JP2001272310A - Aberration measuring device and method in projection optical system, and mask and exposure device used for them - Google Patents

Aberration measuring device and method in projection optical system, and mask and exposure device used for them

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JP2001272310A
JP2001272310A JP2000084154A JP2000084154A JP2001272310A JP 2001272310 A JP2001272310 A JP 2001272310A JP 2000084154 A JP2000084154 A JP 2000084154A JP 2000084154 A JP2000084154 A JP 2000084154A JP 2001272310 A JP2001272310 A JP 2001272310A
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Japan
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optical system
image
pattern
projection optical
aberration
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JP2000084154A
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Japanese (ja)
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Shigeru Hirukawa
茂 蛭川
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Publication date
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components
    • G03F7/706Aberration measurement

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aberration measuring device and method, capable of measuring accurately in a simple composition an aberration which occurs on the lens axis of a projection optical system, and to provide an exposing device with finer exposing accuracy. SOLUTION: An internal mark Mip and an external mark Mop, which a translucent part Pt and phase shift parts Ppi and Ppo are arranged via a shading part Ps with the same pitch on a phase shift reticle Rps, are formed so that the external mark Mop interposes the internal mark Mip at certain space. The phase difference at the internal mark Mip is set to π-ϕ (rad) and the phase difference at the external mark Mop is set to π+ϕ (rad). The displacement of the focal point, which remains in the aberration optical system and caused by spherical surface aberrations, is measured by illuminating marks Mip and Mop vertically with normal illumination and by converting the displacement into the displacement of the relative positions of the images of the marks Mip and Mop on the plane, which is perpendicular to the lens axis.

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、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイ
クロデバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー
工程で使用される露光装置、及びその投影光学系の収差
計測装置、それに用いられるマスク並びにその投影光学
系の収差計測方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used in a photolithography process in a process of manufacturing a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device, a thin film magnetic head, and an aberration of a projection optical system thereof. The present invention relates to a measuring device, a mask used for the same, and a method for measuring aberrations of a projection optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の露光装置としては、例えば次の
ような構成が知られている。すなわち、照明光学系から
出射される所定の波長の露光光で、フォトマスク、レチ
クル等に形成されたパターンを照明する。この照明によ
り形成されたパターンの像を、投影光学系を介して、前
記露光光に対して感光性を有するフォトレジストが塗布
されたウエハ、ガラスプレート等の基板上に投影転写す
るようになっている。このような露光装置では、前記マ
スク上のパターンの像を高精度で前記基板上に結像させ
るため、前記投影光学系に残存する諸収差を計測する収
差計測装置が装備されている。
2. Description of the Related Art As an exposure apparatus of this type, for example, the following configuration is known. That is, a pattern formed on a photomask, a reticle, or the like is illuminated with exposure light having a predetermined wavelength emitted from the illumination optical system. An image of a pattern formed by the illumination is projected and transferred onto a substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photoresist having sensitivity to the exposure light via a projection optical system. I have. Such an exposure apparatus is provided with an aberration measuring device for measuring various aberrations remaining in the projection optical system in order to form a pattern image on the mask on the substrate with high accuracy.

【0003】ここで、前記諸収差のうち、前記投影光学
系の光軸方向に焦点位置が変化する縦方向の収差には、
前記パターンから出射された光の前記投影光学系におけ
る瞳面内を通過する位置と光軸との距離によって焦点位
置の異なる球面収差が含まれている。そして、前記収差
計測装置において、この球面収差は、例えば次のような
方法により計測されている。すなわち、ピッチPの異な
る複数のパターンを形成したマスクを用い、各パターン
を垂直に照明しつつ、基板の光軸方向における位置を変
化させて、各パターンの像を基板上に転写し、各パター
ン毎の焦点位置を求めるという方法で計測されている。
この方法は、回折格子状のパターンから発生するn次の
回折光の回折角θが、パターンのピッチP及び照明光の
波長λに対し、
Here, among the above-mentioned various aberrations, there are longitudinal aberrations in which the focal position changes in the optical axis direction of the projection optical system.
A spherical aberration having a different focal position depending on a distance between an optical axis and a position where light emitted from the pattern passes through a pupil plane in the projection optical system is included. In the aberration measuring device, the spherical aberration is measured by, for example, the following method. That is, using a mask in which a plurality of patterns having different pitches P are formed, while illuminating each pattern vertically, changing the position in the optical axis direction of the substrate, transferring an image of each pattern onto the substrate, It is measured by a method of finding the focal position for each.
According to this method, the diffraction angle θ of the n-th order diffracted light generated from the diffraction grating pattern is defined by the pattern pitch P and the wavelength λ of the illumination light.

【0004】[0004]

【数1】 の関係を持つことを利用して、前記回折角に応じた焦点
位置を求めるものとなっている。そして、この回折角に
応じた焦点位置の計測結果から球面収差を求めるように
なっている。
(Equation 1) By using the above relationship, the focal position corresponding to the diffraction angle is obtained. Then, the spherical aberration is obtained from the measurement result of the focal position corresponding to the diffraction angle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来構
成において、前記焦点位置の計測の方法が少なくとも2
つある。第1の方法では、前記基板上に転写された各パ
ターンの像を現像し、現像後の各パターンの像の線幅を
走査型電子顕微鏡を用いて計測する。ここで、露光され
たパターンの像において、許容される線幅の最大値と最
小値との範囲の中心を求める。そして、その範囲の中心
に対応する基板の光軸方向位置を焦点位置とするもので
ある。これに対して、第2の方法では、同様に現像され
た各パターンの像の断面形状を走査型電子顕微鏡を用い
て観察し、最もシャープな立ち上がりを示す像の転写時
における基板の光軸方向位置を焦点位置とするものであ
る。
By the way, in the above-mentioned conventional structure, at least two methods of measuring the focal position are used.
There are two. In the first method, the image of each pattern transferred onto the substrate is developed, and the line width of the image of each pattern after development is measured using a scanning electron microscope. Here, in the image of the exposed pattern, the center of the range between the maximum and minimum allowable line widths is obtained. Then, the position in the optical axis direction of the substrate corresponding to the center of the range is set as the focal position. On the other hand, in the second method, the cross-sectional shape of the image of each pattern similarly developed is observed using a scanning electron microscope, and the direction of the optical axis of the substrate at the time of transfer of the image showing the sharpest rise is obtained. The position is a focal position.

【0006】ところが、前記2つの方法で検出された焦
点位置間に若干のずれが生じることがあり、いずれの方
法による焦点位置の検出結果を採用するかによって、計
測される投影光学系の球面収差量が異なったものとなる
おそれがある。このため、投影光学系に残存する球面収
差の補正の精度が低下し、パターンの像の転写時におけ
る精度が低下するおそれがあった。
However, a slight shift may occur between the focal positions detected by the above two methods, and the spherical aberration of the projection optical system to be measured depends on which method uses the result of detecting the focal position. The amount may be different. For this reason, the accuracy of correction of the spherical aberration remaining in the projection optical system may be reduced, and the accuracy at the time of transferring a pattern image may be reduced.

【0007】特に、レチクル上のパターンの像をウエハ
上に投影転写する半導体素子は、近年ますます高度集積
化する傾向にあり、その回路パターンも非常に微細なも
のとなっている。このような半導体素子を製造するため
には、レチクル上のパターンの像を一層正確に基板上に
結像させる必要があって、高精度な球面収差の計測が要
求される。このため、前記従来構成による球面収差の計
測では不十分となるおそれがあるという問題点があっ
た。
In particular, semiconductor elements which project and transfer an image of a pattern on a reticle onto a wafer have become more and more highly integrated in recent years, and their circuit patterns have become very fine. In order to manufacture such a semiconductor device, it is necessary to more accurately form an image of a pattern on a reticle on a substrate, and high-precision measurement of spherical aberration is required. For this reason, there has been a problem that the measurement of the spherical aberration by the conventional configuration may be insufficient.

【0008】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とし
ては、投影光学系の光軸方向に生じる収差を、簡単な構
成で精度よく計測可能な収差計測装置及び計測方法を提
供することにある。その他の目的としては、投影光学系
の光軸方向に生じる収差を精度よく補正して、露光精度
の向上された露光装置を提供することにある。
The present invention has been made by paying attention to such problems existing in the prior art. An object of the present invention is to provide an aberration measurement device and a measurement method capable of accurately measuring an aberration generated in a direction of an optical axis of a projection optical system with a simple configuration. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus in which the aberration generated in the optical axis direction of the projection optical system is accurately corrected, and the exposure accuracy is improved.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、投影光学系の収差計測装置に係る本願請求項1の発
明は、マスク(R,Rps,Rc)上に形成されたパタ
ーン(Mip,Mop,Mic,Moc)の像を像面上
に結像させる投影光学系(PL)の収差を計測するため
の収差計測装置において、前記投影光学系(PL)の光
軸(AX)方向に生じる前記収差を前記光軸(AX)と
交差する方向における前記パターン(Mip,Mop,
Mic,Moc)の像の位置ずれ(ΔFh)に変換する
変換手段(Rps,61,62,Rc)と、前記パター
ン(Mip,Mop,Mic,Moc)の像の位置ずれ
(ΔFh)を計測する計測手段(42,44,45)と
を設けたことを要旨とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention according to the first aspect of the present invention, which relates to an aberration measuring apparatus for a projection optical system, comprises a pattern (Mip) formed on a mask (R, Rps, Rc). , Mop, Mic, Moc) on the image plane, for measuring the aberration of the projection optical system (PL) in the direction of the optical axis (AX) of the projection optical system (PL). The generated aberration is corrected by the pattern (Mip, Mop, Mp) in a direction crossing the optical axis (AX).
A conversion unit (Rps, 61, 62, Rc) for converting the displacement (ΔFh) of the image of Mic, Moc) and the displacement (ΔFh) of the image of the pattern (Mip, Mop, Mic, Moc) are measured. The gist is that measurement means (42, 44, 45) are provided.

【0010】このため、本願請求項1の発明において
は、投影光学系の光軸方向に生じる収差を含むパターン
の像の結像状態を、前記光軸に交差する方向における位
置情報として検出することが可能となる。ここで、この
光軸と交差する方向における像の位置の計測は、光軸方
向における像の位置の計測に比べて格段に容易かつ正確
に行うことができるものである。そして、前記従来構成
のように、検出方法により検出結果に微妙なずれの生じ
うる焦点位置の検出を介することなく、正確かつ直接的
に前記収差を計測することができる。
For this reason, according to the first aspect of the present invention, the image formation state of an image of a pattern including aberration generated in the optical axis direction of the projection optical system is detected as position information in a direction intersecting the optical axis. Becomes possible. Here, measurement of the position of the image in the direction intersecting with the optical axis can be performed much easier and more accurately than measurement of the position of the image in the direction of the optical axis. Then, as in the above-described conventional configuration, the aberration can be accurately and directly measured without through the detection of the focal position where the detection result may cause a slight shift by the detection method.

【0011】また、本願請求項2の発明は、前記請求項
1に記載の発明において、前記変換手段(Rps)は、
透過する照明光(EL)の位相を変化させる位相シフト
部(Pp)が設けられた複数の所定のパターン(Mi
p,Mop)を有する空間周波数変調型の位相シフトマ
スク(Rps)を含み、その位相シフト部(Pp)は互
いに異なる複数の位相差を生じせしめる複数の位相シフ
ト部(Ppi,Ppo)を含み、前記計測手段(42,
44,45)は前記像面上に結像された前記各所定のパ
ターン(Mip,Mop)の像の位置(Fhi,Fh
o)を検出する位置検出手段(42,44,45)を有
することを要旨とするものである。
Further, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the converting means (Rps) comprises:
A plurality of predetermined patterns (Mi) provided with a phase shift unit (Pp) for changing the phase of the transmitted illumination light (EL)
p, Mop) and a phase shift mask (Rps) of a spatial frequency modulation type, and the phase shift unit (Pp) includes a plurality of phase shift units (Ppi, Ppo) for generating a plurality of phase differences different from each other, The measuring means (42,
44, 45) are the positions (Fhi, Fh) of the images of the predetermined patterns (Mip, Mop) formed on the image plane.
The gist of the invention is to have a position detecting means (42, 44, 45) for detecting o).

【0012】このため、本願請求項2の発明において
は、前記請求項1に記載の発明の作用に加えて、位相シ
フトマスクを用いることでパターンの像は二光束干渉で
結像することになる。そして、その位相シフトマスクの
位相シフト部が互いに異なる複数の位相差を生じさせる
ため、結像に寄与する2つの回折光の回折角が異なった
ものとなる。これに伴って、この2つの回折光の再び交
わる点、つまり焦点位置が、前記投影光学系の光軸から
ずれる。この焦点位置の投影光学系からのずれを利用し
て、前記回折角に応じて光軸方向に変化する焦点位置の
ずれを、その光軸と交差する方向の位置ずれに容易に変
換することができる。
Therefore, according to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the use of a phase shift mask causes the image of the pattern to be formed by two-beam interference. . Then, since the phase shift portion of the phase shift mask causes a plurality of different phase differences, the diffraction angles of the two diffracted lights contributing to the image formation are different. Accordingly, the point at which the two diffracted lights intersect again, that is, the focal position, is shifted from the optical axis of the projection optical system. By utilizing the deviation of the focal position from the projection optical system, the deviation of the focal position that changes in the optical axis direction according to the diffraction angle can be easily converted to the positional deviation in the direction intersecting the optical axis. it can.

【0013】また、本願請求項3の発明は、前記請求項
1に記載の発明において、前記変換手段(61,62,
Rc)は、複数のパターン(Mic,Moc)と、前記
投影光学系(PL)の光軸(AX)に対して傾斜した方
向から前記マスク(Rc)を照明する傾斜照明手段(6
1,62)とを含み、前記傾斜照明手段(61,62)
は前記マスク(Rc)を照明する照明光学系(30)の
光軸(AX)から偏心した位置に開口(63)を有する
第1照明絞り(61)と、前記照明光学系(30)の光
軸(AX)を中心に前記第1照明絞り(61)と対称な
位置に開口(64)を有する第2照明絞り(62)とを
備え、複数のパターン(Mic,Moc)のうち一部の
前記パターン(Mic)を第1照明絞り(61)を用い
て照明するとともに、他の前記パターン(Moc)を第
2照明絞り(62)を用いて照明するようにしたことを
要旨とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the conversion means (61, 62,
Rc) includes a plurality of patterns (Mic, Moc) and an inclined illumination unit (6) that illuminates the mask (Rc) from a direction inclined with respect to the optical axis (AX) of the projection optical system (PL).
, 62), and the oblique illumination means (61, 62).
Is a first illumination stop (61) having an opening (63) at a position decentered from the optical axis (AX) of the illumination optical system (30) for illuminating the mask (Rc), and light from the illumination optical system (30). A second illumination stop (62) having an opening (64) at a position symmetrical to the first illumination stop (61) about an axis (AX); and a part of a plurality of patterns (Mic, Moc). The gist is that the pattern (Mic) is illuminated using a first illumination stop (61) and the other pattern (Moc) is illuminated using a second illumination stop (62). is there.

【0014】このため、本願請求項3の発明において
は、前記請求項1に記載の発明の作用に加えて、傾斜照
明手段を用いることでパターンの像は0次光と+1次光
又は−1次光との二光束干渉で結像することになる。そ
して、第1照明絞りと一部のパターンとの組み合わせか
ら生じる二光束と、第2照明絞りと他のパターンとの組
み合わせから生じる二光束とが、互いに逆方向を指向す
るものとなる。これにより、投影光学系の光軸方向に生
じる収差量に応じて、その光軸と直交する方向における
前記一部のパターンの結像位置と他のパターンの結像位
置との相対位置が変化する。そして、両結像位置の前記
光軸と直交する方向における位置ずれ量を計測すること
により、前記投影光学系に残存する前記収差量を計測す
ることができる。
Therefore, in the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the use of the oblique illumination means enables the pattern image to be divided into 0-order light and + 1-order light or -1 order light. An image is formed by two-beam interference with the next light. The two luminous fluxes resulting from the combination of the first illumination stop and some of the patterns, and the two luminous fluxes resulting from the combination of the second illumination stop and other patterns are directed in opposite directions. Accordingly, the relative position between the image forming position of the partial pattern and the image forming position of the other pattern in a direction orthogonal to the optical axis changes according to the amount of aberration generated in the optical axis direction of the projection optical system. . Then, the amount of aberration remaining in the projection optical system can be measured by measuring the amount of displacement between the two imaging positions in a direction orthogonal to the optical axis.

【0015】また、本願請求項4の発明は、前記請求項
1〜請求項3にうちいずれか一項に記載の発明におい
て、前記複数のパターン(Mip,Mop,Mic,M
oc)は、互いに異なる回折角(ψ1,ψ2)を有する
第1の二光束(BLc1,BLc2,BLe0,BLe
1)を発する第1パターン(Mip,Mic)と、その
第1の二光束(BLc1,BLc2,BLe0,BLe
1)とは前記投影光学系(PL)の光軸(AX)方向に
対して対称な回折角(ψ2,ψ1)を有する第2の二光
束(BLd2,BLd1,BLf1,BLf0)を発す
る第2パターン(Mop,Moc)とを含むことを要旨
とするものである。
The invention according to claim 4 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of patterns (Mip, Mop, Mic, M
oc) is the first two light beams (BLc1, BLc2, BLe0, BLe) having different diffraction angles (ψ1, ψ2) from each other.
1) and the first two light fluxes (BLc1, BLc2, BLe0, BLe) of the first pattern (Mip, Mic).
1) means a second light beam (BLd2, BLd1, BLf1, BLf0) having a diffraction angle (ψ2, ψ1) symmetric with respect to the optical axis (AX) direction of the projection optical system (PL). The gist is to include a pattern (Mop, Moc).

【0016】このため、本願請求項4の発明において
は、前記請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載
の発明の作用に加えて、第1パターンから生じる第1の
二光束と第2パターンから生じる第2の二光束とが、互
いに逆方向を指向するものとなる。これにより、投影光
学系の光軸方向に生じる収差量に応じて、その光軸と直
交する方向における前記第1パターンの結像位置と第2
パターンの結像位置との相対位置が変化する。そして、
両結像位置の前記光軸と直交する方向における位置ずれ
量を計測することにより、前記投影光学系に残存する前
記収差量を計測することができる。
Therefore, according to the invention of claim 4 of the present application, in addition to the function of the invention of any one of claims 1 to 3, the first two light beams generated from the first pattern and The second two light beams generated from the second pattern are directed in directions opposite to each other. Thereby, according to the amount of aberration generated in the optical axis direction of the projection optical system, the image forming position of the first pattern in the direction orthogonal to the optical axis and the second
The relative position of the pattern to the image forming position changes. And
The amount of aberration remaining in the projection optical system can be measured by measuring the amount of displacement between the two imaging positions in a direction orthogonal to the optical axis.

【0017】また、投影光学系の収差計測方法に係る本
願請求項5の発明は、マスク(R,Rps,Rc)上に
形成されたパターン(Mip,Mop,Mic,Mo
c)の像を像面上に結像させる投影光学系(PL)の収
差を計測するための収差計測方法において、前記投影光
学系(PL)の光軸(AX)方向に生じる前記収差を前
記光軸(AX)と交差する方向における前記パターン
(Mip,Mop,Mic,Moc)の像の位置ずれ
(ΔFh)に変換し、前記パターン(Mip,Mop,
Mic,Moc)の像の位置ずれ(ΔFh)を計測する
ことを要旨とするものである。
The invention according to claim 5 relating to a method for measuring aberrations of a projection optical system is characterized in that a pattern (Mip, Mop, Mic, Mo) formed on a mask (R, Rps, Rc) is provided.
c) in the aberration measuring method for measuring the aberration of the projection optical system (PL) that forms the image on the image plane, wherein the aberration generated in the optical axis (AX) direction of the projection optical system (PL) is The pattern (Mip, Mop, Mic, Moc) is converted into an image displacement (ΔFh) in a direction intersecting the optical axis (AX), and the pattern (Mip, Mop, Mop) is converted.
The gist of the present invention is to measure the displacement (ΔFh) of the image of (Mic, Moc).

【0018】このため、本願請求項5の発明において
は、前記請求項1に記載の発明と同様の作用が発揮され
る。また、露光装置に係る本願請求項6の発明は、マス
ク(R,Rps,Rc)上に形成されたパターン(Mi
p,Mop,Mic,Moc)の像を、投影光学系(P
L)を介して基板(W)上に投影転写するようにした露
光装置において、前記投影光学系(PL)の光軸(A
X)方向に生じる前記収差を前記光軸(AX)と交差す
る方向における前記パターン(Mip,Mop,Mi
c,Moc)の像の位置ずれ(ΔFh)に変換する変換
手段(Rps,61,62,Rc)と、前記パターン
(Mip,Mop,Mic,Moc)の像の位置ずれ
(ΔFh)を計測する計測手段(42,44,45)
と、前記計測手段(42,44,45)の計測結果に基
づいて、前記収差を補正する補正手段(53,54)と
を有することを要旨とするものである。
Therefore, in the invention of claim 5 of the present application, the same action as the invention of claim 1 is exhibited. The invention according to claim 6 of the present invention relates to a pattern (Mi) formed on a mask (R, Rps, Rc).
p, Mop, Mic, Moc) is projected onto a projection optical system (P
L), the projection optical system performs projection transfer onto a substrate (W) via an optical axis (A) of the projection optical system (PL).
X), the aberration generated in the direction (Mip, Mop, Mi) in a direction intersecting the optical axis (AX).
The conversion means (Rps, 61, 62, Rc) for converting the displacement of the image of (c, Moc) into an image (ΔFh) and the displacement (ΔFh) of the image of the pattern (Mip, Mop, Mic, Moc) are measured. Measuring means (42, 44, 45)
And a correcting means (53, 54) for correcting the aberration based on the measurement result of the measuring means (42, 44, 45).

【0019】このため、本願請求項6の発明において
は、投影光学系の光軸方向に生じる収差量を、より正確
に位置計測が可能な前記光軸に交差する方向における位
置情報に基づいて計測することができる。そして、その
計測結果に基づいて、前記投影光学系の収差を補正手段
により補正することで、マスク上のパターンの像を基板
上において一層正確に結像させることが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, the amount of aberration occurring in the optical axis direction of the projection optical system is measured based on position information in a direction intersecting the optical axis, which enables more accurate position measurement. can do. Then, based on the measurement result, the aberration of the projection optical system is corrected by the correction unit, so that the image of the pattern on the mask can be more accurately formed on the substrate.

【0020】また、マスクに係る本願請求項7の発明
は、マスク(R,Rps)上に形成されたパターン(M
ip,Mop)の像を像面上に結像させる投影光学系
(PL)の収差を計測する際に用いられるマスクにおい
て、前記投影光学系(PL)の光軸(AX)方向に生じ
る前記収差を前記光軸(AX)と交差する方向における
前記パターン(Mip,Mop)の像の位置ずれ(ΔF
h)に変換する変換手段(Rps)を備え、その変換手
段(Rps)は透過する照明光(EL)の位相を変化さ
せる位相シフト部(Pp)が設けられた複数の所定のパ
ターン(Mip,Mop)を有する空間周波数変調型の
位相シフトマスク(Rps)を含み、その位相シフト部
(Pp)は互いに異なる複数の位相差を生じせしめる複
数の位相シフト部(Ppi,Ppo)を有することを要
旨とするものである。
The invention according to claim 7 of the present invention relates to a mask (R, Rps) formed on a mask (R, Rps).
In a mask used for measuring aberration of a projection optical system (PL) for forming an image of (ip, Mop) on an image plane, the aberration generated in the direction of the optical axis (AX) of the projection optical system (PL). Is a position shift (ΔF) of the image of the pattern (Mip, Mop) in a direction intersecting the optical axis (AX).
h), the converting means (Rps) includes a plurality of predetermined patterns (Mip, Pp) provided with a phase shift portion (Pp) for changing the phase of the transmitted illumination light (EL). Mop) and a phase shift mask (Rps) of a spatial frequency modulation type having a plurality of phase shift portions (Ppi, Ppo) for generating a plurality of phase differences different from each other. It is assumed that.

【0021】このため、本願請求項7の発明において
は、前記請求項2の発明とほぼ同様の作用が奏される。
しかも、既存の露光装置においても、この請求項7に記
載の発明の構成のマスクを使用することで、回折角に応
じて光軸方向に変化する焦点位置のずれをその光軸と交
差する方向の位置ずれに、容易に変換することが可能と
なる。
Therefore, in the invention of claim 7 of the present application, substantially the same operation as that of the invention of claim 2 is exerted.
In addition, even in the existing exposure apparatus, by using the mask having the configuration according to the present invention, the shift of the focal position that changes in the optical axis direction according to the diffraction angle can be changed in the direction intersecting the optical axis. Can be easily converted to the positional deviation of

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下に、本発明
を半導体素子製造用のステップ・アンド・リピート方式
の一括露光型露光装置、及び、同装置における投影光学
系の収差計測装置に具体化した第1実施形態について図
1〜図5に基づいて説明する。この実施形態は、投影光
学系の光軸方向に生じる収差として球面収差を計測する
場合に適用したものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) The present invention will be described below with reference to a step-and-repeat batch exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device and an aberration measuring apparatus for a projection optical system in the apparatus. A specific first embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is applied to a case where spherical aberration is measured as aberration occurring in the optical axis direction of the projection optical system.

【0023】まず、露光装置全体の概略構成について、
図1に基づいて説明する。露光光源21から照射された
照明光としての露光光ELは、コリメータレンズ22に
入射して、ほぼ平行な所定の径の光束に変換される。前
記露光光ELは、例えばKrF、ArF等のエキシマレ
ーザ光、F2レーザ光、金属蒸気レーザやYAGレーザ
等の高調波、あるいはg線、h線、i線等の超高圧水銀
ランプの輝線である。
First, a schematic configuration of the entire exposure apparatus will be described.
A description will be given based on FIG. Exposure light EL as illumination light emitted from the exposure light source 21 enters the collimator lens 22 and is converted into a substantially parallel light beam having a predetermined diameter. The exposure light EL is, for example, an excimer laser beam such as KrF or ArF, an F2 laser beam, a harmonic such as a metal vapor laser or a YAG laser, or a bright line of an ultra-high pressure mercury lamp such as a g-line, an h-line, or an i-line. .

【0024】前記コリメータレンズ22を通過した露光
光ELは、ミラー23を介してフライアイレンズ24
(ロッドレンズでもよい)に入射して多数の光束の合成
光束に変換され、その射出側には多数の2次光源が形成
される。このフライアイレンズ24によって形成される
複数の2次光源の近傍には、照明条件を変更するための
ターレット板25が配置されている。このターレット板
25には、通常照明と、輪帯照明、小σ照明、傾斜照明
等の各種変形照明とに対応する開口絞り26が形成され
ている。前記ターレット板25をターレット板駆動部2
5aにより回転させ、各開口絞り26のいずれかを前記
2次光源の射出面上に設定することにより、前記照明条
件が変更されるようになっている。
The exposure light EL that has passed through the collimator lens 22 is
(It may be a rod lens) and is converted into a composite light beam of a large number of light beams, and a number of secondary light sources are formed on the exit side. A turret plate 25 for changing illumination conditions is arranged near the plurality of secondary light sources formed by the fly-eye lens 24. The turret plate 25 is formed with an aperture stop 26 corresponding to normal illumination and various modified illuminations such as annular illumination, small σ illumination, and inclined illumination. The turret plate 25 is connected to the turret plate
The illumination conditions are changed by rotating the aperture stop 5a and setting one of the aperture stops 26 on the exit surface of the secondary light source.

【0025】所定の開口絞り26を通過した各2次光源
像からの露光光ELは、レチクルブラインド27、ミラ
ー28、コンデンサレンズ29に入射する。コンデンサ
レンズ29を通過した露光光ELは、レチクルステージ
RST上に、前記通常照明時の露光光ELの光軸に直交
するように保持されたマスクとしてのレチクルRに入射
する。このレチクルR上には、半導体素子等の回路パタ
ーン等が描かれている。
Exposure light EL from each secondary light source image passing through a predetermined aperture stop 26 enters a reticle blind 27, a mirror 28, and a condenser lens 29. The exposure light EL that has passed through the condenser lens 29 is incident on a reticle R as a mask that is held on the reticle stage RST so as to be orthogonal to the optical axis of the exposure light EL during the normal illumination. On the reticle R, a circuit pattern of a semiconductor element or the like is drawn.

【0026】このように、前記露光光源21からコンデ
ンサレンズ29までの合成系は、レチクルR上に形成さ
れた回路パターン等を露光光ELにより照明する照明光
学系30を構成している。また、前記フライアイレンズ
24から射出される多数の2次光源像はレチクルR上で
重畳され、レチクルRが均一な照度で照明されるように
なっている。
As described above, the combining system from the exposure light source 21 to the condenser lens 29 constitutes the illumination optical system 30 for illuminating the circuit pattern and the like formed on the reticle R with the exposure light EL. Also, a number of secondary light source images emitted from the fly-eye lens 24 are superimposed on the reticle R, so that the reticle R is illuminated with uniform illuminance.

【0027】前記レチクルブラインド27は、その遮光
面がレチクルRのパターン領域と共役な関係をなすよう
に配置されている。そのレチクルブラインド27は、レ
チクルブラインド駆動部27aにより開閉可能な複数枚
の可動遮光部(例えば2枚のL字型の可動遮光部)から
なっている。そして、それらの可動遮光部により形成さ
れる開口部の大きさ(スリット幅等)を調整することに
より、レチクルRを照明する照明領域の形状が変更され
るようになっている。
The reticle blind 27 is arranged so that its light-shielding surface has a conjugate relationship with the pattern area of the reticle R. The reticle blind 27 is composed of a plurality of movable light shielding units (for example, two L-shaped movable light shielding units) that can be opened and closed by a reticle blind driving unit 27a. By adjusting the size (slit width or the like) of the opening formed by the movable light-shielding portions, the shape of the illumination area that illuminates the reticle R can be changed.

【0028】前記レチクルRを通過した露光光ELは、
例えば両側テレセントリックな投影光学系PLに入射す
る。投影光学系PLは、前記レチクルR上の回路パター
ンを例えば1/5あるいは1/4に縮小した投影像を、
表面に前記露光光ELに対して感光性を有するフォトレ
ジストが塗布された基板としてのウエハW上に形成す
る。このウエハWは、前記投影光学系PLの光軸に対し
てほぼ直交するようにウエハステージWST上に保持さ
れている。
The exposure light EL passing through the reticle R is:
For example, the light enters the projection optical system PL that is telecentric on both sides. The projection optical system PL outputs a projection image obtained by reducing the circuit pattern on the reticle R to, for example, 1/5 or 1/4.
It is formed on a wafer W as a substrate having a surface coated with a photoresist having photosensitivity to the exposure light EL. This wafer W is held on wafer stage WST so as to be substantially orthogonal to the optical axis of projection optical system PL.

【0029】ウエハステージWSTは、ウエハステージ
駆動部33により、前記ウエハWの表面が、投影光学系
PLの最適結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ
投影光学系PLの光軸AX方向(Z方向)に微動可能に
なっている。また、ウエハステージWSTは、任意のシ
ョット領域を前記投影光学系PLに対応させるべく、前
記光軸AXと直交する二方向(X方向及びY方向)にも
移動可能に構成されている。これにより、ウエハW上の
各ショット領域を一括露光する動作と、次のショット領
域まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・リ
ピート動作が可能になっている。なお、図1において、
前記光軸AX(Z方向)に直交し紙面と平行な方向をX
方向、また光軸AX及び紙面に直交する方向をY方向と
する。
The wafer stage WST allows the surface of the wafer W to be tilted in an arbitrary direction with respect to the optimum image forming plane of the projection optical system PL by the wafer stage driving section 33, and the optical axis AX of the projection optical system PL. Fine movement is possible in the direction (Z direction). Further, wafer stage WST is configured to be movable in two directions (X direction and Y direction) orthogonal to optical axis AX in order to make an arbitrary shot area correspond to projection optical system PL. This enables a step-and-repeat operation in which the operation of batch exposure of each shot area on the wafer W and the operation of moving to the next shot area are repeated. In FIG. 1,
The direction perpendicular to the optical axis AX (Z direction) and parallel to the paper
The direction, that is, the direction orthogonal to the optical axis AX and the paper surface is defined as the Y direction.

【0030】ウエハステージWSTの端部には、干渉計
34からのレーザビームを反射する移動鏡35が固定さ
れており、ウエハステージWSTのXY方向の位置は干
渉計34によって、例えば0.01μm程度の分解能で
常時検出される。なお、図においては、Y方向のみの干
渉計34及び移動鏡35が示されている。ウエハステー
ジWSTの位置情報は、露光装置全体を制御する主制御
系36に送られ、主制御系36はこの位置情報に基づい
てウエハステージ駆動部33を制御する。
A movable mirror 35 for reflecting the laser beam from the interferometer 34 is fixed to the end of the wafer stage WST. The position of the wafer stage WST in the XY directions is, for example, about 0.01 μm. Is always detected with a resolution of. In the drawing, an interferometer 34 and a movable mirror 35 only in the Y direction are shown. The position information of wafer stage WST is sent to main control system 36 that controls the entire exposure apparatus, and main control system 36 controls wafer stage drive unit 33 based on this position information.

【0031】また、前記投影光学系PLを挟むように一
対の照射光学系37と受光光学系38とからなる斜入射
方式のウエハ位置検出系(焦点検出系)39が配設され
ている。前記照射光学系37は、ウエハWの表面等に向
けてピンホールあるいはスリット像を形成するための結
像光束を前記光軸AX方向に対して斜め方向より供給す
るものである。前記受光光学系38は、その結像光束の
ウエハWの表面での反射光束をスリットを介して受光す
るものである。
An oblique incidence type wafer position detection system (focus detection system) 39 comprising a pair of irradiation optical system 37 and light receiving optical system 38 is provided so as to sandwich the projection optical system PL. The irradiation optical system 37 supplies an image forming light beam for forming a pinhole or a slit image toward the surface of the wafer W or the like from an oblique direction with respect to the optical axis AX direction. The light receiving optical system 38 receives a light beam reflected by the surface of the wafer W of the image forming light beam through a slit.

【0032】この焦点検出系39の構成等は、例えば特
開昭60−168112号公報に開示されており、ここ
での詳細な説明は省略する。前記焦点検出系39は、予
め設定された基準位置に対するウエハWの表面のZ方向
の位置偏差を検出する。検出されたウエハWの位置情報
は、前記主制御系36に送られる。主制御系36は、こ
のウエハWの位置情報に基づいて、ウエハWと前記投影
光学系PLが所定の間隔を保つように前記ウエハステー
ジWSTをZ方向に駆動する。
The configuration and the like of the focus detection system 39 are disclosed in, for example, JP-A-60-168112, and a detailed description thereof will be omitted. The focus detection system 39 detects a positional deviation in the Z direction of the surface of the wafer W with respect to a preset reference position. The detected position information of the wafer W is sent to the main control system 36. The main control system 36 drives the wafer stage WST in the Z direction based on the position information of the wafer W so that the wafer W and the projection optical system PL maintain a predetermined interval.

【0033】前記投影光学系PLの側面には、ウエハW
の各ショット領域の近傍に形成されたアライメントマー
クを検出するオフ・アクシス方式のウエハアライメント
顕微鏡42が装備されている。この場合、このウエハア
ライメント顕微鏡42の検出中心と前記レチクルRの投
影領域の中心との間隔、いわゆるベースライン量を予め
求めておく。そして、このベースライン量と前記ウエハ
アライメント顕微鏡42で計測したアライメントマーク
の位置情報とに基づいて、前記ウエハステージ駆動部3
3によりウエハWの位置が調整される。これにより、ウ
エハW上の各ショット領域が所定位置に配置され、その
各ショット領域のアライメントが正確に行われるように
なっている。
On the side of the projection optical system PL, a wafer W
An off-axis type wafer alignment microscope 42 for detecting an alignment mark formed near each shot area is provided. In this case, the distance between the detection center of the wafer alignment microscope 42 and the center of the projection area of the reticle R, that is, the so-called base line amount is obtained in advance. Then, based on the baseline amount and the position information of the alignment mark measured by the wafer alignment microscope 42, the wafer stage driving unit 3
3, the position of the wafer W is adjusted. Thereby, each shot area on the wafer W is arranged at a predetermined position, and the alignment of each shot area is accurately performed.

【0034】前記ウエハステージWST上のウエハWの
近傍には、レチクルアライメント用の基準マークを有す
る基準マーク板43が固定されている。前記レチクルR
の上方には、前記基準マーク板43上の前記基準マーク
とレチクルR上に形成された計測用マークとを同時に観
察するためのレチクルアライメント顕微鏡44が装備さ
れている。そして、前記基準マークに対する前記計測用
マークの相対位置に基づいて、レチクルステージRST
上におけるレチクルRの位置が微調整される。これによ
り、レチクルR上のパターンが所定位置に配置され、そ
のパターンのアライメントが正確に行われるようになっ
ている。
In the vicinity of the wafer W on the wafer stage WST, a reference mark plate 43 having a reticle alignment reference mark is fixed. The reticle R
A reticle alignment microscope 44 for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 43 and the measurement mark formed on the reticle R is provided above the reference mark plate 43. Then, based on the relative position of the measurement mark with respect to the reference mark, reticle stage RST
The position of the reticle R above is finely adjusted. Thus, the pattern on the reticle R is arranged at a predetermined position, and the pattern is accurately aligned.

【0035】また、前記ウエハステージWST上の前記
ウエハW及び基準マーク板43の近傍には、空間像検出
系45が配備されている。この空間像検出系45には、
ウエハWの表面の高さとほぼ一致するように基準面46
が設定されている。この基準面46の中央部には、矩形
状の開口47が形成されており、ウエハステージWST
内のその開口47の下方にはCCD等からなる受光セン
サ48が設置されている。この受光センサ48は、前記
開口47を通過した露光光ELの強度を測定するための
ものである。この受光センサ48で検出された前記露光
光ELの光強度分布に関する信号は、前記主制御系36
に入力されるようになっている。
An aerial image detection system 45 is provided near the wafer W and the reference mark plate 43 on the wafer stage WST. This aerial image detection system 45 includes:
The reference surface 46 is set to substantially match the height of the surface of the wafer W.
Is set. At the center of the reference surface 46, a rectangular opening 47 is formed, and wafer stage WST
A light receiving sensor 48 composed of a CCD or the like is provided below the opening 47 in the inside. The light receiving sensor 48 is for measuring the intensity of the exposure light EL passing through the opening 47. A signal relating to the light intensity distribution of the exposure light EL detected by the light receiving sensor 48 is transmitted to the main control system 36.
To be entered.

【0036】この空間像検出系45を用いた前記投影光
学系PLの結像位置の検出の一例としては、例えば次の
ようなものが挙げられる。すなわち、所定のパターン、
例えばライン・アンド・スペース・パターンの形成され
たレチクルRを用い、そのパターンの像を、投影光学系
PLを介して前記基準面46の前記開口47の近傍に投
影する。この状態から、ウエハステージWSTを駆動し
て、前記像と開口47とを相対移動させつつ、前記受光
センサ48により前記開口47を通過した前記パターン
の像の光強度分布を検出する。検出された光強度分布に
関する信号は、前記主制御系36においてその信号波形
に基づいて前記パターンの像のコントラストが求められ
る。
An example of the detection of the image forming position of the projection optical system PL using the aerial image detection system 45 is as follows. That is, a predetermined pattern,
For example, using a reticle R on which a line-and-space pattern is formed, an image of the pattern is projected near the opening 47 of the reference surface 46 via a projection optical system PL. From this state, the wafer stage WST is driven to relatively move the image and the opening 47, and the light receiving sensor 48 detects the light intensity distribution of the image of the pattern passing through the opening 47. As for the detected signal related to the light intensity distribution, the contrast of the image of the pattern is obtained based on the signal waveform in the main control system 36.

【0037】このコントラストの計測を、前記基準面4
6を前記投影光学系PLの光軸方向の複数の位置で繰り
返し行い、それらの計測結果のうちで高いコントラスト
を示す計測位置を前記投影光学系PLにおける最適な結
像面の位置とするものである。このような最適結像面の
位置に関する情報は、例えば前記焦点検出系39の基準
位置の較正、投影光学系PLの像面内における露光光E
Lの照度分布計測などに用いられる。
The measurement of the contrast is performed by using the reference surface 4
6 is repeated at a plurality of positions in the optical axis direction of the projection optical system PL, and among those measurement results, a measurement position showing a high contrast is set as an optimum image plane position in the projection optical system PL. is there. Such information on the position of the optimum image forming plane is obtained by, for example, calibrating the reference position of the focus detection system 39 and exposing the exposure light E in the image plane of the projection optical system PL.
It is used for measuring the illuminance distribution of L and the like.

【0038】前記投影光学系PLには、その投影光学系
PLの鏡筒51内に保持された複数のレンズエレメント
52の間隔を調整する結像特性調整部53が接続されて
いる。また、前記投影光学系PLには、前記鏡筒51内
の圧力(レンズエレメント52間の圧力)を調整する圧
力調整部54が接続されている。前記主制御系36は、
投影光学系PLに残存し、後述するように計測される球
面収差を含む諸収差が補正されるように、結像特性調整
部53及び圧力調整部54の動作を制御する。このよう
に、これら結像特性調整部53及び圧力調整部54は補
正手段を構成しており、この補正により前記投影光学系
PLの結像特性が補正され、レチクルR上のパターンの
像の正確な露光が確保されるようになっている。
The projection optical system PL is connected to an imaging characteristic adjusting unit 53 for adjusting the interval between a plurality of lens elements 52 held in a lens barrel 51 of the projection optical system PL. Further, a pressure adjusting unit 54 for adjusting the pressure in the lens barrel 51 (the pressure between the lens elements 52) is connected to the projection optical system PL. The main control system 36 includes:
The operation of the imaging characteristic adjustment unit 53 and the pressure adjustment unit 54 is controlled so that various aberrations including spherical aberration measured as described later that remain in the projection optical system PL are corrected. As described above, the imaging characteristic adjustment unit 53 and the pressure adjustment unit 54 constitute a correction unit. The correction corrects the imaging characteristic of the projection optical system PL, and corrects the pattern image on the reticle R. Exposure is ensured.

【0039】次に、本実施形態における投影光学系PL
に残存する球面収差の計測方法について説明する。ま
ず、図1〜図3に示すように、前記レチクルステージR
ST上に、変換手段としての空間周波数変調型の位相シ
フトレチクルRpsをレチクルステージRST上に載置
する。ついで、前記ターレット板25を回転させ、通常
照明用の開口絞り26を露光光ELの光路内に対応させ
て、前記位相シフトレチクルRpsを前記露光光ELで
垂直に通常照明する。
Next, the projection optical system PL in the present embodiment
A method for measuring the spherical aberration remaining in the image will be described. First, as shown in FIGS. 1 to 3, the reticle stage R
On ST, a spatial frequency modulation type phase shift reticle Rps as a conversion means is mounted on reticle stage RST. Then, the turret plate 25 is rotated, and the phase shift reticle Rps is normally illuminated vertically with the exposure light EL so that the aperture stop 26 for normal illumination corresponds to the optical path of the exposure light EL.

【0040】図2に示すように、前記位相シフトレチク
ルRpsには、第1パターンとしての内側マークMip
と、第2パターンとしての外側マークMopとが形成さ
れている。これらのマークMip、Mopは、前記外側
マークMopの内側に前記内側マークMipが配置され
た、いわゆるボックス・イン・ボックス・マークとなっ
ている。また、位相シフトレチクルRpsのレチクル基
板55は前記露光光ELを透過する物質、例えばガラ
ス、石英、蛍石等で形成されており、前記外側マークM
op及び内側マークMipはそのレチクルRの一面側
(本実施形態では下面側)に形成されている。
As shown in FIG. 2, the phase shift reticle Rps has an inner mark Mip as a first pattern.
And an outer mark Mop as a second pattern. These marks Mip, Mop are so-called box-in-box marks in which the inner mark Mip is arranged inside the outer mark Mop. The reticle substrate 55 of the phase shift reticle Rps is formed of a material that transmits the exposure light EL, for example, glass, quartz, fluorite, or the like.
The op and the inner mark Mip are formed on one surface side (the lower surface side in the present embodiment) of the reticle R.

【0041】前記外側マークMopは、所定の距離をお
いて離間するように配置され、X方向に沿って延びる一
対の第1ライン・アンド・スペース・パターン(第1L
/Sパターン)P1と、所定の距離をおいて離間するよ
うに配置され、Y方向に沿って延びる一対の第2ライン
・アンド・スペース・パターン(第2L/Sパターン)
P2とからなっている。
The outer marks Mop are arranged so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and extend in the X direction along a pair of first line and space patterns (first L and L).
/ S pattern) P1 and a pair of second line and space patterns (second L / S pattern) that are arranged at a predetermined distance from each other and extend along the Y direction.
P2.

【0042】前記内側マークMipは、所定の距離をお
いて離間するように配置され、X方向に沿って延びる一
対の第3ライン・アンド・スペース・パターン(第3L
/Sパターン)P3と、所定の距離をおいて離間するよ
うに配置され、Y方向に沿って延びる一対の第4ライン
・アンド・スペース・パターン(第4L/Sパターン)
P4とからなっている。前記第3及び第4L/Sパター
ンP3、P4は、その延びる方向が対応する前記第1及
び第2L/SパターンP1、P2よりも短く形成されて
いる。そして、内側マークMipが外側マークMop内
に完全に収容されるようになっている。
The inner marks Mip are arranged so as to be separated from each other by a predetermined distance, and extend in the X direction along a pair of third line and space patterns (third L
/ S pattern) A pair of fourth line-and-space patterns (fourth L / S pattern) that are arranged to be spaced apart from P3 by a predetermined distance and extend along the Y direction
P4. The third and fourth L / S patterns P3, P4 are formed so that their extending directions are shorter than the corresponding first and second L / S patterns P1, P2. The inner mark Mip is completely accommodated in the outer mark Mop.

【0043】次に、各L/SパターンP1〜P4の構成
について説明する。図2及び図3に示すように、前記各
L/SパターンP1〜P4は、いずれも透光部Pt(露
光光ELが透過する)と位相シフト部Ppとを遮光部P
s(露光光ELが透過しない)を介して同一の繰り返し
間隔で交互に配列した構成となっている。これにより、
各L/SパターンP1〜P4の像は、投影光学系PLに
残存するコマ収差の影響を等しく受け、後述する球面収
差の計測時においてそのコマ収差の影響がキャンセルさ
れるようになっている。
Next, the configuration of each of the L / S patterns P1 to P4 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, each of the L / S patterns P1 to P4 includes a light-transmitting portion Pt (through which the exposure light EL passes) and a phase shift portion Pp.
s (the exposure light EL does not pass through), and are arranged alternately at the same repetition interval. This allows
The images of the L / S patterns P1 to P4 are equally affected by the coma remaining in the projection optical system PL, and the influence of the coma is canceled when measuring the spherical aberration described later.

【0044】前記遮光部Psは、前記レチクル基板55
の表面に形成された、例えばクロム、アルミニウム等の
前記露光光ELに対して不透明な物質の層によりなって
いる。前記透光部Ptは、不透明な物質の層が形成され
ておらず、前記透明な物質がそのまま露出したレチクル
基板55の表面の一部からなっている。前記位相シフト
部Ppには、前記レチクル基板55の表面上に所定の深
さを有する掘り込みが形成されている。
The light shielding portion Ps is provided on the reticle substrate 55.
And a layer of a material opaque to the exposure light EL, such as chromium or aluminum, formed on the surface of the substrate. The light-transmitting portion Pt is formed with a part of the surface of the reticle substrate 55 in which the opaque material layer is not formed and the transparent material is exposed as it is. In the phase shift portion Pp, a dug having a predetermined depth is formed on the surface of the reticle substrate 55.

【0045】ここで、前記外側マークMopの外側位相
シフト部Ppoと、前記内側マークMipの内側位相シ
フト部Ppiとでは、その掘り込みの深さが異なるもの
となっている。前記内側位相シフト部Ppiの掘り込み
の深さは、その内側位相シフト部Ppiを通過する露光
光ELの位相が前記透光部Ptを通過する露光光ELの
位相に比べてπ−φ(rad)だけずれるように設定さ
れている。一方、前記外側位相シフト部Ppoの掘り込
みの深さは、その外側位相シフト部Ppoを通過する露
光光ELの位相が前記透光部Ptを通過する露光光EL
の位相に比べてπ+φ(rad)だけずれるように設定
されている。ここでは、外側位相シフト部Ppoの方
が、内側位相シフト部Ppiに比べて掘り込みの深さが
浅くなっている。
Here, the outer phase shift portion Ppo of the outer mark Mop and the inner phase shift portion Ppi of the inner mark Mip have different digging depths. The digging depth of the inner phase shift portion Ppi is such that the phase of the exposure light EL passing through the inner phase shift portion Ppi is π−φ (rad) compared to the phase of the exposure light EL passing through the light transmitting portion Pt. ). On the other hand, the depth of the digging of the outer phase shift portion Ppo is such that the phase of the exposure light EL passing through the outer phase shift portion Ppo is equal to the exposure light EL passing through the light transmitting portion Pt.
Is set so as to be shifted by π + φ (rad) as compared with the phase of Here, the depth of the digging is smaller in the outer phase shift portion Ppo than in the inner phase shift portion Ppi.

【0046】ここで、内側マークMip及び外側マーク
Mopを通過する露光光ELの回折現象について説明す
る。ここでは、理解を容易にするために、前記φの値を
π/2(rad)、つまり90°に設定し、前記内側位
相シフト部Ppiで生じる位相のずれを90°、前記外
側位相シフト部Ppoで生じる位相のずれを270°と
する。
Here, the diffraction phenomenon of the exposure light EL passing through the inner mark Mip and the outer mark Mop will be described. Here, in order to facilitate understanding, the value of φ is set to π / 2 (rad), that is, 90 °, the phase shift generated in the inner phase shift unit Ppi is set to 90 °, and the outer phase shift unit is set to 90 °. The phase shift caused by Ppo is 270 °.

【0047】図5(a)は、通常のライン・アンド・ス
ペース・パターン(位相シフト部Ppを備えず、透光部
Ptと遮光部Psとのみで構成されたパターン)を、通
常照明用の開口絞り26を介して露光光ELで照明した
場合における、隣り合う透光部Ptを通過する光束の干
渉の状態を示したものである。ここで、図において、実
線は露光光ELにおける山の部分の波面を、破線は谷の
部分の波面を、それぞれ示している。
FIG. 5A shows a normal line-and-space pattern (a pattern which does not have a phase shift portion Pp and is composed of only a light transmitting portion Pt and a light shielding portion Ps). FIG. 6 shows a state of interference of light beams passing through adjacent light transmitting portions Pt when illuminated with the exposure light EL through the aperture stop 26. Here, in the drawing, the solid line indicates the wavefront of the peak in the exposure light EL, and the broken line indicates the wavefront of the valley.

【0048】なお、ここでいう山の部分の波面とは、同
一時刻に場のベクトルが同位相を持っている点を連ねた
面である。一方、谷の部分の波面とは、同一時刻に場の
ベクトルが前記山の部分とはπ(rad)つまり180
°異なる位相を持っている点を連ねた面である。また、
露光光ELは、L/Sパターンを通過する際に、平面波
から曲面波に変換される。
Here, the wavefront of the mountain portion referred to here is a surface formed by connecting points where the field vectors have the same phase at the same time. On the other hand, the wavefront of the valley portion has a field vector of π (rad), that is, 180
° It is a surface that connects points having different phases. Also,
The exposure light EL is converted from a plane wave to a curved wave when passing through the L / S pattern.

【0049】この通常のL/Sパターンと通常照明との
組み合わせでは、隣り合う透光部Ptを通過した光束に
おいて、その位相にずれが生じることはない。このた
め、それらの光束の山同士が強めあうとともに谷同士が
弱めあって生じる回折光は、図中に矢印で示すように、
0次光BLa0と±1次光BLa+1,BLa−1との
三光束となる。この0次光BLa0は露光光ELのレチ
クルRに入射する以前の光軸AX0の延長方向に発生
し、±1次光BLa+1,BLa−1はその0次光BL
a0に対して対称な角度方向に生じることになる。
In this combination of the normal L / S pattern and the normal illumination, the phase of the light beam passing through the adjacent light transmitting portions Pt does not shift. For this reason, the diffracted light generated by the peaks of the light fluxes strengthening each other and the valleys weakening each other as shown by the arrows in the figure,
The three light beams are the zero-order light BLa0 and the ± first-order lights BLa + 1 and BLa-1. This zero-order light BLa0 is generated in the extension direction of the optical axis AX0 before the exposure light EL is incident on the reticle R, and the ± first-order lights BLa + 1 and BLa-1 are the zero-order light BLa.
It occurs in an angle direction symmetrical with respect to a0.

【0050】図5(b)は、前記φの値を0に設定し、
位相シフト部Ppを通過する露光光ELの位相が透光部
Ptを通過する露光光ELの位相に比べてπrad、つ
まり180°だけずれるように設定した位相シフトレチ
クルRpsを通常照明にて照明した場合における、隣り
合う透光部Ptと位相シフト部Ppとを通過する光束の
干渉の状態を示したものである。
FIG. 5B shows that the value of φ is set to 0,
The phase shift reticle Rps set so that the phase of the exposure light EL passing through the phase shift portion Pp is shifted by πrad, that is, 180 °, with respect to the phase of the exposure light EL passing through the light transmitting portion Pt, is illuminated with normal illumination. In this case, the state of interference of light beams passing through the adjacent light transmitting portion Pt and phase shift portion Pp is shown.

【0051】この場合には、位相シフト部Ppを通過し
た光束に、透光部Ptを通過した光束に対して1/2波
長分の遅れが生じる。両光束の山同士、谷同士が重なり
合う位置が図5(a)の場合と異なり、0次光が消失す
る。そして、図中に矢印で示すように、回折光BLb
1,BLb2の二光束が、前記0次光BLa0と±1次
光BLa+1,BLa−1との中間の回折角±ψ0をも
って発生ことになる。このとき、前記φの値が0に設定
されているため、この2つの回折光BLb1,BLb2
において、位相シフトレチクルRpsに入射する前記露
光光ELの光軸AX0に対する対称性が保たれる。
In this case, the light beam passing through the phase shift portion Pp is delayed by a half wavelength from the light beam passing through the light transmitting portion Pt. The position where the peaks and valleys of both light beams overlap with each other is different from the case of FIG. 5A, in which the zero-order light disappears. Then, as indicated by the arrow in the figure, the diffracted light BLb
The two light beams 1 and BLb2 are generated with an intermediate diffraction angle ± 0 between the zero-order light BLa0 and the ± first-order lights BLa + 1 and BLa-1. At this time, since the value of φ is set to 0, the two diffracted lights BLb1 and BLb2
In this case, the symmetry of the exposure light EL incident on the phase shift reticle Rps with respect to the optical axis AX0 is maintained.

【0052】これらに対して、図5(c)は、前記内側
マークMipを通常照明に照明した場合における、隣り
合う透光部Ptと内側位相シフト部Ppiとを通過する
露光光ELの回折現象を示したものである。ここで、そ
の内側位相シフト部Ppiは、通過する露光光ELの位
相が前記透光部Ptを通過する露光光ELの位相に比べ
てπ−π/2=π/2(rad)、つまり90°だけず
れるように設定されている。
On the other hand, FIG. 5C shows the diffraction phenomenon of the exposure light EL passing through the adjacent translucent portion Pt and the inner phase shift portion Ppi when the inner mark Mip is illuminated by normal illumination. It is shown. Here, the inner phase shift portion Ppi has a phase of the exposure light EL passing therethrough compared to the phase of the exposure light EL passing through the light transmitting portion Pt by π−π / 2 = π / 2 (rad), that is, 90. It is set to be shifted by °.

【0053】この場合には、内側位相シフト部Ppiを
通過した光束に、透光部Ptを通過した光束に対して1
/4波長分の遅れが生じ、前記図5(b)の場合と同様
に、0次光が消失する。この一方で、両光束の山同士、
谷同士が重なり合う位置は、前記図5(a)及び図5
(b)のいずれの場合とも異なってくる。そして、図中
に矢印で示すように、第1の二光束を構成する回折光B
Lc1,BLc2が、レチクルRに入射する前記露光光
ELの光軸AX0に対して非対称な回折角ψ1、ψ2を
もって発生することになる。このとき、内側位相シフト
部Ppi側に発生する回折光BLc1の回折角ψ1は、
前記回折角ψ0より大きくなる。一方、透光部Pt側に
発生する回折光BLc2の回折角ψ2は、前記回折角ψ
0より小さくなる。
In this case, the light beam passing through the inner phase shift portion Ppi is added to the light beam passing through the light transmitting portion Pt by one.
A delay of 4 wavelength occurs, and the zero-order light disappears as in the case of FIG. 5B. On the other hand, the mountains of both luminous fluxes,
5 (a) and FIG.
This is different from any of the cases (b). Then, as indicated by the arrow in the figure, the diffracted light B constituting the first two light fluxes
Lc1 and BLc2 are generated with diffraction angles ψ1 and ψ2 that are asymmetric with respect to the optical axis AX0 of the exposure light EL incident on the reticle R. At this time, the diffraction angle ψ1 of the diffracted light BLc1 generated on the inner phase shift portion Ppi side is:
It becomes larger than the diffraction angle ψ0. On the other hand, the diffraction angle ψ2 of the diffracted light BLc2 generated on the light transmitting portion Pt side is equal to the diffraction angle ψ
It becomes smaller than 0.

【0054】このため、この内側マークMipの像は、
図4に実線で示すように、回折角の異なる前記回折光B
Lc1,BLc2の二光束干渉により結像されることに
なる。そして、前記投影光学系PLに球面収差が残存す
る場合には、その内側マークMipの像は、レチクルR
に入射する前記露光光ELの光軸AX0上には結像せ
ず、その光軸AX0より回折角の小さな前記回折光BL
c2側の位置Fhiに結像する。
Therefore, the image of the inner mark Mip is
As shown by the solid line in FIG.
An image is formed by two-beam interference of Lc1 and BLc2. When spherical aberration remains in the projection optical system PL, the image of the inner mark Mip is displayed on the reticle R
Does not form an image on the optical axis AX0 of the exposure light EL incident on the diffracted light beam BL, but has a smaller diffraction angle than the optical axis AX0.
An image is formed at the position Fhi on the c2 side.

【0055】また、図5(d)は、前記外側マークMo
pを通常照明に照明した場合における、隣り合う透光部
Ptと外側位相シフト部Ppoとを通過する露光光EL
の回折現象を示したものである。ここで、その外側位相
シフト部Ppoは、通過する露光光ELの位相が前記透
光部Ptを通過する露光光ELの位相に比べてπ+π/
2=3π/2(rad)、つまり270°だけずれるよ
うに設定されている。
FIG. 5D shows the outer mark Mo.
Exposure light EL that passes through the adjacent translucent portion Pt and outer phase shift portion Ppo when p is illuminated with normal illumination
FIG. Here, the outer phase shift portion Ppo has a phase of the exposure light EL passing therethrough compared to the phase of the exposure light EL passing through the light transmitting portion Pt by π + π /.
2 = 3π / 2 (rad), that is, set so as to be shifted by 270 °.

【0056】この場合には、外側位相シフト部Ppoを
通過した光束に、透光部Ptを通過した光束に対して3
/4波長分の遅れ、言い換えると1/4波長分の進みが
生じ、前記図5(b)の場合と同様に、0次光が消失す
る。この一方で、両光束の山同士、谷同士が重なり合う
位置は、前記図5(a)及び図5(b)のいずれの場合
とも異なってくる。また、その重なり合う位置は、前記
図5(c)の場合とも異なってくる。
In this case, the light beam passing through the outer phase shift portion Ppo is added to the light beam passing through the light transmitting portion Pt by three times.
A delay of / wavelength, in other words, an advance of 1 / wavelength occurs, and the zero-order light disappears as in the case of FIG. 5B. On the other hand, the positions where the peaks and valleys of the two light beams overlap each other are different from those shown in FIGS. 5A and 5B. Also, the overlapping position is different from that in the case of FIG.

【0057】ここで、前記外側マークMopは、前記内
側マークMipと同一ピッチにて形成されているため、
図中に矢印で示すように、第2の二光束を構成する回折
光BLd1,BLd2が、レチクルRに入射する前記露
光光ELの光軸AX0に対して非対称な回折角ψ1、ψ
2をもって発生することになる。すなわち、各回折光B
Ld1,BLd2は、前記内側マークMipにおいて発
生する各回折光BLc1,BLc2と前記光軸AX0に
対してそれぞれ対称となるように発生する。そして、透
光部Pt側に発生する回折光BLd1の回折角ψ1は、
前記回折角ψ0より大きくなる。一方、外側位相シフト
部Ppo側に発生する回折光BLd2の回折角ψ2は、
前記回折角ψ0より小さくなる。
The outer marks Mop are formed at the same pitch as the inner marks Mip.
As shown by the arrows in the figure, the diffracted lights BLd1 and BLd2 constituting the second two light fluxes have diffraction angles ψ1, 非 対 称 that are asymmetric with respect to the optical axis AX0 of the exposure light EL incident on the reticle R.
2 will occur. That is, each diffracted light B
Ld1 and BLd2 are generated so as to be symmetrical with respect to the optical axis AX0 and each of the diffracted lights BLc1 and BLc2 generated in the inner mark Mip. Then, the diffraction angle ψ1 of the diffracted light BLd1 generated on the light transmitting portion Pt side is:
It becomes larger than the diffraction angle ψ0. On the other hand, the diffraction angle ψ2 of the diffracted light BLd2 generated on the outer phase shift portion Ppo side is:
It becomes smaller than the diffraction angle ψ0.

【0058】このため、この外側マークMopの像は、
図4に破線で示すように、回折角の異なる前記回折光B
Ld1,BLd2の二光束干渉により結像されることに
なる。そして、前記投影光学系PLに球面収差が残存す
る場合には、その外側マークMopの像は、レチクルR
に入射する前記露光光ELの光軸AX0上には結像せ
ず、その光軸AX0より前記回折角の小さな回折光BL
d2側の位置Fhoに結像する。
For this reason, the image of the outer mark Mop is
As shown by the broken line in FIG.
An image is formed by two-beam interference of Ld1 and BLd2. When spherical aberration remains in the projection optical system PL, the image of the outer mark Mop is displayed on the reticle R
No image is formed on the optical axis AX0 of the exposure light EL incident on the diffracted light BL, and the diffraction light BL having a smaller diffraction angle than the optical axis AX0.
An image is formed at the position Fho on the d2 side.

【0059】ところで、図4に示すように、通常照明に
て照明した際に、±1次光として前記回折光BLc1、
BLd1を発生するようなピッチのL/Sパターンを有
する通常レチクルRがあったとする。この場合、そのL
/Sパターンの像は、前記回折光BLc1、BLd1
と、そのレチクルRに入射する光軸AX0(この場合、
投影光学系PLの光軸AXに一致する)に沿って発生す
る0次光との三光束干渉により結像する。ここで、前記
投影光学系PLに球面収差が残存していると、前記回折
光BLc1、BLd1の投影光学系PLへの入射位置が
その光軸AXから比較的離れているため、前記L/Sパ
ターンの像の結像位置は投影光学系PL側の焦点位置F
v1となる。
By the way, as shown in FIG. 4, when illuminated with normal illumination, the diffracted light BLc1,
It is assumed that there is a normal reticle R having an L / S pattern with a pitch that generates BLd1. In this case, the L
The image of the / S pattern is the diffracted light BLc1, BLd1
And an optical axis AX0 incident on the reticle R (in this case,
An image is formed by three-beam interference with zero-order light generated along the optical axis AX of the projection optical system PL). Here, if spherical aberration remains in the projection optical system PL, the positions of incidence of the diffracted lights BLc1 and BLd1 on the projection optical system PL are relatively far from the optical axis AX, so that the L / S The image forming position of the pattern image is the focal position F on the side of the projection optical system PL.
v1.

【0060】一方、通常照明にて照明した際に、±1次
光として前記回折光BLc2、BLd2を発生するよう
な他のピッチのL/Sパターンを有する通常レチクルR
があったとする。この場合、そのL/Sパターンの像
は、前記回折光BLc2、BLd2と、そのレチクルR
に入射する光軸AX0に沿って発生する0次光との三光
束干渉により結像する。
On the other hand, when illuminated by ordinary illumination, the ordinary reticle R having an L / S pattern of another pitch that generates the diffracted lights BLc2 and BLd2 as ± first-order lights.
Suppose there was. In this case, the image of the L / S pattern includes the diffracted lights BLc2 and BLd2 and the reticle R
An image is formed by three-beam interference with the zero-order light generated along the optical axis AX0 incident on the optical axis AX0.

【0061】ここで、前記投影光学系PLに球面収差が
残存していると、前記回折光BLc2、BLd2の投影
光学系PLへの入射位置がその光軸AXに比較的近接し
ているため、前記L/Sパターンの像の結像位置は投影
光学系PLと離間した側の焦点位置Fv2となる。すな
わち、前記投影光学系PLの球面収差は、前記焦点位置
Fv1,Fv2の差ΔFvに対応したものとなる。
Here, if spherical aberration remains in the projection optical system PL, the incident positions of the diffracted lights BLc2 and BLd2 on the projection optical system PL are relatively close to the optical axis AX. The image forming position of the image of the L / S pattern is the focal position Fv2 on the side separated from the projection optical system PL. That is, the spherical aberration of the projection optical system PL corresponds to the difference ΔFv between the focal positions Fv1 and Fv2.

【0062】これに対して、前記内側マークMipと外
側マークMopとを有する位相シフトレチクルRpsを
用いて、通常照明により照明することで、前記各回折光
BLc1、BLc2、BLd1、BLd2を同時に発生
させることができる。しかも、投影光学系PLに球面収
差が残存しているような場合には、その球面収差がその
投影光学系PLの光軸AXと直交する平面内における内
側マークMipの位置Fhiと外側マークMopの位置
Fhoとの位置ずれΔFhに変換された状態で表され
る。
On the other hand, the diffracted lights BLc1, BLc2, BLd1, and BLd2 are simultaneously generated by illuminating with normal illumination using the phase shift reticle Rps having the inner mark Mip and the outer mark Mop. be able to. In addition, when spherical aberration remains in the projection optical system PL, the spherical aberration is caused by the position of the inner mark Mip and the position of the outer mark Mop in a plane orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL. It is represented in a state converted into a positional deviation ΔFh from the position Fho.

【0063】この両マークMip,Mopの像の位置F
hi,Fhoの位置ずれΔFhは、例えば以下のような
方法で計測する。まず、前記両マークMip,Mopを
通常照明にて照明し、その両マークMip,Mopの像
を、ウエハW上に転写して現像する。この現像された前
記両マークMip,Mopの像を、ウエハアライメント
顕微鏡42の観察視野内にセットする。そして、前記内
側マークMipの中心位置と外側マークMopの中心位
置との差を、ウエハアライメント顕微鏡42により計測
する。このように、ウエハアライメント顕微鏡42は、
計測手段及び位置検出手段を構成している。
The position F of the image of these marks Mip, Mop
The misregistration ΔFh between hi and Fho is measured by, for example, the following method. First, both marks Mip, Mop are illuminated with normal illumination, and the images of both marks Mip, Mop are transferred onto wafer W and developed. The images of the developed marks Mip and Mop are set in the observation field of the wafer alignment microscope 42. Then, the difference between the center position of the inner mark Mip and the center position of the outer mark Mop is measured by the wafer alignment microscope 42. Thus, the wafer alignment microscope 42
It constitutes measuring means and position detecting means.

【0064】次に、前記のように、位相差が(π−φ)
(rad)であるような空間周波数変調型の位相シフト
レチクルRpsを通常照明にて照明することで、発生す
る回折光BLc1,BLc2の回折角ψ1,ψ2に非対
称性が生じる現象について説明する。
Next, as described above, the phase difference is (π-φ)
A phenomenon in which the diffraction angles 型 1 and ψ2 of the generated diffracted lights BLc1 and BLc2 are caused to be asymmetry by illuminating the spatial frequency modulation type phase shift reticle Rps as (rad) with normal illumination will be described.

【0065】この場合、ピッチPで隣り合う透光部Pt
を通過する透過光束と位相シフト部Ppを通過する位相
シフト光束とでは、光路長Lが異なってくる。この光路
長Lの差は、入射する露光光ELの波長をλとすれば、
次の(2)式により求められる。
In this case, the light transmitting portions Pt adjacent at the pitch P
The light path length L differs between the transmitted light beam passing through the phase shift unit Pp and the phase shifted light beam passing through the phase shift unit Pp. The difference between the optical path lengths L is as follows, assuming that the wavelength of the incident exposure light EL is λ.
It is obtained by the following equation (2).

【0066】[0066]

【数2】 これを、レチクルR上のパターンを斜め方向から照明す
る傾斜照明を用いた場合に置換して考えると、次の
(3)式により求められる入射角θ0だけ露光光ELを
傾けて照明したのと等価となる。
(Equation 2) If this is replaced with the case where oblique illumination for illuminating the pattern on the reticle R in an oblique direction is considered, the exposure light EL is inclined and illuminated by the incident angle θ0 obtained by the following equation (3). Is equivalent.

【0067】[0067]

【数3】 また、ピッチPで位相差がπ(rad)であるような位
相シフトパターンからの回折光BLb1,BLb2の回
折角ψ0は、次の(4)式により求められる。
(Equation 3) Further, the diffraction angle ψ0 of the diffracted lights BLb1 and BLb2 from the phase shift pattern having the pitch P and the phase difference of π (rad) is obtained by the following equation (4).

【0068】[0068]

【数4】 従って、位相差が(π−φ)(rad)であるような位
相シフトパターンを通常照明にて照明した場合における
回折光BLc1,BLc2の回折角ψ1,ψ2は、次の
(5)式及び(6)式により求められる。
(Equation 4) Accordingly, the diffraction angles パ タ ー ン 1 and ψ2 of the diffracted lights BLc1 and BLc2 when the phase shift pattern having the phase difference of (π−φ) (rad) is illuminated by the normal illumination are expressed by the following equations (5) and (5). 6) It is obtained by the equation.

【0069】[0069]

【数5】 (Equation 5)

【0070】[0070]

【数6】 このように、位相差が(π−φ)(rad)であるよう
な位相シフトパターンを有する位相シフトレチクルRp
sを用いることで、回折光BLc1、BLc2の回折角
ψ1,ψ2に非対称性を持たせることができる。
(Equation 6) Thus, the phase shift reticle Rp having the phase shift pattern such that the phase difference is (π−φ) (rad)
By using s, the diffraction angles ψ1 and ψ2 of the diffracted lights BLc1 and BLc2 can have asymmetry.

【0071】そして、球面収差による焦点位置Fv1と
焦点位置Fv2との差ΔFvを求めるには、次の(7)
式により、前記のように求められた両マークMip,M
opの像の位置Fhi,Fhoの位置ずれΔFhに基づ
いて求めることができる。
Then, the difference ΔFv between the focal position Fv1 and the focal position Fv2 due to the spherical aberration is obtained by the following (7)
According to the equation, both marks Mip, M obtained as described above are obtained.
It can be obtained based on the position shift ΔFh between the positions Fhi and Fho of the op image.

【0072】[0072]

【数7】 ちなみに、内側マークMipにおける位相シフト量が9
0°、外側マークMopにおける位相シフト量が270
°、ピッチPが通常レチクルの0.20μmに相当する
ように形成された位相シフトレチクルRpsを、露光光
ELをKrFエキシマレーザ光(λ=248nm)を通
常照明にて照明した場合では、球面収差による焦点位置
Fv1と焦点位置Fv2との差ΔFvは、次のように求
められる。
(Equation 7) Incidentally, the phase shift amount in the inner mark Mip is 9
0 °, the phase shift amount at the outer mark Mop is 270
When the phase shift reticle Rps formed so that the pitch P corresponds to 0.20 μm of the normal reticle and the exposure light EL is illuminated with KrF excimer laser light (λ = 248 nm) by normal illumination, spherical aberration is obtained. The difference ΔFv between the focal position Fv1 and the focal position Fv2 is obtained as follows.

【0073】この場合、傾斜照明に置換して考えたとき
の露光光ELの入射角θ0の正弦sinθ0は0.1
6、また位相差が180°であるような位相シフトパタ
ーンからの回折光BLb1,BLb2の回折角ψ0の正
弦sinψ0は0.31となる。これにより、前記両マ
ークMip,Mopからは、回折角ψ1の正弦sinψ
1が、0.47の方向に回折光BLc1,BLd1が発
生する。また回折角ψ2の正弦sinψ2が、−0.1
5の方向に回折光BLc2,BLd2が発生する。
In this case, the sine sin θ0 of the incident angle θ0 of the exposure light EL is 0.1 when considered in place of the oblique illumination.
6, and the sine sinψ0 of the diffraction angle ψ0 of the diffracted lights BLb1 and BLb2 from the phase shift pattern having a phase difference of 180 ° is 0.31. Thereby, the sine sin of the diffraction angle {1} is obtained from both the marks Mip and Mop.
1, diffracted lights BLc1 and BLd1 are generated in the direction of 0.47. The sine sin 正弦 2 of the diffraction angle ψ2 is −0.1
5, diffracted lights BLc2 and BLd2 are generated.

【0074】これにより、各回折光BLc1,BLd1
のウエハWへの入射角(前記回折角ψ1と等価)の正接
が0.53、各回折光BLc2,BLd2のウエハWへ
の入射角(前記回折角ψ2と等価)の正接が−0.16
と、それぞれ求められる。従って、この場合の球面収差
による焦点位置Fv1と焦点位置Fv2との差ΔFv
は、次の(8)式により求めることができる。
Thus, each of the diffracted lights BLc1, BLd1
The tangent of the incident angle (equivalent to the diffraction angle ψ1) to the wafer W is 0.53, and the tangent of the incident angle (equivalent to the diffraction angle ψ2) of each of the diffracted lights BLc2 and BLd2 to the wafer W is −0.16.
Is required respectively. Therefore, the difference ΔFv between the focal position Fv1 and the focal position Fv2 due to the spherical aberration in this case.
Can be obtained by the following equation (8).

【0075】[0075]

【数8】 以上のように構成されたこの第1実施形態によれば、以
下のような効果を得ることができる。
(Equation 8) According to the first embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.

【0076】(イ) 前記露光装置では、投影光学系P
Lの光軸AX方向に生じる球面収差を、その光軸AXと
直交する方向における内側マークMipと外側マークM
opとの像の位置ずれΔFhに変換して、ウエハW上に
潜像として記録する。そして、現像された両マークMi
p,Mopの像の位置ずれΔFhを、ウエハアライメン
ト顕微鏡42で計測するようになっている。
(A) In the exposure apparatus, the projection optical system P
The spherical aberration occurring in the direction of the optical axis AX of L is converted into the inner mark Mip and the outer mark M in the direction orthogonal to the optical axis AX.
The image data is converted into a positional deviation ΔFh of the image from the image op and recorded as a latent image on the wafer W. Then, both developed marks Mi
The displacement ΔFh of the images of p and Mop is measured by the wafer alignment microscope 42.

【0077】このため、投影光学系PLに球面収差が残
存する状態において、レチクルR上のパターンの像の結
像状態を、前記投影光学系PLの光軸AXと直交するX
Y平面内での位置情報として検出することが可能とな
る。ここで、このXY平面内における像の位置の計測
は、例えばウエハアライメント顕微鏡42を用いて、投
影光学系PLの光軸方向における像の位置の計測に比べ
て格段に容易かつ正確に行うことができる。従って、そ
の投影光学系の球面収差を、前記従来構成のように検出
方法によって検出結果に微妙なずれが生じることなく、
正確かつ直接的に計測することができる。
For this reason, in a state where the spherical aberration remains in the projection optical system PL, the image formation state of the pattern image on the reticle R is changed to X which is orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL.
This can be detected as position information in the Y plane. Here, the measurement of the position of the image in the XY plane can be performed much more easily and accurately using, for example, the wafer alignment microscope 42 as compared with the measurement of the position of the image in the optical axis direction of the projection optical system PL. it can. Therefore, the spherical aberration of the projection optical system, without a slight shift in the detection result by the detection method as in the conventional configuration,
It can be measured accurately and directly.

【0078】(ロ) 前記露光装置では、球面収差を計
測する際に、透過する露光光ELの位相を変化させる位
相シフト部Ppを有する一対の内側マークMipと外側
マークMopを有する空間周波数変調型の位相シフトレ
チクルRpsを使用する。その内側マークMipの内側
位相シフト部Ppiと外側マークMopの外側位相シフ
ト部Ppoとでは、互いに異なる位相差を生じせしめる
ように形成されている。そして、投影光学系PLの像面
上に結像された前記両マークMip,Mopの像を、同
像面上に配置されたウエハW上に転写するようになって
いる。
(B) In the above exposure apparatus, when measuring spherical aberration, a spatial frequency modulation type having a pair of inner marks Mip and outer marks Mop having a phase shift portion Pp for changing the phase of the transmitted exposure light EL. Is used. The inner phase shift portion Ppi of the inner mark Mip and the outer phase shift portion Ppo of the outer mark Mop are formed so as to cause different phase differences. Then, the images of the marks Mip and Mop formed on the image plane of the projection optical system PL are transferred onto a wafer W arranged on the image plane.

【0079】このように、位相シフトレチクルRpsを
用いることで、前記両マークMip,Mopの像は、二
光束干渉で結像することになる。そして、両マークMi
p,Mopの位相シフト部Ppi,Ppoにより互いに
異なる位相差が生じるようになっている。このため、両
マークMip,Mopから投影光学系PLの光軸AXの
一方側で発生する回折光BLc1,BLd2の回折角ψ
1,ψ2が異なったものとなる。また、両マークMi
p,Mopから前記光軸AXの他方側で発生する回折光
BLc2,BLd1の回折角ψ2,ψ1が異なったもの
となる。これに伴って、各マークMip,Mop毎に2
つの回折光BLc1と回折光BLc2,回折光BLd2
と回折光BLd1の再び交わる点、つまり結像する位置
Fhi,Fhoが、前記光軸AX上からずれた異なった
位置となる。
As described above, by using the phase shift reticle Rps, the images of the marks Mip and Mop are formed by two-beam interference. And both marks Mi
Different phase differences are caused by the phase shift portions Ppi and Ppo of p and Mop. For this reason, the diffraction angles 回 折 of the diffracted lights BLc1 and BLd2 generated from the marks Mip and Mop on one side of the optical axis AX of the projection optical system PL.
1 and 異 な っ 2 are different. In addition, both marks Mi
The diffraction angles ψ2 and ψ1 of the diffracted lights BLc2 and BLd1 generated on the other side of the optical axis AX from p and Mop are different. Accordingly, 2 for each mark Mip, Mop
Diffracted light BLc1, diffracted light BLc2, diffracted light BLd2
And the diffracted light BLd1 again intersect, that is, the positions Fhi and Fho at which images are formed are different positions deviated from the optical axis AX.

【0080】従って、この位置Fhi,Fhoの前記光
軸AXからのずれを利用して、前記回折角ψ1,ψ2に
応じて光軸方向(Z方向)に変化する焦点位置Fv1,
Fv2のずれΔFvを、XY平面内の位置ずれΔFhに
容易に変換することができる。
Therefore, by utilizing the deviation of the positions Fhi and Fho from the optical axis AX, the focal positions Fv1 and Fv1, which change in the optical axis direction (Z direction) according to the diffraction angles ψ1 and ψ2.
The shift ΔFv of Fv2 can be easily converted to a position shift ΔFh in the XY plane.

【0081】(ハ) 前記露光装置では、位相シフトレ
チクルRpsの内側マークMipから、互いに異なる回
折角ψ1,ψ2を有する回折光BLc1,BLc2が発
生される。それと同時に、同位相シフトレチクルRps
の外側マークMopからは、前記各回折光BLc1,B
Lc2と投影光学系PLの光軸AXに対して対称となる
回折光BLd2,BLd1が発生されるようになってい
る。
(C) In the exposure apparatus, diffracted lights BLc1 and BLc2 having different diffraction angles ψ1 and ψ2 are generated from the inner mark Mip of the phase shift reticle Rps. At the same time, in-phase shift reticle Rps
From the outer mark Mop of each of the diffracted lights BLc1, B
Diffracted light beams BLd2 and BLd1 that are symmetric with respect to Lc2 and the optical axis AX of the projection optical system PL are generated.

【0082】このため、内側マークMipから発生する
回折光BLc1,BLc2と、外側マークMopから発
生する回折光BLd1,BLd2とが、互いに逆方向を
指向するものとなる。ここで、投影光学系PLの球面収
差に応じて、XY平面内における前記内側マークMip
の位置Fhiと外側マークMopの位置Fhoとの相対
位置が変化する。従って、前記投影光学系PLに残存す
る球面収差を、両位置Fhi,Fhoの位置ずれΔFh
計測することで、正確かつ容易に計測することができ
る。
Therefore, the diffracted lights BLc1 and BLc2 generated from the inner mark Mip and the diffracted lights BLd1 and BLd2 generated from the outer mark Mop are directed in directions opposite to each other. Here, according to the spherical aberration of the projection optical system PL, the inner mark Mip in the XY plane is
Is changed from the position Fhi of the outer mark Mop to the position Fho of the outer mark Mop. Therefore, the spherical aberration remaining in the projection optical system PL is determined by the displacement ΔFh between the two positions Fhi and Fho.
By measuring, it is possible to measure accurately and easily.

【0083】(ニ) 前記露光装置では、両マークMi
p,Mopの位置ずれΔFhに基づいて計測された投影
光学系PLに残存する球面収差が、結像特性調整部53
及び圧力調整部54により補正されるようになってい
る。
(D) In the exposure apparatus, both marks Mi
The spherical aberration remaining in the projection optical system PL measured based on the positional deviation ΔFh of p and Mop is changed to the imaging characteristic adjustment unit 53.
The pressure is corrected by the pressure adjusting unit 54.

【0084】このため、投影光学系PLに残存する球面
収差をより正確に計測した上で、その計測結果に基づい
てその球面収差を補正することができて、投影光学系P
Lの結像特性をより正確に調整することができる。従っ
て、レチクルR上のパターンの像をウエハW上に転写す
る実露光時において、一層正確に前記パターンの像をウ
エハW上に結像させることができて、露光精度の向上を
図ることができる。
Therefore, the spherical aberration remaining in the projection optical system PL can be measured more accurately, and the spherical aberration can be corrected based on the measurement result.
The imaging characteristic of L can be adjusted more accurately. Therefore, at the time of actual exposure in which the image of the pattern on the reticle R is transferred onto the wafer W, the image of the pattern can be more accurately formed on the wafer W, and the exposure accuracy can be improved. .

【0085】(ホ) 前記露光装置では、位相シフトレ
チクルRps上に、投影光学系PLの光軸AXに対して
対称な回折光BLc1,BLc2と回折光BLd2,B
Ld1とをそれぞれ発生する内側マークMipと外側マ
ークMopとが、外側マークMopが内側マークMip
を所定の間隔をおいて挟み込むように配置されている。
(E) In the exposure apparatus, the diffracted lights BLc1, BLc2 and BLd2, Bd2 symmetric with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL are placed on the phase shift reticle Rps.
The inner mark Mip and the outer mark Mop that respectively generate Ld1 are different from the inner mark Mip.
Are arranged so as to be sandwiched at predetermined intervals.

【0086】このため、投影光学系PLに球面収差が残
存する場合、両マークMip,Mopの像は投影光学系
PLの像面内において逆方向に移動する。ここで、外側
マークMopが内側マークMipを挟み込むように配置
されているため、両マークMip,Mopの相対位置を
計測することで、両マークMip,Mopの位置Fh
i,FhoのずれΔFhを一層精度よく計測することが
できる。従って、簡単な構成で、かつ効率よく、前記
(ハ)に記載の効果を発揮させることができる。
Therefore, when the spherical aberration remains in the projection optical system PL, the images of the marks Mip and Mop move in the opposite directions in the image plane of the projection optical system PL. Here, since the outer mark Mop is disposed so as to sandwich the inner mark Mip, the position Fh of the marks Mip, Mop is measured by measuring the relative positions of the marks Mip, Mop.
The deviation ΔFh between i and Fho can be measured with higher accuracy. Therefore, the effect described in (c) can be exhibited with a simple configuration and efficiently.

【0087】(第2実施形態)つぎに、本発明の第2実
施形態について、前記第1実施形態と異なる部分を中心
に説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on parts different from the first embodiment.

【0088】この第2実施形態においては、図6に示す
ように、位相シフトレチクルRpsの外側マークMop
の構成が、前記第1実施形態とは異なっている。すなわ
ち、外側マークMopの外側位相シフト部Ppoが、内
側マークMipの内側位相シフト部Ppiと同じ掘り込
みの深さになるように形成されている。また、外側マー
クMopの外側透光部Ptoにも、浅い掘り込みが形成
されている。そして、この外側位相シフト部Ppoと外
側透光部Ptoとの掘り込みの深さの差は、前記外側位
相シフト部Ppoを通過する露光光ELの位相に前記外
側透光部Ptoを通過する露光光ELの位相と比べてπ
+φ(rad)だけのずれが発生するように設定されて
いる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the outer mark Mop of the phase shift reticle Rps
Is different from the first embodiment. That is, the outer phase shift portion Ppo of the outer mark Mop is formed to have the same digging depth as the inner phase shift portion Ppi of the inner mark Mip. Further, a shallow dig is also formed in the outer translucent portion Pto of the outer mark Mop. The difference between the depth of the digging between the outer phase shift portion Ppo and the outer light transmitting portion Pto is determined by the phase of the exposure light EL passing through the outer phase shifting portion Ppo and the exposure light passing through the outer light transmitting portion Pto. Π compared to the phase of light EL
It is set so that a shift of + φ (rad) occurs.

【0089】従って、この第2実施形態によっても、前
記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 (第3実施形態)つぎに、本発明の第3実施形態につい
て、前記各実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Therefore, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. (Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described focusing on parts different from the above embodiments.

【0090】この第3実施形態においては、図7〜図1
0に示すように、投影光学系PLに残存する球面収差を
計測する際に、透光部Ptと遮光部Psとのみからなる
通常レチクルRcを用いているとともに、その通常レチ
クルRcを所定の方向からの傾斜照明で照明して行う点
で、前記各実施形態とは異なっている。
In the third embodiment, FIGS.
As shown in FIG. 0, when measuring the spherical aberration remaining in the projection optical system PL, a normal reticle Rc including only the light transmitting portion Pt and the light shielding portion Ps is used, and the normal reticle Rc is moved in a predetermined direction. This embodiment is different from the above embodiments in that the illumination is performed by inclined illumination from above.

【0091】すなわち、図8(a)、図8(b)及び図
9に示すように、前記通常レチクルRc上には、内側マ
ークMicと外側マークMocとがそれぞれ独立して形
成されている。両マークMic,Mocは、いずれも透
光部Ptと遮光部Psとが、同一ピッチで交互配列され
ている。この通常レチクルRcでは、投影光学系PLに
残存する球面収差を計測する際に、内側マークMicを
用いた露光と、外側マークMocを用いた露光とを重ね
合わせて行うようになっている。
That is, as shown in FIG. 8A, FIG. 8B and FIG. 9, the inner mark Mic and the outer mark Moc are independently formed on the normal reticle Rc. In both marks Mic and Moc, the light-transmitting portions Pt and the light-shielding portions Ps are alternately arranged at the same pitch. In the normal reticle Rc, when measuring the spherical aberration remaining in the projection optical system PL, the exposure using the inner mark Mic and the exposure using the outer mark Moc are performed in an overlapping manner.

【0092】そして、両マークMic,Mocは、重ね
合わせ露光が行われた状態で内側マークMicの像が外
側マークMocの像の内部に収容され、ボックス・イン
・ボックス・マークを構成するように形成されている。
また、重ね合わせ露光を行う際に、先に転写された内側
マークMicまたは外側マークMocの潜像に影響を与
えないように、内側マークMicの外側及び外側マーク
Mocの内部には、それぞれ遮光部Psi,Psoが形
成されている。
Then, the marks Mic and Moc are stored such that the image of the inner mark Mic is accommodated inside the image of the outer mark Moc in a state where the overlay exposure has been performed, and constitutes a box-in-box mark. Is formed.
Further, when performing the overlay exposure, a light-shielding portion is provided outside the inner mark Mic and inside the outer mark Moc so as not to affect the latent image of the inner mark Mic or the outer mark Moc transferred earlier. Psi and Pso are formed.

【0093】また、図6に示すように、照明光学系30
内のターレット板25(図1参照)には、第1照明絞り
としての内側マーク用開口絞り61及び第2照明絞りと
しての外側マーク用開口絞り62が形成されている。こ
の内側マーク用開口絞り61は、前記ターレット板25
を回転させることで、照明光学系30内のフライアイレ
ンズ24(図1参照)の出射面上に対応するようになっ
ている。このとき、その内側マーク用開口絞り61上に
形成された開口としての小開口63が、照明光学系30
の光軸AXから偏心した位置に配置されるようになって
いる。
Further, as shown in FIG.
An inner mark aperture stop 61 as a first illumination stop and an outer mark aperture stop 62 as a second illumination stop are formed on the inner turret plate 25 (see FIG. 1). The inner mark aperture stop 61 is provided on the turret plate 25.
Is rotated so as to correspond to the exit surface of the fly-eye lens 24 (see FIG. 1) in the illumination optical system 30. At this time, a small opening 63 as an opening formed on the inner mark aperture stop 61 is formed by the illumination optical system 30.
Are arranged at positions eccentric from the optical axis AX.

【0094】また、前記外側マーク用開口絞り62も、
前記ターレット板25を回転させることで、前記出射面
上に対応するようになっている。このとき、その外側マ
ーク用開口絞り62上に形成された開口としての小開口
64が、照明光学系30の光軸AXを中心に前記内側マ
ーク用開口絞り61の小開口63が配置される位置と対
称な位置に配置されるようになっている。
The outer mark aperture stop 62 is also
By rotating the turret plate 25, the turret plate 25 is adapted to correspond to the output surface. At this time, a small opening 64 as an opening formed on the outer mark aperture stop 62 is located at a position where the small opening 63 of the inner mark aperture stop 61 is arranged around the optical axis AX of the illumination optical system 30. It is arranged in a symmetrical position with.

【0095】そして、露光光ELをこれらの小開口6
3,64を通過させることにより、前記通常レチクルR
c上の各マークMic,Mocが前記露光光ELにより
所定の入射角で互いに反対の斜め方向から照明されるよ
うになっている。
Then, the exposure light EL is applied to these small apertures 6.
3 and 64, the normal reticle R
Each mark Mic, Moc on c is illuminated by the exposure light EL at a predetermined incident angle from oblique directions opposite to each other.

【0096】次に、この第3実施形態における球面収差
の計測方法の一例について説明する。まず、レチクルア
ライメント顕微鏡44を用いて、通常レチクルRc上の
内側マークMicが所定の位置に配置されるようにレチ
クルステージRST(図1参照)の位置を調整する。次
いで、ターレット板駆動部25aにより、ターレット板
25を回転させて、露光光ELの光路内に内側マーク用
開口絞り61を配置し、その露光光ELにより前記内側
マークMic上を斜め方向から入射角θ0となるように
照明する。
Next, an example of a method of measuring spherical aberration in the third embodiment will be described. First, the position of the reticle stage RST (see FIG. 1) is adjusted using the reticle alignment microscope 44 so that the inner mark Mic on the normal reticle Rc is arranged at a predetermined position. Next, the turret plate driving unit 25a rotates the turret plate 25 to dispose the inner mark aperture stop 61 in the optical path of the exposure light EL, and the exposure light EL obliquely enters the inner mark Mic on the inner mark Mic. Illuminate so as to be θ0.

【0097】この照明に基づいて、図10に示すよう
に、内側マークMicを介して、前記第1実施形態にお
ける前記回折光BLc1と回折光BLc2とにそれぞれ
対応する0次光BLe0と一次光の一方BLe1とが投
影光学系PLに入射する。これら0次光BLe0と一次
光の一方BLe1とより、第1の二光束が構成されてい
る。これにより、投影光学系PLの像面上に、前記第1
実施形態の内側マークMipの場合と同様に、前記内側
マークMicの像が二光束干渉により結像される。な
お、前記内側マークMicから発生した1次光の他方
は、投影光学系PLの開口の外側に出てしまうため、結
像には寄与しない。そして、この内側マークMicの像
をウエハW上に記録する。
Based on this illumination, as shown in FIG. 10, through the inner mark Mic, the zero-order light BLe0 and the first-order light BLe0 corresponding to the diffracted light BLc1 and the diffracted light BLc2 in the first embodiment, respectively. On the other hand, BLe1 enters the projection optical system PL. The zero-order light BLe0 and one of the primary lights BLe1 constitute a first two light fluxes. This allows the first optical system PL to be placed on the image plane of the projection optical system PL.
As in the case of the inner mark Mip of the embodiment, the image of the inner mark Mic is formed by two-beam interference. The other primary light generated from the inner mark Mic exits outside the opening of the projection optical system PL and does not contribute to image formation. Then, the image of the inner mark Mic is recorded on the wafer W.

【0098】次いで、レチクルアライメント顕微鏡44
を用いて、通常レチクルRc上の外側マークMocが所
定の位置に配置されるようにレチクルステージRST
(図1参照)の位置を調整する。そして、ターレット板
駆動部25aにより、ターレット板25を回転させて、
露光光ELの光路内に外側マーク用開口絞り62を配置
し、その露光光ELにより前記外側マークMoc上を、
前記内側マークMicのときとは逆の斜め方向から入射
角θ0となるように照明する。
Next, the reticle alignment microscope 44
Reticle stage RST such that outer mark Moc on normal reticle Rc is arranged at a predetermined position.
Adjust the position (see FIG. 1). Then, the turret plate 25 is rotated by the turret plate driving unit 25a,
An aperture stop 62 for the outer mark is arranged in the optical path of the exposure light EL, and the outer mark Moc is moved by the exposure light EL.
Illumination is performed from an oblique direction opposite to that of the inner mark Mic so as to have an incident angle θ0.

【0099】この照明に基づいて、図10に示すよう
に、外側マークMocを介して、前記第1実施形態にお
ける前記回折光BLd1と回折光BLd2とにそれぞれ
対応する0次光BLf0と一次光の一方BLf1とが投
影光学系PLに入射する。これら0次光BLf0と一次
光の一方BLf1とより、第2の二光束が構成されてい
る。これにより、投影光学系PLの像面上に、前記第1
実施形態の外側マークMopの場合と同様に、前記外側
マークMocの像が二光束干渉により結像される。な
お、前記外側マークMocから発生した1次光の他方
は、投影光学系PLの開口の外側に出てしまうため、結
像には寄与しない。そして、この外側マークMocの像
を、前記内側マークMicの像が記録されたウエハW上
に重ね合わせて記録する。このように、前記両開口絞り
61,62と通常レチクルRcとにより変換手段が構成
されている。
Based on this illumination, as shown in FIG. 10, the 0th order light BLf0 and the 1st order light BLf0 corresponding to the diffracted light BLd1 and the diffracted light BLd2 in the first embodiment, respectively, via the outer mark Moc. On the other hand, BLf1 enters the projection optical system PL. The zero-order light BLf0 and one of the primary lights BLf1 constitute a second two-beam. This allows the first optical system PL to be placed on the image plane of the projection optical system PL.
As in the case of the outer mark Mop of the embodiment, the image of the outer mark Moc is formed by two-beam interference. Note that the other primary light generated from the outer mark Moc exits outside the opening of the projection optical system PL and does not contribute to image formation. Then, the image of the outer mark Moc is superimposed and recorded on the wafer W on which the image of the inner mark Mic is recorded. Thus, the conversion means is constituted by the two aperture stops 61 and 62 and the normal reticle Rc.

【0100】以下、前記第1実施形態と同様に、内側マ
ークMicと外側マークMocとの位置のずれΔFhを
計測し、そのずれΔFhに基づいて球面収差による焦点
位置Fv1と焦点位置Fv2との差ΔFvを求めること
ができる。
Hereinafter, similarly to the first embodiment, the positional deviation ΔFh between the inner mark Mic and the outer mark Moc is measured, and the difference between the focal position Fv1 and the focal position Fv2 due to spherical aberration is determined based on the deviation ΔFh. ΔFv can be obtained.

【0101】従って、この第3実施形態によれば、前記
第1実施形態における(イ)及び(ハ)〜(ニ)に記載
したのとほぼ同様の効果に加えて、以下のような効果を
得ることができる。
Therefore, according to the third embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects substantially the same as (a) and (c) to (d) in the first embodiment. Obtainable.

【0102】(ヘ) 前記露光装置では、球面収差を計
測する際に、内側マークMicと外側マークMocとを
有する通常レチクルRcと、その通常レチクルRcを斜
め方向から傾斜照明するための内側マーク用及び外側マ
ーク用の開口絞り61,62を使用する。前記内側マー
ク用開口絞り61の小開口63と、外側マーク用開口絞
り62の小開口64とは、照明光学系30の光軸AXか
ら偏心した位置であるとともに、その光軸AXを中心と
して互いに対称となる位置に開口している。そして、内
側マークMicを内側マーク用開口絞り61を用いて照
明するとともに、外側マークMocを外側マーク用開口
絞り62を用いて照明するようになっている。
(F) In the exposure apparatus, when measuring spherical aberration, a normal reticle Rc having an inner mark Mic and an outer mark Moc, and an inner mark for obliquely illuminating the normal reticle Rc from an oblique direction. And aperture stops 61 and 62 for outer marks. The small aperture 63 of the inner mark aperture stop 61 and the small aperture 64 of the outer mark aperture stop 62 are located at positions eccentric from the optical axis AX of the illumination optical system 30 and mutually centered on the optical axis AX. It is open at a symmetrical position. Then, the inner mark Mic is illuminated using the inner mark aperture stop 61, and the outer mark Moc is illuminated using the outer mark aperture stop 62.

【0103】このように、傾斜照明を用いることで、両
マークMic,Mocの像は、0次光BLe0,BLf
0と1次光の一方BLe1,BLf1との二光束干渉で
結像されることになる。そして、内側マーク用開口絞り
61と内側マークMicとの組み合わせから生じる0次
光BLe0と1次光BLe1との二光束と、外側マーク
用開口絞り62と外側マークMocとの組み合わせから
生じる0次光BLf0と1次光BLf1との二光束と
が、互いに逆方向を指向するものとなる。これにより、
投影光学系PLに残存する球面収差量に応じて、その光
軸AXと直交するXY平面内における前記両マークMi
c,Mocの像の位置Fhi,FhoのずれΔFhが変
化する。
As described above, by using the oblique illumination, the images of both marks Mic and Moc can be converted into the zero-order lights BLe0 and BLf.
An image is formed by two-beam interference between 0 and one of the primary lights BLe1 and BLf1. Then, two luminous fluxes of the zero-order light BLe0 and the primary light BLe1 generated from the combination of the inner mark aperture stop 61 and the inner mark Mic, and the zero-order light generated from the combination of the outer mark aperture stop 62 and the outer mark Moc. The two luminous fluxes of BLf0 and the primary light BLf1 are directed in directions opposite to each other. This allows
The two marks Mi in an XY plane orthogonal to the optical axis AX according to the amount of spherical aberration remaining in the projection optical system PL.
The shift ΔFh between the positions Fhi and Fho of the images c and Moc changes.

【0104】従って、投影光学系PLに残存する球面収
差を、前記両マークMic,Mocの像の位置Fhi,
FhoのずれΔFhとして、正確かつ容易に計測するこ
とができる。
Therefore, the spherical aberration remaining in the projection optical system PL is changed to the positions Fhi, Fc of the images of the marks Mic and Moc.
It can be accurately and easily measured as the deviation ΔFh of Fho.

【0105】(変更例)なお、本発明の実施形態は、以
下のように変更してもよい。 ・ 前記第1及び第2実施形態では、内側マークMip
及び外側マークMopにおける位相差π±φ(rad)
を、φ=π/2(rad)となるように設定したが、そ
のφの値を0<φ<π(rad)の範囲で任意に設定し
てもよい。
(Modification) The embodiment of the present invention may be modified as follows. In the first and second embodiments, the inner mark Mip
And phase difference π ± φ (rad) in outer mark Mop
Is set such that φ = π / 2 (rad), but the value of φ may be arbitrarily set in the range of 0 <φ <π (rad).

【0106】ここで、特に、微細なL/Sパターンで構
成された前記両マークMip,Mopを用いて投影光学
系PLの球面収差を計測する場合、または開口数(N.
A.)の小さな投影光学系PLの球面収差を計測する場
合等には、前記両マークMip,Mopから発生する回
折角ψ1の比較的大きな回折光BLc1,BLd1が投
影光学系PLの開口数の外側に出てしまうおそれがあ
る。これらのような場合には、前記φの値を小さくする
ことで、前記回折光BLc1,BLd1を確実に前記投
影光学系PLの開口数の範囲内に収めることができて、
正確な球面収差の計測を確保することができるという効
果が得られる。
Here, in particular, when measuring the spherical aberration of the projection optical system PL using the two marks Mip and Mop formed of a fine L / S pattern, or when the numerical aperture (N.
A. For example, when measuring the spherical aberration of the projection optical system PL having a small size, the relatively large diffracted lights BLc1 and BLd1 having the diffraction angles ψ1 generated from the marks Mip and Mop are outside the numerical aperture of the projection optical system PL. There is a risk of coming out. In such a case, by reducing the value of φ, the diffracted lights BLc1 and BLd1 can be surely kept within the range of the numerical aperture of the projection optical system PL,
The effect is obtained that accurate measurement of spherical aberration can be ensured.

【0107】・ 前記第1及び第2実施形態では、内側
マークMipにおける位相差がπ−φ(rad)、外側
マークMopにおける位相差がπ+φ(rad)となる
ように設定した。これに対して、内側マークMipにお
ける位相差がπ+φ(rad)、外側マークMopにお
ける位相差がπ−φ(rad)となるように設定しても
よい。
In the first and second embodiments, the phase difference at the inner mark Mip is set to π−φ (rad), and the phase difference at the outer mark Mop is set to π + φ (rad). On the other hand, the phase difference at the inner mark Mip may be set to π + φ (rad), and the phase difference at the outer mark Mop may be set to π−φ (rad).

【0108】・ 前記第1及び第2実施形態では、内側
マークMip及び外側マークMopにおける位相差π±
φ(rad)となるように設定した。これに対して、内
側マークMipにおける位相差がπ−φ1(rad)、
外側マークMopにおける位相差がπ+φ2(rad)
となるように、あるいは、内側マークMipにおける位
相差がπ+φ1(rad)、外側マークMopにおける
位相差がπ−φ2(rad)となるように設定してもよ
い。ここで、前記φ1及びφ2の値は、φ1≠φ2であ
り、0≦φ1<π、0≦φ2<πとする。
In the first and second embodiments, the phase difference π ± between the inner mark Mip and the outer mark Mop
φ (rad) was set. On the other hand, the phase difference at the inner mark Mip is π-φ1 (rad),
The phase difference at the outer mark Mop is π + φ2 (rad)
Alternatively, the phase difference at the inner mark Mip may be set to π + φ1 (rad), and the phase difference at the outer mark Mop may be set to π−φ2 (rad). Here, the values of φ1 and φ2 are φ1 ≠ φ2, and 0 ≦ φ1 <π and 0 ≦ φ2 <π.

【0109】・ 前記第1及び第2実施形態では、内側
マークMipと外側マークMopとを位相シフトレチク
ルRps上にボックス・イン・ボックス・マーク状に合
成した状態に形成し、両マークMip,Mopを同時に
露光する構成とした。これに対して、前記第3実施形態
と同様に、内側マークMipと外側マークMopとを位
相シフトレチクルRps上にそれぞれ独立して形成し、
両マークMip,Mopを順次重ね合わせ露光するよう
にしてもよい。
In the first and second embodiments, the inner mark Mip and the outer mark Mop are formed in a box-in-box mark shape on the phase shift reticle Rps, and both marks Mip and Mop are formed. Were simultaneously exposed. On the other hand, similarly to the third embodiment, the inner mark Mip and the outer mark Mop are independently formed on the phase shift reticle Rps, respectively.
The two marks Mip and Mop may be sequentially overlapped and exposed.

【0110】・ 前記第3実施形態では、内側マークM
icの露光を行った後に、外側マークMocを重ね合わ
せ露光するようにした。これに対して、外側マークMo
cの露光を行った後に、内側マークMicを重ね合わせ
露光するようにしてもよい。
In the third embodiment, the inner mark M
After the exposure of ic, the outer mark Moc was superposed and exposed. On the other hand, the outer mark Mo
After the exposure of c, the inner mark Mic may be overlapped and exposed.

【0111】・ 前記第1及び第2実施形態では、内側
マークMipの位置Fhiと外側マークMopの位置F
hoとの位置ずれΔFhを、ウエハW上に転写して現像
した後に計測した。これに対して、前記位置ずれΔFh
を、前記空間像検出系45を用いて、両マークMip,
Mopの像の光強度分布を検出し、その光強度分布の信
号波形から計測してもよい。
In the first and second embodiments, the position Fhi of the inner mark Mip and the position F of the outer mark Mop
The misregistration ΔFh from ho was measured after being transferred onto the wafer W and developed. On the other hand, the displacement ΔFh
By using the aerial image detection system 45, the two marks Mip,
The light intensity distribution of the Mop image may be detected and measured from the signal waveform of the light intensity distribution.

【0112】・ 前記各実施形態では、内側マークMi
p,Micの位置Fhiと外側マークMop,Mocの
位置Fhoとの位置ずれΔFhを、ウエハW上に転写し
て現像した後に計測した。これに対して、前記位置ずれ
ΔFhを、前記ウエハW上で潜像の状態で計測してもよ
い。
In the above embodiments, the inner mark Mi
The positional deviation ΔFh between the position Fhi of p and Mic and the position Fho of the outer marks Mop and Moc was measured after being transferred onto the wafer W and developed. On the other hand, the positional deviation ΔFh may be measured on the wafer W in a state of a latent image.

【0113】・ 前記各実施形態では、内側マークMi
p,Micの位置Fhiと外側マークMop,Mocの
位置Fhoとの位置ずれΔFhを、ウエハアライメント
顕微鏡42を用いて計測したが、レチクルアライメント
顕微鏡44を用いて計測してもよい。
In the above embodiments, the inner mark Mi
The positional deviation ΔFh between the position Fhi of p and Mic and the position Fho of the outer marks Mop and Moc was measured using the wafer alignment microscope 42, but may be measured using the reticle alignment microscope 44.

【0114】・ また、露光光ELとしては、前記各実
施形態で挙げたものの他に、例えばDFB半導体レーザ
またはファイバーレーザから発振される赤外域、可視域
の単一波長レーザを、例えばエルビウム(またはエルビ
ウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバ
ーアンプで増幅する。そして、かつ非線形光学結晶を用
いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。具体
的には、前記単一波長レーザの発振波長を、例えば1.
51〜1.59の範囲内とすると、発生波長が189〜
199nmの範囲内である8倍高調波、または発生波長
が151〜159nmの範囲内である10倍高調波が出
力される。
As the exposure light EL, in addition to those described in each of the above embodiments, for example, a single-wavelength laser in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser may be used, for example, erbium (or Amplify with both erbium and yttrium doped fiber amplifiers. Then, a harmonic converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used. Specifically, the oscillation wavelength of the single-wavelength laser is set to, for example, 1.
When the wavelength is in the range of 51 to 1.59, the generated wavelength is 189 to
An 8th harmonic within a range of 199 nm or a 10th harmonic having a generation wavelength within a range of 151 to 159 nm is output.

【0115】・ また、前記各実施形態では、本発明を
半導体素子製造用の一括露光型の露光装置に具体化した
が、本発明は、例えばステップ・アンド・スキャン方式
の走査露光型露光装置、フォトマスク上の回路パターン
をガラスプレート上に投影転写する液晶表示素子製造用
の露光装置の他、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイク
ロデバイス製造用の露光装置、さらにはレチクル、フォ
トマスク等を製造するための露光装置等にも具体化して
もよい。
In each of the above embodiments, the present invention is embodied in a batch exposure type exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device. However, the present invention relates to a step-and-scan type scanning exposure type exposure apparatus, Manufacture of exposure devices for manufacturing liquid crystal display elements, which project and transfer circuit patterns on photomasks onto glass plates, as well as exposure devices for manufacturing microdevices such as imaging devices and thin-film magnetic heads, as well as reticles and photomasks. And the like.

【0116】また、投影光学系PLは、縮小系のものの
みならず等倍系、拡大系のものを用いてもよいととも
に、屈折型のもののみならず反射屈折型のものを用いて
もよい。
Further, as the projection optical system PL, not only a reduction system but also an equal magnification system or an enlargement system may be used, and not only a refraction system but also a catadioptric system may be used. .

【0117】これらのようにしても、前記各実施形態と
ほぼ同様の効果が得られる。 ・ また、前記第1、第2実施形態及び前記各変更例の
位相シフトレチクルRpsを、既存の露光装置において
投影光学系PLに残存する球面収差を計測する際に適用
してもよい。さらに、第3実施形態の通常レチクルRc
を傾斜照明する方法を、既存の露光装置において投影光
学系PLに残存する球面収差を計測する際に適用しても
よい。これらのようにすることで、既存の露光装置にお
いて、投影光学系PLに残存する球面収差をより正確か
つ容易に計測することができる。
With these arrangements, substantially the same effects as those of the above embodiments can be obtained. The phase shift reticle Rps of the first and second embodiments and each of the modifications may be applied when measuring the spherical aberration remaining in the projection optical system PL in an existing exposure apparatus. Further, the normal reticle Rc of the third embodiment
May be applied to the existing exposure apparatus when measuring the spherical aberration remaining in the projection optical system PL. By doing so, the spherical aberration remaining in the projection optical system PL can be more accurately and easily measured in the existing exposure apparatus.

【0118】ところで、前記各実施形態の露光装置は、
例えば次のように製造することができる。すなわち、複
数のレンズエレメント52等が光学部材が鏡筒51内に
組み込まれた投影光学系PLと、多数のレンズ22,2
4,29、ミラー23,28等の光学部材から構成され
る照明光学系30の少なくとも一部とを、複数の防振パ
ッドによって支持される架台に固定する。そして、前記
照明光学系30及び投影光学系PLの光学調整をそれぞ
れ行うとともに、多数の機械部品からなるレチクルステ
ージRSTやウエハステージWSTに配線や配管を接続
する。さらに、主制御系36を中心とする制御系の接続
を行い、電気調整、動作確認等の総合調整を行う。な
お、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理さ
れたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
Incidentally, the exposure apparatus of each of the above embodiments is
For example, it can be manufactured as follows. That is, the projection optical system PL in which the plurality of lens elements 52 and the like have optical members incorporated in the lens barrel 51, and the plurality of lenses 22 and 2
At least a part of an illumination optical system 30 including optical members such as mirrors 4 and 29 and mirrors 23 and 28 is fixed to a mount supported by a plurality of vibration isolation pads. Then, the illumination optical system 30 and the projection optical system PL are each optically adjusted, and wiring and piping are connected to a reticle stage RST and a wafer stage WST including a large number of mechanical components. Further, a control system centering on the main control system 36 is connected to perform overall adjustment such as electric adjustment and operation confirmation. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.

【0119】また、半導体素子(デバイス)は、デバイ
スの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップ
に基づいたレチクルRを製作するステップ、シリコン材
料からウエハWを製作するステップ、前記各実施形態の
露光装置によりレチクルR上のパターンをウエハWに転
写するステップ(フォトリソグラフィー工程、エッチン
グ工程を含む)、ドーピングステップ、配線ステップ、
デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディ
ング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を
経て製造される。
The semiconductor element (device) has a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle R based on the design step, a step of manufacturing a wafer W from a silicon material, and the steps of the above embodiments. A step of transferring a pattern on the reticle R to the wafer W by an exposure apparatus (including a photolithography step and an etching step), a doping step, a wiring step,
It is manufactured through a device assembly step (including a dicing step, a bonding step, and a package step), an inspection step, and the like.

【0120】次に、前記各実施形態及び変更例から把握
できる前記以外の技術的思想について、それらの効果と
共に以下に記載する。 (1) 前記位相シフトマスク(Rps)上には、前記
第1パターン(Mip)と前記第2パターン(Mop)
とを、各パターン(Mip,Mop)を投影光学系(P
L)の像面上に投影した状態で、前記第2パターン(M
op)が前記第1パターン(Mip)を所定の間隔をお
いて挟み込むように配置した請求項4に記載の収差計測
装置。
Next, other technical ideas that can be understood from the above embodiments and modified examples will be described below together with their effects. (1) On the phase shift mask (Rps), the first pattern (Mip) and the second pattern (Mop)
And each pattern (Mip, Mop) is projected onto the projection optical system (P
L) on the image plane of the second pattern (M).
The aberration measuring apparatus according to claim 4, wherein the first pattern (Mip) is disposed so as to sandwich the first pattern (Mip) at a predetermined interval.

【0121】従って、この(1)に記載の発明によれ
ば、簡単な構成で、前記請求項4の発明の効果を発揮さ
せうる。
Therefore, according to the invention of (1), the effect of the invention of claim 4 can be exhibited with a simple configuration.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上詳述したように、本願請求項1及び
請求項5の発明によれば、投影光学系の光軸方向に生じ
る収差を、正確かつ直接的に計測することができる。
As described above in detail, according to the first and fifth aspects of the present invention, it is possible to accurately and directly measure the aberration that occurs in the optical axis direction of the projection optical system.

【0123】また、本願請求項2の発明によれば、前記
請求項1の発明の効果に加えて、投影光学系の光軸方向
に生じる収差に関する情報を、その光軸と交差する方向
の位置情報に容易に変換することができる。
According to the invention of claim 2 of the present application, in addition to the effect of the invention of claim 1, information relating to aberration occurring in the optical axis direction of the projection optical system is stored in the position in the direction intersecting the optical axis. It can be easily converted to information.

【0124】また、本願請求項3の発明によれば、前記
請求項1の発明の効果に加えて、投影光学系の光軸方向
に生じる収差をその光軸と直交する方向における2つの
パターンの結像位置の位置ずれ量として、正確かつ容易
に計測することができる。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the aberration occurring in the direction of the optical axis of the projection optical system can be corrected by the two patterns in the direction orthogonal to the optical axis. It is possible to accurately and easily measure the amount of displacement of the imaging position.

【0125】また、本願請求項4の発明によれば、前記
請求項1〜請求項3のうちいずれか一項の発明の効果に
加えて、投影光学系の光軸方向に生じる収差をその光軸
と直交する方向における2つのパターンの結像位置の位
置ずれ量として、正確かつ容易に計測することができ
る。
According to the invention of claim 4 of the present application, in addition to the effects of the invention of any one of claims 1 to 3, the aberration generated in the optical axis direction of the projection optical system is reduced by the light. It is possible to accurately and easily measure the amount of displacement between the imaging positions of the two patterns in the direction perpendicular to the axis.

【0126】また、請求項6の発明によれば、マスク上
のパターンの像を基板上において一層正確に結像させる
ことが可能となり、露光精度の向上を図ることができ
る。また、請求項7の発明によれば、請求項2の発明の
効果に加えて、既存の露光装置においても、その請求項
7の発明の構成のマスクを使用することで、投影光学系
の光軸方向に生じる収差を、より正確かつ直接的に計測
することができる。
Further, according to the invention of claim 6, it is possible to form a pattern image on the mask more accurately on the substrate, and it is possible to improve the exposure accuracy. According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the effects of the second aspect of the invention, the light of the projection optical system can be also used in the existing exposure apparatus by using the mask having the structure of the seventh aspect of the present invention. Aberrations occurring in the axial direction can be measured more accurately and directly.

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

【図1】 本発明の収差計測装置を搭載した露光装置を
示す概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exposure apparatus equipped with an aberration measurement device of the present invention.

【図2】 第1実施形態の位相シフトレチクルの内側マ
ーク及び外側マークを示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing an inner mark and an outer mark of the phase shift reticle of the first embodiment.

【図3】 図2の3−3線断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2;

【図4】 第1及び第2実施形態の球面収差の計測に関
する説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram relating to measurement of spherical aberration in the first and second embodiments.

【図5】 図2の位相シフトレチクルにおける回折現象
に関する説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram relating to a diffraction phenomenon in the phase shift reticle of FIG. 2;

【図6】 第2実施形態の位相シフトレチクルを示す部
分断面図。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a phase shift reticle according to a second embodiment.

【図7】 第3実施形態のターレット板を示す正面図。FIG. 7 is a front view showing a turret plate according to a third embodiment.

【図8】 第3実施形態の通常レチクルの、(a)は内
側マークを、(b)は外側マークをそれぞれ示す平面
図。
FIGS. 8A and 8B are plan views of the normal reticle according to the third embodiment, wherein FIG. 8A shows an inner mark and FIG.

【図9】 図8の9−9線断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along line 9-9 of FIG. 8;

【図10】 第3実施形態の球面収差の計測に関する説
明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram relating to measurement of spherical aberration according to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…照明光学系、42…計測手段及び位置検出手段と
してのウエハアライメント顕微鏡、44…計測手段及び
位置検出手段としてのレチクルアライメント顕微鏡、4
5…計測手段及び位置検出手段としての空間像検出系、
53…補正手段を構成する結像特性調整部、54…補正
手段を構成する圧力調整部、61…第1照明絞りとして
の内側開口絞り、62…第2照明絞りとしての外側開口
絞り、63,64…開口としての小開口、AX…投影光
学系の光軸、BLc1,BLc2…第1の二光束を構成
する内側マークからの回折光、BLd1,BLd2…第
2の二光束を構成する外側マークからの回折光、BLe
0…第1の二光束の一方を構成する内側マークからの0
次光、BLe1…第1の二光束の他方を構成する内側マ
ークからの1次光の一方、BLf0…第2の二光束の一
方を構成する外側マークからの0次光、BLf1…第2
の二光束の他方を構成する外側マークからの1次光の一
方、EL…照明光としての露光光、Fhi…パターンの
像の位置としての内側マークの像の位置、Fho…パタ
ーンの像の位置としての外側マークの像の位置、Mi
p,Mic…第1パターンを構成する内側マーク、Mo
p,Mop…第2パターンを構成する外側マーク、PL
…投影光学系、Pp…位相シフト部、Ppi…複数の位
相シフト部の一部を構成する内側位相シフト部、Ppo
…複数の位相シフト部の一部を構成する外側位相シフト
部、R…マスクとしてのレチクル、Rc…マスク及び変
換手段の一部を構成する通常レチクル、Rps…マスク
及び変換手段を構成する位相シフトレチクル、W…基板
としてのウエハ、ΔFh…位置ずれ、ψ1,ψ2…回折
角。
Reference numeral 30: illumination optical system; 42, wafer alignment microscope as measuring means and position detecting means; 44, reticle alignment microscope as measuring means and position detecting means;
5 ... aerial image detection system as measurement means and position detection means,
Reference numeral 53 denotes an image forming characteristic adjustment unit that constitutes a correction unit; 54, a pressure adjustment unit that constitutes a correction unit; 61, an inner aperture stop as a first illumination stop; 62, an outer aperture stop as a second illumination stop; 64: small aperture as an aperture; AX: optical axis of the projection optical system; BLc1, BLc2: diffracted light from the inner mark constituting the first two light beams; BLd1, BLd2: outer mark constituting the second two light beams Diffracted light from BLe
0: 0 from an inner mark constituting one of the first two light beams
Next light, BLe1... One of the primary lights from the inner mark constituting the other of the first two light beams, BLf0... 0th-order light from the outer mark constituting one of the second two light beams, BLf1.
, One of the primary lights from the outer mark constituting the other of the two light beams, EL: exposure light as illumination light, Fhi: position of the image of the inner mark as the position of the image of the pattern, Fho: position of the image of the pattern The position of the image of the outer mark as
p, Mic: inside mark constituting the first pattern, Mo
p, Mop: outer marks constituting the second pattern, PL
... Projection optical system, Pp ... Phase shift unit, Ppi ... Inner phase shift unit forming a part of a plurality of phase shift units, Ppo
... Outer phase shifter constituting a part of a plurality of phase shifters, R ... Reticle as a mask, Rc ... Normal reticle constituting a part of a mask and a converter, Rps ... Phase shift constituting a mask and a converter Reticle, W: wafer as substrate, ΔFh: positional deviation, ψ1, ψ2: diffraction angle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 525W ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/30 525W

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上に形成されたパターンの像を像
面上に結像させる投影光学系の収差を計測するための収
差計測装置において、 前記投影光学系の光軸方向に生じる前記収差を前記光軸
と交差する方向における前記パターンの像の位置ずれに
変換する変換手段と、 前記パターンの像の位置ずれを計測する計測手段とを設
けた収差計測装置。
An aberration measuring apparatus for measuring an aberration of a projection optical system that forms an image of a pattern formed on a mask on an image plane, wherein the aberration generated in an optical axis direction of the projection optical system is measured. An aberration measurement apparatus comprising: a conversion unit configured to convert the position of the image of the pattern in a direction intersecting with the optical axis; and a measurement unit configured to measure the position deviation of the image of the pattern.
【請求項2】 前記変換手段は、透過する照明光の位相
を変化させる位相シフト部が設けられた複数の所定のパ
ターンを有する空間周波数変調型の位相シフトマスクを
含み、その位相シフト部は互いに異なる複数の位相差を
生じせしめる複数の位相シフト部を含み、前記計測手段
は前記像面上に結像された前記各所定のパターンの像の
位置を検出する位置検出手段を有する請求項1に記載の
収差計測装置。
2. The conversion means includes a spatial frequency modulation type phase shift mask having a plurality of predetermined patterns provided with a phase shift section for changing a phase of transmitted illumination light, and the phase shift sections are mutually separated. 2. The method according to claim 1, further comprising a plurality of phase shift units for generating a plurality of different phase differences, wherein the measuring unit includes a position detecting unit that detects a position of an image of each of the predetermined patterns formed on the image plane. An aberration measuring device as described in the above.
【請求項3】 前記変換手段は、複数のパターンと、前
記投影光学系の光軸に対して傾斜した方向から前記マス
クを照明する傾斜照明手段とを含み、前記傾斜照明手段
は前記マスクを照明する照明光学系の光軸から偏心した
位置に開口を有する第1照明絞りと、前記照明光学系の
光軸を中心に前記第1照明絞りと対称な位置に開口を有
する第2照明絞りとを備え、複数のパターンのうち一部
の前記パターンを第1照明絞りを用いて照明するととも
に、他の前記パターンを第2照明絞りを用いて照明する
ようにした請求項1に記載の収差計測装置。
3. The converting means includes: a plurality of patterns; and a tilt illuminating means for illuminating the mask from a direction tilted with respect to an optical axis of the projection optical system, wherein the tilt illuminating means illuminates the mask. A first illumination stop having an opening at a position decentered from the optical axis of the illumination optical system, and a second illumination stop having an opening at a position symmetrical to the first illumination stop with respect to the optical axis of the illumination optical system. The aberration measurement apparatus according to claim 1, wherein a part of the plurality of patterns is illuminated using a first illumination stop, and the other pattern is illuminated using a second illumination stop. .
【請求項4】 前記複数のパターンは、互いに異なる回
折角を有する第1の二光束を発する第1パターンと、そ
の第1の二光束とは前記投影光学系の光軸方向に対して
対称な回折角を有する第2の二光束を発する第2パター
ンとを含む請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記
載の収差計測装置。
4. The plurality of patterns are a first pattern that emits first two light beams having different diffraction angles from each other, and the first two light beams are symmetric with respect to an optical axis direction of the projection optical system. The aberration measurement apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second pattern that emits a second two light beams having a diffraction angle.
【請求項5】 マスク上に形成されたパターンの像を像
面上に結像させる投影光学系の収差を計測するための収
差計測方法において、 前記投影光学系の光軸方向に生じる前記収差を前記光軸
と交差する方向における前記パターンの像の位置ずれに
変換し、前記パターンの像の位置ずれを計測する収差計
測方法。
5. An aberration measuring method for measuring an aberration of a projection optical system that forms an image of a pattern formed on a mask on an image plane, wherein the aberration generated in an optical axis direction of the projection optical system is determined. An aberration measuring method for converting the image of the pattern in a direction intersecting with the optical axis into a positional deviation and measuring the positional deviation of the image of the pattern.
【請求項6】 マスク上に形成されたパターンの像を、
投影光学系を介して基板上に投影転写するようにした露
光装置において、 前記投影光学系の光軸方向に生じる前記収差を前記光軸
と交差する方向における前記パターンの像の位置ずれに
変換する変換手段と、 前記パターンの像の位置ずれを計測する計測手段と、 前記計測手段の計測結果に基づいて、前記収差を補正す
る補正手段とを有する露光装置。
6. An image of a pattern formed on a mask,
An exposure apparatus configured to project and transfer onto a substrate via a projection optical system, wherein the aberration generated in an optical axis direction of the projection optical system is converted into a positional shift of an image of the pattern in a direction intersecting the optical axis. An exposure apparatus comprising: a conversion unit; a measurement unit configured to measure a displacement of an image of the pattern; and a correction unit configured to correct the aberration based on a measurement result of the measurement unit.
【請求項7】 マスク上に形成されたパターンの像を像
面上に結像させる投影光学系の収差を計測する際に用い
られるマスクにおいて、 前記投影光学系の光軸方向に生じる前記収差を前記光軸
と交差する方向における前記パターンの像の位置ずれに
変換する変換手段を備え、その変換手段は透過する照明
光の位相を変化させる位相シフト部が設けられた複数の
所定のパターンを有する空間周波数変調型の位相シフト
マスクを含み、その位相シフト部は互いに異なる複数の
位相差を生じせしめる複数の位相シフト部を有するマス
ク。
7. A mask used for measuring aberration of a projection optical system that forms an image of a pattern formed on the mask on an image plane, wherein the aberration generated in an optical axis direction of the projection optical system is measured. A conversion unit configured to convert the position of the image of the pattern in a direction intersecting with the optical axis, the conversion unit including a plurality of predetermined patterns provided with a phase shift unit that changes a phase of transmitted illumination light; A mask including a spatial frequency modulation type phase shift mask, wherein the phase shift unit has a plurality of phase shift units that cause a plurality of mutually different phase differences.
JP2000084154A 2000-03-24 2000-03-24 Aberration measuring device and method in projection optical system, and mask and exposure device used for them Pending JP2001272310A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030043587A (en) * 2001-11-22 2003-06-02 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Photomask for Aberration Measurement, Aberration Measurement Method, Unit for Aberration Measurement and Manufacturing Method for Device
WO2005004211A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-13 Nikon Corporation Focus test mask, focus measureing method, and exposure device
KR100468725B1 (en) * 2002-04-15 2005-01-29 삼성전자주식회사 Photomask for measuring lens aberration, method for manufacturing the same, and method for measuring lens aberration
JP2005510046A (en) * 2001-11-09 2005-04-14 ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション Focus masking structure, focus pattern and measurement
US8343693B2 (en) 2009-11-05 2013-01-01 Nikon Corporation Focus test mask, focus measurement method, exposure method and exposure apparatus

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005510046A (en) * 2001-11-09 2005-04-14 ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション Focus masking structure, focus pattern and measurement
JP4748936B2 (en) * 2001-11-09 2011-08-17 ケーエルエー−テンカー コーポレイション Focus masking structure, focus pattern and measurement
KR20030043587A (en) * 2001-11-22 2003-06-02 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Photomask for Aberration Measurement, Aberration Measurement Method, Unit for Aberration Measurement and Manufacturing Method for Device
KR100468725B1 (en) * 2002-04-15 2005-01-29 삼성전자주식회사 Photomask for measuring lens aberration, method for manufacturing the same, and method for measuring lens aberration
WO2005004211A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-13 Nikon Corporation Focus test mask, focus measureing method, and exposure device
US7426017B2 (en) 2003-07-03 2008-09-16 Nikon Corporation Focus test mask, focus measurement method and exposure apparatus
US8343693B2 (en) 2009-11-05 2013-01-01 Nikon Corporation Focus test mask, focus measurement method, exposure method and exposure apparatus
KR101733257B1 (en) 2009-11-05 2017-05-24 가부시키가이샤 니콘 Focus test mask, focus measuring method, exposure apparatus, and exposure method

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