JP2003303765A - Measurement method of amount of distortion aberration and image surface curvature - Google Patents

Measurement method of amount of distortion aberration and image surface curvature

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JP2003303765A
JP2003303765A JP2002110568A JP2002110568A JP2003303765A JP 2003303765 A JP2003303765 A JP 2003303765A JP 2002110568 A JP2002110568 A JP 2002110568A JP 2002110568 A JP2002110568 A JP 2002110568A JP 2003303765 A JP2003303765 A JP 2003303765A
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amount
mask
optical system
projection optical
light
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JP2002110568A
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Fukuyuki Kuramoto
福之 蔵本
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  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an influence of the pattern shape of a reference pattern, to enable the accurate measurement of distortion aberration and image surface curvatures, and to carry out the separation and correction of the amount of distortion aberration caused by the arrangement error of a reference reticle and a mask and that in a projection optical system single unit. <P>SOLUTION: The mask 6 is reciprocatingly scanned in a direction vertical relative to an optical axis for periodic motion, thus detecting the phase difference between time distribution in the quantity of light that is measured at an opening 60 formed on the optical axis of the projection optical system 5 and time distribution in the quantity of light that is measured at each opening 61 provided outside the optical axis of the projection optical system 5. The phase difference enables the measurement of the distortion aberration and the image surface curvature. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、投影光学系、例え
ば半導体素子製造用の投影露光装置などにおける歪曲収
差量の測定方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of measuring the amount of distortion in a projection optical system such as a projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の歪曲収差及び像面湾曲の測定方法
について、図9を参照しながら説明する。
2. Description of the Related Art A conventional method for measuring distortion and field curvature will be described with reference to FIG.

【0003】例えば、投影光学系の歪曲収差及び像面湾
曲は次のようにして測定されていた。即ち、図示外の光
源から射出した光は、同じく図示外の照明光学系を透過
し、投影光学系101の物体側焦点面上に設置された基
準レチクル102上の同一線幅からなる複数個の基準パ
ターン103を照明し、投影光学系101を介し前記基
準パターン103と共役な位置に結像する。
For example, the distortion and field curvature of the projection optical system have been measured as follows. That is, light emitted from a light source (not shown) similarly passes through an illumination optical system (not shown), and a plurality of light beams having the same line width on the reference reticle 102 installed on the object-side focal plane of the projection optical system 101. The reference pattern 103 is illuminated and an image is formed at a position conjugate with the reference pattern 103 via the projection optical system 101.

【0004】一方、この結像点には、各基準パターン1
03に対応した同一形状の複数個の開口104を設けた
マスク107が移動可能に設けられており、各開口10
4に入射した基準パターン103の像は、マスク107
に設けた光検出素子105により光量に応じた電気信号
へ変換され、図示外のインターフェースを介してコンピ
ュータ106に送られる。このコンピュータ106で
は、先の電気信号から歪曲収差及び像面湾曲の計算及び
測定時に必要な図示外の各ユニットの制御を行う。
On the other hand, each reference pattern 1 is formed at this image formation point.
03, a mask 107 having a plurality of openings 104 of the same shape is movably provided.
The image of the reference pattern 103 incident on
Is converted into an electric signal according to the amount of light by the photo-detecting element 105 provided in the computer and sent to the computer 106 through an interface (not shown). The computer 106 controls each unit (not shown) necessary for calculation and measurement of the distortion aberration and the field curvature from the above electric signal.

【0005】この歪曲収差の測定は、マスク107を搭
載するマスクステージ108を光軸垂直面上で一方向に
走査させることにより行う。この時、各開口104側の
光検出素子105で受光する基準パターン103の透過
光量分布は、図9に示すようになる。
The distortion aberration is measured by scanning the mask stage 108, on which the mask 107 is mounted, in one direction on a plane perpendicular to the optical axis. At this time, the transmitted light amount distribution of the reference pattern 103 received by the light detection element 105 on the side of each opening 104 is as shown in FIG.

【0006】即ち、図9に示す投影光学系101の光軸
上に設けた中央開口109が透過光量分布の中心に一致
するときの時刻と、光軸外に設けた開口104、即ち
(i,j)にあるマスクが透過光量分布の中心に一致す
るときの時刻との時間差をδt(i,j)とするとき、
光軸外の開口104、即ち(i,j)におけるマスクス
テージ108の走査方向の歪曲収差量dx(i,j)
は、次式、 dx(i,j)=v×δt(i,j) (ここで、vはマスクステージ108の走査速度を表
す。)で求められる。
That is, the time when the central aperture 109 provided on the optical axis of the projection optical system 101 shown in FIG. 9 coincides with the center of the transmitted light amount distribution, and the aperture 104 provided outside the optical axis, that is, (i, When the time difference from the time when the mask in j) coincides with the center of the transmitted light amount distribution is δt (i, j),
Distortion aberration amount dx (i, j) in the scanning direction of the mask stage 108 at the opening 104 outside the optical axis, that is, (i, j)
Is calculated by the following equation: dx (i, j) = v × δt (i, j) (where v represents the scanning speed of the mask stage 108).

【0007】次に、最初の走査方向(例えばx方向)と
直交するy方向に走査を行えば、投影光学系101の
x,yの2方向での歪曲収差量dx(i,j),dy
(i,j)の測定が可能となる。
Next, when scanning is performed in the y direction orthogonal to the first scanning direction (for example, the x direction), the distortion aberration amounts dx (i, j), dy in the two directions of x and y of the projection optical system 101.
It is possible to measure (i, j).

【0008】また、像面湾曲の測定においては、ステー
ジ805を光軸に沿って一方向に走査して透過光量分布
を得る。図8の投影光学系光軸上に設けた開口における
透過光量分布の中心と、図8の軸外開口(i,j)の透
過光量分布の中心の時間差をδt(i,j)とすると
き、軸外開口(i,j)における像面湾曲量dz(i,
j)は dz(i,j)=v×δt(i,j) で求められる。
Further, in measuring the field curvature, the stage 805 is scanned in one direction along the optical axis to obtain a transmitted light amount distribution. When the time difference between the center of the transmitted light amount distribution in the aperture provided on the optical axis of the projection optical system in FIG. 8 and the center of the transmitted light amount distribution in the off-axis aperture (i, j) in FIG. 8 is δt (i, j) , The field curvature amount dz (i, at the off-axis aperture (i, j)
j) is calculated by dz (i, j) = v × δt (i, j).

【0009】なお、ここで、透過光量分布の中心位置の
算出は以下の方法で行われていた。
The central position of the transmitted light amount distribution is calculated by the following method.

【0010】通常、露光光源として用いられるエキシマ
レーザーのパルス幅はマスク107の走査時間に対して
十分に短いため、光量信号は図10のように離散的な分
布となって測定される。この離散的なk番目の信号をI
k、その信号Ikの計測される時刻をtkとすると、開
口(i,j)を光量分布の中心が通過するときの時刻t
(i,j)は、次式、 t(i,j)=(Σtk-×Ik)/(ΣIk) で求められる。つまり光量の重心位置を光量分布の中心
として算出させていたわけである。
Normally, the pulse width of the excimer laser used as the exposure light source is sufficiently short with respect to the scanning time of the mask 107, so that the light amount signal is measured as a discrete distribution as shown in FIG. This discrete k-th signal is I
k, and tk is the time at which the signal Ik is measured, the time t when the center of the light amount distribution passes through the aperture (i, j).
(I, j) is calculated by the following equation: t (i, j) = (Σtk × Ik) / (ΣIk). That is, the position of the center of gravity of the light quantity was calculated as the center of the light quantity distribution.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投影光
学系の歪曲収差量及び像面湾曲は、着目する焼き付けパ
ターンの形状により変化するという現象がある。このた
め、投影光学系での厳密な歪曲収差量及び像面湾曲を測
定するには、複数個のパターン形状における歪曲収差量
及び像面湾曲を測定する必要がある。
However, there is a phenomenon that the amount of distortion aberration and the curvature of field of the projection optical system change depending on the shape of the printing pattern of interest. Therefore, in order to measure the strict distortion amount and the field curvature in the projection optical system, it is necessary to measure the distortion amount and the field curvature in a plurality of pattern shapes.

【0012】ところで、従来の光量重心算出による歪曲
収差及び像面湾曲の測定では、基準とするパターンの形
状と開口幅との関係により、測定精度が影響を受けると
いう問題を生じている。特にその影響は、現在、露光光
源として主流であるパルス光源において顕著である。こ
のため、投影光学系の歪曲収差量及び像面湾曲は、着目
する焼き付けパターン形状の如何にかかわらず高い精度
で測定するといったことが困難であり、測定精度を向上
させるためには開口を透過する光についての透過光量の
データ数を増やす必要がある。
By the way, in the conventional measurement of the distortion aberration and the field curvature by the calculation of the center of gravity of the light quantity, there is a problem that the measurement accuracy is affected by the relationship between the reference pattern shape and the aperture width. Especially, the influence is remarkable in the pulse light source which is the mainstream as the exposure light source at present. For this reason, it is difficult to measure the distortion aberration amount and the field curvature of the projection optical system with high accuracy regardless of the printing pattern shape of interest, and the light is transmitted through the aperture in order to improve the measurement accuracy. It is necessary to increase the number of transmitted light amount data regarding light.

【0013】そのための対策として、例えば、マスクの
走査速度を落としたり、開口の幅を広げるといったこと
が考えられるが、前者の場合には測定に要する時間が長
くなるという欠点があり、後者の場合には測定精度が下
がるという欠点があった。また、歪曲収差量の測定値に
は、基準となるパターン及び開口の配置誤差に起因する
測定誤差も加わるため、投影光学系単体での歪曲収差量
及び像面湾曲の高精度な測定が困難であるという欠点も
あった。
As a countermeasure therefor, for example, the scanning speed of the mask may be reduced or the width of the opening may be widened. However, in the former case, there is a drawback that the time required for measurement becomes long, and in the latter case. Had the drawback of lowering measurement accuracy. In addition, since the measurement value of the distortion aberration amount includes a measurement error due to the reference pattern and the arrangement error of the aperture, it is difficult to measure the distortion aberration amount and the field curvature with a single projection optical system. It also had the drawback of being present.

【0014】そこで、この発明は、上記した事情に鑑
み、基準パターンのパターン形状の影響を受け難く、歪
曲収差及び像面湾曲の高精度な測定を可能とするととも
に、基準レチクル及びマスクの配置誤差に起因する歪曲
収差量と投影光学系単体での歪曲収差量との分離及びそ
の補正を行うことができる歪曲収差量の測定方法を提供
することを目的とするものである。
Therefore, in view of the above-mentioned circumstances, the present invention is not easily affected by the pattern shape of the reference pattern, enables high-precision measurement of distortion and field curvature, and disposition error of the reference reticle and mask. An object of the present invention is to provide a method of measuring a distortion aberration amount that can perform separation and correction of the distortion aberration amount caused by the above and the distortion aberration amount of the projection optical system alone.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手投】前記課題を解決する為
に、請求項1に係る発明は、投影光学系の物体面にあっ
て複数個の基準パターンが形成されている基準レチクル
と、投影光学系の像面にあって複数個の開口を有するマ
スクと、前記開口を透過する光量を測定する光検出器
と、前記マスクを光軸と垂直方向及び光軸方向に平行移
動する移動機構とを有し、前記光検出器の光量の時間分
布の出力から投影光学系の歪曲収差量及び像面湾曲を測
定する歪曲収差量及び像面湾曲の測定方法において、前
記マスクを光軸と垂直方向及び光軸方向に往復走査させ
て周期運動を行わせ、前記投影光学系の光軸上に設けた
開口において測定される光量の時間的な分布と前記投影
光学系の光軸外に設けた個々の開口において測定される
光量の時間的な分布との位相差を検出し、この位相差に
よって歪曲収差及び像面湾曲の測定を行うことを特徴と
するものである。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 provides a reference reticle having a plurality of reference patterns formed on the object plane of a projection optical system, and a projection reticle. A mask having a plurality of openings on the image plane of the optical system, a photodetector for measuring the amount of light transmitted through the openings, and a moving mechanism for moving the mask in a direction perpendicular to the optical axis and in the optical axis direction. In the method of measuring the amount of distortion and field curvature of the projection optical system from the output of the time distribution of the amount of light of the photodetector, the method of measuring the amount of distortion and field curvature, the mask in the direction perpendicular to the optical axis. And reciprocally scanning in the direction of the optical axis to perform periodic motion, and temporal distribution of the amount of light measured at the aperture provided on the optical axis of the projection optical system and individual elements provided outside the optical axis of the projection optical system. Distribution of light intensity measured at the aperture of Detecting a phase difference, it is characterized in that the measurement of distortion and field curvature by the phase difference.

【0016】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明において、前記マスクを周期運動させたときに、前記
投影光学系の光軸上に設けた開口における受光量の時間
的な分布と前記投影光学系の光軸外に設けた個々の開口
において測定される光量の時間的な分布との位相差を、
個々の開口における受光量の時間分布を展開して得られ
る受光量の周波数分布を用い、前記マスクの往復周期運
動時の往路及び復路における受光量の時間分布の中心間
隔の差として算出することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, when the mask is moved cyclically, a temporal distribution of the amount of received light at an aperture provided on the optical axis of the projection optical system and The phase difference between the temporal distribution of the amount of light measured in each aperture provided outside the optical axis of the projection optical system,
Using the frequency distribution of the amount of received light obtained by expanding the time distribution of the amount of received light in each aperture, it is possible to calculate as the difference between the center intervals of the time distribution of the amount of received light in the forward path and the return path during the reciprocating periodic movement of the mask. It is a feature.

【0017】請求項3に係る発明は、請求項1又は2に
係る発明において、前記複数個の開口に対応して前記基
準レチクルに設けた基準パターンは、個々の開口に対
し、それぞれ複数個の異なる形状のパターンを有し、前
記複数個の形状の基準パターン中、所定の基準パターン
に対する前記投影光学系の歪曲収差を測定することを特
徴とするものである。
According to a third aspect of the invention, in the invention according to the first or second aspect, the reference pattern provided on the reference reticle corresponding to the plurality of openings has a plurality of reference patterns for each opening. The present invention is characterized in that patterns having different shapes are measured, and distortion aberration of the projection optical system with respect to a predetermined reference pattern among the plurality of reference patterns having different shapes is measured.

【0018】請求項4に係る発明は、投影光学系の物体
面にあって複数個の基準パターンが形成されている基準
レチクルと、投影光学系の物体面にあって複数個の開口
を有するマスクと、前記開口を透過する光量を測定する
光検出器と、前記マスクを光軸と垂直方向に平行移動す
る移動機構とを有し、前記光検出器の光量の時間分布の
出力から投影光学系の歪曲収差量を測定する歪曲収差量
の測定方法において、前記基準レチクル及びマスクを前
記投影光学系に対し回転並びに横ずらしした状態におけ
る歪曲収差の測定値と、基準パターン間隔及び開口間隔
の測定値とから、前記基準レチクル及びマスクのパター
ン配置誤差に起因する歪曲収差を、測定された歪曲収差
量から分離し補正を行うことを特徴とするものである。
The invention according to claim 4 is a reference reticle having a plurality of reference patterns formed on the object plane of the projection optical system, and a mask having a plurality of openings on the object plane of the projection optical system. A photodetector for measuring the amount of light passing through the opening, and a moving mechanism for moving the mask in parallel with the optical axis in a direction perpendicular to the optical axis. In the distortion aberration amount measuring method for measuring the distortion aberration amount, the measurement value of the distortion aberration in a state where the reference reticle and the mask are rotated and laterally displaced with respect to the projection optical system, and the measurement values of the reference pattern interval and the aperture interval. Therefore, the distortion aberration caused by the pattern arrangement error of the reference reticle and the mask is separated from the measured distortion aberration amount and corrected.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて、添付図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0020】図1は本発明の実施形態に係る歪曲収差量
及び像面湾曲量の測定方法に用いる測定装置を示したも
のである。
FIG. 1 shows a measuring apparatus used in the method for measuring the amount of distortion and the amount of curvature of field according to the embodiment of the present invention.

【0021】この歪曲収差量及び像面湾曲量の測定装置
は、光源1と、照明光学系2と、基準レチクル3を搭載
するレチクルステージ4と、投光光学系5と、マスク6
を搭載するマスクステージ7と、光量検出器8と、ウエ
ハ9を搭載するウエハステージ10と、制御部11とを
備えている。そして、この歪曲収差量の測定装置では、
光源1から射出した光が照明光学系2を透過し、投影光
学系5の物体側焦点面上に設置された基準レチクル3を
照明するようになっており、この基準レチクル3上の基
準パターン31が投影光学系5を介し共役な位置に結像
する。
The apparatus for measuring the amount of distortion and the amount of curvature of field includes a light source 1, an illumination optical system 2, a reticle stage 4 having a reference reticle 3 mounted thereon, a light projecting optical system 5, and a mask 6.
The mask stage 7 on which the wafer is mounted, the light amount detector 8, the wafer stage 10 on which the wafer 9 is mounted, and the controller 11. And in this distortion aberration amount measuring device,
The light emitted from the light source 1 passes through the illumination optical system 2 and illuminates the reference reticle 3 installed on the object-side focal plane of the projection optical system 5, and the reference pattern 31 on the reference reticle 3 is illuminated. Form an image at a conjugate position via the projection optical system 5.

【0022】基準レチクル3には、図2(A)に示すよ
うに、基準パターン31を格子状に多数配設している。
この基準パターン31は、同図(B)において基準レチ
クル3中の1マスを拡大して示すように、黒い部分が照
明光を透過する透過領域Bを示す。この実施形態の基準
パターン31では、透過領域Bとして、4つの異なる線
幅W1〜W4の孤立線のパターン形状で構成している
が、これは所謂ライン&スペース(L&S)のパターン
であっても構わない。
As shown in FIG. 2A, the reference reticle 3 has a large number of reference patterns 31 arranged in a grid pattern.
In the reference pattern 31, as shown in an enlarged view of one square in the reference reticle 3 in FIG. 6B, a black portion indicates a transmission area B where the illumination light is transmitted. In the reference pattern 31 of this embodiment, the transmissive area B is formed by the pattern shape of four isolated lines having different line widths W1 to W4, but this is a so-called line & space (L & S) pattern. I do not care.

【0023】この基準パターン31において、後述する
各開口61に対応して設けた複数線幅W1〜W4のパタ
ーン間の(走査方向についての)間隔△1は、着目して
いる形状の基準パターン31における歪曲収差の測定の
際に、その他の形状の基準パターン31の像による信号
が混入するのを防ぐ為に、マスクステージ7の走査量の
像側換算値(走査量をδ、投影光学系5の倍率をβとす
ると、|βδ|)よりも大きな値をとる必要がある。ここ
で、走査量δは測定する投影光学系5の歪曲収差以上の
値を必要とする。なお、マスク6走査時に、走査方向と
直交方向の走査に用いるパターンが、投影光学系5の歪
曲収差により混入するのを避ける為には、各パターンの
長さ△2も上記|βδ|より長くする必要がある。像面湾
曲の測定の際には、着目している形状以外の基準パター
ン31の像による信号が混入するのを防ぐために、Δ1
は予想される測定光学系の歪曲収差の物体側換算値(歪
曲収差量をd、投影光学系5の倍率をβとすると、|d/
β|)より大きな値をとる必要がある。また、歪曲収差
に依らずマスク6全体に基準パターン31の像を入射さ
せる為に、各パターンの長さΔ2も上記|d/β|より長
くする必要がある。
In this reference pattern 31, the interval Δ1 (in the scanning direction) between the patterns having a plurality of line widths W1 to W4 provided corresponding to each opening 61 described later is the reference pattern 31 of the shape of interest. In order to prevent the signal of the image of the reference pattern 31 of other shape from being mixed in the measurement of the distortion aberration in (1), the image side conversion value of the scanning amount of the mask stage 7 (the scanning amount is δ, the projection optical system 5 If the magnification of is β, it must be larger than | βδ |). Here, the scanning amount δ requires a value equal to or larger than the distortion aberration of the projection optical system 5 to be measured. In order to avoid that the pattern used for the scanning in the direction orthogonal to the scanning direction is mixed by the distortion aberration of the projection optical system 5 when the mask 6 is scanned, the length Δ2 of each pattern is also longer than the above | βδ |. There is a need to. At the time of measuring the field curvature, in order to prevent the signal of the image of the reference pattern 31 other than the shape of interest from being mixed, Δ1
Is the object-side equivalent of the expected distortion of the measurement optical system (where d is the amount of distortion and β is the magnification of the projection optical system, | d /
Being larger than β |) is required. Further, in order to make the image of the reference pattern 31 incident on the entire mask 6 regardless of the distortion, the length Δ2 of each pattern also needs to be longer than | d / β |.

【0024】マスク6は、図3に示すように、白色部分
で示した開口61を格子状に規則的に多数配設してい
る。この開口61は、投影光学系5の歪曲収差が零であ
る場合に、それぞれの開口61中心が基準パターン31
のそれぞれの中心と投影光学系5を介し共役な関係とな
るように配置されている。つまり、基準レチクル3上の
任意の基準パターン31の中心位置及びこれに対応する
マスク6上の開口の中心位置を、例えば図2において、
ro(i,j)及びri(i,j)とする時、投影光学
系5の理想結像倍率をβとして β・ro(i,j)=ri(i,j) の関係にある。
As shown in FIG. 3, the mask 6 has a large number of openings 61 shown in white, which are regularly arranged in a grid pattern. When the distortion of the projection optical system 5 is zero, the center of each of the openings 61 is the reference pattern 31.
Are arranged so as to have a conjugate relationship with the respective centers of the projection optical system 5. That is, the center position of the arbitrary reference pattern 31 on the reference reticle 3 and the center position of the opening on the mask 6 corresponding to the center position of the reference pattern 31, for example, in FIG.
Letting ro (i, j) and ri (i, j) be the ideal imaging magnification of the projection optical system 5 is β · ro (i, j) = ri (i, j).

【0025】ここで、本来求めるべき投影光学系5の歪
曲収差に付加される虞れのある装置に起因した歪曲収差
の測定を行うため、基準レチクル3において投影光学系
5の光軸上に配置される基準パターン30(以下、中央
基準パターンとよぶ)に対して、マスク6において投影
光学系5の光軸上に配置される開口60(以下、これを
中央開口とよぶ)が、この中央開口60を中心とする回
転対称性と、x,y方向に対する並進対称性とを有する
必要がある。
Here, in order to measure the distortion aberration caused by the device which may be added to the distortion aberration of the projection optical system 5 which should be originally obtained, the reference reticle 3 is arranged on the optical axis of the projection optical system 5. With respect to the reference pattern 30 (hereinafter referred to as the central reference pattern), the opening 60 (hereinafter referred to as the central opening) arranged on the optical axis of the projection optical system 5 in the mask 6 is the central opening. It must have rotational symmetry about 60 and translational symmetry in the x, y directions.

【0026】光検出素子8は、マスク6の開口61に対
応して設けており、各開口61を透過する光の透過光量
に応じた電気信号に変換することにより、同時に複数像
点における透過光量の算出を可能としている。この光検
出素子8はマスク61に直接設置しても良いし、ファイ
バー等で透過光量を伝播させ、外部に設置しても構わな
い。この光検出素子8は、出力される電気信号の計算処
理を行う為に、インターフェースを通し、コンピュータ
11に接続される。このコンピュータ11は、収差量の
算出に伴う計算処理とともに、マスクステージ7の制御
等、一連の歪曲収差測定に必要な命令を図示外の各ユニ
ットに送る働きをする。
The photo-detecting element 8 is provided corresponding to the opening 61 of the mask 6, and converts the amount of light transmitted through each opening 61 into an electric signal corresponding to the amount of transmitted light, thereby simultaneously transmitting the amount of transmitted light at a plurality of image points. Can be calculated. The light detecting element 8 may be directly installed on the mask 61, or may be installed outside by propagating the amount of transmitted light with a fiber or the like. The photo-detecting element 8 is connected to the computer 11 through an interface in order to perform the calculation process of the output electric signal. The computer 11 has a function of sending a command necessary for a series of distortion aberration measurement such as control of the mask stage 7 to each unit (not shown) as well as a calculation process associated with the calculation of the aberration amount.

【0027】マスクステージ7は、ウエハ9を搭載した
ウエハステージ10上に設置されており、ウェハ9露光
時と歪曲収差測定時に、ウエハ9とマスク6の切り替え
に伴う駆動はウェハステージ10で行う。マスクステー
ジ7は、x,y方向の移動機構(図略)により移動する
移動ステージ71と、z方向の移動機構(図略)により
移動する移動ステージ72と、θ方向の移動機構(図
略)により回転する回転ステージ73とからなる。ま
た、特にx,y及びz方向の移動に関しては、歪曲収差
及び像面湾曲測定時の走査に用いるため圧電素子を使用
しており、これに干渉測長計によるフイードバックをか
けることにより、精密な等速駆動を可能としている。ま
た、θ方向の移動機構は、基準パターン31及び開口6
1の配置誤差に起因する歪曲収差を測定するためのもの
である。また、基準レチクルステージ4に関しては、
x,y方向での基準パターン31間隔に相当するステッ
プ駆動及び90度の回転機構を設ける。この回転に関し
ては、ステージに回転機構を設けず、一方向測定終了
後、基準レチクル3を一旦取り外した後、投影露光装置
に回転させて再装着しても構わない。
The mask stage 7 is installed on the wafer stage 10 on which the wafer 9 is mounted, and the wafer stage 10 drives the wafer 9 and the mask 6 when the wafer 9 is exposed and the distortion aberration is measured. The mask stage 7 includes a moving stage 71 that moves by an x, y direction moving mechanism (not shown), a moving stage 72 that moves by a z direction moving mechanism (not shown), and a θ direction moving mechanism (not shown). And a rotary stage 73 that rotates by. In addition, regarding movement in the x, y, and z directions, in particular, a piezoelectric element is used for use in scanning when measuring distortion and field curvature, and by applying feedback to this with an interferometer, precise It enables high speed driving. Further, the moving mechanism in the θ direction includes the reference pattern 31 and the opening 6.
This is for measuring the distortion aberration caused by the placement error of 1. Regarding the reference reticle stage 4,
A step drive corresponding to the interval of the reference pattern 31 in the x and y directions and a 90-degree rotation mechanism are provided. Regarding this rotation, the stage may not be provided with a rotation mechanism, and after the one-way measurement is completed, the reference reticle 3 may be temporarily removed, and then rotated and reattached to the projection exposure apparatus.

【0028】(実施例1)以下、第1の実施例としてこ
の実施形態における歪曲収差測定の手順について説明す
る。
Example 1 The procedure for measuring the distortion aberration in this embodiment will be described below as the first example.

【0029】まず基準レチクル3を、投影光学系5の
光軸が基準レチクル3の中央基準パターン30の所定の
パターン形状を通るように位置合わせを行った後、ウェ
ハステージ10を駆動させ、マスク6を投影光学系5の
物体側像面に移動させる。これにより、中央基準パター
ン30の像に入射する光がマスク6の中央開口60を透
過してこの中央開口60に対応して設けた光検出素子8
に受光するように調整を行う。
First, the reference reticle 3 is aligned so that the optical axis of the projection optical system 5 passes through a predetermined pattern shape of the central reference pattern 30 of the reference reticle 3, and then the wafer stage 10 is driven to drive the mask 6 Is moved to the object-side image plane of the projection optical system 5. As a result, the light incident on the image of the central reference pattern 30 passes through the central opening 60 of the mask 6 and the photodetector 8 provided corresponding to the central opening 60.
Adjust to receive light.

【0030】次にマスクステージのz方向の調整を行
う。所謂焦点合わせである。この焦点合わせの方法とし
ては、z方向にマスクステージ7をステップさせ、各ス
テップ時においてマスク6をx方向或はy方向に走査さ
せた際の基準パターン30の像の透過光量信号の立ち上
がり又は立ち下がりの鋭さからコントラストを算出すれ
ばよい。このコントラストの算出には、測定される光量
信号の時間に対する微分値を用いればよい。複数のステ
ップにおけるコントラスト測定終了後、その中から最も
コントラストが良いzの座標位置にマスクステージ72
を駆動する。また、その他の焦点合わせの方法として
は、露光装置本体に設けられた焦点位置合わせ機構を用
いてもよい。
Next, the mask stage is adjusted in the z direction. This is so-called focusing. As a method for this focusing, the mask stage 7 is stepped in the z direction, and the rise or rise of the transmitted light amount signal of the image of the reference pattern 30 when the mask 6 is scanned in the x direction or the y direction at each step. The contrast may be calculated from the sharpness of the fall. To calculate the contrast, a differential value of the measured light amount signal with respect to time may be used. After the contrast measurement in a plurality of steps is completed, the mask stage 72 is moved to the z coordinate position where the contrast is the best.
To drive. Further, as another focusing method, a focusing position adjusting mechanism provided in the exposure apparatus main body may be used.

【0031】焦点位置調整後、x方向の往復走査を再
び開始し、光軸上の中央開口60における透過光量位置
の中心位置を算出する。この中心位置の算出法に関して
は、後で述べる。中心位置の算出後、光軸上の中央開口
60の透過光量が、マスクステージ7の往復走査の中心
位置近傍になるように、ウェハステージ10を駆動させ
マスクステージ7の微調整を行う。この微調整に関して
は、マスクステージ71の圧電素子の電圧で調整を行っ
ても構わない。y方向の調整も同様にして行う。なお、
この光軸上の中央開口60の透過光量の中心位置を、マ
スクステージ7の往復走査の中心に合わせるのは、投影
光学系5の歪曲収差が大きな値を持つ場合に、光軸外の
測定点でマスクステージ7の走査が不足し、歪曲収差の
測定が行えなくなることを避けるためである。
After the focus position adjustment, reciprocal scanning in the x direction is restarted, and the central position of the transmitted light amount position at the central aperture 60 on the optical axis is calculated. The method of calculating the center position will be described later. After the calculation of the center position, the wafer stage 10 is driven and the mask stage 7 is finely adjusted so that the transmitted light amount of the central opening 60 on the optical axis is near the center position of the reciprocating scanning of the mask stage 7. The fine adjustment may be performed by the voltage of the piezoelectric element of the mask stage 71. Adjustment in the y direction is performed in the same manner. In addition,
The central position of the transmitted light amount of the central aperture 60 on the optical axis is aligned with the center of the reciprocal scanning of the mask stage 7 when the distortion of the projection optical system 5 has a large value. This is to avoid that the scanning of the mask stage 7 becomes insufficient and the distortion aberration cannot be measured.

【0032】以上の調整が終了した時点で測定を開始
する。歪曲収差は走査方向をx,yで別々に行うことに
より、それぞれの方向の成分を測定し、その後それらを
合成することにより求める。
When the above adjustment is completed, the measurement is started. Distortion aberration is obtained by measuring the components in each direction by separately performing x and y in the scanning direction, and then synthesizing them.

【0033】次に、例えばx方向での歪曲収差dxの測
定方法について、具体的に説明する。
Next, a method of measuring the distortion aberration dx in the x direction will be concretely described.

【0034】x方向にマスクステージ71を往復走査す
るときに得られる透過光量について、図4に示す。ここ
で、往復走査は、測定対象としている歪曲収差量と同程
度な走査領域においては高精度な等速走査を行う必要が
あるが、これは前記のフイードバック付きの圧電素子ス
テージで可能である。図4中、外側の信号(実線部分)
が歪曲収差を生じている場合の光軸外の開口61の光量
信号であり、内側の信号(波線部分)が光軸上の開口6
0での光量信号である。これは歪曲収差dxによる基準
パターン31の像点位置のずれのために、往路と復路で
測定される透過光量の間隔に差が生じるからである。
The amount of transmitted light obtained when the mask stage 71 is reciprocally scanned in the x direction is shown in FIG. Here, the reciprocal scanning needs to perform highly accurate constant velocity scanning in a scanning region having the same amount of distortion as the measurement target, which can be performed by the above-described piezoelectric element stage with feedback. In Fig. 4, the outside signal (solid line part)
Is a light amount signal of the opening 61 outside the optical axis when distortion is generated, and the signal inside (the wavy line portion) is the opening 6 on the optical axis.
It is a light amount signal at 0. This is because the difference in the image point position of the reference pattern 31 due to the distortion aberration dx causes a difference in the intervals of the amounts of transmitted light measured in the forward path and the backward path.

【0035】従って、往路と復路とでの走査の際に、任
意の開口61、例えばM(i,j)の開口でそれぞれ測
定される光量の中心位置の時間間隔(時間差)δt
(i,j)と、光軸上の中央開口60、即ちM(0,
0)の開口でそれぞれ測定される光量の中心位置の時間
間隔(時間差)δt(0,0)との差をδT(i,
j)、つまり、 δT(i,j)=δt(i,j)−δt(0,0) ……(0) とすると、等速走査時の走査速度をvとして dx(i,j)=v・δT(i,j)/2 ……(1) として、x方向の歪曲収差dxを求めることが可能であ
る。走査方向の折り返し時にはマスクステージ71の走
査速度は等速ではなくなるが、その影響はすべての開口
60,61に均一に及ぶため、歪曲収差の測定には全く
影響しない。また、図4の信号に対しては、ウエハ9の
露光時を想定し、感光材の影響を考慮して、信号の強度
に対し所定の基準強度を設け、それ以上の強度を有する
信号のみを用いても構わない。
Therefore, the time interval (time difference) δt of the central position of the light quantity measured at any aperture 61, for example, the aperture of M (i, j), during the scanning in the forward and backward passes.
(I, j) and the central aperture 60 on the optical axis, that is, M (0,
0), the difference between the central position of the light quantity measured at each aperture (time difference) δt (0, 0) and δT (i,
j), that is, δT (i, j) = δt (i, j) −δt (0,0) (0), where dx (i, j) = where v is the scanning speed during constant-speed scanning. The distortion aberration dx in the x direction can be obtained as v · δT (i, j) / 2 (1). The scanning speed of the mask stage 71 is not constant at the time of folding in the scanning direction, but since the influence thereof evenly spreads over all the openings 60 and 61, it does not affect the measurement of distortion at all. Further, for the signals of FIG. 4, assuming the exposure of the wafer 9, and considering the influence of the photosensitive material, a predetermined reference intensity is set for the intensity of the signals, and only signals having an intensity higher than that are provided. You can use it.

【0036】ここで、図4の信号から、歪曲収差を表す
投影光学系5の光軸外に設けた開口61の受光量分布
と、光軸上に設けた中央開口60の受光量分布との位相
差を、往路、復路の光量の時間分布の中心位置の時間間
隔(時間差)δtの差から求める方法について説明す
る。
Here, from the signal of FIG. 4, the distribution of the received light amount of the aperture 61 provided outside the optical axis of the projection optical system 5 showing the distortion and the received light amount distribution of the central aperture 60 provided on the optical axis. A method of obtaining the phase difference from the difference between the time intervals (time difference) δt of the central positions of the time distributions of the light amounts on the forward and backward paths will be described.

【0037】まず図4の信号全体(往路及び復路の光
量分布を共に含む信号)を用いて、時間領域における光
量分布から、周波数領域への変換値(以下、スペクトル
とよぶ)S1を算出する。このスペクトルの算出方法と
しては高速Fourier変換(以下、FFTとよぶ)
や最大エントロピー法等を用いればよい。本実施例では
FFTを用いる。
First, a conversion value (hereinafter referred to as a spectrum) S1 to the frequency domain is calculated from the light amount distribution in the time domain using the entire signal of FIG. 4 (a signal including both the light intensity distributions in the forward path and the return path). As a method of calculating this spectrum, a high-speed Fourier transform (hereinafter referred to as FFT)
The maximum entropy method or the like may be used. In this embodiment, FFT is used.

【0038】次に、同様にして図4の光量分布の片側
のみを含む信号に対してスペクトルS2を算出する。こ
の片側の光量分布は往路、復路どちらを用いても良い
し、両方のスペクトルを算出してから2つの平均を取り
S2としても良い。
Next, similarly, the spectrum S2 is calculated for the signal including only one side of the light amount distribution of FIG. The light intensity distribution on one side may use either the forward or backward path, or both spectra may be calculated and the average of the two may be taken as S2.

【0039】ここで、図5に示す光量分布から、スペク
トルの算出例を示す。図5から解るよう、S1はS2を
包絡線に持ち、往路と復路の光量分布の中心位置の間隔
に相当する周波数によって細かな振動を示す。従って、
S1の細かな振動の周波数間隔δf(i,j)、つまり
位相差を求めれば δt(i,j)=1/δf(i,j) ……(2) として、開口(i,j)における往路及び復路の光量分
布中心の時間間隔(時間差)δtを求めることが可能と
なる。
Here, an example of calculating a spectrum from the light quantity distribution shown in FIG. 5 will be shown. As can be seen from FIG. 5, S1 has S2 in the envelope, and shows fine vibrations depending on the frequency corresponding to the interval between the center positions of the light amount distributions on the outward path and the return path. Therefore,
If the frequency interval δf (i, j) of the fine vibration of S1, that is, the phase difference is obtained, δt (i, j) = 1 / δf (i, j) (2) It is possible to obtain the time interval (time difference) δt between the light quantity distribution centers of the forward and backward paths.

【0040】なお、精密にδf(i,j)を算出するた
めには、S1成分からS2成分を除去する必要があり、
その為にはS1をS2で規格化すればよく、その結果は
図6の様になる。図6のスペクトルをS3とする。この
S3から振動の周波数間隔を求めるには中心(DC成
分)の隣のピークの周波数値を算出すればよい。また、
この他の方法としては、各ピークの周波数間隔の平均を
用いてもよいし、S3を部分的に切り出し再びFFTを
行ってもよい。この実施形態では、図3に示される孤立
パターンを基準としているが、L&Sパターンとした場
合には、S2の形が変わるだけであり、δf(i,j)
の算出法は同一である。
In order to accurately calculate δf (i, j), it is necessary to remove the S2 component from the S1 component.
For that purpose, S1 should be standardized by S2, and the result is as shown in FIG. The spectrum of FIG. 6 is designated as S3. In order to obtain the vibration frequency interval from S3, the frequency value of the peak next to the center (DC component) may be calculated. Also,
As another method, the average of the frequency intervals of the peaks may be used, or S3 may be partially cut out and the FFT may be performed again. In this embodiment, the isolated pattern shown in FIG. 3 is used as a reference, but in the case of the L & S pattern, only the shape of S2 changes, and δf (i, j).
The calculation method of is the same.

【0041】ここで、計測した信号をそのまま変換する
だけでは、図4に表記したサンプリング間隔δtsとサ
ンプリング数nで決まるスペクトルの分解能 δf=1/(δts×n) ……(3) が必要とする精度に満たないため、必要とする周波数分
解能δfを得られるように、計測信号の末尾に零点を付
加する必要がある。この実施形態では、数万〜数十万点
のサンプリング数の付加を必要とした。その結果、莫大
なデータ数に対するFFTを実行することが必要となる
が、実際に着目するのはマスクステージ7の往復運動の
半周期に相当する周波数の近傍のみであるため、1/δ
tsとして定まる全ての周波数帯域にわたつてスペクト
ルの計算を行う必要はなく、また零点は算出アルゴリズ
ム中のループからも削除できるため、実質的な計算は高
速に行うことができる。
Here, simply converting the measured signal as it is requires the spectral resolution δf = 1 / (δts × n) (3) determined by the sampling interval δts and the sampling number n shown in FIG. Since it does not meet the required accuracy, it is necessary to add a zero point to the end of the measurement signal so that the required frequency resolution δf can be obtained. In this embodiment, it is necessary to add tens of thousands to hundreds of thousands of sampling numbers. As a result, it is necessary to execute the FFT for an enormous number of data, but since the focus is only on the vicinity of the frequency corresponding to the half cycle of the reciprocating motion of the mask stage 7, 1 / δ
It is not necessary to calculate the spectrum over the entire frequency band defined as ts, and the zero can be deleted from the loop in the calculation algorithm, so that the substantial calculation can be performed at high speed.

【0042】上記の計算を全開口61における光量分布
に対して行った後、光軸上の中央開口60における光量
分布時間差δt(0,0)を減算することにより、
(0)式からδT(i,j)を算出し、(1)式により
歪曲収差量の計算を行う。以上でx方向の歪曲収差の測
定が終了する。なお、y方向の歪曲収差もマスクステー
ジ71の走査方向を変えるだけで、他の手続きはx方向
と同様である。以上により算出された歪曲収差に関して
は必要に応じ対称成分等の統計量としての歪曲収差量を
計算により求めればよい。また、必要に応じて往復走査
を繰り返せば、走査速度ばらつき等のランダムな要因に
よる誤差の影響を抑え、より高精度な測定を行う事が可
能となる。
After the above calculation is performed on the light amount distribution in the entire aperture 61, the light amount distribution time difference δt (0,0) in the central aperture 60 on the optical axis is subtracted,
ΔT (i, j) is calculated from the equation (0), and the amount of distortion aberration is calculated from the equation (1). This completes the measurement of the distortion aberration in the x direction. The distortion aberration in the y direction is the same as that in the x direction except that the scanning direction of the mask stage 71 is changed. As for the distortion aberration calculated as described above, the amount of distortion aberration as a statistic such as a symmetric component may be calculated if necessary. Further, if reciprocal scanning is repeated as needed, the influence of errors due to random factors such as variations in scanning speed can be suppressed, and more accurate measurement can be performed.

【0043】以上で基準パターン31の1つの線幅に対
する投影光学系5の歪曲収差の計測を終える。着目する
パターン形状を変える場合にはウェハステージ7の駆動
によりマスク6を移動させ、着目したいパターン形状の
像点位置にマスク6を動かして再び同様の手続きを行え
ばよい。
Thus, the measurement of the distortion of the projection optical system 5 for one line width of the reference pattern 31 is completed. When changing the pattern shape of interest, the mask 6 is moved by driving the wafer stage 7, the mask 6 is moved to the image point position of the pattern shape of interest, and the same procedure is performed again.

【0044】以上のように、スペクトルから往路及び復
路の光量分布の中心位置間隔を算出し、光軸上の中央開
口における光量分布に対する光軸外の開口における光量
分布の位相差を測定する方法を用いた場合の歪曲収差の
測定値と、従来の光量重心による歪曲収差の測定値とに
ついて、測定精度の比較を図7に示す。
As described above, a method of calculating the center position interval of the light quantity distributions on the outward path and the return path from the spectrum and measuring the phase difference between the light quantity distributions at the central openings on the optical axis and the light quantity distributions at the openings outside the optical axis is provided. FIG. 7 shows a comparison of the measurement accuracy between the distortion aberration measurement value when used and the conventional distortion aberration measurement value due to the light amount centroid.

【0045】この図7ではシミュレーションによる歪曲
収差の再現性を示す。ここで、露光光源1のエネルギー
ばらつきはσ=2.5%とした。また、異なる形状のパ
ターンとして線幅の異なる孤立線を想定し、開口幅との
比に対し、100回の繰り返し測定における再現性を3
σで比較している。図7により、スペクトルから算出す
る歪曲収差の測定方法によれば、従来の光量重心から算
出する方法に比較して、基準パターン31の形状に対し
て精度が変動せず、かつ高精度な測定が可能となること
がわかる。
FIG. 7 shows the reproducibility of distortion by simulation. Here, the energy variation of the exposure light source 1 was set to σ = 2.5%. Assuming that isolated lines with different line widths are used as patterns of different shapes, the reproducibility in 100 repeated measurements is 3 with respect to the ratio with the opening width.
Compared by σ. According to FIG. 7, according to the method of measuring the distortion aberration calculated from the spectrum, the accuracy does not change with respect to the shape of the reference pattern 31, and the highly accurate measurement is possible, as compared with the conventional method of calculating from the light amount centroid. It turns out that it will be possible.

【0046】次に基準レチクル3及びマスク6の製造誤
差に伴う歪曲収差の補正方法について説明する。なお、
基準パターン31及び開口61に配置誤差がある場合、
歪曲収差の測定値は、投影光学系5単体の歪曲収差に前
記配置誤差要因が加わるので、投影光学系5の歪曲収差
を測定するには、前記配置誤差要因による歪曲収差を分
離する必要がある。 (I)そこで、最初に、基準レチクル3の基準パターン
31及びマスク6の開口61の製造誤差等のような投影
光学系に起因する歪曲収差の測定方法について述べる。
Next, a method of correcting the distortion aberration due to the manufacturing error of the reference reticle 3 and the mask 6 will be described. In addition,
If the reference pattern 31 and the opening 61 have a placement error,
The measured value of the distortion aberration is added to the distortion aberration of the projection optical system 5 alone, so that the distortion error of the projection optical system 5 needs to be separated in order to measure the distortion aberration of the projection optical system 5. . (I) Therefore, first, a method of measuring the distortion aberration caused by the projection optical system, such as the manufacturing error of the reference pattern 31 of the reference reticle 3 and the opening 61 of the mask 6, will be described.

【0047】まず、基準パターン31及び開口61共
に、通常の測定時と同様に中央開口60及び中央基準パ
ターン30が投影光学系5の光軸上に一致するように基
準レチクル3及びマスク6の位置調整を行い、x及びy
方向の走査により、歪曲収差DR0(i,j)の測定を
行う。
First, with respect to both the reference pattern 31 and the opening 61, the positions of the reference reticle 3 and the mask 6 are adjusted so that the central opening 60 and the central reference pattern 30 are aligned on the optical axis of the projection optical system 5, as in the normal measurement. Make adjustments, x and y
The distortion aberration DR0 (i, j) is measured by scanning in the direction.

【0048】次にマスクをx方向に開口間隔だけずら
して、歪曲収差DR1x(i,j)の測定を行う。この
時、それぞれの開口(i,j)で測定される歪曲収差に
は以下の関係がある。
Next, the mask is shifted in the x direction by the aperture interval, and the distortion aberration DR1x (i, j) is measured. At this time, the distortions measured at the respective apertures (i, j) have the following relationships.

【0049】 DR0(i,j)=dr0(i,j)[Lens+Reticle] +dr(i,j)[Mask] ……(4) DR1x(i,j)=dr1x(i,j)[Lens+Reticle] +dr(i,j)[Mask]−dr(1,0)[Mask] ……(5) ここでdr(i,j)[Lens+Reticle]は、
投影光学系5及び基準レチクル3に起因する歪曲収差で
あり、これは開口61をずらして測定を行ってもその測
定値は変化しないため、dr1x(i,j)=dr0
(i+1,j)の関係がある。
DR0 (i, j) = dr0 (i, j) [Lens + Reticle] + dr (i, j) [Mask] (4) DR1x (i, j) = dr1x (i, j) [Lens + Reticle] + dr (I, j) [Mask] -dr (1,0) [Mask] (5) Here, dr (i, j) [Lens + Reticle] is
This is distortion aberration caused by the projection optical system 5 and the reference reticle 3, and this measurement value does not change even if the measurement is performed by shifting the aperture 61. Therefore, dr1x (i, j) = dr0.
There is a relationship of (i + 1, j).

【0050】一方、dr(i,j)[Mask]は、光
軸上の中央開口60を基準としたマスク6に起因する歪
曲収差であり、これは測定に用いる各開口61ごとに異
なるため、投影光学系5の同一像点の歪曲収差の測定値
は、測定に用いる開口により変化する。(4),(5)
式から、 dr(i,j)[Mask]=DR0(i,j)−DR1x(i−1,j) +dr(i−1,j)[Mask]−dr(1,0)[Mask] ……(6) を得る。この(6)式は、dr(i,j)[Mask]の
iに対する漸化式の形を構成しているので、これをi=
0まで展開すると、 i>0の場合、 dr(i,j)[Mask]=DR0(i,j)+DR0(i−1,j)+ …−DR1x(i−1,j)−DR1x(i−2,j)− …−|i|dr(1,0)[Mask]+dr(0,j)[Mask] ……(7) を得る。
On the other hand, dr (i, j) [Mask] is a distortion aberration caused by the mask 6 with the central aperture 60 on the optical axis as a reference, and this is different for each aperture 61 used for measurement. The measurement value of the distortion aberration at the same image point of the projection optical system 5 changes depending on the aperture used for the measurement. (4), (5)
From the formula, dr (i, j) [Mask] = DR0 (i, j) -DR1x (i-1, j) + dr (i-1, j) [Mask] -dr (1,0) [Mask] ... ... (6) is obtained. Since this equation (6) constitutes the form of the recurrence equation for i of dr (i, j) [Mask], i =
When expanded to 0, when i> 0, dr (i, j) [Mask] = DR0 (i, j) + DR0 (i-1, j) + ...- DR1x (i-1, j) -DR1x (i −2, j) −...− | i | dr (1,0) [Mask] + dr (0, j) [Mask] (7) is obtained.

【0051】同様に、y方向にマスク6を開口間隔ずら
して歪曲収差の測定を行った場合の測定値DR1y
(i,j)との比較から、 j>0の場合、 dr(i,j)[Mask]=DR0(i,j)+DR0(i,j−1)+ …−DR1y(i,j−1)−DR1y(i,j−2)− …−|j|dr(0,1)[Mask]+dr(i,0)[Mask] ……(8) となる。
Similarly, the measured value DR1y in the case where the distortion aberration is measured by shifting the mask 6 in the y direction by the aperture interval.
From the comparison with (i, j), if j> 0, then dr (i, j) [Mask] = DR0 (i, j) + DR0 (i, j-1) + ...- DR1y (i, j-1) ) -DR1y (i, j-2) -...- | j | dr (0,1) [Mask] + dr (i, 0) [Mask] ... (8).

【0052】負のi又はjに関しては、(7),(8)
式中のi−1,j−1等の開口座標値をi+1,j+1
として、i,jを0に帰着させれば良い。(8)式にお
いて、i=0とすれば、(7)式の最終項として、 dr(0,j)[Mask]=DR0(0,j)+DR0(0,j−1)+ …−DR1y(0,j−1)−DR1y(0,j−2)− …−|j|dr(0,1)[Mask] ……(9)となる。これを(7)式 に代入すれば、 dr(i,j)[Mask] =DR0(i,j)+DR0(i−1,j)+ …−DR1x(i−1,j)−DR1x(i−2,j)− …−|i|dr(1,0)[Mask] +DR0(0,j)+DR0(0,j−1)+ …−DR1y(0,j−1)−DR1y(0,j−2)− …−|j|dr(0,1)[Mask] ……(10) となる。従って、任意の開口(i,j)における開口起
因の歪曲収差量dr(i,j)[Mask]は、x方向の
格子間隔誤差dr(1,0)[Mask]とy方向の格子
間隔誤差dr(0,1)[Mask]のみを未知数とした
式で表すことが可能である。 (II)次にマスクステージ73を90度回転させて歪
曲収差の測定を行う。マスク6が0度状態の開口61、
例えばM(0,1)と、90度回転状態の同一像点であ
るM(1,0)における2つの測定値にのみ着目すれ
ば、0度、90度状態の歪曲収差の測定値を、DR0
(0,1)、DR90(1,0)として、 DR0(0,1)=dr0(0,1)[Lens+Reticle] +dr0(0,1)[Mask] ……(11) DR90(1,0)=dr90(1,0)[Lens+Reticle] +dr90(1,0)[Mask] ……(12) で表される。投影光学系5と基準レチクル3に起因する
歪曲収差はマスク6の回転に依存しないため、 dr0(0,1)[Lens+Reticle] =dr90(1,0)[Lens+Reticle] ……(13)で あるから、(11)〜(13)式より、 dr0(0,1)[Mask] =dr90(1,0)[Mask]+DR0(0,1)−DR90(1,0 ) =Rotate[dr0(1,0)[Mask],90] +DR0(0,1)−DR90(1,0) ……(14) (ここで、Rotate[dr,θ]は、数値的にdrを
θ回転させることを示す。)の関係が得られる。これに
より、(10),(14)の結果から、マスク6に起因
した歪曲収差dr0(i,j)[Mask]は、dr0
(1,0)[Mask]のみを未知数として表すことが可
能となる。ここで、dr0(1,0)は、光軸上の中央
開口61を基準とした開口61、即ちM(1,0)の配
置誤差であり、この値を基準にその他の格子の配置が補
償されることになる。つまり、マスク6の格子状として
の配置誤差は補償され、残るのは格子の絶対的な間隔誤
差|dr0(1,0)|及び格子の回転ずれdr0(1,
0)[Mask]/|dr0(1,0)[Mask] |に伴
う配置誤差成分となる。 (III)最後に格子間、つまり開口間隔の距離の測定
を行う。
For negative i or j, (7), (8)
The aperture coordinate values such as i-1, j-1 in the formula are i + 1, j + 1.
As a result, i and j may be reduced to 0. If i = 0 in the equation (8), as the final term of the equation (7), dr (0, j) [Mask] = DR0 (0, j) + DR0 (0, j-1) + ...- DR1y (0, j-1) -DR1y (0, j-2) -...- | j | dr (0,1) [Mask] ... (9). Substituting this into equation (7), dr (i, j) [Mask] = DR0 (i, j) + DR0 (i-1, j) + ...- DR1x (i-1, j) -DR1x (i -2, j) -...- | i | dr (1,0) [Mask] + DR0 (0, j) + DR0 (0, j-1) + ...- DR1y (0, j-1) -DR1y (0, j-2) -...- | j | dr (0,1) [Mask] (10). Therefore, the amount of distortion aberration dr (i, j) [Mask] due to the aperture at an arbitrary aperture (i, j) is determined by the lattice spacing error dr (1,0) [Mask] in the x direction and the lattice spacing error in the y direction. It can be expressed by an equation in which only dr (0,1) [Mask] is an unknown number. (II) Next, the mask stage 73 is rotated by 90 degrees to measure distortion. The opening 61 with the mask 6 in the 0 degree state,
For example, focusing only on two measurement values at M (0,1) and M (1,0), which are the same image points in the 90 ° rotation state, the distortion aberration measurement values at the 0 ° and 90 ° states are DR0
(0,1), DR90 (1,0), DR0 (0,1) = dr0 (0,1) [Lens + Reticle] + dr0 (0,1) [Mask] (11) DR90 (1,0) = Dr90 (1,0) [Lens + Reticle] + dr90 (1,0) [Mask] (12) Since the distortion aberration caused by the projection optical system 5 and the reference reticle 3 does not depend on the rotation of the mask 6, dr0 (0,1) [Lens + Reticle] = dr90 (1,0) [Lens + Reticle] (13) , (11) to (13), dr0 (0,1) [Mask] = dr90 (1,0) [Mask] + DR0 (0,1) -DR90 (1,0) = Rotate [dr0 (1,0) 0) [Mask], 90] + DR0 (0,1) -DR90 (1,0) (14) (where Rotate [dr, θ] numerically indicates that dr is rotated by θ. ) Is obtained. Thereby, from the results of (10) and (14), the distortion aberration dr0 (i, j) [Mask] caused by the mask 6 is dr0.
Only (1,0) [Mask] can be represented as an unknown number. Here, dr0 (1,0) is a placement error of the aperture 61, that is, M (1,0) with reference to the central aperture 61 on the optical axis, and the placement of other gratings is compensated with this value as a reference. Will be done. That is, the placement error of the mask 6 in the form of a lattice is compensated, and the remaining gaps of the lattice | dr0 (1,0) | and the lattice rotation deviation dr0 (1,
0) [Mask] / | dr0 (1,0) [Mask] | (III) Finally, the distance between the lattices, that is, the distance between the openings is measured.

【0053】まず、マスク6の中央開口60、即ちM
(0,0)を投影光学系5の光軸上に移動させて、その
光量中心を算出し、その位置を干渉測長計の原点に設定
する。
First, the central opening 60 of the mask 6, that is, M
(0, 0) is moved on the optical axis of the projection optical system 5, the center of the light amount is calculated, and the position is set as the origin of the interferometer.

【0054】次にマスク6を格子間隔移動させ、開口
61、例えばM(1,0)を投影光学系5の光軸上に配
置し、同様に光量中心を算出する。この開口61、即ち
M(1,0)の光量分布の中心位置に相当する干渉測長
計の座標値をLとすると dr0(1,0)[Mask]=Lm−Lm0 ……(15) (ここでLm0は格子間隔の設計値である。) 以上の3段階、即ち(I)〜(III)による歪曲収差
測定値から、(10),(14),(15)式の関係に
より、 dr(i,j)[Mask]- =DR0(i,j)+DR0(i−1,j)+… −DR1x(i−1,j)−DR1x(i−2,j)−… +DR0(0,j)+DR0(0,j−1)+… −DR1y(0,j−1)−DR1y(0,j−2)−… −|i|×(Lm−Lm0) −|j|×(Rotate[(Lm−Lm0),90]+DR0(0,1) −DR90(1,0)) ……(16) の関係を用いて全開口におけるマスク6に起因する歪曲
収差量の算出を行う。
Next, the mask 6 is moved by the lattice spacing, the opening 61, for example, M (1,0) is arranged on the optical axis of the projection optical system 5, and the center of light quantity is calculated in the same manner. Let L be the coordinate value of the interferometer, which corresponds to the center position of the light amount distribution of M (1,0), in this opening 61. dr0 (1,0) [Mask] = Lm-Lm0 (15) (here) Where Lm0 is the design value of the lattice spacing.) From the above three steps, that is, the distortion aberration measurement values according to (I) to (III), from the relationship of equations (10), (14), and (15), dr ( i, j) [Mask] - = DR0 (i, j) + DR0 (i-1, j) + ...- DR1x (i-1, j) -DR1x (i-2, j) -... + DR0 (0, j) ) + DR0 (0, j-1) + ...- DR1y (0, j-1) -DR1y (0, j-2) -...- | i | * (Lm-Lm0)-| j | * (Rotate [( Lm−Lm0), 90] + DR0 (0,1) −DR90 (1,0)) (16) To calculate the amount of distortion caused by the 6.

【0055】基準レチクル3の基準パターン31に関し
ても、マスク6と同様の機構を用いて、同様の方法を行
うことにより、その算出を行う。このとき、基準パター
ン31の配置誤差に起因する歪曲収差は、 dr(i,j)[Reticle] =DR0'(i,j)+DR0'(i−1,j)+… −DR1x'(i−1,j)−DR1x'(i−2,j)−… +DR0'(0,j)+DR0'(0,j−1)+… −DR1y'(0,j−1)−DR1y'(0,j−2)−… −|i|×(Lr−Lr0) −|j|×(Rotate[(Lr−Lr0),90]+DR0'(0,1) −DR90'(1,0)) ……(17) (ここで、Lrは測定された基準パターン間隔、Lr0
は基準パターン間隔の設計値を表し、'は基準レチクル
3をマスク6と同様に動かした場合の歪曲収差の測定値
を表す。)と表すことができる。
The reference pattern 31 of the reference reticle 3 is also calculated by using the same mechanism as the mask 6 and performing the same method. At this time, the distortion aberration resulting from the arrangement error of the reference pattern 31 is dr (i, j) [Reticle] = DR0 '(i, j) + DR0' (i-1, j) + ...- DR1x '(i- , J) -DR1x '(i-2, j) -... + DR0' (0, j) + DR0 '(0, j-1) + ...- DR1y' (0, j-1) -DR1y '(0, j-2) -...- | i | * (Lr-Lr0)-| j | * (Rotate [(Lr-Lr0), 90] + DR0 '(0,1) -DR90' (1,0)) ... (17) (where Lr is the measured reference pattern interval, Lr0
Represents the design value of the reference pattern interval, and 'represents the measured value of the distortion aberration when the reference reticle 3 is moved similarly to the mask 6. )It can be expressed as.

【0056】以上、(16),(17)式より、投影光
学系5単体としての歪曲収差DR(i,j)[lens]
は、次式 DR(i,j)[lens] =DR0(i,j)−dr(i,j)[Mask] −dr(i,j)[Reticle] ……(18)で表すこ とができる。
As described above, from the equations (16) and (17), the distortion aberration DR (i, j) [lens] of the projection optical system 5 alone.
Can be expressed by the following equation: DR (i, j) [lens] = DR0 (i, j) -dr (i, j) [Mask] -dr (i, j) [Reticle] (18) .

【0057】従って、dr(i,j)[Mask]やdr
(i,j)[Reticle]を一旦算出しておけば、
(18)式のを用いて測定値を補正することで、投影露
光系5の正味の歪曲収差を求めることができる。
Therefore, dr (i, j) [Mask] and dr
Once (i, j) [Reticle] is calculated,
By correcting the measurement value using the equation (18), the net distortion of the projection exposure system 5 can be obtained.

【0058】(実施例2)以下、2番目の実施例として
この実施形態における像面湾曲測定の手順について説明
する。
Example 2 The procedure of measuring the field curvature in this embodiment will be described below as a second example.

【0059】まず基準レチクル3を、投影光学系5の
光軸が基準レチクル3の中央基準パターン30の所定の
パターン形状を通るように位置合わせを行った後、ウェ
ハステージ10を駆動させ、マスク6を投影光学系5の
物体側像面に移動させる。これにより、中央基準パター
ン30の像に入射する光がマスク6の中央開口60を透
過してこの中央開口60に対応して設けた光検出素子8
に受光するように調整を行う。
First, the reference reticle 3 is aligned so that the optical axis of the projection optical system 5 passes through a predetermined pattern shape of the central reference pattern 30 of the reference reticle 3, and then the wafer stage 10 is driven to move the mask 6 Is moved to the object-side image plane of the projection optical system 5. As a result, the light incident on the image of the central reference pattern 30 passes through the central opening 60 of the mask 6 and the photodetector 8 provided corresponding to the central opening 60.
Adjust to receive light.

【0060】次にマスクステージのx、y及びz方向
の調整を行う。
Next, the mask stage is adjusted in the x, y and z directions.

【0061】z方向の調整は所謂焦点合わせである。方
法としては、マスク6をz方向に往復走査させた時の基
準マスク60における透過光量分布を用いる。往復走査
の中心位置に透過光量の中心を調整する。具体的には、
往復走査を行いながら、徐々にその往復の中心位置を1
方向に走査させた際の、透過光量分布におけるマスク駆
動の奇数倍の周波数成分が最小となるように、往復運動
の中心を設定すればに、良い。これは、マスク6の往復
走査の中心位置と透過光量分布の中心位置が一致してい
る時には、透過光量分布のスペクトルはマスク駆動の偶
数倍の周波数成分しか有さないという原理に基づいたも
のである。x、y方向の調整も同様である。その他の焦
点合わせの方法として、前記したコントラストの変化か
ら焦点位置を決定しても良いし、露光装置本体に設けら
れた焦点位置合わせ機構を用いてもよい。
The adjustment in the z direction is so-called focusing. As a method, the transmitted light amount distribution in the reference mask 60 when the mask 6 is reciprocally scanned in the z direction is used. The center of the transmitted light amount is adjusted to the center position of reciprocal scanning. In particular,
While performing reciprocal scanning, gradually move the center position of the reciprocation to 1
It suffices to set the center of the reciprocating motion so that the frequency component that is an odd multiple of the mask drive in the transmitted light amount distribution when scanning in the direction is minimized. This is based on the principle that, when the center position of the reciprocal scanning of the mask 6 and the center position of the transmitted light amount distribution coincide with each other, the spectrum of the transmitted light amount distribution has only frequency components that are an even multiple of the mask drive. is there. The same applies to adjustments in the x and y directions. As another focusing method, the focal position may be determined from the change in contrast described above, or a focal position adjusting mechanism provided in the exposure apparatus main body may be used.

【0062】以上の調整が終了した時点で測定を開始
する。像面湾曲は走査方向をzで行うことにより求め
る。
When the above adjustment is completed, the measurement is started. The field curvature is obtained by performing the scanning direction in z.

【0063】z方向にマスクステージ71を往復走査す
るときに得られる透過光量について、図8に示す。図8
中、外側の信号(実線部分)が像面湾曲を生じている場
合の光軸外の開口61の光量信号であり、内側の信号
(波線部分)が光軸上の開口60での光量信号である。
これは像面湾曲量dzによる基準パターン31の像点位
置のずれのために、往路と復路で測定される透過光量最
大となる間隔に差が生じるからである。
FIG. 8 shows the amount of transmitted light obtained when the mask stage 71 is reciprocally scanned in the z direction. Figure 8
The middle and outer signals (solid line portions) are light amount signals of the aperture 61 outside the optical axis when the field curvature is generated, and the inner signals (wavy line portions) are light amount signals at the aperture 60 on the optical axis. is there.
This is because a difference in the image point position of the reference pattern 31 due to the amount of curvature of field dz causes a difference in the interval at which the amount of transmitted light measured on the outward path and the return path becomes maximum.

【0064】従って、往路と復路とでの走査の際に、任
意の開口61、例えばM(i,j)の開口でそれぞれ測
定される光量の最大位置の時間間隔(時間差)δt
(i,j)と、光軸上の中央開口60、即ちM(0,
0)の開口でそれぞれ測定される光量の中心位置の時間
間隔(時間差)δt(0,0)との差をδT(i,j)
とすると、等速走査時の走査速度をvとして dz(i,j)=v・δT(i,j)/2 ……(19) として、像面湾曲量dzを求めることが可能である。ま
た、図4の信号に対しては、ウエハ9の露光時を想定
し、感光材の影響を考慮して、信号の強度に対し所定の
基準強度を設け、それ以上の強度を有する信号のみを用
いても構わない。
Therefore, the time interval (time difference) δt of the maximum position of the light quantity measured at any aperture 61, for example, the aperture of M (i, j), during the scanning in the forward pass and the backward pass.
(I, j) and the central aperture 60 on the optical axis, that is, M (0,
0), the difference between the central position of the light quantity measured at each aperture and the time interval (time difference) δt (0,0) is δT (i, j).
Then, it is possible to obtain the field curvature amount dz by setting dz (i, j) = v.delta.T (i, j) / 2 (19), where v is the scanning speed during constant-speed scanning. Further, for the signals of FIG. 4, assuming the exposure of the wafer 9, and considering the influence of the photosensitive material, a predetermined reference intensity is set for the intensity of the signals, and only signals having an intensity higher than that are provided. You can use it.

【0065】図8の信号から、像面湾曲を表す投影光学
系5の光軸外に設けた開口61の受光量分布と、光軸上
に設けた中央開口60の受光量分布との位相差を、往
路、復路の光量の時間分布の中心位置の時間間隔(時間
差)δtの差から求める方法については、第1の実施例
の歪曲収差量の計測時と同一であるため省略する。
From the signal of FIG. 8, the phase difference between the received light amount distribution of the aperture 61 provided outside the optical axis of the projection optical system 5 representing the field curvature and the received light amount distribution of the central aperture 60 provided on the optical axis. The method of obtaining the difference from the time interval (time difference) δt of the central positions of the time distributions of the forward and backward light amounts is the same as that in the measurement of the distortion aberration amount of the first embodiment, and therefore will be omitted.

【0066】上記の計算を全開口61における光量分布
に対して行った後、光軸上の中央開口60における光量
分布時間差δt(0,0)を減算することにより、
(0)式からδT(i,j)を算出し、(19)式によ
り像面湾曲の計算を行う。以上で像面湾曲の測定が終了
する。必要に応じて往復走査を繰り返せば、走査速度ば
らつき等のランダムな要因による誤差の影響を抑え、よ
り高精度な測定を行う事が可能となる。
After the above calculation is performed on the light amount distribution in the entire aperture 61, the light amount distribution time difference δt (0,0) in the central aperture 60 on the optical axis is subtracted to obtain
ΔT (i, j) is calculated from the equation (0), and the curvature of field is calculated from the equation (19). With the above, the measurement of the field curvature is completed. By repeating the reciprocal scanning as necessary, it is possible to suppress the influence of errors due to random factors such as variations in the scanning speed and to perform more accurate measurement.

【0067】以上で基準パターン31の1つのパターン
形状に対する投影光学系5の像面湾曲の計測を終える。
着目するパターン形状を変える場合にはウェハステージ
7の駆動によりマスク6を移動させ、着目したいパター
ン形状の像点位置にマスク6を動かして再び同様の手続
きを行えばよい。
Thus, the measurement of the field curvature of the projection optical system 5 for one pattern shape of the reference pattern 31 is completed.
When changing the pattern shape of interest, the mask 6 is moved by driving the wafer stage 7, the mask 6 is moved to the image point position of the pattern shape of interest, and the same procedure is performed again.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
軸外の開口と光軸上の開口とにおける受光量分布の位相
差から歪曲収差量を受光量分布のスペクトルから算出す
ることにより、着目するパターン形状の影響を抑え、高
精度、かつ、高速な投影光学系の歪曲収差量および像面
湾曲の測定が可能になる。
As described above, according to the present invention, the amount of distortion is calculated from the spectrum of the received light amount distribution from the phase difference of the received light amount distribution between the aperture outside the optical axis and the aperture on the optical axis. By suppressing the influence of the pattern shape of interest, it becomes possible to measure the distortion amount and the field curvature of the projection optical system with high accuracy and high speed.

【0069】さらに、本発明では、投影光学系の光軸上
の基準パターン及び開口を回転中心とした回転状態にお
ける歪曲収差の測定値と、基準レチクル及びマスクを横
ずらししたときの歪曲収差の測定値と、さらに基準パタ
ーン間隔及び開口間隔の測定値とから、基準レチクル及
びマスクの配置誤差に起因する歪曲収差量を投影光学系
単体の歪曲収差量から分離し補正を行うことが可能とな
る。
Further, according to the present invention, the measured value of the distortion aberration in the rotation state with the reference pattern on the optical axis of the projection optical system and the aperture as the rotation center and the measurement of the distortion aberration when the reference reticle and the mask are laterally displaced. From the values and the measured values of the reference pattern spacing and the aperture spacing, it becomes possible to separate and correct the distortion aberration amount caused by the placement error of the reference reticle and the mask from the distortion aberration amount of the projection optical system alone.

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

【図1】 本発明の実施形態を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】 (A)は本発明の実施形態に係る基準レチク
ルを示す説明図、(B)はその基準パターンを示す拡大
図である。
2A is an explanatory view showing a reference reticle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is an enlarged view showing the reference pattern.

【図3】 本発明の実施形態に係るマスクの開口を示す
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing an opening of the mask according to the embodiment of the present invention.

【図4】 歪曲収差測定時において、マスクステージを
走査するときに光軸上及び光軸外で得られる光量と時間
との関係を示す相関図である。
FIG. 4 is a correlation diagram showing a relationship between time and the amount of light obtained on and off the optical axis when the mask stage is scanned during distortion measurement.

【図5】 光量信号のスペクトルS1、S2を示すグラ
フである。
FIG. 5 is a graph showing spectra S1 and S2 of a light amount signal.

【図6】 光量信号のスペクトルS2、S3を示すグラ
フである。
FIG. 6 is a graph showing spectra S2 and S3 of a light amount signal.

【図7】 線幅―開口幅比と歪曲収差再現性との相関を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a correlation between a line width-aperture width ratio and distortion reproducibility.

【図8】 像面湾曲測定時において、マスクステージを
走査するときに光軸上及び光軸外で得られる光量と時間
との関係を示す相関図である。
FIG. 8 is a correlation diagram showing a relationship between time and the amount of light obtained on and off the optical axis when the mask stage is scanned during field curvature measurement.

【図9】 従来例を示す概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a conventional example.

【図10】 従来のマスクステージを走査するときに光
軸上及び光軸外で得られる光量と時間との関係を示す相
関図である。
FIG. 10 is a correlation diagram showing the relationship between the amount of light obtained on and off the optical axis when scanning the conventional mask stage and time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 露光光源 2 照明光学系 3 基準レチクル 30 中央基準パターン 31 基準パターン 4 基準レチクルステージ 5 投影光学系 6 マスク 60 中央開口 61 開口 7 マスクステージ 71 移動ステージ 72 移動ステージ 73 回転ステージ 8 光検出素子(光検出器) 9 ウエハ 10 ウエハステージ 11 コンピュータ dr 歪曲収差 DR 歪曲収差 dx x方向の歪曲収差 dz 像面湾曲 δf 周波数間隔(位相差) δt 開口での光量分布時間差 δT 開口で測定される光量中心位置での時間間隔 r0 中央開口中心位置 r1 開口中心位置 W1〜W4 線幅(基準パターン) 1 exposure light source 2 Illumination optical system 3 standard reticle 30 central reference pattern 31 Reference pattern 4 Standard reticle stage 5 Projection optical system 6 masks 60 central opening 61 opening 7 Mask stage 71 Moving Stage 72 Moving stage 73 rotation stage 8 Photodetector (photodetector) 9 wafers 10 Wafer stage 11 computer dr Distortion aberration DR distortion distortion aberration in dx x direction dz curvature of field δf Frequency interval (phase difference) δt aperture time difference of light intensity distribution δT Time interval at the light intensity center position measured at the aperture r0 central opening center position r1 opening center position W1-W4 Line width (reference pattern)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 投影光学系の物体面にあって複数個の基
準パターンが形成されている基準レチクルと、投影光学
系の像面にあって複数個の開口を有するマスクと、前記
開口を透過する光量を測定する光検出器と、前記マスク
を光軸と垂直及び平行方向に平行移動する移動機構とを
有し、前記光検出器の光量の時間分布の出力から投影光
学系の歪曲収差量を測定する歪曲収差量の測定方法にお
いて、 前記マスクを光軸と垂直及び平行な方向に往復走査させ
て周期運動を行わせ、 前記投影光学系の光軸上に設けた開口において測定され
る光量の時間的な分布と前記投影光学系の光軸外に設け
た個々の開口において測定される光量の時間的な分布と
の位相差を検出し、 この位相差によって歪曲収差及び像面湾曲の測定を行う
ことを特徴とする歪曲収差量の測定方法。
1. A reference reticle having a plurality of reference patterns formed on an object plane of a projection optical system, a mask having a plurality of openings on an image plane of the projection optical system, and a light transmitting through the openings. A photodetector for measuring the amount of light to be emitted, and a moving mechanism for moving the mask in parallel and in a direction perpendicular to and parallel to the optical axis. In the method for measuring the amount of distortion aberration for measuring, the mask is reciprocally scanned in a direction perpendicular to and parallel to the optical axis to perform periodic motion, and the amount of light measured at an aperture provided on the optical axis of the projection optical system. Of the light quantity measured at each aperture provided outside the optical axis of the projection optical system is detected, and the distortion and the field curvature are measured by this phase difference. Distortion collection characterized by performing How to measure the difference.
【請求項2】 前記マスクを周期運動させたときに、前
記投影光学系の光軸上に設けた開口における受光量の時
間的な分布と前記投影光学系の光軸外に設けた個々の開
口において測定される光量の時間的な分布との位相差
を、 個々の開口における受光量の時間分布を展開して得られ
る受光量の周波数分布を用い、前記マスクの往復周期運
動時の往路及び復路における受光量の時間分布の中心間
隔の差として算出することを特徴とする請求項1に記載
の歪曲収差量及び像面湾曲量の測定方法。
2. The temporal distribution of the amount of received light at the openings provided on the optical axis of the projection optical system and the individual openings provided outside the optical axis of the projection optical system when the mask is moved cyclically. The phase difference from the temporal distribution of the amount of light measured at is used to develop the time distribution of the amount of received light at each aperture, and the frequency distribution of the amount of received light is used. The method for measuring the amount of distortion and the amount of curvature of field according to claim 1, wherein the amount of received light is calculated as the difference between the center intervals of the time distribution of the amount of received light.
【請求項3】 前記複数個の開口に対応して前記基準レ
チクルに設けた基準パターンは、個々の開口に対し、そ
れぞれ複数個の異なる形状のパターンを有し、 前記複数個の形状の基準パターン中、所定の基準パター
ンに対する前記投影光学系の歪曲収差及び像面湾曲を測
定することを特徴とする請求項1又は2に記載の歪曲収
差量及び像面湾曲量の測定方法。
3. The reference pattern provided on the reference reticle corresponding to the plurality of openings has a plurality of patterns of different shapes for the respective openings, and the reference patterns of the plurality of shapes. 3. The method for measuring the amount of distortion aberration and the amount of field curvature according to claim 1 or 2, wherein the distortion aberration and the field curvature of the projection optical system with respect to a predetermined reference pattern are measured.
【請求項4】 投影光学系の物体面にあって複数個の基
準パターンが形成されている基準レチクルと、投影光学
系の物体面にあって複数個の開口を有するマスクと、前
記開口を透過する光量を測定する光検出器と、前記マス
クを光軸と垂直方向に平行移動する移動機構とを有し、
前記光検出器の光量の時間分布の出力から投影光学系の
歪曲収差量を測定する歪曲収差量の測定方法において、 前記基準レチクル及びマスクを前記投影光学系に対し回
転並びに横ずらしした状態における歪曲収差の測定値
と、基準パターン間隔及び開口間隔の測定値とから、 前記基準レチクル及びマスクのパターン配置誤差に起因
する歪曲収差を、測定された歪曲収差量から分離し補正
を行うことを特徴とする歪曲収差量の測定方法。
4. A reference reticle having a plurality of reference patterns formed on the object plane of the projection optical system, a mask having a plurality of openings on the object plane of the projection optical system, and transmitting through the openings. A photodetector for measuring the amount of light to be formed, and a moving mechanism for moving the mask in a direction perpendicular to the optical axis,
In the method of measuring the amount of distortion of a projection optical system from the output of the time distribution of the light amount of the photodetector, the distortion in the state where the reference reticle and the mask are rotated and laterally displaced with respect to the projection optical system. From the measured value of the aberration and the measured value of the reference pattern interval and the aperture interval, the distortion aberration caused by the pattern arrangement error of the reference reticle and the mask is separated from the measured distortion aberration amount, and correction is performed. A method of measuring the amount of distortion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011127980A (en) * 2009-12-16 2011-06-30 Canon Inc Apparatus and method for measurement of surface profile, and method of manufacturing optical element
JP2011151425A (en) * 2004-02-13 2011-08-04 Nikon Corp Method for measuring transfer characteristic, adjustment method of exposure apparatus and method of manufacturing device

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