JP2002170754A - Exposure system, method of detecting optical characteristic, and exposure method - Google Patents

Exposure system, method of detecting optical characteristic, and exposure method

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JP2002170754A JP2000363948A JP2000363948A JP2002170754A JP 2002170754 A JP2002170754 A JP 2002170754A JP 2000363948 A JP2000363948 A JP 2000363948A JP 2000363948 A JP2000363948 A JP 2000363948A JP 2002170754 A JP2002170754 A JP 2002170754A
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Jiro Inoue
次郎 井上
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株式会社ニコン
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    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70483Information management, control, testing, and wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make high-accuracy optical measurement possible by simultaneously lightening the influences of the shapes of the moving surface of a stage and the surface of a slit plate having a slit for detection upon measured results. SOLUTION: In an exposure system, a memory 21 storing the data about the surface shape of the slit plate which is set up nearly perpendicular to the optical axis AX (in Z-direction) of an optical system PL is provided on the stage 18. Consequently, at the time of detecting the optical characteristic of the optical system PL by using a detecting system 59, the difference between the Z-position of the slit and the Z- position of a measuring point can be found accurately, based on the measured results of the Z-position of the measuring point and the data about the surface shape of the slit plate, even when any one of points provided on the surface of the slit plate is selected as the measuring point and the Z-position of the selected point is measured by means of measuring instruments (60a and 60b). Therefore, high-accuracy optical measurement becomes possible by simultaneously lightening the influences of the shapes of the moving surface of the stage 18 and the surface of the slit plate upon the measured results by adjusting the Z-position of the slit plate to a prescribed position based on the difference.

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、露光装置、光学特性検出方法及び露光方法に係り、更に詳しくは、半導体素子(集積回路)や液晶表示素子などを製造するリソグラフィ工程で使用される露光装置、該露光装置における投影光学系の光学特性の検出に好適な光学特性検出方法及び該光学特性検出方法を用いる露光方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an exposure apparatus, relates to an optical characteristic detecting method and an exposure method and, more particularly, a semiconductor device (integrated circuit) or an exposure apparatus used in lithography process for manufacturing a liquid crystal display device , an exposure method, using a suitable optical characteristic detection method and optical property detection method for detection of the optical characteristics of the projection optical system in the exposure apparatus.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程では、 Conventionally, semiconductor devices, in a lithography process for manufacturing microdevices such as a liquid crystal display device,
種々の露光装置が用いられている。 Various exposure apparatuses have been used. 近年では、例えば半導体露光装置としては、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)に形成された微細なパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の基板(以下、「ウエハ」と総称する)上に投影光学系を介して転写する、ステップ・ In recent years, for example, as a semiconductor exposure device, a photomask or reticle (hereinafter generally referred to as "reticle") substrate of a semiconductor wafer or glass plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist, a fine pattern formed on (hereinafter collectively referred to as "wafer") is transferred via a projection optical system onto, step
アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ)等の投影露光装置が、主として用いられている。 Reduction and projection exposure apparatus (so-called stepper) of the and-repeat method, a projection exposure apparatus such as a scanning projection exposure apparatus by a step-and-scan method in which an improvement over the stepper (so-called scanning stepper) is mainly used ing.

【0003】ところで、半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレチクルと、ウエハ上の各ショット領域に既に形成されたパターンとを正確に重ね合わせることが重要である。 Meanwhile, in the case of manufacturing a semiconductor device or the like, it is necessary to form stacked in several layers of different circuit patterns on a substrate, a reticle on which a circuit pattern is drawn, each of the shot areas on the wafer it is important to accurately superimpose the already formed pattern. かかる重ね合せを精度良く行うためには、投影光学系の結像特性が所望の状態に調整されることが必要不可欠である。 In order to perform such registration accuracy good, it is essential that the imaging characteristic of the projection optical system is adjusted to a desired state. また、回路パターンの微細化に伴い、露光装置には、ショット領域内のパターン線幅の均一性も要求されるようになってきた。 Further, with the miniaturization of the circuit pattern, the exposure apparatus has come to the uniformity of pattern line width of the shot area is also required. このパターン線幅の均一性を高くするためには、像面における照度分布が均一であることが前提となる。 In order to increase the uniformity of the pattern line width, it is assumed the illuminance distribution on the image plane is uniform.

【0004】投影光学系の結像特性の調整の前提として、結像特性を正確に計測する必要がある。 [0004] Given the adjustment of the imaging characteristics of the projection optical system, it is necessary to accurately measure the imaging characteristic. この結像特性の計測方法として、従来は、所定の計測用パターンが形成された計測用レチクルを用いて露光を行い、計測用パターンの投影像が転写形成されたウエハを現像して得られるレジスト像を計測した計測結果に基づいて結像特性を算出する方法(以下、「焼き付け法」と呼ぶ)が、 As measurement method for the imaging characteristics, conventionally, exposure is performed using the measurement reticle in which a predetermined measurement pattern is formed, obtained by developing the wafer projection image of the measurement pattern is formed transfer resist method of calculating the imaging characteristic based on the measurement result obtained by measuring the image (hereinafter, referred to as "printing method") it is,
主として用いられていた。 It has been used mainly. 近年になって、実際に露光を行うことなく、計測用レチクルを照明光により照明し投影光学系によって形成された計測用パターンの空間像(投影像)を計測し、この計測結果に基づいて結像特性を算出する方法(以下、「空間像計測法」と呼ぶ)も行われるようになってきた。 In recent years, without actually performing the exposure, and measures an aerial image of the measurement pattern formed by the illumination and projection optical system by the illumination light measurement reticle (the projected image), forming the basis of this measurement result method of calculating the image characteristic (hereinafter, referred to as "aerial image measuring method") has come to be performed.

【0005】従来の空間像計測は、例えば、正方形開口が形成された開口板をウエハステージ上に設置し、投影光学系によって形成された計測用レチクル上の計測パターンの空間像に対して、ウエハステージを相対走査し、 Conventional aerial image measurement, for example, set up an aperture plate having a square opening formed on the wafer stage, with respect to the spatial image of the measurement pattern on the reticle for measurement formed by the projection optical system, the wafer relatively scanning the stage,
開口を透過した照明光を光電変換素子によって受光して光電変換する。 The illumination light that has passed through the opening and received by a photoelectric conversion element for photoelectrically converting. この光電変換信号に所定の信号処理を施すことにより、計測用パターンが投影された光学像(空間像)を求める。 By performing predetermined signal processing on the photoelectric conversion signal obtained optical image measurement pattern is projected (the aerial image). かかる空間像の計測及びこれに基づく投影光学系のディストーションその他の光学特性の検出については、例えば、特開平10−209031号公報などに詳細に開示されている。 For detection of the measurement and distortion other optical characteristics of the projection optical system based on this such aerial image, for example, it is disclosed in detail such as in Japanese Unexamined 10-209031 JP.

【0006】また、像面上の照度の調整は、ウエハステージ上に照度計を設置して、この照度計で像面照度を定期的に計測した結果に基づいて行われていた。 [0006] The adjustment of the illuminance on the image surface is placed a luminometer on a wafer stage, an image surface illuminance was done on the basis of regular measurements result in the luminometer. また、像面上の照度ムラの計測は、ピンホール状の開口(通常ガラス表面に形成された反射膜又は透過膜の一部を除去して形成される)を有する光量センサ(ムラセンサとも呼ばれる)をウエハステージ上に搭載し、そのウエハステージを2次元方向に移動することにより、開口を介してムラセンサで受光した投影光学系を通過した照明光の強度の面内分布に基づいて照度ムラを求めていた。 Also, measurement of the illuminance unevenness on the image plane (also referred to as unevenness sensor) intensity sensor having a pinhole-like openings (typically formed by removing a portion of the reflective film or transmissive film formed on the glass surface) was mounted on the wafer stage, by moving the wafer stage in a two-dimensional direction, calculated illuminance unevenness on the basis of the in-plane distribution of the intensity of the illumination light that has passed through the projection optical system received by the unevenness sensor through the opening which was.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】ウエハステージ上の空間像計測器(投影像検出系)の計測時における投影光学系の光軸方向(便宜上、「Z軸方向」とする)の位置決めは、露光装置に設けられている斜入射式その他のオートフォーカスセンサ(AFセンサ)を用いて行われる。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the aerial image measuring instrument on the wafer stage in the optical axis direction of the projection optical system during the measurement of the (projected image detection system) (for convenience, referred to as "Z axis direction") positioning of the exposure oblique incidence type is provided in the device other autofocus sensor is performed using (AF sensor).
しかし、仮に、例えば特開平6−283403号公報などに開示される、多数の計測点を有する多点焦点位置検出系(多点AFセンサ)を用いる場合であっても、空間像の計測時における上記開口の光軸に直交する面(XY However, if, for example, disclosed in, JP-A 6-283403 discloses, even when using a large number of multiple point focal point position detection system having a measuring point (multipoint AF sensor), at the time of measurement of the aerial image plane perpendicular to the optical axis of the opening (XY
面とする)内の位置が、AFセンサの計測点の位置に一致するとは限らない。 Surface to be) located within the, not necessarily coincide with the position of the measurement point of the AF sensor. このような場合、a. In such a case, a. 空間像計測に先立って、開口のXY面内の位置をAFセンサの計測点の位置に一致させた状態で、開口部分と投影光学系とのZ軸方向に関する相対位置関係の調整を行った後、そのときのZ軸方向位置を維持したままの状態でウエハステージをXY面内で移動して空間像計測を行うか、b. Prior to aerial image measurement, the position of the XY plane of the opening in a state that is aligned with the position of the measurement point of the AF sensor, after the adjustment of the relative positional relationship in the Z axis direction between the opening portion and the projection optical system , whether to aerial image measurement by moving the wafer stage in the XY plane in a state of maintaining the Z-axis direction position at that time, b.
ウエハステージをXY面内で計測位置まで移動して、その位置で計測が可能なAFセンサ計測点の計測値に基づいて開口部分と投影光学系とのZ軸方向に関する相対位置関係の調整を行うかのいずれかの方法を採用していた。 The wafer stage is moved to the measurement position in the XY plane, the adjustment of the relative positional relationship in the Z axis direction between the opening portion and the projection optical system based on the measurement values ​​of the AF sensor measurement point that can be measured at the position It had adopted the Kano either method.

【0008】前者の場合には、ウエハステージの移動面(走り面とも呼ばれる)に凹凸があるとその影響を受けて上記開口(すなわち、投影像検出系の検出部)のZ位置を所期の位置に設定することができなかった。 [0008] In the former case, the moving surface of the wafer stage when there is uneven (also called scanning plane) received by the opening of its effects (i.e., detection of the projection image detection system) of the desired Z-position of the It could not be set to the position. 一方、 on the other hand
後者の場合には、開口が形成された開口板の面形状の影響を受けて上記開口(すなわち、投影像検出系の検出部)のZ位置を所期の位置に設定することができなかった。 In the latter case, the opening (i.e., the detection portion of the projection image detection system) under the influence of the surface shape of the aperture plate having an opening formed it has not been possible to set the Z position of the intended position .

【0009】ムラセンサによる像面における照度むらの計測の際にも、上記と同様の不都合が生じることがあった。 [0009] Also during the measurement of the uneven illuminance on the image plane by unevenness sensor, there is the same disadvantage as the above occurs.

【0010】この他、ウエハステージ上に携帯式の波面収差計測装置を一時的に設置して、投影光学系の波面収差の計測を行うことがあるが、このような場合にも、上記と同様の不都合が生じることがあった。 [0010] In addition, by temporarily installing a portable wavefront aberration measuring device on the wafer stage, it is possible to perform measurement of the wavefront aberration of the projection optical system, even in such a case, as described above there is that of the inconvenience caused.

【0011】本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、基板ステージの移動面形状と、 [0011] The present invention has been made under such circumstances, the first object, a moving surface shape of the substrate stage,
検出系を構成する特定の構成要素が配置された板状部材の表面形状とが、計測結果に与える影響を同時に軽減して精度の高い光学的な測定を行うことができる露光装置を提供することにある。 That the surface shape of the plate-like member which is specific components disposed constituting the detection system, and at the same time reducing the impact on the measurement results to provide an exposure apparatus capable of performing a high optical precision measurement It is in.

【0012】本発明の第2の目的は、投影光学系の光学特性を高精度に検出することが可能な光学特性検出方法を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an optical characteristic detecting method capable of detecting an optical characteristic of the projection optical system with high accuracy.

【0013】また、本発明の第3の目的は、高精度な露光を行うことができる露光方法を提供することにある。 [0013] A third object of the present invention is to provide an exposure method capable of performing exposure with high precision.

【0014】 [0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明は、マスク(R)のパターンを投影光学系(PL)を介して基板(W)上に転写する露光装置であって、前記基板を保持する基板ステージ(18)と;前記基板ステージ上に前記投影光学系の光軸にほぼ垂直に設置された板状部材(90)の一部に配置された特定構成要素(2 SUMMARY OF THE INVENTION The invention described in claim 1 is an exposure apparatus for transferring onto a substrate (W) via a mask (R) pattern projection optical system of the (PL), the substrate a substrate stage for holding (18) and; specific components that are disposed on a portion of the substantially vertically installed plate-like member to the optical axis of said projection optical system onto the substrate stage (90) (2
2)を少なくとも含み、前記特定構成要素の前記投影光学系の光軸方向に関する位置に応じて変化する光学情報を検出する検出系(59)と;前記投影光学系との位置関係が固定で、前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測可能な計測装置(60a,60b) 2) hints at least, the specific component of the projection optical system of the detection system for detecting an optical information that changes according to positions in the optical axis direction (59); the positional relationship between the projection optical system with a fixed, measurable measurement device positional information relating to the optical axis direction of the plate-like member surface (60a, 60b)
と;前記計測装置を用いて予め計測された前記板状部材表面の少なくとも3点の前記光軸方向の位置情報に基づいて求められた前記板状部材表面の形状データが記憶された記憶装置(21)と;を備える。 When; memory device shape data of said plate-like member surface obtained is stored on the basis of the optical axis direction position information of the at least three points previously measured the plate-like member surface using the measurement device ( 21) and; it comprises.

【0015】これによれば、基板ステージ上に投影光学系の光軸にほぼ垂直に設置された板状部材の一部に配置された特定構成要素を少なくとも含む検出系により、前記特定構成要素の投影光学系の光軸方向に関する位置に敏感な光学情報が検出される。 According to this, the detection system comprising at least a specific component disposed on a portion of the substantially vertically installed plate-like member to the optical axis of the projection optical system on the substrate stage, of the specific component sensitive optical information to the location associated with the direction of the optical axis of the projection optical system is detected. この検出の際に、計測装置により、板状部材表面の光軸方向に関する位置情報が計測される。 During this detection, the measuring device, the position information about the optical axis directions of the plate-form member surface is measured. 従って、この計測装置による計測が、板状部材表面のいずれの点を計測点として行われても、この計測点における光軸方向位置の計測結果と記憶装置に記憶されている板状部材表面の形状データとに基づいて、 Therefore, measurement by the measuring apparatus, be made to any point of the plate-like member surface as a measurement point, the plate member surfaces which is stored in the measurement result storage unit in the optical axis direction position of the measurement point on the basis of the shape data,
特定構成要素の光軸方向に関する位置を正確に求めることができ、この求められた位置に基づいて板状部材の光軸方向に関する位置を所期の位置に調整することが可能になる。 Can be determined accurately position an optical axis of a particular component, it is possible to adjust the position with respect to an optical axis direction of the plate-like member on the intended position on the basis of the determined position. 従って、この調整を上記の検出系による上記光学情報の検出の際に行うことにより、基板ステージの移動面形状と、検出系を構成する特定の構成要素が配置された板状部材の表面形状とが、計測結果に与える影響を同時に軽減して精度の高い光学的な測定(光学情報の検出)を行うことが可能となる。 Therefore, by performing this adjustment in the detection of the optical information by the detection system, the moving surface shape of the substrate stage, and the surface shape of the plate-like member which certain components are disposed to constitute the detection system but it is possible to perform highly accurate optical measurement (detection of the optical information) at the same time reducing the impact on the measurement results.

【0016】ここで、「特定構成要素」とは、検出系の構成要素であって、基板ステージ上に設けられ、その光軸方向の位置が検出される光学情報を変化させる構成要素を広く含み、例えば受光部(例えば光電素子)、発光部、及び前述した開口板等のいずれであっても良い。 [0016] Here, the "specific component" is a component of the detection system, provided on the substrate stage, broadly comprises a component direction of the optical axis position changing optical information detected , for example, the light receiving portion (e.g., a photoelectric element), the light emitting unit, and may be any of the aperture plate such as described above. 勿論特定の構成要素が検出系そのものであっても良い。 Of course the particular component may be a detection system itself.

【0017】この場合において、前記計測装置は、板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測できものであれば何でも良く、例えばフィゾー干渉計等の面形状計測装置であっても勿論良いが、請求項2に記載の発明の如く、前記計測装置は、斜入射光式の多点焦点位置検出装置(60a,60b)であっても良い。 [0017] In this case, the measuring device may positional information relating to the optical axis direction of the plate-like member surface measurement anything if kimono, for example may of course be a surface shape measurement apparatus, such as a Fizeau interferometer but, as in the embodiment described in claim 2, wherein the measuring device may be a multipoint focal position detecting device oblique incident-light (60a, 60b).

【0018】上記請求項1に記載の露光装置において、 [0018] In the exposure apparatus according to claim 1,
記憶装置に記憶される板状部材の形状データは、計測装置を用いて予め計測された前記板状部材表面の少なくとも3点の前記光軸方向の位置情報に基づいて求められたデータであれば、特にその種類は問わない。 Shape data of the plate-like members stored in the storage device, if the data obtained on the basis of the optical axis direction position information of the at least three points previously measured the plate-like member surface using a measuring device , it does not matter in particular its kind. 例えば、請求項3に記載の発明の如く、前記記憶装置(90)には、前記計測装置を用いて予め計測された前記板状部材表面の前記光軸方向の位置情報に基づいて算出されたバイスプライン曲面データが前記板状部材表面の形状データとして記憶されていても良い。 For example, as the invention described in claim 3, wherein the storage device (90), which is calculated on the basis of the optical axis direction position information of the pre-measured the plate-like member surface using the measurement device by spline surface data may be stored as the shape data of said plate-like member surface. バイスプライン曲面データは、例えば、16点における板状部材表面の光軸方向の位置情報に基づいて求めることができる。 By spline surface data, for example, it can be determined on the basis of the optical axis direction position information of the plate-like member surface at 16 points.

【0019】上記請求項1〜3に記載の各発明に係る露光装置において、請求項4に記載の発明の如く、前記検出系(59)を用いて前記投影光学系の視野内の所定点で前記光学情報を検出するとともに、前記計測装置(6 [0019] In an exposure apparatus according to the invention described in claims 1 to 3, as in the embodiment described in claim 4, at a predetermined point in the visual field of the projection optical system by using the detection system (59) and detects the optical information, said measuring device (6
0a,60b)の計測点(S)と前記検出系を構成する前記特定構成要素(22)との位置関係に応じて、前記記憶装置に記憶された前記形状データに基づいて、前記検出時に前記計測装置を用いて設定される前記板状部材の前記光軸方向に関する位置を補正する制御装置(2 0a, depending on the positional relationship between the measurement points 60b) (S) and the specific components making up the detection system (22), on the basis of the stored said shape data into the storage device, the at the detection control device for correcting a position with respect to the optical axis direction of the plate-like member which is set by using a measuring device (2
0)を更に備えることとすることができる。 0) can be further provided with. かかる場合には、制御装置により、検出系を用いて投影光学系の視野内の所定点で光学情報が検出されるが、この際に、計測装置の計測点の光軸に直交する面内の位置が検出系を構成する前記特定構成要素の位置に一致せず、特定構成要素の光軸方向の位置が所期の位置に設定されていないことがある。 In such a case, the control device, but the optical information at a predetermined point within the field of projection optical system using a detection system is detected, during this, the surface perpendicular to the optical axis of the measuring point of the measuring device position does not match the position of the specific components comprising the detection system, which may be an optical axis direction of the location of a particular component is not set to the intended position. このような場合に、制御装置では、計測点と特定構成要素との位置関係に応じて、記憶装置に記憶された前記形状データに基づいて、検出時に計測装置を用いて設定される板状部材の前記光軸方向に関する位置を補正する。 In such a case, the control unit, depending on the positional relationship between the specific component and the measurement point, based on the stored said shape data into the storage device, the plate-like member which is set by using a measuring device at the time of detection wherein correcting the position relative to the optical axis direction. このため、板状部材の表面形状に影響を受けることなく、特定構成要素の光軸方向位置を所期の位置に正確に設定することが可能になる。 Thus, without being affected by the surface shape of the plate-like member, it is possible to accurately set the optical axis direction position of the specific components intended position. 勿論、検出系を用いて投影光学系の視野内の所定点で光学情報を検出する位置で、特定構成要素の光軸方向位置を所期の位置に正確に設定するので、基板ステージの移動に起因する移動面形状の影響も全く受けることがない。 Of course, in a position to detect the optical information at a predetermined point within the field of projection optical system using a detection system, because to accurately set the optical axis direction position of the specific components intended position, the movement of the substrate stage It does not suffer at all the influence of the moving surface shape due to.

【0020】上記請求項1〜3に記載の各発明に係る露光装置において、請求項5に記載の発明の如く、前記検出系を用いて前記投影光学系の視野内の所定点で前記光学情報を検出するとともに、前記計測装置の計測点と前記検出系を構成する前記特定構成要素との位置関係に応じて、前記記憶装置に記憶された前記形状データに基づいて前記検出結果、又は前記検出結果から得られる前記光軸方向に関する前記所定点での位置情報を補正する制御装置を更に備えることとすることができる。 [0020] In an exposure apparatus according to the invention described in claims 1 to 3, as in the embodiment described in claim 5, wherein the optical information at a predetermined point in the visual field of the projection optical system by using the detection system detects the, in response to said positional relationship between said specific component and the measurement points constituting the detection system of the measuring device, the storage device the detection result based on the stored said shape data into, or the detection the position information at a predetermined point related to the optical axis direction obtained from the result may be that further comprising a control device for correcting.

【0021】かかる場合には、制御装置により、検出系を用いて投影光学系の視野内の所定点で光学情報が検出されるが、この際に、計測装置の計測点の光軸に直交する面内の位置が検出系を構成する前記特定構成要素の位置に一致せず、特定構成要素の光軸方向の位置が所期の位置に設定されていないことがある。 [0021] If such is the control device, but the optical information is detected at a predetermined point within the field of projection optical system using a detection system, in this case, perpendicular to the optical axis of the measuring point of the measuring device position of the plane does not match the position of the specific components comprising the detection system, which may be an optical axis direction of the location of a particular component is not set to the intended position. このような場合に、制御装置では、一旦検出系を用いて投影光学系の視野内の所定点での光学情報の検出を行い、そのときの計測装置の計測点と特定構成要素との位置関係に応じて、 In such a case, the control unit temporarily performs detection of the optical information at a predetermined point within the field of projection optical system using a detection system, the positional relationship between the specific component and the measurement point of the measurement device at that time In response to,
記憶装置に記憶された形状データに基づいて検出結果(光学情報の検出結果)、又は検出結果から得られる光軸方向に関する前記所定点での位置情報を補正する。 Storage device the detection result based on the stored shape data (the detection result of the optical information), or the detection result about the optical axis direction obtained from correcting the position information at a predetermined point. この結果、光軸方向に関する位置情報について適切な補正が行われ、正確な検出結果が得られるようになる。 As a result, an appropriate correction is performed on the position information about the optical axis, so that accurate detection results. この場合も、板状部材の表面形状に影響を受けることなく、 Again, without being affected by the surface shape of the plate-like member,
また、基板ステージの移動に起因する移動面形状の影響も全く受けることがない。 Also, it does not suffer at all influence of the moving surface shape due to movement of the substrate stage.

【0022】上記請求項1〜3に記載の各露光装置において、請求項6に記載の露光装置の如く、前記検出系を用いて前記投影光学系の視野内で前記計測装置の計測点と異なる所定点で前記光学情報を検出するとともに、前記記憶装置に記憶された前記形状データと、前記検出結果から得られる前記光軸方向に関する位置情報とに基づいて、前記計測点に関する前記計測装置の較正情報を決定する制御装置を更に備えることとすることができる。 [0022] In the exposure apparatus according to claims 1 to 3, as the exposure apparatus according to claim 6, differs from the measurement point of the measurement device in the field of view of the projection optical system by using the detection system and detects the optical information at a predetermined point, on the basis said shape data stored in the storage device, the position information about the optical axis direction obtained from the detection result, the calibration of the measuring device relating to the measuring point It may be further comprising a controller for determining information.

【0023】上記請求項1〜6に記載の各発明に係る露光装置において、検出系は特定構成要素の投影光学系の光軸方向に関する位置に応じて変化する光学情報を検出する検出系であれば良く、例えば、請求項7に記載の発明の如く、前記検出系は、前記投影光学系により投影された投影像を検出する投影像検出系であっても良い。 [0023] In an exposure apparatus according to the invention described in claims 1 to 6, the detection system in the detection system for detecting optical information that changes according to positions in the optical axis direction of the projection optical system of particular components there if good, for example, as in the embodiment described in claim 7, wherein the detection system may be a projection image detection system for detecting a projected image projected by the projection optical system. かかる場合には、板状部材の表面形状に影響を受けることなく、また、基板ステージの移動に起因する移動面形状の影響も全く受けることなく、投影像を正確に検出することができる。 In such a case, without being affected by the surface shape of the plate-like member, and without undergoing quite the influence of the moving surface shape due to movement of the substrate stage, it is possible to accurately detect the projected image.

【0024】上記請求項1〜4に記載の各露光装置において、前記検出系は、前記投影光学系の収差情報(例えば波面収差)などの検出に用いられ、前記光軸と直交する所定面上で前記投影光学系により形成される投影像の基準位置からのずれ量を検出することとすることができる。 [0024] In the exposure apparatus according to claim 1, wherein the detection system is used for detection, such as aberration information of the projection optical system (e.g., wavefront aberration) on a predetermined plane perpendicular to the optical axis in may be possible to detect the amount of deviation from the reference position of the projected image formed by the projection optical system. また、上記請求項1〜5に記載の各露光装置において、前記検出系は、前記光学情報として前記所定点における照度を検出することとすることができる。 Further, in the exposure apparatus according to claim 1, wherein the detection system may be to detect the illuminance at the predetermined point as said optical information.

【0025】請求項8に記載の発明は、第1面上に配置されるパターンを第2面上に投影する投影光学系(P The claimed invention described in claim 8, the projection optical system for projecting a pattern disposed on a first surface on a second surface (P
L)の光学特性を検出する光学特性検出方法であって、 An optical characteristic detecting method for detecting the optical characteristics of the L),
前記投影光学系の光軸にほぼ垂直に配置されその一部に光学情報を検出する検出系(59)の検出部(22)が設けられる板状部材(90)表面の形状データを求める第1工程と;前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測する計測装置(60a,60b)の特定の計測点における前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測し、該計測結果及び計測時における前記特定の計測点と前記検出部との位置関係と、前記求められた形状データとに基づいて、前記計測装置を用いて設定される前記板状部材の前記光軸方向に関する位置を補正した状態で、前記検出系を用いて、前記光軸方向に関する前記検出部の位置に応じて変化する光学情報を検出する第2工程と;前記光学情報の検出結果に基づいて前記投影光学系 First determine the shape data of the detection unit (22) a plate-like member (90) which is provided the surface of the detection system (59) for detecting the optical information in a portion thereof being disposed substantially perpendicular to the optical axis of the projection optical system step a; position information about the optical axis direction of the plate-like member surface at a specific measuring point of the measuring device for measuring the position information about the optical axis direction of the plate-like member surface (60a, 60b) is measured, the the positional relationship between the particular measurement point and the detection unit at the time of measurement results and measurement, based on the shape data the determined, the optical axis direction of the plate-like member which is set by using the measuring device position while correcting the related, using the detection system, the second step and detecting an optical information that changes according to the position of the detector about the optical axis direction; on the basis of the detection result of the optical information projection optical system 光学特性を算出する第3工程と;を含む。 Including; a third step of calculating the optical properties.

【0026】これによれば、光学情報の検出に先立って、投影光学系の光軸にほぼ垂直に配置されその一部に光学情報を検出する検出系の検出部が形成された板状部材表面の形状データが求められる。 According to this, prior to detection of the optical information, substantially vertically arranged detecting portion formed plate-like member the surface of the detection system for detecting an optical information in a part of the optical axis of the projection optical system shape data of is required. 次いで、板状部材表面の投影光学系の光軸方向に関する位置を計測する計測装置の特定の計測点における板状部材表面の光軸方向に関する位置情報が計測され、該計測結果及び計測時における特定の計測点と検出部との位置関係と、先に求められた形状データとに基づいて、計測装置を用いて設定される板状部材の光軸方向に関する位置を補正した状態で、検出系を用いて、光軸方向に関する検出部の位置に応じて変化する光学情報が検出される。 Then, the measured position information about the optical axis directions of the plate-form member surface at a specific measuring point of the measuring device which measures the position the direction of the optical axis of the projection optical system of the plate-like member surface, specified at the time of the measurement result and the measurement between the measurement point and the positional relationship between the detection unit, based on the shape data obtained previously, in a state where the position relating to the optical axis direction to correct the plate-shaped member that is set by using the measuring device, the detection system using optical information that changes in response to the detection of the position with respect to the optical axis direction is detected. このため、板状部材の表面形状に影響を受けることなく、検出部の光軸方向位置を所期の位置に正確に設定することが可能になる。 Thus, without being affected by the surface shape of the plate-like member, it is possible to accurately set the optical axis direction position of the detector to the desired position. この場合、検出部の光軸方向位置を所期の位置に設定した後に、板状部材を光軸に直交する面内で移動して光学情報の検出を行う場合と異なり、板状部材の光軸に直交する面内の移動に起因する移動面形状の影響を受けることもない。 In this case, unlike the case where after setting the optical axis direction position of the detector to the desired position, to detect the optical information by moving in a plane perpendicular to the plate-like member to the optical axis, the light of the plate-like member nor affected moving surface shape due to movement in a plane perpendicular to the axis. 従って、光学情報を正確に検出することができる。 Therefore, it is possible to accurately detect the optical information. そして、この光学情報の検出結果に基づいて投影光学系の光学特性が算出されるので、結果的に投影光学系の光学特性を高精度に検出することができる。 Since the optical characteristics of the projection optical system based on the detection result of the optical information is calculated, it is possible to detect the optical characteristics of the resulting in the projection optical system with high accuracy.

【0027】請求項9に記載の発明は、第1面上に配置されるパターンを第2面上に投影する投影光学系(P The claimed invention described in claim 9, the projection optical system for projecting a pattern disposed on a first surface on a second surface (P
L)の光学特性を検出する光学特性検出方法であって、 An optical characteristic detecting method for detecting the optical characteristics of the L),
前記投影光学系の光軸にほぼ垂直に配置されその一部に光学情報を検出する検出系(59)の検出部(22)が設けられる板状部材(90)表面の形状データを求める第1工程と;前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測する計測装置を用いて前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記板状部材の前記光軸方向に関する位置を設定した状態で、前記検出系を用いて、前記光軸方向に関する前記検出部の位置に応じて変化する光学情報を検出する第2工程と;前記検出時における前記計測装置の特定の計測点と前記検出部との位置関係と、前記求められた形状データとに基づいて前記検出された光学情報、 First determine the shape data of the detection unit (22) a plate-like member (90) which is provided the surface of the detection system (59) for detecting the optical information in a portion thereof being disposed substantially perpendicular to the optical axis of the projection optical system step a; using a measuring device for measuring the position information about the optical axis direction of the plate-like member the surface measuring the position information about the optical axis direction of the plate-shaped member surface, the plate-like based on the measurement result in a state of setting the position related to the optical axis direction of member, using said detection system, a second step and detecting an optical information that changes according to the position of the detector about the optical axis direction; at the detection time of wherein a positional relationship between the detector and the specific measurement point of the measuring device, the detected optical information on the basis of the shape data to which the determined,
又は該光学情報に含まれる前記光軸方向の位置情報を補正して前記投影光学系の光学特性を決定する第3工程と;を含む。 Or a third step the positional information of the optical axis direction included in the optical information by correcting determining optical characteristics of said projection optical system; including.

【0028】これによれば、光学情報の検出に先立って、投影光学系の光軸にほぼ垂直に配置されその一部に光学情報を検出する検出系の検出部が設けられる板状部材表面の形状データが求められる。 According to this, prior to detection of the optical information of the projection optical system of the detection system for detecting an optical information in a portion thereof is disposed substantially perpendicular to the optical axis detecting unit of the plate-like member surface provided shape data can be obtained. 次いで、板状部材表面の光軸方向に関する位置情報を計測する計測装置を用いて板状部材表面の光軸方向に関する位置情報が計測され、該計測結果に基づいて板状部材の光軸方向に関する位置を設定した状態で、検出系を用いて、光軸方向に関する検出部の位置に応じて変化する光学情報が検出される。 Then, the position information about the optical axis directions of the plate-form member surface using a measuring device for measuring the position information about the optical axis directions of the plate-form member surface are measured, the direction of the optical axis of the plate-like member on the basis of the measurement result position in a state of setting the, using detection systems, the optical information that changes in response to the detection of the position with respect to the optical axis direction is detected. そして、検出時における計測装置の特定の計測点と検出部との位置関係と、前記求められた形状データとに基づいて検出された光学情報、又は該光学情報に含まれる光軸方向の位置情報を補正して投影光学系の光学特性が決定される。 Then, the positional relationship between the detector and the specific measurement point of the measurement device at the time of detection, the determined shape data and the detected optical information, based on, or the position information of the optical axis direction included in the optical information the optical characteristics of the projection optical system is determined corrected to the. このように、本発明では、検出された光学情報、又は該光学情報に含まれる光軸方向の位置情報を補正して投影光学系の光学特性が決定されるので、投影光学系の光学特性を高精度に検出することが可能になる。 Thus, in the present invention, the detected optical information, or because the optical properties of the correction to the projection optical system the position information in the optical axis direction included in the optical information is determined, the optical characteristics of the projection optical system It can be detected with high accuracy. この場合も、板状部材の表面形状に影響を受けることなく、また、板状部材の移動に起因する移動面形状の影響も全く受けることがない。 Again, without being affected by the surface shape of the plate-like member, also does not suffer at all influence of the moving surface shape due to movement of the plate-like member.

【0029】上記請求項8及び9に記載の各光学特性検出方法において、請求項10に記載の光学特性検出方法の如く、前記投影光学系の視野内の所定点に前記検出部を設定するとともに、前記計測装置を用いて前記光軸方向に関する前記板状部材の位置を変化させながら前記光学情報を検出することで前記所定点における前記投影光学系の光学特性を算出することとすることができる。 [0029] In the optical characteristic detecting method according to the claim 8 and 9, as the optical characteristic detecting method according to claim 10, and sets the detector to a predetermined point in the visual field of the projection optical system may be to calculate the optical characteristics of said projection optical system at said predetermined point by the detecting optical information while changing the position of the plate-shaped member about said optical axis direction by using the measuring device .

【0030】上記請求項8〜10に記載の各光学特性検出方法において、請求項11に記載の光学特性検出方法の如く、前記計測装置はその複数の計測点でそれぞれ前記光軸方向に関する前記板状部材の位置情報を計測可能であり、前記特定の計測点は、前記光学情報の検出時に前記検出部に最も近い位置に存在する計測点であることとすることができる。 [0030] In the optical characteristic detecting method according to the claim 8 to 10, as the optical characteristic detecting method according to claim 11, wherein the measuring device includes the plate for each direction of the optical axis in the plurality of measurement points a position information of Jo member measurable, the specific measurement points may be assumed that the a measurement point existing closest to the detecting section at the time of detection of the optical information.

【0031】また、上記請求項8〜11に記載の各光学特性検出方法において、投影像の検出に先立って行われる板状部材の表面形状の計測は、如何なる方法を用いても良いが、例えば、請求項12に記載の発明の如く、前記第1工程では、前記板状部材を、前記投影光学系の直下に移動させ、前記投影光学系の直下に移動した前記板状部材表面の少なくとも3点における前記投影光学系の光軸方向の位置情報を前記計測装置を用いて計測し、しかる後、該計測結果に基づいて前記板状部材表面の形状データを算出することとしても良い。 Further, in the optical characteristic detecting method according to the claim 8 to 11, measurement of the surface shape of the plate-shaped member that is performed prior to the detection of the projected image may be used any method, for example, , as in the embodiment described in claim 12, wherein in the first step, the plate-like member is moved directly below the projection optical system, at least 3 of the moved the plate-like member the surface directly below the projection optical system the position information of the optical axis of the projection optical system is measured using the measuring device at the point, thereafter, it is also possible to calculate the shape data of said plate-like member surface on the basis of the measurement results. なお、請求項8〜 Incidentally, claim 8
11に記載の各発明における光学特性は、例えば焦点位置、収差、及び照度などを含むものである。 Optical properties in each invention described in 11, for example the focal position, is intended to include aberrations, and illuminance and the like.

【0032】請求項13に記載の発明は、マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、露光に先立って、請求項8〜12のいずれか一項に記載の光学特性検出方法を用いて前記投影光学系の光学特性を検出する工程と;前記検出された光学特性を考慮して、前記投影光学系により投影される前記マスクパターンの像と前記基板との相対位置を調整した状態で前記マスクパターンの転写を行う工程と;を含む。 The invention of claim 13 is an exposure method a pattern of a mask through a projection optical system for transferring onto a substrate, prior to exposure, according to any one of claims 8 to 12 of a step of detecting an optical characteristic of the projection optical system using the optical characteristic detection methods; in consideration of the detected optical characteristic, between the image and the substrate of the mask pattern projected by the projection optical system including; while adjusting the relative position and step effect transfer of the mask pattern.

【0033】これによれば、請求項8〜12に記載の各光学特性検出方法により、精度良く投影光学系の光学特性が検出され、その後に、その検出された光学特性を考慮して、投影光学系により投影されるマスクパターンの像と基板との相対位置を調整した状態でマスクパターンの転写が行われる。 According to this, the respective optical characteristic detecting method according to claim 8 to 12, accurately the optical characteristics of the projection optical system is detected, then, in consideration of the detected optical characteristic, the projection transfer of the mask pattern is carried out while adjusting the relative position between the image and the substrate of the mask pattern projected by the optical system. 従って、投影光学系の光学特性に起因するマスクパターンの像と基板との相対位置ずれ(広い意味でのアライメント誤差)を抑制して、重ね合せ精度の良好な露光を行なうことが可能となる。 Therefore, by suppressing the relative positional deviation between the image and the substrate of the mask pattern caused by the optical characteristics of the projection optical system (alignment error in a broad sense), it is possible to perform a good exposure of the overlay accuracy.

【0034】 [0034]

【発明の実施の形態】《第1の実施形態》以下、本発明の第1の実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS "First Embodiment" The following will be described on the basis of a first embodiment of the present invention in FIGS. 1-8.

【0035】図1には、第1の実施形態に係る露光装置100の概略的な構成が示されている。 [0035] Figure 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment. この露光装置1 The exposure apparatus 1
00は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。 00 is a scanning projection exposure apparatus by a step-and-scan method, namely the so-called scanning stepper.

【0036】この露光装置100は、光源及び照明光学系を含む照明系10、マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、基板としてのウエハWを保持してXY平面内を自在に移動可能なウエハステージWST、及びこれらを制御する制御系等を備えている。 [0036] The exposure apparatus 100 includes an illumination system 10 comprising a light source and an illumination optical system, a reticle stage RST that holds a reticle R as a mask, a projection optical system PL, the XY plane while holding the wafer W as a substrate freely movable wafer stage WST, and a control system for controlling them.

【0037】前記照明系10は、光源、照度均一化光学系(コリメータレンズ、フライアイレンズ等から成る)、リレーレンズ系、照明視野絞りとしてのレチクルブラインド及びコンデンサレンズ系等(いずれも図1では図示省略)を含んで構成されている。 [0037] The illumination system 10 includes a light source, (comprising a collimator lens, a fly-eye lens or the like) illumination equalizing optical system, a relay lens system, a reticle blind and the condenser lens system such as an illumination field stop (both in Figure 1 is configured to include a not shown).

【0038】前記光源としては、ここでは、一例として、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)又はA [0038] As the light source, as an example, KrF excimer laser beam (wavelength 248 nm) or A
rFエキシマレーザ光(波長193nm)を出力するエキシマレーザ光源が用いられるものとする。 Excimer laser light source for outputting rF excimer laser beam (wavelength 193 nm) is assumed to be used.

【0039】前記レチクルブラインドは、開口形状が固定の不図示の固定レチクルブラインドと開口形状が可変の可動レチクルブラインド12(図1では図示省略、図3参照)とから構成されている。 [0039] The reticle blind, the opening shape is formed from a fixed reticle blind and opening shape (not shown) of the fixed variable of the movable reticle blind 12 (not shown in FIG. 1, see FIG. 3) and. 固定レチクルブラインドは、レチクルRのパターン面の近傍又はその共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルR上の長方形スリット状の照明領域IARを規定する矩形開口が形成されている。 Fixed reticle blind is arranged in plane slightly defocused from the vicinity or its conjugate plane of the pattern surface of the reticle R, a rectangular opening is formed to define a rectangular slit-shaped illumination area IAR on reticle R. また、可動レチクルブラインド1 The movable reticle blind 1
2は、レチクルRのパターン面に対する共役面に配置され、走査露光時の走査方向(ここでは、図1における紙面直交方向であるY軸方向とする)及び非走査方向(図1における紙面左右方向であるX軸方向)にそれぞれ対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する。 2 is disposed at a conjugate plane with respect to the pattern surface of the reticle R, (in this case, the Y-axis direction is a direction orthogonal to the surface in FIG. 1) scanning direction during scanning exposure, and left-right directions in the non-scanning direction (Fig. 1 position and width of the X-axis direction) corresponding to the direction is has a variable opening. 但し、図3では説明を簡単にするために、可動レチクルブラインド12がレチクルRに対して照明系側近傍に配置されているように示されている。 However, in order to simplify the description, FIG. 3, is shown as the movable reticle blind 12 is disposed near the illumination system side with respect to the reticle R.

【0040】照明系10によると、光源で発生した露光光としての照明光(以下、「照明光IL」と呼ぶ)は不図示のシャッタを通過した後、照度均一化光学系により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。 [0040] According to the illumination system 10, illumination light as the exposure light generated by the light source (hereinafter, referred to as "illumination light IL") after passing through the shutter (not shown), the illuminance distribution is substantially the illuminance uniformizing optical system It is converted into uniform light beams. 照度均一化光学系から射出された照明光ILは、リレーレンズ系を介して前記レチクルブラインドに達する。 Illumination light IL emitted from the illumination equalizing optical system, reaches the reticle blind through a relay lens system. このレチクルブラインドを通過した光束は、リレーレンズ系、コンデンサレンズ系を通過して回路パターン等が描かれたレチクルRの照明領域(X軸方向に細長く伸びY軸方向の幅が所定幅の長方形スリット状の照明領域)IARを均一な照度で照明する。 The light beam that has passed through the reticle blind, a relay lens system, a rectangular slit of width of elongated extending Y-axis direction in the illumination area (X-axis direction of the reticle R on which a circuit pattern or the like passes through the condenser lens system is drawn predetermined width illuminating Jo of the illumination area) IAR with uniform illumination.

【0041】なお、可動レチクルブラインド12は、走査露光の開始時及び終了時に後述する主制御装置20によって制御され、照明領域IARを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。 [0041] Incidentally, movable reticle blind 12 is controlled by the main controller 20 described later at the beginning and end of scanning exposure, by further limiting the illumination area IAR, so that the exposure of unnecessary portions is prevented going on. また、本実施形態では、可動レチクルブラインド1 Further, in the present embodiment, the movable reticle blind 1
2が、後述する空間像計測器による空間像計測の際における照明領域の設定にも用いられる。 2 is also used to set the illumination area at the time of the aerial image measurement by the spatial image measuring instrument to be described later.

【0042】前記レチクルステージRST上には、レチクルRが、例えば真空吸着(又は静電吸着)により固定されている。 [0042] On the reticle stage RST, reticle R is fixed by, for example, vacuum suction (or electrostatic adsorption). レチクルステージRSTは、ここでは、リニアモータ等を含む不図示のレチクルステージ駆動系により、後述する投影光学系PLの光軸AXに垂直なXY The reticle stage RST is here, by a reticle stage drive system (not shown) including a linear motor or the like, perpendicular XY to the optical axis AX of the projection optical system PL that will be described later
平面内で2次元的に(X軸方向、これに直交するY軸方向及びXY平面に直交するZ軸回りの回転方向(θz方向)に)微少駆動可能であるとともに、不図示のレチクルベース上をY軸方向に指定された走査速度で移動可能となっている。 Two-dimensionally in a plane (X-axis direction, Y axis direction and the rotation direction about the Z axis orthogonal to the XY plane ([theta] z direction) perpendicular to) with a possible fine drive, not shown in the reticle base on the is movable at a designated scanning speed in the Y-axis direction. このレチクルステージRSTは、レチクルRの全面が少なくとも投影光学系PLの光軸AXを横切ることができるだけのY軸方向の移動ストロークを有している。 The reticle stage RST, the entire surface of the reticle R has a movement stroke in the Y-axis direction can only cross the optical axis AX of at least the projection optical system PL.

【0043】レチクルステージRST上には、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)13 [0043] On reticle stage RST, a reticle laser interferometer (hereinafter, referred to as a "reticle interferometer") 13
からのレーザビームを反射する移動鏡15が固定されており、レチクルステージRSTのXY面内の位置はレチクル干渉計13によって、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。 Are movable mirror 15 is fixed to reflect the laser beam from the position within the XY plane of the reticle stage RST is constantly detected by a reticle interferometer 13, for example, at a resolution of about 0.5-1 nm. ここで、実際には、レチクルステージRST上には走査露光時の走査方向(Y軸方向)に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向(X Here, in fact, the mobile mirror and the non-scanning direction (X is on the reticle stage RST that has a reflection surface orthogonal to the scanning direction during scanning exposure (Y axis direction)
軸方向)に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクル干渉計13はY軸方向に少なくとも2軸、 A movable mirror that has a reflection surface orthogonal to the axial direction), the reticle interferometer 13 is at least two axes in the Y-axis direction,
X軸方向に少なくとも1軸設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡15、レチクル干渉計13として示されている。 Although provided at least one axis in the X-axis direction, in FIG. 1 these typically movable mirror 15 is shown as a reticle interferometer 13.

【0044】レチクル干渉計13からのレチクルステージRSTの位置情報は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)から成る制御装置としての主制御装置20に送られ、主制御装置20ではレチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系を介してレチクルステージRSTを駆動制御する。 The position information of the reticle stage RST from reticle interferometer 13 is sent to main controller 20 as a control device comprising a workstation (or microcomputer), the main controller 20, position information of the reticle stage RST based drives and controls reticle stage RST via reticle stage drive system.

【0045】前記投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置され、その光軸AXの方向がZ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな縮小系であり、光軸AX方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。 [0045] The projection optical system PL is disposed below in Figure 1 of the reticle stage RST, the direction of the optical axis AX is a Z-axis direction, where is a both-side telecentric reduction system, the optical axis AX direction refractive optical system is used comprising a plurality of lens elements arranged at predetermined intervals along. この投影光学系PLの投影倍率は、ここでは、一例として1/5となっている。 Projection magnification of the projection optical system PL is here a 1/5 as an example. このため、照明系10からの照明光ILによってレチクルR上のスリット状照明領域IARが照明されると、このレチクルR Therefore, the slit-shaped illumination area IAR on reticle R is illuminated by illumination light IL from illumination system 10, the reticle R
を通過した照明光ILが投影光学系PLを介してウエハW上に投射され、前記スリット状照明領域IAR内に存在するレチクルRの回路パターンの縮小像(部分倒立像)が表面にフォトレジストが塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な露光領域IAに形成される。 The illumination light IL having passed through is projected onto the wafer W through the projection optical system PL, a reduced image (partial inverted image) of the circuit pattern of the reticle R to be present in the slit-shaped illumination area IAR is photoresist on the surface It is formed in a conjugate exposure area IA in the illumination area IAR on a wafer coated W.

【0046】前記ウエハステージWSTは、ステージベース16上面に沿ってリニアモータあるいは平面モータ等の駆動系によってXY2次元面内で駆動されるXYステージ14と、該XYステージ14上に不図示のZ・チルト駆動機構を介して載置された基板ステージとしてのウエハテーブル18と、該ウエハテーブル18上に固定されたウエハホルダ25とを備えている。 [0046] The wafer stage WST, an XY stage 14 which is driven along a stage base 16 upper surface by a drive system such as a linear motor or planar motor in XY2 dimensional plane, Z · (not shown) on the XY stage 14 a wafer table 18 as substrate placed stage through a tilt drive mechanism, and a wafer holder 25 fixed on the wafer table 18. この場合、ウエハホルダ25によってウエハWが真空吸着(又は静電吸着)によって保持されている。 In this case, held by the wafer W is vacuum suction (or electrostatic adsorption) by the wafer holder 25. また、ウエハテーブル18は、ボイスコイルモータ等を含むZ・チルト駆動機構によってZ軸方向、X軸回りの回転方向(θx方向)、Y軸回りの回転方向(θy方向)の3自由度方向に微少駆動されるようになっている。 Further, the wafer table 18, Z-axis direction by a Z · tilt drive mechanism including a voice coil motor or the like, X-axis rotation direction ([theta] x direction), the directions of three degrees of freedom around the Y-axis rotation direction ([theta] y direction) It is adapted to be finely driven.

【0047】前記ウエハテーブル18上には、ウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」という)31からのレーザビームを反射する移動鏡27が固定され、外部に配置されたウエハ干渉計31により、ウエハテーブル18(すなわちウエハステージWST)のXY面内の位置が例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。 [0047] On the wafer table 18, a wafer laser interferometer (hereinafter, "wafer interferometer") movement mirror 27 for reflecting the laser beam from 31 is fixed, by the wafer interferometer 31 arranged externally, is constantly detected at a resolution of, for example, about 0.5~1nm position within the XY plane of wafer table 18 (i.e. wafer stage WST).

【0048】ここで、実際には、ウエハテーブル18上には、図2に示されるように、走査露光時の走査方向であるY軸方向に直交する反射面を有する移動鏡27Yと非走査方向であるX軸方向に直交する反射面を有する移動鏡27Xとが設けられ、ウエハ干渉計31はX軸方向及びY軸方向にそれぞれ2軸設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡27、ウエハ干渉計31として示されている。 [0048] Here, in practice, on the wafer table 18, as shown in FIG. 2, the moving mirror 27Y and a non-scanning direction having a reflection surface orthogonal to the Y-axis direction is a scanning direction during scanning exposure a moving mirror 27X is provided with a reflection surface orthogonal to the X-axis direction is, wafer interferometer 31 are provided respectively two axes in the X-axis direction and the Y-axis direction, but in FIG. 1 these typically moving mirror 27, shown as wafer interferometer 31. ここで、図2において、移動鏡27Y Here, in FIG. 2, the moving mirror 27Y
に垂直に投射される2本の干渉計ビームでそれぞれ代表的に示される測長軸WIY1,WIY2は、投影光学系PLの光軸,後述するアライメント系ALGの検出中心をそれぞれ通る。 Measurement axes WIY1, WIY2 respectively representatively shown by two interferometer beam projected vertically passes through the optical axis of the projection optical system PL, the detection center of alignment system ALG which will be described later, respectively. 移動鏡27Xに垂直に投射されるX軸方向の干渉計ビームで代表的に示される測長軸WIX1 The measurement axes representatively shown in interferometer beam in the X-axis direction, which is projected vertically to the moving mirror 27X WIX1
は、投影光学系PLの光軸中心で測長軸WIY1と垂直に交差する。 It is vertically intersects the length-measuring axis WIY1 at the center of the optical axis of the projection optical system PL. また、移動鏡27Xに垂直に投射されるX Further, X projected perpendicularly to the moving mirror 27X
軸方向の干渉計ビームで代表的に示される測長軸WIX The measurement axes representatively shown in the axial direction of the interferometer beams WIX
2は、後述するアライメント系ALGの検出中心で測長軸WIY2と垂直に交差する。 2, intersects perpendicularly to the measurement axis WIY2 at the detection center of alignment system ALG which will be described later. 本実施形態では、露光時のウエハテーブル18の位置情報は、測長軸WIY1, In the present embodiment, positional information of wafer table 18 during exposure, measurement axis WIY1,
WIX1で示される干渉計によってそれぞれ計測され, They are respectively measured by the interferometer represented by WIX1,
アライメント時及びウエハ交換時のウエハテーブル18 Alignment at the time and the wafer table 18 at the time of wafer exchange
の位置情報は測長軸WIY2,WIX2で示される干渉計によってそれぞれ計測されるようになっており、露光時、及びアライメント時のいずれのときにおいても、ウエハテーブル18の位置をいわゆるアッベ誤差なく精度良く計測できるようになっている。 The position information of the measurement axis WIY2, adapted to be respectively measured by the interferometer represented by WIX2, exposure time, and even when any of the time alignment, the so-called Abbe error without precision the position of the wafer table 18 well so that the it can be measured.

【0049】ウエハ干渉計31で計測されるウエハテーブル18(ウエハステージWST)の位置情報(又は速度情報)は主制御装置20に送られ、主制御装置20では前記位置情報(又は速度情報)に基づいて不図示の駆動系を介してウエハステージWST(XYステージ1 The positional information of wafer table 18 is measured by wafer interferometer 31 (wafer stage WST) (or velocity information) is sent to the main controller 20, the main controller 20, the position information (or velocity information) based wafer stage via a drive system (not shown) by WST (XY stage 1
4)のXY面内の位置を制御する。 It controls the position within the XY plane of 4).

【0050】また、ウエハテーブル18には、図1に示されるように、投影光学系PLの光学特性の計測に用いられる検出系(及び投影像検出系)としての空間像計測器59が設けられている。 [0050] Further, the wafer table 18, as shown in FIG. 1, aerial image measuring instrument 59 as a detection system used to measure the optical characteristics of the projection optical system PL (and the projection image detection system) is provided ing. この空間像計測器59は、図3に示されるように、ウエハテーブル18の一端部上面に設けられた上部が開口した突設部58a部分に設けられている。 The aerial image measuring instrument 59, as shown in FIG. 3, upper part provided at one end portion the upper surface of wafer table 18 is provided on the projecting portion 58a portion that is open. この空間像計測器59は、突設部58aの開口を塞ぐ状態で上方から嵌め込まれた平面視長方形の受光ガラス82、この受光ガラス82の上面に形成され、 The aerial image measuring instrument 59, receiving glass 82 fitted from above in a state closing the opening of the projecting portion 58a a rectangular shape as viewed in plan, are formed on an upper surface of the light-receiving glass 82,
その一部にほぼ正方形の検出部としてのスリット22が形成された遮光膜を兼ねる反射膜83、スリット22下方ウエハテーブル18内部に配置されたレンズ84、8 Part in the reflective layer 83 substantially serving as a light-shielding film slit 22 is formed as a detection portion of the square lens arranged inside the slit 22 below the wafer table 18 84,8
6から成るリレー光学系、該リレー光学系(84、8 A relay optical system composed of 6, the relay optical system (84,8
6)によって所定光路長分だけリレーされる照明光束(像光束)の光路を折り曲げる折り曲げミラー88(ここで、レンズ84、86、及びミラー88によって受光光学系が構成される)、及び光電変換素子24等を含んで構成されている。 Optical path bending folding mirror 88 (here of the illumination light beam relay for a predetermined light path length fraction (Zokotaba) by 6), lenses 84, 86, and a light receiving optical system is constituted by the mirror 88), and a photoelectric conversion element It is configured to include a 24 or the like.

【0051】前記受光ガラス82の素材としては、ここでは、KrFエキシマレーザ光、あるいはArFエキシマレーザ光の透過性の良い、合成石英、あるいはホタル石などが用いられる。 [0051] As the material of the light-receiving glass 82, here, KrF excimer laser light or good permeability ArF excimer laser beam, synthetic quartz, or fluorite or the like is used. また、光電変換素子24としては、微弱な光を精度良く検出することが可能な受光素子、例えばフォトマルチプライヤなどが用いられる。 As the photoelectric conversion element 24, the light receiving element capable of accurately detecting a weak light, such as photomultiplier is used. なお、本実施形態では、受光ガラス82及び反射膜83によって、板状部材としてのスリット板が形成されている。 In the present embodiment, the light-receiving glass 82 and the reflective film 83, the slit plate as a plate-like member is formed. 以下の説明においては、受光ガラス82と反射膜8 In the following description, the reflection and the light-receiving glass 82 film 8
3とから成るスリット板を、適宜「スリット板90」と呼ぶものとする。 The slit plate made of 3 which shall be appropriately referred to as "slit plate 90". また、前述の如く、スリット22は反射膜83に形成されているが、以下においては、便宜上スリット板90にスリット22が形成されているものとして説明を行う。 Further, as described above, the slits 22 are formed in the reflective film 83, in the following description as being convenience slit 22 in the slit plate 90 is formed. なお、スリット板90としては、後述する多点焦点位置検出系の複数の検出点のうちの少なくとも3点が同時にかかるだけのサイズを有し、かつその表面形状は多点焦点位置検出系の検出点の配列と比べて十分に緩やかな形状変化しか持たない程度の平坦度を備えているものが用いられる。 As the slit plate 90 has at least three points by the size of such simultaneous among the plurality of detection points of the multipoint focal position detection system to be described later, and the surface shape multipoint focal position detecting system detects the which as compared to the sequence of points has a flatness of a degree that has only sufficiently gradual change in shape is used.

【0052】本実施形態では、後述する計測用パターンの投影光学系PLを介しての投影像(空間像)の計測の際に、投影光学系PLを透過してきた照明光ILによって空間像計測器59を構成するスリット板90が照明されると、そのスリット板90上のスリット22を透過した照明光ILが上記受光光学系(84、86、88)を介して光電変換素子24で受光され、該光電変換素子2 [0052] In this embodiment, when the measurement of the projected image of the through projection optical system PL of the measurement pattern to be described later (aerial image), aerial image measuring instrument by the illumination light IL having passed through the projection optical system PL When the slit plate 90 constituting the 59 is illuminated, the illumination light IL that has passed through the slit 22 on the slit plate 90 is received by the photoelectric conversion element 24 via the light-receiving optical system (84, 86, 88), photoelectric conversion elements 2
4からその受光量に応じた光電変換信号(光量信号)P Photoelectric conversion signals corresponding to the received light amount from 4 (light intensity signal) P
が主制御装置20に出力されるようになっている。 It is adapted to be outputted to the main controller 20.

【0053】なお、光電変換素子24は、必ずしもウエハステージWSTの内部に設ける必要はなく、例えば、 [0053] Note that the photoelectric conversion element 24 is not necessarily provided inside the wafer stage WST, for example,
光電変換素子24をウエハステージWSTの外部に配置しても良い。 The photoelectric conversion element 24 may be arranged outside of the wafer stage WST. この場合には、リレー光学系や光ファイバ等を用いて、スリット22を透過した照明光ILをウエハステージ外部の光電変換素子に導く送光光学系を構成するようにすれば良い。 In this case, by using a relay optical system or an optical fiber or the like, it is sufficient to constitute the light-sending optical system for guiding the illumination light IL that has passed through the slit 22 to the wafer stage outside of the photoelectric conversion element.

【0054】なお、空間像計測器59を用いて行われる空間像計測方法(投影像検出方法)及び投影光学系の光学特性の計測方法などについては後述する。 [0054] Incidentally, for such measuring method of the spatial image measuring method optical properties of (projected image detecting method) and the projection optical system is performed using the spatial image measuring instrument 59 will be described later.

【0055】図1に戻り、投影光学系PLの側面には、 [0055] Returning to Figure 1, the side surface of the projection optical system PL,
ウエハW上のアライメントマーク(位置合わせマーク) The alignment mark on the wafer W (alignment mark)
を検出するオフアクシス・アライメント系ALGが設けられている。 Off-axis alignment system ALG to be detected are provided with. 本実施形態では、このアライメント系AL In the present embodiment, the alignment system AL
Gとして、画像処理方式のアライメントセンサ、いわゆるFIA( Field Image Alignment)系のアライメントセンサが用いられている。 As G, alignment sensor by an image processing method, a so-called FIA (Field Image Alignment) system alignment sensor is used. このアライメント系ALGでは、ハロゲンランプ等の光源からのブロードバンドな光(アライメント光)により照明光学系を介してウエハW In the alignment system ALG, the wafer W via the illumination optical system by the broadband light (alignment light) from a light source such as a halogen lamp
上のアライメントマークを照明し、そのアライメントマーク部分からの反射光を結像光学系を介してCCD等の撮像素子で受光する。 Illuminating the alignment marks of the above, it receives the reflected light from the alignment mark portion in the image pickup element such as CCD through the imaging optical system. これにより、撮像素子の受光面にアライメントマークの明視野像が結像される。 Accordingly, bright-field image of the alignment mark is formed on the light receiving surface of the imaging element. この明視野像に対応する光電変換信号、すなわちアライメン卜マークの反射像に対応する光強度信号が撮像素子から主制御装置20に供給される。 Photoelectric conversion signal corresponding to the bright-field image, i.e. the light intensity signal corresponding to the reflection image of Alignment Bok mark is supplied to the main controller 20 from the imaging element. 主制御装置20では、この光強度信号に基づき、アライメント系ALGの検出中心を基準とするアライメントマークの位置を算出するとともに、その算出結果とそのときのウエハ干渉計31の出力であるウエハステージWSTの位置情報とに基づいて、 The main controller 20, based on the light intensity signal, to calculate the position of the alignment mark relative to the detection center of alignment system ALG, a wafer stage WST which is the calculation result to the output of the wafer interferometer 31 at that time on the basis of position information of and to,
ウエハ干渉計31の光軸で規定されるステージ座標系におけるアライメン卜マークの座標位置を算出するようになっている。 And calculates the coordinate position of Alignment Bok mark in the wafer interferometer 31 stage coordinate system defined by the optical axis of the.

【0056】更に、本実施形態の露光装置100では、 [0056] Further, in exposure apparatus 100 of the embodiment,
図1に示されるように、主制御装置20によってオンオフが制御される光源を有し、投影光学系PLの結像面に向けて多数のピンホールまたはスリットの像を形成するための結像光束FBを、光軸AXに対して斜め方向より照射する照射光学系60aと、それらの結像光束のウエハW表面での反射光束を受光する受光光学系60bとから成る斜入射光式の多点焦点位置検出系が設けられている。 As shown in FIG. 1, it has a light source on and off is controlled by main controller 20, imaging light flux to form an image of a large number of pinholes or slit toward the imaging plane of the projection optical system PL the FB, an irradiation optical system 60a for irradiating from an oblique direction with respect to the optical axis AX, multipoint oblique incidence-light composed of a light receiving optical system 60b for receiving reflected light beam on the wafer W surface thereof imaging light beam focus position detecting system is provided. 本実施形態の多点焦点位置検出系(60a、60 Multiple point focal point position detection system of the present embodiment (60a, 60
b)としては、例えば特開平6−283403号公報等に開示されているものと同様の構成のものが用いられる。 The b), for example, the same configuration as those disclosed in JP-A-6-283403 discloses the like are used.

【0057】この場合、照射光学系60aを構成する不図示のパターン形成板には49個のスリット状の開口パターンが7行7列のマトリックス状配置で形成されている。 [0057] In this case, in the pattern forming plate (not shown) constituting an illumination optical system 60a are formed in a matrix-like arrangement of the 49 pieces of slit-shaped opening pattern 7 rows and seven columns. このため、ウエハW表面の所定面積AS(ASは例えば25mm×約10mm)の長方形状の露光領域IA Therefore, rectangular exposure area IA of the predetermined area of ​​the surface of the wafer W AS (AS, for example 25 mm × about 10 mm)
近傍には、図4に示されるように、7行7列のマトリックス状配置で7×7、合計49個のX軸、Y軸に対して45度傾斜したスリット状の開口パターンの像(スリット像)S 1.1 〜S 7,7が、X軸方向に沿って例えば3.3 In the vicinity, as shown in FIG. 4, 7 × 7 with a matrix-like arrangement of seven rows and seven columns, a total of 49 pieces of X-axis, the image of the 45-degree inclined slit-shaped aperture pattern with respect to the Y-axis (slit image) S 1.1 to S 7, 7 are, for example, 3.3 along the X-axis direction
mm間隔、Y軸方向に沿って例えば4mm間隔で形成されるようになっている。 mm intervals, and is formed, for example, 4mm intervals along the Y-axis direction.

【0058】また、受光光学系60bを構成する不図示の受光器は、7行7列のマトリックス状配置で7×7、 [0058] The light receiving unit (not shown) constituting the light-receiving optical system 60b is 7 rows 7 columns of a matrix-like arrangement with 7 × 7,
合計49個のスリットが形成された受光用スリット板と、各スリットに対向して7行7列のマトリックス状配置で配置された49個のフォトセンサ(便宜上、「フォトセンサD 1.1 〜D 7,7 」と呼ぶ)とを有している。 A photodetection slit plate total of 49 pieces of slits are formed, 49 pieces of photosensors arranged in a matrix-like arrangement of seven rows and seven columns opposite to each slit (for convenience, "the photosensor D 1.1 to D 7, have the call) and 7 ". 受光用スリット板の各スリット上に、図4に示されるスリット像S 1.1 〜S 7,7がそれぞれ再結像されると、スリット像の像光束がフォトセンサD 1.1 〜D 7,7によって受光可能となっている。 Receiving on each slit photodetection slit plate, the slit image S 1.1 to S 7, 7 shown in FIG. 4 is re-imaged, respectively, the image light beam of the slit image by the photo sensor D 1.1 to D 7, 7 It has become possible. この場合、受光光学系60b内には、 In this case, the light receiving optical system 60b,
回転方向振動板が設けられており、該回転方向振動板を介して受光用スリット板上では再結像された各像の位置が各スリットの長手方向と直交する方向に振動され、フォトセンサD 1.1 〜D 7,7それぞれの検出信号が信号選択処理装置40により選択的に前記回転振動周波数の信号で同期検波される。 Rotation and direction vibration plate is provided, it is vibrated in the direction in which the position of each image that has been re-imaging in the rotary direction vibration plate through light receiving slit board is orthogonal to the longitudinal direction of each slit, the photosensors D 1.1 to D 7, 7 each of the detection signals are synchronous detection by a signal selectively the rotational vibration frequency by the signal selection processing unit 40. そして、この信号選択処理装置により同期検波して得られた所定数nのフォーカス信号が主制御装置20に供給されるようになっている。 The focus signal of a predetermined number n obtained by synchronous detection is to be supplied to the main controller 20 by the signal selection processing unit. ここで、 here,
所定数nは、信号選択処理装置40内の信号処理回路のチャネル数に応じて定められ、nは例えば12である。 The predetermined number n is determined according to the number of channels of the signal processing circuit of the signal selection processing device 40, n is 12, for example.

【0059】以上の説明から明らかなように、本実施形態では、ウエハW上の検出点であるスリット像S 1.1 [0059] As apparent from the above description, in the present embodiment, the slit images S 1.1 ~ is a detection point on the wafer W
7,7のそれぞれとフォトセンサD 1.1 〜D 7,7とが1対1で対応し、各スリット像の位置のウエハ表面のZ位置の情報(フォーカス情報)が各フォトセンサDからの出力であるデフォーカス信号に基づいて得られるので、以下においては、説明の便宜上、スリット像S 1.1 〜S 7,7 Corresponding respectively photosensor D 1.1 to D 7, 7 and a one-to-one S 7, 7, the output from the Z position information (focus information) are each photosensor D of the wafer surface position of each slit image since obtained based on the defocus signal is, in the following, for convenience of explanation, the slit images S 1.1 to S 7, 7
を、特に別の必要がない限り、フォーカスセンサと呼ぶものとする。 And unless another necessary, it is referred to as focus sensor.

【0060】主制御装置20では、後述する走査露光時等に、受光光学系60bからの焦点ずれ信号(デフォーカス信号)、例えばSカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるように、例えば3つのアクチュエータ(不図示)を介してウエハテーブル18のZ軸方向への移動、 [0060] In the main controller 20, the scanning exposure or the like to be described later, so that defocus signal from the light receiving optical system 60b (defocus signal), for example, defocus based on the S-curve signal becomes zero, for example 3 movement in the Z-axis direction of wafer table 18 via a One of the actuator (not shown),
及び2次元的に傾斜(すなわちθx,θy方向の回転) And two-dimensional graded (i.e. [theta] x, the rotation of the θy direction)
を制御する、すなわち多点焦点位置検出系(60a、6 Controls, i.e. multipoint focal position detection system (60a, 6
0b)を用いてウエハテーブル18の移動を制御することにより、照明光ILの照射領域(照明領域IARと結像関係)内で投影光学系PLの結像面とウエハWの表面とを実質的に合致させるオートフォーカス(自動焦点合わせ)及びオートレベリングを実行する。 By controlling the movement of the wafer table 18 with 0b), substantially a surface of the image plane and the wafer W of the projection optical system PL in the irradiation area of ​​illumination light IL (imaging relationship with illumination area IAR) performing autofocus (automatic focusing) and auto-leveling to match the.

【0061】次に、本実施形態の露光装置100における露光工程の動作について簡単に説明する。 Next, operation will be briefly described in the exposure process in the exposure apparatus 100 of the present embodiment.

【0062】まず、不図示のレチクル搬送系によりレチクルRが搬送され、ローディングポジションにあるレチクルステージRSTに吸着保持される。 [0062] First, the reticle R is transferred by a reticle transfer system (not shown) is attracted and held by the reticle stage RST in the loading position. 次いで、主制御装置20により、ウエハステージWST及びレチクルステージRSTの位置が制御され、レチクルR上に形成された不図示のレチクルアライメントマークの投影像(空間像)が空間像計測器59を用いて後述するようにして計測され(図3参照)、レチクルパターン像の投影位置が求められる。 Then, the main controller 20, the position of wafer stage WST and the reticle stage RST is controlled, the projected image of the reticle alignment mark (not shown) formed on the reticle R (aerial image) by using the aerial image measuring instrument 59 are measured as described below (see FIG. 3), the projection position of the reticle pattern image is obtained. すなわち、レチクルアライメントが行われる。 In other words, the reticle alignment is performed.

【0063】次に、主制御装置20により、空間像計測器59を構成するスリット板90がアライメント系AL Next, the main controller 20, the slit plate 90 is an alignment system constituting aerial image measuring instrument 59 AL
Gの直下へ位置するように、ウエハステージWSTが移動され、アライメント光学系ALGによって空間像計測器59の位置基準となるスリット22が検出される。 So as to be located directly below the G, wafer stage WST is moved, the slits 22 serving as a positional reference of the aerial image measuring instrument 59 by the alignment optical system ALG is detected. 主制御装置20では、このアライメント系ALGの検出信号及びそのときのウエハ干渉計31の計測値、並びに先に求めたレチクルパターン像の投影位置に基づいて、レチクルRのパターン像の投影位置とアライメント系AL The main controller 20, the detection signal and the wafer interferometer 31 of the measurement value at that time of the alignment system ALG, and based on the projection position of the reticle pattern image obtained in advance, and the projection position of the pattern image of the reticle R alignment system AL
Gとの相対位置、すなわちアライメント系ALGのベースライン量を求める。 The relative position between the G, ie determine the baseline amount of alignment system ALG.

【0064】かかるベースライン計測が終了すると、主制御装置20により、例えば特開昭61−44429号公報などに詳細に開示されるEGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)等のウエハアライメントが行われ、ウエハW上の全てのショット領域の位置が求められる。 [0064] When such baseline measurement is completed, the main by the controller 20, for example, 4,780,617 No. EGA to be like disclosed in detail Publication (Enhanced Global Alignment) etc. wafer alignment is performed for the wafer positions of all the shot areas on the W is required. なお、このウエハアライメントに際して、ウエハW上の複数のショット領域のうちの予め定められた所定のサンプルショットのウエハアライメントマークがアライメント系ALGを用いて、前述した如くして計測される。 Note that when this wafer alignment, the predetermined sample shot wafer alignment mark to a predetermined one of the plurality of shot areas on wafer W using alignment system ALG, is measured by as described above.

【0065】次いで、主制御装置20では、上で求めたウエハW上の各ショット領域の位置情報及びベースライン量に基づいて、干渉計31、13からの位置情報をモニタしつつ、ウエハステージWSTを第1ショット領域の露光のための走査開始位置に位置決めするとともに、 [0065] Then, the main controller 20, based on the position information and the baseline amount of each shot area on wafer W obtained by the above, while monitoring the position information from the interferometer 31,13, wafer stage WST with positioning the to the scanning start position for exposure of the first shot area,
レチクルステージRSTを走査開始位置に位置決めして、その第1ショット領域の走査露光を行う。 It positions the reticle stage RST in the scanning start position, perform the scanning exposure of the first shot area.

【0066】すなわち、主制御装置20では、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとのY軸方向逆向きの相対走査を開始し、両ステージRST、WSTがそれぞれの目標走査速度に達すると、照明光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。 [0066] That is, main controller 20 starts the Y-axis direction opposite of the relative scanning of reticle stage RST and wafer stage WST, both stages RST, the WST reaches the respective target scanning speed, the illumination light IL pattern area of ​​reticle R begins to be illuminated, scanning exposure is started by. この走査露光の開始に先立って、光源の発光は開始されているが、主制御装置20によってレチクルブラインドを構成する可動ブラインドの各ブレードの移動がレチクルステージRSTの移動と同期制御されているため、レチクルR上のパターン領域外への照明光ILの照射が遮光されることは、通常のスキャニング・ Prior to the start of the scanning exposure, although light emission of the light source is started, the movement of each of the movable blind blades constituting the reticle blind is moved with synchronous control of the reticle stage RST by main controller 20, the irradiation of the illumination light IL to the pattern area outside of the reticle R is shielded, the normal scanning
ステッパと同様である。 Is the same as the stepper.

【0067】主制御装置20では、特に上記の走査露光時にレチクルステージRSTのY軸方向の移動速度Vr [0067] In the main controller 20, in particular the moving speed Vr in the Y-axis direction of the reticle stage RST during the scanning exposure described above
とウエハステージWSTのX軸方向の移動速度Vwとが投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージRST及びウエハステージWS A reticle stage RST and the wafer stage WS so that the moving speed Vw of the X-axis direction of wafer stage WST is maintained at the speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL
Tを同期制御する。 Synchronously controls T.

【0068】そして、レチクルRのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハW上の第1ショット領域の走査露光が終了する。 [0068] Then, different areas in the pattern area of ​​reticle R are sequentially illuminated with ultraviolet pulse light, by illumination of the entire pattern area is completed, the scanning exposure of the first shot area on wafer W is completed. これにより、レチクルRの回路パターンが投影光学系PLを介して第1 Thus, the circuit pattern of the reticle R through the projection optical system PL 1
ショット領域に縮小転写される。 It is reduced and transferred to the shot area.

【0069】こうして第1ショット領域の走査露光が終了すると、ウエハステージWSTを第2ショット領域の走査開始位置へ移動させるショット間のステッピング動作を行う。 [0069] Thus when the scanning exposure of the first shot area is completed, the stepping operation between shots of moving the wafer stage WST to a scanning starting position of the second shot region. そして、その第2ショット領域の走査露光を上述と同様にして行う。 Then, the scanning exposure of the second shot region in a similar manner as described above. 以後、第3ショット領域以降も同様の動作を行う。 Thereafter, the same operation is also the third shot region later.

【0070】このようにして、ショット間のステッピング動作とショットの走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の全てのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。 [0070] Thus, a stepping operation and a shot of the scanning exposure operation between shots is repeated, the pattern of reticle R is transferred onto all the shot areas on the wafer W by the step-and-scan method.

【0071】ここで、上記の走査露光中には、投影光学系PLに一体的に取付けられたフォーカスセンサ(60 [0071] Here, in the above scanning exposure, a focus sensor (60 integrally attached to the projection optical system PL
a、60b)によってウエハW表面と投影光学系PL a, 60b) the surface of the wafer W by the projection optical system PL
(その像面)との間隔、XY平面(像面)に対する傾斜が計測され、主制御装置20によってウエハW表面と投影光学系PLとの間隔、平行度が常に一定になるようにウエハステージWSTが制御される。 Distance between (the image surface), are inclined measured with respect to the XY plane (image plane), the main control unit distance between the wafer W surface and the projection optical system PL by 20, the wafer stage WST so that parallelism is always constant There is controlled.

【0072】ところで、上記の走査露光中に、レチクルRのパターンとウエハW上のショット領域に既に形成されたパターンとが正確に重ね合わせられるためには、投影光学系PLの光学特性(結像特性を含む)やベースライン量が正確に計測されていること、及び可能な場合には、投影光学系PLの光学特性が所望の状態に調整されていることなどが重要である。 [0072] Incidentally, during the scanning exposure described above, in order to the pattern already formed on the shot area on the pattern and the wafer W of the reticle R are brought exactly superimposed, the optical characteristics of the projection optical system PL (imaging be) and baseline amount including the characteristic is measured accurately, and possibly in the case, it is important such that the optical characteristics of the projection optical system PL is adjusted to a desired state.

【0073】本実施形態では、上記の光学特性の計測に、空間像計測器59が用いられる。 [0073] In this embodiment, the measurement of the optical characteristics, aerial image measuring instrument 59 is used. 以下、この空間像計測器59による空間像計測、及び投影光学系PLの結像特性の計測等について詳述する。 Hereinafter, aerial image measurement by the aerial image measuring instrument 59, and the measurement or the like of the imaging characteristics of the projection optical system PL will be described.

【0074】図3には、空間像計測器59を用いて、レチクルRに形成された計測用パターンの空間像が計測されている最中の状態が示されている。 [0074] Figure 3 uses the aerial image measuring instrument 59, the aerial image of the measurement pattern formed on the reticle R is shown the state of the process of being measured. レチクルRとしては、空間像計測専用のもの、あるいはデバイスの製造に用いられるデバイスレチクルに専用の計測用パターンを形成したものなどが用いられる。 The reticle R, those of aerial image measurement only, or such as those formed a dedicated measurement pattern to a device reticle used in the manufacture of the device is used. これらのレチクルの代わりに、レチクルステージRSTにレチクルと同材質のガラス素材から成る固定のマーク板(レチクルフィデューシャルマーク板とも呼ばれる)を設け、このマーク板に計測用パターン(計測用パターン)を形成したものを用いても良い。 Instead of these reticles, fixed mark plate made of glass material of the reticle and the same material to the reticle stage RST (the reticle fiducial also called interstitial mark plate) is provided, measurement pattern (measurement pattern) to this mark plate it may be used as formed. 以下の説明においては、上記の空間像計測専用レチクル、デバイスレチクルに専用の計測用パターンを形成したもの、レチクルフィデューシャルマーク板等の総称として計測用レチクルなる用語を適宜用いるものとする。 In the following description, the above-mentioned aerial image measurement dedicated reticle obtained by forming a special pattern for measurement on the device reticle, and those using reticle fiducial mark measurement reticle term generically such plates as appropriate.

【0075】ここで、計測用レチクルRには、図3に示されるように、所定の箇所にX軸方向に周期性を有するラインアンドスペースマークから成る計測用パターンP [0075] Here, the measurement reticle R, as shown in FIG. 3, the measuring pattern P composed of line-and-space mark having a periodicity in the X-axis direction at a predetermined position
Mが形成されているものとする。 Shall M is formed. また、空間像計測器5 Moreover, an aerial image measuring instrument 5
9のスリット板90には、図5(A)に示されるように、正方形状のスリット22が形成されているものとする。 The slit plate 90 of 9, as shown in FIG. 5 (A), it is assumed that the square-shaped slits 22 are formed. なお、以下では、ラインアンドスペースを適宜「L In the following, the line-and-space as "L
/S」と略述する。 / S "to be outlined.

【0076】空間像の計測に当たり、主制御装置20により、可動レチクルブラインド12が不図示のブラインド駆動装置を介して駆動され、計測用レチクルRの照明光ILの照明領域が計測用パターンPM部分のみに規定される(図3参照)。 [0076] Per the measurement of the aerial image, the main controller 20, the movable reticle blind 12 is driven through the blind drive device (not shown), only the illumination region measurement pattern PM portion of the illumination light IL of the measurement reticle R as defined in (see FIG. 3). この状態で、照明光ILがレチクルRに照射されると、図3に示されるように、計測用パターンPMによって回折、散乱した光(照明光IL)は投影光学系PLにより屈折され、該投影光学系PLの像面に計測用パターンPMの空間像(投影像)PM'が形成される。 In this state, when the illumination light IL is irradiated on reticle R, as shown in FIG. 3, diffracted by the measurement pattern PM, scattered light (ie, the illumination light IL) is refracted by the projection optical system PL, the projection aerial image of the measurement pattern PM on the image plane of the optical system PL (projection image) PM 'is formed. このとき、ウエハテーブル18(ウエハステージWST)は、空間像計測器59のスリット板90上のスリット22の+X側(又は−X側)に前記空間像P At this time, the wafer table 18 (wafer stage WST), the aerial image P in the + X side of the slit 22 on the slit plate 90 of aerial image measuring instrument 59 (or -X side)
M'が形成される位置に設定されているものとする。 Assumed to be set to a position M 'is formed. このときの空間像計測器59の平面図が図5(A)に示されている。 Plan view of the aerial image measuring instrument 59 in this case is shown in FIG. 5 (A).

【0077】そして、主制御装置20により、駆動系を介してウエハステージWSTが図5(A)中に矢印Aで示されるように+X方向に駆動されると、スリット22 [0077] Then, the main controller 20, the wafer stage WST is driven in the + X direction as indicated by arrow A in FIG. 5 (A) through a drive system, a slit 22
が空間像PM'に対してX軸方向に走査される。 There is scanned in the X-axis direction with respect to the spatial image PM '. この走査中に、スリット22を通過する光(照明光IL)がウエハステージWST内の受光光学系を介して光電変換素子24で受光され、その光電変換信号が主制御装置20 During this scan, the light passing through the slit 22 (ie, the illumination light IL) is received by the photoelectric conversion element 24 through the light receiving optical system in the wafer stage WST, the photoelectric conversion signal the main control unit 20
に供給される。 It is supplied to. この場合、例えば、図5(B)に示されるような光電変換信号(空間像に対応する光強度信号) In this case, for example, FIG. 5 photoelectric conversion signal as shown in (B) (light intensity signal corresponding to the aerial image)
が得られる。 It is obtained.

【0078】主制御装置20では、図5(B)に示されるような光電変換信号の波形を走査方向(X軸方向)に対して微分することで図5(C)に示されるような微分波形を求める。 [0078] In the main controller 20, as shown in FIG. 5 (C) by differentiating the waveform of the photoelectric conversion signal as shown in FIG. 5 (B) with respect to the scanning direction (X axis direction) differential seek waveform. そして、この図5(C)に示されるような微分波形に基づいてフーリエ変換法などの公知の所定の信号処理を施し、計測用パターンが投影された空間像PM'に対応する光強度分布を求める。 Then, the 5 subjected to a known predetermined signal processing such as the Fourier transform method based on the differential waveform as shown (C), the corresponding light intensity distribution on the spatial image PM 'the measurement pattern is projected Ask.

【0079】以下の説明においては、上記のような空間像の計測方法をスリットスキャン方式と呼ぶ。 [0079] In the following description, a method of measuring an aerial image as described above is referred to as a slit scan method.

【0080】ところで、空間像計測器59を使用すると、各種の計測用パターンが形成された各種の計測用レチクルを用いることにより、前述したベースライン計測の他、ベストフォーカス位置の検出や、パターン像の結像位置の検出が可能となる。 [0080] Incidentally, by using the aerial image measuring instrument 59, by using a variety of measurement for various which a pattern is formed in the measuring reticle, other baseline measurement described above, detection of the best focus position, the pattern image it is possible to detect the image forming position. ベストフォーカス位置の検出は、投影光学系のベストフォーカス位置、最良結像面(像面)位置、球面収差などの光学特性の測定の目的で行われる。 Detection of the best focus position is a best focus position of projection optical system, the best imaging plane (image plane) position, is performed for the purpose of measuring the optical properties such as spherical aberration. XY面内でのパターン像の結像位置の検出は、投影光学系の倍率、ディストーション及びコマ収差等の光学特性の測定の目的で行われる他、照明テレセン測定などを目的としても行われる。 Detection of the imaging position of the pattern image in the XY plane, the magnification of the projection optical system, in addition to be performed for the purpose of measuring the optical characteristics such as distortion and coma, is also performed for the purpose of lighting telecentricity measurement.

【0081】ここで、上記の空間像計測器59を用いた各種の光学特性の測定方法について説明する。 [0081] Here, a description will be given of a measuring method of various optical properties using the aerial image measuring instrument 59 described above.

【0082】前提として空間像計測器59のスリット板90には、一例として25μm角程度のスリット22が形成されているものとする。 [0082] The slit plate 90 of aerial image measuring instrument 59 as a premise, it is assumed that 25μm square about the slit 22 is formed as an example.

【0083】ベストフォーカス位置の検出は、次のようにして行うことができる。 [0083] detection of the best focus position can be carried out in the following manner.

【0084】すなわち、例えばライン幅数μm、デューティ比50%のL/Sマークが計測用パターンとして形成された計測用レチクルを用い、投影光学系PLの視野内でベストフォーカス位置を計測すべき所定点(ここでは、投影光学系PLの光軸上)にマークPMを投影光学系の光軸上に位置決めし、ウエハテーブル18のZ軸方向の位置(以下、適宜「Z位置」ともいう)を所定ステップで変更しながら、マークPMの空間像計測を繰り返し行う。 [0084] That is, for example, the line width of several [mu] m, using a measurement reticle having a duty ratio of 50% L / S mark is formed as a measurement pattern, where should measure the best focus position within the field of projection optical system PL fixed point (in this case, on the optical axis of the projection optical system PL) to position mark PM on the optical axis of the projection optical system, the position of the Z-axis direction of wafer table 18 (hereinafter, appropriately referred to as "Z position") to while changing a predetermined step, repeating the aerial image measurement mark PM. そして、各Z位置で得られた光強度信号をフーリエ変換して周波数成分に分離し、例えば、1次周波数成分と0次周波数成分との振幅比、すなわち(1次/0 Then, a light intensity signal obtained at each Z position separated into frequency components by Fourier transform, for example, the amplitude ratio between the primary frequency component and a 0-order frequency components, namely (1 primary / 0
次)の振幅比であるコントラストが最大となるZ位置をベストフォーカス位置として求めることが可能である。 Contrast is the amplitude ratio of the following) it is possible to obtain the Z position at which the maximum as the best focus position.

【0085】また、像面位置(像面形状)の検出は、次のようにして行うことができる。 [0085] The detection of the image plane position (image surface shape) can be carried out as follows.

【0086】すなわち、投影光学系PLの視野内の複数点にそれぞれ計測用パターンPMを順次配置し、各点で計測用パターンPMを含む所定領域のみに照明光ILが照射されるように可動レチクルブラインド12によってその照明領域を制限する。 [0086] That is, the movable reticle such that each successively arranged measuring pattern PM to multiple points within the visual field of the projection optical system PL, and illumination light IL only in a predetermined region including the measurement pattern PM at each point is illuminated to restrict the illumination region by the blind 12. そして、各点毎に上述したベストフォーカス位置の検出を行い、得られた各ベストフォーカス位置に基づいて、例えば統計的処理を行うことにより、投影光学系PLの像面形状を算出することができる。 Then, a detection of the best focus position as described above for each point, based on the best focus position obtained, for example, by performing a statistical process, it is possible to calculate the image plane shape of the projection optical system PL . このとき、像面形状とは別に像面湾曲をも算出しても良い。 This time may be also calculated separately field curvature and image plane shape. なお、ここでは計測用レチクルを移動してベストフォーカス位置を計測すべき複数点にそれぞれ計測用パターンPMを配置するものとしたが、計測用レチクルに複数の計測用パターンPMを形成しておき、可動レチクルブラインド12によって各計測用パターンPMに照明光ILを順次照射して上記各点でのベストフォーカス位置を検出するようにしても良い。 Here, it is assumed to place the respective measurement pattern PM to multiple points to be measured best focus position by moving a measurement reticle, previously formed a plurality of measurement pattern PM to measurement reticle, sequentially irradiating illumination light IL in the measurement pattern PM by the movable reticle blind 12 may be detected best focus position of the above points.

【0087】また、計測用パターンPMとして、X軸方向(又はサジタル方向)とY軸方向(メリジオナル方向)とにそれぞれ同一ピッチで配列される2つのL/S [0087] Also, as measurement pattern PM, X-axis direction (or sagittal) and two L / S respectively in the Y-axis direction (meridional direction) are arranged at the same pitch
パターンを用い、投影光学系PLの視野内の所定点でその2つのL/Sパターンに照明光ILを順次照射して上述したベストフォーカス位置の検出を行なうことで投影光学系PLの非点収差を計測することもできる。 Using a pattern, the astigmatism of the projection optical system PL by performing the detection of the best focus position of the illuminating light IL sequentially irradiating the above into the two L / S pattern at a predetermined point within the field of projection optical system PL it is also possible to measure.

【0088】球面収差の検出は、次のようにして行うことができる。 [0088] Detection of the spherical aberration can be carried out as follows.

【0089】すなわち、例えば、Y軸方向に所定距離隔てて、同一ライン幅で周期の異なる複数、例えば2つのX軸方向のL/Sマーク、具体的にはライン幅1μmで周期が2μmのX軸方向の第1のL/Sパターン、ライン幅1μmで周期が4μmのX軸方向の第2のL/Sパターンが計測用パターンとして形成された計測用レチクルを用い、該計測用レチクル上のいずれかの計測用パターン、例えば第1のL/Sパターンを投影光学系の光軸上に位置決めする。 [0089] That is, for example, a predetermined distance away in the Y-axis direction, a plurality of different periods with the same line width, for example, two X-axis direction of the L / S mark, periodic in the specific line width 1μm is 2μm of X the first L / S pattern in the axial direction, period a second L / S pattern in the X-axis direction of 4μm using measurement reticle formed as measurement pattern with a line width of 1 [mu] m, on the measurement reticle either measurement pattern, positioning for example a first L / S pattern on the optical axis of the projection optical system. そして、その光軸上に位置決めされた第1のL/Sパターンの近傍のみに照明領域を設定して、その第1のL/Sパターンについて、上述したベストフォーカス位置の検出を行う。 Then, by setting the illumination area only in the vicinity of the first L / S pattern positioned on its optical axis, for the first L / S pattern, and it detects the best focus position as described above. 第1のL/Sパターンのベストフォーカス位置の検出が終了すると、第2のL When the detection of the best focus position of the first L / S pattern ends, a second L
/Sパターンが照明光により照明される位置まで、計測用レチクルを移動し、その第2のL/Sパターンについて、上述したベストフォーカス位置の検出を行う。 / Position where S pattern is illuminated by the illumination light, to move the measurement reticle for its second L / S patterns, the detection of the best focus position as described above. そして、このようにして得られた各計測用パターンについてのベストフォーカス位置の差に基づいて、所定の演算を行うことにより、球面収差を求めることができる。 Then, based on the difference between the best focus position for each measurement pattern obtained in this way, by performing a predetermined calculation, it is possible to determine the spherical aberration.

【0090】また、投影光学系PLの倍率及びディストーションの検出は、次のようにして行うことができる。 [0090] In addition, the magnification and the detection of distortion of the projection optical system PL can be performed as follows.

【0091】すなわち、この投影光学系PLの倍率及びディストーション測定に際しては、例えば、150μm [0091] That is, in the magnification and distortion measurements of the projection optical system PL is, for example, 150 [mu] m
角(投影倍率1/5でウエハ面上では30μm角)の正方形パターン、あるいはコマ収差の影響を受けることが殆ど無い程度の大きなL/Sパターン、例えば5μm以上のライン幅のL/Sパターン(この空間像は、ライン幅1μmのL/Sパターン像となる)を計測用パターンPMとして用い、投影光学系PLの視野内の複数点にそれぞれ計測用パターンPMを順次配置し、各点で計測用パターンPMを含む所定領域のみに照明光ILが照射されるように可動レチクルブラインド12によってその照明領域を制限する。 Corner square pattern of (30 [mu] m square is on the wafer surface at a projection magnification 1/5) or the extent it is hardly affected by coma large L / S pattern, for example, 5μm or more line width of the L / S pattern, ( the aerial image, using the L / S pattern image having a line width of 1 [mu] m) as a measurement pattern PM, sequentially arranged each measurement pattern PM to multiple points within the visual field of the projection optical system PL, and the measurement at each point illumination light IL only in a predetermined field limits the illumination area by the movable reticle blind 12 so as to irradiate including use patterns PM. そして、各点毎に前述したスリットスキャン方式により空間像計測を行い、得られた各点での計測用パターンの結像位置(X軸方向とY軸方向の各位置)に基づいて、投影光学系PLの倍率及びディストーションの少なくとも一方を算出することができる。 Then, a spatial image measurement by a slit-scan method described above for each point, based on the imaging position of the measurement pattern at each point obtained (each position in the X-axis direction and the Y-axis direction), the projection optical it is possible to calculate at least one of magnification and distortion of the system PL.

【0092】また、コマ収差についても、その計測に適した計測用パターン、例えばいわゆるLine in Boxパターンが形成された計測用レチクルを用いることにより、 [0092] As for the coma aberration, measurement patterns suitable for the measurement, for example, by using measurement reticle so-called Line in Box pattern is formed,
そのパターンの空間像をスリットスキャン方式により計測し、太い線と細い線との空間像の絶対位置(結像位置)の差に基づいて所定の演算を行うことより求めることができる。 The aerial image of the pattern is measured by a slit scanning method, it can be obtained from performing a prescribed operation based on the difference between the absolute position of the aerial image of the thick line and thin line (image forming position). また、照明テレセン(投影光学系PLのテレセントリシティ)は、コマ収差の影響を受けない大きな計測用パターンが形成された計測用レチクルを用い、 The illumination telecentricity (telecentricity of the projection optical system PL) is used measurement reticle large measurement pattern which is not affected by the coma is formed,
Z位置を変更しながらその計測用パターンの空間像をスリットスキャン方式で計測し、空間像の絶対位置(結像位置)を各フォーカス位置について計測することにより、求めることができる。 While changing the Z position measuring an aerial image of the measurement pattern in a slit scan method, by the absolute position of the aerial image (the image forming position) is measured for each focus position can be determined.

【0093】ところで、上述した投影光学系の光学特性の検出に際して行われる各計測用パターンの検出に際しては、ウエハテーブル18を所定ピッチでZ軸方向にステップ移動する必要があるが、この際に、主制御装置2 [0093] Incidentally, upon detection of each measurement pattern to be performed upon detection of an optical characteristic of the projection optical system described above, although the wafer table 18 is necessary to step movement in the Z-axis direction at a predetermined pitch, during this, The main control unit 2
0では、スリット板90のスリット22部分のZ位置が設定すべき値と一致するように、多点焦点位置検出系(60a,60b)の検出結果をモニタしつつ基板テーブルのZ位置をフィードバック制御(サーボ制御)する。 In 0, as the Z position of the slit 22 portion of the slit plate 90 is coincident with the value to be set, a multiple point focal point position detection system (60a, 60b) of the detection result of the feedback control of the Z position of the substrate table while monitoring the to (servo control). この場合、多点焦点位置検出系(60a,60b) In this case, multiple point focal point position detection system (60a, 60b)
のフォーカスセンサS 1.1 〜S 7,7のいずれかが必ずスリット板90のスリット22の位置に一致する(すなわちいずれかの結像光束FBの落射位置がスリット22上に一致する)のであれば、高精度なベストフォーカス位置の検出及びそれに基づく、光学特性の算出が可能である。 If focus any of the sensors S 1.1 to S 7, 7 always coincides with the position of the slit 22 of the slit plate 90 (i.e. incident position of one of the imaging light beam FB coincides on the slit 22) of the of, detection and based thereon the accurate best focus position, it is possible to calculate the optical characteristics.

【0094】しかしながら、必ずしもこのようにならないことは、前述した通りである(図2参照)。 [0094] However, it necessarily not this way, is as described above (see FIG. 2). そこで、 there,
本実施形態の露光装置では、図6のフローチャートで示されるような制御アルゴリズムを採用することにより、 In the exposure apparatus of the present embodiment, by employing the control algorithm as shown in the flowchart of FIG. 6,
高精度なベストフォーカス位置の検出及びこれに基づく投影光学系の光学特性の算出を可能としている。 Thereby enabling the detection and calculation of the optical characteristics of the projection optical system based on this highly accurate best focus position. 勿論、 Of course,
検出されたベストフォーカス位置に基づいて、多点焦点位置検出系(60a,60b)のフォーカスキャリブレーションを高精度に行なうことができる。 Based on the detected best focus position, it is possible to perform focus calibration of the multipoint focal position detection system (60a, 60b) with high precision.

【0095】図6には、投影光学系PLの光学特性の一例として像面形状の計測を行う際の主制御装置20の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。 [0095] Figure 6 is a flow chart showing the control algorithm of the main controller 20 when performing the measurement of the image plane shape as an example of optical characteristics of the projection optical system PL. 以下、この図6に沿って、主制御装置20による投影光学系PL Hereinafter, along the 6, the main controller 20 by the projection optical system PL
の像面形状の計測動作について説明する。 It explained image surface shape of the measurement operation.

【0096】前提として、不図示のレチクルローダにより、レチクルステージRST上に像面形状計測用の計測用レチクル(以下、便宜上「レチクルR1」と呼ぶ)がロードされ、レチクルR1の中央に存在する計測用パターンが、投影光学系PLの光軸上にほぼ一致する位置に、レチクルステージRSTが移動されているものとする。 [0096] As a premise, by a reticle loader (not shown), measurement reticle for the image plane shape measurement on the reticle stage RST (hereinafter for convenience referred to as "reticle R1") is loaded, the measurement existing in the center of the reticle R1 use pattern, substantially matching a position on the optical axis of the projection optical system PL, a reticle stage RST is assumed to be moved.

【0097】まず、ステップ102では、スリット板9 [0097] First, in step 102, a slit plate 9
0が多点焦点位置検出系(60a,60b)のフォーカスセンサS 1.1 〜S 7,7のうち、例えば任意の4行4列のマトリックス状の配置の合計16個のフォーカスセンサを含む少なくとも16個のフォーカスセンサSがスリット板90に同時にかかる位置(スリット板形状計測位置)に、ステージ駆動系を介してウエハステージWST 0 multipoint focal position detection system (60a, 60b) of the focus sensor S 1.1 to S 7, 7 of, for example, at least 16, including a total of 16 focus sensor of a matrix-like arrangement of any four rows and four columns the focus sensor S at the same time this position the slit plate 90 of the (slit plate shape measurement position), the wafer stage WST via the stage drive system
をXY面内で移動する。 The move in the XY plane.

【0098】次のステップ104では、多点焦点位置検出系(60a,60b)の上記少なくとも16個のフォーカスセンサS i,j (i=i−1,i,i+1,i+ [0098] In the next step 104, the at least 16 focus sensor S i of multiple point focal point position detection system (60a, 60b), j ( i = i-1, i, i + 1, i +
2,…、j=j−1,j,j+1,j+2,…)におけるZ位置の計測を行い、各フォーカスセンサSの計測値Z i,jを記憶装置としてのメモリ21内に記憶する。 2, ..., j = j- 1, j, j + 1, j + 2, ... perform the measurement of the Z position in), and stores in the memory 21 as a storage device the measured value Z i, j for each focus sensor S.

【0099】次のステップ106では、スリット板90 [0099] In the next step 106, the slit plate 90
の面形状を次のようにして算出する。 The surface shape calculated in the following manner. すなわち、各フォーカスセンサS i,jの計測値Z i,jと、各フォーカスセンサのXY座標の組合せを用いて、双3次バイスプライン曲面を作成し、各領域を表記する式をスリット板の形状データ(元データ)としてメモリ21に記憶する。 That is, each focus sensor S i, using the measured value Z i of j, and j, the combination of XY coordinates of each focus sensor, to create a bicubic by spline surface, the equation slit plate denoted the regions It is stored in the memory 21 as the shape data (original data).

【0100】ここで、双3次バイスプライン曲面の算出方法について、図7を用いて簡単に説明する。 [0100] Here, the calculation method of bicubic by spline surface will be briefly described with reference to FIG.

【0101】双3次バイスプライン曲面の生成のため、 [0101] for the production of bi-cubic-by-spline surface,
図7に示されるような16個の頂点よりなるネットを考える。 Consider the 16 net which is the apex, as shown in FIG. i,jは、フォーカスセンサSの位置(結像光束FB落射位置)とZ位置の計測結果からなる3次元ベクトルである(曲面定義ベクトルと呼ばれる)。 Q i, j is (referred to as curved surface defined vector) is a three-dimensional vector position of the focus sensor S (the imaging light beam FB incident position) consists of the measurement results of the Z position. 図7中の陰影を付した領域における双3次バイスプライン曲面の生成には図示されるような16個の曲面定義ベクトルが必要となる。 16 curved defined vectors as illustrated is required to generate the bicubic by spline surface in a region shaded in FIG.

【0102】領域Q i,j ,Q i,j+1 ,Q i+1,j ,Q [0102] area Q i, j, Q i, j + 1, Q i + 1, j, Q
i+1,j+1内の双3次バイスプライン曲面P i ,j (u, i + 1, j + bicubic by spline surface P i in 1, j (u,
w)は、上記の16個の曲面定義ベクトルを用いて、以下のように表される。 w), using 16 curved definitions vectors described above, are expressed as follows. i,j (u,w)=U・M R・B R・M R T・W T ……(1) 但し、式(1)において、 U=[u 32 u 1](0≦u≦1) W=[w 32 w 1](0≦w≦1) (変数u,wは領域Q i,j ,Q i,j+1 ,Q i+1,j ,Q P i, j (u, w ) = U · M R · B R · M R T · W T ...... (1) where, in the formula (1), U = [u 3 u 2 u 1] (0 ≦ u ≦ 1) W = [w 3 w 2 w 1] (0 ≦ w ≦ 1) ( variable u, w the area Q i, j, Q i, j + 1, Q i + 1, j, Q
i,+1,j+1内で上記の値をとる。 i, take the above values in the + 1, j + 1. )

【0103】 [0103]

【数1】 [Number 1]

【0104】 [0104]

【数2】 [Number 2]

【0105】なお、式(1)において上付添字の「T」は転置の意味である。 [0105] It should be noted that the "T" superscript subscript in the formula (1) is a means of transposition.

【0106】ここで発生させた双3次バイスプライン曲面は、一般にその領域の4隅の曲面定義ベクトルのいずれをも通過しないが、隣接する領域において曲面を繋いだ際の連続性は保証されている。 [0106] Here, bicubic caused by spline surfaces is generally not pass through any of the four corners curved defined vector of the region, the continuity of the time by connecting the curved surface in the adjacent region is guaranteed there.

【0107】すなわち、ステップ106では、曲面定義ベクトルとして、フォーカスセンサS i,jのXY座標と、計測値Z i,jから成る3次元ベクトルを用いることにより、上記式(1)に従って、スリット板90の曲面形状を算出するのである。 [0107] That is, in step 106, a curved defined vector, focus sensor S i, the XY coordinates of j, the measured value Z i, by using a three-dimensional vector of j, according to the above formula (1), a slit plate it is to calculate the curved shape of the 90.

【0108】以上のステップ102〜106の動作により、形状測定工程が終了し、スリット板90の表面形状のデータがメモリ21内に記憶される。 [0108] The operation of the above steps 102 to 106, the shape measurement process is completed, the data of the surface shape of the slit plate 90 is stored in memory 21.

【0109】次のステップ108では、計測レチクル上の最初の計測用パターンを空間像計測器59により計測できる位置まで、ウエハステージWSTを移動し、ステップ110に進む。 [0109] In step 108, the first measurement pattern on the measurement reticle to a position that can be measured by the aerial image measuring instrument 59, moves the wafer stage WST, the process proceeds to step 110.

【0110】次のステップ110では、フォーカスセンサS i,jの配列とそのときの干渉計の計測値とから、その時点でスリット22の最も近くに位置するフォーカスセンサ(S p,qとする)を求め、このフォーカスセンサS p,qを選択する。 [0110] In the next step 110, the focus sensor S i, the sequence of j and the measured value of the interferometer at that time, a focus sensor closest to the slit 22 at that time (S p, and q) look, the focus sensor S p, selects q.

【0111】次のステップ112では、次のようにして、Z補正量を算出する。 [0111] In the next step 112, as follows, and calculates the Z correction amount. すなわち、選択したフォーカスセンサS p,q 、すなわちスリット像S p,qの結像位置(スリット像の光束の落射位置)とスリット22とのX That, X focus sensor S p selected, q, i.e. the slit images S p, the imaging position of the q (incident position of the light beam of the slit image) and the slit 22
Y座標系上の位置関係と、該当する部分のバイスプライン曲面式とに基づき、Z補正量を算出する。 The positional relationship between the Y coordinate system, based on the bi-spline surface expression of the corresponding parts, and calculates the Z correction amount.

【0112】ここで、図8を用いて、上記ステップ10 [0112] Here, with reference to FIG. 8, step 10
8及びステップ110について更に詳述する。 It will be described in more detail 8 and step 110.

【0113】例えば、ステップ108において、投影光学系PLの視野内で光学特性を計測すべき所定点で計測用パターンの投影像を検出するために、その所定点にスリット22が配置されているものとし、スリット22、 [0113] For example, in step 108, in order to detect a projected image of measurement pattern at a predetermined point to be measured the optical properties in the field of view of the projection optical system PL, and that the slits 22 are arranged at the predetermined point and then, slit 22,
フォーカスセンサS i,j ,S i +1,jとの位置関係が図8に示されるようになる場合には、フォーカスセンサS i, j When the focus sensor S i, j, the positional relationship between the S i + 1, j becomes as shown in Figure 8, the focus sensor S i, j
の方がスリット22に近いので、フォーカスセンサS Because who is close to the slit 22, the focus sensor S
i,jがフォーカスセンサS i, j is the focus sensor S p,qとして選択される。 p, is selected as q.

【0114】この場合において、Z位置の補正をしないものとすると、計測時には、スリット板90は、実線の位置に設定されることとなる。 [0114] In this case, assuming that no correction of the Z position at the time of measurement, a slit plate 90, will be set at the position indicated by the solid line. これでは、ΔZだけのZ This is, ΔZ only of Z
位置誤差が本来の目標値との間に生じてしまう。 Position error occurs between the original target value.

【0115】そこで、ステップ112では、予め計測されメモリ内に記憶されているスリット板22の形状データ(バイスプライン曲面式)と、フォーカスセンサS [0115] Therefore, the step 112, pre-measured shape data of the slit plate 22 which is stored in memory (by spline surfaces formula), focus sensor S
p,qの位置とスリット22とのXY座標系上の位置関係とに基づいて、Z位置誤差ΔZを算出する。 p, based on the positional relationship on the XY coordinate system of the position and the slit 22 of q, calculates the Z position error [Delta] Z. そして、後述する計測時には、指定されたZ位置ZtargからZ位置誤差ΔZを減じた値(Ztarg−ΔZ)を、新たな指定Z At the time of measurement to be described later, from the specified Z position Ztarg by subtracting the Z position error [Delta] Z values ​​(Ztarg-ΔZ), a new designation Z
位置Ztarg'として採用することにより、結果的にスリット板90が図8の実線位置から点線位置に追い込まれ(図8矢印C参照)、スリット22のZ位置誤差は補正されることとなる。 By adopting a position Ztarg ', resulting in the slit plate 90 is driven into the dotted line position from the solid line position of FIG. 8 (see FIG. 8 arrow C), Z position error of the slit 22 becomes to be corrected.

【0116】次のステップ114では、上記ステップ1 [0116] In the next step 114, the above-mentioned step 1
10で選択したフォーカスセンサS 10 focus sensor S selected in the p,qの計測値(Z p,q p, the measured value of q (Z p, q
とする)がZtarg'(この場合、Ztarg'=Ztarg−Δ To) the Ztarg '(in this case, Ztarg' = Ztarg-Δ
Z)に一致する位置までウエハテーブル18をZ軸方向に移動する。 To a position matching Z) to move the wafer table 18 in the Z-axis direction.

【0117】次のステップ116では、前述したスリットスキャン方式により、投影光学系PLの視野内で光学特性を計測すべき複数の検出点のうち第1番目の検出点で計測用パターンの空間像を計測する。 [0117] In the next step 116, the slit scan method described above, the aerial image of the measurement pattern at the first detection point among a plurality of detection points to be measured of the optical properties in the field of view of the projection optical system PL measure. なお、スリットスキャンによる空間像計測中に、選択されたフォーカスセンサS p,qの計測結果をモニタしつつ、スリット板9 Incidentally, in the aerial image measurement by the slit scan, the focus sensor S p which is selected, while monitoring the measurement result of q, the slit plate 9
0のZ位置の常時追尾及び補正を行うことも勿論可能である。 It can of course be performed constantly tracking and correction of the Z position of 0.

【0118】次のステップ118では、第1番目の検出点で予定されたZ位置の変更範囲内における計測用パターンの空間像の計測が終了したか否かを判断し、この判断が否定されると、ステップ119に進んで、指定Z位置を1ステップ分だけ大きな値に更新(Ztarg'←Zta [0118] In the next step 118, it is determined whether the measurement of the aerial image of the measurement pattern in the range of change in Z position scheduled at the first detection point is finished, the determination is negative When, the process proceeds to step 119, it updates the designation Z position to a value greater by one step (Ztarg '← Zta
rg'+α)した後、ステップ114に戻り、以後ウエハテーブル18のZ位置を所定ステップピッチ(α)で変化させながら(ステップ119)、ステップ114,1 rg '+ alpha). After that, the process returns to step 114, while changing the Z-position of wafer table 18 in a predetermined step pitch (alpha) hereinafter (step 119), step 114,
16,118の処理、判断を繰り返し、各Z位置についての空間像計測を行う。 Processing of 16,118, repeats the determination, performs spatial image measurement for each Z position. これにより、各Z位置についての空間像計測データがZ位置と対応付けてメモリ内に記憶される。 Thus, the spatial image measurement data for each Z position is stored in association with the Z position in memory. なお、Z軸方向に関する空間像の計測範囲は、例えば計測開始直前の投影光学系PLの像面位置を中心として決定される。 The measurement range of the aerial image in the Z-axis direction is determined, for example, around the image plane position of the projection optical system PL measurement immediately before the start.

【0119】そして、予定していた範囲でのZのステップ移動が終了すると、ステップ118の判断が肯定され、ステップ120に進んで、投影光学系PLの視野内の全ての検出点で計測用パターンの空間像計測が終了したか否かを判断する。 [0119] Then, the step movement of the Z in the range that has been scheduled is completed, the determination in step 118 is affirmative, the routine proceeds to step 120, the measurement pattern in all the detection points within the field of projection optical system PL aerial image measurement, it is determined whether the end of the. この判断が否定されると、ステップ108に戻り、計測レチクル上の第2番目の検出点で計測用パターンを空間像計測器59により計測できる位置まで、ウエハステージWSTを移動し、以後上記ステップ110以下の処理、判断を繰り返して、第2番目の検出点で計測用パターンの空間像計測を行う。 When this determination is negative, the process returns to step 108, a measurement pattern at the second detection point on the measurement reticle to a position that can be measured by the aerial image measuring instrument 59, moves the wafer stage WST, thereafter step 110 the following processes, by repeating the determination, performs spatial image measurement of the measurement pattern at the second detection point.

【0120】そして、第2番目の検出点で計測用パターンの空間像計測が終了すると、ステップ120に移行し、この判断が否定されると、ステップ108に戻り、 [0120] When the aerial image measurement of the measurement pattern at the second detection point is completed, the process proceeds to step 120, if the determination is negative, the process returns to step 108,
以後上記と同様にして第3番目以降の各検出点で計測用パターンの空間像計測を行う。 Performing spatial image measurement of the measurement pattern at each detection point of the third and subsequent thereafter in the same manner as described above.

【0121】このようにして、全ての検出点で計測用パターンの空間像計測が終了すると、ステップ120における判断が肯定され、ステップ122に移行する。 [0121] In this way, when the aerial image measurement of the measurement pattern at all detection points is terminated, the determination in step 120 is affirmative, the process proceeds to step 122. ここで、全ての検出点で計測用パターンの空間像計測が終了した時点では、計測用パターン毎に各Z位置についての空間像計測データがZ位置と対応付けてメモリ内に記憶されている。 Here, at the time when the aerial image measurement of the measurement pattern in all the detection points has been completed, it is stored in the memory aerial image measurement data for each Z position for each measurement pattern is associated with the Z position. そこで、ステップ122では、各計測用パターンについて、空間像の強度信号のコントラストが最大となるZ位置(ベストフォーカス位置)を求め、得られた各ベストフォーカス位置に基づいて、所定の統計的処理を行うことにより、投影光学系PLの像面形状を算出する。 Therefore, in step 122, for each measurement pattern, determine the Z position where the contrast of the intensity signal of the aerial image is maximum (best focus position) based on the best focus position obtained, a predetermined statistical processing it allows to calculate the image plane shape of the projection optical system PL which performs. 投影光学系PLの像面、すなわち、最良結像面は、光軸からの距離が異なる無数の点(すなわち、いわゆる像の高さが異なる無数の点)におけるベストフォーカス点の集合から成る面であるから、このような手法により、像面形状を容易にかつ正確に求めることができる。 Image plane of projection optical system PL, i.e., the best focus plane is a myriad of distance from the optical axis is different from the point (i.e., the height countless different from so-called image) in a plane consisting of a set of best focus point in some since, by such an approach, it is possible to obtain the image surface shape easily and accurately.

【0122】なお、上述の説明では、投影光学系PLの像面形状を算出する場合について説明したが、投影光学系PLのベストフォーカス位置を検出するのであれば、 [0122] In the above description has described a case of calculating the image plane shape of the projection optical system PL, and if the detected best focus position of the projection optical system PL, and
図6のフローチャートで示される制御アルゴリズムをほぼそのまま用いることができる。 Substantially it can be used as the control algorithm shown in the flowchart of FIG. すなわち、この場合には、投影光学系PLの光軸上に位置する計測用パターンについてのみ空間像計測が行われるので、ステップ12 That is, in this case, since the aerial image measuring is performed only for the measurement patterns located on the optical axis of the projection optical system PL, Step 12
0における判断が第1回目で直ちに肯定され、処理はステップ122に移行する。 Determination at 0 is immediately positive in the first round, the process proceeds to step 122. そこで、ステップ122では、その唯一の検出点(投影光学系PLの光軸上)で得られる計測用パターンの空間像強度信号のコントラストが最大となるZ位置をベストフォーカス位置として算出すれば良い。 Therefore, in step 122, may be calculated that only Z position where the contrast is the maximum aerial image intensity signal of the measurement pattern obtained by detection points (on the optical axis of the projection optical system PL) as the best focus position.

【0123】また、例えば、投影光学系PLの球面収差を検出する場合には、同一ライン幅で周期の異なる複数のL/Sパターンが形成された計測用レチクルを用い、 [0123] Also, for example, in the case of detecting the spherical aberration of the projection optical system PL, using the measurement reticle having a plurality of L / S patterns having different periods with the same line width is formed,
上記ステップ108に代えて、計測用レチクル上の異なる計測用パターンが例えば投影光学系PLの光軸上に順次位置するように、レチクルステージRSTを移動させるステップを採用し、ステップ122において、各計測用パターンについて、空間像の強度信号のコントラストが最大となるZ位置(ベストフォーカス位置)を求め、 Instead of the above step 108, such that different measuring pattern on the measurement reticle for example, sequentially located on the optical axis of the projection optical system PL, it employs the step of moving the reticle stage RST, in step 122, each measurement for use pattern, determine the Z position where the contrast of the intensity signal of the aerial image is maximum (best focus position),
得られた各計測用パターンについてのベストフォーカス位置の差に基づいて、所定の演算を行うことにより、球面収差を算出するようにすれば、図6のフローチャートで示される制御アルゴリズムに僅かに変更を加えたものを用いることができる。 Based on the difference between the best focus position for each measurement pattern obtained by performing a predetermined operation, if so to calculate a spherical aberration, a slight change in the control algorithm shown in the flowchart of FIG. 6 it can be used plus.

【0124】また、XY面内でのパターン像の結像位置の検出に基づき、投影光学系PLの倍率及びディストーション、コマ収差などを検出する場合には、計測中にスリット板90のZ位置を変化させる必要がないので、上記ステップ114〜118を省略したアルゴリズムを採用し、ステップ112において、投影像計測位置にウエハステージを移動した際に、多点焦点位置検出系(60 [0124] Further, based on the detection of the imaging position of the pattern image in the XY plane, the magnification and distortion of the projection optical system PL, and in the case of detecting the like coma, the Z position of the slit plate 90 during measurement there is no need to change, employing the algorithm is omitted the steps 114-118, at step 112, when you move the wafer stage to the projected image measuring position, the multiple point focal point position detection system (60
a,60b)の選択したフォーカスセンサS p,qの計測値(Z p,qとする)が(Ztarg−ΔZ)に一致する位置までウエハテーブル18をZ軸方向に移動することにより、スリット板の形状データを用いたスリット22のZ a, selected focus sensor S p of 60b), by moving the measurement values of q (Z p, and q) is the position to wafer table 18 matching the (Ztarg-ΔZ) in the Z-axis direction, a slit plate Z slits 22 using the shape data
位置の調整を行えば良い。 It may be performed to adjust the position. また、これらの場合には、ステップ122において、それぞれの計測目的に応じた演算を行えば良い。 Moreover, in these cases, in step 122, it may be performed an operation corresponding to each measurement object.

【0125】また、照明テレセンの検出を行う場合には、基本的には、上述した球面収差の測定と同様の制御アルゴリズムを採用することができる。 [0125] In the case of detecting the illumination telecentricity is basically can employ a control algorithm similar to the measurement of the spherical aberration described above. 但し、この場合には、ステップ122における計測結果の算出に際して、各デフォーカス位置における結像位置を算出し、その算出結果に基づいて照明テレセンを求める必要がある。 However, in this case, when calculating the measurement results in step 122, and calculates the imaging position at each defocus position, it is necessary to obtain the illumination telecentricity on the basis of the calculation result.

【0126】以上詳細に説明したように、本第1の実施形態の露光装置100によると、投影光学系PLの光学特性を検出する際に、空間像検出に先立って、主制御装置20によって行われる、前述したステップ102〜1 [0126] As described above in detail, according to exposure apparatus 100 of the first embodiment, when detecting the optical characteristics of the projection optical system PL, prior to the detection space image, line by main controller 20 break, step described above 102-1
06の処理により、投影光学系PLの光軸AXにほぼ垂直に配置されその一部に空間像計測器59の検出部としてのスリット22が形成されたスリット板90の形状データ(3次元バイスプライン曲面データ)が求められる。 The 06 process, the projection optical system substantially vertically disposed partially in aerial image measuring instrument 59 a slit plate 90 shape data (three-dimensional which the slit 22 is formed as a detection portion of the bi-spline to the optical axis AX of the PL curved surface data) can be obtained.

【0127】次いで、スリット板90表面の投影光学系PLの光軸方向(Z軸方向)に関する位置を計測する多点焦点位置検出系(60a,60b)の計測点であるフォーカスセンサのうち、空間像検出時にスリット22に最も近いと推測されるフォーカスセンサS p,qが選択される。 [0127] Then, among the focus sensor is a measurement point in the optical axis direction of the projection optical system PL of the slit plate 90 surface (Z axis direction) position to measure regarding multiple point focal point position detection system (60a, 60b), the space focus sensor S p suspected closest to the slit 22 at the time of image detection, q is selected.

【0128】そして、実際の空間像の検出に際しては、 [0128] and, upon detection of the actual space images,
多点焦点位置検出系(60a,60b)のフォーカスセンサS p,qにおけるスリット板90のZ位置が計測され、該計測結果及び計測時におけるフォーカスセンサS Multiple point focal point position detection system (60a, 60b) focus sensor S p of, Z position of the slit plate 90 in the q is measured and the focus sensor S when the measurement result and the measurement
p,qとスリット22との位置関係と、先に求められた形状データとに基づいてスリット板90のZ軸方向に関する位置を補正した状態で、空間像計測器59を用いて、 p, the positional relationship between the q and the slit 22, while correcting the positions in the Z axis direction of the slit plate 90 on the basis of the shape data determined above, by using the aerial image measuring instrument 59,
計測用パターンの空間像計測が行われる。 Is aerial image measurement of the measurement pattern are performed. このため、スリット板90の表面形状に影響を受けることなく、スリット22のZ位置を所期の位置に正確に設定した状態で空間像計測を行うことが可能になる。 Thus, without being affected by the surface shape of the slit plate 90, it becomes possible to perform the aerial image measurement in the Z position of the slit 22 while accurately set the desired position. この場合、スリット22のZ位置を所期の位置に設定した後に、スリット板90(ウエハステージWST)をXY面内で移動して空間像計測を行っていた従来技術と異なり、ウエハステージWSTのXY面内の移動に起因する移動面形状(走り面形状)の影響を受けることも殆どない。 In this case, after setting the Z position of the slit 22 in the desired position, unlike the prior art which has been subjected to aerial image measurement by moving the slit plate 90 (wafer stage WST) in the XY plane, of the wafer stage WST hardly be influenced by the moving surface shape due to movement in the XY plane (scanning plane shape). 従って、計測用パターンの空間像を正確に検出することができる。 Therefore, it is possible to accurately detect an aerial image of the measurement pattern.
そして、この空間像の計測結果に基づいて投影光学系P Then, the projection optical system based on the measurement result of the aerial image P
Lの光学特性が算出されるので、結果的に投影光学系P Since L optical properties of is calculated, resulting in the projection optical system P
Lの光学特性を高精度に検出することができる。 The optical properties of L can be detected with high accuracy. そのため、この光学特性の計測結果に基づいて、例えば工場内における露光装置の立ち上げ時等に投影光学系PLの光学性能の調整を高精度に行うことができる。 Therefore, it is possible to perform on the basis of the measurement results of the optical characteristics, for example, start-up or the like of the exposure apparatus in the factory to the adjustment of the optical performance of the projection optical system PL with high accuracy. あるいは、 Alternatively,
特にディストーションや倍率等については、定期的に上記の計測を行い、この計測結果に基づいて投影光学系P Especially for distortion and magnification, etc., periodically perform the above measurement, the projection optical system on the basis of the measurement result P
Lの不図示の光学特性補正装置(例えば、投影光学系P L optical characteristic correction device (not shown) (e.g., the projection optical system P
Lを構成する特定のレンズエレメントをZ・チルト駆動する装置、あるいは投影光学系を構成する特定のレンズ間に設けられた気密室の内圧を調整する装置など)を用いて、ディストーションや倍率(特に走査露光時の非走査方向)等を補正することができる。 Certain lens elements to Z · tilt drive device constituting L, and the or by using a device, etc.) for adjusting the internal pressure of the airtight chamber provided between specific lenses constituting the projection optical system, distortion and magnification (especially non-scanning direction) or the like during the scanning exposure can be corrected. なお、走査露光時の走査方向の倍率の補正は、例えば、走査露光時のレチクルとウエハの少なくとも一方の走査速度を調整することにより行われる。 The correction of the magnification in the scanning direction during scanning exposure is performed, for example, by adjusting the reticle and at least one of the scanning speed of the wafer during the scanning exposure.

【0129】このように、露光装置100では、例えば投影光学系の光学特性の初期調整、あるいは、露光開始に先立っての投影光学系の光学特性の調整により投影光学系PLの光学特性を高精度に調整し、あるいはその検出された光学特性を考慮して、投影光学系PLにより投影されるレチクルパターンの像とウエハとの相対位置を調整した状態でレチクルパターンのウエハW上への転写が行われる。 [0129] Thus, in exposure apparatus 100, for example, the initial adjustment of the optical characteristics of the projection optical system, or high-precision optical characteristics of the projection optical system PL by adjusting the optical characteristics of the projection optical system prior to the start of exposure adjusted, or taking into account the detected optical properties thereof, the transcription rows on the wafer W of the reticle pattern is adjusted state the relative position between the image and the wafer of the reticle pattern projected by the projection optical system PL divide. このため、重ね合せ精度の良好な露光を行なうことが可能となる。 Therefore, it is possible to perform good exposure overlay accuracy.

【0130】なお、上記実施形態では、空間像計測に際し、ウエハテーブル18をZ軸方向にステップ移動する場合について説明したが、これに限らず、ウエハテーブル18をZ軸方向に走査する動作を伴う計測を行う場合にも、上述したスリット板90の形状を考慮したZ位置補正を採用すれば、同等の効果を得ることができる。 [0130] In the above embodiment, when aerial image measurement, but the wafer table 18 has been described a case where the step moving in the Z axis direction, not limited to this, it involves the operation of scanning the wafer table 18 in the Z-axis direction when performing measurements also be employed the Z position correction considering the shape of the slit plate 90 as described above, it is possible to obtain the same effect.

【0131】《第2の実施形態》次に、本発明の第2の実施形態について、図9を参照しつつ説明する。 [0131] "Second Embodiment" Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. ここで、前述した第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用いるものとする。 Here, it is assumed that the same reference numerals are used for the first embodiment and the same or equivalent to the portions of the aforementioned. 本第2 The second
の実施形態に係る露光装置は、装置構成等は、前述した第1の実施形態と同一であり、主制御装置20の光学特性の計測に関する制御アルゴリズムが一部相違するのみである。 Exposure apparatus according to an embodiment of the device configuration etc. are the same as the first embodiment described above, the control algorithm for measuring the optical characteristics of the main controller 20 is only partially different. 従って、以下においては、重複説明を極力省略すべく、相違点を中心に説明する。 Therefore, in the following, in order to omit redundant description as much as possible, differences will be mainly described.

【0132】図9には、第2の実施形態に係る露光装置において、投影光学系PLの光学特性の一例として像面形状の計測を行う際の主制御装置20の制御アルゴリズムを示すフローチャートが示されている。 [0132] Figure 9 is the exposure device according to the second embodiment, the flow chart showing the control algorithm of the main controller 20 when performing the measurement of the image plane shape as an example of optical characteristics of the projection optical system PL is shown It is. 以下、この図9に沿って、主制御装置20による投影光学系PLの像面形状の計測動作について説明する。 Hereinafter, along the Figure 9, it will be described operation of measuring the image plane shape of the projection optical system PL by the main controller 20.

【0133】ステップ202〜206において、前述したステップ102〜106と、全く同様の手順で、形状測定工程の動作を行い、スリット板90の表面形状のデータがメモリ21内に記憶される。 [0133] In step 202-206, and steps 102-106 described above, by exactly the same procedure, performs an operation of a shape measuring step, the data of the surface shape of the slit plate 90 is stored in memory 21.

【0134】次のステップ208では、投影光学系PL [0134] In the next step 208, the projection optical system PL
の視野内の第1番目の検出点で計測用パターンを空間像計測器59により計測できる位置まで、ウエハステージWSTを移動し、ステップ210に進む。 Of the measurement pattern at the first detection point in the field of view to a position that can be measured by the aerial image measuring instrument 59, moves the wafer stage WST, the process proceeds to step 210.

【0135】次のステップ210では、フォーカスセンサS i,jの配列とそのときの干渉計の計測値とから、その時点でスリット22の最も近くに位置するフォーカスセンサ(S p,qとする)を求め、このフォーカスセンサS p,qを選択する。 [0135] In the next step 210, the focus sensor S i, the sequence of j and the measured value of the interferometer at that time, a focus sensor closest to the slit 22 at that time (S p, and q) look, the focus sensor S p, selects q.

【0136】次のステップ212では、フォーカスセンサS p,qの計測値(Z p,qとする)が指定されたZ位置Z [0136] In the next step 212, the focus sensor S p, measured values of q (Z p, and q) is designated Z position Z
targに一致する位置までウエハテーブル18をZ軸方向に移動する。 The wafer table 18 to a position that matches the targ moves in the Z axis direction.

【0137】次のステップ214では、前述したスリットスキャン方式により、第1番目の検出点で計測用パターンの空間像を計測する。 [0137] In the next step 214, the slit scan method described above, to measure the aerial image of the measurement pattern at the first detection point. この場合も、スリットスキャンによる空間像計測中に、選択されたフォーカスセンサS p,qの計測結果をモニタしつつ、スリット板90のZ Again, in the aerial image measurement by the slit scan, the focus sensor S p which is selected, while monitoring the measurement result of q, Z of the slit plate 90
位置の常時追尾及び補正を行うことも勿論可能である。 It can of course be performed constantly tracking and correction of position.

【0138】次のステップ216では、第1番目の検出点で予定されたZ位置の変更範囲内における計測用パターンの空間像の計測が終了したか否かを判断し、この判断が否定されると、ステップ217に進んで、指定Z位置を1ステップ分だけ大きな値に更新(Ztarg←Ztarg [0138] In the next step 216, it is determined whether the measurement of the aerial image of the measurement pattern in the range of change in Z position scheduled at the first detection point is finished, the determination is negative When, the process proceeds to step 217, it updates the designation Z position to a value greater by one step (Ztarg ← Ztarg
+α)した後、ステップ212に戻り、以後ウエハテーブル18のZ位置を所定ステップピッチ(α)で変化させながら(ステップ217)、ステップ212,21 + Alpha). After that, the process returns to step 212, while changing the Z-position of wafer table 18 in a predetermined step pitch (alpha) hereinafter (step 217), step 212,21
4,216の処理、判断を繰り返し、各Z位置についての空間像計測を行う。 Processing of 4,216, repeats the determination, performs spatial image measurement for each Z position. これにより、各Z位置についての空間像計測データがZ位置と対応付けてメモリ21内に記憶される。 Thus, the spatial image measurement data for each Z position is stored in association with the Z position in the memory 21.

【0139】そして、予定していた範囲でのZのステップ移動が終了すると、ステップ216の判断が肯定され、ステップ218に進んで、ウエハステージWSTのXY位置をスリットスキャンの開始位置に設定し、先に選択したフォーカスセンサS p, q 、すなわちスリット像S p,qの結像位置(スリット像の光束の落射位置)とスリット22とのXY座標系上の位置関係と、該当する部分のバイスプライン曲面式とに基づき、Z補正量を算出して第1番目の計測用パターンと対応付けてメモリ21 [0139] Then, the step movement of the Z in the range that has been scheduled is completed, the determination in step 216 is affirmative, the routine proceeds to step 218, sets the XY position of wafer stage WST at the start of the slit scan, focus sensor S p previously selected, q, that is, the positional relationship between the XY coordinate system of the slit image S p, the imaging position of q and (incident position of the light beam of the slit image) slit 22, the corresponding portion by based on the spline surface expression, in association with the first-th measurement patterns to calculate the Z correction amount memory 21
に記憶する。 And stores it in.

【0140】次のステップ220では、全ての検出点で計測用パターンの空間像計測が終了したか否かを判断する。 [0140] In the next step 220, the aerial image measurement of the measurement pattern at all detection points is determined whether or not it is completed. この判断が否定されると、ステップ208に戻り、 When this determination is negative, the process returns to step 208,
第2番目の検出点で計測用パターンが空間像計測器59 The second measurement pattern detection points aerial image measuring instrument 59
により計測されるようにウエハステージWSTを移動し、以後上記ステップ210以下の処理、判断を繰り返して、第2番目の検出点で計測用パターンの空間像計測を行う。 By moving the wafer stage WST as measured, thereafter the step 210 following treatment, and repeats the determination, performs spatial image measurement of the measurement pattern at the second detection point.

【0141】そして、第2番目の検出点で計測用パターンの空間像計測が終了すると、ステップ218に移行し、上記と同様にしてZ補正値を算出し第2番目の検出点と対応付けてメモリ21に記憶した後、ステップ22 [0141] When the aerial image measurement of the measurement pattern at the second detection point is completed, the process proceeds to step 218, the and the to association and the second detection point to calculate the Z correction values ​​similar and stored into the memory 21, step 22
0に進む。 0 in advance. そして、このステップ220における判断が否定されると、ステップ208に戻り、以後上記と同様にして第3番目以降の各検出点で計測用パターンの空間像計測を行う。 Then, if a negative judgment in step 220, the process returns to step 208, performs spatial image measurement of the measurement pattern at the third and subsequent each detection point of subsequent in the same manner as described above.

【0142】このようにして、全ての検出点で計測用パターンの空間像計測が終了すると、ステップ220における判断が肯定され、ステップ222に移行する。 [0142] In this way, when the aerial image measurement of the measurement pattern at all detection points is terminated, the determination in step 220 is affirmative, the process proceeds to step 222. ここで、全ての計測用パターンについての空間像計測が終了した時点では、メモリ21には、検出点毎に、各Z位置についての空間像計測データとZ補正量とがメモリ21 Here, at the time when the aerial image measuring for all measurement pattern has ended, the memory 21, for each detection point, and the aerial image measuring data and the Z correction amount for each Z position memory 21
内に記憶されている。 It is stored within. そこで、このステップ222では、各計測用パターンについて、空間像の強度信号のコントラストが最大となるZ位置(ベストフォーカス位置)を求め、得られた各ベストフォーカス位置を、対応するZ補正量を用いて補正した値を真のベストフォーカス位置として算出するとともに、その算出結果を用いて所定の統計的処理を行うことにより、投影光学系PLの像面形状を算出する。 Therefore, in step 222, for each measurement pattern, determine the Z position where the contrast is the maximum intensity signal of the spatial image (best focus position), the respective best focus position obtained, using the corresponding Z correction amount to calculate the corrected value as the true best focus position of Te, by performing a predetermined statistical processing by using the calculation result, it calculates the image plane shape of the projection optical system PL.

【0143】本第2の実施形態においても、図9のフローチャートをそのまま、あるいは一部変更することにより、投影光学系PLの像面形状の算出に限らず、ベストフォーカス位置、球面収差、倍率、ディストーション、 [0143] The present also in the second embodiment, as the flowchart of FIG. 9, or by changing part is not limited to the calculation of the image plane shape of the projection optical system PL, and the best focus position, the spherical aberration of magnification, distortion,
コマ収差等の光学特性の計測を行うことができる。 It is possible to perform measurement of the optical characteristics such as coma. また、この場合も照明テレセンの計測も可能である。 In this case also it is possible measure of the illumination telecentricity.

【0144】以上詳細に説明したように、本第2の実施形態の露光装置によると、投影光学系PLの光学特性を検出する際に、空間像検出に先立って、前述したステップ202〜206の処理により、投影光学系PLの光軸AXにほぼ垂直に配置されその一部に空間像計測器59 [0144] As described above in detail, according to the exposure apparatus of the second embodiment, when detecting the optical characteristics of the projection optical system PL, prior to the detection space image, steps 202 - 206 described above the process, aerial image measurement portion thereof is disposed substantially perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL 59
の検出部としてのスリット22がが形成されたスリット板90の形状データ(3次元バイスプライン曲面データ)が求められる。 Shape data of the slit plate 90 slits 22 are formed as a detection unit of the (three-dimensional by spline surface data) is obtained.

【0145】次いで、位置を計測する計測点であるフォーカスセンサのうち、空間像検出時にスリット22も最も近いと推測されるフォーカスセンサS p,qが選択される。 [0145] Then, among the focus sensor is a measuring point for measuring the position, the focus sensor S p suspected of most close slit 22 at the spatial image detection, q is selected.

【0146】そして、実際の空間像の検出に際しては、 [0146] and, upon detection of the actual space images,
多点焦点位置検出系(60a,60b)のフォーカスセンサS p,qにおけるスリット板90のZ位置が計測され、該計測結果に基づいて、スリット板90のZ位置を設定した状態で、空間像計測器59を用いて、計測用パターンの空間像計測が行われる。 Multiple point focal point position detection system (60a, 60b) focus sensor S p, Z position of the slit plate 90 in the q of is measured, based on the measurement result, while setting the Z position of the slit plate 90, the aerial image using the measurement instrument 59, the aerial image measurement of the measurement pattern are performed.

【0147】そして、空間像計測時におけるフォーカスセンサS p,qとスリット22との位置関係と、先に求められた形状データとに基づいて空間像計測結果に基づいて検出された光学情報に含まれるZ位置情報(実施形態ではベストフォーカス位置)が補正され、その補正後の情報に基づいて投影光学系PLの像面湾曲等の光学特性が算出される。 [0147] Then, included in the focus sensor S p, q and positional relationship with the optical information detected on the basis of the aerial image measurement results based on the shape data determined above the slit 22 when the aerial image measuring It is (in the embodiment best focus position) Z position information is the correction, the optical properties of the field curvature and the like of the projection optical system PL on the basis of the information after the correction is calculated.

【0148】このように、本第2の実施形態では、検出された光学情報に含まれるZ位置情報について適切な補正が行われ、その補正後の情報に基づいて投影光学系の光学特性が算出されるので、投影光学系の光学特性を高精度に検出することが可能になる。 [0148] Thus, in the second embodiment, the appropriate correction for Z position information included in the detected optical information is performed, calculating the optical characteristics of the projection optical system based on the information of the corrected because it is, it is possible to detect the optical characteristics of the projection optical system with high accuracy. この場合も、スリット板90の表面形状に影響を受けることなく、また、ウエハステージWSTのXY面内の移動に起因する移動面形状(走り面形状)の影響を受けることも殆どない。 Again, without being affected by the surface shape of the slit plate 90, also hardly be influenced by the moving surface shape due to movement in the XY plane of wafer stage WST (scanning plane shape).

【0149】従って、本第2の実施形態に係る露光装置では、前述した第1の実施形態と同様に、例えば投影光学系の光学特性の初期調整、あるいは、露光開始に先立っての投影光学系の光学特性の調整により投影光学系P [0149] Thus, the exposure apparatus according to the second embodiment, as in the first embodiment described above, for example, the initial adjustment of the optical characteristics of the projection optical system, or the projection optical system prior to the start of exposure the projection optical system P by adjusting the optical properties
Lの光学特性を高精度に調整し、あるいはその検出された光学特性を考慮して、投影光学系PLにより投影されるレチクルパターンの像とウエハとの相対位置を調整した状態でレチクルパターンのウエハW上への転写が行われる。 The L optical properties of adjusted with high precision, or taking into account the detected optical characteristic thereof, the wafer of the reticle pattern while adjusting the relative position between the image and the wafer of the reticle pattern projected by the projection optical system PL transfer onto W is performed. このため、重ね合せ精度の良好な露光を行なうことが可能となる。 Therefore, it is possible to perform good exposure overlay accuracy.

【0150】なお、本第2の実施形態では、空間像計測に際し、ウエハテーブル18をZ軸方向にステップ移動する場合について説明したが、これに限らず、ウエハテーブル18をZ軸方向に走査する動作を伴う計測を行う場合にも、上述したスリット板90の形状を考慮して検出される光学情報中のZ位置補正を採用すれば、同等の効果を得ることができる。 [0150] In the present second embodiment, when aerial image measurement, but the wafer table 18 has been described a case where the step moving in the Z axis direction is not limited thereto, for scanning the wafer table 18 in the Z-axis direction when performing measurement with work, by employing the Z position correction in the optical information detected by considering the shape of the slit plate 90 as described above, it is possible to obtain the same effect.

【0151】但し、本第2の実施形態に係る投影光学系の光学特性の計測方法は、例えばベストフォーカス位置であるとか、ベストフォーカス位置から一定のデフォーカス位置といった特定Z位置での計測が必要とされる場合などには、不適である。 [0151] However, the measurement method of the optical characteristics of the projection optical system according to the second embodiment, for example Toka is the best focus position, it should be measured at a specific Z position such constant defocus position from the best focus position when the the like, is unsuitable. これは、計測時に実際にスリット22がその特定のZ位置に設定されないためである。 This is because the actual slit 22 during measurement is not set to the specific Z position. かかる計測では、前述した第1の実施形態に係る投影光学系の光学特性の計測方法が有効である。 In such measurement, it is effective method for measuring the optical characteristics of the projection optical system according to the first embodiment described above.

【0152】なお、上記各実施形態では、空間像計測の都度、それに先立って、スリット板90の形状計測を行う場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。 [0152] In the above embodiments, each of aerial image measurement, prior to it, there has been described a case where the shape measurement of the slit plate 90, but the present invention is not limited thereto. すなわち、スリット板90の形状計測は、製造、調整時等にのみ行い、スリット板90の形状計測を行った際の計測データをメモリ21に格納して置くこととしても良い。 That is, the shape measurement of the slit plate 90 is prepared, subjected only to adjust or the like, the measurement data when performing the shape measurement of the slit plate 90 may be placed and stored in the memory 21. かかる場合には、空間像の計測の際には、主制御装置20は、前述した図6のステップ1 In such a case, when the measurement of the aerial image, the main control unit 20, step 1 in FIG. 6 described above
08以降又は図9のステップ208以降の制御動作のみを行えば良い。 08 later, or step 208 may be performed only the control operation of the subsequent steps in FIG 9.

【0153】また、上記各実施形態では、スリット板9 [0153] In the above embodiments, the slit plate 9
0の形状算出において、双3次バイスプライン曲面式を用いたが、これに限らず、一般のバイスプライン補完であれば全て適用可能である。 In the shape calculation of 0, it was used bicubic by spline surface expression is not limited thereto, are all as long as the general bi-splines complementary applicable. さらに、もともと板状部材の表面精度が高い場合には隣り合う数点の計測データを用いた平面補完も採用することが可能である。 Furthermore, it is also possible to employ flat supplemented with measurement data of several points adjacent when originally high surface accuracy of the plate-like member. この他、 In addition,
板状部材表面を予め必要なサイズのマトリックス状の区画領域に分割し、各区画領域毎のZ位置データを、マップの形で持たせても良い。 Dividing the plate-like member surface in a matrix of divided areas previously required size, the Z position data of each divided area may be provided with the form of a map.

【0154】また、上記各実施形態では、計測装置として多点焦点位置検出系(60a,60b)を使用する場合について説明したが、これに限らず面形状が計測可能なレーザ干渉計(例えばフィゾー干渉計)や、その他の面位置計測装置を用いても良い。 [0154] In the above embodiments, multiple point focal point position detection system (60a, 60b) as the measurement apparatus has been described to use, this surface shape is not limited to the measurable laser interferometer (e.g. Fizeau interferometer) or may be other surface position measurement device. 要は、板状部材の少なくとも3点の面位置情報が同時に計測可能であれば良い。 In short, the surface position information of the at least three points of the plate-like member may, if possible simultaneously measured.

【0155】また、上記各実施形態では、板状部材に設けられた特定の構成要素がスリット22である場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。 [0155] In the above embodiments, although certain components provided in the plate-like member has been described is a slit 22, the present invention is not limited to this of course. 特定の構成要素は、検出系(上記実施形態では空間像計測器59)の構成要素であって、基板ステージ上に設けられ、その光軸方向の位置の変化が検出される光学情報を変化させる構成要素であれば足りる。 Particular component, a component of a detection system (aerial image measuring instrument 59 in the above embodiment), provided on the substrate stage, the change in direction of the optical axis position changing optical information detected suffice if a component. このような構成要素としては、例えば各種光学センサの受光部(例えば光電変換素子)、発光部などが挙げられる。 Such components, for example, the light receiving portion of the various optical sensors (e.g., photoelectric conversion element), such as a light emitting portion and the like.

【0156】従って、検出系も空間像計測器に限らず、 [0156] Therefore, the detection system is not limited to the aerial image measuring instrument,
波面収差計測装置や、照度むらセンサなどの露光装置のウエハテーブル上あるいはこれとは別の可動体上に少なくとも一時的に載置される検出系を広く含む。 And wavefront aberration measuring apparatus includes broadly a detection system which is at least temporarily mounted on another of the movable body on the wafer table or this is the exposure apparatus such as irregular illuminance sensor. なお、波面収差計測装置は、計測用パターンを微小開口(ピンホールなど)を介して、例えばラインセンサ、撮像素子などで検出し、その空間像の基準位置からの横ずれを検出することで投影光学系の波面収差を算出する。 Incidentally, the wavefront aberration measuring apparatus, through a very small aperture to measurement pattern (such as pinholes), for example a line sensor, is detected by an imaging device, a projection optical by detecting a lateral shift from the reference position of the aerial image to calculate the wavefront aberration of the system.

【0157】この他、検出系は、露光装置のウエハテーブル上あるいはこれとは別の可動体上にウエハW表面とほぼ同一高さ位置に固定された基準マーク(例えば、一定ピッチのラインアンドスペースパターンより成る0 [0157] In addition, the detection system, the reference mark which is fixed to substantially the same height as the wafer table or on which a wafer W on the surface to another movable body of the exposure apparatus (e.g., a constant pitch line and space consisting of pattern 0
°、45°、90°、135°の方向を周期方向とする4種類の回折格子マーク(振幅型又は位相型)より形成される発光マーク)を、ウエハテーブルの内側から露光波長又はこの近傍の波長の照明光により照明し、基準マークから発生した像光束を投影光学系を介してレチクルのパターン面に照射し、そのパターン面で反射した反射像の光束を投影光学系を介して基準パターン上に重畳させ、その反射像の光束を基準パターンを介して投影光学系の瞳面とほほ共役な位置に配置された光センサで受光する、フォーカスキャリブレーション用の検出系であっても良い。 °, 45 °, 90 °, 135 4 types of diffraction grating marks the direction ° and periodic direction of emission marks formed from (amplitude type or phase type)), from the inside of wafer table exposure wavelength or the vicinity illuminated by the illumination light of the wavelength, is irradiated on the pattern surface of the reticle image light flux generated from the reference mark via the projection optical system, on the reference pattern the light beam of the reflected image reflected by the pattern surface via the projection optical system the superimposed, it is received by the optical sensor disposed in the pupil plane Tohoho conjugate position of the projection optical system via the reference pattern the light beam of the reflected image may be a detection system for focus calibration. この検出系によると、基準マークが投影光学系の最良結像面を横切るように光軸方向に移動させることにより、光センサからの光電変換信号とウエハテーブル(基準マークの光軸方向位置)とに基づいて最良結像位置(ベストフォーカス位置)を正確に検出することができる。 According to this detection system, by the reference mark is moved in the optical axis direction so as to cross the best imaging plane of the projection optical system, the photoelectric conversion signal and the wafer tables from the optical sensor (reference mark position in the optical axis direction) best imaging position (best focus position) can be accurately detected based on. また、この検出系では、前述した空間像計測器と同様に投影光学系の視野内の任意の位置でベストフォーカス位置を求めることができる。 Further, in this detection system, it is possible to obtain the best focus position at any position within the field of the spatial image measuring instrument as well as a projection optical system as described above.

【0158】なお、上記各実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを基板に転写するとともに、基板を順次ステップ移動させるステップ・ [0158] In the above embodiments, although the present invention has been described when applied to a projection exposure apparatus by a step-and-scan method is not limited to this, the mask while still the mask and the substrate thereby transferring a pattern to a substrate, the step of moving sequentially steps the substrate
アンド・リピート型の露光装置にも本発明は適用することができる。 Also the present invention and repeat type exposure apparatus can be applied.

【0159】また、上記各実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気へッド、撮像素子、マイクロマシン、DNAチップ、及びレチクルやマスクなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。 [0159] In the above embodiments, although the present invention has been described when applied to the exposure apparatus for manufacturing semiconductor, not limited to this, for example, to transfer the liquid crystal display device pattern onto a rectangular glass plate exposure apparatus for liquid crystal, thin-film magnetic head, the image pickup device, a micromachine, DNA chips, and also the present invention to an exposure apparatus for manufacturing such as a reticle or a mask can be applied widely.

【0160】また、上記各実施形態では、露光用照明光としてKrFエキシマレーザ光(248nm)、ArF [0160] In the above embodiments, KrF excimer laser light as the exposure illumination light (248 nm), ArF
エキシマレーザ光(193nm)などを用いる場合について説明したが、これに限らず、g線(436nm)、 Has been described the case of using the excimer laser beam (193 nm), not limited to this, g-ray (436 nm),
i線(365nm)、F 2レーザ光(157nm)、銅蒸気レーザ、YAGレーザの高調波等を露光用照明光として用いることができる。 i-line (365 nm), F 2 laser light (157 nm), copper vapor laser, harmonic, etc. of a YAG laser can be used as the exposure illumination light.

【0161】また、上記各実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系として等倍あるいは拡大系を用いても良いし、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれであっても良い。 [0161] In the above embodiments, descriptions have been given of the case using a reduction system as the projection optical system is not limited thereto, may be used magnification or enlargement system as the projection optical system, a refraction system, reflection refraction system, and it may be any of the reflective system.

【0162】複数のレンズから構成される照明光学系、 [0162] The illumination optical system composed of a plurality of lenses,
投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより本実施形態の露光装置を製造することができる。 With the built optical adjustment to the projection optical system exposure apparatus main body, to connect a large number of installed wires and pipes reticle stage and the wafer stage to the exposure apparatus main body consisting of machine parts, further overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc. ) can be produced an exposure apparatus of this embodiment by the. 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。 The manufacturing of the exposure apparatus is preferably performed in a clean room in which temperature and cleanliness are controlled.

【0163】半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。 [0163] The semiconductor device, the step of designing the function and the performance of the device, the step of fabricating a reticle based on the designing step, a step of fabricating a wafer of silicon material, the pattern of the reticle by the exposure apparatus of the embodiment described above the step of transferring the wafer, a device assembly step (dicing, bonding, including packaging step), and an inspection step or the like.

【0164】 [0164]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る露光装置によれば、基板ステージの移動面形状と、検出系を構成する特定の構成要素が配置された板状部材の表面形状とが、計測結果に与える影響を同時に軽減し、精度の高い光学的な測定、ひいては高精度な露光を行うことができるという効果がある。 As described in the foregoing, according to the exposure apparatus according to the present invention, the moving surface shape of the substrate stage, and the surface shape of the particular components are arranged plate-like member constituting the detection system , to reduce the influence on the measurement results at the same time, high-precision optical measurement, there is an effect that it is possible to perform highly accurate exposure thus.

【0165】本発明に係る光学特性検出方法によれば、 According to the optical characteristic detecting method according to the [0165] present invention,
投影光学系の光学特性を高精度に検出することができるという効果がある。 There is an effect that it is possible to detect the optical characteristics of the projection optical system with high accuracy.

【0166】また、本発明に係る露光方法によれば、高精度な露光を行うことができるという効果がある。 [0166] Further, according to the exposure method of the present invention, there is an effect that it is possible to perform high-precision exposure.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】第1の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 1 is a diagram schematically showing the arrangement of an exposure apparatus according to the first embodiment.

【図2】図1のウエハステージWSTを取り出して示す斜視図である。 2 is a perspective view showing taken out wafer stage WST in FIG.

【図3】空間像計測器を用いてレチクルに形成された計測用パターンの空間像が計測されている最中の状態を示す図であって、かつウエハテーブルの一部を破砕して示す正面図である。 [Figure 3] A diagram showing the state of the middle of the aerial image of the measurement pattern formed on the reticle by using the aerial image measuring instrument is measured, and the front shown by crushing a part of wafer table it is a diagram.

【図4】ウエハ表面の露光領域IA近傍に形成される4 [4] 4 formed in the vicinity of the exposure area IA of the wafer surface
9個のスリット像の配置を示す平面図である。 Is a plan view showing an arrangement of nine of the slit image.

【図5】図5(A)〜図5(C)は、空間像計測器による空間像の計測方法について説明するための図である。 [5] FIG. 5 (A) ~ FIG. 5 (C) is a diagram for explaining a measuring method of the aerial image by the aerial image measuring instrument.

【図6】第1の実施形態において、投影光学系の光学特性の像面形状の計測を行う際の主制御装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。 [6] In the first embodiment, it is a flowchart showing a control algorithm of the main controller for performing a measurement of the image surface shape of the optical characteristics of the projection optical system.

【図7】双3次バイスプライン曲面の算出方法について説明するための図である。 7 is a diagram for describing the calculation method of bicubic by spline surfaces.

【図8】スリット22とフォーカスセンサS i,j, [8] the slit 22 and the focus sensor S i, j, S
i+1,jと、Z位置誤差ΔZとの関係を概念的に示す図である。 and i + 1, j, is a diagram conceptually illustrating the relationship between the Z position error [Delta] Z.

【図9】第2の実施形態において、投影光学系の光学特性の像面形状の計測を行う際の主制御装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。 [9] In the second embodiment, it is a flowchart showing a control algorithm of the main controller for performing a measurement of the image surface shape of the optical characteristics of the projection optical system.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

18…ウエハテーブル(基板ステージ)、20…主制御装置(制御装置)、21…メモリ(記憶装置)、22… 18 ... wafer table (substrate stage), 20 ... main control unit (control device), 21 ... memory (storage device), 22 ...
スリット(特定構成要素、検出部)、59…空間像計測器(投影像検出系、検出系)、60a…送光系(計測装置の一部)、60b…受光系(計測装置の一部)、90 Slits (specific component detection unit), 59 ... aerial image measuring instrument (projected image detecting system, the detection system), 60a ... light sending system (part of the measuring device), 60b ... light receiving system (part of the measuring device) , 90
…スリット板(板状部材)、100…露光装置、R…レチクル(マスク)、PL…投影光学系、W…ウエハ(基板)。 ... slit plate (plate member), 100 ... exposure apparatus, R ... reticle (mask), PL ... projection optical system, W ... wafer (substrate).

Claims (13)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、 前記基板を保持する基板ステージと;前記基板ステージ上に前記投影光学系の光軸にほぼ垂直に設置された板状部材の一部に配置された特定構成要素を少なくとも含み、前記投影光学系の光軸方向に関する前記特定構成要素の位置に応じて変化する光学情報を検出する検出系と;前記投影光学系との位置関係が固定で、前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測可能な計測装置と;前記計測装置を用いて予め計測された前記板状部材表面の少なくとも3点の前記光軸方向の位置情報に基づいて求められた前記板状部材表面の形状データが記憶された記憶装置と;を備えることを特徴とする露光装置。 1. A exposure apparatus the pattern of the mask through a projection optical system for transferring onto a substrate, and the substrate stage which holds the substrate; substantially perpendicular to the optical axis of said projection optical system onto the substrate stage It includes at least a specific component disposed on a portion of the installed plate-like member, a detection system for detecting an optical information that changes according to the position of the particular component associated with the direction of the optical axis of the projection optical system; in the positional relationship fixed between the projection optical system, the plate-like position information about the optical axis of the member surface and the measurable measurement device, at least of the by using the measuring apparatus previously measured the plate-like member surface shape data of said plate-like member surface obtained on the basis of the optical axis direction position information of the three points is stored and a storage device; exposure apparatus comprising: a.
  2. 【請求項2】 前記計測装置は、斜入射光式の多点焦点位置検出装置であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 Wherein said measuring apparatus, an exposure apparatus according to claim 1, characterized in that a multipoint focal position detecting device oblique incident-light.
  3. 【請求項3】 前記記憶装置には、前記計測装置を用いて予め計測された前記板状部材表面の前記光軸方向の位置情報に基づいて算出されたバイスプライン曲面データが前記板状部材表面の形状データとして記憶されていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 Wherein in the storage device, the measuring device is measured in advance by using the said plate-like member and the optical axis direction by spline surface data calculated on the basis of the position information is the plate-like member the surface of the surface an apparatus according to claim 1, characterized in that it is stored as the shape data.
  4. 【請求項4】 前記検出系を用いて前記投影光学系の視野内の所定点で前記光学情報を検出するとともに、前記計測装置の計測点と前記検出系を構成する前記特定構成要素との位置関係に応じて、前記記憶装置に記憶された前記形状データに基づいて、前記検出時に前記計測装置を用いて設定される前記板状部材の前記光軸方向に関する位置を補正する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置。 And detects the optical information wherein a predetermined point in the visual field of the projection optical system by using the detection system, the position of the specific elements constituting the detection system and the measurement point of the measurement device depending on the relationship, on the basis of the said shape data stored in the storage device, further comprising a control device for correcting a position with respect to the optical axis direction of the plate-like member which is set by using the measuring device when the detected the exposure apparatus according to claim 1, characterized in that.
  5. 【請求項5】 前記検出系を用いて前記投影光学系の視野内の所定点で前記光学情報を検出するとともに、前記計測装置の計測点と前記検出系を構成する前記特定構成要素との位置関係に応じて、前記記憶装置に記憶された前記形状データに基づいて前記検出結果、又は前記検出結果から得られる前記光軸方向に関する前記所定点での位置情報を補正する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置。 And detects the optical information at a predetermined point of 5. the visual field of the projection optical system by using the detection system, the position of the specific elements constituting the detection system and the measurement point of the measurement device depending on the relationship, the storage device the detection result based on the stored said shape data into, or the detection result for the optical axis direction obtained from said further comprising a control device for correcting the position information at a predetermined point the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the.
  6. 【請求項6】 前記検出系を用いて前記投影光学系の視野内で前記計測装置の計測点と異なる所定点で前記光学情報を検出するとともに、前記記憶装置に記憶された前記形状データと、前記検出結果から得られる前記光軸方向に関する位置情報とに基づいて、前記計測点に関する前記計測装置の較正情報を決定する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置。 6. A and detects the optical information at the measurement point and different predetermined points of the detection system the measuring device in the field of view of the projection optical system using a said shape data stored in the storage device, based on the position information about the optical axis direction obtained from the detection result, any one of claims 1 to 3, further comprising a controller for determining the calibration information of the measuring device relating to the measuring point An apparatus according to claim.
  7. 【請求項7】 前記検出系は、前記投影光学系により投影された投影像を検出する投影像検出系であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の露光装置。 Wherein said detection system, an exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a projection image detection system for detecting a projected image projected by the projection optical system.
  8. 【請求項8】 第1面上に配置されるパターンを第2面上に投影する投影光学系の光学特性を検出する光学特性検出方法であって、 前記投影光学系の光軸にほぼ垂直に配置されその一部に光学情報を検出する検出系の検出部が設けられる板状部材表面の形状データを求める第1工程と;前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測する計測装置の特定の計測点における前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測し、該計測結果及び計測時における前記特定の計測点と前記検出部との位置関係と、前記求められた形状データとに基づいて、前記計測装置を用いて設定される前記板状部材の前記光軸方向に関する位置を補正した状態で、前記検出系を用いて、前記光軸方向に関する前記検出部の位置に応じて変化する 8. A optical property detection method for detecting an optical characteristic of a projection optical system for projecting a pattern arranged on a first surface on a second surface, substantially perpendicular to the optical axis of the projection optical system measurement measures positional information about the optical axis direction of the plate-like member surface; disposed first step and obtaining shape data of the detection portion is a plate-like member surface provided the detection system for detecting an optical information in a part thereof position information about the optical axis direction of the plate-like member surface is measured at specific measurement points of the apparatus, the positional relationship between the measurement result and the particular measurement point and the detection unit at the time of measurement, the obtained based on the shape data, in a state where the corrected position an optical axis direction of the plate-like member which is set by using the measuring device, using the detection system, the position of the detector about the optical axis changes in accordance with the 学情報を検出する第2工程と;前記光学情報の検出結果に基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する第3 Third for calculating the optical characteristic of the projection optical system based on a detection result of the optical information; second step and detecting an academic information
    工程と;を含む光学特性検出方法。 Step a; optical characteristic detecting method comprising.
  9. 【請求項9】 第1面上に配置されるパターンを第2面上に投影する投影光学系の光学特性を検出する光学特性検出方法であって、 前記投影光学系の光軸にほぼ垂直に配置されその一部に光学情報を検出する検出系の検出部が設けられる板状部材表面の形状データを求める第1工程と;前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測する計測装置を用いて前記板状部材表面の前記光軸方向に関する位置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記板状部材の前記光軸方向に関する位置を設定した状態で、前記検出系を用いて、前記光軸方向に関する前記検出部の位置に応じて変化する光学情報を検出する第2工程と;前記検出時における前記計測装置の特定の計測点と前記検出部との位置関係と、前記求められた形状データとに基づ 9. An optical characteristic detecting method for detecting an optical characteristic of a projection optical system for projecting a pattern arranged on a first surface on a second surface, substantially perpendicular to the optical axis of the projection optical system measurement measures positional information about the optical axis direction of the plate-like member surface; disposed first step and obtaining shape data of the detection portion is a plate-like member surface provided the detection system for detecting an optical information in a part thereof position information about the optical axis direction of the plate-like member surface was measured using an apparatus, in a state of setting the position related to the optical axis direction of the plate-like member on the basis of the measurement results, using the detection system a second step of detecting the optical information that changes according to the position of the detector about the optical axis; and positional relationship between the specific measurement point of said measuring device at the time of the detection and the detection unit, the calculated It was based on the shape data て前記検出された光学情報、又は該光学情報に含まれる前記光軸方向の位置情報を補正して前記投影光学系の光学特性を決定する第3工程と;を含む光学特性検出方法。 The detected optical information, or the third step and determining the optical characteristics of the projection optical system by correcting the position information of the optical axis direction included in the optical information Te; optical characteristic detecting method comprising.
  10. 【請求項10】 前記投影光学系の視野内の所定点に前記検出部を設定するとともに、前記計測装置を用いて前記光軸方向に関する前記板状部材の位置を変化させながら前記光学情報を検出することで前記所定点における前記投影光学系の光学特性を算出することを特徴とする請求項8又は9に記載の光学特性検出方法。 10. and sets the detector to a predetermined point in the visual field of the projection optical system, the measuring device detects the optical information while changing the position of the plate-shaped member about said optical axis direction by using optical characteristic detecting method according to claim 8 or 9, characterized in that to calculate the optical characteristics of said projection optical system at said predetermined point by.
  11. 【請求項11】 前記計測装置はその複数の計測点でそれぞれ前記光軸方向に関する前記板状部材の位置情報を計測可能であり、前記特定の計測点は、前記光学情報の検出時に前記検出部に最も近い位置に存在する計測点であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の光学特性検出方法。 Wherein said measuring device is capable of measuring positional information of the plate-like member for each direction of the optical axis in the plurality of measurement points, the specific measurement point, the detection unit upon detection of the optical information optical characteristic detecting method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the measurement points present at a position closest to.
  12. 【請求項12】 前記第1工程では、前記板状部材を、 The method according to claim 12, wherein the first step, the plate-like member,
    前記投影光学系の直下に移動させ、前記投影光学系の直下に移動した前記板状部材表面の少なくとも3点における前記投影光学系の光軸方向の位置情報を前記計測装置を用いて計測し、しかる後、該計測結果に基づいて前記板状部材表面の形状データを算出することを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載の光学特性検出方法。 The move to the right under the projection optical system, measured using the measuring device the position information of the optical axis of the projection optical system in at least three points of the moved the plate-like member the surface directly below the projection optical system, Thereafter, the optical characteristic detecting method according to any one of claims 8-11, characterized in that for calculating the shape data of said plate-like member surface on the basis of the measurement results.
  13. 【請求項13】 マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、 露光に先立って、請求項8〜12のいずれか一項に記載の光学特性検出方法を用いて前記投影光学系の光学特性を検出する工程と;前記検出された光学特性を考慮して、前記投影光学系により投影される前記マスクパターンの像と前記基板との相対位置を調整した状態で前記マスクパターンの転写を行う工程と;を含む露光方法。 13. An exposure method for a mask pattern via a projection optical system for transferring onto a substrate, prior to exposure, using an optical characteristic detecting method according to any one of claims 8 to 12 detecting the optical characteristics of the projection optical system Te and; taking into account the detected optical characteristic, in a state where the relative position is adjusted between the image and the substrate of the mask pattern projected by the projection optical system the exposure method comprising: a step to carry out transcription of the mask pattern.
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