部の四隅に特
定パターン(開口部)を設け、基準部材の中心と投影光
学系の光軸がほぼ一致するように基準部材を投影光学系
の下まで移動する。その後、投影光学系と基準部材の間
隔を、例えば斜入射方式のAF検出系等で計測しなが
ら、基準部材を投影光学系の光軸方向に一定距離走査す
る。このとき、夫々の特定パターンから得られる光量に
対応する信号を個別に出力する光電変換器からの信号と
AF検出系からの信号とを同時に、一定間隔(例えば
0.02μm)毎にサンプリングして、A/D変換後の
信号をメモリに記憶する。そして、光電変換器からの信
号がピーク値となったときのAF検出系からの信号の値
を求める。この処理を各特定パターン毎に行うことによ
って、投影光学系の像面湾曲及び像面傾斜等の結像特性
が得られ、各特定パターンから得られる光電信号のピー
ク時のときのAF検出系から得られる信号の値を平均化
することによって像面の平均焦点位置が求まる。この結
果に基づいて結像特性を補正する。In accordance with this principle, in the area on the reference member corresponding to the exposure field (image field) IF of the projection optical system, for example, specific patterns (openings) are provided at the four corners of the center and the peripheral part, and the center of the reference member is provided. The reference member is moved to below the projection optical system so that the optical axis of the projection optical system and the optical axis of the projection optical system substantially coincide with each other. After that, the reference member is scanned for a certain distance in the optical axis direction of the projection optical system while measuring the distance between the projection optical system and the reference member by, for example, an oblique incidence type AF detection system. At this time, the signal from the photoelectric converter that individually outputs the signal corresponding to the light amount obtained from each specific pattern and the signal from the AF detection system are simultaneously sampled at regular intervals (for example, 0.02 μm). , A / D converted signal is stored in the memory. Then, the value of the signal from the AF detection system when the signal from the photoelectric converter reaches the peak value is obtained. By performing this process for each specific pattern, the imaging characteristics such as the field curvature and the image tilt of the projection optical system are obtained, and the AF detection system at the time of the peak of the photoelectric signal obtained from each specific pattern is obtained. The average focus position of the image plane can be obtained by averaging the obtained signal values. The imaging characteristic is corrected based on this result.
【0011】このように本発明においては、レチクルに
特定のマークを必要とせず、実際のマスクパターンをセ
ットした状態で、単に投影光学系の光軸方向に基準部材
を1回のみ走査すれば平均像面位置、像面湾曲及び像面
傾斜が求まるので高速に投影光学系の結像特性を計測で
きる。さらに、この結像特性の変動分をキャンセルする
ように結像特性補正手段で補正するため、常に良好な結
像特性を維持することが可能となる。As described above, according to the present invention, a specific mark is not required on the reticle, and when the actual mask pattern is set, the reference member is simply scanned only once in the optical axis direction of the projection optical system. Since the image plane position, the image plane curvature, and the image plane inclination are obtained, the image forming characteristics of the projection optical system can be measured at high speed. Furthermore, since the image forming characteristic correcting means corrects the image forming characteristic so as to cancel the variation, it is possible to always maintain a good image forming characteristic.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は本発明の一実施例による投影露光装置の
概略的な構成を示す平面図である。図1において、超高
圧水銀ランプ、エキシマレーザ光源等の露光用の照明光
源1は、g線、i線或いは紫外線パルス光(例えばKr
Fエキシマレーザ等)などのレジスト層を感光するよう
な波長(露光波長)の照明光ILを発生する。照明光I
Lは、照明光の光路の閉鎖、開放を行うシャッタ2、及
び大部分(90%以上)の照明光を通過させる半透過鏡
4を通過した後、オプチカルインテグレータ(フライア
イレンズ)等を含む照明光学系6に達する。このときミ
ラー22は通常状態(露光時)では光路から退避してお
り、後述するように投影光学系PLの結像特性を計測す
るときのみ光軸上にモータや空気圧によって移動する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an illumination light source 1 for exposure such as an ultra-high pressure mercury lamp or an excimer laser light source is a g-line, i-line, or ultraviolet pulsed light (for example, Kr light).
Illumination light IL having a wavelength (exposure wavelength) that exposes a resist layer such as an F excimer laser) is generated. Illumination light I
L is an illumination including a shutter 2 that closes and opens the optical path of the illumination light, and a semi-transmissive mirror 4 that allows most (90% or more) of the illumination light to pass, and then includes an optical integrator (fly-eye lens) and the like. Reach the optical system 6. At this time, the mirror 22 is retracted from the optical path in the normal state (at the time of exposure), and is moved on the optical axis by the motor and the air pressure only when measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL as described later.
【0013】また、シャッタ2は駆動部3により照明光
の透過及び遮断を制御可能なように駆動される。また、
半透過鏡4で反射された照明光の一部は、PINフォト
ダイオード等の光電検出器(パワーモニタ)5に入射す
る。パワーモニタ5は照明光ILを光電検出して光情報
(強度値)PSを主制御系32に出力し、この光情報P
Sは露光中における投影光学系PLの結像特性の変動量
を求めるための基礎データとなっている(詳細後述)。The shutter 2 is driven by a drive unit 3 so that the transmission and blocking of illumination light can be controlled. Also,
A part of the illumination light reflected by the semi-transmissive mirror 4 enters a photoelectric detector (power monitor) 5 such as a PIN photodiode. The power monitor 5 photoelectrically detects the illumination light IL and outputs light information (intensity value) PS to the main control system 32.
S is basic data for obtaining a variation amount of the image forming characteristic of the projection optical system PL during exposure (details will be described later).
【0014】照明光学系6において光束の一様化、スペ
ックルの低減化等が行われた照明光ILは、ミラー7で
反射されてリレーレンズ9a,9b及び可変ブラインド
10を通った後、ミラー12で垂直に下方に反射されて
メインコンデンサーレンズ13に至り、レチクルRのパ
ターン領域PAを均一な照度で照明する。可変ブライン
ド10の面はレチクルRと結像関係にあるので、駆動モ
ータ11により可変ブラインド10を構成する可動ブレ
ードを開閉させて開口位置、形状を変えることによっ
て、レチクルRの照明視野を任意に選択することができ
る。また、本実施例では照明光ILの照射によりウエハ
Wから発生する反射光が、上記ミラー7を通過して光電
検出器(反射量モニタ)8に入射するように構成されて
いる。反射量モニタ8は反射光を光電検出して光情報
(強度値)RSを主制御系32に出力する。ここで光情
報RSは露光中における投影光学系PLの結像特性の変
動量を求めるための基礎データとなる。(詳細後述)レ
チクルRは投影光学系PLの光軸AXと垂直な面内で2
次元移動可能なレチクルステージRST上に載置され、
パターン領域PAの中心点が投影光学系PLの光軸AX
と一致するように位置決めが行われる。レチクルRの初
期設定は、レチクル周辺のアライメントマーク(不図
示)を光電検出するレチクルアライメント系RAからの
マーク検出信号に基づいて、レチクルステージRSTを
微動することにより行われる。レチクルRは不図示のレ
チクル交換器により適宜交換されて使用される。特に多
品種少量生産を行う場合、交換は頻繁に行われる。Illumination light IL, whose light flux has been made uniform and speckles have been reduced in the illumination optical system 6, is reflected by the mirror 7, passes through the relay lenses 9a and 9b and the variable blind 10, and then the mirror. The light is reflected vertically downward at 12 to reach the main condenser lens 13, and illuminates the pattern area PA of the reticle R with uniform illuminance. Since the surface of the variable blind 10 is in an image-forming relationship with the reticle R, the drive motor 11 opens and closes the movable blade that constitutes the variable blind 10 to change the aperture position and shape, thereby arbitrarily selecting the illumination field of the reticle R. can do. Further, in the present embodiment, the reflected light generated from the wafer W by the irradiation of the illumination light IL passes through the mirror 7 and is incident on the photoelectric detector (reflection amount monitor) 8. The reflection amount monitor 8 photoelectrically detects the reflected light and outputs optical information (intensity value) RS to the main control system 32. Here, the optical information RS serves as basic data for obtaining the variation amount of the image forming characteristic of the projection optical system PL during exposure. (Details will be described later) The reticle R is 2 in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL.
It is placed on the reticle stage RST that can move dimensionally,
The center point of the pattern area PA is the optical axis AX of the projection optical system PL.
The positioning is performed so as to coincide with. Initialization of the reticle R is performed by finely moving the reticle stage RST based on a mark detection signal from a reticle alignment system RA that photoelectrically detects an alignment mark (not shown) around the reticle. The reticle R is used after being appropriately replaced by a reticle exchanger (not shown). In particular, when performing high-mix low-volume production, replacement is frequently performed.
【0015】さて、パターン領域PAを通過した照明光
ILは、両側テレセントリックな投影光学系PLに入射
し、投影光学系PLはレチクルRの回路パターンの投影
像を、表面にレジスト層が形成されているウエハW上の
1つのショット領域に重ね合わせて投影(結像)する。
ウエハWは不図示のレベリングステージ上に載置され、
このレベリングステージは、駆動モータ17により光軸
方向(Z方向)に微動可能なZステージ14上に設けら
れている。さらにZステージ14は、駆動モータ18に
よりステップ・アンド・リピート方式で2次元移動可能
なXYステージ15上に載置され、XYステージ15は
ウエハW上の1つのショット領域に対するレチクルRの
転写露光が終了すると、ウエハ上の次のショット領域が
投影光学系PLの露光領域と一致するまで移動される。
XYステージ15の2次元的な位置は干渉計19によっ
て、例えば0.01μm程度の分解能で常時検出され、
Zステージ14の端部には干渉計19からのレーザビー
ムを反射する移動鏡14mが固定されている。干渉計1
9と移動鏡14mはX方向とY方向の位置検出用として
一対ずつ設けられている。The illumination light IL that has passed through the pattern area PA is incident on the projection optical system PL which is telecentric on both sides, and the projection optical system PL forms a projection image of the circuit pattern of the reticle R on which a resist layer is formed. Projection (image formation) is performed by superimposing it on one shot area on the existing wafer W.
The wafer W is placed on a leveling stage (not shown),
The leveling stage is provided on a Z stage 14 that can be finely moved in the optical axis direction (Z direction) by a drive motor 17. Further, the Z stage 14 is mounted on the XY stage 15 which can be two-dimensionally moved by the step-and-repeat method by the drive motor 18, and the XY stage 15 transfers and exposes the reticle R onto one shot area on the wafer W. When finished, the next shot area on the wafer is moved until it coincides with the exposure area of the projection optical system PL.
The two-dimensional position of the XY stage 15 is constantly detected by the interferometer 19 with a resolution of about 0.01 μm,
A movable mirror 14m that reflects the laser beam from the interferometer 19 is fixed to the end of the Z stage 14. Interferometer 1
9 and the movable mirror 14m are provided in pairs for position detection in the X and Y directions.
【0016】また、Zステージ14上には照射量モニタ
16が設けられており、この照射量モニタ16は例えば
投影光学系PLのイメージフィールドもしくはレチクル
パターンの投影領域とほぼ同じ面積の受光面を備えた光
電検出器で構成され、その受光面がウエハWの表面位置
とほぼ一致するようにZステージ14上に設けられてい
る。この照射量モニタ16から得られるショット領域の
照射量に関する情報LSは主制御系32に送られ、露光
中における投影光学系PLの結像特性の変動量を求める
ための基礎データとなっている。(詳細後述)さらにZ
ステージ14上には投影光学系PLの結像特性、たとえ
ば焦点位置、像面湾曲、像面傾斜を計測する際に用いら
れる基準部材20が設けられている。図3はこの基準部
材20を示しており、図3において、半径Lの円は投影
光学系PLの最大露光領域(イメージフィールド)IF
を示し、この円に内接する正方形は実際にウエハに露光
する場合の最大正方形チップ領域CHを示している。図
3に示すように、基準部材20の表面上のイメージフィ
ールドIFの中心部の1カ所と周辺部の4カ所に対応す
る位置に、開口21a〜21eが設けられている。開口
21a〜21eには、例えば図2(a)に示す市松模様
や図2(b)に示す格子パターンが設けられており、基
準部材20の表面とウエハWの表面とはほぼ一致してい
るのが望ましい。開口21に設けられるパターン(開口
パターン)の形状としては、その投影像がレチクルR上
の回路パターンにぴったり重ならないものを選択する必
要がある。これは、開口パターンの投影像が回路パター
ンにぴったり重なるような場合、開口21を透過するレ
チクルRからの反射光の光量変化(詳細後述)の極大又
は極小が得られる位置が必ずしも合焦点とは限らなくな
るためである。A dose monitor 16 is provided on the Z stage 14, and the dose monitor 16 is provided with a light-receiving surface having substantially the same area as the image field of the projection optical system PL or the projection area of the reticle pattern, for example. The photoelectric detector is provided on the Z stage 14 so that its light receiving surface is substantially aligned with the surface position of the wafer W. The information LS on the irradiation amount of the shot area obtained from the irradiation amount monitor 16 is sent to the main control system 32 and serves as basic data for obtaining the variation amount of the imaging characteristic of the projection optical system PL during the exposure. (Details will be described later) Z
On the stage 14, there is provided a reference member 20 used when measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL, for example, the focus position, the field curvature, and the image surface inclination. FIG. 3 shows this reference member 20, and in FIG. 3, the circle of radius L is the maximum exposure area (image field) IF of the projection optical system PL.
The square inscribed in this circle represents the maximum square chip area CH when actually exposing the wafer. As shown in FIG. 3, openings 21a to 21e are provided on the surface of the reference member 20 at positions corresponding to one central portion and four peripheral portions of the image field IF. The openings 21a to 21e are provided with, for example, a checkerboard pattern shown in FIG. 2A or a lattice pattern shown in FIG. 2B, and the surface of the reference member 20 and the surface of the wafer W are substantially coincident with each other. Is desirable. As the shape of the pattern (opening pattern) provided in the opening 21, it is necessary to select a shape whose projected image does not exactly overlap the circuit pattern on the reticle R. This is because when the projected image of the aperture pattern is exactly overlapped with the circuit pattern, the position at which the maximum or minimum of the change in the amount of light reflected from the reticle R that passes through the aperture 21 (described in detail later) is not necessarily the focal point. This is because there is no limit.
【0017】ここで、開口パターンを図2(a)に示す
ような市松模様のパターンとすることにより、この回路
パターンによる影響を低減することができ、さらに投影
光学系の非点収差の影響を避けることができる。また、
図2(b)に示すような格子パターンでも、その辺を回
路パターンの辺と10〜30度程度傾けるようにすれば
回路パターンの影響を防止することができる。これは、
半導体製造に用いられる回路パターンは直交する縦・横
のパターン(0度、90度)が多いからである。さら
に、開口パターンの形状を回路パターンのいずれの線と
も平行とならないような複数の平行線状とするのがよ
く、投影光学系の非点収差の影響を避ける意味でも平行
線を直交させるとよい。また、SN比がベストとなるよ
うに開口パターンの遮光部と透過部との面積比を1対1
とすることが望ましい。なお、本明細書中では開口21
a〜21eを開口21と総称するものとする。Here, by making the opening pattern a checkered pattern as shown in FIG. 2A, the influence of this circuit pattern can be reduced, and the influence of astigmatism of the projection optical system can be reduced. Can be avoided. Also,
Even in the lattice pattern as shown in FIG. 2B, the influence of the circuit pattern can be prevented by inclining its side with respect to the side of the circuit pattern by about 10 to 30 degrees. this is,
This is because there are many vertical and horizontal patterns (0 degrees, 90 degrees) orthogonal to each other in the circuit pattern used for semiconductor manufacturing. Further, the shape of the aperture pattern is preferably a plurality of parallel lines that are not parallel to any line of the circuit pattern, and the parallel lines are preferably orthogonal to each other in the sense of avoiding the influence of astigmatism of the projection optical system. .. Further, the area ratio of the light-shielding portion and the transmission portion of the opening pattern is set to 1: 1 so that the SN ratio becomes the best.
Is desirable. In the present specification, the opening 21
The a to 21e are collectively referred to as the opening 21.
【0018】通常、像面傾斜等の平面を求める場合は開
口21は3点でよく、像面湾曲を求める場合でもこの3
点に中心部の1点を加えた4点でよい。しかしながら、
本実施例では投影光学系が非対称であったり、あるいは
偏心が存在する場合等を考慮して開口21を5点として
いる。また、開口21を複数点設けて、より多点で測定
することによって、例えば像面のうねり等のより多くの
情報が得られる。しかしながら、開口21が多いとそれ
だけ光学系が複雑になりスループットが低下することと
なる。このため、ここでは像面湾曲等の光学収差が通常
投影光学系PLの光軸AXとイメージフィールドIFの
最外部の間で最大となることを考慮して、周辺部の4点
は、最大チップ領域CHに相当する基準部材20上の領
域内において、基準部材20の中心から最も離れた4点
(21c〜21e)を選択し、イメージフィールドの中
心(21a)と合わせて必要最小限の5点を選択してい
る。つまり、像面湾曲の最大値を計測可能とするととも
に、像面傾斜、焦点面の検出信頼性を維持しつつ、高ス
ループット化を実現するものである。また、開口21を
必要最小限の個数とすることにより、装置の簡略化を図
ることが可能となる。Normally, when the plane such as the inclination of the image plane is to be obtained, the number of the openings 21 may be three, and even when the curvature of the image is to be obtained, the three openings 21 are required.
It may be four points, which is one point in the center plus one point. However,
In the present embodiment, the opening 21 is set to 5 points in consideration of the case where the projection optical system is asymmetrical, or there is eccentricity. Further, by providing a plurality of points with the openings 21 and measuring at a larger number of points, more information such as waviness of the image plane can be obtained. However, if the number of apertures 21 is large, the optical system is complicated and the throughput is reduced. Therefore, here, in consideration of the fact that the optical aberration such as field curvature becomes the maximum between the optical axis AX of the projection optical system PL and the outermost portion of the image field IF, the four points in the peripheral portion are the maximum chips. In the area on the reference member 20 corresponding to the area CH, the four points (21c to 21e) farthest from the center of the reference member 20 are selected, and the minimum required five points are combined with the center (21a) of the image field. Is selected. In other words, the maximum value of the field curvature can be measured, and the throughput can be increased while maintaining the detection reliability of the image plane tilt and the focal plane. In addition, the device can be simplified by using the minimum number of openings 21.
【0019】さて、図1で開口21はその下方(ステー
ジ側)から計測照明系LLによって照明されている。計
測照明系LLは、照明光ILの光路中に不図示の駆動装
置によって挿入されるミラー22、及びハーフミラー2
3、レンズ24、光ファイバ25、レンズ26、ミラー
27から成り、照明光ILをウエハステージ15内に導
く。開口21から射出された照明光は投影光学系PLを
介してレチクルRに達し、レチクルRの裏面(パターン
面)によって反射され、再び投影光学系PLを介して開
口21に戻る。この反射光は開口21を透過した後、ミ
ラー27、レンズ24、ファイバ25、レンズ26、ハ
ーフミラー23を介してフォトマル、SPD等で構成さ
れる光電検出器28に入射し、光電検出器28で光電変
換されて電気信号となる。ここで、図示は省略している
が、計測照明系LLは5組の開口21a〜21eをそれ
ぞれ個別に照明し、光電検出器28は反射光を個別に受
光するように構成されている。尚、開口21の裏面全体
を照明し、光電検出器28において5組の開口21a〜
21eの夫々から反射光を個別に受光するように構成す
るだけでもよい。Now, in FIG. 1, the opening 21 is illuminated from below (on the stage side) by the measurement illumination system LL. The measurement illumination system LL includes a mirror 22 and a half mirror 2 which are inserted into the optical path of the illumination light IL by a driving device (not shown).
3, lens 24, optical fiber 25, lens 26, and mirror 27, and guides the illumination light IL into the wafer stage 15. The illumination light emitted from the opening 21 reaches the reticle R via the projection optical system PL, is reflected by the back surface (pattern surface) of the reticle R, and returns to the opening 21 again via the projection optical system PL. After passing through the opening 21, the reflected light is incident on a photoelectric detector 28 including a photomultiplier, an SPD, etc. via a mirror 27, a lens 24, a fiber 25, a lens 26, and a half mirror 23, and the photoelectric detector 28. Is converted into an electric signal by photoelectric conversion. Here, although not shown, the measurement illumination system LL is configured to individually illuminate the five sets of openings 21a to 21e, and the photoelectric detector 28 individually receives the reflected light. It should be noted that the entire back surface of the opening 21 is illuminated and the five pairs of openings 21a to
It may be configured to individually receive the reflected light from each of 21e.
【0020】また、例えば基準部材20の裏面全体を照
明可能とするとともに、基準部材20とファイバー25
の端面との間に可変絞りを配置し、各開口パターンの位
置での焦点位置を検出するに際しては可変絞りを駆動し
て、所望の開口のみに照明光を照射するように構成して
もよい。また、可変絞りを設けなくとも、基準部材20
の裏面全体を照明するとともに、光電検出器28からの
信号に電気的にマスキングをかけて、所望の開口からの
反射光に対応する信号のみを処理するようにしてもよ
い。このようにすれば、照明系と光電検出器は一組あれ
ばよく、装置が簡略化できる。Further, for example, the entire back surface of the reference member 20 can be illuminated, and the reference member 20 and the fiber 25 can be illuminated.
The variable diaphragm may be arranged between the end surface of the variable aperture and the end surface of the variable aperture, and the variable diaphragm may be driven to detect the focal position at each aperture pattern position so that the illumination light is emitted only to the desired aperture. .. Further, even if the variable diaphragm is not provided, the reference member 20
It is also possible to illuminate the entire back surface of the device and electrically mask the signal from the photoelectric detector 28 so that only the signal corresponding to the reflected light from the desired aperture is processed. With this arrangement, the illumination system and the photoelectric detector need only be one set, and the device can be simplified.
【0021】また、照明光ILは光源1からミラー22
を介して基準部材20に導くこととしているが、光源1
からの照明光ILとほぼ等しい波長の光を射出する光源
を別に設けて、基準部材20を照明するようにしてもよ
い。一方、図1において、符号34は斜入射式検出光学
系であり、この種の装置は例えば特公平2−10361
号公報に開示されている。この斜入射式検出光学系34
は、投影光学系PLの例えば設計上の最良結像面に対す
るウエハ表面の上下方向(Z方向)の位置を検出し、ウ
エハWと投影光学系PLとの合焦状態を検出する焦点検
出系29と、ウエハW上の所定領域の設計上の結像面に
対するウエハ表面の傾きを検出する水平位置検出系30
とを組み合わせたものである。The illumination light IL is emitted from the light source 1 to the mirror 22.
It is supposed that the light is guided to the reference member 20 via the light source 1.
The reference member 20 may be illuminated by separately providing a light source that emits light having a wavelength substantially equal to that of the illumination light IL. On the other hand, in FIG. 1, reference numeral 34 is an oblique-incidence type detection optical system.
It is disclosed in the publication. This oblique incidence type detection optical system 34
Is a focus detection system 29 that detects the vertical position (Z direction) of the wafer surface with respect to, for example, the best designed image plane of the projection optical system PL, and detects the in-focus state between the wafer W and the projection optical system PL. And a horizontal position detection system 30 for detecting the inclination of the wafer surface with respect to the designed image plane of a predetermined area on the wafer W.
It is a combination of and.
【0022】焦点検出系29および水平位置検出系30
は、光軸AXに対して斜め方向からウエハ表面に入射す
る照明光を射出する光源29a、30aと、ハーフミラ
ー31aと、ウエハ表面での反射光を受光する受光光学
系29b、30bと、ハーフミラー31bとから成る。
光源29aから射出される照明光は、ピンホールあるい
はスリットの像を形成するような結像光束、光源30a
から射出される照明光は平行光束である。尚、本実施例
では設計上の最良結像面が零点基準となるように、予め
受光光学系29bの内部に設けられた不図示の平行平板
ガラス(プレーンパラレル)の角度が調整されて、焦点
検出系29のキャリブレーションが行われるとともに、
ウエハWの表面と結像面とが一致した時に、光源30a
からの平行光束が受光光学系30bの内部の4分割受光
素子(不図示)の中心位置に集光されるように、水平位
置検出系のキャリブレーションが行われる。Focus detection system 29 and horizontal position detection system 30
Are light sources 29a and 30a for emitting illumination light incident on the wafer surface from an oblique direction with respect to the optical axis AX, a half mirror 31a, light receiving optical systems 29b and 30b for receiving reflected light on the wafer surface, and half And a mirror 31b.
The illumination light emitted from the light source 29a is an imaging light flux that forms an image of a pinhole or a slit, and the light source 30a.
The illumination light emitted from is a parallel light flux. In this embodiment, the angle of the parallel flat glass (plane parallel) (not shown) provided inside the light receiving optical system 29b is adjusted in advance so that the best designed image plane becomes the zero point reference, and the focus is adjusted. While the detection system 29 is calibrated,
When the surface of the wafer W coincides with the image plane, the light source 30a
The horizontal position detection system is calibrated so that the parallel light flux from the light source is focused at the center position of the four-division light receiving element (not shown) inside the light receiving optical system 30b.
【0023】次に、結像状態を補正するための補正手段
の構成について説明する。本実施例においては、投影光
学系PLのレンズエレメントを駆動することにより、結
像特性(投影倍率、ディストーション、像面湾曲等)を
補正する構成となっており、投影光学系PLの結像特性
を調整可能とするために、その光学要素の一部が移動可
能となっている。図1に示すように、レチクルRに最も
近い第1群のレンズエレメント40,41は支持部材4
2により固定されるとともに、第2群のレンズエレメン
ト43は支持部材44により固定され、さらに第3群の
レンズエレメント45は支持部材46に固定されてい
る。また、レンズエレメント45より下部のレンズエレ
メントはそれぞれ投影光学系PLの鏡筒部47に固定さ
れている。Next, the structure of the correction means for correcting the image formation state will be described. In this embodiment, the image forming characteristics (projection magnification, distortion, curvature of field, etc.) are corrected by driving the lens elements of the projection optical system PL. A part of the optical element is movable in order to be adjustable. As shown in FIG. 1, the lens elements 40 and 41 of the first group closest to the reticle R are the support members 4
The lens element 43 of the second group is fixed by the supporting member 44, and the lens element 45 of the third group is fixed by the supporting member 46. The lens elements below the lens element 45 are fixed to the lens barrel portion 47 of the projection optical system PL.
【0024】図4は投影光学系PLを上方(レチクル
側)から見た図であって、駆動素子48a〜48cはそ
れぞれ120°ずつ回転した位置に配置され、駆動素子
制御部23により独立制御可能となっている。また、駆
動素子49a〜49c及び50a〜50cについても同
様にそれぞれ120°ずつ回転して配置され、駆動素子
制御部33により独立制御可能となっている。駆動素子
48a、49a及び50aは互いに40°だけずれて配
置されており、駆動素子48b、49b及び50bと4
8c、49c及び50cとについても同様に互いに40
°ずつずれて配置されている。駆動素子48〜50とし
ては、例えば電歪素子,磁歪素子を用い、駆動素子に与
える電圧または磁界に応じた駆動素子の変位量は予め求
めておくものとする。ここでは図示していないが、駆動
素子のヒステリシス性を考慮し、位置検出装置として容
量型変位センサ,差動トランス等を駆動素子の近傍に設
けることとする。これにより、駆動素子に与える電圧ま
たは磁界に対応した駆動素子の位置をモニターできるの
で、高精度な駆動が可能となる。FIG. 4 is a view of the projection optical system PL viewed from above (reticle side). The driving elements 48a to 48c are arranged at positions rotated by 120 °, respectively, and can be independently controlled by the driving element control unit 23. Has become. Similarly, the drive elements 49a to 49c and 50a to 50c are also rotated by 120 °, respectively, and can be independently controlled by the drive element control unit 33. The drive elements 48a, 49a and 50a are arranged offset from each other by 40 °, and the drive elements 48b, 49b and 50b and
8c, 49c and 50c are also 40
They are arranged at different degrees. As the drive elements 48 to 50, for example, an electrostrictive element or a magnetostrictive element is used, and the displacement amount of the drive element according to the voltage or magnetic field applied to the drive element is obtained in advance. Although not shown here, a capacitive displacement sensor, a differential transformer or the like is provided as a position detection device near the drive element in consideration of the hysteresis of the drive element. As a result, the position of the drive element corresponding to the voltage or magnetic field applied to the drive element can be monitored, so that highly accurate drive is possible.
【0025】尚、本実施例において投影光学系PLの光
軸AXとは、この鏡筒部47に固定されているレンズエ
レメントの光軸を指すものとする。さて、支持部材46
は伸縮可能な駆動素子50a、50b、50cによって
投影光学系PLの鏡筒部47と連結されている。また、
支持部材44は伸縮可能な駆動素子49a、49b、4
9cによって支持部材46に連結されるとともに、支持
部材42は伸縮可能な駆動素子48a、48b、48c
によって支持部材44に連結されている。ここで、本実
施例では駆動素子制御部33によって前述の駆動素子を
制御することにより、レチクルRに近いレンズエレメン
ト(40、41)、43及び45が夫々独立に移動可能
となっており、これらのエレメントは倍率、ディストー
ション、像面湾曲、像面傾斜、焦点位置等の結像特性に
与える影響が他のレンズエレメントに比べて大きく制御
しやすいものを選択してある。また、本実施例では移動
可能なレンズエレメントを3群構成としているため、他
の諸収差の変動を押さえつつレンズエレメントを移動さ
せることにより移動範囲を大きくできる。しかも種々の
形状歪み(台形,菱形,樽型,糸巻型等のディストーシ
ョン)に対応可能となっており、露光光吸収による投影
光学系PLの結像特性の変動にも十分対応できる。尚、
レンズエレメントの移動は、投影光学系PLの他の諸収
差(例えば非点収差、球面収差等)に及ぼす影響が無視
できる範囲内で行うものとする。もしくは、前記のよう
にレンズエレメント相互の間隔を調整することによっ
て、像面湾曲を制御しつつ、他の諸収差(ディストーシ
ョン等)をも補正するという方式を採用しても構わな
い。In the present embodiment, the optical axis AX of the projection optical system PL refers to the optical axis of the lens element fixed to the lens barrel portion 47. Now, the support member 46
Is connected to the lens barrel portion 47 of the projection optical system PL by extendable drive elements 50a, 50b, 50c. Also,
The support member 44 includes drive elements 49a, 49b, 4 which can be expanded and contracted.
The support member 42 is connected to the support member 46 by means of 9c, and the support member 42 is capable of expanding and contracting the drive elements 48a, 48b, 48c.
It is connected to the support member 44 by. Here, in this embodiment, the lens elements (40, 41), 43, and 45 close to the reticle R can be independently moved by controlling the above-mentioned drive elements by the drive element control unit 33. The element (1) is selected so that the influence on the image forming characteristics such as magnification, distortion, image plane curvature, image plane inclination, and focal position is greatly controlled compared to other lens elements. Further, in this embodiment, since the movable lens element is composed of three groups, it is possible to increase the movement range by moving the lens element while suppressing the fluctuation of other various aberrations. Moreover, it is possible to cope with various shape distortions (trapezoidal, rhombic, barrel-shaped, pincushion-shaped, etc.), and it is possible to sufficiently cope with fluctuations in the imaging characteristics of the projection optical system PL due to absorption of exposure light. still,
It is assumed that the lens element is moved within a range in which influences on other aberrations (eg, astigmatism, spherical aberration, etc.) of the projection optical system PL can be ignored. Alternatively, as described above, by adjusting the distance between the lens elements, it is possible to employ a method of controlling the field curvature and also correcting other various aberrations (distortion, etc.).
【0026】以上の構成によって、3群のレンズエレメ
ント(40,41)、43及び45の周辺3点を独立
に、投影光学系PLの光軸AX方向に主制御系32から
与えられる駆動指令に応じた量だけ移動させることがで
きる。この結果、3群のレンズエレメント(40,4
1)、43及び45の各々を、光軸AXにほぼ沿って平
行移動させることができるとともに、光軸AXとほぼ垂
直な平面に対して任意に傾斜させることが可能となる。
尚、上記レンズエレメントはそれぞれ光軸AXを仮想的
な傾斜基準として傾斜するものとする。また、レンズエ
レメント(40,41)、43及び45は光軸AXとほ
ぼ垂直な平面内で移動可能である。With the above configuration, the three peripheral points of the lens elements (40, 41), 43 and 45 of the three groups are independently driven by the drive command given from the main control system 32 in the optical axis AX direction of the projection optical system PL. It can be moved by an appropriate amount. As a result, the three groups of lens elements (40, 4
Each of 1), 43, and 45 can be translated substantially along the optical axis AX, and can be arbitrarily tilted with respect to a plane substantially perpendicular to the optical axis AX.
The lens elements are supposed to be tilted with the optical axis AX as a virtual tilt reference. The lens elements (40, 41), 43 and 45 are movable in a plane substantially perpendicular to the optical axis AX.
【0027】主制御系32は駆動素子制御部33を制御
するのみならず、後述する如く合焦位置検出部32A
(本発明にいう像面状態検出手段)、結像特性検出部3
2Bを有し投影光学系PLの像面湾曲、像面傾斜、平均
焦点位置等の結像特性を求める。また、後述する如くパ
ワーモニタ5、反射モニタ8、照射量モニタ16よりそ
れぞれ光情報を得て、露光中の投影光学系PLの結像特
性の変動量を演算にて算出することを初めとしてステー
ジ等を含め装置全体を統括制御する。The main control system 32 not only controls the drive element controller 33, but also the focus position detector 32A as will be described later.
(Image plane state detecting means according to the present invention), image forming characteristic detecting section 3
The imaging characteristics of the projection optical system PL having 2B, such as the field curvature, the image surface inclination, and the average focus position, are obtained. Further, as will be described later, the optical information is respectively obtained from the power monitor 5, the reflection monitor 8, and the irradiation amount monitor 16, and the fluctuation amount of the image forming characteristic of the projection optical system PL during the exposure is calculated and the stage is started. Controls the entire device including the above.
【0028】次に本実施例における像面湾曲、像面傾斜
等の投影光学系PLの結像特性の計測方法について述べ
る。レチクルRがレチクルステージRSTに載置された
状態で干渉計19によりステージ位置をモニタしなが
ら、基準部材20上の開口21(a)の中心が投影光学
系の光軸AX上に来るようにXYステージ15をモータ
18で移動する。このとき同時にモータ17を駆動して
Zステージ14を投影光学系PLの設計上の最良焦点位
置(最良結像面)と思われる位置から予想される焦点変
動量(結像特性の変動量)の数倍程度下げるか、もしく
は上げるかする。これは、例えば焦点深度(±DOF)
の2倍程度(2・DOF)下げるか、もしくは上げるか
してもよい。Next, a method of measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL such as the field curvature and the image surface inclination in this embodiment will be described. While monitoring the stage position with the interferometer 19 while the reticle R is placed on the reticle stage RST, the XY is set so that the center of the opening 21 (a) on the reference member 20 is on the optical axis AX of the projection optical system. The stage 15 is moved by the motor 18. At this time, the motor 17 is driven at the same time to move the Z stage 14 to the expected focus variation amount (variation amount of the image forming characteristic) from the position considered to be the best focus position (best image forming surface) in the design of the projection optical system PL. Lower or raise it by several times. This is, for example, the depth of focus (± DOF)
It may be lowered about twice (2 · DOF) or raised.
【0029】また、同時にミラー22を光路中に移動さ
せて開口21に照明光ILを導き、開口21及び投影光
学系PLを介してレチクルRの裏面(パターン面)を照
明する。レチクルRから反射した照明光は再び投影光学
系PL、開口21を通った後、ミラー27、レンズ2
6、光ファイバ25、レンズ24、ハーフミラー23を
介して27、ハーフミラー24を介して光電検出器28
に入射する。その後この状態でZステージ14を、上方
(あるいは下方)に前述した予想される焦点変動量の2
倍程度走査する。このとき主制御系32は、光電検出器
28の出力と焦点検出系29の出力を同時に、例えばZ
ステージ14の単位移動量(例えば0.02μm)ごと
にサンプリングしてA/D変換し、図5に示すような関
係を得る。ここで、図5の縦軸は開口21a〜eのうち
の1つを通過した反射光の光量に応じた光電検出器28
からの光電信号出力の大きさを示し、横軸は焦点検出系
29からのZステージ14の位置に対応している出力の
大きさを示している。At the same time, the mirror 22 is moved into the optical path to guide the illumination light IL to the opening 21, and the back surface (pattern surface) of the reticle R is illuminated via the opening 21 and the projection optical system PL. The illumination light reflected from the reticle R again passes through the projection optical system PL and the opening 21, and then the mirror 27 and the lens 2
6, optical fiber 25, lens 24, 27 via half mirror 23, photoelectric detector 28 via half mirror 24
Incident on. Thereafter, in this state, the Z stage 14 is moved upwards (or downwards) to the above-mentioned expected focus variation amount 2
Scan about twice. At this time, the main control system 32 simultaneously outputs the output of the photoelectric detector 28 and the output of the focus detection system 29, for example, Z
The unit movement amount of the stage 14 (for example, 0.02 μm) is sampled and A / D converted to obtain the relationship shown in FIG. Here, the vertical axis of FIG. 5 represents the photoelectric detector 28 according to the amount of reflected light that has passed through one of the openings 21a to 21e.
From the focus detection system 29, and the horizontal axis represents the magnitude of the output from the focus detection system 29 corresponding to the position of the Z stage 14.
【0030】図5に示すような関係が得られるのは次の
ように説明できる。開口21がレチクルRの裏面に関し
て投影光学系PLのデフォーカス領域にあるときは、開
口21を射出した照明光は投影光学系PLを介してレチ
クルRの裏面上に開口パターン(例えば市松模様)のデ
フォーカスした像を作る。その後レチクルRの裏面で反
射した照明光は再び投影光学系PLを介して開口21に
入射するとき、さらにデフォーカスした開口パターンの
像となっている。従って、この反射光が開口パターンを
透過するとき、デフォーカスした部分が開口パターンの
遮光部で透過せずその分光量が減少する。The reason why the relationship shown in FIG. 5 is obtained can be explained as follows. When the opening 21 is in the defocus area of the projection optical system PL with respect to the back surface of the reticle R, the illumination light emitted from the opening 21 passes through the projection optical system PL and forms an opening pattern (for example, a checkerboard pattern) on the back surface of the reticle R. Make a defocused image. After that, when the illumination light reflected on the back surface of the reticle R is incident on the opening 21 again via the projection optical system PL, it becomes an image of a further defocused opening pattern. Therefore, when this reflected light passes through the aperture pattern, the defocused portion does not pass through the light-shielding portion of the aperture pattern, and the amount of its spectrum is reduced.
【0031】一方、開口21が投影光学系PLに関して
レチクルRの裏面と光学的に共役な位置、すなわち、投
影光学系PLの焦点面(結像面)にあるときは、開口2
1から射出した照明光はレチクルRの裏面に鮮鋭な像を
形成するので、その反射光が開口パターンを透過すると
き、開口パターンの遮光部に到達する(遮光部によって
ケラれる)反射光はほとんどなく、光電検出器28の受
光光量がデフォーカスのときと比較して増大する。従っ
て、図5において、光電検出器28のピーク出力時に焦
点検出系29で得られた出力値fに対応する位置(Z方
向の位置)が投影光学系PLの最良焦点位置(ベストフ
ォーカス位置)となる。ここで、回路パターンの無い透
明なレチクルRや回路パターン領域全面に遮光部を設け
たレチクルRを使って最良焦点位置を求めるようにする
ことも可能であり、またこれらのレチクルRを使って最
良焦点位置が回路パターンに影響されることなく計測さ
れているかどうかを定期的に確認するようにしてもよ
い。ところで、回路パターンが無い透明なレチクルの場
合にはレチクルの裏面のガラス面が反射面となり、その
反射率は4%程度であるが、検出感度を上げれば充分に
検出可能である。On the other hand, when the opening 21 is at a position optically conjugate with the back surface of the reticle R with respect to the projection optical system PL, that is, at the focal plane (imaging plane) of the projection optical system PL, the opening 2
Since the illumination light emitted from No. 1 forms a sharp image on the back surface of the reticle R, when the reflected light passes through the aperture pattern, almost all of the reflected light reaches the light shield portion of the aperture pattern (is eclipsed by the light shield portion). Instead, the amount of light received by the photoelectric detector 28 increases as compared with the case of defocusing. Therefore, in FIG. 5, the position (position in the Z direction) corresponding to the output value f obtained by the focus detection system 29 at the peak output of the photoelectric detector 28 is the best focus position (best focus position) of the projection optical system PL. Become. Here, it is also possible to obtain the best focus position by using a transparent reticle R having no circuit pattern or a reticle R provided with a light-shielding portion on the entire surface of the circuit pattern area. It may be possible to periodically check whether or not the focus position is measured without being affected by the circuit pattern. By the way, in the case of a transparent reticle having no circuit pattern, the glass surface on the back surface of the reticle serves as a reflecting surface, and its reflectance is about 4%, but it can be sufficiently detected by increasing the detection sensitivity.
【0032】最良焦点位置の検出は主制御系32内の合
焦位置検出部32Aで行われ、合焦位置検出部32Aは
前述の如く光電検出器28の出力からそのピーク値を求
め、その時の焦点検出系29の出力値から焦点位置(Z
方向の位置)をもとめる。この処理を夫々の開口21a
〜21eについて行うと、図6のように開口21a〜2
1e夫々での最良焦点位置が焦点検出系29の出力値か
ら求められる。ここで、f1 〜f3 は光電検出器28の
出力のピーク値のときの焦点検出器29の出力を示して
いる。尚、本実施例では基準部材20に5つの開口21
a〜21eを設けるとともに、各開口21a〜21eの
夫々を透過する反射光を個別に受光可能に構成している
ので、上記の如き計測動作においてZステージ14のZ
方向への走査は1回で済むことになり、スループットの
高い計測が可能となる。The best focus position is detected by the focus position detector 32A in the main control system 32. The focus position detector 32A obtains the peak value from the output of the photoelectric detector 28 as described above, and at that time. From the output value of the focus detection system 29, the focus position (Z
Direction position). This processing is performed for each opening 21a.
~ 21e, the openings 21a ~ 2 as shown in FIG.
The best focus position for each 1e is obtained from the output value of the focus detection system 29. Here, f 1 to f 3 indicate the output of the focus detector 29 when the output value of the photoelectric detector 28 is the peak value. In this embodiment, the reference member 20 has five openings 21.
Since a to 21e are provided and the reflected light transmitted through each of the openings 21a to 21e can be individually received, the Z of the Z stage 14 in the measurement operation as described above is performed.
Since the scanning in the direction is required only once, the measurement with high throughput becomes possible.
【0033】図6の結果に基づいて、像高(光軸AXか
ら露光領域周辺までの距離)に対する焦点検出系29の
出力値の関係を求めると図7のグラフとなり、図7のグ
ラフから像面傾斜に関するデータと像面湾曲に関するデ
ータを分離したものが図8のグラフである。図7、図8
の縦軸は焦点検出系29の出力を示し、横軸は像高を示
しており、Z1 は図7に示すデータ値から像面傾斜成分
を除いた場合の最高焦点位置、Z2 は図7に示すデータ
値から像面湾曲成分を除いた場合の最低焦点位置、Z3
は図7に示すデータ値から像面湾曲成分を除いた場合の
最高焦点位置である。Based on the result of FIG. 6, the relationship of the output value of the focus detection system 29 with respect to the image height (the distance from the optical axis AX to the periphery of the exposure area) is obtained, and the graph of FIG. 7 is obtained. The graph of FIG. 8 is obtained by separating the data on the surface inclination and the data on the field curvature. 7 and 8
The vertical axis represents the output of the focus detection system 29, the horizontal axis represents the image height, Z 1 is the maximum focus position when the image plane tilt component is removed from the data values shown in FIG. 7, and Z 2 is the figure. The lowest focus position when the field curvature component is removed from the data value shown in 7, Z 3
Is the highest focus position when the field curvature component is removed from the data values shown in FIG.
【0034】そして図7において中心開口21aを除く
開口21a〜21eについてのデータから像面傾斜ΔZ
を求める。まず、像面傾斜を求めるための基礎データと
なるZ2 、Z3 が次式によって求まる。 Z3 = f1 +(f3 −f2 )/2 Z2 = f1 −(f3 −f2 )/2 そして、このZ2 、Z3 を使って像面傾斜ΔZは、 ΔZ=Z3 −Z2 =f3 −f2 から求まり、図8の上の直線で表される。Then, in FIG. 7, the image plane inclination ΔZ is obtained from the data of the openings 21a to 21e excluding the central opening 21a.
Ask for. First, Z 2 and Z 3 which are basic data for obtaining the image plane inclination are obtained by the following equation. Z 3 = f 1 + (f 3 −f 2 ) / 2 Z 2 = f 1 − (f 3 −f 2 ) / 2 Then, using Z 2 and Z 3 , the image plane inclination ΔZ is ΔZ = Z obtained in decreasing 3 -Z 2 = f 3 -f 2 , represented by a straight line on the Figure 8.
【0035】ここで、この像面傾斜ΔZを計算上で補正
して、4隅の開口出力に中心の開口出力を加えて像面湾
曲Δrを求める。ここで、 Z1 =(f2 +f3 )/2 の関係があり、これから像面湾曲Δrは Δr=Z1 −f1 となり、図8の下の曲線で表される。さらに平均焦点位
置fA は fA =f1 +Δr/2 として求められる。Here, the image plane inclination ΔZ is corrected by calculation, and the central aperture outputs are added to the four corner aperture outputs to obtain the image plane curvature Δr. Here, there is a relationship of Z 1 = (f 2 + f 3 ) / 2, and from this, the field curvature Δr becomes Δr = Z 1 −f 1 , which is represented by the lower curve in FIG. 8. Further, the average focus position f A is obtained as f A = f 1 + Δr / 2.
【0036】尚、これらの像面傾斜ΔZ、像面湾曲Δ
r、平均焦点位置fAを求める演算は主制御性32内の
結像特性検出部32Bで行われる。次に像面湾曲、像面
傾斜、平均焦点位置を補正する方法について説明する。
基本的には前述したとおり、投影光学系の3群のレンズ
エレメント(40、41)、43及び45を光軸方向あ
るいは光軸に垂直な軸を回転軸にして傾斜するように駆
動することにより、所望の結像状態を得る。(ここでは
説明を簡単にするため、像面湾曲、像面傾斜、平均焦点
位置に限って説明を行うが、投影倍率、ディストーショ
ン等の補正も可能である。)例えば、レンズエレメント
(40,41)の駆動による像面湾曲の変化を図9を参
照して説明する。ここで図9に示す像面湾曲の変化は1
つの例であって一般的なものではなく、実際にはレンズ
エレメントの構成により変化の仕方は異なってくる。本
実施例では像面湾曲はレンズエレメント40、あるいは
41を光軸方向に移動することによって図9のように変
化する。また、レンズの構成の方法によってはレンズエ
レメント(40、41)、42を光軸と垂直な方向に移
動することで像面湾曲が変化する。このようなレンズエ
レメント(40、41)、43及び45の駆動量と像面
湾曲の変化量との関係を予め主制御系32内のメモリに
記憶しておく。Incidentally, these image plane inclination ΔZ and image plane curvature Δ
The calculation for obtaining r and the average focus position f A is performed by the imaging characteristic detection unit 32B in the main controllability 32. Next, a method of correcting the field curvature, the field inclination, and the average focus position will be described.
Basically, as described above, by driving the three lens elements (40, 41), 43 and 45 of the projection optical system so as to be tilted with the optical axis direction or an axis perpendicular to the optical axis as the rotation axis. , Obtain a desired image formation state. (Here, for the sake of simplicity, only the field curvature, the image tilt, and the average focus position will be described, but the projection magnification, the distortion, etc. can be corrected.) For example, the lens element (40, 41). The change in the curvature of field due to the driving of) will be described with reference to FIG. Here, the change of the field curvature shown in FIG. 9 is 1
It is one example, not a general one, and the way of changing actually varies depending on the configuration of the lens element. In this embodiment, the curvature of field changes as shown in FIG. 9 by moving the lens element 40 or 41 in the optical axis direction. Further, depending on the method of configuring the lens, the field curvature is changed by moving the lens elements (40, 41) and 42 in the direction perpendicular to the optical axis. The relationship between the drive amounts of the lens elements (40, 41), 43 and 45 and the change amount of the field curvature is stored in the memory in the main control system 32 in advance.
【0037】像面湾曲を補正するためにレンズエレメン
トを駆動したことによって倍率、ディストーションや他
の収差(例えばコマ収差、非点収差)が悪化する可能性
があるが、複数のレンズエレメントを駆動することがで
きるので、収差を補正しつつ所望の像面湾曲補正を行う
ことができる。また、特開昭60−78454に開示さ
れているようなレンズエレメント間の空気部の圧力を変
えることにより投影光学系の結像特性を変化させて収差
等を補正してもよい。レンズエレメント(40、4
1)、43及び45の駆動により、像面が上下動してし
まう可能性も考えられるが、この変化量に応じて焦点検
出系29の出力値にオフセットを与えてやればウエハW
が常に最良像面にセットされるので、この影響を防げ
る。Driving the lens elements to correct the field curvature may deteriorate magnification, distortion, and other aberrations (for example, coma and astigmatism), but drives a plurality of lens elements. Therefore, desired field curvature correction can be performed while correcting aberration. Further, aberrations and the like may be corrected by changing the image forming characteristic of the projection optical system by changing the pressure of the air portion between the lens elements as disclosed in JP-A-60-78454. Lens element (40, 4
1), 43, and 45 may cause the image plane to move up and down, but if the output value of the focus detection system 29 is offset according to the amount of change, the wafer W
Is always set to the best image plane, preventing this effect.
【0038】像面傾斜の補正は前述の結像特性検出部3
2Bから得られる露光フィールドの4隅の焦点差(像面
傾斜)を水平位置検出系30にオフセットとして加え
て、キャリブレーションを行うようにしてもよい。すな
わち、オフセットが与えられた水平位置検出系30でウ
エハ面の水平位置を検出しつつレベリングステージを駆
動してウエハWを傾けることにより、像面傾斜が補正さ
れる。The correction of the image plane inclination is performed by the above-mentioned image forming characteristic detecting section 3
Calibration may be performed by adding the focus differences (image plane inclinations) at the four corners of the exposure field obtained from 2B to the horizontal position detection system 30 as offsets. That is, the tilt of the image plane is corrected by driving the leveling stage and tilting the wafer W while detecting the horizontal position of the wafer surface by the horizontal position detection system 30 to which the offset is applied.
【0039】また、焦点位置は前述の如く平均焦点位置
fA を求めて、その値に基づいてモータ17を駆動し
て、Zステージ14をウエハWと像面が常に一致するよ
うに制御する。この際、焦点検出系29の零点基準が平
均焦点位置fA となるようにキャリブレーションを行っ
ておくことが望ましい。このように、Zステージ14を
制御すると、ウエハ表面がレチクルRの裏面と光学的に
共役となり、良好な結像が得られる。また、上記では単
純な平均値を用いていたが結像面とウエハ表面の最大偏
差を最小とするような面に焦点検出系29をキャリブレ
ーションしてもよい。このように、最大偏差を最小とす
るような面や平均焦点位置で露光が行われるようにする
ことにより、像面湾曲の補正が充分でないときでも、従
来と比較して良好な露光が行われる。また、焦点検出系
29の直線性保証範囲(換言すれば検出可能範囲)が少
ない場合は、モータ17にエンコーダ等の位置センサを
付けるようにする。この位置センサの値によってZステ
ージ14を走査し、図5のような光電検出器28の出力
信号と焦点位置(Zステージ位置)の関係を求める。そ
の後、焦点検出系29内のハービングガラスを不図示の
駆動系で駆動させつつ、焦点位置(エンコーダの値)と
焦点検出系29の出力との対応をとり、最終的に焦点検
出系29に対する光電検出器28の出力を求める。As for the focal point position, the average focal point position f A is obtained as described above, and the motor 17 is driven based on this value to control the Z stage 14 so that the wafer W and the image plane always match. At this time, it is desirable to perform calibration so that the zero point reference of the focus detection system 29 becomes the average focus position f A. As described above, when the Z stage 14 is controlled, the front surface of the wafer is optically conjugate with the back surface of the reticle R, and a good image is obtained. Further, although the simple average value is used in the above, the focus detection system 29 may be calibrated on a surface that minimizes the maximum deviation between the image plane and the wafer surface. As described above, by performing the exposure on the surface or the average focus position where the maximum deviation is minimized, better exposure is performed as compared with the conventional case even when the field curvature is not sufficiently corrected. .. If the linearity guarantee range of the focus detection system 29 (in other words, the detectable range) is small, the motor 17 is provided with a position sensor such as an encoder. The Z stage 14 is scanned by the value of this position sensor to obtain the relationship between the output signal of the photoelectric detector 28 and the focus position (Z stage position) as shown in FIG. After that, while driving the herbing glass in the focus detection system 29 by a drive system (not shown), the focus position (encoder value) is associated with the output of the focus detection system 29, and finally the focus detection system 29 is detected. The output of the photoelectric detector 28 is obtained.
【0040】ここで像面湾曲や像面傾斜の補正の際、露
光領域の半分の領域のみを露光する場合、例えば図10
に示すように像面湾曲が81のような特性の場合に、可
変ブラインド10により中心線80から左の領域を露光
することとし、よりよく像面にウエハWを一致させるよ
うに82の面にウエハWを持ってくる方法も考えられ
る。Here, in the case of correcting the field curvature or the field inclination, when exposing only half the exposure area, for example, FIG.
In the case where the field curvature is 81 as shown in FIG. 7, the variable blind 10 exposes the area left from the center line 80, and the surface of 82 is aligned so that the wafer W is better aligned with the image plane. A method of bringing the wafer W is also conceivable.
【0041】また、像面傾斜や平均焦点位置も、レンズ
エレメント(40、41)、43及び45の駆動量と像
面傾斜、焦点位置の変化量との関係を予め主制御系32
内のメモリに記憶しておき、前述のようにレンズエレメ
ント(40、41)、43及び45の駆動することによ
って補正可能である。このとき開口21を使って計測し
た像面湾曲、像面傾斜、平均焦点位置に基づいて平均的
な結像面を求めて、この結像面に合わせてレンズエレメ
ント(40、41)、42を駆動させるようにしてもよ
い。これにより、予め結像特性が補正された状態で露光
を開始することができる。Also, regarding the image plane tilt and the average focus position, the main control system 32 preliminarily shows the relationship between the drive amounts of the lens elements (40, 41), 43 and 45 and the image plane tilt and the change amount of the focus position.
It can be corrected by storing it in the internal memory and driving the lens elements (40, 41), 43 and 45 as described above. At this time, an average image forming surface is obtained based on the image surface curvature, the image surface inclination, and the average focus position measured by using the opening 21, and the lens elements (40, 41) and 42 are aligned with the image forming surface. It may be driven. As a result, the exposure can be started in a state where the image forming characteristic is corrected in advance.
【0042】尚、前述の実施例の如き投影光学系の結像
特性の計測は、単位時間毎、もしく所定のウエハ処理枚
数毎に行うようにしても良い。次に本実施例の動作につ
いて説明を行う。 (1) まず、投影光学系PLが初期状態でもつ像面湾
曲、像面傾斜及び平均焦点位置は、システムのセットア
ップ時に、前述したようにZステージ14を走査して開
口21から得られる反射光に対応する信号に基づいて結
像特性を求める方法で計測し、レンズエレメント(4
0、41)、43、45を駆動することにより、又はレ
ンズエレメント(40、41)、43、45、レベリン
グステージ、Zステージを駆動することにより最適な結
像状態と合焦位置が得られるように補正を行えばよい。Incidentally, the measurement of the image forming characteristic of the projection optical system as in the above-mentioned embodiment may be carried out every unit time or every predetermined number of processed wafers. Next, the operation of this embodiment will be described. (1) First, the image plane curvature, image plane inclination, and average focus position that the projection optical system PL has in the initial state are reflected light obtained from the aperture 21 by scanning the Z stage 14 as described above when the system is set up. Is measured by a method for obtaining an image forming characteristic based on a signal corresponding to
0, 41), 43, 45, or by driving the lens elements (40, 41), 43, 45, the leveling stage, and the Z stage so that the optimum image formation state and the focus position can be obtained. You can correct it.
【0043】(2) また、大気圧や温度等の環境の変
化や投影光学系PLの照明光吸収によって、もしくはレ
チクルRの自重によるたわみ、照明光吸収によるレチク
ルRの変形によって焦点位置、像面湾曲、像面傾斜がシ
ステムアップ時より変化する場合でもそれらの変化が比
較的遅いものや、あるいは定期的な計測間隔(例えばウ
エハ交換10回毎、ウエハ交換毎、数ショット毎等)に
おける焦点位置、像面湾曲、像面傾斜の変化量が無視で
きるものであれば、例えばウエハ交換時などに定期的に
Zステージ14を走査して開口21から得られる反射光
に対応する信号に基づいて結像特性を計測し、(1)と
同様に補正を行えばよい。(2) Further, the focus position and the image plane are changed by the change of environment such as atmospheric pressure and temperature, the absorption of the illumination light of the projection optical system PL, or the deflection of the reticle R by its own weight and the deformation of the reticle R by the absorption of the illumination light. Even if the curvature and the inclination of the image plane change from those at the time of system up, those changes are relatively slow, or the focus position at regular measurement intervals (for example, every 10 wafer exchanges, every wafer exchange, every several shots, etc.) If the amount of change in the curvature of field or the inclination of the field is negligible, the Z stage 14 is periodically scanned, for example, when the wafer is replaced, and the result is obtained based on the signal corresponding to the reflected light obtained from the opening 21. The image characteristics may be measured and correction may be performed in the same manner as (1).
【0044】(3) 環境の変化や照明光吸収によって
投影光学系PLの前記結像特性(焦点位置、像面湾曲、
像面傾斜)の変化が速い場合は予測制御と前述の開口2
1を使った計測を併用することで結像特性の変化に対応
可能になる。予測制御とは、たとえば、特開平1−27
3318号公報に開示されているものと同様に、投影光
学系PLが露光光から受ける熱量によって変動する結像
特性を予めメモリに記憶し、このメモリに記憶された値
に基づいて実露光時の結像特性を(1)と同様にして補
正するものである。ここでは例えば、予測制御による補
正はレンズエレメントを駆動することにより行うものと
する。(3) The imaging characteristics of the projection optical system PL (focal position, field curvature,
When the change of the image plane inclination) is fast, the predictive control and the above-mentioned aperture 2
By using the measurement using 1 together, it becomes possible to deal with the change of the imaging characteristic. The predictive control is, for example, JP-A-1-27.
Similarly to the one disclosed in Japanese Patent No. 3318, the imaging characteristics that vary depending on the amount of heat that the projection optical system PL receives from the exposure light are stored in advance in the memory, and based on the values stored in this memory, the actual exposure is performed. The imaging characteristic is corrected in the same manner as (1). Here, for example, the correction by the predictive control is performed by driving the lens element.
【0045】投影光学系PLの結像状態の変化特性は、
シャッタ2のオープン・クローズの情報、パワーモニタ
5、反射率モニタ8及び照射量モニタ16の出力PS、
RS、LSを使用して熱量を計測し、その熱量によって
変動する結像特性の状態変数を主制御系32のメモリに
記憶する。なお、熱量は、露光条件毎の照射エネルギー
を検出する照射量モニタ16の出力値LSと、シャッタ
2のオープン時間とに基づいて算出される。ここで、投
影光学系PLの下地の反射率が零の場合は投影光学系P
Lの透過光のみを考えればよいが、投影光学系PLの下
地の反射率によって投影光学系PLに蓄積される熱量が
異なるため、反射率が零でない場合は、透過光+反射光
が熱エネルギーに寄与する。従って、この場合は反射率
モニタ8からの出力値も用いる。さらに、パワーモニタ
5は露光中の光源のゆらぎ等の経時変化を常にモニタし
ていて、その出力値LSの変化も考慮して投影光学系P
Lに蓄積される熱量を決定する。The change characteristic of the image formation state of the projection optical system PL is
Open / close information of the shutter 2, output PS of the power monitor 5, the reflectance monitor 8 and the dose monitor 16,
The amount of heat is measured by using RS and LS, and the state variable of the imaging characteristic that changes depending on the amount of heat is stored in the memory of the main control system 32. The amount of heat is calculated based on the output value LS of the irradiation amount monitor 16 that detects the irradiation energy for each exposure condition and the open time of the shutter 2. Here, when the reflectance of the base of the projection optical system PL is zero, the projection optical system P
Although it is only necessary to consider the transmitted light of L, the amount of heat accumulated in the projection optical system PL varies depending on the reflectance of the base of the projection optical system PL. Therefore, when the reflectance is not zero, the transmitted light + the reflected light is thermal energy. Contribute to. Therefore, in this case, the output value from the reflectance monitor 8 is also used. Further, the power monitor 5 constantly monitors changes with time such as fluctuations of the light source during exposure, and the projection optical system P is also considered in consideration of changes in its output value LS.
Determine the amount of heat stored in L.
【0046】また、投影光学系PLの結像状態が大気圧
変化をはじめとする他の要因で変動する場合には、予め
計測して記憶されているデータ(例えば大気圧変動に対
する結像特性の変動のデータ)に基づいてこれらの変化
量も前記状態変数に加える。この合計値に対して平均焦
点位置、像面湾曲、像面傾斜の最適な補正量を計算し、
レンズエレメント(40、41)、43及び45をレン
ズエレメント駆動素子48〜50で駆動して補正を行
う。When the image forming state of the projection optical system PL fluctuates due to other factors such as atmospheric pressure change, data previously measured and stored (for example, the image forming characteristic with respect to atmospheric pressure change). These changes are also added to the state variables based on the fluctuation data). Calculate the optimum correction amount for the average focus position, field curvature, and field tilt for this total value,
The lens elements (40, 41), 43, and 45 are driven by the lens element driving elements 48 to 50 to perform correction.
【0047】このようにして、例えば1枚のウエハに対
する露光を行っている間に、レンズエレメント(40、
41)、43及び45を予測制御により駆動する。一
方、定期的に、例えばウエハ交換毎または単位処理枚数
毎(例えばレチクル交換毎、ウエハ10枚処理毎)に上
述したと同様にZステージ14を走査しながら開口21
を透過するレチクルからの反射光に対応する光電検出器
28からの信号を検出し、その結果から焦点位置、像面
湾曲、像面傾斜を計算する。光電検出器28から求めた
焦点位置、像面湾曲、像面傾斜によって予測制御の焦点
位置、像面湾曲、像面傾斜の補正を行うと、予測制御が
定期的にキャリブレーションされ、投影光学系PLの結
像特性が向上する。In this way, for example, during exposure of one wafer, the lens element (40,
41), 43 and 45 are driven by predictive control. On the other hand, the opening 21 is regularly scanned while scanning the Z stage 14 in the same manner as described above, for example, every time the wafer is exchanged or every unit number of processed wafers (for example, every reticle exchange, every 10 wafers processed).
The signal from the photoelectric detector 28 corresponding to the reflected light from the reticle that transmits the light is detected, and the focus position, the field curvature, and the image surface inclination are calculated from the results. When the focus position, the field curvature, and the image plane inclination of the predictive control are corrected by the focus position, the field curvature, and the image plane inclination obtained from the photoelectric detector 28, the predictive control is periodically calibrated and the projection optical system. The imaging characteristics of PL are improved.
【0048】このキャリブレーションは予測制御と計測
の誤差を演算し、予測制御の値を計測値に補正したり、
予測制御の演算式を補正したりすることによって行われ
る。また、予測制御を併用する場合には、例えば何枚の
ウエハ毎に上記の如き投影光学系の結像特性の計測を行
うかを設定するための枚数設定手段(カウンタ等)を設
けておくことが望ましい。一般に、露光動作を開始して
から所定枚数のウエハまでは、予測制御において演算に
て算出される結像特性と、上記計測にて求まる実際の結
像特性との差(演算誤差)は小さく、枚数設定手段にセ
ットするウエハ枚数は多くてもよく、ここでは例えば1
0枚に設定しておくものとする。In this calibration, the error between the predictive control and the measurement is calculated, and the predictive control value is corrected to the measured value.
This is performed by correcting the calculation formula of the predictive control. Further, when the predictive control is also used, a number setting means (a counter or the like) for setting, for example, how many wafers the imaging characteristics of the projection optical system as described above should be measured should be provided. Is desirable. Generally, from the start of the exposure operation to the predetermined number of wafers, the difference (calculation error) between the image formation characteristic calculated by calculation in the predictive control and the actual image formation characteristic obtained by the above measurement is small, The number of wafers set in the number setting means may be large, and here, for example, 1
It shall be set to 0 sheets.
【0049】このように、枚数設定手段を用いる場合、
露光動作開始前に結像特性の計測、補正を行った後は、
予測制御のみで結像特性を補正しながら、10枚目まで
のウエハの露光を行い、この露光が終了した時点でまた
上記計測と補正を実行する。そして、この計測結果と予
測制御の演算にて算出される結像特性とを比較し、その
差が所定の許容値(投影光学系の焦点深度や結像特性の
制御精度等によって定まる値)以上となっている場合に
は、枚数設定手段にセットされた設定枚数を変更し、例
えばウエハ毎に計測、補正を行うようにしてもよい。こ
の方法により計測回数を低減することができ、スループ
ットが向上する。さらに、実際に計測されたデータに基
づいて状態変数求め、予測制御における状態変数と比較
することにより、あと何枚のウエハに対する露光を行う
と、上記差が許容値以上になるかを判断し、設定枚数を
自動で少ない枚数(例えばウエハ毎)に変更するように
してもよい。これにより上記差が許容値を越えることな
く設定枚数を変更することができ、さらに結像状態が安
定していれば上記差が許容値を越えることなく予測制御
だけで露光を行えることになりスループットの向上が期
待できる。As described above, when the number setting means is used,
After measuring and correcting the imaging characteristics before starting the exposure operation,
The wafers up to the tenth wafer are exposed while the imaging characteristics are corrected only by the predictive control, and the measurement and the correction are performed again when the exposure is completed. Then, this measurement result is compared with the imaging characteristic calculated by the calculation of the predictive control, and the difference is equal to or more than a predetermined allowable value (a value determined by the depth of focus of the projection optical system or the control accuracy of the imaging characteristic). In such a case, the set number set in the number setting means may be changed and, for example, measurement and correction may be performed for each wafer. With this method, the number of measurements can be reduced and throughput is improved. Furthermore, by determining the state variable based on the actually measured data and comparing it with the state variable in the predictive control, it is determined how many more wafers will be exposed and the difference will be equal to or greater than the allowable value, The set number may be automatically changed to a smaller number (for example, for each wafer). As a result, the set number can be changed without the difference exceeding the allowable value, and if the image forming state is stable, the exposure can be performed only by the predictive control without the difference exceeding the allowable value. Can be expected to improve.
【0050】尚、例えば環境変化(圧力、温度、湿度
等)をモニタする環境センサを設けておき、予測制御中
に、投影光学系PLの結像特性が大きく変動し得るよう
な異常を環境センサが検知した場合、異常を検知した時
点で直ちに露光動作を停止し、前述のごとく開口21を
使った計測を行い、レンズエレメントを駆動することに
よる投影光学系PLの結像特性の補正を行うようにして
もよい。It should be noted that, for example, an environmental sensor for monitoring environmental changes (pressure, temperature, humidity, etc.) is provided, and during the predictive control, an abnormality such that the image forming characteristic of the projection optical system PL may greatly change can be detected. When the abnormality is detected, the exposure operation is immediately stopped at the time when the abnormality is detected, the measurement using the opening 21 is performed as described above, and the imaging characteristic of the projection optical system PL is corrected by driving the lens element. You can
【0051】結像特性の変化が速い場合、上記の方法よ
りもより簡単に、予測制御を行わずウエハ交換毎に測定
し、前回あるいは前々回の計測時の値をもとに一次補
間、あるいは二次補間の要領で予測することによっても
ある程度の効果が得られる。ここで、基準部材20が傾
いている場合でも、斜入射式のAFでXYステージの位
置をかえながら予めその傾きを計測しておき、開口21
による計測時にその傾きによって生じる誤差分を補正す
ることもできる。When the change of the imaging characteristic is fast, the measurement is performed more easily than the above method every time the wafer is exchanged without performing the predictive control, and the linear interpolation or the secondary interpolation is performed based on the value at the time of the previous measurement or the measurement before the second measurement. A certain degree of effect can be obtained by making a prediction in the manner of the next interpolation. Here, even if the reference member 20 is inclined, the inclination is measured in advance by changing the position of the XY stage by the oblique incidence AF, and the opening 21 is opened.
It is also possible to correct the error amount caused by the inclination during measurement by.
【0052】また前述までの実施例では、投影光学系P
Lの光軸中心を測定する唯一の焦点検出系29を設けた
場合について説明したが、露光エリア内の各所が計測で
きるように複数個の焦点検出系を設けることもできる。
このとき、複数個の焦点検出系29が図3の開口21a
〜21eの各点を測定することができれば、基準部材2
0が傾いている場合、あるいは傾きが変化している場合
でも誤差なく測定できる。逆に、基準部材20を厳密に
水平に保持できれば、基準部材20の複数の開口21を
複数の焦点検出系29のキャリブレーションに用いるこ
ともできる。In the above-described embodiments, the projection optical system P
The case where only the focus detection system 29 for measuring the center of the optical axis of L is provided has been described, but a plurality of focus detection systems may be provided so that measurement can be performed at various points in the exposure area.
At this time, the plurality of focus detection systems 29 are connected to the opening 21a of FIG.
If each point of ~ 21e can be measured, the reference member 2
Even if 0 is tilted or the tilt is changed, measurement can be performed without error. On the contrary, if the reference member 20 can be held strictly horizontally, the plurality of openings 21 of the reference member 20 can be used for calibration of the plurality of focus detection systems 29.
【0053】さらに、基準部材20上に開口21を複数
設けることができない場合でも基準部材の中心部の開口
21(a)のみを使用してZステージ14を走査すると
きXYステージ15を開口21(a)が本実施例におけ
る開口21(b)〜(e)の位置にくるように位置決め
し、その都度Zステージ14を走査し開口21(a)か
らの信号出力をサンプリングすればよい。但し、この場
合はスループット的に前述の実施例より不利になる。ま
た、前述の実施例では基準部材20上の開口21の個数
を5点としたが、像面傾斜のみを計測するのであれば4
点(非対称や偏心がない理想化された状態なら3点)で
よく計測処理がより速くなる。Further, even when it is not possible to provide a plurality of openings 21 on the reference member 20, when the Z stage 14 is scanned using only the opening 21 (a) at the center of the reference member, the XY stage 15 has the opening 21 (a). Positioning is performed so that a) is located at the positions of the openings 21 (b) to (e) in the present embodiment, the Z stage 14 is scanned each time, and the signal output from the opening 21 (a) may be sampled. However, in this case, there is a disadvantage in throughput from the above-described embodiment. Further, although the number of the openings 21 on the reference member 20 is set to 5 in the above-described embodiment, it is set to 4 if only the image plane inclination is measured.
At points (3 points in an idealized state without asymmetry or eccentricity), the measurement process becomes faster.
【0054】また、この場合像面の凹凸とウエハWの凹
凸も考慮してより綿密な焦点合わせも可能である。例え
ばウエハWのそりに合わせて像面を意図的に湾曲させて
露光することも可能である。尚、焦点検出系29及び水
平位置検出系30は本実施例の構成に限られるものでは
ない。例えばウエハ上の矩形状のショット領域の4隅及
びその中心の夫々にスリットまたはピンホールの像を照
射することにより各点での高さ位置(Z方向の位置)を
検出するように焦点検出系を構成すれば、特に水平位置
検出系を設けずとも、5点での高さ位置からウエハ表面
の傾斜量を求めることができる。Further, in this case, more detailed focusing is possible by taking into consideration the unevenness of the image plane and the unevenness of the wafer W. For example, the image plane can be intentionally curved and exposed in accordance with the warpage of the wafer W. The focus detection system 29 and the horizontal position detection system 30 are not limited to the configuration of this embodiment. For example, by irradiating the four corners of the rectangular shot area on the wafer and the center of the shot area with slit or pinhole images, the height detection position (position in the Z direction) at each point is detected. With this configuration, the inclination amount of the wafer surface can be obtained from the height positions at five points without providing a horizontal position detection system.
【0055】次に開口21のパターンの変形例を説明す
る。前述までの実施例では開口21のパターンを図2
(a)、(b)のような透過部と遮光部との組合パター
ンで説明したが、計測光の波長を1/4波長だけシフト
させる位相格子パターンを用いて図2と等価なパターン
を形成できる。この原理を図7を用いて簡単に説明す
る。図11(a)に示すように、位相格子パターン21
を下方から照明すると回折光が発生する。このとき、0
次光に比べ±1次光は位相が1/4波長だけずれる。こ
れらの光線がレチクルRの裏面で反射され再びパターン
21に戻ってくる。パターン21が投影光学系PLの焦
点面にあるとき、図11(b)のように±1次光は再び
回折し、±1次の光線が0次光と同じ光路を通り戻って
いく。このとき光線±1次光はさらに位相が1/4波長
ずれ、0次光とは1/2波長だけ位相がずれることにな
る。このため、光線±1次光は0次光を打ち消すように
働く。パターン21が投影光学系PLの焦点面にないと
きは位相差が1/2波長にならないため、前述の打ち消
し合う条件からはずれる。以上より、図12のように開
口21を透過する反射光に対応する光電検出器28の出
力が最小となるときがベストフォーカスである。このよ
うに位相シフトパターンを使う方法によれば、前述した
方法に比べパターン21を光線がすべて通過するためS
/N比が高くなりベストフォーカス点を見つけ易くする
ことができる。Next, a modification of the pattern of the opening 21 will be described. In the embodiments described above, the pattern of the openings 21 is shown in FIG.
Although the description has been made with the combination pattern of the transmission part and the light shielding part as shown in (a) and (b), a pattern equivalent to that of FIG. 2 is formed by using a phase grating pattern that shifts the wavelength of the measurement light by ¼ wavelength. it can. This principle will be briefly described with reference to FIG. As shown in FIG. 11A, the phase grating pattern 21
Illumination from below generates diffracted light. At this time, 0
The ± 1st order light is out of phase with the next light by 1/4 wavelength. These rays are reflected by the back surface of the reticle R and return to the pattern 21 again. When the pattern 21 is on the focal plane of the projection optical system PL, the ± first-order light is diffracted again as shown in FIG. 11B, and the ± first-order light rays return along the same optical path as the zero-order light. At this time, the phases of the light beams ± first-order light are further shifted by ¼ wavelength, and the phases are shifted by ½ wavelength from the zero-order light. Therefore, the light beams ± first-order light act to cancel the zero-order light. When the pattern 21 is not on the focal plane of the projection optical system PL, the phase difference does not become ½ wavelength, and thus the condition for canceling out is not satisfied. From the above, the best focus is when the output of the photoelectric detector 28 corresponding to the reflected light passing through the opening 21 is minimized as shown in FIG. As described above, according to the method using the phase shift pattern, all the light rays pass through the pattern 21 as compared with the above-described method.
The / N ratio becomes high and the best focus point can be easily found.
【0056】さらに、計測結果(像面湾曲、像面傾斜
等)に基づいて結像特性を補正する場合、前述の予測制
御によって焦点検出系29のハービングガラスを駆動し
て、予め略焦点位置を見つけておいてもよい。この場合
Zステージ14の走査範囲を小さくでき焦点検出系29
の出力だけでZステージを走査でき、走査に必要な時間
も短くなり高スループット化できる。尚、焦点検出系2
9及び水平位置検出系30のキャリブレーションの際の
オセセットを与える方式は光学的方式(ハービングガラ
スを駆動させる等)または電気的方式(出力値に電気的
にオフセット量を加える等)のどちちらでも良い。ま
た、計測結果(像面湾曲、像面傾斜、平均焦点位置)に
基づいて投影光学系PLの平均的な結像面を求め、この
結像面が零点基準になるように焦点検出系29及び水平
位置検出系30のキャリブレーションを行うだけでも構
わない。この際、前述の如く検出された平均的結像面の
評価を行い、この平均的な結像面の最良結像面(設計
値)に対する変化量が所定の許容値(焦点検出系29や
水平位置検出系30の検出可能範囲)以内であればキャ
リブレーションのみを行い、許容値を越えている場合に
は前述のレンズ駆動等の方法により補正を行うこととし
てもよい。Further, when the image forming characteristic is corrected on the basis of the measurement result (image surface curvature, image surface inclination, etc.), the herbing glass of the focus detection system 29 is driven by the above-described predictive control so that the approximate focus position is obtained in advance. You may find out. In this case, the scanning range of the Z stage 14 can be reduced and the focus detection system 29
The Z stage can be scanned only by the output of, and the time required for scanning can be shortened and high throughput can be achieved. The focus detection system 2
9 and the method of giving an osset during the calibration of the horizontal position detection system 30 is either an optical method (such as driving a herring glass) or an electrical method (such as electrically adding an offset amount to an output value). But good. Further, an average image forming surface of the projection optical system PL is obtained based on the measurement result (image surface curvature, image surface inclination, average focus position), and the focus detecting system 29 and the focus detecting system 29 are set so that this image forming surface serves as a zero point reference. It suffices to simply calibrate the horizontal position detection system 30. At this time, the average image plane detected as described above is evaluated, and the change amount of this average image plane with respect to the best image plane (design value) is set to a predetermined allowable value (focus detection system 29 or horizontal direction). If it is within the detectable range of the position detection system 30), only the calibration may be performed, and if it exceeds the allowable value, the correction may be performed by the method such as the lens driving described above.
【0057】ここで、前述の実施例では投影光学系PL
の結像特性を補正する手段の一例として、投影光学系P
Lを構成するレンズエレメントの一部を駆動する機構を
用いていたが、本発明に適用できる補正手段は上記機構
に限られるものではなく、例えばレチクルRを駆動する
方式、もしくはレチクルRと投影光学系PLとの間に配
置したフィールドレンズを投影光学系PLの光軸に対し
て垂直な面内で2次元移動、またはこの面に対して傾斜
させる方法、あるいは特定のレンズエレメント間の空気
圧を変化させる方式等を採用しても構わない。Here, in the above-described embodiment, the projection optical system PL
As an example of means for correcting the image forming characteristic of the projection optical system P
Although a mechanism for driving a part of the lens elements constituting L is used, the correction means applicable to the present invention is not limited to the above mechanism, and for example, a method of driving the reticle R, or a reticle R and projection optics. A field lens arranged between the lens and the system PL is two-dimensionally moved in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, or is tilted with respect to this plane, or the air pressure between specific lens elements is changed. It is also possible to adopt a method of making it possible.
【0058】また、前述の計測方法と同様にして図7の
ようなグラフを求め、その非対称性から球面収差を求め
ることもでき、前述と同様にレンズエレメントを駆動す
ることにより同様に補正可能である。また、球面収差は
投影光学系PLとウエハ間に平行平板ガラスを入れ、そ
の厚みを変えることにより補正できる。厚みの変え方は
例えばくさび状の一組のガラスをスライドさせるたり、
厚みの違うガラスを複数種備えた回転板を回すようにす
ればよい。Further, it is also possible to obtain a graph as shown in FIG. 7 in the same manner as the above-described measuring method and obtain the spherical aberration from the asymmetry, and it is possible to similarly correct by driving the lens element as described above. is there. The spherical aberration can be corrected by inserting a parallel flat plate glass between the projection optical system PL and the wafer and changing the thickness thereof. To change the thickness, for example, slide a pair of wedge-shaped glass,
It suffices to rotate a rotating plate equipped with a plurality of types of glass having different thicknesses.
【0059】また、以上では、開口部21を有する基準
部材20をZステージ14上に配置し、ステージの下方
から投影光学系PLの結像特性計測用の照明光を照射
し、レチクル裏面からの反射光を再び投影光学系PL及
び開口部21を介して光電検出器28で受光するように
したが、次のようにして、結像特性計測用の照明光を照
射するようにしてもよい。Further, in the above description, the reference member 20 having the opening 21 is arranged on the Z stage 14, and the illumination light for measuring the image forming characteristic of the projection optical system PL is irradiated from the lower side of the stage to emit light from the back surface of the reticle. Although the reflected light is received again by the photoelectric detector 28 through the projection optical system PL and the opening 21, the illumination light for measuring the imaging characteristics may be emitted as follows.
【0060】開口パターンを有するテストレチクルを用
い、レチクル上方からその開口パターン、投影光学系P
Lを介してウエハステージ上の基準反射面に計測用照明
光を照射し、その基準反射面からの反射光を投影光学系
PL、レチクルの開口部21を通して光電検出器で受光
する。この場合光電検出器はレチクルとほぼ共役な位置
に配置される。ここで、テストレチクルを用いずとも、
開口部21を実レチクルの複数箇所に設けることによっ
て、同様に結像特性を求めることができる。A test reticle having an aperture pattern is used, and the aperture pattern and projection optical system P are arranged from above the reticle.
The reference reflecting surface on the wafer stage is irradiated with the measurement illumination light via L, and the reflected light from the reference reflecting surface is received by the photoelectric detector through the projection optical system PL and the opening 21 of the reticle. In this case, the photoelectric detector is arranged at a position almost conjugate with the reticle. Here, without using the test reticle,
By providing the openings 21 at a plurality of positions on the actual reticle, the imaging characteristics can be similarly obtained.
【0061】以上では半導体集積回路を製造するための
縮小型投影露光装置について説明したが、本発明はこれ
以外の投影露光装置、例えば大型基板の液晶装置を製造
するのに使用される露光装置などにも適用できる。な
お、以上の実施例で開示された装置は第1基板に対する
第2基板の面位置を検出する面位置検出装置にも応用で
きる。Although the reduction type projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit has been described above, the present invention is not limited to the projection exposure apparatus, for example, an exposure apparatus used for manufacturing a large-sized liquid crystal device. Can also be applied to. The device disclosed in the above embodiments can also be applied to a surface position detecting device for detecting the surface position of the second substrate with respect to the first substrate.
【0062】[0062]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高速、高
精度に像面湾曲、像面傾斜、平均焦点位置を求められ、
投影光学系の結像特性を装置のスループットを落とすこ
となく定期的に補正できる。また、実際の回路パターン
が設けられたマスクをセットした状態でもスループット
を低下させずに投影光学系の結像特性を計測できる。ま
た、結像特性の予測制御と組み合わせることで予測制御
をキャリブレーションすることもでき、結像特性の補正
精度が向上する。As described above, according to the present invention, the curvature of field, the inclination of the field, and the average focus position can be obtained at high speed and with high accuracy.
The image forming characteristics of the projection optical system can be periodically corrected without reducing the throughput of the apparatus. Further, even when a mask provided with an actual circuit pattern is set, the imaging characteristics of the projection optical system can be measured without lowering the throughput. Further, the predictive control can be calibrated by combining with the predictive control of the image forming characteristic, and the accuracy of correcting the image forming characteristic is improved.
【図1】 本発明の一実施例による投影装置の全体構成
を示す平面図FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a projection device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 開口パターンを説明する図FIG. 2 is a diagram illustrating an opening pattern.
【図3】 露光領域に対応する基準部材上の開口設置箇
所を示す図FIG. 3 is a diagram showing an opening installation location on a reference member corresponding to an exposure area.
【図4】 投影光学系PLの上面図FIG. 4 is a top view of the projection optical system PL.
【図5】 焦点検出系29の出力と光電検出器28の出
力との関係を示すグラフFIG. 5 is a graph showing the relationship between the output of the focus detection system 29 and the output of the photoelectric detector 28.
【図6】 5組の開口についての図5の関係を示すグラ
フFIG. 6 is a graph showing the relationship of FIG. 5 for five sets of openings.
【図7】 像高に対する焦点検出系29の出力を示すグ
ラフFIG. 7 is a graph showing the output of the focus detection system 29 with respect to the image height.
【図8】 像高に対する焦点検出系29の出力を示すグ
ラフであり、図7のグラフから像面傾斜成分、像面湾曲
成分を抽出したもの8 is a graph showing the output of the focus detection system 29 with respect to the image height, in which the image plane tilt component and the image plane curvature component are extracted from the graph of FIG.
【図9】 像面湾曲を除去することを説明する図FIG. 9 is a diagram illustrating removal of field curvature.
【図10】露光領域の半分だけ使用する場合の説明図FIG. 10 is an explanatory diagram when only half of the exposure area is used.
【図11】位相格子パターンを説明する図FIG. 11 is a diagram illustrating a phase grating pattern.
【図12】位相格子パターンを使用した場合における、
焦点検出系29と光電検出器28の出力との関係を示す
図FIG. 12 shows a case where a phase grating pattern is used,
The figure which shows the relationship between the focus detection system 29 and the output of the photoelectric detector 28.
1 光源 2 シャッタ 14 Zステージ 15 XYステージ 19 干渉計 20 基準部材 21 開口 28 光電検出器 29 焦点検出系 30 水平位置検出系 32 主制御系 32A 合焦位置検出部 32B 結像特性検出部 33 駆動素子制御系 40、41、43、45 レンズエレメント 48、49、50 駆動素子 R レチクル W ウエハ PL 投影光学系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 2 shutter 14 Z stage 15 XY stage 19 interferometer 20 reference member 21 aperture 28 photoelectric detector 29 focus detection system 30 horizontal position detection system 32 main control system 32A focused position detection unit 32B imaging characteristic detection unit 33 drive element Control system 40, 41, 43, 45 Lens element 48, 49, 50 Driving element R Reticle W Wafer PL Projection optical system
Claims (3)
クを露光光で均一に照明する第1の照明系と、前記マス
クパターンの像を所定の結像面内に形成する投影光学系
と、前記所定結像面とほぼ一致するように感光基板を保
持して、前記投影光学系の光軸方向及び該光軸と垂直な
方向に移動可能なステージとを有する投影露光装置にお
いて、 前記ステージ上に配置され、表面に所定の配置関係で複
数の微小開口部が形成された基準部材と;前記複数の微
小開口部を前記露光光、もしくは前記露光光とほぼ等し
い波長の光で前記ステージ側から照明し、前記複数の微
小開口部を透過した透過光を前記投影光学系を介して前
記マスクに入射させる第2の照明系と;該第2の照明系
による照明によって前記マスクに達した光のうち、前記
マスクで反射して、前記投影光学系を介して再び前記複
数の微小開口部の夫々を透過した反射光を個別に受光す
る受光面を有し、各受光量に応じた光電信号を個別に出
力する光電検出手段と;前記ステージを前記投影光学系
の光軸方向に移動させたときに前記光電検出手段から出
力される各光電信号に基づいて、前記所定結像面の、前
記複数の微小開口部の各位置での光軸方向の位置を検出
する像面状態検出手段と;前記像面状態検出手段で検出
された各位置情報に基づいて、前記投影光学系の焦点位
置、像面傾斜及び像面湾曲の少なくとも1つの特性を算
出する結像特性検出手段とを有することを特徴とする投
影露光装置。1. A first illumination system for uniformly illuminating a mask having a predetermined mask pattern with exposure light, a projection optical system for forming an image of the mask pattern in a predetermined image plane, and A projection exposure apparatus having a stage that holds a photosensitive substrate so as to substantially coincide with a predetermined image plane and is movable in the optical axis direction of the projection optical system and in a direction perpendicular to the optical axis. A reference member that is arranged and has a plurality of minute openings formed on the surface in a predetermined arrangement relationship; and illuminating the plurality of minute openings from the stage side with the exposure light or light having a wavelength substantially equal to the exposure light. A second illumination system that causes the transmitted light that has passed through the plurality of minute openings to enter the mask through the projection optical system; and out of the light that reaches the mask by illumination by the second illumination system. , Anti-mask Then, the photoelectric detection has a light receiving surface for individually receiving the reflected light transmitted through each of the plurality of minute apertures through the projection optical system, and individually outputs a photoelectric signal according to each received light amount. Each of the plurality of minute apertures on the predetermined image plane based on each photoelectric signal output from the photoelectric detection unit when the stage is moved in the optical axis direction of the projection optical system. Image plane state detecting means for detecting a position in the optical axis direction at a position; focus position of the projection optical system, image plane inclination, and image plane curvature based on each position information detected by the image plane state detecting means And an image forming characteristic detecting unit for calculating at least one characteristic of the projection exposing apparatus.
計測値に基づいて前記投影光学系の光学エレメントの一
部、或いは前記ステージの一部を駆動することにより、
前記投影光学系の結像特性を補正する結像特性補正手段
を有することを特徴とする請求項1に記載の投影露光装
置。2. By driving a part of the optical element of the projection optical system or a part of the stage based on the measurement value obtained by the image formation characteristic detecting means,
The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising an image formation characteristic correction unit that corrects an image formation characteristic of the projection optical system.
様、もしくは格子状のパターンが設けられていることを
特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of minute openings is provided with a checkered pattern or a grid pattern.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3195315A JPH0541344A (en) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Projection exposure device |
| US08/115,517 US5424552A (en) | 1991-07-09 | 1993-09-02 | Projection exposing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3195315A JPH0541344A (en) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Projection exposure device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541344A true JPH0541344A (en) | 1993-02-19 |
Family
ID=16339120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3195315A Pending JPH0541344A (en) | 1991-07-09 | 1991-08-05 | Projection exposure device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541344A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1991-08-05 JP JP3195315A patent/JPH0541344A/en active Pending
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