JP2002203763A - Optical characteristic measuring method and device, signal sensitivity setting method, exposure unit and device manufacturing method - Google Patents

Optical characteristic measuring method and device, signal sensitivity setting method, exposure unit and device manufacturing method

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JP2002203763A
JP2002203763A JP2000398902A JP2000398902A JP2002203763A JP 2002203763 A JP2002203763 A JP 2002203763A JP 2000398902 A JP2000398902 A JP 2000398902A JP 2000398902 A JP2000398902 A JP 2000398902A JP 2002203763 A JP2002203763 A JP 2002203763A
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Tsuneyuki Hagiwara
Naohito Kondo
Shunichi Tohata
俊一 東畑
恒幸 萩原
尚人 近藤
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Nikon Corp
株式会社ニコン
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Exposure 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 accurately measure the best focus position of a projection optical system regardless of the type of the measuring mark. SOLUTION: A specified measuring mark is irradiated with illumination light, and a space image of the measuring mark is formed on the image surface through the projection optical system. A pattern for measurement is relatively scanned with respect to the space image and a photoelectric transfer signal corresponding to the intensity of the illumination light through the pattern for measurement is obtained in every position in the direction of the optical axis of the pattern for measurement. Then the region which is surrounded by the photoelectric transfer signals obtained in the positions in the direction of the optical axis of the pattern for measurement, for example, the waveform of signals P1 and P2 and the scanning axis of the pattern for measurement is divided into a first region A (area A) indicating that it is near the best focus position of the projection optical system, and a second region B (area B) indicating that it is far from the best focus position. The best focus position is detected by regarding the area ratio between the first region and the second region A/B as an evaluation amount.

Description

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

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学特性計測方法及び装置、信号感度設定方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、像面に所定パターンの空間像を形成する投影光学系の光学特性計測方法及び該光学特性計測方法を実行するための光学特性計測装置、前記光学特性計測方法で空間像の計測に用いられる信号処理系の信号感度設定方法、前記光学特性計測装置を備える露光装置、並びに該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an optical characteristic measuring method and apparatus, signal sensitivity setting method, an exposure apparatus, and relates to a device manufacturing method, more particularly, a projection optics for forming an aerial image of a predetermined pattern on the image plane optical property measurement apparatus for performing optical property measuring method and optical property measurement method of the system, the signal sensitivity setting method of a signal processing system used in the measurement of the aerial image in the optical property measurement method, the optical property measuring apparatus comprising an exposure device, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)のパターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する投影露光装置、例えばステップ・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、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)等が用いられている。 BACKGROUND ART Conventionally, a semiconductor element or a liquid crystal display device or the like when manufacturing in a photolithography process, a photomask or reticle (hereinafter generally referred to as "reticle") patterns, through a projection optical system surface the photoresist projection exposure apparatus with a photosensitive agent is transferred onto a substrate such as a wafer coated or glass plates, such as, for example, a reduction projection exposure apparatus by a step-and-repeat method (a so-called stepper), a step-and-scan method in such scanning projection exposure apparatus (so-called scanning stepper) is used.

【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、基板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 shot area on the substrate 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、投影光学系の光学特性(結像特性を含む)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 superimposition accuracy (including the imaging characteristics) optical characteristics of the projection optical system is essential to be adjusted to a desired state.

【0004】この投影光学系の光学特性の調整の前提として、光学特性を正確に計測する必要がある。 [0004] Given the adjustment of the optical characteristics of the projection optical system, it is necessary to accurately measure the optical properties. この光学特性の計測方法の一つとして、実際に露光を行うことなく、計測マークが形成された計測用マスク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マークの空間像(投影像)に対して矩形状又はスリット状の開口パターンを走査して、その開口パターンを透過した光を光電変換して空間像を計測し、この計測結果に基づいて光学特性を算出する方法(以下、「空間像計測法」と呼ぶ)も行われている。 As one method for measuring the optical properties, actual exposure without performing, illuminated by the illumination light measuring mask the measurement marks are formed spatial image of the measurement mark formed by the projection optical system (projection image) scanning the rectangular or slit-shaped aperture pattern relative to measure the aerial image of light transmitted through the aperture pattern by photoelectric conversion, a method of calculating the optical characteristics based on the measurement result (hereinafter, " referred to as the aerial image measurement method ") it has also been carried out.

【0005】空間像計測法では、投影光学系のディストーション(倍率を含む)、コマ収差等の横の収差は勿論、ベストフォーカス位置、像面湾曲、球面収差等の縦の収差も計測することが可能である。 [0005] In the spatial image measurement method, the distortion of the projection optical system (including a magnification), of course next to aberrations such as coma, the best focus position, curvature of field, but also the longitudinal aberrations, such as spherical aberration measuring possible it is.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の空間像計測方法では、投影光学系のベストフォーカス位置の計測に際し、空間像に対応する光強度信号をフーリエ変換し、例えばその1次周波数成分の振幅と0次周波数成分の振幅との比であるコントラストなどの基本波成分の振幅に基づく評価量を用いていた。 In THE INVENTION Problems to be Solved by conventional aerial image measurement method, upon measurement of the best focus position of projection optical system, a light intensity signal corresponding to the spatial image Fourier transform, for example, the amplitude of the primary frequency component etc. which is the ratio contrast between the amplitude of the zero-order frequency component has been used to evaluate the amount based on the amplitude of the fundamental wave component of. このため、ベストフォーカス位置計測用のマークとしては、基本波成分の検出に好適な比較的ピッチの狭いくり返しマーク、例えばライン部の幅とスペース部の幅の比であるデューティ比が1:1 Therefore, as the mark for the best focus position measurement, the narrow repeated marks of suitable relatively pitch detection of the fundamental wave component, the duty ratio is the ratio of the width of the space portion of the example, a line section 1: 1
のラインアンドスペースマークなどが用いられていた。 Such as the line-and-space mark has been used.
かかるラインアンドスペースマークを用いたベストフォーカス位置の計測は、DRAM等のメモリを製造する場合には好適に使用することができる。 Measurement of the best focus position with such line-and-space mark, can be suitably used in the case of manufacturing a memory such as a DRAM.

【0007】しかしながら、半導体露光装置はメモリの他、CPU、システムLSI等の製造に際しても用いられており、例えばCPUメーカーからは、孤立線や比較的くり返しピッチの広いくり返しマークに照準を合わせて投影光学系のベストフォーカス位置の計測が可能な新技術の出現が期待されている。 However, the semiconductor exposure apparatus other memory, CPU, and also used in the production of such a system LSI, for example, from a CPU manufacturers have aimed broad repeated to mark the isolated lines and relatively repetitive pitch projection the emergence of new capable of measuring the best focus position technology of the optical system is expected.

【0008】これは、投影光学系のベストフォーカス位置は、計測マークとして、比較的ピッチの狭いくり返しマークを用いた場合と、孤立線や比較的くり返しピッチの広いくり返しマーク(擬似孤立線)を用いた場合とでは、ベストフォーカス位置が異なるが、前述した基本波成分の振幅に基づく評価量を用いる手法では後者の場合に計測が困難となるためである。 [0008] This is the best focus position of projection optical system, use as measurement marks, relatively to the case of using a narrow repeated mark pitch, broad repeated mark of isolated lines and relatively repeating pitch (pseudo isolines) in the case you were, but best focus positions are different is because it is difficult to measure in the latter case a technique using an evaluation quantity based on the amplitude of the fundamental wave component described above.

【0009】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、計測マークの種類によらず、投影光学系のベストフォーカス位置を高精度に計測することができる光学特性計測方法及び装置を提供することにある。 [0009] The present invention has been made under such circumstances, the first object, regardless of the type of measurement marks, optical characteristics can be measured best focus position of projection optical system with high precision It is to provide a measuring method and apparatus.

【0010】また、本発明の第2の目的は、信号処理系の分解能を最大限有効に利用して精度良く光強度分布を計測することを可能にする信号感度設定方法を提供することにある。 [0010] A second object of the present invention is to provide a signal sensitivity setting method that make it possible to measure accurately the light intensity distribution by using the resolution of the signal processing system most effectively .

【0011】本発明の第3の目的は、デフォーカスに起因する露光不良の発生を抑制して高精度な露光を実現する露光装置を提供することにある。 A third object of the present invention is to provide an exposure apparatus by suppressing the occurrence of exposure defects caused by defocus to realize highly accurate exposure.

【0012】本発明の第4の目的は、デバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。 A fourth object of the present invention is to provide a device manufacturing method that can improve device productivity.

【0013】 [0013]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の光学特性計測方法は、投影光学系(PL)の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、照明光(IL)によって所定の計測マーク(PM)を照明し、該計測マークの空間像(PM')を前記投影光学系を介して像面上に形成する工程と;前記投影光学系の像面側に配置された計測用パターン(22)を前記空間像に対して相対的に走査するとともに、前記計測用パターンを介した前記照明光の強度に応じた光電変換信号を前記計測用パターンの前記光軸方向の複数の位置毎に得る工程と;前記計測用パターンの光軸方向の位置毎に得られた前記光電変換信号の波形と前記計測用パターンの前記走査軸とが囲む領域を、前記投影光学系のベストフォーカス位置に近いことを示す第1の領域と Means for Solving the Problems An optical property measurement method according to claim 1 is an optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of the projection optical system (PL), a predetermined measurement by the illumination light (IL) mark illuminates the (PM), process and the aerial image of the measurement mark (PM ') is formed on the image plane through the projection optical system; measurement pattern arranged on the image plane side of the projection optical system (22) with relatively scanned with respect to the aerial image, said each of the plurality of positions the optical axis direction of the measurement pattern photoelectric conversion signals corresponding to the intensity of the illumination light via the measurement pattern step and get to; the area where the scanning shaft surrounds the waveform and the measurement pattern of the photoelectric conversion signal obtained for each position in the optical axis direction of the measurement pattern, the best focus position of the projection optical system a first region showing that nearly 、前記ベストフォーカス位置に遠いことを示す第2の領域とに分け、前記第1の領域と前記第2の領域との面積比を評価量として前記ベストフォーカス位置を検出する工程と;を含む光学特性計測方法である。 The divided into a second region showing that far the best focus position, and detecting the best focus position as an evaluation amount area ratio between the first region and the second region; optical including it is a characteristic measurement method.

【0014】これによれば、照明光によって所定の計測マークを照明し、該計測マークの空間像を投影光学系を介して像面上に形成し、該空間像に対して計測用パターンを相対的に走査するとともに、計測用パターンを介した照明光の強度に応じた光電変換信号を計測用パターンの光軸方向の複数の位置毎に得る。 According to this, it illuminates the predetermined measurement mark by the illumination light, through the aerial image projection optical system of the measurement mark formed on the image plane, relative to measurement pattern with respect to the spatial image while scanned manner to obtain a photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the illumination light via the measurement pattern for each of a plurality of positions in the optical axis direction of the measurement pattern. そして、計測用パターンの光軸方向の位置毎に得られた光電変換信号の波形と計測用パターンの走査軸とが囲む領域を、投影光学系のベストフォーカス位置に近いことを示す第1の領域と、ベストフォーカス位置に遠いことを示す第2の領域とに分け、第1の領域と第2の領域との面積比を評価量としてベストフォーカス位置を検出する。 The first area to indicate that a region where the waveform of the photoelectric conversion signal obtained for each position in the optical axis direction of the measurement pattern and the scan axis of the measurement pattern is surrounded, near to the best focus position of projection optical system If, divided into a second region showing that far the best focus position, for detecting the best focus position and the area ratio of the first region and the second region as an evaluation amount. このため、空間像の強度信号(光電変換信号)をフーリエ変換等を行うことなく、得られた各光電変換信号の波形と計測用パターンの走査軸とが囲む領域を所定の基準で2つに分けるだけで、それら2つの領域の面積比により、計測マークの種類によらず、投影光学系のベストフォーカス位置を高精度に計測することが可能となる。 Therefore, the intensity signals of the spatial image (photoelectric conversion signal) without performing the Fourier transform or the like, an area in which the waveform of the photoelectric conversion signals obtained with the scanning axis of the measurement pattern is surrounded on two at a predetermined reference only divided by the area ratio of the two areas, regardless of the type of measurement marks, it is possible to measure the best focus position of projection optical system with high accuracy.

【0015】この場合において、第1の領域、第2の領域の設定方法は種々考えられる。 [0015] In this case, the first region, setting method of the second region are various. 例えば、請求項2に記載の光学特性計測方法の如く、前記光電変換信号は前記計測用パターンの各位置に対応する空間像の強度を表す像強度信号である場合に、前記第1の領域は、前記像強度信号に対応する領域を前記位置方向に沿って分割した際の設計上のベストフォーカス位置を含む所定幅の領域であり、前記第2の領域は、前記分割された残りの領域であることとすることができる。 For example, as optical characteristics measuring method according to claim 2, when the photoelectric conversion signal is an image intensity signal representing the intensity of the aerial image corresponding to each position of the measurement pattern, the first region is an area having a predetermined width including the best focus position of the design when the area corresponding to the image intensity signal is divided along the position direction, the second region, in the divided remaining regions It may be to some. あるいは、請求項3に記載の光学特性計測方法の如く、前記光電変換信号は前記計測用パターンの各位置に対応する空間像の強度を表す像強度信号である場合に、前記第1の領域は、前記像強度信号に対応する領域を所定の像強度の閾値を境に強度方向に沿って分割した最大像強度に近い側の領域であり、前記第2の領域は、前記分割された残りの領域であることとすることができる。 Alternatively, as optical characteristics measuring method according to claim 3, when the photoelectric conversion signal is an image intensity signal representing the intensity of the aerial image corresponding to each position of the measurement pattern, the first region a region closer to the maximum image intensity threshold and boundary divided along the strength direction of the image intensity signals given image intensity corresponding region, the second region, the divided remaining it can be assumed that a region.

【0016】上記1〜3に記載の各光学特性計測方法において、請求項4に記載の光学特性計測方法の如く、前記ベストフォーカス位置の検出を、前記投影光学系の光軸からの距離が異なる複数点に関して繰り返し行うことにより、前記投影光学系の像面形状を検出する工程を更に含むこととすることができる。 [0016] In the optical characteristic measuring method according to any of the above 1 to 3, as the optical characteristics measuring method according to claim 4, the detection of the best focus position, the distance from the optical axis of the projection optical system is different by repeating for multiple points, it is possible to further comprise the step of detecting the image plane shape of the projection optical system.

【0017】上記請求項1〜4に記載の各光学特性計測方法において、前記計測マークは、繰り返し周期の短いラインアンドスペースマーク等であることとすることも勿論できるが、請求項5に記載の光学特性計測方法の如く、前記計測マークは、前記走査方向に直交する方向に伸びる少なくとも1本のラインパターンから成る孤立線状のパターンであることとすることもできる。 [0017] In the optical characteristic measuring method according to the claim 1, wherein the measurement mark, also can of course be a repeating cycle of short line and space mark or the like, according to claim 5 as the optical property measuring method, the measuring marks can also be said is an isolated linear pattern consisting of at least one line pattern extending in a direction orthogonal to the scanning direction. ここで、 here,
「孤立線状のパターン」とは、孤立ラインパターンの他、ライン部の幅とスペース部の幅との比であるデューティ比が1:(9以上)となるラインアンドスペースマークであるいわゆる擬似孤立線パターンなども含む。 By "isolated line-shaped pattern", other isolated line pattern, the duty ratio is 1, which is the ratio of the width of the space portion of the line portion (9 or more) and a line-and-space is marked so pseudo isolated such as a line pattern also be included. 本明細書では、他の部分においてもこのような意味で「孤立線状のパターン」なる用語を用いている。 In this specification, it is also used to "isolated line-shaped pattern" term in this sense in other parts.

【0018】上記請求項1〜5に記載の各光学特性計測方法において、計測用パターンは矩形の開口パターンなどとすることもできるが、例えば請求項6に記載の光学特性計測方法の如く、前記計測用パターンは、前記光軸に垂直な2次元平面内で前記走査方向に直交する方向に伸びる所定幅のスリット状の開口パターンであることとすることができる。 [0018] In the optical characteristic measuring method according to the claims 1 to 5, the measurement pattern may be a like rectangular opening patterns, for example, as optical characteristics measuring method according to claim 6, wherein measurement pattern may be assumed that a slit-shaped aperture pattern of prescribed width extending in a direction perpendicular to the scanning direction in the vertical two-dimensional plane to the optical axis.

【0019】上記請求項1〜6に記載の各光学特性計測方法において、請求項7に記載の光学特性計測方法の如く、前記光電変換信号の取得に際して、受光した信号光の強度に応じた光電変換信号を出力する光電変換素子と該光電変換素子から前記光電変換信号が入力される処理回路とを含む信号処理系を用いるとともに、前記光電変換信号の1山分の積分値を、前記計測マークの線幅と前記計測用パターンの幅のうちの大きい方の寸法で除した値に基づいて、前記信号処理系のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように前記信号処理系の信号感度を設定していることとすることができる。 [0019] In the optical characteristic measuring method according to the claims 1 to 6, as the optical characteristics measuring method according to claim 7, when the acquisition of the photoelectric conversion signals, photoelectrically corresponding to the intensity of the received optical signal with use of the signal processing system from the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element and outputs the converted signal and a processing circuit for the photoelectric conversion signal is input, the integral value of one peak portion of the photoelectric conversion signal, the measurement mark based of the line width and the value obtained by dividing the size of the larger of the width of the measurement pattern, setting the signal sensitivity of the signal processing system as can be used as efficiently as possible the dynamic range of the signal processing system it can be that you are.

【0020】請求項8に記載の信号感度設定方法は、受光した信号光の強度に応じた光電変換信号を出力する光電変換素子(24)と、該光電変換素子からの前記光電変換信号が入力される信号処理回路(42)とを含む信号処理系(50)の信号感度を設定する信号感度設定方法であって、第1面上で第1方向に伸びる所定線幅の線状パターンを介して照明光を第2面上に照射する工程と;前記第2面上で、前記第1方向に伸びる所定幅の計測用パターンを、前記第1方向に直交する第2方向に沿って前記照明光に対して走査するとともに、前記計測用パターンを介した前記照明光を前記光電変換素子で受光し該受光した光の強度に応じた光電変換信号に変換する工程と;前記光電変換信号の積分値に基づいて、前記信号処理系のダイナミッ The signal sensitivity setting method according to claim 8, a photoelectric conversion element that outputs a photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the received signal light (24), the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion element is input a signal sensitivity setting method for setting the signal sensitivity of the signal processing system (50) including a signal processing circuit (42) which is, via a linear pattern having a predetermined line width extending in a first direction on the first surface irradiating the illumination light on the second surface Te and; on the second surface, a measurement pattern of a predetermined width extending in the first direction, the illumination along a second direction perpendicular to said first direction while scanning to light, step and converting the illumination light via the measurement pattern on the photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the received light and receiving light by the photoelectric conversion element; integration of the photoelectric conversion signal based on the value, dynamic of the signal processing system クレンジを最大限有効に活用できるように前記信号処理系の信号感度を設定する工程と; And setting the signal sensitivity of the signal processing system as can be used as efficiently as possible the Kurenji;
を含む信号感度設定方法である。 A signal sensitivity setting method comprising.

【0021】これによれば、第1面上で第1方向に伸びる所定線幅の線状パターンを介して照明光を第2面上に照射し、第2面上で第1方向に伸びる所定幅の計測用パターンを、第1方向に直交する第2方向に沿って照明光に対して走査するとともに、前記計測用パターンを介した前記照明光を前記光電変換素子で受光し該受光した光の強度に応じた光電変換信号に変換する。 According to this, the illumination light through a linear pattern having a predetermined line width extending in a first direction on the first surface by irradiating the second surface, a predetermined extending in a first direction on the second surface the measurement pattern width, while scanning the illumination light along a second direction perpendicular to the first direction, the light of the illumination light via the measurement pattern and receiving light received by the photoelectric conversion element converting the photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of. そして、光電変換信号の積分値に基づいて、信号処理系のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように信号処理系の信号感度を設定する。 Then, based on the integrated value of the photoelectric conversion signal to set the signal sensitivity of the signal processing system so as to the dynamic range of the signal processing system can be used as efficiently as possible. このように、信号処理系のダイナミックレンジが最大限有効に活用できるように信号感度が設定される結果、高い分解能での照明光の強度分布の計測が可能となる。 Thus, the result the dynamic range of the signal processing system is set signal sensitivity so can be used as efficiently as possible, it is possible to measure the intensity distribution of the illumination light with high resolution. ここで、線状パターンから射出された照明光を第2面上に投射する投影光学系を備える場合には、計測用パターンを第2方向に沿って照明光に対して走査することにより、光電変換素子により線状パターンの空間像の強度に応じた光電変換信号が出力されるので、空間像を高い分解能で精度良く計測することが可能になる。 Here, the case of providing the projection optical system for projecting the illumination light emitted from the linear pattern on the second surface, by scanning the illumination light measurement pattern in the second direction, photoelectric since the photoelectric conversion signals corresponding to the intensity of the aerial image of the linear pattern by the conversion element is output, it is possible to accurately measure the aerial images with high resolution.

【0022】この場合において、請求項9に記載の信号感度設定方法の如く、前記設定する工程では、前記光電変換信号波形の1山分の積分値を、前記線状パターンの線幅と前記計測用パターンの幅のうちの大きい方の寸法で除した値に基づいて前記信号感度を設定することとすることができる。 [0022] In this case, as the signal sensitivity setting method according to claim 9, in the step of the setting, the integrated value of one peak portion of the photoelectric conversion signal waveform, the measured line width of the linear pattern It may be to set the signal sensitivity on the basis of a value obtained by dividing the size of the larger of the width of the use pattern. ここで、光電変換信号波形の1山分は、例えば1本の線状パターンから得られる信号に対応する。 Here, one peak portion of the photoelectric conversion signal waveform corresponds to, for example, signals obtained from a single linear pattern.

【0023】上記請求項8及び9に記載の各信号感度設定方法において、請求項10に記載の信号感度設定方法の如く、前記光電変換素子は、光電子増倍管であり、前記光電子増倍管に印加する印加電圧の設定により、前記信号感度の設定を行うこととすることができる。 [0023] In the signal sensitivity setting method according to the claim 8 and 9, as the signal sensitivity setting method according to claim 10, wherein the photoelectric conversion element is a photomultiplier tube, said photomultiplier by setting the voltage applied, it is possible to make settings of the signal sensitivity.

【0024】請求項11に記載の光学特性計測装置は、 The optical property measuring apparatus according to claim 11,
投影光学系(PL)の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、所定の計測マーク(PM)の空間像(P An optical characteristic measuring apparatus for measuring the optical characteristics of the projection optical system (PL), aerial image of a predetermined measurement mark (PM) (P
M')を前記投影光学系を介して像面上に形成するため、前記計測マークを照明する照明装置(10)と;前記投影光学系の像面側に配置され、計測用パターン(2 To form the M ') onto the image plane through the projection optical system, an illumination device for illuminating the measurement mark (10); arranged on the image plane side of the projection optical system, the measurement pattern (2
2)が形成されたパターン形成部材(90)と;前記計測用パターンを介した前記照明光の強度に応じた光電変換信号を出力する光電変換素子(24)と;前記照明装置により前記計測マークが照明され、前記像面上に前記空間像が形成された状態で、前記空間像に対して前記計測用パターンが相対的に走査されるよう前記パターン形成部材を走査するとともに、前記光電変換素子からの光電変換信号に基づいて前記空間像に対応する光強度分布を前記パターン形成部材の前記光軸方向の複数の位置毎に計測する計測処理装置(20)と;前記計測処理装置の計測結果として前記パターン形成部材の光軸方向の位置毎に得られた前記光電変換信号の波形と前記パターン形成部材の走査軸とで囲まれる領域を、前記投影光学系のベストフォーカ 2) is formed patterned member (90); a photoelectric conversion element that outputs a photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the illumination light via the measurement pattern (24); said measuring mark by said illumination device There is illuminated, in a state where the aerial image is formed on the image plane, as well as scanning the pattern forming member so that the measurement pattern is scanned relative to the spatial image, the photoelectric conversion element measurement results of the measurement processing apparatus; measuring apparatus for measuring the light intensity distribution for each of a plurality of positions of the optical axis direction the pattern forming member corresponding to the aerial image based on the photoelectric conversion signal (20) from the region surrounded by the scanning axis of the pattern forming member in the optical axis direction the photoelectric conversion signal obtained for each position of the waveform and the pattern forming member as best Focus of the projection optical system 位置に近いことを示す第1の領域と、前記ベストフォーカス位置に遠いことを示す第2の領域とに分け、前記第1の領域と前記第2の領域との面積比を評価量として前記ベストフォーカス位置を算出する算出装置(20)と;を備える光学特性計測装置である。 A first region showing that close to the position, the divided into a second region showing that far the best focus position, the best the area ratio between the first region and the second region as an evaluation amount an optical property measuring apparatus including the; calculation device (20) for calculating a focus position.

【0025】これによれば、照明装置により計測マークが照明され、投影光学系を介してその像面上に計測マークの空間像が形成される。 According to this, the illuminated measurement mark by the illumination device, the spatial image of the mark measurement on the image plane formed via the projection optical system. この状態で、計測処理装置は、前記空間像に対して計測用パターンが相対的に走査されるようパターン形成部材を走査するとともに、光電変換素子からの光電変換信号に基づいて前記空間像に対応する光強度分布をパターン形成部材の光軸方向の複数の位置毎に計測する。 In this state, measurement processing apparatus, the measurement pattern scans the pattern formation member so as to be relatively scanned with respect to the aerial image, corresponding to the aerial image based on the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion element to measure the light intensity distribution for each of a plurality of positions in the optical axis direction of the pattern forming member. そして、算出装置では、計測処理装置の計測結果としてパターン形成部材の光軸方向の位置毎に得られた前記光電変換信号の波形とパターン形成部材の走査軸とで囲まれる領域を、投影光学系のベストフォーカス位置に近いことを示す第1の領域と、前記ベストフォーカス位置に遠いことを示す第2の領域とに分け、第1の領域と第2の領域との面積比を評価量としてベストフォーカス位置を算出する。 Then, in calculating apparatus, a region surrounded by the scanning axis of the waveform and pattern formation member of the measuring apparatus of the measurement result as a pattern formation member the photoelectric conversion signal obtained for each position along the optical axis of the projection optical system a first region showing that close to the best focus position of, divided into a second region showing that the farther to the best focus position, best the area ratio between the first region and the second region as an evaluation amount to calculate the focus position. このため、空間像の強度信号(光電変換信号)をフーリエ変換等を行うことなく、得られた各光電変換信号の波形とパターン形成部材(計測用パターン)の走査軸とが囲む領域を所定の基準で2つに分けるだけで、それら2つの領域の面積比により、計測マークの種類によらず、投影光学系のベストフォーカス位置を高精度に計測することが可能となる。 Therefore, without performing intensity signals (photoelectric conversion signals) Fourier transform or the like of the aerial image, of each of the photoelectric conversion signals obtained waveform and pattern formation member scanning axis and the area of ​​the predetermined enclosing the (measurement pattern) only divided into two by reference, the area ratio of the two areas, regardless of the type of measurement marks, it is possible to measure the best focus position of projection optical system with high accuracy.

【0026】この場合おいて、請求項12に記載の光学特性計測装置の如く、前記計測マークは、前記走査方向に直交する方向に伸びる少なくとも1本のラインパターンから成る孤立線状のパターンであることとすることができる。 [0026] at this case, as the optical property measurement apparatus according to claim 12, wherein the measurement mark is an isolated linear pattern consisting of at least one line pattern extending in a direction perpendicular to the scanning direction it is possible to be.

【0027】請求項11及び12に記載の各光学特性計測装置において、請求項13に記載の光学特性計測装置の如く、前記計測用パターンは、前記光軸に垂直な2次元平面内で前記走査方向に直交する方向に伸びる所定幅のスリット状の開口パターンであることとすることができる。 [0027] In the optical property measurement apparatus according to claim 11 and 12, as the optical characteristic measurement apparatus according to claim 13, wherein the measurement pattern, the scanning in a vertical two-dimensional plane on the optical axis can be assumed that a slit-shaped aperture pattern of prescribed width extending in a direction perpendicular to the direction.

【0028】上記請求項11〜13に記載の各光学特性計測装置において、請求項14に記載の光学特性計測装置の如く、前記光電変換素子とともに所定のダイナミックレンジを有する信号処理系(50)を構成する前記光電変換信号が入力される信号処理回路(42)を更に備え、前記計測処理装置は、前記信号処理系の信号感度を設定する信号感度設定装置(20)を含み、該信号感度設定装置は、光電変換信号に基づいて前記空間像に対応する光強度分布を計測する際に、前記光電変換信号の積分値に基づいて、前記信号処理系のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように前記信号処理系の信号感度を設定することとすることができる。 [0028] In the optical property measurement apparatus according to claim 11 to 13, as the optical characteristic measurement apparatus according to claim 14, a signal processing system having a predetermined dynamic range with said photoelectric conversion element (50) the photoelectric conversion signals constituting further comprises a signal processing circuit which is input (42), the measuring apparatus, the includes a signal processing system signal sensitivity setting device for setting the signal sensitivity of (20), the signal sensitivity setting apparatus, when measuring the corresponding light intensity distribution on the aerial image based on the photoelectric conversion signal, based on the integrated value of the photoelectric conversion signals, so that can be used as efficiently as possible the dynamic range of the signal processing system the signal sensitivity of the signal processing system may be to set.

【0029】この場合において、請求項15に記載の光学特性計測装置の如く、前記信号感度設定装置は、前記光電変換信号の1山分の積分値を前記計測マークの線幅と前記計測用パターンの幅のうちの大きい方の寸法で除した値に基づいて前記信号感度を設定することとすることができる。 [0029] In this case, as the optical characteristic measurement apparatus according to claim 15, wherein the signal sensitivity setting device, the measurement pattern and the line width of the measurement mark an integral value of one peak portion of the photoelectric conversion signal It may be to set the signal sensitivity on the basis of a value obtained by dividing the size of the larger of the width.

【0030】上記請求項14及び15に記載の光学特性計測装置において、請求項16に記載の発明の如く、前記光電変換素子は、光電子増倍管である場合、前記信号感度設定装置は、前記光電子増倍管に印加する印加電圧の設定により、前記信号感度の設定を行うこととすることができる。 [0030] In the optical property measurement apparatus according to the claim 14 and 15, as in the embodiment described in claim 16, wherein the photoelectric conversion element, when a photomultiplier tube, the signal sensitivity setting device, the by setting the voltage applied to the photomultiplier tube, it is possible to make settings of the signal sensitivity.

【0031】請求項17に記載の露光装置は、マスク(R)に形成された回路パターンを投影光学系(PL) The exposure apparatus according to claim 17, the mask (R) which is formed in a circuit pattern projection optical system (PL)
を介して基板(W)に転写する露光装置であって、前記基板を保持して移動する基板ステージ(WST)と;前記パターン形成部材(90)が前記基板ステージに一体的に設けられた請求項11〜16のいずれか一項に記載の光学特性計測装置と;備える露光装置である。 An exposure apparatus for transferring the substrate (W) via the substrate stage that holds and moves the substrate and (WST); wherein said pattern formation member (90) is provided integrally with the substrate stage is provided an exposure apparatus; optical property measurement apparatus and according to any one of claims 11 to 16.

【0032】これによれば、パターン形成部材が基板ステージに一体的に設けられた請求項11〜16に記載の各光学特性計測装置を備えているので、該光学特性計測装置により投影光学系のベストフォーカス位置を高精度に計測することができる。 According to this, since the pattern formation member is provided with a respective optical characteristic measuring apparatus according to claim 11 to 16 provided integrally with the substrate stage, the projection optical system by the optical characteristic measuring apparatus it is possible to measure the best focus position with high accuracy. このベストフォーカス位置の計測結果に基づいてマスクと基板との光学的な位置関係を所望の位置関係に調整することができるので、デフォーカスに起因する露光不良の発生を抑制して高精度な露光を実現することが可能となる。 Since the optical positional relationship between the mask and the substrate based on the measurement result of the best focus position can be adjusted to a desired positional relationship, suppressing a high accuracy exposure exposure failures caused by defocus it is possible to achieve.

【0033】請求項18に記載のデバイス製造方法は、 The device manufacturing method according to claim 18,
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程で、請求項17に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とする。 A device manufacturing method including a lithographic process, in said lithographic process, and performing exposure using an exposure apparatus according to claim 17.

【0034】 [0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, FIG. 1 one embodiment of the present invention
〜図11に基づいて説明する。 It will be described with reference to to 11. 図1には、一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。 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment. この露光装置100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。 Exposure apparatus 100 is a scanning projection exposure apparatus by a step-and-scan method, namely the so-called scanning stepper.

【0035】この露光装置100は、光源及び照明光学系を含む照明装置としての照明系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基板ステージとしてのウエハステージWST、及びこれらを制御する制御系等を備えている。 [0035] The exposure apparatus 100 includes an illumination system 10 as an illumination apparatus including 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, and holds the wafer W as a substrate wafer stage WST as a movable substrate stage freely within the XY plane, and a control system for controlling them.

【0036】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。 [0036] 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).

【0037】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 [0037] 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.

【0038】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2参照)とから構成されている。 [0038] 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. 2) 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(図1における紙面直交方向であるX軸方向に細長く伸び図1における紙面内左右方向である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を規定する長方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, the X-axis direction is a direction orthogonal to a surface of a rectangular slit-shaped illumination area (Fig. 1 on the reticle R rectangular opening width in the Y axis direction is the lateral direction of the page surface defines a rectangular slit-shaped illumination area) IAR of a predetermined width is formed in the elongated stretch Figure 1. また、可動レチクルブラインド12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、Y軸方向とする)及び非走査方向(X軸方向とする)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。 Further, the movable reticle blind 12 is disposed at a conjugate plane with respect to the pattern surface of the reticle R, (in this case, the Y-axis direction) scanning direction when scanning exposure and corresponding respectively to the non-scanning direction (the X-axis direction) direction position and width has a variable opening. 但し、図2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. 2, is shown as the movable reticle blind 12 is disposed near the illumination system side with respect to the reticle R.

【0039】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ーを通過した後、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。 [0039] 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IARを均一な照度で照明する。 The light beam which has passed through the reticle blind, a relay lens system, is illuminated with uniform illuminance of illumination area IAR on the reticle R on which a circuit pattern or the like through are drawn through the condenser lens system.

【0040】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、 [0040] Incidentally, movable reticle blind 12, at the beginning and end of the scanning exposure is controlled by main controller 20, by further limiting the illumination area IAR,
不要な部分の露光が防止されるようになっている。 Exposure of unnecessary portions is adapted to be prevented. また、本実施形態では、可動レチクルブラインド12が、 Further, in the present embodiment, the movable reticle blind 12,
後述する空間像計測器による空間像の計測の際の照明領域の設定にも用いられる。 Also used to set the illumination area when the measurement of the aerial image by an aerial image measuring instrument to be described later.

【0041】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。 [0041] 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、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 Two-dimensionally in a plane with (X-axis direction, Y axis in the rotation direction about the Z axis orthogonal to the direction and the XY plane ([theta] z direction)) can finely driven, not shown on the reticle base 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。 And it is movable at a designated scanning speed in the axial 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.

【0042】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 [0042] 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(Z軸回りの回転方向であるθz方向の回転を含む)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。 By a laser beam movable mirror 15 is fixed to reflect, (including rotation of the θz direction is a rotational direction about the Z-axis) position within the XY plane of the reticle stage RST reticle interferometer 13 from, for example, 0 It is always detected at a resolution of about .5~1Nm. 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) Here, in fact, the scanning direction during scanning exposure on the reticle stage RST (Y axis direction)
に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向(X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、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。 A movable mirror that has a reflection surface orthogonal to the moving mirror and the non-scanning direction (X axis direction) having a reflection surface orthogonal to, at least the reticle interferometer 13 is at least two axes in the Y-axis direction, the X-axis direction 1 shaft is provided, but in FIG. 1 these typically movable mirror 15 is shown as a reticle interferometer 13.

【0043】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)から成る主制御装置20に送られ、 The position information of the reticle stage RST from reticle interferometer 13 is sent to main controller 20 composed of a workstation (or microcomputer),
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。 Position information of the main control unit 20, a reticle stage RST for driving and controlling the reticle stage RST via reticle stage drive system based on.

【0044】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。 [0044] 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により、投影光学系PLを介してそのスリット状照明領域IAR内のレチクル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 that has passed through the on wafer W that reduced image of the circuit pattern of the reticle R (partial inverted image) of photoresist to the surface coated in the slit-shaped illumination area IAR, via projection optical system PL It is formed in a conjugate exposure area IA in the illumination area IAR.

【0045】前記ウエハステージWSTは、ステージベース16上面に沿って例えば磁気浮上型2次元リニアアクチュエータから成る不図示のウエハステージ駆動系により、XY2次元面内(θz回転を含む)で自在に駆動されるようになっている。 [0045] The wafer stage WST by the wafer stage drive system (not shown) made of along the stage base 16 top surface such as a magnetic levitation type two-dimensional linear actuator, is freely driven within XY2 dimensional plane (including the θz rotation) It has become so. ここで、2次元リニアアクチュエータは、X駆動コイル、Y駆動コイルの他、Z駆動コイルをも有しているため、ウエハステージWSTは、 Here, the two-dimensional linear actuator, X drive coils, other Y drive coils, since also has a Z drive coil, the wafer stage WST,
Z、θx(X軸回りの回転方向)、θy(Y軸回りの回転方向)の3自由度方向にも微少駆動が可能な構成となっている。 Z, [theta] x (X-axis rotation direction), has become a well capable of finely driven configuration in directions of three degrees of freedom [theta] y (Y-axis rotation direction).

【0046】ウエハステージWST上には、ウエハホルダ25が載置され、このウエハホルダ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。 [0046] On the wafer stage WST, wafer holder 25 is mounted, it is held wafer W by the wafer holder 25 by vacuum suction (or electrostatic adsorption).

【0047】なお、ウエハステージWSTに代えて、リニアモータあるいは平面モータ等の駆動系によってXY [0047] Instead of the wafer stage WST, XY by a driving system such as a linear motor or planar motor
2次元面内でのみ駆動される2次元移動ステージを用いる場合には、ウエハホルダ25を、Z、θx、θyの3 When two-dimensional moving stage is driven only in a two-dimensional plane, the wafer holder 25, Z, [theta] x, 3 of θy
自由度方向に例えばボイスコイルモータ等によって微少駆動されるZ・レベリングテーブルを介してその2次元移動ステージ上に搭載すれば良い。 May be mounted on the two-dimensional moving stage via a Z · leveling table that is finely driven by degrees of freedom, for example, a voice coil motor or the like.

【0048】前記ウエハステージWST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、ウエハステージWSTのZ方向の除く5自由度方向(X、Y、θz、 [0048] On the wafer stage WST, a wafer laser interferometer (hereinafter, referred to as "wafer interferometer") moving mirror 27 for reflecting the laser beam from 31 is fixed, by the wafer interferometer 31 arranged externally, 5 degrees of freedom, excluding the Z direction of the wafer stage WST (X, Y, θz,
θx、及びθz方向)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。 [theta] x, and is constantly detected at a resolution of, for example, about 0.5~1nm position of θz direction).

【0049】ここで、実際には、ウエハステージWST [0049] In this case, in fact, the wafer stage WST
上には、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とが設けられ、ウエハ干渉計31はY軸方向及びX軸方向にそれぞれ複数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、 The upper, a movable mirror that has a movable mirror and reflection surface orthogonal to the X-axis direction which is the non-scanning direction having a reflection surface orthogonal to the Y-axis direction is a scanning direction during scanning exposure, wafer interferometer 31 is respectively provided a plurality of axes in the Y-axis direction and the X-axis direction, but in FIG. 1 these typically movable mirror 27,
ウエハ干渉計31として示されている。 It is shown as wafer interferometer 31. 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ウエハステージ駆動系を介してウエハステージWSTのXY面内の位置を制御する。 Positional information of wafer stage WST (or speed information) is sent to the main controller 20, the wafer stage WST via wafer stage drive system (not shown) on the basis of the main controller 20 the position information (or velocity information) It controls the position within the XY plane.

【0050】また、ウエハステージWSTの内部には、 [0050] In addition, in the interior of the wafer stage WST,
投影光学系PLの光学特性の計測に用いられる空間像計測器59を構成する光学系の一部が配置されている。 Part of an optical system constituting aerial image measuring instrument 59 for use in the measurement of the optical characteristics of the projection optical system PL is arranged. ここで、空間像計測器59の構成について詳述する。 Here it will be described in detail the structure of the aerial image measuring instrument 59. この空間像計測器59は、図2に示されるように、ウエハステージWSTに設けられたステージ側構成部分、すなわちパターン形成部材としてのスリット板90、レンズ8 The aerial image measuring instrument 59, as shown in FIG. 2, stage-side component provided on the wafer stage WST, i.e. the slit plate 90 as a pattern formation member, a lens 8
4、86から成るリレー光学系、光路折り曲げ用のミラー88、送光レンズ87と、ウエハステージWST外部に設けられたステージ外構成部分、すなわちミラーM、 A relay optical system consisting of 4,86, the mirror 88 for bending the optical path, the light transmitting lens 87, a stage outside components provided on the wafer stage WST external, i.e. mirror M,
受光レンズ89、光電変換素子としての光センサ24、 Light-receiving lens 89, the light sensor 24 as a photoelectric conversion element,
及び該光センサ24からの光電変換信号の信号処理回路42等とを備えている。 And a signal processing circuit 42 or the like of the photoelectric conversion signals from the light sensor 24.

【0051】これを更に詳述すると、スリット板90 [0051] When this will be described in more detail, the slit plate 90
は、図2に示されるように、ウエハステージWSTの一端部上面に設けられた上部が開口した突設部58aに対し、その開口を塞ぐ状態で上方から嵌め込まれている。 , As shown in FIG. 2, with respect to protrusion 58a which provided a an open top on one end top surface of the wafer stage WST, it is fitted from above in a state of closing the opening.
このスリット板90は、平面視長方形の受光ガラス82 The slit plate 90 is a rectangular shape as viewed in plan of the light-receiving glass 82
の上面に遮光膜を兼ねる反射膜83が形成され、その反射膜83の一部に計測用パターンとしての所定幅(2 Reflective film 83 on the top surface serving as a light shielding film is formed, a predetermined width of the measurement pattern in a part of the reflective film 83 (2
D)のスリット状の開口パターン(以下、「スリット」 D) slit-shaped opening patterns (hereinafter, "slit"
と呼ぶ)22がパターンニングされて形成されている。 And referred) 22 is formed by patterning.

【0052】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。 [0052] 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.

【0053】スリット22下方のウエハステージWST [0053] slit 22 below the wafer stage WST
内部には、スリット22を介して鉛直下向きに入射した照明光束(像光束)の光路を水平に折り曲げるミラー8 Inside, it bends the optical path of the illumination light beam incident vertically downward through the slit 22 (Zokotaba) horizontally mirror 8
8を介在させてレンズ84,86から成るリレー光学系(84、86)が配置され、このリレー光学系(84、 8 is interposed are arranged relay optical system (84, 86) is made of lenses 84 and 86, the relay optical system (84,
86)の光路後方のウエハステージWSTの+Y側の側壁に、リレー光学系(84、86)によって所定光路長分だけリレーされた照明光束をウエハステージWSTの外部に送光する送光レンズ87が固定されている。 On the side wall of the + Y side of the light path behind the wafer stage WST 86), light transmitting lens 87 for sending the illumination light flux relay predetermined optical path length fraction by the relay optical system (84, 86) to the outside of the wafer stage WST It has been fixed.

【0054】送光レンズ87によってウエハステージW [0054] wafer stage W by the light transmitting lens 87
STの外部に送り出される照明光束の光路上には、X軸方向に所定長さを有するミラーMが傾斜角45°で斜設されている。 On the optical path of the illumination light beam sent out to the outside of the ST, a mirror M having a predetermined length in the X-axis direction is obliquely disposed at an inclination angle 45 °. このミラーMによって、ウエハステージW This mirror M, the wafer stage W
STの外部に送り出された照明光束の光路が鉛直上方に向けて90°折り曲げられるようになっている。 The optical path of the illumination light beam sent out to the outside of the ST is adapted to be folded 90 ° vertically upward. この折り曲げられた光路上に送光レンズ87に比べて大径の受光レンズ89が配置されている。 Receiving lens 89 having a larger diameter than the light transmitting lens 87 is disposed on the bent optical path. この受光レンズ89の上方には、光センサ24が配置されている。 Above the light-receiving lens 89, the light sensor 24 is arranged. これら受光レンズ89及び光センサ24は、所定の位置関係を保ってケース92内に収納され、該ケース92は取付け部材93を介してベース16の上面に植設された支柱94の上端部近傍に固定されている。 These light-receiving lens 89 and the optical sensor 24 with a predetermined positional relationship is housed in the case 92, the case 92 is near the upper end of the strut 94 planted on the upper surface of the base 16 via a mounting member 93 It has been fixed.

【0055】前記光センサ24としては、微弱な光を精度良く検出することが可能な光電変換素子(受光素子)、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ(PM [0055] The light as the sensor 24, the photoelectric conversion element capable of detecting weak light accurately (light receiving element), for example, a photo multiplier tube (PM
T、光電子増倍管)などが用いられる。 T, photomultiplier tube) and the like. 光センサ24の出力信号の信号処理回路42は、増幅器、サンプルホルダ、A/Dコンバータ(通常16ビットの分解能のものが用いられる)などを含んで構成される(図8参照)。 Signal processing circuit 42 of the output signal of the optical sensor 24, an amplifier, a sample holder, (is used as the resolution of the normal 16-bit) A / D converter and the like configured (see FIG. 8).
本実施形態では、この光センサ24の陰極−陽極間の印加電圧の設定により、その信号感度(検出感度)の設定が行われるようになっている。 In the present embodiment, the cathode of the light sensor 24 - the setting of the voltage applied between the anode, so as the signal sensitivity setting (sensitivity) is performed. なお、これについては後述する。 It should be noted, which will be described later.

【0056】なお、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。 [0056] Incidentally, 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.

【0057】上述のようにして構成された空間像計測器59によると、後述する、レチクルRに形成された計測マークの投影光学系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 [0057] According to an aerial image measuring instrument 59 constructed as described above, when the measurement of the projected image to be described later, via the projection optical system PL of the measuring mark formed on the reticle R (aerial image) , illumination light IL having passed through the projection optical system PL
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がレンズ84、ミラー88及びレンズ86、送光レンズ87を介してウエハステージWST Wafer through the slit plate 90 constituting the aerial image measuring instrument 59 is illuminated, the slit plate 90 on the slit 22 the illumination light IL lens 84 transmitted through the mirror 88 and the lens 86, the light transmitting lens 87 by stage WST
の外部に導き出される。 It is derived of the outside. そして、そのウエハステージW Then, the wafer stage W
STの外部に導き出された光は、ミラーMによって光路が鉛直上方に折り曲げられ、受光レンズ89を介して光センサ24によって受光され、該光センサ24からその受光量に応じた光電変換信号(光量信号)Pが信号処理回路42を介して主制御装置20に出力される。 Light derived outside the ST, the optical path is bent vertically upward by the mirror M, is received by the optical sensor 24 through the light receiving lens 89, a photoelectric conversion signals corresponding to the amount of light received from the light sensor 24 (light intensity signal) P via the signal processing circuit 42 is output to the main controller 20.

【0058】本実施形態の場合、計測マークの投影像(空間像)の計測はスリットスキャン方式により行われるので、その際には、送光レンズ87が、受光レンズ8 [0058] In this embodiment, since the measurement of the projected image of the measurement mark (aerial image) is performed by a slit scanning method, At this time, light transmitting lens 87, receiving lens 8
9及び光センサ24に対して移動することになる。 It will move relative to 9 and the light sensor 24. そこで、空間像計測器59では、所定の範囲内で移動する送光レンズ87を介した光がすべて受光レンズ89に入射するように、各レンズ、及びミラーMの大きさが設定されている。 Therefore, the aerial image measuring instrument 59, the light through the light transmitting lens 87 which moves within a predetermined range to be incident on the light receiving lens 89 all, each lens, and the size of the mirror M is set.

【0059】このように、空間像計測器59では、スリット板90、レンズ84、86、ミラー88、及び送光レンズ87により、スリット22を介した光をウエハステージWST外に導出する光導出部が構成され、受光レンズ89及び光センサ24によって、ウエハステージW [0059] Thus, the aerial image measuring instrument 59, slit plate 90, a lens 84, a mirror 88 and light transmitting lens 87, the light deriving unit that derives the light through the slit 22 to the outside of the wafer stage WST There is constituted, by the light receiving lens 89 and the optical sensor 24, the wafer stage W
ST外へ導出された光を受光する受光部が構成されている。 Receiving unit for receiving the light derived to ST outside is formed. この場合、これら光導出部と受光部とは、機械的に分離されている。 In this case, and the light receiving portion thereof light deriving unit, are mechanically separated. そして、空間像計測に際してのみ、光導出部と受光部とは、ミラーMを介して光学的に接続される。 Then, only when aerial image measurement, a light lead-out portion and the light receiving unit is optically connected via a mirror M.

【0060】すなわち、空間像計測器59では、光センサ24がウエハステージWSTの外部の所定位置に設けられているため、光センサ24の発熱に起因してレーザ干渉計31の計測精度等に悪影響を与えたりすることがない。 [0060] That is, the aerial image measuring instrument 59, the optical sensor 24 is provided outside of the predetermined position of the wafer stage WST, adverse effects due to heat generation of the light sensor 24 to the laser interferometer 31 measures precision of never or give. また、ウエハステージWSTの外部と内部とをライトガイド等により接続していないので、ウエハステージWSTの外部と内部とがライトガイドにより接続された場合のようにウエハステージWSTの駆動精度が悪影響を受けることもない。 Further, since the outside and the inside of the wafer stage WST are not connected by the light guide or the like, the driving precision of the wafer stage WST will be adversely affected as in the case where the exterior and interior of the wafer stage WST are connected by the light guide nor.

【0061】勿論、熱の影響を排除できるような場合には、光センサ24をウエハステージWSTの内部に設けても良い。 [0061] Of course, if such can eliminate the influence of heat, it may be provided an optical sensor 24 inside the wafer stage WST. なお、空間像計測器59を構成するスリット板90上のスリット22の形状、寸法等、及び空間像計測器59を用いて行われる空間像計測方法、光学特性計測方法などについては、後に詳述する。 The shape of the slit 22 on the slit plate 90 constituting the aerial image measuring instrument 59, dimensions, etc., and aerial image measuring method performed by using the aerial image measuring instrument 59, for such optical characteristics measuring method, described later in detail to.

【0062】図1に戻り、投影光学系PLの側面には、 [0062] 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)
を検出するマーク検出系としてのオフアクシス・アライメント系ALGが設けられている。 Off-axis alignment system ALG serving as a mark detection system for detecting are provided. 本実施形態では、このアライメント系ALG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 Alignme In the present embodiment, as the alignment system ALG, an alignment sensor by an image processing method, a so-called FIA (Field Image Alignme
nt)系が用いられている。 nt) system has been used. このアライメント系ALG This alignment system ALG
は、図2に示されるように、アライメント用光源32、 As is shown in Figure 2, alignment light source 32,
ハーフミラー34、第1対物レンズ36、第2対物レンズ38、撮像素子(CCD)40等を含んで構成されている。 A half mirror 34, first objective lens 36, the second objective lens 38 is configured to include an imaging device (CCD) 40 or the like. ここで、光源32としては、ブロードバンドの照明光を出射するハロゲンランプ等が用いられる。 Here, as the light source 32, a halogen lamp that emits illumination light broadband are used. このアライメント系ALGでは、図3に示されるように、光源32からの照明光により、ハーフミラー34、第1対物レンズ36を介してウエハW上のアライメントマークM In the alignment system ALG, as shown in FIG. 3, the illumination light from the light source 32, a half mirror 34, an alignment mark M on the wafer W via the first objective lens 36
wを照明し、そのアライメントマーク部分からの反射光を第1対物レンズ36、ハーフミラー34、第2対物レンズ38を介して撮像素子40で受光する。 It illuminates the w, for receiving reflected light from the alignment mark portion first objective lens 36, half mirror 34, the image pickup device 40 via the second objective lens 38. これにより、撮像素子の受光面にアライメントマークMwの明視野像が結像される。 Accordingly, bright-field image of the alignment mark Mw is formed on the light receiving surface of the imaging element. そして、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Mwの反射像に対応する光強度信号が撮像素子40から主制御装置2 Then, the photoelectric conversion signal corresponding to the bright-field image, i.e. the main controller optical intensity signal from the imaging device 40 corresponding to the reflection image of Alignment Bok mark Mw 2
0に供給される。 0 is supplied to. 主制御装置20では、この光強度信号に基づき、アライメント顕微鏡ALGの検出中心を基準とするアライメントマークMw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 Mw relative to the detection center of the alignment microscope ALG, the calculation results and the wafer interferometer 31 wafer stage is the output of that time based on the position information of the WST,
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Mw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 marks Mw on the wafer interferometer 31 stage coordinate system defined by the optical axis of the.

【0063】更に、本実施形態の露光装置100では、 [0063] 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又はスリットの像を形成するための結像光束を、光軸AXに対して斜め方向より照射する照射系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系60bとから成る斜入射光式の多点焦点位置検出系(フォーカスセンサ)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 and a irradiation system 60a for irradiating from an oblique direction with respect to the optical axis AX, multiple point focal point position detection of oblique incident-light composed of a light receiving system 60b for receiving the reflected light beam on the wafer W surface thereof imaging light beam system (focus sensor) is provided. 主制御装置20では、投影光学系PLにフォーカス変動が生じた場合には、受光系60b内の図示しない平行平板の反射光束の光軸に対する傾きを制御することにより、投影光学系PLのフォーカス変動に応じて多点焦点位置検出系(60a、60b)にオフセットを与えてそのキャリブレーションを行うようになっている。 The main controller 20, when the focus change occurs in the projection optical system PL by controlling the tilt relative to the optical axis of the reflected light beam of the parallel plate (not shown) in the light receiving system 60b, a focus variation of the projection optical system PL and it performs the calibration by applying an offset to the multipoint focal position detection system (60a, 60b) in accordance with. なお、本実施形態の焦点位置検出系(60a、60 Incidentally, the focal position detection system of the present embodiment (60a, 60
b)と同様の多点焦点位置検出系(フォーカスセンサ) b) the same multiple point focal point position detection system (focus sensor)
の詳細な構成は、例えば特開平6−283403号公報等に開示されている。 Detailed configuration of, for example, disclosed in JP-A 6-283403 Patent Publication.

【0064】主制御装置20では、後述する走査露光時等に、受光系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、不図示のウエハステージ駆動系を介してウエハステージWSTのZ軸方向への移動、及び2次元点に傾斜(すなわち、θx,θy方向の回転)を制御する、すなわち多点焦点位置検出系(60a、60b)を用いてウエハステージWST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。 [0064] In the main controller 20, the scanning exposure or the like to be described later, the focus error signal from the light receiving system 60b (defocus signal) such as defocus becomes zero based on the S-curve signal, not shown movement in the Z-axis direction of wafer stage WST via wafer stage drive system, and the inclination in a two-dimensional point (i.e., [theta] x, the rotation of the θy direction) to control, i.e. multipoint focal position detection system (60a, 60b) substantially matches the wafer by controlling the movement of the stage WST, the illumination light IL irradiated area (illumination area IAR and imaging relationship) in the image plane of the projection optical system PL at the wafer W surface with It is to autofocus (alignment autofocus) and executes the auto-leveling.

【0065】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.

【0066】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。 [0066] 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2参照)、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. 2), 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.

【0067】次に、主制御装置20により、空間像計測器59がアライメント系ALG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。 Next, the main controller 20, as aerial image measuring instrument 59 is positioned directly below the alignment system ALG, the wafer stage WST is moved, the position reference of the aerial image measuring instrument 59 by the alignment system ALG slit 22 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ALG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 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 the relative positions of the system ALG, i.e. determine the baseline amount of alignment system ALG.

【0068】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。 [0068] 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Mw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(図2参照)。 Note that when this wafer alignment, the predetermined sample shot wafer alignment mark Mw of a predetermined one of the plurality of shot areas on wafer W using alignment system ALG, is measured by as described above (FIG. 2 reference).

【0069】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ショット領域の走査開始位置に位置決めするとともに、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。 [0069] 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 together with positioning the scan start position of the first shot area, it positions the reticle stage RST in the scanning start position, perform the scanning exposure of the first shot area.

【0070】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、露光光EL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。 [0070] 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, exposure light EL 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露光光EL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 exposure light EL 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.

【0071】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 [0071] 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.

【0072】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。 [0072] 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.

【0073】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。 [0073] 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.

【0074】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。 [0074] 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.

【0075】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 [0075] Here, in the above scanning exposure, a focus sensor (60 integrally attached to the projection optical system PL
a、60b)を用いて、前述したオートフォーカス・オートレベリングが行われる。 a, 60b) with, is performed autofocus auto-leveling described above.

【0076】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の光学特性やベースライン量が正確に計測されていること、及び投影光学系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。 [0076] 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 superimposable, optical characteristics and baseline of the projection optical system PL the amount is accurately measured, and it is such important that the optical characteristics of the projection optical system PL is adjusted to a desired state.

【0077】本実施形態では、上記の結像特性の計測に、空間像計測器59が用いられる。 [0077] In this embodiment, the measurement of the imaging properties of the 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の光学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 of an optical characteristic of the projection optical system PL will be described.

【0078】図2には、空間像計測器59を用いて、レチクルRに形成された計測マークの空間像が計測されている最中の状態が示されている。 [0078] Figure 2 uses the aerial image measuring instrument 59, the aerial image of a measurement mark formed on the reticle R is shown the state of the process of being measured. レチクルRとしては、 The reticle R,
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マークを形成したものなどが用いられる。 Those of the spatial image measurement only, or the like to a device reticle used in the manufacture of a device obtained by forming a dedicated measurement marks are used. これらのレチクルの代わりに、 Instead of these reticle,
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マークを形成したものを用いても良い。 Fixed mark plate made of glass material of the reticle and the same material to the reticle stage RST (also referred to as a reticle fiducial mark plate) may be provided using those forming a measurement mark in the mark plate.

【0079】ここで、レチクルRには、図2に示されるように、所定の箇所にY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マークPMが形成されているものとする。 [0079] Here, the reticle R, it is assumed that way, measurement mark PM consisting of line-and-space mark having a periodicity in the Y-axis direction at a predetermined position is formed as shown in FIG. また、空間像計測器59のスリット板90には、図4(A)に示されるように、X軸方向に伸びる所定幅2Dのスリット22が形成されているものとする。 Further, the slit plate 90 of aerial image measuring instrument 59, as shown in FIG. 4 (A), it is assumed that the predetermined width 2D slit 22 extending in the X-axis direction is formed. 所定幅2Dは、ここでは、解像限界のデューティ比1:1のラインアンドスペースパターンのハーフピッチ程度、例えば2D=0.2μmとされているものとする。 Predetermined width. 2D, where the duty ratio of the resolution limit 1: half-pitch of about 1 line and space pattern, for example, assumed to be a 2D = 0.2 [mu] m. なお、以下では、ラインアンドスペースを適宜「L/S」と略述する。 In the following description, it outlines the line-and-space to as "L / S".

【0080】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、レチクルRの照明光IL [0080] 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), the illumination light IL on the reticle R
の照明領域が計測マークPM部分のみに規定される(図2参照)。 Illumination region is defined only in the measurement mark PM parts (see Figure 2). この状態で、照明光ILがレチクルRに照射されると、図2に示されるように、計測マークPMによって回折、散乱した光(照明光IL)は投影光学系PL In this state, when the illumination light IL is irradiated on reticle R, as shown in FIG. 2, diffracted by the measurement mark PM, the scattered light (ie, the illumination light IL) in the projection optical system PL
により屈折され、該投影光学系PLの像面に計測マークPMの空間像(投影像)PM'が形成される。 Is refracted by the aerial image of the measurement mark PM on the image plane of the projection optical system PL (projection image) PM 'is formed. このとき、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+Y側(又は−Y側)に前記空間像PM'が形成される位置に設定されているものとする。 In this case, wafer stage WST is assumed to be set to the position where the aerial image PM 'is formed on the + Y side of the slit 22 on the slit plate 90 of aerial image measuring instrument 59 (or -Y side). このときの空間像計測器59の平面図が図4 Plan view of the aerial image measuring instrument 59 in this case is 4
(A)に示されている。 It is shown in (A).

【0081】そして、主制御装置20により、ウエハステージ駆動系を介してウエハステージWSTが図4 [0081] Then, the main controller 20, wafer stage WST via wafer stage drive system 4
(A)中に矢印Fで示されるように+Y方向に駆動されると、スリット22が空間像PM'に対してY軸方向に沿って走査される。 When driven in the + Y direction as indicated by an arrow F in (A), the slit 22 is scanned along the Y 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内の光導出部、及び受光レンズ89を介して光センサ24で受光され、その光電変換信号が信号処理回路42を介して主制御装置20に供給される。 During this scanning, the optical outlet portion of the light (ie, the illumination light IL) is a wafer stage WST that passes through the slit 22, and is received by the optical sensor 24 through the light receiving lens 89, the photoelectric conversion signal is a signal processing circuit 42 It is supplied to main controller 20 via. 主制御装置20では、その光電変換信号に基づいて空間像PM'に対応する光強度分布を計測する。 The main controller 20 measures the light intensity distribution corresponding to the aerial image PM 'based on the photoelectric conversion signal.

【0082】図4(B)には、上記の空間像計測の際に得られる光電変換信号(光強度信号)Pの一例が示されている。 [0082] FIG. 4 (B), an example of a photoelectric conversion signal (light intensity signal) P obtained in the aerial image measurement described above is shown.

【0083】この場合、空間像PM'はスリット22の走査方向(Y軸方向)の幅(2D)の影響で像が平均化する。 [0083] In this case, the aerial image PM 'is image averaging the influence of the width (2D) in the scanning direction (Y axis direction) of the slit 22.

【0084】従って、スリットをp(y)、空間像の強度分布をi(y)、観測される光強度信号をm(y)とすると、空間像の強度分布i(y)と観測される強度信号m(y)の関係は次の(1)式で表すことができる。 [0084] Thus, the slit p (y), the intensity distribution of the aerial image i (y), when the light intensity signal observed and m (y), are observed and the intensity of the aerial image distribution i (y) relationship of the intensity signal m (y) can be expressed by the following equation (1).
この(1)式において、強度分布i(y)、強度信号m In equation (1), the intensity distribution i (y), the intensity signal m
(y)の単位は単位長さ当たりの強度とする。 Units (y) is the intensity per unit length.

【0085】 [0085]

【数1】 [Number 1]

【0086】 [0086]

【数2】 [Number 2]

【0087】すなわち、観測される強度信号m(y)はスリッ卜p(y)と空間像の強度分布i(y)のコンボリューションになる。 [0087] That is, the observed intensity signal m (y) is the convolution of the slit Bok p (y) and the intensity of the aerial image distribution i (y).

【0088】従って、計測精度の面からは、スリット幅2Dは、小さいほど良く、本実施形態のようにPMTを光センサ24として用いる場合には、スリット幅が非常に小さくなっても走査速度を遅くして計測に時間を掛ければ光量(光強度)の検出は可能である。 [0088] Therefore, from the viewpoint of measurement accuracy, the slit width 2D is smaller well, when used as a light sensor 24 PMT as in the present embodiment, the scanning speed be slit width becomes very small detection of late to amount by multiplying the time measurement (light intensity) is possible. しかしながら、現実には、スループットの面から空間像計測時の走査速度には、一定の制約があるため、スリット幅2Dがあまりにも小さいと、スリット22を透過する光量が小さくなり過ぎて、計測が困難となってしまう。 However, in reality, the scanning speed during aerial image measurement in terms of throughput, because there are certain restrictions, the slit width 2D is too small, the amount of light transmitted through the slit 22 is too small, the measurement it becomes difficult.

【0089】発明者がシミュレーション及び実験等により得た知見によれば、スリット幅2Dの最適値は、露光装置の解像限界ピッチ(デューティ比1:1のL/Sパターンのピッチ)の半分程度となることが確認されたので、本実施形態では、そのように設定したものである。 [0089] According to the findings by the inventors was obtained by simulations and experiments, etc., the optimum value of the slit width. 2D, the resolution limit pitch of an exposure apparatus: about half (duty ratio 1 pitch of 1 L / S pattern) since it was confirmed that the, in this embodiment, is obtained by setting as such.

【0090】上述した空間像計測器59及びそれを用いた空間像計測方法は、a. [0090] aerial image measurement method using the aerial image measuring instrument 59 and it above, a. ベストフォーカス位置の検出、b. Detection of the best focus position, b. XY面内でのパターン像の結像位置の検出、 Detection of the imaging position of the pattern image in the XY plane,
c. c. アライメント系ALGのベースライン計測等に用いられる。 Used in the baseline measurement or the like of the alignment system ALG.

【0091】本実施形態の露光装置100におけるc. [0091] c in the exposure apparatus 100 of the present embodiment.
ベースライン計測については既に説明した。 It has already been described baseline measurement. また、b. In addition, b.
XY面内でのパターン像の結像位置の検出では、比較的ピッチの狭い繰り返しパターンと、孤立線や比較的ピッチの広い繰り返しパターンとで、特に計測方法を変更する必要がなく、また、本発明との関連が薄いため、以下、上記a. In the detection of the imaging position of the pattern image in the XY plane, relatively to the pitch narrow repetitive pattern, with the isolated lines and relatively pitch wide repeating pattern, there is no need to change the measuring method, also, the for the context of the invention is thin, or less, above a. ベストフォーカス位置の検出について、説明する。 Detection of the best focus position will be described.

【0092】このベストフォーカス位置の検出は、例えば投影光学系PLのベストフォーカス位置の検出及び最良結像面(像面)の検出などの目的に用いられる。 [0092] Detection of the best focus position is used, for example, for such purposes as detecting the detection and the best imaging plane of the best focus position of projection optical system PL (image plane).

【0093】本実施形態では、一例として次のようにして投影光学系PLのベストフォーカス位置の検出を行う。 [0093] In this embodiment, in the following manner to detect the best focus position of projection optical system PL as an example.

【0094】このベストフォーカス位置の検出には、例えば、ウエハ上でライン幅0.15μm(レチクル上で0.75μm)、ピッチ1.5μm(デューティ比1: [0094] The detection of the best focus position, for example, a line on the wafer width 0.15 [mu] m (0.75 .mu.m on the reticle), pitch 1.5 [mu] m (duty ratio 1:
9)のL/Sマークが、計測マークPMとして形成されたレチクルRが用いられる。 L / S mark 9), the reticle R is used which is formed as the measurement mark PM.

【0095】まず、不図示のレチクルローダにより、レチクルステージRST上にレチクルRがロードされる。 [0095] First, by a reticle loader (not shown), the reticle R is loaded on the reticle stage RST.
次に、主制御装置20では、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)にレチクルR上の計測マークP Next, the main controller 20, measurement mark P on the reticle to R predetermined point to be measured to the best focus position in the field of view (on the optical axis of the projection optical system in this case PL) of the projection optical system PL
Mが位置決めされるように、レチクルステージRSTを移動する。 As M is positioned, it moves the reticle stage RST.

【0096】次に、主制御装置20では、照明光ILが計測マークPM部分のみに照射されるように可動レチクルブラインド12を駆動制御して照明領域を規定する。 [0096] Next, the main controller 20, the illumination light IL to define the illumination area of ​​the movable reticle blind 12 is controlled and driven so as to irradiate only the measurement mark PM part.
この状態で、主制御装置20では、照明光ILをレチクルRに照射して、前述と同様にして、ウエハステージW In this state, the main controller 20, by irradiating illumination light IL to the reticle R, in the same manner as described above, the wafer stage W
STをY軸方向に走査しながら空間像計測器59を用いて、計測マークPMの空間像計測を前述と同様にスリットスキャン方式により行う。 The ST using aerial image measuring instrument 59 while scanning in the Y-axis direction, the aerial image measurement of measurement marks PM in the same manner as described above performed by the slit scan method. この際、主制御装置20では、スリット板90のZ軸方向の位置(すなわち、ウエハステージWSTのZ位置)を例えば0.1μmピッチで15ステップ程度)変化させつつ、複数回繰り返し、 At this time, the main controller 20, the position of the Z-axis direction of the slit plate 90 (i.e., Z position of the wafer stage WST) about 15 steps, for example in 0.1μm pitch) while changing, repeated several times,
各回の光強度信号(光電変換信号)を内部メモリに記憶する。 Each time the light intensity signal (photoelectric conversion signal) stored in the internal memory. ステップ範囲は、例えば設計上のベストフォーカス位置をほぼ中心とする範囲で行われる。 Step range, for example, carried out in a range centered about the best focus position on the design.

【0097】ここで、上述した空間像計測に際して、最初のZ位置でスリット板90が走査され、計測マークP [0097] Here, when aerial image measurement described above, the slit plate 90 is scanned in the first Z position measurement mark P
Mの空間像に対応する光強度信号を取り込んだ時点で、 Once captured the light intensity signal corresponding to the M spatial image,
光センサ24の後段の信号処理回路42のダイナミックレンジを最大限有効に生かすような検出感度の設定(較正)を行うが、この点については後述する。 It is performed setting the detection sensitivity as utilize the dynamic range of subsequent signal processing circuit 42 of the optical sensor 24 efficiently as possible the (calibrated), which will be described later.

【0098】この場合において、例えば、計測マークがデューティー比1:1のL/Sマーク(L/Sパターン)の場合、上記の光強度信号をそれぞれフーリエ変換し、それぞれの1次周波数成分と0次周波数成分の振幅比であるコントラストを求める。 [0098] In this case, for example, the measurement mark duty ratio 1: 1 of L / S mark (L / S pattern), said light intensity signal is Fourier transform, respectively, and each of the primary frequency component 0 obtaining a contrast is the amplitude ratio of the next frequency component. このコントラストはフォーカス位置によって敏感に変化するので強度信号からベストフォーカス位置を決定するのに便利である。 This contrast is useful in determining the best focus position from the intensity signal so changes sensitively by the focus position. しかし、デューティー比1:9のL/Sパターン(疑似孤立線)から成る計測マークPMの場合はパターンの繰り返しピッチが大きいため1次周波数成分を用いるフォーカス検出は精度が悪い。 However, a duty ratio of 1: 9 focus detection using the primary frequency component is large repetitive pitch of the pattern in the case of L / S pattern measurement mark PM consisting of (pseudo isolines) of poor accuracy. これは鈍いパターンのDOFが大きいためである。 This is because the DOF dull pattern is large. しかしながら、高い次数の周波数成分の振幅は十分に大きくはないので高い次数の単一周波数成分の振幅のみでフォーカス検出を行ってもやはり精度が悪い。 However, again the accuracy even if only the focus detection amplitude of a single frequency component of higher order is higher amplitudes orders frequency component is not sufficiently large bad.

【0099】そこで、本実施形態では、主制御装置20 [0099] Therefore, in this embodiment, the main controller 20
は、前記繰り返しにより得られた複数の光強度信号(光電変換信号)に基づいて、以下の第1、第2の方法によりベストフォーカス位置を算出する。 Based on the plurality of light intensity signal obtained by the repetition (photoelectric conversion signals), first below, calculates the best focus position by the second method.

【0100】a. [0100] a. 第1の方法 この第1の方法は、孤立線(又は擬似孤立線の1本のラインパターン)の空間像に対応する光強度信号に対応する領域を、設計上のパターンのXY面内での結像位置(中心位置)を中心とする設計線幅の中心部領域(第1 The first method The first method, isolated lines (or one line pattern of the pseudo isolines) a region corresponding to the light intensity signal corresponding to the spatial image, in the XY plane of the pattern on the design center area of ​​the design line width of the image forming position (center position) and the center (the first
の領域)と、その両側の周辺部領域(第2の領域)に分割し、両者の面積比を評価量として、ベストフォーカス位置を求める方法である。 And the area), is divided in the peripheral region of the opposite sides (second region), as an evaluation quantity both the area ratio of a method for determining the best focus position. 以下、この第1の方法の検出原理について、図5及び図6に基づいて説明する。 Hereinafter, the detection principle of the first method will be described with reference to FIGS.

【0101】図5(A)には、上記の計測マークPMと同一サイズの計測マーク及びスリット幅を設定したシミュレーションの結果得られたベストフォーカス状態におけるスリット透過光強度が横軸をスリット22のY位置(又はウエハステージWSTのY位置)として示され、 [0102] FIG. 5 (A), the slit transmitted light intensity in the resulting best focus state of the simulation set the measuring mark and the slit width of the measurement mark PM of the same size on the horizontal axis of the slit 22 Y shown as position (or wafer stage WST in the Y-position),
図5(B)には1μmデフォーカスした状態におけるスリット透過光強度が横軸をスリット22のY位置(又はウエハステージWSTのY位置)として示されている。 Slit transmitted light intensity is shown on the horizontal axis as the Y position of the slit 22 (or wafer stage WST in the Y-position) in the state of 1μm defocused in FIG 5 (B).

【0102】図5(A)において、光強度信号P 1と横軸とで囲まれる計測マークPMの1本のラインパターンの設計上のXY面内での結像位置(中心位置)を中心とする設計線幅の領域の面積A=A 1と、その両側の領域の面積B=B 1 (=b 1 +b 2 )の面積比をα 1とすると、 [0102] In FIG. 5 (A), and the central imaging position of the XY plane design of one line pattern of the measurement mark PM surrounded by the light intensity signal P 1 and the horizontal axis (center position) the area a = a 1 in the region of the design line width, and the area ratio of the area B = B 1 (= b 1 + b 2) at both sides of the region to alpha 1,
α 1は、次式(3)で表わされる。 alpha 1 is represented by the following equation (3). α 1 =A 1 /B 1 ………(3) α 1 = A 1 / B 1 ......... (3)

【0103】一方、図5(B)において、光強度信号P [0103] On the other hand, in FIG. 5 (B), the light intensity signal P
2と横軸とで囲まれる計測マークPMの1本のラインパターンの設計上のXY面内での結像位置(中心位置)を中心とする設計線幅の領域の面積A=A 2と、その両側の領域の面積B=B 2 (=b 3 +b 4 )の面積比をα 2とすると、α 2は、次式(4)で表わされる。 2 and the horizontal axis the area A = A 2 regions design line width imaging position (center position) centered in the XY plane design of one line pattern of the measurement mark PM surrounded by, When the area ratio of the areas on both sides of the area B = B 2 (= b 3 + b 4) and alpha 2, alpha 2 is expressed by the following equation (4). α 2 =A 2 /B 2 ………(4) α 2 = A 2 / B 2 ......... (4)

【0104】図5(A)と図5(B)とを比較すると明らかなように、α 1 >α 2である。 [0104] FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B) and as is apparent from a comparison of a α 1> α 2.

【0105】従って、次式(5)で表わされる面積比α [0105] Therefore, the area ratio expressed by the following equation (5) alpha
を評価量として用いれば、ベストフォーカス位置を精度良く検出することが可能となる。 The use of the evaluation amount, it becomes possible to accurately detect the best focus position. 面積比α=A/B ………(5) Area ratio α = A / B ......... (5)

【0106】上述した面積比αを評価量として、ベストフォーカス位置を求める方法は、種々考えられるが、一例として、図6に示されるように、スリット板90の光軸方向位置(Z位置)毎に得られた光強度信号に基づいて算出された面積比αを、横軸をZ位置とする直交座標系上にプロットする(図6における×印参照)。 [0106] As evaluation amounts area ratio α as described above, a method for determining the best focus position is are various, as an example, as illustrated in FIG. 6, the optical axis direction position of the slit plate 90 (Z position) for each the area ratio α calculated based on the obtained light intensity signal, is plotted on the horizontal axis on a rectangular coordinate system with the Z position (see × mark in FIG. 6). そして、この各プロット点を曲線近似(カーブフィット)する。 Then, the each plot point to curve approximation (curve fit). 例えば4次程度の近似曲線を最小二乗法よって求める。 For example, it seeks a fourth-order degree of approximation curve by the least squares method. そして、その近似曲線を適当な閾値レベル(スライスレベル)SLでスライスし、そのスライスレベルSL Then, it sliced ​​the approximate curve at an appropriate threshold level (slice level) SL, the slice level SL
と近似曲線との交点J、Kを求め、それらの交点J,K Find the intersection J, K between the approximate curve and their intersection J, K
の中点(点J,Kのそれぞれから距離L/2の点)Oを通る縦軸(評価量αの軸)と平行な軸との交点Gを近似曲線のピーク点とし、該ピーク点Gに対応する横軸の座標Z 0をベストフォーカス位置とする。 The midpoint (point J, point from each of the K distance L / 2) longitudinal axis through the O and the intersection point G of the parallel axes (axis evaluation value alpha) and the peak point of the approximate curve, the peak point G coordinate Z 0 of the horizontal axis corresponding to the best focus position.

【0107】前述の如く、ベストフォーカス位置の計測に際しては、通常約0.1μmのピッチで15ステップ程度、Z位置を変化させてスリットスキャン方式で空間像計測が行われる。 [0107] As described above, when measuring the best focus position, usually about 15 steps at a pitch of about 0.1 [mu] m, the aerial image measurement slit scan method while changing the Z-position is carried out. この場合、計測再現性を良好にするためには、なるべく多くの計測点(Z位置)における情報からピーク位置を求めることが重要である。 In this case, in order to improve the measurement reproducibility, it is important to determine the peak position from the information in as many measurement points (Z positions). 図6では、13点における面積比αからベストフォーカス位置を求める場合が一例として図示されている。 In Figure 6, the case of obtaining the best focus position from the area ratio α in the 13 points is shown as an example.

【0108】b. [0108] b. 第2の方法 この第2の方法は、孤立線(又は擬似孤立線の1本のラインパターン)の空間像に対応する光強度信号に対応する領域を、所定の閾値レベルを境として2分割し、閾値レベルの上側の領域(第1の領域)と下側の領域(第2 The second method The second method, a region corresponding to the light intensity signal corresponding to the aerial image of an isolated line (or one line pattern of the pseudo isoline), divided into two with respect to a boundary of a predetermined threshold level the upper region of the threshold level (first area) and a lower region (second
の領域)の面積比を評価量として、ベストフォーカス位置を求める方法である。 As the amount of evaluating the area ratio of the area), is a method for determining the best focus position. 以下、この第2の方法の検出原理について、図7(A)、図7(B)に基づいて説明する。 Hereinafter, the detection principle of the second method will be described with reference in FIG. 7 (A), FIG. 7 (B).

【0109】図7(A)、図7(B)には、図5 [0109] FIG. 7 (A), in FIG. 7 (B), FIG. 5
(A)、図5(B)とそれぞれ全く同一のシミュレーションの結果得られたスリット透過光強度が横軸をスリット22のY位置(又はウエハステージWSTのY位置) (A), FIG. 5 (B) and resulting slit transmitted light intensity horizontal axis Y position of the slit 22 of exactly the same simulation, respectively (or Y position of the wafer stage WST)
として示されている。 It is shown as.

【0110】図7(A)において、光強度信号P 1と横軸とで囲まれる領域のうち、所定のスライスレベル(閾値レベル)SL'を境として2分割した上側の領域の面積C=C 1と、下側の領域の面積E=E 1との面積比をγ [0110] In FIG. 7 (A), in the region surrounded by the light intensity signal P 1 and the horizontal axis, the area C = C of the upper regions bisected with respect to a boundary of a predetermined slice level (threshold level) SL ' 1, the area ratio between the area E = E 1 in the lower region γ
1とすると、γ 1は、次式(6)で表わされる。 When 1, gamma 1 is expressed by the following equation (6). γ 1 =C 1 /E 1 ………(6) γ 1 = C 1 / E 1 ......... (6)

【0111】ここで、スライスレベルSL'は、例えばベストフォーカス状態におけるピーク点における光強度を予め実験等で求め、例えばその50%程度のレベルに設定される。 [0111] Here, the slice level SL ', for example pre-determined by experiments or the like of light intensity at the peak point in the best focus state is set to, for example, the level of about 50%.

【0112】一方、図7(B)において、光強度信号P [0112] On the other hand, in FIG. 7 (B), the light intensity signal P
4と横軸とで囲まれる領域のうち、所定のスライスレベル(閾値レベル)SL'の上側の領域の面積C=0であるから、それとスライスレベル(閾値レベル)SL'の下側の面積E=E 2との面積比をγ 2とすると、γ 2は、 4 and the horizontal axis of the areas enclosed, 'because the area C = 0 in the upper region of the same slice level (threshold level) SL' predetermined slice level (threshold level) SL below the area E of = When the area ratio of E 2 and gamma 2, gamma 2 is
次式(7)で表わされる。 Is expressed by the following equation (7). γ 2 =0/E 2 =0 ………(7) この場合、明らかに、γ 1 >γ 2である。 γ 2 = 0 / E 2 = 0 ......... (7) In this case, obviously, a γ 1> γ 2.

【0113】従って、次式(8)で表わされる面積比γ [0113] Therefore, the area ratio expressed by the following equation (8) gamma
を評価量として用いれば、ベストフォーカス位置を精度良く検出することが可能となる。 The use of the evaluation amount, it becomes possible to accurately detect the best focus position. 面積比γ=C/E ………(8) Area ratio γ = C / E ......... (8)

【0114】この場合も、面積比γを評価量として、ベストフォーカス位置を求める際には、前述したスリット板90の光軸方向位置(Z位置)毎に得られた光強度信号に基づいて算出された面積比γを、横軸をZ位置とする直交座標系上にプロットし、各プロット点を曲線近似し、その近似曲線のピーク点を前述したスライス中点法に基づいて求め、そのピーク点に対応する横軸の座標をベストフォーカス位置とする方法を、そのまま採用することができる。 [0114] Also in this case, as the evaluation amount area ratio gamma, when obtaining the best focus position is calculated based on the light intensity signal obtained for each optical axis direction position of the slit plate 90 described above (Z position) has been the area ratio gamma, it plots the horizontal axis on a rectangular coordinate system having the Z position, the respective plotted points by a curve approximation, determined based on the peak point of the approximate curve slice midpoint method described above, the peak the method of the coordinates of the horizontal axis corresponding to the point with the best focus position can be adopted as it is.

【0115】また、投影光学系PLの像面形状の検出は、次のようにして行うことができる。 [0115] The detection of the image plane shape of the projection optical system PL can be performed as follows.

【0116】まず、不図示のレチクルローダにより、レチクルステージRST上にレチクルRがロードされる。 [0116] First, by a reticle loader (not shown), the reticle R is loaded on the reticle stage RST.
次に、主制御装置20では、投影光学系PLの視野内の第1の検出点(ここでは、投影光学系PLの光軸上)に計測マークPMが位置決めされるように、レチクルステージRSTを移動する。 Next, the main controller 20 (here, on the optical axis of the projection optical system PL) first detection point within the field of projection optical system PL as the measurement mark PM to is positioned, the reticle stage RST Moving. 次に、主制御装置20では、照明光ILが計測マークPM部分のみに照射されるように可動レチクルブラインド12を駆動制御して照明領域を規定する。 Next, the main controller 20, the illumination light IL to define the illumination area of ​​the movable reticle blind 12 is controlled and driven so as to irradiate only the measurement mark PM part. この状態で、主制御装置20では、照明光I In this state, the main controller 20, the illumination light I
LをレチクルRに照射して、前述と同様にして、スリットスキャン方式により空間像計測器59を用いて計測マークPMの空間像計測及び投影光学系PLのベストフォーカス位置Z 1の検出を行い、その結果を内部メモリに記憶する。 By irradiating L to the reticle R, in the same manner as described above, it performs detection of the best focus position Z 1 of the aerial image measurement and the projection optical system PL of the measurement mark PM by using the spatial image measuring instrument 59 by the slit scan method, and stores the result in an internal memory.

【0117】投影光学系PLの視野内の第1の検出点でのベストフォーカス位置の検出が終了すると、主制御装置20では、投影光学系PLの視野内の第2の検出点に計測マークPMが位置決めされるように、レチクルステージRSTを移動する。 [0117] When the detection of the best focus position in the first detection point within the field of projection optical system PL completed, main controller 20, the second to the detection point measurement mark PM in the field of projection optical system PL so it is positioned to move the reticle stage RST. 次に、主制御装置20では、照明光ILが計測マークPM部分のみに照射されるように可動レチクルブラインド12を駆動制御して照明領域を規定する。 Next, the main controller 20, the illumination light IL to define the illumination area of ​​the movable reticle blind 12 is controlled and driven so as to irradiate only the measurement mark PM part. この状態で、上記と同様に、スリットスキャン方式で計測マークPMの空間像計測及び投影光学系P In this state, similarly to the above, aerial image measurement and the projection optical system P of the measurement mark PM by the slit scan method
Lのベストフォーカス位置Z 2の検出を行い、その結果を内部メモリに記憶する。 It performs detection of the best focus position Z 2 of the L, and the result is stored in the internal memory.

【0118】以後、主制御装置20では、上記と同様に、投影光学系PLの視野内の検出点を変更しつつ、計測マークPMについて空間像の計測及び投影光学系PL [0118] Thereafter, the main controller 20, similarly to the above, while changing the detection points within the field of projection optical system PL, the aerial image for measurement mark PM measurement and the projection optical system PL
のベストフォーカス位置の検出を繰り返し行う。 Repeat for the detection of the best focus position of.

【0119】これにより得られた各ベストフォーカス位置Z 1 、Z 2 、……、Z n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。 [0119] This the best focus position obtained by Z 1, Z 2, ......, based on Z n, by performing a predetermined statistical processing, 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、ここではレチクルR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マークPMを配置するものとしたが、レチクルRに複数の計測マークPMを形成しておき、可動レチクルブラインド1 Here, it is assumed to place each measurement mark PM in a plurality of points to be measured best focus position by moving the reticle R, previously formed a plurality of measurement marks PM on the reticle R, the movable reticle blind 1
2によって各計測マーク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。 Sequentially irradiating illumination light IL to each measurement mark PM by the two may be detected best focus position of the above points.

【0120】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、 [0120] the image plane of the projection optical system PL, i.e., the best focus plane is innumerable points the distance from the optical axis are different (i.e.,
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。 Since the height of the so-called image is a surface consisting of a set of best focus point at different countless points), such a technique, it is possible to obtain the image surface shape easily and accurately.

【0121】ところで、本実施形態のように、フォト・ [0121] By the way, as in the present embodiment, Photo
マルチプライヤ・チューブ(PMT、光電子増倍管)を光センサ24として用いる場合、空間像計測に際しては、計測マークとして例えばデューティ比1:1のL/ When using multiplier tube (PMT, photomultiplier tube) as a light sensor 24, when the aerial image measurement, for example, the duty ratio as the measurement mark 1: 1 L /
Sパターンを用いるような場合であっても、光センサ2 Even when the use of the S pattern, the optical sensor 2
4及びその信号処理回路を含む信号処理系の信号感度(検出感度)をダイナミックレンジを有効に生かせるように設定することが望ましい。 4 and it is desirable to signal sensitivity of the signal processing system (detection sensitivity) including the signal processing circuit set to effectively capitalize the dynamic range. 特に、本実施形態のように、計測マークとしてデューティ比1:9の擬似孤立線を用いる場合には、上記のデューティ比1:1のL/S In particular, as in this embodiment, the duty ratio as the measurement mark 1: 9 In the case of using a pseudo isolated lines, said duty ratio 1: 1 L / S
パターンの場合に比べて基本波の振幅が小さくなる傾向があり、計測精度が劣るため、上記の信号感度の調整が重要である。 Tend to amplitude decreases of the fundamental wave in comparison with the case of the pattern, since the measurement accuracy is poor, adjustment of the signal sensitivity is important.

【0122】次に、本実施形態の露光装置100で行われる、信号光(スリット透過光)を処理する信号処理系の信号感度の設定方法(較正方法)について説明する。 [0122] Next, is performed in exposure apparatus 100 of the embodiment will be described the signal light setting (calibration method) of the signal sensitivity of a signal processing system for processing the (slit transmitted light).

【0123】一般に、PMTの感度は印加電圧によって設定される。 [0123] Generally, the sensitivity of the PMT is set by the applied voltage. すなわち、電子増倍部(ダイノード部)のダイノードの段数をn、陽極−陰極間の印加電圧をVとすると、感度に対応する電流増倍率μは、印加電圧Vのn乗にほぼ比例する。 That is, the electron multiplier section of stages of dynodes (dynode unit) n, anode - when a voltage applied between the cathode which is V, the current multiplication factor μ corresponding to the sensitivity is approximately proportional to the n-th power of the applied voltage V. そして、PMTの感度設定は後段の信号処理回路のダイナミックレンジを無駄無く使えるような陽極感度となるように設定される。 Then, PMT sensitivity setting is set so that the anode sensitivity as use without waste the dynamic range of subsequent signal processing circuit.

【0124】しかしながら、本実施形態の場合、空間像計測がベストフォーカス位置の検出を目的とするため、 [0124] However, in the present embodiment, since the aerial image measurement is intended for detection of the best focus position,
計測時には、ベストフォーカス位置が不明でる。 At the time of measurement, the best focus position is in unknown. このため、その感度設定には工夫が必要になる。 Therefore, it is necessary to devise to its sensitivity setting. すなわち、強度信号のピークレベルは、ベストフォーカス時に最大となるが、ベストフォーカス位置が不明のため、そのピークレベルを高めに見込んで印加電圧を設定すると、ダイナミックレンジを最大限有効に利用してA/Dコンバータの分解能(通常は16ビット)最大限利用することが困難である。 That is, the peak level of the intensity signal is maximized at the best focus, because the best focus position is unknown, by setting the applied voltage in anticipation to increase its peak level, by using the dynamic range efficiently as A / D converter resolution (typically 16 bits) it is difficult to take full advantage. 一方、ピークレベルを低めに見込んで印加電圧を設定すると、ダイナミックレンジを超えてしまう可能性が高いからである。 On the other hand, setting the applied voltage in anticipation of peak level to a lower, there is a high possibility that exceed the dynamic range.

【0125】そこで、本実施形態の露光装置100では、主制御装置20が、デフォーカス状態(あるいはベストフォーカス位置が不明な状態)で得た光強度信号(光電変換信号)に基づいてベストフォーカス時の最大ピーク値が、信号処理回路42のダイナミックレンジ内にほぼ収まるように印加電圧Vを設定することとしている。 [0125] Therefore, in exposure apparatus 100 of the embodiment, main controller 20, when the best focus based on the light intensity signal obtained in a defocused state (or best focus position is unknown status) (photoelectric conversion signal) the maximum peak value of, and to setting the applied voltage V so as to substantially fit within the dynamic range of the signal processing circuit 42. 以下、これについて具体的に説明する。 Hereinafter, this will be described in detail.

【0126】図8には、信号光(スリット透過光)を処理する信号処理系50の構成がブロック図にて簡略化して示されている。 [0126] Figure 8 is a configuration of the signal processing system 50 for processing a signal light (slit transmitted light) is shown in simplified form in the block diagram.

【0127】この信号処理系50は、光センサ(PM [0127] The signal processing system 50 includes an optical sensor (PM
T)24と、オペアンプ回路から成る増幅回路44、サンプルホルダ46、A/Dコンバータ48等を含む信号処理回路42とを備えている。 T) 24, an amplifier circuit consisting of an operational amplifier circuit 44, and a signal processing circuit 42 including a sample holder 46, A / D converter 48 and the like. 光センサ24の陽極−陰極間には、高電圧電源52から高電圧が印加されている。 The anode of the light sensor 24 - between a cathode, a high voltage is applied from the high voltage power supply 52. そして、主制御装置20により、A/Dコンバータ48の出力に基づいて以下の原理に従って高電圧電源5 Then, the main controller 20, A / D converter 48 a high-voltage power source 5 in accordance with the following principles on the basis of the output of the
2の印加電圧が設定され、これによってこの信号処理系50の信号感度が設定されるようになっている。 2 of the applied voltage is set, thereby so that the signal sensitivity of the signal processing system 50 is set.

【0128】図9(A)〜図9(C)には、擬似孤立線パターンの空間像の強度信号が、フォーカス位置に応じて変化する様子が模式的に示されている。 [0128] FIG. 9 (A) ~ FIG 9 (C), the intensity signal of the aerial image of the pseudo isolated line pattern, how changes according to the focus position is indicated schematically. これらの図は、スリット幅(2D)が十分に小さい(ほぼ無限小) These figures, slit width (2D) is sufficiently small (approximately infinitesimal)
である場合の例を示す。 An example of a case where. 図9(A)は、ベストフォーカス状態であり、図9(B)、図9(C)の順にデフォーカス量が増加している。 Figure 9 (A) is a best focus state, FIG. 9 (B), the amount of defocus is increased in the order of FIG. 9 (C). デフォーカス量によらず、信号光(スリット透過光)の総量(積算光量)は一定である筈であるから、図9(A)〜図9(C)において、各山の面積s並びに総面積Sは、いずれも同一値となる筈である。 Regardless of the defocus amount, because the total amount of the signal light (slit transmitted light) (integrated light quantity) should be constant, Fig 9 (A) ~ 9 In (C), the area s and the total area of ​​each peak S is, both should become the same value. ここでは、山が5つあるので、積算光量S=5× In this case, since the mountain There are five, integrated light quantity S = 5 ×
sである。 A s. また、信号取り込み幅は、5ピッチ分なので、ピッチをpとして、5pである。 The signal capture width, so five pitches, the pitch as p, is 5p. 図9(A)〜図9 Fig. 9 (A) ~ 9
(C)において、信号強度の平均値aveはいずれも等しく一定値(5s/5p=s/p)となる(図9(D) In (C), an average value ave any equals a constant value of the signal intensity (5s / 5p = s / p) (FIG. 9 (D)
参照)。 reference). そこで、不明のフォーカス位置で得られる信号の平均値が目標値になるまで印加電圧Vを調整する。 Therefore, the average value of a signal obtained by unknown focus position adjusting an applied voltage V to a target value.

【0129】図9(A)より、設計上の線幅をwとして、 PEAK=s/w ……(9) 一方、 s=ave×p ……(10) である。 [0129] than FIG. 9 (A), the line width of the design as w, PEAK = s / w ...... (9) On the other hand, is s = ave × p ...... (10).

【0130】従って、次式が成立する。 [0130] Therefore, the following equation is established. PEAK=s/w=ave×p/w ……(11) PEAK = s / w = ave × p / w ...... (11)

【0131】すなわち、目標とする平均値aveにより擬似孤立線の場合のベストフォーカスにおけるピーク値PEAKは上式(11)で換算される。 [0131] That is, the peak value PEAK in best focus in the case of pseudo-isolated lines the average value ave of the target is converted by the above formula (11). 従って、上式(11)によって算出されるピーク値PEAKが、信号処理回路42のダイナミックレンジ内にほぼ収まるように印加電圧Vを決定することにより、ダイナミックレンジを最大限有効に活用した信号感度の設定が可能となる。 Accordingly, the peak value PEAK calculated by the above equation (11), by determining the applied voltage V so as to substantially fit within the dynamic range of the signal processing circuit 42, the signal sensitivity by utilizing dynamic range efficiently as Setup is possible.

【0132】しかるに、スリットは現実には有限の幅を有するので、現実には、上記のような設定は、特別の場合(例えばスリット幅(0.2μm)とライン幅とが一致したような場合)以外は、適用はできないものと考えられる。 [0132] However, since the slit is in reality have a finite width, in reality, set as described above, when as a special case (e.g. slit width (0.2 [mu] m) and the line width are matched ) other than that, apply it is considered that can not be. スリットが有限の幅を有する場合、スリットの幅で信号は鈍る。 If the slits have a finite width, the signal is dull in the width of the slit. ダイナミックレンジを有功活用するには、鈍る前のピークに鈍った信号のピーク値を合わせる必要がある。 The dynamic range utilizing merit, it is necessary to adjust the peak value of the signal dull before peak dull. そこで、以下では、スリット幅が十分小のときの信号ピーク値に信号が鈍った時の信号ピークを一致させるための方法について説明する。 Hereinafter, therefore, it describes a method for matching the signal peak when the signal is dulled the signal peak value when the slit width is sufficiently small.

【0133】まず、図10(A)に示されるように、対象マークの空間像PM'の走査方向の幅MARKがスリット22の幅2Dよりも大きい場合について説明する。 [0133] First, as shown in FIG. 10 (A), the width MARK in the scanning direction of the spatial image PM 'of the target mark will be described greater than the width 2D of the slit 22.

【0134】図10(B)には、スリット幅が十分小さい(無限小)の空間像PM'の強度信号が示され、図1 [0134] FIG. 10 (B), the intensity signal of the aerial image PM 'slit width is sufficiently small (infinitesimal), and FIG. 1
0(C)には、スリット幅が2Dが有限の場合の空間像PM'の強度信号が示されている。 To 0 (C), the slit width is shown the intensity signal of the aerial image PM 'when 2D is finite. これらの図において、ピーク値をともにPEAKとすると、面積SA=面積SBと近似することができる。 In these figures, when both the PEAK the peak value can be approximated to the area SA = surface area SB. 従って、次式(12) Therefore, the following equation (12)
が成立する。 There is established. PEAK =SA/MARK=SB /MARK ……(12) PEAK = SA / MARK = SB / MARK ...... (12)

【0135】上式(12)により、有限の幅を有するスリット22の走査により得られた光電変換信号の1山分の積分値と計測マークの空間像PM'の走査方向の幅(設計値)とに基づいて、スリット22の幅が十分小の時(ベストフォーカス状態にほぼ近いとき)の信号ピーク値を算出することができる。 [0135] The above equation (12), integral value and the width (the design value) in the scanning direction of the spatial image PM 'measurement marks of one peak content of the resulting photoelectric conversion signal by the scanning of the slit 22 having a finite width based on the bets can calculate the signal peak value when the width of the slit 22 is sufficiently small (when substantially close to the best focus state). この式(12)は、上記式(11)のs、wをそれぞれSB,MARKに置き換えたものとみることができ、実質的には等価である。 The equation (12), s in the formula (11), it can be viewed as replacing w with SB respectively, the MARK, are essentially equivalent. すなわち、光電変換信号の1山分の積分値(面積)をマーク幅で割ることにより、スリット幅が十分小の時のピーク値PEAKを算出することができる。 That is, by dividing one peak portion of the integral value of the photoelectric conversion signal (area) in the mark width can be slit width is calculated peak value PEAK when sufficiently small. 従って、式(1 Thus, equation (1
2)に基づいて算出したピーク値PEAKが信号処理回路42のダイナミックレンジ内にほぼ収まるように印加電圧Vを決定することにより、ダイナミックレンジを最大限有効に活用した信号感度の設定が可能となる。 By peak value PEAK calculated based on the 2) determines the applied voltage V so as to substantially fit within the dynamic range of the signal processing circuit 42, it is possible to set the signal sensitivity by utilizing dynamic range efficiently as .

【0136】次に、図11(A)に示されるように、対象マークの空間像PM'の走査方向の幅がスリットの幅2Dよりも小さい場合について説明する。 [0136] Next, as shown in FIG. 11 (A), the width in the scanning direction of the spatial image PM 'of the target mark is explained smaller than the width 2D of the slit.

【0137】図11(B)には、スリット幅が十分小さい(無限小)の空間像PM'の強度信号が示され、図1 [0137] in FIG. 11 (B), the intensity signal of the aerial image PM 'slit width is sufficiently small (infinitesimal), and FIG. 1
1(C)には、スリット幅2Dが有限の場合の空間像P 1 The (C), the space image when the slit width 2D is finite P
M'の強度信号が示されている。 Intensity signal M 'is shown. これらの図において、 In these drawings,
ピーク値をともにPEAKとすると、次式(13)が成立する。 When both the PEAK the peak value, the following equation (13) is established. PEAK =SC/MARK=SD /2D ……(13) PEAK = SC / MARK = SD / 2D ...... (13)

【0138】上式(13)により、有限の幅を有するスリット22の走査により得られた光電変換信号の1山分の積分値とスリット幅2Dとに基づいて、スリット22 By [0138] the above equation (13), based on the integrated value of one peak portion of the photoelectric conversion signals obtained by the scanning of the slit 22 and the slit width 2D having a finite width, the slit 22
の幅が十分小の時(ベストフォーカス状態にほぼ近いとき)の信号ピーク値を算出することができる。 It can be of a width to calculate the signal peak value when sufficiently small (when substantially close to the best focus state). すなわち、光電変換信号の1山分の積分値(面積)をスリット幅2Dで割ることにより、スリット幅が十分小の時のピーク値PEAKを算出することができる。 That is, by dividing one peak portion of the integral value of the photoelectric conversion signal (area) with slit width 2D, it is possible to slit width is calculated peak value PEAK when sufficiently small. 従って、式(13)に基づいて算出したPEAKが信号処理回路4 Therefore, PEAK signal processing circuit 4, which is calculated based on the equation (13)
2のダイナミックレンジ内にほぼ収まるように印加電圧Vを決定することにより、ダイナミックレンジを最大限有効に活用した信号感度の設定が可能となる。 By determining the applied voltage V so as to substantially fit within the second dynamic range, it is possible to set the signal sensitivity by utilizing the dynamic range maximum effectively.

【0139】以上の関係から明らかなように、有限の幅を有するスリット22の走査により得られた光電変換信号の1山分の積分値を、計測マークの空間像PM'の線幅(設計値:計測マークの線幅×投影倍率)とスリット幅2Dのうちの大きい方の寸法で除した値に基づいて、 [0139] As apparent from the above relationship, the integrated value of one peak portion of the photoelectric conversion signals obtained by the scanning of the slit 22 having a finite width, the line width (design value of the spatial image PM 'measurement marks : based on the value obtained by dividing the size of the larger of the line width × projection magnification) and slit width 2D measurement marks,
信号処理系50のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように信号処理系50の信号感度を設定することが可能となる。 The dynamic range of the signal processing system 50 it is possible to set the signal sensitivity of the signal processing system 50 as can be used as efficiently as possible.

【0140】なお、上で説明した信号感度(検出感度) [0140] The signal sensitivity as described above (detection sensitivity)
の設定手法は、PMTを光センサとして用いる場合に限らず、他の光電変換素子の検出感度の設定、例えばその光電変換素子の出力増幅部を構成するアンプのゲインを設定する場合にも適用することが可能である。 The setting method is not limited to the case of using a PMT as a light sensor, also be applied when setting setting the detection sensitivity of the other photoelectric conversion element, for example, the gain of the amplifier constituting the output amplifier portion of the photoelectric conversion element It is possible.

【0141】これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置20によって、計測処理装置、 [0141] As apparent from the above description, in the present embodiment, the main controller 20, measurement processing unit,
信号感度設定装置、及び算出装置が構成され、この主制御装置20と空間像計測装置59とによって光学特性計測装置が構成されている。 Signal sensitivity setting device, and calculating device is configured, the optical property measuring device is constituted by this main controller 20 and the aerial image measuring device 59.

【0142】以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置100によると、照明系10により計測マークPMが照明され、投影光学系PLを介してその像面上に計測マークPMの空間像PM'が形成される。 [0142] As described above in detail, according to exposure apparatus 100 of the present embodiment, the illumination system 10 is illuminated measurement mark PM, the aerial image of the measurement mark PM on the image plane through the projection optical system PL PM 'is formed. この状態で、主制御装置20では、空間像計測器59を用いて、 In this state, the main controller 20, using aerial image measuring instrument 59,
スリット板90のZ位置を所定ピッチで変化させて、各Z位置についてスリットスキャン方式の空間像計測を実行する。 The Z position of the slit plate 90 is varied at a predetermined pitch, to perform the aerial image measurement slit scan method for each Z position. すなわち、主制御装置20では、空間像PM' That is, the main control unit 20, the aerial image PM '
に対してスリット22が相対的に走査されるようスリット板90を走査するとともに、光センサ24からの光電変換信号に基づいて空間像PM'に対応する光強度分布を計測する、そして、主制御装置20では、上記の計測によりスリット板90のZ位置毎に得られた光電変換信号の波形とスリット板90の走査軸とで囲まれる領域を、投影光学系PLのベストフォーカス位置に近いことを示す第1の領域(A又はC)と、ベストフォーカス位置に遠いことを示す第2の領域(B又はE)とに分け、 Slits 22 with scans the slit plate 90 to be relatively scanned, measuring the corresponding light intensity distribution on the spatial image PM 'based on the photoelectric conversion signal from the light sensor 24 with respect to, and, the main control in the device 20, a region surrounded by the scanning axis of the waveform and the slit plate 90 of the photoelectric conversion signal obtained for each Z position of the slit plate 90 by the above measurement, the closer to the best focus position of projection optical system PL divided into a first region indicated (a or C), and a second region indicating that far the best focus position (B or E),
第1の領域と第2の領域との面積比(α又はγ)を評価量としてベストフォーカス位置を算出する。 Calculating a best focus position area ratio between the first region and the second region (alpha or gamma) as an evaluation amount.

【0143】このため、空間像の強度信号(光電変換信号)をフーリエ変換等を行うことなく、得られた各光電変換信号の波形とスリット板90(スリット22)の走査軸とが囲む領域を前述した基準で2つに分けるだけで、それら2つの領域の面積比により、計測マークの種類によらず、すなわち比較的小さな繰り返し周期のL/ [0143] Therefore, without performing intensity signals (photoelectric conversion signals) Fourier transform or the like of the aerial image, a region where the waveform of the photoelectric conversion signal obtained and the scan axis of the slit plate 90 (slit 22) surrounds only divided into two by the above-mentioned reference, the area ratio of the two areas, regardless of the type of measurement marks, i.e. of relatively small repetition period L /
Sマークは勿論、孤立線や擬似孤立線から成る計測マークを用いても、投影光学系PLのベストフォーカス位置を高精度に計測することが可能となる。 S mark, of course, also be used measuring mark consisting of isolated lines and pseudo isoline, it is possible to measure the best focus position of projection optical system PL with high accuracy.

【0144】また、本実施形態の露光装置100で行われる信号処理系50の信号感度設定方法によると、投影光学系PLの物体面上で例えばX軸方向に伸びる所定線幅の線状パターン(計測マーク)PMを介して照明光I [0144] According to the signal sensitivity setting of the signal processing system 50 that is performed in exposure apparatus 100 of the present embodiment, a linear pattern having a predetermined line width extending in the object plane for example X-axis direction of the projection optical system PL ( illumination light I through the measurement mark) PM
Lを投影光学系PLを介して像面上に照射し、像面上で例えばX軸方向に伸びる所定幅のスリット22を、例えばY軸方向に沿って照明光ILに対して走査するとともに、スリット22を介した照明光ILを光センサ24で受光し該受光した光の強度に応じた光電変換信号に変換する。 Via the projection optical system PL L irradiated on the image plane, a slit 22 of a predetermined width extending in the image plane for example, the X-axis direction, while scanning the illumination light IL, for example, along the Y-axis direction, converting the photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the received light by receiving illumination light IL through the slit 22 by the light sensor 24. そして、光電変換信号の積分値に基づいて、前述したようにな方向により、信号処理系50のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように信号処理系5 Then, based on the integrated value of the photoelectric conversion signals, the direction such as described above, the signal processing system to the dynamic range of the signal processing system 50 can be used as efficiently as possible 5
0の信号感度を設定する。 To set the signal sensitivity of 0. このように、信号処理系のダイナミックレンジが最大限有効に活用できるように信号感度が設定される結果、高い分解能での照明光ILの強度分布、上記実施形態の場合は、計測マークPMの空間像PM'に対応する光強度分布の計測が可能となる。 Thus, the result the dynamic range of the signal processing system is set signal sensitivity so can be used as efficiently as possible, the intensity distribution of the illumination light IL at high resolution, in the case of the embodiment described above, the space of the measurement mark PM it is possible to measure the light intensity distribution corresponding to the image PM '.

【0145】また、本実施形態の露光装置100によると、スリット板90がウエハステージWSTに一体的に設けられた空間像計測装置59を備えているので、主制御装置20では、該空間像計測装置59を用いて投影光学系PLのベストフォーカス位置を高精度に計測することができる。 [0145] Further, according to exposure apparatus 100 of the present embodiment, since the slit plate 90 is provided with an aerial image measuring device 59 provided integrally with the wafer stage WST, main controller 20, the spatial image measuring the best focus position of projection optical system PL by using the device 59 can be measured with high accuracy. そして、このベストフォーカス位置の計測結果に基づいて、例えば多点焦点位置検出系(60a, Then, based on the measurement result of the best focus position, for example, multiple point focal point position detection system (60a,
60b)の出力の較正情報の設定(フォーカスオフセットの設定や、いわゆるフォーカスキャリブレーション) Setting calibration information output 60b) (setting of focus offset, the so-called focus calibration)
を行い、結果的に走査露光時のレチクルRとウエハWとの光学的な位置関係を所望の位置関係に調整することができるので、デフォーカスに起因する露光不良の発生を抑制して高精度な露光を実現することが可能となる。 It was carried out, since the optical positional relation between the reticle R and the wafer W during consequently scanning exposure can be adjusted to a desired positional relationship, a high accuracy by suppressing the occurrence of exposure defects caused by defocus it is possible to realize a Do exposure.

【0146】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・ [0146] 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.

【0147】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。 [0147] 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.

【0148】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 [0148] 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.

【0149】また、上記各実施形態では、投影光学系として縮小系かつ屈折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、あるいは反射系のいずれを用いても良い。 [0149] In the above embodiments, descriptions have been given of the case using a reduction system and a refraction system as the projection optical system is not limited thereto, may be used magnification or enlargement system as the projection optical system, the refractive system, catadioptric system, or may be either of a reflection system.

【0150】なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系PL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RSTやウエハステージWST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100を製造することができる。 [0150] The illumination optical system composed of a plurality of lenses, as well as a built-in optical adjustment to the projection optical system PL exposure apparatus main body, the reticle stage RST and wafer stage WST comprising a number of mechanical parts to the main body of the exposure apparatus mounting and connecting the wires and pipes can be manufactured exposure apparatus 100 of the present embodiment by further the overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 The exposure apparatus is preferably performed in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.

【0151】《デバイス製造方法》次に上述した露光装置100をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。 [0151] An embodiment of a device manufacturing method using the "Device Manufacturing Method" next exposure apparatus 100 described above in the lithography step will be described.

【0152】図12には、デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、 [0152] FIG. 12 is a device (IC or LSI, etc. of the semiconductor chip, a liquid crystal panel, CCD, thin film magnetic head,
マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示されている。 Flowchart of preparation of micromachine etc.) is shown. 図12に示されるように、まず、ステップ20 As shown in FIG. 12, step 20
1(設計ステップ)において、デバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。 In 1 (design step), function and performance design of device (e.g., circuit design of semiconductor device) is performed, and pattern design to realize the function. 引き続き、ステップ202(マスク製作ステップ)において、 Subsequently, in step 202 (mask manufacturing step),
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。 Fabricating a mask formed with a designed circuit pattern. 一方、ステップ203(ウエハ製造ステップ)において、 On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step),
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。 A wafer is manufactured using a material such as silicon.

【0153】次に、ステップ204(ウエハ処理ステップ)において、ステップ201〜ステップ203で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。 [0153] Next, in step 204 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in steps 201 to 203, as described below, the actual circuit and the like are formed on the wafer by lithography or the like . 次いで、ステップ205(デバイス組立てステップ)において、ステップ204で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。 Then, in step 205 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 204. このステップ205には、 In this step 205,
ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。 Dicing, bonding, and packaging step (chip encapsulation) are included as needed.

【0154】最後に、ステップ206(検査ステップ) [0154] Finally, step 206 (inspection step)
において、ステップ205で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。 In, operation confirmation test device made in Step 205, the inspection of such durability test performed. こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。 Device is completed After these steps and shipped.

【0155】図13には、半導体デバイスにおける、上記ステップ204の詳細なフロー例が示されている。 [0155] Figure 13 is the semiconductor device, and a detailed flow example of step 204 is shown. 図13において、ステップ211(酸化ステップ)においてはウエハの表面を酸化させる。 13, the surface of the wafer is oxidized at step 211 (oxidation step). ステップ212(CV Step 212 (CV
Dステップ)においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。 In D step) forming an insulating film on the wafer surface. ステップ213(電極形成ステップ)においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。 In step 213 (electrode formation step) formed by depositing an electrode on the wafer. ステップ214 Step 214
(イオン打ち込みステップ)においてはウエハにイオンを打ち込む。 Ions are implanted into the wafer in (ion implantation step). 以上のステップ211〜ステップ214それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。 Each above steps 211 to step 214 constitutes the pre-process in each step of wafer processing, it is selectively executed in accordance with the processing required in each step.

【0156】ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。 [0156] In the respective steps in the wafer process, the above pre-process is completed, post-process is executed as follows. この後処理工程では、まず、ステップ2 In this post-process, first, Step 2
15(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を塗布する。 In 15 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. 引き続き、ステップ216(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。 Subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred by the exposure apparatus and the exposure method described above the wafer. 次に、ステップ218(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。 Next, in step 218 (etching step), the resist is removed by etching an exposed member of an area other than the area remaining. そして、ステップ219(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。 Then, in step 219 (resist removing step), the unnecessary resist after etching.

【0157】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。 [0157] By repeatedly performing these pre-process and post-process, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0158】以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程(ステップ216)において上記実施形態の露光装置が用いられるので、デフォーカスに起因する露光不良の発生を防止して、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。 [0158] By using the device manufacturing method of the embodiment described above, because the exposure apparatus in the embodiment above is used in the exposure process (step 216), to prevent the occurrence of an exposure defect due to defocusing, precision good can be transferred pattern of a reticle onto a wafer. この結果、高集積度のデバイスの生産性(歩留まりを含む) As a result, highly integrated devices productivity (including the yield)
を向上させることが可能になる。 It is possible to improve.

【0159】 [0159]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学特性計測方法及び本発明の光学特性計測装置によれば、計測マークの種類によらず、投影光学系のベストフォーカス位置を高精度に計測することができるという効果がある。 As described in the foregoing, according to the optical characteristic measurement apparatus of the optical property measurement method of the present invention and, irrespective of the type of measurement marks, measures the best focus position of projection optical system with high precision there is an effect that can be.

【0160】また、本発明の信号感度設定方法によれば、信号処理系の分解能を最大限有効に利用して精度良く光強度分布を計測することを可能にするという効果がある。 [0160] Further, according to the signal sensitivity setting method of the present invention, by using the resolution of the signal processing system most effectively it has the effect of making it possible to measure accurately the light intensity distribution.

【0161】また、本発明の露光装置によれば、デフォーカスに起因する露光不良の発生を抑制して高精度な露光を実現することができるという効果がある。 [0161] Further, according to the exposure apparatus of the present invention, there is an effect that it is possible to prevent exposure defect due to defocus to realize highly accurate exposure.

【0162】また、本発明のデバイス製造方法によれば、デバイスの生産性を向上させることができるという効果がある。 [0162] Further, according to the device manufacturing method of the present invention, there is an effect that it is possible to improve the productivity of devices.

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

【図1】本発明の一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 an embodiment of the present invention.

【図2】図1の空間像計測器及びアライメント顕微鏡の内部構成を示す図である。 2 is a diagram showing the internal configuration of the spatial image measuring instrument and alignment microscope of FIG.

【図3】アライメント顕微鏡によりウエハ上のアライメントマークを検出している様子を示す図である。 3 is a diagram showing a state of detecting the alignment mark on the wafer by the alignment microscope.

【図4】図4(A)は、空間像の計測に際してスリット板上に空間像PM'が形成された状態の空間像計測器を示す平面図、図4(B)はその空間像計測の際に得られる光電変換信号(光強度信号)Pの一例を示す線図である。 [4] FIG. 4 (A), a plan view showing an aerial image measuring instrument in the state-space image PM 'is formed on a slit plate during the measurement of the aerial image, FIG. 4 (B) of the aerial image measurement an example of a photoelectric conversion signal (light intensity signal) P obtained in a graph showing the.

【図5】ベストフォーカス位置の検出のための第1の方法を説明するための図であって、図5(A)は、シミュレーションの結果得られたベストフォーカス状態におけるスリット透過光強度を横軸をスリットのY位置として示す図、図5(B)は1μmデフォーカスした状態におけるスリット透過光強度を横軸をスリットのY位置として示す図である。 [5] A diagram for explaining a first method for the detection of the best focus position, FIG. 5 (A), the horizontal axis represents slit transmitted light intensity in the resulting best focus state of the simulation It shows as Y position of the slit, FIG. 5 (B) is a diagram showing the slit transmitted light intensity in the state of 1μm defocused horizontal axis as the Y position of the slit.

【図6】面積比を評価量として、ベストフォーカス位置を求める方法を説明するための図である。 The 6 area ratio as an evaluation amount is a diagram for explaining the method of obtaining the best focus position.

【図7】ベストフォーカス位置の検出のための第2の方法を説明するための図であって、図7(A)は、シミュレーションの結果得られたベストフォーカス状態におけるスリット透過光強度を横軸をスリットのY位置として示す図、図7(B)は1μmデフォーカスした状態におけるスリット透過光強度を横軸をスリットのY位置として示す図である。 [Figure 7] A diagram for explaining a second method for the detection of the best focus position, FIG. 7 (A) is the horizontal axis slit transmitted light intensity in the resulting best focus state of the simulation It shows as Y position of the slit, FIG. 7 (B) is a diagram showing the slit transmitted light intensity in the state of 1μm defocused horizontal axis as the Y position of the slit.

【図8】信号光(スリット透過光)を処理する信号処理系の構成を簡略化して示すブロック図である。 8 is a block diagram showing a simplified configuration of a signal processing system for processing a signal light (slit transmitted light).

【図9】図9(A)〜図9(D)は、スリット幅(2 [9] FIG. 9 (A) ~ FIG 9 (D) is, the slit width (2
D)が十分に小さい(ほぼ無限小)場合に信号感度を設定する方法を説明するための図である。 D) is a view for explaining how to set the signal sensitivity if sufficiently small (approximately infinitesimal).

【図10】図10(A)〜図10(C)は、スリット幅(2D)が有限であり、マークの空間像の幅がスリット幅より広い場合に、信号感度を設定する方法を説明するための図である。 [10] FIG. 10 (A) ~ FIG 10 (C), the slit width (2D) is finite, the width of the aerial image of a mark is to be wider than the slit width, a method of setting the signal sensitivity it is a diagram for.

【図11】図11(A)〜図11(C)は、スリット幅(2D)が有限であり、マークの空間像の幅がスリット幅より狭い場合に、信号感度を設定する方法を説明するための図である。 [11] FIG. 11 (A) ~ FIG 11 (C), the slit width (2D) is finite, the width of the aerial image of a mark is in the case narrower than the slit width, a method of setting the signal sensitivity it is a diagram for.

【図12】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。 Is a flowchart illustrating an embodiment of a device manufacturing method according to the present invention; FIG.

【図13】図12のステップ204の詳細を示すフローチャートである。 13 is a flowchart showing the details of step 204 in FIG. 12.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10…照明系(照明装置)、20…主制御装置(計測処理装置、算出装置、信号感度設定装置、光学特性計測装置の一部)、22…スリット(計測用パターン)、24 10 ... illumination system (illuminator), 20 ... main control unit (measurement processing device, computing device, the signal sensitivity setting device, part of the optical property measuring apparatus), 22 ... slit (measurement patterns), 24
…光センサ(光電変換素子)、42…信号処理回路、5 ... photosensor (photoelectric conversion element), 42 ... signal processing circuit, 5
0…信号処理系、59…空間像計測器(光学特性計測装置の一部)、90…スリット板(パターン形成部材)、 0 ... signal processing system, 59 ... aerial image measuring instrument (part of the optical property measuring apparatus), 90 ... slit plate (pattern formation member),
100…露光装置、PL…投影光学系、IL…照明光、 100 ... exposure apparatus, PL ... projection optical system, IL ... illumination light,
PM…計測マーク、PM'…空間像、W…ウエハ(基板)、R…レチクル(マスク)、WST…ウエハステージ(基板ステージ)。 PM ... measurement mark, PM '... space image, W ... wafer (substrate), R ... reticle (mask), WST ... wafer stage (substrate stage).

フロントページの続き (72)発明者 近藤 尚人 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 5F046 BA04 BA05 DA14 DB05 EA03 EA12 EA13 EB03 Front page of the continuation (72) inventor Naoto Kondo Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 3-chome No. 2 No. 3 Co., Ltd. Nikon in the F-term (reference) 5F046 BA04 BA05 DA14 DB05 EA03 EA12 EA13 EB03

Claims (18)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、 照明光によって所定の計測マークを照明し、該計測マークの空間像を前記投影光学系を介して像面上に形成する工程と;前記投影光学系の像面側に配置された計測用パターンを前記空間像に対して相対的に走査するとともに、前記計測用パターンを介した前記照明光の強度に応じた光電変換信号を前記計測用パターンの前記光軸方向の複数の位置毎に得る工程と;前記計測用パターンの光軸方向の位置毎に得られた前記光電変換信号の波形と前記計測用パターンの前記走査軸とが囲む領域を、前記投影光学系のベストフォーカス位置に近いことを示す第1 1. A optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of the projection optical system illuminates the predetermined measurement mark by the illumination light, image plane a spatial image of the measurement mark via the projection optical system process and to form the; while relatively scanning measurement pattern arranged on the image plane side of the projection optical system with respect to the spatial image, corresponding to the intensity of the illumination light via the measurement pattern waveform and the measurement pattern of the photoelectric conversion signal obtained for each position in the optical axis direction of the measurement pattern; the optical axis direction of the plurality of obtained for each position step and the measurement pattern photoelectric conversion signal first to show that the regions with the scan axis is surrounded, near to the best focus position of the projection optical system
    の領域と、前記ベストフォーカス位置に遠いことを示す第2の領域とに分け、前記第1の領域と前記第2の領域との面積比を評価量として前記ベストフォーカス位置を検出する工程と;を含む光学特性計測方法。 And regions, the divided into a second region showing that far the best focus position, and detecting the best focus position as an evaluation amount area ratio between the first region and the second region; optical property measurement method comprising.
  2. 【請求項2】 前記光電変換信号は前記計測用パターンの各位置に対応する空間像の強度を表す像強度信号であり、 前記第1の領域は、前記像強度信号に対応する領域を前記位置方向に沿って分割した際の設計上のベストフォーカス位置を含む所定幅の領域であり、 前記第2の領域は、前記分割された残りの領域であることを特徴とする請求項1に記載の光学特性計測方法。 Wherein said photoelectric conversion signal is an image intensity signal representing the intensity of the aerial image corresponding to each position of the measurement pattern, said first region, said location area corresponding to the image intensity signal a region of a predetermined width including the best focus position of the design when divided along the direction, the second region, according to claim 1, wherein a divided remaining regions optical property measurement method.
  3. 【請求項3】 前記光電変換信号は前記計測用パターンの各位置に対応する空間像の強度を表す像強度信号であり、 前記第1の領域は、前記像強度信号に対応する領域を所定の像強度の閾値を境に強度方向に沿って分割した最大像強度に近い側の領域であり、 前記第2の領域は、前記分割された残りの領域であることを特徴とする請求項1に記載の光学特性計測方法。 Wherein the photoelectric conversion signal is an image intensity signal representing the intensity of the aerial image corresponding to each position of the measurement pattern, the first region is a region a predetermined corresponding to the image intensity signal a side of the region near the threshold of the image intensity to the maximum image intensity divided along the strength direction as the boundary, the second region, to claim 1, wherein a divided remaining regions optical characteristics measuring method according.
  4. 【請求項4】 前記ベストフォーカス位置の検出を、前記投影光学系の光軸からの距離が異なる複数点に関して繰り返し行うことにより、前記投影光学系の像面形状を検出する工程を更に含むことを特徴とする請求項1〜3 The method according to claim 4, wherein the detection of the best focus position, by repeatedly be performed for multiple points at different distances from the projection optical system of the optical axis, further comprising the step of detecting the image plane shape of the projection optical system claim wherein 1-3
    のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。 Optical characteristics measuring method according to any one of.
  5. 【請求項5】 前記計測マークは、前記走査方向に直交する方向に伸びる少なくとも1本のラインパターンから成る孤立線状のパターンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。 Wherein said measuring mark, in any one of claims 1 to 4, characterized in that said an isolated linear pattern consisting of at least one line pattern extending in a direction orthogonal to the scanning direction optical characteristics measuring method according.
  6. 【請求項6】 前記計測用パターンは、前記光軸に垂直な2次元平面内で前記走査方向に直交する方向に伸びる所定幅のスリット状の開口パターンであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。 Wherein said measurement pattern is claim 1, characterized in that a slit-shaped aperture pattern of prescribed width extending in a direction perpendicular to the scanning direction in the vertical two-dimensional plane on the optical axis optical characteristics measuring method according to any one of 5.
  7. 【請求項7】 前記光電変換信号の取得に際して、受光した信号光の強度に応じた光電変換信号を出力する光電変換素子と該光電変換素子から前記光電変換信号が入力される処理回路とを含む信号処理系を用いるとともに、 Upon 7. acquisition of the photoelectric conversion signal, and a processing circuit for the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element that outputs a photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the received signal light is input with use of the signal processing system,
    前記光電変換信号の1山分の積分値を、前記計測マークの線幅と前記計測用パターンの幅のうちの大きい方の寸法で除した値に基づいて、前記信号処理系のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように前記信号処理系の信号感度を設定していることを特徴とする請求項1 Wherein an integral value of one peak portion of the photoelectric conversion signal, based on the value obtained by dividing the size of the larger of the width of the measurement pattern and the line width of the measurement mark, a maximum dynamic range of the signal processing system claim, characterized in that it sets the signal sensitivity of the signal processing system to allow limited effective use 1
    〜6のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。 Optical characteristics measuring method according to any one of 6.
  8. 【請求項8】 受光した信号光の強度に応じた光電変換信号を出力する光電変換素子と、該光電変換素子からの前記光電変換信号が入力される信号処理回路とを含む信号処理系の信号感度を設定する信号感度設定方法であって、 第1面上で第1方向に伸びる所定線幅の線状パターンを介して照明光を第2面上に照射する工程と;前記第2面上で、前記第1方向に伸びる所定幅の計測用パターンを、前記第1方向に直交する第2方向に沿って前記照明光に対して走査するとともに、前記計測用パターンを介した前記照明光を前記光電変換素子で受光し該受光した光の強度に応じた光電変換信号に変換する工程と;前記光電変換信号の積分値に基づいて、前記信号処理系のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように前記信号処理系の信号 8. A photoelectric conversion element that outputs a photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the received signal light, the signal processing system signals including a signal processing circuit for the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion elements is input a signal sensitivity setting method for setting the sensitivity, process that irradiates illumination light through a linear pattern having a predetermined line width extending in a first direction on a first surface on a second surface; said second surface in the measurement pattern of a predetermined width extending in the first direction, while scanning with respect to said illuminating light along a second direction perpendicular to the first direction, the illumination light via the measurement pattern step and converting the photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of light receiving light is received by the photoelectric conversion element; based on the integrated value of the photoelectric conversion signals, the dynamic range of the signal processing system can be used as efficiently as possible the signal processing system signals as 度を設定する工程と;を含む信号感度設定方法。 Process and for setting the degrees; signal sensitivity setting method comprising.
  9. 【請求項9】 前記設定する工程では、前記光電変換信号波形の1山分の積分値を、前記線状パターンの線幅と前記計測用パターンの幅のうちの大きい方の寸法で除した値に基づいて前記信号感度を設定することを特徴とする請求項8に記載の信号感度設定方法。 The method according to claim 9 wherein the step of setting, the integrated value of one peak portion of the photoelectric conversion signal waveform divided by the size of the larger of the width of the line width and the measurement pattern of the linear pattern value signal sensitivity setting method according to claim 8, characterized in that setting the signal sensitivity on the basis of.
  10. 【請求項10】 前記光電変換素子は、光電子増倍管であり、 前記光電子増倍管に印加する印加電圧の設定により、前記信号感度の設定を行うことを特徴とする請求項8又は9に記載の信号感度設定方法。 Wherein said photoelectric conversion element is a photomultiplier tube, by setting the voltage applied to the photomultiplier tube, to claim 8 or 9, characterized in that the setting of the signal sensitivity signal sensitivity setting method according.
  11. 【請求項11】 投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、 所定の計測マークの空間像を前記投影光学系を介して像面上に形成するため、前記計測マークを照明する照明装置と;前記投影光学系の像面側に配置され、計測用パターンが形成されたパターン形成部材と;前記計測用パターンを介した前記照明光の強度に応じた光電変換信号を出力する光電変換素子と;前記照明装置により前記計測マークが照明され、前記像面上に前記空間像が形成された状態で、前記空間像に対して前記計測用パターンが相対的に走査されるよう前記パターン形成部材を走査するとともに、前記光電変換素子からの光電変換信号に基づいて前記空間像に対応する光強度分布を前記パターン形成部材の前記光軸方向の複数の位置毎に計測する 11. An optical characteristic measuring apparatus for measuring the optical characteristics of the projection optical system, for forming an aerial image of a predetermined measurement mark on the image plane through the projection optical system, illuminating the measurement mark an illumination device that; outputs a photoelectric conversion signal corresponding to the intensity of the illumination light via the measurement pattern; which is arranged on the image plane side of the projection optical system, a measurement pattern is formed patterned member a photoelectric conversion element; the measurement mark by the lighting device is illuminated, in a state where the aerial image on the image plane is formed, said that the measurement pattern is scanned relative to the aerial image while scanning the pattern formation member, to measure the light intensity distribution corresponding to the aerial image based on the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion element for each of a plurality of positions of the optical axis direction of the pattern forming member 測処理装置と;前記計測処理装置の計測結果として前記パターン形成部材の光軸方向の位置毎に得られた前記光電変換信号の波形と前記パターン形成部材の走査軸とで囲まれる領域を、前記投影光学系のベストフォーカス位置に近いことを示す第1の領域と、前記ベストフォーカス位置に遠いことを示す第2の領域とに分け、前記第1の領域と前記第2の領域との面積比を評価量として前記ベストフォーカス位置を算出する算出装置と;を備える光学特性計測装置。 Measuring apparatus and; a region surrounded by the scanning axis of the measuring apparatus of the measurement result as the pattern forming member in the optical axis direction the photoelectric conversion signal obtained for each position of the waveform and the pattern forming member, wherein a first region showing that close to the best focus position of projection optical system, divided into a second region showing that the farther to the best focus position, an area ratio between the first region and the second region optical characteristic measuring apparatus comprising: a calculating device for calculating the best focus position as an evaluation amount.
  12. 【請求項12】 前記計測マークは、前記走査方向に直交する方向に伸びる少なくとも1本のラインパターンから成る孤立線状のパターンであることを特徴とする請求項11に記載の光学特性計測装置。 12. The method of claim 11, wherein the measurement marks, the optical property measuring apparatus according to claim 11, wherein an isolated linear pattern consisting of at least one line pattern extending in a direction orthogonal to the scanning direction.
  13. 【請求項13】 前記計測用パターンは、前記光軸に垂直な2次元平面内で前記走査方向に直交する方向に伸びる所定幅のスリット状の開口パターンであることを特徴とする請求項11又は12に記載の光学特性計測装置。 Wherein said measurement pattern is claim 11, characterized in that a slit-shaped aperture pattern of prescribed width extending in a direction perpendicular to the scanning direction in the vertical two-dimensional plane on the optical axis or optical property measurement apparatus according to 12.
  14. 【請求項14】 前記光電変換素子とともに所定のダイナミックレンジを有する信号処理系を構成する前記光電変換信号が入力される信号処理回路を更に備え、 前記計測処理装置は、前記信号処理系の信号感度を設定する信号感度設定装置を含み、 該信号感度設定装置は、光電変換信号に基づいて前記空間像に対応する光強度分布を計測する際に、前記光電変換信号の積分値に基づいて、前記信号処理系のダイナミックレンジを最大限有効に活用できるように前記信号処理系の信号感度を設定することを特徴とする請求項11 14. further comprising a signal processing circuit for the photoelectric conversion signal constituting a signal processing system having a predetermined dynamic range with the photoelectric conversion elements is input, the measurement processing unit, signal sensitivity of the signal processing system includes a signal sensitivity setting device for setting, the signal sensitivity setting apparatus, when measuring the corresponding light intensity distribution on the aerial image based on the photoelectric conversion signal, based on the integrated value of the photoelectric conversion signal, wherein claim and sets the signal sensitivity of the signal processing system to take advantage of the dynamic range of the signal processing system most effectively 11
    〜13のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。 Optical property measurement apparatus according to any one of to 13.
  15. 【請求項15】 前記信号感度設定装置は、前記光電変換信号の1山分の積分値を前記計測マークの線幅と前記計測用パターンの幅のうちの大きい方の寸法で除した値に基づいて前記信号感度を設定することを特徴とする請求項14に記載の光学特性計測装置。 15. The signal sensitivity setting device, on the basis of an integral value of one peak portion of the photoelectric conversion signal to a value obtained by dividing the size of the larger of the width of the measurement pattern and the line width of the measurement mark optical property measurement apparatus according to claim 14, characterized in that setting the signal sensitivity Te.
  16. 【請求項16】 前記光電変換素子は、光電子増倍管であり、 前記信号感度設定装置は、前記光電子増倍管に印加する印加電圧の設定により、前記信号感度の設定を行うことを特徴とする請求項14又は15に記載の光学特性計測装置。 16. The photoelectric conversion element is a photomultiplier tube, the signal sensitivity setting device, by setting the voltage applied to the photomultiplier tube, and characterized in that the setting of the signal sensitivity optical property measurement apparatus according to claim 14 or 15.
  17. 【請求項17】 マスクに形成された回路パターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置であって、 前記基板を保持して移動する基板ステージと;前記パターン形成部材が前記基板ステージに一体的に設けられた請求項11〜16のいずれか一項に記載の光学特性計測装置と;備える露光装置。 17. An exposure apparatus for transferring the substrate through the circuit pattern formed on a mask projection optical system, a substrate stage that moves while holding the substrate; in the pattern forming member is a substrate stage optical characteristic measuring apparatus and according to any one of claims 11 to 16 which is integrally provided; comprises exposure device.
  18. 【請求項18】 リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、 前記リソグラフィ工程で、請求項17に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。 18. A device manufacturing method including a lithographic process, in said lithographic process, a device manufacturing method characterized by performing exposure using an exposure apparatus according to claim 17.
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