JP2000286178A - Projection optical system, aligner and manufacture of the projection optical system - Google Patents

Projection optical system, aligner and manufacture of the projection optical system

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JP2000286178A
JP2000286178A JP11087970A JP8797099A JP2000286178A JP 2000286178 A JP2000286178 A JP 2000286178A JP 11087970 A JP11087970 A JP 11087970A JP 8797099 A JP8797099 A JP 8797099A JP 2000286178 A JP2000286178 A JP 2000286178A
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projection
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a projection optical system wherein asymmetrical components of various aberrations are corrected. SOLUTION: After correcting symmetrical components of various aberrations of a projection optical system PL, random components (asymmetrical components) of the residual aberrations of the system PL are measured. An optical member, having a prescribed refracting power, is selected as a processed member 10 from among optical members constituting the system PL, and such a surface profile having uneven distribution to have the random components of the member 10 cancel out is calculated, based on the measured random components of the various aberrations of the system PL. A member 10 is removed from the system PL and processed, in such a manner that a processed surface 10a thereof will have the calculated uneven surface profile having uneven distribution. The processed member 10 is placed along the optical path of the system PL again.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、第1物体上のパタ
ーンの像を第2物体上に投影するための投影光学系に関
し、例えば半導体集積回路、撮像素子(CCD等)、液
晶ディスプレイ、又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバ
イスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用され
る露光装置用の投影光学系に使用して好適なものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical system for projecting an image of a pattern on a first object onto a second object, for example, a semiconductor integrated circuit, an image pickup device (such as a CCD), a liquid crystal display, or the like. The present invention is suitable for use in a projection optical system for an exposure apparatus used when a micro device such as a thin film magnetic head is manufactured using lithography technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、マスクと
してのレチクルのパターンの像を投影光学系を介して、
感光性の基板としてのレジストが塗布されたウエハ(又
はガラスプレート等)上の各ショット領域に転写する露
光装置が使用されている。従来は露光装置として、ステ
ップ・アンド・リピート方式の縮小投影型の露光装置
(ステッパ)が多用されていたが、最近ではレチクルと
ウエハとを同期走査して露光を行うステップ・アンド・
スキャン方式の露光装置も注目されている。
2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor device or the like, an image of a reticle pattern as a mask is projected through a projection optical system.
2. Description of the Related Art An exposure apparatus is used that transfers an image onto each shot area on a wafer (or a glass plate or the like) coated with a resist as a photosensitive substrate. Conventionally, a step-and-repeat type reduction projection type exposure apparatus (stepper) has been frequently used as an exposure apparatus. Recently, however, a step-and-repeat type exposure apparatus that performs synchronous scanning of a reticle and a wafer to perform exposure has been used.
Scanning exposure apparatuses have also attracted attention.

【0003】近年、集積回路の微細化に伴い、露光装置
に使用される投影光学系の解像度の向上が求められてい
る。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くな
るほど、また投影光学系の開口数(NA)が大きいほど
高くなる。このため、露光装置で使用される露光波長は
年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大して
きている。そして、現在主流の露光波長は、KrFエキ
シマレーザの248nmであるが、更に短波長のArF
エキシマレーザの193nmも実用化されつつある。こ
れらのエキシマレーザ光を露光に使用する場合には、投
影光学系の硝材(光学材料)として、例えば合成石英ガ
ラス(SiO2 )や蛍石(CaF2 )等が使用される。
In recent years, with the miniaturization of integrated circuits, it has been required to improve the resolution of a projection optical system used in an exposure apparatus. The resolution of the projection optical system increases as the exposure wavelength used decreases and as the numerical aperture (NA) of the projection optical system increases. For this reason, the exposure wavelength used in the exposure apparatus is becoming shorter year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing. The exposure wavelength that is currently mainstream is 248 nm of a KrF excimer laser, but the shorter wavelength ArF excimer laser is used.
An excimer laser of 193 nm is also being put to practical use. When these excimer laser beams are used for exposure, for example, synthetic quartz glass (SiO 2 ) or fluorite (CaF 2 ) is used as a glass material (optical material) for the projection optical system.

【0004】また、投影光学系の解像度の向上が求めら
れていることから、投影光学系に使用される光学部材の
作製も究極的な製造精度にて行われる。さらに、作製さ
れた光学部材を組み上げて投影光学系を製造する際に
も、各光学部材の間隔を調整したり、光学部材をティル
ト(光軸垂直方向を軸とする回転)又はシフト(光軸垂
直方向に沿って移動)させるなどの非常に微妙な調整を
行うことにより、製造誤差を最小としている。
[0004] Further, since the resolution of the projection optical system is required to be improved, optical members used for the projection optical system are manufactured with the ultimate manufacturing accuracy. Further, when manufacturing the projection optical system by assembling the manufactured optical members, the intervals between the optical members are adjusted, and the optical members are tilted (rotated around the optical axis perpendicular direction) or shifted (optical axis). The manufacturing error is minimized by making very fine adjustments, such as moving along the vertical direction.

【0005】また、投影光学系の諸収差のうち投影光学
系の光軸に関して非対称な成分、即ちランダム成分につ
いては、上述のような組立調整を行っても補正しきれな
いため、米国特許第5,392,119号に開示されて
いるように、実際に投影光学系の諸収差を測定して、こ
れらの諸収差を相殺する凹凸分布を有する表面形状の補
正板を作製し、投影光学系に追加する方法が提案されて
いる。
Further, among the various aberrations of the projection optical system, a component which is asymmetric with respect to the optical axis of the projection optical system, that is, a random component cannot be completely corrected even by performing the above-described assembly adjustment. As disclosed in U.S. Pat. No. 6,392,119, various aberrations of a projection optical system are actually measured, and a correction plate having a surface shape having a concavo-convex distribution for canceling these aberrations is manufactured. A way to add it has been proposed.

【0006】また、高NA化による解像度の向上に加
え、所定の開口絞り(σ絞り)を取り付けて光を斜入射
させる変形照明も、解像度及び焦点深度の向上に効果が
ある。このような変形照明法等の超解像技術を使用する
場合には、投影光学系の諸収差が大きく影響するため、
投影光学系は極力低収差であることが要求される。さら
に、特開平7−335516号公報や、特開平10−1
42555号公報に開示されているように、投影光学系
に複数の光学特性補正部材を配置することによって、照
明条件の変更時等の露光条件の変化により発生する諸収
差を補正する露光装置も提案されている。
[0006] In addition to improving the resolution by increasing the NA, modified illumination in which light is obliquely incident by attaching a predetermined aperture stop (σ stop) is also effective in improving the resolution and the depth of focus. When using a super-resolution technique such as the modified illumination method, various aberrations of the projection optical system have a large effect,
The projection optical system is required to have as low aberration as possible. Further, JP-A-7-335516 and JP-A-10-1
As disclosed in Japanese Patent No. 42555, an exposure apparatus that corrects various aberrations caused by a change in exposure conditions such as a change in illumination conditions by arranging a plurality of optical characteristic correction members in a projection optical system is also proposed. Have been.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の露光
装置では、投影光学系の諸収差のランダム成分は組立調
整を行っても補正しきれない場合があるため、この投影
光学系の諸収差のランダム成分を相殺する凹凸分布を有
する表面形状の補正板を作製し、投影光学系にその補正
板を追加することにより、投影光学系の諸収差のランダ
ム成分の補正を行っていた。
As described above, in the conventional exposure apparatus, the random components of the various aberrations of the projection optical system may not be completely corrected even after the assembly adjustment. A correction plate having a surface shape having a concavo-convex distribution that cancels out the random component is manufactured, and the correction plate is added to the projection optical system to correct random components of various aberrations of the projection optical system.

【0008】しかしながら、投影光学系に補正板を追加
することは、投影光学系の製造コストの増大につながる
ため好ましくなく、特に、投影光学系を量産する場合に
おいては、その影響が大きくなる。また、エキシマレー
ザ光を露光に用いる場合には、投影光学系の硝材(光学
材料)として、例えば合成石英ガラスや蛍石等が使用さ
れるが、これらは、水銀ランプのg線又はi線等を露光
に用いる場合に使用される硝材よりも遥かに高価であ
り、補正板の追加による製造コストの増加はさらに大き
くなる。
However, the addition of a correction plate to the projection optical system is not preferable because it leads to an increase in the manufacturing cost of the projection optical system. In particular, when the projection optical system is mass-produced, the effect becomes large. When excimer laser light is used for exposure, synthetic quartz glass, fluorite, or the like is used as a glass material (optical material) for the projection optical system, such as g-line or i-line of a mercury lamp. Is much more expensive than the glass material used for exposure, and the increase in manufacturing cost due to the addition of a correction plate is further increased.

【0009】また、投影光学系の開口数(NA)は、今
後更に大きくなることが予想されるが、そのような大開
口数の投影光学系を製造する場合にレチクル側に補正板
を挿入するためには、補正板を大面積にし、かつ平面度
を保つため厚くする必要があり、そのような大面積で厚
い補正板を作製することは困難である。本発明は斯かる
点に鑑み、諸収差の非線形成分(ランダム成分)を補正
でき、かつ低コストに製造できる投影光学系を提供する
ことを目的とする。
Further, it is expected that the numerical aperture (NA) of the projection optical system will be further increased in the future. When manufacturing a projection optical system having such a large numerical aperture, a correction plate is inserted on the reticle side. For this purpose, it is necessary to increase the area of the correction plate and increase the thickness in order to maintain flatness, and it is difficult to manufacture a thick correction plate having such a large area. In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a projection optical system which can correct nonlinear components (random components) of various aberrations and can be manufactured at low cost.

【0010】また、本発明はそのような投影光学系を備
えた露光装置、及びそのような投影光学系の製造方法を
提供することをも目的とする。
Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus having such a projection optical system and a method for manufacturing such a projection optical system.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の投影
光学系は、第1物体(R1)の像を第2物体(W)上に
投影する投影光学系(PL)において、その第1物体か
らその第2物体へ至る光路中に所定の屈折力を持つ光学
部材(10)を有し、この光学部材の少なくとも一面
が、その投影光学系の非対称な残存収差を低減させるよ
うな凹凸分布を有する表面形状に加工されたものであ
る。
A first projection optical system according to the present invention is a projection optical system (PL) for projecting an image of a first object (R1) onto a second object (W). An optical member (10) having a predetermined refractive power in an optical path from an object to the second object, at least one surface of the optical member having an uneven distribution for reducing asymmetric residual aberration of the projection optical system; It has been processed into a surface shape having

【0012】なお、本発明において、残存収差とは、そ
の投影光学系(PL)が無収差の理想光学系である場合
の理想結像位置を考えたとき、その光学部材(10)、
即ちその投影光学系(PL)を介した光束の実際の結像
位置と、その理想結像位置とのずれ量のことを示す。斯
かる本発明の第1の投影光学系によれば、その第1物体
(R1)からその第2物体(W)へ至る光路中に位置す
るその光学部材(10)の表面形状を加工して、その光
学部材(10)を通過する光束を屈折作用により偏向さ
せて理想結像位置に集光させ、その投影光学系の非対称
な残存収差を補正することができる。また、その光学部
材(10)は、その投影光学系(PL)を構成している
部材であるため、補正板等の部材を投影光学系に追加す
る場合と比較して、低コストに投影光学系を製造するこ
とができる。
In the present invention, the residual aberration means the optical member (10), when considering the ideal image forming position when the projection optical system (PL) is an ideal optical system having no aberration.
That is, it indicates the amount of deviation between the actual image forming position of the light beam via the projection optical system (PL) and the ideal image forming position. According to the first projection optical system of the present invention, the surface shape of the optical member (10) located in the optical path from the first object (R1) to the second object (W) is processed. The light beam passing through the optical member (10) is deflected by refraction and condensed at an ideal image forming position, so that the asymmetric residual aberration of the projection optical system can be corrected. Further, since the optical member (10) is a member constituting the projection optical system (PL), the projection optical system (PL) can be formed at a lower cost than in the case where a member such as a correction plate is added to the projection optical system. A system can be manufactured.

【0013】次に、本発明による第2の投影光学系は、
第1物体(R1)の像を第2物体(W)上に投影する投
影光学系(PL)において、その第1物体側から順に、
正屈折力の前群(Gf)と、開口絞り(AS)と、正屈
折力の後群(Gr)とを有し、その前群又はその後群中
に、所定の屈折力を持つ光学部材(10)が配置され、
この光学部材の少なくとも一面が、その投影光学系の非
対称な残存収差を低減させるような凹凸分布を有する表
面形状に加工されたものである。
Next, a second projection optical system according to the present invention comprises:
In a projection optical system (PL) that projects an image of a first object (R1) onto a second object (W), in order from the first object side,
An optical member having a front group (Gf) having a positive refractive power, an aperture stop (AS), and a rear group (Gr) having a positive refractive power. 10) is arranged,
At least one surface of the optical member is processed into a surface shape having a concavo-convex distribution to reduce asymmetric residual aberration of the projection optical system.

【0014】斯かる本発明の第2の投影光学系によれ
ば、その光学部材(10)がその前群(Gf)又はその
後群(Gr)中に配置されているため、結像のためにそ
の光学部材(10)を通過する光束が細くなる位置にそ
の光学部材(10)が設けられることになり、その投影
光学系(PL)の非対称な残存収差を高精度に補正する
ことができる。
According to the second projection optical system of the present invention, since the optical member (10) is arranged in the front group (Gf) or the rear group (Gr), the optical member (10) is used for image formation. The optical member (10) is provided at a position where the light beam passing through the optical member (10) becomes narrow, and the asymmetric residual aberration of the projection optical system (PL) can be corrected with high accuracy.

【0015】また、その光学部材(10)がその前群
(Gf)中に配置される場合には、その前群(Gf)の
焦点距離をfgf、その光学部材(10)の焦点距離を
fc、その光学部材(10)とその開口絞り(AS)と
の間隔をLcとするとき、次の2つの条件を満足するこ
とが望ましい。 0.05<|Lc/fc|<10 (1) 1.5<|fgf/fc|<15 (2) ここで、(1)式は、その光学部材の好適な位置の範囲
を規定するものである。(1)式の下限を下回る場合に
は、物理的にその開口絞り(AS)に近く配置されてい
る光学部材を加工を施す光学部材(10)として選定す
ることになり、その光学部材(10)の取り付けや取り
外しが困難になるため好ましくない。一方、(1)式の
上限を上回る場合には、その光学部材(10)が第1物
体(R1)に近接し過ぎることになり、その光学部材
(10)の取り付けや取り外しが困難になるため好まし
くない。
When the optical member (10) is disposed in the front group (Gf), the focal length of the front group (Gf) is fgf, and the focal length of the optical member (10) is fc. When the distance between the optical member (10) and the aperture stop (AS) is Lc, it is desirable that the following two conditions are satisfied. 0.05 <| Lc / fc | <10 (1) 1.5 <| fgf / fc | <15 (2) Here, the expression (1) defines a range of a suitable position of the optical member. It is. When the value is below the lower limit of the expression (1), an optical member physically located near the aperture stop (AS) is selected as the optical member (10) to be processed, and the optical member (10) is selected. ) Is not preferable because it makes it difficult to attach and detach the components. On the other hand, when the value exceeds the upper limit of the expression (1), the optical member (10) is too close to the first object (R1), and it becomes difficult to attach or detach the optical member (10). Not preferred.

【0016】また、(2)式は、その光学部材(10)
の屈折力の好適な範囲を規定するものである。(2)式
の上限を超えると、その光学部材(10)の屈折力が強
くなりすぎてその光学部材(10)の偏心敏感度が大き
くなり過ぎるため、その光学部材(10)を取り付ける
際の位置決めが困難になり好ましくない。一方、(2)
式の下限を超えると、両側テレセントリックな投影光学
系を構成することができなくなるため好ましくない。
The expression (2) indicates that the optical member (10)
Defines a preferable range of the refractive power. When the value exceeds the upper limit of the expression (2), the refractive power of the optical member (10) becomes too strong, and the eccentric sensitivity of the optical member (10) becomes too large. Positioning becomes difficult, which is not preferable. On the other hand, (2)
Exceeding the lower limit of the expression is not preferable because a projection optical system that is telecentric on both sides cannot be formed.

【0017】また、その光学部材(10)がその後群
(Gr)中に配置される場合には、その後群(Gr)の
焦点距離をfgr、その光学部材(10)の焦点距離を
fr、その光学部材(10)とその開口絞り(AS)と
の間隔をLrとするとき、次の2つの条件を満足するこ
とが望ましい。 0.05<|Lr/fc|<6 (3) 0.5<|fgr/fc|<5 (4) ここで、(3)式は、その光学部材(10)の好適な位
置の範囲を規定するものである。(3)式の下限を下回
る場合には、物理的に開口絞り(AS)に近く配置され
ている光学部材を加工を施す光学部材(10)として選
定することになるため、その光学部材(10)の取り付
けや取り外しが困難になるため好ましくない。一方、
(3)式の上限を上回る場合には、その光学部材(1
0)が第2物体(W)に近接し過ぎることになり、その
光学部材(10)の取り付けや取り外しが困難になるた
め好ましくない。
If the optical member (10) is subsequently disposed in the group (Gr), then the focal length of the group (Gr) is fgr, the focal length of the optical member (10) is fr, and When the distance between the optical member (10) and the aperture stop (AS) is Lr, it is desirable that the following two conditions are satisfied. 0.05 <| Lr / fc | <6 (3) 0.5 <| fgr / fc | <5 (4) Here, the expression (3) represents a range of a suitable position of the optical member (10). It is specified. If the value is below the lower limit of the expression (3), the optical member physically located close to the aperture stop (AS) is selected as the optical member (10) to be processed. ) Is not preferable because it makes it difficult to attach and detach the components. on the other hand,
When the value exceeds the upper limit of the expression (3), the optical member (1)
0) is too close to the second object (W), which makes it difficult to attach or detach the optical member (10), which is not preferable.

【0018】また、(4)式は、その光学部材(10)
の屈折力の好適な範囲を規定するものである。(4)式
の上限を超えると、その光学部材(10)の屈折力が強
くなりすぎてその光学部材(10)の偏心敏感度が大き
くなり過ぎるため、その光学部材(10)を取り付ける
際の位置決めが困難になり好ましくない。一方、(4)
式の下限を超えると、両側テレセントリックな投影光学
系を構成することができなくなるため好ましくない。
The expression (4) indicates that the optical member (10)
Defines a preferable range of the refractive power. When the value exceeds the upper limit of the expression (4), the refractive power of the optical member (10) becomes too strong, and the eccentric sensitivity of the optical member (10) becomes too large. Positioning becomes difficult, which is not preferable. On the other hand, (4)
Exceeding the lower limit of the expression is not preferable because a projection optical system that is telecentric on both sides cannot be formed.

【0019】なお、その光学部材(10)の焦点距離f
cは、以下の条件式を満足することが好ましい。単位は
mmであり、以下の(6)式〜(9)式についても同様
である。 100<|fc|<200 (5) また、その前群(Gf)を構成する光学部材をその光学
部材(10)として選定する場合には、以下の各条件式
を満足することが好ましい。
The focal length f of the optical member (10)
c preferably satisfies the following conditional expression. The unit is mm, and the same applies to the following expressions (6) to (9). 100 <| fc | <200 (5) When selecting an optical member constituting the front group (Gf) as the optical member (10), it is preferable that the following conditional expressions are satisfied.

【0020】 10<Lc<1000 (6) 300<|fgf|<1500 (7) また、その後群(Gr)を構成する光学部材をその光学
部材(10)として選定する場合には、以下の各条件式
を満足することが好ましい。 10<Lr<600 (8) 100<|fgr|<500 (9) 次に、本発明による露光装置は、本発明の投影光学系
(PL)と、マスク(R1)を保持するマスクステージ
(RS)と、基板(W)を位置決めする基板ステージ
(WS)とを備えた露光装置であって、そのマスクをそ
の第1物体、その基板をその第2物体として、そのマス
クのパターンの像をその投影光学系を介してその基板上
に投影するものである。
10 <Lc <1000 (6) 300 <| fgf | <1500 (7) Further, when an optical member constituting the group (Gr) is subsequently selected as the optical member (10), It is preferable to satisfy the conditional expression. 10 <Lr <600 (8) 100 <| fgr | <500 (9) Next, the exposure apparatus according to the present invention provides a projection optical system (PL) of the present invention and a mask stage (RS) holding a mask (R1). ) And a substrate stage (WS) for positioning a substrate (W), wherein the mask is used as the first object and the substrate is used as the second object, and an image of the pattern of the mask is used as the image. The projection is performed on the substrate via the projection optical system.

【0021】斯かる本発明の露光装置によれば、本発明
の投影光学系(PL)を備えているため、その投影光学
系(PL)の非対称な残存収差を高精度に補正すること
ができ、そのマスク(R1)のパターンをその基板
(W)上に高精度に転写することができる。次に、本発
明による投影光学系の製造方法は、第1物体(R1)の
像を第2物体(W)上に投影する投影光学系の製造方法
であって、その投影光学系(PL)の非対称な残存収差
を計測する第1工程と、その投影光学系(PL)を構成
する光学部材の中から所定の屈折力を持つ光学部材(1
0)を選定する第2工程と、その第2工程で選定された
その光学部材(10)に関して、その第1工程の計測結
果に基づいてその残存収差を相殺するような表面形状を
算出する第3工程と、その第2工程で選定されたその光
学部材(10)をその投影光学系(PL)から取り外
し、その第3工程において算出された表面形状となるよ
うにその光学部材(10)を加工する第4工程と、この
第4工程において加工されたその光学部材(10)をそ
の投影光学系(PL)の光路中に設置する第5工程とを
有するものである。
According to the exposure apparatus of the present invention, since the projection optical system (PL) of the present invention is provided, the asymmetric residual aberration of the projection optical system (PL) can be corrected with high accuracy. The pattern of the mask (R1) can be transferred onto the substrate (W) with high accuracy. Next, a method for manufacturing a projection optical system according to the present invention is a method for manufacturing a projection optical system for projecting an image of a first object (R1) onto a second object (W). A first step of measuring asymmetric residual aberration of the optical member (1), and an optical member (1) having a predetermined refractive power among optical members constituting the projection optical system (PL).
0) and a second step of calculating the surface shape of the optical member (10) selected in the second step, which cancels the residual aberration, based on the measurement result in the first step. The three steps and the optical member (10) selected in the second step are removed from the projection optical system (PL), and the optical member (10) is adjusted to have the surface shape calculated in the third step. It has a fourth step of processing and a fifth step of installing the optical member (10) processed in the fourth step in the optical path of the projection optical system (PL).

【0022】斯かる本発明の投影光学系の製造方法によ
れば、その投影光学系(PL)を構成する光学部材の中
から所定の屈折力を持つ光学部材(10)を選定し、そ
の光学部材(10)を、その投影光学系(PL)の非対
称な残存収差を相殺するような表面形状に加工するた
め、補正板等の部材を投影光学系に追加して非対称な残
存収差を補正する場合に比べ、非対称な残存収差を補正
した投影光学系を低コストに製造することができる。
According to the projection optical system manufacturing method of the present invention, an optical member (10) having a predetermined refractive power is selected from the optical members constituting the projection optical system (PL), and the optical member is selected. In order to process the member (10) into a surface shape that cancels out the asymmetric residual aberration of the projection optical system (PL), a member such as a correction plate is added to the projection optical system to correct the asymmetric residual aberration. As compared with the case, a projection optical system in which asymmetric residual aberration is corrected can be manufactured at low cost.

【0023】また、本発明にかかる投影光学系の製造方
法において、その投影光学系(PL)が開口絞り(A
S)と、その第1物体(R1)及びその開口絞り(A
S)間に位置する前群(Gf)と、その開口絞り(A
S)及びその第2物体(W)間に位置する後群(Gr)
とを有する場合に、その第2工程においてその前群(G
f)からその光学部材(10)を選定するときには、上
述の(1)式及び(2)式を満足する光学部材を選定す
ることが好ましい。一方、この場合、その第2工程にお
いてその後群(Gr)からその光学部材(10)を選定
するときには、上述の(3)式及び(4)式を満足する
光学部材を選定することが好ましい。
Further, in the method of manufacturing a projection optical system according to the present invention, the projection optical system (PL) includes an aperture stop (A).
S), its first object (R1) and its aperture stop (A
S) and its aperture stop (A)
S) and the rear group (Gr) located between the second object (W)
In the second step, the front group (G
When selecting the optical member (10) from f), it is preferable to select an optical member that satisfies the above-described expressions (1) and (2). On the other hand, in this case, when the optical member (10) is subsequently selected from the group (Gr) in the second step, it is preferable to select an optical member that satisfies the above equations (3) and (4).

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
につき図1〜図15を参照して説明する。本例は本発明
を半導体素子製造用の投影露光装置の投影光学系に適用
したものである。図3は、本例の投影露光装置の概略構
成を示す図であり、以下では、投影光学系PLの光軸A
Xに平行にZ軸を取り、図3の紙面に平行にX軸を、図
3の紙面に垂直にY軸を取って説明する。照明光学装置
ISは、例えば365nm(水銀ランプのi線)、24
8nm(KrFエキシマレーザ光)、193nm(Ar
Fエキシマレーザ光)、157mm(F2 レーザ光)等
の波長の露光光により、レチクルステージRS上に載置
されたレチクルR1を均一照明する。レチクルR1の下
方には、所定の縮小倍率(例えば1/4,1/5等)を
有し、実質的に両側テレセントリックな投影光学系PL
が設けられており、この投影光学系PLは、レチクルR
1側から順に、正屈折力の前群Gfと開口絞りASと正
屈折力の後群Grとを有するものであり、前群Gfと後
群Grとの屈折力の比は投影光学系PLの縮小倍率と対
応している。また、前群Gfには、投影光学系PLの諸
収差(ディストーション等)の非対称成分を補正するた
めの加工が施された正又は負の屈折力を有する屈折光学
部材よりなる被加工部材10が含まれており、被加工部
材10は、保持部材11により投影光学系PL中に保持
されている。ここで、本例の投影光学系PLは、被加工
部材10を含めた状態で収差補正がなされるように光学
設計されている。従って、照明光学装置ISにより照明
されたレチクルR1からの光は、被加工部材10を含む
投影光学系PLを介してウエハステージWS上に載置さ
れたウエハW上に達し、ウエハWにレチクルR1のパタ
ーンの縮小像を形成する。このウエハステージWSはX
方向、Y方向、Z方向にウエハWの位置決めを行う。な
お、本例において、被加工部材10は、例えば合成石英
ガラス(SiO2 )、蛍石(CaF2 )等の露光光を透
過させる硝材(光学材料)から構成される平凸単レンズ
からなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to a projection optical system of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the projection exposure apparatus of the present embodiment. Hereinafter, the optical axis A of the projection optical system PL will be described.
The description will be made by taking the Z axis parallel to X, the X axis parallel to the plane of FIG. 3, and the Y axis perpendicular to the plane of FIG. The illumination optical device IS has, for example, 365 nm (i-line of a mercury lamp), 24
8 nm (KrF excimer laser light), 193 nm (Ar
F excimer laser light), the exposure light wavelengths, such as 157 mm (F 2 laser), and uniformly illuminates the reticle R1 placed on the reticle stage RS. Below the reticle R1, a projection optical system PL having a predetermined reduction magnification (for example, 1/4, 1/5, etc.) and substantially telecentric on both sides is provided.
The projection optical system PL includes a reticle R
The lens unit includes, in order from the first side, a front group Gf having a positive refractive power, an aperture stop AS, and a rear group Gr having a positive refractive power. It corresponds to the reduction ratio. In the front group Gf, a member to be processed 10 made of a refractive optical member having a positive or negative refractive power and processed to correct an asymmetric component of various aberrations (such as distortion) of the projection optical system PL is provided. The workpiece 10 is included in the projection optical system PL by the holding member 11. Here, the projection optical system PL of the present example is optically designed so that aberration correction is performed in a state including the workpiece 10. Therefore, the light from the reticle R1 illuminated by the illumination optical device IS reaches the wafer W placed on the wafer stage WS via the projection optical system PL including the workpiece 10 and is then transferred to the wafer W by the reticle R1. A reduced image of the pattern is formed. This wafer stage WS is X
The wafer W is positioned in the direction, the Y direction, and the Z direction. In the present example, the member to be processed 10 is formed of a plano-convex single lens made of a glass material (optical material) such as synthetic quartz glass (SiO 2 ) or fluorite (CaF 2 ) that transmits exposure light.

【0025】図2(a)は、本例の被加工部材10の平
面図を示し、この図2(a)において、被加工部材10
には、円筒状の側面を切り欠くことにより位置合わせ用
のオリエンテーションフラット12を設けてある。被加
工部材10には、本例のような位置合わせ用のオリエン
テーションフラット又はアライメントマークを設けるこ
とが好ましい。これにより、被加工部材10を投影光学
系PLに高い位置合わせ精度で取り付けることができ
る。なお、オリエンテーションフラットとアライメント
メークとを併用するようにしてもよい。また、アライメ
ントマークを被加工部材10に設けて保持部材11(投
影光学系PLの鏡筒)に対する位置を光学的に検出する
場合には、露光光が通過しない位置にアライメントマー
クを設けることが望ましい。
FIG. 2A is a plan view of the workpiece 10 of the present embodiment, and in FIG.
Is provided with an orientation flat 12 for positioning by notching a cylindrical side surface. Preferably, the workpiece 10 is provided with an orientation flat or alignment mark for alignment as in this example. Thereby, the workpiece 10 can be attached to the projection optical system PL with high positioning accuracy. Note that the orientation flat and the alignment make may be used together. Further, when an alignment mark is provided on the workpiece 10 to optically detect a position with respect to the holding member 11 (the lens barrel of the projection optical system PL), it is desirable to provide the alignment mark at a position where the exposure light does not pass. .

【0026】また、図2(b)に示すように、被加工部
材10は、一方の面が平面に加工され、他方の面が所定
の曲率半径になるように球面形状に研磨された平凸単レ
ンズであり、本例では、被加工部材10の平面側を、投
影光学系PLの諸収差の非対称成分を補正するための加
工を施す被加工面10aとしている。投影光学系PLを
構成する複数の光学部材の中から被加工部材10として
選定する光学部材は、本例のような平凸単レンズ又は平
凹単レンズであることが好ましく、その平面側を、投影
光学系PLの諸収差の非対称成分を補正するための加工
を施す被加工面とすることが好ましい。この場合、その
加工が容易であり、高精度に加工を施すことができる利
点がある。
As shown in FIG. 2B, the workpiece 10 has a plano-convex shape in which one surface is processed into a flat surface and the other surface is polished into a spherical shape so as to have a predetermined radius of curvature. In this example, the plane side of the workpiece 10 is a processed surface 10a on which processing for correcting asymmetric components of various aberrations of the projection optical system PL is performed. The optical member selected as the member to be processed 10 from among the plurality of optical members constituting the projection optical system PL is preferably a plano-convex single lens or a plano-concave single lens as in this example. It is preferable that the projection optical system PL be a processed surface on which processing for correcting asymmetric components of various aberrations is performed. In this case, there is an advantage that the processing is easy and the processing can be performed with high accuracy.

【0027】また、被加工部材10を投影光学系PLの
鏡筒中にて保持するリング状の保持部材11は、図2
(c)に示すように、被加工部材10のオリエンテーシ
ョンフラット12に対応する凸部11aを有している。
即ち、投影光学系PLに被加工部材10を高い位置合わ
せ精度で取り付けることができるように、保持部材11
の開口の形状が被加工部材10の外形に合わせて作製さ
れている。
A ring-shaped holding member 11 for holding the workpiece 10 in the lens barrel of the projection optical system PL is shown in FIG.
As shown in (c), the workpiece 10 has a convex portion 11 a corresponding to the orientation flat 12.
That is, the holding member 11 is mounted so that the workpiece 10 can be attached to the projection optical system PL with high alignment accuracy.
Are formed in accordance with the outer shape of the workpiece 10.

【0028】次に、本例の投影光学系PLの諸収差の非
対称成分(光軸に関して非対称な成分)、即ちランダム
成分の補正方法について説明する。まず、図1(a)の
ステップST1に示す如く、投影光学系PLの諸収差の
ランダム成分を計測する。次に、ステップST2におい
て、投影光学系PLを構成する光学部材の中から所定の
屈折力を持つ光学部材を被加工部材10として選定し、
その被加工部材10に関して、投影光学系PLの諸収差
のランダム成分の計測結果に基づいてそのランダム成分
を相殺するような表面形状を算出する。そして、ステッ
プST3において、被加工部材10を投影光学系PLか
ら取り外し、被加工部材10の被加工面10aの被加工
部10bを例えばスモールツールPRBにより算出され
た表面形状となるように加工する。そして、加工された
被加工部材10を再び投影光学系PLの光路中に設置す
る。
Next, a method of correcting asymmetric components (asymmetric components with respect to the optical axis) of various aberrations of the projection optical system PL of the present embodiment, that is, a random component will be described. First, as shown in step ST1 of FIG. 1A, random components of various aberrations of the projection optical system PL are measured. Next, in step ST2, an optical member having a predetermined refractive power is selected as the workpiece 10 from the optical members constituting the projection optical system PL,
With respect to the workpiece 10, a surface shape that cancels out the random components of the various aberrations of the projection optical system PL is calculated based on the measurement results. Then, in step ST3, the processing target member 10 is removed from the projection optical system PL, and the processing target portion 10b of the processing target surface 10a of the processing target member 10 is processed to have the surface shape calculated by, for example, the small tool PRB. Then, the processed workpiece 10 is placed again in the optical path of the projection optical system PL.

【0029】このように、投影光学系PLを構成する被
加工部材10の表面形状を加工することにより、被加工
部材10を通過する光束を屈折作用により偏向させ、図
1(b)に示す如く、投影光学系PLの諸収差のランダ
ム成分を補正することができる。次に、投影光学系PL
の諸収差のランダム成分の計測方法について詳細に説明
する。本例では、投影光学系PLの諸収差のランダム成
分の計測の前に、予め投影光学系PLの諸収差の対称成
分を計測し、この計測結果に基づいて、投影光学系PL
を構成する光学部材の間隔の調整や、光学部材のティル
ト・シフト調整を行い、投影光学系PLの諸収差の対称
成分を補正している。
As described above, by processing the surface shape of the workpiece 10 constituting the projection optical system PL, the light beam passing through the workpiece 10 is deflected by refraction, as shown in FIG. 1B. , Random components of various aberrations of the projection optical system PL can be corrected. Next, the projection optical system PL
The method of measuring the random components of the various aberrations will be described in detail. In this example, before measuring the random components of the various aberrations of the projection optical system PL, the symmetric components of the various aberrations of the projection optical system PL are measured in advance, and based on the measurement results, the projection optical system PL is measured.
Are adjusted and the tilt and shift of the optical members are adjusted to correct the symmetric components of various aberrations of the projection optical system PL.

【0030】まず、図3に戻り、テストレチクルTRを
レチクルステージRS上に載置する。このテストレチク
ルTRは、図4に示すように、露光光を遮光する遮光帯
LSTで囲まれるパターン領域PA内にマトリクス状に
配置された、即ち正方格子の格子点上に配列された複数
の十字状のマークM(0,0)〜M(8,8)を有する
ものである。
First, returning to FIG. 3, the test reticle TR is mounted on the reticle stage RS. As shown in FIG. 4, the test reticle TR includes a plurality of crosses arranged in a matrix in a pattern area PA surrounded by a light-shielding band LST that blocks exposure light, that is, a plurality of crosses arranged on lattice points of a square lattice. It has marks M (0,0) to M (8,8).

【0031】次に、図3に戻って、レチクルステージR
S上のテストレチクルTRを照明光学装置ISの露光光
により照明する。このテストレチクルTRからの光は、
投影光学系PLを介して、レジスト等の感光材料が表面
上に塗布されたウエハW上の露光領域に達し、このウエ
ハWにテストレチクルTRのマークM(0,0)〜M
(8,8)の像(潜像)を形成する。その後、露光され
たウエハWの現像処理を行い、露光された複数のマーク
M(0,0)〜M(8,8)の像をパターン化する。
Next, returning to FIG. 3, the reticle stage R
The test reticle TR on S is illuminated by the exposure light of the illumination optical device IS. The light from this test reticle TR
Through the projection optical system PL, a photosensitive material such as a resist reaches an exposure area on the wafer W coated on the surface, and marks M (0,0) to M of the test reticle TR are formed on the wafer W.
An image (latent image) of (8, 8) is formed. Thereafter, the exposed wafer W is subjected to a developing process, and the images of the exposed marks M (0,0) to M (8,8) are patterned.

【0032】図5は、ウエハW上の露光領域EA内にお
いてパターン化された複数のマークを示し、この図5に
おいて、点線の交点IP(0,0)〜IP(8,8)
は、投影光学系PLが理想光学系(無収差の光学系)で
ある場合の結像位置である理想結像位置を示す。また、
テストレチクルTR上のマークM(0,0)に対応する
ものがパターンP(0,0)であり、テストレチクルT
R上のマークM(0,1)に対応するものがパターンP
(0,1)であり、以下のマークとパターンは同様に対
応している。
FIG. 5 shows a plurality of marks patterned in the exposure area EA on the wafer W. In FIG. 5, intersections IP (0,0) to IP (8,8) of dotted lines are shown.
Indicates an ideal image forming position, which is an image forming position when the projection optical system PL is an ideal optical system (optical system having no aberration). Also,
The pattern P (0,0) corresponding to the mark M (0,0) on the test reticle TR is the test reticle T
The pattern P corresponding to the mark M (0, 1) on R is the pattern P
(0, 1), and the following marks and patterns correspond in the same manner.

【0033】その後、ウエハW上に形成された複数のパ
ターンP(0,0)〜P(8,8)のそれぞれのXY座
標を座標測定機によって測定する。本例では、被加工部
材10の被加工面10aの形状を加工することにより、
複数のパターンP(0,0)〜P(8,8)を対応する
各理想結像位置IP(0,0)〜IP(8,8)にそれ
ぞれ変位させる。
Thereafter, the XY coordinates of each of the plurality of patterns P (0,0) to P (8,8) formed on the wafer W are measured by a coordinate measuring machine. In this example, by processing the shape of the processing surface 10a of the processing member 10,
The plurality of patterns P (0,0) to P (8,8) are respectively displaced to the corresponding ideal imaging positions IP (0,0) to IP (8,8).

【0034】次に、投影光学系PLの諸収差のランダム
成分を補正するための被加工部材10の面形状の算出方
法について具体的に説明する。図3に示した通り、本例
における被加工部材10は、投影光学系PLの前群Gf
中に配置されている。この位置は、比較的開口数(N
A)が細い光束が通過する位置であるため、被加工部材
10の表面形状の変更により変位される光束のうち、代
表的に主光線の変位を考えればよい。
Next, a method of calculating the surface shape of the workpiece 10 for correcting random components of various aberrations of the projection optical system PL will be specifically described. As shown in FIG. 3, the member to be processed 10 in the present example includes a front group Gf of the projection optical system PL.
Is located inside. This position is relatively high in numerical aperture (N
Since (A) is a position through which a thin light beam passes, the displacement of the principal ray may be typically considered among the light beams that are displaced by the change in the surface shape of the workpiece 10.

【0035】ここで、図5に示す理想結像位置IP
(0,0)〜IP(8,8)と複数のパターンP(0,
0)〜P(8,8)とのずれ量をwとし、複数のマーク
M(0,0)〜M(8,8)からの主光線が被加工部材
10を通過する点である主光線通過点における被加工部
材10の表面の法線の角度変化量をθとすると、次式が
成立する。
Here, the ideal imaging position IP shown in FIG.
(0,0) to IP (8,8) and a plurality of patterns P (0,
0) to P (8,8), w is the shift amount, and the principal ray from the plurality of marks M (0,0) to M (8,8) is the point at which the principal ray passes through the workpiece 10. Assuming that the amount of change in the angle of the normal to the surface of the workpiece 10 at the passing point is θ, the following equation is established.

【0036】 w=β・Lr(n−1)・θ (10) なお、角度変化量θは、加工前の基準状態における被加
工部材10の表面(被加工面10a)の法線に対するも
のであり、βは投影光学系の投影倍率、Lrはレチクル
R1と被加工部材10の被加工面10aとの光軸方向に
沿った距離、nは被加工部材10の屈折率である。ま
た、(10)式において、被加工部材10の被加工面1
0aは、ウエハW側の面であるとしている。
W = β · Lr (n−1) · θ (10) The angle change θ is relative to the normal line of the surface of the workpiece 10 (the processing surface 10a) in the reference state before the processing. Here, β is the projection magnification of the projection optical system, Lr is the distance along the optical axis direction between the reticle R1 and the processing surface 10a of the processing member 10, and n is the refractive index of the processing member 10. In the expression (10), the processing surface 1 of the processing member 10 is used.
0a is the surface on the wafer W side.

【0037】また、被加工部材10が投影光学系PLと
ウエハWとの間の光路中にある場合には、次式が成立す
る。 w=Lw(n−1)・θ (11) ただし、LwはウエハWと被加工部材10の被加工面1
0aとの光軸方向に沿った距離である。
When the workpiece 10 is in the optical path between the projection optical system PL and the wafer W, the following equation is established. w = Lw (n−1) · θ (11) where Lw is the processing surface 1 of the wafer W and the processing member 10
0a along the optical axis direction.

【0038】なお、被加工部材10の被加工面10a
は、被加工部材10のレチクルR1側の面とウエハW側
の面とのどちらであってもよく、被加工面10aは上述
のように平面であることが望ましい。このように、前述
の座標測定機による複数のパターンP(0,0)〜P
(8,8)の座標と理想結像位置IP(0,0)〜IP
(8,8)とのずれ量wから、被加工部材10の被加工
面10aの主光線通過点における面法線を求められる。
これにより、被加工部材10の面法線は各主光線通過点
において定まる。そして、この面法線から、主光線通過
点における面の接線ベクトルを求めることができるた
め、点の座標とその座標における面の接線ベクトルから
曲面を補完するクーンズ(Coons) の式を用いて、連続的
な表面形状を求めることができる。
The processing surface 10a of the processing member 10
May be either the surface on the reticle R1 side or the surface on the wafer W side of the workpiece 10, and the workpiece surface 10a is desirably a flat surface as described above. As described above, the plurality of patterns P (0,0) to P
Coordinates of (8,8) and ideal imaging positions IP (0,0) to IP
From the deviation w from (8, 8), the surface normal at the principal ray passing point of the processed surface 10a of the processed member 10 can be obtained.
Thereby, the surface normal of the workpiece 10 is determined at each principal ray passing point. Then, from this surface normal, the tangent vector of the surface at the principal ray passing point can be obtained, so using the Coons formula that complements the curved surface from the coordinates of the point and the tangent vector of the surface at that coordinate, A continuous surface shape can be determined.

【0039】しかしながら、図6(a)に示すように、
例えば点Q(0,0)と点Q(1,0)との隣り合う座
標における接線ベクトルθ(0,0),θ(1,0)が
共に等しい場合には、補完される曲面がうねってしまう
問題が生じる。そこで、本例では、図6(b)に示すよ
うに、隣り合う主光線の間において、座標Q(0,0)
における接線ベクトルθ(0,0)のZ方向のベクトル
成分を、Z方向の高さZ(1,0)として、座標Q
(0,0)の隣の座標のQ(1,0)に加える。これに
より、隣り合う座標Q(0,0),Q(1,0)の接線
ベクトルが共に等しい場合においても、補完される曲線
はこれらの座標Q(0,0),Q(1,0)においてほ
ぼ直線となり、これらの座標Q(0,0),Q(1,
0)間を通過する主光線はほぼ等しい角度で屈折する。
従って、隣り合う主光線通過点を通過する主光線による
補正量が等しい場合においても、これらの隣り合う主光
線通過点の間において、投影光学系PLの諸収差の補正
量を等しくすることができる。
However, as shown in FIG.
For example, if the tangent vectors θ (0,0) and θ (1,0) at the adjacent coordinates of the point Q (0,0) and the point Q (1,0) are equal, the complemented curved surface is undulated. Problems arise. Therefore, in this example, as shown in FIG. 6B, the coordinates Q (0,0) are set between adjacent chief rays.
, The vector component in the Z direction of the tangent vector θ (0,0) at the height Z (1,0) in the Z direction, and the coordinates Q
It is added to the coordinate Q (1,0) next to (0,0). Thereby, even when the tangent vectors of the adjacent coordinates Q (0,0) and Q (1,0) are both equal, the complemented curve is represented by these coordinates Q (0,0), Q (1,0). , The coordinates Q (0,0), Q (1,
The principal ray passing between 0) is refracted at substantially equal angles.
Therefore, even when the correction amounts due to the principal rays passing through the adjacent principal ray passing points are equal, the correction amounts of the various aberrations of the projection optical system PL can be equalized between these adjacent principal ray passing points. .

【0040】次に、本例の曲面補完の手順について具体
的に説明する。まず、図7に示すように、被加工部材1
0の被加工面10aにXYZ座標をとる。なお、図7に
おいては、複数のマークM(0,0)〜M(8,8)か
ら複数のパターンP(0,0)〜P(8,8)へ向かう
光束の主光線が被加工部材10を通過する主光線通過点
Q(0,0)〜Q(8,8)を破線の交点で示してい
る。ここで、上述の(11)式により求められた各主光
線通過点Q(0,0)〜Q(8,8)における法線ベク
トルをθ(i,j)とし、各主光線通過点Q(0,0)
〜Q(8,8)におけるZ方向の高さをZ(i,j)と
する。ただし、本例ではi=0〜8、j=0〜8であ
る。
Next, the procedure for surface complementation in this embodiment will be specifically described. First, as shown in FIG.
The XYZ coordinates are set on the 0-processed surface 10a. In FIG. 7, the principal ray of the light beam traveling from the plurality of marks M (0,0) to M (8,8) to the plurality of patterns P (0,0) to P (8,8) is a member to be processed. The principal ray passing points Q (0,0) to Q (8,8) passing through 10 are indicated by intersections of broken lines. Here, the normal vector at each of the principal ray passing points Q (0,0) to Q (8,8) obtained by the above equation (11) is represented by θ (i, j), and each principal ray passing point Q (0,0)
Let Z (i, j) be the height in the Z direction at Q to (8,8). However, in this example, i = 0 to 8 and j = 0 to 8.

【0041】主光線通過点Q(0,0)の法線ベクトル
θ(0,0)に基づいて、Y軸上において主光線通過点
Q(0,0)と隣り合う座標の主光線通過点Q(0,
1)におけるZ方向の高さZ(0,1)を以下の式によ
り算出する。 Z(0,j)=Z(0,j-1)+θy(0,j-1)・(y(0,j)−y(0,j-1)) (12) ただし、θy(0,j)は、主光線通過点Q(0,j)
における法線ベクトルθ(0,j)のY軸方向のベクト
ル成分、y(0,j)は、主光線通過点Q(0,j)に
おける主光線通過点Q(0,0)を原点にとったときの
座標値のY軸方向の成分である。なお、主光線通過点Q
(0,0)をZ軸方向の基準として、Z(0,0)=0
とする。そして、Y軸上の主光線通過点Q(0,2)〜
Q(0,8)についても、同様にZ方向の高さZ(0,
2)〜Z(0,8)を算出する。
Based on the normal vector θ (0,0) of the principal ray passing point Q (0,0), the principal ray passing point of coordinates adjacent to the principal ray passing point Q (0,0) on the Y axis. Q (0,
The height Z (0, 1) in the Z direction in 1) is calculated by the following equation. Z (0, j) = Z (0, j-1) + θy (0, j-1) · (y (0, j) −y (0, j-1)) (12) where θy (0, j) is the principal ray passing point Q (0, j)
, The vector component in the Y-axis direction of the normal vector θ (0, j), y (0, j) is defined with the principal ray passing point Q (0, 0) at the principal ray passing point Q (0, j) as the origin. This is the component in the Y-axis direction of the coordinate value when taken. Note that the principal ray passing point Q
Using (0,0) as a reference in the Z-axis direction, Z (0,0) = 0
And Then, the principal ray passing points Q (0, 2) on the Y axis
Similarly, for Q (0,8), the height Z (0,
2) Calculate Z to (0,8).

【0042】また、主光線通過点Q(0,0)の法線ベ
クトルθ(0,0)に基づいて、X軸上において主光線
通過点Q(0,0)と隣り合う座標の主光線通過点Q
(1,0)におけるZ方向の高さZ(1,0)を以下の
式により算出する。 Z(i,0)=Z(i-1,0)+θx(i-1,0)・(x(i,0)−x(i-1,0)) (13) ただし、θx(i,0)は、主光線通過点Q(i,0)
における法線ベクトルθ(i,0)のX軸方向のベクト
ル成分、x(i,0)は、主光線通過点Q(i,0)に
おける主光線通過点Q(0,0)を原点にとったときの
座標値のX軸方向の成分である。そして、X軸上の主光
線通過点Q(2,0)〜Q(8,0)についても、同様
にZ方向の高さZ(2,0)〜Z(8,0)を算出す
る。
Further, based on the normal vector θ (0,0) of the principal ray passing point Q (0,0), the principal ray having coordinates adjacent to the principal ray passing point Q (0,0) on the X axis. Passing point Q
The height Z (1,0) in the Z direction at (1,0) is calculated by the following equation. Z (i, 0) = Z (i-1,0) + θx (i-1,0) · (x (i, 0) −x (i-1,0)) (13) where θx (i, 0) is the principal ray passing point Q (i, 0)
, The vector component x (i, 0) of the normal vector θ (i, 0) in the X-axis direction is based on the principal ray passing point Q (0,0) at the principal ray passing point Q (i, 0). This is the component in the X-axis direction of the coordinate value when taken. Then, with respect to the principal ray passing points Q (2,0) to Q (8,0) on the X axis, the heights Z (2,0) to Z (8,0) in the Z direction are similarly calculated.

【0043】そして、図8に示すように、X軸とY軸と
に挟まれる主光線通過点Q(i,j)におけるZ方向の
高さZ(i,j)を以下の式に基づいて算出する。 Z(i,j)={Z(i-1,j)+θx(i-1,j)・(x(i,j)−x(i-1,j)) +Z(i,j-1)+θy(i,j-1)・(y(i,j)−y(i,j-1))}/2 (14) 図9に示すように、主光線通過点Q(1,1)のZ方向
の高さZ(1,1)の算出後、主光線通過点Q(1,
2),Q(2,1),Q(2,2)…Q(i,j)…Q
(i,j)…Q(8,8)のZ方向の高さZ(1,
2),Z(2,1),Z(2,2)…Z(i,j)…Z
(8,8)をそれぞれ(14)式に基づいて算出する。
As shown in FIG. 8, the height Z (i, j) in the Z direction at the principal ray passing point Q (i, j) between the X axis and the Y axis is calculated based on the following equation. calculate. Z (i, j) = {Z (i-1, j) + θx (i-1, j) · (x (i, j) −x (i-1, j)) + Z (i, j-1) + Θy (i, j−1) · (y (i, j) −y (i, j−1))} / 2 (14) As shown in FIG. 9, the principal ray passing point Q (1,1) After calculating the height Z (1,1) in the Z direction, the principal ray passing point Q (1,1)
2), Q (2,1), Q (2,2) ... Q (i, j) ... Q
(I, j)... Q (8, 8) height Z (1,
2), Z (2,1), Z (2,2) ... Z (i, j) ... Z
(8, 8) are calculated based on equation (14).

【0044】主光線通過点Q(i,j)におけるZ方向
の高さZ(i,j)と、主光線通過点Q(i,j)のX
Y座標と、主光線通過点Q(i,j)での面法線ベクト
ルθ(i,j)から求められる主光線通過点Q(i,
j)における接線ベクトルとに基づいて、クーンズ・パ
ッチの手法により曲面を張る。これにより、投影光学系
PLの諸収差のランダム成分を補正する被加工部材10
の面形状を得ることができる。
The height Z (i, j) in the Z direction at the principal ray passing point Q (i, j) and the X of the principal ray passing point Q (i, j)
The principal ray passing point Q (i, j) obtained from the Y coordinate and the surface normal vector θ (i, j) at the principal ray passing point Q (i, j)
Based on the tangent vector in j), a curved surface is formed by the Coons patch technique. Thereby, the workpiece 10 that corrects random components of various aberrations of the projection optical system PL
Can be obtained.

【0045】次に、被加工部材10の面形状の加工方法
について説明する。図3に示す投影露光装置から、被加
工部材10を取り外し、求められた面形状データに基づ
いて、取り外された被加工部材10の表面形状の加工を
行う。ここで、本例における被加工部材10はランダム
成分を補正するために、その表面形状がランダムで不規
則にうねった形状となる。従って、本例では、図10に
示すような研磨装置を用いる。なお、図10においては
XZ座標系を採用している。
Next, a method of processing the surface shape of the workpiece 10 will be described. The workpiece 10 is removed from the projection exposure apparatus shown in FIG. 3, and the surface shape of the removed workpiece 10 is processed based on the obtained surface shape data. Here, in order to correct a random component, the workpiece 10 in this example has a random and irregularly undulating surface shape. Therefore, in this example, a polishing apparatus as shown in FIG. 10 is used. In FIG. 10, the XZ coordinate system is used.

【0046】図10において、被加工部材10は、XY
方向に移動自在なステージ21上の保持部21aに載置
されている。また、ステージ21をXY方向に沿って移
動させる駆動部22は、制御部20によって制御されて
いる。駆動部22によるステージ21の移動の際におい
てそのXY方向における位置を検出するために、エンコ
ーダ、干渉計等からなる検出部30がステージ21に設
けられている。この検出部30による検出信号は制御部
20へ伝達される。
In FIG. 10, the workpiece 10 is XY
The stage 21 is mounted on a holding part 21 a on a stage 21 which is movable in the direction. The drive unit 22 that moves the stage 21 in the X and Y directions is controlled by the control unit 20. To detect the position in the XY directions when the stage 21 is moved by the drive unit 22, a detection unit 30 including an encoder, an interferometer, and the like is provided on the stage 21. The detection signal from the detection unit 30 is transmitted to the control unit 20.

【0047】また、研磨皿23は、保持部24を介して
回転軸25の一端に取り付けられており、図中Z方向を
軸として回転可能である。この回転軸25の他端には、
制御部20によって制御されるモータ26が取り付けら
れている。回転軸25を回転自在に支持する軸受27
は、不図示の本体に固設されている支持部28に対して
Z方向に移動自在に設けられている。この支持部20に
は、制御部20により制御されるモータ29が取り付け
られており、このモータ29の作用によって軸受27が
Z方向に沿って移動し、ひいては研磨皿23がZ方向に
沿って移動する。なお、研磨皿23を保持する保持部2
4には、研磨皿23と被加工部材10との接触圧を検出
するためのセンサ(不図示)が設けられており、このセ
ンサからの出力は制御部20へ伝達される。
The polishing plate 23 is attached to one end of a rotary shaft 25 via a holding portion 24, and is rotatable about the Z direction in the figure. At the other end of the rotating shaft 25,
A motor 26 controlled by the control unit 20 is attached. Bearing 27 that rotatably supports rotating shaft 25
Is provided movably in the Z direction with respect to a support portion 28 fixed to a main body (not shown). A motor 29 controlled by the control unit 20 is attached to the support unit 20. The operation of the motor 29 causes the bearing 27 to move along the Z direction, thereby moving the polishing plate 23 along the Z direction. I do. The holding unit 2 that holds the polishing plate 23
4 is provided with a sensor (not shown) for detecting a contact pressure between the polishing plate 23 and the workpiece 10, and an output from this sensor is transmitted to the control unit 20.

【0048】次に、図10の研磨装置の動作の説明を簡
単にすると、まず、上述の求められた面形状データを制
御部20へ入力する。その後、制御部20は、研磨皿2
3を回転させつつ、駆動部22を介してステージ21を
XY方向に沿って移動させる。即ち、研磨皿23が被加
工部材10の被加工面10aをXY方向に沿ってなぞる
ように移動する。このときの被加工面10aにおける研
磨量は、被加工面10aと研磨皿23との接触圧、研磨
皿23の滞留時間で決定される。
Next, the operation of the polishing apparatus shown in FIG. 10 will be briefly described. First, the above-described surface shape data is input to the control unit 20. Thereafter, the control unit 20 controls the polishing plate 2
While rotating the stage 3, the stage 21 is moved along the XY directions via the drive unit 22. That is, the polishing plate 23 moves so as to trace the work surface 10a of the work member 10 along the XY directions. The amount of polishing on the processing surface 10a at this time is determined by the contact pressure between the processing surface 10a and the polishing plate 23 and the residence time of the polishing plate 23.

【0049】その後、図10の研磨装置により加工され
た被加工部材10に対して反射防止膜を蒸着し、保持部
材11を使用して図3の投影露光装置に加工された被加
工部材10を載置する。なお、図10の研磨装置におい
ては、研磨皿23はXY方向において固定されている
が、ステージ21をXY方向へ移動させる代わりにこの
研磨皿23を移動させてもよい。
Thereafter, an antireflection film is deposited on the workpiece 10 processed by the polishing apparatus of FIG. 10, and the workpiece 10 processed by the projection exposure apparatus of FIG. Place. In the polishing apparatus shown in FIG. 10, the polishing plate 23 is fixed in the XY directions, but the polishing plate 23 may be moved instead of moving the stage 21 in the XY directions.

【0050】以上のように、投影光学系PLを構成する
被加工部材10の表面形状を加工することにより、被加
工部材10を通過する光束を屈折作用により偏向させ、
投影光学系PLの諸収差のランダム成分を補正すること
ができる。また、被加工部材10が投影光学系PLを構
成する光学部材であるため、投影光学系PLの諸収差を
補正するための補正板を投影光学系PLに追加する場合
に比べ、投影光学系PLを低コストに製造することがで
きる。
As described above, by processing the surface shape of the workpiece 10 constituting the projection optical system PL, the light beam passing through the workpiece 10 is deflected by refraction.
Random components of various aberrations of the projection optical system PL can be corrected. Further, since the workpiece 10 is an optical member constituting the projection optical system PL, the projection optical system PL is compared with a case where a correction plate for correcting various aberrations of the projection optical system PL is added to the projection optical system PL. Can be manufactured at low cost.

【0051】次に、投影光学系PLの実施例につき図1
5を参照して説明する。図15は、投影光学系PLのレ
ンズ構成の一例を示し、この図15において、投影光学
系PLは、レチクルR側から順に第1レンズ群G1、第
2レンズ群G2、第3レンズ群G3、及び第4レンズ群
G4を配置して構成されている。そして、第1レンズ群
G1は、レチクルR側から順にレチクルR側に平面を向
けた平凸レンズL11、両凸レンズL12、レチクルR
側に凸面を向けた負のメニスカスレンズL13、両凸レ
ンズL14、及び両凸レンズL15からなる。平凸レン
ズL11が図3の被加工部材10に対応している。
Next, an embodiment of the projection optical system PL will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows an example of a lens configuration of the projection optical system PL. In FIG. 15, the projection optical system PL has a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, And a fourth lens group G4. The first lens group G1 includes a plano-convex lens L11, a biconvex lens L12, and a reticle R, each having a flat surface facing the reticle R side from the reticle R side.
It comprises a negative meniscus lens L13 with a convex surface facing the side, a biconvex lens L14, and a biconvex lens L15. The plano-convex lens L11 corresponds to the workpiece 10 in FIG.

【0052】第2レンズ群G2は、レチクルR側から順
にレチクルR側に凸面を向けた負のメニスカスレンズL
21、両凸レンズL22、レチクルR側に凸面を向けた
負のメニスカスレンズL23、両凹レンズL24、両凹
レンズL25、及び両凹レンズL26からなる。第3レ
ンズ群G3は、レチクルR側から順にウエハW側に凸面
を向けた正のメニスカスレンズL31、ウエハW側に凸
面を向けた負のメニスカスレンズL32、ウエハW側に
凸面を向けた正のメニスカスレンズL33、両凸レンズ
L34、及び両凸レンズL35からなる。
The second lens group G2 includes a negative meniscus lens L having a convex surface facing the reticle R side in order from the reticle R side.
21, a biconvex lens L22, a negative meniscus lens L23 having a convex surface facing the reticle R side, a biconcave lens L24, a biconcave lens L25, and a biconcave lens L26. The third lens group G3 includes, in order from the reticle R side, a positive meniscus lens L31 having a convex surface facing the wafer W side, a negative meniscus lens L32 having a convex surface facing the wafer W side, and a positive meniscus lens L32 having a convex surface facing the wafer W side. It comprises a meniscus lens L33, a biconvex lens L34, and a biconvex lens L35.

【0053】第4レンズ群G4は、レチクルR側から順
にレチクルR側に凸面を向けた正のメニスカスレンズL
41、レチクルR側に凸面を向けた負のメニスカスレン
ズL42、レチクルR側に凸面を向けた負のメニスカス
レンズL43、両凹レンズL44、ウエハW側に凸面を
向けた負のメニスカスレンズL45、ウエハW側に凸面
を向けた正のメニスカスレンズL46、ウエハW側に凸
面を向けた正のメニスカスレンズL47、両凸レンズL
48、ウエハW側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ
L49、両凸レンズL410、レチクルR側に凸面を向
けた正のメニスカスレンズL411、レチクルR側に凸
面を向けた正のメニスカスレンズL412、レチクルR
側に凸面を向けた正のメニスカスレンズL413、レチ
クルR側に凸面を向けた負のメニスカスレンズL41
4、及びレチクルR側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズL415からなる。メニスカスレンズL46とL4
7との間に開口絞りASが配置されている。
The fourth lens group G4 includes, in order from the reticle R side, a positive meniscus lens L having a convex surface facing the reticle R side.
41, a negative meniscus lens L42 having a convex surface facing the reticle R side, a negative meniscus lens L43 having a convex surface facing the reticle R side, a biconcave lens L44, a negative meniscus lens L45 having a convex surface facing the wafer W side, and the wafer W Positive meniscus lens L46 with the convex surface facing the side, positive meniscus lens L47 with the convex surface facing the wafer W side, and biconvex lens L
48, a negative meniscus lens L49 having a convex surface facing the wafer W side, a biconvex lens L410, a positive meniscus lens L411 having a convex surface facing the reticle R side, a positive meniscus lens L412 having a convex surface facing the reticle R side, and the reticle R.
Positive meniscus lens L413 with a convex surface facing the negative side, negative meniscus lens L41 with a convex surface facing the reticle R side
4 and a positive meniscus lens L415 having a convex surface facing the reticle R side. Meniscus lenses L46 and L4
7, an aperture stop AS is arranged.

【0054】以下の表1、表2において、図15に示す
投影光学系の諸元の値及び条件式対応値を示す。ただ
し、aは最大物体高を、NAは像側最大開口数をそれぞ
れ示している。また、左端の第1欄の面番号はレチクル
側からの面の順序を、第2欄のriはレンズ面の曲率半
径(mm)、第3欄のdiは各面の軸上間隔すなわち面
間隔(mm)をそれぞれ示している。また、レチクル側
に向かって凸面の曲率半径を正とし、凹面の曲率半径を
負としている。そして、いずれのレンズも単一の硝材で
ある合成石英(Si02 )製である。また、露光波長
は、KrFエキシマレーザ光の波長(248nm)であ
るとして、これに対する合成石英の屈折率nは、n=
1.50839である。
Tables 1 and 2 below show the values of the specifications of the projection optical system shown in FIG. 15 and the values corresponding to the conditional expressions. Here, a indicates the maximum object height, and NA indicates the image-side maximum numerical aperture. Further, the surface numbers in the first column at the left end indicate the order of the surfaces from the reticle side, ri in the second column is the radius of curvature (mm) of the lens surface, and di in the third column is the on-axis spacing of each surface, that is, the surface spacing. (Mm) are shown. Further, the radius of curvature of the convex surface toward the reticle side is positive, and the radius of curvature of the concave surface is negative. Then, a synthetic quartz (Si0 2) manufactured by a single glass material any of the lens. Further, assuming that the exposure wavelength is the wavelength (248 nm) of the KrF excimer laser light, the refractive index n of the synthetic quartz with respect to this is n =
1.50839.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】[0056]

【表2】(条件式対応値) (1) Lc/fc=0.332 (2) fgf/fc=0.614 (3) Lr/fc=0.155 (4) fgr/fc=0.059(2) fcf / fc = 0.614 (3) Lr / fc = 0.155 (4) fgr / fc = 0.599

【0057】次に、図15に示すレンズ構成の投影光学
系の平凸レンズL11を図3の被加工部材10として選
定して、投影光学系の諸収差のランダム成分を補正する
ための加工を施し、投影光学系の諸収差を測定した結果
を示す。ここでは、X方向に11個、Y方向に7個、計
11×7個の十字状のマークがマトリクス状に配置され
たテストレチクルを用いてテスト露光を行い、投影光学
系の諸収差のランダム成分を測定する。図11は、テス
トレチクル上のマークに対応するパターンPのウエハ上
の露光領域EAにおける理想結像位置を示す。
Next, the plano-convex lens L11 of the projection optical system having the lens configuration shown in FIG. 15 is selected as the member to be processed 10 in FIG. 3 and subjected to processing for correcting random components of various aberrations of the projection optical system. 4 shows the results of measuring various aberrations of the projection optical system. Here, test exposure is performed using a test reticle having a total of 11 × 7 cross-shaped marks arranged in a matrix, 11 in the X direction and 7 in the Y direction. Measure the components. FIG. 11 shows an ideal image forming position in the exposure area EA on the wafer of the pattern P corresponding to the mark on the test reticle.

【0058】図13は、未加工の被加工部材を投影光学
系に取り付けてテスト露光を行い、ウエハを現像した
後、ウエハ上のパターンの結像位置の理想結像位置に対
するずれ量を測定した結果を示し、この図13におい
て、横軸はX方向の像高xを表し、縦軸はパターンの結
像位置の理想結像位置に対するX方向のずれ量ΔX及び
Y方向のずれ量ΔYを表す。なお、図13(a)〜図1
3(c)は、Y方向の像高yが、それぞれ−2、0、2
(mm)のものである。
FIG. 13 shows that the unprocessed workpiece is attached to the projection optical system, test exposure is performed, and after the wafer is developed, the amount of deviation of the image formation position of the pattern on the wafer from the ideal image formation position is measured. In FIG. 13, the horizontal axis represents the image height x in the X direction, and the vertical axis represents the amount of deviation ΔX in the X direction and the amount of deviation ΔY in the Y direction from the ideal imaging position of the pattern. . 13 (a) to FIG.
3 (c) shows that the image height y in the Y direction is -2, 0, 2 respectively.
(Mm).

【0059】図12は、図13の測定結果に基づいて、
投影光学系の諸収差を相殺するような面形状を算出し、
算出された面形状となるように被加工部材を加工した
後、干渉計によりその被加工部材の被加工部10bの形
状を計測して得られた等高線マップを示し、この図12
において、等高線13は干渉計により計測されたサグ量
の等しい線である。
FIG. 12 is based on the measurement result of FIG.
Calculate the surface shape to cancel various aberrations of the projection optical system,
FIG. 12 shows a contour map obtained by processing the workpiece to have the calculated surface shape and then measuring the shape of the workpiece 10b of the workpiece by an interferometer.
, Contour lines 13 are lines having the same sag amount measured by the interferometer.

【0060】図14は、図12に示す面形状を有する被
加工部材を投影光学系に取り付けてテスト露光を行い、
ウエハを現像した後、ウエハ上のパターンの結像位置の
理想結像位置に対するずれ量を測定した結果を示し、こ
の図14において、横軸はX方向の像高xを表し、縦軸
はパターンの結像位置の理想結像位置に対するX方向の
ずれ量ΔX及びY方向のずれ量ΔYを表す。なお、図1
4(a)〜図14(c)は、Y方向の像高yが、それぞ
れ−2、0、2のものである。
FIG. 14 shows that the workpiece having the surface shape shown in FIG. 12 is attached to the projection optical system and test exposure is performed.
FIG. 14 shows the result of measuring the amount of deviation of the image forming position of the pattern on the wafer from the ideal image forming position after developing the wafer. In FIG. 14, the horizontal axis represents the image height x in the X direction, and the vertical axis represents the pattern height. Represents the amount of deviation ΔX in the X direction and the amount of deviation ΔY in the Y direction from the ideal imaging position. FIG.
FIGS. 4A to 14C show the cases where the image height y in the Y direction is -2, 0, and 2, respectively.

【0061】次に、本発明の第2の実施の形態につき図
16及び図17を参照して説明する。本例は半導体素子
製造用の投影露光装置において、照明条件の変更を行う
場合に本発明を適用したものである。図16は、本例の
投影露光装置70の概略構成を示し、この図16におい
て、投影露光装置70は、不図示の感光基板としてのウ
エハが搭載されるウエハステージ72と、このウエハス
テージ72の上方に配置された投影光学系PL1と、こ
の投影光学系PL1の上方に配置されたマスクとしての
レチクルR2と、このレチクルR2を露光光により照明
する照明光学系71とを備えている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to a case where illumination conditions are changed in a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element. FIG. 16 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus 70 of this example. In FIG. 16, the projection exposure apparatus 70 includes a wafer stage 72 on which a wafer as a photosensitive substrate (not shown) is mounted, and a wafer stage 72 The apparatus includes a projection optical system PL1 disposed above, a reticle R2 as a mask disposed above the projection optical system PL1, and an illumination optical system 71 for illuminating the reticle R2 with exposure light.

【0062】ウエハステージ72は、図16における紙
面に直交する水平面内で、紙面に平行なX軸とこれに直
交するY軸との2次元方向に移動自在に構成されてい
る。このウエハステージ72の2次元方向(X及びY方
向)の駆動は、駆動系73によりなされている。また、
このウエハステージ72のX及びY方向の位置は、不図
示のレーザ干渉計により計測され、このレーザ干渉計の
出力が主制御系74に入力されるようになっている。即
ち、主制御系74は、レーザ干渉計の出力をモニタしつ
つ駆動系73を介してウエハステージ72のX及びY方
向の位置を制御するようになっている。
The wafer stage 72 is configured to be movable in a two-dimensional direction of an X axis parallel to the paper surface and a Y axis orthogonal to the paper surface in a horizontal plane orthogonal to the paper surface in FIG. The drive of the wafer stage 72 in the two-dimensional direction (X and Y directions) is performed by a drive system 73. Also,
The position of the wafer stage 72 in the X and Y directions is measured by a laser interferometer (not shown), and the output of the laser interferometer is input to the main control system 74. That is, the main control system 74 controls the position of the wafer stage 72 in the X and Y directions via the drive system 73 while monitoring the output of the laser interferometer.

【0063】また、投影光学系PL1は、XY平面に直
交するZ軸方向に所定間隔で配置された光軸を共通にす
る複数枚の光学部材とこれらの光学部材を保持する鏡筒
とから成る。投影光学系PL1の諸収差の線形成分を補
正するため、投影光学系PL1を構成する各光学部材の
うち少なくとも2枚は、Z軸方向(光軸方向)の間隔及
び位置、並びにX及びY方向の傾斜が調整自在になって
いる。これらの光学部材は、例えば外周部をほぼ120
゜間隔の3点で支持され、各支持点をピエゾ素子等のア
クチュエータによりZ軸方向に駆動できるようになって
いる。さらに、第1の実施の形態と同様に、投影光学系
PL1を構成する光学部材のうち被加工部材10’に投
影光学系PL1の諸収差のランダム成分(非線形成分)
を補正するための加工が施してある。
The projection optical system PL1 is composed of a plurality of optical members having a common optical axis arranged at a predetermined interval in the Z-axis direction orthogonal to the XY plane, and a lens barrel holding these optical members. . In order to correct the linear components of various aberrations of the projection optical system PL1, at least two of the optical members constituting the projection optical system PL1 are spaced and positioned in the Z-axis direction (optical axis direction), and in the X and Y directions. The inclination of is adjustable. These optical members have, for example, approximately 120
支持 Supported at three points at intervals, each supporting point can be driven in the Z-axis direction by an actuator such as a piezo element. Further, as in the first embodiment, random components (non-linear components) of various aberrations of the projection optical system PL1 are applied to the processing target member 10 ′ among the optical members constituting the projection optical system PL1.
Has been applied to correct the

【0064】照明光学系71は、水銀ランプ36、楕円
鏡38、ミラー40,44,54,58、シャッタ4
2、フライアイレンズ46、開口絞り板48、ブライン
ド52及びコンデンサレンズ56を含んで構成されてい
る。ここで、照明光学系71の構成各部について、その
作用と共に説明する。シャッタ42の「開」状態では、
水銀ランプ36から射出された露光光(i線又はg線)
は、楕円鏡38で集光され、ミラー40で反射され、シ
ャッタ42の位置を通過してミラー44で再び反射さ
れ、フライアイレンズ46及び開口絞り板48の開口絞
りを透過してブラインド52に至る。ここでこのブライ
ンド52の配置面は、レチクルR2のパターン形成面と
共役であり、このブラインド52の開口によりレチクル
R2上の照明領域の形状が規定されている。このブライ
ンド52でその形状が規定された露光光はミラー54で
反射され、コンデンサレンズ56で集光されて、ミラー
58で反射された後、レチクルR2を上方から照明す
る。これにより、レチクルR2のパターン形成面に形成
された回路パターンの像が投影光学系PL1を介して所
定の倍率でウエハステージ72の上の不図示のウエハに
転写される。一方、シャッタ42の「閉」状態では、露
光光がシャッタ42で遮られるため、レチクルR2が照
明されることはない。
The illumination optical system 71 includes a mercury lamp 36, an elliptical mirror 38, mirrors 40, 44, 54, 58, and a shutter 4.
2, a fly-eye lens 46, an aperture stop plate 48, a blind 52, and a condenser lens 56. Here, each component of the illumination optical system 71 will be described together with its operation. In the "open" state of the shutter 42,
Exposure light (i-line or g-line) emitted from mercury lamp 36
Are condensed by the elliptical mirror 38, reflected by the mirror 40, passed through the position of the shutter 42, reflected again by the mirror 44, transmitted through the fly-eye lens 46 and the aperture stop of the aperture stop plate 48, and transmitted to the blind 52. Reach. Here, the arrangement surface of the blind 52 is conjugate with the pattern formation surface of the reticle R2, and the shape of the illumination region on the reticle R2 is defined by the opening of the blind 52. Exposure light whose shape is defined by the blind 52 is reflected by a mirror 54, condensed by a condenser lens 56, reflected by a mirror 58, and illuminates the reticle R2 from above. Thereby, the image of the circuit pattern formed on the pattern formation surface of reticle R2 is transferred to a wafer (not shown) on wafer stage 72 at a predetermined magnification via projection optical system PL1. On the other hand, when the shutter 42 is in the "closed" state, the exposure light is blocked by the shutter 42, so that the reticle R2 is not illuminated.

【0065】前述の開口絞り板48は、図17に示すよ
うに、円板状の部材からなり、この開口絞り板48上に
は、ほぼ等間隔で通常の円形開口よりなる開口絞り49
A、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであ
るσ値を小さくするための開口絞り49B、輪帯照明用
の輪帯状の開口絞り49C、及び変形光源法用に複数の
開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り49Dが配
置されている。本例では、この開口絞り板48を回転さ
せることにより、4個の開口絞り49A〜49Dのうち
の所望の開口絞りを選択できる。この開口絞り板48が
主制御系74によって制御される回転駆動機構64によ
ってZ軸回りに回転駆動されるようになっている。
As shown in FIG. 17, the above-described aperture stop plate 48 is formed of a disk-shaped member. On this aperture stop plate 48, there is provided an aperture stop 49 having a regular circular aperture at substantially equal intervals.
A, an aperture stop 49B made of a small circular aperture for reducing the σ value that is a coherence factor, a ring-shaped aperture stop 49C for annular illumination, and a plurality of apertures eccentrically arranged for a modified light source method. A modified aperture stop 49D is disposed. In this example, by rotating the aperture stop plate 48, a desired one of the four aperture stops 49A to 49D can be selected. The aperture stop plate 48 is driven to rotate around the Z axis by a rotation drive mechanism 64 controlled by the main control system 74.

【0066】更に、本例では主制御系74に記憶部とし
てのハードディスク68が併設されている。このハード
ディスク68内には、前述の4個の開口絞り49A〜4
9Dに対応するそれぞれの照明条件下でのテスト露光に
より求めた投影光学系PL1の諸収差の線形変化量の補
正値がデータファイルの形式で格納されている。次に、
各開口絞りに対応した被加工部材の加工及びデータファ
イルの作成方法について説明する。
Further, in this embodiment, the main control system 74 is provided with a hard disk 68 as a storage unit. In the hard disk 68, the four aperture stops 49A to 49A-4 described above are provided.
Correction values of linear changes of various aberrations of the projection optical system PL1 obtained by test exposure under respective illumination conditions corresponding to 9D are stored in a data file format. next,
A method of processing a member to be processed and a method of creating a data file corresponding to each aperture stop will be described.

【0067】まず、最初に通常の円形開口よりなる開口
絞り49Aを露光光の光路上に設定し、かつ未加工の被
加工部材10’を投影光学系PL内に配置して、この状
態でテスト露光を行う。このテスト露光の結果に基づい
て、通常照明時の投影光学系PL1の諸収差を測定す
る。次に、この測定結果に基づいて、この通常照明時の
投影光学系PL1の諸収差を零とする線形成分及びラン
ダム成分(非線形成分)の補正値を求める。そして、次
に、投影光学系PL1の諸収差のランダム成分の補正値
を用いて、これが零となるように、被加工部材10’の
表面を加工し通常の円形開口よりなる開口絞り49Aに
対応する被加工部材10’を作成、すなわち、投影光学
系PL1の諸収差を低減するような凹凸分布を有する表
面形状に被加工部材10’を加工する。
First, an aperture stop 49A having a normal circular aperture is set on the optical path of the exposure light, and the unprocessed workpiece 10 'is arranged in the projection optical system PL. Perform exposure. Based on the result of the test exposure, various aberrations of the projection optical system PL1 during normal illumination are measured. Next, based on the measurement result, correction values of a linear component and a random component (non-linear component) that make various aberrations of the projection optical system PL1 at the time of the normal illumination zero are obtained. Then, using the correction values of the random components of the various aberrations of the projection optical system PL1, the surface of the workpiece 10 'is machined so that this value becomes zero, and corresponds to the aperture stop 49A having a normal circular aperture. In other words, the processing target 10 ′ is formed, that is, the processing target 10 ′ is processed into a surface shape having a concavo-convex distribution that reduces various aberrations of the projection optical system PL 1.

【0068】次いで、上記の投影光学系PL1の諸収差
の線形成分の補正値を用いて投影光学系PL1を構成す
る光学部材の移動量のデータファイルを作成し、ハード
ディスク68に格納する。他の開口絞り49B〜49D
を設定した照明条件についても、上記と同様にして、照
明条件毎にテスト露光を行い、投影光学系PL1の諸収
差を測定し、補正値を求めて被加工部材の加工及びデー
タファイルの作成を行う。
Next, using the correction values of the linear components of the various aberrations of the projection optical system PL 1, a data file of the movement amounts of the optical members constituting the projection optical system PL 1 is created and stored in the hard disk 68. Other aperture stops 49B to 49D
In the same manner as described above, test exposure is performed for each illumination condition, various aberrations of the projection optical system PL1 are measured, correction values are obtained, and processing of the workpiece and creation of a data file are performed. Do.

【0069】このようにして、すべての開口絞りについ
てそれぞれを用いた照明条件下でのテスト露光の結果に
基づいて被加工部材を加工し、作成したデータファイル
をハードディスク68に格納する。次に、上述のように
して構成された本実施例の投影露光装置70の露光時の
実際の露光に先立つ主要な動作について、主制御系74
の制御動作を中心に説明する。
As described above, the processing target member is processed based on the result of the test exposure under the illumination condition using each of the aperture stops, and the created data file is stored in the hard disk 68. Next, the main operation of the projection exposure apparatus 70 of the present embodiment configured as described above prior to actual exposure at the time of exposure will be described.
The control operation will be mainly described.

【0070】外部指令、具体的には、オペレータからの
指令、又はホストコンピュータからの開口絞り変更の指
令が主制御系74に入力されると、主制御系74では回
転駆動機構64を介して開口絞り板48回転させること
によりその指令に対応する開口絞りに交換する。このと
き、投影光学系PL中の被加工部材をその開口絞り形状
に対応した被加工部材10’に交換する。これにより、
投影光学系PL1の諸収差の非線形成分が補正される。
また、主制御系74では、ハードディスク68内のデー
タファイルよりその開口絞り形状に対応した光学部材の
移動量を読み出して、投影光学系PL1の光学部材のZ
軸方向(光軸方向)の間隔及び位置、X方向、Y方向の
傾斜を調整する。これにより、投影光学系PL1の諸収
差の線形成分が補正される。
When an external command, specifically, a command from the operator or a command to change the aperture stop from the host computer is input to the main control system 74, the main control system 74 opens the aperture via the rotary drive mechanism 64. By rotating the aperture plate 48, the aperture is changed to an aperture stop corresponding to the command. At this time, the workpiece in the projection optical system PL is replaced with a workpiece 10 'corresponding to the aperture stop shape. This allows
The non-linear components of various aberrations of the projection optical system PL1 are corrected.
Further, the main control system 74 reads the moving amount of the optical member corresponding to the aperture stop shape from the data file in the hard disk 68, and reads the Z value of the optical member of the projection optical system PL1.
The interval and position in the axial direction (optical axis direction) and the inclination in the X and Y directions are adjusted. Thereby, the linear components of various aberrations of the projection optical system PL1 are corrected.

【0071】上述のようにして、照明条件(開口絞り)
の変更に伴う投影光学系PL1の諸収差の変動分が補正
された後は、露光が開始される。以上説明したように、
本例によると、ある開口絞りを使用する照明条件下から
他の開口絞りを使用する照明条件に変更した際に生じる
投影光学系PL1の諸収差の変化を補正することができ
る。また、かかる投影光学系PL1の諸収差の変化の補
正により、異なる開口絞りを使用する異なる照明条件下
でのプロセスレイヤ間のトータルオーバレイ(総合的な
重ね合わせのずれ)の悪化を防止することができる。
As described above, the illumination conditions (aperture stop)
After the fluctuations of various aberrations of the projection optical system PL1 due to the change of are corrected, exposure is started. As explained above,
According to this example, it is possible to correct changes in various aberrations of the projection optical system PL1 that occur when the illumination condition using one aperture stop is changed to the illumination condition using another aperture stop. Further, by correcting the change of various aberrations of the projection optical system PL1, it is possible to prevent deterioration of the total overlay (overall misalignment) between process layers under different illumination conditions using different aperture stops. it can.

【0072】なお、本例では、投影光学系の諸収差の線
形成分を補正するため、投影光学系内の光学部材の光軸
方向の位置及び傾斜を調整するものを例示したが、例え
ば、レチクルのZ方向の位置を変更したり、レチクルと
投影光学系との間の光学的距離(光路長)を変更できる
ものであれば、如何なる方法を用いて投影光学系の諸収
差の線形成分の補正を行ってもよい。
In this embodiment, the position and inclination of the optical member in the projection optical system in the optical axis direction are adjusted to correct the linear components of various aberrations of the projection optical system. Correction of the linear components of various aberrations of the projection optical system using any method as long as the position in the Z direction can be changed or the optical distance (optical path length) between the reticle and the projection optical system can be changed. May be performed.

【0073】また、本例においては、照明条件の切替え
に際して開口絞り板48と回転駆動機構と使用する場合
を例示したが、投影光学系の瞳面と共役な位置の近傍で
露光光の強度分布を変化させるものであれば、如何なる
方法を用いて照明条件の切替えを行ってもよい。次に、
本発明の第3の実施の形態につき図18〜図20を参照
して説明する。本例は、第1の実施の形態に対して、投
影光学系の諸収差(ディストーション等)を補正するた
めの被加工部材の面形状について、その算出方法を変更
したものであり、図18において図3に対応する部分に
ついては同一符号を付してその詳細説明を省略する。
Further, in this example, the case where the aperture stop plate 48 and the rotary drive mechanism are used when switching the illumination condition is exemplified. However, the intensity distribution of the exposure light near the position conjugate with the pupil plane of the projection optical system is described. The lighting condition may be switched using any method as long as the lighting condition is changed. next,
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example is different from the first embodiment in that the calculation method for the surface shape of the workpiece to correct various aberrations (such as distortion) of the projection optical system is changed. Parts corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0074】図18は、本例の投影露光装置の概略構成
を示し、この図18において、本例の投影露光装置で
は、レチクルR1と投影光学系PLとの間に、投影光学
系PLのディストーションを補正するための面形状の加
工を施した補正板CPを配置している。次に、本例の補
正板CPの製造方法について説明する。
FIG. 18 shows a schematic configuration of the projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 18, in the projection exposure apparatus of this embodiment, the distortion of the projection optical system PL is provided between the reticle R1 and the projection optical system PL. A correction plate CP, which has been subjected to surface shape processing for correcting the above, is arranged. Next, a method of manufacturing the correction plate CP of the present example will be described.

【0075】まず、第1の実施の形態と同様に、例えば
図4に示すような、複数の十字状のパターンM(0,
0)〜M(8,8)がX及びY方向にマトリクス状に形
成されたテストレチクルTRを使用して投影光学系PL
のディストーションを計測する。この際には、図18に
おいて、このテストレチクルTRを、通常露光用のレチ
クルR1の代わりに投影光学系PLの物体面上(レチク
ルステージRS上)に配置する。このとき、テストレチ
クルTRと投影光学系PLとの間(保持部材14上)に
は、補正板として何ら機能していない平行平面板CP1
を配置する。
First, similarly to the first embodiment, a plurality of cross-shaped patterns M (0,
0) to M (8, 8) are formed in a matrix in the X and Y directions by using a test reticle TR using a projection optical system PL.
Measure the distortion. In this case, in FIG. 18, the test reticle TR is arranged on the object plane of the projection optical system PL (on the reticle stage RS) instead of the reticle R1 for normal exposure. At this time, between the test reticle TR and the projection optical system PL (on the holding member 14), the parallel plane plate CP1 not functioning as a correction plate at all.
Place.

【0076】次に、照明光学装置ISによってテストレ
チクルTRを照明して、テストレチクルTRの2次元マ
トリクス状に配置された各マークM(0,0)〜M
(8,8)の像を投影光学系PLを介してウエハW上に
転写する。このとき、ウエハWの表面が投影光学系PL
の像面に高精度に合わせ込まれるようにウエハWの位置
が設定されている。その結果、例えば図5に示すよう
に、投影光学系PLに残存する非線形なディストーショ
ンを反映してテストレチクルTR上の各マークM(0,
0)〜M(8,8)の像が、ウエハWの露光領域EA上
に転写される。
Next, the test reticle TR is illuminated by the illumination optical device IS, and the marks M (0,0) to M arranged in a two-dimensional matrix of the test reticle TR.
The image of (8, 8) is transferred onto the wafer W via the projection optical system PL. At this time, the surface of the wafer W is
The position of the wafer W is set so as to be adjusted with high precision to the image plane. As a result, as shown in FIG. 5, for example, each mark M (0, 0, 1) on the test reticle TR reflects non-linear distortion remaining in the projection optical system PL.
The images 0) to M (8, 8) are transferred onto the exposure area EA of the wafer W.

【0077】そして、図5において点線の交点で示され
るような各理想結像位置IP(0,0)〜IP(8,
8)と、それらに対応する各パターンP(0,0)〜P
(8,8)とのX方向及びY方向のずれ量(投影光学系
PLのディストーション量)ωx(0,0)〜ωx
(8,8),ωy(0,0)〜ωy(8,8)を、それ
ぞれレジストレーション測定機(ディストーション計測
機)により定量的に測定する。
Then, the ideal image forming positions IP (0,0) to IP (8,8) as shown by the intersections of the dotted lines in FIG.
8) and corresponding patterns P (0,0) to P
(8, 8) deviation amount in the X and Y directions (distortion amount of projection optical system PL) ωx (0, 0) to ωx
(8, 8), ωy (0, 0) to ωy (8, 8) are quantitatively measured by a registration measuring machine (distortion measuring machine).

【0078】次に、本例の補正板CPの面形状の算出方
法について説明する。本例では、補正板CPの表面にお
ける複数位置のそれぞれでその表面の補正板CPの基準
面に対する光軸方向の変位量を求めることにより、補正
板CPの面形状を決定する。なお、補正板CPの基準面
とは、補正板CPの光軸を法線とする面である。まず、
簡単のため、投影光学系PLとウエハWとの間に補正板
CPを配置する場合を考える。
Next, a method of calculating the surface shape of the correction plate CP of this embodiment will be described. In this example, the surface shape of the correction plate CP is determined by calculating the amount of displacement of the surface with respect to the reference plane of the correction plate CP at each of a plurality of positions on the surface of the correction plate CP. Note that the reference plane of the correction plate CP is a surface whose normal is the optical axis of the correction plate CP. First,
For simplicity, a case where a correction plate CP is arranged between the projection optical system PL and the wafer W will be considered.

【0079】図19(a)は、投影光学系PLとウエハ
Wとの間に補正板CPを配置した場合に、ある開口数を
持つ光束が補正板CPの補正面SCPの作用を受け、理
想結像位置P1に結像する様子を示す図である。ここ
で、ある開口数を持つ光束が補正板CPの補正面SCP
を通過する領域のX方向の長さを2R、補正板CPの屈
折率をn、線分P1Q1の光学的距離(光路長)をl
1、線分P1Q2の光学的距離をl2、位置Q1におけ
る補正板CPの厚さと位置Q2における補正板CPの厚
さとの差をΔdとすると、線分P1Q1と線分P1Q2
との光学的距離の差Δlは、次式により表される。
FIG. 19A shows that when a correction plate CP is arranged between the projection optical system PL and the wafer W, a light beam having a certain numerical aperture is affected by the correction surface SCP of the correction plate CP, and is ideal. FIG. 5 is a diagram illustrating a state where an image is formed at an image forming position P1. Here, the light beam having a certain numerical aperture is the correction surface SCP of the correction plate CP.
Is 2R, the refractive index of the correction plate CP is n, and the optical distance (optical path length) of the line segment P1Q1 is l.
1. Assuming that the optical distance of the line segment P1Q2 is l2 and the difference between the thickness of the correction plate CP at the position Q1 and the thickness of the correction plate CP at the position Q2 is Δd, the line segment P1Q1 and the line segment P1Q2
The difference Δl in the optical distance from is expressed by the following equation.

【0080】 Δl=l1−l2=(n−1)・Δd (15) 図19(b)は、ある開口数を持つ光束が投影光学系P
Lに残存するディストーションの影響によって理想結像
位置P1からωxだけX方向に変位した位置P2に結像
する様子を示す図である。ここで、補正板CPの補正面
SCPから投影光学系PLの像面(ウエハWの表面)ま
での距離をLW、補正板CPの補正面SCPにおけるあ
る開口数を持つ光束に関して、光束の中心から光束の一
端及び光束の中心から光束の他端までの距離をそれぞれ
R、線分P2Q1の光学的距離をl1、線分P2Q2の
光学的距離をl2、線分P2Q1と補正板CPの補正面
SCPとの交点をQ3、2線分P2Q1と線分P2Q2
のとの光学的距離の差をΔl(=l1−l2)、補正板
CPの屈折率をn、位置Q1における補正板CPの厚さ
と位置Q2における補正板CPの厚さとの差をΔdと
し、線分Q1Q3と線分Q1Q4との長さがほぼ等し
く、また、三角形P2Q3Q2が二等辺三角形であると
仮定すると、以下の式が得られる。
Δl = l1-l2 = (n−1) · Δd (15) FIG. 19B shows that a light beam having a certain numerical aperture is projected onto the projection optical system P.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state where an image is formed at a position P2 displaced in the X direction by ωx from the ideal image forming position P1 due to the influence of distortion remaining at L. Here, the distance from the correction surface SCP of the correction plate CP to the image plane (surface of the wafer W) of the projection optical system PL is LW, and the light flux having a certain numerical aperture on the correction surface SCP of the correction plate CP is measured from the center of the light flux. The distance from one end of the light beam and the center of the light beam to the other end of the light beam is R, the optical distance of the line segment P2Q1 is 11, the optical distance of the line segment P2Q2 is 12, and the correction surface SCP of the line segment P2Q1 and the correction plate CP. Intersection with Q3, 2 line segment P2Q1 and line segment P2Q2
Δl (= 11−12), the refractive index of the correction plate CP is n, the difference between the thickness of the correction plate CP at the position Q1 and the thickness of the correction plate CP at the position Q2 is Δd, Assuming that the lengths of the line segments Q1Q3 and Q1Q4 are substantially equal and the triangle P2Q3Q2 is an isosceles triangle, the following equation is obtained.

【0081】 tan θ=ωx/LW (16) sin θ≒tan θ (17) Δl=l1−l2=2R・sin θ (18) そして、これら(16)式〜(18)式の関係から次式
が得られる。 Δl=2R・ωx/LW (19) よって、(15)式と(19)式との関係から次式が得
られる。
Tan θ = ωx / LW (16) sin θ ≒ tan θ (17) Δl = 11−12 = 2R · sin θ (18) Then, the following equation is obtained from the relationship between the equations (16) to (18). Is obtained. Δl = 2R · ωx / LW (19) Accordingly, the following expression is obtained from the relationship between Expressions (15) and (19).

【0082】 Δd=(2R・ωx)/{(n−1)・LW} (20) この(20)式は、投影光学系PLとウエハWとの間に
補正板CPを配置する場合の関係式であるため、レチク
ルR1と投影光学系PLとの間に補正板CPを配置する
場合に換算すると、次式が得られる。 Δd=(2R・ωx・β)/{(n−1)・LR} (21) 但し、LRはレチクルR1から補正板CPの補正面SC
Pまでの距離、βは投影光学系PLの投影倍率である。
Δd = (2R · ωx) / {(n−1) · LW} (20) Equation (20) represents the relationship when the correction plate CP is arranged between the projection optical system PL and the wafer W. Since this is an equation, the following equation is obtained when converted to the case where the correction plate CP is arranged between the reticle R1 and the projection optical system PL. Δd = (2R · ωx · β) / {(n−1) · LR} (21) where LR is the correction surface SC of the correction plate CP from the reticle R1.
The distance to P, β is the projection magnification of the projection optical system PL.

【0083】従って、投影光学系PLのX方向のディス
トーション量ωx(0,0)〜ωx(8,8)を用い
て、(21)式に基づき図4のテストレチクルTRの各
マークM(0,0)〜M(8,8)に対応する補正板C
P上の各位置においてその位置を中心とするX方向に長
さ2Rの区間の両端での補正板CPの厚さの差Δdx
(0,0)〜Δdx(8,8)をそれぞれ求めることが
できる。また、同様にY方向についても、補正板CPの
各位置においてその位置を中心とするY方向に長さ2R
の区間の両端での補正板CPの厚さの差Δdy(0,
0)〜Δdy(8,8)をそれぞれ求めることができ
る。従って、補正板CPの表面における複数位置のそれ
ぞれで、その表面の補正板CPの基準面(補正板CPの
光軸を法線とする面)に対する光軸方向の変位量を求め
ることができる。
Accordingly, each mark M (0) of the test reticle TR of FIG. 4 is obtained by using the distortion amounts ωx (0,0) to ωx (8,8) of the projection optical system PL in the X direction based on the equation (21). , 0) to M (8, 8)
At each position on P, the difference Δdx in the thickness of the correction plate CP at both ends of the section having a length of 2R in the X direction centered on the position.
(0,0) to Δdx (8,8) can be obtained respectively. Similarly, in the Y direction, each position of the correction plate CP has a length 2R in the Y direction centered on the position.
Of the thickness of the correction plate CP at both ends of the section
0) to Δdy (8, 8) can be obtained. Therefore, at each of a plurality of positions on the surface of the correction plate CP, the amount of displacement of the surface in the optical axis direction with respect to the reference surface of the correction plate CP (the surface having the optical axis of the correction plate CP as the normal) can be obtained.

【0084】次に、補正板CPの面形状を決定する方法
について図20を参照して説明する。図20は、投影光
学系PLのX方向のディストーション量ωx(0,0)
〜ωx(8,0)を補正する補正板CPの厚さdのX方
向の分布を示す。この図20において、横軸xは補正板
CP上におけるX方向の位置、縦軸dは点q(0)の位
置を基準とした補正板CPの厚さを表している。また、
点q(0)〜q(N)は、補正板CP上においてX方向
に微小距離kずつ離れた各位置における補正板CPの厚
さを表している。
Next, a method for determining the surface shape of the correction plate CP will be described with reference to FIG. FIG. 20 shows the distortion amount ωx (0,0) in the X direction of the projection optical system PL.
9 shows the distribution in the X direction of the thickness d of the correction plate CP for correcting ωωx (8,0). 20, the horizontal axis x represents the position in the X direction on the correction plate CP, and the vertical axis d represents the thickness of the correction plate CP based on the position of the point q (0). Also,
Points q (0) to q (N) represent the thickness of the correction plate CP at each position separated by a small distance k in the X direction on the correction plate CP.

【0085】また、投影光学系PLのX方向のディスト
ーション量ωx(0,0)〜ωx(8,0)を補正する
補正板CP上の各位置においてその位置を中心とするX
方向に微小距離kの区間の両端での補正板CPの厚さの
差Δdx(0,0)〜Δdx(8,8)は、(21)式
に基づいて、それぞれ以下のように求められる。 Δdx(0,0)=k・β・ωx(0,0)/{(n−1)・LR} (22a) Δdx(1,0)=k・β・ωx(1,0)/{(n−1)・LR} (22b) Δdx(2,0)=k・β・ωx(2,0)/{(n−1)・LR} (22c) Δdx(3,0)=k・β・ωx(3,0)/{(n−1)・LR} (22d) Δdx(4,0)=k・β・ωx(4,0)/{(n−1)・LR} (22e) Δdx(5,0)=k・β・ωx(5,0)/{(n−1)・LR} (22f) Δdx(6,0)=k・β・ωx(6,0)/{(n−1)・LR} (22g) Δdx(7,0)=k・β・ωx(7,0)/{(n−1)・LR} (22h) Δdx(8,0)=k・β・ωx(8,0)/{(n−1)・LR} (22i) ここで、これらの厚さの差Δdx(0,0)〜Δdx
(8,0)が微小距離kの区間の1つ置きに得られるよ
うに微小距離kの値を定めると、以下の式を得ることが
できる。
In each position on the correction plate CP for correcting the amount of distortion ωx (0,0) to ωx (8,0) in the X direction of the projection optical system PL, X
Differences Δdx (0,0) to Δdx (8,8) of the thickness of the correction plate CP at both ends of the section at a minute distance k in the direction are obtained as follows based on the equation (21). Δdx (0,0) = k · β · ωx (0,0) / {(n−1) · LR} (22a) Δdx (1,0) = k · β · ωx (1,0) / {( (n-1) · LR} (22b) Δdx (2,0) = k · β · ωx (2,0) / {(n-1) · LR} (22c) Δdx (3,0) = k · β Ωx (3,0) / {(n−1) · LR} (22d) Δdx (4,0) = k · β · ωx (4,0) / {(n−1) · LR} (22e) Δdx (5,0) = k · β · ωx (5,0) / {(n−1) · LR} (22f) Δdx (6,0) = k · β · ωx (6,0) / {( n−1) · LR} (22 g) Δdx (7,0) = k · β · ωx (7,0) / {(n−1) · LR} (22h) Δdx (8,0) = k · β Ωx (8,0) / {(n-1) LR} (22i) where the difference between the thicknesses Δdx (0,0) to Δdx
When the value of the minute distance k is determined so that (8, 0) is obtained every other section of the minute distance k, the following equation can be obtained.

【0086】 q(1)−q(0)=Δdx(0,0) (23a) q(3)−q(2)=Δdx(1,0) (23b) q(5)−q(4)=Δdx(2,0) (23c) q(7)−q(6)=Δdx(3,0) (23d) q(9)−q(8)=Δdx(4,0) (23e) q(11)−q(10)=Δdx(5,0) (23f) q(13)−q(12)=Δdx(6,0) (23g) q(15)−q(14)=Δdx(7,0) (23h) q(17)−q(16)=Δdx(8,0) (23i) そして、(22)式及び(23)式の関係を満たし、補
正板CPの各位置における厚さq(0)〜q(N)の点
が図20のように滑らかにつながるように、補正板CP
の各位置における厚さq(0)〜q(N)の値を求め
る。
Q (1) −q (0) = Δdx (0,0) (23a) q (3) −q (2) = Δdx (1,0) (23b) q (5) −q (4) = Δdx (2,0) (23c) q (7) −q (6) = Δdx (3,0) (23d) q (9) −q (8) = Δdx (4,0) (23e) q ( 11) −q (10) = Δdx (5,0) (23f) q (13) −q (12) = Δdx (6,0) (23g) q (15) −q (14) = Δdx (7, 0) (23h) q (17) −q (16) = Δdx (8,0) (23i) Then, the relationship of the expressions (22) and (23) is satisfied, and the thickness q at each position of the correction plate CP is satisfied. The correction plate CP so that the points (0) to q (N) are smoothly connected as shown in FIG.
Are obtained for the thicknesses q (0) to q (N) at each position.

【0087】ここで、互いに隣合う微小距離kの領域間
での厚さの差を最小とするためには、以下に示す式で表
される関数を最小とする補正板CPの各位置における厚
さq(0)〜q(N)の値を求めればよい。 f(q(0),q(1),…,q(N))={(q(2)−q(1))−(q(1)−q(0))}2 +{(q(3)−q(2))−(q(2)−q(1))}2 +…+{(q(N)−q(N-1))−(q(N-1)−q(N-2))}2 (24) また、計算の簡単のため、q(0)=0とする。
Here, in order to minimize the difference in thickness between regions at a minute distance k adjacent to each other, the thickness at each position of the correction plate CP that minimizes the function represented by the following equation What is necessary is just to obtain the values of q (0) to q (N). f (q (0), q (1), ..., q (N)) = {(q (2) -q (1))-(q (1) -q (0))} 2 + {(q (3) −q (2)) − (q (2) −q (1))} 2 + ... + {(q (N) −q (N−1)) − (q (N−1) −q (N-2))} 2 (24) Further, for simplicity of calculation, q (0) = 0.

【0088】以上のように、(22)式及び(23)式
の関係を満たし、かつ(24)式の関数f(q(0),q(1),
…,q(N)) を最小とする補正板CPの厚さq(1)〜q
(N)の値を算出することによって、投影光学系PLの
ディストーション量ωx(0,0)〜ωx(8,0)を
補正する補正板CPの補正面SCPのX方向での厚さd
の分布を求めることができる。
As described above, the relationship between the expressions (22) and (23) is satisfied, and the function f (q (0), q (1),
.., Q (N)) is the thickness q (1) to q of the correction plate CP which minimizes
By calculating the value of (N), the thickness d in the X direction of the correction surface SCP of the correction plate CP for correcting the distortion amounts ωx (0,0) to ωx (8,0) of the projection optical system PL.
Can be obtained.

【0089】従って、投影光学系PLのディストーショ
ン量ωx(0,0)〜ωx(8,8)及びωy(0,
0)〜ωy(8,8)に基づいて、これを補正する補正
板CPの厚さのXY2次元方向の分布、すなわち、補正
板CPの面形状を求めることができる。なお、補正板C
Pの各位置における厚さの値を算出する方法としては、
補正板CPの各位置における厚さの差Δdx(0,0)
〜Δdx(8,8)に基づいて補正板CPの各位置にお
ける厚さの値を滑らかにつなげて決定できるものであれ
ばよく、所定のデータ補間方法を用いて、補正板CPの
各位置における厚さの差Δdx(0,0)〜Δdx
(8,8)を補正板CPの基準面に対する傾きとし、補
正板CPの各位置における厚さの値を補間するようにし
てもよい。
Therefore, the distortion amounts ωx (0,0) to ωx (8,8) and ωy (0,0) of the projection optical system PL
On the basis of (0) to ωy (8, 8), the distribution of the thickness of the correction plate CP for correcting this in the XY two-dimensional directions, that is, the surface shape of the correction plate CP can be obtained. The correction plate C
As a method of calculating the thickness value at each position of P,
Difference of thickness Δdx (0,0) at each position of correction plate CP
Any value can be used as long as the thickness values at the respective positions of the correction plate CP can be smoothly connected to each other based on .DELTA.dx (8, 8), and can be determined by using a predetermined data interpolation method. Difference in thickness Δdx (0,0) to Δdx
(8, 8) may be the inclination of the correction plate CP with respect to the reference plane, and the thickness value at each position of the correction plate CP may be interpolated.

【0090】次に、図18に戻り、投影露光装置から平
行平面板CP1を取り外し、上述のようにして得られた
補正板CPの厚さdの2次元的な分布の情報に基づい
て、平行平面板加工用の加工装置を用いて平行平面板C
P1の表面を加工する。これにより、投影光学系PLに
残存するディストーションを補正する補正面SCPを有
する補正板CPを製造することができる。
Next, returning to FIG. 18, the parallel plane plate CP1 is removed from the projection exposure apparatus, and the parallel plate CP is obtained based on the information of the two-dimensional distribution of the thickness d of the correction plate CP obtained as described above. Parallel flat plate C using a processing device for flat plate processing
Work the surface of P1. Thereby, it is possible to manufacture a correction plate CP having a correction surface SCP for correcting distortion remaining in the projection optical system PL.

【0091】そして、以上のようにして製造された補正
板CPを、図18の投影露光装置の保持部材14上に載
置する。これにより、投影光学系PLのディストーショ
ンを補正することができ、レチクルR1上のパターンを
投影光学系PLの像面に配置されたウエハW上に歪みな
く正確に転写することができる。なお、本例では、平行
平面板に加工を施して投影光学系の諸収差を補正するた
めの補正板とする場合について例示したが、第1の実施
の形態のように、投影光学系を構成する光学部材の中か
ら所定の屈折力を持つ光学部材を選定して、投影光学系
の諸収差を補正するための加工を施す場合においても、
本例の面形状の算出方法を使用できることは勿論であ
る。
Then, the correction plate CP manufactured as described above is mounted on the holding member 14 of the projection exposure apparatus shown in FIG. Thereby, the distortion of the projection optical system PL can be corrected, and the pattern on the reticle R1 can be accurately transferred onto the wafer W arranged on the image plane of the projection optical system PL without distortion. In this example, the case where the parallel plane plate is processed to form a correction plate for correcting various aberrations of the projection optical system has been described as an example. However, as in the first embodiment, the configuration of the projection optical system is In the case where an optical member having a predetermined refractive power is selected from the optical members to be processed, and processing for correcting various aberrations of the projection optical system is performed,
It goes without saying that the surface shape calculation method of the present embodiment can be used.

【0092】上述の第3の実施の形態では、平行平面板
CP1の加工を行う際に、補正板CPの厚さdの2次元
的な分布の情報を用いる、即ち平行平面板CP1の加工
量を直接的に指示することになるため、面形状から加工
量を計算する必要がある第1の実施の形態と比べた場合
に容易である利点がある。なお、本発明は上述の実施の
形態に限定されず、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ことは勿論である。
In the third embodiment, when processing the parallel plane plate CP1, information on the two-dimensional distribution of the thickness d of the correction plate CP is used, that is, the processing amount of the parallel plane plate CP1. Is directly instructed, so that there is an advantage that it is easy as compared with the first embodiment in which the processing amount needs to be calculated from the surface shape. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the spirit of the present invention.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明の第1の投影光学系によれば、そ
の投影光学系の非対称な残存収差を補正することがで
き、補正板等の部材を投影光学系に追加して非対称な残
存収差を補正する場合に比べ、低コストに投影光学系を
製造することができる。次に、本発明による第2の投影
光学系によれば、その光学部材がその前群又はその後群
中に配置されているため、結像のためにその光学部材を
通過する光束が細くなる位置にその光学部材が位置する
ことになり、その投影光学系の非対称な残存収差を高精
度に補正することができる。
According to the first projection optical system of the present invention, an asymmetric residual aberration of the projection optical system can be corrected, and a member such as a correction plate is added to the projection optical system to provide an asymmetric residual aberration. A projection optical system can be manufactured at a lower cost than when aberrations are corrected. Next, according to the second projection optical system of the present invention, since the optical member is disposed in the front group or the rear group, the position where the light flux passing through the optical member for imaging is narrowed. That is, the optical member is located at a position other than the above, and the asymmetric residual aberration of the projection optical system can be corrected with high accuracy.

【0094】次に、本発明による露光装置によれば、そ
の投影光学系の非対称な残存収差を高精度に補正するこ
とができ、そのマスクのパターンをその基板上に高精度
に転写することができる。次に、本発明による投影光学
系の製造方法によれば、補正板等の部材を投影光学系に
追加して非対称な残存収差を補正する場合に比べ、残存
収差を補正した投影光学系を低コストに製造できる。
Next, according to the exposure apparatus of the present invention, the asymmetric residual aberration of the projection optical system can be corrected with high accuracy, and the pattern of the mask can be transferred onto the substrate with high accuracy. it can. Next, according to the method for manufacturing a projection optical system according to the present invention, the projection optical system in which the residual aberration has been corrected is reduced in comparison with a case where a member such as a correction plate is added to the projection optical system to correct asymmetric residual aberration. Can be manufactured at low cost.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態における投影光学
系の諸収差の補正方法を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a method for correcting various aberrations of a projection optical system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 (a)は、投影光学系の諸収差を補正するた
めの被加工部材を示す平面図、(b)は、図2(a)の
被加工部材の斜視図、(c)は、図2(a)の被加工部
材を投影光学系中にて保持する保持部材を示す斜視図で
ある。
2A is a plan view showing a workpiece to correct various aberrations of a projection optical system, FIG. 2B is a perspective view of the workpiece shown in FIG. 2A, and FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a holding member for holding the workpiece shown in FIG. 2A in the projection optical system.

【図3】 本発明の第1の実施の形態において使用され
る投影露光装置の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus used in the first embodiment of the present invention.

【図4】 投影光学系の諸収差を測定するために用いら
れるテストレチクルの構成を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a test reticle used for measuring various aberrations of a projection optical system.

【図5】 図4のテストレチクルを用いて形成されたウ
エハ上のパターンの一例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing an example of a pattern on a wafer formed using the test reticle of FIG. 4;

【図6】 本発明の第1の実施の形態による曲面補完式
の説明のための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a curved surface complementing formula according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第1の実施の形態による曲面補完の
手法を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a technique of surface complementation according to the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第1の実施の形態による曲面補完の
手法を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a method of surface complementation according to the first embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第1の実施の形態による曲面補完の
手法を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a technique of surface complementation according to the first embodiment of the present invention.

【図10】 被加工部材を加工するための研磨装置の概
略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a polishing apparatus for processing a member to be processed.

【図11】 テストレチクル上の十字状のマークのウエ
ハ上の露光領域における理想結像位置を示す図である。
FIG. 11 is a view showing an ideal image forming position of a cross mark on a test reticle in an exposure area on a wafer.

【図12】 投影光学系の諸収差を補正する被加工部材
の被加工部の形状の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a shape of a processed portion of a processed member for correcting various aberrations of a projection optical system.

【図13】 投影光学系の諸収差の計測結果の一例を示
す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of measurement results of various aberrations of the projection optical system.

【図14】 投影光学系の諸収差の計測結果の一例を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of measurement results of various aberrations of the projection optical system.

【図15】 投影光学系のレンズ構成の一例を示す図で
ある。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a lens configuration of a projection optical system.

【図16】 本発明の第2の実施の形態において使用さ
れる投影露光装置の概略構成図である。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus used in a second embodiment of the present invention.

【図17】 図16の開口絞り板48を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the aperture stop plate 48 of FIG. 16;

【図18】 本発明の第3の実施の形態において使用さ
れる投影露光装置の概略構成図である。
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus used in a third embodiment of the present invention.

【図19】 本発明の第3の実施の形態による投影光学
系の諸収差を補正するための面形状の算出方法を説明す
るための図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a method of calculating a surface shape for correcting various aberrations of a projection optical system according to a third embodiment of the present invention.

【図20】 本発明の第3の実施の形態による投影光学
系の諸収差を補正するための面形状の算出方法を説明す
るための図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a method of calculating a surface shape for correcting various aberrations of a projection optical system according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

AS…開口絞り、CP…補正板、Gf…前群、Gr…後
群、IS…照明光学装置、PL…投影光学系、R1,R
2…レチクル、TR…テストレチクル、W…ウエハ、1
0…被加工部材、11…保持部材、48…開口絞り板、
64…回転駆動機構、68…ハードディスク、71…照
明光学系
AS: aperture stop, CP: correction plate, Gf: front group, Gr: rear group, IS: illumination optical device, PL: projection optical system, R1, R
2: Reticle, TR: Test reticle, W: Wafer, 1
0: Workpiece member, 11: Holding member, 48: Aperture stop plate,
64: rotation drive mechanism, 68: hard disk, 71: illumination optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA21 LA01 NA01 NA02 NA04 PA15 PA17 PB20 QA01 QA05 QA13 QA21 QA26 QA33 QA42 QA45 RA01 RA11 RA32 RA42 UA03 UA04 5F046 BA04 CA04 CB12 CB25 9A001 BB02 BB03 BB04 BB06 BZ02 BZ03 BZ04 GG04 JJ49 KK16 KK37 KK54  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H087 KA21 LA01 NA01 NA02 NA04 PA15 PA17 PB20 QA01 QA05 QA13 QA21 QA26 QA33 QA42 QA45 RA01 RA11 RA32 RA42 UA03 UA04 5F046 BA04 CA04 CB12 CB25 9A001 BB02 BB03 BB02 BB03 BB02 BB03 BB02 BB03 KK16 KK37 KK54

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1物体の像を第2物体上に投影する投
影光学系において、 前記第1物体から前記第2物体へ至る光路中に所定の屈
折力を持つ光学部材を有し、 該光学部材の少なくとも一面が、前記投影光学系の非対
称な残存収差を低減させるような凹凸分布を有する表面
形状に加工されたことを特徴とする投影光学系。
1. A projection optical system for projecting an image of a first object on a second object, comprising: an optical member having a predetermined refractive power in an optical path from the first object to the second object. A projection optical system, characterized in that at least one surface of the optical member is processed into a surface shape having a concavo-convex distribution so as to reduce asymmetric residual aberration of the projection optical system.
【請求項2】 第1物体の像を第2物体上に投影する投
影光学系において、 前記第1物体側から順に、正屈折力の前群と、開口絞り
と、正屈折力の後群とを有し、 前記前群又は前記後群中に、所定の屈折力を持つ光学部
材が配置され、 該光学部材の少なくとも一面が、前記投影光学系の非対
称な残存収差を低減させるような凹凸分布を有する表面
形状に加工されたことを特徴とする投影光学系。
2. A projection optical system for projecting an image of a first object onto a second object, comprising, in order from the first object, a front group having a positive refractive power, an aperture stop, and a rear group having a positive refractive power. An optical member having a predetermined refractive power is arranged in the front group or the rear group, and at least one surface of the optical member has a concavo-convex distribution that reduces asymmetric residual aberration of the projection optical system. A projection optical system characterized by being processed into a surface shape having the following.
【請求項3】 請求項1又は2記載の投影光学系であっ
て、 前記光学部材は、一面が平面部で他面が球面部の光学部
材の前記平面部が前記凹凸分布を有する表面形状に加工
されたことを特徴とする投影光学系。
3. The projection optical system according to claim 1, wherein the optical member has a surface shape in which one surface has a flat surface portion and the other surface has a spherical surface portion. A projection optical system characterized by being processed.
【請求項4】 請求項2記載の投影光学系であって、 前記光学部材は前記前群中に配置されており、前記前群
の焦点距離をfgf、前記光学部材の焦点距離をfc、
前記光学部材と前記開口絞りとの間隔をLcとすると
き、次の2つの条件を満足することを特徴とする投影光
学系。 0.05<|Lc/fc|<10 1.5<|fgf/fc|<15
4. The projection optical system according to claim 2, wherein the optical member is disposed in the front group, a focal length of the front group is fgf, a focal length of the optical member is fc,
When the distance between the optical member and the aperture stop is represented by Lc, the following two conditions are satisfied. 0.05 <| Lc / fc | <10 1.5 <| fgf / fc | <15
【請求項5】 請求項2記載の投影光学系であって、 前記光学部材は前記後群中に配置されており、前記後群
の焦点距離をfgr、前記光学部材の焦点距離をfr、
前記光学部材と前記開口絞りとの間隔をLrとすると
き、次の2つの条件を満足することを特徴とする投影光
学系。 0.05<|Lr/fc|<6 0.5<|fgr/fc|<5
5. The projection optical system according to claim 2, wherein the optical member is disposed in the rear group, a focal length of the rear group is fgr, a focal length of the optical member is fr,
When the distance between the optical member and the aperture stop is Lr, the following two conditions are satisfied. 0.05 <| Lr / fc | <6 0.5 <| fgr / fc | <5
【請求項6】 請求項1〜5の何れか一項記載の投影光
学系と、マスクを保持するマスクステージと、基板を位
置決めする基板ステージと、を備えた露光装置であっ
て、 前記マスクを前記第1物体、前記基板を前記第2物体と
して、前記マスクのパターンの像を前記投影光学系を介
して前記基板上に投影することを特徴とする露光装置。
6. An exposure apparatus comprising: the projection optical system according to claim 1; a mask stage for holding a mask; and a substrate stage for positioning a substrate. An exposure apparatus, wherein an image of a pattern of the mask is projected onto the substrate via the projection optical system, using the first object and the substrate as the second object.
【請求項7】 第1物体の像を第2物体上に投影する投
影光学系の製造方法であって、 前記投影光学系の非対称な残存収差を計測する第1工程
と、 前記投影光学系を構成する光学部材の中から所定の屈折
力を持つ光学部材を選定する第2工程と、 前記第2工程で選定された前記光学部材に関して、前記
第1工程の計測結果に基づいて前記残存収差を相殺する
ような表面形状を算出する第3工程と、 前記第2工程で選定された前記光学部材を前記投影光学
系から取り外し、前記第3工程で算出された表面形状と
なるように前記光学部材を加工する第4工程と、 該第4工程において加工された前記光学部材を前記投影
光学系の光路中に設置する第5工程と、を有することを
特徴とする投影光学系の製造方法。
7. A method for manufacturing a projection optical system for projecting an image of a first object onto a second object, comprising: a first step of measuring an asymmetric residual aberration of the projection optical system; A second step of selecting an optical member having a predetermined refractive power from the constituent optical members, and for the optical member selected in the second step, the residual aberration is determined based on a measurement result of the first step. A third step of calculating a surface shape that cancels out; and removing the optical member selected in the second step from the projection optical system so that the optical member has a surface shape calculated in the third step. And a fifth step of installing the optical member processed in the fourth step in an optical path of the projection optical system.
【請求項8】 前記第3工程は、前記光学部材の表面に
おける複数位置のそれぞれでの該表面の法線の角度変化
量を求める補助工程を有することを特徴とする請求項7
記載の投影光学系の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the third step includes an auxiliary step of calculating an amount of change in the angle of a normal to the surface at each of a plurality of positions on the surface of the optical member.
A manufacturing method of the projection optical system according to the above.
【請求項9】 前記第3工程は、前記光学部材の表面に
おける複数位置のそれぞれでの該表面の前記光学部材の
基準面に対する光軸方向の変位量を求める補助工程を有
することを特徴とする請求項7記載の投影光学系の製造
方法。
9. The method according to claim 9, wherein the third step includes an auxiliary step of calculating a displacement of the surface with respect to a reference plane of the optical member in the optical axis direction at each of a plurality of positions on the surface of the optical member. A method for manufacturing a projection optical system according to claim 7.
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