JPH05160000A - Exposure apparatus - Google Patents

Exposure apparatus

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JPH05160000A
JPH05160000A JP3349562A JP34956291A JPH05160000A JP H05160000 A JPH05160000 A JP H05160000A JP 3349562 A JP3349562 A JP 3349562A JP 34956291 A JP34956291 A JP 34956291A JP H05160000 A JPH05160000 A JP H05160000A
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JP
Japan
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optical system
projection optical
pattern
image
light receiving
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JP3349562A
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Japanese (ja)
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Yuji Imai
裕二 今井
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Original Assignee
Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure the error in a magnification or the distortion amount of a projection optical system by means of a simple constitution and always stably. CONSTITUTION:The title exposure apparatus is provided with the following: a plurality of slit patterns 20, 22 which have been formed in advance on a reticle R; and a photodetection face which has been formed on a wafer stage 10 so as to be nearly the same height as a substrate W. In addition, it is provided with the following: a photoelectric sensor 11 which detects the interval in a measuring direction (the X-direction) between images by means of a projection optical system PL of the slit patterns 20, 22; and a main control system 18 which finds the magnification and the distortion in the measuring direction of the projection optical system PL by means of the detected interval.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、第1面上のパターンを
投影光学系を介して第2面上の基板に転写する露光装置
に関する。このような露光装置は例えば半導体素子を製
造する際のリソグラフィ工程で使用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus for transferring a pattern on a first surface onto a substrate on a second surface via a projection optical system. Such an exposure apparatus is used, for example, in a lithography process when manufacturing a semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子を製造するためのフォトリソ
グラフィ工程においては、通常フォトマスクやレチクル
(以下、「レチクル」と総称する)と呼ばれる原版に形
成された回路パターン等を、半導体ウェハ上に塗布され
たレジスト層に焼き付け、しかる後現像処理により形成
されたレジストパターンをマスクとしてフォトエッチン
グを行う。そのレチクルのパターンをウェハ上のレジス
ト層に転写する工程において高解像力の投影光学系を有
する露光装置が使用される。この種の露光装置において
は、レチクルのパターンを所定の倍率又は縮小率で正確
にウェハ上に転写することが要求されており、投影光学
系の結像特性、特に倍率の誤差又は歪曲(ディストーシ
ョン)を補正する機構が設けられている。その補正を行
うためには先ずその倍率の誤差又は歪曲の量を正確に計
測する必要がある。
2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a semiconductor element, a circuit pattern or the like formed on an original plate which is usually called a photomask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") is coated on a semiconductor wafer. The resist layer thus formed is baked, and then photoetching is performed using the resist pattern formed by the development process as a mask. An exposure apparatus having a projection optical system with high resolution is used in the step of transferring the pattern of the reticle onto the resist layer on the wafer. In this type of exposure apparatus, it is required to accurately transfer the pattern of the reticle onto the wafer at a predetermined magnification or reduction ratio, and the imaging characteristics of the projection optical system, particularly magnification error or distortion. There is provided a mechanism for correcting In order to perform the correction, it is first necessary to accurately measure the error in magnification or the amount of distortion.

【0003】従来の露光装置ではそのような計測を行う
ために、レチクル上に特定のパターンを形成し、3次元
的にウェハの位置決めを行うXYZステージ上にスリッ
ト状の窓を有する光学部材を載置していた。そして、そ
のレチクル上の特定のパターンの投影光学系による像と
そのスリット状の窓とを光学系を介して適当な大きさの
拡大像に変換し、この拡大像よりそのレチクル上のパタ
ーンの像とスリット状の窓との間隔を計測し、この間隔
の設計値とのずれより投影光学系の倍率の誤差又は歪曲
の量を求めていた。
In order to perform such measurement in the conventional exposure apparatus, an optical member having a slit-shaped window is mounted on an XYZ stage which forms a specific pattern on a reticle and positions a wafer three-dimensionally. I put it. Then, the image of the specific pattern on the reticle by the projection optical system and the slit-shaped window are converted into an enlarged image of an appropriate size through the optical system, and the image of the pattern on the reticle is converted from this enlarged image. The distance between the slit-shaped window and the slit-shaped window is measured, and the error in the magnification of the projection optical system or the amount of distortion is obtained from the deviation of this distance from the design value.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
計測方法では、XYZステージ及び計測用の光学系が複
雑である不都合があった。また、レチクル上のパターン
とXYZステージ上のスリット状の窓との間隔を光学系
で拡大しているために、この光学系の持つ収差及び光学
系の特性の変動の影響により測定結果に誤差が混入する
虞があった。本発明は斯かる点に鑑み、単純な構成で且
つ常に安定に投影光学系の倍率の誤差又は歪曲量を測定
できる露光装置を提供することを目的とする。
However, the conventional measuring method has a disadvantage that the XYZ stage and the measuring optical system are complicated. In addition, since the distance between the pattern on the reticle and the slit-shaped window on the XYZ stage is enlarged by the optical system, there is an error in the measurement result due to the influence of the aberration of this optical system and the fluctuation of the characteristics of the optical system. There was a risk of mixing. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus having a simple configuration and capable of always stably measuring an error in magnification or a distortion amount of a projection optical system.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、例えば図1に示す如く、第1面R上のパターンを投
影光学系PLを介して第2面上の基板Wに転写する露光
装置において、その第1面R上に予め形成された複数個
の特定のパターン(20,22)と、その第2面上にそ
の基板Wとほぼ同じ高さに設置された受光面を有し、そ
れら複数個の特定のパターン(20,22)のその投影
光学系PLによる像の所定の計測方向(例えばX方向)
の間隔を検出する受光手段(11)と、この検出された
間隔よりその投影光学系PLのその所定の計測方向の倍
率及び歪曲を求める演算手段(18)とを設けたもので
ある。
An exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, an exposure apparatus for transferring a pattern on a first surface R onto a substrate W on a second surface via a projection optical system PL. In, a plurality of specific patterns (20, 22) formed in advance on the first surface R and a light receiving surface installed on the second surface at substantially the same height as the substrate W are provided. A predetermined measurement direction (for example, X direction) of the image of the plurality of specific patterns (20, 22) by the projection optical system PL.
There is provided a light receiving means (11) for detecting the interval and a computing means (18) for obtaining the magnification and distortion of the projection optical system PL in the predetermined measurement direction from the detected interval.

【0006】この場合、例えば図4に示すように、その
特定のパターン(20,22)に所定幅gのパターンQ
1を含め、その受光手段(11)はこの所定幅gのパタ
ーンQ1の像の幅を検出し、その演算手段(18)はこ
の検出された像の幅よりその受光手段(11)の受光面
のその投影光学系PLの光軸方向の合焦位置を求めるよ
うにしてもよい。
In this case, for example, as shown in FIG. 4, a pattern Q having a predetermined width g is added to the specific pattern (20, 22).
The light receiving means (11) including 1 detects the width of the image of the pattern Q1 having the predetermined width g, and the calculating means (18) detects the width of the detected image from the light receiving surface of the light receiving means (11). Alternatively, the focus position of the projection optical system PL in the optical axis direction may be obtained.

【0007】また、例えば図4に示すように、その特定
のパターン(20,22)にその所定の計測方向(X方
向)に対してそれぞれ斜めに且つ互いに非平行に配置さ
れた1対の線分Q1,Q2を含め、例えば図5に示すよ
うに、その受光手段(11)の受光面はそれら1対の線
分Q1,Q2のその投影光学系PLによる1対の像(2
0I)に対してそれぞれ非平行の領域を有するようにし
てもよい。更に、例えば図11(a)に示すように、そ
の特定のパターン(20,22)にその所定の計測方向
(X方向)に対して非平行に配置された線分(32)を
含め、その受光手段(11)の受光面は、例えば図11
(b)に示すように、この線分(30)のその投影光学
系PLによる像に対してそれぞれ斜めに且つ互いに非平
行に配置された1対の領域(33,34)を有するよう
にしてもよい。
Further, as shown in FIG. 4, for example, a pair of lines arranged in the specific pattern (20, 22) obliquely with respect to the predetermined measurement direction (X direction) and non-parallel to each other. As shown in, for example, FIG. 5, the light receiving surface of the light receiving means (11) including the portions Q1 and Q2 has a pair of images (2) formed by the projection optical system PL of the pair of line segments Q1 and Q2.
0I) may have non-parallel regions. Further, for example, as shown in FIG. 11A, the specific pattern (20, 22) includes a line segment (32) arranged non-parallel to the predetermined measurement direction (X direction), and The light receiving surface of the light receiving means (11) is, for example, as shown in FIG.
As shown in (b), the line segment (30) has a pair of regions (33, 34) arranged obliquely to the image formed by the projection optical system PL and non-parallel to each other. Good.

【0008】[0008]

【作用】斯かる本発明によれば、第1面R上に形成され
た複数個の特定のパターン(20,21)の計測方向で
あるX方向の間隔を予め測定しておき、第2面上に基板
Wとほぼ同じ高さに設置された受光面でそれら複数個の
特定のパターンの投影光学系PLによる像のX方向の間
隔を検出する。この検出された間隔と元の間隔(上記測
定値、または設計値)とよりその投影光学系のX方向の
倍率誤差を求めることができる。また、それら複数個の
特定のパターンが例えば図4に示すように、X方向に垂
直な方向に配列された2個のパターン(19A,19
B)である場合には、第2面上でのこれら2個のパター
ンの像のX方向の位置ずれを検出することにより、投影
光学系の歪曲を検出することができる。
According to the present invention, the intervals in the X direction, which is the measurement direction, of the plurality of specific patterns (20, 21) formed on the first surface R are measured in advance, and the second surface is measured. The X-direction interval between the images of the plurality of specific patterns projected by the projection optical system PL is detected on the light receiving surface that is installed on the upper surface at substantially the same height as the substrate W. The magnification error in the X direction of the projection optical system can be obtained from the detected interval and the original interval (the measured value or the design value). Further, as shown in FIG. 4, for example, the plurality of specific patterns are two patterns (19A, 19A) arranged in a direction perpendicular to the X direction.
In the case of B), the distortion of the projection optical system can be detected by detecting the positional shift of the images of these two patterns on the second surface in the X direction.

【0009】この場合、受光手段(11)の受光面で直
接にそれら特定のパターン(20,21)の像を検出す
るようにしているので、投影光学系以外の光学系の収差
の影響等がないと共に、第2面等の構成が単純である。
更に、その特定のパターン(20,22)に所定幅gの
パターンQ1を含め、このパターンQ1の投影光学系P
Lによる像を第2面上に投影すると、その受光手段(1
1)の受光面が投影光学系PLに合焦しているときにそ
の像の幅が最も狭くなる。これを利用してその受光面の
投影光学系PLの光軸方向の合焦位置を求めることがで
きる。
In this case, since the images of the specific patterns (20, 21) are directly detected by the light receiving surface of the light receiving means (11), the influence of aberrations of the optical system other than the projection optical system is affected. In addition, it has a simple structure such as the second surface.
Further, a pattern Q1 having a predetermined width g is included in the specific pattern (20, 22), and the projection optical system P of this pattern Q1 is included.
When the image of L is projected onto the second surface, the light receiving means (1
When the light receiving surface of 1) is focused on the projection optical system PL, the width of the image becomes the narrowest. By using this, the in-focus position of the light receiving surface in the optical axis direction of the projection optical system PL can be obtained.

【0010】次に、その特定のパターン(20,22)
にその所定の計測方向(X方向)に対してそれぞれ斜め
に且つ互いに非平行に配置された1対の線分Q1,Q2
を含め、その受光手段(11)の受光面がそれら1対の
線分Q1,Q2のその投影光学系PLによる1対の像
(20I)に対してそれぞれ非平行の領域を有するよう
にした場合の作用効果につき説明する。投影光学系PL
の倍率が設計値通りであるとすると、第2面上では、例
えば図6に示すように、それら1対の線分Q1,Q2の
像(20I)と受光手段(11)の受光面とが点P1及
びP2で交差する。ところが、その倍率が設計値からず
れていると、その像(20I)は計測方向にΔxだけず
れた位置(20J)に移り、位置(20J)の像と受光
手段(20)の受光面との交点は点R1及びR2に移
る。
Next, the specific pattern (20, 22)
, A pair of line segments Q1 and Q2 arranged obliquely with respect to the predetermined measurement direction (X direction) and non-parallel to each other.
Including the case where the light receiving surface of the light receiving means (11) has regions that are respectively non-parallel to the pair of images (20I) of the pair of line segments Q1 and Q2 formed by the projection optical system PL. The action and effect of will be described. Projection optical system PL
Assuming that the magnification of is equal to the design value, the image (20I) of the pair of line segments Q1 and Q2 and the light receiving surface of the light receiving means (11) are formed on the second surface, for example, as shown in FIG. It intersects at points P1 and P2. However, when the magnification deviates from the design value, the image (20I) moves to the position (20J) which is deviated by Δx in the measurement direction, and the image at the position (20J) and the light receiving surface of the light receiving means (20) are separated. The intersection moves to points R1 and R2.

【0011】交点P1とP2との間隔をy1、交点R1
とR2との間隔をy2とすると、受光手段(20)側で
はΔy(=y1−y2)が計測される。そして、像(2
0I)の1つの辺が計測方向(X方向)となす角度をθ
とすると、 Δy=2・Δx・tanθ の関係がある。従って、θ>27°が成立すれば、Δy
>Δxが成立する。これは実際の変位であるΔxをΔy
に拡大して観察できることを意味する。また、像(20
I)が計測方向に対して斜めの場合には、受光手段(1
1)の受光面を計測方向に走査しなくとも或る程度の範
囲の変位を1箇所で測定することができる。
The distance between intersection points P1 and P2 is y1, and the intersection point R1
Letting the distance between R2 and R2 be y2, Δy (= y1-y2) is measured on the light receiving means (20) side. And the image (2
The angle that one side of (0I) makes with the measurement direction (X direction) is θ
Then, there is a relationship of Δy = 2 · Δx · tan θ. Therefore, if θ> 27 ° holds, Δy
> Δx is established. This is Δx which is the actual displacement
It means that it can be magnified and observed. Also, the image (20
If I) is oblique to the measuring direction, the light receiving means (1
The displacement within a certain range can be measured at one place without scanning the light receiving surface of 1) in the measurement direction.

【0012】次に、その特定のパターン(20,22)
にその所定の計測方向(X方向)に対して非平行に配置
された線分(32)を含め、その受光手段(11)の受
光面がその線分(32)の投影光学系PLによる像に対
してそれぞれ斜めに且つ互いに非平行に配置された1対
の領域(33,34)を有する場合とは、上述の発明に
対して特定のパターンと受光手段の受光面との役割を逆
にしたものである。この場合でも実際の変位を拡大して
観察できると共に、或る程度の範囲の変位を1箇所で測
定することができる。
Next, the specific pattern (20, 22)
Including a line segment (32) arranged non-parallel to the predetermined measurement direction (X direction), the light receiving surface of the light receiving means (11) is an image of the line segment (32) by the projection optical system PL. The case of having a pair of regions (33, 34) arranged obliquely with respect to each other and non-parallel to each other reverses the roles of the specific pattern and the light receiving surface of the light receiving means to the above invention. It was done. Even in this case, the actual displacement can be magnified and observed, and the displacement within a certain range can be measured at one place.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明による露光装置の一実施例につ
き図面を参照して説明する。本例はレチクル上のパター
ンをステップ・アンド・リピート方式でウェハ上に焼き
付けるステッパーに本発明を適用したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, the present invention is applied to a stepper that prints a pattern on a reticle on a wafer by a step-and-repeat method.

【0014】図1は本例のステッパーの全体の構成を示
し、この図1において、水銀ランプ1からのg線又はi
線等の露光光は、楕円鏡2で集光されミラー3で反射さ
れた後、露光量を制御するシャッター4及び照明光を均
一化するオプティカルインテグレータ5を経てミラー6
に入射する。ミラー6で反射された露光光が主コンデン
サーレンズ7により略々平行光束に変換されてレチクル
Rをほぼ均一な照度で照明する。PLは両側(又は片
側)テレセントリックの投影光学系を示し、投影光学系
PLの光軸に対して垂直な平面内の直交座標をX軸及び
Y軸で表すと、X軸及びY軸方向に微動できると共にX
Y面内で微小回転できるレチクルステージ8上にレチク
ルRを保持し、レチクルアライメント系9によりレチク
ルRの装置(投影光学系PLの光軸)に対する位置決め
を行う。
FIG. 1 shows the overall structure of the stepper of this embodiment. In FIG. 1, the g-line or i from the mercury lamp 1 is used.
The exposure light such as a line is condensed by the elliptical mirror 2 and reflected by the mirror 3, and then passes through a shutter 4 for controlling the exposure amount and an optical integrator 5 for uniformizing the illumination light, and then a mirror 6.
Incident on. The exposure light reflected by the mirror 6 is converted into a substantially parallel light flux by the main condenser lens 7 to illuminate the reticle R with a substantially uniform illuminance. PL represents a projection optical system of both sides (or one side) telecentric, and if the orthogonal coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL are represented by the X axis and the Y axis, fine movement in the X axis and the Y axis directions is performed. I can and X
The reticle R is held on the reticle stage 8 which can be minutely rotated in the Y plane, and the reticle alignment system 9 positions the reticle R with respect to the device (the optical axis of the projection optical system PL).

【0015】本例のレチクルRは投影光学系PLの倍率
の誤差及び歪曲の量を測定するためのテストレチクルで
あり、そのレチクルRの裏面のパターン領域PAには、
後述の図1の紙面に垂直なY方向に延びた三角波状のス
リットパターン20及び22を形成しておく。これらス
リットパターン20及び22はX方向の倍率誤差等を測
定するためのパターンであり、図示省略するもレチクル
R上にはY方向の倍率誤差等を測定するためのスリット
パターンも形成されている。
The reticle R of this example is a test reticle for measuring the error in magnification and the amount of distortion of the projection optical system PL, and the pattern area PA on the back surface of the reticle R is
Triangular wave slit patterns 20 and 22 extending in the Y direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 described later are formed. These slit patterns 20 and 22 are patterns for measuring magnification errors in the X direction, and although not shown, slit patterns for measuring magnification errors in the Y direction are also formed on the reticle R.

【0016】10はウェハステージ、Wはウェハを示
し、このウェハステージ10は、XY面内での移動を行
うXYステージ、投影光学系PLの光軸方向であるZ軸
方向に移動するZステージ及びXY面内での微小回転を
行うθステージ等よりなり、このウェハステージ10の
上にウェハWを載置する。11はY方向に長い電荷結合
型(CCD)のラインセンサよりなる光電センサを示
し、光電センサ11の受光面とウェハWの露光面とが投
影光学系PLの光軸方向に同じ高さになるように、光電
センサ11をそのウェハステージ10上のウェハWの隣
に固定する。ウェハステージ10は、倍率等の計測時に
投影光学系PLの結像面と光電センサ11の受光面とが
一致するように光軸方向に駆動される。そして、レチク
ルRのスリットパターン20又は22の投影光学系PL
による像をその光電センサ11の受光面上に投影する。
なお、光電センサ11はX方向の倍率誤差等を計測する
ためのセンサであり、Y方向の倍率誤差等を測定するた
めの光電センサ(図示省略)がその光電センサ11に直
交するように設けられている。
Reference numeral 10 denotes a wafer stage, and W denotes a wafer. The wafer stage 10 is an XY stage which moves in the XY plane, a Z stage which moves in the Z axis direction which is the optical axis direction of the projection optical system PL, and The wafer W is mounted on the wafer stage 10 which is composed of a θ stage or the like that makes a minute rotation in the XY plane. Reference numeral 11 denotes a photoelectric sensor that is a charge coupled (CCD) line sensor that is long in the Y direction, and the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 and the exposure surface of the wafer W have the same height in the optical axis direction of the projection optical system PL. Thus, the photoelectric sensor 11 is fixed on the wafer stage 10 next to the wafer W. The wafer stage 10 is driven in the optical axis direction so that the image forming surface of the projection optical system PL and the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 coincide with each other when measuring the magnification and the like. Then, the projection optical system PL of the slit pattern 20 or 22 of the reticle R
Image is projected onto the light receiving surface of the photoelectric sensor 11.
The photoelectric sensor 11 is a sensor for measuring a magnification error or the like in the X direction, and a photoelectric sensor (not shown) for measuring the magnification error or the like in the Y direction is provided so as to be orthogonal to the photoelectric sensor 11. ing.

【0017】光電センサ11の一連の受光素子から出力
される光電変換信号を増幅器13で増幅してマーク信号
Sを得て、このマーク信号Sを信号処理ユニット14に
供給する。信号処理ユニット14は、マーク信号Sを処
理して光電センサ11の受光面とレチクルR上のスリッ
トパターン20又は22の像との交点のY方向の座標を
求める。また、信号処理ユニット14はステージコント
ローラ15にウェハステージ10を所定の計測方向に移
動させるようにコマンドを送る。16はXYθ軸駆動
系、17はZ軸駆動系を示し、XYθ軸駆動系16はウ
ェハステージ10のXYステージ及びθステージを駆動
し、Z軸駆動系17はウェハステージ10のZステージ
を駆動する。また、XYθ軸駆動系16にはウェハステ
ージ10のX軸及びY方向の位置を計測するための2組
のレーザ干渉測長器が配置され、Z軸駆動系17にはウ
ェハステージ10のZ軸方向の位置を計測するためのエ
ンコーダが配置されている。ステージコントローラ15
は、駆動系16及び17よりの位置情報からウェハステ
ージ10上の例えば投影光学系PLの光軸に対応する座
標及びウェハステージ10の投影光学系PLに対する高
さを認識し、その座標及び高さが所定の値になるように
駆動系16及び17を介してウェハステージ10の位置
決めを行う。
The photoelectric conversion signals output from the series of light receiving elements of the photoelectric sensor 11 are amplified by the amplifier 13 to obtain the mark signal S, and the mark signal S is supplied to the signal processing unit 14. The signal processing unit 14 processes the mark signal S to obtain the coordinates in the Y direction of the intersection of the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 and the image of the slit pattern 20 or 22 on the reticle R. Further, the signal processing unit 14 sends a command to the stage controller 15 to move the wafer stage 10 in a predetermined measurement direction. Reference numeral 16 denotes an XYθ-axis drive system, 17 denotes a Z-axis drive system, the XYθ-axis drive system 16 drives the XY stage and the θ stage of the wafer stage 10, and the Z-axis drive system 17 drives the Z stage of the wafer stage 10. .. Further, the XYθ-axis drive system 16 is provided with two sets of laser interferometers for measuring the position of the wafer stage 10 in the X-axis and Y-directions, and the Z-axis drive system 17 is provided with the Z-axis of the wafer stage 10. An encoder is arranged to measure the directional position. Stage controller 15
Recognizes the coordinates on the wafer stage 10 corresponding to, for example, the optical axis of the projection optical system PL and the height of the wafer stage 10 with respect to the projection optical system PL from the position information from the drive systems 16 and 17, and the coordinates and the height. The wafer stage 10 is positioned via the drive systems 16 and 17 such that

【0018】18は全体の動作を制御する主制御系を示
し、この主制御系18に信号処理ユニット14により求
められた交点の座標及びステージコントローラ15によ
り求められたウェハステージ10の位置情報を供給す
る。主制御系18は投影光学系PLの結像特性、特に倍
率誤差及び歪曲量の測定シーケンスを統括的に制御し、
露光時には図示省略したシャッターコントローラを介し
てシャッター4の開閉のタイミング及び開時間を制御
し、最終的に投影光学系PLの倍率誤差及び歪曲量を求
める。また、図1では省略されているが、本例の投影光
学系PLは複数のレンズ群に別れ、所定の隣合うレンズ
群の間隔及び所定のレンズ群の光軸に対する傾斜量を調
整することにより、結像特性が変えられるようになって
いる。そして、主制御系18は求められた投影光学系P
Lの倍率誤差等が許容値内に収まるように、投影光学系
PLのレンズ群の間隔又はレンズ群の傾斜量等を調整す
る。更に、投影光学系PLの所定の隣合うレンズ群の間
の空間を密閉し、この密閉空間内の気体(空気等)の圧
力を変えることによってもその投影光学系PLの結像特
性を変えることができる。尚、レチクルを投影光学系P
Lの光軸方向に移動する、あるいはXY平面に対して傾
斜させることによって、投影光学系PLの結像特性、特
に歪曲収差(たる型、糸巻き型のディストーション)を
補正するように構成しておいても良く、本実施例におい
て結像特性の補正機構は任意の構成で構わない。
Reference numeral 18 denotes a main control system for controlling the entire operation, and the main control system 18 is supplied with the coordinates of the intersections obtained by the signal processing unit 14 and the position information of the wafer stage 10 obtained by the stage controller 15. To do. The main control system 18 comprehensively controls the imaging characteristics of the projection optical system PL, especially the measurement sequence of magnification error and distortion amount,
At the time of exposure, the opening / closing timing and opening time of the shutter 4 are controlled via a shutter controller (not shown), and finally the magnification error and distortion amount of the projection optical system PL are obtained. Further, although omitted in FIG. 1, the projection optical system PL of this example is divided into a plurality of lens groups, and by adjusting the interval between predetermined adjacent lens groups and the inclination amount of the predetermined lens group with respect to the optical axis. , The imaging characteristics can be changed. Then, the main control system 18 determines the required projection optical system P.
The distance between the lens groups of the projection optical system PL or the inclination amount of the lens groups is adjusted so that the magnification error of L or the like falls within the allowable value. Further, the imaging characteristic of the projection optical system PL can be changed by sealing the space between the predetermined adjacent lens groups of the projection optical system PL and changing the pressure of gas (air or the like) in the closed space. You can The reticle is projected onto the projection optical system P.
By moving in the optical axis direction of L or tilting with respect to the XY plane, it is configured to correct the imaging characteristics of the projection optical system PL, particularly the distortion aberration (barrel type, pincushion type distortion). Alternatively, in the present embodiment, the mechanism for correcting the image forming characteristic may have any configuration.

【0019】次に図2を参照して本例のレチクルRのパ
ターン配置を説明する。この図2において、レチクルR
の3辺の近傍には十字形のレチクルアライメントマーク
RM1、RM2及びRM3を形成し、図1のレチクルア
ライメント系9でそれらマークRM1〜RM3を検出す
ることによりそのレチクルRの位置決めを行う。それら
3箇所のマークRM1〜RM3を基準としてレチクルR
の中央に矩形のパターン領域PAを形成する。そして、
本例ではそのパターン領域PAのX方向の右端に、Y方
向の長さが2Hのパターンユニット19AをY方向に繰
り返した構造の三角波状のスリットパターン20を形成
し、パターン領域PAの左端にパターンユニット21A
をY方向に繰り返した構造の三角波状のスリットパター
ン22を形成する。スリットパターン20と22とはレ
チクルRの中心を通りY軸に平行な直線に対して線対称
である。また、スリットパターン20の中心線とスリッ
トパターン22の中心線とのX方向の間隔は所定の値に
設定し、主制御系18内のメモリに記憶させておく。こ
れらY方向を長手方向とする1組のスリットパターン2
0及び22により投影光学系PLのX方向の倍率誤差等
が計測される。
Next, the pattern arrangement of the reticle R of this example will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the reticle R
Cross-shaped reticle alignment marks RM1, RM2, and RM3 are formed in the vicinity of the three sides, and the reticle R is positioned by detecting those marks RM1 to RM3 by the reticle alignment system 9 in FIG. Reticle R based on those three marks RM1 to RM3
A rectangular pattern area PA is formed at the center of the. And
In this example, a triangular wave slit pattern 20 having a structure in which the pattern unit 19A having a length of 2H in the Y direction is repeated in the Y direction is formed at the right end in the X direction of the pattern area PA, and the pattern is formed at the left end of the pattern area PA. Unit 21A
Is formed in the Y direction to form a triangular wave slit pattern 22. The slit patterns 20 and 22 are line-symmetric with respect to a straight line passing through the center of the reticle R and parallel to the Y axis. The distance between the center line of the slit pattern 20 and the center line of the slit pattern 22 in the X direction is set to a predetermined value and stored in the memory in the main control system 18. A set of slit patterns 2 whose longitudinal direction is the Y direction
0 and 22 measure the magnification error of the projection optical system PL in the X direction and the like.

【0020】同様に、パターン領域PAのY方向の上端
に、X方向の長さが2Hのパターンユニット23AをX
方向に繰り返した構造の三角波状のスリットパターン2
4を形成し、パターン領域PAの下端にパターンユニッ
ト25AをX方向に繰り返した構造の三角波状のスリッ
トパターン26を形成する。スリットパターン24と2
6とはレチクルRの中心を通りX軸に平行な直線に対し
て線対称である。また、スリットパターン24の中心線
とスリットパターン26の中心線とのY方向の間隔も所
定の値に設定し、主制御系18内のメモリに記憶させて
おく。これらX方向を長手方向とする1組のスリットパ
ターン24及び26により投影光学系PLのY方向の倍
率誤差等が計測される。なお、後述のようにスリットパ
ターン20等の形状は三角波状に限定されず、また、ス
リットパターン20等の他にエッジパターン等をも使用
することができる。
Similarly, at the upper end of the pattern area PA in the Y direction, the pattern unit 23A having a length of 2H in the X direction is arranged in the X direction.
Triangular wave slit pattern 2 with repeated structure
4 is formed, and a triangular wave slit pattern 26 having a structure in which the pattern unit 25A is repeated in the X direction is formed at the lower end of the pattern area PA. Slit patterns 24 and 2
6 is line symmetric with respect to a straight line passing through the center of the reticle R and parallel to the X axis. Further, the distance between the center line of the slit pattern 24 and the center line of the slit pattern 26 in the Y direction is also set to a predetermined value and stored in the memory in the main control system 18. A pair of slit patterns 24 and 26 having the X direction as the longitudinal direction measures a magnification error of the projection optical system PL in the Y direction and the like. The shape of the slit pattern 20 and the like is not limited to the triangular wave shape as described later, and an edge pattern or the like can be used in addition to the slit pattern 20 and the like.

【0021】図3に図1の光電センサ11の詳細な構造
を示す。この図3に示すように、光電センサ11はY方
向に配列された受光素子D1〜Dnより構成する。個々
の受光素子D1等のY方向の長さ、即ちY方向の位置分
解能は例えば数μmであり、全体のY方向の長さは、レ
チクルR上のスリットパターン20のY方向の長さに投
影光学系PLの倍率(又は縮小率)を乗じた長さ程度で
ある。ただし、ウェハステージ10をY方向に移動させ
る方法を用いる場合には、その光電センサ11のY方向
の長さは、レチクルR上のパターンユニット19AのY
方向の長さ2Hに投影光学系PLの倍率を乗じた長さ程
度でもよい。また、その光電センサ11に直交するよう
に、X方向に配列された受光素子E1〜Enよりなる光
電センサ27が配置されている。ただし、光電センサ1
1及び27をそれぞれ2次元のイメージセンサ等より構
成してもよい。
FIG. 3 shows a detailed structure of the photoelectric sensor 11 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the photoelectric sensor 11 includes light receiving elements D1 to Dn arranged in the Y direction. The length of each light receiving element D1 in the Y direction, that is, the position resolution in the Y direction is, for example, several μm, and the entire length in the Y direction is projected on the length of the slit pattern 20 on the reticle R in the Y direction. It is about the length multiplied by the magnification (or reduction rate) of the optical system PL. However, when the method of moving the wafer stage 10 in the Y direction is used, the length of the photoelectric sensor 11 in the Y direction is determined by the Y of the pattern unit 19A on the reticle R.
It may be about the length obtained by multiplying the length 2H in the direction by the magnification of the projection optical system PL. Further, a photoelectric sensor 27 including light receiving elements E1 to En arranged in the X direction is arranged so as to be orthogonal to the photoelectric sensor 11. However, photoelectric sensor 1
Each of 1 and 27 may be composed of a two-dimensional image sensor or the like.

【0022】図4は、図2のレチクルR上のパターンユ
ニット19A及びこれに隣接する同一のパターンユニッ
ト19Bの詳細な形状を示す。この図4のパターンユニ
ット19A及び19Bにおいて、左端のエッジが3角波
状の遮光パターン28と右端のエッジが3角波状の遮光
パターン29とをX方向に所定間隔離して配置する。通
常は、レチクル製作時にエッチングによってパターンユ
ニット19に相当する部分のクロムを除去することによ
って形成している。これによりそれら遮光パターン28
と遮光パターン29との間に光透過性の3角波状のスリ
ットパターン20が形成される。また、このスリットパ
ターン20はパターンユニット19Aにおいては、測定
方向であるX方向に対して時計方向に角度θ(0°≦θ
<90°)で交差する幅gのスリットQ1と、X方向に
対して反時計方向に角度θで交差する幅gのスリットQ
2とを接続して構成されている。また、スリットQ1及
びQ2のX方向に直交するY方向の長さは共にHであ
る。
FIG. 4 shows the detailed shapes of the pattern unit 19A on the reticle R of FIG. 2 and the same pattern unit 19B adjacent thereto. In the pattern units 19A and 19B of FIG. 4, a light-shielding pattern 28 having a triangular wave shape at the left end and a light-shielding pattern 29 having a triangular wave shape at the right end are arranged in the X direction with a predetermined separation. Usually, it is formed by removing the chromium in the portion corresponding to the pattern unit 19 by etching when manufacturing the reticle. As a result, those light shielding patterns 28
The light transmitting triangular slit pattern 20 is formed between the light shielding pattern 29 and the light shielding pattern 29. Further, in the pattern unit 19A, the slit pattern 20 has an angle θ (0 ° ≦ θ) in the clockwise direction with respect to the X direction which is the measurement direction.
Slit Q1 with width g intersecting at <90 °) and slit Q1 with width g intersecting counterclockwise with respect to the X direction at angle θ
It is configured by connecting 2 and. The lengths of the slits Q1 and Q2 in the Y direction orthogonal to the X direction are both H.

【0023】本例のレチクルRを使用すればX方向のみ
ならずY方向の投影光学系PLの倍率誤差等をも計測す
ることができるが、以下では主にX方向の倍率誤差等の
計測方法について説明する。
If the reticle R of this example is used, it is possible to measure not only the X-direction but also the Y-direction magnification error of the projection optical system PL, etc. Will be described.

【0024】図5(a)は、図4のスリットパターン2
0を投影光学系PLを介してウェハステージ10上の光
電センサ11の近傍に投影した状態を示し、照度の高い
スリットパターン像20Iがスリットパターン20の像
である。この場合、光電センサ11の一連の受光素子か
ら得られるマーク信号SをY方向の位置に対応してプロ
ットすると、図5(b)に示すように、光電センサ11
の中でスリットパターン像20Iと交差する部分の受光
素子から得られるマーク信号Sの値だけが大きくなる。
そして、そのマーク信号Sの2つの隣合うピーク点のY
方向の間隔yは、スリットパターン像20Iと光電セン
サ11との隣合う交点のY方向の間隔とみなすことがで
きる。このように本例によれば、マーク信号より容易に
スリットパターン像20Iと光電センサ11との交点の
Y方向の間隔を計測することができる。
FIG. 5A shows the slit pattern 2 of FIG.
0 is projected onto the vicinity of the photoelectric sensor 11 on the wafer stage 10 via the projection optical system PL, and the slit pattern image 20I with high illuminance is the image of the slit pattern 20. In this case, when the mark signals S obtained from the series of light receiving elements of the photoelectric sensor 11 are plotted corresponding to the position in the Y direction, as shown in FIG.
Among them, only the value of the mark signal S obtained from the light receiving element at the portion intersecting the slit pattern image 20I becomes large.
Then, Y of two adjacent peak points of the mark signal S
The interval y in the direction can be regarded as the interval in the Y direction between adjacent intersections of the slit pattern image 20I and the photoelectric sensor 11. As described above, according to this example, it is possible to more easily measure the interval in the Y direction at the intersection of the slit pattern image 20I and the photoelectric sensor 11 than the mark signal.

【0025】次に図6を参照して、投影光学系PLの倍
率誤差等によりスリットパターン像20Iと光電センサ
11との相対位置が変化した場合の測定結果の変化につ
いて説明する。図6(a)において、光電センサ11の
X方向の座標をx1として、投影光学系PLの倍率が設
計値通りであるときのスリットパターン像を20Iとす
る。図6(b)に示すように、スリットパターン像20
Iと光電センサ11との交点ではマーク信号Sがピーク
になることからその交点のY方向の位置を検出すること
ができる。そして、スリットパターン像20Iと光電セ
ンサ11との隣合う交点P1及びP2のY方向の間隔を
y1とする。スリットパターン像20Iの中心線のX座
標がx1であるときには、投影光学系PLの倍率をβと
すると、間隔y1はHβに等しい。これに対して、投影
光学系PLの倍率の変化によりスリットパターンの像2
0IがX軸の方向にΔxだけずれて像20Jが形成され
たものとする。この位置ずれした像20Jと光電センサ
11との隣合う交点R1及びR2のY方向の間隔をy2
とすると、本例ではその間隔y1と間隔y2とを計測す
ることができる。
Next, with reference to FIG. 6, a change in the measurement result when the relative position between the slit pattern image 20I and the photoelectric sensor 11 changes due to a magnification error of the projection optical system PL or the like will be described. In FIG. 6A, the coordinate of the photoelectric sensor 11 in the X direction is x1, and the slit pattern image when the magnification of the projection optical system PL is as designed is 20I. As shown in FIG. 6B, the slit pattern image 20
Since the mark signal S has a peak at the intersection of I and the photoelectric sensor 11, the position of the intersection in the Y direction can be detected. Then, the interval in the Y direction between the adjacent intersections P1 and P2 between the slit pattern image 20I and the photoelectric sensor 11 is defined as y1. When the X coordinate of the center line of the slit pattern image 20I is x1, the interval y1 is equal to Hβ, where β is the magnification of the projection optical system PL. On the other hand, when the magnification of the projection optical system PL changes, the slit pattern image 2
It is assumed that the image 20J is formed by offsetting 0I by Δx in the X-axis direction. The distance in the Y direction between adjacent intersections R1 and R2 between the misaligned image 20J and the photoelectric sensor 11 is y2.
Then, in this example, the interval y1 and the interval y2 can be measured.

【0026】そして、計測されるY方向の位置ずれをΔ
yとすると、次式が成立する。
Then, the measured positional deviation in the Y direction is Δ
If y, then the following equation holds.

【数1】Δy=y1−y2 この場合、像20I及び20JがX方向となす角度はθ
であるため、計測される位置ずれΔyから次式を用いて
X方向の実際の位置ずれΔxを求めることができる。
In this case, the angle formed by the images 20I and 20J with the X direction is θ.
Therefore, the actual positional deviation Δx in the X direction can be obtained from the measured positional deviation Δy using the following equation.

【数2】Δx=(Δy/2)/tanθ[Expression 2] Δx = (Δy / 2) / tan θ

【0027】この(数2)によれば、θ>27°であれ
ば、Δx<Δyが成立する。これは図4のスリットパタ
ーン20が計測方向であるX方向に対してなす角度θを
27°より大きく設定すれば、倍率の誤差によるX方向
へのスリットパターン像の位置のずれΔxをΔyに拡大
して計測できることを意味する。例えばθ=79°程度
に設定すれば、Δy=10Δxとなり、位置のずれΔx
を約10倍にまで拡大して観察することができる。従っ
て、本例によれば拡大光学系を使用することなく、基準
マークとしてのスリットパターンの像20Iと光電セン
サ11との測定方向の相対位置関係を直接的に拡大して
観察することができる利点がある。
According to this (Equation 2), if θ> 27 °, Δx <Δy holds. This is because if the angle θ formed by the slit pattern 20 of FIG. 4 with respect to the X direction, which is the measurement direction, is set to be larger than 27 °, the positional deviation Δx of the slit pattern image in the X direction due to a magnification error is expanded to Δy. Means that it can be measured. For example, if θ = 79 ° is set, Δy = 10Δx, and the positional deviation Δx
Can be observed up to about 10 times. Therefore, according to this example, it is possible to directly magnify and observe the relative positional relationship between the photoelectric sensor 11 and the image 20I of the slit pattern as the reference mark without using the magnifying optical system. There is.

【0028】ただし、或る投影光学系PLについて実際
に計測されるのは図6(a)における間隔y2のみであ
るので、上記の(数1)のy1としては、中心のX座標
がx1に合致していると仮定した理想的なスリットパタ
ーン像の値であるHβを用いることも考えられる。これ
により、Δyを理想的な状態からのX方向への位置ずれ
とみなすことができる。
However, since only the interval y2 in FIG. 6 (a) is actually measured for a certain projection optical system PL, as y1 in the above (Equation 1), the center X coordinate is x1. It is also conceivable to use Hβ, which is the value of the ideal slit pattern image that is assumed to match. As a result, Δy can be regarded as a displacement in the X direction from the ideal state.

【0029】また、投影光学系PLのY方向への倍率が
βから外れている場合も有り得るが、その局所的な誤差
は次のようにしても検出することができる。即ち、図6
(a)において、位置ずれしたスリットパターン像20
Jと光電センサ11との交点R1及びR2に続く第3の
交点をR3とすると、交点R1と交点R3との間隔はY
方向の倍率誤差がない状態では2H・βである。これに
対して、実測される間隔をy3とすると、局所的なY方
向への倍率誤差ΔβY は次式で求めることができる。
In addition, the magnification of the projection optical system PL in the Y direction may deviate from β, but the local error can be detected as follows. That is, FIG.
In (a), the misaligned slit pattern image 20
If the third intersection point following the intersection points R1 and R2 between J and the photoelectric sensor 11 is R3, the distance between the intersection points R1 and R3 is Y.
It is 2H · β in the state where there is no magnification error in the direction. On the other hand, if the actually measured interval is y3, the local magnification error Δβ Y in the Y direction can be obtained by the following equation.

【数3】ΔβY =(y3−2H・β)/(2H・β) このようにして求められた倍率誤差を勘案して上記の
(数1)より得たΔyを補正することにより、より正確
にX方向への位置ずれを求めることができる。
[Mathematical formula-see original document] [Delta] [beta] Y = (y3-2H. [Beta]) / (2H. [Beta]) By correcting the [Delta] y obtained from the above (Formula 1) in consideration of the magnification error thus obtained, The position shift in the X direction can be accurately obtained.

【0030】次に図7を参照して、(数2)から求めた
X方向の位置ずれΔxより投影光学系PLのX方向の倍
率誤差等を求める方法の一例につき説明する。説明の便
宜上、Y方向の倍率誤差はないものとする。図7におい
て、実線で示す像20I及び22Iは、それぞれ投影光
学系PLのX方向の倍率が設計値(これをβとする)通
りである場合の図2のレチクル上のスリットパターン2
0及び22の仮想的な投影像である。また、2点鎖線で
示す像20J及び22Jは、それぞれ投影光学系PLに
よるスリットパターン20及び22の実際の投影像であ
るとする。この場合、図1の主制御系18は、ステージ
コントローラ15を介してウェハステージ10をX方向
に移動することにより、光電センサ11のX座標がx3
及びx4となる2箇所で計測を行う。X座標がx4であ
る光電センサ11を光電センサ11Aで表す。
Next, with reference to FIG. 7, an example of a method for obtaining a magnification error in the X direction of the projection optical system PL from the positional deviation Δx in the X direction obtained from (Equation 2) will be described. For convenience of explanation, it is assumed that there is no magnification error in the Y direction. In FIGS. 7A and 7B, images 20I and 22I indicated by solid lines are slit patterns 2 on the reticle of FIG. 2 when the magnification of the projection optical system PL in the X direction is equal to the design value (this is β).
It is a virtual projection image of 0 and 22. Further, the images 20J and 22J indicated by the two-dot chain line are assumed to be the actual projected images of the slit patterns 20 and 22 by the projection optical system PL, respectively. In this case, the main control system 18 of FIG. 1 moves the wafer stage 10 in the X direction via the stage controller 15 so that the X coordinate of the photoelectric sensor 11 is x3.
And x4 are measured at two locations. The photoelectric sensor 11 whose X coordinate is x4 is represented by a photoelectric sensor 11A.

【0031】図2のレチクルR上のスリットパターン2
0の中心線とスリットパターン22の中心線との間隔を
LXとすると、X座標x3とx4との間隔はLX・βに
なるように選択する。この場合には、仮想的なスリット
パターン像20I及び22Iの中心線のX座標はそれぞ
れx3及びx4とみなすことができる。そして、図7の
Y方向の座標がYAの近傍において、光電センサ11と
実際のスリットパターン像20Jとの2個の交点の間隔
y4及び光電センサ11Aと実際のスリットパターン像
22Jとの2個の交点の間隔y5が計測される。また、
仮想的なスリットパターン像20Iと光電センサ11と
の2個の交点の間隔及び仮想的なスリットパターン像2
2Iと光電センサ11Aとの2個の交点の間隔は共にH
・βである。
Slit pattern 2 on reticle R in FIG.
When the distance between the center line of 0 and the center line of the slit pattern 22 is LX, the distance between the X coordinates x3 and x4 is selected to be LX · β. In this case, the X coordinates of the center lines of the virtual slit pattern images 20I and 22I can be regarded as x3 and x4, respectively. Then, in the vicinity of the coordinate in the Y direction of FIG. 7 near YA, the distance y4 between the two intersections of the photoelectric sensor 11 and the actual slit pattern image 20J and the two intervals of the photoelectric sensor 11A and the actual slit pattern image 22J. The intersection interval y5 is measured. Also,
The interval between two intersections of the virtual slit pattern image 20I and the photoelectric sensor 11 and the virtual slit pattern image 2
The distance between the two intersections of 2I and the photoelectric sensor 11A is H
・ Β.

【0032】そこで、間隔y4及びH・βを(数1)に
代入して得たΔyを(数2)に代入することによりスリ
ットパターン像20JのX方向の位置ずれΔx1が求め
られ、間隔y5及びH・βを(数1)に代入して得たΔ
yを(数2)に代入することによりスリットパターン像
22JのX方向の位置ずれΔx4が求められる。従っ
て、Y座標がYAの近傍におけるX方向の倍率の誤差を
ΔβX1とすると、ΔβX1は次のようになる。
Then, by substituting Δy obtained by substituting the interval y4 and H · β into (Equation 1) into (Equation 2), the positional deviation Δx1 in the X direction of the slit pattern image 20J is obtained, and the interval y5 Δ obtained by substituting H and β into (Equation 1)
By substituting y into (Equation 2), the positional deviation Δx4 of the slit pattern image 22J in the X direction can be obtained. Therefore, assuming that the error of the magnification in the X direction near the Y coordinate of YA is Δβ X1 , Δβ X1 is as follows.

【数4】 ΔβX1=(LX・β+Δx1+Δx4)/LX−β =(Δx1+Δx4)/LX## EQU4 ## Δβ X1 = (LX · β + Δx1 + Δx4) / LX-β = (Δx1 + Δx4) / LX

【0033】同様に、Y座標がYBの近傍においても、
実際のスリットパターン像20Jの位置ずれΔx2及び
スリットパターン像22Jの位置ずれΔx5が求めら
れ、Y座標がYCの近傍においても、実際のスリットパ
ターン像20Jの位置ずれΔx3及びスリットパターン
像22Jの位置ずれΔx6が求められる。そして、(数
4)と同様の演算により、Y座標がそれぞれYB及びY
Cの近傍におけるX方向の倍率の誤差ΔβX2及びΔβX3
が求められる。また、例えば倍率誤差ΔβX1とΔβX2
の差及び倍率誤差ΔβX2とΔβX3との差はそれぞれ投影
光学系PLの局所的な歪曲であるとみなすことができ
る。
Similarly, even when the Y coordinate is near YB,
The positional deviation Δx2 of the actual slit pattern image 20J and the positional deviation Δx5 of the slit pattern image 22J are obtained, and even when the Y coordinate is in the vicinity of YC, the positional deviation Δx3 of the actual slit pattern image 20J and the positional deviation of the slit pattern image 22J. Δx6 is obtained. Then, by the same calculation as in (Equation 4), the Y coordinates are YB and Y, respectively.
Magnification errors Δβ X2 and Δβ X3 in the X direction near C
Is required. Further, for example, the difference between the magnification errors Δβ X1 and Δβ X2 and the difference between the magnification errors Δβ X2 and Δβ X3 can be regarded as local distortions of the projection optical system PL.

【0034】上述のように本例によれば、光電センサ1
1をX方向の座標がx3及びx4の2箇所に移動して、
スリットパターン像20J及び22Jとの交点の座標を
計測するだけで、投影光学系PLのX方向の倍率誤差及
び歪曲量を迅速に計測することができる。従って、光電
センサ11をX方向に走査する必要がないので、計測時
間を大幅に短縮することができる。更に、レチクルR上
のスリットパターン20及び22がX方向になす角度θ
を所定値より大きくするだけで、スリットパターン像2
0J及び22JのX方向の位置ずれを拡大して計測する
ことができ、より高精度に倍率誤差等を計測することが
できる。なお、本例では光電センサ11の受光部はX方
向には1本であるため、スリットパターン20及び22
の像を検出するには、その光電センサ11をX方向の2
箇所(座標x3及びX4)に移動させる必要がある。し
かしながら、光電センサ11の受光部をX方向に2本設
けることにより、スリットパターン20及び22の像を
X方向の1箇所で検出することができる。即ち、前者の
場合は干渉計の位置データが必要となるが、後者の場合
は光電センサ11の画素基準で計測が行われる。
As described above, according to this example, the photoelectric sensor 1
1 is moved to two positions of coordinates x3 and x4 in the X direction,
The magnification error in the X direction and the amount of distortion of the projection optical system PL can be quickly measured only by measuring the coordinates of the intersections with the slit pattern images 20J and 22J. Therefore, since it is not necessary to scan the photoelectric sensor 11 in the X direction, the measurement time can be significantly shortened. Further, the angle θ formed by the slit patterns 20 and 22 on the reticle R in the X direction
, The slit pattern image 2
The positional deviation in the X direction between 0J and 22J can be enlarged and measured, and the magnification error and the like can be measured with higher accuracy. In this example, since the photoelectric sensor 11 has one light-receiving portion in the X direction, the slit patterns 20 and 22 are not provided.
In order to detect the image of the
It is necessary to move to a location (coordinates x3 and X4). However, by providing two light receiving portions of the photoelectric sensor 11 in the X direction, the images of the slit patterns 20 and 22 can be detected at one location in the X direction. That is, in the former case, the position data of the interferometer is required, but in the latter case, the measurement is performed on the basis of the pixel of the photoelectric sensor 11.

【0035】なお、図2のレチクルR上においては、例
えばスリットパターン20はパターンユニット19Aを
多数回繰り返して形成され、スリットパターン22はパ
ターンユニット21Aを多数回繰り返して形成されてい
る。しかしながら、レチクルR上に例えばパターンユニ
ット19Aとパターンユニット21Aだけが形成されて
いる場合でも、図7のY座標がYAの近傍の投影光学系
PLの倍率誤差を計測することができる。また、レチク
ルR上に図2のパターンユニット19A及び19Bだけ
が形成されている場合には、図7の位置ずれΔx4及び
Δx5が計測できるので、両者の差分よりその近傍の投
影光学系PLの歪曲を計測することができる。従って、
図2のレチクルR上では、配列に拘らずパターンユニッ
ト19Aと同じパターンが複数個存在するだけで、投影
光学系PLの倍率誤差等を或る程度計測することができ
る。
On the reticle R of FIG. 2, for example, the slit pattern 20 is formed by repeating the pattern unit 19A many times, and the slit pattern 22 is formed by repeating the pattern unit 21A many times. However, even if only the pattern unit 19A and the pattern unit 21A are formed on the reticle R, the magnification error of the projection optical system PL in the vicinity of the Y coordinate of YA in FIG. 7 can be measured. Further, when only the pattern units 19A and 19B of FIG. 2 are formed on the reticle R, the positional deviations Δx4 and Δx5 of FIG. 7 can be measured, and therefore the distortion of the projection optical system PL in the vicinity thereof can be determined from the difference between them. Can be measured. Therefore,
On the reticle R of FIG. 2, the magnification error of the projection optical system PL can be measured to some extent only by the existence of a plurality of the same patterns as the pattern unit 19A regardless of the arrangement.

【0036】次に、図2のレチクルR上のスリットパタ
ーン20を用いると、投影光学系PLに対するウェハW
の合焦を行うことができるので、それについて図8及び
図9を参照して説明する。図8(a)は光電センサ11
の受光面が図1の投影光学系PLの結像面に合致してい
る状態、即ちその受光面が投影光学系PLに合焦してい
る状態を示す。この場合には、レチクルR上のスリット
パターン20の像20Iの線幅は最も狭くなっている。
光電センサ11から得られるマーク信号Sは、図8
(b)に示すように、スリットパターン像20Iと光電
センサ11との交差領域のY方向の幅y6においてパル
ス状になる。
Next, using the slit pattern 20 on the reticle R of FIG. 2, the wafer W for the projection optical system PL is used.
The focusing can be performed, which will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8A shows the photoelectric sensor 11
1 shows a state in which the light receiving surface of is aligned with the image forming surface of the projection optical system PL in FIG. 1, that is, a state in which the light receiving surface is focused on the projection optical system PL. In this case, the line width of the image 20I of the slit pattern 20 on the reticle R is the narrowest.
The mark signal S obtained from the photoelectric sensor 11 is shown in FIG.
As shown in (b), it has a pulse shape in the width y6 in the Y direction of the intersection region between the slit pattern image 20I and the photoelectric sensor 11.

【0037】これに対して、光電センサ11の受光面が
投影光学系PLに対する合焦位置から上方又は下方にず
れると、図9(a)に示すように、レチクルRのスリッ
トパターン20の光電センサ11上の像20Iの幅は広
くなる。これに応じて、図9(b)に示すように、光電
センサ11から得られるマーク信号Sのパルス部分の幅
y7も図8(b)の幅y6よりも広くなる。従って、光
電センサ11とスリットパターン像20Iとの交差領域
のY方向の幅が最も狭くなるようにウェハステージ10
の高さを調整することにより、光電センサ11の受光面
を投影光学系PLに対して合焦させることができる。
On the other hand, when the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 is displaced upward or downward from the in-focus position with respect to the projection optical system PL, as shown in FIG. 9A, the photoelectric sensor of the slit pattern 20 of the reticle R is formed. The width of the image 20I on 11 becomes wider. Accordingly, as shown in FIG. 9B, the width y7 of the pulse portion of the mark signal S obtained from the photoelectric sensor 11 also becomes wider than the width y6 of FIG. 8B. Therefore, the wafer stage 10 is arranged so that the width in the Y direction of the intersecting region between the photoelectric sensor 11 and the slit pattern image 20I is minimized.
The light receiving surface of the photoelectric sensor 11 can be focused on the projection optical system PL by adjusting the height of the.

【0038】この場合、レチクルR上のスリットパター
ン20のY方向の幅をgY として、投影光学系PLの倍
率をβとすると、図8(b)におけるマーク信号Sから
得られるY方向の最も狭いパルス幅y6はgY ・β程度
である。また、予め合焦状態からウェハステージ10を
上下に移動させてそのパルス幅の変化量を計測しておく
ことにより、逆に現在のパルス幅(例えば図9(b)の
幅y7)から合焦点と現在のZ軸座標との位置ずれ量を
算出することもできる。そして、ウェハステージ10を
その位置ずれ分だけZ方向に移動させることにより、合
焦速度を高めることができる。このように本例のスリッ
トパターン20等を使用すれば、投影光学系PLの倍率
誤差等の外に、投影光学系PLに対する合焦をも行うこ
とができる。この場合、レチクル上のパターンを投影光
学系PLを介して光電センサ11の受光面に投影して得
られた像から直接に合焦を行うようにしているので、経
時変化又は露光光吸収等により投影光学系PLの結像特
性が変化して合焦面(最良結像面)がZ方向に変位した
ような場合でも正確に真の合焦点(ベストフォーカス位
置)を検出できる利点がある。このとき、投影光学系P
Lのイメージフィールド内の複数点の各々におけるベス
トフォーカス位置を求めれば、投影光学系PLの最良結
像面をも求めることができる。
In this case, if the width of the slit pattern 20 on the reticle R in the Y direction is g Y and the magnification of the projection optical system PL is β, the Y direction most obtained from the mark signal S in FIG. 8B is obtained. The narrow pulse width y6 is about g Y · β. Further, by moving the wafer stage 10 up and down from the in-focus state in advance and measuring the variation amount of the pulse width thereof, conversely, from the current pulse width (for example, the width y7 in FIG. 9B), the focus is changed. It is also possible to calculate the amount of positional deviation between the current Z-axis coordinate and. Then, the focusing speed can be increased by moving the wafer stage 10 in the Z direction by the amount of the positional deviation. By using the slit pattern 20 and the like of this example, it is possible to focus on the projection optical system PL in addition to the magnification error of the projection optical system PL. In this case, focusing is directly performed from an image obtained by projecting the pattern on the reticle onto the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 via the projection optical system PL, so that it may change with time or due to exposure light absorption or the like. There is an advantage that the true focusing point (best focus position) can be accurately detected even when the focusing characteristics (best focusing surface) are displaced in the Z direction due to changes in the imaging characteristics of the projection optical system PL. At this time, the projection optical system P
If the best focus position at each of a plurality of points in the L image field is obtained, the best image plane of the projection optical system PL can also be obtained.

【0039】また、図1では図示省略しているが、図1
のような露光装置には間接方式による合焦機構を設ける
ことができる。投影光学系PLの実際の結像面を検出し
てこの結像面にウェハWの露光面を合わせる直接方式と
異なり、間接方式では予め直接方式により結像面のZ方
向の座標を求め、それ以後はウェハWの露光面のZ方向
の座標がその求めた座標になるようにウェハステージ1
0の高さを制御する。ウェハWが投影光学系PLのイメ
ージフィールド内に存在するときには直接方式による合
焦は比較的困難であるため、間接方式による合焦が行わ
れる。間接方式の光学系としては、例えば投影光学系P
Lの光軸に対して斜めに光束を入射して、ウェハWから
斜めに反射されて来る光束を位置検出型の受光素子(P
SD等)で受光する光学系が使用される。
Although not shown in FIG. 1, FIG.
Such an exposure apparatus can be provided with an indirect focusing mechanism. Unlike the direct method in which the actual image plane of the projection optical system PL is detected and the exposure surface of the wafer W is aligned with this image plane, in the indirect method, the coordinates in the Z direction of the image plane are obtained in advance by the direct method. After that, the wafer stage 1 is adjusted so that the Z-direction coordinates of the exposure surface of the wafer W become the obtained coordinates.
Controls the height of 0. When the wafer W is in the image field of the projection optical system PL, focusing by the direct method is relatively difficult, and thus focusing by the indirect method is performed. As an indirect optical system, for example, a projection optical system P
A light beam that is obliquely incident on the optical axis of L and that is obliquely reflected from the wafer W is received by a position detection type light receiving element (P
An optical system that receives light by SD etc. is used.

【0040】そのような間接方式の合焦を行う場合に
は、直接方式により投影光学系PLの結像面の位置のキ
ャリブレーションを行う必要がある。本例のスリットパ
ターン20を使用する合焦方法は直接方式であるため、
そのような間接方式の合焦機構の合焦点のキャリブレー
ションを定期的に行うのに好適である。間接方式の合焦
機構の構成及びそのキャリブレーション動作の一例につ
いては、例えば特開昭60−168112号公報に開示
されているので、ここでは説明を省略する。
When performing such indirect focusing, it is necessary to calibrate the position of the image plane of the projection optical system PL by the direct method. Since the focusing method using the slit pattern 20 of this example is a direct method,
It is suitable for regularly performing the calibration of the focus of such an indirect focusing mechanism. An example of the configuration of the indirect focus mechanism and its calibration operation is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-168112, and therefore the description thereof is omitted here.

【0041】次に本発明の他の実施例につき図10を参
照して説明する。図10(a)はこの実施例のレチクル
R上のパターンを示し、この図10(a)において、2
8は右端のエッジが三角波状になっている遮光パターン
である。この遮光パターン28の右端の隣合う1対のエ
ッジパターンQ3及びQ4をY方向に繰り返すことによ
り3角波状のエッジパターン29が形成される。このエ
ッジパターン29の投影光学系PLによる像を図3の光
電センサ11の受光面に投影して、エッジパターン像の
明部と暗部との境界のY座標を検出することにより、図
6の幅y1及びy2に対応する幅が求められる。従っ
て、投影光学系PLのX方向の倍率誤差等を計測するこ
とができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10A shows a pattern on the reticle R of this embodiment. In FIG.
Reference numeral 8 is a light-shielding pattern in which the right edge is triangular. A triangular wave-shaped edge pattern 29 is formed by repeating a pair of adjacent edge patterns Q3 and Q4 at the right end of the light shielding pattern 28 in the Y direction. By projecting the image of the edge pattern 29 by the projection optical system PL on the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 of FIG. 3 and detecting the Y coordinate of the boundary between the bright portion and the dark portion of the edge pattern image, the width of FIG. The widths corresponding to y1 and y2 are determined. Therefore, a magnification error in the X direction of the projection optical system PL can be measured.

【0042】なお、図10(a)の例では隣合うエッジ
パターンQ3とQ4とは共にX軸に対して斜めになって
いるが、例えば一方のエッジパターンがX軸に平行にな
ってもよい。図10(b)はそのような場合のレチクル
R上のパターンを示し、この図10(b)において、3
0は直角三角形をY方向に繰り返した遮光パターンであ
る。この遮光パターン30の隣合う1対のエッジパター
ンの一方のパターンQ5はX軸に平行であり、他方のパ
ターンQ6はX軸に角度θで交差しており、この1対の
エッジパターンQ5及びQ6をY方向に繰り返すことに
より鋸歯状のエッジパターン31が形成される。このエ
ッジパターン31の像の明部と暗部との境界のY方向の
座標を求めることにより、同様に投影光学系PLのX方
向の倍率誤差等を測定することができる。
In the example of FIG. 10A, the adjacent edge patterns Q3 and Q4 are both inclined with respect to the X axis, but one edge pattern may be parallel with the X axis, for example. .. FIG. 10B shows a pattern on the reticle R in such a case, and in FIG.
0 is a light-shielding pattern in which a right triangle is repeated in the Y direction. One pattern Q5 of a pair of adjacent edge patterns of the light shielding pattern 30 is parallel to the X axis, and the other pattern Q6 intersects the X axis at an angle θ, and the pair of edge patterns Q5 and Q6. Is repeated in the Y direction to form a sawtooth edge pattern 31. By obtaining the coordinate in the Y direction of the boundary between the bright portion and the dark portion of the image of the edge pattern 31, the magnification error in the X direction of the projection optical system PL can be similarly measured.

【0043】なお、図10(b)の例では、X方向の位
置ずれΔxと実際に計測されるY方向の位置ずれΔyと
の関係は次のようになる。
In the example of FIG. 10B, the relationship between the positional deviation Δx in the X direction and the actual positional deviation Δy in the Y direction is as follows.

【数5】Δx=Δy/tanθ これを(数2)と比較すると、この実施例では検出感度
が1/2になっているが、θ>45°であれば、Δx<
Δyとなる。従って、他方のエッジパターンQ6のX軸
に対する交差角を45°以上に設定することにより位置
ずれを拡大して計測することができる。
## EQU00005 ## .DELTA.x = .DELTA.y / tan .theta. When this is compared with (Equation 2), the detection sensitivity is 1/2 in this embodiment, but if .theta.> 45.degree., .DELTA.x <
Δy. Therefore, by setting the crossing angle of the other edge pattern Q6 with respect to the X axis to 45 ° or more, the positional deviation can be enlarged and measured.

【0044】上述実施例では、レチクルR上のパターン
が三角波状又は鋸歯状であり、光電センサ11の受光面
が直線状であるが、逆の関係でもよいことは明かであ
る。この逆の関係の場合には、レチクルR上のX方向を
測定方向とするパターンは例えば図11(a)に示すよ
うに、遮光パターンの間に光透過性のX方向に略々垂直
な直線状のパターン32が形成されたものとなる。一
方、ウェハステージ10上に載置される光電センサの受
光面の形状は、例えば図11(b)に示すように、X方
向に時計回りに角度θで交差するラインセンサ33とZ
方向に反時計方向に角度θで交差するラインセンサ34
とよりなる基本ユニットをY方向に繰り返した形状とな
る。このような組合せでも投影光学系PLのX方向の倍
率誤差等を計測できることは明かである。
In the above-described embodiment, the pattern on the reticle R has a triangular wave shape or a sawtooth shape, and the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 has a linear shape. However, it is obvious that the opposite relationship may be possible. In the case of the opposite relationship, a pattern having the X direction on the reticle R as the measurement direction is a straight line substantially perpendicular to the light transmissive X direction between the light shielding patterns as shown in FIG. 11A. The pattern 32 is formed. On the other hand, the shape of the light-receiving surface of the photoelectric sensor mounted on the wafer stage 10 is, for example, as shown in FIG. 11B, the line sensor 33 and the Z sensor that intersect in the X direction clockwise at an angle θ.
Line sensor 34 that crosses the direction counterclockwise at an angle θ
The basic unit consisting of is repeated in the Y direction. It is obvious that the magnification error in the X direction of the projection optical system PL can be measured even with such a combination.

【0045】更に、レチクルR上のパターンを図4のよ
うにY方向に三角波状のスリットパターンとして、光電
センサの受光面の形状をも図11(b)のようにY方向
に三角波状のパターンとすることもできる。この場合に
は、レチクルR上のスリットパターンの像と光電センサ
の受光面のパターンとの位相差が180°になるように
しておく。これにより上述の(数2)の関係式は次のよ
うになり、X方向の位置ずれを更に2倍に拡大して計測
することができる。
Further, the pattern on the reticle R is a triangular wave slit pattern in the Y direction as shown in FIG. 4, and the shape of the light receiving surface of the photoelectric sensor is also a triangular wave pattern in the Y direction as shown in FIG. 11B. It can also be In this case, the phase difference between the image of the slit pattern on the reticle R and the pattern of the light receiving surface of the photoelectric sensor is set to 180 °. As a result, the above-mentioned relational expression of (Equation 2) becomes as follows, and the positional deviation in the X direction can be further doubled and measured.

【数6】Δx=(Δy/4)/tanθ(6) Δx = (Δy / 4) / tan θ

【0046】なお、上記実施例では露光装置に適用され
る投影光学系の結像特性(倍率、ディストーション、焦
点位置等)を求める場合について述べたが、露光装置以
外の投影光学系に対しても本発明を適用して同様の効果
を得ることができる。つまり、検査対象となる投影光学
系はどんな装置に適用されるものであっても良く、さら
にその種類は複数のレンズエレメントからなる屈折光学
系、ミラー等からなる反射光学系、あるいはそれらを組
み合わせた系であっても良い。
In the above embodiment, the case where the image forming characteristics (magnification, distortion, focus position, etc.) of the projection optical system applied to the exposure apparatus are obtained has been described, but it is also applicable to projection optical systems other than the exposure apparatus. The same effect can be obtained by applying the present invention. That is, the projection optical system to be inspected may be applied to any device, and the type thereof is a refraction optical system including a plurality of lens elements, a reflection optical system including a mirror, or a combination thereof. It may be a system.

【0047】また、実施例ではテストレチクルを用いて
いたが、デバイスレチクルの一部にスリットパターンを
形成し、同様に計測を行うこともできる。これは特にマ
ルチダイレチクル(レチクルのパターン領域内に複数の
回路パターンが描かれているもの)に有効である。更に
レチクルのパターン領域を細かいピッチで格子状に分割
した各格子点に、例えば図2のユニットパターン19A
及び25Aよりなる一組のスリットパターンを形成して
おくようにしても良い。これにより、ほぼ同一位置にお
けるX,Y方向の倍率等を計測できる。このときセンサ
11上にも対応する位置に複数の受光面を形成しておく
ひとが望ましい。けだし、走査する必要がなくなり、計
測時間の短縮ができるからである。また、センサ11上
のスリットは互いに直交するT字型の1組のパターンで
も良いが、この場合には投影光学系のイメージフィール
ド内でセンサ11を移動させていく必要が有る。更に、
レチクルを格子状に分割した各格子点に、例えば図2の
ユニットパターン19A,25A,21A,23Aより
なるスリットパターンを形成してもよい。これにより計
測精度が向上する。
Although the test reticle is used in the embodiment, a slit pattern may be formed on a part of the device reticle and the measurement may be performed in the same manner. This is particularly effective for a multi-die reticle (one in which a plurality of circuit patterns are drawn in the pattern area of the reticle). Further, for example, the unit pattern 19A of FIG. 2 is provided at each grid point obtained by dividing the pattern area of the reticle into a grid at a fine pitch.
Alternatively, a set of slit patterns of 25A and 25A may be formed. This makes it possible to measure the magnification in the X and Y directions at almost the same position. At this time, it is desirable to form a plurality of light receiving surfaces on the sensor 11 at corresponding positions. This is because there is no need to start and scan, and the measurement time can be shortened. Further, the slits on the sensor 11 may be a set of T-shaped patterns which are orthogonal to each other, but in this case, it is necessary to move the sensor 11 within the image field of the projection optical system. Furthermore,
A slit pattern composed of, for example, the unit patterns 19A, 25A, 21A, and 23A of FIG. 2 may be formed at each grid point obtained by dividing the reticle into a grid shape. This improves the measurement accuracy.

【0048】また、投影光学系の焦点位置を検出する
際、計測方向がそのイメージフィールド内でサジタル
(S)又はメリディオナル(M)方向と一致するように
マークを配置しておいても良い。これにより非点収差を
求めることができる。更に、センサ11はCCD以外で
も良い。このように、本発明は上述実施例に限定されず
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得
る。
Further, when detecting the focal position of the projection optical system, marks may be arranged so that the measurement direction coincides with the sagittal (S) or meridional (M) direction in the image field. As a result, astigmatism can be obtained. Further, the sensor 11 may be other than the CCD. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明によれば、計測時に基板とほぼ同
じ高さに設定された受光面で直接に第1面上の複数個の
特定のパターンの間隔を検出するようにしているので、
正確且つ安定に投影光学系の倍率誤差又は歪曲量を計測
できる利点がある。更に、拡大光学系等を使用していな
いので、構成が単純であると共に、メインテナンスに関
しても優れている。また、その特定のパターンを所定幅
のパターンを含むようにした場合には、その所定幅のパ
ターンの像の幅が最も狭くなるように第2面の位置を調
整することにより、投影光学系に対する直接方式の合焦
をも行うことができる。
According to the present invention, the intervals between a plurality of specific patterns on the first surface are directly detected by the light receiving surface set at substantially the same height as the substrate during measurement.
There is an advantage that the magnification error or the amount of distortion of the projection optical system can be measured accurately and stably. Furthermore, since no magnifying optical system is used, the structure is simple and the maintenance is excellent. When the specific pattern includes a pattern of a predetermined width, the position of the second surface is adjusted so that the image width of the pattern of the predetermined width is the narrowest, so that the projection optical system is adjusted. Direct focusing can also be performed.

【0050】また、その特定のパターンを所定の計測方
向に対して斜めに且つ互いに非平行に配置された1対の
線分を含むようにした場合には、受光手段の受光面を計
測方向の1点に位置決めするだけでそのパターンの像の
位置ずれ量を計測することができる。このように1点に
位置決めして計測する場合には、走査する方式と比べて
計測時間を大幅に短縮することができると共に、電荷蓄
積型撮像デバイス(CCD)等を使用して時間的に平均
化した安定な信号を得ることができる。更に、その線分
の計測方向に対する傾斜角を大きくすることにより、計
測方向への位置ずれを拡大して計測することができる。
逆に、その受光手段の受光面が所定の計測方向に対して
斜めに且つ互いに非平行に配置された1対の領域を含む
ようにした場合にも、受光手段の受光面を計測方向の1
点に位置決めするだけでその特定のパターンの像の位置
ずれ量を計測することができる。更に、その1対の領域
の計測方向に対する傾斜角を大きくすることにより、計
測方向への位置ずれを拡大して計測することができる。
Further, when the specific pattern includes a pair of line segments which are arranged obliquely and non-parallel to each other with respect to a predetermined measuring direction, the light receiving surface of the light receiving means is arranged in the measuring direction. The positional shift amount of the image of the pattern can be measured only by positioning at one point. When positioning and measuring at one point in this way, the measurement time can be greatly shortened compared to the scanning method, and an average time is obtained using a charge storage type imaging device (CCD). A stable and stable signal can be obtained. Furthermore, by increasing the inclination angle of the line segment with respect to the measurement direction, it is possible to expand and measure the positional deviation in the measurement direction.
On the contrary, even when the light receiving surface of the light receiving means includes a pair of regions arranged obliquely and non-parallel to each other with respect to the predetermined measurement direction, the light receiving surface of the light receiving means is set to 1
The positional deviation amount of the image of the specific pattern can be measured only by positioning at the point. Furthermore, by increasing the inclination angle of the pair of regions with respect to the measurement direction, it is possible to expand and measure the positional deviation in the measurement direction.

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

【図1】本発明による露光装置の一実施例を示す一部断
面図を含む構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing an embodiment of an exposure apparatus according to the present invention.

【図2】実施例のレチクルRのパターンを示す平面図で
ある。
FIG. 2 is a plan view showing a pattern of a reticle R of the embodiment.

【図3】図1の光電センサ11等を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a photoelectric sensor 11 and the like shown in FIG.

【図4】図2のスリットパターン20の一部の詳細な構
成を示す拡大平面図である。
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a detailed configuration of a part of the slit pattern 20 of FIG.

【図5】(a)は光電センサ11上に形成されるスリッ
トパターンの像を示す拡大平面図、(b)はそれに対応
して光電センサ11から出力されるマーク信号Sを示す
波形図である。
5A is an enlarged plan view showing an image of a slit pattern formed on the photoelectric sensor 11, and FIG. 5B is a waveform diagram showing a mark signal S output from the photoelectric sensor 11 correspondingly. ..

【図6】(a)は光電センサ11に対してスリットパタ
ーン像20Iが位置ずれした場合を示す平面図、(b)
はそれに対応するマーク信号Sの変化を示す波形図であ
る。
6A is a plan view showing a case where the slit pattern image 20I is displaced with respect to the photoelectric sensor 11; FIG.
FIG. 6 is a waveform diagram showing a change in the mark signal S corresponding to the above.

【図7】投影光学系の倍率誤差又は歪曲量の求め方の説
明に供する線図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining how to obtain a magnification error or a distortion amount of a projection optical system.

【図8】(a)は光電センサ11の受光面が投影光学系
に合焦しているときのスリットパターン像20Iを示す
拡大平面図、(b)はそれに対応するマーク信号Sを示
す波形図である。
8A is an enlarged plan view showing a slit pattern image 20I when the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 is focused on the projection optical system, and FIG. 8B is a waveform diagram showing a corresponding mark signal S. Is.

【図9】(a)は光電センサ11の受光面が投影光学系
の合焦面から外れているときのスリットパターン像20
Iを示す拡大平面図、(b)はそれに対応するマーク信
号Sを示す波形図である。
9A is a slit pattern image 20 when the light receiving surface of the photoelectric sensor 11 is out of the focusing surface of the projection optical system. FIG.
FIG. 3B is an enlarged plan view showing I, and FIG. 3B is a waveform diagram showing the corresponding mark signal S.

【図10】(a)は他の実施例のレチクルR上のパター
ンを示す要部の拡大平面図、(b)は(a)のパターン
の変形例を示す要部の拡大平面図である。
10A is an enlarged plan view of an essential part showing a pattern on a reticle R of another embodiment, and FIG. 10B is an enlarged plan view of an essential part showing a modified example of the pattern of FIG. 10A.

【図11】(a)は本発明の更に他の実施例のレチクル
R上のパターンの一部を示す拡大平面図、(b)はその
実施例の光電センサの受光面の形状の一部を示す拡大平
面図である。
11A is an enlarged plan view showing a part of a pattern on a reticle R according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a part of the shape of the light receiving surface of the photoelectric sensor according to the embodiment. It is an enlarged plan view shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 10 ウェハステージ 11 光電センサ 14 信号処理ユニット 15 ステージコントローラ 16 XYθ軸駆動系 17 Z軸駆動系 18 主制御系 19A,21A パターンユニット 20,22 スリットパターン 20I,20J スリットパターン20の像 22I,22J スリットパターン22の像 R reticle PL Projection optical system 10 Wafer stage 11 Photoelectric sensor 14 Signal processing unit 15 Stage controller 16 XYθ axis drive system 17 Z axis drive system 18 Main control system 19A, 21A Pattern unit 20, 22 Slit pattern 20I, 20J Slit pattern 20 Image 22I, 22J Image of slit pattern 22

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1面上のパターンを投影光学系を介し
て第2面上の基板に転写する露光装置において、 前記第1面上に予め形成された複数個の特定のパターン
と、 前記第2面上に前記基板とほぼ同じ高さに設置された受
光面を有し、前記複数個の特定のパターンの前記投影光
学系による像の所定の計測方向の間隔を検出する受光手
段と、 該検出された間隔より前記投影光学系の前記所定の計測
方向の倍率及び歪曲を求める演算手段とを設けた事を特
徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus for transferring a pattern on a first surface onto a substrate on a second surface via a projection optical system, comprising: a plurality of specific patterns previously formed on the first surface; Light-receiving means having a light-receiving surface installed on the second surface at substantially the same height as the substrate, and detecting a gap in a predetermined measurement direction between the images of the plurality of specific patterns formed by the projection optical system; An exposure apparatus comprising: arithmetic means for obtaining a magnification and a distortion of the projection optical system in the predetermined measurement direction from the detected interval.
【請求項2】 前記特定のパターンは所定幅のパターン
を含み、 前記受光手段は該所定幅のパターンの像の幅を検出し、 前記演算手段は該検出された像の幅より前記受光手段の
受光面の前記投影光学系の光軸方向の合焦位置を求める
事を特徴とする請求項1記載の露光装置。
2. The specific pattern includes a pattern having a predetermined width, the light receiving means detects the width of the image of the pattern having the predetermined width, and the computing means detects the width of the image based on the width of the detected image. The exposure apparatus according to claim 1, wherein a focus position of a light-receiving surface in the optical axis direction of the projection optical system is obtained.
【請求項3】 前記特定のパターンは前記所定の計測方
向に対してそれぞれ斜めに且つ互いに非平行に配置され
た1対の線分を含み、 前記受光手段の受光面は前記1対の線分の前記投影光学
系による1対の像に対してそれぞれ非平行の領域を有す
る事を特徴とする請求項1又は2記載の露光装置。
3. The specific pattern includes a pair of line segments arranged obliquely to each other with respect to the predetermined measurement direction and non-parallel to each other, and a light receiving surface of the light receiving means has a pair of line segments. 3. The exposure apparatus according to claim 1 or 2, wherein the exposure apparatus has areas that are respectively non-parallel to a pair of images formed by the projection optical system.
【請求項4】 前記特定のパターンは前記所定の計測方
向に対して非平行に配置された線分を含み、 前記受光手段の受光面は、該線分の前記投影光学系によ
る像に対してそれぞれ斜めに且つ互いに非平行に配置さ
れた1対の領域を有する事を特徴とする請求項1又は2
記載の露光装置。
4. The specific pattern includes a line segment that is arranged non-parallel to the predetermined measurement direction, and the light receiving surface of the light receiving unit is with respect to an image of the line segment by the projection optical system. 3. A pair of regions, which are arranged obliquely and non-parallel to each other, respectively.
The exposure apparatus described.
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