JP2003021914A - Optical characteristic measuring method, optical characteristic measuring device, and exposure device - Google Patents

Optical characteristic measuring method, optical characteristic measuring device, and exposure device

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JP2003021914A
JP2003021914A JP2001207566A JP2001207566A JP2003021914A JP 2003021914 A JP2003021914 A JP 2003021914A JP 2001207566 A JP2001207566 A JP 2001207566A JP 2001207566 A JP2001207566 A JP 2001207566A JP 2003021914 A JP2003021914 A JP 2003021914A
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JP
Japan
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optical system
light
optical characteristic
optical
measurement
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JP2001207566A
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Japanese (ja)
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Katsura Otaki
桂 大滝
Hisashi Shiozawa
久 塩澤
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components
    • G03F7/706Aberration measurement

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure the optical characteristics of an optical system to be tested. SOLUTION: A mask RT on which a plurality of patterns having a width enabling the reduction of the effect of an asymmetrical aberration is formed is illuminated on an illumination condition suitable for reducing the effect of the asymmetrical aberration. The space images of the patterns and a plurality of measurement regions provided according to respective space images of the patterns are relatively moved, and at the same time, light quantities of light arriving at respective measurement regions are detected at respective positions in relative movement (Steps 112 to 115). Then, a waveform indicating the change of the light quantity of light arriving at a prescribed measurement region according to the change of a positional relationship between the space image and the prescribed measurement region is obtained on the basis of the measurement result, and the positional information of the space image is obtained on the basis of the obtained waveform (Step 116). The optical characteristics of the optical system to be tested is obtained on the basis of the positional information of the space image thus obtained (Step 117).

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、光学特性測定方
法、光学特性測定装置、及び露光装置に係り、より詳し
くは、被検光学系の光学特性を測定する光学特性測定方
法及び光学特性測定装置、並びに該光学特性測定装置を
備える露光装置、さらに前記光学特性測定方法によって
光学特性が測定された光学系、並びに前記露光装置を用
いて製造された半導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical characteristic measuring method, an optical characteristic measuring apparatus and an exposure apparatus, and more particularly to an optical characteristic measuring method and an optical characteristic measuring apparatus for measuring the optical characteristic of an optical system to be tested. The present invention also relates to an exposure apparatus including the optical characteristic measuring apparatus, an optical system whose optical characteristic is measured by the optical characteristic measuring method, and a semiconductor element manufactured using the exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル(以下、「マスク」と総称する)に形成されたパ
ターン(以下、「レチクルパターン」とも呼ぶ)を投影
光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラ
スプレート等の基板(以下、適宜「基板」と総称する)
上に転写する露光装置が用いられている。こうした露光
装置としては、いわゆるステッパ等の静止露光型の露光
装置や、いわゆるスキャニング・ステッパ等の走査露光
型の露光装置が主として用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, etc., a pattern (hereinafter also referred to as a "reticle pattern") formed on a mask or a reticle (hereinafter collectively referred to as "mask"). A substrate such as a wafer or a glass plate coated with a resist or the like through a projection optical system (hereinafter collectively referred to as “substrate” as appropriate)
An exposure device that transfers images onto the top is used. As such an exposure apparatus, a static exposure type exposure apparatus such as a so-called stepper and a scanning exposure type exposure apparatus such as a so-called scanning stepper are mainly used.

【0003】かかる露光装置においては、レチクルに形
成されたパターンを基板に、高い解像力で、忠実に投影
する必要がある。このため、投影光学系は、諸収差が十
分に抑制された良好な光学特性を有するように設計され
ている。
In such an exposure apparatus, it is necessary to faithfully project the pattern formed on the reticle onto the substrate with high resolution. Therefore, the projection optical system is designed to have good optical characteristics in which various aberrations are sufficiently suppressed.

【0004】しかし、完全に設計どおりに投影光学系を
製造することは困難であり、実際に製造された投影光学
系には様々な要因に起因する諸収差が残存してしまう。
このため、実際に製造された投影光学系の光学特性は、
設計上の光学特性とは異なるものとなってしまう。
However, it is difficult to manufacture the projection optical system exactly as designed, and various aberrations due to various factors remain in the actually manufactured projection optical system.
Therefore, the optical characteristics of the projection optical system actually manufactured are
It will be different from the designed optical characteristics.

【0005】特に、露光装置の投影光学系では、歪曲収
差が発生すると、微細加工パターンの形状が歪んだり位
置ずれを生じてしまい、精度の良い微細パターンの転写
が困難になる。このため、投影光学系の歪曲収差は、数
nm程度に抑える必要があるとされている。こうした投
影光学系の歪曲収差を調整して抑制するためには、歪曲
収差を高精度で測定することが必須である。
Particularly, in the projection optical system of the exposure apparatus, when distortion occurs, the shape of the fine processed pattern is distorted or the position is displaced, and it becomes difficult to transfer the fine pattern with high accuracy. For this reason, it is said that the distortion of the projection optical system needs to be suppressed to about several nm. In order to adjust and suppress such distortion aberration of the projection optical system, it is essential to measure the distortion aberration with high accuracy.

【0006】かかる歪曲収差の測定にあたり、従来は、
測定用マスクに形成された測定用パターンを、被検光学
系である投影光学系を介して表面にフォトレジストが塗
布された基板に転写し、転写されたパターンの位置情報
を走査型電子顕微鏡等で検出していた。そして、検出さ
れた位置情報に基づいて、投影光学系の歪曲収差が測定
されていた。
Conventionally, in measuring the distortion aberration,
The measurement pattern formed on the measurement mask is transferred to the substrate whose surface is coated with photoresist through the projection optical system that is the optical system to be measured, and the position information of the transferred pattern is used in a scanning electron microscope, etc. Was detected in. Then, the distortion of the projection optical system is measured based on the detected position information.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の歪曲収
差の測定技術では、フォトレジストが塗布された基板を
露光して測定用パターンを転写するが、位置検出の対象
となる転写されたパターンの基板上の位置は、塗布され
たフォトレジストの厚さや光学特性に依存してしまう。
このため、フォトレジストの塗布工程やフォトレジスト
の種類に依存しない、一貫した歪曲収差の測定は困難で
あった。
In the above-mentioned conventional distortion aberration measuring technique, the substrate coated with the photoresist is exposed to transfer the measurement pattern. The position on the substrate depends on the thickness and optical characteristics of the applied photoresist.
For this reason, it has been difficult to consistently measure distortion aberration irrespective of the photoresist coating process and the type of photoresist.

【0008】また、走査型電子顕微鏡等の観察装置によ
る、転写された測定用パターンの観察を行うためには、
通常、露光された基板を現像することが必要であった。
このため、従来の歪曲収差の測定にあたっては、露光
(測定用パターンの転写)、現像、及び観察の3段階の
工程が必要であり、長い測定時間を要していた。
Further, in order to observe the transferred measurement pattern with an observation device such as a scanning electron microscope,
It was usually necessary to develop the exposed substrate.
Therefore, in the conventional measurement of the distortion aberration, three steps of exposure (transfer of the measurement pattern), development, and observation are required, which requires a long measurement time.

【0009】更に、転写されたパターンの位置は、波面
のチルトに相当する投影光学系に固有の歪曲収差だけで
は定まらず、投影光学系のコマ収差等の高次非対称収
差、照明条件、パターンサイズ等に影響されてしまう。
投影光学系による像の歪みを評価するには、残存収差に
左右されない投影光学系に固有の歪曲収差を評価する必
要があるが、従来の測定では残存収差に影響された後の
像のずれを測定せざるを得ず、投影光学系の組み立てや
調整にあたって投影光学系に固有の歪曲収差を正確に評
価することができなかった。
Further, the position of the transferred pattern is not determined only by the distortion aberration that is inherent in the projection optical system and corresponds to the tilt of the wavefront, but higher-order asymmetric aberrations such as coma aberration of the projection optical system, illumination conditions, and pattern size. Etc. will be affected.
In order to evaluate the image distortion due to the projection optical system, it is necessary to evaluate the distortion aberration that is unique to the projection optical system and is not affected by the residual aberration. It had to be measured, and the distortion aberration peculiar to the projection optical system could not be accurately evaluated when assembling and adjusting the projection optical system.

【0010】本発明は、上記の事情のもとでなされたも
のであり、その第1の目的は、被検結像光学系の光学特
性を迅速にかつ精度良く測定することができる光学特性
測定方法及び光学特性測定装置を提供することにある。
The present invention has been made under the above circumstances, and a first object of the present invention is to measure the optical characteristics of the image forming optical system to be measured quickly and accurately. A method and an optical characteristic measuring device are provided.

【0011】また、本発明の第2の目的は、所定のパタ
ーンを基板に精度良く転写することができる露光装置を
提供することにある。
A second object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of accurately transferring a predetermined pattern onto a substrate.

【0012】また、本発明の第3の目的は、光学特性が
精度良く測定された光学系を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide an optical system whose optical characteristics are accurately measured.

【0013】また、本発明の第4の目的は、微細パター
ンが精度良く形成された半導体素子を提供することにあ
る。
A fourth object of the present invention is to provide a semiconductor device having a fine pattern formed with high precision.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の光学特性
測定方法は、結像倍率β及び開口数NAOの被検光学系
(PL)の光学特性を測定する光学特性測定方法であっ
て、所定波長λの光を、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たす所定方向の幅Vを有し、前記所定方向と
交差する方向に延びる複数のパターン(79Xk,79
k)が形成されたマスク(RT)を照射する照明工程
と;前記複数のパターンを経由した光を、前記被検光学
系を介させることにより、前記複数のパターンの空間像
(79Xk’,79Yk’)を形成する空間像形成工程
と;前記複数のパターンそれぞれに応じて前記空間像の
形成面に設けられた複数の計測領域(74Xk,74
k)と前記空間像との位置関係が前記空間像の形成面
における前記所定方向の共役方向に沿って変化するよう
に、前記マスクと前記複数の計測領域との位置関係を変
化させつつ、前記複数の計測領域それぞれに到達した光
の光量を同時に検出する光検出工程と;前記複数の計測
領域と前記空間像との位置関係の変化に伴う前記複数の
計測領域それぞれに到達した光の光量変化に基づいて、
前記複数のパターンそれぞれの空間像ごとに前記共役方
向に関する位置情報を算出する位置情報算出工程と;前
記算出された位置情報を用いて、前記被検光学系の光学
特性を算出する光学特性算出工程と;を含む光学特性測
定方法である。
The first optical characteristic measuring method of the present invention is an optical characteristic measuring method for measuring optical characteristics of an optical system under test (PL) having an imaging magnification β and a numerical aperture NA O. A plurality of patterns (79X k , 79) having a width V in a predetermined direction satisfying the condition of V> λ / (NA O · β) and extending in a direction intersecting the predetermined direction.
Yk ) illuminating a mask (RT) on which a mask (RT) is formed; aerial images (79X k ') of the plurality of patterns by passing light that has passed through the plurality of patterns through the optical system under test. , 79Y k ′); and a plurality of measurement regions (74X k , 74) provided on the aerial image formation surface according to each of the plurality of patterns.
Y k ) and the spatial image, while changing the positional relationship between the mask and the plurality of measurement regions so that the positional relationship changes between the mask and the plurality of measurement regions so as to change along the conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the spatial image. A light detection step of simultaneously detecting the light amount of light reaching each of the plurality of measurement regions; and the light amount of light reaching each of the plurality of measurement regions due to a change in the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image. Based on the change
A position information calculating step of calculating position information about the conjugate direction for each aerial image of each of the plurality of patterns; and an optical characteristic calculating step of calculating optical characteristics of the optical system to be inspected using the calculated position information. And an optical characteristic measuring method including;

【0015】これによれば、所定波長λの光を、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たす所定方向の幅Vを有し、前記所定方向と
交差する方向に延びる複数のパターンが形成されたマス
クを照射する。そして、空間像形成工程において、複数
のパターンを経由した光を、前記被検光学系を介させる
ことにより、前記複数のパターンの空間像を形成する。
こうした空間像の形成では、マスクに形成されたパター
ンを介した光の回折が低減されるため、瞳面において、
進行方向に直交する方向に沿った広がりがある程度低減
された光によってパターンの空間像が形成される。この
結果、空間像の形成位置における非対称収差の影響を低
減することが可能となる。
According to this, a plurality of patterns having a width V in a predetermined direction satisfying the condition of V> λ / (NA O · β) and extending in a direction intersecting the predetermined direction are provided. Irradiate the mask on which is formed. Then, in the aerial image forming step, the aerial images of the plurality of patterns are formed by passing the light that has passed through the plurality of patterns through the optical system under test.
In the formation of such an aerial image, diffraction of light through the pattern formed on the mask is reduced, so that in the pupil plane,
An aerial image of the pattern is formed by light whose spread along the direction orthogonal to the traveling direction is reduced to some extent. As a result, it is possible to reduce the influence of asymmetrical aberration at the formation position of the aerial image.

【0016】引き続き、光検出工程において、複数のパ
ターンそれぞれに応じて空間像の形成面に設けられた複
数の計測領域と空間像との位置関係が空間像の形成面に
おける所定方向の共役方向に沿って変化するように、マ
スクと複数の計測領域との位置関係を変化させつつ、複
数の計測領域それぞれに到達した光の光量を同時に検出
する。この結果、被検光学系によって結像された複数の
パターンの空間像の形成面における当該複数のパターン
それぞれの空間像に関する共役方向の光強度分布に関す
る情報が一挙に検出される。
Subsequently, in the photodetecting step, the positional relationship between the aerial image and the plurality of measurement regions provided on the aerial image forming surface corresponding to each of the plurality of patterns is in a conjugate direction of a predetermined direction on the aerial image forming surface. While changing the positional relationship between the mask and the plurality of measurement regions so as to change along the distance, the light amounts of the light reaching the plurality of measurement regions are simultaneously detected. As a result, information on the light intensity distribution in the conjugate direction regarding the aerial images of the plurality of patterns on the formation surface of the aerial images of the plurality of patterns formed by the optical system to be detected is detected all at once.

【0017】そして、位置情報算出工程において、複数
の計測領域と空間像との位置関係の変化に伴う複数の計
測領域それぞれに到達した光の光量変化に基づいて、複
数のパターンそれぞれの空間像ごとに共役方向に関する
位置情報が算出された後、光学特性算出工程において、
算出された位置情報を用いて、被検光学系の光学特性が
算出される。したがって、被検光学系の非対称収差の影
響を低減して精度良く、かつ、迅速に被検光学系の対称
収差等の光学特性を測定することができる。
Then, in the position information calculating step, each aerial image of each of the plurality of patterns is based on the change of the light amount of the light reaching each of the plurality of measuring regions due to the change of the positional relationship between the plurality of measuring regions and the aerial image. After the position information regarding the conjugate direction is calculated in, in the optical characteristic calculation step,
The optical characteristics of the optical system to be tested are calculated using the calculated position information. Therefore, the influence of the asymmetrical aberration of the optical system to be measured can be reduced, and the optical characteristics such as the symmetrical aberration of the optical system to be measured can be measured accurately and quickly.

【0018】本発明の第1の光学特性測定方法では、前
記照明工程において、前記被検光学系の照明コヒーレン
スファクタが0.6よりも大きな照明条件で、前記所定
波長の光を前記マスクに照射することができる。
In the first optical characteristic measuring method of the present invention, in the illuminating step, the mask is irradiated with the light having the predetermined wavelength under an illumination condition in which the illumination coherence factor of the optical system to be tested is larger than 0.6. can do.

【0019】本発明の第2の光学特性測定方法は、被検
光学系(PL)の光学特性を測定する光学特性測定方法
であって、所定波長の光を、所定方向と交差する方向に
延びる複数のパターン(79Xk,79Yk)が形成され
たマスク(RT)に照射する照明工程と;前記マスクを
介した光を前記被検光学系に入射させ、前記複数のパタ
ーンの空間像(79Xk’,79Yk’)を形成する空間
像形成工程と;前記複数のパターンそれぞれに応じて前
記空間像の形成面に設けられた複数の計測領域(76X
k,76Yk)と前記空間像との位置関係が前記空間像の
形成面における前記所定方向の共役方向に沿って変化す
るように、前記マスクと前記複数の計測領域との位置関
係を変化させつつ、前記複数の計測領域に到達した光を
リレー光学系によりリレーし、リレーされた光の光量を
検出する光検出工程と;前記複数の計測領域と前記空間
像との位置関係の変化に伴う前記複数の計測領域それぞ
れに到達した光の光量変化に基づいて、前記複数のパタ
ーンそれぞれの空間像ごとに前記共役方向に関する位置
情報を算出する位置情報算出工程と;前記算出された位
置情報を用いて、前記被検光学系の光学特性を算出する
光学特性算出工程と;を含む光学特性測定方法である。
A second optical characteristic measuring method of the present invention is an optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of a test optical system (PL), in which light having a predetermined wavelength is extended in a direction intersecting with a predetermined direction. An illuminating step of irradiating a mask (RT) on which a plurality of patterns (79X k , 79Y k ) are formed; light through the mask is made incident on the optical system to be inspected, and an aerial image (79X) of the plurality of patterns is formed. k ', 79Y k ') forming aerial image; a plurality of measurement regions (76X) provided on the aerial image forming surface according to each of the plurality of patterns.
k , 76Y k ) and the aerial image, the positional relationship between the mask and the plurality of measurement regions is changed so as to change along the conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the aerial image. Meanwhile, a light detection step of relaying the light reaching the plurality of measurement areas by a relay optical system and detecting the light amount of the relayed light; and a change in the positional relationship between the plurality of measurement areas and the aerial image. A position information calculation step of calculating position information regarding the conjugate direction for each aerial image of each of the plurality of patterns based on a change in the amount of light reaching each of the plurality of measurement regions; using the calculated position information. And an optical characteristic calculating step of calculating the optical characteristic of the test optical system.

【0020】これによれば、照明工程において、所定波
長の光を、所定方向と交差する方向に延びる複数のパタ
ーンが形成されたマスクに照射し、空間像形成工程にお
いて、マスクを介した光を被検光学系に入射させ、複数
のパターンの空間像を形成する。
According to this, in the illuminating step, light having a predetermined wavelength is applied to a mask on which a plurality of patterns extending in a direction intersecting the predetermined direction are formed, and in the aerial image forming step, the light passing through the mask is radiated. It is made incident on the optical system to be inspected, and aerial images of a plurality of patterns are formed.

【0021】引き続き、光検出工程において、複数のパ
ターンそれぞれに応じて空間像の形成面に設けられた複
数の計測領域と空間像との位置関係が空間像の形成面に
おける前記所定方向の共役方向に沿って変化するよう
に、前記マスクと前記複数の計測領域との位置関係を変
化させつつ、前記複数の計測領域に到達した光をリレー
光学系によりリレーし、リレーされた光の光量を検出す
る。この結果、空間像の形成面との一致度、すなわち高
い平面度が要求される計測領域の設定のために、例え
ば、高い平面度の達成が容易な開口板等を使用すること
ができる。そして、計測領域に到達した光をリレー光学
系によりリレーし、リレーされた光の光量を検出するこ
とにより、精度良く、被検光学系によって結像された複
数のパターンの空間像の形成面における当該複数のパタ
ーンそれぞれの空間像に関する共役方向の光強度分布に
関する情報が一挙に検出される。
Subsequently, in the photodetecting step, the positional relationship between the aerial image and the plurality of measurement regions provided on the aerial image forming surface according to each of the plurality of patterns is determined by the conjugate direction of the predetermined direction on the aerial image forming surface. While changing the positional relationship between the mask and the plurality of measurement areas so as to change along, the light reaching the plurality of measurement areas is relayed by a relay optical system, and the light amount of the relayed light is detected. To do. As a result, in order to set the degree of coincidence with the formation surface of the aerial image, that is, the measurement area that requires high flatness, for example, an aperture plate or the like that can easily achieve high flatness can be used. Then, the light reaching the measurement region is relayed by the relay optical system, and by detecting the light amount of the relayed light, it is possible to accurately, in the formation surface of the aerial image of the plurality of patterns imaged by the optical system under test. Information about the light intensity distribution in the conjugate direction regarding the aerial image of each of the plurality of patterns is detected all at once.

【0022】そして、位置情報算出工程において、複数
の計測領域と前記空間像との位置関係の変化に伴う前記
複数の計測領域それぞれに到達した光の光量変化に基づ
いて、前記複数のパターンそれぞれの空間像ごとに前記
共役方向に関する位置情報を算出された後、光学特性算
出工程において、算出された位置情報を用いて、前記被
検光学系の光学特性が算出される。したがって、精度良
く、かつ、迅速に被検光学系の光学特性を測定すること
ができる。
Then, in the position information calculating step, based on the change in the light amount of the light reaching each of the plurality of measurement regions due to the change in the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image, After the position information regarding the conjugate direction is calculated for each aerial image, in the optical characteristic calculation step, the optical characteristic of the optical system under test is calculated using the calculated position information. Therefore, the optical characteristics of the test optical system can be measured accurately and quickly.

【0023】本発明の第2の光学特性測定方法では、前
記被検光学系の結像倍率をβとし、開口数をNA0
し、前記所定波長をλとしたとき、前記パターンの所定
方向の幅Vは、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たすこととすることができる。
In the second optical characteristic measuring method of the present invention, when the imaging magnification of the optical system to be tested is β, the numerical aperture is NA 0 , and the predetermined wavelength is λ, the predetermined direction of the pattern is The width V can satisfy the condition of V> λ / (NA O · β).

【0024】ここで、前記照明工程において、前記被検
光学系の照明コヒーレンスファクタが0.6よりも大き
な照明条件で、前記所定波長の光を前記マスクに照射す
ることができる。
Here, in the illuminating step, it is possible to illuminate the mask with the light of the predetermined wavelength under an illumination condition in which the illumination coherence factor of the optical system under test is larger than 0.6.

【0025】また、本発明の第2の光学特性測定方法で
は、前記被検光学系の開口数をNA O、前記リレー光学
系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、前記共役方向
に関する前記計測領域の幅をWとしたとき、 NAR=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5 (0.5×λ/NAO≦W≦2×
λ/NAO) NAR≧NAO×0.8 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たすこととする
ことができる。
Further, according to the second optical characteristic measuring method of the present invention,
Is the numerical aperture of the optical system to be tested is NA O, The relay optics
NA of the systemR, The predetermined wavelength is λ, the conjugate direction
When the width of the measurement area with respect to NAR= Arbitrary (W ≤ 0.5 x λ / NAO) NAR≧ NAOX 0.5 (0.5 x λ / NAO≦ W ≦ 2 ×
λ / NAO) NAR≧ NAO× 0.8 (W ≧ 2 × λ / NAO) Satisfy any one of the three conditions
be able to.

【0026】また、本発明の第2の光学特性測定方法で
は、前記被検光学系の開口数をNA O、前記リレー光学
系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、前記被検光学
系の照明コヒーレンスファクタをσ、前記共役方向に関
する前記計測領域の幅をWとしたとき、 NAR=任意,σ=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5,σ>0.6 (0.5×λ/NAO≦W≦
2×λ/NAO) NAR≧NAO×0.8,σ>0.6 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たすこととする
ことができる。
In the second optical characteristic measuring method of the present invention,
Is the numerical aperture of the optical system to be tested is NA O, The relay optics
NA of the systemR, The predetermined wavelength is λ, the optical test
Let σ be the illumination coherence factor of the system, and
When the width of the measurement area is set to W, NAR= Arbitrary, σ = arbitrary (W ≦ 0.5 × λ / NAO) NAR≧ NAO× 0.5, σ> 0.6 (0.5 × λ / NAO≤W≤
2 x λ / NAO) NAR≧ NAO× 0.8, σ> 0.6 (W ≧ 2 × λ / NAO) Satisfy any one of the three conditions
be able to.

【0027】ここで、前記被検光学系の結像倍率をβ、
前記所定方向に関する前記パターンの幅をVとしたと
き、 V>λ/(NAO・β) の条件を更に満たすこととすることができる。
Here, the imaging magnification of the optical system to be tested is β,
When the width of the pattern in the predetermined direction is V, the condition of V> λ / (NA O · β) can be further satisfied.

【0028】本発明の光学特性測定方法では、前記計測
領域の前記共役方向の幅を前記パターンの空間像の前記
共役方向に関する幅以下とし、前記位置算出工程におい
て、前記複数の計測領域それぞれに到達した光の光量変
化を反映した波形ごとに重心位置を求めることにより、
前記複数のパターンそれぞれの空間像ごとに位置情報を
算出することとすることができる。
In the optical characteristic measuring method of the present invention, the width of the measurement area in the conjugate direction is set to be equal to or less than the width of the aerial image of the pattern in the conjugate direction, and the plurality of measurement areas are reached in the position calculating step. By obtaining the barycentric position for each waveform that reflects the change in the amount of light,
Position information can be calculated for each aerial image of each of the plurality of patterns.

【0029】また、本発明の第1及び第2の光学特性測
定方法(以下、「本発明の光学特性測定方法」という)で
は、前記計測領域の前記共役方向に関する幅を前記パタ
ーンの空間像の前記共役方向に関する幅より大きくし、
前記位置算出工程において、前記複数の計測領域それぞ
れに到達した光の光量変化の微分波形を反映した波形ご
とに重心位置を求めることにより、前記複数のパターン
それぞれの空間像ごとに位置情報を算出することとする
ことができる。
Further, in the first and second optical characteristic measuring methods of the present invention (hereinafter, referred to as “optical characteristic measuring method of the present invention”), the width in the conjugate direction of the measurement region is defined as the aerial image of the pattern. Larger than the width in the conjugate direction,
In the position calculating step, the position information is calculated for each aerial image of each of the plurality of patterns by obtaining the barycentric position for each waveform that reflects the differential waveform of the light amount change of the light reaching each of the plurality of measurement regions. Can be

【0030】また、本発明の光学特性測定方法では、前
記光学特性を歪曲収差とすることができる。
In the optical characteristic measuring method of the present invention, the optical characteristic can be distortion.

【0031】ここで、前記光学特性算出工程で求められ
た前記被検光学系の歪曲収差を、予め測定された前記被
検光学系の非対称収差情報に基づいて補正する光学特性
補正演算工程を更に含むこととすることができる。
Here, an optical characteristic correction calculation step for correcting the distortion aberration of the optical system to be measured obtained in the optical characteristic calculation step based on previously measured asymmetrical aberration information of the optical system to be measured is further added. It can be included.

【0032】本発明の第1の光学特性測定装置は、結像
倍率β及び開口数NAOの被検光学系(PL)の光学特
性を測定する光学特性測定装置であって、所定波長λの
光を、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たす所定方向の幅Vを有し、前記所定方向と
交差する方向に延びる複数のパターン(79Xk,79
k)が形成されたマスク(RT)に照射する照明系
(10)と;前記マスクに形成された複数のパターンを
経由した光が前記被検光学系を介することにより形成さ
れる前記複数のパターンの空間像(79Xk’,79
k’)の形成面上において、前記複数のパターンそれ
ぞれに応じて設けられた複数の計測領域(74Xk,7
4Yk)それぞれに到達した光の光量を同時に計測する
光計測装置(70)と;前記複数の計測領域と前記空間
像との位置関係が前記空間像の形成面における前記所定
方向の共役方向に沿って変化するように、前記マスクと
前記複数の計測領域との位置関係を変化させる駆動装置
(24)と;前記複数の計測領域と前記パターンの空間
像との位置関係の変化に伴う前記複数の計測領域それぞ
れに到達した光の光量変化に基づいて、前記複数のパタ
ーンそれぞれの空間像ごとに前記共役方向に関する位置
情報を算出する位置情報算出装置(32)と;前記算出
された位置情報を用いて、前記被検光学系の光学特性を
算出する光学特性算出装置(33)と;を備える光学特
性測定装置である。
The first optical characteristic measuring apparatus of the present invention is an optical characteristic measuring apparatus for measuring an optical characteristic of the imaging magnification β and the target optical system of the numerical aperture NA O (PL), of a predetermined wavelength λ The light has a plurality of patterns (79X k , 79) each having a width V in a predetermined direction satisfying the condition of V> λ / (NA O · β) and extending in a direction intersecting the predetermined direction.
An illumination system (10) for irradiating a mask (RT) on which Y k ) is formed; and a plurality of the plurality of patterns formed by light passing through a plurality of patterns formed on the mask and passing through the optical system under test. Space image of pattern (79X k ', 79
Y k ′) on the formation surface, a plurality of measurement regions (74X k , 7) provided in accordance with each of the plurality of patterns.
4Y k ) and an optical measuring device (70) for simultaneously measuring the amount of light reaching each of them; and a positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image in a conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the aerial image. A drive device (24) for changing the positional relationship between the mask and the plurality of measurement areas so as to change along the plurality of measurement areas; A position information calculation device (32) that calculates position information regarding the conjugate direction for each aerial image of each of the plurality of patterns based on a change in the amount of light that has reached each of the measurement regions; An optical characteristic measuring device comprising: an optical characteristic calculating device (33) for calculating the optical characteristic of the optical system to be tested.

【0033】これによれば、照明系が、所定波長λの光
を、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たす所定方向の幅Vを有し、前記所定方向と
交差する方向に延びる複数のパターンが形成されたマス
クを照射する。引き続き、駆動装置によって、複数のパ
ターンそれぞれに応じて空間像の形成面に設けられた複
数の計測領域と空間像との位置関係が空間像の形成面に
おける所定方向の共役方向に沿って変化するように、マ
スクと複数の計測領域との位置関係を変化させつつ、光
検出装置が、複数の計測領域それぞれに到達した光の光
量を同時に検出する。
According to this, the illumination system has the width V in the predetermined direction satisfying the condition of V> λ / (NA O · β) and allows the light of the predetermined wavelength λ to cross the predetermined direction. Irradiate a mask on which a plurality of extending patterns are formed. Subsequently, the drive device changes the positional relationship between the aerial image and the plurality of measurement regions provided on the aerial image forming surface according to each of the plurality of patterns along the conjugate direction of the predetermined direction on the aerial image forming surface. As described above, the photodetector simultaneously detects the light amounts of the light reaching the plurality of measurement regions while changing the positional relationship between the mask and the plurality of measurement regions.

【0034】そして、位置情報算出装置が、複数の計測
領域と前記空間像との位置関係の変化に伴う前記複数の
計測領域それぞれに到達した光の光量変化に基づいて、
前記複数のパターンそれぞれの空間像ごとに前記共役方
向に関する位置情報を算出した後、光学特性算出装置
が、算出された位置情報を用いて、前記被検光学系の光
学特性を算出する。
Then, the position information calculating device calculates the amount of light reaching each of the plurality of measurement regions according to the change in the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image,
After calculating the position information regarding the conjugate direction for each aerial image of each of the plurality of patterns, the optical characteristic calculation device calculates the optical characteristic of the optical system to be tested using the calculated position information.

【0035】すなわち、本発明の第1の光学特性測定装
置は、本発明の第1の光学特性測定方法を使用して、被
検光学系の光学特性を測定することができる。したがっ
て、被検光学系の非対称収差の影響を低減して精度良
く、かつ、迅速に被検光学系の対称収差等の光学特性を
測定することができる。
That is, the first optical characteristic measuring apparatus of the present invention can measure the optical characteristic of the optical system to be tested by using the first optical characteristic measuring method of the present invention. Therefore, the influence of the asymmetrical aberration of the optical system to be measured can be reduced, and the optical characteristics such as the symmetrical aberration of the optical system to be measured can be measured accurately and quickly.

【0036】本発明の第1の光学特性測定装置では、前
記照明系が、前記被検光学系の照明コヒーレンスファク
タが0.6よりも大きくなる照明条件で、前記所定波長
の光を前記マスクに照明する構成とすることができる。
In the first optical characteristic measuring apparatus of the present invention, the illumination system causes the light of the predetermined wavelength to be applied to the mask under an illumination condition in which the illumination coherence factor of the optical system under test is larger than 0.6. It can be configured to illuminate.

【0037】本発明の第2の光学特性測定装置は、被検
光学系(PL)の光学特性を測定する光学特性測定装置
であって、所定波長の光を、所定方向と交差する方向に
延びる複数のパターン(79Xk,79Yk)が形成され
たマスク(RT)に照射する照明系(10)と;前記複
数のパターンを経由した光が前記被検光学系を介するこ
とにより形成される前記複数のパターンの空間像(79
k’,79Yk’)の形成面に配置され、前記複数のパ
ターンそれぞれに応じて設けられた複数の計測領域(7
6Xk,76Yk)に到達した光を選択する光選択部材
(75)と;前記光選択部材によって選択された光をリ
レーするリレー光学系(77)と;前記リレー光学系に
よってリレーされた光の光量を前記複数の計測領域ごと
に同時に検出する光検出装置(78)と;前記複数の計
測領域と前記空間像との位置関係が前記空間像の形成面
における前記所定方向の共役方向に沿って変化するよう
に、前記マスクと前記光選択部材との位置関係を変化さ
せる駆動装置(24)と;前記複数の計測領域と前記パ
ターンの空間像との位置関係の変化に伴う前記計測領域
に到達した光の光量変化に基づいて、前記複数のパター
ンそれぞれの空間像ごとに前記共役方向に関する位置情
報を算出する位置情報算出装置(32)と;前記算出さ
れた位置情報を用いて、前記被検光学系の光学特性を算
出する光学特性算出装置(33)と;を備える光学特性
測定装置である。
The second optical characteristic measuring apparatus of the present invention is an optical characteristic measuring apparatus for measuring the optical characteristic of the optical system to be measured (PL), and extends light of a predetermined wavelength in a direction intersecting the predetermined direction. An illumination system (10) for irradiating a mask (RT) having a plurality of patterns (79X k , 79Y k ) formed thereon; and the light formed through the plurality of patterns passing through the optical system under test. Aerial images of multiple patterns (79
X k ′, 79Y k ′), and a plurality of measurement regions (7) that are provided in accordance with the plurality of patterns, respectively.
6X k , 76Y k ) a light selection member (75) for selecting the light that has reached; a relay optical system (77) for relaying the light selected by the light selection member; a light relayed by the relay optical system A light detection device (78) for simultaneously detecting the light amount of each of the plurality of measurement regions; and the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image is along the conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the aerial image. A drive device (24) for changing the positional relationship between the mask and the light selection member so that the measurement area changes with the positional relationship between the plurality of measurement areas and the aerial image of the pattern. A position information calculation device (32) for calculating position information regarding the conjugate direction for each aerial image of each of the plurality of patterns based on a change in the amount of light that has arrived; Te, the optical characteristic calculation unit (33) for calculating the optical characteristic of the optical system; an optical characteristic measuring device comprising a.

【0038】これによれば、照明系が、所定波長の光
を、所定方向と交差する方向に延びる複数のパターンが
形成されたマスクに照射する。引き続き、駆動装置によ
って、複数のパターンそれぞれに応じて空間像の形成面
に設けられた複数の計測領域と空間像との位置関係が空
間像の形成面における所定方向の共役方向に沿って変化
するように、マスクと複数の計測領域が形成された光選
択部材との位置関係を変化させる。そして、光選択部材
によって選択された光をリレー光学系によりリレーした
後、光検出装置が、複数の計測領域それぞれに到達した
光の光量を同時に計測する。
According to this, the illumination system irradiates the mask having the plurality of patterns extending in the direction intersecting the predetermined direction with the light of the predetermined wavelength. Subsequently, the drive device changes the positional relationship between the aerial image and the plurality of measurement regions provided on the aerial image forming surface according to each of the plurality of patterns along the conjugate direction of the predetermined direction on the aerial image forming surface. As described above, the positional relationship between the mask and the light selection member on which the plurality of measurement regions are formed is changed. Then, after the light selected by the light selection member is relayed by the relay optical system, the photodetector simultaneously measures the light amount of the light reaching each of the plurality of measurement regions.

【0039】次に、位置情報算出装置が、複数の計測領
域と前記空間像との位置関係の変化に伴う前記複数の計
測領域それぞれに到達した光の光量変化に基づいて、前
記複数のパターンそれぞれの空間像ごとに前記共役方向
に関する位置情報を算出した後、光学特性算出装置が、
算出された位置情報を用いて、前記被検光学系の光学特
性を算出する。
Next, the position information calculation device determines each of the plurality of patterns based on the change in the light quantity of the light reaching each of the plurality of measurement regions due to the change in the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image. After calculating the position information regarding the conjugate direction for each aerial image of, the optical characteristic calculation device,
The optical characteristics of the test optical system are calculated using the calculated position information.

【0040】すなわち、本発明の第2の光学特性測定装
置は、本発明の第2の光学特性測定方法を使用して、被
検光学系の光学特性を測定することができる。したがっ
て、精度良く、かつ、迅速に被検光学系の対称収差等の
光学特性を測定することができる。
That is, the second optical characteristic measuring apparatus of the present invention can measure the optical characteristic of the optical system under test by using the second optical characteristic measuring method of the present invention. Therefore, the optical characteristics such as the symmetric aberration of the optical system to be measured can be measured accurately and quickly.

【0041】本発明の第2の光学特性測定装置では、前
記被検光学系の結像倍率をβとし、開口数をNA0
し、前記所定波長をλとしたとき、前記パターンの所定
方向の幅Vは、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たす構成とすることができる。
In the second optical characteristic measuring apparatus of the present invention, when the imaging magnification of the optical system to be tested is β, the numerical aperture is NA 0 , and the predetermined wavelength is λ, the predetermined direction of the pattern is The width V can be configured to satisfy the condition of V> λ / (NA O · β).

【0042】ここで、前記照明系が、前記被検光学系の
照明コヒーレンスファクタが0.6よりも大きくなる照
明条件で、前記所定波長の光を前記測定用マスクに照射
する構成とすることができる。
Here, the illumination system may be configured to irradiate the measurement mask with the light of the predetermined wavelength under an illumination condition in which the illumination coherence factor of the optical system to be tested is larger than 0.6. it can.

【0043】また、本発明の第2の光学特性測定装置で
は、前記被検光学系の開口数をNA O、前記リレー光学
系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、前記共役方向
に関する前記計測領域の幅をWとしたとき、 NAR=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5 (0.5×λ/NAO≦W≦2×
λ/NAO) NAR≧NAO×0.8 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たす構成とする
ことができる。
In the second optical characteristic measuring apparatus of the present invention,
Is the numerical aperture of the optical system to be tested is NA O, The relay optics
NA of the systemR, The predetermined wavelength is λ, the conjugate direction
When the width of the measurement area with respect to NAR= Arbitrary (W ≤ 0.5 x λ / NAO) NAR≧ NAOX 0.5 (0.5 x λ / NAO≦ W ≦ 2 ×
λ / NAO) NAR≧ NAO× 0.8 (W ≧ 2 × λ / NAO) A configuration that satisfies any of the three conditions represented by
be able to.

【0044】また、本発明の第2の光学特性測定装置で
は、前記被検光学系の開口数をNA O、前記リレー光学
系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、前記被検光学
系の照明コヒーレンスファクタをσ、前記所定方向の前
記被検光学系についての共役方向に関する前記計測領域
の幅をWとしたとき、 NAR=任意,σ=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5,σ>0.6 (0.5×λ/NAO≦W≦
2×λ/NAO) NAR≧NAO×0.8,σ>0.6 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たす構成とする
ことができる。
In the second optical characteristic measuring device of the present invention,
Is the numerical aperture of the optical system to be tested is NA O, The relay optics
NA of the systemR, The predetermined wavelength is λ, the optical test
Let the illumination coherence factor of the system be σ,
The measurement area regarding the conjugate direction of the optical system under test
Let W be the width of NAR= Arbitrary, σ = arbitrary (W ≦ 0.5 × λ / NAO) NAR≧ NAO× 0.5, σ> 0.6 (0.5 × λ / NAO≤W≤
2 x λ / NAO) NAR≧ NAO× 0.8, σ> 0.6 (W ≧ 2 × λ / NAO) A configuration that satisfies any of the three conditions represented by
be able to.

【0045】ここで、前記被検光学系の結像倍率をM、
前記所定方向に関する前記パターンの幅をVとしたと
き、 V>λ/(NAO・M) の条件を更に満たす構成とすることができる。
Here, the imaging magnification of the optical system to be tested is M,
When the width of the pattern in the predetermined direction is V, the condition of V> λ / (NA O · M) can be further satisfied.

【0046】本発明の第1及び第2の光学特性測定装置
(以下、「本発明の光学特性測定装置」という)では、前
記光学特性を歪曲収差とすることができる。
In the first and second optical characteristic measuring apparatus of the present invention (hereinafter referred to as "optical characteristic measuring apparatus of the present invention"), the optical characteristic can be distortion.

【0047】ここで、前記光学特性算出装置によって求
められた前記被検光学系の歪曲収差を、予め測定された
前記被検光学系の非対称収差情報に基づいて補正する光
学特性補正演算装置(34)を更に備える構成とするこ
とができる。
Here, an optical characteristic correction calculation device (34) for correcting the distortion aberration of the optical system to be measured, which is obtained by the optical characteristic calculating device, based on previously measured asymmetrical aberration information of the optical system to be measured. ) Can be further provided.

【0048】本発明の露光装置は、露光光を基板(W
H)に照射することにより、所定のパターンを前記基板
に転写する露光装置であって、露光光の光路上に配置さ
れた投影光学系(PL)と;前記投影光学系を被検結像
光学系とする本発明の光学特性測定装置と;を備える露
光装置である。
In the exposure apparatus of the present invention, the exposure light is exposed to the substrate (W
H) is an exposure device that transfers a predetermined pattern onto the substrate, and a projection optical system (PL) arranged on the optical path of the exposure light; And an optical characteristic measuring apparatus of the present invention as a system.

【0049】本発明の光学系は、本発明の光学特性測定
方法を用いて光学特性が測定された光学系である。
The optical system of the present invention is an optical system whose optical characteristics are measured by the optical characteristic measuring method of the present invention.

【0050】本発明の光学系は、本発明の光学特性測定
装置によって光学特性が測定された光学系である。
The optical system of the present invention is an optical system whose optical characteristics are measured by the optical characteristic measuring apparatus of the present invention.

【0051】本発明の光学特性調整方法は、光学系(P
L)の光学特性を調整する光学特性調整方法であって、
前記光学系の光学特性を、本発明の光学特性測定方法を
用いて測定する光学特性測定工程と;前記光学特性測定
工程における測定結果に基づいて、前記光学系の光学特
性を調整する光学特性調整工程と;を含む光学特性調整
方法である。
The optical characteristic adjusting method of the present invention comprises an optical system (P
L) an optical characteristic adjusting method for adjusting the optical characteristic,
An optical characteristic measuring step of measuring an optical characteristic of the optical system using the optical characteristic measuring method of the present invention; an optical characteristic adjusting step of adjusting the optical characteristic of the optical system based on a measurement result in the optical characteristic measuring step. And a method for adjusting optical properties, which includes the steps of;

【0052】本発明の半導体素子は、本発明の露光装置
を用いて製造された半導体素子である。
The semiconductor element of the present invention is a semiconductor element manufactured using the exposure apparatus of the present invention.

【0053】[0053]

【発明の実施の形態】《第1の実施形態》以下、本発明
の第1の実施形態を、図1〜図15を参照して説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION << First Embodiment >> A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0054】図1には、本発明の第1の実施形態に係る
露光装置100の概略構成が示されている。この露光装
置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露
光装置である。この露光装置100は、照明系10、レ
チクルRを保持するレチクルステージRST、被検光学
系としての投影光学系PL、基板としてのウエハWHが
搭載されるウエハステージWST、アライメント系A
S、歪曲収差測定用の光計測装置70、レチクルステー
ジRST及びウエハステージWSTの位置及び姿勢を制
御するステージ制御系19、並びに装置全体を統括制御
する主制御系20等を備えている。
FIG. 1 shows the schematic arrangement of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan type projection exposure apparatus. The exposure apparatus 100 includes an illumination system 10, a reticle stage RST holding a reticle R, a projection optical system PL as a test optical system, a wafer stage WST on which a wafer WH as a substrate is mounted, and an alignment system A.
S, an optical measuring device 70 for measuring distortion aberration, a stage control system 19 for controlling the position and orientation of the reticle stage RST and wafer stage WST, a main control system 20 for overall control of the entire device, and the like.

【0055】前記照明系10は、光源、フライアイレン
ズ等を含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ND
フィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミ
ラー等(いずれも不図示)を含んで構成されている。こ
うした照明系の構成は、例えば、特開平10−1124
33号公報に開示されている。この照明系10では、回
路パターン等が描かれたレチクルR上のレチクルブライ
ンドで規定されたスリット状の照明領域部分を照明光I
Lによりほぼ均一な照度で照明する。なお、主制御系2
0からの照明制御指示データLCDに応じて、照明コヒ
ーレンスファクタ(以下、「照明σ」という)等の照明
系10による照明の条件を変更することができるように
なっている。
The illumination system 10 includes a light source, an illuminance uniformizing optical system including a fly-eye lens, a relay lens, and a variable ND.
It is configured to include a filter, a reticle blind, a dichroic mirror, etc. (all not shown). The configuration of such an illumination system is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-1124.
It is disclosed in Japanese Patent No. 33. In the illumination system 10, the slit-shaped illumination area portion defined by the reticle blind on the reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn is illuminated by the illumination light I.
Illuminate with a substantially uniform illuminance. The main control system 2
According to the illumination control instruction data LCD from 0, the illumination conditions such as the illumination coherence factor (hereinafter referred to as “illumination σ”) by the illumination system 10 can be changed.

【0056】前記レチクルステージRST上にはレチク
ルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチク
ルステージRSTは、ここでは、2次元リニアアクチュ
エータから成る不図示のレチクルステージ駆動部によっ
て、レチクルRの位置決めのため、照明系10の光軸
(後述する投影光学系PLの光軸AXに一致)に垂直な
XY平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査
方向(ここではY方向とする)に指定された走査速度で
駆動可能となっている。さらに、本実施形態では上記2
次元リニアアクチュエータはZ駆動用アクチュエータも
含んでいるため、Z方向にも微小駆動可能となってい
る。
The reticle R is fixed on the reticle stage RST by, for example, vacuum suction. The reticle stage RST has an optical axis of the illumination system 10 (which coincides with an optical axis AX of a projection optical system PL described later) for positioning the reticle R by a reticle stage driving unit (not shown) including a two-dimensional linear actuator. It can be finely driven in the XY plane perpendicular to the X axis and can be driven at a scanning speed designated in a predetermined scanning direction (here, the Y direction). Further, in the present embodiment, the above 2
Since the dimensional linear actuator also includes a Z driving actuator, it can be minutely driven in the Z direction.

【0057】レチクルステージRSTのステージ移動面
内の位置はレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干
渉計」という)16によって、移動鏡15を介して、例
えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。レ
チクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位置
情報(又は速度情報)RPVはステージ制御系19を介
して主制御系20に送られ、主制御系20は、この位置
情報(又は速度情報)RPVに基づき、ステージ制御系
19及びレチクルステージ駆動部(図示省略)を介して
レチクルステージRSTを駆動する。
The position of the reticle stage RST on the stage moving surface is constantly detected by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as "reticle interferometer") 16 via a moving mirror 15 with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. To be done. The position information (or speed information) RPV of the reticle stage RST from the reticle interferometer 16 is sent to the main control system 20 via the stage control system 19, and the main control system 20 outputs this position information (or speed information) RPV. Based on this, the reticle stage RST is driven via the stage control system 19 and the reticle stage drive section (not shown).

【0058】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軸方向とされている。投影光学系PLとして
は、例えば両側テレセントリックな縮小系であり、共通
のZ軸方向の光軸AXを有する不図示の複数のレンズエ
レメントから構成されている。また、この投影光学系P
Lとしては、投影倍率βが例えば1/4、1/5、1/
6などのものが使用されている。このため、上述のよう
にして、照明光(露光光)ILによりレチクルR上の照
明領域が照明されると、そのレチクルRに形成されたパ
ターンが投影光学系PLによって投影倍率βで縮小され
た像(部分倒立像)が表面にレジスト(感光剤)が塗布
されたウエハWH上のスリット状の露光領域に投影され
転写される。
The projection optical system PL is arranged below the reticle stage RST in FIG. 1, and its optical axis AX is in the Z-axis direction. The projection optical system PL is, for example, a both-side telecentric reduction system, and is composed of a plurality of lens elements (not shown) having a common optical axis AX in the Z-axis direction. In addition, this projection optical system P
As L, the projection magnification β is, for example, 1/4, 1/5, 1 /
Something like 6 is used. Therefore, as described above, when the illumination area on the reticle R is illuminated by the illumination light (exposure light) IL, the pattern formed on the reticle R is reduced by the projection optical system PL at the projection magnification β. The image (partially inverted image) is projected and transferred onto a slit-shaped exposure area on the wafer WH having a surface coated with a resist (photosensitive agent).

【0059】なお、本実施形態では、上記の複数のレン
ズエレメントのうち、特定のレンズエレメント(例え
ば、所定の5つのレンズエレメント)がそれぞれ独立に
移動可能となっている。かかるレンズエレメントの移動
は、特定レンズエレメントを支持するレンズ支持部材を
支持し、鏡筒部と連結する、特定レンズごとに設けられ
た3個のピエゾ素子等の駆動素子によって行われるよう
になっている。すなわち、特定レンズエレメントを、そ
れぞれ独立に、各駆動素子の変位量に応じて光軸AXに
沿って平行移動させることもできるし、光軸AXと垂直
な平面に対して所望の傾斜を与えることもできるように
なっている。そして、これらの駆動素子に与えられる駆
動指示信号が、主制御系20からの指令MCDが供給さ
れる結像特性補正コントローラ65によって制御され、
これによって各駆動素子の変位量が制御されるようにな
っている。
In the present embodiment, among the plurality of lens elements described above, specific lens elements (for example, five predetermined lens elements) can be independently moved. Such movement of the lens element is performed by driving elements such as three piezo elements provided for each specific lens, which support a lens supporting member that supports the specific lens element and are connected to the lens barrel portion. There is. That is, the specific lens elements can be independently moved in parallel along the optical axis AX according to the displacement amount of each drive element, or a desired inclination can be given to a plane perpendicular to the optical axis AX. You can also do it. Then, the drive instruction signals provided to these drive elements are controlled by the imaging characteristic correction controller 65 to which the instruction MCD from the main control system 20 is supplied,
With this, the displacement amount of each drive element is controlled.

【0060】こうして構成された投影光学系PLでは、
主制御系20による結像特性補正コントローラ65を介
したレンズエレメントの移動制御により、ディストーシ
ョン、像面湾曲、非点収差、コマ収差、又は球面収差等
の光学特性が調整可能となっている。
In the projection optical system PL thus constructed,
By controlling the movement of the lens element via the imaging characteristic correction controller 65 by the main control system 20, optical characteristics such as distortion, field curvature, astigmatism, coma, or spherical aberration can be adjusted.

【0061】前記ウエハステージWSTは、投影光学系
PLの図1における下方で、不図示のベース上に配置さ
れ、このウエハステージWST上には、ウエハホルダ2
5が載置されている。このウエハホルダ25上にウエハ
WHが例えば真空吸着等によって固定されている。ウエ
ハホルダ25は不図示の駆動部により、投影光学系PL
の光軸直交面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ投影
光学系PLの光軸AX方向(Z方向)にも微動可能に構
成されている。また、このウエハホルダ25は光軸AX
回りの微小回転動作も可能になっている。
The wafer stage WST is arranged on a base (not shown) below the projection optical system PL in FIG. 1, and the wafer holder 2 is placed on the wafer stage WST.
5 is placed. The wafer WH is fixed on the wafer holder 25 by, for example, vacuum suction. The wafer holder 25 is driven by a drive unit (not shown) to project the projection optical system PL.
With respect to the plane orthogonal to the optical axis, the optical axis can be tilted in any direction and can be finely moved in the optical axis AX direction (Z direction) of the projection optical system PL. The wafer holder 25 has an optical axis AX.
It is also possible to rotate around.

【0062】ウエハステージWSTは走査方向(Y方
向)の移動のみならず、ウエハWH上の複数のショット
領域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させること
ができるように、走査方向に垂直な方向(X方向)にも
移動可能に構成されており、ウエハWH上の各ショット
領域を走査(スキャン)露光する動作と、次のショット
の露光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ
・アンド・スキャン動作を行う。このウエハステージW
STはモータ等を含む駆動装置としてのウエハステージ
駆動部24によりXY2次元方向に駆動される。
The wafer stage WST is not only moved in the scanning direction (Y direction), but is also perpendicular to the scanning direction so that a plurality of shot areas on the wafer WH can be positioned in an exposure area conjugate with the illumination area. Direction (X direction), the operation of scanning and exposing each shot area on the wafer WH and the operation of moving to the exposure start position of the next shot are repeated. Perform scan operation. This wafer stage W
The ST is driven in the XY two-dimensional directions by a wafer stage drive unit 24 as a drive device including a motor and the like.

【0063】ウエハステージWSTのXY平面内での位
置はウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」とい
う)18によって、移動鏡17を介して、例えば0.5
〜1nm程度の分解能で常時検出されている。ウエハス
テージWSTの位置情報(又は速度情報)WPVはステ
ージ制御系19を介して主制御系20に送られ、主制御
系20は、この位置情報(又は速度情報)WPVに基づ
き、ステージ制御系19及びウエハステージ駆動部24
を介してウエハステージWSTの駆動制御を行う。
The position of wafer stage WST in the XY plane is adjusted by a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as "wafer interferometer") 18 via a movable mirror 17 to, for example, 0.5.
It is constantly detected with a resolution of about 1 nm. The position information (or speed information) WPV of wafer stage WST is sent to main control system 20 via stage control system 19, and main control system 20 is based on this position information (or speed information) WPV and stage control system 19 And wafer stage drive unit 24
Drive control of wafer stage WST is performed via.

【0064】前記アライメント系ASは、投影光学系P
Lの側面に配置され、本実施形態では、ウエハWH上に
形成されたストリートラインや位置検出用マーク(ファ
インアライメントマーク)を観測する結像アライメント
センサから成るオフ・アクシス方式の顕微鏡が用いられ
ている。このアライメント系ASの詳細な構成は、例え
ば特開平9−219354号公報に開示されている。ア
ライメント系ASによる観測結果は、主制御系20に供
給される。
The alignment system AS is a projection optical system P.
In the present embodiment, an off-axis type microscope including an image forming alignment sensor for observing the street lines and the position detection marks (fine alignment marks), which are arranged on the side surface of L, is used in this embodiment. There is. The detailed configuration of this alignment system AS is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-219354. The observation result by the alignment system AS is supplied to the main control system 20.

【0065】更に、図1の装置には、ウエハWH表面の
露光領域内部及びその近傍の領域のZ方向(光軸AX方
向)の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検
出系(焦点検出系)の一つである、多点フォーカス位置
検出系(21,22)が設けられている。この多点フォ
ーカス位置検出系(21,22)は、光ファイバ束、集
光レンズ、パターン形成板、レンズ、ミラー、及び照射
対物レンズ(いずれも不図示)から成る照射光学系21
と、集光対物レンズ、回転方向振動板、結像レンズ、受
光用スリット板、及び多数のフォトセンサを有する受光
器(いずれも不図示)から成る受光光学系22とから構
成されている。この多点フォーカス位置検出系(21,
22)の詳細な構成等については、例えば特開平6−2
83403号公報に開示されている。多点フォーカス位
置検出系(21,22)による検出結果は、ステージ制
御系19に供給される。
Further, in the apparatus of FIG. 1, the oblique incidence type focus detection system (focus detection) for detecting the position in the Z direction (optical axis AX direction) inside the exposure area on the surface of the wafer WH and in the vicinity thereof. A multi-point focus position detection system (21, 22), which is one of the systems), is provided. The multi-point focus position detection system (21, 22) is an irradiation optical system 21 including an optical fiber bundle, a condenser lens, a pattern forming plate, a lens, a mirror, and an irradiation objective lens (all not shown).
And a light receiving optical system 22 including a condenser objective lens, a rotation direction vibrating plate, an image forming lens, a light receiving slit plate, and a light receiver (not shown) having a large number of photosensors. This multi-point focus position detection system (21,
22), for details of the configuration, refer to, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-2
It is disclosed in Japanese Patent No. 83403. The detection result of the multipoint focus position detection system (21, 22) is supplied to the stage control system 19.

【0066】前記光計測装置70は、図2に示されるよ
うに、ウエハステージWSTに設けられた載置台71
と、該載置台71の上面に載置され、その上面(後述す
る受光面)が投影光学系PLによるレチクルRに形成さ
れたパターンの結像面(以下、単に「像面」と呼ぶ)の
Z位置とされた光検出部72とを備えている。
As shown in FIG. 2, the optical measuring device 70 has a mounting table 71 provided on the wafer stage WST.
And an upper surface (a light receiving surface to be described later) of the image forming surface of the pattern formed on the reticle R by the projection optical system PL (hereinafter, simply referred to as “image surface”). The photodetector 72 is set to the Z position.

【0067】この光検出部72は、図3に示されるよう
に、計測領域としてのY軸方向を長手方向とする矩形状
の受光面74Xk(k=1,2,…,K)を有する光検
出器73Xkと、やはり計測領域としてのX軸方向を長
手方向とする矩形状の受光面74Ykを有する光検出器
73Ykとから成る光検出器対73kが、X方向ピッチP
T及びY方向ピッチPTでマトリクス状に配置されてい
る。ここで、受光面74Xkは、X方向幅W及びY方向
幅LM(>W)を有する矩形状をしており、また、受光
面74Ykは、X方向幅LM及びY方向幅Wを有する矩
形状をしている。なお、光検出器対の配列はマトリクス
状に限られるものではなく、他の態様の配列であっても
よい。また、図3では、K=25の例が示されている
が、Kの値として他の値を採用することができるのは勿
論である。
As shown in FIG. 3, the photo-detecting section 72 has a rectangular light receiving surface 74X k (k = 1, 2, ..., K) as a measurement region whose longitudinal direction is the Y-axis direction. a photodetector 73X k, also the light detector pair 73 k consisting of a photodetector 73Y k having a rectangular light receiving surface 74Y k to the X-axis direction to the longitudinal direction of the measurement region, X-direction pitch P
They are arranged in a matrix with a pitch PT in the T and Y directions. Here, the light-receiving surface 74X k has a rectangular shape having an X-direction width W and a Y-direction width LM (> W), and the light-receiving surface 74Y k has an X-direction width LM and a Y-direction width W. It has a rectangular shape. The arrangement of the photodetector pairs is not limited to the matrix, and other arrangements may be used. Further, in FIG. 3, an example of K = 25 is shown, but it goes without saying that another value can be adopted as the value of K.

【0068】受光面74Xk,74Ykは、上記の像面と
平行かつ同一のZ位置となっている。受光面74Xk
74Ykそれぞれに到達した光の光量は、光検出器73
k,73Ykよって検出され、その検出結果は、検出結
果データIMD1として主制御系20に供給される。
The light-receiving surfaces 74X k and 74Y k are in the same Z position in parallel with the image plane. Light-receiving surface 74X k ,
The amount of light reaching each of the 74Y k is determined by the photodetector 73.
It is detected by X k , 73Y k , and the detection result is supplied to the main control system 20 as detection result data IMD1.

【0069】前記主制御系20は、図4に示されるよう
に、主制御装置30と記憶装置40とを備えている。
As shown in FIG. 4, the main control system 20 comprises a main control device 30 and a storage device 40.

【0070】前記主制御装置30は、(a)レチクルR
の位置情報(速度情報)RPV及びウエハWHの位置情
報(速度情報)WPVに基づいて、ステージ制御系19
にステージ制御データSCDを供給する等して露光装置
100の動作全体を制御する制御装置39と、(b)光
計測装置70から供給された光検出結果データを収集す
るデータ収集装置31と、(c)データ収集装置31に
よって収集されたデータに基づいて、後述する測定用パ
ターンの位置情報を算出する位置情報算出装置32と、
(d)位置情報算出装置32によって算出された位置情
報に基づいて、投影光学系PLの第1次歪曲収差測定値
を算出する光学特性算出装置33とを備えている。ま
た、主制御装置30は、(e)予め測定された投影光学
系PLの非対称収差情報を用いて第1次歪曲収差測定値
を補正して第2次歪曲収差測定値を算出する光学特性補
正演算装置34を更に備えている。
The main control unit 30 includes (a) reticle R
Based on the position information (speed information) RPV of the wafer and the position information (speed information) WPV of the wafer WH.
A control device 39 for controlling the overall operation of the exposure apparatus 100 by supplying the stage control data SCD to, and (b) a data collecting device 31 for collecting the light detection result data supplied from the light measuring device 70. c) a position information calculation device 32 that calculates position information of a measurement pattern described later based on the data collected by the data collection device 31,
(D) An optical characteristic calculation device 33 that calculates a first-order distortion aberration measurement value of the projection optical system PL based on the position information calculated by the position information calculation device 32. Further, main controller 30 corrects the first-order distortion aberration measurement value by using (e) pre-measured asymmetrical aberration information of projection optical system PL to calculate the second-order distortion aberration measurement value. The arithmetic unit 34 is further provided.

【0071】前記記憶装置40は、収集データ格納領域
41、位置情報格納領域42、第1次測定値格納領域4
3、非対称収差情報格納領域44、及び第2次測定値格
納領域45を有している。
The storage device 40 includes a collected data storage area 41, a position information storage area 42, and a primary measurement value storage area 4
3, an asymmetric aberration information storage area 44, and a secondary measurement value storage area 45.

【0072】なお、図3においては、データの流れが実
線矢印で示され、制御の流れが点線矢印で示されてい
る。また、主制御装置30の各装置の作用は後述する。
In FIG. 3, the data flow is shown by solid arrows and the control flow is shown by dotted arrows. The operation of each device of main controller 30 will be described later.

【0073】本実施形態では、主制御装置30を上記の
ように、各種の装置を組み合わせて構成したが、主制御
系20を計算機システムとして構成し、主制御装置30
を構成する上記の各装置の後述する機能を主制御系20
に内蔵されたプログラムによって実現することも可能で
ある。
In the present embodiment, the main control device 30 is configured by combining various devices as described above, but the main control system 20 is configured as a computer system and the main control device 30 is configured.
The functions of the above-mentioned respective devices constituting the
It is also possible to realize it by a program built in.

【0074】以下、本実施形態の露光装置100による
露光動作を、図5に示されるフローチャートに沿って、
適宜他の図面を参照しながら説明する。
The exposure operation of the exposure apparatus 100 of this embodiment will be described below with reference to the flow chart shown in FIG.
Description will be given with reference to other drawings as appropriate.

【0075】なお、以下の動作の前提として、投影光学
系PLの各次数の非対称収差Wn(n:非対称収差の次
数)と、非対称収差Wnそれぞれが投影光学系PLの歪
曲収差の測定結果に及ぼす影響を表す係数Anとは既に
求められており、非対称収差情報格納領域44に格納さ
れているものとする。すなわち、投影光学系PLの歪曲
収差の第1次測定値D1が求められたとすると、真の歪
曲収差D0を次の(1)式により算出するための準備は
整っているものとする。
As the premise of the following operation, the asymmetrical aberration W n (n: the order of the asymmetrical aberration) of each order of the projection optical system PL and the asymmetrical aberration W n are the measurement results of the distortion aberration of the projection optical system PL. It is assumed that the coefficient A n that represents the influence on is already obtained and is stored in the asymmetric aberration information storage area 44. That is, if the first-order measurement value D1 of the distortion aberration of the projection optical system PL is obtained, it is assumed that preparations for calculating the true distortion aberration D0 by the following equation (1) are completed.

【0076】[0076]

【数1】 [Equation 1]

【0077】図5に示される処理では、まず、サブルー
チン101において、投影光学系PLの歪曲収差が測定
される。この歪曲収差の測定では、図6に示されるよう
に、まず、ステップ111において、不図示のレチクル
ローダにより、図7に示される歪曲収差測定用の測定用
レチクルRTがレチクルステージRSTにロードされる
とともに、照明σの設定が行われる。測定用レチクルR
Tには、図7に示されるように、Y軸方向を長手方向と
する矩形状の開口パターン79Xk(k=1,2,…,
K)と、X軸方向を長手方向とする矩形状の開口パター
ン79Ykとから成る開口パターン対79kが、X方向ピ
ッチ(PT/β)及びY方向ピッチ(PT/β)でマト
リクス状に配置されている。ここで、開口パターン79
kは、X方向幅V及びY方向幅L(>V)を有する矩
形状をしており、また、開口パターン79Ykは、X方
向幅L及びY方向幅Vを有する矩形状をしている。な
お、本実施形態では、投影光学系PLの歪曲収差の測定
にあたり、投影光学系PLによって結像された開口パタ
ーン79Xkの空間像のX位置情報が検出され、また、
投影光学系PLによって結像された開口パターン79Y
kの空間像のY位置情報が検出される。
In the process shown in FIG. 5, first, in the subroutine 101, the distortion aberration of the projection optical system PL is measured. In this distortion measurement, as shown in FIG. 6, first, in step 111, the reticle loader (not shown) loads the measurement reticle RT for distortion aberration measurement shown in FIG. 7 onto the reticle stage RST. At the same time, the illumination σ is set. Reticle R for measurement
As shown in FIG. 7, T has a rectangular opening pattern 79X k (k = 1, 2, ..., T) whose longitudinal direction is in the Y-axis direction.
K) and a rectangular opening pattern 79Y k having a longitudinal direction in the X-axis direction, the opening pattern pairs 79 k are arranged in a matrix with an X-direction pitch (PT / β) and a Y-direction pitch (PT / β). It is arranged. Here, the opening pattern 79
X k has a rectangular shape having an X-direction width V and a Y-direction width L (> V), and the opening pattern 79Y k has a rectangular shape having an X-direction width L and a Y-direction width V. There is. In the present embodiment, when measuring the distortion of the projection optical system PL, the X position information of the aerial image of the aperture pattern 79X k formed by the projection optical system PL is detected, and
Aperture pattern 79Y formed by the projection optical system PL
The Y position information of the aerial image of k is detected.

【0078】すなわち、本実施形態では、開口パターン
対79kの個々に対応するように、上述の光検出器対7
kが配置されている。なお、開口パターン対79kを構
成する開口パターン79XkのX方向幅V(開口パター
ン79YkのY方向幅V)と、光検出器対73kを構成す
る光検出器73XkのX方向幅W(光検出器73YkのY
方向幅W)との間では、次の(2)式で示される関係が
成り立っている。
That is, in the present embodiment, the above-mentioned photodetector pairs 7 are arranged so as to correspond to the respective aperture pattern pairs 79 k .
3k are arranged. The width V in the X direction of the opening pattern 79X k forming the pair of opening patterns 79 k (the width V in the Y direction of the opening pattern 79Y k ) and the width in the X direction of the photodetector 73X k forming the photodetector pair 73 k. W (Y of photodetector 73Y k
The relationship expressed by the following equation (2) is established with respect to the direction width W).

【0079】 W≦β・V …(2)[0079]       W ≦ β · V (2)

【0080】ここで、開口パターン79XkのX方向幅
V(開口パターン79YkのY方向幅V)の設定につい
て説明する。
Here, the setting of the width V of the opening pattern 79X k in the X direction (the width V of the opening pattern 79Y k in the Y direction) will be described.

【0081】まず、図8(A)に示されるように、X方
向幅が非常に狭いパターンが形成された測定用レチクル
RTAを使用して、投影光学系PLによるこのパターン
の空間像のX位置を計測することを考える。ここで、投
影光学系PLの歪曲収差は0であり、コマ収差のみが存
在する場合を想定する。
First, as shown in FIG. 8A, the X-position of the aerial image of this pattern by the projection optical system PL is used by using the measurement reticle RTA on which a pattern having a very narrow width in the X-direction is formed. Consider measuring. Here, it is assumed that the distortion of the projection optical system PL is 0 and only coma is present.

【0082】この場合に、測定用レチクルRTAに照明
光ILを照射すると、X方向幅が非常に狭いパターンを
通過した光は、回折により±X方向に大きく広がる。こ
の結果、測定用レチクルRTAを透過した光は瞳面PL
Pの全面を通過することになる。上述のように、投影光
学系PLの歪曲収差は0であり、コマ収差のみが存在す
ると想定していることから、瞳面PLPにおける波面W
Fは、図8(A)に示されるようになる。なお、図8
(A)において、波面WFは、コマ収差をZernik
eの波面収差で表したものである。
In this case, when the measurement reticle RTA is irradiated with the illumination light IL, the light passing through the pattern having a very narrow width in the X direction spreads greatly in the ± X directions due to diffraction. As a result, the light transmitted through the measurement reticle RTA is reflected on the pupil plane PL.
It will pass through the entire surface of P. As described above, since the distortion of the projection optical system PL is 0 and it is assumed that only coma is present, the wavefront W on the pupil plane PLP is assumed.
F becomes as shown in FIG. Note that FIG.
In (A), the wavefront WF shows coma aberration by Zernik.
This is represented by the wavefront aberration of e.

【0083】一般に、投影光学系PLによって結像され
たパターン像の位置ずれは波面収差の傾きを、瞳面PL
Pにおける光束が透過する領域にわたって積分した結果
に比例する。したがって、図8(A)に示されるような
X方向幅が非常に狭いパターンの場合には、パターン像
のX方向に関する位置ずれは、瞳面PLPのX方向の全
範囲にわたって波面WFの傾きを積分した結果に比例す
ることになる。しかし、この積分結果は0とはならず、
有限な値を有することになる。
Generally, the positional deviation of the pattern image formed by the projection optical system PL indicates the inclination of the wavefront aberration as the pupil plane PL.
It is proportional to the result of integration over the region where the light flux at P is transmitted. Therefore, in the case of a pattern having a very narrow width in the X direction as shown in FIG. 8A, the positional deviation of the pattern image in the X direction causes the inclination of the wavefront WF over the entire range of the pupil plane PLP in the X direction. It will be proportional to the result of integration. However, this integration result is not 0,
It will have a finite value.

【0084】このことは、投影光学系PLが歪曲収差を
有していなくとも、そのコマ収差により像の位置がずれ
てしまう事を示している。すなわち、非常に狭い幅のパ
ターンを使用し、パターン像の位置ずれに基づいて投影
光学系PLの歪曲収差を測定しようとすると、必然的に
コマ収差の寄与による誤差を伴うことになる。したがっ
て、パターン像の位置ずれに基づいて投影光学系PLの
歪曲収差を正確に測定しようとすると、コマ収差等の歪
曲収差以外の非対称収差を0とすることが必要となる
が、現実的には、これらの非対称収差を完全に除去する
ことは不可能である。
This indicates that even if the projection optical system PL does not have distortion, the coma aberration causes the image position to shift. That is, if a pattern with a very narrow width is used and the distortion aberration of the projection optical system PL is to be measured based on the positional shift of the pattern image, an error due to the contribution of coma aberration is inevitably accompanied. Therefore, in order to accurately measure the distortion aberration of the projection optical system PL based on the positional deviation of the pattern image, it is necessary to make asymmetric aberrations other than the distortion aberration such as coma aberration zero, but in reality, , It is impossible to completely eliminate these asymmetrical aberrations.

【0085】次に、図8(B)に示されるように、X方
向幅が広いパターンが形成された測定用レチクルRTB
を使用して、投影光学系PLによるこのパターンの空間
像のX位置を計測することを考える。ここでも、図8
(A)の場合と同様に、投影光学系PLの歪曲収差は0
であり、コマ収差のみが存在する場合を想定する。
Next, as shown in FIG. 8B, a measurement reticle RTB having a pattern having a wide width in the X direction is formed.
Consider using X to measure the X position of the aerial image of this pattern by the projection optical system PL. Again, FIG.
As in the case of (A), the distortion of the projection optical system PL is 0.
It is assumed that there is only coma.

【0086】この場合に、測定用レチクルRTBに照明
光ILを照射すると、X方向幅が広いパターンを通過し
た光は、回折の影響をあまり受けない。この結果、測定
用レチクルRTBを透過した光は瞳面PLPの特定の領
域を通過することになる。この特定の領域の大きさは、
一般に照明σの値によって定まるものである。
In this case, when the measurement reticle RTB is irradiated with the illumination light IL, the light passing through the pattern having a wide width in the X direction is not much affected by diffraction. As a result, the light transmitted through the measurement reticle RTB will pass through a specific region of the pupil plane PLP. The size of this particular area is
Generally, it is determined by the value of illumination σ.

【0087】図8(B)の場合にも、投影光学系PLの
歪曲収差は0であり、コマ収差のみが存在すると想定し
ていることから、瞳面PLPにおける波面WFは、図8
(B)に示されるように、図8(A)の場合と同様のも
のとなる。
Also in the case of FIG. 8B, since it is assumed that the distortion of the projection optical system PL is 0 and only coma is present, the wavefront WF at the pupil plane PLP is as shown in FIG.
As shown in FIG. 8B, it becomes the same as in the case of FIG.

【0088】したがって、図8(B)に示されるような
X方向幅が広いパターンの場合には、パターン像のX方
向に関する位置ずれは、瞳面PLPの前記特定領域の全
域にわたって波面WFの傾きを積分した結果に比例する
ことになるが、照明σの値を調整して、瞳面PLP上に
おいて光束が通過する特定領域の大きさを調整すること
により、積分結果を0に又は非常に小さくすることがで
きる。
Therefore, in the case of a pattern having a wide width in the X direction as shown in FIG. 8B, the positional deviation of the pattern image in the X direction is caused by the inclination of the wavefront WF over the entire specific area of the pupil plane PLP. However, by adjusting the value of the illumination σ and adjusting the size of the specific region through which the light flux passes on the pupil plane PLP, the integration result becomes 0 or becomes very small. can do.

【0089】すなわち、測定用レチクルに形成された開
口パターンの投影光学系PLによる空間像の所定方向に
関する位置ずれから投影光学系PLの歪曲収差を測定す
る場合には、測定用レチクルの開口パターンの空間像位
置ずれを計測する方向に対する共役方向に関する開口パ
ターンの幅を、その開口パターンの透過光が回折の影響
をあまり受けない程度に広くすることが好ましい。
That is, when the distortion aberration of the projection optical system PL is measured from the positional deviation of the aperture pattern formed on the measurement reticle by the projection optical system PL in the predetermined direction, the aperture pattern of the measurement reticle is measured. It is preferable that the width of the aperture pattern in the conjugate direction with respect to the direction in which the spatial image positional deviation is measured is made wide so that the transmitted light of the aperture pattern is not significantly affected by diffraction.

【0090】かかる観点から、本発明者は、開口パター
ン79Xk,79Ykの幅V(図7参照)を変化させなが
ら、開口パターン像の位置ずれ(開口パターン像の中心
位置の位置ずれ)に大きく寄与する可能性の高い3次コ
マ収差及び5次コマ収差それぞれを投影光学系PLが有
する場合において、開口パターン像の位置ずれが照明σ
の変化によってどのように変化するかをシミュレーショ
ンにより求めた。なお、照明光の波長λ=248nm、
投影光学系PLの開口数NA0=0.75、3次コマ収
差の大きさ=0.01λrms、5次コマ収差の大きさ
=0.01λrms、及び投影光学系PLの結像倍率β
=1/4として、シミュレーションを行った。このシミ
ュレーション結果が図9(A)及び図9(B)に示され
ている。ここで、図9(A)には投影光学系PLが3次
コマ収差を有する場合のシミュレーション結果が示さ
れ、また、図9(B)には投影光学系PLが5次コマ収
差を有する場合のシミュレーション結果が示されてい
る。
[0090] From this viewpoint, the present inventors have opening patterns 79X k, while changing the width of 79Y k V (see FIG. 7), the positional deviation of the opening pattern images (positional deviation of the center position of the aperture pattern image) When the projection optical system PL has each of the third-order coma aberration and the fifth-order coma aberration that are highly likely to contribute significantly, the positional deviation of the aperture pattern image causes the illumination σ.
We calculated by simulation how it changes with the change. The wavelength of the illumination light λ = 248 nm,
Numerical aperture NA 0 = 0.75 of projection optical system PL, magnitude of third-order coma aberration = 0.01λrms, magnitude of fifth-order coma aberration = 0.01λrms, and imaging magnification β of projection optical system PL
= 1/4, and a simulation was performed. The results of this simulation are shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B). Here, FIG. 9A shows a simulation result when the projection optical system PL has a third-order coma aberration, and FIG. 9B shows a case where the projection optical system PL has a fifth-order coma aberration. The simulation result of is shown.

【0091】図9(A)に示されるように、パターン幅
Vが0.8μm程度以上であれば、照明σの値を調整す
ることにより、3次コマ収差による位置ずれを0とする
ことができる。また、図9(B)に示されるように、パ
ターン幅Vが2.0μm程度以上であれば、照明σの値
を調整することにより、5次コマ収差による位置ずれを
0とすることができる。この結果、パターン幅Vが2.
0μm程度以上であれば、照明σの値を調整することに
より、3次及び5次コマ収差を0とすることができる可
能性があることが分かる。
As shown in FIG. 9A, when the pattern width V is about 0.8 μm or more, the positional deviation due to the third-order coma aberration can be made zero by adjusting the value of the illumination σ. it can. Further, as shown in FIG. 9B, when the pattern width V is about 2.0 μm or more, the positional deviation due to the fifth-order coma aberration can be made zero by adjusting the value of the illumination σ. . As a result, the pattern width V is 2.
It can be seen that if the value is about 0 μm or more, the third-order and fifth-order coma aberrations may be set to 0 by adjusting the value of the illumination σ.

【0092】本発明者は、パターン幅Vの変化の刻みを
小さく設定して、3次及び5次のコマ収差を0とするこ
とができる可能性があるパターン幅Vの範囲を調べると
ともに、更に他の非対称収差による位置ずれについても
小さくすることができるパターン幅Vの範囲を調べた。
この結果、パターン幅Vが、 V>λ/(NA0・β) …(3) の条件を満たす場合には、歪曲収差以外の非対称収差に
よる開口パターン像の位置ずれを小さくできる可能性が
あることが見出された。
The present inventor investigated the range of the pattern width V in which the third and fifth coma aberrations may be set to 0 by setting a small step of the change of the pattern width V, and further, The range of the pattern width V that can reduce the positional deviation due to other asymmetrical aberrations was examined.
As a result, when the pattern width V satisfies the condition of V> λ / (NA 0 · β) (3), it is possible to reduce the positional deviation of the aperture pattern image due to asymmetrical aberrations other than the distortion aberration. It was found.

【0093】この結果を反映して、本実施形態では、開
口パターン79Xk,79Ykの幅Vを(3)式の条件を
満たす値に設定している。
Reflecting this result, in this embodiment, the width V of the opening patterns 79X k and 79Y k is set to a value satisfying the condition of the expression (3).

【0094】次に、歪曲収差測定時における照明σの設
定について説明する。一般に、歪曲収差以外の複数の非
対称収差それぞれによる開口パターン像の位置ずれを同
時に0とすることはできない。このため、歪曲収差測定
時における照明σは、歪曲収差以外の複数の非対称収差
のいずれについても開口パターン像の位置ずれを同時に
ある程度以下に小さくできる範囲の値とすることが望ま
しい。そこで、本発明者は、上記のシミュレーション結
果を用いて、非対称収差の種類ごとに、照明σの変化に
よる開口パターン像の位置ずれの変化を、上記の(3)
式を満たすパターン幅Vの各値について調査した。この
調査結果の代表的な結果が、図10に示されている。す
なわち、図10には、パターン幅V=∞のとき、3次コ
マ収差の大きさ=0.01λrms、5次コマ収差の大
きさ=0.01λrms、及び7次コマ収差の大きさ=
0.01λrmsが存在する場合における、照明σの変
化による開口パターン像の位置ずれの変化が示されてい
る。
Next, the setting of the illumination σ at the time of measuring the distortion aberration will be described. In general, the positional deviation of the aperture pattern image due to each of a plurality of asymmetrical aberrations other than the distortion aberration cannot be zero at the same time. For this reason, it is desirable that the illumination σ during the measurement of the distortion aberration be set to a value within a range in which the positional deviation of the aperture pattern image can be simultaneously reduced to a certain degree or less for any of the plurality of asymmetrical aberrations other than the distortion aberration. Therefore, the inventor of the present invention uses the above simulation results to calculate the change in the positional deviation of the aperture pattern image due to the change in the illumination σ for each type of asymmetrical aberration as described in (3) above.
Each value of the pattern width V satisfying the formula was investigated. A representative result of this investigation result is shown in FIG. That is, in FIG. 10, when the pattern width V = ∞, the magnitude of the third-order coma aberration = 0.01λrms, the magnitude of the fifth-order coma aberration = 0.01λrms, and the magnitude of the seventh-order coma aberration =
A change in the positional deviation of the aperture pattern image due to a change in illumination σ is shown when 0.01λrms is present.

【0095】図10に代表的に示されるように、照明σ
の値が0.6よりも大きければ、各非対称収差による開
口パターン像の位置ずれを抑制することができる。そこ
で、本実施形態では、歪曲収差測定時においては、 σ>0.6 …(4) の条件を満たすように設定することとしている。かかる
照明σの設定は、主制御系20が、照明系10に照明制
御指示データLCDを供給することにより行われる。
Illumination σ, as typically shown in FIG.
If the value of is larger than 0.6, the positional deviation of the aperture pattern image due to each asymmetrical aberration can be suppressed. Therefore, in the present embodiment, the setting is made so that the condition of σ> 0.6 (4) is satisfied when measuring the distortion aberration. The setting of the illumination σ is performed by the main control system 20 supplying the illumination control instruction data LCD to the illumination system 10.

【0096】図6に戻り、次に、ステップ112におい
て、ウエハステージWSTをパターン79Xkの空間像
79Xk’(図11参照)のX方向に関する位置測定の
ための初期位置(以下、「X初期位置」という)に移動
する。ウエハステージWSTがX初期位置に移動する
と、光検出部72の上面、すなわちパターン79Xk
79Ykの空間像の形成面において、図11に示される
ような受光面74Xk,74Ykと、パターン79Xk
79Ykの空間像79Xk’,79Yk’との位置関係と
なる。すなわち、受光面74Xk,74Ykと、空間像7
9Xk’,79Yk’とが、受光面74Xk全体が空間像
79Xk’の−X方向における外側に位置するととも
に、受光面74Yk全体が空間像79Yk’の+Y方向に
おける外側に位置する位置関係とされる。また、受光面
74Xkが+X方向に移動したとしても、受光面74Yk
が空間像79Xk’と交差することがないとともに、受
光面74Ykが−Y方向に移動したととしても、受光面
74Xkが空間像79Yk’に交差することがない位置関
係とされる。
Returning to FIG. 6, next, at step 112, the wafer stage WST is moved to the initial position (hereinafter referred to as “X initial position”) for position measurement of the aerial image 79X k ′ (see FIG. 11) of the pattern 79X k in the X direction. Position)). When wafer stage WST moves to the X initial position, the upper surface of photodetector 72, that is, pattern 79X k ,
In forming surface of the spatial image of 79Y k, the light-receiving surface 74X k as shown in FIG. 11, and 74Y k, pattern 79X k,
The spatial relationship between 79Y k and the aerial images 79X k ′ and 79Y k ′ is obtained. That is, the light receiving surfaces 74X k and 74Y k and the aerial image 7
9X k ', 79Y k' and is 'while located outside in the -X direction, the entire light-receiving surface 74Y k space image 79Y k' entire light receiving surface 74X k space image 79X k located outside in the + Y direction It is considered as a positional relationship. Even if the light-receiving surface 74X k moves in the + X direction, the light-receiving surface 74Y k
There spatial image 79X k 'with no intersection with, even the light-receiving surface 74Y k moves in the -Y direction, the light-receiving surface 74X k space image 79Y k' is that there is no positional relationship that intersects the .

【0097】かかるウエハステージWSTの移動は、主
制御系20が、ウエハ干渉計18が検出したウエハステ
ージWSTの位置情報(速度情報)に基づいて、ステー
ジ制御系19を介してウエハステージ駆動部24を制御
することにより行われる。この際、主制御系20は、多
点フォーカス位置検出系(21,22)の検出結果に基
づいて、光検出部72の上面すなわち受光面74Xk
74Ykを、空間像79Xk’,79Yk’の形成面と一
致させるべく、ウエハステージ駆動部24を介してウエ
ハステージWSTをZ軸方向に微少駆動する。
The movement of the wafer stage WST is performed by the main control system 20 based on the position information (speed information) of the wafer stage WST detected by the wafer interferometer 18 via the stage control system 19 and the wafer stage drive unit 24. Control is performed. At this time, the main control system 20, based on the detection result of the multi-point focus position detection system (21, 22), the upper surface of the light detection unit 72, that is, the light receiving surface 74X k ,
The 74Y k, spatial image 79X k ', 79Y k' to match the forming surface of minutely driving the wafer stage WST in the Z-axis direction via wafer stage drive section 24.

【0098】引き続き、主制御系20が照明系10に照
明制御指示データLCDを供給し、(4)式の条件を満
たす照明条件で、レチクルRを照明させる。
Subsequently, the main control system 20 supplies the illumination control instruction data LCD to the illumination system 10, and causes the reticle R to be illuminated under the illumination condition satisfying the condition of the expression (4).

【0099】図6に戻り、次いで、ステップ113にお
いて、主制御系20がステージ制御系19を介してウエ
ハステージ駆動部24を制御して、上記のX初期位置か
ら+X方向へウエハステージWSTを移動させる。すな
わち、受光面74Xkが、図12(A)に示される初期
位置から、図12(B)に示される、受光面74Xk
対応する空間像79Xk’と一部又は全部重なる位置を
経由した後、図12(C)に示される、受光面74Xk
の全部が対応する空間像79Xk’の+X方向の外側と
なる位置位置まで、ウエハステージWSTひいては光計
測装置70を移動させる。そして、このウエハステージ
WSTの移動中に、各移動位置(例えば、全移動距離の
1/1024の移動ごとの位置)における、受光面74
kに到達した光の光量を光検出器73Xkによって検出
し、各移動位置における検出結果を光検出データIMD
1として、主制御系20に供給する。
Returning to FIG. 6, in step 113, the main control system 20 controls the wafer stage drive unit 24 via the stage control system 19 to move the wafer stage WST from the X initial position in the + X direction. Let That is, the light receiving surface 74X k passes from a position where the light receiving surface 74X k partially overlaps with the corresponding spatial image 79X k ′ shown in FIG. 12B from the initial position shown in FIG. 12A. After that, the light receiving surface 74X k shown in FIG.
Wafer stage WST, and thus optical measuring device 70, is moved to a position where all of the above are outside in the + X direction of corresponding aerial image 79X k ′. Then, during the movement of the wafer stage WST, the light receiving surface 74 at each movement position (for example, each movement position of 1/1024 of the total movement distance).
The light amount of the light reaching X k is detected by the photodetector 73X k , and the detection result at each moving position is detected by the light detection data IMD.
1 is supplied to the main control system 20.

【0100】主制御系20では、上述の主制御装置30
のデータ収集装置31が、各移動位置ごとに光検出デー
タIMD1を収集し、主制御装置30から供給されたウ
エハステージWSTの位置情報SPDとともに、収集デ
ータ格納領域41に格納する。そして、主制御系20
は、主制御系20が照明系10に照明制御指示データL
CDを供給し、レチクルRへの照明を終了させる。
In the main control system 20, the main control device 30 described above is used.
The data collection device 31 collects the photodetection data IMD1 for each moving position and stores it in the collection data storage area 41 together with the position information SPD of the wafer stage WST supplied from the main controller 30. And the main control system 20
Indicates that the main control system 20 sends the illumination control instruction data L to the illumination system 10.
The CD is supplied and the illumination on the reticle R is terminated.

【0101】図6に戻り、次に、ステップ114におい
て、主制御系20がウエハステージWSTをパターン7
9Ykの空間像79Yk’(図11参照)のY方向に関す
る位置測定のための初期位置(以下、「Y初期位置」と
いう)に移動する。このウエハステージWSTのY初期
位置は、本実施形態では、上述のX初期位置と一致する
ようになっている。
Returning to FIG. 6, next, at step 114, main control system 20 sets wafer stage WST to pattern 7.
It moves to the initial position (hereinafter referred to as “Y initial position”) for position measurement in the Y direction of the aerial image 79Y k ′ (see FIG. 11) of 9Y k . In the present embodiment, the Y initial position of wafer stage WST coincides with the X initial position described above.

【0102】引き続き、主制御系20が照明系10に照
明制御指示データLCDを供給し、(4)式の条件を満
たす照明条件で、レチクルRを照明させる。
Subsequently, the main control system 20 supplies the illumination control instruction data LCD to the illumination system 10, and causes the reticle R to be illuminated under the illumination condition satisfying the condition of the expression (4).

【0103】次いで、ステップ115において、主制御
系20がステージ制御系19を介してウエハステージ駆
動部24を制御して、上記のY初期位置から−Y方向へ
ウエハステージWSTを移動させる。すなわち、受光面
74Ykが、図13(A)に示される初期位置から、図
13(B)に示される、受光面74Ykが対応する空間
像79Yk’と一部又は全部重なる位置を経由した後、
図13(C)に示される、受光面74Ykの全部が対応
する空間像79Yk’の−Y方向の外側となる位置ま
で、ウエハステージWSTを移動させる。そして、この
ウエハステージWSTの移動中に、各移動位置におけ
る、受光面74Ykに到達した光の光量を光検出器73
kによって検出し、各移動位置における検出結果を光
検出データIMD1として、主制御系20に供給する。
Then, in step 115, main control system 20 controls wafer stage drive unit 24 via stage control system 19 to move wafer stage WST from the Y initial position to the -Y direction. That is, the light receiving surface 74Y k passes from a position where the light receiving surface 74Y k partially overlaps with the corresponding aerial image 79Y k ′ shown in FIG. 13B from the initial position shown in FIG. 13A. After doing
Wafer stage WST is moved to the position shown in FIG. 13C where all of light-receiving surfaces 74Y k are outside the corresponding aerial image 79Y k ′ in the −Y direction. Then, during the movement of the wafer stage WST, the light amount of the light reaching the light receiving surface 74Y k at each movement position is detected by the photodetector 73.
It is detected by Y k , and the detection result at each moving position is supplied to the main control system 20 as light detection data IMD1.

【0104】主制御系20では、上述の主制御装置30
のデータ収集装置31が、各移動位置ごとに光検出デー
タIMD1を収集し、主制御装置30から供給されたウ
エハステージWSTの位置情報SPDとともに、収集デ
ータ格納領域41に格納する。そして、主制御系20
は、主制御系20が照明系10に照明制御指示データL
CDを供給し、レチクルRへの照明を終了させる。
In the main control system 20, the main control device 30 described above is used.
The data collection device 31 collects the photodetection data IMD1 for each moving position and stores it in the collection data storage area 41 together with the position information SPD of the wafer stage WST supplied from the main controller 30. And the main control system 20
Indicates that the main control system 20 sends the illumination control instruction data L to the illumination system 10.
The CD is supplied and the illumination on the reticle R is terminated.

【0105】図6に戻り、次に、ステップ116におい
て、位置情報算出装置32が、収集されたデータに基づ
いて、測定用開口パターン79Xkの空間像79Xk’の
X位置Xk及び測定用開口パターン79Ykの空間像79
k’のY位置Ykを算出する。かかる位置情報の算出に
おいて、位置情報算出装置32は、まず、収集データ格
納領域41から、空間像79Xk’に関する移動光量計
測の結果と、光検出位置の位置情報とを読み出し、光検
出データの移動位置の変化に応じた変化の波形を求め
る。この波形は、空間像79Xk’に由来する光をY軸
方向について和をとって得られる波形IXk(X)が図
14(A)で示されるものであるときには、図14
(B)に示される波形JXk(X)となる。この波形J
k(X)は、上記の波形IXk(X)が広がった形状を
有しているが、波形JXk(X)の重心位置は、波形I
k(X)の重心位置とほぼ一致するものとなってい
る。ここで、波形IXk(X)の重心位置は、周知のよ
うに、空間像79Xk’の中心X位置すなわち空間像7
9Xk’のX位置に関する精度の良い推定値となってい
ることから、位置情報算出装置36は、波形JX
k(X)の重心位置を算出することにより、空間像79
k’のX位置Xkを算出する。そして、算出されたX位
置Xkを、位置情報格納領域42に格納する。
[0105] Returning to FIG. 6, then, in step 116, the position information calculating unit 32, based on the collected data, for X-position X k and the measurement of the aerial image 79X k 'of the measurement aperture pattern 79X k Aerial image 79 of aperture pattern 79Y k
The Y position Y k of Y k 'is calculated. In the calculation of the position information, the position information calculation device 32 first reads the result of the moving light amount measurement regarding the aerial image 79X k ′ and the position information of the light detection position from the collected data storage area 41, and calculates the position of the light detection data. The change waveform corresponding to the change in the moving position is obtained. When the waveform IX k (X) obtained by summing the light beams derived from the aerial image 79X k ′ in the Y-axis direction is the one shown in FIG.
The waveform is JX k (X) shown in (B). This waveform J
X k (X) has a shape in which the above waveform IX k (X) is spread, but the center of gravity of the waveform JX k (X) is the waveform I
It almost coincides with the position of the center of gravity of X k (X). Here, as is well known, the center of gravity position of the waveform IX k (X) is the center X position of the aerial image 79X k ′, that is, the aerial image 7
Since the estimated value for the X position of 9X k 'is highly accurate, the position information calculation device 36 determines that the waveform JX
By calculating the barycentric position of k (X), the aerial image 79
The X position X k of X k 'is calculated. Then, the calculated X position X k is stored in the position information storage area 42.

【0106】なお、図14(A)に示されるように、信
号ピークPK1以外に投影光学系PLにおける残存コマ
収差に由来するピーク(以下、「ノイズピーク」とい
う)PK2が波形IXk(X)に存在するような場合に
は、計測波形JXk(X)にも信号ピークPK1’以外
にノイズピークPK2’が存在することになる。このた
め、単なる波形JXk(X)の重心算出では、算出され
た空間像79Xk’のX位置にはノイズの影響が直接的
に反映されることになる。
As shown in FIG. 14A, in addition to the signal peak PK1, a peak (hereinafter referred to as "noise peak") PK2 derived from residual coma aberration in the projection optical system PL has a waveform IX k (X). In the above case, the measured waveform JX k (X) also has a noise peak PK2 ′ in addition to the signal peak PK1 ′. Therefore, in the calculation of the center of gravity of the waveform JX k (X), the influence of noise is directly reflected on the calculated X position of the aerial image 79X k ′.

【0107】そこで、図14(C)に示されるように、
{JXk(X)}P(P>1:図14(C)ではP=2)
を求めると、信号ピークPK1”に対するノイズピーク
PK2”の高さを相対的に低減することができる。この
ため、波形{JXk(X)}Pについて重心算出をして、
空間像79Xk’のX位置を算出することにより、波形
JXk(X)について重心算出して、空間像79Xk’の
X位置を算出したときよりもノイズの影響を低減して、
精度良くX位置を算出することができる。なお、JXk
(X)におけるノイズの重畳は、ノイズピークPK2’
付近とは限らず、また、ノイズがピークを有しない場合
もあるが、波形{JXk(X)}Pでは、ノイズの波形へ
の寄与が、波形JXk(X)の場合よりも確実に低減す
るので、ノイズピークの有無にかかわらず、波形{JX
k(X)}Pの重心算出を行うことにより、算出される空
間像79Xk’のX位置の精度を向上することができ
る。
Therefore, as shown in FIG.
{JX k (X)} P (P> 1: P = 2 in FIG. 14C)
Is obtained, it is possible to relatively reduce the height of the noise peak PK2 ″ with respect to the signal peak PK1 ″. Therefore, the center of gravity is calculated for the waveform {JX k (X)} P , and
By calculating the X position of the aerial image 79X k ′, the center of gravity of the waveform JX k (X) is calculated to reduce the influence of noise more than when the X position of the aerial image 79X k ′ is calculated.
The X position can be calculated accurately. Note that JX k
The noise superposition in (X) is due to the noise peak PK2 ′.
The noise is not limited to the vicinity, and the noise may not have a peak. However, in the waveform {JX k (X)} P , the contribution of noise to the waveform is more reliable than in the case of the waveform JX k (X). Since it is reduced, the waveform {JX
By calculating the center of gravity of k (X)} P , the accuracy of the X position of the calculated aerial image 79X k ′ can be improved.

【0108】また、図15に示されるように、波形JX
k(X)において、ノイズピークPK2’のピーク値よ
りも大きな閾値JTHを設定し、閾値JTHよりも値が大き
な領域について重心計算することによっても、単なる波
形JXk(X)の重心算出により空間像79Xk’のX位
置を算出したときよりもノイズの影響を低減して、精度
良くX位置を算出することができる。例えば、残存コマ
収差が0.05λrmsの場合には、閾値JTHを信号ピ
ーク値の20%程度とすればよい。
Further, as shown in FIG. 15, the waveform JX
At k (X), a threshold value J TH larger than the peak value of the noise peak PK2 ′ is set, and the center of gravity of a region having a larger value than the threshold value J TH is calculated to calculate the center of gravity of the waveform JX k (X). Thus, the influence of noise can be reduced and the X position can be calculated more accurately than when the X position of the aerial image 79X k 'is calculated. For example, when the residual coma aberration is 0.05λrms, the threshold value J TH may be set to about 20% of the signal peak value.

【0109】図6のステップ116においては、上記の
空間像79Xk’のX位置Xkの算出に引き続き、位置情
報算出装置32は、収集データ格納領域41から、空間
像79Yk’に関する移動光量計測の結果と、光検出位
置の位置情報とを読み出し、光検出データの移動位置の
変化に応じた変化の波形を求める。そして、X位置X k
の算出の場合と同様にして、求められた波形の重心位置
を検出することにより、空間像79Yk’のY位置Yk
算出する。そして、算出されたY位置Ykを、位置情報
格納領域42に格納する。
In step 116 of FIG. 6, the above
Aerial image 79Xk’X position XkFollowing the calculation of
The information calculation device 32 displays the space from the collected data storage area 41.
Image 79YkOf the moving light amount measurement for
Position information and the position of movement of the light detection data
The change waveform corresponding to the change is obtained. And X position X k
In the same way as for the calculation of
By detecting the aerial image 79Yk’Y position YkTo
calculate. Then, the calculated Y position YkLocation information
The data is stored in the storage area 42.

【0110】次に、ステップ117において、光学特性
算出装置33が、位置情報格納領域42から位置情報
(Xk,Yk)を読み出して、投影光学系PLの第1次歪
曲収差Dを算出する。かかる第1次歪曲収差Dの算出
は、歪曲収差が無いときに期待されるX位置Xkの相互
位置関係及びY位置Ykの相互位置関係と、計測された
X位置Xkの相互位置関係及びY位置Ykの相互位置関係
との相違に基づいて、周知の方法により算出される。光
学特性算出装置33は、こうして算出された第1次歪曲
収差Dを、第1次測定値格納領域43に格納する。
Next, in step 117, the optical characteristic calculation device 33 reads the position information (X k , Y k ) from the position information storage area 42 and calculates the first-order distortion D of the projection optical system PL. . The calculation of the first-order distortion aberration D is performed by calculating the mutual positional relationship of the X position X k and the mutual positional relationship of the Y position Y k that are expected when there is no distortion, and the mutual positional relationship of the measured X position X k. And the Y position Y k is different from the mutual positional relationship, and is calculated by a known method. The optical characteristic calculation device 33 stores the first-order distortion aberration D thus calculated in the first-order measured value storage area 43.

【0111】引き続き、光学特性補正演算装置34は、
第1次測定値格納領域43から第1次歪曲収差Dを読み
出するとともに、前述した非対称収差情報格納領域44
から投影光学系PLの各次数の非対称収差Wn(n:非
対称収差の次数)と、非対称収差Wnそれぞれが投影光
学系PLの歪曲収差の測定結果に及ぼす影響を表す係数
nとを読み出す。そして、前述した(1)式により、
第1次歪曲収差Dを補正して、第2次歪曲収差すなわち
真の歪曲収差D0を算出する。光学特性補正演算装置3
4は、こうして算出された第2次歪曲収差D0を、最終
的に測定された歪曲収差として第2次測定値格納領域4
4に格納する。
Subsequently, the optical characteristic correction arithmetic unit 34
The first-order distortion D is read out from the first-order measured value storage area 43, and the asymmetrical aberration information storage area 44 described above is read.
The asymmetrical aberration W n of each order of the projection optical system PL (n: the order of the asymmetrical aberration) and the coefficient A n representing the influence of each asymmetrical aberration W n on the measurement result of the distortion aberration of the projection optical system PL are read from. . Then, according to the equation (1) described above,
The first-order distortion aberration D is corrected to calculate the second-order distortion aberration, that is, the true distortion aberration D0. Optical characteristic correction arithmetic unit 3
Reference numeral 4 designates the second-order distortion aberration D0 calculated in this manner as the finally-measured distortion aberration, and the second-order measurement value storage area 4
Store in 4.

【0112】こうして投影光学系PLの歪曲収差の測定
が終了すると、処理が図5のステップ102に移行す
る。
When the measurement of the distortion aberration of the projection optical system PL is completed in this way, the processing shifts to step 102 in FIG.

【0113】ステップ102では、主制御系20が、第
2次測定値格納領域44から測定された歪曲収差D0を
読み出し、投影光学系PLの歪曲収差の測定結果が許容
値以下であるか否かを判定する。この判定が肯定的であ
る場合には、処理がステップ104に移行する。一方、
判定が否定的である場合には、処理はステップ103に
移行する。この段階では、判定が否定的であり、処理が
ステップ103に移行したとして、以下の説明を行う。
In step 102, the main control system 20 reads out the distortion aberration D0 measured from the secondary measurement value storage area 44, and whether or not the measurement result of the distortion aberration of the projection optical system PL is less than or equal to the allowable value. To judge. If this determination is affirmative, the process proceeds to step 104. on the other hand,
If the determination is negative, the process moves to step 103. At this stage, the following description will be made assuming that the determination is negative and the process has proceeded to step 103.

【0114】ステップ103では、主制御系20が、投
影光学系PLの歪曲収差の測定結果に基づき、現在発生
している歪曲収差を低減させるように、投影光学系PL
の調整を行う。かかる調整は、制御装置39が、結像特
性補正コントローラ65を介してレンズエレメントの移
動制御を行うことや、場合によっては、人手により投影
光学系PLのレンズエレメントのXY平面内での移動や
レンズエレメントの交換を行うことによりなされる。
At step 103, the main control system 20 reduces the currently generated distortion based on the measurement result of the distortion of the projection optical system PL.
Adjustment. For such adjustment, the control device 39 controls the movement of the lens element via the imaging characteristic correction controller 65, and in some cases, the movement of the lens element of the projection optical system PL in the XY plane or the lens is manually performed. This is done by replacing the element.

【0115】引き続き、サブルーチン101において、
調整された投影光学系PLに関する歪曲収差が上記と同
様にして測定される。以後、ステップ102において肯
定的な判断がなされるまで、投影光学系PLの歪曲収差
の調整(ステップ103)と、歪曲収差の測定(ステッ
プ101)が繰り返される。そして、ステップ102に
おいて肯定的な判断がなされると処理は、ステップ10
4に移行する。
Continuing, in subroutine 101,
The distortion aberration of the adjusted projection optical system PL is measured in the same manner as above. After that, the adjustment of the distortion aberration of the projection optical system PL (step 103) and the measurement of the distortion aberration (step 101) are repeated until a positive determination is made in step 102. Then, if an affirmative determination is made in step 102, the process proceeds to step 10
Go to 4.

【0116】ステップ104では、主制御系20の制御
のもとで、不図示のレチクルアンローダによって測定用
レチクルRTがレチクルステージRSTからアンロード
された後、不図示のレチクルローダにより、転写したい
パターンが形成されたレチクルRがレチクルステージR
STにロードされる。また、不図示のウエハローダによ
り、露光したいウエハWHがウエハステージWSTにロ
ードされる。
In step 104, under the control of the main control system 20, after the measurement reticle RT is unloaded from the reticle stage RST by the reticle unloader (not shown), the pattern to be transferred is transferred by the reticle loader (not shown). The formed reticle R is the reticle stage R
Loaded to ST. The wafer WH to be exposed is loaded on the wafer stage WST by a wafer loader (not shown).

【0117】次に、ステップ105において、主制御系
20の制御のもとで、露光準備用計測が行われる。すな
わち、ウエハステージWST上に配置された不図示の基
準マーク板を使用したレチクルアライメントや、更にア
ライメント系ASのベースライン量の測定等の準備作業
が行われる。また、ウエハWHに対する露光が第2層目
以降の露光であるときには、既に形成されている回路パ
ターンと重ね合わせ精度良く回路パターンを形成するた
め、アライメント系ASを使用した上述のEGA計測に
より、ウエハWH上におけるショット領域の配列座標が
高精度で検出される。
Next, in step 105, exposure preparation measurement is performed under the control of the main control system 20. That is, preparation work such as reticle alignment using a reference mark plate (not shown) arranged on wafer stage WST and measurement of the baseline amount of alignment system AS are performed. In addition, when the exposure of the wafer WH is the exposure of the second layer and thereafter, in order to form the circuit pattern with a high overlay accuracy with the already formed circuit pattern, the above-mentioned EGA measurement using the alignment system AS is performed to measure the wafer. The array coordinates of the shot areas on the WH are detected with high accuracy.

【0118】次いで、ステップ106において、露光が
行われる。この露光動作にあたって、まず、ウエハWH
のXY位置が、ウエハWH上の最初のショット領域の露
光(ファースト・ショット)のための走査開始位置とな
るように、ウエハステージWSTが移動される。ウエハ
干渉計18からの位置情報(速度情報)等(第2層目以
降の露光の場合には、基準座標系と配列座標系との位置
関係の検出結果、ウエハ干渉計18からの位置情報(速
度情報)等)に基づき、主制御系20によりステージ制
御系19及びウエハステージ駆動部24等を介して行わ
れる。同時に、レチクルRのXY位置が、走査開始位置
となるように、レチクルステージRSTが移動される。
この移動は、主制御系20によりステージ制御系19及
び不図示のレチクル駆動部等を介して行われる。
Next, in step 106, exposure is performed. In this exposure operation, first, the wafer WH
Wafer stage WST is moved so that the XY position of is the scanning start position for the exposure (first shot) of the first shot area on wafer WH. Position information (velocity information) and the like from the wafer interferometer 18 (in the case of exposure of the second and subsequent layers, the detection result of the positional relationship between the reference coordinate system and the array coordinate system, the position information from the wafer interferometer 18 ( (Speed information) and the like) by the main control system 20 via the stage control system 19 and the wafer stage drive unit 24. At the same time, the reticle stage RST is moved so that the XY position of the reticle R becomes the scanning start position.
This movement is performed by the main control system 20 via the stage control system 19 and a reticle drive unit (not shown).

【0119】次に、ステージ制御系19が、主制御系2
0からの指示に応じて、多点フォーカス位置検出系(2
1,22)によって検出されたウエハのZ位置情報、レ
チクル干渉計16によって計測されたレチクルRのXY
位置情報、ウエハ干渉計18によって計測されたウエハ
WHのXY位置情報に基づき、不図示のレチクル駆動部
及びウエハステージ駆動部24を介して、ウエハWHの
面位置の調整を行いつつ、レチクルRとウエハWHとを
相対移動させて走査露光を行う。
Next, the stage control system 19 operates the main control system 2
In response to an instruction from 0, the multi-point focus position detection system (2
Wafer position information detected by reticle R, XY of reticle R measured by reticle interferometer 16
Based on the position information and the XY position information of the wafer WH measured by the wafer interferometer 18, the reticle R and the reticle R are adjusted while adjusting the surface position of the wafer WH via a reticle drive unit and a wafer stage drive unit 24 (not shown). Scan exposure is performed by relatively moving the wafer WH.

【0120】こうして、最初のショット領域の露光が終
了すると、次のショット領域の露光のための走査開始位
置となるように、ウエハステージWSTが移動されると
ともに、レチクルRのXY位置が、走査開始位置となる
ように、レチクルステージRSTが移動される。そし
て、当該ショット領域に関する走査露光が、上述の最初
のショット領域と同様にして行われる。以後、同様にし
て各ショット領域について走査露光が行われ、露光が完
了する。
Thus, when the exposure of the first shot area is completed, the wafer stage WST is moved to the scanning start position for the exposure of the next shot area and the XY position of the reticle R is scanned. Reticle stage RST is moved to the position. Then, scanning exposure for the shot area is performed in the same manner as the above-described first shot area. Thereafter, scanning exposure is similarly performed for each shot area, and the exposure is completed.

【0121】そして、ステップ107において、不図示
のアンローダにより、露光が完了したウエハWHがウエ
ハホルダ25からアンロードされる。こうして、1枚の
ウエハWHの露光処理が終了する。
Then, in step 107, the wafer WH which has been exposed is unloaded from the wafer holder 25 by an unloader (not shown). Thus, the exposure process for one wafer WH is completed.

【0122】以後のウエハの露光においては、ステップ
101〜103の投影光学系PLに関する波面収差の測
定及び調整が必要に応じて行われながら、ステップ10
4〜107のウエハ露光作業が行われる。
In the subsequent exposure of the wafer, the step 10 is performed while the wavefront aberration relating to the projection optical system PL in steps 101 to 103 is measured and adjusted as needed.
Wafer exposure operations 4 to 107 are performed.

【0123】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、測定用レチクルRTに(3)式の条件を満たす幅V
を有する開口パターン79Xk,79Ykを形成し、
(4)式の条件を満たす照明σの条件で、測定用レチク
ルRTを照明するとともに、投影光学系PLによって結
像された開口パターン79Xk,79Ykの空間像79X
k’,79Yk’それぞれの光強度分布に関する情報を受
光面74Xk,74Ykを有する光検出器73Xk,73
kによって一挙に求める。そして、求められた空間像
79Xk’,79Yk’それぞれの光強度分布に関する情
報から、空間像79X k’,79Yk’それぞれの位置情
報を算出した後、算出された位置情報に基づいて、投影
光学系PLの歪曲収差を算出する。したがって、非対称
収差の影響を低減することにより、精度良く歪曲収差を
測定することができるとともに、迅速に歪曲収差を測定
することができる。
As described above, according to this embodiment.
For example, the measurement reticle RT has a width V that satisfies the condition (3).
Opening pattern 79Xk, 79YkTo form
Under the condition of illumination σ satisfying the condition of equation (4), the measurement retic
It illuminates the lens RT and is connected by the projection optical system PL.
Imaged aperture pattern 79Xk, 79YkAerial image of 79X
k', 79Yk′ Receive information about each light intensity distribution
Light surface 74Xk, 74YkPhotodetector 73Xk, 73
YkAsk all at once. And the required space image
79Xk', 79Yk’Information about the respective light intensity distributions
Space image 79X k', 79Yk’Each position
After calculating the information, projection based on the calculated position information
The distortion of the optical system PL is calculated. Therefore asymmetric
By reducing the effect of aberration, distortion can be accurately corrected.
Can measure and quickly measure distortion
can do.

【0124】また、空間像79Xk’,79Yk’それぞ
れの位置情報のみから求められた歪曲収差Dを、(1)
式により補正するので、非常に精度良く、投影光学系P
Lの歪曲収差を測定することができる。
Further, the distortion aberration D obtained from only the position information of each of the spatial images 79X k 'and 79Y k ' is (1)
Since it is corrected by the formula, the projection optical system P
The distortion aberration of L can be measured.

【0125】また、精度良く求められた投影光学系PL
の歪曲収差に基づいて、投影光学系PLの収差を調整
し、十分に歪曲収差が低減された投影光学系PLにより
レチクルRに形成された所定のパターンがウエハWH表
面に投影されるので、所定のパターンをウエハWHに精
度良く転写することができる。
Further, the projection optical system PL which is accurately obtained
Of the projection optical system PL is adjusted based on the distortion aberration of the projection optical system PL, and the predetermined pattern formed on the reticle R is projected onto the surface of the wafer WH by the projection optical system PL whose distortion aberration is sufficiently reduced. Pattern can be transferred onto the wafer WH with high accuracy.

【0126】なお、本実施形態では、受光面74Xk
74Ykの幅Wが、開口パターン79Xk,79Ykの幅
Vに対して(2)式の条件を満たすこととしたが、受光
面74Xk,74Ykの幅Wが、 W>β・V …(5) の条件を満たすようにすることもできる。さらに、光検
出器対73kに代えて、例えば、図16(A)に示され
るように、(5)式を満たす一辺の長さWの正方形状の
受光面74k’を有する光検出器73k’を、開口パター
ン対79k(図7参照)それぞれに応じてマトリクス状
に配列した光検出部72’を、本実施形態の光検出部7
2に代えて使用することもできる。
In this embodiment, the light receiving surface 74X k ,
Width W of 74Y k is an aperture pattern 79X k, but it was decided satisfy the width V of 79Y k of equation (2), the light-receiving surface 74X k, the width W of 74Y k is W> beta · V It is also possible to satisfy the condition of (5). Further, instead of the photodetector pair 73 k , for example, as shown in FIG. 16A, a photodetector having a square light-receiving surface 74 k ′ having a side length W that satisfies the expression (5). 73 k ′ are arranged in a matrix according to each pair of aperture patterns 79 k (see FIG. 7).
It can also be used in place of 2.

【0127】図16(A)に示される光検出部72’を
使用する場合には、本実施形態における図6のステップ
112におけるX初期位置及びステップ114における
Y初期位置を、図16(B)に示されるような、受光面
74k’と開口パターン像79Xk’,79Yk’との位
置関係となるウエハステージWSTの位置とする。すな
わち、X初期位置において、受光面74k’の+X方向
側の外縁が開口パターン像79Xk’の−X方向側の外
側に位置するとともに、Y初期位置において、受光面7
k’の−Y方向側の外縁が開口パターン像79Xk’の
+Y方向側の外側に位置するようにする。
When the photodetector 72 'shown in FIG. 16 (A) is used, the X initial position in step 112 and the Y initial position in step 114 of FIG. 6 in this embodiment are shown in FIG. 16 (B). The position of the wafer stage WST has a positional relationship between the light receiving surface 74 k ′ and the aperture pattern images 79X k ′ and 79Y k ′ as shown in FIG. That is, at the X initial position, the outer edge of the light receiving surface 74 k ′ on the + X direction side is located outside the −X direction side of the aperture pattern image 79X k ′, and at the Y initial position, the light receiving surface 7
4 k '-Y direction side of the outer edge of the opening pattern image 79X k' to be positioned outside of the + Y direction side of the.

【0128】また、図6のステップ113におけるX方
向移動計測においては、受光面74 k’の+X方向側の
外縁が、図17(A)に示される初期位置から、図17
(B)に示される、空間像79Xk’の内部となる位置
を経由した後、図17(C)に示される、空間像79X
k’の+X方向の外側となる位置まで、ウエハステージ
WSTを移動させる。そして、このウエハステージWS
Tの移動中に、各移動位置における、受光面74k’に
到達した光の光量を光検出器73Yk’によって検出
し、各移動位置における検出結果を光検出データIMD
1として、主制御系20に供給する。
Further, the X direction in step 113 of FIG.
In the direction measurement, the light receiving surface 74 kOn the + X direction side of
The outer edge is changed from the initial position shown in FIG.
Space image 79X shown in (B)kPosition inside ’
After passing through the aerial image, the aerial image 79X shown in FIG.
k'To the outside of the + X direction, the wafer stage
Move WST. And this wafer stage WS
During the movement of T, the light receiving surface 74 at each movement positionkTo
The amount of light that reaches the photodetector 73YkDetected by ’
Then, the detection result at each moving position is detected by the light detection data IMD.
1 is supplied to the main control system 20.

【0129】また、図6のステップ115におけるY方
向移動計測においては、受光面74 k’の−Y方向側の
外縁が、図18(A)に示される初期位置から、図18
(B)に示される、空間像79Yk’の内部となる位置
を経由した後、図18(C)に示される、空間像79Y
k’の−Y方向の外側となる位置まで、ウエハステージ
WSTを移動させる。そして、このウエハステージWS
Tの移動中に、各移動位置における、受光面74k’に
到達した光の光量を光検出器73Yk’によって検出
し、各移動位置における検出結果を光検出データIMD
1として、主制御系20に供給する。
Further, the Y direction in step 115 of FIG.
In the direction measurement, the light receiving surface 74 kOn the −Y direction side of
The outer edge is changed from the initial position shown in FIG.
Space image 79Y shown in (B)kPosition inside ’
After passing through the aerial image 79Y, as shown in FIG.
k'To the position outside the -Y direction of the wafer stage
Move WST. And this wafer stage WS
During the movement of T, the light receiving surface 74 at each movement positionkTo
The amount of light that reaches the photodetector 73YkDetected by ’
Then, the detection result at each moving position is detected by the light detection data IMD.
1 is supplied to the main control system 20.

【0130】こうして得られた空間像79Xk’に関す
るX移動光量計測の結果に応じた波形は、図19におい
て実線で示される波形JXk’(X)となる。そして、
この波形JXk’(X)の微分波形d(JXk’(X))
/dXは、図19において破線で示される空間像79
k’のX方向に関する光強度分布波形IXk’(X)と
一致している。そこで、図6のステップ116におい
て、X移動光量計測により得られた波形JXk’(X)
を微分し、微分波形d(JXk’(X))/dXの重心位
置を算出することにより、空間像79Xk’のX位置Xk
を求める。また、空間像79Yk’のY位置Ykを、空間
像79Xk’のX位置Xkを同様して求める。これによ
り、上記の実施形態と同等の精度で、空間像79Xk
のX位置Xk及び空間像79Yk’のY位置Ykを求める
ことができる。
The waveform corresponding to the result of the X moving light amount measurement on the aerial image 79X k ′ thus obtained is the waveform JX k ′ (X) shown by the solid line in FIG. And
Differential waveform d (JX k '(X)) of this waveform JX k ' (X)
/ DX is the aerial image 79 shown by the broken line in FIG.
It matches the light intensity distribution waveform IX k ′ (X) of X k ′ in the X direction. Therefore, in step 116 of FIG. 6, the waveform JX k '(X) obtained by the X moving light amount measurement
And the barycentric position of the differential waveform d (JX k '(X)) / dX is calculated to differentiate the X position X k of the aerial image 79X k '
Ask for. Further, 'the Y position Y k of the aerial image 79X k' spatial image 79Y k obtained by similarly X position X k of. Accordingly, the aerial image 79X k 'with the same accuracy as that of the above embodiment.
It is possible to obtain the Y position Y k of the X-position X k and spatial image 79Y k '.

【0131】《第2の実施形態》以下、本発明の第2の
実施形態を説明する。本実施形態の露光装置は第1の実
施形態の露光装置100と同様の構成を有しており、上
述の図2における光計測装置70の構成のみが、第1の
実施形態と異なる。かかる相違点に主に着目して、以下
において、本実施形態の説明を行う。なお、本実施形態
の説明にあたって、第1の実施形態と同一又は同等の要
素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
<< Second Embodiment >> A second embodiment of the present invention will be described below. The exposure apparatus of this embodiment has the same configuration as the exposure apparatus 100 of the first embodiment, and is different from the first embodiment only in the configuration of the optical measurement device 70 in FIG. 2 described above. Focusing mainly on this difference, the present embodiment will be described below. In the description of the present embodiment, elements that are the same as or equivalent to those in the first embodiment will be assigned the same reference numerals and overlapping description will be omitted.

【0132】本実施形態における光計測装置70は、図
20に示されるように、上述した測定用レチクルRTに
形成された開口パターン79Xk,79Ykの空間像79
k’,79Yk’の形成面に配置され、後述する開口が
形成された遮光板75と、遮光板75を介した光をリレ
ーするリレー光学系77と、リレー光学系77によって
リレーされた光の光量を、経由した遮光板75の開口ご
とに検出する光検出部78と、これらを支持する支持部
材81とを備えている。この光計測装置70は、図20
に示されるように、その一部がウエハステージWSTに
埋め込まれており、ウエハステージWSTと一体的に移
動するようになっている。
As shown in FIG. 20, the optical measuring device 70 according to this embodiment has a spatial image 79 of the aperture patterns 79X k and 79Y k formed on the above-described measurement reticle RT.
The light shield plate 75 is provided on the formation surface of X k 'and 79Y k ' and has an opening described later, a relay optical system 77 for relaying light through the light shield plate 75, and a relay optical system 77. A light detection unit 78 that detects the amount of light for each opening of the light blocking plate 75 that has passed through and a support member 81 that supports these are provided. This optical measuring device 70 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a part thereof is embedded in the wafer stage WST and moves integrally with the wafer stage WST.

【0133】前記遮光板75には、図21に示されるよ
うに、Y軸方向を長手方向とする矩形状の開口76Xk
と、X軸方向を長手方向とする矩形状の開口76Yk
から成る開口対76kが、X方向ピッチPT及びY方向
ピッチPTでマトリクス状に配置されている。ここで、
開口76Xkは、X方向幅W及びY方向幅LM(>W)
を有する矩形状をしており、また、開口76Ykは、X
方向幅LM及びY方向幅Wを有する矩形状をしている。
すなわち、遮光板75における開口76Xk,76Yk
配列は、第1実施形態の光検出部72における受光面7
4Xk,74Ykの配列と同一となっている。
As shown in FIG. 21, the light shielding plate 75 has a rectangular opening 76X k whose longitudinal direction is in the Y-axis direction.
And a pair of openings 76 k each having a rectangular opening 76Y k extending in the X-axis direction are arranged in a matrix with an X-direction pitch PT and a Y-direction pitch PT. here,
The opening 76X k has a width W in the X direction and a width LM (> W) in the Y direction.
Has a rectangular shape with an opening 76Y k of X
It has a rectangular shape having a width LM in the direction and a width W in the Y direction.
That is, the opening 76X k in the light shielding plate 75, the sequence of 76Y k is the light receiving surface 7 in the photodetector section 72 of the first embodiment
It is the same as the arrangement of 4X k and 74Y k .

【0134】前記リレー光学系77は、1枚のレンズで
構成してもよいし、複数のレンズを組み合わせて構成し
てもよい。
The relay optical system 77 may be composed of a single lens or a combination of a plurality of lenses.

【0135】ここで、リレー光学系77の開口数NAR
と開口76Xk,76Ykにおける幅Wの設定について説
明する。リレー光学系77の開口数NARが小さいと、
遮光板75を透過した光の一部しか信号光として利用で
きないので、精度の良い空間像79Xk’,79Yk’の
位置計測にとっては一般に不利である。一方、リレー光
学系77の開口数NARが大きくなると、光計測装置7
0が大型化することになる。
Here, the numerical aperture NA R of the relay optical system 77
Opening 76X k, the set of width W in the 76Y k explains. If the numerical aperture NA R of the relay optical system 77 is small,
Since only part of the light transmitted through the light shielding plate 75 can be used as signal light, it is generally disadvantageous for accurate position measurement of the aerial images 79X k ′, 79Y k ′. On the other hand, when the numerical aperture NA R of the relay optical system 77 increases, the optical measuring device 7
0 will increase in size.

【0136】そこで、本発明者は、図6の場合と同様に
投影光学系PLにコマ収差があるとき、後述のようにし
て測定される空間像の位置に関する位置ずれ(以下、単
に「位置ずれ」ともいう)を、信号光として利用できる
光量に関連するリレー光学系77の開口数NARと開口
76Xk,76Ykにおける幅Wとの様々な組合せについ
て、測定時において設定可能な照明σを変化させながら
シミュレーションを行った。図22(A)〜図22
(C)には、このシミュレーションにおいて、測定波長
=193nm、投影光学系PLの開口数NA0=0.7
5としたときの代表的なシミュレーション結果が示され
ている。すなわち、図22(A)には、幅W=100n
mの場合における、開口数NARと照明σとの組合せに
よる位置ずれの発生状況が示され、図22(B)には、
幅W=200nmの場合における、開口数NARと照明
σとの組合せによる位置ずれの発生状況が示され、ま
た、図22(C)には、幅W=500nmの場合におけ
る、開口数NARと照明σとの組合せによる位置ずれの
発生状況が示されている。
Therefore, when the projection optical system PL has coma as in the case of FIG. 6, the inventor of the present invention shifts the position of the aerial image measured as described later (hereinafter, simply referred to as “positional shift”). the "also referred to), the numerical aperture NA R and opening 76X k of the relay optical system 77 associated with the amount of light that can be used as signal light, for the various combinations of the width W of 76Y k, the σ configurable lighting at the time of measurement The simulation was performed while changing. 22 (A) to 22
In (C), in this simulation, the measurement wavelength is 193 nm, the numerical aperture NA 0 of the projection optical system PL is 0.7.
A representative simulation result when 5 is set is shown. That is, in FIG. 22A, the width W = 100n
In the case of m, the state of occurrence of positional deviation due to the combination of the numerical aperture NA R and the illumination σ is shown, and FIG.
FIG. 22C shows the occurrence of positional deviation due to the combination of the numerical aperture NA R and the illumination σ when the width W = 200 nm, and FIG. 22C shows the numerical aperture NA R when the width W = 500 nm. The situation of occurrence of the positional deviation due to the combination of and the illumination σ is shown.

【0137】図22(A)に示されるように、幅W=1
00nmの場合には、開口数NARの値にかかわらず、
照明σの値を調整することにより、位置ずれを0とする
ことができる。これに対して、図22(B)に示される
ように、幅W=200nmの場合には、開口数NAR
0.5程度であれば、照明σの値を調整することによ
り、位置ずれを0とすることができる。さらに、図22
(C)に示されるように、幅W=500nmの場合に
は、開口数NAR≧0.6程度であれば、照明σの値を
調整することにより、位置ずれを0とすることができ
る。
As shown in FIG. 22A, the width W = 1
In the case of 00 nm, regardless of the value of numerical aperture NA R ,
By adjusting the value of the illumination σ, the positional deviation can be made zero. On the other hand, as shown in FIG. 22B, when the width W = 200 nm, the numerical aperture NA R
If it is about 0.5, the positional deviation can be made zero by adjusting the value of the illumination σ. Furthermore, FIG.
As shown in (C), in the case of the width W = 500 nm, if the numerical aperture NA R ≧ 0.6, the positional deviation can be made zero by adjusting the value of the illumination σ. .

【0138】以上の図22(A)〜図22(C)を含む
シミュレーション結果から、本発明者は、次の(i)〜
(iii)に示される3つ条件のうちの1つを満たせば、
位置ずれを小さくできることを見出した。 (i)NAR=任意 (W≦0.5×λ/N
O) (ii)NAR≧NAO×0.5 (0.5×λ/NAO≦W
≦2×λ/NAO) (iii)NAR≧NAO×0.8 (W≧2×λ/N
O
From the simulation results including FIGS. 22A to 22C described above, the present inventor found the following (i) to
If one of the three conditions shown in (iii) is satisfied,
It has been found that the displacement can be reduced. (I) NA R = arbitrary (W ≦ 0.5 × λ / N
A O ) (ii) NA R ≧ NA O × 0.5 (0.5 × λ / NA O ≦ W
≦ 2 × λ / NA O ) (iii) NA R ≧ NA O × 0.8 (W ≧ 2 × λ / N
A O )

【0139】さらに、照明σを考慮すると、次の
(i’)〜(iii’)に示される3つ条件のうちの1つ
を満たせば、位置ずれを小さくできることを見出した。 (i')NAR=任意,σ=任意 (W≦0.5×λ/N
O) (ii')NAR≧NAO×0.5,σ>0.6 (0.5×λ/NAO
≦W≦2×λ/NAO) (iii')NAR≧NAO×0.8,σ>0.6 (W≧2×λ/N
O
Further, in consideration of the illumination σ, it has been found that the positional deviation can be reduced by satisfying one of the three conditions shown in the following (i ') to (iii'). (i ′) NA R = arbitrary, σ = arbitrary (W ≦ 0.5 × λ / N
A O ) (ii ′) NA R ≧ NA O × 0.5, σ> 0.6 (0.5 × λ / NA O
≦ W ≦ 2 × λ / NA O ) (iii ′) NA R ≧ NA O × 0.8, σ> 0.6 (W ≧ 2 × λ / N
A O )

【0140】本実施形態では、上記(i’)〜(ii
i’)のいずれかの条件を満たすとともに、前述の
(3)式の条件も満たす設定としている。
In the present embodiment, the above (i ') to (ii).
In addition to satisfying any of the conditions of i '), the condition of the above-mentioned expression (3) is also satisfied.

【0141】図20に戻り、前記光検出部78は、図2
3に示されるように、開口対76kごとに、開口76Xk
を通過した光を全て受光して、その光量を検出する光検
出器80Xkと、開口76Ykを通過した光を全て受光し
て、その光量を検出する光検出器80Ykとから成る光
検出器対80kが、遮光板75における開口対76kの配
列ピッチPTと同一のピッチで、光検出器78の上面に
配置されている。なお、開口76Xkを通過した光を全
て受光するため、光検出器80Xkの受光面82Xkは、
開口76Xkよりも一回り大きく設定されている。ま
た、開口76Ykを通過した光を全て受光するため、光
検出器80Ykの受光面82Ykは、開口76Ykよりも
一回り大きく設定されている。すなわち、受光面82X
kのX方向幅及び受光面82YkのY方向幅がW’(>
W)とされるとともに、受光面82XkのY方向幅及び
受光面82YkのX方向幅がLM’(>LM)とされて
いる。光検出器80Xk,80Ykによる光検出結果は、
光検出データIMD1として主制御系20に供給され
る。
Returning to FIG. 20, the photo-detecting section 78 is similar to that shown in FIG.
As shown in FIG. 3, for each aperture pair 76 k , the aperture 76X k
Light detector 80X k that receives all the light that has passed through and detects the amount of light, and photodetector 80Y k that receives all the light that has passed through aperture 76Y k and that detects the amount of light The device pairs 80 k are arranged on the upper surface of the photodetector 78 at the same pitch as the arrangement pitch PT of the aperture pairs 76 k in the light shielding plate 75. In order to receiving all the light passing through the aperture 76X k, the light-receiving surface 82X k photodetector 80X k is
It is set to be slightly larger than the opening 76X k . Further, since the receiving all the light that has passed through the opening 76Y k, the light-receiving surface 82Y k photodetector 80Y k is set slightly larger than the opening 76Y k. That is, the light receiving surface 82X
The width in the X direction of k and the width in the Y direction of the light receiving surface 82Y k are W ′ (>
W), and the width of the light receiving surface 82X k in the Y direction and the width of the light receiving surface 82Y k in the X direction are LM ′ (> LM). The photodetection results by the photodetectors 80X k and 80Y k are
The light detection data IMD1 is supplied to the main control system 20.

【0142】以上のように構成された本実施形態の露光
装置100では、第1の実施形態の場合と同様にして投
影光学系PLの歪曲収差を測定する。すなわち、開口7
6X k,76Ykが、第1の実施形態における受光面74
k,74Ykと対応する位置となるように、光計測装置
72’の位置すなわちウエハステージWSTの位置を制
御して、図6におけるステップ112〜115における
X初期位置設定、X方向移動計測、Y初期位置設定、及
びY方向移動計測を行う。そして、第1の実施形態の場
合と同様にして、ステップ116,117において、パ
ターン像79X k’,79Yk’の位置情報を算出し、算
出された位置情報に基づいて、投影光学系PLの歪曲収
差D0を算出する。
Exposure of this embodiment configured as described above
In the device 100, the projection is performed in the same manner as in the first embodiment.
The distortion aberration of the shadow optical system PL is measured. That is, the opening 7
6X k, 76YkHowever, the light receiving surface 74 in the first embodiment
Xk, 74YkOptical measurement device so that the position corresponds to
72 'position, that is, the position of wafer stage WST is controlled.
In steps 112 to 115 in FIG.
X initial position setting, X direction movement measurement, Y initial position setting, and
And Y direction movement measurement. And, in the case of the first embodiment
In steps 116 and 117, the
Turn image 79X k', 79Yk’Position information is calculated and
The distortion of the projection optical system PL is collected based on the positional information that is output.
The difference D0 is calculated.

【0143】以後、第1の実施形態の場合と同様にし
て、ステップ102〜107が実行され、1枚のウエハ
WHの露光処理が行われる。
Thereafter, as in the case of the first embodiment, steps 102 to 107 are executed, and the exposure process for one wafer WH is performed.

【0144】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、空間像79Xk’,79Yk’の形成面と一致度、す
なわち高い平面度が要求される計測領域の設定のため
に、高い平面度の達成が容易な遮光板75を使用し、計
測領域すなわち開口76Xk,76Ykに到達した光をリ
レー光学系77によりリレーし、リレーされた光の光量
を計測することにより、空間像79Xk’,79Yk’そ
れぞれの光強度分布に関する情報を光検出器80Xk
80Ykによって一挙に求める。そして、求められた空
間像79Xk’,79Yk’それぞれの光強度分布に関す
る情報から、空間像79Xk’,79Yk’それぞれの位
置情報を算出した後、算出された位置情報に基づいて、
投影光学系PLの歪曲収差を算出する。したがって、精
度良く歪曲収差を測定することができるとともに、迅速
に歪曲収差を測定することができる。
As described above, according to the present embodiment, in order to set the measurement area in which the degree of coincidence with the formation surface of the aerial images 79X k ′, 79Y k ′, that is, high flatness is set, a high flat surface is set. using the easy shielding plate 75 achieved in degrees, measurement area or openings 76X k, by relaying by the relay optical system 77 light that has reached the 76Y k, measuring the amount of the relay optical aerial image 79X Information about the light intensity distributions of k 'and 79Y k ' is provided to the photodetectors 80X k ,
80Y k requests all at once. The image obtained spatial 79X k from the information on ', 79Y k' respective light intensity distribution, the spatial image 79X k after calculating the ', 79Y k' respective location information, based on the calculated position information,
The distortion of the projection optical system PL is calculated. Therefore, the distortion aberration can be accurately measured, and the distortion aberration can be quickly measured.

【0145】また、遮光板75の開口76Xk,76Yk
の幅W、リレー光学系77の開口数NAR、及び照明σ
について、上述の(i’)〜(iii’)に示される3つ
条件のうちの1つを満たす設定としたので、精度良く歪
曲収差を測定することができる。
[0145] The opening 76X k of the light shielding plate 75, 76Y k
Width W, the numerical aperture NA R of the relay optical system 77, and the illumination σ
With respect to the above, since the setting is made to satisfy one of the three conditions shown in (i ′) to (iii ′) above, the distortion aberration can be measured with high accuracy.

【0146】また、第1の実施形態と同様に、空間像7
9Xk’,79Yk’それぞれの位置情報のみから求めら
れた歪曲収差Dを、(1)式により補正することによ
り、非常に精度良く、投影光学系PLの歪曲収差を測定
することができる。
Further, as in the first embodiment, the spatial image 7
The distortion aberration D of the projection optical system PL can be measured very accurately by correcting the distortion aberration D obtained from only the position information of each of 9X k 'and 79Y k ' by the equation (1).

【0147】また、精度良く求められた投影光学系PL
の歪曲収差に基づいて、投影光学系PLの収差を調整
し、十分に歪曲収差が低減された投影光学系PLにより
レチクルRに形成された所定のパターンがウエハWH表
面に投影されるので、所定のパターンをウエハWHに精
度良く転写することができる。
Further, the projection optical system PL which is accurately obtained
Of the projection optical system PL is adjusted based on the distortion aberration of the projection optical system PL, and the predetermined pattern formed on the reticle R is projected onto the surface of the wafer WH by the projection optical system PL whose distortion aberration is sufficiently reduced. Pattern can be transferred onto the wafer WH with high accuracy.

【0148】なお、本実施形態においても、第1の実施
形態の場合と同様にして、遮光板75の開口76Xk
76Ykの幅Wが、上述の(5)式の条件を満たすよう
にすることもできる。すなわち、本実施形態では、図3
における受光面74Xk,74Ykと同様の形状及び配置
で開口76Xk,76Ykを遮光板75に形成することと
したが、図16(A)に示される受光面74k’と同様
の形状及び配置の開口を遮光板75に形成してもよい。
この場合には、光検出部78における光検出器の受光面
の形状及び配置を、遮光板75における開口の形状及び
配置に対応させることになる。なお、この場合には、遮
光板75の開口76Xk,76Ykの幅W、リレー光学系
77の開口数NAR、及び照明σについて、上述の(ii
i’)に示される3つ条件を満たすようにすればよい。
Also in this embodiment, as in the case of the first embodiment, the openings 76X k ,
The width W of 76Y k can also be set so as to satisfy the condition of the above formula (5). That is, in this embodiment, as shown in FIG.
Same shape as the light receiving surface 74X k, 74Y k similar shape and opening 76X k in the arrangement, it is assumed that forming the 76Y k to the light shielding plate 75, the light receiving surface 74 k illustrated in FIG. 16 (A) 'in Alternatively, the openings may be formed in the light shielding plate 75.
In this case, the shape and arrangement of the light receiving surface of the photodetector in the photodetector 78 correspond to the shape and arrangement of the openings in the light shielding plate 75. In this case, the opening 76X k of the light shielding plate 75, the width W of 76Y k, the numerical aperture NA R of the relay optical system 77, and the illumination sigma, the above (ii
It is sufficient to satisfy the three conditions shown in i ').

【0149】また、本実施形態においては、光計測装置
70を一体的に移動されることにしたが、X,Y移動計
測にあたっては、遮光板75のみを移動させる構成とす
ることもできる。
Further, in the present embodiment, the optical measuring device 70 is integrally moved, but in the X, Y movement measurement, only the light shielding plate 75 may be moved.

【0150】なお、上記の各実施形態では、歪曲収差測
定にあたって、測定用レチクルRTは停止させた状態で
光計測装置70を移動させたが、光計測装置70を停止
させた状態で測定用レチクルRTを移動させる構成とす
ることもできる。さらに、光計測装置70及び測定用レ
チクルRTの双方を移動させる構成とすることもでき
る。
In each of the above embodiments, the optical measurement device 70 was moved with the measurement reticle RT stopped in measuring the distortion aberration. However, the measurement reticle RT was used with the optical measurement device 70 stopped. The RT may be moved. Further, both the optical measuring device 70 and the measurement reticle RT can be moved.

【0151】また、上記の各実施形態では、測定用レチ
クルRTにおける開口パターンを25個とし、マトリク
ス状に配置したが、所望の歪曲収差の測定精度に応じ
て、数を増減したり、配置位置を変更してもよい。この
場合には、測定用レチクルRTにおける開口パターンの
数や配置位置に応じて、計測領域すなわち第1の実施形
態における受光面74Xk,74Ykや、第2の実施形態
における開口76Xk,76Ykの数及び配置位置を決め
ればよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the measurement reticle RT has 25 aperture patterns and is arranged in a matrix. However, the number may be increased or decreased or the arrangement position may be changed according to the desired measurement accuracy of the distortion. May be changed. In this case, the measurement area, that is, the light-receiving surfaces 74X k and 74Y k in the first embodiment and the openings 76X k and 76Y in the second embodiment are determined depending on the number and arrangement positions of the opening patterns in the measurement reticle RT. It suffices to determine the number of k and the arrangement position.

【0152】また、上記の各実施形態では、測定用レチ
クルRTにおける位置情報検出用のパターンを矩形状と
したが、他の形状のパターンとすることも可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, the pattern for detecting the position information on the measurement reticle RT is rectangular, but it is also possible to use a pattern of another shape.

【0153】また、上記の各実施形態では、光計測装置
70をウエハステージWSTと一体としたが、光計測装
置70をウエハステージWSTに対して着脱可能な構成
とすることもできる。
In each of the above embodiments, the optical measuring device 70 is integrated with the wafer stage WST, but the optical measuring device 70 may be detachable from the wafer stage WST.

【0154】また、上記の各実施形態では、走査型露光
装置の場合を説明したが、本発明は、投影光学系を備え
る露光装置であれば、ステップ・アンド・リピート機、
ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・ス
ティッチング機を問わず適用することができる。
In each of the above embodiments, the case of the scanning type exposure apparatus has been described, but the present invention is not limited to the step-and-repeat machine as long as it is an exposure apparatus having a projection optical system.
It can be applied regardless of the step-and-scan machine and the step-and-stitching machine.

【0155】また、上記の各実施形態では、露光装置に
おける投影光学系の歪曲収差測定に本発明を適用した
が、露光装置に限らず、他の種類の装置における結像光
学系の歪曲収差の測定にも本発明を適用することができ
る。
Further, in each of the above-described embodiments, the present invention is applied to the measurement of the distortion aberration of the projection optical system in the exposure apparatus, but the distortion aberration of the imaging optical system in other types of apparatus is not limited to the exposure apparatus. The present invention can also be applied to measurement.

【0156】さらに、光学系の歪曲収差測定以外であっ
ても、例えば反射鏡の形状等の様々な光学系の光学特性
の測定にも本発明を適用することができる。
Furthermore, the present invention can be applied to the measurement of the optical characteristics of various optical systems such as the shape of a reflecting mirror other than the measurement of the distortion aberration of the optical system.

【0157】《デバイスの製造》次に、上記の各実施形
態の露光装置を使用したデバイスの製造について説明す
る。
<< Manufacture of Device >> Next, manufacture of a device using the exposure apparatus of each of the above-described embodiments will be described.

【0158】図24には、本実施形態におけるデバイス
(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CC
D、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の生産のフロ
ーチャートが示されている。図24に示されるように、
まず、ステップ201(設計ステップ)において、デバ
イスの機能設計(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。引き続き、ステップ202(マスク製作ステッ
プ)において、設計した回路パターンを形成したマスク
を製作する。一方、ステップ203(ウエハ製造ステッ
プ)において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。
FIG. 24 shows devices (semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal panels, CCs, etc.) in this embodiment.
D, thin film magnetic head, micromachine, etc.) flow chart is shown. As shown in FIG. 24,
First, in step 201 (design step), functional design of a device (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step 202 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

【0159】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
グラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成す
る。次いで、ステップ205(デバイス組立ステップ)
において、ステップ204において処理されたウエハを
用いてチップ化する。このステップ205には、アッセ
ンブリ工程(ダイシング、ボンディング)パッケージン
グ工程(チップ封入)等の工程が含まれる。
Next, in step 204 (wafer processing step), the mask and wafer prepared in steps 201 to 203 are used to form an actual circuit or the like on the wafer by lithography, as will be described later. Next, step 205 (device assembly step)
At step 204, the wafer processed at step 204 is made into chips. This step 205 includes an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like.

【0160】最後に、ステップ206(検査ステップ)
において、ステップ205で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
Finally, step 206 (inspection step)
In step 2, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step 205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.

【0161】図25には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ204の詳細なフロー例が示されてい
る。図25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。ステップ212
(CVDステップ)においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。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。ステップ2
14(イオン打込みステップ)においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ211〜ステップ214
それぞれは、ウエハプロセス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。
FIG. 25 shows a detailed flow example of step 204 in the case of a semiconductor device. In FIG. 25, step 211 (oxidation step)
In, the surface of the wafer is oxidized. Step 212
In the (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 213 (electrode forming step), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. Step two
In 14 (ion implantation step), ions are implanted in the wafer. Steps 211 to 214 above
Each of them constitutes a pretreatment process of each stage of the wafer process, and is selected and executed according to the required treatment in each stage.

【0162】ウエハプロセスの各段階において、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。この後処理工程では、まず、ステップ215
(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を
塗布し、引き続き、ステップ216(露光ステップ)に
おいて、上記で説明した実施形態の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焼付露光す
る。次に、ステップ217(現像ステップ)においては
露光されたウエハを現像し、引き続き、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。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。
At each stage of the wafer process, when the pretreatment process is completed, the posttreatment process is executed as follows. In this post-processing step, first, step 215
In the (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer, and subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus and the exposure method of the embodiment described above. Next, in step 217 (developing step), the exposed wafer is developed, and then in step 218.
In the (etching step), the exposed member of the portion other than the portion where the resist remains is removed by etching. Then, in step 219 (resist removing step), the unnecessary resist after etching is removed.

【0163】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。
By repeating these pre-processing step and post-processing step, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0164】以上のようにして、精度良く微細なパター
ンが形成されたデバイスが製造される。
As described above, a device in which a fine pattern is accurately formed is manufactured.

【0165】[0165]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
光学特性測定方法によれば、被検光学系の光学特性を迅
速かつ精度良く測定することができる。
As described above in detail, according to the optical characteristic measuring method of the present invention, the optical characteristic of the optical system to be tested can be measured quickly and accurately.

【0166】また、本発明の光学特性測定装置によれ
ば、本発明の光学特性測定方法を使用して被検光学系の
光学特特性を測定するので、被検光学系の光学特特性を
迅速かつ精度良く検出することができる。
Further, according to the optical characteristic measuring apparatus of the present invention, the optical characteristic of the optical system to be measured is measured by using the optical characteristic measuring method of the present invention. Therefore, the optical characteristic of the optical system to be measured can be quickly measured. And it can be detected with high accuracy.

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

【図1】第1の実施形態に係る露光装置の概略的な構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】図1の光計測装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the optical measurement device of FIG.

【図3】図2の光検出部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a photodetector section in FIG.

【図4】図1の主制御系の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a main control system of FIG.

【図5】図1の装置による露光動作における処理を説明
するためのフローチャートである。
5 is a flowchart for explaining a process in an exposure operation by the apparatus of FIG.

【図6】図5の歪曲収差測定サブルーチンにおける処理
を説明するためのフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a process in a distortion aberration measurement subroutine of FIG.

【図7】測定用レチクルに形成された測定用パターンの
例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a measurement pattern formed on a measurement reticle.

【図8】図8(A)及び図8(B)は、図7の測定用パ
ターンの幅による非対称収差の影響の相違を説明するた
めの図である。
8A and 8B are views for explaining a difference in influence of asymmetric aberration due to the width of the measurement pattern in FIG. 7.

【図9】図9(A)は、測定用パターンの幅と照明σと
の組合せごとに、3次コマ収差による位置ずれ量を示す
図であり、図9(B)は、測定用パターンの幅と照明σ
との組合せごとに、5次コマ収差による位置ずれ量を示
す図である。
FIG. 9A is a diagram showing the amount of positional deviation due to third-order coma aberration for each combination of the width of the measurement pattern and the illumination σ, and FIG. 9B shows the measurement pattern. Width and lighting σ
It is a figure which shows the positional shift amount by 5th-order coma aberration for every combination with.

【図10】照明σごとに、3次、5次、及び7次コマ収
差による位置ずれ量を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing positional deviation amounts due to third-order, fifth-order, and seventh-order coma aberrations for each illumination σ.

【図11】移動光量計測の初期位置における空間像と受
光面(計測領域)との位置関係を説明するための図であ
る。
FIG. 11 is a diagram for explaining a positional relationship between an aerial image and a light receiving surface (measurement region) at an initial position of moving light amount measurement.

【図12】図12(A)〜図12(C)は、第1実施形
態における、X方向に関する移動光量計測による空間像
と受光面(計測領域)との位置関係の推移を説明するた
めの図である。
12 (A) to 12 (C) are diagrams for explaining the transition of the positional relationship between the aerial image and the light receiving surface (measurement region) by the moving light amount measurement in the X direction in the first embodiment. It is a figure.

【図13】図13(A)〜図13(C)は、第1実施形
態における、Y方向に関する移動光量計測による空間像
と受光面(計測領域)との位置関係の推移を説明するた
めの図である。
13A to 13C are views for explaining the transition of the positional relationship between the aerial image and the light receiving surface (measurement region) by the moving light amount measurement in the Y direction in the first embodiment. It is a figure.

【図14】図14(A)〜図14(C)は、第1の実施
形態における移動光量計測によって得られる波形を説明
するための図である。
14A to 14C are diagrams for explaining a waveform obtained by the moving light amount measurement in the first embodiment.

【図15】閾値処理を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining threshold processing.

【図16】図16(A)は、光検出部の変形例の構成を
示す図であり、図16(B)は、変形例による移動光量
計測の初期位置における空間像と受光面(計測領域)と
の位置関係を説明するための図である。
FIG. 16 (A) is a diagram showing a configuration of a modified example of the light detection unit, and FIG. 16 (B) is a spatial image and a light receiving surface (measurement area) at an initial position of the moving light amount measurement according to the modified example. ) Is a diagram for explaining a positional relationship with FIG.

【図17】図17(A)〜図17(C)は、変形例にお
ける、X方向に関する移動光量計測による空間像と受光
面(計測領域)との位置関係の推移を説明するための図
である。
17A to 17C are diagrams for explaining the transition of the positional relationship between the aerial image and the light receiving surface (measurement region) by the moving light amount measurement in the X direction in the modification. is there.

【図18】図18(A)〜図18(C)は、変形例にお
ける、Y方向に関する移動光量計測による空間像と受光
面(計測領域)との位置関係の推移を説明するための図
である。
FIG. 18A to FIG. 18C are diagrams for explaining a transition of a positional relationship between an aerial image and a light receiving surface (measurement region) by a moving light amount measurement in the Y direction in a modified example. is there.

【図19】変形例における移動光量計測によって得られ
る波形を説明するための図である。
FIG. 19 is a diagram for explaining a waveform obtained by measuring the amount of moving light in a modified example.

【図20】第2の実施形態における光計測装置の構成を
示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of an optical measurement device according to a second embodiment.

【図21】図20の遮光板の構成を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a configuration of the light shielding plate of FIG. 20.

【図22】図22(A)〜図22(C)は、遮光板の開
口の幅、リレー光学系の開口数、及び照明σの組合せご
とに、コマ収差による位置ずれ量を示す図である。
22 (A) to 22 (C) are diagrams showing the amount of positional deviation due to coma aberration for each combination of the width of the aperture of the light shielding plate, the numerical aperture of the relay optical system, and the illumination σ. .

【図23】図20の光検出部の構成を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a photodetector section in FIG. 20.

【図24】各実施形態の露光装置を用いたデバイス製造
方法を説明するためのフローチャートである。
FIG. 24 is a flowchart for explaining a device manufacturing method using the exposure apparatus of each embodiment.

【図25】図24のウエハ処理ステップにおける処理の
フローチャートである。
FIG. 25 is a flowchart of processing in the wafer processing step of FIG. 24.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…照明系、24…ウエハステージ駆動部(駆動装
置)、32…位置情報算出装置、33…光学特性算出装
置、34…光学特性補正演算装置、72,72’…光検
出部(光検出装置)、74Xk,74Yk…受光面(計測
領域)、75…遮光板(光選択部材)、76Xk,76
k…開口(計測領域)、77…リレー光学系、78…
光検出部(光検出装置)、79Xk,79Yk…開口パタ
ーン(パターン)、79Xk’,79Yk’…空間像、P
L…投影光学系(被検光学系、光学系)、RT…測定用
レチクル(マスク)、WH…ウエハ(基板)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Illumination system, 24 ... Wafer stage drive part (driving device), 32 ... Position information calculation device, 33 ... Optical characteristic calculation device, 34 ... Optical characteristic correction arithmetic device, 72, 72 '... Photodetection part (photodetection device) ), 74X k , 74Y k ... Light receiving surface (measurement area), 75 ... Light-shielding plate (light selection member), 76X k , 76
Y k ... Aperture (measurement area), 77 ... Relay optical system, 78 ...
Light detector (photodetector), 79X k, 79Y k ... aperture pattern (pattern), 79X k ', 79Y k ' ... aerial image, P
L ... Projection optical system (test optical system, optical system), RT ... Measurement reticle (mask), WH ... Wafer (substrate).

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結像倍率β及び開口数NAOの被検光学
系の光学特性を測定する光学特性測定方法であって、 所定波長λの光を、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たす所定方向の幅Vを有し、前記所定方向と
交差する方向に延びる複数のパターンが形成されたマス
クを照射する照明工程と;前記複数のパターンを経由し
た光を、前記被検光学系を介させることにより、前記複
数のパターンの空間像を形成する空間像形成工程と;前
記複数のパターンそれぞれに応じて前記空間像の形成面
に設けられた複数の計測領域と前記空間像との位置関係
が前記空間像の形成面における前記所定方向の共役方向
に沿って変化するように、前記マスクと前記複数の計測
領域との位置関係を変化させつつ、前記複数の計測領域
それぞれに到達した光の光量を同時に検出する光検出工
程と;前記複数の計測領域と前記空間像との位置関係の
変化に伴う前記複数の計測領域それぞれに到達した光の
光量変化に基づいて、前記複数のパターンそれぞれの空
間像ごとに前記共役方向に関する位置情報を算出する位
置情報算出工程と;前記算出された位置情報を用いて、
前記被検光学系の光学特性を算出する光学特性算出工程
と;を含む光学特性測定方法。
1. An optical characteristic measuring method for measuring optical characteristics of an optical system under test having an imaging magnification β and a numerical aperture NA O , wherein light having a predetermined wavelength λ is expressed as V> λ / (NA O · β) An illumination step of irradiating a mask having a width V in a predetermined direction that satisfies the condition of (1) and having a plurality of patterns extending in a direction intersecting the predetermined direction; An aerial image forming step of forming aerial images of the plurality of patterns by interposing an optical system; a plurality of measurement regions and the aerial image provided on a surface of the aerial image formation corresponding to the plurality of patterns, respectively. While changing the positional relationship between the mask and the plurality of measurement areas so that the positional relationship between the mask and the measurement area changes along the conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the aerial image, Simultaneously adjust the amount of light reaching A light detection step of detecting the aerial image of each of the plurality of patterns based on a change in the amount of light reaching each of the plurality of measurement regions due to a change in the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image. A position information calculating step of calculating position information regarding the conjugate direction for each; and using the calculated position information,
An optical characteristic measuring method, comprising: an optical characteristic calculating step of calculating an optical characteristic of the test optical system.
【請求項2】 前記照明工程では、前記被検光学系の照
明コヒーレンスファクタが0.6よりも大きな照明条件
で、前記所定波長の光を前記マスクに照射することを特
徴とする請求項1に記載の光学特性測定方法。
2. In the illuminating step, the mask is irradiated with the light having the predetermined wavelength under an illumination condition in which an illumination coherence factor of the optical system under test is larger than 0.6. The optical characteristic measuring method described.
【請求項3】 被検光学系の光学特性を測定する光学特
性測定方法であって、 所定波長の光を、所定方向と交差する方向に延びる複数
のパターンが形成されたマスクに照射する照明工程と;
前記マスクを介した光を前記被検光学系に入射させ、前
記複数のパターンの空間像を形成する空間像形成工程
と;前記複数のパターンそれぞれに応じて前記空間像の
形成面に設けられた複数の計測領域と前記空間像との位
置関係が前記空間像の形成面における前記所定方向の共
役方向に沿って変化するように、前記マスクと前記複数
の計測領域との位置関係を変化させつつ、前記複数の計
測領域に到達した光をリレー光学系によりリレーし、リ
レーされた光の光量を検出する光検出工程と;前記複数
の計測領域と前記空間像との位置関係の変化に伴う前記
複数の計測領域それぞれに到達した光の光量変化に基づ
いて、前記複数のパターンそれぞれの空間像ごとに前記
共役方向に関する位置情報を算出する位置情報算出工程
と;前記算出された位置情報を用いて、前記被検光学系
の光学特性を算出する光学特性算出工程と;を含む光学
特性測定方法。
3. An optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of an optical system to be inspected, which comprises irradiating a mask having a plurality of patterns extending in a direction intersecting a predetermined direction with light having a predetermined wavelength. When;
An aerial image forming step of making light through the mask incident on the optical system to be inspected to form aerial images of the plurality of patterns; provided on a surface on which the aerial image is formed in accordance with each of the plurality of patterns. While changing the positional relationship between the mask and the plurality of measurement areas so that the positional relationship between the plurality of measurement areas and the aerial image changes along the conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the aerial image. A light detection step of relaying the light reaching the plurality of measurement areas by a relay optical system and detecting the light amount of the relayed light; and the light detection step in accordance with a change in the positional relationship between the plurality of measurement areas and the aerial image. A position information calculating step of calculating position information regarding the conjugate direction for each aerial image of each of the plurality of patterns based on a change in the amount of light reaching each of the plurality of measurement regions; Optical characteristic measuring method comprising; using location information, and the optical characteristic calculation step of calculating the optical characteristic of the target optical system.
【請求項4】 前記被検光学系の結像倍率をβとし、開
口数をNA0とし、前記所定波長をλとしたとき、前記
パターンの所定方向の幅Vは、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たすことを特徴とする請求項3に記載の光学
特性測定方法。
4. When the imaging magnification of the optical system to be tested is β, the numerical aperture is NA 0 , and the predetermined wavelength is λ, the width V of the pattern in the predetermined direction is V> λ / (NA The optical characteristic measuring method according to claim 3, wherein the condition of O · β) is satisfied.
【請求項5】 前記照明工程では、前記被検光学系の照
明コヒーレンスファクタが0.6よりも大きくなる照明
条件で、前記所定波長の光を前記マスクに照射すること
を特徴とする請求項4に記載の光学特性測定方法。
5. In the illuminating step, the mask is irradiated with the light having the predetermined wavelength under an illumination condition in which an illumination coherence factor of the optical system to be tested is larger than 0.6. The optical characteristic measuring method described in.
【請求項6】 前記被検光学系の開口数をNAO、前記
リレー光学系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、前
記共役方向に関する前記計測領域の幅をWとしたとき、 NAR=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5 (0.5×λ/NAO≦W≦2×
λ/NAO) NAR≧NAO×0.8 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たすことを特徴
とする請求項3又は4に記載の光学特性測定方法。
Wherein said numerical aperture NA O of the optical system to be measured, the numerical aperture NA R of the relay optical system, the predetermined wavelength lambda, when the width of the measurement region related to the conjugated direction is W, NA R = arbitrary (W ≤ 0.5 x λ / NA O ) NA R ≥ NA O x 0.5 (0.5 x λ / NA O ≤ W ≤ 2 x
5. The method for measuring optical characteristics according to claim 3, wherein any one of the three conditions represented by λ / NA O ) NA R ≧ NA O × 0.8 (W ≧ 2 × λ / NA O ). .
【請求項7】 前記被検光学系の開口数をNAO、前記
リレー光学系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、前
記被検光学系の照明コヒーレンスファクタをσ、前記共
役方向に関する前記計測領域の幅をWとしたとき、 NAR=任意,σ=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5,σ>0.6 (0.5×λ/NAO≦W≦
2×λ/NAO) NAR≧NAO×0.8,σ>0.6 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たすことを特徴
とする請求項3に記載の光学特性測定方法。
Wherein said numerical aperture NA O of the optical system to be measured, the numerical aperture NA R of the relay optical system, the predetermined wavelength lambda, the illumination coherence factor of the target optical system sigma, relating to the conjugated direction When the width of the measurement region is W, NA R = arbitrary, σ = arbitrary (W ≦ 0.5 × λ / NA O ) NA R ≧ NA O × 0.5, σ> 0.6 (0.5 × λ / NA O ≦ W ≦
4. The method according to claim 3, wherein any one of the three conditions represented by 2 × λ / NA O ) NA R ≧ NA O × 0.8 and σ> 0.6 (W ≧ 2 × λ / NA O ). Optical property measurement method.
【請求項8】 前記被検光学系の結像倍率をβ、前記所
定方向に関する前記パターンの幅をVとしたとき、 V>λ/(NAO・β) の条件を更に満たすことを特徴とする請求項7に記載の
光学特性測定方法。
8. When the imaging magnification of the optical system to be tested is β and the width of the pattern in the predetermined direction is V, the condition of V> λ / (NA O · β) is further satisfied. The optical characteristic measuring method according to claim 7.
【請求項9】 前記計測領域の前記共役方向の幅は、前
記パターンの空間像の前記共役方向に関する幅以下であ
り、 前記位置算出工程では、前記複数の計測領域それぞれに
到達した光の光量変化を反映した波形ごとに重心位置を
求めることにより、前記複数のパターンそれぞれの空間
像ごとに位置情報を算出することを特徴とする請求項1
〜8のいずれか一項に記載の光学特性測定方法。
9. The width of the measurement area in the conjugate direction is equal to or less than the width of the aerial image of the pattern in the conjugate direction, and in the position calculation step, a change in the amount of light reaching each of the plurality of measurement areas. The position information is calculated for each aerial image of each of the plurality of patterns by obtaining the barycentric position for each waveform that reflects
9. The optical property measuring method according to any one of items 8 to 8.
【請求項10】 前記計測領域の前記共役方向に関する
幅は、前記パターンの空間像の前記共役方向に関する幅
より大きく、 前記位置算出工程では、前記複数の計測領域それぞれに
到達した光の光量変化の微分波形を反映した波形ごとに
重心位置を求めることにより、前記複数のパターンそれ
ぞれの空間像ごとに位置情報を算出することを特徴とす
る請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学特性測定方
法。
10. The width of the measurement area in the conjugate direction is larger than the width of the aerial image of the pattern in the conjugate direction, and in the position calculation step, a change in the light amount of light reaching each of the plurality of measurement areas is calculated. 9. The optical characteristic according to claim 1, wherein position information is calculated for each aerial image of each of the plurality of patterns by obtaining a barycentric position for each waveform that reflects a differential waveform. Measuring method.
【請求項11】 前記光学特性は、歪曲収差であること
を特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の光
学特性測定方法。
11. The optical characteristic measuring method according to claim 1, wherein the optical characteristic is a distortion aberration.
【請求項12】 前記光学特性算出工程で求められた前
記被検光学系の歪曲収差を、予め測定された前記被検光
学系の非対称収差情報に基づいて補正する光学特性補正
演算工程を更に含むことを特徴とする請求項11に記載
の光学特性測定方法。
12. An optical characteristic correction calculation step for correcting distortion aberration of the optical system to be measured, which has been obtained in the optical characteristic calculation step, based on previously measured asymmetrical aberration information of the optical system to be measured. The optical characteristic measuring method according to claim 11, wherein:
【請求項13】 結像倍率β及び開口数NAOの被検光
学系の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、 所定波長λの光を、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たす所定方向の幅Vを有し、前記所定方向と
交差する方向に延びる複数のパターンが形成されたマス
クに照射する照明系と;前記マスクに形成された複数の
パターンを経由した光が前記被検光学系を介することに
より形成される前記複数のパターンの空間像の形成面上
において、前記複数のパターンそれぞれに応じて設けら
れた複数の計測領域それぞれに到達した光の光量を同時
に検出する光検出装置と;前記複数の計測領域と前記空
間像との位置関係が前記空間像の形成面における前記所
定方向の共役方向に沿って変化するように、前記マスク
と前記複数の計測領域との位置関係を変化させる駆動装
置と;前記複数の計測領域と前記パターンの空間像との
位置関係の変化に伴う前記複数の計測領域それぞれに到
達した光の光量変化に基づいて、前記複数のパターンそ
れぞれの空間像ごとに前記共役方向に関する位置情報を
算出する位置情報算出装置と;前記算出された位置情報
を用いて、前記被検光学系の光学特性を算出する光学特
性算出装置と;を備える光学特性測定装置。
13. An optical characteristic measuring device for measuring optical characteristics of an optical system under test having an imaging magnification β and a numerical aperture NA O , wherein light having a predetermined wavelength λ is expressed as V> λ / (NA O · β) An illumination system for irradiating a mask having a width V in a predetermined direction satisfying the condition of (1) and having a plurality of patterns extending in a direction intersecting the predetermined direction; and light passing through the plurality of patterns formed in the mask. On the formation surface of the aerial image of the plurality of patterns formed by passing through the test optical system, the light amount of the light reaching each of the plurality of measurement regions provided corresponding to each of the plurality of patterns is simultaneously measured. A photodetection device for detecting; the mask and the plurality of measurement regions such that the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image changes along the conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the aerial image. Positional relationship with A driving device that changes the engagement of each of the plurality of patterns based on a change in the amount of light that reaches each of the plurality of measurement regions due to a change in the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image of the pattern. An optical characteristic calculation device that calculates positional information about the conjugate direction for each aerial image; and an optical characteristic calculation device that calculates the optical characteristic of the optical system to be tested using the calculated positional information. measuring device.
【請求項14】 前記照明系は、前記被検光学系の照明
コヒーレンスファクタが0.6よりも大きくなる照明条
件で、前記所定波長の光を前記マスクに照明することを
特徴とする請求項13に記載の光学特性測定装置。
14. The illumination system illuminates the mask with the light having a predetermined wavelength under an illumination condition in which an illumination coherence factor of the optical system to be tested is larger than 0.6. The optical characteristic measuring device described in.
【請求項15】 被検光学系の光学特性を測定する光学
特性測定装置であって、 所定波長の光を、所定方向と交差する方向に延びる複数
のパターンが形成されたマスクに照射する照明系と;前
記複数のパターンを経由した光が前記被検光学系を介す
ることにより形成される前記複数のパターンの空間像の
形成面に配置され、前記複数のパターンそれぞれに応じ
て設けられた複数の計測領域に到達した光を選択する光
選択部材と;前記光選択部材によって選択された光をリ
レーするリレー光学系と;前記リレー光学系によってリ
レーされた光の光量を前記複数の計測領域ごとに同時に
検出する光検出装置と;前記複数の計測領域と前記空間
像との位置関係が前記空間像の形成面における前記所定
方向の共役方向に沿って変化するように、前記マスクと
前記光選択部材との位置関係を変化させる駆動装置と;
前記複数の計測領域と前記パターンの空間像との位置関
係の変化に伴う前記計測領域に到達した光の光量変化に
基づいて、前記複数のパターンそれぞれの空間像ごとに
前記共役方向に関する位置情報を算出する位置情報算出
装置と;前記算出された位置情報を用いて、前記被検光
学系の光学特性を算出する光学特性算出装置と;を備え
る光学特性測定装置。
15. An optical characteristic measuring device for measuring an optical characteristic of an optical system to be inspected, the illumination system irradiating a mask having a plurality of patterns extending in a direction intersecting a predetermined direction with light of a predetermined wavelength. And; a plurality of light beams that have passed through the plurality of patterns are arranged on a surface on which an aerial image of the plurality of patterns is formed by passing through the optical system to be inspected, and a plurality of light beams are provided corresponding to the plurality of patterns. A light selection member for selecting the light reaching the measurement region; a relay optical system for relaying the light selected by the light selection member; and a light amount of the light relayed by the relay optical system for each of the plurality of measurement regions. A photodetection device for detecting at the same time; the marker so that the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image changes along the conjugate direction of the predetermined direction on the formation surface of the aerial image. A driving device for varying the positional relationship between the click and the optical selection member;
Position information about the conjugate direction for each aerial image of each of the plurality of patterns based on a change in the amount of light that has reached the measuring region due to a change in the positional relationship between the plurality of measurement regions and the aerial image of the pattern. An optical characteristic measuring device comprising: a position information calculating device for calculating; and an optical characteristic calculating device for calculating an optical characteristic of the optical system to be tested using the calculated position information.
【請求項16】 前記被検光学系の結像倍率をβとし、
開口数をNA0とし、前記所定波長をλとしたとき、前
記パターンの所定方向の幅Vは、 V>λ/(NAO・β) の条件を満たすことを特徴とする請求項15に記載の光
学特性測定装置。
16. The imaging magnification of the optical system to be tested is β,
The width V of the pattern in a predetermined direction satisfies a condition of V> λ / (NA O · β), where NA 0 is NA 0 and the predetermined wavelength is λ. Optical characteristic measuring device.
【請求項17】 前記照明系は、前記被検光学系の照明
コヒーレンスファクタが0.6よりも大きくなる照明条
件で、前記所定波長の光を前記測定用マスクに照射する
ことを特徴とする請求項16に記載の光学特性測定装
置。
17. The illumination system irradiates the measurement mask with light having the predetermined wavelength under an illumination condition in which an illumination coherence factor of the optical system to be tested is larger than 0.6. Item 16. The optical characteristic measuring device according to item 16.
【請求項18】 前記被検光学系の開口数をNAO、前
記リレー光学系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、
前記共役方向に関する前記計測領域の幅をWとしたと
き、 NAR=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5 (0.5×λ/NAO≦W≦2×
λ/NAO) NAR≧NAO×0.8 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たすことを特徴
とする請求項15又は16に記載の光学特性測定装置。
18. The numerical aperture of the optical system under test is NA O , the numerical aperture of the relay optical system is NA R , the predetermined wavelength is λ,
When the width of the measurement region in the conjugate direction is W, NA R = arbitrary (W ≦ 0.5 × λ / NA O ) NA R ≧ NA O × 0.5 (0.5 × λ / NA O ≦ W ≦ 2 ×
The optical characteristic measuring device according to claim 15 or 16, wherein any one of the three conditions represented by λ / NA O ) NA R ≧ NA O × 0.8 (W ≧ 2 × λ / NA O ). .
【請求項19】 前記被検光学系の開口数をNAO、前
記リレー光学系の開口数をNAR、前記所定波長をλ、
前記被検光学系の照明コヒーレンスファクタをσ、前記
所定方向の前記被検光学系についての共役方向に関する
前記計測領域の幅をWとしたとき、 NAR=任意,σ=任意 (W≦0.5×λ/NAO) NAR≧NAO×0.5,σ>0.6 (0.5×λ/NAO≦W≦
2×λ/NAO) NAR≧NAO×0.8,σ>0.6 (W≧2×λ/NAO) で表わされる3つの条件のいずれかを満たすことを特徴
とする請求項15に記載の光学特性測定装置。
19. The numerical aperture of the optical system under test is NA O , the numerical aperture of the relay optical system is NA R , the predetermined wavelength is λ,
When the illumination coherence factor of the test optical system is σ and the width of the measurement region in the conjugate direction of the test optical system in the predetermined direction is W, NA R = arbitrary, σ = arbitrary (W ≦ 0.5 × λ / NA O ) NA R ≧ NA O × 0.5, σ> 0.6 (0.5 × λ / NA O ≦ W ≦
The method according to claim 15, wherein any one of the three conditions represented by 2 × λ / NA O ) NA R ≧ NA O × 0.8 and σ> 0.6 (W ≧ 2 × λ / NA O ). Optical property measuring device.
【請求項20】 前記被検光学系の結像倍率をβ、前記
所定方向に関する前記パターンの幅をVとしたとき、 V>λ/(NAO・β) の条件を更に満たすことを特徴とする請求項19に記載
の光学特性測定装置。
20. When the imaging magnification of the optical system to be tested is β and the width of the pattern in the predetermined direction is V, the condition of V> λ / (NA O · β) is further satisfied. 20. The optical characteristic measuring device according to claim 19.
【請求項21】 前記光学特性は、歪曲収差であること
を特徴とする請求項13〜20のいずれか一項に記載の
光学特性測定装置。
21. The optical characteristic measuring device according to claim 13, wherein the optical characteristic is distortion.
【請求項22】 前記光学特性算出装置によって求めら
れた前記被検光学系の歪曲収差を、予め測定された前記
被検光学系の非対称収差情報に基づいて補正する光学特
性補正演算装置を更に備えることを特徴とする請求項2
1に記載の光学特性測定装置。
22. An optical characteristic correction calculation device for correcting distortion aberration of the optical system to be measured, which is obtained by the optical characteristic calculation device, based on previously measured asymmetrical aberration information of the optical system to be measured. 2. The method according to claim 2, wherein
1. The optical characteristic measuring device described in 1.
【請求項23】 露光光を基板に照射することにより、
所定のパターンを前記基板に転写する露光装置であっ
て、 露光光の光路上に配置された投影光学系と;前記投影光
学系を被検光学系とする請求項13〜22のいずれか一
項に記載の光学特性測定装置と;を備える露光装置。
23. By irradiating the substrate with exposure light,
23. An exposure device for transferring a predetermined pattern onto the substrate, comprising: a projection optical system arranged on an optical path of exposure light; and the projection optical system being a test optical system. An exposure apparatus comprising:
【請求項24】 請求項1〜12のいずれか一項に記載
の光学特性測定方法を用いて光学特性が測定された光学
系。
24. An optical system whose optical characteristic is measured by using the optical characteristic measuring method according to claim 1.
【請求項25】 請求項13〜22のいずれか一項に記
載の光学特性測定装置によって光学特性が測定された光
学系。
25. An optical system whose optical characteristic is measured by the optical characteristic measuring device according to any one of claims 13 to 22.
【請求項26】 光学系の光学特性を調整する光学特性
調整方法であって、 前記光学系の光学特性を、請求項1〜12のいずれか一
項に記載の光学特性測定方法を用いて測定する光学特性
測定工程と;前記光学特性測定工程における測定結果に
基づいて、前記光学系の光学特性を調整する光学特性調
整工程と;を含む光学特性調整方法。
26. An optical characteristic adjusting method for adjusting an optical characteristic of an optical system, wherein the optical characteristic of the optical system is measured by using the optical characteristic measuring method according to claim 1. An optical characteristic adjusting step of adjusting the optical characteristic of the optical system based on a measurement result in the optical characteristic measuring step.
【請求項27】 請求項23に記載の露光装置を用いて
製造された半導体素子。
27. A semiconductor device manufactured by using the exposure apparatus according to claim 23.
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