JP2003045795A - Optical characteristics measurement method, adjustment and exposure method of projection optical system, and manufacturing method of aligner - Google Patents

Optical characteristics measurement method, adjustment and exposure method of projection optical system, and manufacturing method of aligner

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JP2003045795A
JP2003045795A JP2002134892A JP2002134892A JP2003045795A JP 2003045795 A JP2003045795 A JP 2003045795A JP 2002134892 A JP2002134892 A JP 2002134892A JP 2002134892 A JP2002134892 A JP 2002134892A JP 2003045795 A JP2003045795 A JP 2003045795A
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projection optical
pattern
measurement
wafer
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Yoshio Arisawa
善雄 有澤
Koji Kaise
浩二 貝瀬
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Nikon Corp
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure optical characteristics in a projection optical system. SOLUTION: The flatness of a wafer W arranged near the image surface of a projection optical system PL is measured. Then, taking into consideration the planarity, at least one of a position and incline regarding an optical axis AX direction of the projection optical system PL of the wafer W is adjusted, each pattern 67i ,j on a reticle RT is irradiated with an illumination light, and each pattern 67i ,j is transferred onto the substrate via an opening 70i ,j and projection optical system PL. In this case, adjustment in the position and posture of the substrate is made, so that a region on the substrate where the illumination light is applied coincides with the image surface as much as possible by considering the planarity of the substrate, thus setting the amount of misalignment from the reference position of the transfer position of each pattern to the amount of misalignment, that hardly contains misalignment constituents caused by the defocus of a substrate surface and reflects optical characteristics in the projection optical system, as they are. Hence accurate obtaining of the optical characteristics of the projection optical system can be made, based on the amount of misalignment.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学特性計測方
法、投影光学系の調整方法及び露光方法、並びに露光装
置の製造方法に係り、さらに詳しくは、第1面上のパタ
ーンを第2面上に投影する投影光学系の光学特性を計測
する光学特性計測方法、該光学特性計測方法によって計
測された結果に基づいて投影光学系を調整する調整方
法、及び該調整方法によって調整された投影光学系を用
いてマスクのパターンを基板上に転写する露光方法、並
びに前記光学特性計測方法を用いる露光装置の製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical characteristic measuring method, a projection optical system adjusting method and an exposure method, and an exposure apparatus manufacturing method, and more specifically, a pattern on a first surface on a second surface. Optical characteristic measuring method for measuring the optical characteristic of a projection optical system for projecting onto a projection, adjusting method for adjusting the projection optical system based on the result measured by the optical characteristic measuring method, and projection optical system adjusted by the adjusting method The present invention relates to an exposure method for transferring a mask pattern onto a substrate by using, and a method for manufacturing an exposure apparatus using the optical characteristic measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子(CPU、DRA
M等)、撮像素子(CCD等)及び液晶表示素子、薄膜
磁気ヘッド等を製造するリソグラフィ工程では、基板上
にデバイスパターンを形成する種々の露光装置が用いら
れている。近年においては、半導体素子等の高集積化に
伴い、高いスループットで微細パターンを精度良くウエ
ハ又はガラスプレート等の基板上に形成可能なステップ
・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆる
ステッパ)やこのステッパに改良を加えたステップ・ア
ンド・スキャン方式の走査型露光装置(いわゆるスキャ
ニング・ステッパ)等の投影露光装置が主として用いら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor elements (CPU, DRA
M, etc.), image pickup devices (CCDs, etc.), liquid crystal display devices, thin film magnetic heads, etc. In the lithography process, various exposure apparatuses for forming a device pattern on a substrate are used. In recent years, with high integration of semiconductor elements and the like, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) capable of accurately forming a fine pattern on a substrate such as a wafer or a glass plate with high throughput, A projection exposure apparatus such as a step-and-scan type scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper), which is an improved version of this stepper, is mainly used.

【0003】ところで、半導体素子等を製造する場合に
は、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて
形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレ
チクル(又はマスク)と、基板上の各ショット領域に既
に形成されたパターンとを正確に重ね合わせることが重
要である。これは、重ね合わせが悪いと、製造された半
導体素子等のデバイスの動作不良や良品率(歩留まり)
の低下を招くためである。重ね合せを精度良く行うため
には、投影光学系の光学特性を正確に計測し、これを所
望の状態に調整し管理する必要がある。
By the way, when manufacturing a semiconductor device or the like, it is necessary to stack different layers of circuit patterns on a substrate, and therefore, the reticle (or mask) on which the circuit pattern is drawn and the substrate are formed. It is important to accurately superimpose the pattern already formed on each of the shot areas. This is because if the stacking is poor, the devices such as manufactured semiconductor devices will malfunction and the yield rate will increase.
This is because it causes a decrease in In order to perform superposition with high accuracy, it is necessary to accurately measure the optical characteristics of the projection optical system, adjust it to a desired state, and manage it.

【0004】従来、投影光学系の光学特性の計測方法と
して、所定の計測用のパターンが形成された計測用マス
クを用いて露光を行い、計測用のパターンの投影像が転
写された基板を現像して得られるレジスト像を計測した
計測結果に基づいて光学特性を算出する方法(以下、
「焼き付け法」と呼ぶ)が、主として用いられている。
この焼き付け法として、上記のレジスト像などの転写像
同士の相対的な位置の変化量を測定し、この相対的な位
置の変化量に基づいて投影光学系の収差(収差量)を算
出する方法がある。
Conventionally, as a method of measuring the optical characteristics of a projection optical system, exposure is performed using a measurement mask on which a predetermined measurement pattern is formed, and a substrate on which a projected image of the measurement pattern is transferred is developed. A method for calculating the optical characteristics based on the measurement result obtained by measuring the resist image obtained by
The “printing method”) is mainly used.
As this printing method, a method of measuring the amount of change in the relative position between the transfer images such as the resist image and calculating the aberration (aberration amount) of the projection optical system based on the amount of change in the relative position. There is.

【0005】例えば、計測用のパターンとして、所定線
幅で所定ピッチで配置された3本のラインパターンから
成るライン・アンド・スペースパターンを用いる場合、
例えば、そのレジスト像として、図9(A)に示される
ようなレジスト像が得られるものとする。図9(A)の
場合、中央のラインパターンのレジスト像82の位置、
すなわちその線幅の中心位置を基準とし、両側に位置す
るラインパターン84,86の外側の辺同士の中心位置
の前記基準に対するずれ量(相対的な位置の変化量)Δ
を測定し、そのずれ量Δに基づいて投影光学系の収差を
定量的に評価することができる。
For example, when a line-and-space pattern composed of three line patterns arranged with a predetermined line width and a predetermined pitch is used as a measurement pattern,
For example, assume that a resist image as shown in FIG. 9A is obtained as the resist image. In the case of FIG. 9A, the position of the resist image 82 of the central line pattern,
That is, using the center position of the line width as a reference, the amount of deviation (relative position change amount) Δ between the center positions of the outer sides of the line patterns 84 and 86 located on both sides with respect to the reference.
Can be measured, and the aberration of the projection optical system can be quantitatively evaluated based on the deviation amount Δ.

【0006】また、例えば、計測用パターンとして、い
わゆるボックス・アンド・ボックスパターンと呼ばれる
パターンを用いる場合、例えば外ボックスと内ボックス
の中心位置が同一の両者が形成されたパターンを転写し
た場合に、図9(B)に示されるようなレジスト像が得
られるものとする。この図9(B)の場合、外ボックス
パターンのレジスト像88と、内ボックスパターンのレ
ジスト像90との各辺の中心同士のずれ量(相対的な位
置の変化量)Δx、Δyを測定し、これらのずれ量Δ
x、Δyに基づいて2軸方向に関する投影光学系の収差
を定量的に評価することができる。
Also, for example, when a so-called box-and-box pattern is used as the measurement pattern, for example, when a pattern in which both the outer box and the inner box have the same center position is transferred, A resist image as shown in FIG. 9B is obtained. In the case of FIG. 9B, the shift amounts (relative position change amounts) Δx and Δy between the centers of the sides of the resist image 88 of the outer box pattern and the resist image 90 of the inner box pattern are measured. , These deviations Δ
It is possible to quantitatively evaluate the aberration of the projection optical system in the biaxial directions based on x and Δy.

【0007】さらに、測定された相対的な位置の変化量
を各Zernike成分に変換することで、収差を理想波面に
対する傾斜量(ずれ量)として表した波面収差を算出す
る方法も知られている。
Further, there is also known a method of calculating the wavefront aberration in which the aberration is expressed as a tilt amount (deviation amount) with respect to the ideal wavefront by converting the measured relative position change amount into each Zernike component. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、露光の際にウエハ表面全体の平均的な面
が、投影光学系の像面になるべく一致するようにウエハ
の光軸方向の位置あわせ及び傾斜補正をした状態で、露
光が行われているため、パターンが転写される照明領域
内の各点でみれば、ウエハ表面の光軸方向位置に誤差が
存在し、これがパターン転写位置のずれ要因となる。こ
のため、ウエハ上に転写されたパターン(レジスト像な
ど)に基づいて、上記のずれ量を計測しても、それが投
影光学系の収差に起因するものなのか、デフォーカスに
起因するものなのか区別が困難である。この結果、ずれ
量に基づいて投影光学系の収差量を正確に算出すること
が困難であった。
However, in the above-mentioned conventional technique, the alignment of the wafer in the optical axis direction is adjusted so that the average surface of the entire wafer surface at the time of exposure matches the image plane of the projection optical system as much as possible. Since the exposure is performed with the tilt correction performed, there is an error in the position of the wafer surface in the optical axis direction when viewed from each point in the illumination area where the pattern is transferred, and this is the deviation of the pattern transfer position. It becomes a factor. Therefore, even if the above-mentioned shift amount is measured based on the pattern (resist image or the like) transferred onto the wafer, it does not depend on the aberration of the projection optical system or the defocus. It is difficult to distinguish. As a result, it is difficult to accurately calculate the aberration amount of the projection optical system based on the shift amount.

【0009】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第1の目的は、投影光学系の光学特性を高精度
に計測することができる光学特性計測方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made under the above circumstances, and a first object thereof is to provide an optical characteristic measuring method capable of measuring the optical characteristic of a projection optical system with high accuracy.

【0010】本発明の第2の目的は、投影光学系の光学
特性を精度良く調整することが可能な投影光学系の調整
方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a method for adjusting a projection optical system which can adjust the optical characteristics of the projection optical system with high precision.

【0011】本発明の第3の目的は、マスクのパターン
を基板上に精度良く転写することが可能な露光方法を提
供することにある。
A third object of the present invention is to provide an exposure method capable of accurately transferring a mask pattern onto a substrate.

【0012】本発明の第4の目的は、マスクのパターン
を基板上に精度良く転写することが可能な露光装置の製
造方法を提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a method of manufacturing an exposure apparatus capable of accurately transferring a mask pattern onto a substrate.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、第1面上のパターンを第2面上に投影する投影光学
系(PL)の光学特性を計測する光学特性計測方法であ
って、前記第2面上に配置された基板(W)の平坦度を
測定する第1工程と;前記測定された前記平坦度を考慮
して、前記基板の前記投影光学系の光軸方向に関する位
置及び前記光軸に直交する面に対する傾斜の少なくとも
一方を調整した状態で、前記第1面上に配置された計測
用パターン(67i,j)を照明光で照明し、前記計測用
パターンを前記投影光学系を介して前記基板上に転写す
る第2工程と;前記計測用パターンの転写位置の基準位
置からの位置ずれ量に基づいて前記投影光学系の光学特
性を求める第3工程と;を含む光学特性計測方法であ
る。
The invention according to claim 1 is an optical characteristic measuring method for measuring the optical characteristic of a projection optical system (PL) for projecting a pattern on a first surface onto a second surface. The first step of measuring the flatness of the substrate (W) arranged on the second surface; and the optical axis direction of the projection optical system of the substrate in consideration of the measured flatness. The measurement pattern (67 i, j ) arranged on the first surface is illuminated with illumination light in a state where at least one of the position and the inclination with respect to the plane orthogonal to the optical axis is adjusted, and the measurement pattern is displayed. A second step of transferring onto the substrate via the projection optical system; a third step of obtaining optical characteristics of the projection optical system based on a displacement amount of a transfer position of the measurement pattern from a reference position; It is an optical characteristic measuring method including.

【0014】これによれば、第2面上に配置された基板
の平坦度を測定する(第1工程)。そして、この測定さ
れた基板の平坦度を考慮して、基板の投影光学系の光軸
方向に関する位置及び光軸に直交する面に対する傾斜の
少なくとも一方を調整した状態で、第1面上に配置され
た計測用パターンを照明光で照明し、計測用パターンを
前記投影光学系を介して基板上に転写する(第2工
程)。この場合、基板の投影光学系の光軸方向に関する
位置及び光軸に直交する面に対する傾斜の少なくとも一
方の調整は、測定された基板の平坦度を考慮して行われ
るので、その調整は、露光時に照明光が照射される基板
上の領域が極力像面に一致する(投影光学系の最良結像
面の焦点深度の範囲内となる)ように行われる。従っ
て、計測用パターンの転写像は、基板表面のデフォーカ
スによる位置ずれ量が非常に小さい状態で基板上に形成
される。すなわち、計測用パターンの転写位置の基準位
置からの位置ずれ量は、基板表面のデフォーカスに起因
する位置ずれ成分を殆ど含まない、投影光学系の光学特
性をほぼそのまま反映した位置ずれ量となる。
According to this, the flatness of the substrate arranged on the second surface is measured (first step). Then, in consideration of the measured flatness of the substrate, the substrate is arranged on the first surface while adjusting at least one of the position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system and the inclination with respect to the plane orthogonal to the optical axis. The measured pattern thus obtained is illuminated with illumination light, and the measured pattern is transferred onto the substrate via the projection optical system (second step). In this case, the adjustment of at least one of the position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system and the inclination with respect to the plane orthogonal to the optical axis is performed in consideration of the measured flatness of the substrate. It is performed so that the region on the substrate to which the illumination light is applied sometimes coincides with the image plane as much as possible (being within the range of the depth of focus of the best imaging plane of the projection optical system). Therefore, the transfer image of the measurement pattern is formed on the substrate with a very small amount of positional deviation due to defocusing of the substrate surface. That is, the displacement amount of the transfer position of the measurement pattern from the reference position is a displacement amount that almost does not include the displacement component due to the defocus of the substrate surface and substantially reflects the optical characteristics of the projection optical system. .

【0015】そして、上記の計測用パターンの転写位置
の基準位置からの位置ずれ量に基づいて投影光学系の光
学特性を求める(第3工程)ことにより、投影光学系の
光学特性を精度良く計測することが可能となる。
Then, the optical characteristic of the projection optical system is accurately measured by obtaining the optical characteristic of the projection optical system based on the amount of displacement of the transfer position of the measurement pattern from the reference position (third step). It becomes possible to do.

【0016】ここで、「基準位置」は、設計値でも良
く、同時に転写された複数の計測用パターンのうちの最
も投影光学系の収差の影響を受け難いパターンの転写位
置であっても良く、あるいは予め基板上に形成されてい
る基準パターンの位置であっても良い。
Here, the "reference position" may be a design value, or may be a transfer position of a pattern which is least affected by the aberration of the projection optical system among a plurality of measurement patterns transferred at the same time, Alternatively, it may be the position of the reference pattern formed on the substrate in advance.

【0017】この場合において、請求項2に記載の光学
特性計測方法の如く、前記第1面上に配置された基準パ
ターン(741)を前記照明光で照明し、前記基準パタ
ーンを前記投影光学系を介して前記基板上に転写する第
4工程を更に含む場合には、前記第3工程では、前記基
準パターンの転写位置を前記基準位置として前記光学特
性を求めることとすることができる。
In this case, as in the optical characteristic measuring method according to the second aspect, the reference pattern (74 1 ) arranged on the first surface is illuminated by the illumination light, and the reference pattern is projected by the projection optical system. When the fourth step of transferring onto the substrate via the system is further included, the optical characteristic can be obtained in the third step with the transfer position of the reference pattern as the reference position.

【0018】この場合の基準パターンの転写も、測定さ
れた基板の平坦度を考慮して、基板の投影光学系の光軸
方向に関する位置及び光軸に直交する面に対する傾斜の
少なくとも一方を調整した状態で行われることが望まし
い。
Also in the transfer of the reference pattern in this case, in consideration of the measured flatness of the substrate, at least one of the position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system and the inclination with respect to the plane orthogonal to the optical axis is adjusted. It is desirable to be performed in the state.

【0019】上記請求項1に記載の光学特性計測方法に
おいて、請求項3に記載の光学特性計測方法の如く、前
記第2工程では、第1面上に前記計測用パターンを所定
の位置関係で複数配置するとともに、前記複数の計測用
パターン(67i,j)を照明光により照明し、前記複数
の計測用パターンのそれぞれから発生する照明光のそれ
ぞれを、前記各計測用パターンに個別に対応して設けら
れたピンホール状の開口(70i,j)及び前記投影光学
系を介して前記基板上に投射して前記各計測用パターン
を基板上に転写し、前記第3工程では、前記各計測用パ
ターンの転写位置の基準位置からの位置ずれ量に基づい
て前記投影光学系の光学特性の一種である波面収差を求
めることとすることができる。
In the optical characteristic measuring method according to the first aspect, as in the optical characteristic measuring method according to the third aspect, in the second step, the measuring pattern is formed on the first surface in a predetermined positional relationship. A plurality of measurement patterns (67 i, j ) are illuminated with illumination light, and each of the illumination light generated from each of the plurality of measurement patterns is individually associated with each of the measurement patterns. Is projected onto the substrate through the pinhole-shaped opening (70 i, j ) and the projection optical system, and the respective measurement patterns are transferred onto the substrate. In the third step, The wavefront aberration, which is one of the optical characteristics of the projection optical system, can be obtained based on the amount of displacement of the transfer position of each measurement pattern from the reference position.

【0020】この場合において、基準位置として、設計
値あるいは、予め基板上に形成されている基準パターン
の位置などを採用することもできるが、請求項4に記載
の光学特性計測方法の如く、前記第1面上に前記複数の
計測用パターンに個別に対応して複数の基準パターン
(76i,j)を配置するとともに、前記複数の基準パタ
ーンを前記照明光により照明し、前記各基準パターンを
前記投影光学系を介して前記基板上にそれぞれ転写する
第4工程を更に含む場合には、前記第3工程では、前記
各計測用パターンの転写位置の対応する基準パターンの
転写位置からの位置ずれ量に基づいて前記投影光学系の
波面収差を求めることとすることができる。
In this case, a design value or the position of a reference pattern previously formed on the substrate can be adopted as the reference position. However, as in the optical characteristic measuring method according to claim 4, A plurality of reference patterns (76 i, j ) are individually arranged on the first surface so as to correspond to the plurality of measurement patterns, and the plurality of reference patterns are illuminated by the illumination light. In the case where the method further includes a fourth step of transferring each onto the substrate via the projection optical system, in the third step, the displacement of the transfer position of each of the measurement patterns from the transfer position of the corresponding reference pattern is displaced. The wavefront aberration of the projection optical system can be obtained based on the quantity.

【0021】この場合の基準パターンの転写も、測定さ
れた基板の平坦度を考慮して、基板の投影光学系の光軸
方向に関する位置及び光軸に直交する面に対する傾斜の
少なくとも一方を調整した状態で行われることが望まし
い。また、複数の基準パターンの位置関係(間隔など)
を計測しておき、例えばこの計測結果を用いて計測用パ
ターン毎に前述の位置ずれ量を求める、あるいは投影光
学系の光学特性の計測結果を補正することが望ましい。
これにより、複数の基準パターンの位置誤差などに起因
した光学特性の計測誤差を低減することができる。
Also in the transfer of the reference pattern in this case, in consideration of the measured flatness of the substrate, at least one of the position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system and the inclination with respect to the plane orthogonal to the optical axis is adjusted. It is desirable to be performed in the state. In addition, the positional relationship of multiple reference patterns (such as intervals)
It is desirable to measure the above, and use the measurement result, for example, to obtain the above-mentioned positional deviation amount for each measurement pattern, or to correct the measurement result of the optical characteristics of the projection optical system.
As a result, it is possible to reduce the measurement error of the optical characteristics due to the position error of the plurality of reference patterns.

【0022】上記請求項1〜4に記載の各光学特性計測
方法において、請求項5に記載の光学特性計測方法の如
く、前記第3工程では、前記測定された前記平坦度を更
に考慮して、前記投影光学系の光学特性を求めることと
することができる。
In each of the optical characteristic measuring methods described in claims 1 to 4, like the optical characteristic measuring method described in claim 5, in the third step, the measured flatness is further taken into consideration. The optical characteristics of the projection optical system can be obtained.

【0023】請求項6に記載の発明は、第1面上のパタ
ーンを第2面上に投影する投影光学系の光学特性を計測
する光学特性計測方法であって、前記第2面上に配置さ
れた基板の平坦度を測定する第1工程と;前記第1面上
に配置された計測用パターンを照明光で照明し、前記計
測用パターンを前記投影光学系を介して前記基板上に転
写する第2工程と;前記計測用パターンの転写位置の基
準位置からの位置ずれ量と前記測定された前記平坦度と
に基づいて、前記投影光学系の光学特性を求める第3工
程と;を含む光学特性計測方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of a projection optical system for projecting a pattern on a first surface onto a second surface, the method being arranged on the second surface. A first step of measuring the flatness of the formed substrate; illuminating a measurement pattern arranged on the first surface with illumination light, and transferring the measurement pattern onto the substrate via the projection optical system. And a third step of obtaining the optical characteristic of the projection optical system based on the amount of displacement of the transfer position of the measurement pattern from the reference position and the measured flatness. This is an optical characteristic measuring method.

【0024】これによれば、第2面上に配置された基板
の平坦度を測定する(第1工程)。また、第1面上に配
置された計測用パターンを照明光で照明し、計測用パタ
ーンを投影光学系を介して基板上に転写する(第2工
程)。そして、計測用パターンの転写位置の基準位置か
らの位置ずれ量と測定された基板の平坦度とに基づい
て、投影光学系の光学特性を求める(第3工程)。
According to this, the flatness of the substrate arranged on the second surface is measured (first step). Further, the measurement pattern arranged on the first surface is illuminated with illumination light, and the measurement pattern is transferred onto the substrate via the projection optical system (second step). Then, the optical characteristics of the projection optical system are obtained based on the amount of displacement of the transfer position of the measurement pattern from the reference position and the measured flatness of the substrate (third step).

【0025】ここで、計測用パターンの転写位置の基準
位置からの位置ずれ量は、投影光学系の光学特性を反映
した位置ずれ成分と転写時の基板のデフォーカスに起因
する位置ずれ成分とを含む場合が殆どである。
Here, the amount of displacement of the transfer position of the measurement pattern from the reference position includes a displacement component reflecting the optical characteristics of the projection optical system and a displacement component due to defocus of the substrate at the time of transfer. It is almost always included.

【0026】しかるに、本発明では、前記の位置ずれ量
と測定された基板の平坦度とに基づいて、投影光学系の
光学特性を求めるので、実質的に転写時の基板表面のデ
フォーカスによる影響を排除して投影光学系の光学特性
を精度良く求めることが可能となる。
However, in the present invention, since the optical characteristics of the projection optical system are obtained based on the above-mentioned amount of positional deviation and the measured flatness of the substrate, the influence of defocusing of the substrate surface during transfer is substantially exerted. It becomes possible to accurately obtain the optical characteristics of the projection optical system by eliminating

【0027】例えば、基板の平坦度に基づき転写時の基
板表面のデフォーカスに起因する位置ずれ成分を求め、
得られた位置ずれ量(実測値)からデフォーカス起因の
位置ずれ成分を差し引いた投影光学系の光学特性を反映
した位置ずれ成分を得て、これに基づいて投影光学系の
光学特性を算出しても良いし、位置ずれ量(実測値)に
基づいて、投影光学系の光学特性を算出し、この光学特
性の算出結果をデフォーカス起因の位置ずれ成分を考慮
して補正し、その補正後の光学特性を最終的な光学特性
としても良い。また、基準パターンを転写する代わり
に、投影光学系の視野(照明光の照射領域)内で計測用
パターンを配置すべき複数の計測点と同一の位置関係で
複数の基準パターンが形成された基準基板を用い、その
各計測点で基準パターンを前記基準位置として計測用パ
ターンの位置ずれ量を計測しても良い。このとき、基準
基板上での複数の基準パターンの位置関係(間隔など)
を計測しておき、例えばこの計測結果を用いて計測用パ
ターン毎に前述の位置ずれ量を求める、あるいは投影光
学系の光学特性の計測結果を補正することが望ましい。
これにより、基準基板の製造誤差(基準パターンの位置
誤差など)に起因した光学特性の計測誤差を低減するこ
とができる。
For example, based on the flatness of the substrate, the position shift component due to the defocus of the substrate surface at the time of transfer is obtained,
The positional deviation component reflecting the optical characteristics of the projection optical system is obtained by subtracting the positional deviation component due to defocus from the obtained positional deviation amount (measured value), and the optical characteristics of the projection optical system are calculated based on this. It is also possible to calculate the optical characteristics of the projection optical system based on the position shift amount (actual measurement value), correct the calculation result of this optical characteristic in consideration of the position shift component due to defocus, and then correct it. The optical characteristics of 1 may be used as the final optical characteristics. Further, instead of transferring the reference pattern, a reference in which a plurality of reference patterns are formed in the same positional relationship as a plurality of measurement points where measurement patterns are to be arranged in the visual field of the projection optical system (illumination light irradiation region) It is also possible to use a substrate and measure the amount of positional deviation of the measurement pattern using the reference pattern as the reference position at each measurement point. At this time, the positional relationship of the plurality of reference patterns on the reference substrate (interval, etc.)
It is desirable to measure the above, and use the measurement result, for example, to obtain the above-mentioned positional deviation amount for each measurement pattern, or to correct the measurement result of the optical characteristics of the projection optical system.
As a result, it is possible to reduce the measurement error of the optical characteristic due to the manufacturing error of the reference substrate (positional error of the reference pattern, etc.).

【0028】請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の
いずれか一項に記載の光学特性計測方法を用いて投影光
学系の光学特性を計測する工程と;前記光学特性の計測
結果に基づいて前記投影光学系を調整する工程と;を含
む投影光学系の調整方法である。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the step of measuring the optical characteristic of the projection optical system by using the optical characteristic measuring method according to any one of the first to sixth aspects; And a step of adjusting the projection optical system based on the above.

【0029】これによれば、請求項1〜6に記載の各光
学特性計測方法を用いて投影光学系の光学特性を計測す
るので、投影光学系の光学特性が精度良く計測される。
そして、この精度良く計測された光学特性の計測結果に
基づいて投影光学系が調整されるので、投影光学系の光
学特性を精度良く調整することができる。
According to this method, since the optical characteristics of the projection optical system are measured by using the optical characteristic measuring methods according to the first to sixth aspects, the optical characteristics of the projection optical system can be accurately measured.
Since the projection optical system is adjusted based on the measurement result of the optical characteristics measured with high accuracy, the optical characteristics of the projection optical system can be adjusted with high accuracy.

【0030】請求項8に記載の発明は、マスクのパター
ンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であ
って、請求項7に記載の調整方法により前記投影光学系
を調整する工程と;前記調整された投影光学系を介して
前記パターンを前記基板上に転写する工程と;を含む露
光方法である。
The invention described in claim 8 is an exposure method for transferring a pattern of a mask onto a substrate via a projection optical system, and the step of adjusting the projection optical system by the adjustment method according to claim 7. And; a step of transferring the pattern onto the substrate through the adjusted projection optical system.

【0031】これによれば、請求項7に記載の調整方法
により投影光学系を調整するので、投影光学系の光学特
性が精度良く調整される。そして、この調整された投影
光学系を介してマスクのパターンを基板上に転写するの
で、パターンを基板上に精度良く転写することができ
る。
According to this, since the projection optical system is adjusted by the adjusting method according to the seventh aspect, the optical characteristics of the projection optical system are adjusted with high accuracy. Then, since the mask pattern is transferred onto the substrate via the adjusted projection optical system, the pattern can be transferred onto the substrate with high accuracy.

【0032】請求項9に記載の発明は、マスク(R)の
パターンを投影光学系(PL)を介して基板(W)上に
転写する露光装置の製造方法であって、請求項1〜6の
いずれか一項に記載の光学特性計測方法を用いて投影光
学系の光学特性を計測する工程と;前記光学特性の計測
結果に基づいて前記投影光学系を調整する工程と;を含
む露光装置の製造方法である。
A ninth aspect of the present invention is a method of manufacturing an exposure apparatus, which transfers a pattern of a mask (R) onto a substrate (W) via a projection optical system (PL). An exposure apparatus comprising: a step of measuring an optical characteristic of a projection optical system by using the optical characteristic measuring method according to any one of the above items; and a step of adjusting the projection optical system based on a measurement result of the optical characteristic. Is a manufacturing method.

【0033】これによれば、請求項1〜6に記載の各光
学特性計測方法を用いて投影光学系の光学特性を精度良
く計測し、その計測された光学特性に基づいて投影光学
系を調整するので、投影光学系の結像特性を精度良く調
整される。従って、投影光学系の結像特性が精度良く調
整された露光装置が製造され、該露光装置を用いて露光
を行うことにより、マスクのパターンを投影光学系を介
して基板上に精度良く転写することが可能になる。
According to this, the optical characteristics of the projection optical system are accurately measured by using each of the optical characteristic measuring methods described in claims 1 to 6, and the projection optical system is adjusted based on the measured optical characteristics. Therefore, the imaging characteristics of the projection optical system can be adjusted accurately. Therefore, an exposure apparatus is manufactured in which the imaging characteristics of the projection optical system are adjusted with high accuracy, and the pattern of the mask is accurately transferred onto the substrate through the projection optical system by performing exposure using the exposure apparatus. It will be possible.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】≪第1の実施形態≫以下、本発明
の第1の実施形態を図1〜図6(B)に基づいて説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION << First Embodiment >> A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6B.

【0035】図1には、第1の実施形態に係る露光装置
10の概略構成が示されている。この露光装置10は、
露光用光源(以下「光源」という)にパルスレーザ光源
を用いたステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露
光装置、すなわちいわゆるステッパである。
FIG. 1 shows a schematic structure of an exposure apparatus 10 according to the first embodiment. This exposure apparatus 10 is
This is a step-and-repeat reduction projection exposure apparatus using a pulse laser light source as an exposure light source (hereinafter referred to as “light source”), that is, a so-called stepper.

【0036】この露光装置10は、光源16及び照明光
学系12を含む照明系、この照明系からのエネルギビー
ムとしての露光用照明光ELにより照明されるマスクと
してのレチクルRを保持するマスクステージとしてのレ
チクルステージRST、レチクルRから出射された露光
用照明光ELを基板としてのウエハW上(像面上)に投
射する投影光学系PL、ウエハWを保持するZチルトス
テージ58が搭載された基板ステージとしてのウエハス
テージWST、及びこれらの制御系等を備えている。
The exposure apparatus 10 serves as a mask stage for holding an illumination system including a light source 16 and an illumination optical system 12, and a reticle R as a mask illuminated by exposure illumination light EL as an energy beam from the illumination system. Reticle stage RST, a projection optical system PL for projecting the exposure illumination light EL emitted from the reticle R onto a wafer W (on the image plane) as a substrate, and a substrate on which a Z tilt stage 58 for holding the wafer W is mounted. A wafer stage WST as a stage and a control system for these are provided.

【0037】前記光源16としては、ここでは、ArF
エキシマレーザ光源(出力波長193nm)が用いられ
ている。なお、光源16として、F2レーザ光源(出力
波長157nm)等の真空紫外域のパルス光を出力する
光源や、KrFエキシマレーザ光源(出力波長248n
m)などの近紫外域のパルス光を出力する光源などを用
いても良い。
As the light source 16, here, ArF is used.
An excimer laser light source (output wavelength 193 nm) is used. As the light source 16, a light source that outputs pulsed light in the vacuum ultraviolet region such as an F 2 laser light source (output wavelength 157 nm) or a KrF excimer laser light source (output wavelength 248 n
A light source that outputs pulsed light in the near-ultraviolet region such as m) may be used.

【0038】前記光源16は、実際には、照明光学系1
2の各構成要素及びレチクルステージRST、投影光学
系PL、及びウエハステージWST等から成る露光装置
本体が収容されたチャンバ11が設置されたクリーンル
ームとは別のクリーン度の低いサービスルームに設置さ
れており、チャンバ11にビームマッチングユニットと
呼ばれる光軸調整用光学系を少なくとも一部に含む不図
示の送光光学系を介して接続されている。この光源16
は、主制御装置50からの制御情報TSに基づいて、内
部のコントローラにより、レーザ光LBの出力のオン・
オフ、レーザ光LBの1パルスあたりのエネルギ、発振
周波数(繰り返し周波数)、中心波長及びスペクトル半
値幅などが制御されるようになっている。
The light source 16 is actually the illumination optical system 1.
2 is installed in a low-clean service room different from the clean room in which the chamber 11 in which the exposure apparatus main body including the reticle stage RST, the projection optical system PL, the wafer stage WST, and the like is housed is installed. And is connected to the chamber 11 via a light-transmitting optical system (not shown) including an optical axis adjusting optical system at least partially called a beam matching unit. This light source 16
Is based on the control information TS from the main controller 50, the internal controller turns on / off the output of the laser beam LB.
Off, energy per pulse of the laser beam LB, oscillation frequency (repetition frequency), center wavelength, spectrum half width, etc. are controlled.

【0039】前記照明光学系12は、シリンダレンズ,
ビームエキスパンダ及びズーム光学系(いずれも不図
示)及びオプティカルインテグレータ(ホモジナイザ)
としてのフライアイレンズ又は内面反射型インテグレー
タ(本実施形態ではフライアイレンズ)22を含むビー
ム整形・照度均一化光学系20、照明系開口絞り板2
4、第1リレーレンズ28A、第2リレーレンズ28
B、レチクルブラインド30、光路折り曲げ用のミラー
M及びコンデンサレンズ32等を備えている。
The illumination optical system 12 includes a cylinder lens,
Beam expander, zoom optical system (neither shown), and optical integrator (homogenizer)
Beam shaping / illuminance homogenizing optical system 20 including a fly-eye lens or an internal reflection type integrator (fly-eye lens in this embodiment) 22 as an illumination system aperture stop plate 2
4, first relay lens 28A, second relay lens 28
B, a reticle blind 30, a mirror M for bending the optical path, a condenser lens 32, and the like.

【0040】前記ビーム整形・照度均一化光学系20
は、チャンバ11に設けられた光透過窓17を介して不
図示の送光光学系に接続されている。このビーム整形・
照度均一化光学系20は、光源16でパルス発光され光
透過窓17を介して入射したレーザビームLBの断面形
状を、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダを用
いて整形する。そして、ビーム整形・照度均一化光学系
20内部の射出端側に位置するフライアイレンズ22
は、レチクルRを均一な照度分布で照明するために、前
記断面形状が整形されたレーザビームの入射により、照
明光学系12の瞳面とほぼ一致するように配置されるそ
の射出側焦点面に多数の点光源(光源像)から成る面光
源(2次光源)を形成する。この2次光源から射出され
るレーザビームを以下においては、「照明光EL」と呼
ぶものとする。
Beam shaping / illuminance uniforming optical system 20
Are connected to a light transmission optical system (not shown) through a light transmission window 17 provided in the chamber 11. This beam shaping
The illuminance homogenizing optical system 20 shapes the cross-sectional shape of the laser beam LB which is pulse-emitted by the light source 16 and is incident through the light transmission window 17 using, for example, a cylinder lens or a beam expander. Then, the fly-eye lens 22 positioned on the exit end side inside the beam shaping / illuminance uniformizing optical system 20.
In order to illuminate the reticle R with a uniform illuminance distribution, by the incidence of the laser beam whose cross-sectional shape is shaped, on the exit-side focal plane of the illumination optical system 12, which is arranged so as to substantially coincide with the pupil plane. A surface light source (secondary light source) including a large number of point light sources (light source images) is formed. The laser beam emitted from this secondary light source is hereinafter referred to as "illumination light EL".

【0041】フライアイレンズ22の射出側焦点面の近
傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板24が配置
されている。この照明系開口絞り板24には、ほぼ等角
度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り(通
常絞り)、小さな円形開口より成りコヒーレンスファク
タであるσ値を小さくするための開口絞り(小σ絞
り)、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り(輪帯絞り)、及
び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る
変形開口絞り(図1ではこのうちの2種類の開口絞りの
みが図示されている)等が配置されている。この照明系
開口絞り板24は、主制御装置50により制御されるモ
ータ等の駆動装置40により回転されるようになってお
り、これによりいずれかの開口絞りが照明光ELの光路
上に選択的に設定され、後述するケーラー照明における
光源面形状が、輪帯、小円形、大円形、あるいは四つ目
等に制限される。なお、本実施形態では開口絞り板24
を用いて照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布(2
次光源の形状や大きさ)、すなわちレチクルRの照明条
件を変更するものとしたが、開口絞り板24の代わり
に、あるいはそれと組み合わせて、例えば照明光学系の
光路上に交換して配置される複数の回折光学素子、照明
光学系の光軸に沿って移動可能な少なくとも1つのプリ
ズム(円錐プリズムや多面体プリズムなど)、及びズー
ム光学系の少なくとも1つを含む光学ユニットを光源1
6とオプティカルインテグレータ(フライアイレンズ)
22との間に配置し、オプティカルインテグレータ(フ
ライアイレンズ)22の入射面上での照明光の強度分布
あるいは照明光の入射角度範囲を可変として、前述の照
明条件の変更に伴う光量損失を最小限に抑えることが好
ましい。
An illumination system aperture stop plate 24 made of a disk-shaped member is arranged near the exit-side focal plane of the fly-eye lens 22. The illumination system aperture stop plate 24 has, for example, an aperture stop having a normal circular aperture (normal aperture) and an aperture stop having a small circular aperture (small aperture) for reducing a coherence factor σ value at substantially equal angular intervals. σ stop), a ring-shaped aperture stop for ring-shaped illumination (ring-shaped aperture stop), and a modified aperture stop formed by eccentrically arranging a plurality of apertures for the modified light source method (of which two types are shown in FIG. 1). Only the aperture stop is shown) and so on. The illumination system aperture stop plate 24 is adapted to be rotated by a drive device 40 such as a motor controlled by the main control device 50, whereby any aperture stop is selectively placed on the optical path of the illumination light EL. The light source surface shape in the Koehler illumination, which will be described later, is limited to an annular zone, a small circle, a large circle, a fourth circle, or the like. In this embodiment, the aperture stop plate 24
By using the light intensity distribution of the illumination light on the pupil plane of the illumination optical system (2
The shape and size of the next light source, that is, the illumination condition of the reticle R is changed, but instead of the aperture stop plate 24 or in combination with it, it is arranged by exchanging it on the optical path of the illumination optical system. An optical unit including at least one of a plurality of diffractive optical elements, at least one prism (such as a conical prism or a polyhedral prism) movable along an optical axis of an illumination optical system, and a zoom optical system is used as a light source 1.
6 and optical integrator (fly-eye lens)
22 and the variable intensity distribution of the illumination light on the incident surface of the optical integrator (fly-eye lens) 22 or the incident angle range of the illumination light to minimize the light amount loss due to the change of the illumination conditions. It is preferable to suppress it to the limit.

【0042】照明系開口絞り板24から出た照明光EL
の光路上に、レチクルブラインド30を介在させて第1
リレーレンズ28A及び第2リレーレンズ28Bから成
るリレー光学系が配置されている。レチクルブラインド
30は、レチクルRのパターン面に対する共役面に配置
され、レチクルR上の矩形の照明領域IARを規定する
矩形開口が形成されている。ここで、レチクルブライン
ド30としては、開口形状が可変の可動ブラインドが用
いられており、主制御装置50によってマスキング情報
とも呼ばれるブラインド設定情報に基づいてその開口が
設定されるようになっている。
Illumination light EL emitted from the illumination system aperture stop plate 24
The reticle blind 30 on the optical path of the first
A relay optical system including a relay lens 28A and a second relay lens 28B is arranged. The reticle blind 30 is arranged on a conjugate plane with respect to the pattern surface of the reticle R, and has a rectangular opening that defines a rectangular illumination area IAR on the reticle R. Here, as the reticle blind 30, a movable blind whose opening shape is variable is used, and the opening is set by the main control device 50 based on blind setting information also called masking information.

【0043】リレー光学系を構成する第2リレーレンズ
28B後方の照明光ELの光路上には、当該第2リレー
レンズ28Bを通過した照明光ELをレチクルRに向け
て反射する折り曲げミラーMが配置され、このミラーM
後方の照明光ELの光路上にコンデンサレンズ32が配
置されている。
A bending mirror M for reflecting the illumination light EL passing through the second relay lens 28B toward the reticle R is arranged on the optical path of the illumination light EL behind the second relay lens 28B constituting the relay optical system. And this mirror M
The condenser lens 32 is arranged on the optical path of the rear illumination light EL.

【0044】以上の構成において、フライアイレンズ2
2の入射面、レチクルブラインド30の配置面、及びレ
チクルRのパターン面は、光学的に互いに共役に設定さ
れ、フライアイレンズ22の射出側焦点面に形成される
光源面(照明光学系の瞳面)、投影光学系PLのフーリ
エ変換面(射出瞳面)は光学的に互いに共役に設定さ
れ、ケーラー照明系となっている。
In the above configuration, the fly-eye lens 2
The incident surface of No. 2, the arrangement surface of the reticle blind 30, and the pattern surface of the reticle R are optically set to be conjugate with each other, and are formed on the exit-side focal plane of the fly-eye lens 22 (the pupil of the illumination optical system). Surface) and the Fourier transform surface (exit pupil surface) of the projection optical system PL are optically set to be conjugate with each other to form a Koehler illumination system.

【0045】このようにして構成された照明光学系12
の作用を簡単に説明すると、光源16からパルス発光さ
れたレーザビームLBは、ビーム整形・照度均一化光学
系に入射して断面形状が整形された後、フライアイレン
ズ22に入射する。これにより、フライアイレンズ22
の射出端に前述した2次光源が形成される。
The illumination optical system 12 configured as described above
In brief, the laser beam LB pulse-emitted from the light source 16 is incident on the beam shaping / illuminance uniforming optical system and the cross-sectional shape is shaped, and then is incident on the fly-eye lens 22. As a result, the fly-eye lens 22
The secondary light source described above is formed at the exit end of the.

【0046】上記の2次光源から射出された照明光EL
は、照明系開口絞り板24上のいずれかの開口絞りを通
過した後、第1リレーレンズ28Aを経てレチクルブラ
インド30の矩形開口を通過した後、第2リレーレンズ
28Bを通過してミラーMによって光路が垂直下方に折
り曲げられた後、コンデンサレンズ32を経て、レチク
ルステージRST上に保持されたレチクルR上の矩形の
照明領域IARを均一な照度分布で照明する。
Illumination light EL emitted from the above-mentioned secondary light source
Passes through one of the aperture stops on the illumination system aperture stop plate 24, then passes through the first relay lens 28A, the rectangular aperture of the reticle blind 30, and then passes through the second relay lens 28B. After the optical path is bent vertically downward, the rectangular illumination area IAR on the reticle R held on the reticle stage RST is illuminated with a uniform illuminance distribution via the condenser lens 32.

【0047】前記レチクルステージRST上にはレチク
ルRが装填され、不図示の静電チャック(又はバキュー
ムチャック)等を介して吸着保持されている。レチクル
ステージRSTは、不図示の駆動系により水平面(XY
平面)内で微小駆動(θz回転(Z軸回りの回転)を含
む)が可能な構成となっている。また、レチクルステー
ジRSTは、Y軸方向については、所定のストローク範
囲(レチクルRの長さ程度)で移動可能な構成となって
いる。なお、レチクルステージRSTの位置は、不図示
の位置検出器、例えばレチクルレーザ干渉計によって、
所定の分解能(例えば0.5〜1nm程度の分解能)で
計測され、この計測結果が主制御装置50に供給される
ようになっている。
The reticle R is mounted on the reticle stage RST and is held by suction via an electrostatic chuck (or vacuum chuck) or the like (not shown). The reticle stage RST is driven by a drive system (not shown) on a horizontal plane (XY
It is configured such that minute driving (including θz rotation (rotation around the Z axis)) is possible within a plane. Further, reticle stage RST is configured to be movable within a predetermined stroke range (about the length of reticle R) in the Y-axis direction. The position of the reticle stage RST is determined by a position detector (not shown) such as a reticle laser interferometer.
The measurement is performed with a predetermined resolution (for example, a resolution of about 0.5 to 1 nm), and the measurement result is supplied to the main controller 50.

【0048】前記投影光学系PLは、例えば両側テレセ
ントリックな縮小系が用いられている。この投影光学系
PLの投影倍率は例えば1/4、1/5あるいは1/6
等である。このため、前記の如くして、照明光ELによ
りレチクルR上の照明領域IARが照明されると、その
レチクルRに形成されたパターンが投影光学系PLによ
って前記投影倍率で縮小された像が表面にレジスト(感
光剤)が塗布されたウエハW上の矩形の露光領域IA
(通常は、ショット領域に一致)に投影され転写され
る。
As the projection optical system PL, for example, a bilateral telecentric reduction system is used. The projection magnification of this projection optical system PL is, for example, 1/4, 1/5 or 1/6.
Etc. Therefore, as described above, when the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the illumination light EL, the image formed by reducing the pattern formed on the reticle R by the projection optical system PL at the projection magnification is the surface. A rectangular exposure area IA on the wafer W coated with a resist (photosensitizer)
It is projected and transferred (usually coincident with the shot area).

【0049】投影光学系PLとしては、図1に示される
ように、複数枚、例えば10〜20枚程度の屈折光学素
子(レンズ)13のみから成る屈折系が用いられてい
る。この投影光学系PLを構成する複数枚のレンズ13
のうち、物体面側(レチクルR側)の複数枚(ここで
は、説明を簡略化するために4枚とする)のレンズ13
1,132,133,134は、結像特性補正コントローラ
48によって外部から駆動可能な可動レンズとなってい
る。レンズ131,132,134は、不図示のレンズホ
ルダにそれぞれ保持され、これらのレンズホルダが不図
示の駆動素子、例えばピエゾ素子などにより重力方向に
3点で支持されている。そして、これらの駆動素子に対
する印加電圧を独立して調整することにより、レンズ1
1,132,134を投影光学系PLの光軸方向である
Z軸方向にシフト駆動、及びXY面に対する傾斜方向
(すなわちX軸回りの回転方向及びY軸回りの回転方
向)に駆動可能(チルト可能)な構成となっている。ま
た、レンズ133は、不図示のレンズホルダに保持さ
れ、このレンズホルダの外周部に例えばほぼ90°間隔
でピエゾ素子などの駆動素子が配置されており、相互に
対向する2つの駆動素子をそれぞれ一組として、各駆動
素子に対する印加電圧を調整することにより、レンズ1
3をXY面内で2次元的にシフト駆動可能な構成とな
っている。
As the projection optical system PL, as shown in FIG. 1, a refraction system consisting of a plurality of, for example, about 10 to 20 refraction optical elements (lenses) 13 is used. A plurality of lenses 13 forming this projection optical system PL
Among them, a plurality of lenses 13 on the object plane side (reticle R side) (here, four lenses for simplification of description)
1 , 13, 2 , 13 3 , and 13 4 are movable lenses that can be externally driven by the imaging characteristic correction controller 48. The lenses 13 1 , 13 2 and 13 4 are respectively held by lens holders (not shown), and these lens holders are supported at three points in the direction of gravity by drive elements (not shown) such as piezo elements. Then, by independently adjusting the voltage applied to these drive elements, the lens 1
3 1 , 13 2 , 13 4 are shift-driven in the Z-axis direction which is the optical axis direction of the projection optical system PL, and are driven in the tilt direction with respect to the XY plane (that is, the rotation direction around the X-axis and the rotation direction around the Y-axis). It is possible (tiltable). Further, the lens 13 3 is held by a lens holder (not shown) are driven element disposed such as a piezoelectric element at approximately 90 ° intervals, for example, in the outer peripheral portion of the lens holder, the two driving elements facing each other By adjusting the voltage applied to each drive element as a set, the lens 1
3 3 can be two-dimensionally shift-driven in the XY plane.

【0050】なお、レチクルR、及び投影光学系PLの
光学素子(特にレンズエレメント)はそれぞれ照明光E
Lの波長に応じてその硝材が適宜選択される。例えば、
照明光ELの波長が190nm程度以上(照明光ELが
ArFエキシマレーザ光、KrFエキシマレーザ光な
ど)では、合成石英を用いることができる。しかし、例
えば、照明光ELの波長が180nm程度以下(照明光
ELがF2レーザ光など)では、透過率などの点で合成
石英の使用が困難なので、ホタル石などのフッ化物結晶
や不純物(フッ素など)をドープした合成石英などが用
いられる。
The reticle R and the optical elements (particularly lens elements) of the projection optical system PL are respectively illuminated by the illumination light E.
The glass material is appropriately selected according to the wavelength of L. For example,
When the wavelength of the illumination light EL is about 190 nm or more (the illumination light EL is ArF excimer laser light, KrF excimer laser light, or the like), synthetic quartz can be used. However, for example, when the wavelength of the illumination light EL is about 180 nm or less (the illumination light EL is F 2 laser light or the like), it is difficult to use synthetic quartz in terms of transmittance and the like, so that fluoride crystals such as fluorite and impurities ( Synthetic quartz or the like doped with fluorine etc. is used.

【0051】前記ウエハステージWSTは、不図示のリ
ニアモータ等の駆動装置によりXY2次元面内で自在に
駆動されるようになっている。このウエハステージWS
T上に搭載されたZチルトステージ58上には不図示の
ウエハホルダを介してウエハWが静電吸着(あるいは真
空吸着)等により保持されている。Zチルトステージ5
8は、不図示の駆動系によりZ軸方向、θx(X軸回り
の回転)方向及びθy(Y軸回りの回転)方向に微小駆
動され、ウエハWのZ軸方向の位置(フォーカス位置)
を調整すると共に、XY平面に対するウエハWの傾斜角
を調整する機能を有する。このように、ウエハステージ
WSTの駆動装置と、Zチルトステージ58の駆動系と
は、別々に設けられているが、以下においては、図1に
示されるウエハステージ駆動部56が、これらの駆動装
置、駆動系を含むものとして説明する。
The wafer stage WST can be freely driven in an XY two-dimensional plane by a driving device such as a linear motor (not shown). This wafer stage WS
The wafer W is held on the Z tilt stage 58 mounted on T by electrostatic attraction (or vacuum attraction) or the like via a wafer holder (not shown). Z tilt stage 5
Reference numeral 8 is finely driven in the Z-axis direction, the θx (rotation around the X-axis) and the θy (rotation around the Y-axis) directions by a drive system (not shown), and the position (focus position) of the wafer W in the Z-axis direction.
And a tilt angle of the wafer W with respect to the XY plane. As described above, the drive unit for wafer stage WST and the drive system for Z tilt stage 58 are provided separately, but in the following, wafer stage drive unit 56 shown in FIG. , Will be described as including a drive system.

【0052】また、ウエハステージWSTのX、Y位置
及び回転(ヨーイング(θz回転)、ピッチング(θx
回転)、ローリング(θy回転)を含む)は、Zチルト
ステージ58上に固定された移動鏡52Wを介して外部
のウエハレーザ干渉計54Wにより計測され、このウエ
ハレーザ干渉計54Wの計測値が主制御装置50に供給
されるようになっている。
Further, the X and Y positions of wafer stage WST, rotation (yawing (θz rotation), pitching (θx)
Rotation) and rolling (including θy rotation) are measured by an external wafer laser interferometer 54W via a movable mirror 52W fixed on the Z tilt stage 58, and the measured value of this wafer laser interferometer 54W is the main controller. It is designed to be supplied to 50.

【0053】また、Zチルトステージ58上には、不図
示のウエハアライメント系のいわゆるベースライン計測
用の第1基準マークその他の基準マークが形成された基
準マーク板FMが、その表面がほぼウエハWの表面と同
一高さとなるように固定されている。
On the Z-tilt stage 58, a reference mark plate FM having a first reference mark and other reference marks for so-called baseline measurement of a wafer alignment system (not shown) is formed on the surface of the wafer W. It is fixed so that it is flush with the surface of.

【0054】露光装置10は、図1に示されるように、
投影光学系PLの光軸に対して所定角度傾斜した方向か
らウエハW表面に多数の結像光束を照射する照射系80
aと、それらの結像光束のウエハW表面からの反射光を
個別に受光する多数の受光素子を有する受光系80bと
を含んで構成されたフォーカスセンサを、更に備えてい
る。このフォーカスセンサ(80a、80b)として
は、例えば特開平6−283403号公報等に開示され
る多点焦点位置検出系が用いられている。この場合、上
記の多数の結像光束の照射点は、例えば、ウエハW上の
1つのショット領域内に、例えば7×7のマトリックス
状の配置でほぼ等間隔で設定されるものとする。また、
受光系80b内の各受光素子で検出される、各結像光束
の照射点(各検出点)におけるウエハW表面の光軸方向
に関する位置の検出信号、すなわち各検出点におけるデ
フォーカス信号が、主制御装置50に供給されるように
なっている。
The exposure apparatus 10, as shown in FIG.
An irradiation system 80 that irradiates a large number of image forming light beams onto the surface of the wafer W from a direction inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis of the projection optical system PL.
The focus sensor further includes a and a light receiving system 80b having a large number of light receiving elements that individually receive reflected light from the surface of the wafer W of the image-forming light beams. As the focus sensor (80a, 80b), for example, a multipoint focus position detection system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403 is used. In this case, the irradiation points of the large number of imaging light fluxes are set, for example, in one shot area on the wafer W in a matrix arrangement of, for example, 7 × 7 at substantially equal intervals. Also,
The detection signal of the position in the optical axis direction of the surface of the wafer W at the irradiation point (each detection point) of each imaging light flux detected by each light receiving element in the light receiving system 80b, that is, the defocus signal at each detection point is mainly It is adapted to be supplied to the control device 50.

【0055】制御系は、図1中、前記主制御装置50に
よって主に構成される。主制御装置50は、CPU(中
央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモ
リ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等からな
るいわゆるワークステーション(又はマイクロコンピュ
ータ)等から構成され、露光動作が的確に行われるよう
に、例えば、ウエハステージWSTのショット間ステッ
ピング、露光タイミング等を統括して制御する。
The control system is mainly constituted by the main controller 50 in FIG. The main controller 50 is composed of a so-called workstation (or microcomputer) including a CPU (central processing unit), a ROM (read only memory), a RAM (random access memory), etc. For example, the stepping between shots of the wafer stage WST, the exposure timing, etc. are centrally controlled so as to be performed accurately.

【0056】次に、本実施形態の露光装置10の投影光
学系PLの光学特性の計測の際に用いられる、光学特性
計測用マスクとしての計測用レチクルRTについて説明
する。
Next, the measurement reticle R T as an optical characteristic measurement mask used when measuring the optical characteristics of the projection optical system PL of the exposure apparatus 10 of this embodiment will be described.

【0057】図2には、この計測用レチクルRTの概略
斜視図が示されている。また、図3には、レチクルステ
ージRST上に装填した状態におけるレチクルRTの光
軸AX近傍のXZ断面の概略図が、投影光学系PLの模
式図とともに示されている。また、図4には、レチクル
ステージRST上に装填した状態におけるレチクルR T
の−Y側端部近傍のXZ断面の概略図が、投影光学系P
Lの模式図とともに示されている。
FIG. 2 shows this measuring reticle R.TOutline of
A perspective view is shown. Moreover, in FIG.
Reticle R loaded on the RSTTLight of
The schematic diagram of the XZ cross section near the axis AX is a model of the projection optical system PL.
It is shown with a schematic diagram. Further, in FIG. 4, the reticle is
Reticle R loaded on the stage RST T
Is a schematic view of the XZ cross section near the −Y side end of the projection optical system P.
It is shown with a schematic diagram of L.

【0058】図2から明らかなように、この計測用レチ
クルRTの全体形状は、通常のペリクル付きレチクルと
ほぼ同様の形状を有している。この計測用レチクルRT
は、パターン形成部材としてのガラス基板60、該ガラ
ス基板60の図2における上面のX軸方向中央部に、固
定された長方形板状の形状を有するレンズ取付け部材6
2、ガラス基板60の図2における下面に取り付けられ
た通常のペリクルフレームと同様の外観を有する枠状部
材から成るスペーサ部材64、及びこのスペーサ部材6
4の下面に取り付けられた開口板66等を備えている。
As is apparent from FIG. 2, the overall shape of this measurement reticle R T is almost the same as that of a normal reticle with a pellicle. This measurement reticle R T
Is a glass substrate 60 as a pattern forming member, and a lens mounting member 6 having a rectangular plate shape fixed to the central portion of the upper surface of the glass substrate 60 in FIG. 2 in the X-axis direction.
2. A spacer member 64 made of a frame-shaped member attached to the lower surface of the glass substrate 60 in FIG. 2 and having the same appearance as a normal pellicle frame, and the spacer member 6
4 is provided with an opening plate 66 and the like attached to the lower surface.

【0059】前記レンズ取付け部材62には、Y軸方向
の両端部の一部の帯状の領域を除く、ほぼ全域にマトリ
ックス状配置でn個の円形開口63i,j(i=1〜p、
j=1〜q、p×q=n)が形成されている。各円形開
口63i,jの内部には、Z軸方向の光軸を有する凸レン
ズから成る集光レンズ65i,jがそれぞれ設けられてい
る(図3参照)。
In the lens mounting member 62, n circular openings 63 i, j (i = 1 to p, i = 1 to p, i = 1 to p, where n is a matrix) are arranged in almost the entire area except for some belt-shaped areas at both ends in the Y-axis direction.
j = 1 to q, pxq = n) are formed. Inside each circular opening 63 i, j, a condenser lens 65 i, j made of a convex lens having an optical axis in the Z-axis direction is provided (see FIG. 3).

【0060】また、ガラス基板60とスペーサ部材64
と開口板66とで囲まれる空間の内部には、図3に示さ
れるように、補強部材69が所定の間隔で設けられてい
る。
Further, the glass substrate 60 and the spacer member 64
As shown in FIG. 3, reinforcing members 69 are provided at predetermined intervals inside the space surrounded by the opening plate 66.

【0061】更に、前記各集光レンズ65i,jに対向し
て、図3に示されるように、ガラス基板60の下面に
は、計測用パターン67i,jがそれぞれ形成されてい
る。また、開口板66には、図3に示されるように、各
計測用パターン67i,jにそれぞれ対向してピンホール
状の開口70i,jが形成されている。このピンホール状
の開口70i,jは、例えば直径100〜150μm程度
とされる。
Further, as shown in FIG. 3, measurement patterns 67 i, j are formed on the lower surface of the glass substrate 60 so as to face the condenser lenses 65 i, j . Further, as shown in FIG. 3, the opening plate 66 is formed with pinhole-shaped openings 70 i, j facing the respective measurement patterns 67 i, j . The pinhole-shaped opening 70 i, j has a diameter of, for example, about 100 to 150 μm.

【0062】図2に戻り、レンズ保持部材62には、Y
軸方向の両端部の一部の帯状の領域の中央部に、開口7
1、722がそれぞれ形成されている。図4に示される
ように、ガラス基板60の下面(パターン面)には、一
方の開口721に対向して基準パターン741が形成され
ている。また、図示は省略されているが、他方の開口7
2に対向して、ガラス基板60の下面(パターン面)
に、基準パターン741と同様の基準パターン(便宜
上、「基準パターン742」と記述する)が形成されて
いる。
Returning to FIG. 2, the lens holding member 62 has a Y
The opening 7 is formed in the center of a part of the belt-shaped region at both ends in the axial direction.
2 1 and 72 2 are formed respectively. As shown in FIG. 4, a reference pattern 74 1 is formed on the lower surface (pattern surface) of the glass substrate 60 so as to face one opening 72 1 . Although not shown, the other opening 7
The lower surface of the glass substrate 60 (pattern surface) facing 2 2
In addition, a reference pattern similar to the reference pattern 74 1 (for convenience, described as “reference pattern 74 2 ”) is formed.

【0063】また、図2に示されるように、ガラス基板
60のレチクル中心を通るX軸上には、レンズ保持部材
62の両外側に、レチクル中心に関して対称な配置で一
対のレチクルアライメントマークRM1,RM2が形成
されている。なお、これらのレチクルアライメントマー
クRM1,RM2は、実際にはガラス基板60の下面
(パターン面)に形成されているが、図2では、図示の
便宜上からガラス基板60の上面側に図示されている。
Further, as shown in FIG. 2, on the X axis passing through the center of the reticle of the glass substrate 60, a pair of reticle alignment marks RM1, which are symmetrically arranged with respect to the center of the reticle, are disposed on both outer sides of the lens holding member 62. RM2 is formed. Although these reticle alignment marks RM1 and RM2 are actually formed on the lower surface (pattern surface) of the glass substrate 60, they are shown on the upper surface side of the glass substrate 60 in FIG. 2 for convenience of illustration. .

【0064】ここで、本実施形態では、計測用パターン
67i,jとして、図5(A)に示されるような網目状
(ストリートライン状)のパターンが用いられている。
また、計測用パターン67i,jに対応して、基準パター
ン741、742として、図5(B)に示されるような、
計測用パターン67i,jと同一ピッチで正方形パターン
が配置された2次元の格子パターンが用いられている。
Here, in the present embodiment, as the measurement pattern 67 i, j , a mesh pattern (street line pattern) as shown in FIG. 5A is used.
Further, as shown in FIG. 5B, reference patterns 74 1 and 74 2 corresponding to the measurement pattern 67 i, j are
A two-dimensional lattice pattern in which square patterns are arranged at the same pitch as the measurement patterns 67 i, j is used.

【0065】なお、基準パターン741、742として図
5(A)のパターンを用い、計測用パターンとして図6
(B)に示されるパターンを用いることは可能である。
また、計測用パターン67i,jは、これに限られず、そ
の他の形状のパターンを用いても良く、その場合には、
基準パターンとして、その計測用パターンとの間に所定
の位置関係があるパターンを用いれば良い。すなわち、
基準パターンは、計測用パターンの位置ずれの基準とな
るパターンであれば良く、その形状等は問わないが、投
影光学系PLの光学特性(結像特性を含む)を計測する
ためには、投影光学系PLのイメージフィールド又は露
光エリアの全面に渡ってパターンが分布しているパター
ンが望ましい。
The pattern of FIG. 5A is used as the reference patterns 74 1 and 74 2 and the pattern of FIG.
It is possible to use the pattern shown in (B).
Further, the measurement pattern 67 i, j is not limited to this, and patterns of other shapes may be used. In that case,
As the reference pattern, a pattern having a predetermined positional relationship with the measurement pattern may be used. That is,
The reference pattern may be any pattern as long as it serves as a reference for the positional deviation of the measurement pattern, and its shape and the like are not limited, but in order to measure the optical characteristics (including the imaging characteristics) of the projection optical system PL, A pattern in which the pattern is distributed over the entire image field or exposure area of the optical system PL is desirable.

【0066】次に、計測用レチクルRTを用いて、投影
光学系PLの光学特性を計測する際の手順について説明
する。
Next, the procedure for measuring the optical characteristics of the projection optical system PL using the measurement reticle R T will be described.

【0067】まず、主制御装置50では、不図示のレチ
クルローダを介して計測用レチクルRTをレチクルステ
ージRST上にロードする。次いで、主制御装置50で
は、レーザ干渉計54Wの出力をモニタしつつ、ウエハ
ステージ駆動部56を介してウエハステージWSTを移
動し、基準マーク板FM上の一対のレチクルアライメン
ト用基準マーク(以下、「第2基準マーク」と呼ぶ)を
予め定められた基準位置に位置決めする。ここで、この
基準位置とは、例えば一対の第2基準マークの中心が、
レーザ干渉計54Wで規定されるステージ座標系上の原
点に一致する位置に定められている。
First, main controller 50 loads measurement reticle R T onto reticle stage RST via a reticle loader (not shown). Next, in main controller 50, while monitoring the output of laser interferometer 54W, wafer stage WST is moved via wafer stage drive unit 56, and a pair of reticle alignment reference marks (hereinafter, referred to as reference marks for reticle alignment on fiducial mark plate FM. A "second reference mark") is positioned at a predetermined reference position. Here, the reference position is, for example, the center of the pair of second reference marks,
It is set at a position corresponding to the origin on the stage coordinate system defined by the laser interferometer 54W.

【0068】次に、主制御装置50では、計測用レチク
ルRT上の一対のレチクルアライメントマークRM1,
RM2とこれらに対応する第2基準マークとを、不図示
の一対のレチクルアライメント顕微鏡により同時に観察
し、レチクルアライメントマークRM1,RM2の基準
板FM上への投影像と、対応する第2基準マークとの位
置ずれ量が、共に最小となるように、不図示の駆動系を
介してレチクルステージRSTをXY2次元面内で微少
駆動する。これにより、レチクルアライメントが終了
し、レチクル中心が投影光学系PLの光軸にほぼ一致す
る。
Next, main controller 50 has a pair of reticle alignment marks RM1, on measurement reticle R T.
The RM2 and the second reference marks corresponding thereto are simultaneously observed by a pair of reticle alignment microscopes (not shown), and projected images of the reticle alignment marks RM1 and RM2 on the reference plate FM and the corresponding second reference marks. The reticle stage RST is finely driven in the XY two-dimensional plane via a drive system (not shown) so that the positional deviation amounts of are both minimized. As a result, the reticle alignment is completed and the center of the reticle substantially coincides with the optical axis of the projection optical system PL.

【0069】次に、主制御装置50では、不図示のウエ
ハローダを用いて表面にレジスト(感光剤)が塗布され
たウエハWをZチルトステージ58上にロードする。
Next, in main controller 50, a wafer W having a surface coated with a resist (photosensitive agent) is loaded on Z tilt stage 58 by using a wafer loader (not shown).

【0070】次いで、主制御装置50では、後に計測用
レチクルRT上の計測用パターン67i,jが転写されるウ
エハW上の所定領域内の平坦度を測定する。この平坦度
の測定は、次のようにして行われる。
Next, main controller 50 measures the flatness within a predetermined region on wafer W onto which measurement pattern 67 i, j on measurement reticle R T is transferred later. This flatness is measured as follows.

【0071】すなわち、主制御装置50では、フォーカ
スセンサの照射系80aから多数の結像光束をウエハW
表面に照射して、各検出点におけるデフォーカス信号に
基づき各検出点におけるウエハW表面の光軸方向位置
(Z位置)を算出し、その算出結果をそのときのウエハ
レーザ干渉計54Wの計測値に対応付けてメモリ内に記
憶する。このときのウエハステージWSTの位置を以下
では初期位置と呼ぶ。
That is, in the main controller 50, a large number of image forming light beams are emitted from the irradiation system 80a of the focus sensor to the wafer W.
The surface is irradiated and the position (Z position) in the optical axis direction of the surface of the wafer W at each detection point is calculated based on the defocus signal at each detection point, and the calculation result is used as the measurement value of the wafer laser interferometer 54W at that time. Correlate and store in memory. The position of wafer stage WST at this time is hereinafter referred to as an initial position.

【0072】次いで、主制御装置50では、ウエハレー
ザ干渉計54Wの計測値をモニタしつつ、フォーカスセ
ンサの検出点の間隔(配列ピッチ)の例えば半分の距離
だけ、ウエハステージをX軸方向に移動する。次いで、
主制御装置50では、フォーカスセンサの照射系80a
から多数の結像光束をウエハW表面に照射して、各検出
点におけるデフォーカス信号に基づき各検出点における
ウエハW表面の光軸方向位置(Z位置)を算出し、その
算出結果をそのときのウエハレーザ干渉計54Wの計測
値に対応付けてメモリ内に記憶する。
Then, main controller 50 moves the wafer stage in the X-axis direction by a distance of, for example, half the interval (arrangement pitch) between the detection points of the focus sensor while monitoring the measurement value of wafer laser interferometer 54W. . Then
In the main controller 50, the irradiation system 80a of the focus sensor
A large number of imaging light fluxes are irradiated onto the surface of the wafer W, and the position (Z position) in the optical axis direction of the surface of the wafer W at each detection point is calculated based on the defocus signal at each detection point. It is stored in the memory in association with the measurement value of the wafer laser interferometer 54W.

【0073】次いで、主制御装置50では、ウエハレー
ザ干渉計54Wの計測値をモニタしつつ、フォーカスセ
ンサの検出点の配列ピッチの例えば半分の距離だけ初期
位置からY軸方向にずれた位置となるように、ウエハス
テージWSTをX、Y方向に移動する。次いで、主制御
装置50では、フォーカスセンサの照射系80aから多
数の結像光束をウエハW表面に照射して、各検出点にお
けるデフォーカス信号に基づき各検出点におけるウエハ
W表面の光軸方向位置(Z位置)を算出し、その算出結
果をそのときのウエハレーザ干渉計54Wの計測値に対
応付けてメモリ内に記憶する。
Next, the main controller 50 monitors the measurement value of the wafer laser interferometer 54W and adjusts the position in the Y-axis direction from the initial position by a distance of, for example, half the arrangement pitch of the detection points of the focus sensor. Then, wafer stage WST is moved in the X and Y directions. Next, the main controller 50 irradiates the surface of the wafer W with a large number of imaging light beams from the irradiation system 80a of the focus sensor, and based on the defocus signal at each detection point, the position of the wafer W surface in the optical axis direction at each detection point. (Z position) is calculated, and the calculation result is stored in the memory in association with the measurement value of the wafer laser interferometer 54W at that time.

【0074】そして、主制御装置50では、メモリ内に
それまでに記憶した情報に基づいて、フォーカスセンサ
の検出点の配列ピッチの半分の間隔でXY2次元方向に
配列された、14×14のマトリックス状の配列点にお
けるウエハW表面におけるZ位置の情報を算出し、これ
らの情報を各配列点のXY座標に対応するテーブルデー
タに変換して、メモリ内に再度記憶する。
In the main controller 50, a 14 × 14 matrix arranged in the XY two-dimensional directions at intervals of half the arrangement pitch of the detection points of the focus sensor based on the information stored in the memory so far. The information of the Z position on the surface of the wafer W at the array point is calculated, the information is converted into table data corresponding to the XY coordinates of each array point, and the table data is stored again in the memory.

【0075】そして、主制御装置50では、ウエハレー
ザ干渉計54Wの計測値をモニタしつつ、ウエハステー
ジWSTを初期位置に戻す。
Then, main controller 50 returns wafer stage WST to the initial position while monitoring the measurement value of wafer laser interferometer 54W.

【0076】次いで、主制御装置50では、計測用レチ
クルRTの集光レンズ65i,jの全てが含まれ、かつ開口
721,722が含まれず、レンズ保持部材62のX軸方
向の最大幅以内のX軸方向の長さを有する矩形の照明領
域を形成するため、不図示の駆動系を介してレチクルブ
ラインド30の開口を設定する。また、これと同時に、
主制御装置50では、駆動装置40を介して照明系開口
絞り板24を回転して、所定の開口絞り、例えば小σ絞
りを照明光ELの光路上に設定する。このとき、前述し
た照明光学系内の光学ユニット(不図示)、例えばズー
ム光学系などを用いてオプティカルインテグレータ(フ
ライアイレンズ)22に入射する照明光の光束径(又は
入射角度範囲)を小さくして光量損失を最小限とするこ
とが望ましい。
Next, main controller 50 includes all of condenser lenses 65 i, j of measurement reticle R T and does not include apertures 72 1 and 72 2 , so that lens holding member 62 in the X-axis direction is not included. In order to form a rectangular illumination area having a length within the maximum width in the X-axis direction, the opening of the reticle blind 30 is set via a drive system (not shown). At the same time,
The main controller 50 rotates the illumination system aperture stop plate 24 via the drive device 40 to set a predetermined aperture stop, for example, a small σ stop on the optical path of the illumination light EL. At this time, the luminous flux diameter (or incident angle range) of the illumination light incident on the optical integrator (fly-eye lens) 22 is reduced by using an optical unit (not shown) in the illumination optical system described above, for example, a zoom optical system. It is desirable to minimize light loss.

【0077】次に、主制御装置50では、メモリ内に記
憶されているテーブルデータのうち、前記矩形の照明領
域に対応するウエハW上の領域内部に含まれるZ位置デ
ータを読み出し、これらのデータに基づいて、最小自乗
法等の所定の演算によりウエハW表面のその領域部分の
近似平面(あるいは近似曲面)を算出し、この近似平面
が投影光学系PLの像面に極力一致するように、ウエハ
ステージ駆動部56を介してZチルトステージ58のZ
位置及びXY面に対する傾斜の少なくとも一方を調整す
る。
Next, main controller 50 reads the Z position data contained in the area on wafer W corresponding to the rectangular illumination area from the table data stored in the memory, and reads these data. Based on the above, an approximate plane (or an approximate curved surface) of the area portion on the surface of the wafer W is calculated by a predetermined calculation such as the least square method, and the approximate plane is made to match the image plane of the projection optical system PL as much as possible. Z of the Z tilt stage 58 via the wafer stage drive unit 56
At least one of the position and the inclination with respect to the XY plane is adjusted.

【0078】このような準備作業の後、主制御装置50
では、制御情報TSを光源16に与えて、レーザビーム
LBを発光させて、照明光ELをレチクルRTに照射し
て露光を行う。これにより、図3に示されるように、各
計測用パターン67i,jが、対応するピンホール状の開
口70i,j及び投影光学系PLを介して同時にウエハW
上のレジスト(ポジレジスト)層に転写される。この結
果、ウエハW上のレジスト層には、図6(A)に示され
るような各計測用パターン67i,jの縮小像(潜像)6
7’i,jが、所定間隔でXY2次元方向に沿って所定間
隔で形成される。
After such preparatory work, main controller 50
Then, the control information TS is given to the light source 16, the laser beam LB is emitted, and the reticle R T is irradiated with the illumination light EL to perform exposure. As a result, as shown in FIG. 3, the respective measurement patterns 67 i, j are simultaneously exposed to the wafer W via the corresponding pinhole-shaped openings 70 i, j and the projection optical system PL.
Transferred to the upper resist (positive resist) layer. As a result, a reduced image (latent image) 6 of each measurement pattern 67 i, j as shown in FIG. 6A is formed on the resist layer on the wafer W.
7 ′ i, j are formed at predetermined intervals along the XY two-dimensional direction at predetermined intervals.

【0079】次に、主制御装置50では、不図示のレチ
クルレーザ干渉計の計測値とレチクルセンタと一方の基
準パターン741との設計上の位置関係とに基づいて、
基準パターン741の中心位置が光軸AX上に一致する
ように、不図示の駆動系を介してレチクルステージRS
TをY軸方向に所定距離移動する。次いで、主制御装置
50では、その移動後の開口721を含むレンズ保持部
材62上の所定面積の矩形領域(この領域は、いずれの
集光レンズにも掛からない)にのみ照明光ELの照明領
域を規定すべく、不図示の駆動系を介してレチクルブラ
インド30の開口を設定する。
Next, in main controller 50, based on the measured value of a reticle laser interferometer (not shown) and the designed positional relationship between the reticle center and one of the reference patterns 74 1 ,
The reticle stage RS is arranged via a drive system (not shown) so that the center position of the reference pattern 74 1 coincides with the optical axis AX.
The T is moved in the Y-axis direction by a predetermined distance. Next, in the main controller 50, the illumination light EL is illuminated only on a rectangular area of a predetermined area (this area is not covered by any condenser lens) on the lens holding member 62 including the moved opening 72 1. In order to define the area, the opening of the reticle blind 30 is set via a drive system (not shown).

【0080】次に、主制御装置50では、最初の計測用
パターン671,1の潜像67’1,1が形成されたウエハW
上の領域(領域S1,1と呼ぶ)のほぼ中心が、投影光学
系PLの光軸上にほぼ一致するように、レーザ干渉計5
4Wの計測値をモニタしつつ、ウエハステージWSTを
移動する。このとき、主制御装置50では、潜像67’
1,1が形成されたウエハW上の領域に最も近い配列点の
Z位置の情報に基づいてZチルトステージ58をZ軸方
向に微動して、その領域S1,1を投影光学系PLの近軸
像面に一致させることが望ましい。
Next, the main controller 50, the wafer W latent image 67 '1,1 of the first measurement pattern 67 1,1 are formed
The laser interferometer 5 is arranged so that the center of the upper region (referred to as the region S 1,1 ) substantially coincides with the optical axis of the projection optical system PL.
Wafer stage WST is moved while monitoring the measured value of 4 W. At this time, in the main controller 50, the latent image 67 '
The Z tilt stage 58 is finely moved in the Z-axis direction based on the information of the Z position of the array point closest to the area on the wafer W in which 1,1 is formed, and the area S 1,1 of the projection optical system PL is moved. It is desirable to match the paraxial image plane.

【0081】そして、主制御装置50では、制御情報T
Sを光源16に与えて、レーザビームLBを発光させ
て、照明光ELをレチクルRTに照射して露光を行う。
これにより、ウエハW上のレジスト層の計測用パターン
671,1の潜像が既に形成されている領域S1,1に基準パ
ターン741が重ねて転写される。この結果、ウエハW
上の領域S1,1には、図6(B)に示されるように、計
測用パターン671,1の潜像67’1,1と基準パターン7
1の潜像74’1が同図のような位置関係で形成され
る。
Then, in the main controller 50, the control information T
S is given to the light source 16 to cause the laser beam LB to emit light, and the illumination light EL is irradiated to the reticle RT to perform exposure.
As a result, the reference pattern 74 1 is transferred onto the region S 1,1 in which the latent image of the measurement pattern 67 1,1 of the resist layer on the wafer W is already formed. As a result, the wafer W
The area S 1,1 of the upper, as shown in FIG. 6 (B), the latent image 67 of the measurement pattern 67 1, 1 ', 1 and the reference pattern 7
4 1 of the latent image 74 '1 are formed in a positional relationship as in FIG.

【0082】次いで、主制御装置50では、レチクルR
T上の計測用パターン67i,jの配列ピッチと投影光学系
PLの投影倍率とに基づいて、ウエハW上の計測用パタ
ーン67i,jの設計上の配列ピッチpを算出し、そのピ
ッチpだけ、ウエハステージWSTをX軸方向に移動し
て、第2番目の計測用パターン671,2の潜像が形成さ
れたウエハW上の領域(領域S1,2と呼ぶ)のほぼ中心
が、投影光学系PLの光軸上にほぼ一致するように、ウ
エハステージWSTを移動する。このときも、主制御装
置50では、前述と同様にして、ウエハW上の領域S
1,2を投影光学系PLの近軸像面に一致させることが望
ましい。
Next, in main controller 50, reticle R
The design arrangement pitch p of the measurement patterns 67 i, j on the wafer W is calculated based on the arrangement pitch of the measurement patterns 67 i, j on T and the projection magnification of the projection optical system PL, and the pitch is calculated. The wafer stage WST is moved in the X-axis direction by p, and the center of the area (called area S 1,2 ) on the wafer W where the latent image of the second measurement pattern 67 1,2 is formed. Moves wafer stage WST so that it substantially coincides with the optical axis of projection optical system PL. Also at this time, in the main controller 50, in the same manner as described above, the area S on the wafer W is
It is desirable to match 1 , 2 with the paraxial image plane of the projection optical system PL.

【0083】そして、主制御装置50では、制御情報T
Sを光源16に与えて、レーザビームLBを発光させ
て、照明光ELをレチクルRTに照射して露光を行う。
これにより、ウエハW上の領域S1,2には基準パターン
741が重ねて転写される。
Then, in the main controller 50, the control information T
S is given to the light source 16 to cause the laser beam LB to emit light, and the illumination light EL is irradiated to the reticle RT to perform exposure.
As a result, the reference pattern 74 1 is transferred onto the area S 1,2 on the wafer W in an overlapping manner.

【0084】以後、上記と同様の領域間ステッピング動
作と、露光動作とを繰り返すことにより、ウエハW上の
領域Si,jに、図6(B)と同様の計測用パターンと基
準パターンとの潜像が形成される。この場合も、各領域
i,jに対する基準パターン741の転写の際には、それ
に先立って各領域Si,jを投影光学系PLの近軸像面に
一致させることが望ましい。
Thereafter, by repeating the inter-region stepping operation and the exposure operation similar to the above, the measurement pattern and the reference pattern similar to those in FIG. 6B are formed in the region S i, j on the wafer W. A latent image is formed. Again, each region S i, when the transfer of the reference pattern 74 1 for j, it is desirable to match prior thereto each area S i, j to the paraxial image plane of the projection optical system PL.

【0085】このようにして、全ての露光が終了する
と、主制御装置50では、不図示のウエハローダを介し
てウエハWをZチルトステージ58上からアンロードし
た後、チャンバ11にインラインにて接続されている不
図示のコータ・デベロッパ(以下、「C/D」と略述す
る)に送る。そして、C/D内で、そのウエハWの現像
が行われ、その現像後にウエハW上には、マトリックス
状に配列された各領域S i,jに図6(B)と同様の配置
で計測用パターンと基準パターンとのレジスト像が形成
される。
In this way, all exposure is completed.
In the main controller 50, a wafer loader (not shown) is used.
And unload the wafer W from the Z tilt stage 58.
Connected to the chamber 11 inline.
The illustrated coater / developer (abbreviated as "C / D" below)
Send) to. Then, the development of the wafer W is performed in the C / D.
And the matrix is formed on the wafer W after the development.
Areas S arranged in a line i, jThe same arrangement as in Fig. 6 (B)
A resist image of the measurement pattern and the reference pattern is formed by
To be done.

【0086】その後、現像が終了したウエハWは、C/
Dから取り出され、外部の重ね合せ測定器(レジストレ
ーション測定器)を用いて、各領域Si,jについて重ね
合せ誤差の測定が行われ、この結果に基づいて、各計測
用パターン67i,jのレジスト像の対応する基準パター
ン741のレジスト像に対する位置誤差(位置ずれ量)
が算出される。なお、この位置ずれ量の算出方法は、種
々考えられるが、いずれにしても、計測された生データ
に基づいて統計演算を行うことが、精度を向上する観点
からは望ましい。
After that, the wafer W which has been developed is C /
Then, the overlay error is measured for each region S i, j by using an external overlay measuring device (registration measuring device), and based on this result, each measurement pattern 67 i, Positional error (positional shift amount) of the resist image of j with respect to the resist image of the corresponding reference pattern 74 1.
Is calculated. There are various possible methods for calculating the positional deviation amount, but in any case, it is preferable to perform statistical calculation based on the measured raw data from the viewpoint of improving accuracy.

【0087】このようにして、各領域Si,jについて、
基準パターンに対する計測用パターンのX,Y2次元方
向の位置ずれ量(Δ’ξ,Δ’η)が求められる。
In this way, for each area S i, j
The positional shift amount (Δ′ξ, Δ′η) of the measurement pattern with respect to the reference pattern in the X and Y two-dimensional directions is obtained.

【0088】そして、本実施形態では、前述のようにし
て求められた各領域Si,jについての基準パターンに対
する計測用パターンのX,Y2次元方向の位置ずれ量
(Δ’ξ,Δ’η)のデータが、オペレータ等により、
図1の入出力装置44を介して主制御装置50に入力さ
れる。なお、外部の重ね合せ測定器から、演算した各領
域Si,jについての位置ずれ量(Δ’ξ,Δ’η)のデ
ータを、オンラインにて主制御装置50に入力すること
も可能である。
In the present embodiment, the amount of positional deviation (Δ′ξ, Δ′η) in the X and Y two-dimensional directions of the measurement pattern with respect to the reference pattern for each area S i, j obtained as described above. ) Data is
It is input to the main controller 50 via the input / output device 44 of FIG. It is also possible to input the data of the calculated positional deviation amount (Δ′ξ, Δ′η) for each region S i, j from the external overlay measuring device to the main controller 50 online. is there.

【0089】いずれにしても、上記の入力に応答して、
主制御装置50では、メモリ内に記憶されているテーブ
ルデータ(14×14のマトリックス状の配列点におけ
るウエハW表面におけるZ位置の情報)を用いて、位置
ずれ量(Δ’ξ,Δ’η)に含まれる前述した各計測用
パターン67i,j転写時に残存したデフォーカスに起因
する位置ずれ成分を補正した、投影光学系PLの波面収
差をそのまま反映した真の位置ずれ量(Δξ,Δη)を
算出する。
In any case, in response to the above input,
The main controller 50 uses the table data stored in the memory (information on the Z position on the surface of the wafer W at the 14 × 14 matrix array points) to determine the amount of positional deviation (Δ′ξ, Δ′η). ), The true positional deviation amount (Δξ, Δη) that directly reflects the wavefront aberration of the projection optical system PL, in which the positional deviation component caused by the defocus remaining at the time of transferring each measurement pattern 67 i, j described above is corrected. ) Is calculated.

【0090】これを更に詳述すると、前述した各計測用
パターン67i,jの転写時には、算出した近似平面(又
は近似曲面)が極力投影光学系PLの像面に一致するよ
うに、ウエハWのZ位置及びXY面に対する傾斜が調整
されているので、ウエハ表面全体の平均的な面(近似
面)が、投影光学系の像面になるべく一致するようにウ
エハの光軸方向の位置合わせ及び傾斜補正をした状態で
露光を行う従来技術と比べれば、このときのデフォーカ
スに起因する位置ずれ成分は、非常に小さくなってい
る。しかしながら、上記の配列点と各計測用パターン6
i,jの投影位置とは一致していないので、各計測用パ
ターン67i,jの結像点が、投影光学系PLの像面に完
全に一致するとは限らない。
More specifically, at the time of transfer of each of the measurement patterns 67 i, j described above, the wafer W is adjusted so that the calculated approximate plane (or approximate curved surface) matches the image plane of the projection optical system PL as much as possible. Since the Z position and the inclination with respect to the XY plane are adjusted, the alignment of the wafer in the optical axis direction and the alignment of the average surface (approximate surface) of the entire wafer surface to the image plane of the projection optical system are aligned and adjusted. The position shift component due to the defocus at this time is extremely small as compared with the conventional technique in which exposure is performed in a state in which the tilt is corrected. However, the above array points and each measurement pattern 6
Since it does not match the projection position of 7 i, j, the image formation point of each measurement pattern 67 i, j does not always match the image plane of the projection optical system PL.

【0091】そこで、主制御装置50では、各計測用パ
ターン67i,jについて、転写時の真のデフォーカス量
を、例えば次のようにして算出する。すなわち、各計測
用パターン67i,jの投影位置の周囲の4×4個のマト
リクス状配置の配列点におけるデータを用いて、例えば
双3次バイスプライン曲面を算出しその曲面上の投影位
置におけるZ位置情報を推定する。そして、その推定し
たZ位置情報と、先に求めた近似平面(又は近似曲面)
上のその投影位置におけるZ位置情報との差を、各計測
用パターンの転写時の残存デフォーカス量とする。そし
て、このデフォーカス量に対応する位置ずれ成分を、各
計測用パターンについて求め、この位置ずれ成分を位置
ずれ量(Δ’ξ,Δ’η)から減ずることにより、投影
光学系PLの波面収差をそのまま反映した真の位置ずれ
量(Δξ,Δη)を算出する。
Therefore, the main controller 50 calculates the true defocus amount at the time of transfer for each measurement pattern 67 i, j , for example, as follows. That is, for example, a bicubic bi-spline curved surface is calculated using the data at the array points of 4 × 4 matrix-shaped arrangement around the projected position of each measurement pattern 67 i, j and the projected position on the curved surface is calculated. Estimate Z position information. Then, the estimated Z position information and the previously calculated approximate plane (or approximate curved surface)
The difference from the Z position information at the projection position above is taken as the residual defocus amount at the time of transfer of each measurement pattern. Then, the position shift component corresponding to this defocus amount is obtained for each measurement pattern, and the position shift component is subtracted from the position shift amount (Δ′ξ, Δ′η) to obtain the wavefront aberration of the projection optical system PL. Then, the true positional deviation amount (Δξ, Δη) that reflects the above is calculated.

【0092】ここで、この位置ずれ量に基づいて、投影
光学系PLの波面を演算により求めるのであるが、その
前提として、位置ずれ量(Δξ,Δη)と波面との物理
的な関係を、図3及び図4に基づいて簡単に説明する。
Here, the wavefront of the projection optical system PL is calculated by calculation based on this position shift amount. As a premise of this, the physical relationship between the position shift amount (Δξ, Δη) and the wavefront is A brief description will be given with reference to FIGS. 3 and 4.

【0093】図3に、計測用パターン67k,lについ
て、代表的に示されるように、計測用パターン67i,j
(67k,l)で発生した回折光のうち、ピンホール状の
開口70 i,j を通過した光は、計測用パターン67i,j
(67k,l)のどの位置に由来する光であるかによっ
て、投影光学系PLの瞳面を通る位置が異なる。すなわ
ち、当該瞳面の各位置における波面は、その位置に対応
する計測用パターン67i,j(67k,l)における位置を
介した光の波面と対応している。そして、仮に投影光学
系PLに収差が全くないものとすると、それらの波面
は、投影光学系PLの瞳面では、符号F1で示されるよ
うな理想波面(ここでは平面)となるはずである。しか
るに、収差の全く無い投影光学系は実際には存在しない
ため、瞳面においては、例えば、点線で示されるような
曲面状の波面F2となる。従って、計測用パターン67
i,j(67k,l)の像は、ウエハW上で波面F2の理想波
面に対する傾きに応じてずれた位置に結像される。
FIG. 3 shows a measurement pattern 67.k, lAbout
Then, as representatively shown, the measurement pattern 67i, j
(67k, l) Of the diffracted light generated by
Opening 70 i, j The light that has passed through thei, j
(67k, l) Depending on where the light comes from
Thus, the position passing through the pupil plane of the projection optical system PL is different. Sanawa
The wavefront at each position on the pupil plane corresponds to that position
Measurement pattern 67i, j(67k, l) Position
Corresponds to the wavefront of the light passing through. And if projection optics
Assuming that the system PL has no aberrations, their wavefronts
Is a symbol F on the pupil plane of the projection optical system PL.1Is indicated by
It should be an ideal wavefront (here, a plane). Only
However, there is actually no projection optical system that has no aberration.
Therefore, in the pupil plane, for example, as shown by the dotted line
Curved wavefront F2Becomes Therefore, the measurement pattern 67
i, j(67k, l) Image is a wavefront F on the wafer W.2The ideal wave
An image is formed at a position displaced according to the inclination with respect to the surface.

【0094】この一方、基準パターン741(又は7
2)から発生する回折光は、図4に示されるように、
ピンホール状の開口の制限を受けることなく、しかも投
影光学系PLに直接入射し、該投影光学系PLを介して
ウエハW上に結像される。更に、この基準パターン74
1を用いた露光は、投影光学系PLの光軸上に基準パタ
ーン741の中心を位置決めした状態で行われることか
ら、基準パターン741から発生する結像光束は殆ど投
影光学系PLの収差の影響を受けることなく、光軸を含
む微小領域に位置ずれなく結像する。
On the other hand, the reference pattern 74 1 (or 7
4 2 ) generates diffracted light, as shown in FIG.
Without being restricted by the pinhole-shaped opening, the light directly enters the projection optical system PL and is imaged on the wafer W through the projection optical system PL. Furthermore, this reference pattern 74
Since exposure using 1 is performed with the center of the reference pattern 74 1 being positioned on the optical axis of the projection optical system PL, most of the imaging light flux generated from the reference pattern 74 1 is an aberration of the projection optical system PL. The image is formed on the minute area including the optical axis without any positional deviation without being affected by.

【0095】従って、位置ずれ量(Δξ,Δη)は、波
面の理想波面に対する傾斜をそのまま反映した値にな
り、逆に位置ずれ量(Δξ,Δη)に基づいて波面を復
元することができる。なお、上記の位置ずれ量(Δξ,
Δη)と波面との物理的な関係から明らかなように、本
実施形態における波面の算出原理は、周知のShack-Hart
manの波面算出原理そのものである。
Therefore, the positional deviation amount (Δξ, Δη) becomes a value that directly reflects the inclination of the wavefront with respect to the ideal wavefront, and conversely the wavefront can be restored based on the positional deviation amount (Δξ, Δη). In addition, the amount of positional deviation (Δξ,
As is clear from the physical relationship between Δη) and the wavefront, the wavefront calculation principle in this embodiment is based on the well-known Shack-Hart method.
It is the wavefront calculation principle of man itself.

【0096】次に、上記の位置ずれ量に基づいて、波面
を算出する方法について、簡単に説明する。
Next, a method of calculating the wavefront based on the above-mentioned positional deviation amount will be briefly described.

【0097】上述の如く、位置ずれ量(Δξ,Δη)は
波面の傾きに対応しており、これを積分することにより
波面の形状(厳密には基準面(理想波面)からのずれ)
が求められる。波面(波面の基準面からのずれ)の式を
W(x,y)とし、比例係数をkとすると、次式
(1)、(2)のような関係式が成立する。
As described above, the positional deviation amount (Δξ, Δη) corresponds to the inclination of the wavefront, and by integrating this, the shape of the wavefront (strictly speaking, deviation from the reference surface (ideal wavefront)).
Is required. If the equation of the wavefront (deviation of the wavefront from the reference plane) is W (x, y) and the proportional coefficient is k, the relational expressions such as the following equations (1) and (2) are established.

【0098】[0098]

【数1】 [Equation 1]

【0099】位置ずれ量のみでしか与えられていない波
面の傾きをそのまま積分するのは容易ではないため、面
形状を級数に展開して、これにフィットするものとす
る。この場合、級数は直交系を選ぶものとする。ツェル
ニケ多項式は軸対称な面の展開に適した級数で、円周方
向は三角級数に展開する。すなわち、波面Wを極座標系
(ρ,θ)で表すと、ツェルニケ多項式をRn m(ρ)と
して、次式(3)のように展開できる。
Since it is not easy to directly integrate the wavefront inclination given only by the amount of positional deviation, the surface shape is developed into a series and fitted to this. In this case, the series should be orthogonal. The Zernike polynomial is a series suitable for expanding an axisymmetric surface, and expands into a trigonometric series in the circumferential direction. That is, when the wavefront W is represented by the polar coordinate system (ρ, θ), the Zernike polynomial can be expanded as R n m (ρ) as shown in the following expression (3).

【0100】[0100]

【数2】 [Equation 2]

【0101】なお、Rn m(ρ)の具体的な形は、周知で
ある(例えば光学の一般的な教科書などに記載されてい
る)ので、詳細な説明は省略する。直交系であるから各
項の係数、An m,Bn mは独立に決定することができる。
有限項で切ることはある種のフィルタリングを行うこと
に対応する。
Since the specific form of R n m (ρ) is well known (for example, it is described in a general textbook of optics), detailed description thereof will be omitted. Since it is an orthogonal system, the coefficients of each term, A n m and B n m, can be independently determined.
Cutting with a finite term corresponds to performing some sort of filtering.

【0102】実際には、その微分が上記の位置ずれ量と
して検出されるので、フィッティングは微係数について
行う必要がある。極座標系(x=ρcosθ,y=ρs
inθ)では、次式(4)、(5)のように表される。
In practice, the differential is detected as the above-mentioned amount of positional deviation, so the fitting needs to be performed on the differential coefficient. Polar coordinate system (x = ρcos θ, y = ρs
in θ) is expressed by the following equations (4) and (5).

【0103】[0103]

【数3】 [Equation 3]

【0104】ツェルニケ多項式の微分形は直交系ではな
いので、フィッティングは最小自乗法で行う必要があ
る。1つの計測用パターンからの情報(ずれの量)はX
とY方向につき与えられるので、計測用パターンの数を
N(Nは、例えば81〜400程度とする)とすると、
上式(1)〜(5)で与えられる観測方程式の数は2N
(=162〜800程度)となる。これから例えば27
の係数を決めるため各係数の誤差はかなり小さくなる
(面の傾きを表すA1 1,B1 1を除けば係数のばらつきは
数nm程度に収まっている)。
Since the differential form of the Zernike polynomial is not an orthogonal system, the fitting must be performed by the least square method. The information (the amount of deviation) from one measurement pattern is X
And the number of measurement patterns is N (N is, for example, about 81 to 400),
The number of observation equations given by the above equations (1) to (5) is 2N.
(= About 162 to 800). From now on, for example, 27
Much smaller the error of each coefficient to determine the coefficients (the variation coefficients except A 1 1, B 1 1 representing the tilt of the surface is accommodated in several nm).

【0105】ツェルニケ多項式のそれぞれの項は光学収
差に対応する。しかも低次の項はザイデル収差にほぼ対
応する。従って、ツェルニケ多項式を用いることによ
り、投影光学系PLの波面収差を求めることができる。
Each term in the Zernike polynomial corresponds to an optical aberration. Moreover, the low-order terms almost correspond to Seidel aberrations. Therefore, the wavefront aberration of the projection optical system PL can be obtained by using the Zernike polynomial.

【0106】そこで、主制御装置50では、所定の演算
プログラムを用いて、位置ずれ量(Δξ,Δη)に基づ
いて、前述した原理に従って、各領域Si,jに対応す
る、すなわち投影光学系PLの視野内の第1計測点〜第
n計測点に対応する波面(波面収差)、ここでは、ツェ
ルニケ多項式の各項の係数、例えば第2項の係数Z2
第36項の係数Z36を演算する。
Therefore, main controller 50 uses a predetermined calculation program to correspond to each region S i, j based on the positional deviation amount (Δξ, Δη) according to the above-mentioned principle, that is, the projection optical system. The wavefront (wavefront aberration) corresponding to the first measurement point to the nth measurement point in the field of view of PL, here, the coefficient of each term of the Zernike polynomial, for example, the coefficient Z 2 of the second term.
The coefficient Z 36 of the 36th term is calculated.

【0107】ところで、本実施形態の露光装置10で
は、定期的にメンテナンスが行われる。その際に、前述
した計測用レチクルRTを用いて、前述した手順で波面
収差の計測が行われ、その計測結果に基づいて、投影光
学系PLが調整される。この調整は、例えば、主制御装
置50が波面収差の計測結果に基づいて、非点収差、コ
マ収差、ディストーション、像面湾曲(又はフォーカ
ス)、球面収差などの低次収差、すなわちザイデルの5
収差等を求め、これらの収差を補正すべき旨の指令を結
像特性補正コントローラ48に与える。これにより、結
像特性補正コントローラ48により、可動レンズ131
〜134のうちの少なくとも1つの所定の可動レンズ
を、少なくとも1自由度方向に駆動する所定の駆動素子
に対する印加電圧が制御され、前記所定の可動レンズの
位置及び姿勢の少なくとも一方が調整され、投影光学系
PLの結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、
コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。
By the way, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment, maintenance is regularly performed. At that time, the measurement reticle R T is used to measure the wavefront aberration in the procedure described above, and the projection optical system PL is adjusted based on the measurement result. This adjustment is performed by, for example, the main controller 50 based on the measurement result of the wavefront aberration, based on the low-order aberrations such as astigmatism, coma, distortion, field curvature (or focus), and spherical aberration, that is, Seidel's 5
Aberrations and the like are obtained, and a command to correct these aberrations is given to the imaging characteristic correction controller 48. As a result, the image formation characteristic correction controller 48 causes the movable lens 13 1
To 13 at least one predetermined movable lens of the four, the voltage applied to the predetermined drive device for driving at least one degree of freedom direction is controlled, at least one of the position and attitude of the predetermined movable lens is adjusted, Imaging characteristics of the projection optical system PL, such as distortion, field curvature,
Coma aberration, spherical aberration, astigmatism, etc. are corrected.

【0108】この場合において、予め各可動レンズの各
自由度方向の単位駆動量と、波面収差(ツェルニケ多項
式の各項の係数)の変化量との関係を予め求め、これを
データベースとしてメモリ内に記憶しておくとともに、
このデータベースとツェルニケ多項式の各項の係数とに
基づいて結像特性の調整量を演算する調整量演算プログ
ラムを準備しておくこととしても良い。このようにする
と、主制御装置50では、波面収差の計測結果(ツェル
ニケ多項式の各項の係数の算出値)が得られた時点で、
上記のデータベースとその得られた波面収差の計測結果
とを用いて上記の調整量演算プログラムに従って、可動
レンズ131〜134を各自由度方向に駆動すべき調整量
を演算し、この調整量の指令値を、結像特性補正コント
ローラ48に与える。これにより、結像特性補正コント
ローラ48により、可動レンズ131〜134をそれぞれ
の自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が
制御され、可動レンズ131〜134の位置及び姿勢の少
なくとも一方がほぼ同時に調整され、投影光学系PLの
結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収
差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお、コ
マ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみ
ならず高次の収差をも補正可能である。
In this case, the relationship between the unit drive amount of each movable lens in the direction of each degree of freedom and the change amount of the wavefront aberration (the coefficient of each term of the Zernike polynomial) is obtained in advance and stored in a memory as a database. Remember
An adjustment amount calculation program for calculating the adjustment amount of the imaging characteristic based on this database and the coefficient of each term of the Zernike polynomial may be prepared. In this way, in the main controller 50, when the measurement result of the wavefront aberration (calculated value of the coefficient of each term of the Zernike polynomial) is obtained,
Using the above database and the obtained measurement result of the wavefront aberration, an adjustment amount for driving the movable lenses 13 1 to 13 4 in each degree of freedom is calculated according to the above adjustment amount calculation program, and this adjustment amount is calculated. Is given to the imaging characteristic correction controller 48. As a result, the imaging characteristic correction controller 48 controls the applied voltage to each drive element that drives the movable lenses 13 1 to 13 4 in the respective degrees of freedom, and at least the positions and orientations of the movable lenses 13 1 to 13 4 are controlled. One of them is adjusted almost at the same time, and the imaging characteristics of the projection optical system PL, such as distortion, curvature of field, coma, spherical aberration, and astigmatism, are corrected. Regarding coma aberration, spherical aberration, and astigmatism, not only low-order aberrations but also high-order aberrations can be corrected.

【0109】本実施形態の露光装置10では、半導体デ
バイスの製造時には、レチクルとしてデバイス製造用の
レチクルRがレチクルステージRST上に装填され、そ
の後、レチクルアライメント及び不図示のウエハアライ
メント系のいわゆるベースライン計測、並びにEGA
(エンハンスト・グローバル・アライメント)等のウエ
ハアライメントなどの準備作業が行われる。その後、前
述した光学特性の計測時と同様のステップ・アンド・リ
ピート方式の露光が行われる。但し、この場合、ステッ
ピングは、ウエハアライメント結果に基づいて、ショッ
ト間を単位として行われる。なお、露光時の動作等は通
常のステッパと異なることがないので、詳細説明につい
ては省略する。
In the exposure apparatus 10 of the present embodiment, when manufacturing a semiconductor device, a reticle R for device manufacturing is loaded as a reticle on the reticle stage RST, and thereafter, reticle alignment and a so-called baseline of a wafer alignment system not shown. Measurement and EGA
Preparation work such as wafer alignment such as (enhanced global alignment) is performed. After that, the same step-and-repeat exposure is performed as in the measurement of the optical characteristics described above. However, in this case, stepping is performed in units of shots based on the wafer alignment result. Since the operation during exposure does not differ from that of a normal stepper, detailed description thereof will be omitted.

【0110】但し、露光装置10では、露光に先立っ
て、前述したメンテナンス時、あるいはその他必要なタ
イミングで、前述した投影光学系PLの結像特性の補正
(調整)が行われ、この結像特性補正後の投影光学系P
Lを用いて、上記のステップ・アンド・リピート方式の
露光が行われる。
However, in the exposure apparatus 10, the image forming characteristics of the projection optical system PL described above are corrected (adjusted) before the exposure at the time of the above-mentioned maintenance or at other necessary timings. Projection optical system P after correction
Using L, the step-and-repeat exposure is performed.

【0111】次に、露光装置10の製造方法について説
明する。
Next, a method of manufacturing the exposure apparatus 10 will be described.

【0112】露光装置10の製造に際しては、まず、複
数のレンズ、ミラー等の光学素子などを含む照明光学系
12、投影光学系PL、多数の機械部品から成るレチク
ルステージ系やウエハステージ系などを、それぞれユニ
ットとして組み立てるとともに、それぞれユニット単体
としての所望の性能を発揮するように、光学的な調整、
機械的な調整、及び電気的な調整等を行う。
In manufacturing the exposure apparatus 10, first, an illumination optical system 12 including optical elements such as a plurality of lenses and mirrors, a projection optical system PL, a reticle stage system including a large number of mechanical parts, a wafer stage system, and the like. , Assembling each as a unit, and performing optical adjustments so that each unit exhibits the desired performance as a unit,
Make mechanical and electrical adjustments.

【0113】次に、照明光学系12や投影光学系PLな
どを露光装置本体に組むとともに、レチクルステージ系
やウエハステージ系などを露光装置本体に取り付けて配
線や配管を接続する。
Next, the illumination optical system 12, the projection optical system PL, etc. are assembled in the exposure apparatus main body, and the reticle stage system, wafer stage system, etc. are attached to the exposure apparatus main body to connect wiring and piping.

【0114】次いで、照明光学系12や投影光学系PL
については、光学的な調整を更に行う。これは、露光装
置本体への組み付け前と組み付け後とでは、それらの光
学系、特に投影光学系PLの光学特性が微妙に変化する
からである。本実施形態では、この露光装置本体へ組み
込み後に行われる投影光学系PLの光学的な調整に際し
て、前述した計測用レチクルRTを用いて前述した手順
で、投影光学系PLの波面収差の計測を行う。そして、
この波面収差結果に基づいて、前述のメンテナンス時と
同様にして、ザイデル収差等の補正が行われる。また、
より高次の収差に基づいて必要であればレンズ等の組付
けを再調整する。なお、再調整により所望の性能が得ら
れない場合などには、一部のレンズを再加工する必要も
生じる。なお、投影光学系PLの光学素子の再加工を容
易に行うため、投影光学系PLを露光装置本体に組み込
む前に前述の波面収差を計測し、この計測結果に基づい
て再加工が必要な光学素子の有無や位置などを特定し、
その光学素子の再加工と他の光学素子の再調整とを並行
して行うようにしても良い。
Next, the illumination optical system 12 and the projection optical system PL
With respect to, the optical adjustment is further performed. This is because the optical characteristics of those optical systems, in particular, the projection optical system PL slightly change before and after assembling to the exposure apparatus main body. In the present embodiment, when the optical adjustment of the projection optical system PL is carried out after being incorporated in the exposure apparatus main body, the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured by the procedure described above using the measurement reticle R T described above. To do. And
Based on this wavefront aberration result, Seidel aberration and the like are corrected in the same manner as during the above-mentioned maintenance. Also,
If necessary, readjust the assembling of the lens or the like based on the higher-order aberration. If the desired performance cannot be obtained by the readjustment, it is necessary to reprocess some lenses. In order to easily reprocess the optical elements of the projection optical system PL, the above-mentioned wavefront aberration is measured before the projection optical system PL is incorporated into the exposure apparatus main body, and the optical processing that requires reprocessing is performed based on this measurement result. Identify the presence or absence of elements and their positions,
The reprocessing of the optical element and the readjustment of other optical elements may be performed in parallel.

【0115】その後、更に総合調整(電気調整、動作確
認等)をする。これにより、光学特性が高精度に調整さ
れた投影光学系PLを用いて、レチクルRのパターンを
ウエハW上に精度良く転写することができる、本実施形
態の露光装置10を製造することができる。なお、露光
装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリ
ーンルームで行うことが望ましい。
Thereafter, further comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.) is performed. This makes it possible to manufacture the exposure apparatus 10 of the present embodiment, which can accurately transfer the pattern of the reticle R onto the wafer W by using the projection optical system PL whose optical characteristics are adjusted with high accuracy. . It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.

【0116】以上説明したように、本実施形態による
と、投影光学系PLの波面収差の計測に先立って、ウエ
ハステージWST上に配置されたウエハW表面の平坦度
が主制御装置50により、フォーカスセンサ(80a、
80b)を用いて計測される。そして、このウエハW表
面の平坦度の情報、例えば、前述した14×14のマト
リックス状の配列点におけるウエハW表面におけるZ位
置の情報がテーブルデータとしてメモリ内に記憶され
る。
As described above, according to the present embodiment, the flatness of the surface of the wafer W placed on the wafer stage WST is controlled by the main controller 50 before the measurement of the wavefront aberration of the projection optical system PL. Sensor (80a,
80b). Then, information on the flatness of the surface of the wafer W, for example, information on the Z position on the surface of the wafer W at the above-mentioned 14 × 14 matrix array points is stored in the memory as table data.

【0117】そして、投影光学系PLの波面収差の計測
の際には、レチクルステージRST上に計測用レチクル
Tが搭載され、該計測用レチクルRT上の各計測用パタ
ーン67i,jの転写に先立って、各計測用パターン67
i,jの転写対象の矩形領域が投影光学系PLの像面に極
力一致するように、主制御装置50により、上記のウエ
ハW表面の平坦度の情報を考慮して、ウエハWの投影光
学系PLの光軸方向に関する位置及び光軸に直交する面
に対する傾斜の少なくとも一方が調整される。
When measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL, the measuring reticle R T is mounted on the reticle stage RST, and the measuring patterns 67 i, j on the measuring reticle R T are measured. Prior to transfer, each measurement pattern 67
In order that the rectangular area of i, j to be transferred may coincide with the image plane of the projection optical system PL as much as possible, the main controller 50 considers the information on the flatness of the surface of the wafer W and the projection optical system of the wafer W. At least one of the position of the system PL in the optical axis direction and the inclination with respect to the plane orthogonal to the optical axis is adjusted.

【0118】次いで、計測用レチクルRT上の各計測用
パターン67i,jが照明光により照明され、各計測用パ
ターン67i,jが、当該各計測用パターンに個別に対応
して設けられたピンホール状の開口70i,j及び投影光
学系PLを介してウエハW上の前記矩形領域に転写され
る。
Next, each measurement pattern 67 i, j on the measurement reticle R T is illuminated with the illumination light, and each measurement pattern 67 i, j is provided corresponding to each measurement pattern individually. It is transferred to the rectangular area on the wafer W through the pinhole-shaped opening 70 i, j and the projection optical system PL.

【0119】次いで、計測用レチクルRT上の基準パタ
ーン741(742)が、ウエハW上に転写された各計測
用パターンの転写像(潜像)に重ねて転写される。
Next, the reference pattern 74 1 (74 2 ) on the measurement reticle R T is transferred so as to be superimposed on the transfer image (latent image) of each measurement pattern transferred on the wafer W.

【0120】その後、ウエハWが現像され、この現像後
にウエハW上に形成された各計測用パターンの転写像
(レジスト像)の対応する基準パターンのレジスト像に
対する位置ずれ量が求められる。
After that, the wafer W is developed, and the amount of positional deviation of the transfer image (resist image) of each measurement pattern formed on the wafer W after the development with respect to the resist image of the corresponding reference pattern is obtained.

【0121】そして、主制御装置50により、上記位置
ずれ量に含まれる、計測用パターン転写時に残存したデ
フォーカスに起因する位置ずれ成分が、補正され、その
補正後の真の位置ずれ量に基づいて、所定の演算により
投影光学系PLの波面収差が、算出される。この場合、
前述の如く、位置ずれ量は、投影光学系PLの光学特性
(波面収差)を正確に反映した量となっており、この量
に基づくことにより投影光学系PLの波面収差を非常に
精度良く求めることが可能となっている。
Then, the main controller 50 corrects the positional deviation component, which is included in the positional deviation amount and is caused by the defocus remaining at the time of transferring the measurement pattern, and corrects it based on the corrected true positional deviation amount. Then, the wavefront aberration of the projection optical system PL is calculated by a predetermined calculation. in this case,
As described above, the positional deviation amount is an amount that accurately reflects the optical characteristics (wavefront aberration) of the projection optical system PL, and based on this amount, the wavefront aberration of the projection optical system PL is very accurately determined. It is possible.

【0122】また、本実施形態によると、メンテナンス
時等において定期的に投影光学系PLの波面収差が精度
良く計測され、この精度良く計測された波面収差の計測
結果に基づいて投影光学系PLが調整されるので、投影
光学系PLの光学特性を精度良く調整することができ
る。
Further, according to the present embodiment, the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured with high accuracy at the time of maintenance and the like, and the projection optical system PL is adjusted based on the measurement result of the wavefront aberration measured with high accuracy. Since it is adjusted, the optical characteristics of the projection optical system PL can be adjusted with high accuracy.

【0123】そして、本実施形態に係る露光装置による
と、露光に先立って、上述の如くして光学特性が調整さ
れた投影光学系PLを用いて、レチクルRのパターンが
ウエハW上に転写されるので、レチクルRのパターンを
ウエハW上に精度良く転写することが可能になる。
Then, according to the exposure apparatus of this embodiment, the pattern of the reticle R is transferred onto the wafer W using the projection optical system PL whose optical characteristics are adjusted as described above, prior to exposure. Therefore, the pattern of the reticle R can be accurately transferred onto the wafer W.

【0124】さらに、本実施形態によると、露光装置1
0の製造時においても、投影光学系PLを露光装置本体
に組み込んだ後において、前述のように投影光学系PL
の波面収差が計測され、その計測された波面収差に基づ
いて投影光学系PLを調整するので、投影光学系の結像
特性が精度良く調整される。従って、投影光学系の結像
特性が精度良く調整された露光装置10が製造され、該
露光装置10を用いて露光を行うことにより、レチクル
パターンを投影光学系PLを介してウエハ上に精度良く
転写することが可能になる。
Furthermore, according to the present embodiment, the exposure apparatus 1
Even when 0 is manufactured, after the projection optical system PL is incorporated in the exposure apparatus main body, as described above,
Is measured, and the projection optical system PL is adjusted based on the measured wavefront aberration, so that the imaging characteristics of the projection optical system are adjusted with high accuracy. Therefore, the exposure apparatus 10 in which the image forming characteristics of the projection optical system are adjusted with high accuracy is manufactured, and exposure is performed using the exposure apparatus 10, whereby the reticle pattern is accurately transferred onto the wafer via the projection optical system PL. It becomes possible to transfer.

【0125】≪第2の実施形態≫次に、本発明の第2の
実施形態を図7及び図8に基づいて説明する。ここで、
前述した第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分
については、同一の符号を用いるとともに、その説明を
簡略にし若しくは省略する。
<< Second Embodiment >> Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. here,
Constituent parts that are the same as or equivalent to those of the first embodiment described above will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.

【0126】本第2の実施形態では、投影光学系PLの
光学特性、具体的には波面収差の計測に際して、前述し
た計測用レチクルRTに代えて、図7に示される計測用
レチクルR’Tと、図8に示される計測用レチクルR”T
とが用いられる。
In the second embodiment, when measuring the optical characteristics of the projection optical system PL, specifically, the wavefront aberration, the measuring reticle R ′ shown in FIG. 7 is used instead of the above-described measuring reticle R T. T and the measurement reticle R ″ T shown in FIG.
And are used.

【0127】前記計測用レチクルR’Tは、図7に示さ
れるように、前述した計測用レチクルRTと基本的には
同様に構成されているが、ガラス基板60の下面(パタ
ーン面)に基準パターンが一切形成されてなく、これに
対応してレンズ保持部材62に基準パターンに対する照
明光の通路を成す開口が設けられていない点において相
違する。その他の部分は、計測用レチクルRTと同様に
構成されている。
[0127] The measurement reticle R 'T, as shown in FIG. 7, is configured similarly to the fundamentally reticle R T for measurement as described above, the lower surface of the glass substrate 60 (pattern surface) The difference is that the reference pattern is not formed at all, and correspondingly, the lens holding member 62 is not provided with an opening forming a passage of illumination light with respect to the reference pattern. The other parts are configured similarly to the measurement reticle R T.

【0128】一方、計測用レチクルR”Tは、図8に示
されるように、通常のペリクル付レチクルである。すな
わち、この計測用レチクルR”Tは、ガラス基板60の
パターン面(下面)に、計測用レチクルR’Tの集光レ
ンズ63i,j、すなわち計測用パターン67i,j(図5
(A)参照)に個別に対応する配置で基準パターン76
i ,jが形成されるとともに、計測用レチクルR’Tと同様
の配置でレチクルアライメントマークRM1、RM2が
形成されている。この場合において、各基準パターン7
i,jとしては、前述した基準パターン741と同一のパ
ターンが用いられている。
On the other hand, the measurement reticle R ″ T is a normal reticle with a pellicle as shown in FIG. 8. That is, the measurement reticle R ″ T is on the pattern surface (lower surface) of the glass substrate 60. , The condenser lens 63 i, j of the measurement reticle R ′ T , that is, the measurement pattern 67 i, j (see FIG.
(See (A)) The reference pattern
The i and j are formed, and the reticle alignment marks RM1 and RM2 are formed in the same arrangement as the measurement reticle R ′ T. In this case, each reference pattern 7
As 6 i, j , the same pattern as the reference pattern 74 1 described above is used.

【0129】計測用レチクルR”Tでは、図8に示され
るように、ガラス基板60のパターン面にペリクルフレ
ーム73を介してパターン面から所定距離、例えば6m
m程度離れた面にペリクル71がパターン面に平行に設
けられている。
In the measurement reticle R ″ T , as shown in FIG. 8, the pattern surface of the glass substrate 60 is placed at a predetermined distance from the pattern surface via the pellicle frame 73, for example, 6 m.
A pellicle 71 is provided parallel to the pattern surface on a surface separated by about m.

【0130】次に、本第2の実施形態に係る投影光学系
の波面収差の計測方法について説明する。本第2の実施
形態においても、露光装置10の投影光学系PLの波面
収差を計測するものとする。前提として、計測用レチク
ルR’T、R”Tが不図示のレチクル保管部に保管されて
いるものとする。
Next, a method of measuring the wavefront aberration of the projection optical system according to the second embodiment will be described. In the second embodiment as well, the wavefront aberration of the projection optical system PL of the exposure apparatus 10 is measured. As a premise, it is assumed that the measurement reticles R ′ T and R ″ T are stored in a reticle storage unit (not shown).

【0131】まず、主制御装置50では、不図示のレチ
クルローダを介して計測用レチクルR’Tをレチクルス
テージRST上にロードする。次いで、主制御装置50
では、前述した計測用レチクルRTの場合と同様にし
て、計測用レチクルR’Tについてレチクルアライメン
トを行う。これにより、レチクルアライメントが終了
し、レチクル中心が投影光学系PLの光軸にほぼ一致す
る。
[0131] First, the main controller 50 loads the measurement reticle R 'T on the reticle stage RST via a reticle loader (not shown). Then, the main controller 50
Then, reticle alignment is performed on the measurement reticle R ′ T in the same manner as in the case of the measurement reticle R T described above. As a result, the reticle alignment is completed and the center of the reticle substantially coincides with the optical axis of the projection optical system PL.

【0132】次に、主制御装置50では、不図示のウエ
ハローダを用いて表面にレジスト(感光剤)が塗布され
たウエハWをZチルトステージ58上にロードする。
Next, main controller 50 uses wafer loader (not shown) to load wafer W, the surface of which is coated with a resist (photosensitive agent), onto Z tilt stage 58.

【0133】次いで、主制御装置50では、後に計測用
レチクルR’T上の計測用パターン67i,jが転写される
ウエハW上の所定領域内の平坦度を、前述した第1の実
施形態と同様にして計測し、その結果得られたフォーカ
スセンサの検出点の配列ピッチの半分の間隔でXY2次
元方向に配列された、14×14のマトリックス状の配
列点におけるウエハW表面におけるZ位置の情報に関す
るテーブルデータをメモリ内に記憶する。そして、主制
御装置50では、ウエハレーザ干渉計54Wの計測値を
モニタしつつ、ウエハステージWSTを平坦度計測の開
始位置である初期位置に戻す。
Next, in the main controller 50, the flatness within a predetermined region on the wafer W onto which the measurement pattern 67 i, j on the measurement reticle R ′ T is transferred later is determined by the above-described first embodiment. And the Z position on the surface of the wafer W at 14 × 14 matrix-shaped arrangement points arranged in the XY two-dimensional direction at intervals of half the arrangement pitch of the detection points of the focus sensor obtained as a result. Store table data for information in memory. Then, main controller 50 returns wafer stage WST to the initial position which is the start position of the flatness measurement, while monitoring the measurement value of wafer laser interferometer 54W.

【0134】次いで、主制御装置50では、計測用レチ
クルR’Tの集光レンズ65i,jの全てが含まれ、レンズ
保持部材62のX軸方向の最大幅以内のX軸方向の長さ
を有する矩形の照明領域を形成するため、不図示の駆動
系を介してレチクルブラインド30の開口を設定する。
また、これと同時に、主制御装置50では、照明条件を
前述した第1の実施形態の場合と同様にして設定する。
Next, main controller 50 includes all of condenser lenses 65 i, j of measurement reticle R ′ T and has a length in the X-axis direction within the maximum width of lens holding member 62 in the X-axis direction. The opening of the reticle blind 30 is set via a drive system (not shown) in order to form a rectangular illumination area having a.
At the same time, main controller 50 sets the illumination conditions in the same manner as in the case of the first embodiment described above.

【0135】次に、主制御装置50では、メモリ内に記
憶されているテーブルデータのうち、前記矩形の照明領
域に対応するウエハW上の領域内部に含まれるZ位置デ
ータを読み出し、これらのデータに基づいて、最小自乗
法等の所定の演算によりウエハW表面のその領域部分の
近似平面(あるいは近似曲面)を算出し、この近似平面
が投影光学系PLの像面に極力一致するように、ウエハ
ステージ駆動部56を介してZチルトステージ58のZ
位置及びXY面に対する傾斜の少なくとも一方を調整す
る。
Next, main controller 50 reads the Z position data included in the area on wafer W corresponding to the rectangular illumination area from the table data stored in the memory, and reads these data. Based on the above, an approximate plane (or an approximate curved surface) of the area portion on the surface of the wafer W is calculated by a predetermined calculation such as the least square method, and the approximate plane is made to match the image plane of the projection optical system PL as much as possible. Z of the Z tilt stage 58 via the wafer stage drive unit 56
At least one of the position and the inclination with respect to the XY plane is adjusted.

【0136】このような準備作業の後、主制御装置50
では、制御情報TSを光源16に与えて、レーザビーム
LBを発光させて、照明光ELをレチクルR’Tに照射
して露光を行う。これにより、ウエハW上のレジスト層
には、図6(A)と同様に、各計測用パターン67i,j
の縮小像(潜像)67’i,jが、所定間隔でXY2次元
方向に沿って所定間隔で形成される。
After such preparatory work, main controller 50
Then, the control information TS is given to the light source 16, the laser beam LB is emitted, and the reticle R ′ T is irradiated with the illumination light EL to perform exposure. As a result, in the resist layer on the wafer W, each measurement pattern 67 i, j is formed in the same manner as in FIG.
Reduced images (latent images) 67 ′ i, j are formed at predetermined intervals along the XY two-dimensional direction at predetermined intervals.

【0137】次に、主制御装置50では、不図示のレチ
クルローダを介して計測用レチクルR’Tをレチクルス
テージRST上からアンロードするとともに、計測用レ
チクルR”TをレチクルステージRST上にロードす
る。次いで、主制御装置50では、前述した計測用レチ
クルRTの場合と同様にして、計測用レチクルR”Tにつ
いてレチクルアライメントを行う。これにより、計測用
レチクルR”Tのレチクルアライメントが終了し、レチ
クル中心が投影光学系PLの光軸にほぼ一致する。
[0137] Next, loading the main controller 50, as well as unload the measurement reticle R 'T via a reticle loader (not shown) from the reticle stage RST, a measurement reticle R "T on the reticle stage RST Next, main controller 50 performs reticle alignment for measurement reticle R ″ T , as in the case of measurement reticle R T described above. This completes the reticle alignment of the measurement reticle R ″ T , and the reticle center substantially coincides with the optical axis of the projection optical system PL.

【0138】次に、主制御装置50では、照明光ELを
レチクルR”Tに照射して露光を行う。これにより、ウ
エハW上のレジスト層の既に各計測用パターン67i,j
の縮小像(潜像)67’i,jが形成された各領域S
i,jに、対応する基準パターン76 i,jがそれぞれ重ねて
転写される。本実施形態の場合、基準パターン76i,j
の転写の際には、照明領域や、ウエハWのZ位置及びX
Y面に対する傾斜は、先に計測用パターン67i,jを転
写した際に最適な状態に設定されているので、それらの
調整ないしは設定等は特に行う必要はない。
Next, in the main controller 50, the illumination light EL is turned on.
Reticle R "TTo irradiate and expose. This makes
Each measurement pattern 67 of the resist layer on the roof W has already been measured.i, j
Reduced image (latent image) 67 'i, jEach area S where the
i, j, The corresponding reference pattern 76 i, jOverlap each other
Transcribed. In the case of this embodiment, the reference pattern 76i, j
When transferring the wafer, the illumination area, the Z position of the wafer W and the X position
The inclination with respect to the Y plane is first measured 67i, jTurn over
Since it is set to the optimum state when copying it, those
It is not necessary to make adjustments or settings.

【0139】このようにして、全ての露光が終了する
と、主制御装置50では、不図示のウエハローダを介し
てウエハWをZチルトステージ58上からアンロードし
た後、チャンバ11にインラインにて接続されている不
図示のコータ・デベロッパ(以下、「C/D」と略述す
る)に送る。そして、C/D内で、そのウエハWの現像
が行われ、その現像後にウエハW上には、マトリックス
状に配列された各領域S i,jに図6(B)と同様の配置
で計測用パターンと基準パターンとのレジスト像が形成
される。
In this way, all exposure is completed.
In the main controller 50, a wafer loader (not shown) is used.
And unload the wafer W from the Z tilt stage 58.
Connected to the chamber 11 inline.
The illustrated coater / developer (abbreviated as "C / D" below)
Send) to. Then, the development of the wafer W is performed in the C / D.
And the matrix is formed on the wafer W after the development.
Areas S arranged in a line i, jThe same arrangement as in Fig. 6 (B)
A resist image of the measurement pattern and the reference pattern is formed by
To be done.

【0140】その後、現像が終了したウエハWは、C/
Dから取り出され、外部の重ね合せ測定器(レジストレ
ーション測定器)を用いて、各領域Si,jについて重ね
合せ誤差の測定が行われ、この結果に基づいて、各計測
用パターン67i,jのレジスト像の対応する基準パター
ン76i,jのレジスト像に対する位置誤差(位置ずれ
量)が算出される。
After that, the wafer W which has been developed is
Then, the overlay error is measured for each region S i, j by using an external overlay measuring device (registration measuring device), and based on this result, each measurement pattern 67 i, The positional error (positional shift amount) of the resist image of j with respect to the resist image of the corresponding reference pattern 76 i, j is calculated.

【0141】このようにして、各領域Si,jについて、
基準パターンに対する計測用パターンのX,Y2次元方
向の位置ずれ量(Δ’ξ,Δ’η)が求められる。
In this way, for each area S i, j
The positional shift amount (Δ′ξ, Δ′η) of the measurement pattern with respect to the reference pattern in the X and Y two-dimensional directions is obtained.

【0142】そして、本実施形態では、前述のようにし
て求められた各領域Si,jについての基準パターンに対
する計測用パターンのX,Y2次元方向の位置ずれ量
(Δ’ξ,Δ’η)のデータが、オペレータ等により、
図1の入出力装置44を介して主制御装置50に入力さ
れる。なお、外部の重ね合せ測定器から、演算した各領
域Si,jについての位置ずれ量(Δ’ξ,Δ’η)のデ
ータを、オンラインにて主制御装置50に入力すること
も可能である。
In the present embodiment, the amount of positional deviation (Δ′ξ, Δ′η) in the X and Y two-dimensional directions of the measurement pattern with respect to the reference pattern for each area S i, j obtained as described above. ) Data is
It is input to the main controller 50 via the input / output device 44 of FIG. It is also possible to input the data of the calculated positional deviation amount (Δ′ξ, Δ′η) for each region S i, j from the external overlay measuring device to the main controller 50 online. is there.

【0143】いずれにしても、上記の入力に応答して、
主制御装置50では、メモリ内に記憶されているテーブ
ルデータ(14×14のマトリックス状の配列点におけ
るウエハW表面におけるZ位置の情報)を用いて、位置
ずれ量(Δ’ξ,Δ’η)に含まれる前述した各計測用
パターン67i,j転写時に残存したデフォーカスに起因
する位置ずれ成分を補正した、投影光学系PLの波面収
差をそのまま反映した真の位置ずれ量(Δξ,Δη)
を、前述した第1の実施形態と同様の手順で算出し、こ
の算出した位置ずれ量(Δξ,Δη)に基づいて、投影
光学系PLの波面収差を算出する。
In any case, in response to the above input,
The main controller 50 uses the table data stored in the memory (information on the Z position on the surface of the wafer W at the 14 × 14 matrix array points) to determine the amount of positional deviation (Δ′ξ, Δ′η). ), The true positional deviation amount (Δξ, Δη) that directly reflects the wavefront aberration of the projection optical system PL, in which the positional deviation component caused by the defocus remaining at the time of transferring each measurement pattern 67 i, j described above is corrected. )
Is calculated in the same procedure as in the first embodiment described above, and the wavefront aberration of the projection optical system PL is calculated based on the calculated positional deviation amount (Δξ, Δη).

【0144】本第2の実施形態においても、露光装置の
メンテナンスを定期的に行い、その際に、前述した計測
用レチクルR’T、R”Tを用いて、前述した手順で波面
収差の計測が行われ、その計測結果に基づいて、第1の
実施形態と同様にして投影光学系PLが調整される。ま
た、露光装置の製造工程においても、投影光学系PLの
露光装置本体への組み付け後において波面収差の計測及
びこれに基づく、投影光学系PLの調整が第1の実施形
態と同様にして行われる。
Also in the second embodiment, the maintenance of the exposure apparatus is periodically performed, and the measurement reticle R ′ T , R ″ T described above is used to measure the wavefront aberration in the procedure described above. Based on the measurement result, the projection optical system PL is adjusted in the same manner as in the first embodiment. Further, also in the manufacturing process of the exposure apparatus, the projection optical system PL is attached to the exposure apparatus main body. After that, the measurement of the wavefront aberration and the adjustment of the projection optical system PL based on the measurement are performed in the same manner as in the first embodiment.

【0145】以上説明した本第2の実施形態によると、
前述した第1の実施形態と同等の効果を得ることができ
る。これに加え、本実施形態では、投影光学系PLの光
学特性(波面収差)の計測に際し、計測用レチクルR’
T、計測用レチクルR”Tとを交換することにより、基準
パターンの転写を1回の露光で行うことができるので、
基準パターンの転写をステップ・アンド・リピート方式
で行う場合に比べて、露光時間を、ひいては投影光学系
の光学特性の計測に要する時間を短縮することができ
る。また、各基準パターンの転写時のステージの位置決
め誤差が位置ずれ量の誤差要因に含まれないので、その
分計測精度の向上も期待される。
According to the second embodiment described above,
It is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above. In addition to this, in this embodiment, when measuring the optical characteristics (wavefront aberration) of the projection optical system PL, the measurement reticle R ′ is used.
T, by exchanging the measurement reticle R "T, since the transfer of the reference pattern can be performed in one exposure,
It is possible to reduce the exposure time, and hence the time required to measure the optical characteristics of the projection optical system, as compared with the case where the transfer of the reference pattern is performed by the step-and-repeat method. Further, since the positioning error of the stage at the time of transferring each reference pattern is not included in the error factor of the positional deviation amount, the improvement of the measurement accuracy can be expected.

【0146】なお、上記各実施形態では、ウエハW表面
の平坦度の情報の取得に際して、ウエハステージWST
(ウエハW)を、フォーカスセンサの検出点の配列ピッ
チの半分の距離だけ、初期位置からX軸方向、Y軸方向
に移動して、結果的にフォーカスセンサの検出点の配列
ピッチの半分の間隔でXY2次元方向に配列されたマト
リックス状の配列点におけるウエハW表面におけるZ位
置の情報を得るものとしたが、本発明がこれに限定され
るものではない。すなわち、前述したウエハW表面の平
坦度の情報の取得に際して、ウエハステージWSTを初
期位置を基準として、X軸方向、Y軸方向にフォーカス
センサの検出点の配列ピッチの範囲内で小刻みにステッ
プ移動して、各移動位置毎にフォーカスセンサの検出点
におけるウエハW表面のZ位置情報を取得することとし
ても良い。この場合、各ステップ間の距離は、一定でな
くとも良い。また、X軸方向、Y軸方向のステップ間移
動距離も同一でなくても良い。フォーカスセンサの検出
点の間隔がある程度広く、フォーカスセンサから一度に
得られる各検出点におけるウエハ表面のZ位置情報のみ
では、ウエハ表面に凹凸がある場合に検出点相互間のウ
エハ表面のZ位置情報の不足によりウエハ表面の平坦度
の計測精度が低下するので、これを補える情報が得られ
ればその分計測精度の向上が可能だからである。この意
味からは、上述のステップ間距離は短ければ短い程良い
が、あまり短いと、その分計測回数が増えて計測時間が
増加するので、必要な計測精度と計測時間との兼ね合い
を考えて、上記のステップ間の距離を決定することが望
ましい。あるいは、ウエハステージWSTを初期位置を
基準として、X軸方向、Y軸方向にフォーカスセンサの
検出点の配列ピッチの範囲内で所定ステップピッチでス
テップ移動して、各移動位置毎にフォーカスセンサの検
出点におけるウエハW表面のZ位置情報を取得する。そ
して、この得られたZ位置情報に基づき、適宜な補間関
数、例えば3次元バイ‐スプライン関数その他の関数を
用いて、近似曲面などを算出する補間演算を行うことと
しても良い。かかる補間演算による場合には、上記の所
定ステップピッチをそれ程短くしなくともウエハW表面
の平坦度の情報を精度良く求めることが可能となる。
In each of the above-described embodiments, the wafer stage WST is used when acquiring the information on the flatness of the surface of the wafer W.
(Wafer W) is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction from the initial position by a distance half the arrangement pitch of the detection points of the focus sensor, and as a result, an interval of half the arrangement pitch of the detection points of the focus sensor. Although the information on the Z position on the surface of the wafer W at the matrix-shaped arrangement points arranged in the XY two-dimensional direction is obtained in the above, the present invention is not limited to this. That is, when acquiring the information on the flatness of the surface of the wafer W described above, the wafer stage WST is stepwise moved in the X-axis direction and the Y-axis direction within the range of the arrangement pitch of the detection points of the focus sensor with reference to the initial position. Then, the Z position information on the surface of the wafer W at the detection point of the focus sensor may be acquired for each moving position. In this case, the distance between the steps does not have to be constant. Further, the movement distance between steps in the X-axis direction and the Y-axis direction may not be the same. If the distance between the detection points of the focus sensor is wide to some extent and only the Z position information of the wafer surface at each detection point obtained at one time from the focus sensor is used, the Z position information of the wafer surface between the detection points is detected when the wafer surface has irregularities. This is because the measurement accuracy of the flatness of the wafer surface is deteriorated due to the lack of the measurement value, and the measurement accuracy can be improved by the amount of information that can supplement the measurement accuracy. From this meaning, the shorter the above step distance is, the better, but if it is too short, the number of times of measurement increases and the measurement time increases accordingly. Considering the balance between the required measurement accuracy and the measurement time, It is desirable to determine the distance between the above steps. Alternatively, the wafer stage WST is moved stepwise in the X-axis direction and the Y-axis direction at a predetermined step pitch within the range of the arrangement pitch of the detection points of the focus sensor with respect to the initial position, and the focus sensor is detected at each movement position. The Z position information of the surface of the wafer W at the point is acquired. Then, based on the obtained Z position information, an interpolation calculation for calculating an approximate curved surface or the like may be performed using an appropriate interpolation function, for example, a three-dimensional bi-spline function or other function. In the case of such interpolation calculation, it is possible to accurately obtain the information on the flatness of the surface of the wafer W without making the predetermined step pitch so short.

【0147】また、ウエハステージWST上にウエハW
をロードした後に、ウエハW表面の平坦度を計測できる
のであれば、前述したフォーカスセンサ以外の計測装置
を用いてウエハWの平坦度を計測することとしても良
い。更に、ウエハステージWSTにウエハWをロードす
る前、あるいは露光装置内にウエハWを搬入する前など
に、例えば光学センサ又は原子間力顕微鏡などを用いて
平坦度を計測しても良い。
Further, the wafer W is placed on the wafer stage WST.
If the flatness of the surface of the wafer W can be measured after loading, the flatness of the wafer W may be measured using a measuring device other than the focus sensor described above. Further, before loading the wafer W on the wafer stage WST, or before loading the wafer W into the exposure apparatus, the flatness may be measured using, for example, an optical sensor or an atomic force microscope.

【0148】また、上記各実施形態では、得られたウエ
ハWの平坦度の情報に基づいて、計測用パターン67
i,jの転写(及び基準パターン)の際にウエハWのZ位
置及びXY面に対する傾斜の少なくとも一方の調整を行
うとともに、実測により得られた位置ずれ量を補正する
場合について説明したが、本発明がこれに限定されるも
のではない。
In each of the above embodiments, the measurement pattern 67 is obtained based on the obtained information on the flatness of the wafer W.
At the time of transferring i, j (and the reference pattern), at least one of the Z position of the wafer W and the inclination with respect to the XY plane is adjusted, and the position deviation amount obtained by actual measurement is corrected. The invention is not limited to this.

【0149】すなわち、ウエハWの平坦度の情報に基づ
いて、計測用パターン67i,jの転写(及び基準パター
ン)の際にウエハWのZ位置及びXY面に対する傾斜の
少なくとも一方の調整を行うだけでも良い。かかる場合
には、ウエハWの投影光学系PLのZ位置及びXY面に
対する傾斜の少なくとも一方の調整は、測定されたウエ
ハの平坦度を考慮して行われるので、その調整は、露光
時に照明光が照射されるウエハ上の領域が極力像面に一
致する(投影光学系の最良結像面の焦点深度の範囲内と
なる)ように行われる。従って、計測用パターンの転写
像は、ウエハ表面のデフォーカスによる位置ずれ量が非
常に小さい状態でウエハ上に形成される。すなわち、計
測用パターンの転写位置の基準位置(上記実施形態では
基準パターンのレジスト像の位置)からの位置ずれ量
は、ウエハ表面のデフォーカスに起因する位置ずれ成分
を殆ど含まない、投影光学系PLの光学特性をほぼその
まま反映した位置ずれ量となる。そして、当該位置ずれ
量に基づいて投影光学系PLの光学特性(上記実施形態
では波面収差)を求めることにより、投影光学系PLの
光学特性を精度良く計測することが可能となる。
That is, at least one of the Z position of the wafer W and the inclination with respect to the XY plane is adjusted when the measurement pattern 67 i, j is transferred (and the reference pattern) based on the information on the flatness of the wafer W. It's just good. In such a case, adjustment of at least one of the Z position of the projection optical system PL of the wafer W and the inclination with respect to the XY plane is performed in consideration of the measured flatness of the wafer. Is performed so that the region on the wafer irradiated with is coincident with the image plane as much as possible (within the range of the depth of focus of the best imaging plane of the projection optical system). Therefore, the transfer image of the measurement pattern is formed on the wafer with a very small amount of positional deviation due to defocusing of the wafer surface. That is, the amount of positional deviation of the transfer position of the measurement pattern from the reference position (the position of the resist image of the reference pattern in the above embodiment) hardly includes the positional deviation component caused by defocusing of the wafer surface. The positional deviation amount reflects the optical characteristics of PL almost as it is. Then, by obtaining the optical characteristic of the projection optical system PL (wavefront aberration in the above embodiment) based on the amount of positional deviation, the optical characteristic of the projection optical system PL can be accurately measured.

【0150】あるいは、得られたウエハWの平坦度の情
報を、計測用パターン67i,jの転写(及び基準パター
ン)の際には、特に考慮することなく、その転写を行
い、最終的に得られた、計測用パターン67i,jの転写
位置の基準位置(上記実施形態では基準パターンのレジ
スト像の位置)からの位置ずれ量を、上記のウエハWの
平坦度の情報に基づいて補正するのみであっても良い。
この場合、計測用パターン67i,jの転写の際には、従
来と同様に、ウエハ表面全体の平均的な面が、投影光学
系の像面になるべく一致するようにウエハの光軸方向の
位置あわせ及び傾斜補正が行われることとなる。従っ
て、上記の位置ずれ量の補正は、ウエハ平坦度の情報と
前記平均的な面とを用いて、計測用パターンの転写時の
残存デフォーカス量を、各計測用パターンの投影位置毎
に、前述した実施形態と同様にして求め、そのデフォー
カスに起因する位置ずれ成分を補正することにより行わ
れることとなる。しかるに、この場合に得られる補正後
の位置ずれ量も、投影光学系PLの波面収差をそのまま
反映した位置ずれ量となる。従って、この補正後の位置
ずれ量に基づいて、前述と同様にして投影光学系の波面
収差を算出することにより、波面収差を精度良く求める
ことが可能となる。
Alternatively, the obtained information on the flatness of the wafer W is not particularly considered when transferring the measurement pattern 67 i, j (and the reference pattern), and the transfer is finally performed. The obtained amount of positional deviation of the transfer position of the measurement pattern 67 i, j from the reference position (the position of the resist image of the reference pattern in the above embodiment) is corrected based on the information on the flatness of the wafer W. You may only do it.
In this case, when the measurement patterns 67 i, j are transferred, as in the conventional case, the wafer is moved in the optical axis direction of the wafer so that the average surface of the entire wafer surface coincides with the image plane of the projection optical system as closely as possible. Positioning and tilt correction will be performed. Therefore, the above correction of the positional deviation amount uses the information of the wafer flatness and the average surface to measure the residual defocus amount at the time of transfer of the measurement pattern, for each projection position of each measurement pattern, It is performed in the same manner as in the above-described embodiment, and is performed by correcting the position shift component due to the defocus. However, the corrected positional deviation amount obtained in this case is also the positional deviation amount that directly reflects the wavefront aberration of the projection optical system PL. Therefore, by calculating the wavefront aberration of the projection optical system in the same manner as described above based on the corrected position shift amount, the wavefront aberration can be accurately obtained.

【0151】これまでの説明では、投影光学系の波面収
差を求める際に、得られたウエハWの平坦度の情報を考
慮して、その波面収差算出の前提となる位置ずれ量を補
正する場合について説明したが、これに限らず、位置ず
れ量(実測値)に基づいて投影光学系の波面収差を算出
し、その算出された波面収差を、ウエハWの平坦度の情
報を考慮して補正し、その補正後の波面収差を最終的な
波面収差としても良い。要は、ウエハWの平坦度の情報
と位置ずれ量とに基づいて、所定の演算により最終的な
波面収差が求められれば良い。
In the above description, when obtaining the wavefront aberration of the projection optical system, the information on the obtained flatness of the wafer W is taken into consideration to correct the positional deviation amount which is the premise of the calculation of the wavefront aberration. However, the wavefront aberration of the projection optical system is calculated based on the positional deviation amount (actually measured value), and the calculated wavefront aberration is corrected in consideration of the flatness information of the wafer W. However, the corrected wavefront aberration may be used as the final wavefront aberration. The point is that the final wavefront aberration may be obtained by a predetermined calculation based on the information on the flatness of the wafer W and the amount of positional deviation.

【0152】なお、上記各実施形態では、計測用パター
ン(及び基準パターン)をウエハW上に転写した後に、
そのウエハを現像して得られるレジスト像の計測結果に
基づいて、投影光学系PLの波面収差を算出するものと
したが、これに限らず、レジスト層に形成された計測用
パターン及び基準パターンの潜像あるいはウエハをエッ
チングして得られる像を計測することとしても良い。か
かる場合であっても、計測用パターンの潜像又はエッチ
ング像の基準位置(例えば設計上の計測用パターンの投
影位置、あるいは基準パターンの潜像又はエッチング像
の位置)からの位置ずれ量を計測すれば、その計測結果
に基づいて上記各実施形態と同様の手順で投影光学系の
波面収差を求めることは可能である。さらに、上記実施
形態では前述した位置ずれ量を重ね合せ測定器を用いて
計測するものとしたが、それ以外、例えば露光装置内に
設けられるアライメントセンサなどを用いても良い。
In each of the above embodiments, after the measurement pattern (and the reference pattern) is transferred onto the wafer W,
Although the wavefront aberration of the projection optical system PL is calculated based on the measurement result of the resist image obtained by developing the wafer, the invention is not limited to this, and the measurement pattern and the reference pattern of the measurement pattern formed on the resist layer are not limited to this. The latent image or the image obtained by etching the wafer may be measured. Even in such a case, the amount of displacement from the reference position of the latent image or etching image of the measurement pattern (for example, the projected position of the designing measurement pattern or the position of the latent image or etching image of the reference pattern) is measured. If so, it is possible to obtain the wavefront aberration of the projection optical system based on the measurement result in the same procedure as in the above-described embodiments. Further, in the above-described embodiment, the amount of positional deviation described above is measured using the overlay measuring device, but other than that, for example, an alignment sensor or the like provided in the exposure apparatus may be used.

【0153】また、上記各実施形態では、投影光学系の
光学特性として波面収差を求める場合について説明した
が、本発明がこれに限定されるものではない。すなわ
ち、光学特性は波面収差に限らず、マスク上の計測用パ
ターンの投影位置の所定の基準位置からの位置ずれ量に
基づいて求められる光学特性であれば良く、例えばコマ
収差、非点収差、球面収差、像面湾曲、ディストーショ
ンなどの諸収差であっても良い。
In each of the above embodiments, the case where the wavefront aberration is obtained as the optical characteristic of the projection optical system has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the optical characteristic is not limited to the wavefront aberration, and may be any optical characteristic that is obtained based on the amount of displacement of the projection position of the measurement pattern on the mask from the predetermined reference position, such as coma aberration, astigmatism, It may be various aberrations such as spherical aberration, field curvature, and distortion.

【0154】なお、上記各実施形態及び上記の説明で
は、各計測用パターンの位置ずれ量の基準となる基準パ
ターンをウエハ上に転写し、その転写像(レジスト像の
他、エッチング像、潜像などを含む)の位置を基準とし
て各計測用パターンの位置ずれ量を計測する場合につい
て説明したが、これに限らず、基準位置として設計値を
用いても良く、あるいは投影光学系の視野(照明光の照
射領域)内で計測用パターンを配置すべき複数の計測点
と同一の位置関係で複数の基準パターンが形成された基
準ウエハを用意し、その基準ウエハ上にレジストを塗布
して計測用パターンを重ねて転写する場合には、各計測
点で基準ウエハ上の基準パターンの位置を基準位置とし
て計測用パターンの位置ずれ量を計測しても良い。この
とき、基準ウエハ上での複数の基準パターンの位置関係
(間隔など)を計測しておき、例えばこの計測結果を用
いて計測用パターン毎に前述の位置ずれ量を求める、あ
るいは投影光学系の光学特性の計測結果を補正すること
が望ましい。これにより、基準基板の製造誤差(基準パ
ターンの位置誤差など)に起因した光学特性の計測誤差
を低減することができる。
In each of the above embodiments and the above description, a reference pattern, which is a reference for the amount of misalignment of each measurement pattern, is transferred onto a wafer, and the transferred image (a resist image, an etching image, a latent image, etc.) is transferred. (Including the above) is used as a reference to measure the amount of positional deviation of each measurement pattern, but the present invention is not limited to this, and a design value may be used as the reference position, or the visual field (illumination) of the projection optical system. Within a light irradiation area), prepare a reference wafer on which a plurality of reference patterns are formed in the same positional relationship as the plurality of measurement points where measurement patterns should be arranged, and apply resist to the reference wafer for measurement. When the patterns are transferred in an overlapping manner, the position shift amount of the measurement pattern may be measured using the position of the reference pattern on the reference wafer as the reference position at each measurement point. At this time, the positional relationship (interval, etc.) of the plurality of reference patterns on the reference wafer is measured, and the above-mentioned positional deviation amount is obtained for each measurement pattern using this measurement result, or It is desirable to correct the measurement result of the optical characteristics. As a result, it is possible to reduce the measurement error of the optical characteristic due to the manufacturing error of the reference substrate (positional error of the reference pattern, etc.).

【0155】更に、投影光学系PLの投影視野(照明光
の照射領域)に対応して複数の計測用パターンをレチク
ルに形成することなく、少なくとも1つの計測用パター
ンをレチクルに形成するだけでも良く、この場合は投影
光学系の物体面(第1面)内でそのレチクルを移動する
ことになる。このとき、レチクルステージRSTの移動
時に生じ得る位置決め誤差を、例えば計測用パターンを
配置すべき位置毎に計測しておき、この計測結果を用い
て計測用パターン毎に前述の位置ずれ量を求める、ある
いは投影光学系の光学特性の計測結果を補正することが
望ましい。更に、上記実施形態では計測用レチクルを用
いるものとしたが、例えばレチクルステージRST上に
少なくとも1つの計測用パターンを形成するとともに、
投影光学系の光学特性の計測時にピンホールが形成され
たプレートをレチクルのパターン面に近接して配置す
る、あるいはレチクルステージの下面にその計測用パタ
ーンに近接してピンホール板を設けても良い。すなわ
ち、計測用パターンが形成されるパターン形成部材はマ
スク又はレチクルに限られるものではなく、例えばレチ
クルステージなどに設けられるパターン板などをも含む
概念である。また、パターン形成部材に複数の計測用パ
ターンを形成する場合、前述した基準パターンと同様に
その位置関係(間隔など)を実測しておき、この計測結
果を用いて前述の位置ずれ量を求める、あるいは光学特
性の計測結果を補正することが好ましい。
Further, at least one measurement pattern may be formed on the reticle without forming a plurality of measurement patterns on the reticle corresponding to the projection visual field (illumination light irradiation area) of the projection optical system PL. In this case, the reticle is moved within the object plane (first plane) of the projection optical system. At this time, a positioning error that may occur when the reticle stage RST is moved is measured, for example, for each position where the measurement pattern is to be arranged, and the above-mentioned positional deviation amount is obtained for each measurement pattern using this measurement result. Alternatively, it is desirable to correct the measurement result of the optical characteristics of the projection optical system. Further, although the measurement reticle is used in the above embodiment, for example, at least one measurement pattern is formed on the reticle stage RST, and
A plate on which a pinhole is formed when measuring the optical characteristics of the projection optical system may be arranged close to the pattern surface of the reticle, or a pinhole plate may be provided on the lower surface of the reticle stage close to the measurement pattern. . That is, the pattern forming member on which the measurement pattern is formed is not limited to the mask or the reticle, and is a concept including a pattern plate provided on the reticle stage, for example. Further, when forming a plurality of measurement patterns on the pattern forming member, the positional relationship (interval, etc.) is measured in the same manner as the reference pattern described above, and the measurement result is used to obtain the amount of positional deviation described above. Alternatively, it is preferable to correct the measurement result of the optical characteristics.

【0156】なお、上記各実施形態では、本発明がステ
ッパに適用された場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば米国特許第5,473,410号等に開示さ
れるマスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを
基板上に転写する走査型の露光装置にも適用することが
できる。
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the stepper has been described. However, the present invention is not limited to this, and the mask and the substrate disclosed in, for example, US Pat. No. 5,473,410 may be used. The present invention can also be applied to a scanning type exposure apparatus that moves in synchronism to transfer a mask pattern onto a substrate.

【0157】露光装置の用途としては半導体製造用の露
光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプ
レートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光
装置や、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシーン及びDNA
チップなどを製造するための露光装置にも広く適用でき
る。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでな
く、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び
電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを
製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに
回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用でき
る。
The application of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, and for example, an exposure apparatus for liquid crystal for transferring a liquid crystal display element pattern to a rectangular glass plate, a thin film magnetic head, a micromachine. And DNA
It can be widely applied to exposure apparatuses for manufacturing chips and the like. Further, not only microdevices such as semiconductor elements, but also glass substrates or silicon wafers for manufacturing reticles or masks used in light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a substrate.

【0158】また、上記実施形態の露光装置の光源は、
2レーザ光源、ArFエキシマレーザ光源、KrFエ
キシマレーザ光源などの紫外パルス光源に限らず、g線
(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝
線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能であ
る。
The light source of the exposure apparatus of the above embodiment is
Not only UV pulse light sources such as F 2 laser light source, ArF excimer laser light source, KrF excimer laser light source, but also ultra-high pressure mercury lamps that emit g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm) and other bright lines can be used. Is.

【0159】また、DFB半導体レーザ又はファイバー
レーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レ
ーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテ
ルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増
幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高
調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系
のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
Further, a single-wavelength laser light in the infrared region or visible region emitted from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and ytterbium) to obtain a nonlinear It is also possible to use a harmonic wave whose wavelength is converted into ultraviolet light using an optical crystal. Further, the magnification of the projection optical system is not limited to a reduction system, and may be a unity magnification system or a magnification system.

【0160】なお、半導体デバイスは、デバイスの機能
・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づい
たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエ
ハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置に
よりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、
デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディ
ング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を
経て製造される。
For semiconductor devices, the step of designing the function / performance of the device, the step of producing a reticle based on this design step, the step of producing a wafer from a silicon material, and the reticle of the reticle by the exposure apparatus of the above-described embodiment. Transferring the pattern to the wafer,
It is manufactured through a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, a packaging process), an inspection step, and the like.

【0161】[0161]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
特性計測方法によれば、投影光学系の光学特性を高精度
に計測することができるという効果がある。
As described above, according to the optical characteristic measuring method of the present invention, the optical characteristic of the projection optical system can be measured with high accuracy.

【0162】また、本発明に係る投影光学系の調整方法
によれば、投影光学系の光学特性を精度良く調整するこ
とができるという効果がある。
Further, the adjusting method of the projection optical system according to the present invention has an effect that the optical characteristics of the projection optical system can be adjusted with high accuracy.

【0163】また、本発明に係る露光方法によれば、マ
スクのパターンを基板上に精度良く転写することができ
るという効果がある。また、本発明に係る露光装置の製
造方法によれば、そのような露光装置を製造することが
できる。
Further, according to the exposure method of the present invention, there is an effect that the mask pattern can be accurately transferred onto the substrate. Further, according to the method for manufacturing an exposure apparatus according to the present invention, such an exposure apparatus can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施形態に係る露光装置の概略構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】計測用レチクルを示す概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing a measurement reticle.

【図3】レチクルステージ上に装填した状態における計
測用レチクルの光軸近傍のXZ断面の概略図を投影光学
系の模式図とともに示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic view of an XZ section in the vicinity of the optical axis of a measurement reticle in a state of being mounted on a reticle stage together with a schematic diagram of a projection optical system.

【図4】レチクルステージ上に装填した状態における計
測用レチクルの−Y側端部近傍のXZ断面の概略図を投
影光学系の模式図とともに示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing, together with a schematic diagram of a projection optical system, a schematic diagram of an XZ cross section in the vicinity of the −Y side end portion of a measurement reticle in a state of being loaded on a reticle stage.

【図5】図5(A)は、第1の実施形態の計測用レチク
ルに形成された計測用パターンを示す図であり、図5
(B)は、第1の実施形態の計測用レチクルに形成され
た基準パターンを示す図である。
5A is a diagram showing a measurement pattern formed on the measurement reticle of the first embodiment, and FIG.
FIG. 6B is a diagram showing a reference pattern formed on the measurement reticle of the first embodiment.

【図6】図6(A)は、ウエハ上のレジスト層に所定間
隔で形成される計測用パターンの縮小像(潜像)を示す
図であり、図6(B)は、図6(A)の計測用パターン
の潜像と基準パターンの潜像の位置関係を示す図であ
る。
6A is a diagram showing a reduced image (latent image) of a measurement pattern formed at a predetermined interval on a resist layer on a wafer, and FIG. 6B is a diagram showing FIG. FIG. 7A is a diagram showing a positional relationship between the latent image of the measurement pattern and the latent image of the reference pattern.

【図7】第2の実施形態に係る光学特性計測方法で用い
られる1つの計測用レチクルを示す概略斜視図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing one measurement reticle used in the optical characteristic measuring method according to the second embodiment.

【図8】第2の実施形態に係る光学特性計測方法で用い
られる別の計測用レチクルを示す概略斜視図である。
FIG. 8 is a schematic perspective view showing another measuring reticle used in the optical characteristic measuring method according to the second embodiment.

【図9】図9(A)及び図9(B)は、従来技術を説明
するための図である。
9A and 9B are views for explaining a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…露光装置、67i,j…計測用パターン、70i,j
ピンホール状の開口、741,742…基準パターン、E
L…照明光、PL…投影光学系、R…レチクル(マス
ク)、W…ウエハ(基板)。
10 ... Exposure device, 67 i, j ... Measurement pattern, 70 i, j ...
Pinhole-shaped opening, 74 1 , 74 2 ... Reference pattern, E
L ... Illumination light, PL ... Projection optical system, R ... Reticle (mask), W ... Wafer (substrate).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 9/00 H01L 21/30 516A Fターム(参考) 2F065 AA02 AA03 AA04 AA20 BB02 BB27 CC00 EE00 FF10 FF41 FF51 HH12 JJ01 JJ03 JJ08 NN20 PP12 PP13 QQ17 QQ18 QQ23 QQ25 QQ41 2G086 HH06 5F046 BA04 BA05 CB17 CB25 DA13 DB05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G03F 9/00 H01L 21/30 516A F term (reference) 2F065 AA02 AA03 AA04 AA20 BB02 BB27 CC00 EE00 FF10 FF41 FF51 HH12 JJ01 JJ03 JJ08 NN20 PP12 PP13 QQ17 QQ18 QQ23 QQ25 QQ41 2G086 HH06 5F046 BA04 BA05 CB17 CB25 DA13 DB05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1面上のパターンを第2面上に投影す
る投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法で
あって、 前記第2面上に配置された基板の平坦度を測定する第1
工程と;前記測定された前記平坦度を考慮して、前記基
板の前記投影光学系の光軸方向に関する位置及び前記光
軸に直交する面に対する傾斜の少なくとも一方を調整し
た状態で、前記第1面上に配置された計測用パターンを
照明光で照明し、前記計測用パターンを前記投影光学系
を介して前記基板上に転写する第2工程と;前記計測用
パターンの転写位置の基準位置からの位置ずれに基づい
て前記投影光学系の光学特性を求める第3工程と;を含
む光学特性計測方法。
1. An optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of a projection optical system for projecting a pattern on a first surface onto a second surface, wherein flatness of a substrate arranged on the second surface is measured. First to measure
In the state where at least one of a position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system and an inclination with respect to a plane orthogonal to the optical axis is adjusted in consideration of the measured flatness, the first step A second step of illuminating the measurement pattern arranged on the surface with illumination light and transferring the measurement pattern onto the substrate through the projection optical system; and from a reference position of a transfer position of the measurement pattern. And a third step of obtaining the optical characteristic of the projection optical system based on the positional deviation of the optical characteristic measuring method.
【請求項2】 前記第1面上に配置された基準パターン
を前記照明光で照明し、前記基準パターンを前記投影光
学系を介して前記基板上に転写する第4工程を更に含
み、 前記第3工程では、前記基準パターンの転写位置を前記
基準位置として前記光学特性を求めることを特徴とする
請求項1に記載の光学特性計測方法。
2. The method further comprises a fourth step of illuminating a reference pattern arranged on the first surface with the illumination light, and transferring the reference pattern onto the substrate via the projection optical system. The optical characteristic measuring method according to claim 1, wherein in the three steps, the optical characteristic is obtained by using the transfer position of the reference pattern as the reference position.
【請求項3】 前記第2工程では、第1面上に前記計測
用パターンを所定の位置関係で複数配置するとともに、
前記複数の計測用パターンを照明光により照明し、前記
複数の計測用パターンのそれぞれを、前記各計測用パタ
ーンに個別に対応して設けられたピンホール及び前記投
影光学系を介して前記基板上に転写し、 前記第3工程では、前記各計測用パターンの転写位置の
基準位置からの位置ずれに基づいて前記投影光学系の光
学特性の一種である波面収差を求めることを特徴とする
請求項1に記載の光学特性計測方法。
3. In the second step, a plurality of the measurement patterns are arranged on the first surface in a predetermined positional relationship, and
The plurality of measurement patterns are illuminated with illumination light, and each of the plurality of measurement patterns is provided on the substrate through a pinhole and the projection optical system that are individually provided for the respective measurement patterns. The wavefront aberration, which is one of the optical characteristics of the projection optical system, is obtained based on the positional deviation of the transfer position of each of the measurement patterns from the reference position in the third step. 1. The optical characteristic measuring method described in 1.
【請求項4】 前記第1面上に前記複数の計測用パター
ンに個別に対応して複数の基準パターンを配置するとと
もに、前記複数の基準パターンを前記照明光により照明
し、前記各基準パターンを前記投影光学系を介して前記
基板上にそれぞれ転写する第4工程を更に含み、 前記第3工程では、前記各計測用パターンの転写位置の
対応する基準パターンの転写位置からの位置ずれに基づ
いて前記投影光学系の波面収差を求めることを特徴とす
る請求項3に記載の光学特性計測方法。
4. A plurality of reference patterns are arranged on the first surface so as to correspond to the plurality of measurement patterns, respectively, and the plurality of reference patterns are illuminated by the illumination light. The method further includes a fourth step of transferring each onto the substrate via the projection optical system, and in the third step, based on a positional deviation of a transfer position of each of the measurement patterns from a transfer position of a corresponding reference pattern. The optical characteristic measuring method according to claim 3, wherein a wavefront aberration of the projection optical system is obtained.
【請求項5】 前記第3工程では、前記測定された前記
平坦度を更に考慮して、前記投影光学系の光学特性を求
めることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記
載の光学特性計測方法。
5. The optical characteristic of the projection optical system is determined in the third step, further considering the measured flatness. Optical characteristic measurement method.
【請求項6】 第1面上のパターンを第2面上に投影す
る投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法で
あって、 前記第2面上に配置された基板の平坦度を測定する第1
工程と;前記第1面上に配置された計測用パターンを照
明光で照明し、前記計測用パターンを前記投影光学系を
介して前記基板上に転写する第2工程と;前記計測用パ
ターンの転写位置の基準位置からの位置ずれ量と前記測
定された前記平坦度とに基づいて、前記投影光学系の光
学特性を求める第3工程と;を含む光学特性計測方法。
6. An optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of a projection optical system for projecting a pattern on a first surface onto a second surface, the flatness of a substrate arranged on the second surface being measured. First to measure
A second step of illuminating the measurement pattern arranged on the first surface with illumination light and transferring the measurement pattern onto the substrate through the projection optical system; And a third step of obtaining an optical characteristic of the projection optical system based on a displacement amount of a transfer position from a reference position and the measured flatness.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光
学特性計測方法を用いて投影光学系の光学特性を計測す
る工程と;前記光学特性の計測結果に基づいて前記投影
光学系を調整する工程と;を含む投影光学系の調整方
法。
7. A step of measuring an optical characteristic of a projection optical system by using the optical characteristic measuring method according to claim 1, and the projection optical system based on a measurement result of the optical characteristic. Adjusting the projection optical system.
【請求項8】 マスクのパターンを投影光学系を介して
基板上に転写する露光方法であって、 請求項7に記載の調整方法により前記投影光学系を調整
する工程と;前記調整された投影光学系を介して前記パ
ターンを前記基板上に転写する工程と;を含む露光方
法。
8. An exposure method for transferring a pattern of a mask onto a substrate via a projection optical system, the step of adjusting the projection optical system by the adjusting method according to claim 7, and the adjusted projection. A step of transferring the pattern onto the substrate via an optical system;
【請求項9】 マスクのパターンを投影光学系を介して
基板上に転写する露光装置の製造方法であって、 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学特性計測方法
を用いて投影光学系の光学特性を計測する工程と;前記
光学特性の計測結果に基づいて前記投影光学系を調整す
る工程と;を含む露光装置の製造方法。
9. A method for manufacturing an exposure apparatus, which transfers a mask pattern onto a substrate via a projection optical system, wherein the exposure method uses the optical characteristic measuring method according to any one of claims 1 to 6. A method of manufacturing an exposure apparatus, comprising: measuring an optical characteristic of an optical system; and adjusting the projection optical system based on a measurement result of the optical characteristic.
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