JP2001244182A - Method of measuring variations in image formation characteristics of projection optical system due to exposure heat and aligner - Google Patents

Method of measuring variations in image formation characteristics of projection optical system due to exposure heat and aligner

Info

Publication number
JP2001244182A
JP2001244182A JP2000053607A JP2000053607A JP2001244182A JP 2001244182 A JP2001244182 A JP 2001244182A JP 2000053607 A JP2000053607 A JP 2000053607A JP 2000053607 A JP2000053607 A JP 2000053607A JP 2001244182 A JP2001244182 A JP 2001244182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
exposure
projection optical
projection lens
reduction projection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000053607A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Kaneme
弘巳 兼目
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000053607A priority Critical patent/JP2001244182A/en
Publication of JP2001244182A publication Critical patent/JP2001244182A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily measure variations in the image formation characteristics, such as a projection magnifying power and position of the focal point of a reduction projection lens under lightning conditions and to optimize the correction coefficient of the image formation characteristics in a short time. SOLUTION: A first process is provided in which the amount of energy exposed that irradiates a projection optical system is controlled in time, and the amount of an image formation characteristics change in the projection optical system is measured with time, when a prescribed pattern formed on a reticle 109 as an original plate is transferred on a wafer 115 as a photosensitive substrate located at a conjugate point of the reticle 109 for exposure, through the intermediary of the reduction projection lens 110 and reduction projection lens aperture stop 111 of a projection optical system. A second process is also provided in which an irradiation variation in the image formation characteristics is turned quantitative.

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、ICやLSIなど
の半導体素子、液晶基板、薄膜磁気ヘッド等を製造する
ための投影露光装置、及び投影光学系の結像特性変動を
測定し最適化する方法に関するものである。
The present invention relates to a projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements such as ICs and LSIs, liquid crystal substrates, thin-film magnetic heads, and the like, and measures and optimizes fluctuations in imaging characteristics of a projection optical system. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、LSIあるいは超LSIなどの極
微細パターンから形成される半導体素子の製造工程にお
いて、マスクに描かれた回路パターンを感光剤が塗布さ
れた基板上に縮小露光して焼付け形成する縮小投影露光
装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に
伴い、パターンのより一層の微細化が要求され、レジス
トプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応が
なされてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the process of manufacturing a semiconductor device formed from an extremely fine pattern such as an LSI or a super LSI, a circuit pattern drawn on a mask is reduced and exposed on a substrate coated with a photosensitive agent, and is formed by printing. A reduced projection exposure apparatus is used. As the packaging density of semiconductor devices has increased, further miniaturization of patterns has been demanded, and the development of resist processes and the coping with miniaturization of exposure apparatuses have been performed.

【0003】露光装置の解像力を向上させる手段とし
て、露光波長をより短波長にかえていく方法と、縮小投
影レンズの開口数(NA)を大きくしていく方法とがあ
る。このように解像力を向上させると、縮小投影レンズ
の焦点深度が浅くなるため、縮小投影レンズの結像面
(焦点面)にウエハ面を合致させるフォーカス精度向上
が重要なテーマとなっている。
As a means for improving the resolving power of the exposure apparatus, there are a method of changing the exposure wavelength to a shorter wavelength and a method of increasing the numerical aperture (NA) of the reduction projection lens. When the resolution is improved in this manner, the depth of focus of the reduction projection lens becomes shallower. Therefore, improvement of focus accuracy for matching the wafer surface with the imaging plane (focal plane) of the reduction projection lens is an important theme.

【0004】また、投影露光装置の重要な光学特性の一
つに、複数工程に渡る各パターンを正確に重ね合わせる
アライメント精度があり、このアライメント精度に影響
を与える重要な要素に、縮小投影レンズの倍率誤差があ
る。超LSIに用いられるパターンの大きさは年々微細
化の傾向を強め、それに伴ってアライメント精度の向上
に対するニーズも強まっている。従って縮小投影レンズ
の倍率を所定の値に保つ必要性は極めて高くなってきて
いる。
[0004] One of the important optical characteristics of the projection exposure apparatus is alignment accuracy for accurately superimposing each pattern over a plurality of steps. An important factor affecting this alignment accuracy is a reduction projection lens. There is a magnification error. The size of patterns used in VLSIs is becoming increasingly finer year by year, and accordingly, there is a growing need for improved alignment accuracy. Therefore, the necessity of maintaining the magnification of the reduction projection lens at a predetermined value has become extremely high.

【0005】ところで縮小投影レンズは、露光エネルギ
の一部を吸収し、これによって発生する熱に起因して縮
小投影レンズの温度変化が生じ、縮小投影レンズの屈折
率等の光学特性が変化することが知られている。従っ
て、縮小投影レンズに長時間、露光光が照射され続けた
りすると、縮小投影レンズの投影倍率が所定の縮小倍率
(例えば1/5)に対して変化する量や、縮小投影レン
ズの結像面(焦点面)の位置が光軸方向に変化する量
が、上述したフォーカス精度やアライメント精度にとっ
て無視し得ない量が変化する可能性がある。このため、
縮小投影レンズヘの露光エネルギ照射状態による結像特
性の経時的変動を補正する方法が提案されている。例え
ば、特公昭63−16725号公報で本出願人より提案
されているように、縮小投影レンズの露光エネルギ状態
によるピント変化量を、計測した露光光量、露光時間、
及び非露光時間等を変数とするモデル式で演算し、演算
結果に基づいて縮小投影レンズのピント位置を補正す
る。前記モデル式には縮小投影レンズ固有のピント変化
係数を持ち、この係数を実験で測定すれば、縮小投影レ
ンズピント特性の差異を補うことができる。
The reduction projection lens absorbs a part of the exposure energy, and the heat generated thereby causes a change in the temperature of the reduction projection lens, thereby changing the optical characteristics such as the refractive index of the reduction projection lens. It has been known. Therefore, if the exposure light is continuously irradiated on the reduction projection lens for a long time, the amount by which the projection magnification of the reduction projection lens changes with respect to a predetermined reduction magnification (for example, 1/5) or the image forming surface of the reduction projection lens The amount by which the position of the (focal plane) changes in the optical axis direction may change by an amount that cannot be ignored for the focus accuracy and the alignment accuracy described above. For this reason,
There has been proposed a method of correcting a temporal variation of an imaging characteristic due to an exposure energy irradiation state of a reduction projection lens. For example, as proposed by the present applicant in Japanese Patent Publication No. 63-16725, the amount of focus change due to the exposure energy state of the reduction projection lens is measured,
And a model expression using the non-exposure time and the like as variables, and corrects the focus position of the reduction projection lens based on the calculation result. The model formula has a focus change coefficient specific to the reduction projection lens. If this coefficient is measured by an experiment, it is possible to compensate for a difference in focus characteristics of the reduction projection lens.

【0006】また、照明系の開口数を変化させることに
より、特定のパターンの投影に対し、より優れた解像力
を得ることができる露光装置が提案されている。このよ
うな装置においては、一般に照明系の開口数を変化させ
ると、ウエハ像面での照度がそれに応じて変化し、同時
に縮小投影レンズの瞳面上における光束の分布状態、す
なわち瞳面近傍でのエネルギ密度が変化する。従って、
照明光によって縮小投影レンズの瞳面に生成される光源
像の分布が変化すると、上述した露光エネルギ照射状態
による結像特性も変化し、フォーカス精度やアライメン
ト精度にとって無視し得ない量が変化する可能性があ
る。このため、縮小投影レンズに対して入射するエネル
ギ分布が変化しても良好に結像特性の変動を調整する方
法が提案されている。例えば、特許第2828226号
に係る明細書等において提案されているように、照明光
の光源分布状態に対応した結像特性の補正係数を記憶
し、光源分布状態が変更されるときは、対応した補正情
報を読み出し、その情報に基づいて補正する方法があ
る。
Further, there has been proposed an exposure apparatus capable of obtaining a better resolution for projecting a specific pattern by changing the numerical aperture of an illumination system. In such an apparatus, generally, when the numerical aperture of the illumination system is changed, the illuminance on the wafer image plane changes accordingly, and at the same time, the distribution state of the light flux on the pupil plane of the reduction projection lens, that is, in the vicinity of the pupil plane. Energy density changes. Therefore,
If the distribution of the light source image generated on the pupil plane of the reduction projection lens changes due to the illumination light, the imaging characteristics due to the above-described exposure energy irradiation state also change, and the amount that cannot be ignored for the focus accuracy and the alignment accuracy may change. There is. For this reason, there has been proposed a method of satisfactorily adjusting the fluctuation of the imaging characteristic even when the energy distribution incident on the reduction projection lens changes. For example, as proposed in the specification of Japanese Patent No. 2828226, a correction coefficient of an imaging characteristic corresponding to a light source distribution state of illumination light is stored, and when the light source distribution state is changed, a corresponding correction coefficient is stored. There is a method of reading out correction information and performing correction based on the information.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとしている課題】露光エネルギ照射
による結像特性変動を高精度に補正するには、予め照明
光の光源分布状態に対応して、露光条件を変えながら実
験的な露光(以下、「テスト露光」と称す)により、結
像特性の照射変動量を最適化する必要がある。
In order to accurately correct the variation of the imaging characteristics due to the exposure energy irradiation, an experimental exposure (hereinafter, referred to as an exposure) while changing the exposure condition in advance corresponding to the light source distribution state of the illumination light. It is necessary to optimize the irradiation variation amount of the imaging characteristics by “test exposure”.

【0008】しかしながら、照明条件の増加に伴って、
作業者が縮小投影レンズに照射する露光エネルギ量を経
時的に変えながらテスト露光を繰り返し、補正係数を最
適化する工程を手動で実施することが非常に困難とな
り、補正係数を最適化するまでに長時間を要する不都合
がある。また、フォーカス精度やアライメント精度の向
上に伴い、更なる補正係数の精度向上が必要となってい
る。この場合も、作業者がテスト露光を繰り返し実施
し、補正係数を最適化する方法では、非常に多くの時間
を要する不都合が生じる。
However, with increasing lighting conditions,
It is very difficult for the operator to repeat the test exposure while changing the amount of exposure energy applied to the reduction projection lens over time, and to manually perform the process of optimizing the correction coefficient. There is a disadvantage that requires a long time. Further, with the improvement of the focus accuracy and the alignment accuracy, it is necessary to further improve the accuracy of the correction coefficient. Also in this case, the method in which the operator repeatedly performs the test exposure and optimizes the correction coefficient has a disadvantage that it takes a very long time.

【0009】本発明の目的は、前記の従来技術における
問題点に鑑み、複数の照明条件における縮小投影レンズ
の投影倍率やフォーカス位置の結像特性変動を容易に測
定し、前記結像特性の補正係数を短時間で最適化するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems in the prior art, it is an object of the present invention to easily measure the projection magnification of a reduction projection lens and the imaging characteristics of a focus position under a plurality of illumination conditions, and to correct the imaging characteristics. The purpose is to optimize the coefficients in a short time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、原版上に形成された所定のパターンを投
影光学系を介して前記原版と共役位置にある感光基板上
に転写する露光装置の結像特性変動の測定方法におい
て、前記投影光学系に照射する露光エネルギ量を経時的
に制御し、前記投影光学系の経時的な結像特性の変化量
を計測する第1工程と、前記結像特性の計測結果に基づ
いて、前記結像特性の照射変動を関数近似により定量化
する第2工程とを含むことを特徴とする。
According to the present invention, a predetermined pattern formed on an original is transferred onto a photosensitive substrate at a position conjugate with the original via a projection optical system. A method for measuring the variation of the imaging characteristic of the exposure apparatus, wherein a first step of controlling the amount of exposure energy applied to the projection optical system over time and measuring a variation of the imaging characteristic of the projection optical system over time; And quantifying the irradiation variation of the imaging characteristic by function approximation based on the measurement result of the imaging characteristic.

【0011】また、本発明は、露光用の照明光で原版を
照明する照明系と、前記原版のパターンを感光基板上に
所定の結像特性で投影する投影光学系と、前記照明系か
らの照明光によって前記投影光学系の瞳面に生成される
光源像の分布を変更する光源分布変更手段を備えた露光
装置において、前記光源分布変更手段で前記光源像の分
布を変更し、前記光源像の分布毎に前記投影光学系に照
射するエネルギ量を経時的に制御し、結像特性の経時的
な変化量を計測する第1手段と、前記結像特性の計測結
果に基づいて、前記光源像の分布毎に前記結像特性の照
射変動を関数近似により定量化する第2手段とを有し、
前記第1手段及び第2手段を含み結像特性変動の測定を
行う測定手段を具備することを特徴とする。
Further, the present invention provides an illumination system for illuminating an original with illumination light for exposure, a projection optical system for projecting the pattern of the original on a photosensitive substrate with a predetermined imaging characteristic, and An exposure apparatus comprising: a light source distribution changing unit configured to change a distribution of a light source image generated on a pupil plane of the projection optical system by illuminating light, wherein the distribution of the light source image is changed by the light source distribution changing unit. First means for controlling the amount of energy applied to the projection optical system over time for each distribution of the light, and measuring the amount of change over time in the imaging characteristics, and the light source based on the measurement result of the imaging characteristics. Second means for quantifying the irradiation variation of the imaging characteristics by function approximation for each image distribution,
It is characterized in that a measuring means including the first means and the second means for measuring the fluctuation of the imaging characteristic is provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】また、本発明の実施の形態では、
複数の照明条件に応じて、縮小投影レンズに照射する露
光エネルギ量を経時的に制御し、結像特性を変化させな
がら原版(マスク)上の計測用パターンを基板(ウエ
ハ)上にテスト露光し、基板(ウエハ)上に形成された
計測用パターンの結像情報に基づいて変動量を計測し、
この計測結果から結像特性変動を関数近似して補正係数
を演算する測定方法を提案し、これを自動化することで
前記目的を達成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiments of the present invention,
The amount of exposure energy applied to the reduction projection lens is controlled over time according to a plurality of illumination conditions, and the measurement pattern on the original (mask) is test-exposed on the substrate (wafer) while changing the imaging characteristics. Measuring the amount of variation based on the imaging information of the measurement pattern formed on the substrate (wafer),
A measurement method for calculating a correction coefficient by approximating a function of the imaging characteristic fluctuation from the measurement result is proposed, and the above object is achieved by automating the method.

【0013】また、本発明の実施の形態に係わる投影光
学系の結像特性変動の測定方法または露光装置におい
て、投影光学系の結像特性変動は、フォーカス、倍率、
及び歪曲のうち少なくともいずれか一つを含んでいる。
Further, in the method or the exposure apparatus for measuring the variation of the imaging characteristic of the projection optical system according to the embodiment of the present invention, the variation of the imaging characteristic of the projection optical system may include a focus, a magnification,
And at least one of distortions.

【0014】[0014]

【実施例】図1は本発明の一実施例に係わる露光装置の
概略構成を示す。同図において、101は例えばKrF
等のガスが封入され、レーザ光を発光させるパルスレー
ザ光源である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 101 is, for example, KrF
A pulsed laser light source in which a gas such as that described above is sealed and emits laser light.

【0015】この光源101は、248nmの遠紫外領
域の波長の光を発光する。また、レーザ光源101に
は、共振器を構成するフロントミラー、露光波長を狭帯
化するための回折格子、プリズム等からなる狭帯化モジ
ュール、波長の安定性、スペクトル幅をモニタするため
の分光器やディテクタ等からなるモニタモジュール、及
びシャッタ等が設けられている。レーザ光源101のガ
ス交換動作制御、あるいは波長安定化のための制御、放
電印加電圧の制御等は、レーザ制御装置102により行
われる。本実施例では、レーザ制御装置102のみによ
る単独制御は行わず、インタフェースケーブルで接続し
た露光装置全体の主制御装置103からの命令で制御で
きるようにしてある。
The light source 101 emits light having a wavelength in the far ultraviolet region of 248 nm. Further, the laser light source 101 includes a front mirror constituting a resonator, a diffraction grating for narrowing an exposure wavelength, a narrowing module including a prism, and a spectral device for monitoring wavelength stability and spectral width. A monitor module including a detector and a detector, a shutter, and the like are provided. Control of gas exchange operation of the laser light source 101, control for wavelength stabilization, control of discharge applied voltage, and the like are performed by the laser control device 102. In this embodiment, independent control by only the laser controller 102 is not performed, and control can be performed by a command from the main controller 103 of the entire exposure apparatus connected by an interface cable.

【0016】パルスレーザ光源101より射出したビー
ムは、照明光学系104のビーム整形光学系(不図示)
を介して所定のビーム形状に整形された後、オプティカ
ルインテグレータ(不図示)に入射され、後述するマス
ク109を均一な照度分布で照明するために多数の2次
光源を形成する。照明系104の開口絞り105の開口
部の形状はほぼ円形であり、照明系制御装置108によ
ってその開口部の直径、ひいては照明光学系104の開
口数(NA)を所望の値に設定できるようになってい
る。この場合、後述する縮小投影レンズ110の開口数
に対する照明光学系104の開口数の比の値がコヒーレ
ンスファクタ(σ値)であるため、照明系制御装置10
8は照明系の開口絞り105を制御することで、σ値を
設定できることになる。照明光学系104の光路上には
ハーフミラー106が配置され、レチクル109を照明
する露光光の一部がこのハーフミラー106により反射
され取り出される。ハーフミラー106の反射光の光路
上には紫外光用のフォトセンサ107が配置され、前記
露光光の強度(露光エネルギ)に対応した出力を発生す
る。フォトセンサ107の出力は、パルスレーザ光源1
01のパルス発光毎に積分を行う積分回路(不図示)に
よって1パルスあたりの露光エネルギに変換され、照明
系制御装置108を介して露光装置本体を制御する主制
御装置103に入力されている。
The beam emitted from the pulse laser light source 101 is applied to a beam shaping optical system (not shown) of the illumination optical system 104.
After the beam is shaped into a predetermined beam shape through a laser beam, the beam is incident on an optical integrator (not shown), and forms a number of secondary light sources to illuminate a mask 109 described later with a uniform illuminance distribution. The shape of the aperture of the aperture stop 105 of the illumination system 104 is substantially circular, and the illumination system controller 108 can set the diameter of the aperture and, consequently, the numerical aperture (NA) of the illumination optical system 104 to a desired value. Has become. In this case, the value of the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system 104 to the numerical aperture of the reduction projection lens 110, which will be described later, is the coherence factor (σ value).
Reference numeral 8 indicates that the σ value can be set by controlling the aperture stop 105 of the illumination system. A half mirror 106 is arranged on the optical path of the illumination optical system 104, and a part of the exposure light for illuminating the reticle 109 is reflected by the half mirror 106 and taken out. A photo sensor 107 for ultraviolet light is disposed on the optical path of the reflected light from the half mirror 106, and generates an output corresponding to the intensity (exposure energy) of the exposure light. The output of the photo sensor 107 is the pulse laser light source 1
The energy is converted into an exposure energy per one pulse by an integration circuit (not shown) that performs integration every pulse emission of 01, and is input to a main controller 103 that controls the exposure apparatus main body via an illumination system controller 108.

【0017】109は原版としてのレチクル(またはマ
スク)であり、焼き付けを行う半導体素子の回路パター
ンが形成されており、照明光学系104より照射され
る。縮小投影レンズ110は、レチクル109の回路パ
ターン像を縮小倍率β(βは例えば1/5)で縮小し、
フォトレジストが塗布された感光基板であるウエハ11
5上の1つのショット領域に結像投影するように配置さ
れている。縮小投影レンズ110の瞳面(レチクルに対
するフーリエ変換面)上には、開口部がほぼ円形である
縮小投影レンズ110の開口絞り111が配置され、モ
ータ等の駆動手段112によって開口部の直径を制御す
ることで、所望の値に設定できる。また、113はフィ
ールドレンズ駆動装置であって、縮小投影レンズ110
中のレンズ系の一部を構成しているフィールドを、空気
圧や圧電素子などを利用して縮小投影レンズ110の光
軸上に移動させるものであり、縮小投影レンズ110の
諸収差の悪化を防止しつつ、投影倍率を良好にし歪曲誤
差を減らしている。
Reference numeral 109 denotes a reticle (or mask) serving as an original, on which a circuit pattern of a semiconductor element to be printed is formed. The reduction projection lens 110 reduces the circuit pattern image of the reticle 109 at a reduction magnification β (β is, for example, 1 /),
Wafer 11 as photosensitive substrate coated with photoresist
5 so as to form an image on one shot area. An aperture stop 111 of the reduction projection lens 110 whose opening is substantially circular is arranged on a pupil plane (Fourier transform plane with respect to the reticle) of the reduction projection lens 110, and the diameter of the opening is controlled by driving means 112 such as a motor. By doing so, a desired value can be set. Reference numeral 113 denotes a field lens driving device, which is a reduction projection lens 110.
The field constituting a part of the middle lens system is moved on the optical axis of the reduction projection lens 110 by using air pressure, a piezoelectric element, or the like, thereby preventing various aberrations of the reduction projection lens 110 from deteriorating. While improving the projection magnification, the distortion error is reduced.

【0018】ウエハステージ116は3次元方向に移動
可能であり、縮小投影レンズ110の光軸方向(Z方
向)、及びこの方向に直交する面内(X−Y面)を移動
できる。そして、ウエハステージ116に固定された移
動鏡117との間の距離をレーザ干渉計118で計測す
ることでウエハステージ116のX−Y面位置が検出さ
れる。露光装置の主制御装置103の制御下にあるステ
ージ制御装置120は、レーザ干渉計118によりウエ
ハステージ116の位置を検出し、モータ等の駆動手段
119を制御することで、ウエハステージ116を所定
のX−Y面位置へ移動させる。
The wafer stage 116 can move in a three-dimensional direction, and can move in the optical axis direction (Z direction) of the reduction projection lens 110 and in a plane (XY plane) orthogonal to this direction. Then, by measuring the distance between the movable mirror 117 fixed to the wafer stage 116 by the laser interferometer 118, the XY plane position of the wafer stage 116 is detected. The stage controller 120 under the control of the main controller 103 of the exposure apparatus detects the position of the wafer stage 116 by the laser interferometer 118 and controls the driving means 119 such as a motor to move the wafer stage 116 to a predetermined position. Move to the XY plane position.

【0019】また、121は投光光学系、122は検出
光学系であって、これらはフォーカス面検出手段を構成
しており、投光光学系121はウエハ115上のフォト
レジストを感光させない非露光光から成る複数個の光束
を投光し、該光束はウエハ115上に各々集光されて反
射される。ウエハ115で反射された光束は、検出光学
系122に入射される。
Reference numeral 121 denotes a light projecting optical system, and 122 denotes a detection optical system. These constitute a focus surface detecting means, and the light projecting optical system 121 is a non-exposure method that does not expose the photoresist on the wafer 115 to light. A plurality of light beams composed of light are projected, and the light beams are respectively condensed and reflected on the wafer 115. The light beam reflected by the wafer 115 is incident on the detection optical system 122.

【0020】図示は略したが、検出光学系122内には
各反射光束に対応させて複数個の位置検出用の受光素子
が配置されており、各位置検出用受光素子の受光面とウ
エハ115上での各光束の反射点が結像光学系によりほ
ぼ共役となるように構成されている。縮小投影レンズ1
10の光軸方向におけるウエハ115面の位置ずれは、
検出光学系122内の位置検出用受光素子上の入射光束
の位置ずれとして計測される。
Although not shown, a plurality of position detecting light receiving elements are arranged in the detecting optical system 122 in correspondence with each reflected light beam. The reflection point of each light beam is configured to be substantially conjugate by the imaging optical system. Reduction projection lens 1
The displacement of the surface of the wafer 115 in the optical axis direction of No. 10 is as follows.
It is measured as a position shift of the incident light beam on the position detecting light receiving element in the detection optical system 122.

【0021】次に、本実施例に係わる露光エネルギ照射
による、縮小投影レンズ110の結像特性の照射変動の
モデル式と、モデル式を定量化する補正係数について説
明する。図2は、露光による縮小投影レンズのフォーカ
ス(あるいは倍率)変動の経時変化の一例を示してい
る。
Next, a description will be given of a model formula of irradiation variation of the image forming characteristic of the reduction projection lens 110 due to exposure energy irradiation according to the present embodiment, and a correction coefficient for quantifying the model formula. FIG. 2 shows an example of a change over time of a change in focus (or magnification) of the reduction projection lens due to exposure.

【0022】図2において横軸は時間t、縦軸は縮小投
影レンズ110のフォーカス(あるいは倍率)変動量F
を示している。縮小投影レンズ110の初期のフォーカ
ス(あるいは倍率)をF0として、時間t0からレーザ
光源101より縮小投影レンズ110に露光が開始され
ると、時間とともにフォーカス(あるいは倍率)が変動
し、時間t1で一定のフォーカス(あるいは倍率)F1
に安定する。その後、引き続き露光光を縮小投影レンズ
110に照射しても、縮小投影レンズ110に吸収され
て熱となるエネルギと、縮小投影レンズ110より放出
される熱エネルギが平衡状態に達し、フォーカス(ある
いは倍率)はF1から変化しない。そして、時間t2で
露光を停止すると、フォーカス(あるいは倍率)は時間
と共に元の状態に戻り、時間t3では初期のフォーカス
(あるいは倍率)F0になる。このF0からF1までの
変動量△Fは、マスク109上のパターンの露光領域の
大きさ(以下、パターンサイズという)、パターンサイ
ズに対する光透過部の割合(以下、透過率という)、及
びレーザ光源101から発光されるパルスエネルギによ
って変化する。すなわち、フォーカス(あるいは倍率)
変動量は、縮小投影レンズ110に照射される露光エネ
ルギ量によって比例的に変化する。縮小投影レンズ11
0に照射される露光エネルギをQとすると、変動量△F
は式(1)で表わされる。
In FIG. 2, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is the focus (or magnification) fluctuation amount F of the reduction projection lens 110.
Is shown. When the initial focus (or magnification) of the reduction projection lens 110 is set to F0 and the laser light source 101 starts exposing the reduction projection lens 110 from time t0, the focus (or magnification) changes with time and is constant at time t1. Focus (or magnification) F1
To be stable. After that, even if the exposure light is continuously applied to the reduction projection lens 110, the energy absorbed by the reduction projection lens 110 to become heat and the thermal energy emitted from the reduction projection lens 110 reach an equilibrium state, and the focus (or magnification) is reached. ) Does not change from F1. When the exposure is stopped at time t2, the focus (or magnification) returns to the original state with time, and at time t3, the focus (or magnification) becomes the initial focus (or magnification) F0. The variation ΔF from F0 to F1 is determined by the size of the exposure area of the pattern on the mask 109 (hereinafter referred to as “pattern size”), the ratio of the light transmitting portion to the pattern size (hereinafter referred to as “transmittance”), and the laser light source. It changes according to the pulse energy emitted from 101. That is, focus (or magnification)
The amount of change varies proportionally with the amount of exposure energy applied to the reduction projection lens 110. Reduction projection lens 11
Assuming that the exposure energy applied to 0 is Q, the variation ΔF
Is represented by equation (1).

【0023】△F=K×Q・・・(1)ΔF = K × Q (1)

【0024】式(1)において、Kは単位光量(単位露
光エネルギ)当たりのフォーカス変化飽和値(あるいは
倍率変化飽和値)であり、図2に示したフォーカス(あ
るいは倍率)変動曲線が所定時間経過後に収束する値で
ある。
In equation (1), K is a focus change saturation value (or magnification change saturation value) per unit light amount (unit exposure energy), and the focus (or magnification) fluctuation curve shown in FIG. This value will converge later.

【0025】また、時間t0からt1までの立ち上り時
の時定数TS1と、時間t2からt3まで立ち下り時の
時定数TS2とは、縮小投影レンズ110に照射される
露光エネルギ量によらず一定である。これら時定数TS
1とTS2は、縮小投影レンズ110の熱伝達特性上の
時定数と等価であり、縮小投影レンズ110に固有の値
を示す。すなわち、立ち上り時、立ち下り時とも、指数
関数の特性と類似した変動を示す。立ち上り時の特性は
式(2) △F×(1−exp(−t/TS1))・・・(2) で近似され、立ち下り時の特性は式(3) △F×exp(−t/TS2)・・・(3) で近似される。
The time constant TS1 at the rise from time t0 to t1 and the time constant TS2 at the fall from time t2 to t3 are constant regardless of the amount of exposure energy applied to the reduction projection lens 110. is there. These time constants TS
1 and TS2 are equivalent to the time constant on the heat transfer characteristic of the reduction projection lens 110, and indicate values unique to the reduction projection lens 110. In other words, at the time of rising and falling, a fluctuation similar to the characteristic of the exponential function is exhibited. The characteristics at the time of rising are approximated by Expression (2) ΔF × (1−exp (−t / TS1)) (2), and the characteristics at the time of falling are expressed by Expression (3) ΔF × exp (−t / TS2) (3)

【0026】しかし、縮小投影レンズ110の開口数に
対する照明光学系104の開口数の比であるコヒーレン
スファクタ(σ値)を変化させた場合、先に述べたよう
に縮小投影レンズ110の瞳面に生成されるエネルギ密
度分布が変化し、時定数TS1,TS2のみならず、フ
ォーカス(あるいは倍率)変化飽和値Kも変化する。図
2に示した縮小投影レンズ110の結像特性の照射変動
特性を示す曲線を、式(1)、式(2)、式(3)の関
数でモデル化し、変動量を定量化する係数である時定数
TS1、TS2、及びフォーカス変化飽和値(あるいは
倍率変化飽和値)Kを、コヒーレンスファクタ(σ値)
に応じて正確に求めることで、フォーカス精度やアライ
メント精度を向上できる。
However, when the coherence factor (σ value), which is the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system 104 to the numerical aperture of the reduction projection lens 110, is changed, the pupil plane of the reduction projection lens 110 is changed as described above. The generated energy density distribution changes, and not only the time constants TS1 and TS2 but also the focus (or magnification) change saturation value K changes. A curve showing the irradiation variation characteristic of the image forming characteristic of the reduction projection lens 110 shown in FIG. 2 is modeled by the functions of Expressions (1), (2), and (3), and the coefficients are used to quantify the amount of variation. The given time constants TS1 and TS2 and the focus change saturation value (or magnification change saturation value) K are converted into coherence factors (σ values).
By accurately obtaining the focus accuracy and the alignment accuracy, the focus accuracy and the alignment accuracy can be improved.

【0027】次に、本発明の特徴である前記補正係数を
求めるテスト露光方法について、図1で示した露光装置
を用いて実施例を説明する。まず最初に、フォーカス変
動曲線を求めるテスト露光について説明する。図3は露
光エネルギ照射によるフォーカス変動の予測曲線301
を示す図である。同図において横軸は時間、縦軸は縮小
投影レンズ110のフォーカス変動量を示している。時
間t0からt10までの間は、縮小投影レンズ110に
露光光を連続して照射している状態であり、フォーカス
変動の立ち上り特性を示している。時間t10からt2
0までの間は、露光光を照射しない状態であり、立ち下
り特性を示している。立ち上り特性を計測する場合、縮
小投影レンズ110に露光光を連続的に照射し、曲線3
01の立ち上る途中である任意のタイミングh1、h
2、…、h10でフォーカス位置の変動量を計測し、立
ち上り特性を表わすモデル式(1)で近似すればよい。
立ち下り特性を計測する場合も同様に、縮小投影レンズ
110に露光光を照射しないで、曲線301の立ち下が
る途中である任意のタイミングc11、c12、…、c
20でフォーカス位置の変動量を計測し、立ち下り特性
を表わすモデル式(3)で近似すればよい。
Next, an embodiment of a test exposure method for obtaining the correction coefficient, which is a feature of the present invention, will be described using the exposure apparatus shown in FIG. First, test exposure for obtaining a focus variation curve will be described. FIG. 3 shows a predicted curve 301 of focus fluctuation due to exposure energy irradiation.
FIG. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the focus fluctuation amount of the reduction projection lens 110. During the period from time t0 to time t10, the exposure light is continuously irradiated on the reduction projection lens 110, and the rising characteristic of the focus fluctuation is shown. From time t10 to t2
Until 0, the exposure light is not irradiated, and shows a falling characteristic. When measuring the rising characteristic, exposure light is continuously applied to the reduction projection lens 110, and the curve 3
Arbitrary timings h1 and h during the rising of 01
The amount of change in the focus position may be measured at 2,..., H10, and approximated by the model equation (1) representing the rising characteristic.
Similarly, in the case of measuring the falling characteristics, the arbitrary timings c11, c12,..., C during the falling of the curve 301 without irradiating the reduction projection lens 110 with the exposure light.
The fluctuation amount of the focus position may be measured at 20 and approximated by the model expression (3) representing the fall characteristic.

【0028】立ち上り特性と立ち下り特性を計測するた
めに、縮小投影レンズ110に照射する露光エネルギ量
を経時的に制御する方法を図1と図3を用いて説明す
る。立ち上り特性を計測する場合、計測点数(例えば、
図3に示す10点)と各計測点間(例えば、図3のh1
からh2の間)に照射する各露光量(単位時間当たりの
露光量と、照射時間としてもよい)を主制御装置103
に設定する。フォトセンサ107で縮小投影レンズ11
0に照射される露光量をモニタしながら露光すること
で、縮小投影レンズ110を加熱する。
A method of controlling the amount of exposure energy applied to the reduction projection lens 110 with time in order to measure the rising and falling characteristics will be described with reference to FIGS. When measuring the rise characteristics, the number of measurement points (for example,
Between the measurement points (10 points shown in FIG. 3) (for example, h1 in FIG. 3)
The main controller 103 sets each exposure amount (the exposure amount per unit time and the irradiation time) for irradiation between
Set to. Reduction sensor 11 with photo sensor 107
The reduction projection lens 110 is heated by performing exposure while monitoring the exposure amount irradiated to zero.

【0029】この場合、反射光が殆どないウエハステー
ジ116位置で照射することが望ましい。設定した露光
量で投影レンズ110を加熱後、ウエハ115に後述す
るフォーカス位置の変動量を計測する露光(以下、「サ
ンプル露光」と称す)を行う。立ち下り特性を計測する
場合、計測点数(例えば、図3に示す10点)と計測点
間(例えば、図3のc11からc12の間)の各冷却時
間を主制御装置103に設定し、縮小投影レンズ110
を設定した時間自然冷却後、立ち上り特性を計測する時
と同様にサンプル露光を行う。
In this case, it is desirable to irradiate at the position of the wafer stage 116 where there is almost no reflected light. After heating the projection lens 110 with the set exposure amount, the wafer 115 is subjected to exposure (hereinafter, referred to as “sample exposure”) for measuring a variation amount of a focus position described later. When measuring the falling characteristics, the number of measurement points (for example, 10 points shown in FIG. 3) and each cooling time between the measurement points (for example, between c11 and c12 in FIG. 3) are set in the main control device 103 and reduced. Projection lens 110
After the natural cooling for the set time, the sample exposure is performed in the same manner as when the rise characteristic is measured.

【0030】図4、図5及び図6を用いて、前述したサ
ンプル露光について説明する。図4は、サンプル露光に
用いるウエハ上のショットレイアウトの一例である。同
図においてS1からS11は、図5に示すフォーカス計
測用の解像力チャートが描かれたマスクを、ウエハ上に
縮小投影露光した時のショットであり、合計11ショッ
トから構成されている。図5に示す解像力チャートは、
ウエハ115に縮小投影露光したときに、縮小投影レン
ズ110が解像できる線幅をドットの大きさで表わし、
数値は線幅の値を示している。図5のマスクパターンを
ウエハ115上に縮小投影露光した後、ウエハ115上
に露光された解像力チャートを光学顕微鏡で計測し、計
測できる最も小さいドット(最小値)がその露光の限界
線幅である。
The above-described sample exposure will be described with reference to FIGS. 4, 5 and 6. FIG. FIG. 4 is an example of a shot layout on a wafer used for sample exposure. In the figure, S1 to S11 are shots when the mask on which the resolution chart for focus measurement shown in FIG. 5 is drawn is reduced and projected on the wafer, and is composed of a total of 11 shots. The resolution chart shown in FIG.
A line width that can be resolved by the reduction projection lens 110 when the reduction projection exposure is performed on the wafer 115 is represented by a dot size,
The numerical values indicate the values of the line width. After reducing and exposing the mask pattern of FIG. 5 onto the wafer 115, the resolution chart exposed on the wafer 115 is measured with an optical microscope, and the smallest measurable dot (minimum value) is the limit line width of the exposure. .

【0031】図4に戻り、サンプル露光のショットS1
からS11を露光する時のフォーカス位置(ウエハステ
ージのZ位置)について説明する。同図において、縮小
投影レンズ110に露光エネルギが照射されない状態で
予め調整されている基準のフォーカス位置を、中間ショ
ットであるS6のフォーカス位置とする。その他のショ
ットのフォーカス位置は、フォーカス基準位置であるS
6の近傍で縮小投影レンズ110の光軸方向(Z方向)
に上下に変位するようにウエハステージ116のZ位置
を決める。図4ではS6を基準フォーカス位置として、
S1の方向に−0.1μmピッチでウエハステージ11
6のZ位置を下げ、Sllの方向に+0.lμmピッチ
でウエハステージ116のZ位置を上げて露光する例で
ある。ショットS1からショットS11に露光するに従
い、ウエハステージ116のZ位置は、+0.1μmピ
ッチで上方向に駆動される。
Referring back to FIG. 4, a shot S1 for sample exposure
The focus position (Z position of the wafer stage) when exposing S11 to S11 will be described. In the figure, a reference focus position that has been adjusted beforehand in a state where exposure energy is not irradiated to the reduction projection lens 110 is defined as a focus position of S6 which is an intermediate shot. The focus position of the other shots is S which is the focus reference position.
6, the optical axis direction of the reduction projection lens 110 (Z direction)
The Z position of the wafer stage 116 is determined so as to be displaced vertically. In FIG. 4, S6 is set as a reference focus position,
Wafer stage 11 at a pitch of -0.1 μm in the direction of S1
6, the Z position is lowered, and +0. This is an example in which exposure is performed by raising the Z position of the wafer stage 116 at a pitch of 1 μm. As the shots S1 to S11 are exposed, the Z position of the wafer stage 116 is driven upward at a pitch of +0.1 μm.

【0032】図5に示す解像力チャートをフォーカス位
置を変えながらウエハ115に縮小投影露光し、限界線
幅を計測した結果の一例を図6に示す。図6において、
縦軸は縮小投影レンズ110で解像できる限界線幅、横
軸はフォーカス基準位置(ショットS6)を0.0とし
た時のウエハステージ116の光軸方向(Z方向)の相
対位置である。P1からP11はサンプル露光S1から
S11の限界線幅を計測した結果をプロットした点であ
り、601はP1からP11の計測値を4次近似して求
めた曲線である。この例では、曲線601の最小値の+
20%にてスライス602し、その中点Pcをベストフ
ォーカス位置としてフォーカス変動量+0.1μmを求
めた例である。
FIG. 6 shows an example of the result obtained by subjecting the resolution chart shown in FIG. 5 to reduced projection exposure on the wafer 115 while changing the focus position, and measuring the limit line width. In FIG.
The vertical axis represents the limit line width that can be resolved by the reduction projection lens 110, and the horizontal axis represents the relative position of the wafer stage 116 in the optical axis direction (Z direction) when the focus reference position (shot S6) is 0.0. P1 to P11 are points where the results of measuring the critical line widths of the sample exposures S1 to S11 are plotted, and 601 is a curve obtained by quadratic approximation of the measured values of P1 to P11. In this example, the minimum value of the curve 601 is +
This is an example in which a slice 602 is sliced at 20%, and a focus variation amount +0.1 μm is obtained with the midpoint Pc as a best focus position.

【0033】図3に戻り、縮小投影レンズ110に照射
する露光エネルギ量と時間を制御しながら、前述したサ
ンプル露光を各計測点h1〜h10、c11〜c20毎
に繰り返すテスト露光を実施することにより、フォーカ
ス変動特性を正確に計測することができる。
Returning to FIG. 3, by performing the test exposure in which the above-described sample exposure is repeated for each of the measurement points h1 to h10 and c11 to c20 while controlling the amount of exposure energy and time for irradiating the reduction projection lens 110. In addition, the focus fluctuation characteristics can be accurately measured.

【0034】そして、露光条件である設定パラメータの
加熱条件に従って照射した露光エネルギ量、縮小投影レ
ンズ加熱時間、及び冷却時間と、計測されたフォーカス
変動特性に基づき、式(1)、式(2)、式(3)のモ
デル式から、フォーカス変化飽和値K,時定数TS1,
TS2の各係数を演算で求めることで、変動量を正確に
定量化できる。
Then, based on the exposure energy amount, the reduced projection lens heating time, the cooling time, and the measured focus fluctuation characteristic, which are irradiated according to the heating condition of the set parameter, which is the exposure condition, the equations (1) and (2) are obtained. , The focus change saturation value K, the time constant TS1,
By calculating each coefficient of TS2 by calculation, the amount of fluctuation can be accurately quantified.

【0035】更に、縮小投影レンズ110の開口数に対
する照明光学系104の開口数の比であるコヒーレンス
ファクタ(σ値)を変化させた後、前記テスト露光を繰
り返し実施することにより、コヒーレンスファクタ(σ
値)に応じてフォーカス変化飽和値K,時定数TS1,
TS2の各係数を算出することが可能である。
Further, after changing the coherence factor (σ value), which is the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system 104 to the numerical aperture of the reduction projection lens 110, the test exposure is repeatedly performed to obtain the coherence factor (σ).
Value), the focus change saturation value K, the time constant TS1,
Each coefficient of TS2 can be calculated.

【0036】図7は本実施例におけるテスト露光を自動
化した計測プログラムのフローチャートである。まず、
ステップS701で予め計測したい照明条件と、照明条
件毎に縮小投影レンズの加熱条件及び、冷却条件と、図
4のテスト露光を基板(ウエハ)上に露光する時のショ
ット位置を設定する。ステップS702ではステップS
701に最初の照明条件に設定されたコヒーレンスファ
クタ(σ値)を読み出し、ステップS703でσ値に従
って照明光学系開口絞り105、及び縮小投影レンズ開
口絞り111を駆動する。次にステップS705へ進
み、立ち上り変動を計測するために縮小投影レンズ11
0を加熱するステップS706へ進む。ここでは、ステ
ップS701で設定されたパラメータの加熱条件に従っ
て露光する。この時、ウエハステージ116を縮小投影
レンズ110ヘ反射光が殆ど入らない位置へ駆動する。
次にステップS708へ進み、図4のサンプル露光位置
ヘウエハステージ116上の基板(ウエハ)を駆動し、
S709でサンプル露光を実行する。以後、加熱条件の
計測点数のサンプル露光が終了する迄、ステップS70
5からステップS709を繰り返す。次に、立ち下り変
動を計測する冷却条件によるサンプル露光であるが、加
熱条件の時との違いは、ステップS707で縮小投影レ
ンズ110を設定した時間自然冷却することである。以
上の様に、投影レンズに照射するエネルギ量を経時的に
制御しながら、照明条件毎に自動でテスト露光すること
ができる。
FIG. 7 is a flowchart of a measurement program for automating test exposure in this embodiment. First,
In step S701, an illumination condition to be measured in advance, a heating condition and a cooling condition of the reduction projection lens for each illumination condition, and a shot position when the test exposure in FIG. 4 is exposed on a substrate (wafer) are set. In step S702, step S
In step 701, the coherence factor (σ value) set in the first illumination condition is read, and in step S703, the illumination optical system aperture stop 105 and the reduced projection lens aperture stop 111 are driven in accordance with the σ value. Next, the process proceeds to step S705, in which the reduction projection lens 11 is used to measure the rising fluctuation.
The process proceeds to step S706 for heating 0. Here, the exposure is performed according to the heating conditions of the parameters set in step S701. At this time, the wafer stage 116 is driven to a position where reflected light hardly enters the reduction projection lens 110.
Next, in step S708, the substrate (wafer) on the wafer stage 116 is driven to the sample exposure position in FIG.
In step S709, sample exposure is performed. Thereafter, step S70 is performed until the sample exposure of the measurement points under the heating conditions is completed.
Steps S709 to S709 are repeated. Next, the sample exposure under the cooling condition for measuring the falling fluctuation is different from that under the heating condition in that the reduction projection lens 110 is naturally cooled for the set time in step S707. As described above, test exposure can be automatically performed for each illumination condition while controlling the amount of energy applied to the projection lens over time.

【0037】また、上記実施例では説明の便宜上から、
縮小投影レンズ110のフォーカス特性の照射変動特性
を計測する方法と、特性変動曲線を定量化する補正係数
を求める方法について例示したが、本発明がこれに限定
されることなく、サンプル露光の方法及びマスクを適宜
選択すれば、縮小投影レンズの倍率及び、歪曲の照射変
動も勿論計測できる。
In the above embodiment, for convenience of explanation,
Although the method for measuring the irradiation fluctuation characteristic of the focus characteristic of the reduction projection lens 110 and the method for obtaining the correction coefficient for quantifying the characteristic fluctuation curve have been exemplified, the present invention is not limited thereto, and the method of sample exposure and If the mask is appropriately selected, the irradiation variation of the magnification and the distortion of the reduction projection lens can of course be measured.

【0038】[0038]

【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した露光装
置を利用したデバイスの生産方法の実施例について説明
する。図8は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チ
ップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロ
マシン等)の製造のフローを示す。ステップ1(回路設
計)ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ2
(マスク製作)では設計したパターンを形成したマスク
を製作する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステ
ップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意
したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術により
ウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組
み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4により作製され
たウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッ
センブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケー
ジング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6
(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうし
た工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ス
テップ7)される。
[Embodiment of Device Production Method] Next, an embodiment of a device production method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 8 shows a flow of manufacturing micro devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micro machines, etc.). In step 1 (circuit design), a device pattern is designed. Step 2
In (mask production), a mask on which a designed pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. Step 6
In (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0039】図9は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン
打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では上記説明した結像特性変動の測定
を行う測定手段を有する露光装置によってマスクの回路
パターンをウエハに焼付露光する。ステップ17(現
像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エ
ッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取
る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済
んで不要となったレジストを取り除く。これらのステッ
プを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路
パターンが形成される。
FIG. 9 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus having the measuring means for measuring the variation of the imaging characteristics described above. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0040】本実施例ではこの繰り返しの各プロセスに
おいて、上記述べたように露光熱による投影光学系の結
像特性変動の測定を適正に行うことで、プロセスに影響
を受けず正確な位置合わせを可能としている。
In this embodiment, in each of the repetitive processes, as described above, by properly measuring the change in the imaging characteristic of the projection optical system due to the exposure heat, accurate alignment can be performed without being affected by the process. It is possible.

【0041】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
By using the production method of this embodiment, it is possible to produce a highly integrated device, which was conventionally difficult to produce, at low cost.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光エネルギによる縮小投影レンズの結像特性変動の補
正モデル式を、照明条件毎に短時間で最適化できる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to optimize the correction model formula for the fluctuation of the imaging characteristics of the reduction projection lens due to the exposure energy for each illumination condition in a short time.

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

【図1】 本発明の一実施例に係わる露光装置を示す概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施例に係わる縮小投影レンズの
結像特性の照射変動特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an irradiation variation characteristic of an imaging characteristic of the reduction projection lens according to one embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の一実施例に係わる縮小投影レンズの
露光エネルギによるフォーカスの変動特性を示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing a variation characteristic of focus according to exposure energy of a reduction projection lens according to an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の一実施例に係わるサンプル露光に用
いるウエハショットレイアウトを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a wafer shot layout used for sample exposure according to one embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の一実施例に係わるサンプル露光のマ
スクパターンを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a mask pattern for sample exposure according to one embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の一実施例に係わるサンプル露光時の
フォーカス計測結果を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing focus measurement results during sample exposure according to one embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の一実施例に係わるテスト露光の動作
を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of test exposure according to one embodiment of the present invention.

【図8】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a flow of manufacturing a micro device.

【図9】 図8におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a detailed flow of a wafer process in FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101:パルスレーザ光源、102:レーザ制御装置、
103:露光装置の主制御装置、104:照明光学系、
105:照明系開口絞り、106:ハーフミラー、10
7:フォトセンサ、108:照明系制御装置、109:
レチクル、110:縮小投影レンズ、111:縮小投影
レンズ開口絞り、112:縮小投影レンズ開口絞り駆動
手段、113:フィールドレンズ駆動手段、114:投
影レンズ制御装置、115:ウエハ、116:ウエハス
テージ、117:移動鏡、118:レーザ干渉計、11
9:ウエハステージ制御手段、120:ステージ制御装
置、121,122:フォーカス面検出手段、301:
露光エネルギ照射によるフォーカス変動予測曲線、h
1、h2、h10:フォーカス変動の立ち上り特性を計
測する計測点、c11,c12,c20:フォーカス変
動の立ち下り特性を計測する計測点、S1〜S11:フ
ォーカス計測用のサンプル露光のショットレイアウト、
S701〜S710:ステップ。
101: pulse laser light source, 102: laser control device,
103: main controller of the exposure apparatus, 104: illumination optical system,
105: illumination system aperture stop, 106: half mirror, 10
7: photo sensor, 108: illumination system controller, 109:
Reticle, 110: reduction projection lens, 111: reduction projection lens aperture stop, 112: reduction projection lens aperture stop driving means, 113: field lens driving means, 114: projection lens control device, 115: wafer, 116: wafer stage, 117 : Moving mirror, 118: Laser interferometer, 11
9: wafer stage control means, 120: stage control device, 121, 122: focus plane detection means, 301:
Focus fluctuation prediction curve due to exposure energy irradiation, h
1, h2, h10: measurement points for measuring rising characteristics of focus fluctuation, c11, c12, c20: measurement points for measuring falling characteristics of focus fluctuation, S1 to S11: shot layout of sample exposure for focus measurement,
S701 to S710: Step.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原版上に形成された所定のパターンを投
影光学系を介して前記原版と共役位置にある感光基板上
に転写する露光装置の結像特性変動の測定方法におい
て、前記投影光学系に照射する露光エネルギ量を経時的
に制御し、前記投影光学系の経時的な結像特性の変化量
を計測する第1工程と、前記結像特性の計測結果に基づ
いて、前記結像特性の照射変動を関数近似により定量化
する第2工程とを含むことを特徴とする露光熱による投
影光学系の結像特性変動の測定方法。
1. A method according to claim 1, wherein a predetermined pattern formed on the original is transferred via a projection optical system onto a photosensitive substrate located at a position conjugate with the original. A first step of controlling the amount of exposure energy applied to the projection optical system over time and measuring the amount of change in the imaging characteristic of the projection optical system over time, and based on the measurement result of the imaging characteristic, A second step of quantifying the irradiation fluctuation of the projection optical system by function approximation.
【請求項2】 前記投影光学系の結像特性変動は、フォ
ーカス、倍率、及び歪曲のうち少なくともいずれか一つ
を含んでいることを特徴とする請求項1記載の露光熱に
よる投影光学系の結像特性変動の測定方法。
2. The projection optical system according to claim 1, wherein the variation in the imaging characteristics of the projection optical system includes at least one of focus, magnification, and distortion. A method for measuring imaging characteristic fluctuation.
【請求項3】 露光用の照明光で原版を照明する照明系
と、前記原版のパターンを感光基板上に所定の結像特性
で投影する投影光学系と、前記照明系からの照明光によ
って前記投影光学系の瞳面に生成される光源像の分布を
変更する光源分布変更手段を備えた露光装置において、
前記光源分布変更手段で前記光源像の分布を変更し、前
記光源像の分布毎に前記投影光学系に照射するエネルギ
量を経時的に制御し、結像特性の経時的な変化量を計測
する第1手段と、前記結像特性の計測結果に基づいて、
前記光源像の分布毎に前記結像特性の照射変動を関数近
似により定量化する第2手段とを有し、前記第1手段及
び第2手段を含み結像特性変動の測定を行う測定手段を
具備することを特徴とする露光装置。
3. An illumination system for illuminating an original with illumination light for exposure, a projection optical system for projecting a pattern of the original on a photosensitive substrate with a predetermined image forming characteristic, and an illumination system for illuminating light. In an exposure apparatus including a light source distribution changing unit that changes a distribution of a light source image generated on a pupil plane of a projection optical system,
The light source distribution changing unit changes the distribution of the light source image, controls the amount of energy applied to the projection optical system with time for each light source image distribution, and measures the time-dependent change in the imaging characteristics. First means, based on the measurement result of the imaging characteristics,
Second means for quantifying the irradiation variation of the imaging characteristic by function approximation for each distribution of the light source image, and measuring means for measuring the imaging characteristic variation including the first means and the second means. An exposure apparatus, comprising:
【請求項4】 前記投影光学系の結像特性変動は、フォ
ーカス、倍率、及び歪曲のうち少なくともいずれか一つ
を含んでいることを特徴とする請求項3記載の露光装
置。
4. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the imaging characteristic variation of the projection optical system includes at least one of focus, magnification, and distortion.
【請求項5】 請求項1または2に記載の露光熱による
投影光学系の結像特性変動の測定方法または請求項3ま
たは4に記載の露光装置を用いてデバイスを製造するこ
とを特徴とするデバイス製造方法。
5. A method according to claim 1 or 2, wherein a device is manufactured by using the exposure apparatus according to claim 3 or 4. Device manufacturing method.
JP2000053607A 2000-02-29 2000-02-29 Method of measuring variations in image formation characteristics of projection optical system due to exposure heat and aligner Pending JP2001244182A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000053607A JP2001244182A (en) 2000-02-29 2000-02-29 Method of measuring variations in image formation characteristics of projection optical system due to exposure heat and aligner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000053607A JP2001244182A (en) 2000-02-29 2000-02-29 Method of measuring variations in image formation characteristics of projection optical system due to exposure heat and aligner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001244182A true JP2001244182A (en) 2001-09-07

Family

ID=18574970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000053607A Pending JP2001244182A (en) 2000-02-29 2000-02-29 Method of measuring variations in image formation characteristics of projection optical system due to exposure heat and aligner

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001244182A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108305A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 Nikon Corp Best-focus position detection method and its device, exposure method and its device, and device manufacturing method
JP2009032875A (en) * 2007-07-26 2009-02-12 Canon Inc Image forming characteristic fluctuation predicting method, exposing device, and device manufacturing method
JP2011522441A (en) * 2008-06-03 2011-07-28 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Lens heating compensation method
JP2014143306A (en) * 2013-01-24 2014-08-07 Canon Inc Exposure method, exposure device, method of manufacturing device using the same
JP2016092208A (en) * 2014-11-05 2016-05-23 キヤノン株式会社 Exposure method, exposure device, and manufacturing method of article
KR20190033452A (en) * 2017-09-21 2019-03-29 캐논 가부시끼가이샤 Calculation method, exposure method, storage medium, exposure apparatus, and method of manufacturing article

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108305A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 Nikon Corp Best-focus position detection method and its device, exposure method and its device, and device manufacturing method
JP2009032875A (en) * 2007-07-26 2009-02-12 Canon Inc Image forming characteristic fluctuation predicting method, exposing device, and device manufacturing method
JP2011522441A (en) * 2008-06-03 2011-07-28 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Lens heating compensation method
US8570485B2 (en) 2008-06-03 2013-10-29 Asml Netherlands B.V. Lens heating compensation systems and methods
US9746784B2 (en) 2008-06-03 2017-08-29 Asml Netherlands B.V. Lens heating compensation systems and methods
JP2014143306A (en) * 2013-01-24 2014-08-07 Canon Inc Exposure method, exposure device, method of manufacturing device using the same
JP2016092208A (en) * 2014-11-05 2016-05-23 キヤノン株式会社 Exposure method, exposure device, and manufacturing method of article
KR20190033452A (en) * 2017-09-21 2019-03-29 캐논 가부시끼가이샤 Calculation method, exposure method, storage medium, exposure apparatus, and method of manufacturing article
KR102396135B1 (en) * 2017-09-21 2022-05-10 캐논 가부시끼가이샤 Calculation method, exposure method, storage medium, exposure apparatus, and method of manufacturing article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5264116B2 (en) Imaging characteristic variation prediction method, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP6792572B6 (en) Lithography method and lithography equipment
US7771905B2 (en) Method and program for calculating exposure dose and focus position in exposure apparatus, and device manufacturing method
JP5406437B2 (en) Exposure apparatus and device manufacturing method
KR101823725B1 (en) Exposure apparatus and method of manufacturing device
JPH0869963A (en) Projection aligner and device manufacturing method using the same
JP6039932B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and article manufacturing method
US9891525B2 (en) Exposure method, exposure apparatus, and article manufacturing method
JP2014143306A (en) Exposure method, exposure device, method of manufacturing device using the same
JP5739837B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
CN108931890B (en) Determining method, exposure method, information processing apparatus, medium, and manufacturing method
JP5094517B2 (en) Exposure apparatus, measurement method, stabilization method, and device manufacturing method
JP2001244182A (en) Method of measuring variations in image formation characteristics of projection optical system due to exposure heat and aligner
EP1840658A1 (en) Measurement method
JP2015079807A (en) Projection exposure device and projection condition calculation device
JP3652325B2 (en) Projection exposure apparatus and device manufacturing method
US6744492B2 (en) Exposure apparatus
JPH05315222A (en) Alignment method
JP2018132569A (en) Evaluation method of change in image-forming property of projection optical system by exposure heat, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2006019561A (en) Exposure method
JP2009038271A (en) Aligner, aligning method, and manufacturing method of device
CN115437223A (en) Calibration method and article manufacturing method
JPH0983057A (en) Quantity of energy controller and exposing system