JP2002005787A - Measuring method for image forming characteristic, measuring device for image forming characteristic, exposure method, exposure device, and manufacturing method for device - Google Patents

Measuring method for image forming characteristic, measuring device for image forming characteristic, exposure method, exposure device, and manufacturing method for device

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JP2002005787A
JP2002005787A JP2000183797A JP2000183797A JP2002005787A JP 2002005787 A JP2002005787 A JP 2002005787A JP 2000183797 A JP2000183797 A JP 2000183797A JP 2000183797 A JP2000183797 A JP 2000183797A JP 2002005787 A JP2002005787 A JP 2002005787A
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JP
Japan
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light
optical system
pattern
mask
imaging characteristic
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JP2000183797A
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Japanese (ja)
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Yuichiro Takeuchi
裕一郎 竹内
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Nikon Corp
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring method for an image forming characteristic, a measuring device for an image forming characteristic, an exposure method, an exposure device, and a manufacturing method for a device, capable of accurately measuring the image forming characteristic of an optical system in a simple constitution. SOLUTION: The measuring device S for the image characteristic for measuring a numerical aperture of a projecting optical system PL has a mask M for generating diffraction light DL having different incident angles θ on the projecting optical system PL by the illumination of exposure light EL; a detector A capable of detecting the amount of light of the diffraction light DL passed through the projecting optical system PL; and an arithmetic unit CONT for calculating the numerical aperture NA of the projecting optical system PL based on the variation of the amount of light of the diffraction light DL having different incident angles θdetected with the detector A.

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、光学系の結像特性
を測定する結像特性測定方法及び結像特性測定装置、露
光方法、露光装置、及びデバイス製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging characteristic measuring method for measuring an imaging characteristic of an optical system, an imaging characteristic measuring apparatus, an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子や薄膜磁気ヘッド
あるいは液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製
造する場合に種々の露光装置が使用されている。このよ
うな露光装置は、照明光学系からパターンを備えたマス
クに露光用照明光(露光光)を照明し、マスクを透過し
た光を投影光学系を介して感光剤が塗布された基板上に
パターンの像を投影することにより、露光処理を行う。
このとき、マスクに形成されたパターンの像を基板上に
高精度に投影するために、投影光学系の結像特性、特に
開口数NAを把握することが重要となってくる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of exposure apparatuses have been used when manufacturing semiconductor elements, thin film magnetic heads, liquid crystal display elements, and the like by a photolithography process. Such an exposure apparatus illuminates a mask provided with a pattern from an illumination optical system with exposure illumination light (exposure light), and transmits the light transmitted through the mask onto a substrate coated with a photosensitive agent via a projection optical system. Exposure processing is performed by projecting an image of the pattern.
At this time, in order to project the image of the pattern formed on the mask onto the substrate with high accuracy, it is important to understand the imaging characteristics of the projection optical system, especially the numerical aperture NA.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、投影光学系の開口数NAを測定するための有
効な方法が無く、開口数NAを把握するためには、投影
光学系の解像力Rを求め、この求めた解像力Rから開口
数NAを求めていた。具体的には、まず、様々な線幅を
有するパターンを備えたマスクに露光光を照明し、この
マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して
感光基板上に投影露光する。次いで、この露光処理され
た感光基板に対して現像処理を行い、感光基板上に形成
されたパターンの線幅をSEMなどの線幅測定装置によ
って測定する。そして、このパターンの線幅の測定結果
から投影光学系の解像力Rを求めるとともに、この解像
力Rと露光光の波長λとから、「R=λ/NA」の関係
に基づいて投影光学系の開口数NAを求めていた。しか
しながら、解像力Rはレジスト特性(プロセスファク
タ)の影響を受けるものであるため、上述した方法で
は、解像力Rから開口数NAを一義的に求めることはで
きない。すなわち、開口数NAの絶対値を求めることが
できなかった。
However, in the prior art, there is no effective method for measuring the numerical aperture NA of the projection optical system, and in order to grasp the numerical aperture NA, the resolution R of the projection optical system must be determined. The numerical aperture NA was calculated from the obtained resolution R. Specifically, first, a mask provided with patterns having various line widths is irradiated with exposure light, and an image of the pattern formed on the mask is projected and exposed on a photosensitive substrate via a projection optical system. Next, a development process is performed on the exposed photosensitive substrate, and the line width of the pattern formed on the photosensitive substrate is measured by a line width measuring device such as an SEM. Then, the resolution R of the projection optical system is obtained from the measurement result of the line width of the pattern, and the aperture R of the projection optical system is determined from the resolution R and the wavelength λ of the exposure light based on the relationship of “R = λ / NA”. I was looking for a number NA. However, since the resolution R is affected by the resist characteristics (process factor), the numerical aperture NA cannot be unambiguously determined from the resolution R by the above-described method. That is, the absolute value of the numerical aperture NA could not be obtained.

【0004】また、投影光学系の開口数NAが収差の影
響により露光領域内の任意の位置で異なる場合がある。
このとき、基板上に形成されるパターンの寸法が露光領
域内の位置によって異なるという問題が生じる。したが
って、投影光学系の露光領域における各位置に対応する
開口数を測定し、この測定結果に基づいて適切な処理を
行わなければならないが、複数位置の開口数NAの分布
を精度良く測定する有効な方法が無かった。
In some cases, the numerical aperture NA of the projection optical system differs at an arbitrary position in an exposure area due to the influence of aberration.
At this time, there is a problem that the size of the pattern formed on the substrate differs depending on the position in the exposure region. Therefore, it is necessary to measure the numerical aperture corresponding to each position in the exposure area of the projection optical system and perform appropriate processing based on the measurement result. However, it is effective to accurately measure the distribution of the numerical aperture NA at a plurality of positions. There was no way.

【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、光学系の結像特性を簡易な構成で精度良く測定
することができる結像特性測定方法及び結像特性測定装
置、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an imaging characteristic measuring method, an imaging characteristic measuring apparatus, and an exposing method capable of accurately measuring the imaging characteristics of an optical system with a simple configuration. , An exposure apparatus, and a device manufacturing method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図1〜図9に対応付けし
た以下の構成を採用している。本発明の結像特性測定方
法は、光学系(PL)の結像特性を測定する結像特性測
定方法において、第1の入射角度(θ)で第1の光(D
L)を光学系(PL)に入射させ、この光学系(PL)
を通過した第1の光(DL)の光情報を検出し、第1の
入射角度(θ)とは異なる入射角度(θ)で第2の光
(DL)を光学系(PL)に入射させ、この光学系(P
L)を通過した第2の光(DL)の光情報を検出し、第
1の光(DL)の光情報と第2の光(DL)の光情報と
に基づいて、前記結像特性としてこの光学系(PL)の
開口数(NA)を算出することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs the following structure corresponding to FIGS. 1 to 9 shown in the embodiment. The imaging characteristic measuring method of the present invention is the same as the imaging characteristic measuring method for measuring the imaging characteristic of the optical system (PL), wherein the first light (D) at the first incident angle (θ) is used.
L) is incident on the optical system (PL).
The optical information of the first light (DL) that has passed through is detected, and the second light (DL) is incident on the optical system (PL) at an incident angle (θ) different from the first incident angle (θ). , This optical system (P
L), the optical information of the second light (DL) having passed therethrough is detected, and based on the optical information of the first light (DL) and the optical information of the second light (DL), The numerical aperture (NA) of the optical system (PL) is calculated.

【0007】本発明によれば、異なる入射角度(θ)で
第1の光(DL)と第2の光(DL)とをそれぞれ投影
光学系(PL)に入射させ、投影光学系(PL)を通過
した第1、第2のそれぞれの光の光情報を検出し、この
光情報に基づいて、例えば光量変化に基づいて、光学系
(PL)を通過可能な光の臨界上の入射角度を求めるこ
とができる。そして、求めた臨界上の入射角度に基づい
て、結像特性として光学系(PL)の開口数(NA)を
求めることができる。このように、第1、第2の光を光
学系(PL)に対して異なる入射角度で入射させ、光学
系(PL)を通過した光の光情報を検出するといった簡
易な構成で、光学系(PL)の開口数(NA)を精度良
く求めることができる。
According to the present invention, the first light (DL) and the second light (DL) are respectively incident on the projection optical system (PL) at different incident angles (θ), and the projection optical system (PL) The optical information of the first and second lights passing through the optical system (PL) is detected, and the critical incident angle of the light that can pass through the optical system (PL) is determined based on the optical information, for example, based on a change in the amount of light. You can ask. Then, the numerical aperture (NA) of the optical system (PL) can be obtained as the imaging characteristic based on the obtained critical angle of incidence. As described above, the optical system has a simple configuration in which the first and second lights are made to enter the optical system (PL) at different incident angles and the optical information of the light passing through the optical system (PL) is detected. The numerical aperture (NA) of (PL) can be obtained with high accuracy.

【0008】このとき、光学系(PL)の物体面側に、
所定ピッチ(P)で形成された第1パターン(PA)
と、所定ピッチ(P)とは異なるピッチ(P)で形成さ
れた第2パターン(PA)とが少なくとも形成されたマ
スク(M)を配置することにより、第1の光(DL)
は、第1パターン(PA)が照明されることによって発
生され、第2の光(DL)は、第2パターン(PA)が
照明されることによって発生される。このとき、光学系
(PL)に入射する光の入射角度(θ)は、パターン
(PA)のピッチ(P)を変化させることによって、容
易に調整することができるので、簡易な構成で効率良く
開口数(NA)を測定することができる。
At this time, on the object plane side of the optical system (PL),
First pattern (PA) formed at a predetermined pitch (P)
By disposing a mask (M) on which at least a second pattern (PA) formed at a pitch (P) different from the predetermined pitch (P) is formed, the first light (DL)
Is generated when the first pattern (PA) is illuminated, and the second light (DL) is generated when the second pattern (PA) is illuminated. At this time, the incident angle (θ) of the light incident on the optical system (PL) can be easily adjusted by changing the pitch (P) of the pattern (PA), so that the configuration can be efficiently performed with a simple configuration. The numerical aperture (NA) can be measured.

【0009】マスク(M)に形成された第1、第2のパ
ターン(PA)は、マスク(M)を透過する照明光(E
L)の位相を変化させる位相シフト部(52)を有し、
光学系(PL)に入射する第1の光(DL)は、第1パ
ターン(PA)から発生した±1次回折光(DLp、D
Lm)であり、光学系(PL)に入射する第2の光(D
L)は、第2パターン(PA)から発生した±1次回折
光(DLp、DLm)である。すなわち、パターン(P
A)に位相シフト部(52)を備えさせることにより、
このパターン(PA)に対して照明光(EL)を照明す
ることによって発生する回折光(DL)のうち、0次回
折光(DLz)を発生させず、光学系(PL)に対して
は、2つの光束(DLpとDLm)を入射する構成とす
ることができる。0次回折光(DLz)を発生させない
ことにより、光学系(PL)を通過した±1次回折光
(DLp、DLm)の光情報を検出する際、0次回折光
(DLz)の影響を受けずに精度良く検出することがで
きる。
The first and second patterns (PA) formed on the mask (M) include illumination light (E) transmitted through the mask (M).
L) having a phase shift unit (52) for changing the phase of
The first light (DL) incident on the optical system (PL) is a ± 1st-order diffracted light (DLp, Dp) generated from the first pattern (PA).
Lm) and the second light (D) incident on the optical system (PL).
L) is ± 1st-order diffracted light (DLp, DLm) generated from the second pattern (PA). That is, the pattern (P
By providing the phase shift unit (52) in A),
Of the diffracted light (DL) generated by illuminating the pattern (PA) with the illumination light (EL), the zero-order diffracted light (DLz) is not generated. It is possible to adopt a configuration in which two light beams (DLp and DLm) are incident. By not generating the 0th-order diffracted light (DLz), when detecting the optical information of the ± 1st-order diffracted light (DLp, DLm) that has passed through the optical system (PL), the accuracy is not affected by the 0th-order diffracted light (DLz). It can be detected well.

【0010】光学系(PL)の光軸(AX)に対して傾
斜方向からマスク(M2)を照明し、光学系(PL)に
入射する第1の光(DL)を、第1パターン(PA)か
ら発生した±1次回折光(DLp、DLm)の一つと、
第1パターン(PA)から発生した0次回折光(DL
z)とし、光学系(PL)に入射する第2の光(DL)
を、第2パターン(PA)から発生した±1次回折光
(DLp、DLm)の一つと、第2パターン(PA)か
ら発生した0次回折光(DLz)とすることができる。
この場合も、光学系(PL)に対して2つの光束(DL
zとDLp、又はDLzとDLm)を入射する構成であ
るので、光学系(PL)を通過した0次回折光(DL
z)と±1次回折光(DLp、DLm)の一つとの光情
報を検出する際、精度良い検出を行うことができる。
The mask (M2) is illuminated from an oblique direction with respect to the optical axis (AX) of the optical system (PL), and the first light (DL) incident on the optical system (PL) is converted into a first pattern (PA). ), One of the ± 1st-order diffracted lights (DLp, DLm),
Zero-order diffracted light (DL) generated from the first pattern (PA)
z), and the second light (DL) incident on the optical system (PL)
Can be defined as one of the ± first-order diffracted lights (DLp, DLm) generated from the second pattern (PA) and the zero-order diffracted light (DLz) generated from the second pattern (PA).
Also in this case, the two light beams (DL) are transmitted to the optical system (PL).
z and DLp or DLz and DLm), so that the 0th-order diffracted light (DL) that has passed through the optical system (PL)
When detecting optical information of z) and one of the ± 1st-order diffracted lights (DLp, DLm), accurate detection can be performed.

【0011】第1の光(DL)を、第1パターン(P
A)から発生した0次回折光(DLz)及び±1次回折
光(DLp、DLm)とし、第2の光(DL)を、第2
パターン(PA)から発生した0次回折光(DLz)及
び±1次回折光(DLp、DLm)とし、0次回折光
(DLz)のそれぞれを、光学系(PL)の像面に到達
することを制限することによっても、光学系(PL)の
像面側には2つの光束(DLpとDLm)のみが到達す
る構成であるので、光学系(PL)を通過した±1次回
折光(DLp、DLm)の光情報を精度良く検出するこ
とができる。
The first light (DL) is applied to a first pattern (P
The second light (DL) is defined as a 0th-order diffracted light (DLz) and ± 1st-order diffracted lights (DLp, DLm) generated from A).
The 0th-order diffracted light (DLz) and ± 1st-order diffracted light (DLp, DLm) generated from the pattern (PA) are set, and each of the 0th-order diffracted light (DLz) is restricted from reaching the image plane of the optical system (PL). Also, since only two light beams (DLp and DLm) reach the image plane side of the optical system (PL), the ± 1st-order diffracted lights (DLp and DLm) that have passed through the optical system (PL) can be obtained. Optical information can be accurately detected.

【0012】マスク(M)は、第1パターン(PA1)
のピッチ(P1)及び第2パターン(PA3)のピッチ
(P3)とは異なるピッチ(P2、P4〜P9)で形成
された複数のパターン(PA2、PA4〜PA9)を有
し、所定波長(λ)の照明光(EL)をこのマスク
(M)に照射し、照明光(EL)の照射により、第1パ
ターン(PA1)及び第2パターン(PA3)と、複数
のパターン(PA2、PA4〜PA9)とでそれぞれ発
生した光を光学系(PL)に入射させ、複数のパターン
(PA2、PA4〜PA9)で発生した光のうち、光学
系(PL)を通過可能な光を発生する臨界上のピッチ
(P2)を有するパターン(PA2)を特定し、特定さ
れたパターン(PA2)と、照明光(EL)の所定波長
(λ)とに基づいて、開口数(NA)を算出することが
できる。そして、求める開口数(NA)の精度に応じ
て、複数のパターン(PA2、PA4〜PA9)の数を
設定することにより、所望の精度で開口数(NA)を求
めることができる。
The mask (M) has a first pattern (PA1).
And a plurality of patterns (PA2, PA4 to PA9) formed at pitches (P2, P4 to P9) different from the pitch (P1) of the second pattern (PA3) and the pitch (P3) of the second pattern (PA3). The mask (M) is irradiated with the illumination light (EL), and the first pattern (PA1) and the second pattern (PA3) and a plurality of patterns (PA2, PA4 to PA9) are irradiated by the illumination light (EL). ) Are incident on the optical system (PL), and among the light generated by the plurality of patterns (PA2, PA4 to PA9), the light that can pass through the optical system (PL) is generated. A pattern (PA2) having a pitch (P2) is specified, and a numerical aperture (NA) can be calculated based on the specified pattern (PA2) and a predetermined wavelength (λ) of the illumination light (EL). . Then, by setting the number of a plurality of patterns (PA2, PA4 to PA9) according to the accuracy of the numerical aperture (NA) to be obtained, the numerical aperture (NA) can be obtained with desired accuracy.

【0013】光(EL、DL)を露光用照明光とし、光
学系(PL)の像面上に配置した感光基板(W)上に投
影像が投影されたか否かを検出することによっても、光
学系(PL)を通過した光の光情報を検出することがで
きる。
The light (EL, DL) is used as exposure illumination light, and by detecting whether or not a projection image is projected on a photosensitive substrate (W) arranged on an image plane of the optical system (PL), Optical information of the light that has passed through the optical system (PL) can be detected.

【0014】上述のような結像特性測定方法は、光学系
(PL)の結像特性を測定する結像特性測定装置におい
て、第1の入射角度(θ)を有する第1の光(DL)
と、この第1の入射角度(θ)とは異なる入射角度
(θ)を有する第2の光(DL)とを発生するマスク
(M)と、光学系(PL)を通過した第1の光(DL)
と、光学系(PL)を通過した第2の光(DL)とを検
出する検出器(A)と、検出器(A)で検出された第1
の光(DL)の光情報と、第2の光(DL)の光情報と
に基づいて、前記結像特性としてこの光学系(PL)の
開口数(NA)を算出する演算装置(CONT)とを備
えることを特徴とする結像特性測定装置(S)によって
行うことができる。
According to the above-described imaging characteristic measuring method, a first light (DL) having a first incident angle (θ) is used in an imaging characteristic measuring apparatus for measuring the imaging characteristic of an optical system (PL).
And a mask (M) for generating a second light (DL) having an incident angle (θ) different from the first incident angle (θ), and a first light passing through the optical system (PL) (DL)
(A) for detecting the second light (DL) having passed through the optical system (PL), and the first light detected by the detector (A).
An arithmetic unit (CONT) for calculating the numerical aperture (NA) of the optical system (PL) as the imaging characteristic based on the optical information of the light (DL) and the optical information of the second light (DL). And an imaging characteristic measuring apparatus (S) characterized by having the following.

【0015】そして、この結像特性測定装置(S)に、
演算装置(CONT)で算出された開口数(NA)に基
づいて、光学系(PL)の開口数(NA)を調整する調
整装置(40)を備えさせることにより、所望の開口数
(NA)を有する光学系(PL)を得ることができる。
The imaging characteristic measuring device (S) includes:
By providing an adjusting device (40) for adjusting the numerical aperture (NA) of the optical system (PL) based on the numerical aperture (NA) calculated by the arithmetic unit (CONT), a desired numerical aperture (NA) is provided. Can be obtained.

【0016】本発明の露光装置は、光源(21)からの
照明光(EL)でマスク(M)を照明する照明光学系
(2)と、マスク(M)のパターン(PA)の像を所定
面上に結像する投影光学系(PL)とを備える露光装置
(E)において、投影光学系(PL)は、前記結像特性
測定装置(S)で測定された開口数(NA)に設定され
ていることを特徴とする。
According to the exposure apparatus of the present invention, an illumination optical system (2) for illuminating a mask (M) with illumination light (EL) from a light source (21) and an image of a pattern (PA) of the mask (M) are defined. In an exposure apparatus (E) including a projection optical system (PL) that forms an image on a surface, the projection optical system (PL) is set to the numerical aperture (NA) measured by the imaging characteristic measuring apparatus (S). It is characterized by having been done.

【0017】また、本発明の露光方法は、光源(21)
からの照明光(EL)でマスク(M)を照明し、マスク
(M)のパターン(PA)の像を所定面上に結像する露
光方法において、マスク(M)のパターン(PA)の像
は、前記結像特性測定方法で測定された開口数(NA)
を有する投影光学系(PL)を介して所定面上に結像さ
れることを特徴とする。
The exposure method according to the present invention further comprises a light source (21)
The mask (M) is illuminated with the illumination light (EL) from the camera, and an image of the pattern (PA) of the mask (M) is formed on a predetermined surface in an exposure method. Is the numerical aperture (NA) measured by the imaging characteristic measuring method.
Is formed on a predetermined surface via a projection optical system (PL) having

【0018】本発明の露光装置及び露光方法によれば、
前述した結像特性測定装置及び結像特性測定方法によっ
て、結像特性として投影光学系(PL)の開口数(N
A)を測定した後、この投影光学系(PL)を用いて露
光処理を行う構成であるので、精度良く安定した露光処
理を行うことができる。そして、本発明の露光方法によ
ってデバイスパターンを基板上に転写することにより、
精度良いデバイスを製造することができる。
According to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention,
With the above-described imaging characteristic measuring device and the imaging characteristic measuring method, the numerical aperture (N) of the projection optical system (PL) is used as the imaging characteristic.
Since the exposure processing is performed using this projection optical system (PL) after measuring A), stable and accurate exposure processing can be performed. Then, by transferring the device pattern onto the substrate by the exposure method of the present invention,
Accurate devices can be manufactured.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】《第1実施形態》以下、本発明の
結像特性測定方法及び結像特性測定装置の第1実施形態
について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の
結像特性測定装置(開口数測定装置)Sを備えた露光装
置E全体を説明するための構成図であり、図2は結像特
性測定装置Sを説明するための構成図であり、図3はマ
スクMに露光光ELを照明することにより回折光DLが
発生する様子を説明するための要部拡大図であり、図4
はマスクMを説明するための平面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A first embodiment of an imaging characteristic measuring method and an imaging characteristic measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an entire exposure apparatus E including an imaging characteristic measurement device (numerical aperture measurement device) S of the present invention, and FIG. 2 is a configuration for explaining the imaging characteristic measurement device S. FIG. 3 is an enlarged view of a main part for explaining a state where diffracted light DL is generated by irradiating the mask M with the exposure light EL.
FIG. 2 is a plan view for explaining a mask M.

【0020】図1に示すように、結像特性測定装置(開
口数測定装置)Sを備えた露光装置Eは、光源21から
の光束をマスクステージMSに保持されるマスクMに照
明する照明光学系2と、この照明光学系2内に配され露
光用照明光(露光光)ELを通過させる開口Kの面積を
調整してこの露光光ELによるマスクMの照明範囲を規
定するブラインド部4と、露光光ELで照明されたマス
クMのパターンPAの像を基板W上に投影する投影光学
系PLと、基板Wを保持する基板ホルダ32と、この基
板ホルダ32を支持する基板ステージWSと、基板ステ
ージWS上に設けられ、投影光学系PLを通過した光の
光情報を検出可能な検出器Aと、露光装置E全体の動作
を制御する制御装置(演算装置)CONTとを備えてい
る。
As shown in FIG. 1, an exposure apparatus E provided with an imaging characteristic measuring apparatus (numerical aperture measuring apparatus) S illuminates a light beam from a light source 21 onto a mask M held on a mask stage MS. A system 2 and a blind portion 4 which is arranged in the illumination optical system 2 and adjusts the area of an opening K through which the illumination light for exposure (exposure light) EL passes to define an illumination range of the mask M by the exposure light EL. A projection optical system PL that projects an image of the pattern PA of the mask M illuminated with the exposure light EL onto the substrate W, a substrate holder 32 that holds the substrate W, and a substrate stage WS that supports the substrate holder 32; A detector A provided on the substrate stage WS and capable of detecting light information of light passing through the projection optical system PL, and a control device (arithmetic device) CONT for controlling the operation of the entire exposure apparatus E are provided.

【0021】照明光学系2は、例えば水銀ランプ等の光
源21と、この光源21から射出された光束を集光する
楕円鏡22と、この集光された光束をほぼ平行な光束に
変換するインプットレンズ23と、このインプットレン
ズ23から出力された光束をほぼ均一な照度分布の光束
に調整して露光光ELに変換するフライアイレンズやロ
ッドレンズなどのオプティカルインテグレータ24と、
オプティカルインテグレータ24から射出しブラインド
部4によって照明範囲を規定された露光光ELをレンズ
系26を介してマスクMに導く反射鏡25とを備えてい
る。ブラインド部4はマスクMのパターン面と共役な面
に配置されている。
The illumination optical system 2 includes a light source 21 such as a mercury lamp, an elliptical mirror 22 for condensing a light beam emitted from the light source 21, and an input for converting the condensed light beam into a substantially parallel light beam. A lens 23, an optical integrator 24 such as a fly-eye lens or a rod lens that adjusts a light beam output from the input lens 23 into a light beam having a substantially uniform illuminance distribution and converts the light beam into exposure light EL;
There is provided a reflecting mirror 25 for guiding the exposure light EL, which is emitted from the optical integrator 24 and whose illumination range is defined by the blind unit 4, to the mask M via the lens system 26. The blind part 4 is arranged on a plane conjugate with the pattern plane of the mask M.

【0022】ブラインド部4は、開口Kの大きさを調整
することによって、オプティカルインテグレータ24か
ら入射される露光光ELのうち、通過させた露光光EL
のみを反射鏡25に送る。開口Kにより規定された露光
光ELは、反射鏡25、コンデンサレンズなどのレンズ
系26を介してマスクステージMSに保持されたマスク
Mの特定領域をほぼ均一な照度で照明する。
The blind portion 4 adjusts the size of the opening K so that, out of the exposure light EL incident from the optical integrator 24, the passed exposure light EL
Only to the reflector 25. The exposure light EL defined by the opening K illuminates a specific area of the mask M held on the mask stage MS with substantially uniform illuminance via a reflecting mirror 25 and a lens system 26 such as a condenser lens.

【0023】マスクステージMSは、マスクMを真空吸
着によって保持するマスクホルダ30を備えている。マ
スクホルダ30は、マスクM上のパターンPAが形成さ
れた領域であるパターン領域に対応した開口を有し、不
図示の駆動機構によりX方向、Y方向、θ方向(Z軸回
りの回転方向)に微動可能となっており、これによっ
て、パターン領域の中心が投影光学系PLの光軸AXを
通るようにマスクMの位置決めが可能な構成となってい
る。このマスクホルダ30の駆動機構は、例えば2組の
ボイスコイルモータを用いて構成される。
The mask stage MS has a mask holder 30 for holding the mask M by vacuum suction. The mask holder 30 has an opening corresponding to the pattern area on the mask M where the pattern PA is formed, and is driven by a driving mechanism (not shown) in the X, Y, and θ directions (rotational directions around the Z axis). This allows the mask M to be positioned so that the center of the pattern area passes through the optical axis AX of the projection optical system PL. The drive mechanism of the mask holder 30 is configured using, for example, two sets of voice coil motors.

【0024】投影光学系PLは、開口Kによって規定さ
れたマスクMの露光光ELによる照明範囲に存在するパ
ターンの像を基板Wに結像させ、基板Wの特定領域(シ
ョット領域)にパターンの像を露光するものである。こ
の投影光学系PLは、蛍石、フッ化リチウム等のフッ化
物結晶からなるレンズや反射鏡などの複数の光学部材か
ら構成されている。また、投影光学系PLの瞳面には、
像面側(基板ステージWS側)に到達する光の光量を調
整する開口絞りASが設けられている。この開口絞りA
Sには開口絞り駆動装置(調整装置)40が接続されて
おり、開口絞りASを駆動することによって投影光学系
PLの開口数NAを調整可能となっている。この開口絞
り駆動装置40は制御装置(演算装置)CONTの指示
に基づいて駆動されるようになっている。
The projection optical system PL forms an image of a pattern existing in the illumination range of the mask M defined by the opening K by the exposure light EL on the substrate W, and forms the pattern on a specific area (shot area) of the substrate W. Exposure of the image. The projection optical system PL includes a plurality of optical members such as a lens and a reflector formed of a fluoride crystal such as fluorite or lithium fluoride. Also, on the pupil plane of the projection optical system PL,
An aperture stop AS for adjusting the amount of light reaching the image plane side (substrate stage WS side) is provided. This aperture stop A
An aperture stop driving device (adjustment device) 40 is connected to S, and the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be adjusted by driving the aperture stop AS. The aperture stop driving device 40 is driven based on an instruction from a control device (arithmetic device) CONT.

【0025】基板ステージWSは、基板Wを真空吸着す
ることによって保持するための基板ホルダ32を備えて
いる。基板ステージWSは、互いに直交する方向へ移動
可能な一対のブロックを重ね合わせたものであって、X
−Y平面に沿った水平方向に移動可能となっている。す
なわち、この基板ステージWSに固定された基板Wは、
X−Y平面に沿った水平方向に(投影光学系PLの光軸
AXに対して垂直な方向に)移動可能に支持されてい
る。なお、この基板Wは、コータによって表面(露光処
理面)に感光剤を塗布された後、不図示の搬送機構によ
って基板ステージWS上に供給される。
The substrate stage WS has a substrate holder 32 for holding the substrate W by vacuum suction. The substrate stage WS is obtained by superposing a pair of blocks that can move in directions orthogonal to each other.
-It is movable in the horizontal direction along the Y plane. That is, the substrate W fixed to the substrate stage WS is
It is supported movably in the horizontal direction along the XY plane (in the direction perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL). Note that the substrate W is supplied onto the substrate stage WS by a transport mechanism (not shown) after a photosensitive agent is applied to the surface (exposure processing surface) by a coater.

【0026】基板ステージWSのXY方向の位置は、レ
ーザ干渉計33からのレーザ光の、基板ステージWS上
の移動鏡34からの反射光に基づいて検出される。この
検出値は制御装置CONTに送られ、制御装置CONT
は、各ショット領域間のステッピング時などにこれらの
レーザー干渉計の検出値をモニターしつつ基板ステージ
WSの位置制御を行うようになっている。一方、投影光
学系PLの投影領域内に配置された基板WのZ方向の位
置は斜入射方式の焦点検出系の1つである多点フォーカ
ス位置検出系(図示せず)によって検出される。この検
出値、すなわち基板WのZ方向の位置情報は制御装置C
ONTに送られる。
The position of the substrate stage WS in the XY directions is detected based on the reflected light of the laser light from the laser interferometer 33 from the movable mirror 34 on the substrate stage WS. This detected value is sent to the controller CONT, and the controller CONT
Is designed to control the position of the substrate stage WS while monitoring the detection values of these laser interferometers, for example, when stepping between shot areas. On the other hand, the position in the Z direction of the substrate W arranged in the projection area of the projection optical system PL is detected by a multipoint focus position detection system (not shown), which is one of the oblique incidence type focus detection systems. This detected value, that is, the position information of the substrate W in the Z direction is
Sent to ONT.

【0027】制御装置CONTは、レーザー干渉システ
ム及び多点フォーカス位置検出系により得られた基板W
のXY方向及びZ方向の位置情報をモニターしつつ、駆
動系としての基板ステージ駆動装置35を介して基板ス
テージWSを駆動し、マスクMのパターンPA面と基板
W表面とが投影光学系PLに関して共役となるように、
且つ投影光学系PLの結像面と基板Wとが一致するよう
に、基板WのXY方向、Z方向及び傾斜方向の位置決め
動作を行う。このようにして位置決めがなされた状態で
照明光学系2から射出された露光光ELによりマスクM
のパターンPAが形成された領域がほぼ均一な照度で照
明されると、マスクMのパターンPAの像が投影光学系
PLを介して表面にフォトレジストを塗布された基板W
上に結像される。
The control unit CONT controls the substrate W obtained by the laser interference system and the multipoint focus position detection system.
The substrate stage WS is driven via the substrate stage driving device 35 as a driving system while monitoring the position information in the XY direction and the Z direction of the projection optical system PL with respect to the pattern PA surface of the mask M and the substrate W surface. So that they are conjugate
In addition, the positioning operation of the substrate W in the XY direction, the Z direction, and the tilt direction is performed such that the image plane of the projection optical system PL and the substrate W coincide with each other. With the exposure light EL emitted from the illumination optical system 2 with the positioning performed in this manner, the mask M
When the region where the pattern PA is formed is illuminated with substantially uniform illuminance, an image of the pattern PA of the mask M is applied to the substrate W having a surface coated with a photoresist via the projection optical system PL.
Imaged on top.

【0028】基板ステージWS上に設けられた検出器A
は、投影光学系PLを通過し像面に達した光の光情報を
検出するものであって、本実施形態においては、光量を
検出可能な光量センサによって構成されている。なお、
この検出器Aとしては、光強度を検出可能な光強度セン
サや、照度を検出可能な照度センサによって構成するこ
とも可能である。この検出器Aは基板ステージWS上の
像面位置において移動可能に設けられている。そして、
この検出器Aの検出結果は、制御装置(演算装置)CO
NTに出力されるようになっている。
Detector A provided on substrate stage WS
Detects the light information of the light that has passed through the projection optical system PL and reached the image plane, and is configured by a light amount sensor capable of detecting the light amount in the present embodiment. In addition,
The detector A can be configured by a light intensity sensor capable of detecting light intensity or an illuminance sensor capable of detecting illuminance. The detector A is provided movably at an image plane position on the substrate stage WS. And
The detection result of the detector A is output to a control device (arithmetic device) CO
Output to NT.

【0029】なお、本実施形態の露光装置Eにおいて
は、制御装置CONTにより基板W上の各ショット領域
を露光位置に順次位置決めするように基板ステージWS
を移動するショット間ステッピング動作と、その位置決
め状態で露光光ELをマスクMに照明してマスクMに形
成されたパターンの像を基板W上のショット領域に転写
する露光動作とが繰り返し行われるようになっている。
In the exposure apparatus E of this embodiment, the control unit CONT controls the substrate stage WS so that each shot area on the substrate W is sequentially positioned at the exposure position.
And an exposure operation of illuminating the mask M with the exposure light EL and transferring an image of a pattern formed on the mask M to a shot area on the substrate W in the positioning state. It has become.

【0030】図2、図3に示すように、開口数測定装置
Sは、照明光(露光光)ELによって照明されることに
より回折角θで回折光DL(DLp、DLm)を発生す
るパターンPAを備えたマスクMと、パターンPAによ
って発生した回折光DLのうち投影光学系PLを通過し
た回折光DLを検出可能な検出器Aと、検出器Aで検出
された回折光DLの光情報に基づいて、所定の演算を行
う演算装置(制御装置)CONTとを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the numerical aperture measuring device S is provided with a pattern PA that generates diffracted light DL (DLp, DLm) at a diffraction angle θ by being illuminated by illumination light (exposure light) EL. , A detector A capable of detecting the diffracted light DL that has passed through the projection optical system PL among the diffracted light DL generated by the pattern PA, and optical information of the diffracted light DL detected by the detector A. And a computing device (control device) CONT that performs a predetermined computation based on the computation.

【0031】マスクMに形成されたパターンPAは、図
3に示すように、所定ピッチPで形成された寸法比1:
1のラインアンドスペースパターンであって、照明され
た露光光ELを透過する透過部(ガラス部)50と照明
された露光光ELを遮蔽する遮蔽部(クロム部)51と
を備えている。さらに、パターンPAは、マスクMを透
過する露光光(照明光)ELの位相を変化させる位相シ
フト部52を備えている。すなわち、本実施形態におけ
るマスクMは、いわゆる位相シフトマスクであって、位
相シフト部(シフタ)52は複数あるガラス部50に対
して1つおきに設けられている。そして、ガラス部50
及び位相シフト部52を透過する露光光ELの位相は互
いに略180°異なるようになっている。
As shown in FIG. 3, the pattern PA formed on the mask M has a dimensional ratio 1:
1 is a line-and-space pattern, and includes a transmission part (glass part) 50 that transmits the illuminated exposure light EL and a shielding part (chrome part) 51 that shields the illuminated exposure light EL. Further, the pattern PA includes a phase shift unit 52 that changes the phase of exposure light (illumination light) EL transmitted through the mask M. That is, the mask M in the present embodiment is a so-called phase shift mask, and the phase shift portions (shifters) 52 are provided every other glass portion 50. And the glass part 50
The phases of the exposure light EL transmitted through the phase shift section 52 are different from each other by approximately 180 °.

【0032】したがって、位相を180°異ならせるこ
とが可能な位相シフト部52を備えたパターンPAに露
光光ELを垂直照明することにより、このパターンPA
からは+1次回折光DLpと−1次回折光DLmとが回
折角θで発生し、0次回折光DLzは打ち消し合って発
生しないようになっている。そして、発生した+1次回
折光DLpと−1次回折光DLmとは、入射角度θ(す
なわち回折角)で投影光学系PLに入射するようになっ
ている。(なお、図3には、−1次回折光DLmのみが
示されている。)
Therefore, by vertically irradiating the exposure light EL onto the pattern PA having the phase shift portion 52 whose phase can be made different by 180 °, the pattern PA
, The + 1st-order diffracted light DLp and the -1st-order diffracted light DLm are generated at the diffraction angle θ, and the 0th-order diffracted light DLz is canceled out and is not generated. The generated + 1st-order diffracted light DLp and −1st-order diffracted light DLm are incident on the projection optical system PL at an incident angle θ (that is, a diffraction angle). (Note that FIG. 3 shows only the -1st-order diffracted light DLm.)

【0033】この場合、ピッチPで形成されたパターン
PAに対して波長λの露光光ELを照明したとすると、
ガラス部50を透過する露光光ELと位相シフト部52
を透過する露光光ELとの位相は180°反転している
ため、図3において互いに同位相である位置e1、e
2、e3のうち、位置e2と位置e3との距離はλ/2
となる。一方、位置e1と位置e3との距離はピッチP
であるため、 sinθ=λ/(2P) (1) が成り立つ。
In this case, assuming that the pattern PA formed at the pitch P is illuminated with the exposure light EL having the wavelength λ.
Exposure light EL transmitted through glass part 50 and phase shift part 52
The phase with the exposure light EL that passes through is inverted by 180 °, so that the positions e1 and e that are in phase with each other in FIG.
2 and e3, the distance between the position e2 and the position e3 is λ / 2.
Becomes On the other hand, the distance between the position e1 and the position e3 is the pitch P
Therefore, sin θ = λ / (2P) (1) holds.

【0034】このように、投影光学系PLに入射する回
折光DLの入射角度θは露光光(照明)ELの波長λと
パターンPAのピッチPとに基づいて設定することがで
きる。そして、(1)式より、ピッチPを大きく(広
く)設定した場合においては、投影光学系PLに対する
入射角度θを小さくすることができ、一方、ピッチPを
小さく(狭く)設定した場合においては、入射角度θを
大きくすることができる。
As described above, the incident angle θ of the diffracted light DL incident on the projection optical system PL can be set based on the wavelength λ of the exposure light (illumination) EL and the pitch P of the pattern PA. According to the equation (1), when the pitch P is set to be large (wide), the incident angle θ with respect to the projection optical system PL can be reduced. On the other hand, when the pitch P is set to be small (narrow), , The incident angle θ can be increased.

【0035】ところで、マスクMには、上述したような
構成を備えるパターンPAのそれぞれピッチPを異なら
せたものが複数設けられている。つまり、マスクMは、
図4に示すように、それぞれ異なるピッチP(P1〜P
9)で形成された複数のパターンPA(PA1〜PA
9)を備えている。したがって、これら各パターンPA
1〜PA9に露光光ELを照明することによって、それ
ぞれ異なる回折角θ(θ1〜θ9)を有した+1次回折
光DLp(DLp1〜DLp9)及び−1次回折光DL
m(DLm1〜DLm9)を発生させることができるよ
うになっている。すなわち、これら各パターンPA1〜
PA9に対して露光光ELを照明することにより、投影
光学系PLに対してそれぞれ異なる入射角度θ(θ1〜
θ9)を有する+1次回折光DLp(DLp1〜DLp
9)及び−1次回折光DLm(DLm1〜DLm9)を
発生させることができるようになっている。
By the way, the mask M is provided with a plurality of patterns PA having the above-described configuration, each having a different pitch P. That is, the mask M is
As shown in FIG. 4, different pitches P (P1 to P
9) A plurality of patterns PA (PA1 to PA) formed in
9) is provided. Therefore, each of these patterns PA
By irradiating the exposure light EL to the first to the PA9, the + 1st-order diffracted light DLp (DLp1 to DLp9) and the -1st-order diffracted light DL having different diffraction angles θ (θ1 to θ9), respectively
m (DLm1 to DLm9) can be generated. That is, each of these patterns PA1 to PA1
By irradiating the exposure light EL to the PA 9, different incident angles θ (θ 1 to
+ 1st-order diffracted light DLp (DLp1 to DLp) having θ9)
9) and −1st-order diffracted light DLm (DLm1 to DLm9) can be generated.

【0036】このとき、パターンPA1のピッチP1が
最も大きく(広く)形成されておりピッチP2、P3、
…となるにしたがって小さく(狭く)なるように形成さ
れ、ピッチP9が最も小さく(狭く)形成されている。
したがって、パターンPA1から発生する回折光DLの
投影光学系PLに対する入射角度θ1が最も小さく、パ
ターンPA2、PA3、…となるにしたがって発生する
回折光DLの投影光学系PLに対する入射角度θ2、θ
3、…は大きくなり、パターンPA9から発生する回折
光DLの投影光学系PLに対する入射角度θ9が最も大
きくなるように設定されている。
At this time, the pitch P1 of the pattern PA1 is the largest (widest) and the pitches P2, P3,
The pitch P9 is formed so as to become smaller (narrower) as it becomes...
Accordingly, the incident angle θ1 of the diffracted light DL generated from the pattern PA1 with respect to the projection optical system PL is the smallest, and the incident angles θ2, θ of the diffracted light DL generated as the patterns PA2, PA3,.
Are set so that the incident angle θ9 of the diffracted light DL generated from the pattern PA9 with respect to the projection optical system PL is maximized.

【0037】以上説明したような構成を備える開口数測
定装置Sによって、投影光学系PLの開口数NAを測定
する方法について図5を参照しながら説明する。
A method of measuring the numerical aperture NA of the projection optical system PL by the numerical aperture measuring device S having the above-described configuration will be described with reference to FIG.

【0038】例えばパターンPA1に対して露光光EL
を照明するように設定し、このパターンPA1に対して
露光光ELを照明すると、パターンPA1からは回折角
θ1を有する±1次回折光DLp1、DLm1が発生す
る。このパターンPA1から発生した±1次回折光DL
p1、DLm1は入射角度θ1で投影光学系PLに対し
て入射する。このとき、±1次回折光DLp1、DLm
1の投影光学系PLに対する入射角度θ1は小さいの
で、図5(a)に示すように、投影光学系PLに入射し
た±1次回折光DLp1、DLm1は、投影光学系PL
の瞳面に設けられた開口絞りASにけられることなく、
投影光学系PLを通過して像面側(基板ステージWS
側)に結像し、検出器Aに検出される。
For example, the exposure light EL is applied to the pattern PA1.
When the exposure light EL is illuminated on the pattern PA1, ± 1st-order diffracted lights DLp1 and DLm1 having a diffraction angle θ1 are generated from the pattern PA1. ± 1st order diffracted light DL generated from this pattern PA1
p1 and DLm1 enter the projection optical system PL at an incident angle θ1. At this time, the ± 1st-order diffracted lights DLp1, DLm
Since the incident angle θ1 with respect to the projection optical system PL is small, as shown in FIG. 5A, the ± first-order diffracted lights DLp1 and DLm1 incident on the projection optical system PL are
Without being shaken by the aperture stop AS provided on the pupil plane of
After passing through the projection optical system PL, the image plane side (substrate stage WS
Side) and is detected by the detector A.

【0039】パターンPA1に形成されたピッチP1よ
り小さいピッチPで形成されたパターンPAに対して露
光光ELを照明するように設定すると、すなわち、例え
ば、ピッチP3で形成されたパターンPA3に露光光E
Lを照明すると、このパターンPA3からは回折角θ3
を有する±1次回折光DLp3、DLm3が発生する。
このパターンPA3から発生した±1次回折光DLp
3、DLm3は入射角度θ3で投影光学系PLに対して
入射する。このとき、±1次回折光DLp3、DLm3
の投影光学系PLに対する入射角度θ3は、パターンP
A1から発生した±1次回折光DLp1、DLm1の投
影光学系PLに対する入射角度θ1より大きい。したが
って、図5(c)に示すように、投影光学系PLの瞳面
に設けられた開口絞りASにけられ、投影光学系PLを
通過できず、したがって像面側(基板ステージWS側)
に到達できず、検出器Aに検出されない。
When the exposure light EL is set to illuminate the pattern PA formed at a pitch P smaller than the pitch P1 formed at the pattern PA1, for example, the pattern PA3 formed at the pitch P3 is exposed to the exposure light EL. E
When L is illuminated, the diffraction angle θ3 is obtained from the pattern PA3.
± 1st-order diffracted lights DLp3 and DLm3 having
± 1st-order diffracted light DLp generated from this pattern PA3
3, DLm3 enters the projection optical system PL at an incident angle θ3. At this time, the ± 1st-order diffracted lights DLp3, DLm3
The angle of incidence θ3 with respect to the projection optical system PL is
The incident angle θ1 of the ± 1st-order diffracted lights DLp1 and DLm1 generated from A1 with respect to the projection optical system PL is larger. Therefore, as shown in FIG. 5 (c), the aperture stop AS is provided on the pupil plane of the projection optical system PL, cannot pass through the projection optical system PL, and is therefore located on the image plane side (substrate stage WS side).
And cannot be detected by the detector A.

【0040】なお、マスクMは位相シフトマスクによっ
て構成されているので0次回折光DLzは発生しない。
したがって、±1次回折光DLp3、DLm3が開口絞
りASにけられた場合においては、パターンPA3から
発生した回折光(DLz、DLp、DLm)は像面側ま
で全く到達できないので、検出器Aは光量を検出しな
い。
Since the mask M is formed of a phase shift mask, no zero-order diffracted light DLz is generated.
Therefore, when the ± 1st-order diffracted lights DLp3, DLm3 are applied to the aperture stop AS, the diffracted lights (DLz, DLp, DLm) generated from the pattern PA3 cannot reach the image plane side at all, and the detector A emits light. Not detected.

【0041】このように、露光光ELが照明されるパタ
ーンPAのピッチPによって、投影光学系PLに入射す
る±1次回折光DLp、DLmの入射角度θが変化し、
この入射角度θに応じて、投影光学系PLに入射した±
1次回折光DLp、DLmが検出器A側(像面側)に到
達したりしなかったりする。すなわち、入射角度θが小
さい場合には回折光DLは像面側に到達し、入射角度θ
が大きい場合には回折光DLは像面側に到達しない。
As described above, the incident angles θ of the ± first-order diffracted lights DLp and DLm incident on the projection optical system PL change depending on the pitch P of the pattern PA illuminated with the exposure light EL,
In accordance with the incident angle θ, the light incident on the projection optical system PL
The first-order diffracted lights DLp and DLm may or may not reach the detector A side (image plane side). That is, when the incident angle θ is small, the diffracted light DL reaches the image plane side, and the incident angle θ
Is large, the diffracted light DL does not reach the image plane side.

【0042】そして、投影光学系PLに対する回折光D
Lの入射角度θを変化させることによって、図5(b)
に示すような、投影光学系PLを通過可能な、臨界上の
入射角度θが存在することになる。そして、投影光学系
PLに対する入射角度θは、前述したように、パターン
PAのピッチPによって調整可能であるので、このピッ
チPを調整することにより、投影光学系PLに対する回
折光DLの入射角度θを任意に設定することができる。
したがって、複数設けられたパターンPAのうち、投影
光学系PLを通過可能な入射角度θを有する回折光DL
を発生させる臨界上のピッチPが存在することになる。
Then, the diffracted light D with respect to the projection optical system PL
By changing the incident angle θ of L, FIG.
The critical incident angle θ that can pass through the projection optical system PL as shown in FIG. Since the incident angle θ with respect to the projection optical system PL can be adjusted by the pitch P of the pattern PA as described above, by adjusting this pitch P, the incident angle θ of the diffracted light DL with respect to the projection optical system PL Can be set arbitrarily.
Therefore, of the plurality of patterns PA, the diffracted light DL having an incident angle θ that can pass through the projection optical system PL
Is present at the critical pitch P that generates

【0043】ところで、投影光学系PLの開口数NA
は、物体面から投影光学系PLの瞳面に対する開口数を
意味しており、 NA=nsinθ (2) である。ここで、nは媒質の屈折率、θは瞳面の半径に
対して張る角度(半頂角)である。したがって、図5
(b)に示すように、開口絞りASにけられることなく
投影光学系PLを通過可能な、回折光DLの投影光学系
PLに対する臨界上の入射角度θ(θmax)が(2)
式のθとなり、この(2)式より、開口数NAを算出す
ることができる。
By the way, the numerical aperture NA of the projection optical system PL
Denotes the numerical aperture from the object plane to the pupil plane of the projection optical system PL, and NA = nsin θ (2) Here, n is the refractive index of the medium, and θ is the angle (half-vertical angle) that is extended with respect to the radius of the pupil plane. Therefore, FIG.
As shown in (b), the critical incident angle θ (θmax) of the diffracted light DL with respect to the projection optical system PL that can pass through the projection optical system PL without being shaken by the aperture stop AS is (2).
The numerical aperture NA can be calculated from the equation (2).

【0044】ここで、空間を大気とした場合、屈折率n
=1なので(1)、(2)式より、 NA=λ/(2P) (3) となる。したがって、θmaxを発生させるようなピッ
チPを特定し、この特定したピッチPと(3)式とよ
り、開口数NAを求めることができる。すなわち、パタ
ーンPAのピッチPとこのパターンPAに照明する照明
光(露光光)ELの波長λとに基づいて、開口数NAを
算出することができる。このように、投影光学系PLを
通過可能な回折光DLを発生する臨界上のピッチPを有
するパターンPAを特定し、この特定されたパターンP
Aと、照明光(露光光)ELの波長λとに基づいて、開
口数NAを求めることができる。
Here, when the space is the atmosphere, the refractive index n
= 1, and from equations (1) and (2), NA = λ / (2P) (3) Therefore, a pitch P that generates θmax can be specified, and the numerical aperture NA can be obtained from the specified pitch P and Expression (3). That is, the numerical aperture NA can be calculated based on the pitch P of the pattern PA and the wavelength λ of the illumination light (exposure light) EL illuminating the pattern PA. Thus, the pattern PA having the critical pitch P for generating the diffracted light DL that can pass through the projection optical system PL is specified, and the specified pattern P
The numerical aperture NA can be determined based on A and the wavelength λ of the illumination light (exposure light) EL.

【0045】以上説明したような手順によって投影光学
系PLの開口数NAが測定される。次に、本発明の結像
特性測定方法として開口数を測定する方法の具体的な手
順について説明する。まず、パターンPA1〜PA9を
備えたマスクMをマスクステージMS上にロードすると
ともに、検出器Aを投影光学系PLの像面側の所定の位
置(結像位置)に配置する。そして、複数あるパターン
PA1〜PA9のうち、いずれか1つのパターンPAに
対して露光光ELが照明されるように所定の処理を行
う。例えば、パターンPA1に対して露光光ELを照明
する場合には、照明光学系2内に設けられたブラインド
部4を調整し、光源21からの露光光ELがパターンP
A1のみに照明されるように設定する。なお、このと
き、マスクステージMSを駆動して、露光光ELを照明
すべきパターンPA(この場合パターンPA1)を、照
明領域の任意の位置(例えば投影光学系PLの光軸AX
上)に配置することが可能である。
The numerical aperture NA of the projection optical system PL is measured by the procedure described above. Next, a specific procedure of a method of measuring a numerical aperture as an imaging characteristic measuring method of the present invention will be described. First, the mask M having the patterns PA1 to PA9 is loaded on the mask stage MS, and the detector A is arranged at a predetermined position (imaging position) on the image plane side of the projection optical system PL. Then, a predetermined process is performed so that any one of the plurality of patterns PA1 to PA9 is irradiated with the exposure light EL. For example, when irradiating the pattern PA1 with the exposure light EL, the blind unit 4 provided in the illumination optical system 2 is adjusted so that the exposure light EL from the light source 21 is exposed to the pattern P1.
It is set so that only A1 is illuminated. At this time, by driving the mask stage MS, the pattern PA to be illuminated with the exposure light EL (in this case, the pattern PA1) is moved to an arbitrary position in the illumination area (for example, the optical axis AX of the projection optical system PL).
Above).

【0046】そして、複数のパターンPA1〜PA9の
うち、露光光ELを照明するパターンPAを設定した
ら、この設定したパターンPAに対して露光光ELを照
明する。ピッチP1を有するパターンPA1に対して露
光光ELを照明した場合、図5(a)に示すように、こ
のパターンPA1から発生した回折光DLp1、DLm
1は入射角度θ1で投影光学系PLに入射する。このと
き、入射角度θ1は小さいので、投影光学系PLに入射
した回折光DLp1、DLm1は開口絞りASにけられ
ることなく、投影光学系PLの像面に到達して検出器A
に検出される。
After setting the pattern PA for illuminating the exposure light EL among the plurality of patterns PA1 to PA9, the exposure light EL is illuminated on the set pattern PA. When the exposure light EL is illuminated on the pattern PA1 having the pitch P1, as shown in FIG. 5A, the diffracted lights DLp1 and DLm generated from the pattern PA1.
1 enters the projection optical system PL at an incident angle θ1. At this time, since the incident angle θ1 is small, the diffracted light beams DLp1 and DLm1 incident on the projection optical system PL reach the image plane of the projection optical system PL without being cut by the aperture stop AS and are detected by the detector A
Is detected.

【0047】次に、マスクステージMSを駆動して、ピ
ッチP1より小さいピッチPで形成されたパターンPA
(例えばパターンPA2)を照明領域の任意の位置に配
置した後、このパターンPAに露光光ELを照明し、こ
のときの投影光学系PLの像面側の光量を検出器Aによ
って検出する。このようにして、マスクステージMSを
順次駆動して、露光光ELが照明されるパターンPAの
ピッチPが順次段階的に小さくなるように、露光光EL
の照明領域の任意の位置に配置するとともに、投影光学
系PLの像面側の光量を検出する。このとき、パターン
PAのピッチPが小さくなるので、このパターンPAの
大きさに合わせ、ブラインド部4を調整し、照明範囲を
設定してもよい。露光光ELを照明するパターンPAの
ピッチPを小さくするにしたがって、投影光学系PLに
対する入射角度θは大きくなり、やがて、この回折光D
Lは、図5(c)に示す状態のように、投影光学系PL
の開口絞りASにけられて検出器Aまで到達できなくな
る。例えば、このときのパターンがPA3であって、投
影光学系PLに対する回折光の入射角度がθ3であった
とする。
Next, by driving the mask stage MS, the pattern PA formed with the pitch P smaller than the pitch P1 is formed.
After arranging (for example, the pattern PA2) at an arbitrary position in the illumination area, the pattern PA is illuminated with the exposure light EL, and the amount of light on the image plane side of the projection optical system PL at this time is detected by the detector A. In this manner, the mask stage MS is sequentially driven so that the pitch P of the pattern PA illuminated with the exposure light EL is gradually reduced in a stepwise manner.
At an arbitrary position in the illumination area, and detects the amount of light on the image plane side of the projection optical system PL. At this time, since the pitch P of the pattern PA becomes smaller, the illumination range may be set by adjusting the blind portion 4 according to the size of the pattern PA. As the pitch P of the pattern PA illuminating the exposure light EL decreases, the incident angle θ with respect to the projection optical system PL increases, and the diffracted light D
L is the projection optical system PL as shown in FIG.
Of the aperture stop AS, and cannot reach the detector A. For example, it is assumed that the pattern at this time is PA3 and the incident angle of the diffracted light on the projection optical system PL is θ3.

【0048】検出器Aの検出信号は、演算装置(制御装
置)CONTに出力される。演算装置CONTは、検出
器Aの検出結果に基づいて、図5(b)の状態のよう
な、投影光学系PLを通過可能な回折光DLp、DLm
を発生させる臨界上のピッチPを有するパターンPAを
特定する。
The detection signal of the detector A is output to the arithmetic unit (control unit) CONT. Based on the detection result of the detector A, the arithmetic unit CONT calculates the diffracted lights DLp and DLm that can pass through the projection optical system PL as shown in the state of FIG.
A pattern PA having a critical pitch P that causes the pattern PA is specified.

【0049】この場合、演算装置CONTは、図5
(b)の状態のような入射角度θmax(=θ2)を発
生可能なパターンはPA2であると特定する。このよう
に、露光光ELを照明するパターンPAを順次変更し、
このときに投影光学系PLに入射した回折光DLがこの
投影光学系PLの像面側に到達したか否かを検出器Aに
よって検出することによって、図5(b)に示すよう
な、投影光学系PLを通過可能な回折光DLの投影光学
系PLに対する入射角度θmax、すなわち、この入射
角度θmax(=θ2)を発生させる臨界上のピッチP
(=P2)を有するパターンを特定することができる。
In this case, the arithmetic unit CONT is arranged as shown in FIG.
The pattern that can generate the incident angle θmax (= θ2) as in the state of (b) is specified as PA2. Thus, the pattern PA illuminating the exposure light EL is sequentially changed,
At this time, the detector A detects whether or not the diffracted light DL that has entered the projection optical system PL has reached the image plane side of the projection optical system PL, whereby the projection as shown in FIG. The incident angle θmax of the diffracted light DL that can pass through the optical system PL with respect to the projection optical system PL, that is, the critical pitch P for generating the incident angle θmax (= θ2)
A pattern having (= P2) can be specified.

【0050】そして、演算装置CONTは、この特定し
た臨界ピッチP(P2)と、照明した露光光ELの波長
λとに基づいて、(3)式より、投影光学系PLの開口
数NAを算出する。
The arithmetic unit CONT calculates the numerical aperture NA of the projection optical system PL from equation (3) based on the specified critical pitch P (P2) and the wavelength λ of the illuminated exposure light EL. I do.

【0051】なお、このとき、前述したように、マスク
Mは位相シフトマスクによって構成されているので、0
次回折光DLzは発生しない。したがって、±1次回折
光DLp、DLmが開口絞りASにけられて像面側まで
到達できない状態(図5(c)の状態)においては、像
面側には光が全く到達しない状態となるので、検出器A
は、±1次回折光DLp、DLmが開口絞りASにけら
れたか否かを0次回折光DLzの影響を受けることなく
敏感に精度良く検出することができる。
At this time, since the mask M is constituted by a phase shift mask as described above,
No second-order diffracted light DLz is generated. Therefore, in a state where the ± 1st-order diffracted lights DLp and DLm are blocked by the aperture stop AS and cannot reach the image plane side (the state of FIG. 5C), no light reaches the image plane side at all. , Detector A
Can sensitively and accurately detect whether or not the ± 1st-order diffracted lights DLp and DLm are shaken by the aperture stop AS without being affected by the 0th-order diffracted light DLz.

【0052】ここで、具体例として、例えば、露光光E
Lとして、波長λ=248nmのKrFエキシマレーザ
を用いた場合において、検出器Aによって回折光DLが
検出可能なパターンの臨界ピッチPが182nmであっ
た場合、(3)式より、演算装置CONTは、投影光学
系PLの開口数NA=0.681と算出する。同様に、
露光光ELとして、波長λ=365nmの水銀ランプの
i線を用いた場合において、検出器Aによって回折光D
Lが検出可能なパターンの臨界ピッチPが290nmで
あった場合、(3)式より、演算装置CONTは、投影
光学系PLの開口数NA=0.629と算出する。
Here, as a specific example, for example, the exposure light E
When a KrF excimer laser having a wavelength λ = 248 nm is used as L and the critical pitch P of the pattern in which the detector A can detect the diffracted light DL is 182 nm, the arithmetic unit CONT is obtained from the equation (3). , The numerical aperture NA of the projection optical system PL is calculated to be 0.681. Similarly,
When an i-line of a mercury lamp having a wavelength of λ = 365 nm is used as the exposure light EL, the detector A diffracts the light D.
If the critical pitch P of the pattern in which L can be detected is 290 nm, the arithmetic unit CONT calculates from the equation (3) that the numerical aperture NA of the projection optical system PL is 0.629.

【0053】以上のようにして、開口数NAを算出した
ら、制御装置CONTは、この算出した開口数NAに基
づいて、投影光学系PLが所望の開口数NAを有するよ
うに、開口絞り駆動装置40を駆動して開口絞りASを
調整する。そして、開口絞りASを駆動することによっ
て開口数NAを調整したら、開口数測定用のマスクMを
マスクステージMSからアンロードし、基板W上に転写
すべき所定のパターンを備えたマスクをマスクステージ
MSにロードする。そして、このマスクに照明光学系2
より露光光ELを照明し、マスクに形成された所定のパ
ターンの像を開口数NAを測定された投影光学系PLを
介して基板(所定面)W上に結像させることにより、基
板Wにマスクの所定のパターンの像が転写される。
After calculating the numerical aperture NA as described above, the control device CONT controls the aperture stop driving device based on the calculated numerical aperture NA so that the projection optical system PL has a desired numerical aperture NA. 40 is driven to adjust the aperture stop AS. After adjusting the numerical aperture NA by driving the aperture stop AS, the mask M for numerical aperture measurement is unloaded from the mask stage MS, and a mask having a predetermined pattern to be transferred onto the substrate W is placed on the mask stage. Load to MS. The illumination optical system 2 is provided on this mask.
The substrate W is illuminated with the exposure light EL to form an image of a predetermined pattern formed on the mask on the substrate (predetermined surface) W via the projection optical system PL whose numerical aperture NA is measured. An image of a predetermined pattern of the mask is transferred.

【0054】以上説明したように、異なる入射角度θで
複数の光(回折光DL)をそれぞれ投影光学系PLに入
射させ、投影光学系PLを通過したそれぞれの光の光量
を検出することによって、入射角度θに応じた光量変化
を検出することができる。そして、この光量変化に基づ
いて、投影光学系PLを通過可能な臨界上の入射角度θ
を求めることができる。そして、求めた入射角度θに基
づいて、投影光学系PLの開口数NAを求めることがで
きる。このように、複数の光を投影光学系PLに対して
異なる入射角度θで入射させ、投影光学系PLを通過し
た光の光量を検出するといった簡易な構成で、結像特性
として投影光学系PLの開口数NAを求めることができ
る。
As described above, a plurality of lights (diffractive light DL) are respectively incident on the projection optical system PL at different incident angles θ, and the amounts of the respective lights passing through the projection optical system PL are detected. A change in the amount of light according to the incident angle θ can be detected. Then, based on this change in the amount of light, the critical incident angle θ that can pass through the projection optical system PL
Can be requested. Then, the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be obtained based on the obtained incident angle θ. As described above, the projection optical system PL has a simple configuration in which a plurality of lights are made to enter the projection optical system PL at different incident angles θ and the amount of light that has passed through the projection optical system PL is detected. Can be obtained.

【0055】この場合、光量変化を検出するために、投
影光学系PLには少なくとも2つの異なる入射角度θで
光を入射させる必要がある。すなわち、上記実施例にお
いては、角度θ1(第1の入射角度)で回折光DLp
1、DLm1(第1の光)を投影光学系PLに入射さ
せ、この投影光学系PLを通過した回折光DLp1、D
Lm1の光の光量を検出し、角度θ1とは異なる角度θ
3で回折光DLp3、DLm3(第2の光)を投影光学
系PLに入射させ、この投影光学系PLを通過した回折
光DLp3、DLm3の光量を検出することにより、こ
のときの光量変化を求め、これら回折光DL1と回折光
DL3との光量変化に基づいて、臨界上の入射角度θ2
を求めることができる。そして、求めた入射角度θ2に
基づいて、投影光学系PLの開口数NAを精度良く算出
することができる。
In this case, in order to detect a change in the amount of light, it is necessary to cause light to enter the projection optical system PL at at least two different incident angles θ. That is, in the above embodiment, the diffracted light DLp at the angle θ1 (first incident angle)
1. DLm1 (first light) is incident on the projection optical system PL, and the diffracted lights DLp1, Dp that have passed through the projection optical system PL.
Lm1 is detected, and the angle θ different from the angle θ1 is detected.
In step 3, the diffracted lights DLp3 and DLm3 (second light) are made incident on the projection optical system PL, and the light quantities of the diffracted lights DLp3 and DLm3 that have passed through the projection optical system PL are detected, whereby the light quantity changes at this time are obtained. Based on the change in the amount of light between the diffracted light DL1 and the diffracted light DL3, the critical incident angle θ2
Can be requested. Then, based on the obtained incident angle θ2, the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be accurately calculated.

【0056】このとき、投影光学系PLに対して所定の
入射角度θ1及びθ3を有する回折光DLp1、DLm
1及びDLp3、DLm3は、ピッチP1で形成された
パターンPA1とピッチP1とは異なるピッチP3で形
成されたパターンPA3とが形成されたマスクMを配置
するとともに、これら各パターンPA1、PA3に露光
光(照明光)ELを照明することによって、容易に安定
して発生させることができる。そして、ピッチPのみを
変化させることによって、投影光学系PLに対する回折
光DLの入射角度θを容易に調整することができる。
At this time, the diffracted lights DLp1 and DLm having the predetermined incident angles θ1 and θ3 with respect to the projection optical system PL.
1 and DLp3 and DLm3, a mask M on which a pattern PA1 formed at a pitch P1 and a pattern PA3 formed at a pitch P3 different from the pitch P1 are arranged, and exposure light is applied to each of the patterns PA1 and PA3. (Illumination light) By illuminating the EL, it can be easily and stably generated. Then, by changing only the pitch P, the incident angle θ of the diffracted light DL with respect to the projection optical system PL can be easily adjusted.

【0057】マスクMを位相シフトマスクとしたことに
より、各パターンPAから発生する回折光DLのうち、
0次回折光DLzは発生しないので、発生する±1次回
折光DLp、DLmの投影光学系PLに対する入射角度
θが大きくなって開口絞りASにけられた場合、検出器
Aは光量を検出しない。このように、パターンPAのピ
ッチPを変化させた場合において、検出器Aに検出され
る光量はステップ的に変化するので、検出器Aは0次回
折光DLzの影響を受けることなく±1次回折光DL
p、DLmの光量変化を敏感に精度良く検出することが
できる。したがって、結像特性の測定として、精度良く
安定した開口数測定を実現することができる。
Since the mask M is a phase shift mask, of the diffracted light DL generated from each pattern PA,
Since the zero-order diffracted light DLz is not generated, the detector A does not detect the amount of light when the incident angle θ of the generated ± first-order diffracted lights DLp and DLm with respect to the projection optical system PL is increased and the light is shaken by the aperture stop AS. As described above, when the pitch P of the pattern PA is changed, the amount of light detected by the detector A changes stepwise, so that the detector A is not affected by the 0th-order diffracted light DLz and is not affected by the ± 1st-order diffracted light. DL
It is possible to sensitively and accurately detect a change in the light amount of p and DLm. Therefore, accurate and stable numerical aperture measurement can be realized as the measurement of the imaging characteristics.

【0058】それぞれ異なるピッチPで形成された複数
のパターンPAをマスクM上に形成し、それぞれのパタ
ーンPAに対して露光光ELを照明し、それぞれのパタ
ーンPAでそれぞれ発生した回折光DLを投影光学系P
Lに入射させ、それぞれのパターンPAで発生した回折
光DLのうち、投影光学系PLを通過可能な回折光DL
を発生する臨界上のピッチPを有するパターンPAを特
定することによって、更に精度良く開口数NAを求める
ことができる。すなわち、前述したように、開口数NA
は、少なくとも2つの異なるピッチPで形成されたパタ
ーンPAにそれぞれ露光光ELを照明することによって
求めることが可能であるが、求めたい開口数NAの精度
に応じて、ピッチPを細かく変化させることにより、精
度良く臨界ピッチP(臨界入射角度θmax)を求める
ことができる。つまり、上述した実施例において、高精
度で開口数NAを求めたい場合には、パターンPA1と
パターンPA3との間に、ピッチPが段階的に異なるパ
ターンPAを多数(例えば10パターン)設けることに
よって、開口数NAを高精度に求めることができる。一
方、求める開口数NAの精度がある程度低いものでいい
ならば、パターンPA1とパターンPA3との間には、
ピッチPが段階的に異なるパターンPAは少数(あるい
は設けない)であってもよい。この場合、開口数NA
は、所定のピッチP1で形成されたパターンPA1(第
1パターン)と、ピッチP1とは異なるピッチP3で形
成されたパターンPA3(第2パターン)とが少なくと
も形成されたマスクMを用いることによって求めること
ができる構成である。
A plurality of patterns PA formed at different pitches P are formed on a mask M, each pattern PA is illuminated with exposure light EL, and the diffracted light DL generated in each pattern PA is projected. Optical system P
L, of the diffracted light DL generated in each pattern PA, the diffracted light DL that can pass through the projection optical system PL.
The numerical aperture NA can be obtained with higher accuracy by specifying the pattern PA having the critical pitch P at which the pattern PA is generated. That is, as described above, the numerical aperture NA
Can be obtained by irradiating each of the patterns PA formed with at least two different pitches P with the exposure light EL. However, it is necessary to finely change the pitch P in accordance with the accuracy of the desired numerical aperture NA. Thus, the critical pitch P (critical incident angle θmax) can be obtained with high accuracy. In other words, in the above-described embodiment, when it is desired to obtain the numerical aperture NA with high accuracy, a large number (for example, 10 patterns) of the patterns PA having different pitches P are provided stepwise between the patterns PA1 and PA3. , The numerical aperture NA can be determined with high accuracy. On the other hand, if the accuracy of the numerical aperture NA to be obtained is low to some extent, there is a gap between the pattern PA1 and the pattern PA3.
A small number (or no patterns) of the pattern PA in which the pitch P varies stepwise may be used. In this case, the numerical aperture NA
Is obtained by using a mask M on which at least a pattern PA1 (first pattern) formed at a predetermined pitch P1 and a pattern PA3 (second pattern) formed at a pitch P3 different from the pitch P1 are formed. It is a configuration that can be used.

【0059】なお、位相シフトマスクを用いることによ
って0次回折光DLzが発生しないので、検出器Aは光
量変化を敏感に検出することができるが、通常のクロム
パターン(マスクを透過する照明光の位相を変化させな
いパターン)であっても、検出器Aは、パターンPAで
発生する回折光DLの投影光学系PLに対する入射角度
θの変化に応じた光量変化を検出することができる。こ
の場合、±1次回折光DLp、DLmが開口絞りASに
けられた場合でも、0次回折光DLzは検出器Aに検出
されるので、位相シフトマスクを用いた場合に比べて検
出器Aは光量変化を敏感には検出できないが、光量変化
を検出することは可能である。
Since the 0th-order diffracted light DLz is not generated by using the phase shift mask, the detector A can detect a change in the amount of light sensitively. ), The detector A can detect a change in the amount of light according to a change in the incident angle θ of the diffracted light DL generated in the pattern PA with respect to the projection optical system PL. In this case, even when the ± 1st-order diffracted lights DLp and DLm are applied to the aperture stop AS, the 0th-order diffracted light DLz is detected by the detector A. Although the change cannot be detected sensitively, it is possible to detect a change in the amount of light.

【0060】ところで、異なるピッチP1〜P9で形成
されたパターンPA1〜PA9を、図6(a)に示すよ
うに、所定エリアAR内に配置させ、このエリアAR内
に形成されたパターンPA1〜PA9を1つの組み合わ
せとして、図6(b)に示すように、板状に形成された
マスクMの板面方向に複数(9つ)設ける構成とするこ
とができる。
As shown in FIG. 6A, the patterns PA1 to PA9 formed at different pitches P1 to P9 are arranged in a predetermined area AR, and the patterns PA1 to PA9 formed in this area AR are arranged. As one combination, as shown in FIG. 6B, a plurality (9) of masks M formed in a plate shape may be provided in the plate surface direction.

【0061】パターンPA1〜PA9を備えたエリアA
Rは、マスクMの板面方向において複数箇所設けられて
いるので、各エリアARでのパターンPA1〜PA9を
用いて各エリアARにおける開口数NAを測定すること
ができる。この場合、露光領域内の複数位置の投影光学
系PLの開口数NAの分布(ばらつき)を測定すること
ができ、この測定結果に基づいて、投影光学系PLの結
像特性を調整することができる。
Area A provided with patterns PA1 to PA9
Since R is provided at a plurality of positions in the plate surface direction of the mask M, the numerical aperture NA in each area AR can be measured using the patterns PA1 to PA9 in each area AR. In this case, the distribution (variation) of the numerical aperture NA of the projection optical system PL at a plurality of positions in the exposure area can be measured, and the imaging characteristics of the projection optical system PL can be adjusted based on the measurement result. it can.

【0062】《第2実施形態》次に、本発明の結像特性
測定方法及び結像特性測定装置の第2実施形態につい
て、図7を参照しながら説明する。ここで、前述した第
1実施形態と同一もしくは同等の構成部分については、
同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略もしくは
省略するものとする。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the imaging characteristic measuring method and the imaging characteristic measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. Here, for the same or equivalent components as in the first embodiment described above,
The same reference numerals are used, and the description thereof will be simplified or omitted.

【0063】図7において、マスクM2は、照明された
露光光ELを透過する透過部(ガラス部)50と照射さ
れた露光光ELを遮蔽する遮蔽部(クロム部)51とか
らなるラインアンドスペースパターンであって、寸法比
を1:1に設定されたパターンを備えている。そして、
本実施形態に係るマスクM2は、透過する露光光ELの
位相を変化させない通常のクロムパターンを備えた構成
となっている。
In FIG. 7, a mask M2 has a line-and-space consisting of a transmission portion (glass portion) 50 for transmitting the illuminated exposure light EL and a shielding portion (chrome portion) 51 for shielding the irradiated exposure light EL. The pattern includes a pattern having a dimensional ratio set to 1: 1. And
The mask M2 according to the present embodiment has a configuration including a normal chrome pattern that does not change the phase of the transmitted exposure light EL.

【0064】したがって、マスクM2に形成されたパタ
ーンに露光光ELを照明することにより、0次回折光D
Lzと±1次回折光DLp、DLmとが発生する。
Therefore, by irradiating the pattern formed on the mask M2 with the exposure light EL, the zero-order diffracted light D
Lz and ± first-order diffracted lights DLp and DLm are generated.

【0065】以上説明したような構成を備える結像特性
測定装置(開口数測定装置)S2を用いて、結像特性と
して投影光学系PLの開口数NAを測定するには、ま
ず、前記マスクM2をマスクステージMSにロードす
る。次いで、投影光学系PLの光軸AXに対して傾斜方
向から照明光(露光光)ELをこのマスクM2に対して
照明する。
In order to measure the numerical aperture NA of the projection optical system PL as an imaging characteristic by using the imaging characteristic measuring device (numerical aperture measuring device) S2 having the configuration described above, first, the mask M2 Is loaded on the mask stage MS. Next, the mask M2 is illuminated with illumination light (exposure light) EL from a direction inclined with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL.

【0066】このとき、マスクM2に形成されたパター
ンPAからは0次回折光DLz及び±1次回折光DL
p、DLmが発生するが、マスクM2に対する露光光E
Lの入射角度Tを調整することによって、発生する回折
光DLのうち、±1次回折光DLp、DLmのいずれか
一つと、0次回折光DLzとが投影光学系PLに対して
所定の入射角度θで入射される。
At this time, from the pattern PA formed on the mask M2, the 0th-order diffracted light DLz and the ± 1st-order diffracted light DL
Although p and DLm are generated, the exposure light E
By adjusting the incident angle T of L, any one of the ± first-order diffracted lights DLp and DLm and the zero-order diffracted light DLz out of the generated diffracted light DL have a predetermined incident angle θ with respect to the projection optical system PL. Incident.

【0067】この場合、0次回折光DLzと+1次回折
光DLp(又は−1次回折光DLm)との投影光学系P
Lに対する入射角度θが、投影光学系PLの光軸AXに
対して対象となるように、露光光ELのマスクM2に対
する入射角度Tを設定する。
In this case, the projection optical system P of the 0th-order diffracted light DLz and the + 1st-order diffracted light DLp (or the -1st-order diffracted light DLm) is used.
The incident angle T of the exposure light EL with respect to the mask M2 is set such that the incident angle θ with respect to L is symmetric with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL.

【0068】こうして、マスクM2に傾斜方向から露光
光(照明光)ELを照明することによって、マスクM2
に形成されたパターンPAから発生する回折光DLのう
ち、0次回折光DLzと、±1次回折光DLp、DLm
のうちいずれか一つの回折光とが、投影光学系PLに対
して所定の入射角度(第1の入射角度)θ1で入射す
る。そして、この投影光学系PLを通過した回折光DL
を検出器Aによって検出する。
By irradiating the mask M2 with the exposure light (illumination light) EL from the oblique direction, the mask M2 is illuminated.
Of the diffracted light DL generated from the pattern PA formed on the first and second order diffracted lights DLz, DLp and DLm
Is incident on the projection optical system PL at a predetermined incident angle (first incident angle) θ1. Then, the diffracted light DL that has passed through the projection optical system PL
Is detected by the detector A.

【0069】次いで、角度θ1とは異なる入射角度θ2
で0次回折光DLzと+1次回折光DLp(又は−1次
回折光DLm)とが投影光学系PLに入射するように、
所定のピッチP2を有するパターンPA2に対して所定
の角度で露光光ELを照明する。そして、この入射角度
θ2で入射し投影光学系PLを通過した回折光DLを検
出器Aによって検出する。
Next, the incident angle θ2 different from the angle θ1
So that the 0th-order diffracted light DLz and the + 1st-order diffracted light DLp (or the -1st-order diffracted light DLm) enter the projection optical system PL,
The exposure light EL is illuminated at a predetermined angle with respect to a pattern PA2 having a predetermined pitch P2. Then, the detector A detects the diffracted light DL incident at the incident angle θ2 and passing through the projection optical system PL.

【0070】こうして、第1実施形態同様、異なる入射
角度θ1、θ2で投影光学系PLに対して回折光DLを
入射させ、投影光学系PLを通過した回折光DLを検出
器Aによって検出し、検出した光情報に基づいて、投影
光学系PLの開口NAを算出する。
Thus, similarly to the first embodiment, the diffracted light DL is made incident on the projection optical system PL at different incident angles θ1 and θ2, and the detector A detects the diffracted light DL passing through the projection optical system PL. The aperture NA of the projection optical system PL is calculated based on the detected light information.

【0071】以上説明したように、ラインアンドスペー
スパターンを有するマスクM2に対して露光光(照明
光)ELを傾斜方向から照明する、いわゆる変形照明に
よっても、投影光学系PLに対して所定の入射角度θで
入射する0次回折光DLzと+1次回折光DLp(又は
−1次回折光DLm)とからなる2つの光束を発生させ
ることができる。
As described above, even if the mask M2 having the line and space pattern is irradiated with the exposure light (illumination light) EL from the oblique direction, that is, the so-called deformed illumination, the predetermined incidence on the projection optical system PL is achieved. It is possible to generate two luminous fluxes including the 0th-order diffracted light DLz and the + 1st-order diffracted light DLp (or the -1st-order diffracted light DLm) incident at an angle θ.

【0072】本実施形態においても、投影光学系PLに
入射する光は、0次回折光DLzと±1次回折光DL
p、DLmのいずれか一つ(つまり2光束)なので、投
影光学系PLに対する入射角度θの変化に伴って投影光
学系PLに入射した回折光DLが開口絞りASにけられ
た場合、投影光学系PLの像面側には光が全く到達しな
い。したがって、検出器Aは投影光学系PLの像面側に
おける光量変化を敏感に精度良く検出することができ
る。したがって、精度良く安定した開口数測定を実現す
ることができる。
Also in this embodiment, the light incident on the projection optical system PL includes the 0th-order diffracted light DLz and the ± 1st-order diffracted light DL
Since any one of p and DLm (that is, two light beams), the diffracted light DL incident on the projection optical system PL with the change of the incident angle θ with respect to the projection optical system PL is projected onto the aperture stop AS, the projection optical system No light reaches the image plane side of the system PL. Accordingly, the detector A can sensitively and accurately detect a change in the amount of light on the image plane side of the projection optical system PL. Therefore, accurate and stable numerical aperture measurement can be realized.

【0073】《第3実施形態》次に、本発明の結像特性
測定方法及び結像特性測定装置の第3実施形態につい
て、図8を参照しながら説明する。ここで、前述した第
1、第2実施形態と同一もしくは同等の構成部分につい
ては、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略も
しくは省略するものとする。
<< Third Embodiment >> Next, a third embodiment of the imaging characteristic measuring method and the imaging characteristic measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same reference numerals are used for the same or equivalent components as those of the above-described first and second embodiments, and the description thereof will be simplified or omitted.

【0074】図8において、マスクM3は、照明された
露光光ELを透過する透過部(ガラス部)50と照射さ
れた露光光ELを遮蔽する遮蔽部(クロム部)51とか
らなるラインアンドスペースパターンであって、寸法比
を1:1に設定されたパターンを備えている。そして、
本実施形態に係るマスクM3は、第2実施形態と同様、
透過する露光光ELの位相を変化させない通常のクロム
パターンを備えた構成となっている。したがって、マス
クM3に形成されたパターンに露光光ELを照明するこ
とにより、0次回折光DLzと±1次回折光DLp、D
Lmとが発生する。
In FIG. 8, a mask M3 has a line-and-space consisting of a transmission part (glass part) 50 for transmitting the illuminated exposure light EL and a shielding part (chrome part) 51 for shielding the irradiated exposure light EL. The pattern includes a pattern having a dimensional ratio set to 1: 1. And
The mask M3 according to the present embodiment is similar to the mask according to the second embodiment.
It has a configuration including a normal chrome pattern that does not change the phase of the transmitted exposure light EL. Therefore, by irradiating the pattern formed on the mask M3 with the exposure light EL, the 0th-order diffracted light DLz and the ± 1st-order diffracted lights DLp and Dp are emitted.
Lm occurs.

【0075】投影光学系PLの光軸AX上の瞳面には、
遮光部(瞳面フィルタ)60が設けられている。この遮
光部60は、0次回折光DLzが投影光学系PLの像面
側(基板ステージWS側)に到達することを制限するた
めのものであって、投影光学系PLの瞳面上に配置する
ことにより、光軸AX付近を通過する光(0次回折光D
Lz)を遮光するようになっている。
On the pupil plane on the optical axis AX of the projection optical system PL,
A light shielding unit (pupil plane filter) 60 is provided. The light shielding portion 60 is for restricting the zero-order diffracted light DLz from reaching the image plane side (the substrate stage WS side) of the projection optical system PL, and is arranged on the pupil plane of the projection optical system PL. As a result, light passing near the optical axis AX (0th-order diffracted light D
Lz) is shielded from light.

【0076】以上説明したような構成を備える結像特性
測定装置(開口数測定装置)S3によって投影光学系P
Lの開口数を測定する方法を説明する。まず、マスクス
テージMSにマスクM3をロードする。そして、このマ
スクM3に対して露光光(照明光)ELを垂直照明す
る。
The projection optical system P is formed by the imaging characteristic measuring device (numerical aperture measuring device) S3 having the configuration as described above.
A method for measuring the numerical aperture of L will be described. First, the mask M3 is loaded on the mask stage MS. Then, exposure light (illumination light) EL is vertically illuminated on the mask M3.

【0077】マスクM3に形成されたパターンPAに露
光光ELを照明することによって、マスクM3からは0
次回折光DLz及び±1次回折光DLp、DLmが発生
する。そして、この0次回折光DLzは投影光学系PL
に対して垂直に(光軸AXに沿う方向に)入射し、±1
次回折光DLp、DLmは所定の入射角度θで投影光学
系PLに入射する。すなわち、この場合、投影光学系P
Lには3つの回折光(光束)DLが入射する。
By irradiating the pattern PA formed on the mask M3 with the exposure light EL, the pattern M becomes zero from the mask M3.
First-order diffracted light DLz and ± first-order diffracted lights DLp and DLm are generated. The 0th-order diffracted light DLz is transmitted to the projection optical system PL.
Incident perpendicularly (in the direction along the optical axis AX) to ± 1
The next-order diffracted lights DLp and DLm enter the projection optical system PL at a predetermined incident angle θ. That is, in this case, the projection optical system P
L receives three diffracted lights (light fluxes) DL.

【0078】投影光学系PLに入射した回折光DLのう
ち、0次回折光DLzは遮光部60によって遮光され、
投影光学系PLの像面側(基板ステージWS側)には達
しない。したがって、基板ステージWS側には、±1次
回折光DLp、DLmのみが到達可能となる。
Of the diffracted light DL incident on the projection optical system PL, the zero-order diffracted light DLz is shielded by the light shielding unit 60,
It does not reach the image plane side (substrate stage WS side) of projection optical system PL. Therefore, only the ± 1st-order diffracted lights DLp and DLm can reach the substrate stage WS side.

【0079】そして、パターンPAから発生し入射角度
θで入射する±1次回折光DLp、DLmは、このパタ
ーンPAのピッチPに応じて、投影光学系PLの像面側
に到達したり、開口絞りASにけられたりする。こうし
て、第1、第2実施形態と同様、異なる入射角度θで複
数の回折光DLを投影光学系PLに対して入射させると
ともに、この投影光学系PLを通過した回折光DLのそ
れぞれの光量を検出して光量変化を求め、この光量変化
に基づいて投影光学系PLの開口数NAを算出する。
The ± 1st-order diffracted lights DLp and DLm generated from the pattern PA and incident at an incident angle θ reach the image plane side of the projection optical system PL or the aperture stop according to the pitch P of the pattern PA. I'm kicked by AS. Thus, similarly to the first and second embodiments, the plurality of diffracted lights DL are made incident on the projection optical system PL at different incident angles θ, and the respective light amounts of the diffracted lights DL passing through the projection optical system PL are reduced. The change in light quantity is detected to detect, and the numerical aperture NA of the projection optical system PL is calculated based on the change in light quantity.

【0080】以上説明したように、投影光学系PLの瞳
面上に遮光部60を配置することにより、通常のライン
アンドスペースパターンを有するマスクM3に対して露
光光ELを垂直照明した場合においても、投影光学系P
Lの像面側に到達可能な光は、±1次回折光DLp、D
Lmの2光束のみとなる。したがって、パターンPAか
ら発生する±1次回折光DLp、DLmの入射角度θが
大きくなって開口絞りASにけられた場合、投影光学系
PLの像面側には光が全く到達しないので、第1,第2
実施形態同様、検出器Aに検出される光量はステップ的
に変化する。したがって、検出器Aは投影光学系PLの
像面側における光量変化を敏感に精度良く検出すること
ができるので、精度良く安定した開口数測定を実現する
ことができる。
As described above, by arranging the light shielding portion 60 on the pupil plane of the projection optical system PL, even when the exposure light EL is vertically illuminated on the mask M3 having a normal line and space pattern. , Projection optical system P
Light that can reach the image plane side of L is ± 1st-order diffracted light DLp, D
There are only two light beams of Lm. Therefore, when the incident angles θ of the ± first-order diffracted lights DLp and DLm generated from the pattern PA are increased and are shifted to the aperture stop AS, no light reaches the image plane side of the projection optical system PL. , Second
As in the embodiment, the amount of light detected by the detector A changes stepwise. Therefore, since the detector A can sensitively and accurately detect a change in the amount of light on the image plane side of the projection optical system PL, accurate and stable numerical aperture measurement can be realized.

【0081】なお、上記各実施形態においては、マスク
Mに形成されたパターンPAを照明するための照明光を
露光光ELとしているが、この照明光は所定の波長を有
する光であれば任意の光を用いることができる。
In each of the above embodiments, the illumination light for illuminating the pattern PA formed on the mask M is used as the exposure light EL. However, the illumination light may be any light as long as it has a predetermined wavelength. Light can be used.

【0082】上記各実施形態においては、投影光学系P
Lを通過する回折光DLの光情報の検出には、光量セン
サからなる検出器Aを用いて行っているが、マスクMに
対する照明光を露光光ELとした場合、投影光学系PL
の像面側に感光基板を配置し、この感光基板上にパター
ンPAの投影像が投影されたか否かを検出する構成とす
ることも可能である。この場合、感光基板にパターンP
Aの像を投影した後、現像処理を行い、形成されたパタ
ーンの形状をSEM等の形状測定装置を用いて検出する
ことにより、感光基板上にパターンPAの投影像が投影
されたか否かを検出することができる。
In each of the above embodiments, the projection optical system P
The detection of the optical information of the diffracted light DL passing through L is performed using the detector A composed of a light amount sensor, but when the illumination light for the mask M is the exposure light EL, the projection optical system PL is used.
It is also possible to adopt a configuration in which a photosensitive substrate is arranged on the image plane side of the above, and whether or not a projected image of the pattern PA is projected on this photosensitive substrate. In this case, the pattern P
After projecting the image of A, development processing is performed, and by detecting the shape of the formed pattern using a shape measuring device such as an SEM, it is determined whether or not the projected image of the pattern PA is projected on the photosensitive substrate. Can be detected.

【0083】上記各実施形態においては、マスクステー
ジMSを駆動してパターンPAを順次照明領域の任意の
位置に配置する構成としたが、複数のパターンを同時に
照明してもよい。また、検出器Aとして2次元位置検出
可能なCCDを用いてもよい。こうすることにより、投
影光学系PLの像面に到達する複数のパターンPA(P
A1〜PA9)からの光量を同時に検出することができ
る。
In each of the above embodiments, the pattern PA is sequentially arranged at an arbitrary position in the illumination area by driving the mask stage MS. However, a plurality of patterns may be simultaneously illuminated. Further, a CCD capable of two-dimensional position detection may be used as the detector A. By doing so, the plurality of patterns PA (P) reaching the image plane of the projection optical system PL
A1 to PA9) can be simultaneously detected.

【0084】上記各実施形態においては、パターンPA
のピッチPを変化させ、臨界上のピッチPを特定し、こ
の特定したピッチPと、そのときに照明した照明光の波
長λとに基づいて開口数NAを求める構成であるが、パ
ターンPAのピッチPを固定した状態で照明する照明光
の波長λを変化させ、像面側に光が到達する臨界上の波
長λを特定し、この特定した波長λとそのときのピッチ
Pとに基づいて開口数NAを求める構成とすることも可
能である。
In each of the above embodiments, the pattern PA
Is changed, and the critical pitch P is specified, and the numerical aperture NA is obtained based on the specified pitch P and the wavelength λ of the illumination light illuminated at that time. The wavelength λ of the illumination light to be illuminated with the pitch P fixed is changed, a critical wavelength λ at which light reaches the image plane side is specified, and based on the specified wavelength λ and the pitch P at that time. It is also possible to adopt a configuration for obtaining the numerical aperture NA.

【0085】本発明に係る基板Wとしては、半導体デバ
イス用の半導体ウェーハのみならず、液晶表示デバイス
用のガラスプレートや、薄膜磁気ヘッド用のセラミック
ウェーハであってもよい。
The substrate W according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer for a semiconductor device, but may be a glass plate for a liquid crystal display device or a ceramic wafer for a thin-film magnetic head.

【0086】露光装置Eとしては、マスクMと基板Wと
を静止した状態でマスクMのパターンを露光し、基板W
を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート
方式の露光装置(ステッパー)に限らず、マスクMと基
板Wとを同期移動してマスクMのパターンを基板Wに露
光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置(スキャニング・ステッパー)にも適用することがで
きる。
The exposing apparatus E exposes the pattern of the mask M while keeping the mask M and the substrate W stationary.
Not only the step-and-repeat type exposure apparatus (stepper) for sequentially moving the mask M, but also the step-and-scan type scanning for exposing the pattern of the mask M onto the substrate W by synchronously moving the mask M and the substrate W. It can also be applied to a mold exposure apparatus (scanning stepper).

【0087】露光装置Eの種類としては、半導体製造用
のみならず、液晶表示デバイス製造用の露光装置や、薄
膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはマスクMな
どを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
The types of the exposure apparatus E include not only those for manufacturing semiconductors but also those for manufacturing liquid crystal display devices, thin-film magnetic heads, imaging devices (CCD), masks M, and the like. Is also widely applicable.

【0088】また、照明光学系2の光源21として、水
銀ランプから発生する輝線(g線(436nm)、h線
(404.7nm)、i線(365nm))、KrFエ
キシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ
(193nm)、F2 レーザ(157nm)のみなら
ず、X線や電子線などの荷電粒子線などを用いることが
できる。例えば、電子線を用いる場合には、電子銃とし
て熱電子放射型のランタンヘキサボライト(LaB6
)、タンタル(Ta)を用いることができる。また、
YAGレーザや半導体レーザなどの高周波などを用いて
もよい。
As the light source 21 of the illumination optical system 2, bright lines (g-line (436 nm), h-line (404.7 nm), i-line (365 nm)) generated from a mercury lamp, KrF excimer laser (248 nm), ArF Not only excimer laser (193 nm) and F2 laser (157 nm) but also charged particle beams such as X-rays and electron beams can be used. For example, when an electron beam is used, a thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB6) is used as an electron gun.
) And tantalum (Ta) can be used. Also,
A high frequency such as a YAG laser or a semiconductor laser may be used.

【0089】投影光学系PLの倍率は、縮小系のみなら
ず、等倍系および拡大系のいずれでもよい。
The magnification of the projection optical system PL may be not only a reduction system but also an equal magnification system or an enlargement system.

【0090】また、投影光学系PLとしては、エキシマ
レーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や
蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、F2 レーザ
を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし、
また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズ
および偏向器からなる電子光学系を用いればいい。な
お、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいう
までもない。
Further, as the projection optical system PL, when far ultraviolet rays such as an excimer laser are used, a material which transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as a glass material. When an F2 laser is used, a catadioptric system or a refracting system is used. System optics,
When an electron beam is used, an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the optical system. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.

【0091】基板ステージWSやマスクステージMSに
リニアモータを用いる場合には、エアベアリングを用い
たエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力
を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、基
板ステージWS、マスクステージMSは、ガイドに沿っ
て移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレ
スタイプであってもよい。
When a linear motor is used for the substrate stage WS or the mask stage MS, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Further, the substrate stage WS and the mask stage MS may be of a type that moves along a guide, or may be of a guideless type without a guide.

【0092】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット(永久磁石)と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側(ベース)に
設ければよい。
When a plane motor is used as the stage driving device, one of the magnet unit (permanent magnet) and the armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the stage moving surface side. (Base).

【0093】基板ステージWSの移動により発生する反
力は、特開平8−166475号公報に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃
がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光
装置においても適用可能である。
The reaction force generated by the movement of the substrate stage WS may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member, as described in JP-A-8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.

【0094】マスクステージMSの移動により発生する
反力は、特開平8−330224号公報に記載されてい
るように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に
逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露
光装置においても適用可能である。
The reaction force generated by the movement of the mask stage MS may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.

【0095】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。
As described above, the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention converts various subsystems including the components described in the claims of the present application into predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy,
It is manufactured by assembling to maintain optical accuracy. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit between the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.

【0096】半導体デバイスは、図9に示すように、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設
計ステップに基づいたマスクを製作するステップ20
2、デバイスの基材となる基板(ウェーハ、ガラスプレ
ート)を製造するステップ203、前述した実施形態の
露光装置によりマスクのデバイスパターンを基板(ウェ
ーハ)に露光する基板処理ステップ204、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)205、検査ステップ206等
を経て製造される。
As shown in FIG. 9, in the semiconductor device, a step 201 for designing the function and performance of the device, and a step 20 for manufacturing a mask based on the design step, are performed.
2. Step 203 of manufacturing a substrate (wafer, glass plate) serving as a base material of a device; substrate processing step 204 of exposing a device pattern of a mask onto a substrate (wafer) by the exposure apparatus of the above-described embodiment; Dicing process, bonding process,
(Including a package process) 205, an inspection step 206, and the like.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明の結像特性測定方法及び結像特性
測定装置、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法
は以下のような効果を有するものである。本発明によれ
ば、異なる入射角度で第1の光と第2の光とをそれぞれ
投影光学系に入射させ、投影光学系を通過した第1、第
2のそれぞれの光の光情報を検出し、この光情報に基づ
いて、結像特性として光学系PLの開口数NAを求める
ことができる。このように、第1、第2の光を光学系に
対して異なる入射角度で入射させ、光学系を通過した光
の光情報を検出するといった簡易な構成で、光学系の開
口数を精度良く求めることができる。
According to the present invention, the imaging characteristic measuring method and the imaging characteristic measuring apparatus, the exposure method, the exposure apparatus, and the device manufacturing method have the following effects. According to the present invention, the first light and the second light are respectively incident on the projection optical system at different incident angles, and the optical information of the first and second lights passing through the projection optical system is detected. Based on this optical information, the numerical aperture NA of the optical system PL can be obtained as the imaging characteristic. As described above, the numerical aperture of the optical system can be accurately determined with a simple configuration in which the first and second lights are made to enter the optical system at different incident angles and the optical information of the light passing through the optical system is detected. You can ask.

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

【図1】本発明の結像特性測定装置を備えた露光装置の
一実施形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an exposure apparatus provided with an imaging characteristic measuring apparatus of the present invention.

【図2】本発明の結像特性測定方法及び結像特性測定装
置の第1実施形態を説明するための構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram for explaining a first embodiment of an imaging characteristic measuring method and an imaging characteristic measuring device of the present invention.

【図3】図2のうち照明光が照明されたマスク近傍を説
明するための要部拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part for explaining the vicinity of a mask illuminated with illumination light in FIG. 2;

【図4】マスクに形成されたパターンを説明するための
平面図である。
FIG. 4 is a plan view for explaining a pattern formed on a mask.

【図5】異なるピッチを有するそれぞれのパターンに対
して照明光を照明したときに発生する回折光を説明する
ための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining diffracted light generated when illumination light is illuminated on each pattern having a different pitch.

【図6】マスクに形成されるパターンを説明するための
図であって、(a)は所定のエリア内に形成された複数
のパターンを説明するための拡大平面図であり、(b)
はマスク全体の平面図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a pattern formed on a mask, wherein FIG. 6A is an enlarged plan view for explaining a plurality of patterns formed in a predetermined area, and FIG.
Is a plan view of the entire mask.

【図7】本発明の結像特性測定方法及び結像特性測定装
置の第2実施形態を説明するための構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram for explaining a second embodiment of the imaging characteristic measuring method and the imaging characteristic measuring apparatus of the present invention.

【図8】本発明の結像特性測定方法及び結像特性測定装
置の第3実施形態を説明するための構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram for explaining a third embodiment of the imaging characteristic measuring method and the imaging characteristic measuring apparatus of the present invention.

【図9】半導体デバイスの製造工程の一例を説明するた
めのフローチャート図である。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 照明光学系 21 光源 40 開口絞り駆動装置(調整装置) 50 透過部(ガラス部) 51 遮蔽部(クロム部) 52 位相シフト部 60 遮光部(瞳面フィルタ) A 検出器 AS 開口絞り AX 光軸 CONT 演算装置(制御装置) E 露光装置 EL 露光光(照明光) DL 回折光(第1の光、第2の光) DLz 0次回折光(第1の光、第2の光) DLp +1次回折光(第1の光、第2の光) DLm −1次回折光(第1の光、第2の光) M、M2、M3 マスク MS マスクステージ P(P1〜P9) ピッチ PA(PA1〜PA9) パターン PL (投影)光学系 S、S2、S3 結像特性測定装置(開口数測定装
置) W 基板 WS 基板ステージ θ(θ1〜θ9) 入射角度
2 Illumination optical system 21 Light source 40 Aperture stop driving device (adjustment device) 50 Transmitting portion (glass portion) 51 Shielding portion (chrome portion) 52 Phase shift portion 60 Shielding portion (pupil surface filter) A Detector AS Aperture stop AX Optical axis CONT arithmetic unit (control unit) E exposure unit EL exposure light (illumination light) DL diffracted light (first light, second light) DLz 0th-order diffracted light (first light, second light) DLp + 1st-order diffracted light (First light, second light) DLm -1st-order diffracted light (first light, second light) M, M2, M3 Mask MS Mask stage P (P1 to P9) Pitch PA (PA1 to PA9) Pattern PL (projection) optical system S, S2, S3 Imaging characteristic measuring device (numerical aperture measuring device) W substrate WS substrate stage θ (θ1 to θ9) Incident angle

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光学系の結像特性を測定する結像特性測
定方法において、 第1の入射角度で第1の光を前記光学系に入射させ、前
記光学系を通過した前記第1の光の光情報を検出し、 前記第1の入射角度とは異なる入射角度で第2の光を前
記光学系に入射させ、前記光学系を通過した前記第2の
光の光情報を検出し、 前記第1の光の光情報と前記第2の光の光情報とに基づ
いて、前記結像特性として前記光学系の開口数を算出す
ることを特徴とする結像特性測定方法。
1. An imaging characteristic measuring method for measuring an imaging characteristic of an optical system, wherein a first light is incident on the optical system at a first incident angle, and the first light having passed through the optical system is provided. Detecting optical information of the second light at an incident angle different from the first incident angle into the optical system, detecting optical information of the second light passing through the optical system, An imaging characteristic measuring method, wherein a numerical aperture of the optical system is calculated as the imaging characteristic based on optical information of a first light and optical information of the second light.
【請求項2】 請求項1に記載の結像特性測定方法にお
いて、 前記光学系の物体面側に、所定ピッチで形成された第1
パターンと、前記所定ピッチとは異なるピッチで形成さ
れた第2パターンとが少なくとも形成されたマスクを配
置し、 前記第1の光は、前記第1パターンが照明されることに
よって発生し、 前記第2の光は、前記第2パターンが照明されることに
よって発生することを特徴とする結像特性測定方法。
2. The imaging characteristic measuring method according to claim 1, wherein a first pitch formed on the object plane side of the optical system at a predetermined pitch.
Disposing a mask on which at least a pattern and a second pattern formed at a pitch different from the predetermined pitch are formed, wherein the first light is generated by illuminating the first pattern; 2. The imaging characteristic measuring method according to claim 1, wherein the second light is generated by illuminating the second pattern.
【請求項3】 請求項2に記載の結像特性測定方法にお
いて、 前記マスクに形成された前記第1、第2のパターンは、
前記マスクを透過する照明光の位相を変化させる位相シ
フト部を有し、 前記光学系に入射する前記第1の光は、前記第1パター
ンから発生した±1次回折光であり、 前記光学系に入射する前記第2の光は、前記第2パター
ンから発生した±1次回折光であることを特徴とする結
像特性測定方法。
3. The imaging characteristic measuring method according to claim 2, wherein the first and second patterns formed on the mask are:
A phase shift unit that changes a phase of the illumination light transmitted through the mask; the first light incident on the optical system is ± 1st-order diffracted light generated from the first pattern; The method according to claim 1, wherein the incident second light is ± 1st-order diffracted light generated from the second pattern.
【請求項4】 請求項2に記載の結像特性測定方法にお
いて、 前記光学系の光軸に対して傾斜方向から前記マスクを照
明し、 前記光学系に入射する前記第1の光は、前記第1パター
ンから発生した±1次回折光の一つと、前記第1パター
ンから発生した0次回折光とであり、 前記光学系に入射する前記第2の光は、前記第2パター
ンから発生した±1次回折光の一つと、前記第2パター
ンから発生した0次回折光とであることを特徴とする結
像特性測定方法。
4. The imaging characteristic measuring method according to claim 2, wherein the mask is illuminated from a direction inclined with respect to an optical axis of the optical system, and the first light incident on the optical system is One of the ± 1st-order diffracted lights generated from the first pattern and the 0th-order diffracted light generated from the first pattern, and the second light incident on the optical system is ± 1 generated from the second pattern. An imaging characteristic measuring method, wherein one of the first-order diffracted lights and the zero-order diffracted light generated from the second pattern.
【請求項5】 請求項2に記載の結像特性測定方法にお
いて、 前記第1の光は、前記第1パターンから発生した0次回
折光及び±1次回折光であり、 前記第2の光は、前記第2パターンから発生した0次回
折光及び±1次回折光であり、 前記0次回折光のそれぞれは、前記光学系の像面に到達
することが制限されることを特徴とする結像特性測定方
法。
5. The imaging characteristic measuring method according to claim 2, wherein the first light is 0-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light generated from the first pattern, and the second light is An imaging characteristic measuring method, wherein the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light generated from the second pattern are each limited to reach the image plane of the optical system. .
【請求項6】 請求項2〜5のいずれか一項に記載の結
像特性測定方法において、 前記マスクは、前記第1パターンのピッチ及び前記第2
パターンのピッチとは異なるピッチで形成された複数の
パターンを有し、 所定波長の照明光を前記マスクに照射し、 前記照明光の照射により、前記第1パターン及び前記第
2パターンと、前記複数のパターンとでそれぞれ発生し
た光を前記光学系に入射させ、 前記複数のパターンで発生した光のうち、前記光学系を
通過可能な光を発生する臨界上のピッチを有するパター
ンを特定し、 特定されたパターンと、前記照明光の前記所定波長とに
基づいて、前記開口数を算出することを特徴とする結像
特性測定方法。
6. The imaging characteristic measuring method according to claim 2, wherein the mask includes a first pattern pitch and a second pattern pitch.
A plurality of patterns formed at a pitch different from the pattern pitch, irradiating the mask with illumination light of a predetermined wavelength, and by irradiating the illumination light, the first pattern and the second pattern; The light generated in each of the patterns is incident on the optical system, and among the light generated in the plurality of patterns, a pattern having a critical pitch that generates light that can pass through the optical system is specified. And calculating the numerical aperture based on the determined pattern and the predetermined wavelength of the illumination light.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一項に記載の結
像特性測定方法において、 前記光を露光用照明光とし、前記光学系の像面上に配置
した感光基板上に投影像が投影されたか否かを検出する
ことを特徴とする結像特性測定方法。
7. The imaging characteristic measuring method according to claim 1, wherein the light is used as exposure illumination light, and a projected image is formed on a photosensitive substrate disposed on an image plane of the optical system. An imaging characteristic measuring method, which detects whether or not the image has been projected.
【請求項8】 光学系の結像特性を測定する結像特性測
定装置において、 第1の入射角度を有する第1の光と、前記第1の入射角
度とは異なる入射角度を有する第2の光とを発生するマ
スクと、 前記光学系を通過した前記第1の光と、前記光学系を通
過した前記第2の光とを検出する検出器と、 前記検出器で検出された前記第1の光の光情報と、前記
第2の光の光情報とに基づいて、前記結像特性として前
記光学系の開口数を算出する演算装置とを備えることを
特徴とする結像測定測定装置。
8. An imaging characteristic measuring apparatus for measuring an imaging characteristic of an optical system, comprising: a first light having a first incident angle; and a second light having an incident angle different from the first incident angle. A mask that generates light, a detector that detects the first light that has passed through the optical system, and the second light that has passed through the optical system, and a first detector that is detected by the detector. An imaging device for calculating the numerical aperture of the optical system as the imaging characteristic based on the optical information of the light and the optical information of the second light.
【請求項9】 請求項8に記載の結像特性測定装置にお
いて、 前記演算装置で算出された前記開口数に基づいて、前記
光学系の開口数を調整する調整装置を備えることを特徴
とする結像特性測定装置。
9. The imaging characteristic measuring apparatus according to claim 8, further comprising: an adjusting device that adjusts a numerical aperture of the optical system based on the numerical aperture calculated by the arithmetic device. Imaging characteristic measuring device.
【請求項10】 光源からの照明光でマスクを照明する
照明光学系と、前記マスクのパターンの像を所定面上に
結像する投影光学系とを備える露光装置において、 前記投影光学系は、請求項8又は請求項9の結像特性測
定装置で測定された開口数に設定されていることを特徴
とする露光装置。
10. An exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates a mask with illumination light from a light source; and a projection optical system that forms an image of a pattern of the mask on a predetermined surface, wherein the projection optical system comprises: An exposure apparatus, wherein the numerical aperture is set to a numerical aperture measured by the imaging characteristic measuring apparatus according to claim 8 or 9.
【請求項11】 光源からの照明光でマスクを照明し、
前記マスクのパターンの像を所定面上に結像する露光方
法において、 前記マスクのパターンの像は、請求項1から請求項8の
いずれか一項に記載の結像特性測定方法で測定された開
口数を有する投影光学系を介して前記所定面上に結像さ
れることを特徴とする露光方法。
11. A mask is illuminated with illumination light from a light source,
In an exposure method for forming an image of a pattern of the mask on a predetermined surface, the image of the pattern of the mask is measured by the imaging characteristic measuring method according to any one of claims 1 to 8. An exposure method, wherein an image is formed on the predetermined surface via a projection optical system having a numerical aperture.
【請求項12】 請求項11に記載の露光方法によっ
て、デバイスパターンを基板上に転写することを特徴と
するデバイスの製造方法。
12. A method for manufacturing a device, comprising transferring a device pattern onto a substrate by the exposure method according to claim 11.
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