JP2006073584A - Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method Download PDF

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure apparatus which can perform various operations such as exposure and measurement under a desired state of aberration having the non-rotational symmetry of a projection optical system. <P>SOLUTION: A main control system 20 calculates an aberration having a non-rotational symmetry of the projection optical system PL using a transfer function showing a relationship among the distribution of exposure light IL incident into the projection optical system PL, energy of the exposure light IL incident into the projection optical system PL, and a change in aberration having the non-rotational symmetry of the projection optical system PL. When the measured value exceeds a preliminarily set allowable value, exposure operation is suspended or switching-over of lighting conditions is delayed until the measured value becomes the allowable value or below. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、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装置及び方法、並びに当該露光装置又は方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and method for transferring a mask pattern onto a substrate via a projection optical system, and a device manufacturing method for manufacturing a device using the exposure apparatus or method.

半導体素子、液晶表示素子、撮像装置(CCD(Charge Coupled Device)等)、薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウェハ(又はガラスプレート等)上の各ショット領域に転写するために、ステッパ等の投影露光装置が使用されている。投影露光装置においては、露光光の照射量や周囲の気圧変化等によって、投影光学系の結像特性が次第に変化する。このため、結像特性を常に所望の状態に維持するために、投影露光装置には、例えば投影光学系を構成する一部の光学部材の位置又は姿勢を制御することによって、その結像特性を補正する結像特性補正機構が設けられている。従来の結像特性補正機構によって補正することができる結像特性は、歪曲収差や倍率等の回転対称の低い次数の成分である。   When manufacturing a device such as a semiconductor element, a liquid crystal display element, an imaging device (CCD (Charge Coupled Device), etc.), a thin film magnetic head, etc., a wafer having a reticle pattern as a mask coated with a photoresist as a substrate (or In order to transfer to each shot area on a glass plate or the like, a projection exposure apparatus such as a stepper is used. In the projection exposure apparatus, the imaging characteristics of the projection optical system gradually change depending on the exposure light irradiation amount, ambient pressure change, and the like. For this reason, in order to always maintain the imaging characteristics in a desired state, the projection exposure apparatus can control the imaging characteristics by controlling the positions or postures of some optical members constituting the projection optical system, for example. An imaging characteristic correction mechanism for correction is provided. The imaging characteristics that can be corrected by a conventional imaging characteristic correction mechanism are low-order components having low rotational symmetry such as distortion and magnification.

ところで、近年の露光装置においては、特定のパターンに対する解像度を高めるために、所謂輪帯照明又は4極照明(照明光学系の瞳面上の4箇所の領域を2次光源とする照明法)よりなる、照明光学系の瞳面上の光軸を含む領域を露光光が通過しない照明条件が用いられる機会が多くなっている。かかる照明条件を用いるときには、投影光学系中の瞳面付近の光学部材は、ほぼ中抜けの状態で露光光が照明されることになる。また、投影光学系を大型化することなく、転写できるパターンの面積を大きくするため、最近ではスキャニングステッパ等の走査露光型の投影露光装置も多用されている。走査露光型の場合、レチクルは走査方向を短辺方向とする長方形状の照明領域で照明されるため、投影光学系中のレチクル及びウェハに近い光学部材は、主に非回転対称な領域が露光光に照明されることになる。   By the way, in recent exposure apparatuses, in order to increase the resolution for a specific pattern, so-called annular illumination or quadrupole illumination (an illumination method using four regions on the pupil plane of the illumination optical system as secondary light sources). There are increasing opportunities to use illumination conditions in which exposure light does not pass through a region including the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system. When such an illumination condition is used, the exposure light is illuminated with the optical member in the vicinity of the pupil plane in the projection optical system being substantially hollow. Further, in order to increase the area of a pattern that can be transferred without increasing the size of the projection optical system, recently, a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a scanning stepper is also frequently used. In the case of the scanning exposure type, the reticle is illuminated by a rectangular illumination area whose short side is the scanning direction. Therefore, the optical member close to the reticle and wafer in the projection optical system is mainly exposed to a non-rotationally symmetric area. It will be illuminated by light.

このような露光装置においては、球面収差等の高次成分の変動や非回転対称の変動が生じる虞がある。そこで、これらの収差変動を抑えるようにした投影露光装置が以下の特許文献1、特許文献2等で提案されている。更に、レチクルやレチクルパターンに応じて照明条件を変更した場合にも、投影光学系の結像特性を厳密に制御するようにした投影露光装置が以下の特許文献3等で提案されている。
特開平10−64790号公報 特開平10−50585号公報 特開平6−45217号公報
In such an exposure apparatus, there is a risk that high-order component fluctuations such as spherical aberration and non-rotationally symmetric fluctuations may occur. Accordingly, a projection exposure apparatus that suppresses these aberration fluctuations has been proposed in the following Patent Document 1, Patent Document 2, and the like. Further, a projection exposure apparatus in which the imaging characteristics of the projection optical system are strictly controlled even when the illumination condition is changed according to the reticle or reticle pattern is proposed in the following Patent Document 3 and the like.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-64790 Japanese Patent Laid-Open No. 10-50585 JP-A-6-45217

ところで、最近においては、例えば所定のライン・アンド・スペースパターンを主に含むレチクルパターンを転写するような場合に、照明光学系の瞳面上の光軸を挟む2つの領域のみを2次光源とするダイポール照明(2極照明)が用いられることがある。このダイポール照明は4極照明に比べて光量分布が大きく非回転対称になっているため、投影像に非回転対称な収差成分である光軸上での非点収差(以下、「センターアス」という)が発生する。また、ダイポール照明によってセンターアス以外の非回転対称な収差変動も生じる。   Recently, for example, when transferring a reticle pattern mainly including a predetermined line and space pattern, only two regions sandwiching the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system are used as secondary light sources. Dipole illumination (bipolar illumination) may be used. Since this dipole illumination has a large light amount distribution and non-rotationally symmetric compared to quadrupole illumination, astigmatism on the optical axis (hereinafter referred to as “center ass”), which is a non-rotationally symmetric aberration component in the projected image. ) Occurs. Further, non-rotationally symmetric aberration fluctuations other than the center ass also occur due to the dipole illumination.

更に、レチクル上の長方形状の照明領域の更に一方の端部の領域のみが露光光で照明される場合、投影光学系のレチクル側及びウェハ側の光学部材において露光光の光量分布が更に大きく非回転対称となるため、非回転対称な収差成分が多く発生する。同様に、レチクルのパターン密度が特定の領域で特に低いような場合にも、投影光学系のレチクル側及びウェハ側の光学部材において露光光の光量分布が大きく非回転対称となるため、非回転対称な収差成分が発生する。   Furthermore, when only one end of the rectangular illumination area on the reticle is illuminated with the exposure light, the exposure light quantity distribution is much larger and non-uniform on the reticle side and wafer side optical members of the projection optical system. Because of rotational symmetry, many non-rotationally symmetric aberration components are generated. Similarly, even when the reticle pattern density is particularly low in a specific area, the exposure light quantity distribution is large and non-rotationally symmetric on the reticle side and wafer side optical members of the projection optical system, so that it is non-rotationally symmetric. Aberration components are generated.

このような非回転対称な収差成分は、前述した結像特性補正機構を用いても補正することはできない。従って、レチクルやレチクルパターンに応じて照明条件を変更したときに、新たな照明条件の下で結像特性補正機構を用いて投影光学系の結像特性を制御したとしても投影光学系の非回転対称な収差成分を補正することはできない。このため、従来の技術では非対称な収差成分が生ずる投影光学系の結像特性を厳密に制御することはできなかった。   Such non-rotationally symmetric aberration components cannot be corrected using the above-described imaging characteristic correction mechanism. Therefore, when the illumination condition is changed according to the reticle or reticle pattern, the projection optical system is not rotated even if the imaging characteristic of the projection optical system is controlled using the imaging characteristic correction mechanism under the new illumination condition. Symmetrical aberration components cannot be corrected. For this reason, the conventional technique cannot strictly control the imaging characteristics of the projection optical system in which an asymmetrical aberration component is generated.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、投影光学系の結像特性が所望の状態で露光や計測等の各種動作を実行することができる露光装置及び方法、並びに当該露光装置又は方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。特に、本発明は、投影光学系の非回転対称な収差が所望の状態で露光や計測などの各種動作を行うことができる露光装置及び方法、並び当該露光装置又は方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an exposure apparatus and method capable of executing various operations such as exposure and measurement while the imaging characteristics of the projection optical system are desired, and the exposure apparatus or method. It aims at providing the device manufacturing method which manufactures a device using. In particular, the present invention provides an exposure apparatus and method capable of performing various operations such as exposure and measurement in a state where the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system is desired, and a device is manufactured using the exposure apparatus or method. An object is to provide a device manufacturing method.

本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、基板(W)上に露光光(IL)を照射することによって、前記基板を露光する露光装置において、前記基板上にパターンの像を投影する投影光学系(PL)と、前記投影光学系の非回転対称収差が所定の許容値以下になるまで所定動作の実行を中止する制御システム(20)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、制御システムによって投影光学系PLの非回転対称収差が所定の許容値以下になるまで所定動作の実行が中止される。
ここで、前記所定動作は、前記基板に対する露光動作、又は、前記投影光学系の像面に対する共役面における前記露光光の分布と、前記投影光学系の瞳面若しくはその共役面における前記露光光の分布との少なくとも一方の変更を含むことを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、前記制御システムが、前記投影光学系の少なくとも一部に入射する光の分布と前記投影光学系の少なくとも一部に入射する光のエネルギーと前記投影光学系の非回転対称収差の変動量との関係を示す伝達関数を記憶する記憶部(37)と、前記投影光学系の少なくとも一部に入射する光のエネルギー又は当該エネルギーに相当する量を計測する計測装置の計測結果と前記記憶部に記憶された前記伝達関数とに基づいて前記投影光学系の非回転対称収差を算出する算出部(31)と、前記算出部により算出された前記投影光学系の非回転対称収差が前記所定の許容値以下であるか否かを判断する判断部(36)とを備えることを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の露光方法は、照明光(IL)をマスク(R)に照射し、前記マスクのパターンを投影光学系(PL)を介して基板(W)上に転写する露光方法において、前記投影光学系の非回転対称収差が所定の許容値以下になるまで所定動作の実行を中止することを特徴としている。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置、又は上記の露光方法を用いてデバイスのパターンを物体(W)上に転写する工程(S46)を含むことを特徴としている。
The present invention adopts the following configuration corresponding to each diagram shown in the embodiment. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
In order to solve the above-described problems, an exposure apparatus of the present invention projects an image of a pattern on the substrate in the exposure apparatus that exposes the substrate by irradiating the substrate (W) with exposure light (IL). And a control system (20) for stopping the execution of the predetermined operation until the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system falls below a predetermined allowable value.
According to the present invention, the execution of the predetermined operation is stopped until the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL becomes a predetermined allowable value or less by the control system.
Here, the predetermined operation is an exposure operation on the substrate, or a distribution of the exposure light on a conjugate plane with respect to an image plane of the projection optical system, and the exposure light on the pupil plane or the conjugate plane of the projection optical system. It is characterized by including at least one change with the distribution.
Further, in the exposure apparatus of the present invention, the control system causes the distribution of light incident on at least part of the projection optical system, energy of light incident on at least part of the projection optical system, and non-projection of the projection optical system. A storage unit (37) for storing a transfer function indicating a relationship with a fluctuation amount of rotational symmetry aberration, and a measuring device for measuring the energy of light incident on at least a part of the projection optical system or an amount corresponding to the energy. A calculation unit (31) that calculates a non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system based on a measurement result and the transfer function stored in the storage unit, and a non-rotation of the projection optical system calculated by the calculation unit And a determination unit (36) for determining whether or not the symmetric aberration is equal to or less than the predetermined allowable value.
In order to solve the above problems, an exposure method of the present invention irradiates a mask (R) with illumination light (IL), and transfers the mask pattern onto a substrate (W) via a projection optical system (PL). In the exposure method, the execution of the predetermined operation is stopped until the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system becomes a predetermined allowable value or less.
The device manufacturing method of the present invention includes a step (S46) of transferring a device pattern onto an object (W) using the above exposure apparatus or the above exposure method.

本発明によれば、投影光学系の結像特性、特に非回転対称な収差が所望の状態で各種動作を実行することができる。
また、本発明によれば、微細なパターンを忠実に物体上に転写することができ、その結果として製造不良が低減されて高い歩留まりでデバイスを製造することができる。
According to the present invention, it is possible to execute various operations in a state where the imaging characteristics of the projection optical system, in particular, non-rotationally symmetric aberration is desired.
Further, according to the present invention, a fine pattern can be faithfully transferred onto an object, and as a result, manufacturing defects can be reduced and devices can be manufactured with a high yield.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光装置及び方法並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, an exposure apparatus and method and a device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔露光装置〕
図1は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。図1に示す露光装置は、図1中の投影光学系PLに対してマスクとしてのレチクルRと基板としてのウェハWとを相対的に移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンをウェハWに逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置である。
[Exposure equipment]
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The exposure apparatus shown in FIG. 1 moves the pattern formed on the reticle R onto the wafer W while moving the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate relative to the projection optical system PL in FIG. This is a step-and-scan type scanning exposure type exposure apparatus that performs sequential transfer.

尚、以下の説明においては、必要であれば図中にXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図1に示すXYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウェハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウェハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルR及びウェハWを同期移動させる方向(走査方向)をY方向に設定している。   In the following description, if necessary, an XYZ orthogonal coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward. In this embodiment, the direction (scanning direction) in which the reticle R and the wafer W are moved synchronously is set to the Y direction.

図1に示す露光装置は、露光光源1、照明光学系ILS、レチクルステージRST、投影光学系PL、ウェハステージWST、及び制御システムとしての主制御系20を含んで構成されている。露光光源1は、例えばKrFエキシマレーザ光源(波長247nm)である。尚、露光光源1としては、ArFエキシマレーザ光源(波長193nm)、Fレーザ光源(波長157nm)、Krレーザ光源(波長146nm)、Arレーザ光源(波長126nm)等の紫外レーザ光源、YAGレーザの高調波発生光源、固体レーザ(半導体レーザ等)の高調波発生装置、又は水銀ランプ(i線等)等も使用することができる。 The exposure apparatus shown in FIG. 1 includes an exposure light source 1, an illumination optical system ILS, a reticle stage RST, a projection optical system PL, a wafer stage WST, and a main control system 20 as a control system. The exposure light source 1 is, for example, a KrF excimer laser light source (wavelength 247 nm). As the exposure light source 1, an ultraviolet laser light source such as an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm), an F 2 laser light source (wavelength 157 nm), a Kr 2 laser light source (wavelength 146 nm), an Ar 2 laser light source (wavelength 126 nm), Laser harmonic generation light sources, solid-state laser (semiconductor laser, etc.) harmonic generators, mercury lamps (i-line, etc.), etc. can also be used.

露光時に露光光源1からパルス発光された露光光ILは、不図示のビーム整形光学系等を経て断面形状が所定形状に整形されて、オプティカル・インテグレータ(ユニフォマイザ又はホモジナイザ)としての第1フライアイレンズ2に入射して、照度分布が均一化される。第1フライアイレンズ2から射出された露光光ILは、不図示のリレーレンズ及び振動ミラー3を経てオプティカル・インテグレータとしての第2フライアイレンズ4に入射して、照度分布が更に均一化される。振動ミラー3は、レーザ光である露光光ILのスペックルの低減、及びフライアイレンズによる干渉縞の低減のために使用される。尚、フライアイレンズ2,4の代わりに、回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)又は内面反射型インテグレータ(ロッドレンズ等)等を使用することもできる。   The exposure light IL pulsed from the exposure light source 1 at the time of exposure is shaped into a predetermined shape through a beam shaping optical system (not shown), and the first fly eye as an optical integrator (a homogenizer or a homogenizer). The light is incident on the lens 2 and the illuminance distribution is made uniform. The exposure light IL emitted from the first fly-eye lens 2 is incident on a second fly-eye lens 4 as an optical integrator via a relay lens (not shown) and a vibrating mirror 3, and the illuminance distribution is further uniformized. . The vibrating mirror 3 is used for reducing speckles of the exposure light IL that is laser light and reducing interference fringes by a fly-eye lens. In place of the fly-eye lenses 2 and 4, a diffractive optical element (DOE: Diffractive Optical Element) or an internal reflection type integrator (rod lens or the like) can also be used.

第2フライアイレンズ4の射出側の焦点面(照明光学系ILSの瞳面)には、露光光の光量分布(2次光源)を小さい円形(小σ照明)、通常の円形、複数の偏心領域(2極及び4極照明)、並びに輪帯状等のうちの何れかに設定して照明条件を決定するための照明系開口絞り部材5が、駆動モータ5cによって回転自在に配置されている。装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系20が、駆動モータ5cを介して照明系開口絞り部材5の回転角を制御することによって照明条件を設定する。   On the focal plane on the exit side of the second fly-eye lens 4 (pupil plane of the illumination optical system ILS), the exposure light quantity distribution (secondary light source) has a small circle (small σ illumination), a normal circle, and a plurality of eccentricity. An illumination system aperture stop member 5 for determining an illumination condition by setting it to any one of a region (dipole and quadrupole illumination), an annular shape, and the like is rotatably arranged by a drive motor 5c. The main control system 20 comprising a computer that controls the overall operation of the apparatus controls the rotation angle of the illumination system aperture stop member 5 via the drive motor 5c to set the illumination conditions.

図1に示す状態では、照明系開口絞り部材5の複数の開口絞り(σ絞り)のうちの、光軸を中心として対称に2つの円形開口が形成された第1のダイポール照明(2極照明)用の開口絞り5a、及びこの開口絞り5aを90°回転した形状の第2のダイポール照明用の開口絞り5bが図示されている。そして、第2フライアイレンズ4の射出側の焦点面には、第1のダイポール照明用の開口絞り5aが設置されている。尚、本例においては、照明系開口絞り部材5aを用いて照明光学系ILSの瞳面での光量分布の調整を行っているが、米国特許6,563,567に開示されているような他の光学部材を用いて照明光学系ILSの瞳面での光量分布の調整を行ってもよい。   In the state shown in FIG. 1, among the plurality of aperture stops (σ stops) of the illumination system aperture stop member 5, first dipole illumination (bipolar illumination) in which two circular apertures are formed symmetrically about the optical axis. ), And a second dipole illumination aperture stop 5b having a shape obtained by rotating the aperture stop 5a by 90 °. A first aperture stop 5 a for dipole illumination is installed on the focal plane on the exit side of the second fly-eye lens 4. In this example, the light quantity distribution on the pupil plane of the illumination optical system ILS is adjusted using the illumination system aperture stop member 5a. However, as disclosed in US Pat. No. 6,563,567. The light quantity distribution on the pupil plane of the illumination optical system ILS may be adjusted using the optical member.

照明系開口絞り部材5中の開口絞り5aを通過した露光光ILは、反射率の小さいビームスプリッタ6に入射し、ビームスプリッタ6で反射された露光光は、集光レンズ(不図示)を介してインテグレータセンサ7に受光される。インテグレータセンサ7の検出信号は主制御系20に供給されおり、この検出信号に基づいて主制御系20は、露光光源1の出力を制御すると共に、必要に応じて不図示の減光機構を用いて露光光ILのパルスエネルギーを段階的に制御する。   The exposure light IL that has passed through the aperture stop 5a in the illumination system aperture stop member 5 enters the beam splitter 6 having a low reflectance, and the exposure light reflected by the beam splitter 6 passes through a condenser lens (not shown). The integrator sensor 7 receives the light. The detection signal of the integrator sensor 7 is supplied to the main control system 20, and based on this detection signal, the main control system 20 controls the output of the exposure light source 1, and uses a dimming mechanism (not shown) as necessary. The pulse energy of the exposure light IL is controlled stepwise.

ビームスプリッタ6を透過した露光光ILは、不図示のリレーレンズを経て視野絞り9の開口上に入射する。視野絞り9は、実際には固定視野絞り(固定ブラインド)及び可動視野絞り(可動ブラインド)から構成されている。後者の可動視野絞りは、レチクルRのパターン面(レチクル面)とほぼ共役な面に配置され、前者の固定視野絞りは、そのレチクル面との共役面から僅かにデフォーカスした面に配置されている。固定視野絞りは、レチクルR上の照明領域の形状を規定するために使用される。尚、ここでは固定視野絞りがレチクル面との共役面から僅かにデフォーカスしている場合を例に挙げて説明するが、共役面に配置されていても良い。可動視野絞りは、露光対象の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光が行われないように、レチクルR(又は、ウェハ)と同期して動き、その照明領域を遮るために使用される。また、固定視野絞りは走査露光のときに動かないけれども、必要に応じて照明領域の走査方向及び非走査方向の中心及び幅を規定するためにも使用される。   The exposure light IL transmitted through the beam splitter 6 is incident on the opening of the field stop 9 through a relay lens (not shown). The field stop 9 is actually composed of a fixed field stop (fixed blind) and a movable field stop (movable blind). The latter movable field stop is disposed on a surface substantially conjugate with the pattern surface (reticle surface) of the reticle R, and the former fixed field stop is disposed on a surface slightly defocused from the conjugate surface with the reticle surface. Yes. The fixed field stop is used to define the shape of the illumination area on the reticle R. Here, the case where the fixed field stop is slightly defocused from the conjugate plane with the reticle plane will be described as an example, but the fixed field stop may be arranged on the conjugate plane. The movable field stop moves in synchronization with the reticle R (or wafer) so that unnecessary portions are not exposed at the start and end of scanning exposure to each shot region to be exposed, and the illumination region thereof Used to block. Further, although the fixed field stop does not move during scanning exposure, it is also used to define the center and width of the illumination area in the scanning direction and non-scanning direction as necessary.

視野絞り9の開口を通過した露光光ILは、不図示のコンデンサレンズ、光路折り曲げ用のミラー10、及びコンデンサレンズ11を経て、レチクルRのレチクル面の照明領域を均一な照度分布で照明する。視野絞り9(固定視野絞り)の開口の通常の形状は、縦横比が1:3から1:4程度の長方形である。従って、視野絞り9の開口とほぼ共役なレチクルR上の照明領域の通常の形状も長方形である。   The exposure light IL that has passed through the aperture of the field stop 9 illuminates the illumination area of the reticle surface of the reticle R with a uniform illuminance distribution through a condenser lens (not shown), a mirror 10 for bending an optical path, and a condenser lens 11. The normal shape of the aperture of the field stop 9 (fixed field stop) is a rectangle having an aspect ratio of about 1: 3 to 1: 4. Therefore, the normal shape of the illumination area on the reticle R substantially conjugate with the aperture of the field stop 9 is also rectangular.

露光光ILのもとで、レチクルRの照明領域内のパターンは、両側テレセントリックの投影光学系PLを介して投影倍率β(βは1/4,1/5等)で、フォトレジストが塗布されたウェハW上の一つのショット領域上の露光領域に投影される。その露光領域は、投影光学系PLに関してレチクルR上の照明領域と共役な長方形の領域である。ウェハWは、例えば半導体(シリコン等)又はSOI(silicon on insulator)等の直径が200〜300mm程度の円板状の基板である。   Under the exposure light IL, the pattern in the illumination area of the reticle R is coated with a photoresist at a projection magnification β (β is 1/4, 1/5, etc.) via a telecentric projection optical system PL. And projected onto an exposure area on one shot area on the wafer W. The exposure area is a rectangular area conjugate with the illumination area on the reticle R with respect to the projection optical system PL. The wafer W is a disk-shaped substrate having a diameter of about 200 to 300 mm, such as a semiconductor (silicon or the like) or SOI (silicon on insulator).

露光光ILの一部はウェハWで反射され、その反射光は投影光学系PL、レチクルR、コンデンサレンズ11、ミラー10、及び視野絞り9を順次経てビームスプリッタ6に戻り、ビームスプリッタ6で更に反射された光が集光レンズ(不図示)を介して反射量センサ(反射率モニタ)8で受光される。反射量センサ8の検出信号は主制御系20に供給されている。また、投影光学系PLの外部(例えば、投影光学系PLの±X側及び±Y側の計4箇所)には、気圧及び温度を計測するための環境センサ12が配置されており、各環境センサ12で計測された計測データも主制御系20に供給されている。   A part of the exposure light IL is reflected by the wafer W, and the reflected light returns to the beam splitter 6 through the projection optical system PL, the reticle R, the condenser lens 11, the mirror 10 and the field stop 9 in this order, and further by the beam splitter 6. The reflected light is received by a reflection amount sensor (reflectance monitor) 8 through a condenser lens (not shown). The detection signal of the reflection amount sensor 8 is supplied to the main control system 20. In addition, environmental sensors 12 for measuring atmospheric pressure and temperature are arranged outside the projection optical system PL (for example, a total of four locations on the ± X side and ± Y side of the projection optical system PL). Measurement data measured by the sensor 12 is also supplied to the main control system 20.

露光光源1、フライアイレンズ2,4、ミラー3,9、照明系開口絞り部材5、視野絞り9、及びコンデンサレンズ11等から照明光学系ILSが構成されている。照明光学系ILSは更に気密室としての不図示のサブチャンバに覆われている。露光光ILに対する透過率を高く維持するために、そのサブチャンバ内及び投影光学系PLの鏡筒内には、不純物を高度に除去したドライエアー(露光光がArFエキシマレーザの場合には窒素ガス、ヘリウムガス等も使用される)が供給されている。   The illumination optical system ILS is composed of the exposure light source 1, the fly-eye lenses 2 and 4, the mirrors 3 and 9, the illumination system aperture stop member 5, the field stop 9, the condenser lens 11, and the like. The illumination optical system ILS is further covered with a sub-chamber (not shown) as an airtight chamber. In order to maintain a high transmittance with respect to the exposure light IL, dry air from which impurities are highly removed (nitrogen gas when the exposure light is an ArF excimer laser) is placed in the subchamber and in the lens barrel of the projection optical system PL. , Helium gas, etc. are also used).

また、本実施形態の投影光学系PLは屈折系であり、投影光学系PLを構成する複数の光学部材は、光軸AXを中心として回転対称な石英(露光光がArFエキシマレーザの場合には蛍石等も使用される)よりなる複数のレンズ、及び石英よりなる平板状の収差補正板等を含んでいる。そして、投影光学系PLの瞳面PP(照明光学系ILSの瞳面と共役な面)には開口絞り13が配置され、その瞳面PPの近傍に所定の光学部材としてのレンズLが配置されている。このレンズLには、露光光ILとは異なる波長域の非回転対称の収差補正用の照明光が照射される(詳細後述)。また、投影光学系PLには、回転対称な収差を補正するための結像特性補正機構14が組み込まれており、主制御系20が、制御部15を介して結像特性補正機構14の動作を制御する。   Further, the projection optical system PL of the present embodiment is a refractive system, and a plurality of optical members constituting the projection optical system PL are quartz that is rotationally symmetric about the optical axis AX (in the case where the exposure light is an ArF excimer laser). A plurality of lenses made of fluorite or the like, and a plate-like aberration correction plate made of quartz. An aperture stop 13 is disposed on the pupil plane PP of the projection optical system PL (a plane conjugate with the pupil plane of the illumination optical system ILS), and a lens L as a predetermined optical member is disposed in the vicinity of the pupil plane PP. ing. The lens L is irradiated with illumination light for non-rotationally symmetric aberration correction in a wavelength region different from that of the exposure light IL (details will be described later). The projection optical system PL incorporates an imaging characteristic correction mechanism 14 for correcting rotationally symmetric aberration, and the main control system 20 operates the imaging characteristic correction mechanism 14 via the control unit 15. To control.

図2は、結像特性補正機構14の一例を示す図である。図2において、投影光学系PLの鏡筒内で、複数の光学部材中から選択された例えば5枚のレンズL1,L2,L3,L4,L5がそれぞれ3個の光軸方向に独立に伸縮自在の駆動素子14a,14b,14c,14d,14eを介して保持されている。レンズL1〜L5の前後には固定された不図示のレンズや収差補正板も配置されている。この場合、3個の駆動素子14a(図2では2個のみを図示している)は、ほぼ正3角形の頂点となる位置関係で配置されており、同様に他の3個ずつの駆動素子14b〜14eもそれぞれほぼ正三角形の頂点となる位置関係で配置されている。伸縮自在の駆動素子14a〜14eとしては、例えばピエゾ素子のような圧電素子、磁歪素子、又は電動マイクロメータ等を使用することができる。制御部15が、主制御系20からの制御情報に基づいて3個ずつの駆動素子14a〜14eの伸縮量を独立に制御することによって、5枚のレンズL1〜L5のそれぞれの光軸方向の位置、及び光軸に垂直な直交する2軸の回りの傾斜角を独立に制御することができる。これによって、投影光学系PLの結像特性中の所定の回転対称な収差を補正することができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the imaging characteristic correction mechanism 14. In FIG. 2, for example, five lenses L1, L2, L3, L4, and L5 selected from a plurality of optical members can be independently expanded and contracted in the three optical axis directions in the lens barrel of the projection optical system PL. The drive elements 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are held. Fixed lenses (not shown) and aberration correction plates are also arranged before and after the lenses L1 to L5. In this case, the three drive elements 14a (only two are shown in FIG. 2) are arranged in a positional relationship that is substantially the apex of a regular triangle, and each of the other three drive elements is similarly provided. Each of 14b to 14e is also arranged in a positional relationship that is substantially a vertex of an equilateral triangle. As the extendable drive elements 14a to 14e, for example, piezoelectric elements such as piezo elements, magnetostrictive elements, or electric micrometers can be used. The control unit 15 independently controls the expansion / contraction amount of each of the three drive elements 14a to 14e based on the control information from the main control system 20, whereby each of the five lenses L1 to L5 in the optical axis direction. The position and the tilt angle about two orthogonal axes perpendicular to the optical axis can be controlled independently. Thereby, a predetermined rotationally symmetric aberration in the imaging characteristics of the projection optical system PL can be corrected.

例えば、レチクル又はウェハに近い位置のレンズL1,L5の光軸方向の位置や傾斜角を制御することによって、例えば歪曲収差(倍率誤差を含む)等を補正することができる。また、例えば投影光学系PLの瞳面に近い位置のレンズL3の光軸方向の位置を制御することによって、球面収差等を補正することができる。尚、図2の駆動対象のレンズL3は、図1の投影光学系PL内の収差補正用の照明光が照射されるレンズLと同一であってもよい。このように投影光学系PL内のレンズ等を駆動する機構については、例えば特開平4−134813号公報にも開示されている。また、投影光学系PL内の光学部材の代わりに、又はその光学部材と共に、図1のレチクルRの光軸方向の位置を制御して、所定の回転対称な収差を補正してもよい。更に、図1の結像特性補正機構14としては、例えば特開昭60−78454号公報に開示されているように、投影光学系PL内の所定の2つのレンズ間の密閉された空間内の気体の圧力を制御する機構を用いてもよい。   For example, distortion aberration (including magnification error) and the like can be corrected by controlling the position and tilt angle of the lenses L1 and L5 near the reticle or wafer in the optical axis direction. Further, for example, spherical aberration or the like can be corrected by controlling the position in the optical axis direction of the lens L3 near the pupil plane of the projection optical system PL. 2 may be the same as the lens L irradiated with the aberration correction illumination light in the projection optical system PL of FIG. Such a mechanism for driving the lens and the like in the projection optical system PL is also disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-134814. Further, instead of or together with the optical member in the projection optical system PL, the position in the optical axis direction of the reticle R in FIG. 1 may be controlled to correct a predetermined rotationally symmetric aberration. Further, as the imaging characteristic correction mechanism 14 of FIG. 1, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-78454, the image forming characteristic correction mechanism 14 is arranged in a sealed space between two predetermined lenses in the projection optical system PL. A mechanism for controlling the gas pressure may be used.

図1に戻り、レチクルRはレチクルステージRST上に吸着保持され、レチクルステージRSTは不図示のレチクルベース上でY方向に一定速度で移動すると共に、同期誤差を補正するようにX方向、Y方向、回転方向に微動して、レチクルRの走査を行う。レチクルステージRSTのX方向、Y方向の位置及び回転角は、この上に設けられた移動鏡(不図示)及びレーザ干渉計(不図示)によって計測され、この計測値が主制御系20に供給されている。   Returning to FIG. 1, the reticle R is sucked and held on the reticle stage RST, and the reticle stage RST moves on the reticle base (not shown) at a constant speed in the Y direction and corrects the synchronization error in the X and Y directions. The reticle R is scanned by slightly moving in the rotation direction. The position and rotation angle of the reticle stage RST in the X and Y directions are measured by a movable mirror (not shown) and a laser interferometer (not shown) provided thereon, and the measured values are supplied to the main control system 20. Has been.

投影光学系PLの上部側面には、レチクルRのパターン面(レチクル面)に斜めにスリット像を投影し、そのレチクル面からの反射光を受光してそのスリット像を再結像し、そのスリット像の横ずれ量からレチクル面のZ方向への変位を検出する斜入射方式のオートフォーカスセンサ(以下、「レチクル側AFセンサ」と言う)16が配置されている。レチクル側AFセンサ16による検出情報は、主制御系20に供給されている。また、レチクルRの周辺部の上方には、レチクルアライメント用のレチクルアライメント顕微鏡(不図示)が配置されている。   On the upper side surface of the projection optical system PL, a slit image is obliquely projected onto the pattern surface (reticle surface) of the reticle R, the reflected light from the reticle surface is received, and the slit image is re-imaged. An oblique-incidence autofocus sensor (hereinafter referred to as “reticle-side AF sensor”) 16 that detects displacement in the Z direction of the reticle surface from the amount of lateral shift of the image is disposed. Information detected by the reticle side AF sensor 16 is supplied to the main control system 20. A reticle alignment microscope (not shown) for reticle alignment is disposed above the periphery of the reticle R.

一方、ウェハWは、ウェハホルダ(不図示)を介してZチルトステージ17上に吸着保持され、Zチルトステージ17はウェハステージWST上に固定され、ウェハステージWSTは不図示のウェハベース上でY方向に一定速度で移動すると共に、X方向、Y方向にステップ移動する。また、Zチルトステージ17は、ウェハWのZ方向の位置、及びX軸、Y軸の回りの傾斜角を制御する。ウェハステージWSTのX方向、Y方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計(不図示)によって計測され、この計測値が主制御系20に供給されている。主制御系20は、その計測値及び各種制御情報に基づいてウェハステージWSTの位置及び速度を制御する。   On the other hand, wafer W is sucked and held on Z tilt stage 17 via a wafer holder (not shown), Z tilt stage 17 is fixed on wafer stage WST, and wafer stage WST is in the Y direction on a wafer base (not shown). At a constant speed, and move stepwise in the X and Y directions. The Z tilt stage 17 controls the position of the wafer W in the Z direction and the tilt angles around the X and Y axes. The position and rotation angle in the X and Y directions of wafer stage WST are measured by a laser interferometer (not shown), and the measured values are supplied to main control system 20. Main control system 20 controls the position and speed of wafer stage WST based on the measurement values and various control information.

投影光学系PLの下部側面には、ウェハWの表面(ウェハ面)に斜めに複数のスリット像を投影し、そのウェハ面からの反射光を受光してそれらのスリット像を再結像し、それらのスリット像の横ずれ量からウェハ面のZ方向への変位(デフォーカス量)及び傾斜角を検出する斜入射方式のオートフォーカスセンサ(以下、「ウェハ側AFセンサ」と言う)18が配置されている。ウェハ側AFセンサ18による検出情報は、主制御系20に供給されており、主制御系20は、レチクル側AFセンサ16及びウェハ側AFセンサ18の検出情報に基づいて、常時ウェハ面が投影光学系PLの像面に合焦されるように、オートフォーカス方式でZチルトステージ17を駆動する。   On the lower side surface of the projection optical system PL, a plurality of slit images are projected obliquely onto the surface of the wafer W (wafer surface), the reflected light from the wafer surface is received, and the slit images are re-imaged. An oblique focus type autofocus sensor (hereinafter referred to as “wafer side AF sensor”) 18 for detecting displacement (defocus amount) and tilt angle of the wafer surface in the Z direction from the lateral displacement amount of the slit images is disposed. ing. Information detected by the wafer side AF sensor 18 is supplied to the main control system 20, and the main control system 20 always projects the wafer surface based on the detection information of the reticle side AF sensor 16 and the wafer side AF sensor 18. The Z tilt stage 17 is driven by an autofocus method so that it is focused on the image plane of the system PL.

また、Zチルトステージ17上のウェハWの近くには、露光光ILの露光領域の全体を覆う受光面を備えた光電センサよりなる照射量センサ19が固定され、照射量センサ19の検出信号が主制御系20に供給されている。露光開始前又は定期的に、照射量センサ19の受光面を投影光学系PLの露光領域に移動した状態で露光光ILを照射して、照射量センサ19の検出信号をインテグレータセンサ7の検出信号で除算することによって、主制御系20は、ビームスプリッタ6から照射量センサ19(ウェハW)までの光学系の透過率を算出して記憶する。また、Zチルトステージ17上には、投影光学系PLの収差を測定する収差測定装置21が設けられている。収差測定装置21は、例えば特開2002―14005号公報(対応米国特許公開2002/0041377号)に開示されているような空間像センサを用いることができる。この収差測定装置21の測定結果は、主制御系20に供給されている。   Further, near the wafer W on the Z tilt stage 17, an irradiation amount sensor 19 including a photoelectric sensor having a light receiving surface covering the entire exposure area of the exposure light IL is fixed, and a detection signal of the irradiation amount sensor 19 is received. It is supplied to the main control system 20. Before the exposure is started or periodically, the exposure light IL is irradiated with the light receiving surface of the irradiation sensor 19 moved to the exposure area of the projection optical system PL, and the detection signal of the irradiation sensor 19 is used as the detection signal of the integrator sensor 7. The main control system 20 calculates and stores the transmittance of the optical system from the beam splitter 6 to the dose sensor 19 (wafer W). On the Z tilt stage 17, an aberration measuring device 21 for measuring the aberration of the projection optical system PL is provided. As the aberration measuring device 21, for example, an aerial image sensor as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-14005 (corresponding US Patent Publication No. 2002/0041377) can be used. The measurement result of the aberration measuring device 21 is supplied to the main control system 20.

更に、ウェハステージWSTの上方には、ウェハアライメント用のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ(不図示)が配置されており、上記のレチクルアライメント顕微鏡及びそのアライメントセンサの検出結果に基づいて、主制御系20はレチクルRのアライメント及びウェハWのアライメントを行う。露光時には、レチクルR上の照明領域に露光光ILを照射した状態で、レチクルステージRST及びウェハステージWSTを駆動して、レチクルRとウェハW上の一つのショット領域とをY方向に同期走査する動作と、ウェハステージWSTを駆動してウェハWをX方向、Y方向にステップ移動する動作とが繰り返される。この動作によって、ステップ・アンド・スキャン方式でウェハW上の各ショット領域にレチクルRのパターン像が露光される。   Further, an off-axis alignment sensor (not shown) for wafer alignment is disposed above wafer stage WST, and the main control system is based on the above-described reticle alignment microscope and the detection result of the alignment sensor. 20 performs alignment of the reticle R and alignment of the wafer W. At the time of exposure, the reticle stage RST and wafer stage WST are driven in a state where the illumination area on the reticle R is irradiated with the exposure light IL, and the reticle R and one shot area on the wafer W are synchronously scanned in the Y direction. The operation and the operation of moving wafer W stepwise in the X direction and the Y direction by driving wafer stage WST are repeated. By this operation, the pattern image of the reticle R is exposed to each shot area on the wafer W by the step-and-scan method.

〔主制御系の内部構成〕
図3は、主制御系20の内部構成、及び主制御系20と各種信号の授受を行う装置を示すブロック図である。図3に示す通り主制御系20は、結像特性演算部31、結像特性制御部32、露光量制御部33、ステージ制御部34、Zチルトステージ制御部35、コントローラ36、及びメモリ37を含んで構成される。
[Internal configuration of main control system]
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the main control system 20 and an apparatus for exchanging various signals with the main control system 20. As shown in FIG. 3, the main control system 20 includes an imaging characteristic calculation unit 31, an imaging characteristic control unit 32, an exposure amount control unit 33, a stage control unit 34, a Z tilt stage control unit 35, a controller 36, and a memory 37. Consists of including.

結像特性演算部31は、インテグレータセンサ7及び反射量センサ8の検出信号を用いて、レチクルRから投影光学系PLに入射する露光光ILの積算エネルギー、及びウェハWで反射されて投影光学系PLに戻る露光光ILの積算エネルギーを算出する。この結像特性演算部31には、コントローラ36から露光中の照明条件の情報も供給されている。また、結像特性演算部31は、照明条件、露光光ILの積算エネルギー、及び環境センサ12から供給される周囲の気圧、温度等の情報を用いて、投影光学系PLの結像特性中の回転対称な収差成分及び非回転対称な収差成分の変動量を算出する。   The imaging characteristic calculation unit 31 uses the detection signals of the integrator sensor 7 and the reflection amount sensor 8 to reflect the integrated energy of the exposure light IL incident on the projection optical system PL from the reticle R and the projection optical system reflected by the wafer W. The integrated energy of the exposure light IL returning to PL is calculated. Information about illumination conditions during exposure is also supplied from the controller 36 to the imaging characteristic calculation unit 31. In addition, the imaging characteristic calculation unit 31 uses information such as illumination conditions, accumulated energy of the exposure light IL, and ambient atmospheric pressure and temperature supplied from the environment sensor 12 in the imaging characteristics of the projection optical system PL. A fluctuation amount of the rotationally symmetric aberration component and the non-rotationally symmetric aberration component is calculated.

ここで、結像特性演算部31が投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差成分の変動量を算出する場合には、コントローラ36によってメモリ37から読み出された伝達関数(詳細は後述する)を用いて算出する。更に、収差測定装置21から測定結果が出力された場合には、その測定結果から投影光学系PLの結像特性中の回転対称な収差成分及び非回転対称な収差成分の変動量を算出する。   Here, when the imaging characteristic calculation unit 31 calculates the fluctuation amount of the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristic of the projection optical system PL, the transfer function (details) read out from the memory 37 by the controller 36. Is calculated using the following. Further, when a measurement result is output from the aberration measuring device 21, the amount of fluctuation of the rotationally symmetric aberration component and the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristics of the projection optical system PL is calculated from the measurement result.

結像特性制御部32は、結像特性演算部31で算出された投影光学系PLの収差成分の変動量に基づいて、制御部15を介して結像特性補正機構14の動作を制御し、又は後述する非露光光照射機構40の動作を制御し、常に所望の結像特性が得られるように投影光学系PLの結像特性の変動量を抑制する。結像特性補正機構14により投影光学系PLの結像特性を補正する場合には、主制御系20内の結像特性制御部32からの制御情報に基づいて、制御部15が3個ずつの駆動素子14a〜14eの伸縮量を独立に制御することによって、5枚のレンズL1〜L5のそれぞれの光軸方向の位置、及び光軸に垂直な直交する2軸の回りの傾斜角を独立に制御し、これによって、投影光学系PLの結像特性中の所定の回転対称な収差が補正される。尚、非露光光照射機構40による投影光学系PLの結像特性の補正方法についての詳細は後述する。   The imaging characteristic control unit 32 controls the operation of the imaging characteristic correction mechanism 14 via the control unit 15 based on the fluctuation amount of the aberration component of the projection optical system PL calculated by the imaging characteristic calculation unit 31. Alternatively, the operation of the non-exposure light irradiation mechanism 40, which will be described later, is controlled to suppress the fluctuation amount of the imaging characteristics of the projection optical system PL so that the desired imaging characteristics are always obtained. When the imaging characteristic correction mechanism 14 corrects the imaging characteristic of the projection optical system PL, three control units 15 are provided on the basis of control information from the imaging characteristic control unit 32 in the main control system 20. By independently controlling the amount of expansion / contraction of the drive elements 14a to 14e, the position in the optical axis direction of each of the five lenses L1 to L5 and the inclination angle about two axes perpendicular to the optical axis are independently determined. And thereby a predetermined rotationally symmetric aberration in the imaging characteristics of the projection optical system PL is corrected. Details of the method for correcting the imaging characteristics of the projection optical system PL by the non-exposure light irradiation mechanism 40 will be described later.

露光量制御部33は、インテグレータセンサ7の検出信号と予め計測されているビームスプリッタ6からウェハWまでの光学系の透過率とを用いてウェハW上での露光エネルギーを間接的に算出する。ここで、ビームスプリッタ6からウェハWまでの光学系の透過率は、露光開始前又は定期的に、照射量センサ19の受光面を投影光学系PLの露光領域に移動した状態で露光光ILを照射して、照射量センサ19の検出信号をインテグレータセンサ7の検出信号で除算することによって求める。また、露光量制御部33は、ウェハW上での積算露光エネルギーが目標範囲内に収まるように、露光光源1の出力を制御すると共に、必要に応じて不図示の減光機構を用いて露光光ILのパルスエネルギーを段階的に制御する。   The exposure amount control unit 33 indirectly calculates the exposure energy on the wafer W using the detection signal of the integrator sensor 7 and the transmittance of the optical system from the beam splitter 6 to the wafer W measured in advance. Here, the transmittance of the optical system from the beam splitter 6 to the wafer W is determined based on the exposure light IL in a state where the light receiving surface of the dose sensor 19 is moved to the exposure area of the projection optical system PL before the exposure starts or periodically. Irradiation is performed by dividing the detection signal of the dose sensor 19 by the detection signal of the integrator sensor 7. The exposure amount control unit 33 controls the output of the exposure light source 1 so that the integrated exposure energy on the wafer W is within the target range, and exposure is performed using a dimming mechanism (not shown) as necessary. The pulse energy of the light IL is controlled stepwise.

ステージ制御部34は、レチクルステージRST上に設けられた不図示のレーザ干渉計の計測値と各種制御情報とに基づいて、レチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。また、ウェハステージWST上に設けられた不図示のレーザ干渉計の計測値と各種制御情報とに基づいて、ウェハステージWSTの位置及び速度を制御する。また、Zチルトステージ制御部35は、レチクル側AFセンサ16及びウェハ側AFセンサ18の検出情報に基づいて、常時ウェハ面が投影光学系PLの像面に合焦されるように、オートフォーカス方式でZチルトステージ17を駆動する。   The stage control unit 34 controls the position and speed of the reticle stage RST based on measurement values of a laser interferometer (not shown) provided on the reticle stage RST and various control information. Further, the position and speed of wafer stage WST are controlled based on the measurement values of a laser interferometer (not shown) provided on wafer stage WST and various control information. Further, the Z tilt stage control unit 35 is configured to automatically focus the wafer surface on the image plane of the projection optical system PL based on the detection information of the reticle side AF sensor 16 and the wafer side AF sensor 18. To drive the Z tilt stage 17.

コントローラ36は、結像特性演算部31、結像特性制御部32、露光量制御部33、ステージ制御部34、及びZチルトステージ制御部35を制御することで、露光装置の全体的な動作を制御する。詳細は後述するが、コントローラ36は、結像特性演算部31で算出される投影光学系PLの非回転対称収差が予め設定された許容値以下になるまで、所定の動作の実行を中止する制御を行う。   The controller 36 controls the overall operation of the exposure apparatus by controlling the imaging characteristic calculation unit 31, the imaging characteristic control unit 32, the exposure amount control unit 33, the stage control unit 34, and the Z tilt stage control unit 35. Control. Although details will be described later, the controller 36 performs control to stop execution of the predetermined operation until the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL calculated by the imaging characteristic calculation unit 31 is equal to or less than a preset allowable value. I do.

例えば、投影光学系PLの非回転対称収差が予め設定された許容値以下になるまでウェハWに対する露光動作を中断し、又は投影光学系PLの非回転対称収差が予め設定された許容値以下になるまで照明条件等の変更を遅らせる制御を行う。ここにいう、照明条件等の変更とは、投影光学系PLの像面に対する共役面(視野絞り9が配置されている面又はレチクル面等)における露光光ILの分布の変更、及び投影光学系PLの瞳面PP又はその共役面(照明系開口絞り部材5が配置されている位置等)における露光光ILの分布の変更を含む。   For example, the exposure operation on the wafer W is interrupted until the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL becomes equal to or less than a preset allowable value, or the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL is equal to or less than a preset allowable value. Control is performed to delay the change of the illumination conditions until The change of the illumination condition or the like here means a change of the distribution of the exposure light IL on the conjugate plane (the surface on which the field stop 9 is disposed or the reticle surface) with respect to the image plane of the projection optical system PL, and the projection optical system. This includes changing the distribution of the exposure light IL on the pupil plane PP of PL or its conjugate plane (such as the position where the illumination system aperture stop member 5 is disposed).

メモリ37は、投影光学系PLの少なくとも一部に入射する光の分布と投影光学系PLの少なくとも一部に入射する光のエネルギーと投影光学系PLの非回転対称収差の変動量との関係を示す伝達関数を記憶する。また、メモリ37は上記のウェハWに対する露光動作を中断するか否か、又は照明条件等の切り換えを行うか否かを判断するための許容値を記憶する。尚、ここでは投影光学系PLの非回転対称収差に関する伝達関数を主として説明するが、投影光学系PLの回転対称収差に関する伝達関数もメモリ37に記憶されていても良い。   The memory 37 shows the relationship between the distribution of light incident on at least a part of the projection optical system PL, the energy of light incident on at least a part of the projection optical system PL, and the amount of fluctuation of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL. Store the transfer function shown. Further, the memory 37 stores an allowable value for determining whether or not to interrupt the exposure operation on the wafer W or whether to switch illumination conditions or the like. Although the transfer function related to the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL will be mainly described here, the transfer function related to the rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL may also be stored in the memory 37.

メモリ37に記憶される伝達関数の一般式は、例えば以下の(1)式で表される。

Figure 2006073584
但し、
F :露光光吸収によるフォーカス変化量
Δt:露光光吸収によるフォーカス変化量の計算間隔
:露光光吸収によるフォーカス変化時定数
:露光光吸収による時刻Δt前のフォーカス変化時定数
:露光光吸収に対するフォーカス変化率の時定数
:ウェハ反射率
α :ウェハ反射率依存性
Q :露光光の入射エネルギー A general expression of the transfer function stored in the memory 37 is expressed by, for example, the following expression (1).
Figure 2006073584
However,
F: focus change amount due to exposure light absorption Δt: calculation interval of focus change amount due to exposure light absorption T k : focus change time constant due to exposure light absorption F k : focus change time constant before time Δt due to exposure light absorption C k : Time constant of focus change rate with respect to exposure light absorption Rw : Wafer reflectivity α: Wafer reflectivity dependence Q: Incident energy of exposure light

上記(1)に示す伝達関数は、投影光学系PLに露光光ILを照射したときのフォーカス変動量を示す伝達関数である。照明条件(投影光学系PLに対する露光光ILの入射条件)に応じて上記(1)式中の変数Qを変えることにより、投影光学系PLの非回転対称収差の変動量を求めることができる。詳細は後述するが、ダイポール照明を行う場合には、投影光学系PLの瞳面においてX方向の異なる2箇所又はY方向の異なる2箇所に集中的に露光光ILが照明されるため、投影光学系PLの瞳面近傍に設けられたレンズLのX方向における曲率及びY方向における曲率が変化する。よって、照明条件に応じてX方向のフォーカス変動量とY方向のフォーカス変動量とを求めることによりセンターアスが求められることになる。   The transfer function shown in (1) is a transfer function indicating the amount of focus fluctuation when the projection optical system PL is irradiated with the exposure light IL. By changing the variable Q in the above equation (1) according to the illumination condition (incident condition of the exposure light IL with respect to the projection optical system PL), it is possible to obtain the amount of fluctuation of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL. Although details will be described later, when dipole illumination is performed, the exposure light IL is intensively illuminated at two places in the X direction or two places in the Y direction on the pupil plane of the projection optical system PL. The curvature in the X direction and the curvature in the Y direction of the lens L provided near the pupil plane of the system PL change. Therefore, the center ass is obtained by obtaining the focus fluctuation amount in the X direction and the focus fluctuation amount in the Y direction according to the illumination condition.

〔非回転対称な収差成分の説明〕
以上、本発明の露光装置の概略構成について説明したが、次にダイポール照明を行った際に投影光学系で生ずる非回転対称な収差成分について説明する。図4及び図5は、ダイポール照明を行った際に生ずるレンズの形状変化を説明するための図である。まず、X方向に対応する方向に離れた2つの開口を持つ開口絞り5aが第2フライアイレンズ4の射出側の焦点面に配置される場合には、レチクルRに形成されている主な転写用のパターンは、一例として図4(a)に拡大して示す通り、Y方向に細長いラインパターンをX方向(非走査方向)にほぼ投影光学系PLの解像限界に近いピッチで配列してなるX方向のライン・アンド・スペースパターン(以下、「L&Sパターン」と言う)PVである。この際に、レチクルR上には通常、L&SパターンPVよりも大きい配列ピッチで配列方向がX方向及びY方向(走査方向)の別の複数のL&Sパターン等も形成されている。
[Description of non-rotationally symmetric aberration components]
The schematic configuration of the exposure apparatus of the present invention has been described above. Next, non-rotationally symmetric aberration components generated in the projection optical system when dipole illumination is performed will be described. 4 and 5 are diagrams for explaining a change in the shape of the lens that occurs when dipole illumination is performed. First, when the aperture stop 5a having two apertures separated in the direction corresponding to the X direction is arranged on the focal plane on the exit side of the second fly-eye lens 4, the main transfer formed on the reticle R As an example, as shown in FIG. 4A, the pattern for use is formed by arranging a line pattern elongated in the Y direction in the X direction (non-scanning direction) at a pitch substantially close to the resolution limit of the projection optical system PL. X-direction line and space pattern (hereinafter referred to as “L & S pattern”) PV. At this time, another plurality of L & S patterns having an arrangement direction larger than the L & S pattern PV and having an arrangement direction in the X direction and the Y direction (scanning direction) are usually formed on the reticle R.

開口絞り5aを用いるX方向のダイポール照明では、レチクルが無いものとすると、図4(b)に示す通り、投影光学系PLの瞳面PPにおいて、光軸AXを挟んでX方向に対称な2つの円形領域IRxを露光光ILが照明する。また、露光光ILの光路に種々のレチクルパターンが配置された場合にも、通常は0次光の光量が回折光の光量に比べてかなり大きいと共に、回折角も小さいため、露光光IL(結像光束)の大部分は円形領域IRx又はその近傍を通過する。従って、露光を継続すると、その瞳面PP近傍のレンズLの温度分布は、光軸をX方向に挟む2つの円形領域IRxで最も高くなり、その周辺の領域に向かって次第に低くなる分布となり、この温度分布に応じてレンズLは熱膨張(熱変形)する。   In the dipole illumination in the X direction using the aperture stop 5a, assuming that there is no reticle, as shown in FIG. 4B, the pupil plane PP of the projection optical system PL is 2 symmetrical in the X direction across the optical axis AX. The exposure light IL illuminates two circular regions IRx. Even when various reticle patterns are arranged on the optical path of the exposure light IL, the light amount of the 0th order light is usually much larger than the light amount of the diffracted light and the diffraction angle is small. Most of the image light flux) passes through the circular region IRx or its vicinity. Therefore, when the exposure is continued, the temperature distribution of the lens L in the vicinity of the pupil plane PP becomes the highest in the two circular regions IRx sandwiching the optical axis in the X direction, and gradually decreases toward the peripheral region. The lens L is thermally expanded (thermally deformed) according to this temperature distribution.

この場合、レンズLをY方向及びX方向に見て変化を誇張した側面図はそれぞれ図4(c),(d)のようになる。これらの図において、露光光吸収前のレンズLの面形状を面Aとすると、露光光吸収後の熱膨張した面Bは、X軸に沿った方向(図4(c))では、広い範囲に亘って光軸を挟む2つの凸部ができるために屈折力が低下し、Y軸に沿った方向(図4(d))では局所的に中央部に1つの凸部ができるため屈折力が増加する。このように、X方向とY方向との屈折力に差が生ずるとセンターアスが生ずる。図6は、ダイポール照明により生ずるセンターアスを示す図である。図6に示す通り、投影光学系PLの像面は、X方向に開いた光束に対しては屈折力が低下するために下方(−Z方向)の像面IVとなり、Y方向に開いた光束に対しては屈折力が増加するために上方(+Z方向)の像面IHとなる。従って、光軸上での非点収差であるセンターアスΔZが発生する。尚、このセンターアスΔZは、上記の(1)式に示す伝達関数を用いて算出することができる。   In this case, side views in which the change is exaggerated when the lens L is viewed in the Y direction and the X direction are as shown in FIGS. 4C and 4D, respectively. In these drawings, if the surface shape of the lens L before absorption of exposure light is a surface A, the thermally expanded surface B after absorption of exposure light has a wide range in the direction along the X axis (FIG. 4C). Since the two convex portions sandwiching the optical axis are formed, the refractive power is reduced, and in the direction along the Y axis (FIG. 4 (d)), one convex portion is locally formed in the central portion, and thus the refractive power. Will increase. Thus, if there is a difference in the refractive power between the X direction and the Y direction, center ass is generated. FIG. 6 is a diagram showing a center ass caused by dipole illumination. As shown in FIG. 6, the image plane of the projection optical system PL becomes a lower (−Z direction) image plane IV because the refractive power decreases with respect to the light beam opened in the X direction, and the light beam opened in the Y direction. Since the refractive power increases, the upper (+ Z direction) image plane IH is obtained. Therefore, a center assigma ΔZ that is astigmatism on the optical axis is generated. The center ass ΔZ can be calculated using the transfer function shown in the above equation (1).

センターアスが生じている状態で、仮にレチクルR上にX方向のL&SパターンPVの他に、Y方向に所定ピッチ(このピッチは通常はL&SパターンPVのピッチよりも大きい)で配列されたY方向のL&Sパターン(図示省略)が形成されているものとすると、X方向のL&SパターンPVを通過した露光光はX方向に拡がり、Y方向のL&Sパターンを通過した露光光はY方向に拡がる。従って、X方向のL&SパターンPVの像は図6の下方の像面IVに形成され、Y方向のL&Sパターンの像は図6の上方の像面IHに形成されるため、仮にウェハ面を像面IVに合わせ込むと、X方向のL&SパターンPVの像は高解像度で転写されるが、Y方向のL&Sパターンの像にはデフォーカスによるぼけが発生してしまう。   In the state where the center ass has occurred, in addition to the L & S pattern PV in the X direction on the reticle R, the Y direction arranged at a predetermined pitch in the Y direction (this pitch is usually larger than the pitch of the L & S pattern PV). If the L & S pattern (not shown) is formed, the exposure light that has passed through the L & S pattern PV in the X direction spreads in the X direction, and the exposure light that has passed through the L & S pattern in the Y direction spreads in the Y direction. Therefore, since the image of the L & S pattern PV in the X direction is formed on the lower image plane IV in FIG. 6 and the image of the L & S pattern in the Y direction is formed on the upper image plane IH in FIG. When aligned with the surface IV, the image of the L & S pattern PV in the X direction is transferred with high resolution, but the image of the L & S pattern in the Y direction is blurred due to defocusing.

一方、図5(a)に拡大して示す通り、レチクルR上に主にX方向に細長いラインパターンをY方向(走査方向)にほぼ投影光学系PLの解像限界に近いピッチで配列してなるY方向のL&SパターンPHが形成されているものとする。この場合には、図1の照明光学系ILSの瞳面には開口絞り5aを90°回転した形状の開口絞り5bが設定される。この開口絞り5bを用いるY方向のダイポール照明では、レチクルが無いものとすると、図5(b)に示す通り、投影光学系PLの瞳面PPにおいて、光軸AXを挟んでY方向に対称な2つの円形領域IRyを露光光ILが照明する。この際に、露光光ILの光路に種々のレチクルパターンが配置されても、通常は大部分の露光光IL(結像光束)は円形領域IRy及びその近傍を通過する。そして、露光光ILの光路中に図5(a)のレチクルRが配置されると、解像限界に近いピッチのL&SパターンPHからの±1次回折光もほぼ円形領域IRy又はその近傍を通過するため、そのL&SパターンPHの像は高解像度でウェハW上に投影される。   On the other hand, as shown in an enlarged view in FIG. 5A, on the reticle R, line patterns elongated mainly in the X direction are arranged in the Y direction (scanning direction) at a pitch substantially close to the resolution limit of the projection optical system PL. It is assumed that a Y-direction L & S pattern PH is formed. In this case, an aperture stop 5b having a shape obtained by rotating the aperture stop 5a by 90 ° is set on the pupil plane of the illumination optical system ILS in FIG. In the dipole illumination in the Y direction using the aperture stop 5b, assuming that there is no reticle, as shown in FIG. 5B, the pupil plane PP of the projection optical system PL is symmetrical in the Y direction with the optical axis AX in between. The exposure light IL illuminates the two circular regions IRy. At this time, even if various reticle patterns are arranged in the optical path of the exposure light IL, usually most of the exposure light IL (imaging light beam) passes through the circular region IRy and the vicinity thereof. When the reticle R shown in FIG. 5A is arranged in the optical path of the exposure light IL, ± first-order diffracted light from the L & S pattern PH having a pitch close to the resolution limit also passes through the circular region IRy or the vicinity thereof. Therefore, the image of the L & S pattern PH is projected onto the wafer W with high resolution.

この場合、図1の投影光学系PLの瞳面PPの近傍のレンズLに入射する露光光ILの光量分布もほぼ図5(b)の光量分布になる。従って、露光を継続すると、その瞳面PP近傍のレンズLの温度分布は、光軸をY方向に挟む2つの円形領域IRyで最も高くなり、その周辺の領域に向かって次第に低くなる分布となり、その分布に応じてレンズLは熱膨張する。そのため、投影光学系PLの像面は、図4の場合とはほぼ逆に、X方向に開いた光束に対しては屈折力が増加するために上方の像面IHの近傍となり、Y方向に開いた光束に対しては屈折力が低下するために下方の像面IVの近傍となり、図6の場合と逆符号でほぼ同じ大きさのセンターアスが発生する。尚、レチクルRがX方向(非走査方向)を長手方向とする長方形の照明領域で照明されているため、その照明領域に起因するセンターアスも図6のセンターアスと同じ符号で常に僅かに発生している。これに対して、図5(b)のダイポール照明で発生するセンターアスは、その長方形の照明領域に起因するセンターアスとは符号が逆になり、全体としてのセンターアスは図4(b)のダイポール照明を用いる場合よりも僅かに小さくなる。   In this case, the light amount distribution of the exposure light IL incident on the lens L in the vicinity of the pupil plane PP of the projection optical system PL of FIG. 1 is also substantially the light amount distribution of FIG. Therefore, when the exposure is continued, the temperature distribution of the lens L in the vicinity of the pupil plane PP becomes the highest in the two circular regions IRy sandwiching the optical axis in the Y direction, and gradually decreases toward the peripheral region. The lens L is thermally expanded according to the distribution. Therefore, the image plane of the projection optical system PL is almost opposite to the case of FIG. 4, and the refractive power increases with respect to the light beam opened in the X direction, so that it is in the vicinity of the upper image plane IH and in the Y direction. Since the refractive power of the opened light beam decreases, it becomes near the lower image plane IV, and a center ass having the same size as that of FIG. Since the reticle R is illuminated by a rectangular illumination area whose longitudinal direction is the X direction (non-scanning direction), the center ass resulting from the illumination area is always slightly generated with the same sign as the center ass in FIG. is doing. On the other hand, the center spot generated by the dipole illumination of FIG. 5B is opposite in sign to the center spot due to the rectangular illumination area, and the center spot as a whole is shown in FIG. Slightly smaller than when dipole illumination is used.

これらのセンターアスは、非回転対称な収差であると共に、ダイポール照明によって他の非回転対称な収差(X方向とY方向との投影倍率差等)も発生するが、これらの非回転対称な収差は、図1の結像特性補正機構14では実質的に補正できない。また、他の非回転対称な照明条件を用いた場合にも、非回転対称な収差が発生する。更に、投影光学系PLの開口数と照明光学系ILSの開口数との比を表す照明σの値を、例えば0.4以下にする小σ照明を行う場合のように、照明光学系の瞳面(投影光学系PLの瞳面)での露光光ILの光量分布が半径方向に大きく変化する場合には、結像特性補正機構14では良好に補正しきれない高次の球面収差等の高次の回転対称な収差が発生する虞もある。そこで、本実施形態の露光装置では、その非回転対称な収差又は高次の回転対称な収差を補正するために、図1において、投影光学系PLの瞳面PP付近のレンズLに露光光ILとは異なる波長域の収差補正用の照明光(以下、「非露光光」と言う)LBを照射する非露光光照射機構40を備えている。以下、その非露光光LBをレンズLに照射するための非露光光照射機構40の構成、及びその収差の補正動作について詳細に説明する。   These center astigmatisms are non-rotationally symmetric aberrations, and other non-rotationally symmetric aberrations (such as a difference in projection magnification between the X direction and the Y direction) are also generated by dipole illumination. Cannot be substantially corrected by the imaging characteristic correction mechanism 14 of FIG. Further, when other non-rotationally symmetric illumination conditions are used, non-rotationally symmetric aberration occurs. Further, as in the case of performing small σ illumination in which the value of illumination σ representing the ratio of the numerical aperture of projection optical system PL and the numerical aperture of illumination optical system ILS is, for example, 0.4 or less, the pupil of illumination optical system When the light quantity distribution of the exposure light IL on the surface (the pupil plane of the projection optical system PL) changes greatly in the radial direction, high-order spherical aberration or the like that cannot be corrected satisfactorily by the imaging characteristic correction mechanism 14 The following rotationally symmetric aberration may occur. Therefore, in the exposure apparatus of the present embodiment, in order to correct the non-rotationally symmetric aberration or higher-order rotationally symmetric aberration, the exposure light IL is applied to the lens L near the pupil plane PP of the projection optical system PL in FIG. A non-exposure light irradiation mechanism 40 for irradiating illumination light for correcting aberrations (hereinafter referred to as “non-exposure light”) LB in a wavelength region different from that of FIG. Hereinafter, the configuration of the non-exposure light irradiation mechanism 40 for irradiating the lens L with the non-exposure light LB and the aberration correction operation will be described in detail.

〔非露光光照射機構〕
本実施形態では、非露光光LBとして、ウェハWに塗布されたフォトレジストを殆ど感光しない波長域の光を使用する。このため、非露光光LBとして、一例として炭酸ガスレーザ(COレーザ)からパルス発光される例えば波長10.6μmの赤外光を使用する。尚、COレーザとして連続光を用いてもよい。この波長10.6μmの赤外光は、石英の吸収性が高く、投影光学系PL中の1枚のレンズによってほぼ全て(望ましくは90%以上)吸収されるため、他のレンズに対して影響を与えることなく収差を制御するために使用し易いという利点がある。また、本実施形態のレンズLに照射された非露光光LBは、90%以上が吸収されるように設定されている。尚、非露光光LBとしては、上記の赤外光以外にYAGレーザ等の固体レーザ光から射出される波長1μm程度の近赤外光、又は半導体レーザから射出される波長数μm程度の赤外光等も使用することができる。即ち、非露光光LBを発生する光源は、非露光光LBが照射される光学部材(レンズ等)の材料などに応じて最適なものを採用することができる。尚、図1等において、レンズLは凸レンズのように描かれているが、凹レンズであってもよい。
[Non-exposure light irradiation mechanism]
In the present embodiment, light in a wavelength range that hardly exposes the photoresist applied to the wafer W is used as the non-exposure light LB. For this reason, as the non-exposure light LB, for example, infrared light having a wavelength of 10.6 μm that is pulsed from a carbon dioxide laser (CO 2 laser) is used. Note that continuous light may be used as the CO 2 laser. This infrared light having a wavelength of 10.6 μm has high absorption of quartz, and almost all (preferably 90% or more) is absorbed by one lens in the projection optical system PL. There is an advantage that it is easy to use to control the aberration without giving any. Further, the non-exposure light LB irradiated to the lens L of the present embodiment is set so that 90% or more is absorbed. As the non-exposure light LB, in addition to the above infrared light, near infrared light having a wavelength of about 1 μm emitted from solid laser light such as a YAG laser, or infrared having a wavelength of about several μm emitted from a semiconductor laser. Light or the like can also be used. That is, as the light source that generates the non-exposure light LB, an optimum light source can be adopted according to the material of the optical member (lens or the like) irradiated with the non-exposure light LB. In FIG. 1 and the like, the lens L is drawn like a convex lens, but may be a concave lens.

図1の非露光光照射機構40において、光源系41から射出された非露光光LBは、ミラー光学系42によって複数(本実施形態では8個)の光路及び光電センサ43に向かう一つの光路に分岐される。光電センサ43で検出される非露光光LBの光量に対応する検出信号は、光源系41にフィードバックされている。また、その複数の光路の内の2つの光路の非露光光LBが、投影光学系PLをX方向に挟むように配置された2つの照射機構44a,44bを介してそれぞれ非露光光LBa,LBbとしてレンズLに照射される。   In the non-exposure light irradiation mechanism 40 of FIG. 1, the non-exposure light LB emitted from the light source system 41 passes through a plurality of optical paths (eight in this embodiment) and one optical path toward the photoelectric sensor 43 by the mirror optical system 42. Branch off. A detection signal corresponding to the light amount of the non-exposure light LB detected by the photoelectric sensor 43 is fed back to the light source system 41. In addition, the non-exposure light LB of two optical paths among the plurality of optical paths is respectively exposed to the non-exposure light LBa and LBb via two irradiation mechanisms 44a and 44b arranged so as to sandwich the projection optical system PL in the X direction. As shown in FIG.

図7は、非露光光照射機構40の詳細な構成例を示す上面図である。図7において、図1の光源系41は、光源41a及び制御部41bから構成されている。光源41aから射出された非露光光LBは、それぞれ非露光光LBの光路を90°折り曲げる状態(閉じた状態)と非露光光LBをそのまま通過させる状態(開いた状態)との何れかに高速に切り換えることができる可動ミラーとしてのガルバノミラー45g,45c,45e,45a,45h,45d,45f,45bを経て光電センサ43に入射し、光電センサ43の検出信号が制御部41bに供給されている。ガルバノミラー45a〜45hが図1のミラー光学系42に対応する。制御部41bは、主制御系20からの制御情報に応じて光源41aの発光のタイミング、出力、及びガルバノミラー45a〜45hの開閉を制御する。   FIG. 7 is a top view showing a detailed configuration example of the non-exposure light irradiation mechanism 40. In FIG. 7, the light source system 41 in FIG. 1 includes a light source 41a and a control unit 41b. The non-exposure light LB emitted from the light source 41a is high speed in either a state where the optical path of the non-exposure light LB is bent by 90 ° (closed state) or a state where the non-exposure light LB is allowed to pass through as it is (open state). The galvanometer mirrors 45g, 45c, 45e, 45a, 45h, 45d, 45f, and 45b as movable mirrors that can be switched to are incident on the photoelectric sensor 43, and the detection signal of the photoelectric sensor 43 is supplied to the control unit 41b. . Galvano mirrors 45a to 45h correspond to the mirror optical system 42 of FIG. The control unit 41b controls the light emission timing and output of the light source 41a and the opening and closing of the galvano mirrors 45a to 45h according to control information from the main control system 20.

また、8個のガルバノミラー45a〜45hで順次光路が折り曲げられた非露光光LBは、それぞれ光ファイバー束46a〜46h(又は金属管等も使用できる)を介して照射機構44a〜44hに導かれている。8個の照射機構44a〜44hは同一構成であり、その内の照射機構44a,44bは、集光レンズ47と、所定の低い反射率を有するビームスプリッタ48と、光ファイバー束又はリレーレンズ系等からなる光ガイド部49と、集光レンズ51と、集光レンズ47及び光ガイド部49をビームスプリッタ48に固定する保持枠50とを備えている。   Further, the non-exposure light LB whose optical path is sequentially bent by the eight galvanometer mirrors 45a to 45h is guided to the irradiation mechanisms 44a to 44h via the optical fiber bundles 46a to 46h (or a metal tube or the like can be used), respectively. Yes. The eight irradiation mechanisms 44a to 44h have the same configuration, and the irradiation mechanisms 44a and 44b include a condenser lens 47, a beam splitter 48 having a predetermined low reflectance, an optical fiber bundle or a relay lens system, and the like. A light guide portion 49, a condensing lens 51, and a holding frame 50 for fixing the condensing lens 47 and the light guide portion 49 to the beam splitter 48.

非露光光LBは、照射機構44a,44bからそれぞれ非露光光LBa,LBbとして投影光学系PL内のレンズLに照射される。この場合、第1の一対の照射機構44a,44bと、第2の一対の照射機構44c,44dとは、それぞれ投影光学系PLをX方向及びY方向に挟むように対向して配置されている。そして、第3の一対の照射機構44e,44fと、第4の一対の照射機構44g,44hとは、それぞれ照射機構44a,44bと照射機構44c,44dとを投影光学系PLの光軸を中心として時計回りに45°回転した角度で配置されている。そして、非露光光LBは、照射機構44c〜44hからそれぞれ非露光光LBc〜LBhとして投影光学系PL内のレンズLに照射される。   The non-exposure light LB is irradiated to the lens L in the projection optical system PL as non-exposure light LBa and LBb from the irradiation mechanisms 44a and 44b, respectively. In this case, the first pair of irradiation mechanisms 44a and 44b and the second pair of irradiation mechanisms 44c and 44d are arranged to face each other so as to sandwich the projection optical system PL in the X direction and the Y direction, respectively. . The third pair of irradiation mechanisms 44e and 44f and the fourth pair of irradiation mechanisms 44g and 44h are respectively arranged such that the irradiation mechanisms 44a and 44b and the irradiation mechanisms 44c and 44d are centered on the optical axis of the projection optical system PL. Are arranged at an angle rotated 45 ° clockwise. And the non-exposure light LB is irradiated to the lens L in the projection optical system PL as non-exposure light LBc-LBh from the irradiation mechanisms 44c-44h, respectively.

一対の非露光光LBa,LBbがレンズL上に照射される領域は、ほぼ図4(b)の光軸AXをX方向に挟む対称な円形領域IRxであり、一対の非露光光LBc,LBdがレンズL上に照射される領域は、ほぼ図5(b)の光軸AXをY方向に挟む対称な円形領域IRyである。また、非露光光LBe,LBf、及び非露光光LBg,LGhがレンズL上で照射される領域は、それぞれ図4(b)の対称な円形領域IRx、及び図5(b)の対称な円形領域IRyを光軸AXを中心として時計回りに45°回転した領域である。尚、非露光光LBa〜LBhが照射される光学部材、並びにその光学部材上での非露光光LBa〜LBhの照射領域の形状及びサイズは、実験やシミュレーションによりできるだけ非回転対称な収差が低減されるように決定される。   The region irradiated with the pair of non-exposure light LBa and LBb onto the lens L is a symmetric circular region IRx that sandwiches the optical axis AX in FIG. 4B in the X direction, and the pair of non-exposure light LBc and LBd. The region irradiated on the lens L is a symmetrical circular region IRy that sandwiches the optical axis AX in FIG. 5B in the Y direction. In addition, the regions irradiated with the non-exposure light LBe and LBf and the non-exposure light LBg and LGh on the lens L are the symmetric circular region IRx in FIG. 4B and the symmetric circle in FIG. 5B, respectively. This is a region obtained by rotating the region IRy by 45 ° clockwise around the optical axis AX. The optical member irradiated with the non-exposure light LBa to LBh, and the shape and size of the irradiation region of the non-exposure light LBa to LBh on the optical member, non-rotationally symmetric aberration is reduced as much as possible through experiments and simulations. To be determined.

また、照射機構44a〜44hの各ビームスプリッタ48で反射された一部の非露光光をそれぞれ受光する光電センサ52a〜52hが設けられており、8個の光電センサ52a〜52hの検出信号も制御部41bに供給されている。制御部41bは、光電センサ52a〜52hの検出信号によって、照射機構44a〜44hから投影光学系PL内のレンズLに照射される直前の非露光光LBa〜LBhの光量を正確にモニタすることができ、このモニタ結果に基づいて非露光光LBa〜LBhの照射量の各々が例えば主制御系20によって指示された値になるようにする。投影光学系PLの直前で、光電センサ52a〜52hによって非露光光LBの照射量を計測することによって、光ファイバー束46a〜46hの長さ(光路長)が様々であっても、更に光学系等の経時変化の影響を受けることなく、レンズLに照射される非露光光LBa〜LBhの照射量を正確にモニタできる。   In addition, photoelectric sensors 52a to 52h that respectively receive part of the non-exposure light reflected by the beam splitters 48 of the irradiation mechanisms 44a to 44h are provided, and the detection signals of the eight photoelectric sensors 52a to 52h are also controlled. It is supplied to the part 41b. The control unit 41b can accurately monitor the light amounts of the non-exposure lights LBa to LBh immediately before being irradiated from the irradiation mechanisms 44a to 44h to the lens L in the projection optical system PL by the detection signals of the photoelectric sensors 52a to 52h. On the basis of this monitoring result, each of the irradiation amounts of the non-exposure lights LBa to LBh is set to a value instructed by the main control system 20, for example. Even if the lengths (optical path lengths) of the optical fiber bundles 46a to 46h are various by measuring the irradiation amount of the non-exposure light LB by the photoelectric sensors 52a to 52h immediately before the projection optical system PL, the optical system or the like The amount of irradiation of the non-exposure light LBa to LBh irradiated to the lens L can be accurately monitored without being affected by the change with time.

図8は、投影光学系PLの一部を断面とした正面図である。図8(a)に示す通り、照射機構44a,44bは、それぞれ投影光学系PLの鏡筒のフランジ部F内に設けられた開口Fa,Fb内に、レンズLに向かって僅かに斜め下方に傾斜するように配置されている。そして、照射機構44a,44bから射出される非露光光LBa,LBbは、露光光ILの光路に斜めに交差する方向にレンズLに入射する。図7の他の照射機構44c〜44hも同様に、図8(a)のフランジ部F内の開口に同じ傾斜角で配置されており、それらからの非露光光LBc〜LBhも露光光ILの光路に斜めに交差する方向にレンズLに入射する。これによって、非露光光LBa〜LBhのレンズL内での光路が長くなり、非露光光LBa〜LBhはレンズL内で殆どが吸収されると共に、投影光学系PLから殆ど射出されなくなる。尚、投影光学系PLの一部の光学部材(レンズL)のレンズ面、即ち露光光ILが入射(或いは射出)し得る領域に、投影光学系PLの他の光学部材を介さずに非露光光LBを照射しているので、レンズLの温度分布を、更には投影光学系PLの結像特性(非回転対称な収差)をより効果的に調整することが可能である。   FIG. 8 is a front view with a section of a part of the projection optical system PL. As shown in FIG. 8A, the irradiation mechanisms 44a and 44b are slightly inclined downward toward the lens L in the openings Fa and Fb provided in the flange portion F of the lens barrel of the projection optical system PL, respectively. It is arranged to incline. The non-exposure lights LBa and LBb emitted from the irradiation mechanisms 44a and 44b enter the lens L in a direction that obliquely intersects the optical path of the exposure light IL. Similarly, the other irradiation mechanisms 44c to 44h in FIG. 7 are arranged at the same inclination angle in the opening in the flange portion F of FIG. The light enters the lens L in a direction that obliquely intersects the optical path. As a result, the optical path of the non-exposure light LBa to LBh in the lens L is lengthened, and most of the non-exposure light LBa to LBh is absorbed in the lens L and hardly emitted from the projection optical system PL. Incidentally, the lens surface of a part of the optical member (lens L) of the projection optical system PL, that is, the region where the exposure light IL can enter (or exit) is not exposed without passing through other optical members of the projection optical system PL. Since the light LB is irradiated, it is possible to more effectively adjust the temperature distribution of the lens L and further the imaging characteristics (non-rotationally symmetric aberration) of the projection optical system PL.

尚、図8(b)は図8(a)の変形例であり、この図8(b)に示す通り、照射機構44a,44b(他の照射機構44c〜44hも同様)を、それぞれ投影光学系PLの鏡筒のフランジ部F内に設けられた開口Fc,Fd内に、レンズLに向かって僅かに斜め上方に傾斜するように配置して、非露光光LBa,LBbでレンズLの底面側を照明してもよい。この場合には、非露光光LBa〜LBhの投影光学系PLのウェハW側から漏れ出る量を更に低減することができる。   FIG. 8B is a modification of FIG. 8A. As shown in FIG. 8B, the irradiation mechanisms 44a and 44b (the same applies to the other irradiation mechanisms 44c to 44h) are respectively used for the projection optics. In the openings Fc and Fd provided in the flange portion F of the lens barrel of the system PL, the lens PL is arranged so as to be slightly inclined upward toward the lens L, and the bottom surface of the lens L with the non-exposure light LBa and LBb. The side may be illuminated. In this case, it is possible to further reduce the amount of the non-exposure light LBa to LBh that leaks from the wafer W side of the projection optical system PL.

図7に戻り、光源系41a、制御部41b、ガルバノミラー45a〜45h、光ファイバー束46a〜46h、照射機構44a〜44h、及び光電センサ52a〜52hから非露光光照射機構40が構成されている。そして、例えば2つのX方向の非露光光LBa,LBbのみをレンズLに照射する場合には、ガルバノミラー45a〜45hを全部開いた状態(非露光光LBを通過させる状態)から、ガルバノミラー45aを所定時間だけ閉じる動作(非露光光LBを反射する状態)とガルバノミラー45bを所定時間だけ閉じる動作とを交互に繰り返せばよい。収差への影響が無い十分短い時間(例えば1msec)でガルバノミラーを切り換えることにより、収差への影響を無くすことができる。また、非露光光LBはパルス光であるため、ガルバノミラー45a〜45hの開閉動作は所定パルス数を単位として行ってもよい。同様に、2つのY方向の非露光光LBc,LBdのみをレンズLに照射する場合には、ガルバノミラー45cを所定時間だけ閉じる動作とガルバノミラー45dを所定時間だけ閉じる動作とを交互に繰り返せばよい。このようにガルバノミラー45a〜45hを用いることによって、非露光光LBの光量損失が殆ど無い状態でレンズLに効率的に照射することができる。   Returning to FIG. 7, the light source system 41a, the controller 41b, the galvano mirrors 45a to 45h, the optical fiber bundles 46a to 46h, the irradiation mechanisms 44a to 44h, and the photoelectric sensors 52a to 52h constitute the non-exposure light irradiation mechanism 40. For example, when the lens L is irradiated with only two non-exposure lights LBa and LBb in the X direction, the galvano mirror 45a is opened from a state where all the galvano mirrors 45a to 45h are opened (a state where the non-exposure light LB is passed). May be alternately repeated for the predetermined time (state in which the non-exposure light LB is reflected) and for closing the galvano mirror 45b for the predetermined time. By switching the galvanometer mirror in a sufficiently short time (for example, 1 msec) that does not affect the aberration, it is possible to eliminate the influence on the aberration. Further, since the non-exposure light LB is pulsed light, the opening / closing operation of the galvanometer mirrors 45a to 45h may be performed in units of a predetermined number of pulses. Similarly, when the lens L is irradiated with only two non-exposure lights LBc and LBd in the Y direction, an operation of closing the galvano mirror 45c for a predetermined time and an operation of closing the galvano mirror 45d for a predetermined time are alternately repeated. Good. As described above, by using the galvanometer mirrors 45a to 45h, the lens L can be efficiently irradiated with almost no light loss of the non-exposure light LB.

尚、図7の構成例では、レンズL上の8箇所の領域を非露光光LBで照明できるようにしているが、例えばレンズL上のX方向及びY方向の4箇所の領域のみを非露光光LBで照明できるようにしても、通常の用途で発生する殆どの収差を補正することができる。また、ガルバノミラー45a〜45hを用いる代わりに、例えば固定のミラー及びビームスプリッタを組み合わせて非露光光LBを8個の光束に分岐し、これらの光束をシャッタを用いて開閉してもよい。この構成では、複数箇所を同時に非露光光LBで照射することができる。更に、光源として例えば炭酸ガスレーザ又は半導体レーザを用いる場合には、レンズL上で必要な照射領域の個数(図7では8個)だけその光源を用意し、それらの光源の発光のオン・オフ若しくはシャッタによってレンズL上の照射領域を直接制御してもよい。   In the configuration example of FIG. 7, eight regions on the lens L can be illuminated with the non-exposure light LB. For example, only four regions on the lens L in the X direction and the Y direction are not exposed. Even if it can be illuminated with the light LB, most aberrations that occur in normal applications can be corrected. Instead of using the galvanometer mirrors 45a to 45h, for example, a fixed mirror and a beam splitter may be combined to branch the non-exposure light LB into eight light beams, and these light beams may be opened and closed using a shutter. In this configuration, a plurality of places can be irradiated with the non-exposure light LB simultaneously. Further, when a carbon dioxide laser or a semiconductor laser is used as the light source, as many light sources as the number of necessary irradiation regions on the lens L (eight in FIG. 7) are prepared, and light emission of these light sources is turned on / off or The irradiation area on the lens L may be directly controlled by the shutter.

次に、上記構成における非露光光照射機構40を用いて投影光学系の非回転対称な収差を補正する方法について説明する。尚、ここでは、ダイポール照明の場合に生ずるセンターアスを補正する場合を例に挙げて説明する。図9は、非露光光照射機構を用いた投影光学系の非回転対称な収差の補正方法の一例を説明するための図である。図4(b)に示す通り、投影光学系PLの瞳面PP上で光軸AXをX方向に対称に挟む2つの円形領域IRxに露光光ILが照射される場合には、レンズL上の光軸AXをX方向に対称に挟む領域IRx及びその近傍の領域に露光光ILが照射される。図9(a)に示す通り、本実施形態では、ほぼその領域IRxを光軸AXの回りに90°回転した領域である、レンズL上でほぼ光軸AXをY方向に対称に挟む円形領域LRc,LRdにそれぞれ図7に示した非露光光LBc,LBdをそれぞれ照射する。尚、その非露光光LBc,LBd(他の非露光光も同様)の照射領域の形状やサイズは、例えば、図7において照射機構44c,44d内でのレンズ51の位置を光軸方向に可動とすることによって変えることも可能である。   Next, a method for correcting the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system using the non-exposure light irradiation mechanism 40 having the above configuration will be described. Here, a description will be given by taking as an example a case of correcting the center ass caused in the case of dipole illumination. FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a correction method for non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system using the non-exposure light irradiation mechanism. As shown in FIG. 4B, when the exposure light IL is irradiated onto two circular regions IRx that sandwich the optical axis AX symmetrically in the X direction on the pupil plane PP of the projection optical system PL, The exposure light IL is irradiated to the region IRx that sandwiches the optical axis AX symmetrically in the X direction and a region in the vicinity thereof. As shown in FIG. 9A, in the present embodiment, a circular region that is substantially the region IRx rotated by 90 ° around the optical axis AX and that is sandwiched approximately symmetrically with the optical axis AX in the Y direction on the lens L. The non-exposure lights LBc and LBd shown in FIG. 7 are respectively irradiated on LRc and LRd. The shape and size of the irradiation area of the non-exposure light LBc, LBd (the same applies to the other non-exposure light), for example, the position of the lens 51 in the irradiation mechanisms 44c, 44d in FIG. It is also possible to change it.

露光光ILの照射領域を90°回転した領域を非露光光LBc,LBdで照射することにより、レンズLの温度分布は領域IRx及び領域LRc,LRdで高くなり、それから離れるに従って次第に低くなる分布となる。図9において、X軸及びY軸の原点を光軸AXとすると、レンズLの光軸AX及びX軸を含む面内の非走査方向に沿った断面図、及び光軸AX及びY軸を含む面内の走査方向に沿った断面図は共に図9(b)に誇張して示す通りになる。図9(b)に示す通り、レンズLの熱膨張の様子は、非走査方向及び走査方向共にその断面形状がほぼ中央部及びその左右で膨張した形状に近くなり、屈折率分布も中央部及びその左右でそれ以外の領域よりも大きく変化する。この結果、露光光ILのみを照明した場合の図4(c),(d)の変形と比べて、露光光IL及び非露光光LBc,LBdを照射したレンズLの変形の状態は、非走査方向及び走査方向で似た状態となるため、X方向及びY方向に開いた光束に対するフォーカス位置は互いにほぼ等しくなり、センターアスは殆ど発生しなくなる。つまり、非回転対称な収差が回転対称な収差に変更されることになる。回転対称な収差は、図2に示す結像特性補正機構14で補正することができるため、投影光学系PLの結像特性を厳密に制御することができる。   By irradiating a region obtained by rotating the irradiation region of the exposure light IL by 90 ° with the non-exposure light LBc and LBd, the temperature distribution of the lens L is increased in the region IRx and the regions LRc and LRd, and gradually decreases as the distance from the region increases. Become. In FIG. 9, when the origin of the X axis and the Y axis is the optical axis AX, a cross-sectional view along the non-scanning direction in the plane including the optical axis AX and the X axis of the lens L, and the optical axes AX and Y axes are included. Both cross-sectional views along the in-plane scanning direction are exaggerated in FIG. 9B. As shown in FIG. 9B, the thermal expansion of the lens L is almost the same as the cross-sectional shape in the non-scanning direction and the scanning direction, and the shape expanded in the left and right, and the refractive index distribution is also in the central portion. It changes more greatly than the other areas on the left and right. As a result, the deformation state of the lens L irradiated with the exposure light IL and the non-exposure light LBc, LBd is non-scanning compared to the deformation of FIGS. 4C and 4D when only the exposure light IL is illuminated. Since the states are similar in the direction and the scanning direction, the focus positions for the light beams opened in the X direction and the Y direction are substantially equal to each other, and the center ass hardly occurs. That is, the non-rotationally symmetric aberration is changed to the rotation-symmetric aberration. Since the rotationally symmetric aberration can be corrected by the imaging characteristic correction mechanism 14 shown in FIG. 2, the imaging characteristic of the projection optical system PL can be strictly controlled.

尚、非露光光を照射するレンズは、レンズLのように照明光学系ILSの瞳面と共役な投影光学系PLの瞳面の近傍のレンズとすると、センターアスの補正効果が大きくなる。このとき、瞳面近傍の複数のレンズに非露光光を照射してもよい。更に、照射対象の光学部材上で、露光光及び非露光光を合わせた照射領域ができるだけ回転対称に近い方が効果的である。但し、投影光学系PL中のどの位置の光学部材(レンズ等)に非露光光を照射しても、その照射量を制御することによって、ほぼ所望の範囲でセンターアスの補正効果を得ることができる。また、露光光と共に非露光光を照射することによって、センターアス以外の非回転対称な収差も減少する。   If the lens that irradiates the non-exposure light is a lens in the vicinity of the pupil plane of the projection optical system PL that is conjugate with the pupil plane of the illumination optical system ILS, such as the lens L, the effect of correcting the center ass is increased. At this time, a plurality of lenses near the pupil plane may be irradiated with non-exposure light. Furthermore, it is more effective that the irradiation region where the exposure light and the non-exposure light are combined is as close to rotational symmetry as possible on the optical member to be irradiated. However, regardless of the position of the optical member (lens or the like) in the projection optical system PL that is irradiated with non-exposure light, it is possible to obtain a center astigmatism correction effect in a substantially desired range by controlling the irradiation amount. it can. In addition, by irradiating non-exposure light together with exposure light, non-rotationally symmetric aberrations other than center ass are also reduced.

以上、ダイポール照明を行ったときに生じる非回転対称な収差を補正する方法について述べたが、ダイポール照明に限らず、照明系開口絞り部材5aや視野絞り9の設定を変更して、他の照明条件でレチクルRを照明する場合や、パターン分布が偏ったレチクルRを使用する場合にも非回転対称な収差が発生する可能性がある。また非回転対称な収差は、センターアスに限らず、照明条件やレチクルRのパターン特性などに応じて、X方向とY方向の投影倍率差や像シフトなどの非回転対称な収差が発生する可能性もある。また、以上の説明においては、非露光光照射機構40は、投影光学系PLの結像特性のうちのセンターアスを補正するように、投影光学系PLの瞳面付近のレンズLに非露光光LBを照射するようにしているが、非露光光LBを照射する光学部材、及びその光学部材上における非露光光LBの照射位置、形状、及びサイズは、照明条件や収差の種類などに応じて適宜変更することができる。   The method for correcting the non-rotationally symmetric aberration that occurs when dipole illumination is performed has been described above. However, the present invention is not limited to dipole illumination, and the illumination system aperture stop member 5a and the field stop 9 can be changed to change the illumination. Non-rotationally symmetric aberrations may also occur when the reticle R is illuminated under certain conditions or when the reticle R with a deviated pattern distribution is used. Non-rotationally symmetric aberrations are not limited to center astigmatism, and non-rotationally symmetric aberrations such as projection magnification differences in the X and Y directions and image shifts can occur depending on illumination conditions and pattern characteristics of the reticle R. There is also sex. In the above description, the non-exposure light irradiation mechanism 40 applies the non-exposure light to the lens L in the vicinity of the pupil plane of the projection optical system PL so as to correct the center spot in the imaging characteristics of the projection optical system PL. Although the LB is irradiated, the optical member that irradiates the non-exposure light LB, and the irradiation position, shape, and size of the non-exposure light LB on the optical member depend on the illumination condition and the type of aberration. It can be changed as appropriate.

〔露光方法〕
次に、本発明の露光方法について説明する。主制御系20は、前述の非露光光照射機構40を使用するモードと使用しないモードとを選択することができるが、ここではまず、非露光光照射機構40による収差補正は行わない場合の露光方法について説明する。図10は、本発明の露光方法の一例を示すフローチャートである。尚、図10に示すフローチャートは、1枚のウェハWに対する露光処理を示すものであって、複数枚のウェハWに対して露光処理が継続される場合には、図10に示す処理が繰り返し行われる。
[Exposure method]
Next, the exposure method of the present invention will be described. The main control system 20 can select a mode in which the above-mentioned non-exposure light irradiation mechanism 40 is used and a mode in which the main exposure system 40 is not used. First, here, exposure when the aberration correction by the non-exposure light irradiation mechanism 40 is not performed is performed. A method will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the exposure method of the present invention. The flowchart shown in FIG. 10 shows the exposure process for one wafer W. When the exposure process is continued for a plurality of wafers W, the process shown in FIG. Is called.

露光動作が開始されると、まず主制御系20内の露光量制御部33(図3参照)が、コントローラ36の制御の下で、照射量センサ19の受光面が投影光学系PLの露光領域に配置されている状態で露光光源1に制御信号を出力して露光光ILを射出させ、照射量センサ19の検出信号とインテグレータセンサ7の検出信号を得て、これらの検出信号からビームスプリッタ6からウェハWまでの光学系の透過率を求める。次いで、所定のレチクルRをレチクルステージRST上に搬送して保持するとともに、ウェハWをウェハステージWST上に搬送して保持する。   When the exposure operation is started, first, the exposure amount control unit 33 (see FIG. 3) in the main control system 20 controls the exposure area of the projection optical system PL so that the light receiving surface of the irradiation amount sensor 19 is controlled by the controller 36. The control signal is output to the exposure light source 1 to emit the exposure light IL, and the detection signal of the dose sensor 19 and the detection signal of the integrator sensor 7 are obtained, and the beam splitter 6 is obtained from these detection signals. To the transmittance of the optical system from the wafer W to the wafer W. Next, a predetermined reticle R is transferred and held on reticle stage RST, and wafer W is transferred and held on wafer stage WST.

次に、主制御系20内のステージ制御部34がコントローラ36の制御の下でレチクルステージRST及びウェハステージWSTの各々に制御信号を出力して、レチクルRを移動開始位置に配置するとともに、ウェハWの最初に露光すべきショット領域を移動開始位置に移動する。尚、ここでは、X方向に対応する方向に離れた2つの開口を持つ開口絞り5aが第2フライアイレンズ4の射出側の焦点面に配置されており、投影光学系PLの瞳面PPにおいて、光軸AXを挟んでX方向に対称な2つの円形領域IRxに露光光ILが照明されるものとする。   Next, the stage control unit 34 in the main control system 20 outputs a control signal to each of the reticle stage RST and the wafer stage WST under the control of the controller 36 to place the reticle R at the movement start position, and to move the wafer. The shot area to be exposed at the beginning of W is moved to the movement start position. Here, an aperture stop 5a having two apertures separated in a direction corresponding to the X direction is disposed on the focal plane on the exit side of the second fly-eye lens 4, and in the pupil plane PP of the projection optical system PL. It is assumed that the exposure light IL is illuminated on two circular regions IRx symmetrical in the X direction across the optical axis AX.

以上の初期処理が終了すると、ステージ制御部34がレチクルステージRST及びウェハステージWSTの各々に制御信号を出力し、例えばレチクルステージRSTの+Y方向への加速を開始するとともに、ウェハステージWSTの−Y方向への加速を開始する。レチクルステージRST及びウェハステージWSTの加速を開始してから所定時間経過し、これらのステージの各々が一定速度になると、コントローラ36が露光量制御部33を制御して露光光源1から露光光ILを射出させる。   When the above initial processing is completed, stage control unit 34 outputs a control signal to each of reticle stage RST and wafer stage WST, for example, starts acceleration of reticle stage RST in the + Y direction, and −Y of wafer stage WST. Start accelerating in the direction. When a predetermined time elapses after the acceleration of the reticle stage RST and the wafer stage WST starts, and each of these stages reaches a constant speed, the controller 36 controls the exposure amount controller 33 to generate the exposure light IL from the exposure light source 1. Let it fire.

露光光源1から射出された露光光は、第1フライアイレンズ2、振動ミラー3、及び第2フライアイレンズ4等を順次介した後で照明系開口絞り部材5に形成された開口絞り5aを透過する。開口絞り5aを透過した露光光ILは、ビームスプリッタ6を介して視野絞り9でスリット状に整形され、ミラー10によって−Z方向に偏向された後、コンデンサレンズ11を介してレチクルR上に照射される。露光光ILは開口絞り5aによって整形されており、レチクルR上の照射領域はX方向に長いスリット状になる。   The exposure light emitted from the exposure light source 1 sequentially passes through the first fly-eye lens 2, the vibrating mirror 3, the second fly-eye lens 4 and the like, and then passes through the aperture stop 5a formed in the illumination system aperture stop member 5. To Penetrate. The exposure light IL transmitted through the aperture stop 5 a is shaped into a slit shape by the field stop 9 via the beam splitter 6, deflected in the −Z direction by the mirror 10, and then irradiated onto the reticle R via the condenser lens 11. Is done. The exposure light IL is shaped by the aperture stop 5a, and the irradiation area on the reticle R has a long slit shape in the X direction.

レチクルRを透過した露光光は、投影光学系PLを介してウェハW上の最初に露光すべきショット領域に照射され、これによってレチクルRに形成されたパターンの一部がウェハWの最初に露光処理すべきショット領域内の一部に転写される。露光光ILが照射されている間においては、インテグレータセンサ7及び反射量センサ8から検出信号が出力されており、結像特性演算部31は、インテグレータセンサ7及び反射量センサ8の検出信号を用いて、レチクルRから投影光学系PLに入射する露光光ILの積算エネルギー、及びウェハWで反射されて投影光学系PLに戻る露光光ILの積算エネルギーを算出する。   The exposure light transmitted through the reticle R is irradiated onto the first shot area to be exposed on the wafer W via the projection optical system PL, whereby a part of the pattern formed on the reticle R is exposed at the beginning of the wafer W. Transferred to a part of the shot area to be processed. While the exposure light IL is being irradiated, detection signals are output from the integrator sensor 7 and the reflection amount sensor 8, and the imaging characteristic calculation unit 31 uses the detection signals of the integrator sensor 7 and the reflection amount sensor 8. Thus, the integrated energy of the exposure light IL incident on the projection optical system PL from the reticle R and the integrated energy of the exposure light IL reflected by the wafer W and returning to the projection optical system PL are calculated.

この、結像特性演算部31には、コントローラ36から露光中の照明条件(照明系開口絞り部材5や視野絞り9の設定状態等)の情報が供給されているとともに、メモリ37に記憶された伝達関数が読み出されて供給されており、結像特性演算部31は、照明条件、露光光ILの積算エネルギー、及び環境センサ12から供給される周囲の気圧、温度等の情報と伝達関数とを用いて、投影光学系PLの結像特性中の回転対称な収差成分及び非回転対称な収差成分の変動量を算出する。尚、投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差成分の変動量は、前述した(1)式を用いて算出する(ステップS10)。ここの算出された算出結果は、結像特性演算部31からコントローラ36へ出力される。   The imaging characteristic calculation unit 31 is supplied with information on illumination conditions during exposure (setting state of the illumination system aperture stop member 5 and the field stop 9) from the controller 36 and stored in the memory 37. The transfer function is read and supplied, and the imaging characteristic calculation unit 31 includes information such as illumination conditions, accumulated energy of the exposure light IL, ambient atmospheric pressure and temperature supplied from the environment sensor 12, and the transfer function. Is used to calculate the fluctuation amount of the rotationally symmetric aberration component and the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristics of the projection optical system PL. Note that the fluctuation amount of the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristics of the projection optical system PL is calculated using the above-described equation (1) (step S10). The calculated calculation result is output from the imaging characteristic calculation unit 31 to the controller 36.

次に、コントローラ36は、メモリ37に記憶されている許容値を読み出し、ステップS10で算出された投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差成分の変動量が許容値を超えたか否かを判断する(ステップS11)。尚、この許容値は、照明条件及びレチクルRのパターン特性や要求されるパターンの転写精度等によって決められている。非回転対称な収差成分の変動量が許容値を超えていない場合(判断結果が「NO」の場合)には、レチクルステージRST及びウェハステージWSTを走査しつつ、ショット領域に対する露光処理を継続する(ステップS12)。次に、コントローラ36は、1つのショット領域(ここでは最初に露光すべきショット領域)に対する露光処理を終えたか否かを判断する(ステップS13)。この判断結果が「NO」の場合にはステップS10の処理に戻り、そのショット領域に対する露光処理を継続する。   Next, the controller 36 reads the allowable value stored in the memory 37, and whether the fluctuation amount of the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristics of the projection optical system PL calculated in step S10 exceeds the allowable value. It is determined whether or not (step S11). This allowable value is determined by the illumination conditions, the pattern characteristics of the reticle R, the required pattern transfer accuracy, and the like. When the variation amount of the non-rotationally symmetric aberration component does not exceed the allowable value (when the determination result is “NO”), the exposure process for the shot area is continued while scanning the reticle stage RST and wafer stage WST. (Step S12). Next, the controller 36 determines whether or not the exposure process for one shot area (here, the shot area to be exposed first) has been completed (step S13). If the determination result is “NO”, the process returns to step S10, and the exposure process for the shot area is continued.

ステップS13の判断結果が「YES」の場合には、コントローラ36は他に露光すべきショット領域が有るか否かを判断する。この判断結果が「YES」の場合には、コントローラ36はステージ制御部34を制御してウェハステージWSTを移動させ、次に露光すべきショット領域を露光開始位置に移動して、ステップS10の処理に戻る。つまり、ステップS11における判断結果が「NO」である場合、つまりステップS10で算出された投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差成分の変動量が許容値を超えていない場合には、ウェハW上に設定された複数のショット領域に対する露光処理が完了するまで、ステップS10〜S13、或いはステップS10〜S14の処理が繰り返し行われる。   If the determination result in step S13 is “YES”, the controller 36 determines whether there is another shot area to be exposed. When the determination result is “YES”, the controller 36 controls the stage control unit 34 to move the wafer stage WST, moves the shot area to be exposed next to the exposure start position, and performs the process of step S10. Return to. That is, when the determination result in step S11 is “NO”, that is, when the fluctuation amount of the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristics of the projection optical system PL calculated in step S10 does not exceed the allowable value. The processes in steps S10 to S13 or steps S10 to S14 are repeated until the exposure process for a plurality of shot areas set on the wafer W is completed.

一方、ステップS10で算出された投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差成分の変動量が許容値を超えてステップS11の判断結果が「YES」になると、コントローラ36は、ショット領域の露光処理が終了したか否かを判断する(ステップS15)。この判断結果が「NO」の場合には、処理はステップS12に進み、そのショット領域に対する露光処理が継続される。つまり、投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差成分の変動量が許容値を超えた場合であっても、露光光ILがレチクルR及びウェハW上に照射されてパターンの転写が行われている最中は露光処理が継続される。   On the other hand, when the fluctuation amount of the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristics of the projection optical system PL calculated in step S10 exceeds the allowable value and the determination result in step S11 becomes “YES”, the controller 36 It is determined whether or not the exposure processing for the area has been completed (step S15). If this determination is “NO”, the process proceeds to step S 12 to continue the exposure process for that shot area. That is, even when the fluctuation amount of the non-rotationally symmetric aberration component in the imaging characteristics of the projection optical system PL exceeds the allowable value, the exposure light IL is irradiated onto the reticle R and the wafer W to transfer the pattern. While the process is being performed, the exposure process is continued.

ショット領域に対する露光処理が終了し、ステップS15における判断結果が「YES」になると、コントローラ36は露光動作を中断する(ステップS16)。露光動作が中断されている間は、投影光学系PLに露光光ILが照射されないため、露光光ILの照射により変動した投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差が自然にもとに戻ることになる。コントローラ36が露光動作を中断している間、結像特性演算部31は前述した(1)式を用いて一定の計算間隔で投影光学系PLの非回転対称収差を算出しており(ステップS17)、コントローラ36はこの算出結果がメモリ37から読み出した許容値以下であるか否かを判断する(ステップS18)。尚、その計算間隔は、実験やシミュレーションに基づいて非回転対称な収差の時間変化(低下率)を考慮して設定してやればよく、照明条件などに応じて変更してもよい。   When the exposure process for the shot area is completed and the determination result in step S15 is “YES”, the controller 36 interrupts the exposure operation (step S16). Since the exposure light IL is not irradiated onto the projection optical system PL while the exposure operation is interrupted, the non-rotationally symmetric aberration in the imaging characteristics of the projection optical system PL that has fluctuated due to the exposure light IL is naturally present. It will return to. While the controller 36 interrupts the exposure operation, the imaging characteristic calculation unit 31 calculates the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL at a constant calculation interval using the above-described equation (1) (step S17). ), The controller 36 determines whether or not the calculation result is equal to or less than the allowable value read from the memory 37 (step S18). Note that the calculation interval may be set in consideration of the temporal change (decrease rate) of non-rotationally symmetric aberration based on experiments and simulations, and may be changed according to illumination conditions and the like.

この判断結果が「NO」である場合には処理はステップS17に戻る。一方、ステップS18の判断結果が「YES」である場合には、コントローラ36はステージ制御部34、露光量制御部33等に制御信号を出力して露光動作を再開する(ステップS19)。露光動作が再開されると、コントローラ36は、まず他に露光すべきショット領域が有るか否かを判断し(ステップS14)、この判断結果が「YES」の場合は、処理はステップS10に戻り、判断結果が「NO」の場合にはそのウェハW上に設定されたショット領域の全てに対して露光処理が終えたため処理は終了する。   If this determination is “NO”, the processing returns to step S17. On the other hand, if the determination result in step S18 is “YES”, the controller 36 outputs a control signal to the stage control unit 34, the exposure amount control unit 33, etc., and resumes the exposure operation (step S19). When the exposure operation is resumed, the controller 36 first determines whether there is another shot area to be exposed (step S14). If the result of this determination is “YES”, the process returns to step S10. If the determination result is “NO”, the exposure process is completed for all the shot areas set on the wafer W, and the process ends.

図11は、図10に示すフローチャートに従って露光処理を行った際の投影光学系の非回転対称収差の変動例を示す図である。図11において、符号AV0を付した曲線は従来の露光方法を行ったときの非回転対称収差の変動例を示しており、符号AV1を付した曲線は図10に示すフローチャートに従って露光処理を行った際の投影光学系の非回転対称収差の変動例を示している。   FIG. 11 is a diagram showing a variation example of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system when the exposure process is performed according to the flowchart shown in FIG. In FIG. 11, a curve denoted by reference symbol AV0 shows an example of variation in non-rotationally symmetric aberration when the conventional exposure method is performed, and a curve denoted by reference symbol AV1 is subjected to exposure processing according to the flowchart shown in FIG. 6 shows an example of fluctuations in non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system.

図11に示す通り、伝達関数を用いて投影光学系PLの非回転対称収差が許容値Thを超えたか否かを判断し、露光動作を中断しない場合には、時間が経つにつれて投影光学系PLの非回転対称収差が曲線AV0のように増大することが分かる。これに対し、図10に示すフローチャートに従って露光処理を行うと、投影光学系PLの非回転対称収差は曲線AV1に示すように許容値Thの近傍の値となり、許容値Thから大幅に大きく変動することはない。このため、投影光学系PLに生ずる非回転対称な収差成分を効率的に制御することができ、その非回転対称な収差が所定の許容値よりも小さい所望状態で露光動作を行うことができる。   As shown in FIG. 11, it is determined whether or not the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL exceeds the allowable value Th using the transfer function, and when the exposure operation is not interrupted, the projection optical system PL is increased over time. It can be seen that the non-rotationally symmetric aberration increases as shown by the curve AV0. On the other hand, when the exposure process is performed according to the flowchart shown in FIG. 10, the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL becomes a value in the vicinity of the allowable value Th as shown by the curve AV1, and varies greatly from the allowable value Th. There is nothing. Therefore, the non-rotationally symmetric aberration component generated in the projection optical system PL can be efficiently controlled, and the exposure operation can be performed in a desired state in which the non-rotationally symmetric aberration is smaller than a predetermined allowable value.

尚、以上の説明においては、照明系開口絞り部材5に形成された開口絞り5aを用いて図4(b)に示すダイポール照明を行った場合について説明したが、他の照明条件のときに投影光学系PLで生ずる非回転対称な収差成分についても同様の方法で制御することができる。また、主制御系20は、図7に示す非露光光照射機構40を用いるモードを選択することもできる。非露光光照射機構40を用いる場合には、投影光学系PLの非回転対称な収差の変動をなくす、或いは収差の変動を小さくすることができる。   In the above description, the case where the dipole illumination shown in FIG. 4B is performed using the aperture stop 5a formed in the illumination system aperture stop member 5 has been described. However, the projection is performed under other illumination conditions. Non-rotationally symmetric aberration components generated in the optical system PL can also be controlled by the same method. The main control system 20 can also select a mode using the non-exposure light irradiation mechanism 40 shown in FIG. When the non-exposure light irradiation mechanism 40 is used, it is possible to eliminate the non-rotationally symmetric aberration variation of the projection optical system PL or to reduce the aberration variation.

また、上述の実施形態においては、露光動作の中断を非回転対称な収差に基づいて判断しているが、回転対称な収差に基づく判断を併用してもよい。かかる場合には、回転対称な収差に対する許容値を設定するとともに、所定の伝達関数を用いた投影光学系PLの回転対称な収差の計算とそれに基づく結像特性補正機構14の補正動作を繰り返し行い、結像特性補正機構14の補正動作を実行しても回転対称な収差が所定の許容値以下にすることができない場合に露光動作を中断するのが望ましい。特に、非露光光照射機構40を用いる場合には、非回転対称な収差が回転対称な収差に変更され、回転対称な収差の変動が大きくなる場合があるため、露光動作中断の判断に、回転対称な収差の変動を併せて考慮することが望ましい。このようにすることで、投影光学系PLの結像特性を所望の状態にして露光動作を行うことができる。   In the above-described embodiment, the interruption of the exposure operation is determined based on the non-rotationally symmetric aberration, but determination based on the rotationally symmetric aberration may be used in combination. In such a case, an allowable value for the rotationally symmetric aberration is set, and the calculation of the rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL using a predetermined transfer function and the correction operation of the imaging characteristic correction mechanism 14 based on the calculation are repeated. It is desirable to interrupt the exposure operation when the rotationally symmetric aberration cannot be reduced to a predetermined allowable value or less even when the correction operation of the imaging characteristic correction mechanism 14 is executed. In particular, when the non-exposure light irradiation mechanism 40 is used, the non-rotationally symmetric aberration is changed to the rotation-symmetric aberration, and the fluctuation of the rotation-symmetric aberration may increase. It is desirable to consider symmetric aberration variations together. In this way, the exposure operation can be performed with the imaging characteristics of the projection optical system PL in a desired state.

また、露光動作を中断しているときは、非露光光照射機構40からの非露光光LBの照射は行ってもよいし、行わなくてもよい。例えば、非回転対称な収差が所定の許容値を超えたために露光動作を中断した場合には、非回転対称な収差をより短時間で小さくするために非露光光照射機構40から非露光光LBを投影光学系PLの一部の光学部材(例えばレンズL)に照射することができる。或いは回転対称な収差が所定の許容値を超えたために露光動作を中断した場合には、非露光光照射機構40からの非露光光LBの照射を行わずに、投影光学系PLの光学部材の温度が低下して、回転対称な収差が所定の許容値以下となるまで待つことができる。   Further, when the exposure operation is interrupted, the non-exposure light LB from the non-exposure light irradiation mechanism 40 may or may not be irradiated. For example, when the exposure operation is interrupted because the non-rotationally symmetric aberration exceeds a predetermined allowable value, the non-exposure light irradiation mechanism 40 sends the non-exposure light LB to reduce the non-rotationally symmetric aberration in a shorter time. Can be irradiated to some optical members (for example, the lens L) of the projection optical system PL. Alternatively, when the exposure operation is interrupted because the rotationally symmetric aberration exceeds a predetermined allowable value, the irradiation of the non-exposure light LB from the non-exposure light irradiation mechanism 40 is not performed and the optical member of the projection optical system PL is not irradiated. It is possible to wait until the temperature decreases and the rotationally symmetric aberration is below a predetermined tolerance.

尚、上記実施形態では、ウェハW上に設定された1つのショット領域に対する露光処理を終えて次のショット領域に対する露光処理を開始するまでの間に露光動作を中断する場合について説明した。しかしながら、1枚のウェハWに対する露光処理を終えてから次のウェハWに対する露光処理を開始するまでの間に露光処理を中断するようにしても良い。要は、上述の収差の許容値と露光不良(転写不良)となる収差と各ショットの露光に要する時間との関係に基づいて、露光動作の中断時期を決めればよい。例えば、上述の収差の許容値と露光不良となる収差との差が大きく、各ショットの露光時間が短ければ、先に述べたように、1枚のウェハWに対する露光処理を終えてから露光動作を中断し、次のウェハWに対する露光処理の開始を遅らせることができる。   In the above embodiment, the case where the exposure operation is interrupted after the exposure process for one shot area set on the wafer W is finished and the exposure process for the next shot area is started has been described. However, the exposure process may be interrupted after the exposure process for one wafer W is completed until the exposure process for the next wafer W is started. In short, the timing of interrupting the exposure operation may be determined based on the relationship between the aberration tolerance described above, the aberration that results in exposure failure (transfer failure), and the time required for exposure of each shot. For example, if the difference between the above-described aberration tolerance and the aberration that causes exposure failure is large and the exposure time of each shot is short, as described above, the exposure operation is performed after the exposure processing for one wafer W is completed. And the start of the exposure process for the next wafer W can be delayed.

〔他の露光方法〕
図12は、本発明の他の例を示すフローチャートである。図12のフローチャートは、1つのロットの露光終了後に照明条件を切り換えて次のロットのウェハを露光する場合の動作を説明するものである。図10を用いて説明した場合と同様に、ビームスプリッタ6からウェハWまでの光学系の透過率が求められるとともに、レチクルR及びウェハWが搬送されてレチクルステージRST及びウェハステージWST上にそれぞれ保持され、例えばダイポール照明用の開口絞り5aが第2フライアイレンズ4の射出側の焦点面に配置される。以上の初期処理が終了すると、レチクルステージRST及びウェハステージWSTを走査して、レチクルRに形成されたパターンを、投影光学系PLを介してロット先頭のウェハW上の各ショット領域に転写する処理が行われる。
[Other exposure methods]
FIG. 12 is a flowchart showing another example of the present invention. The flowchart in FIG. 12 explains the operation when the exposure condition is switched after the exposure of one lot is completed and the wafer of the next lot is exposed. Similar to the case described with reference to FIG. 10, the transmittance of the optical system from the beam splitter 6 to the wafer W is obtained, and the reticle R and the wafer W are transported and held on the reticle stage RST and the wafer stage WST, respectively. For example, an aperture stop 5 a for dipole illumination is arranged on the focal plane on the exit side of the second fly-eye lens 4. When the above initial processing is completed, the reticle stage RST and the wafer stage WST are scanned, and the pattern formed on the reticle R is transferred to each shot area on the wafer W at the head of the lot via the projection optical system PL. Is done.

1枚のウェハWに対する露光処理が処理(ステップS20)が終了すると、コントローラ36は、そのロットに含まれるウェハWの全てに対して露光処理を終えたか否かを判断し(ステップS21)、この判断結果が「NO」の場合には、処理はステップS20に戻る。現在露光処理を行っているロットに含まれる全てのウェハWに対する露光処理を終えるまでステップS20,S21の処理が繰り返される。尚、この処理を行っている間にも前述した(1)式に示す伝達関数を用いて投影光学系PLの非回転対称収差を算出してショット領域毎又はウェハW毎に露光動作を中断するようにしても良い。   When the exposure process for one wafer W is completed (step S20), the controller 36 determines whether or not the exposure process has been completed for all the wafers W included in the lot (step S21). If the determination result is “NO”, the process returns to step S20. The processes in steps S20 and S21 are repeated until the exposure process for all the wafers W included in the lot currently undergoing the exposure process is completed. Even during this processing, the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL is calculated using the transfer function shown in the above-described equation (1), and the exposure operation is interrupted for each shot region or for each wafer W. You may do it.

ステップS21の判断結果が「YES」になると、次に、主制御系20は、次のロットがあるか否かを判断する(ステップS22)。ステップS22の判断結果が「NO」の場合には一連の露光処理が終了する。ステップS22の判断が「YES」になると、主制御系20は、次のロットのウェハを露光するために照明条件の切り換えが必要か否かを判断する(ステップS23)。ステップS23の判断結果が「NO」になると、ステップS20に戻り、次のロットの露光処理を開始する。ステップS23での判断結果が「YES」になると、主制御系20は、投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差成分(更に、必要であれば回転対称な収差成分)を算出する(ステップS24)。   If the determination result in step S21 is “YES”, then the main control system 20 determines whether there is a next lot (step S22). If the determination result in step S22 is “NO”, the series of exposure processing ends. When the determination in step S22 is “YES”, the main control system 20 determines whether or not the illumination condition needs to be switched in order to expose the wafer of the next lot (step S23). If the determination result in step S23 is “NO”, the process returns to step S20, and exposure processing for the next lot is started. When the determination result in step S23 is “YES”, the main control system 20 calculates a non-rotationally symmetric aberration component (and, if necessary, a rotation symmetric aberration component) in the imaging characteristics of the projection optical system PL. (Step S24).

次に、コントローラ36は、メモリ37に記憶されている照明条件切り換え用の切り換え許容値を読み出し、ステップS24で算出された投影光学系PLの結像特性中の非回転対称な収差が切り換え許容値よりも大きいか否かを判断する(ステップS25)。ステップS25での判断結果が「NO」の場合には、次のロットのウェハを露光するための照明条件の切り換えを実行した(ステップS26)後、ステップS20に戻り、次のロットの露光処理を開始する。ステップS25での判断結果が「YES」になると、照明条件の切り換え動作をせずに、所定時間待機する(ステップ27)。その所定時間が経過すると、ステップS24に戻って非回転対称な収差成分の変動量が切り換え許容値よりも小さくなるまで、一定の計算間隔で非回転対称な収差の計算が繰り返される。尚、この計算間隔は、先の実施形態と同様に、実験やシミュレーションに基づいて非回転対称な収差の時間変化(低下率)を考慮して設定してやればよく、切り換え前の照明条件(第1照明条件)などに応じて変更してもよい。   Next, the controller 36 reads the switching allowable value for switching illumination conditions stored in the memory 37, and the non-rotationally symmetric aberration in the imaging characteristics of the projection optical system PL calculated in step S24 is the switching allowable value. It is judged whether it is larger than (step S25). If the determination result in step S25 is “NO”, switching of the illumination conditions for exposing the wafer of the next lot is executed (step S26), and then the process returns to step S20 to perform the exposure processing of the next lot. Start. If the determination result in step S25 is “YES”, the lighting condition switching operation is not performed and a predetermined time is awaited (step 27). When the predetermined time has elapsed, the process returns to step S24, and the calculation of the non-rotationally symmetric aberration is repeated at a constant calculation interval until the fluctuation amount of the non-rotationally symmetric aberration component becomes smaller than the switching allowable value. The calculation interval may be set in consideration of the temporal change (decrease rate) of non-rotationally symmetric aberration based on experiments and simulations as in the previous embodiment. You may change according to lighting conditions.

図13は、図12に示すフローチャートに従って処理を行った際の投影光学系の非回転対称収差の変動例を示す図である。図13において、符号AV10を付した曲線が図13に示すフローチャートに従って露光処理を行った際の投影光学系の非回転対称収差の変動例を示している。まず、例えば開口絞り5aが第2フライアイレンズ4の射出側の焦点面に配置されて照明条件がダイポール照明(第1照明条件)に設定され、時刻t0から露光処理が開始される。   FIG. 13 is a diagram showing a variation example of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system when processing is performed according to the flowchart shown in FIG. In FIG. 13, a curve denoted by reference numeral AV <b> 10 shows a variation example of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system when the exposure process is performed according to the flowchart shown in FIG. 13. First, for example, the aperture stop 5a is arranged on the focal plane on the exit side of the second fly-eye lens 4, the illumination condition is set to dipole illumination (first illumination condition), and the exposure process is started from time t0.

時刻t0〜t1の露光処理の最中においては、投影光学系PLの非回転対称収差は曲線AV10に示す通り徐々に大きくなるが、1つのロットに対する露光処理が終えた時点t1で投影光学系PLに対する露光光ILの照射が停止されるため、投影光学系PLの非回転対称収差は曲線AV10に示す通り徐々に小さくなる。但し、時刻t1では投影光学系PLの非回転対称収差は、切り換え閾値Th1よりも大きいため、ロットに対する露光処理を終えてから直ちに第1照明条件から第2照明条件への照明条件の切替を行うのではなく、投影光学系PLの非回転対称収差が切り換え閾値Th1以下になるまで(時刻t3になるまで)照明条件の切り換えが遅らされる。かかる制御を行うことで、投影光学系PLの非回転対称な収差が所定の許容値より小さくなった後に照明条件を切り換えるようにしているので、新たな照明条件の下で、次のロットのウェハに対する露光処理を直ちに開始することができる。また、照明条件毎に厳密に制御することができ、その結果としてロット不良を抑えることができる。   During the exposure process at times t0 to t1, the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL gradually increases as shown by the curve AV10, but at the time t1 when the exposure process for one lot is completed, the projection optical system PL Is stopped, the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL gradually decreases as shown by the curve AV10. However, since the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL is larger than the switching threshold Th1 at time t1, the illumination condition is switched from the first illumination condition to the second illumination condition immediately after the exposure processing for the lot is completed. Instead, the switching of the illumination condition is delayed until the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL becomes equal to or less than the switching threshold Th1 (until time t3). By performing such control, since the illumination condition is switched after the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL becomes smaller than a predetermined allowable value, the wafer of the next lot under the new illumination condition The exposure process for can be started immediately. Moreover, it can control strictly for every illumination condition, As a result, a lot defect can be suppressed.

尚、上述の切り換え許容値(閾値)は、次の照明条件(第2の照明条件)がどのように設定されても、照明条件の切り換え動作後に直ちに露光処理を開始できるように設定されている。投影光学系PLの収差(特に、非回転対称な収差)の許容値は、照明条件に応じて異なる場合がある。例えば、主として図4(a)に示すL&SパターンPVからなるパターンを高解像度で転写する場合に設定される照明条件と、図4(a)に示すL&SパターンPVと図5(a)に示すL&SパターンPHとが混在するパターンを高解像度で転写する場合に設定される照明条件とでは、許容値が異なる。   Note that the above-described switching allowable value (threshold value) is set so that the exposure process can be started immediately after the switching operation of the illumination condition, regardless of how the next illumination condition (second illumination condition) is set. . The allowable value of the aberration (particularly non-rotationally symmetric aberration) of the projection optical system PL may vary depending on the illumination conditions. For example, the illumination conditions set when a pattern composed mainly of the L & S pattern PV shown in FIG. 4A is transferred with high resolution, the L & S pattern PV shown in FIG. 4A, and the L & S shown in FIG. 5A. The permissible value is different from the illumination condition set when a pattern in which the pattern PH is mixed is transferred with high resolution.

しかしながら、本実施形態においては、いずれの許容値よりも照明条件の切り換え許容値を小さく設定しているので、照明条件の切り換え動作後に直ちに次のロットの露光処理を開始することができる。もちろん、第2の照明条件での投影光学系PLの収差の許容値に合わせて切り換え許容値を設定することもできる。この場合には、第2照明条件での収差の許容値が、第1照明条件での収差の許容値よりも大きい(緩い)場合に、切り換え動作の待ち時間を短くすることができる。   However, in this embodiment, since the illumination condition switching allowable value is set smaller than any allowable value, the exposure processing for the next lot can be started immediately after the illumination condition switching operation. Of course, the switching allowable value can be set in accordance with the allowable value of the aberration of the projection optical system PL under the second illumination condition. In this case, the waiting time for the switching operation can be shortened when the allowable aberration value under the second illumination condition is larger (slower) than the allowable aberration value under the first illumination condition.

また、図12のフローチャートにおいては、照明条件の切り換え動作(照明系開口絞り部材5や視野絞り9の設定切り換え)を、非回転対称な収差が所定の許容値よりも小さくなるまで行わないようにしているが、照明条件の切り換えだけを先に行って、切り換え後の照明条件(第2照明条件)での露光動作を非回転対称な収差が所定の切り換え許容値よりも小さくなるまで行わない、すなわち中止するようにしてもよい。   In the flowchart of FIG. 12, the illumination condition switching operation (setting switching of the illumination system aperture stop member 5 and the field stop 9) is not performed until the non-rotationally symmetric aberration becomes smaller than a predetermined allowable value. However, only the illumination condition is switched first, and the exposure operation under the switched illumination condition (second illumination condition) is not performed until the non-rotationally symmetric aberration becomes smaller than a predetermined switching allowable value. That is, you may make it cancel.

尚、図12,13の実施形態においても、図7に示す非露光光照射機構40を用いて投影光学系PLの非回転対称な収差を効率的に補正することができる。また、図12のフローチャートにおいて、ステップS24で算出された非回転対称な収差が切り換え許容値よりも大きいと判断された場合に、非回転対称な収差が小さくなるように、非露光光照射機構40から非露光光LBを、投影光学系PLの一部の光学部材に照射してもよい。また、図12、13を用いて説明した実施形態において、回転対称の収差に関する照明条件の切り換え許容値を設定してもよい。   12 and 13, the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL can be efficiently corrected using the non-exposure light irradiation mechanism 40 shown in FIG. In the flowchart of FIG. 12, when it is determined that the non-rotationally symmetric aberration calculated in step S24 is larger than the switching allowable value, the non-exposure light irradiation mechanism 40 is set so that the non-rotationally symmetric aberration is reduced. The non-exposure light LB may be applied to some optical members of the projection optical system PL. In the embodiment described with reference to FIGS. 12 and 13, an illumination condition switching allowable value related to rotationally symmetric aberration may be set.

尚、以上説明した実施形態では、伝達関数を用いて投影光学系PLの非回転対称収差を算出する場合について説明したが、図1に示す収差測定装置21を用いて投影光学系のPLの非回転対称収差を実測するようにしても良い。収差測定装置21の測定結果を用いて露光動作の中断を行う場合には、ウエハWの交換毎や所定時間毎などに投影光学系のPLの収差(非回転対称な収差)の測定が行われる。   In the embodiment described above, the case of calculating the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL using the transfer function has been described. However, the non-rotation symmetry of the projection optical system using the aberration measuring device 21 shown in FIG. You may make it measure rotationally symmetric aberration. When the exposure operation is interrupted using the measurement result of the aberration measuring device 21, the PL aberration (non-rotationally symmetric aberration) of the projection optical system is measured every time the wafer W is replaced or every predetermined time. .

以上、本発明の実施形態による露光装置及び方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、伝達関数から投影光学系PLの収差を求め、又は収差測定装置21を用いて投影光学系PLの収差を測定し、これらの収差に対して許容値を設けていた。しかしながら、温度に対して許容値を設定しても良い。この場合、温度センサや赤外線センタなどを使って、投影光学系PLの少なくとも一部の光学部材の温度(温度分布)を計測することができる。   The exposure apparatus and method according to the embodiment of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the aberration of the projection optical system PL is obtained from the transfer function, or the aberration of the projection optical system PL is measured using the aberration measuring device 21, and an allowable value is provided for these aberrations. . However, an allowable value may be set for the temperature. In this case, the temperature (temperature distribution) of at least some optical members of the projection optical system PL can be measured using a temperature sensor, an infrared center, or the like.

また、上述の実施形態においては、露光動作の中断や照明条件の切り換え動作の待機について主に説明したが、非回転対称な収差に基づく動作の中断や待機は、これらに限られず、例えば投影光学系PLを使って行われる各種の計測動作を非回転対称な収差に基づいて中断、待機するようにしてもよい。また、上述の実施形態においては、投影光学系PLの一部の光学部材に非露光光LBを照射して、投影光学系PLの非回転対称な収差を調整するようにしているが、調整方法はこれに限られず、特開平8−8178号に開示されている方法を、適宜選択して、あるいは適宜組み合わせて適用することができる。また、投影光学系PLを、屈折素子と反射素子とを含む構成としたり、反射素子のみからなる構成とすることもできる。   In the above-described embodiment, the interruption of the exposure operation and the standby of the switching operation of the illumination condition are mainly described. However, the interruption and the standby of the operation based on the non-rotationally symmetric aberration are not limited to these, for example, projection optics Various measurement operations performed using the system PL may be interrupted and waited based on non-rotationally symmetric aberration. In the above-described embodiment, the non-exposure light LB is irradiated to some optical members of the projection optical system PL to adjust the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL. However, the method disclosed in JP-A-8-8178 can be selected as appropriate or applied in appropriate combination. In addition, the projection optical system PL can be configured to include a refractive element and a reflective element, or can be configured to include only a reflective element.

また、上記実施形態では、本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、レチクルのパターンを一括して転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置(所謂、ステッパ)にも本発明を適用することができる。また、国際公開第99/49504号公報に開示されているような液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができる。また、本発明の露光装置は、半導体素子の製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上へ転写する露光装置、液晶表示素子の製造に用いられて回路パターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example. However, a step-and-repeat type exposure apparatus that collectively transfers a reticle pattern. The present invention can also be applied to a so-called stepper. The present invention can also be applied to an exposure apparatus using a liquid immersion method as disclosed in International Publication No. 99/49504. The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that is used for manufacturing a semiconductor element to transfer a device pattern onto a semiconductor substrate, an exposure apparatus that is used for manufacturing a liquid crystal display element to transfer a circuit pattern onto a glass plate, The present invention can also be applied to an exposure apparatus that is used for manufacturing a thin film magnetic head and transfers a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus that is used to manufacture an image sensor such as a CCD.

〔デバイス製造方法〕
次に、本発明の実施形態による露光装置を半導体素子を製造する露光装置に適用し、この露光装置を用いて半導体素子を製造する方法について説明する。図14は、マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図14に示す通り、まず、ステップS30(設計ステップ)において、半導体素子の機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS31(マスク製作ステップ)において、設計したパターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS32(ウェハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
[Device manufacturing method]
Next, a method for manufacturing a semiconductor element using the exposure apparatus will be described in which the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element. FIG. 14 is a flowchart showing a part of a manufacturing process for manufacturing a semiconductor element as a microdevice. As shown in FIG. 14, first, in step S30 (design step), the function / performance design of the semiconductor element is performed, and the pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S31 (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S32 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

次に、ステップS33(ウェハ処理ステップ)において、ステップS30〜ステップS32で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS34(デバイス組立ステップ)において、ステップS33で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップS34には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS35(検査ステップ)において、ステップS34で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。   Next, in step S33 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in step S30 to step S32, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like, as will be described later. Next, in step S34 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step S33. Step S34 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S35 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S34 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.

図15は、図14のステップS33の詳細なフローの一例を示す図である。図15において、ステップS41(酸化ステップ)においてはウェハの表面を酸化させる。ステップS42(CVDステップ)においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS43(電極形成ステップ)においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS44(イオン打込みステップ)においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップS41〜ステップS44のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。   FIG. 15 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S33 of FIG. In FIG. 15, in step S41 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S42 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S43 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S44 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S41 to S44 constitutes a pre-processing process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.

ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS45(レジスト形成ステップ)において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS46(露光工程)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクのパターンをウェハに転写する。次に、ステップS47(現像工程)においては露光されたウェハを現像し、ステップS48(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS49(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重にパターンが形成される。   At each stage of the wafer process, when the above-described pre-processing step is completed, the post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step S45 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step S46 (exposure process), the mask pattern is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step S47 (development process), the exposed wafer is developed, and in step S48 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. In step S49 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple patterns are formed on the wafer.

以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程(ステップS46)において上記の露光装置が備える投影光学系PLの非回転対称収差の制御が行われつつ、レチクルに形成されたパターンがウェハW上に転写される。このため、照明条件に応じて非回転対称収差又は回転対称収差が制御されるため、微細なパターンを忠実にウェハ上に転写することができ、その結果として製造不良が低減されて高い歩留まりでデバイスを製造することができる。   If the device manufacturing method of the present embodiment described above is used, the pattern formed on the reticle is controlled while the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system PL provided in the exposure apparatus is controlled in the exposure step (step S46). Transferred onto the wafer W. For this reason, since non-rotation symmetric aberration or rotation symmetric aberration is controlled according to illumination conditions, a fine pattern can be faithfully transferred onto the wafer, resulting in reduced manufacturing defects and high yield. Can be manufactured.

尚、本発明は、投影光学系PLとウェハWとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の何れの露光装置にも適用可能である。   The present invention relates to an immersion exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system PL and the wafer W with a liquid, and a stage that holds a substrate to be exposed as disclosed in JP-A-6-124873. An immersion exposure apparatus for moving a liquid in a liquid tank, a liquid tank having a predetermined depth formed on a stage as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303114, and an immersion exposure for holding a substrate therein The present invention can be applied to any exposure apparatus.

本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus by one Embodiment of this invention. 結像特性補正機構14の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of an imaging characteristic correction mechanism 14. FIG. 主制御系20の内部構成、及び主制御系20と各種信号の授受を行う装置を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the main control system 20 and a device that exchanges various signals with the main control system 20. ダイポール照明を行った際に生ずるレンズの形状変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape change of the lens which arises when performing dipole illumination. ダイポール照明を行った際に生ずるレンズの形状変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape change of the lens which arises when performing dipole illumination. ダイポール照明により生ずるセンターアスを示す図である。It is a figure which shows the center ass which arises by dipole illumination. 非露光光照射機構40の詳細な構成例を示す上面図である。4 is a top view showing a detailed configuration example of a non-exposure light irradiation mechanism 40. FIG. 投影光学系PLの一部を断面とした正面図である。It is the front view which made a part of projection optical system PL the cross section. 非露光光照射機構を用いた投影光学系の非回転対称な収差の補正方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the correction method of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system using a non-exposure light irradiation mechanism. 本発明の露光方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the exposure method of this invention. 図10に示すフローチャートに従って露光処理を行った際の投影光学系の非回転対称収差の変動例を示す図である。It is a figure which shows the example of a fluctuation | variation of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system at the time of performing an exposure process according to the flowchart shown in FIG. 本発明の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of this invention. 図12に示すフローチャートに従って露光処理を行った際の投影光学系の非回転対称収差の変動例を示す図である。It is a figure which shows the example of a fluctuation | variation of the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system at the time of performing an exposure process according to the flowchart shown in FIG. マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of manufacturing process which manufactures the semiconductor element as a microdevice. 図14のステップS33の詳細なフローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detailed flow of step S33 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

5 照明系開口絞り部材(変更部材)
9 視野絞り(変更部材)
14 結像特性補正機構(結像特性制御手段、補正機構)
20 主制御系(制御システム)
21 収差測定装置
31 結像特性演算部(算出部)
36 コントローラ(判断部)
37 メモリ(記憶部)
40 非露光光照射機構(結像特性制御手段)
IL 露光光(照明光)
ILS 照明光学系(照明系)
PL 投影光学系
W ウェハ(基板、物体)
5 Lighting system aperture stop member (change member)
9 Field stop (change member)
14 Imaging characteristic correction mechanism (imaging characteristic control means, correction mechanism)
20 Main control system (control system)
21 Aberration Measuring Device 31 Imaging Characteristic Calculation Unit (Calculation Unit)
36 Controller (Judgment part)
37 Memory (storage unit)
40 Non-exposure light irradiation mechanism (imaging characteristic control means)
IL exposure light (illumination light)
ILS Illumination optical system (illumination system)
PL projection optical system W wafer (substrate, object)

Claims (14)

基板上に露光光を照射することによって、前記基板を露光する露光装置において、
前記基板上にパターンの像を投影する投影光学系と、
前記投影光学系の非回転対称収差が所定の許容値以下になるまで所定動作の実行を中止する制御システムと
を備えることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes the substrate by irradiating exposure light onto the substrate,
A projection optical system for projecting a pattern image on the substrate;
An exposure apparatus comprising: a control system that suspends execution of a predetermined operation until a non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system becomes a predetermined allowable value or less.
前記所定動作は、前記基板に対する露光動作を含むことを特徴とする請求項1記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the predetermined operation includes an exposure operation for the substrate. 前記制御システムは、前記投影光学系の少なくとも一部に入射する光の分布と前記投影光学系の少なくとも一部に入射する光のエネルギーと前記投影光学系の非回転対称収差の変動量との関係を示す伝達関数を記憶する記憶部と、
前記投影光学系の少なくとも一部に入射する光のエネルギー又は当該エネルギーに相当する量を計測する計測装置の計測結果と前記記憶部に記憶された前記伝達関数とに基づいて前記投影光学系の非回転対称収差を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記投影光学系の非回転対称収差が前記所定の許容値以下であるか否かを判断する判断部と
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の露光装置。
The control system includes a relationship between a distribution of light incident on at least a part of the projection optical system, a light energy incident on at least a part of the projection optical system, and a fluctuation amount of non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system. A storage unit for storing a transfer function indicating
Based on the measurement result of a measuring device that measures the energy of light incident on at least a part of the projection optical system or the amount corresponding to the energy, and the transfer function stored in the storage unit, the non-projection of the projection optical system A calculation unit for calculating rotationally symmetric aberration;
The determination unit according to claim 1, further comprising: a determination unit configured to determine whether or not the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system calculated by the calculation unit is equal to or less than the predetermined allowable value. Exposure device.
前記制御システムは、前記投影光学系の非回転対称収差が前記所定の許容値よりも大きい場合に、前記基板の交換時及び前記基板上に設定された複数の区画領域の各々に対する露光処理の終了時の少なくとも一方の時点で前記所定動作を中断することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の露光装置。   When the non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system is larger than the predetermined allowable value, the control system ends the exposure process for each of the plurality of partitioned regions set on the substrate and when the substrate is replaced. 4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the predetermined operation is interrupted at at least one time point. 前記所定動作は、前記投影光学系の像面に対する共役面における前記露光光の分布と、前記投影光学系の瞳面若しくはその共役面における前記露光光の分布との少なくとも一方の変更を含むことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の露光装置。   The predetermined operation includes changing at least one of the distribution of the exposure light on the conjugate plane with respect to the image plane of the projection optical system and the distribution of the exposure light on the pupil plane of the projection optical system or its conjugate plane. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the exposure apparatus is characterized. 前記パターンを照明するための照明系を更に備え、
該照明系は、前記投影光学系の瞳面と共役な面における露光光の分布、及び前記投影光学系の像面と共役な面における露光光の分布の少なくとも一方を変更する変更部材を含むことを特徴とする請求項5記載の露光装置。
An illumination system for illuminating the pattern;
The illumination system includes a changing member that changes at least one of a distribution of exposure light on a plane conjugate with the pupil plane of the projection optical system and a distribution of exposure light on a plane conjugate with the image plane of the projection optical system. An exposure apparatus according to claim 5.
前記投影光学系の収差を測定する収差測定装置を備えており、
前記制御システムは、前記収差測定装置の測定結果に基づいて前記投影光学系の非回転対称収差が前記所定の許容値以下であるか否かを判断する判断部を備えることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載の露光装置。
An aberration measuring device for measuring the aberration of the projection optical system,
The control system includes a determination unit configured to determine whether or not a non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system is equal to or less than the predetermined allowable value based on a measurement result of the aberration measuring device. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記投影光学系の結像特性を制御する結像特性制御手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, further comprising an imaging characteristic control unit that controls imaging characteristics of the projection optical system. 前記結像特性制御手段は、前記投影光学系の少なくとも一部に前記露光光の波長とは異なる波長の光ビームを照射して、前記投影光学系の結像特性を制御することを特徴とする請求項8記載の露光装置。   The imaging characteristic control means controls the imaging characteristic of the projection optical system by irradiating at least a part of the projection optical system with a light beam having a wavelength different from the wavelength of the exposure light. The exposure apparatus according to claim 8. 前記結像特性制御手段は、前記投影光学系の回転対称収差を補正する補正機構を有し、
前記露光光の波長と異なる波長の光ビームを照射して前記投影光学系の非回転対称収差を回転対称収差に変更して、前記補正機構で補正することを特徴とする請求項9記載の露光装置。
The imaging characteristic control means has a correction mechanism for correcting rotational symmetry aberration of the projection optical system,
10. The exposure according to claim 9, wherein a light beam having a wavelength different from the wavelength of the exposure light is irradiated to change a non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system into a rotationally symmetric aberration and corrected by the correction mechanism. apparatus.
照明光をマスクに照射し、前記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において、
前記投影光学系の非回転対称収差が所定の許容値以下になるまで所定動作の実行を中止することを特徴とする露光方法。
In an exposure method of irradiating a mask with illumination light and transferring a pattern of the mask onto a substrate via a projection optical system,
An exposure method characterized in that execution of a predetermined operation is stopped until a non-rotationally symmetric aberration of the projection optical system becomes a predetermined allowable value or less.
前記所定動作は、前記基板に対する露光動作を含むことを特徴とする請求項11記載の露光装置。   12. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the predetermined operation includes an exposure operation for the substrate. 前記所定動作は、前記投影光学系の像面に対する共役面における前記露光光の分布と、前記投影光学系の瞳面若しくはその共役面における前記露光光の分布との少なくとも一方の変更を含むことを特徴とする請求項11又は請求項12記載の露光方法。   The predetermined operation includes changing at least one of the distribution of the exposure light on the conjugate plane with respect to the image plane of the projection optical system and the distribution of the exposure light on the pupil plane of the projection optical system or its conjugate plane. The exposure method according to claim 11 or 12, characterized in that: 請求項1から請求項10の何れか一項に記載の露光装置、又は請求項11から請求項13の何れか一項に記載の露光方法を用いてデバイスのパターンを物体上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
A step of transferring a device pattern onto an object using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10 or the exposure method according to any one of claims 11 to 13. A device manufacturing method comprising:
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