JP2005026461A - Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method - Google Patents

Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP2005026461A
JP2005026461A JP2003190379A JP2003190379A JP2005026461A JP 2005026461 A JP2005026461 A JP 2005026461A JP 2003190379 A JP2003190379 A JP 2003190379A JP 2003190379 A JP2003190379 A JP 2003190379A JP 2005026461 A JP2005026461 A JP 2005026461A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
light source
optical system
focus position
secondary light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003190379A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sayaka Ishibashi
さやか 石橋
Masanori Kato
正紀 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2003190379A priority Critical patent/JP2005026461A/en
Publication of JP2005026461A publication Critical patent/JP2005026461A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the telecentricity adjusting method of an image observing apparatus which can adjust, with higher accuracy, telecentricity of an image observing apparatus using a low price tool. <P>SOLUTION: In this telecentricity adjusting method of the image observing apparatus, the image of an observation object is formed on the imaging surface of an imaging element 28 on the basis of the light from the observation object via an objective optical system 22 by guiding the light to the observation object from the predetermined secondary light source 10b. This adjusting method comprises a secondary light source image forming process to form the image of the predetermined secondary light source on the predetermined surface on the basis of the light from the predetermined secondary light source 10b via the objective optical system 22, an image focusing aperture iris image forming process to form an image of the image focusing aperture iris 20 applicated between the objective optical system 22 and the imaging element 28 to the predetermined surface on the basis of the light from the predetermined secondary light source 10b via the objective optical system 22, and an adjusting process to adjust the location of the predetermined secondary light source 10b on the basis of both images of the secondary light source and the image focusing aperture iris. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像観察装置のテレセントリシティの調整を行う画像観察装置のテレセントリシティ調整方法、画像観察装置のフォーカス位置の計測を行う画像観察装置のフォーカス位置計測方法、該調整方法または該計測方法により調整または計測された画像観察装置を有する露光装置及び投影光学系のフォーカス位置の計測を行う投影光学系のフォーカス位置計測方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程には、マスク上に形成された原画となるパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に投影露光する露光装置(例えば、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置)が用いられている。ここで、露光装置には、重ね合わせ露光を行うために、マスクと感光性基板との位置あわせ(アライメント)を行うための画像観察装置が備えられている。この画像観察装置によるアライメントの精度はパターンの微細化に伴い高い精度が要求されるようになっており、露光装置にはパターンの最小線幅の数分の1ないしは数十分の1程度のアライメントの精度を有する画像観察装置が備えられている。
【0003】
上述の画像観察装置としては、ハロゲンランプ等の光源から射出される波長帯域幅の広い光で照明され撮像されたアライメントマークの画像データを画像処理してアライメントマークの位置を計測するFIA(Field Image Alignment)顕微鏡が存在する。また、感光性基板を載置する基板ステージに対するFIA顕微鏡のフォーカス位置やマスクの位置の計測、所謂ベースライン計測のために、基板ステージにCCDを埋設し、感光性基板表面の位置をCCDの撮像面に拡大投影するためのリレーレンズ系を備えたAIS(Aerial Image Sensor)が存在する。
【0004】
図28は、FIA顕微鏡の構成を示す図である。FIA顕微鏡は光源200を備え、光源200より射出した光は、コレクタレンズ202を通過することにより平行光となり、波長選択フィルタ204を透過することにより所望の波長域の光となり、コンデンサレンズ206によりライトガイド208の入射端208aに集光する。ライトガイド208の射出端208bから射出した光は、コンデンサレンズ210を介して、ハーフミラー212に入射する。ハーフミラー212により反射された照明光は、第一対物レンズ214を通して第一対物レンズ214の焦点位置に置かれた物体216を照明する。このとき物体216を照明する照明光は、物体216をむらなく照明する為に、所謂ケーラー照明されており、物体216上でライトガイド208の射出端208bが無限遠となるように、コンデンサレンズ210により、ライトガイド208の射出端208bの像を第一対物レンズ214の後ろ側焦点位置付近に形成する。物体216により反射された反射光は、第一対物レンズ214によって平行光となり、ハーフミラー212を透過し、第二対物レンズ218を通してCCD220の撮像面上に結像し、CCD220上に結像した物体像を画像処理することにより、物体216の位置を測定する。なお、FIA顕微鏡は、特許文献1等に開示されている。
【0005】
上述のFIA顕微鏡は、物体のデフォーカスにより生じる倍率変化又は位置ずれを防止し高精度に物体216の位置を計測するために、第一対物レンズ214の後側焦点位置近傍に開口絞り222を備え、物体面側がテレセントリックとなるように構成されている。また、このFIA顕微鏡は、露光時と位置計測用マークの計測時において、露光装置の光軸方向への基板ステージ移動量を極力小さくするために、露光装置の投影光学系の焦点面に対してFIA顕微鏡の焦点位置が概略一致するように調整される。また、大型の感光性基板に露光を行う液晶露光装置においては、感光性基板上の複数箇所に形成された位置計測用マークの計測を同時に行うために、複数のFIA顕微鏡を搭載する場合がある。これら複数のFIA顕微鏡により同時に計測を行うために、FIA顕微鏡の焦点位置を高精度に調整しておく必要がある。
【0006】
FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法としては、FIA顕微鏡を露光装置に搭載した状態で、基板ステージを基板ステージの法線方向に移動させ、基板ステージ(または基板ステージ上に載置された感光性基板)上に形成されたマーク位置を計測し調整する方法が存在する。即ち、露光装置の基板ステージの法線方向移動量をΔZ、マーク位置移動量をΔr、テレセントリシティ量をa(=Δr/ΔZ)とし、aが所定値内に収まるようにFIA顕微鏡の光源位置または光源と共役なσ絞り位置を調整する。
【0007】
また、FIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法としては、FIA顕微鏡を露光装置に搭載した状態で、基板ステージを基板ステージの法線方向に移動させ、基板ステージ上に形成されたマークの空間像強度分布によりフォーカス位置を計測するコントラスト法が存在する。即ち、マークの空間像強度分布から微分ピーク値を求め、この微分ピーク値が最も高くなる基板ステージの法線方向移動位置を計測し、その計測値に基づいてFIA顕微鏡のフォーカス位置を計測する。
【0008】
また、上述のAISを用いてFIA顕微鏡のベースラインを計測する方法としてはFIA顕微鏡内に設けられ、感光性基板表面相当の位置に結像するよう、FIAの光学系により投影された指標像を、AISにより、AISのCCD中心を基準に計測する方式、感光性基板表面の近傍に設けられたAISの指標の位置をFIA顕微鏡のCCDにより計測する方式が存在する。AIS側に指標を設ける場合、AISに対して指標の位置は固定されているため、AISを露光装置に搭載する際に、AISのフォーカス位置と指標の位置を正確に一致させておく必要がある。
【0009】
なお、カラーフィルタ作成のための露光を行う際には、FIA顕微鏡の照明波長をRGBのそれぞれに対応させて切り替える場合がある。この場合においては、所定の標準照明波長によりフォーカス位置の調整を行なうと共に、各照明波長毎のフォーカス位置を予め計測により求めておく。そして、照明波長を切り替える際に、基板ステージを予め計測された照明波長のフォーカス位置に移動し、位置計測用のマーク位置の計測を行う。
【0010】
また、投影光学系のフォーカス位置の計測方法としては、AISの焦点位置に指標を配置し、指標面の投影光学系の光軸方向の位置をオートフォーカスにより計測し、投影光学系によって指標上に結像したマスクパターンをAISのリレーレンズによりCCDの撮像面上に再度結像させて、空間像強度分布によりコントラストを計測する方法が存在する。即ち、基板ステージを光軸方向に順次移動させて空間像強度分布の計測を行い、コントラストがピークとなるときの指標面のオートフォーカスによる計測位置を投影光学系のフォーカス位置として検出する。
【0011】
また、投影光学系のディストーションの計測方法としては、AISの指標位置を基準にして、投影光学系により投影されたマスクパターンの位置を計測し、基板ステージを光軸に対して垂直な面内に移動させて、露光領域全面のパターン投影位置を同様に計測することにより投影光学系のディストーションを計測する方法が存在する。
【0012】
【特許文献1】
特開2000−214047号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、FIA顕微鏡のテレセントリシティの調整及びフォーカス位置計測は、FIA顕微鏡を露光装置に搭載した状態で行われている。しかしながら、高精度にFIA顕微鏡のフォーカス位置計測を行うためには、焦点深度またはそれ以上の範囲において光軸方向にピッチを細かくとりフォーカス位置の計測を行う必要があり、膨大な時間を必要とする。
【0014】
また、近年の基板の大型化により、基板ステージのレべリング誤差、感光性基板のうねり等、フォーカス位置の計測時の光軸方向位置の誤差は増大する傾向にあるため、FIA顕微鏡のテレセントリシティ及びフォーカス位置の精度は露光装置の露光精度に大きな影響を及ぼす。しかしながら、高精度にテレセントリシティの計測及びフォーカス位置の計測を行うためには、露光装置の基板ステージの光軸方向への駆動量、光軸方向位置を検出するための計測系のストロークを拡大する必要があることから、コストアップの要因となる。また、FIA顕微鏡をユニット単位で組み立て調整することにより露光装置に搭載する前に高精度にテレセントリシティの計測及びフォーカス位置の計測を行うためには、FIA顕微鏡の調整を行なうための工具として露光装置の光軸方向への駆動機構及び光軸方向の位置を検出するための計測系と同程度の精度を要するため、高価なものを用いる必要がある。
【0015】
また、FIA顕微鏡のフォーカス位置を計測する方法の1つである上述の感光性基板表面の近傍に設けられたAISの指標の位置をFIA顕微鏡のCCDにより計測する方式においては、露光装置上において指標をAISに対して上下動するような機構はなく、FIA顕微鏡のフォーカス位置調整時もフォーカスを目視確認程度でしか合わせることができないという不都合がある。
【0016】
また、投影光学系のフォーカス位置計測においても、指標位置がAIS焦点面からΔZずれている場合、投影光学系の焦点面として検出された位置は、実際の投影光学系のフォーカス位置からΔZずれてしまう。
【0017】
更に、指標位置がAIS焦点面からΔZずれていると、指標照明光がテレセントリックではない、すなわち投影光学系がテレセントリックではない場合(テレセントリシティ量 a)には、AIS系で計測される指標位置がΔZ×aだけずれる。このため、指標位置を基準として計測を行う投影光学系のディストーション計測では、露光領域面内でのテレセントリシティが一様ではないときには、計測場所によって、基準となる指標位置が変動してしまうためディストーション計測値に誤差が生じる。
【0018】
この発明の課題は、画像観察装置のテレセントリシティを安価な工具により高精度に調整することができる画像観察装置のテレセントリシティ調整方法、画像観察装置のフォーカス位置を安価な工具により高精度に計測することができる画像観察装置のフォーカス位置計測方法、該調整方法または該計測方法により調整または計測された画像観察装置を有する露光装置及び投影光学系のフォーカス位置計測を簡易に行なうことができる投影光学系のフォーカス位置計測方法を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、所定の二次光源からの光を観察対象物へ導き、対物光学系を経由した該観察対象物からの光に基づいて撮像素子の撮像面上に前記観察対象物の像を形成する画像観察装置のテレセントリシティ調整方法において、前記対物光学系を介した前記所定の二次光源からの光に基づいて、前記所定の二次光源の像を所定面に形成する二次光源像形成工程と、前記対物光学系を介した前記所定の二次光源からの光に基づいて、前記対物光学系と前記撮像素子との間に配置される結像開口絞りの像を前記所定面に形成する結像開口絞り像形成工程と、前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像との双方に基づいて前記所定の二次光源の位置を調整する調整工程とを含むことを特徴とする。
【0020】
この請求項1記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、所定面に形成される二次光源及び結像開口絞り像に基づいて二次光源の位置を調整することにより画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法によりテレセントリシティ調整を行なうことができる。従って、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうためのコストを削減することができ、画像観察装置のテレセントリシティ調整を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0021】
また、請求項2記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、前記所定面に前記撮像素子とは異なる撮像素子の撮像面を配置して、前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像との双方を撮像する撮像工程をさらに含み、前記結像開口絞り像形成工程では、前記結像開口絞り及び前記対物光学系の双方を介した前記所定の二次光源からの光に基づいて、前記結像開口絞りの像を形成し、前記調整工程では、前記撮像工程により撮像された前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像とに基づいて、前記二次光源の位置を調整することを特徴とする。
【0022】
この請求項2記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうための撮像素子等の簡易かつ安価な工具を用い、その撮像素子により撮像された二次光源の像と結像開口絞りの像に基づいて二次光源の位置を調整することにより画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうことができる。従って、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうためのコストを削減することができ、画像観察装置のテレセントリシティ調整を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0023】
また、請求項3記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、前記対物光学系と前記撮像素子との間の光路中に工具光学系を配置する工具光学系配置工程と、前記工具光学系の焦点位置に前記撮像素子の前記撮像面を位置決めする撮像面配置工程と、前記二次光源の像と、前記対物光学系と前記撮像素子との間に配置される結像開口絞りの像とを前記撮像素子を用いて撮像する撮像工程とを含み、前記調整工程では、前記撮像工程により撮像された前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像とに基づいて、前記二次光源の位置を調整することを特徴とする。
【0024】
この請求項3記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうための簡易かつ安価な工具光学系を用い、画像観察装置の撮像素子により撮像された二次光源の像と結像開口絞りの像に基づいて二次光源の位置を調整することにより画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうことができる。従って、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうためのコストを削減することができ、画像観察装置のテレセントリシティ調整を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0025】
また、請求項4記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、前記所定の二次光源の像及び前記結像開口絞りの像が前記所定面上に形成されるように前記二次光源の位置を光軸方向に沿って移動させる工程をさらに含むことを特徴とする。
【0026】
この請求項4記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、二次光源の位置を光軸方向に沿って移動させることにより二次光源の像及び結像開口絞りの像を所定面上に同時に形成する。また、同時に形成された二次光源の像及び結像開口絞り像に基づいて二次光源の位置を調整することにより画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なう。従って、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を高精度に行なうことができる。
【0027】
また、請求項5記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、前記所定の二次光源と前記結像開口絞りとの間の光路中に拡散板を挿入する工程をさらに含むことを特徴とする。
【0028】
この請求項5記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、二次光源と結像開口絞りとの間の光路中に拡散板を挿入することにより、二次光源の像及び結像開口絞りの像を所定面上に同時に形成する。また、同時に形成された二次光源の像及び結像開口絞り像に基づいて二次光源の位置を調整することにより画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なう。従って、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を高精度に行なうことができる。
【0029】
また、請求項6記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、前記拡散板の拡散度が、前記所定面上において前記二次光源の像が判別できるように定められていることを特徴とする。
【0030】
この請求項6記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、拡散板の拡散度が所定面上において二次光源の像が判別できるように定められているため、二次光源の像及び結像開口絞りの像を所定面上に同時に形成することができる。また、同時に形成された二次光源の像及び結像開口絞り像に基づいて、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうことができる。従って、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を高精度に行なうことができる。
【0031】
また、請求項7記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、前記調整工程が、前記所定の二次光源の像と前記結像開口絞りの像とが同心円状となるように、前記所定の二次光源の位置を調整することを特徴とする。
【0032】
この請求項7記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、同時に形成された二次光源の像と結像開口絞りの像とが同心円状となるように二次光源の位置を調整することにより、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうことができる。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を高精度に行なうことができる。
【0033】
また、請求項8記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法は、前記調整工程が、光源からの光に基づいて前記所定の二次光源を形成するためのライトガイド端面の位置、または前記所定の二次光源を形成するための照明σ絞りの位置を調整することを特徴とする。
【0034】
この請求項8記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、光源からの光に基づいて二次光源を形成するためのライトガイド端面の位置、または二次光源を形成するための照明σ絞りの位置を調整することにより、画像観察装置の光学系をテレセントリック光学系とすることができる。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を高精度に行なうことができる。
【0035】
また、請求項9記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法は、所定の二次光源からの光を観察対象物へ導き、対物光学系を経由した該観察対象物からの光に基づいて撮像素子の撮像面上に前記観察対象物の像を形成する画像観察装置のフォーカス位置計測方法において、前記所定の二次光源を画像観察装置の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、前記偏心方向に対して垂直な方向に延びた線状パターンを前記観察対象物が配置される面の近傍(前記観察対象物が配置される面を含む)または該配置される面と共役な面の近傍(該配置される面と共役な面を含む)に位置決めするパターン配置工程と、前記線状パターンの空間像強度分布を計測する空間像強度分布計測工程と、前記空間像強度分布計測工程にて計測された前記空間像強度分布の非対称性に基づいて、前記対物光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程とを含むことを特徴とする。
【0036】
この請求項9記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの空間像強度分布を計測し、計測された空間像強度分布の非対称性に基づいて、画像観察装置のフォーカス位置計測を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法によりフォーカス位置を計測することができる。従って、画像観察装置のフォーカス位置を計測するための時間とコストを削減することができ、画像観察装置のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。なお、照明光の偏心方向には、二次光源と線状パターンとの間にミラーが介在した場合には、ミラーによる照明光の光路の折り曲げの影響も考慮される。
【0037】
また、請求項10記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法は、前記線状パターンの像位置を計測する像位置計測工程を更に備え、前記フォーカス位置計測工程は、前記空間像強度分布計測工程において計測された空間像強度分布の非対称性及び前記像位置計測工程において計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記対物レンズのフォーカス位置を計測することを特徴とする。
【0038】
この請求項10記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンの空間像強度分布の非対称性に基づくフォーカス位置計測に加えて、線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいてフォーカス位置計測を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易かつ極めて高精度に画像観察装置のフォーカス位置計測を行なうことができる。
【0039】
また、請求項11記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法は、所定の二次光源からの光を観察対象物へ導き、対物光学系を経由した該観察対象物からの光に基づいて撮像素子の撮像面上に前記観察対象物の像を形成する画像観察装置のフォーカス計測方法において、前記所定の二次光源を画像観察装置の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、前記偏心方向に対して垂直な方向に延びた線状パターンを前記観察対象物が配置される面の近傍(前記観察対象物が配置される面を含む)または該配置される面と共役な面の近傍(該配置される面と共役な面を含む)に位置決めするパターン配置工程と、前記線状パターンの像位置を計測する計測工程と、前記計測工程にて計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記対物光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程とを含むことを特徴とする。
【0040】
この請求項11記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいて、画像観察装置のフォーカス位置計測を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法によりフォーカス位置を計測することができる。従って、画像観察装置のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、画像観察装置のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0041】
また、請求項12記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法は、前記照明光偏心工程が、光源からの光に基づいて前記所定の二次光源を形成するためのライトガイド端面の位置、または前記所定の二次光源を形成するための照明σ絞りの位置を前記偏心方向に沿って偏心させる工程を含むことを特徴とする。
【0042】
この請求項12記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法によれば、二次光源を形成するためのライトガイド端面の位置、または二次光源を形成するための照明σ絞りの位置を偏心させることにより、簡易に二次光源を偏心することができる。従って、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、画像観察装置のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0043】
また、請求項13記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法は、前記照明光偏心工程が、前記所定の二次光源を形成するための照明σ絞りを交換する工程をさらに含むことを特徴とする。
【0044】
この請求項13記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法によれば、照明σ絞りを交換することにより、簡易に二次光源の像を撮像素子の撮像面上に結像させることができる。従って、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、画像観察装置のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0045】
また、請求項14記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法は、前記線状パターンが、位相パターンであることを特徴とする。
【0046】
この請求項14記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法によれば、位相パターンを用い、位相パターンの像の光強度を計測し、計測された位相パターンの像の光強度の非対称性に基づいて、画像観察装置のフォーカス位置計測を行う。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法によりフォーカス位置を計測することができる。従って、画像観察装置のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、画像観察装置のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0047】
また、請求項15記載の露光装置は、請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載のテレセントリシティ調整方法によりテレセントリシティの調整を行った画像観察装置を備えることを特徴とする。
【0048】
この請求項15記載の露光装置によれば、テレセントリシティ調整が精密に行われた画像観察装置を備えている。従って、この画像観察装置により正確に計測された感光性基板の位置に基づいて、マスクと感光性基板との位置合わせを行なうため、微細な露光パターンを良好に露光することができる。
【0049】
また、請求項16記載の露光装置は、請求項9乃至請求項14の何れか一項に記載のフォーカス位置計測方法によりフォーカス位置の計測を行った画像観察装置を備えることを特徴とする。
【0050】
この請求項16記載の露光装置によれば、フォーカス位置計測が精密に行われた画像観察装置を備えている。従って、この画像観察装置により正確に計測されたフォーカス位置に感光性基板を配置して露光を行なうため、微細な露光パターンを良好に露光することができる。
【0051】
また、請求項17記載の投影光学系のフォーカス位置計測方法は、第1面に配置されたマスクに形成されたパターン像を第2面に配置された感光性基板へ投影する投影光学系のフォーカス位置計測方法において、所定の二次光源を前記投影光学系の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、前記偏心された前記二次光源からの光を前記第1面へ導く照明工程と、前記偏心方向に対して垂直な方向に延びた線状パターンを前記第1面の近傍(前記第1面を含む)または前記第1面と共役な面の近傍(前記第1面と共役な面を含む)に位置決めするパターン配置工程と、前記線状パターンの空間像強度分布を計測する空間像強度分布計測工程と、前記空間像強度分布計測工程にて計測された前記空間像強度分布の非対称性に基づいて、前記投影光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程とを含むことを特徴とする。
【0052】
この請求項17記載の投影光学系のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの空間像強度分布を計測し、計測された空間像強度分布の非対称性に基づいて、投影光学系のフォーカス位置計測を行なう。従って、投影光学系のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、投影光学系のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0053】
また、請求項18記載の投影光学系のフォーカス位置計測方法は、前記線状パターンの像位置を計測する像位置計測工程をさらに含み、前記フォーカス位置計測工程では、前記空間像強度分布計測工程において計測された空間像強度分布の非対称性及び前記像位置計測工程において計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記投影光学系のフォーカス位置を計測することを特徴とする。
【0054】
この請求項18記載の投影光学系のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンの空間像強度分布の非対称性に基づくフォーカス位置計測に加えて、線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいてフォーカス位置計測を行う。従って、投影光学系のフォーカス位置計測を簡易かつ極めて高精度に行なうことができる。
【0055】
また、請求項19記載の投影光学系のフォーカス位置計測方法は、第1面に配置されたマスクに形成されたパターン像を第2面に配置された感光性基板へ投影する投影光学系のフォーカス位置計測方法において、所定の二次光源を前記投影光学系の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、前記偏心された前記二次光源からの光を前記第1面へ導く照明工程と、前記偏心方向に対して垂直な方向に延びた線状パターンを前記第1面の近傍(前記第1面を含む)または前記第1面と共役な面の近傍(前記第1面と共役な面を含む)に位置決めするパターン配置工程と、前記線状パターンの像位置を計測する計測工程と、前記計測工程にて計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記対物光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程とを含むことを特徴とする。
【0056】
この請求項19記載の投影光学系のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいて、投影光学系のフォーカス位置計測を行なう。従って、投影光学系のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、投影光学系のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0057】
また、この発明の露光方法は、請求項15又は請求項16に記載の露光装置を用いて、マスク上の所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする。この露光方法によれば、テレセントリック調整またはフォーカス位置計測が精密に行われた画像観察装置を備えた露光装置を用いて露光を行う。従って、微細な露光パターンを良好に露光することができる。
【0058】
また、この発明の露光方法は、請求項17乃至請求項19の何れか一項に記載のフォーカス位置計測方法によってフォーカス位置が計測された投影光学系を用いて、マスク上の所定のパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする。この露光方法によれば、フォーカス位置計測が精密に行われた投影光学系を備える露光装置を用いて露光を行うため、微細な露光パターンを良好に露光することができる。
【0059】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の第1の実施の形態について説明を行う。図1は、画像観察装置であるFIA顕微鏡及びFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうための工具の構成を示す図である。
【0060】
図1に示すように、FIA顕微鏡は、ハロゲンランプからなる光源2を備えている。コレクタレンズ4の焦点位置に配置された光源2から射出される光束は、コレクタレンズ4を通過することにより平行光となり、波長選択フィルタ6に入射する。波長選択フィルタ6を透過した所望の波長域の光は、コンデンサレンズ8によりライトガイド10の入射端10aで集光する。
【0061】
ライトガイド10の入射端10aで集光した光束は、ライトガイド10内を伝播し、ライトガイド10の射出端10bより射出する。ライトガイド10の射出端10bに形成された二次光源からの光束は、σ絞り12、視野絞り14、コンデンサレンズ16を介して、ハーフミラー18に入射する。ハーフミラー18により反射された光束は、開口絞り20、第一対物レンズ(対物光学系)22を通過する。
【0062】
ここで、FIA顕微鏡が露光装置に組み込まれ感光性基板(観察対象物)の位置を計測する場合には、第一対物レンズ22を通過した光束により、第一対物レンズ22の焦点位置に配置される感光性基板上の位置計測用マーク(図示せず)を照明する。なお、感光性基板を照明する光は、感光性基板をむらなく照明するために所謂ケーラー照明されており、感光性基板上でライトガイド10の射出端10bが無限遠となるように、コンデンサレンズ16によりライトガイド10の射出端10bの像を第一対物レンズ22の後側焦点位置付近に形成する。通常、ライトガイド10の射出端10bの像は、σ絞り12のσ値がσ<1であるため、開口絞り像より小さくなる。感光性基板により反射された反射光は、第一対物レンズ22により平行光となり、開口絞り20、ハーフミラー18、第二対物レンズ24を通過し、反射鏡26により反射されて、CCD(撮像素子)28の撮像面上に結像し、感光性基板上の位置計測用マークの像を形成する。CCD28上に結像された像を画像処理し、その画像処理結果に基づいて感光性基板の位置を計測する。
【0063】
一方、FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なう場合には、第一対物レンズ22を通過した光は、FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうための工具ミラー30により反射され、工具レンズ32を通過し、工具レンズの焦点位置に配置されているCCD(撮像素子28とは異なる撮像素子)34に入射する。
【0064】
図2は、この第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法を示すフローチャートである。
【0065】
まず、図1に示すように、FIA顕微鏡を構成する第一対物レンズ22の下方に工具ミラー30、工具レンズ32、CCD34を配置する(ステップS10)。ここで、図1に示すFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうために配置された工具レンズ32の焦点距離は、第一対物レンズ22の焦点距離と開口数に基づいて、CCD34の撮像面上に適当な大きさの開口絞り像が結像するように決定される。また、CCD34の撮像面は、工具レンズ32の焦点位置に配置される。
【0066】
次に、σ値が1以上のσ絞り(照明σ絞り)を用意し、FIA顕微鏡に備えられているσ値が0.7〜0.9のσ絞り12と交換する(ステップS11)。即ち、σ絞りのσ値が0.7〜0.9である場合には、後述する開口絞り像を観察することができず、後述するライトガイドの射出端像のみを観察することができる。一方、σ絞りのσ値が1以上である場合には、開口絞り像とライトガイドの射出端像とを同時に観察することが可能となる。
【0067】
次に、CCD34の撮像面(所定面)上に開口絞り像(結像開口絞りの像)及びライドガイドの射出端(σ絞り)像(二次光源の像)が結像(形成)されるように、ライトガイド10の射出端10bの位置を光軸方向に沿って移動させ調整する(ステップS12)。即ち、FIA顕微鏡はケーラー照明配置であるため、CCD34の撮像面上に開口絞り像及びライドガイドの射出端像が結像される。なお、ステップS12の調整において、ライトガイド10の射出端10bを光軸方向に移動させる代わりに、開口絞り20を光軸方向に移動させて調整を行なってもよい。
【0068】
次に、ライトガイド10の射出端10bから射出され、σ絞り12、視野絞り14、コンデンサレンズ16、開口絞り20、第一対物レンズ22を介した光に基づいて、ライトガイドの射出端像をCCD34の撮像面上に形成する(ステップS13)。また、ライトガイド10の射出端10bから射出され、σ絞り12、視野絞り14、コンデンサレンズ16、開口絞り20、第一対物レンズ22を介した光に基づいて、開口絞り像をCCD34の撮像面上に形成する(ステップS14)。
【0069】
次に、ステップS13において形成されたライドガイドの射出端像及びステップS14において形成された開口絞り像の双方をCCD34で撮像する(ステップS15)。次に、ステップS15において撮像されたライトガイドの射出端像及び開口絞り像に基づいて、FIA顕微鏡がテレセントリックとなるように、ライトガイド10の射出端10bまたはσ絞り12の位置を調整する(ステップS16)。即ち、図3に示すように、開口絞り像36及びライトガイドの射出端像38が同心円状となるように、ライトガイド10の射出端10bまたはσ絞り12の位置を調整する。ここで、開口絞り20が固定されておりFIA顕微鏡の光軸に対して開口絞り20の配置位置が偏心している場合においては、開口絞り像36とライトガイドの射出端像38とが同心円状となるように調整しても開口絞り20が偏心しているため、正確なテレセントリシティ調整が行われたことにならない。従って、ライトガイド10の射出端10bの中心と開口絞り20の中心とのずれ量からFIA顕微鏡の光軸と開口絞り20の中心とのずれ量を差し引いた量を算出し、その算出された量に基づいてライトガイド10の射出端10bまたはσ絞り12の位置を調整する。
【0070】
この第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法によれば、テレセントリシティ調整を行なうために配置されたCCDにより撮像されるライドガイドの射出端像及び開口絞り像に基づいて、二次光源を形成するライトガイド射出端の位置またはσ絞りの位置を調整することによりテレセントリシティ調整を行なう。即ち、FIA顕微鏡を露光装置に搭載する前に、テレセントリシティ調整を行なうための安価な工具ミラー、工具レンズ、CCDを用いて、かつ簡易な方法によりFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうことができる。従って、FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうためのコストを削減することができ、FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0071】
なお、第1の実施の形態にかかる観察画像装置のテレセントリシティ調整方法においては、第一対物レンズ22の下方に工具ミラー30を配置することによりCCD34に向かう光の方向を変更させているが、工具ミラー30を配置せず工具レンズ32及びCCD34をFIA顕微鏡の光軸の直線上に配置するようにしてもよい。
【0072】
次に、図面を参照して、この発明の第2の実施の形態についての説明を行う。図4は、この第2の実施の形態にかかる画像観察装置であるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法を示すフローチャートである。なお、この第2の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成は、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡と同一の構成である。また、この第2の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の説明においては、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成と同一の構成には、第1の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を用いて説明を行なう。
【0073】
まず、図5に示すように、FIA顕微鏡に備えられているCCD28の撮像面と開口絞り20とが共役となるように、第一対物レンズ22とCCD28との間の光路中(この実施の形態においては、反射鏡26とCCD28との間の光路中)に工具レンズ(工具光学系)40を配置する(ステップS20)。次に、ステップS20において配置された工具レンズ40の焦点位置にCCD28の撮像面を位置決めする(ステップS21)。即ち、工具レンズ40の焦点位置にCCD28の撮像面が位置するように、工具レンズ40の位置を光軸方向に移動させ調節する。次に、第一対物レンズ22の焦点位置に反射板42を配置する(ステップS22)。
【0074】
次に、第1の実施の形態にかかる図1のステップS11と同様に、σ値が1以上のσ絞りを用意し、FIA顕微鏡に備えられているσ値が0.7〜0.9のσ絞りと交換する(ステップS23)。次に、第1の実施の形態にかかるステップS12と同様に、CCD28の撮像面(所定面)上に開口絞り像(結像開口絞りの像)及びライドガイドの射出端(σ絞り)像(二次光源の像)が結像(形成)するように、ライトガイド10の射出端10bの位置を光軸方向に沿って移動させ調整する(ステップS24)。なお、ステップS24の調整において、ライトガイド10の射出端10bを光軸方向に移動させる代わりに、開口絞り20を光軸方向に移動させて調整を行なってもよい。
【0075】
次に、ライトガイド10の射出端10bから射出され、コンデンサレンズ16、開口絞り20、第一対物レンズ22を介し、反射板42により反射され、第一対物レンズ22、開口絞り20、ハーフミラー18、第二対物レンズ24、反射鏡26を介し、工具レンズ40を通過し、CCD28の撮像面上に到達した光に基づいて、ライトガイドの射出端像をCCD28の撮像面上に形成する(ステップS25)。また、ライトガイド10の射出端10bから射出され、コンデンサレンズ16、開口絞り20、第一対物レンズ22を介し、反射板42により反射され、第一対物レンズ22、開口絞り20、ハーフミラー18、第二対物レンズ24、反射鏡26を介し、工具レンズ40を通過し、CCD28の撮像面上に到達した光に基づいて、開口絞り像をCCD28の撮像面上に形成する(ステップS26)。
【0076】
次に、ステップS25において形成されたライドガイドの射出端像及びステップS26において形成された開口絞り像の双方をCCD28で撮像する(ステップS27)。次に、ステップS27において撮像されたライトガイドの射出端像及び開口絞り像に基づいて、FIA顕微鏡がテレセントリックとなるように、ライトガイド10の射出端10bまたはσ絞り12の位置を調整する(ステップS28)。即ち、開口絞り像及びライトガイドの射出端像が同心円状となるように、ライトガイド10の射出端10bまたはσ絞り12の位置を調整する。ここで、開口絞り20が固定されておりFIA顕微鏡の光軸に対して開口絞り20の配置位置が偏心している場合においては、開口絞り像とライトガイドの射出端像とが同心円状となるように調整しても開口絞り20が偏心しているため、正確なテレセントリシティ調整が行われたことにならない。従って、ライトガイド10の射出端10bの中心と開口絞り20の中心とのずれ量からFIA顕微鏡の光軸と開口絞り20の中心とのずれ量を差し引いた量を算出し、その算出された量に基づいてライトガイド10の射出端10bまたはσ絞り12の位置を調整する。
【0077】
この第2の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法によれば、第二対物レンズとCCDとの間の光路中に工具レンズを配置することにより、FIA顕微鏡のCCDにより撮像されるライトガイドの射出端像及び開口絞り像に基づいて、テレセントリシティ調整を行なう。即ち、FIA顕微鏡を露光装置に搭載する前に、安価な工具レンズ及びFIA顕微鏡に備えられているCCDを用いて、簡易な方法によりテレセントリシティ調整を行なうことができる。従って、FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうためのコストを削減することができ、FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0078】
なお、上述の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法においては、σ絞りのσ値を1以上にするために、ライトガイドの射出端と開口絞りとの間に拡散板等を挿入してもよい。この場合において、FIA顕微鏡のテレセントリシティの調整を行なうための工具を配置(第1の実施の形態においては図2のステップS10、第2の実施の形態においては図4のステップS20)した後に、ライトガイド10の射出端10bと開口絞り20との間に拡散板を挿入する。拡散板等は、コンデンサレンズ16の後側焦点位置に配置されている視野絞り14近辺に挿入されることが望ましい。また、拡散板の発散度がCCD28、34の撮像面上においてライトガイドの射出端像が判別できるように定められているため、ライトガイドの射出端像と開口絞り像とを同時に観察することも可能となる。
【0079】
また、上述の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法においては、開口絞り20をハーフミラー18と第一対物レンズ22との間に配置しているが、第一対物レンズ22とCCD28との間の何れかの位置に配置すればよい。
【0080】
また、上述の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法においては、CCD28、34の撮像面中心とFIA顕微鏡の光軸とを予め一致させておき、CCD28、34を基準として開口絞り20、ライトガイド10の射出端10bの位置を調整することにより、FIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なってもよい。
【0081】
更に、開口絞り20がFIA顕微鏡の光軸と直交するように配置されている場合には、まず、第2の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法(図4)のステップ22において、CCD28により観察される開口絞り像に基づいて、開口絞り20の中心ずれを検出することができる。
【0082】
次に、図面を参照して、この発明の第3の実施の形態についての説明を行う。図6は、この第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法を示すフローチャートである。なお、この第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成は、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡と同一の構成である。また、この第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の説明においては、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成と同一の構成には、第1の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を用いて説明を行なう。
【0083】
まず、図7に示すFIA顕微鏡に備えられているσ絞り(照明σ絞り)12をσ値が0.35であるσ絞りに交換する(ステップS30)。次に、開口数が0.1、照明光偏心50mradとなるように、ライトガイド10の射出端10b(二次光源)をFIA顕微鏡の光軸に対して偏心する(ステップS31)。なお、ライトガイド10の射出端10bを偏心する代わりに、ステップS30において交換したσ絞りを偏心してもよい。また、照明光の偏心方向には、ライトガイド10の射出端10bと後述する線状パターンとの間に配置されているハーフミラー18による照明光の折り曲げの影響も考慮される。
【0084】
図8は、ステップS31においてライトガイド10の射出端10bを偏心した場合における瞳上のライトガイドの射出端像50及び開口絞り像52の配置を示す図である。この図8に示す瞳上のライトガイドの射出端像50及び開口絞り像52の配置は、第1の実施の形態にかかるテレセントリシティ調整方法(図1)において用いた工具ミラー30、工具レンズ32、CCD34により直接確認することができる。
【0085】
次に、図9に示すような20μm線幅のCr抜き線状パターンを有する指標48を準備する。この線状パターンがライトガイド10の射出端10bの偏心方向に対して垂直な方向に伸びるように、FIA顕微鏡を露光装置に組み込んだ際にFIA顕微鏡の焦点位置となる位置(露光装置の基板ステージに保持される基板表面の位置)またはその近傍に指標48を配置する(ステップS32)。即ち、FIA顕微鏡の観察対象物となる物体が配置される面またはその面の近傍に配置する。なお、指標48は、FIA顕微鏡の観察対象物となる物体が配置される位置と共役な面またはその近傍に位置決めして配置してもよい。
【0086】
次に、波長500〜700nmの照明光を線状パターンの指標48に照射したときの空間像強度分布を計測し、その微分値を算出する(ステップS33)。図10の太い実線L1は空間像強度分布、図10の細い実線L2はその微分値を示すグラフである。グラフの左側の微分ピーク値をパターンエッジA、その微分値をa、右側の微分ピーク値をパターンエッジB、その微分値をbとし、T=(a+b)/(a−b)を定義する。
【0087】
次に、FIA顕微鏡が理想結像状態であるか否か、即ち、FIA顕微鏡に球面収差及びコマ収差が残存しているか否かの判断をデフォーカス量に対してT値をプロットしたグラフに基づいて行なう(ステップS34)。図11は、FIA顕微鏡に球面収差及びコマ収差が残存していないと判断された場合におけるデフォーカス量に対するT値を示すグラフである。デフォーカス量に対してT値をプロットしたグラフに基づき、FIA顕微鏡に球面収差及びコマ収差が残存していないと判断された場合には、ステップS33において計測した空間像強度分布の非対象性に基づいて、FIA顕微鏡のベストフォーカス位置を計測する(ステップS37)。即ち、図11のグラフに示すT=0(a=−b)となるときの位置が、ベストフォーカス位置となる。
【0088】
一方、FIA顕微鏡に球面収差が残存すると判断された場合におけるデフォーカス量に対するT値を、図12の実線のグラフに示す。FIA顕微鏡に球面収差が残存する場合には、ステップS31におけるライトガイド10の射出端10bの偏心位置に対してFIA顕微鏡の光軸に対称な位置にライトガイド10の射出端10bの位置を偏心させて(ステップS35)、空間像強度分布を計測する(ステップS36)。ステップS36におけるデフォーカス量に対するT値を、図12の破線のグラフに示す。球面収差が残存する場合においては、焦点位置でT=0とならないが、ベストフォーカス位置は、図13のグラフに示すように、照明光のコントラストがピークとなる位置となる。即ち、図12の実線と破線が交差する位置と一致している。従って、球面収差が残存する場合におけるFIA顕微鏡のベストフォーカス位置は、照明光偏心を180度回転させる前のT値と照明光偏心を180度回転させた後におけるT値が交差する位置となる(ステップS37)。
【0089】
また、FIA顕微鏡にコマ収差が残存すると判断された場合におけるデフォーカス量に対するT値を、図14の実線のグラフに示す。FIA顕微鏡にコマ収差が残存する場合においては、ステップS31におけるライトガイド10の射出端10bの偏心位置に対してFIA顕微鏡の光軸に対称な位置に偏心させて(ステップS35)、空間像強度分布を計測する(ステップS36)。ステップS36におけるデフォーカス量に対するT値を、図14の破線のグラフに示す。コマ収差が残存する場合においては、焦点位置でT=0とならないが、ベストフォーカス位置は、実線と破線が交差する位置と一致している。従って、コマ収差が残存する場合におけるFIA顕微鏡のベストフォーカス位置は、照明光偏心を180度回転させる前のT値と照明光偏心を180度回転させた後におけるT値が交差する位置、即ち、焦点位置となる(ステップS37)。
【0090】
この第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの空間像強度分布を計測し、計測された空間像強度分布の非対称性に基づいて、FIA顕微鏡のフォーカス位置計測を行なう。即ち、FIA顕微鏡を露光装置に搭載する前に、簡易な方法によりフォーカス位置を計測することができる。従って、FIA顕微鏡のフォーカス位置を計測するための時間とコストを削減することができ、FIA顕微鏡のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0091】
なお、この第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法においては、T値は焦点深度内では光軸方向に対して略線形変化をする。従って、予め計算等でT値の傾きを算出し、T値より光軸方向における位置を算出することができる。また、このT値が交差するときの値、即ち、ベストフォーカス位置でのT値に基づいてコマ収差量を求めることもできる。
【0092】
また、この第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法を用いることにより、画像観察装置であるAISのフォーカス位置を計測することができる。即ち、照明光を偏心することができるように構成されている独立した照明系を準備し、その照明系をAISの光軸に対して偏心させる。次に、AISの指標位置に図9に示すような20μm線幅のCr抜き線状パターンを有する指標48を偏心方向に対して垂直な方向に伸びるように配置する。次に、照明光を指標48に照射したときの空間像強度分布を計測し、その微分値を算出する。次に、第3の実施の形態と同様に、算出された空間像強度分布の非対称性に基づいて、AISのベストフォーカス位置を計測する。このAISのフォーカス位置計測方法によれば、AISを露光装置に搭載する前に、AISに対するAISの指標位置を高精度に計測することができる。
【0093】
次に、図面を参照して、この発明の第4の実施の形態についての説明を行う。図15は、この第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法を示すフローチャートである。なお、この第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成は、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡と同一の構成である。また、この第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の説明においては、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成と同一の構成には、第1の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を用いて説明を行なう。
【0094】
まず、図7に示すFIA顕微鏡に備えられているσ絞り12をσ値が0.35であるσ絞りに交換する(ステップS40)。次に、開口数が0.1、照明光偏心50mradとなるように、ライトガイド10の射出端10b(二次光源)をFIA顕微鏡の光軸に対して偏心する(ステップS41)。なお、ライトガイド10の射出端10bを偏心する代わりに、ステップS40において交換したσ絞りを偏心してもよい。図8は、ステップS41においてライトガイド10の射出端10bを偏心した場合における瞳上のライトガイドの射出端像50及び開口絞り像52の配置を示す図である。
【0095】
次に、FIA顕微鏡の焦点位置となる位置(露光装置に組み込んだ際の露光装置の基板ステージに保持される基板表面の位置)またはその近傍に、図9に示すような20μm線幅のCr抜き線状パターンを有する指標48を線状パターンが偏心方向に対して垂直な方向に伸びるように配置する(ステップS42)。即ち、FIA顕微鏡の観察対象物となる物体が配置される面またはその面の近傍に配置する。なお、指標48は、FIA顕微鏡の観察対象物となる物体が配置される位置と共役な面またはその近傍に位置決めして配置してもよい。
【0096】
次に、照明光を照射し、指標48の線状パターン位置を計測する(ステップS43)。次に、ライトガイド10の射出端10bの位置をステップS41において偏心させた位置と光軸に対して対称な位置に偏心させる(ステップS44)。次に、照明光を照射し、指標48の線状パターン位置を計測する(ステップS45)。図16は、ステップS44において照明光をステップS41の位置と光軸に対して垂直な位置に偏心した場合における瞳上のライトガイドの射出端像62及び開口絞り像64の配置を示す図である。
【0097】
次に、FIA顕微鏡のベストフォーカス位置を計測する(ステップS46)。即ち、FIA顕微鏡のベストフォーカス位置においては、照明光の偏心量を変化させても指標48の線状パターン位置が変化しない。従って、ステップS43において計測した線状パターンの位置とステップS45において計測した線状パターンの位置とが一致した場合には、計測された位置がFIA顕微鏡のベストフォーカス位置となる。一方、ステップS43において計測した線状パターンの位置とステップS45において計測した線状パターンの位置とが一致しない場合には、計測された位置はFIA顕微鏡のベストフォーカス位置でなく、調整する必要がある。
【0098】
この第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいて、FIA顕微鏡のフォーカス位置計測を行なう。即ち、FIA顕微鏡を露光装置に搭載する前に、簡易な方法によりフォーカス位置を計測することができる。従って、FIA顕微鏡のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、FIA顕微鏡のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0099】
なお、この第3及び第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法においては、偏心方向に対して垂直に伸びた線状パターン(明暗パターン)を用いてフォーカス位置計測を行なったが、位相パターンを用いてFIA顕微鏡のフォーカス位置を計測してもよい。即ち、第3の実施の形態ではステップS32、第4の実施の形態ではステップS42において位相パターンをそのパターンが偏心方向に対して垂直な方向に伸びるように配置する。そして、位相パターンの光強度分布を計測し、その位相パターンの光強度の非対称性に基づいてFIA顕微鏡のフォーカス位置を計測する。なお、位相パターンの詳細については、特開2000−77295に開示されていることから参照されたい。
【0100】
また、第3及び第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法を組み合わせてフォーカス位置を計測してもよい。即ち、線上パターンの空間像強度分布の非対称性と線上パターンの位置計測とに基づいて、FIA顕微鏡のフォーカス位置を計測してもよい。この場合においては、より高精度にFIA顕微鏡のフォーカス位置を計測することができる。
【0101】
次に、図面を参照して、この発明の第5の実施の形態についての説明を行う。図17は、この第5の実施の形態にかかる投影露光装置の構成を示す図である。
【0102】
図17に示すように、楕円鏡70の第1焦点位置に配置されている高圧水銀ランプからなる光源72から射出した光束は、楕円鏡70、ダイクロイックミラー74により反射され、楕円鏡70のミラーにより楕円鏡70の第2焦点位置に集光する。楕円鏡70の第2焦点位置に集光した光束は、リレーレンズ76を通過して、光学インテグレータ素子であるフライアイレンズ78に入射する。フライアイレンズ78は、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントの光軸が照明光学系の光軸と平行になるように、その多数のレンズエレメントを縦横にかつ稠密に配列することによって構成されている。従って、フライアイレンズ78に入射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割され、フライアイレンズ78を構成する各レンズエレメントの後側焦点面には1つの光源像がそれぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズ78の後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源すなわち二次光源が形成される。
【0103】
フライアイレンズ78の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、σ絞り80、コンデンサレンズ82、コリメートレンズ84を通過し、反射鏡86により反射される。反射鏡86により反射された光束は、コンデンサレンズ88によりマスクMをほぼ均一に照明する。マスクMからの光束は、投影光学系PLに入射し、マスクMのパターン像をプレート(感光性基板)P上に投影露光する。
【0104】
この第5の実施の形態にかかる投影露光装置には、最適な露光を行うために、マスクMを載置するマスクステージ(第1面、図示せず)とプレートPを載置するプレートステージ(第2面、図示せず)の位置あわせ(アライメント)を行う画像観察装置90,92,94が備えられている。画像観察装置90,92には、第1〜第4に実施の形態にかかるFIA顕微鏡が用いられているため、詳細な構成の説明は省略する。また、FIA顕微鏡90,92は、第1及び第2の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティの調整方法のうちの少なくとも1つの方法によりテレセントリシティ調整が行われている。また、FIA顕微鏡90,92は、第3及び第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測のうちの少なくとも1つの方法によりフォーカス位置の計測が行われている。
【0105】
また、画像観察装置94には、基板ステージにCCD100を埋設し、プレートP表面位置をCCD100の撮像面に拡大投影するリレーレンズ98を備えたAISが用いられている。また、AIS94は、基板ステージ表面位置またはその近傍に指標96を備えている。
【0106】
図18は、この第5の実施の形態にかかる投影露光装置の投影光学系PLのフォーカス位置計測方法を説明するためのフローチャートである。
【0107】
まず、図17に示す露光装置の照明光学系内のσ絞り(照明σ絞り)80をσ値が0.35であるσ絞りに交換する(ステップS50)。次に、開口数が0.1、照明光偏心50mradとなるように、σ絞りを投影光学系PLの光軸に対して偏心させる(ステップS51)。即ち、フライアイレンズ78の後側焦点面に形成された二次光源を投影光学系PLの光軸に対して偏心する。なお、図19に示すような形状のσ絞りを作成し、シャッタ等により片側ずつ遮光して偏心するようにしてもよい。
【0108】
次に、ステップS51において偏心されたσ絞りを介して、二次光源からの光をマスクMに照射させる(ステップS52)。次に、図9に示すような20μm線幅のCr抜き線状パターンを有する指標48を準備する。この線状パターンが偏心方向に対して垂直な方向に伸びるように、露光装置のマスクステージまたはその近傍に指標48を配置する(ステップS53)。なお、指標48は、マスクステージと共役な面またはその近傍に位置決めして配置してもよい。
【0109】
次に、波長500〜700nmの照明光を指標48に照射したときの線状パターンの空間像強度分布を基板ステージ内に埋設されているCCDで計測し、その計測された空間像強度分布の微分値を算出する(ステップS54)。第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法と同様の方法によりT値を定義する。
【0110】
投影光学系PLに球面収差が残存する場合においては(ステップS55)、第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法と同様に、ステップS51において偏心したσ絞りの位置から投影光学系PLの光軸に対称な位置にσ絞りを偏心させ(ステップS56)、空間像強度分布を計測する(ステップS57)。投影光学系PLに球面収差がある場合においては、焦点位置でT=0とならないが、ベストフォーカス位置は、照明光のコントラストがピークとなる位置となる。従って、球面収差がある場合における投影光学系PLのベストフォーカス位置は、照明光偏心を180度回転させる前のT値と照明光偏心を180度回転させた後におけるT値が交差する位置となる(ステップS58)。
【0111】
また、投影光学系PLにコマ収差が残存する場合においては(ステップS55)、第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法と同様に、ステップS51において偏心したσ絞りの位置から投影光学系PLの光軸に対称な位置にσ絞りを偏心させ(ステップS56)、空間像強度分布を計測する(ステップS57)。投影光学系PLにコマ収差がある場合においては、焦点位置でT=0とならないが、ベストフォーカス位置は、照明光偏心を180度回転させる前のT値と照明光偏心を180度回転させた後におけるT値が交差する位置、即ち、焦点位置となる(ステップS58)。
【0112】
一方、投影光学系PLに球面収差及びコマ収差が残存していない場合には(ステップS55)、ステップS54において計測した空間像強度分布の非対称性に基づいて、投影光学系PLのベストフォーカス位置を計測する。即ち、T=0となるときの位置が、ベストフォーカス位置となる(ステップS58)。
【0113】
また、ステップS54において指標48の線状パターンの空間像強度分布を計測すると同時に、AISに設けられている指標の空間像強度分布に対して、ステップS54〜ステップS58と同様のフォーカス位置計測を行うことにより、AISに対する指標のフォーカス位置のずれ量を計測することができる。AISに対する指標のフォーカス位置のずれ量を計測することにより、そのずれ量をステップS58において計測されたフォーカス位置から差し引いた値が投影光学系PLのベストフォーカス位置となり、より正確なベストフォーカス位置を計測することができる。
【0114】
この第5の実施の形態にかかる投影光学系のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの空間像強度分布を計測し、計測された空間像強度分布の非対称性に基づいて、投影光学系のフォーカス位置計測を行なう。従って、投影光学系のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、投影光学系のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0115】
また、この第5の実施の形態にかかる投影光学系のフォーカス位置計測方法においては、AIS指標上のAIS視野外に、複数種類の位相パターンで作成されたFIA顕微鏡用マークを設置し、第5の実施の形態にかかる投影光学系のフォーカス位置計測方法と同様の計測を行なうことにより、露光装置に搭載された状態のFIA顕微鏡のフォーカス位置の調整に使用してもよい。例えば、ガラスにエッチングし段差を設けたパターンを作成し、その段差がFIA顕微鏡照明波長域の中心波長に対してλ/2の整数倍とλ/4の奇数倍となるようにして、コントラストが高いパターン及び低いパターン等の段差パターンを複数設けたパターンをAIS指標上のAIS視野外に設置する。次に、σ値が0.35であるσ絞りを投影光学系PLの光軸に対して偏心させ、指標に照射したときの段差パターンの光強度分布を計測する。計測された光強度分布の非対称性に基づいて、FIA顕微鏡のフォーカス位置を計測する。なお、このFIA顕微鏡の調整用パターン板は、AIS指標上でなく別体で用意してもよい。
【0116】
次に、図面を参照して、この発明の第6の実施の形態についての説明を行う。図20は、この第6の実施の形態にかかる投影光学系のフォーカス位置計測方法を示すフローチャートである。なお、この第6の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第5の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成である。この第6の実施の形態にかかる露光装置の説明においては、第5の実施の形態にかかる露光装置の構成には、第5の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を用いて説明を行う。
【0117】
まず、図17に示す露光装置に備えられているσ絞り80をσ値が0.35であるσ絞りに交換する(ステップS60)。次に、開口数が0.1、照明光偏心50mradとなるように、σ絞りを投影光学系PLの光軸に対して偏心する(ステップS61)。即ち、フライアイレンズ78の後側焦点面に形成された二次光源を投影光学系PLの光軸に対して偏心する。なお、図19に示すような形状のσ絞りを作成し、シャッタ等により片側ずつ遮光して偏心するようにしてもよい。
【0118】
次に、ステップS61において偏心されたσ絞りを介して、二次光源からの光をマスクMに照射させる(ステップS62)。次に、図9に示すような20μm線幅のCr抜き線状パターンを有する指標48を準備する。この線状パターンが偏心方向に対して垂直な方向に伸びるように、露光装置のマスクステージまたはその近傍に指標48を配置する(ステップS63)。なお、指標48は、マスクステージと共役な面またはその近傍に位置決めして配置してもよい。
【0119】
次に、指標48の線状パターン位置をAIS94のCCD100により計測する(ステップS64)。次に、σ絞りをステップS61の位置と光軸に対して対称な位置に偏心させ(ステップS65)、指標48の線状パターン位置をAIS94のCCD100により計測する(ステップS66)。
【0120】
次に、投影光学系PLのベストフォーカス位置を計測する(ステップS67)。即ち、投影光学系PLのベストフォーカス位置においては、照明光偏心量を変化させても指標48の線状パターン位置が変化しない。従って、ステップS64において計測した線状パターンの位置とステップS66において計測した線状パターンの位置とが一致した場合には、計測された位置が投影光学系PLのベストフォーカス位置となる。一方、ステップS64において計測した線状パターンの位置とステップS66において計測した線状パターンの位置とが一致しない場合には、計測された位置は投影光学系PLのベストフォーカス位置でなく、調整する必要がある。
【0121】
この第6の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいて、投影光学系のフォーカス位置計測を行なう。従って、投影光学系のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、投影光学系のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0122】
また、第5及び第6の実施の形態にかかる投影光学系のフォーカス位置計測方法を組み合わせてフォーカス位置を計測してもよい。即ち、線状パターンの空間像強度分布の非対称性と線状パターンの位置計測とに基づいて、投影光学系のフォーカス位置を計測してもよい。この場合においては、投影光学系のフォーカス位置計測方法を組み合わせて計測を行うため、より高精度に投影光学系のフォーカス位置を計測することができる。
【0123】
次に、図面を参照して、この発明の第7の実施の形態について説明する。図21は、この第7の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のデフォーカス量計測方法を示すフローチャートである。なお、この第7の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第5の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成である。この第7の実施の形態にかかる露光装置の説明においては、第5の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成には、第5の実施の形態で説明に用いたものと同一の符号を用いて説明を行う。
【0124】
また、この第7の実施の形態にかかる露光装置に搭載されているFIA顕微鏡90,92の構成は、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡と同一の構成である。この第7の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の説明においては、第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成と同一の構成には、第1の実施の形態で用いたものと同一の符号を付して説明を行う。
【0125】
まず、図22に示すFIA顕微鏡の視野絞り14またはその近傍の位置に、図9に示すような20μm線幅のCr抜き線状パターンを有する指標48を線状パターンが偏心方向に対して垂直な方向に伸びるように配置する(ステップS70)。次に、基板ステージ上に反射物体60を配置する(ステップS71)。
【0126】
次に、FIA顕微鏡90,92に備えられているσ絞り12をσ値が0.35であるσ絞りに交換し、開口数が0.1、照明光偏心50mradとなるように、ライトガイド10の射出端10b(二次光源)をFIA顕微鏡の光軸に対して偏心する(ステップS72)。なお、ライトガイド10の射出端10bを偏心する代わりに、交換したσ絞りを偏心してもよい。
【0127】
次に、照明光を照射し、第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法と同様に、指標48の線状パターン位置をFIA顕微鏡90,92に備えられているCCD28により計測する(ステップS73)。次に、ライトガイド10の射出端10bをステップS71の位置と光軸に対して対称な位置に偏心させる(ステップS74)。次に、照明光を照射し、指標48の線状パターン位置をFIA顕微鏡90,92に備えられているCCD28により計測し(ステップS75)、第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法と同様に、FIA顕微鏡90,92のデフォーカス量を計測する(ステップS76)。この場合において、基板ステージにより反射された指標パターンをデフォーカス量計測に用いるため、計測された計測値の半分量がFIA顕微鏡90,92のデフォーカス量である。
【0128】
この第7の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のデフォーカス量計測方法によれば、FIA顕微鏡を露光装置に搭載した状態で、簡易な方法によりデフォーカス量を計測することができるため、FIA顕微鏡により計測されたマスクや感光性基板の位置から計測されたデフォーカス量を差し引くことにより、マスクや感光性基板の位置を正確に計測することができる。従って、FIA顕微鏡により正確に計測されたマスクや感光性基板の位置に基づいて、マスクと感光性基板との位置合わせを行なうため、微細な露光パターンを良好に露光することができる。
【0129】
なお、この第7の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のデフォーカス量計測方法においては、指標パターンの位置計測値に基づいてデフォーカス量を計測したが、指標パターンの空間像強度分布の非対称性に基づいて第3の実施の形態にかかるフォーカス位置計測方法と同様の計測を行うことによりデフォーカス量を計測してもよい。
【0130】
また、この第7の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のデフォーカス量計測方法においては、FIA顕微鏡90,92に備えられているCCD34により指標パターンの位置計測を行ったが、この実施の形態にかかる露光装置に備えられているAIS94のCCD100により指標パターンの位置計測を行ってもよい。この場合においては、基板ステージに反射物体60を配置する必要はなく、指標パターンの位置計測により計測された計測値がFIA90,92のデフォーカス量となる。
【0131】
また、指標パターンを照明する照明系をFIA顕微鏡90,92の照明光とは別体で設け、露光装置上での通常のアライメント計測中においてアライメント用フォーカス位置計測として使用してもよい。
【0132】
以下、図面を参照して本発明の第8の実施の形態に係る露光装置について詳細に説明する。図23は、第8の実施の形態に係る露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。第8の実施の形態においては、複数の反射屈折型の投影光学ユニットPL1〜PL5からなる投影光学系PL20に対してマスク(第1基板)M2と基板としてのプレート(第2基板)P2とを相対的に移動させつつマスクM2に形成された液晶表示素子のパターンDP(図24参照)の像を基板としてのプレートP2上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【0133】
尚、以下の説明においては、各図中に示したXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がプレートP2に対して平行となるよう設定され、Z軸がプレートP2に対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施の形態ではマスクM2及びプレートP2を移動させる方向(走査方向)をX軸方向に設定している。
【0134】
第8の実施の形態の露光装置は、マスクステージ(第1ステージ)MS(図24参照)上においてマスクホルダ(不図示)を介してXY平面に平行に支持されたマスクM2を均一に照明するための照明光学系ILを備えている。図24は、照明光学系ILの側面図であり、図23に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。図23及び図24を参照すると、照明光学系ILは、例えば水銀ランプ又は超高圧水銀ランプからなる光源101を備えている。光源101は楕円鏡102の第1焦点位置に配置されているため、光源101から射出された照明光束は、ダイクロイックミラー103を介して、楕円鏡2の第2焦点位置に光源像を形成する。
【0135】
尚、本実施の形態では、光源101から射出された光が楕円鏡102の内面に形成された反射膜及びダイクロイックミラー103で反射されることにより、g線(436nm)の光、h線(405nm)の光、及びi線(365nm)の光を含む300nm以上の波長域の光による光源像が楕円鏡102の第2焦点位置に形成される。つまり、g線、h線、及びi線を含む波長域以外の露光する上で不必要となる成分は楕円鏡102及びダイクロイックミラー103で反射される際に除去される。
【0136】
楕円鏡102の第2焦点位置にはシャッタ104が配置されている。シャッタ104は、光軸AX1に対して斜めに配置された開口板104a(図24参照)と開口板104aに形成された開口を遮蔽又は開放する遮蔽板104b(図24参照)とから構成される。シャッタ104を楕円鏡102の第2焦点位置に配置するのは、光源101から射出された照明光束が集束されているため遮蔽板104bの少ない移動量で開口板104aに形成された開口を遮蔽することができるとともに、開口を通過する照明光束の光量を急激に可変させてることによりパルス状の照明光束を得るためである。
【0137】
楕円鏡102の第2焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、コリメートレンズ105によってほぼ平行光束に変換されて波長選択フィルタ106に入射する。波長選択フィルタ106はg線、h線、及びi線を含む波長域の光束のみを透過させるものである。波長選択フィルタ106を通過した光はリレーレンズ108を介して再び結像する。この結像位置の近傍にはライトガイド109の入射端109aが配置されている。ライトガイド109は、例えば多数のファイバ素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイトファイバであって、光源101の数(図23では1つ)と同じ数の入射端109aと、投影光学系PLを構成する投影光学ユニット(部分投影光学系)の数(図23では5つ)と同じ数の射出端、即ち射出端109b及び他の4つの射出端(図24では射出端109bだけを示す)とを備えている。こうして、ライトガイト109の入射端109aへ入射した光は、その内部を伝播した後、射出端109b及び他の4つの射出端から分割されて射出される。なお、1つの光源101のみでは光量が不足する場合には、複数の光源を設けるとともに、各光源に対して、設けられた複数の入射端を有し、各々の入射端から入射した光をほぼ同じ光量に分割して各射出端から射出するライトガイドを設けることが好ましい。
【0138】
図24に示したように、ライトガイド109の入射端109aには、連続的に位置を可変することができるように構成されたブレード110が配置されている。このブレード110は、ライトガイド109の入射端109aの一部を遮光することによって、ライトガイド109の射出端109b及び他の4つの射出端各々から射出される光の強度を連続的に可変するためのものである。ブレード110のライトガイド109の入射端109aに対する遮光量の制御は、図24中の主制御系120が駆動装置119を制御することによって行われる。
【0139】
ライトガイド109の射出端109bとマスクM2との間には、コリメートレンズ111b、フライアイ・インテグレータ112b、開口絞り113b(図23では図示省略)、ビームスプリッタ114b(図23では図示省略)、及びコンデンサーレンズ系115bが順に配置されている。同様に、ライトガイド109の他の4つの射出端とマスクM2との間には、コリメートレンズ、フライアイ・インテグレ一夕、開口絞り、ビームスプリッタ、及びコンデンサーレンズ系がそれそれ順に配置されている。
【0140】
なお、ここでは、説明の簡単化のために、ライトガイド109の各射出端とマスクM2との間に設けられる光学部材の構成を、ライトガイド109の射出端109bとマスクM2との間に設けられたコリメートレンズ111b、フライアイ・インテグレータ112b、開口絞り113b、ビームスプリッタ114b、及びコンデンサーレンズ系115bに代表させて説明する。
【0141】
ライトガイド109の射出端109bから射出された発散光束は、コリメートレンズ111bによりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ・インテグレータ112bに入射する。フライアイ・インテグレータ112bは、多数の正レンスエレメントをその中心軸線が光軸AX2に沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。従って、フライアイ・インテグレータ112bに入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面(即ち、射出面の近傍)にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源を形成する。即ち、フライアイ・インテグレータ112bの後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。
【0142】
フライアイ・インテグレータ112bの後側焦点面に形成された多数の二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレータ112bの後側焦点面の近傍に配置された開口絞り113bにより制限された後、ビームスプリッタ114bを介して、コンデンサーレンズ系115bに入射する。なお、開口絞り113bは、対応する投影光学ユニットPL1の瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞り113bは、この可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値(投影光学系PL20を構成する各投影光学ユニットPL1〜PL5の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の開口径の比)を所望の値に設定する。
【0143】
コンデンサーレンズ系115bを介した光束は、パターンDPが形成されたマスクM2を重量的に照明する。尚、ライトガイド109の他の4つの射出端から射出された発散光束も同様に、コリメートレンズ、フライアイ・インテグレータ、開口絞り、ビームスプリッタ、及びコンデンサーレンズを順に介してマスクM2を重量的にそれぞれ照射する。即ち、照明光学系ILは、マスクM2上においてY軸方向に並んだ複数(図23では合計で5つ)の台形状の領域(照明視野)を照明する。なお、照明光学系ILが備える光源としては、紫外線放射タイプのLEDやLDであってもよい。
【0144】
一方、照明光学系ILに設けられる上記ビームスプリッタ114bを介した光は、図24に示すように、集光レンズ116bを介して光電変換素子よりなるインテグレータセンサ117bで受光される。このインテグレ一夕センサ117bの光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びA/D変換器を介して主制御系120に供給される。インテグレータセンサ117bの出力と、プレートP2の表面上に照射される光の単位面積当たりのエネルギー(露光量)との相関係数は予め求められて主制御系120内に記憶されている。
【0145】
主制御系120は、プレートP2が載置されるプレートステージ(第2ステージ)及びマスクM2が載置されるマスクステージMSを制御する不図示のステージコントローラからのステージ系の動作情報に同期してシャッタ104の開閉動作を制御するとともに、インテグレータセンサ117bから出力される光電変換信号に応じて駆動装置119に対して制御信号を出力し、マスクM2に照明光学系ILからの照明光を照射するタイミング及び照明光の強度を制御する。
【0146】
尚、照明光学系ILは、その照明光学特性(例えばテレセントリシティ及び照度むら)を可変することができるように構成されている。例えばコンデンサーレンズ系115bを構成する複数のレンズのうちの少なくとも一部のレンズを光軸AX2方向(Z方向)へ移動、光軸AX2に対して傾斜(θx、θy方向)、光軸AX2に対して偏心(X、Y方向)させることにより照度むら(光軸に対し等方的な成分、傾斜成分)を調整することができる。また、ライトガイド109の射出端109bを傾斜(θx、θy方向)させることによっても照度むら(傾斜成分)を補正することができる。そして、フライアイ・インテグレータ112bを光軸AX2方向(Z方向)へ移動させることにより、テレセントリシティの倍率成分(光軸に関し回転対称な成分)を調整することができ、フライアイ・インテグレータ112b及び開口絞り113bを一体的、又は開口絞り113bを光軸垂直方向(XY平面内方向)へ移動させることにより、テレセントリシティの傾斜成分を調整することができる。また、照度むらの調整については、マスク面(プレート面)近傍又はマスク面(プレート面)と光学的に共役な面若しくはその近傍に走査方向の開口の幅が走査方向と直交する方向(非走査方向)において異なるような視野絞りを配置することによって補正することも可能である。この補正方法の詳細については、例えば特開平7−142313号公報等を参照されたい。また、かかる補正方法において、視野絞りの開口の幅を異ならせるのではなく、透過特性が非走査方向において照度むらを補正し得る分布を有する濃度分布フィルタを設ける構成であっても良い。
【0147】
マスクM2上の各照明領域からの光は、各照明領域に対応するようにY軸方向に沿って配列された複数(図23では合計で5つ)の投影光学ユニットPL1〜PL5からなる投影光学系PL20に入射する。投影光学系PL20を介した光は、図示しないプレートステージ上において、図示しないプレートホルダを介してXY平面に平行に支持されたプレートP2上にパターンDPの像を形成する。即ち、上述したように、各投影光学ユニットPL1〜PL5は、等倍正立系として構成されているので、プレートP2上において各照明領域に対応するようにY軸方向に並んだ台形状の露光領域には、パターンDPの等倍正立像が形成される。
【0148】
図23に戻り、前述したマスクステージMSには、マスクステージMSを走査方向であるX軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系(不図示)が設けられている。また、マスクステージMSを走査直行方向であるY軸方向に沿って微小量だけ移動させるとともにZ軸廻りに微小量がけ回転させるための一対のアライメント駆動系(不図示)が設けられている。そして、マスクステージMSの位置座標が移動鏡125を用いたレーザ干渉計(不図示)によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。更に、マスクステージMSは、Z方向の位置が可変に構成されている。
【0149】
同様の駆動系が、プレートステージにも設けられている。即ち、プレートステージを走査方向であるX軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系(不図示)、プレートステージを走査直交方向であるY軸方向に沿って微小量だけ移動させるとともにZ軸廻りに微小量がけ回転させるための一対のアライメント駆動系(不図示)が設けられている。そして、プレートステージの位置座標が移動鏡126を用いたレーザ干渉計(不図示)によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。プレートステージもマスクステージMSと同様にZ方向に移動可能に構成されている。マスクステージMS及びプレートステージのZ方向の位置は、主制御系120によって制御される。
【0150】
上述の投影光学ユニットPL1、PL3、PL5は、走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第1列として配置されている。また、投影光学系ユニットPL2、PL4も同様に走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第2列として配置されている。第1列の投影光学ユニットと第2列の投影光学ユニットとの間には、プレートPの位置合わせを行うためのオフアクシスのアライメント系152、及びマスクM2やプレートP2のフォーカスを合わせるためのオートフォーカス系154が配置されている。なお、このオフアクシスのアライメント系152におけるテレセントリシティの調整並びにフォーカス調整については、前述の第1〜第7の実施の形態にかかる方法によって調整することができる。
【0151】
また、プレートステージ上に投影光学系PL20を介してプレートP2上に照射される光の照度を測定するための照度測定部129が設けられており、またプレートP2上に照射される光(像)の空間分布を計測するための空間像計測装置124が設けられている。
【0152】
図25は、本発明の実施の形態にかかる投影光学ユニットPL1の構成を示す図である。なお、投影光学ユニットPL2〜PL5の構成はPL1の構成と同一である。図示の投影光学ユニットPL1は、マスクM2からの光に基づいてマスクパターンの一次像を形成する第1結像光学系K1と、この一次像からの光に基づいてマスクパターンの正立正像(二次像)をガラス基板(プレート)P2上に形成する第2結像光学系K2とを有する。なお、マスクパターンの一次像の形成位置の近傍には、マスクM2上における投影光学ユニットPL1の視野領域(照明領域)およびガラス基板P上における投影光学ユニットPL1の投影領域(露光領域)を規定する視野絞りFSが設けられている。
【0153】
第1結像光学系K1は、マスクM2から−Z方向に沿って入射する光を+X方向に反射するようにマスク面(XY平面)に対して45°の角度で斜設された第1偏向部材(第1の偏向部材)の第1反射面P1rを備えている。また、第1結像光学系K1は、第1反射面P1r側から順に、正の屈折力を有する第1屈折光学系G1Pと、第1反射面P1r側に凹面を向けた第1凹面反射鏡MI1とを備えている。第1屈折光学系G1Pおよび第1凹面反射鏡MI1はX方向に沿って配置され、全体として第1反射屈折光学系HK1を構成している。さらに、第1結像光学系K1は、第1反射屈折光学系HK1から−X方向に沿って入射する光を−Z方向に反射するようにマスク面(XY平面)に対して45°の角度で斜設された第2偏向部材(第3の偏向部材)の第2反射面P2rを備えている。なお、第1結像光学系K1中の第1凹面反射鏡MI1に隣接して第1開口絞りAS1が配置されている。
【0154】
一方、第2結像光学系K2は、第2反射面P2rから−Z方向に沿って入射する光を+X方向に反射するようにガラス基板面(XY平面)に対して45°の角度で斜設された第3偏向部材(第4の偏向部材)の第3反射面P3rを備えている。また、第2結像光学系K2は、第3反射面P3r側から順に、正の屈折力を有する第2屈折光学系G2Pと、第3反射面P3r側に凹面を向けた第2凹面反射鏡MI2とを備えている。第2屈折光学系G2Pおよび第2凹面反射鏡MI2はX方向に沿って配置され、全体として第2反射屈折光学系HK2を構成している。さらに、第2結像光学系K2は、第2反射屈折光学系HK2から−X方向に沿って入射する光を−Z方向に反射するようにガラス基板面(XY平面面)に対して45°の角度で斜設された第4偏向部材(第2の偏向部材)の第4反射面P4rを備えている。なお、第2結像光学系K2中の第2凹面反射鏡MI2に隣接して第2開口絞りAS2が配置されている。また、第2凹面反射鏡MI2は、凹面である反射面の向きを変更可能に構成されている。即ち第2凹面反射鏡MI2を筐体などに取り付けるためのワッシャの厚さを変更することにより反射面の向きを変更することができる。
【0155】
また、第4偏向部材の第4反射面P4rとガラス基板Pとの間の光路中に倍率調整部材144が設けられている。この倍率調整部材144は、ディストーション調整部材及び像面調整部材としても機能する。更に、偏心ディストーション、偏心像面収差、偏心コマ収差及び偏心色収差の調整を行う偏心収差調整部材としても機能する。
【0156】
更に、倍率調整部材144による倍率調整、ディストーション調整部材として機能する倍率調整部材144によるディストーション調整、像面調整部材として機能する倍率調整部材144による像面調整、偏心収差調整部材として機能する倍率調整部材144による偏心収差調整により発生するXYZ方向の像ずれを補正するために、マスクM2と第1偏向部材の第1反射面P1rとの間の光路中に一対のクサビ形状の偏角プリズム対140、及び像シフタを構成する平行平面板142が設けられている。ここで、偏角プリズム対140は結像位置を補正する焦点位置補正手段を構成する。また、平行平面板142は結像位置を補正(シフト)する像シフト手段を構成する。
【0157】
前述したように、マスクM2上に形成されたパターンは、当技術分野で一般的に使用される照明光学系からの照明光(露光光)により、ほぼ均一の照度で照明される。マスクM2上の各照明領域に形成されたマスクパターンから−Z方向に沿って進行した光は、偏角プリズム対140および平行平面板142を介して、第1反射面P1rに入射し、第1反射面P1rにより90°だけ偏向され、+X方向に沿って第1反射屈折光学系HK1に入射する。第1反射屈折光学系HK1に入射した光は、第1屈折光学系G1Pを介して、第1凹面反射鏡MI1に達する。第1凹面反射鏡MI1で反射された光は、再び第1屈折光学系G1Pを介して、−X方向に沿って第2反射面P2rに入射する。第2反射面P2rで90°だけ偏向されて−Z方向に沿って進行した光は、視野絞りFSの近傍にマスクパターンの一次像を形成する。なお、一次像のX方向における横倍率は+1倍であり、Y方向おける横倍率は−1倍である。
【0158】
マスクパターンの一次像から−Z方向に沿って進行した光は、第3反射面P3rにより90°だけ偏向され、+X方向に沿って第2反射屈折光学系HK2に入射する。第2反射屈折光学系HK2に入射した光は、第2屈折光学系G2Pを介して、第2凹面反射鏡MI2に達する。第2凹面反射鏡MI2で反射された光は、再び第2屈折光学系G2Pを介して、−X方向に沿って第4反射面Pr4に入射する。第4反射面Pr4で90°だけ偏向されて−Z方向に沿って進行した光は、倍率調整部材144を介して、ガラス基板P2上において対応する露光領域にマスクパターンの二次像を形成する。ここで、二次像のX方向における横倍率およびY方向における横倍率はともに+1倍である。すなわち、投影光学ユニットPL1を介してガラス基板P2上に形成されるマスクパターン像は等倍の正立正像であり、投影光学ユニットPL1は等倍正立系を構成している。
【0159】
なお、上述の第1反射屈折光学系HK1では、第1屈折光学系G1Pの後側焦点位置に第1開口絞りAS1及び第1凹面反射鏡MI1が配置されているため、マスクM2側および視野絞りFS側においてテレセントリックとなる。また、第2反射屈折光学系HK2においても、第2屈折光学系G2Pの後側焦点位置に第2開口絞りAS2及び第2凹面反射鏡MI2が配置されているため、視野絞りFS側およびガラス基板P2側においてテレセントリックとなる。その結果、投影光学ユニットPL1は、両側(上記マスクM2側およびガラス基板P2側)テレセントリック光学系である。
【0160】
上述したように、投影光学ユニットPL1を介してガラス基板P2上に形成されるマスクパターン像は等倍の正立正像である。したがって、マスクステージMS上に保持されているマスクM2と基板ステージに保持されているガラス基板P2とを一体的に同一方向(X方向)に沿って移動させることにより所望の走査露光を行うことができる。
【0161】
さて、図25に示した第8の実施の形態にかかる投影光学系PL1においては、第2凹面反射鏡MI2は例えば低膨張ガラスや石英ガラスなどの光透過性を有する材料で形成され、その第2凹面反射鏡MI2の反射面には反射率が99%程度の誘電体膜が蒸着されている。したがって、第2凹面反射鏡MI2の裏面側(+X方向側)へは1%程度の露光光が通過することになる。ここで、凹面反射鏡の反射面が瞳共役面であるため、この反射面上には二次光源の像が形成されることになる。第2凹面反射鏡MI2の裏面が平滑面(研磨面)である場合には、この裏面に拡散板や薄い紙を置けば、この第2凹面反射鏡MI2の裏面側から目視で二次光源の像を観察することができる。また、第2凹面反射鏡MI2の裏面が拡散面様であればそのままで二次光源の像を観察することができる。
【0162】
このため、第8の実施の態様では、マスクパターン面よりも照明光学系IL側に拡散板を配置して、投影光学系PL20に対してシグマ値σ≧1となるように照明光を供給する。このとき、第2凹面反射鏡MI2の反射面において、開口絞り113の像(またはフライアイ・インテグレータ112が形成する二次光源の像)と開口絞りAS2とを同時に観察できるように拡散板の拡散度を設定する。
【0163】
そして、開口絞りAS2と光源(二次光源の像)との位置関係を観察しつつ、開口絞りAS2と光源(二次光源の像)とがほぼ同心円となるように、フライアイ・インテグレータ112及び/又は開口絞り113の位置を調整することによって、テレセントリシティの調整を行う。なお、このとき第2凹面反射鏡MI2の反射面には、第1凹面反射鏡MI1に隣接する開口絞りAS1の像も形成されているため、開口絞りAS2に対する開口絞りAS1の位置関係も確認することが可能である。
【0164】
この第8の実施の形態では、2つの反射屈折型結像光学系K1、K2を有する投影光学系のテレセントリシティを調整する例を示したが、1つの反射屈折型結像光学系と1以上の屈折型結像光学系とを備えた反射屈折型の投影光学系や、1つのみの反射屈折型結像光学系からなる反射屈折型の投影光学系、さらには反射型の投影光学系のテレセントリシティの調整も可能である。
【0165】
上述の第5〜第8の実施の形態にかかる露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、第5〜第8の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのプレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図26のフローチャートを参照して説明する。
【0166】
先ず、図26のステップ301において、1ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、第5〜第8の実施の形態にかかるFIA顕微鏡を備えた露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。
【0167】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【0168】
また、第5〜第8の実施の形態にかかる露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図27のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図27において、パターン形成工程401では、第5〜第8の実施の形態にかかるFIA顕微鏡を備えた露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程402へ移行する。
【0169】
次に、カラーフィルタ形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程402にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程402にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。
【0170】
その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、テレセントリシティ調整及びフォーカス位置計測が行われた画像観察装置により正確なアライメントが行われている露光装置を用い露光するため、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【0171】
【発明の効果】
この発明の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法によれば、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうための撮像素子等の安価な工具を用い、その撮像素子により撮像された二次光源の像と結像開口絞り像に基づいて二次光源の位置を調整することにより画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法により画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうことができる。従って、画像観察装置のテレセントリシティ調整を行なうためのコストを削減することができ、画像観察装置のテレセントリシティ調整を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0172】
また、この発明の画像観察装置のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの空間像強度分布を計測し、計測された空間像強度分布の非対称性に基づいて、画像観察装置のフォーカス位置計測を行なう。または、線状パターンを用い、その線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいて、画像観察装置のフォーカス位置計測を行なう。即ち、画像観察装置を露光装置に搭載する前に、簡易な方法によりフォーカス位置を計測することができる。従って、画像観察装置のフォーカス位置を計測するための時間とコストを削減することができ、画像観察装置のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【0173】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の方法により精密にテレセントリシティ調整またはフォーカス位置計測された画像観察装置を備えている。従って、この画像観察装置により正確に計測されたマスクや感光性基板の位置に基づいて、マスクと感光性基板との位置合わせを行なうため、微細な露光パターンを良好に露光することができる。
【0174】
また、この発明の投影光学系のフォーカス位置計測方法によれば、線状パターンを用い、その線状パターンの空間像強度分布を計測し、計測された空間像強度分布の非対称性に基づいて、投影光学系のフォーカス位置計測を行なう。または、線状パターンを用い、その線状パターンの像位置を計測し、計測された線状パターンの像位置に基づいて、投影光学系のフォーカス位置計測を行なう。従って、投影光学系のフォーカス位置計測を行なうための時間とコストを削減することができ、投影光学系のフォーカス位置計測を簡易かつ高精度に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡及びFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうための工具を示す図である。
【図2】この発明の第1の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図3】第1の実施の形態にかかるライトガイドの射出端像と開口絞り像を撮像した状態を示す図である。
【図4】この発明の第2の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図5】この発明の第2の実施の形態にかかるFIA顕微鏡及びFIA顕微鏡のテレセントリシティ調整を行なうための工具を示す図である。
【図6】この発明の第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図7】この発明の第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測を説明するための図である。
【図8】第3の実施の形態にかかるライトガイドの射出端像と開口絞り像を撮像した状態を示す図である。
【図9】第3の実施の形態にかかる指標の線状パターンを示す図である。
【図10】第3の実施の形態にかかる指標の空間像強度分布及びその微分値を示すグラフである。
【図11】第3の実施の形態にかかる空間像強度分布に基づいて定めたT値を示すグラフである。
【図12】第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡に球面収差が残存する場合における空間像強度分布に基づいて定めたT値を示すグラフである。
【図13】第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡に球面収差が残存ずる場合におけるコントラスト値を示すグラフである。
【図14】第3の実施の形態にかかるFIA顕微鏡にコマ収差が残存する場合における空間像強度分布に基づいて定めたT値を示すグラフである。
【図15】この発明の第4の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のフォーカス位置計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図16】FIA顕微鏡のライトガイドの射出端像と開口絞り像を撮像した状態を示す図である。
【図17】この発明の第5の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。
【図18】この発明の第5の実施の形態にかかる投影光学系のフォーカス位置計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図19】第5の実施の形態にかかるσ絞りの構成を説明するための図である。
【図20】この発明の第6の実施の形態にかかる投影光学系のフォーカス位置計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図21】この発明の第7の実施の形態にかかるFIA顕微鏡のデフォーカス量計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図22】この発明の第7の実施の形態にかかるFIA顕微鏡の構成を示す図である。
【図23】この発明の第8の実施の形態にかかる走査型露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図24】第8の実施の形態にかかる照明光学系構成の側面図である。
【図25】第8の実施の形態にかかる各投影光学ユニットの構成を示す図である。
【図26】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図27】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【図28】従来のFIA顕微鏡の構成を示す図である。
【符号の説明】
2…光源、4…コレクタレンズ、6…波長選択フィルタ、8…コンデンサレンズ、10…ライトガイド、12…σ絞り、14…視野絞り、16…コンデンサレンズ、18…ハーフミラー、20…開口絞り、22…第一対物レンズ、24…第二対物レンズ、26…反射鏡、28,34…CCD、30…工具ミラー、32,40…工具レンズ、42…反射板、48…指標、72…楕円鏡、72…光源、74…ダイクロイックミラー、76…リレーレンズ、78…フライアイレンズ、80…σ絞り、82…コンデンサレンズ、84…コリメートレンズ、86…反射鏡、90,92…FIA顕微鏡、94…AIS、124…空間像計測装置、125,126…移動鏡、129…照度測定部、152…アライメント系、154…オートフォーカス系、IL…照明光学系、M,M2…マスク、PL,PL20…投影光学系、PL1〜PL5…投影光学ユニット、P,P2…プレート。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a telecentricity adjustment method for an image observation apparatus that adjusts telecentricity of an image observation apparatus, a focus position measurement method for an image observation apparatus that measures a focus position of the image observation apparatus, the adjustment method, or the measurement The present invention relates to an exposure apparatus having an image observation apparatus adjusted or measured by the method, and a focus position measuring method of a projection optical system for measuring a focus position of the projection optical system.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of semiconductor elements, liquid crystal display elements, and other micro devices, an exposure apparatus that projects and exposes a pattern, which is an original image formed on a mask, onto a photosensitive substrate coated with a photosensitive agent such as a photoresist (for example, Step-and-repeat type exposure apparatus) is used. Here, the exposure apparatus includes an image observation apparatus for performing alignment (alignment) between the mask and the photosensitive substrate in order to perform overlay exposure. The accuracy of alignment by this image observing apparatus is required to be high with the miniaturization of the pattern, and the exposure apparatus has an alignment of about a fraction of the minimum line width of the pattern or about several tenths. An image observation apparatus having the accuracy of 2 is provided.
[0003]
As the above-described image observation apparatus, an FIA (Field Image) that measures the position of an alignment mark by performing image processing on image data of the alignment mark that is illuminated and picked up by light having a wide wavelength bandwidth emitted from a light source such as a halogen lamp. Alignment microscope is present. Also, in order to measure the focus position and mask position of the FIA microscope with respect to the substrate stage on which the photosensitive substrate is placed, so-called baseline measurement, a CCD is embedded in the substrate stage, and the position of the photosensitive substrate surface is imaged by the CCD. There is an AIS (Aerial Image Sensor) equipped with a relay lens system for enlarging and projecting onto a surface.
[0004]
FIG. 28 is a diagram showing the configuration of the FIA microscope. The FIA microscope includes a light source 200, and light emitted from the light source 200 becomes parallel light by passing through the collector lens 202, and becomes light in a desired wavelength range by passing through the wavelength selection filter 204, and is emitted by the condenser lens 206. The light is condensed on the incident end 208 a of the guide 208. Light emitted from the exit end 208 b of the light guide 208 enters the half mirror 212 via the condenser lens 210. The illumination light reflected by the half mirror 212 illuminates the object 216 placed at the focal position of the first objective lens 214 through the first objective lens 214. At this time, the illumination light that illuminates the object 216 is so-called Koehler illumination in order to uniformly illuminate the object 216, and the condenser lens 210 so that the exit end 208 b of the light guide 208 is at infinity on the object 216. As a result, an image of the exit end 208 b of the light guide 208 is formed in the vicinity of the rear focal position of the first objective lens 214. The reflected light reflected by the object 216 becomes parallel light by the first objective lens 214, passes through the half mirror 212, forms an image on the imaging surface of the CCD 220 through the second objective lens 218, and forms an object on the CCD 220. The position of the object 216 is measured by image processing the image. The FIA microscope is disclosed in Patent Document 1 and the like.
[0005]
The FIA microscope described above includes an aperture stop 222 in the vicinity of the rear focal position of the first objective lens 214 in order to prevent a change in magnification or a positional shift caused by defocusing of the object and to measure the position of the object 216 with high accuracy. The object surface side is configured to be telecentric. Further, this FIA microscope is used with respect to the focal plane of the projection optical system of the exposure apparatus in order to minimize the amount of movement of the substrate stage in the optical axis direction of the exposure apparatus during exposure and measurement of the position measurement mark. The focus position of the FIA microscope is adjusted so as to approximately match. In addition, in a liquid crystal exposure apparatus that exposes a large photosensitive substrate, a plurality of FIA microscopes may be mounted to simultaneously measure position measurement marks formed at a plurality of locations on the photosensitive substrate. . In order to perform measurement simultaneously with the plurality of FIA microscopes, it is necessary to adjust the focal position of the FIA microscope with high accuracy.
[0006]
As a telecentricity adjustment method for an FIA microscope, the substrate stage is moved in the normal direction of the substrate stage with the FIA microscope mounted on the exposure apparatus, and the substrate stage (or the photosensitive substrate placed on the substrate stage) There is a method for measuring and adjusting the position of the mark formed thereon. That is, the amount of movement in the normal direction of the substrate stage of the exposure apparatus is ΔZ, the amount of mark position movement is Δr, the amount of telecentricity is a (= Δr / ΔZ), and the light source of the FIA microscope is set so that a is within a predetermined value. Adjust the position or σ aperture position conjugate with the light source.
[0007]
As a method for measuring the focus position of the FIA microscope, the substrate stage is moved in the normal direction of the substrate stage with the FIA microscope mounted on the exposure apparatus, and the spatial image intensity distribution of the marks formed on the substrate stage is used. There is a contrast method for measuring the focus position. That is, the differential peak value is obtained from the aerial image intensity distribution of the mark, the normal direction moving position of the substrate stage at which the differential peak value becomes the highest is measured, and the focus position of the FIA microscope is measured based on the measured value.
[0008]
In addition, as a method for measuring the baseline of the FIA microscope using the above-mentioned AIS, an index image projected by the FIA optical system is formed in the FIA microscope so as to form an image at a position corresponding to the surface of the photosensitive substrate. In addition, there is a method of measuring by the AIS based on the CCD center of the AIS, and a method of measuring the position of the AIS index provided in the vicinity of the photosensitive substrate surface by the CCD of the FIA microscope. When providing an index on the AIS side, since the position of the index is fixed with respect to the AIS, it is necessary to accurately match the focus position of the AIS and the position of the index when the AIS is mounted on the exposure apparatus. .
[0009]
When performing exposure for creating a color filter, the illumination wavelength of the FIA microscope may be switched corresponding to each of RGB. In this case, the focus position is adjusted by a predetermined standard illumination wavelength, and the focus position for each illumination wavelength is obtained in advance by measurement. When switching the illumination wavelength, the substrate stage is moved to the focus position of the illumination wavelength measured in advance, and the position measurement mark position is measured.
[0010]
As a method for measuring the focus position of the projection optical system, an index is placed at the focal position of the AIS, the position of the index plane in the optical axis direction of the projection optical system is measured by autofocus, and the projection optical system places it on the index. There is a method in which the imaged mask pattern is imaged again on the imaging surface of the CCD by an AIS relay lens and the contrast is measured by the aerial image intensity distribution. That is, the aerial image intensity distribution is measured by sequentially moving the substrate stage in the direction of the optical axis, and the measurement position by autofocus on the index plane when the contrast reaches a peak is detected as the focus position of the projection optical system.
[0011]
As a method for measuring distortion of the projection optical system, the position of the mask pattern projected by the projection optical system is measured with reference to the index position of the AIS, and the substrate stage is placed in a plane perpendicular to the optical axis. There is a method for measuring the distortion of the projection optical system by moving and measuring the pattern projection position of the entire exposure area in the same manner.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-214047
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the telecentricity adjustment and the focus position measurement of the FIA microscope are performed in a state where the FIA microscope is mounted on the exposure apparatus. However, in order to measure the focus position of the FIA microscope with high accuracy, it is necessary to measure the focus position by finely adjusting the pitch in the direction of the optical axis in the depth of focus or higher range, which requires an enormous amount of time. .
[0014]
In addition, since the substrate size has increased in recent years, errors in the position in the optical axis direction during measurement of the focus position, such as leveling errors in the substrate stage and waviness in the photosensitive substrate, tend to increase. The accuracy of the city and focus position greatly affects the exposure accuracy of the exposure apparatus. However, in order to perform telecentricity measurement and focus position measurement with high accuracy, the driving amount of the substrate stage of the exposure apparatus in the optical axis direction and the stroke of the measurement system for detecting the optical axis position are expanded. As a result, it becomes a factor of cost increase. Also, in order to measure the telecentricity and the focus position with high accuracy before mounting on the exposure apparatus by assembling and adjusting the FIA microscope in units, exposure is performed as a tool for adjusting the FIA microscope. Since the driving mechanism in the optical axis direction of the apparatus and the measurement system for detecting the position in the optical axis direction are required, it is necessary to use an expensive one.
[0015]
In the method of measuring the position of the AIS index provided in the vicinity of the photosensitive substrate surface, which is one of the methods for measuring the focus position of the FIA microscope, using the CCD of the FIA microscope, the index is set on the exposure apparatus. There is no mechanism for moving the lens up and down with respect to the AIS, and there is a disadvantage that the focus can be adjusted only by visual confirmation even when adjusting the focus position of the FIA microscope.
[0016]
Also in the measurement of the focus position of the projection optical system, if the index position is deviated by ΔZ from the AIS focal plane, the position detected as the focal plane of the projection optical system is deviated by ΔZ from the actual focus position of the projection optical system. End up.
[0017]
Further, when the index position is deviated by ΔZ from the AIS focal plane, the index position measured by the AIS system is not used when the index illumination light is not telecentric, that is, when the projection optical system is not telecentric (a telecentricity amount a). Is shifted by ΔZ × a. For this reason, in distortion measurement of a projection optical system that performs measurement using the index position as a reference, if the telecentricity in the exposure area plane is not uniform, the reference index position varies depending on the measurement location. An error occurs in the distortion measurement value.
[0018]
An object of the present invention is to provide a telecentricity adjustment method for an image observation apparatus that can adjust the telecentricity of the image observation apparatus with high accuracy using an inexpensive tool, and to adjust the focus position of the image observation apparatus with high accuracy using an inexpensive tool. A focus position measuring method of an image observation apparatus capable of measuring, an exposure apparatus having an image observation apparatus adjusted or measured by the adjustment method or the measurement method, and a projection capable of easily performing a focus position measurement of a projection optical system To provide a focus position measuring method for an optical system.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 1, wherein light from a predetermined secondary light source is guided to an observation object, and based on the light from the observation object via an objective optical system, In the telecentricity adjustment method for an image observation apparatus that forms an image of the observation object on an imaging surface, the predetermined secondary light source is based on light from the predetermined secondary light source via the objective optical system. A secondary light source image forming step for forming the image on a predetermined surface and light from the predetermined secondary light source via the objective optical system, and disposed between the objective optical system and the imaging device. An imaging aperture stop image forming step of forming an image of the imaging aperture stop on the predetermined surface, and the predetermined secondary light source based on both the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop. And an adjusting step for adjusting the position.
[0020]
According to the telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 1, the position of the secondary light source is adjusted based on the secondary light source and the imaging aperture stop image formed on the predetermined surface. Perform telecentricity adjustment. That is, the telecentricity adjustment can be performed by a simple method before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus. Therefore, the cost for adjusting the telecentricity of the image observation apparatus can be reduced, and the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed easily and with high accuracy.
[0021]
The telecentricity adjustment method of the image observation apparatus according to claim 2, wherein an imaging surface of an imaging device different from the imaging device is disposed on the predetermined surface, and the image of the secondary light source and the imaging aperture stop The imaging aperture stop image forming step is based on light from the predetermined secondary light source via both the imaging aperture stop and the objective optical system. Forming an image of the imaging aperture stop, and in the adjusting step, based on the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop taken in the imaging step, the position of the secondary light source It is characterized by adjusting.
[0022]
According to the telecentricity adjustment method of the image observation apparatus according to claim 2, the image is picked up by the image pickup device using a simple and inexpensive tool such as an image pickup device for performing the telecentricity adjustment of the image observation device. The telecentricity adjustment of the image observation apparatus is performed by adjusting the position of the secondary light source based on the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop. That is, before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed by a simple method. Therefore, the cost for adjusting the telecentricity of the image observation apparatus can be reduced, and the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed easily and with high accuracy.
[0023]
The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 3 includes a tool optical system arranging step of arranging a tool optical system in an optical path between the objective optical system and the imaging device, and the tool optical system. An imaging surface arrangement step of positioning the imaging surface of the imaging element at a focal position of the imaging element, an image of the secondary light source, and an image of an imaging aperture stop disposed between the objective optical system and the imaging element; An imaging step of imaging using the imaging element, and in the adjustment step, the secondary light source is based on the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop imaged in the imaging step. The position of is adjusted.
[0024]
According to the telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to the third aspect, a simple and inexpensive tool optical system for adjusting the telecentricity of the image observation apparatus is used, and the image is picked up by the image pickup device of the image observation apparatus. The telecentricity adjustment of the image observation apparatus is performed by adjusting the position of the secondary light source based on the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop. That is, before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed by a simple method. Therefore, the cost for adjusting the telecentricity of the image observation apparatus can be reduced, and the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed easily and with high accuracy.
[0025]
The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 4, wherein the image of the predetermined secondary light source and the image of the imaging aperture stop are formed on the predetermined surface. The method further includes a step of moving the position along the optical axis direction.
[0026]
According to the telecentricity adjustment method of the image observation apparatus according to claim 4, the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop are displayed on the predetermined surface by moving the position of the secondary light source along the optical axis direction. Form simultaneously on top. Further, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus is performed by adjusting the position of the secondary light source based on the image of the secondary light source and the imaged aperture stop image formed at the same time. Therefore, before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed with high accuracy by a simple method.
[0027]
The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 5 further includes a step of inserting a diffusion plate in an optical path between the predetermined secondary light source and the imaging aperture stop. To do.
[0028]
According to the telecentricity adjustment method of the image observation apparatus according to claim 5, an image and an image of the secondary light source are formed by inserting a diffusion plate in the optical path between the secondary light source and the imaging aperture stop. An aperture stop image is simultaneously formed on a predetermined surface. Further, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus is performed by adjusting the position of the secondary light source based on the image of the secondary light source and the imaged aperture stop image formed at the same time. Therefore, before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed with high accuracy by a simple method.
[0029]
The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 6 is characterized in that the diffusivity of the diffusion plate is determined so that an image of the secondary light source can be discriminated on the predetermined plane. To do.
[0030]
According to the telecentricity adjustment method of the image observation apparatus according to claim 6, since the diffusivity of the diffusion plate is determined so that the image of the secondary light source can be determined on the predetermined surface, the image of the secondary light source And an image of the imaging aperture stop can be simultaneously formed on a predetermined plane. Further, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed based on the image of the secondary light source and the imaging aperture stop image formed at the same time. Therefore, before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed with high accuracy by a simple method.
[0031]
The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 7, wherein the adjustment step is performed such that the image of the predetermined secondary light source and the image of the imaging aperture stop are concentric. The position of the secondary light source is adjusted.
[0032]
According to the telecentricity adjustment method of the image observation apparatus according to claim 7, the position of the secondary light source is adjusted so that the simultaneously formed image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop are concentric. By doing so, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed. That is, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed with high accuracy by a simple method before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus.
[0033]
The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 8, wherein the adjustment step includes a position of a light guide end surface for forming the predetermined secondary light source based on light from a light source, or the predetermined The position of the illumination σ stop for forming the secondary light source is adjusted.
[0034]
According to the telecentricity adjustment method of the image observation apparatus according to claim 8, the position of the light guide end face for forming the secondary light source based on the light from the light source, or the illumination for forming the secondary light source By adjusting the position of the σ stop, the optical system of the image observation apparatus can be a telecentric optical system. That is, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed with high accuracy by a simple method before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus.
[0035]
Further, the focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 9, wherein light from a predetermined secondary light source is guided to an observation object, and an image sensor is based on light from the observation object via an objective optical system In the focus position measurement method of the image observation apparatus for forming an image of the observation object on the imaging surface of the illumination observation light eccentricity, the predetermined secondary light source is decentered in a predetermined eccentric direction with respect to the optical axis of the image observation apparatus And a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction in the vicinity of the surface (including the surface on which the observation object is disposed) or the surface on which the observation object is disposed A pattern placement step for positioning in the vicinity of a conjugate plane (including a plane conjugate with the placed plane), an aerial image intensity distribution measurement step for measuring an aerial image intensity distribution of the linear pattern, and the aerial image intensity Measured in the distribution measurement process On the basis of the asymmetry of the aerial image intensity distributions, wherein said including the focus measuring step of measuring the focus position of the objective optical system.
[0036]
According to the focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 9, the aerial image intensity distribution of the linear pattern is measured using the linear pattern, and based on the asymmetry of the measured aerial image intensity distribution. Then, the focus position of the image observation apparatus is measured. That is, the focus position can be measured by a simple method before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus. Therefore, the time and cost for measuring the focus position of the image observation apparatus can be reduced, and the focus position measurement of the image observation apparatus can be performed easily and with high accuracy. Note that, when a mirror is interposed between the secondary light source and the linear pattern in the eccentric direction of the illumination light, the influence of bending of the optical path of the illumination light by the mirror is also considered.
[0037]
The focus position measurement method of the image observation apparatus according to claim 10 further includes an image position measurement step of measuring an image position of the linear pattern, wherein the focus position measurement step is performed in the aerial image intensity distribution measurement step. The focus position of the objective lens is measured based on the asymmetry of the measured aerial image intensity distribution and the image position of the linear pattern measured in the image position measuring step.
[0038]
According to the focus position measurement method of the image observation apparatus according to claim 10, in addition to focus position measurement based on asymmetry of the aerial image intensity distribution of the linear pattern, the image position of the linear pattern is measured and measured. The focus position is measured based on the image position of the linear pattern. That is, the focus position of the image observation apparatus can be measured easily and with extremely high accuracy before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus.
[0039]
According to another aspect of the present invention, there is provided a focus position measuring method for guiding the light from a predetermined secondary light source to an observation object, and an imaging device based on the light from the observation object via an objective optical system. In the focus measurement method of the image observation apparatus that forms the image of the observation object on the imaging surface of the illumination observation light, the illumination light eccentric step of decentering the predetermined secondary light source in a predetermined eccentric direction with respect to the optical axis of the image observation apparatus And a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction in the vicinity of the surface (including the surface on which the observation object is disposed) or the surface on which the observation object is disposed. A pattern placement step for positioning in the vicinity of a plane (including a plane conjugate with the surface to be placed), a measurement step for measuring the image position of the linear pattern, and the linear shape measured in the measurement step Based on pattern image position , Characterized in that it comprises a focus measuring step of measuring the focus position of the objective optical system.
[0040]
According to the focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 11, the image position of the linear pattern is measured using the linear pattern, and the image observation is performed based on the measured image position of the linear pattern. The focus position of the device is measured. That is, the focus position can be measured by a simple method before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus. Therefore, it is possible to reduce the time and cost for measuring the focus position of the image observation apparatus, and it is possible to easily and accurately perform the focus position measurement of the image observation apparatus.
[0041]
The focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 12, wherein the illumination light eccentric step includes a position of a light guide end surface for forming the predetermined secondary light source based on light from a light source, or the A step of decentering the position of the illumination σ stop for forming the predetermined secondary light source along the decentering direction.
[0042]
According to the focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 12, the position of the light guide end surface for forming the secondary light source or the position of the illumination σ stop for forming the secondary light source is decentered. Thus, the secondary light source can be easily decentered. Therefore, it is possible to easily and accurately measure the focus position of the image observation apparatus before mounting the image observation apparatus on the exposure apparatus.
[0043]
The focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 13, wherein the illumination light eccentric step further includes a step of replacing an illumination σ stop for forming the predetermined secondary light source. .
[0044]
According to the focus position measuring method of the image observation apparatus of the thirteenth aspect, the image of the secondary light source can be easily formed on the imaging surface of the image sensor by exchanging the illumination σ stop. Therefore, it is possible to easily and accurately measure the focus position of the image observation apparatus before mounting the image observation apparatus on the exposure apparatus.
[0045]
The focus position measurement method for an image observation apparatus according to claim 14 is characterized in that the linear pattern is a phase pattern.
[0046]
According to the focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 14, the phase pattern is used to measure the light intensity of the phase pattern image, and based on the asymmetry of the measured light intensity of the phase pattern image. The focus position of the image observation apparatus is measured. That is, the focus position can be measured by a simple method before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus. Therefore, it is possible to reduce the time and cost for measuring the focus position of the image observation apparatus, and it is possible to easily and accurately perform the focus position measurement of the image observation apparatus.
[0047]
An exposure apparatus according to a fifteenth aspect includes an image observation apparatus that performs telecentricity adjustment by the telecentricity adjustment method according to any one of the first to eighth aspects. .
[0048]
According to the exposure apparatus of the fifteenth aspect, the image observation apparatus in which the telecentricity adjustment is performed precisely is provided. Therefore, since the mask and the photosensitive substrate are aligned based on the position of the photosensitive substrate accurately measured by this image observation apparatus, a fine exposure pattern can be satisfactorily exposed.
[0049]
An exposure apparatus according to a sixteenth aspect includes an image observation apparatus that measures a focus position by the focus position measurement method according to any one of the ninth to fourteenth aspects.
[0050]
According to the exposure apparatus of the sixteenth aspect, the image observation apparatus in which the focus position measurement is precisely performed is provided. Therefore, since the photosensitive substrate is placed at the focus position accurately measured by the image observation apparatus and exposure is performed, a fine exposure pattern can be satisfactorily exposed.
[0051]
The focus position measurement method for a projection optical system according to claim 17, wherein the focus of the projection optical system projects a pattern image formed on a mask disposed on the first surface onto a photosensitive substrate disposed on the second surface. In the position measurement method, an illumination light decentering step for decentering a predetermined secondary light source in a predetermined decentering direction with respect to the optical axis of the projection optical system, and the light from the decentered secondary light source on the first surface And an illumination process that leads to a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction (including the first surface) or near a surface conjugate with the first surface (the first (Including a plane conjugate with one surface), an aerial image intensity distribution measuring step for measuring an aerial image intensity distribution of the linear pattern, and the aerial image intensity distribution measuring step. Based on asymmetry of aerial image intensity distribution There are, characterized in that it comprises a focus measuring step of measuring the focus position of the projection optical system.
[0052]
According to the focus position measuring method for a projection optical system according to claim 17, a linear pattern is used to measure the aerial image intensity distribution of the linear pattern, and based on the asymmetry of the measured aerial image intensity distribution. The focus position of the projection optical system is measured. Therefore, it is possible to reduce time and cost for measuring the focus position of the projection optical system, and it is possible to easily and accurately measure the focus position of the projection optical system.
[0053]
The focus position measurement method for a projection optical system according to claim 18 further includes an image position measurement step of measuring an image position of the linear pattern, wherein the focus position measurement step includes the aerial image intensity distribution measurement step. The focus position of the projection optical system is measured based on the asymmetry of the measured aerial image intensity distribution and the image position of the linear pattern measured in the image position measuring step.
[0054]
According to the focus position measuring method of the projection optical system according to claim 18, in addition to the focus position measurement based on the asymmetry of the aerial image intensity distribution of the linear pattern, the image position of the linear pattern is measured and measured. The focus position is measured based on the image position of the linear pattern. Therefore, the focus position measurement of the projection optical system can be performed easily and with extremely high accuracy.
[0055]
The focus position measuring method for a projection optical system according to claim 19 is the focus of the projection optical system for projecting the pattern image formed on the mask arranged on the first surface onto the photosensitive substrate arranged on the second surface. In the position measurement method, an illumination light decentering step for decentering a predetermined secondary light source in a predetermined decentering direction with respect to the optical axis of the projection optical system, and the light from the decentered secondary light source on the first surface And an illumination process that leads to a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction (including the first surface) or near a surface conjugate with the first surface (the first (Including a plane conjugate with one surface), a measurement step for measuring the image position of the linear pattern, and an image position of the linear pattern measured in the measurement step, The focus position of the objective optical system Characterized in that it comprises a focus measuring step of measuring.
[0056]
According to the focus position measurement method for a projection optical system according to claim 19, a linear pattern is used, an image position of the linear pattern is measured, and projection optical is determined based on the measured image position of the linear pattern. Measure the focus position of the system. Therefore, it is possible to reduce time and cost for measuring the focus position of the projection optical system, and it is possible to easily and accurately measure the focus position of the projection optical system.
[0057]
The exposure method of the present invention is characterized in that a predetermined pattern on a mask is exposed onto a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 15 or claim 16. According to this exposure method, exposure is performed using an exposure apparatus including an image observation apparatus in which telecentric adjustment or focus position measurement is accurately performed. Therefore, a fine exposure pattern can be satisfactorily exposed.
[0058]
An exposure method according to the present invention is an image of a predetermined pattern on a mask using a projection optical system in which a focus position is measured by the focus position measurement method according to any one of claims 17 to 19. Is projected and exposed onto a photosensitive substrate. According to this exposure method, since the exposure is performed using the exposure apparatus including the projection optical system in which the focus position is precisely measured, a fine exposure pattern can be satisfactorily exposed.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a tool for performing telecentricity adjustment of an FIA microscope and an FIA microscope which are image observation apparatuses.
[0060]
As shown in FIG. 1, the FIA microscope includes a light source 2 made of a halogen lamp. The light beam emitted from the light source 2 disposed at the focal position of the collector lens 4 passes through the collector lens 4 to become parallel light and enters the wavelength selection filter 6. The light in the desired wavelength range that has passed through the wavelength selection filter 6 is condensed at the incident end 10 a of the light guide 10 by the condenser lens 8.
[0061]
The light beam collected at the incident end 10 a of the light guide 10 propagates through the light guide 10 and is emitted from the emission end 10 b of the light guide 10. The light beam from the secondary light source formed at the exit end 10 b of the light guide 10 enters the half mirror 18 through the σ stop 12, the field stop 14, and the condenser lens 16. The light beam reflected by the half mirror 18 passes through the aperture stop 20 and the first objective lens (objective optical system) 22.
[0062]
Here, when the FIA microscope is incorporated in the exposure apparatus and measures the position of the photosensitive substrate (observation object), it is arranged at the focal position of the first objective lens 22 by the light beam that has passed through the first objective lens 22. A position measurement mark (not shown) on the photosensitive substrate is illuminated. The light that illuminates the photosensitive substrate is so-called Koehler illumination in order to uniformly illuminate the photosensitive substrate, and the condenser lens so that the exit end 10b of the light guide 10 is at infinity on the photosensitive substrate. 16, an image of the exit end 10 b of the light guide 10 is formed in the vicinity of the rear focal position of the first objective lens 22. Usually, the image of the exit end 10b of the light guide 10 is smaller than the aperture stop image because the σ value of the σ stop 12 is σ <1. The reflected light reflected by the photosensitive substrate becomes parallel light by the first objective lens 22, passes through the aperture stop 20, the half mirror 18, and the second objective lens 24, is reflected by the reflecting mirror 26, and is a CCD (imaging device). ) An image is formed on the imaging surface 28, and an image of a position measurement mark on the photosensitive substrate is formed. The image formed on the CCD 28 is subjected to image processing, and the position of the photosensitive substrate is measured based on the image processing result.
[0063]
On the other hand, when the telecentricity adjustment of the FIA microscope is performed, the light that has passed through the first objective lens 22 is reflected by the tool mirror 30 for performing the telecentricity adjustment of the FIA microscope and passes through the tool lens 32. Then, the light is incident on a CCD (an image sensor different from the image sensor 28) 34 disposed at the focal position of the tool lens.
[0064]
FIG. 2 is a flowchart showing a telecentricity adjustment method for the FIA microscope according to the first embodiment.
[0065]
First, as shown in FIG. 1, a tool mirror 30, a tool lens 32, and a CCD 34 are arranged below the first objective lens 22 constituting the FIA microscope (step S10). Here, the focal length of the tool lens 32 arranged for performing telecentricity adjustment of the FIA microscope shown in FIG. 1 is based on the focal length and numerical aperture of the first objective lens 22 on the imaging surface of the CCD 34. It is determined so that an aperture stop image of an appropriate size is formed. The imaging surface of the CCD 34 is arranged at the focal position of the tool lens 32.
[0066]
Next, a sigma stop (illumination sigma stop) with a sigma value of 1 or more is prepared and replaced with a sigma stop 12 with a sigma value of 0.7 to 0.9 provided in the FIA microscope (step S11). That is, when the σ value of the σ stop is 0.7 to 0.9, an aperture stop image described later cannot be observed, and only an exit end image of a light guide described later can be observed. On the other hand, when the σ value of the σ stop is 1 or more, the aperture stop image and the light guide exit end image can be observed simultaneously.
[0067]
Next, an aperture stop image (image aperture stop image) and a ride guide exit end (σ stop) image (secondary light source image) are formed (formed) on the imaging surface (predetermined surface) of the CCD 34. In this way, the position of the exit end 10b of the light guide 10 is moved and adjusted along the optical axis direction (step S12). That is, since the FIA microscope has a Kohler illumination arrangement, an aperture stop image and an exit end image of the ride guide are formed on the imaging surface of the CCD 34. In the adjustment in step S12, the aperture stop 20 may be moved in the optical axis direction instead of moving the exit end 10b of the light guide 10 in the optical axis direction.
[0068]
Next, based on the light emitted from the exit end 10 b of the light guide 10 and passing through the σ stop 12, the field stop 14, the condenser lens 16, the aperture stop 20, and the first objective lens 22, an exit end image of the light guide is obtained. It is formed on the imaging surface of the CCD 34 (step S13). Further, based on the light emitted from the exit end 10 b of the light guide 10 and passing through the σ stop 12, the field stop 14, the condenser lens 16, the aperture stop 20, and the first objective lens 22, an aperture stop image is obtained on the imaging surface of the CCD 34. It is formed on top (step S14).
[0069]
Next, both the exit end image of the ride guide formed in step S13 and the aperture stop image formed in step S14 are imaged by the CCD 34 (step S15). Next, based on the exit end image and aperture stop image of the light guide imaged in step S15, the position of the exit end 10b of the light guide 10 or the σ stop 12 is adjusted so that the FIA microscope becomes telecentric (step S15). S16). That is, as shown in FIG. 3, the position of the exit end 10b of the light guide 10 or the σ stop 12 is adjusted so that the aperture stop image 36 and the exit end image 38 of the light guide are concentric. Here, when the aperture stop 20 is fixed and the position of the aperture stop 20 is decentered with respect to the optical axis of the FIA microscope, the aperture stop image 36 and the light guide exit end image 38 are concentric. Even if it adjusts so that it may become, since the aperture stop 20 is decentered, exact telecentricity adjustment is not performed. Therefore, an amount obtained by subtracting the amount of deviation between the optical axis of the FIA microscope and the center of the aperture stop 20 from the amount of deviation between the center of the exit end 10b of the light guide 10 and the center of the aperture stop 20 is calculated. Based on the above, the position of the exit end 10b of the light guide 10 or the σ stop 12 is adjusted.
[0070]
According to the telecentricity adjustment method of the FIA microscope according to the first embodiment, based on the exit end image and aperture stop image of the ride guide imaged by the CCD arranged to perform the telecentricity adjustment. The telecentricity adjustment is performed by adjusting the position of the light guide exit end or the position of the σ stop forming the secondary light source. That is, before the FIA microscope is mounted on the exposure apparatus, the telecentricity adjustment of the FIA microscope can be performed by a simple method using an inexpensive tool mirror, tool lens, and CCD for performing the telecentricity adjustment. it can. Therefore, the cost for adjusting the telecentricity of the FIA microscope can be reduced, and the telecentricity adjustment of the FIA microscope can be performed easily and with high accuracy.
[0071]
In the telecentricity adjustment method of the observation image device according to the first embodiment, the direction of the light toward the CCD 34 is changed by disposing the tool mirror 30 below the first objective lens 22. The tool lens 32 and the CCD 34 may be arranged on the straight line of the optical axis of the FIA microscope without arranging the tool mirror 30.
[0072]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing a telecentricity adjustment method of an FIA microscope which is an image observation apparatus according to the second embodiment. The configuration of the FIA microscope according to the second embodiment is the same as that of the FIA microscope according to the first embodiment. In the description of the FIA microscope according to the second embodiment, the same configuration as that of the FIA microscope according to the first embodiment is the same as that used in the description of the first embodiment. The description will be made using the same reference numerals.
[0073]
First, as shown in FIG. 5, in the optical path between the first objective lens 22 and the CCD 28 (this embodiment) so that the imaging surface of the CCD 28 provided in the FIA microscope and the aperture stop 20 are conjugate. , A tool lens (tool optical system) 40 is disposed in the optical path between the reflecting mirror 26 and the CCD 28 (step S20). Next, the imaging surface of the CCD 28 is positioned at the focal position of the tool lens 40 arranged in step S20 (step S21). That is, the position of the tool lens 40 is moved and adjusted in the optical axis direction so that the imaging surface of the CCD 28 is positioned at the focal position of the tool lens 40. Next, the reflecting plate 42 is disposed at the focal position of the first objective lens 22 (step S22).
[0074]
Next, similarly to step S11 of FIG. 1 according to the first embodiment, a sigma stop having a sigma value of 1 or more is prepared, and the sigma value provided in the FIA microscope is 0.7 to 0.9. It replaces with the σ aperture (step S23). Next, similarly to step S12 according to the first embodiment, an aperture stop image (image aperture stop image) and a ride guide exit end (σ stop) image (on the imaging surface (predetermined surface) of the CCD 28 ( The position of the exit end 10b of the light guide 10 is moved and adjusted along the optical axis direction so that the image of the secondary light source is formed (formed) (step S24). In the adjustment in step S24, the aperture stop 20 may be moved in the optical axis direction instead of moving the exit end 10b of the light guide 10 in the optical axis direction.
[0075]
Next, the light is emitted from the exit end 10 b of the light guide 10, reflected by the reflecting plate 42 through the condenser lens 16, the aperture stop 20, and the first objective lens 22, and the first objective lens 22, the aperture stop 20, and the half mirror 18. The exit end image of the light guide is formed on the imaging surface of the CCD 28 based on the light that has passed through the second objective lens 24 and the reflecting mirror 26 and passed through the tool lens 40 and reached the imaging surface of the CCD 28 (step). S25). Further, the light guide 10 is emitted from the exit end 10b, is reflected by the reflector 42 through the condenser lens 16, the aperture stop 20, and the first objective lens 22, and the first objective lens 22, the aperture stop 20, the half mirror 18, An aperture stop image is formed on the imaging surface of the CCD 28 based on the light passing through the tool lens 40 and reaching the imaging surface of the CCD 28 through the second objective lens 24 and the reflecting mirror 26 (step S26).
[0076]
Next, both the exit end image of the ride guide formed in step S25 and the aperture stop image formed in step S26 are imaged by the CCD 28 (step S27). Next, based on the exit end image and aperture stop image of the light guide imaged in step S27, the position of the exit end 10b or the σ stop 12 of the light guide 10 is adjusted so that the FIA microscope becomes telecentric (step S27). S28). That is, the position of the exit end 10b of the light guide 10 or the σ stop 12 is adjusted so that the aperture stop image and the exit end image of the light guide are concentric. Here, when the aperture stop 20 is fixed and the position of the aperture stop 20 is decentered with respect to the optical axis of the FIA microscope, the aperture stop image and the exit end image of the light guide are concentric. Even when the aperture stop is adjusted, the telecentricity adjustment is not performed accurately because the aperture stop 20 is eccentric. Therefore, an amount obtained by subtracting the amount of deviation between the optical axis of the FIA microscope and the center of the aperture stop 20 from the amount of deviation between the center of the exit end 10b of the light guide 10 and the center of the aperture stop 20 is calculated. Based on the above, the position of the exit end 10b of the light guide 10 or the σ stop 12 is adjusted.
[0077]
According to the telecentricity adjustment method of the FIA microscope according to the second embodiment, the tool lens is disposed in the optical path between the second objective lens and the CCD, and the image is taken by the CCD of the FIA microscope. Telecentricity adjustment is performed based on the exit end image and aperture stop image of the light guide. That is, before the FIA microscope is mounted on the exposure apparatus, telecentricity adjustment can be performed by a simple method using an inexpensive tool lens and a CCD provided in the FIA microscope. Therefore, the cost for adjusting the telecentricity of the FIA microscope can be reduced, and the telecentricity adjustment of the FIA microscope can be performed easily and with high accuracy.
[0078]
In the telecentricity adjustment method of the FIA microscope according to the above-described embodiment, a diffusion plate or the like is inserted between the light guide exit end and the aperture stop in order to set the σ value of the σ stop to 1 or more. May be. In this case, after arranging the tool for adjusting the telecentricity of the FIA microscope (step S10 in FIG. 2 in the first embodiment and step S20 in FIG. 4 in the second embodiment). A diffusion plate is inserted between the exit end 10 b of the light guide 10 and the aperture stop 20. The diffuser plate or the like is preferably inserted in the vicinity of the field stop 14 disposed at the rear focal position of the condenser lens 16. Further, since the divergence degree of the diffusion plate is determined so that the exit end image of the light guide can be discriminated on the imaging surfaces of the CCDs 28 and 34, the exit end image of the light guide and the aperture stop image can be observed simultaneously. It becomes possible.
[0079]
Further, in the telecentricity adjustment method of the FIA microscope according to the above-described embodiment, the aperture stop 20 is disposed between the half mirror 18 and the first objective lens 22, but the first objective lens 22 and the CCD 28 are arranged. May be arranged at any position between.
[0080]
Further, in the telecentricity adjustment method for the FIA microscope according to the above-described embodiment, the center of the imaging surface of the CCDs 28 and 34 and the optical axis of the FIA microscope are matched in advance, and the aperture stop 20 with reference to the CCDs 28 and 34. The telecentricity of the FIA microscope may be adjusted by adjusting the position of the exit end 10b of the light guide 10.
[0081]
Further, when the aperture stop 20 is disposed so as to be orthogonal to the optical axis of the FIA microscope, first, in step 22 of the telecentricity adjustment method (FIG. 4) of the FIA microscope according to the second embodiment. The center shift of the aperture stop 20 can be detected based on the aperture stop image observed by the CCD 28.
[0082]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a flowchart showing a focus position measuring method of the FIA microscope according to the third embodiment. The configuration of the FIA microscope according to the third embodiment is the same as that of the FIA microscope according to the first embodiment. In the description of the FIA microscope according to the third embodiment, the same configuration as that of the FIA microscope according to the first embodiment is used in the description of the first embodiment. The description will be made using the same reference numerals.
[0083]
First, the σ stop (illumination σ stop) 12 provided in the FIA microscope shown in FIG. 7 is replaced with a σ stop having a σ value of 0.35 (step S30). Next, the exit end 10b (secondary light source) of the light guide 10 is decentered with respect to the optical axis of the FIA microscope so that the numerical aperture is 0.1 and the illumination light eccentricity is 50 mrad (step S31). Instead of decentering the exit end 10b of the light guide 10, the σ stop replaced in step S30 may be decentered. Further, in the eccentric direction of the illumination light, the influence of bending of the illumination light by the half mirror 18 disposed between the exit end 10b of the light guide 10 and a linear pattern described later is also taken into consideration.
[0084]
FIG. 8 is a diagram illustrating the arrangement of the light guide exit end image 50 and the aperture stop image 52 on the pupil when the exit end 10b of the light guide 10 is decentered in step S31. The arrangement of the exit end image 50 and the aperture stop image 52 of the light guide on the pupil shown in FIG. 8 is the same as the tool mirror 30 and the tool lens used in the telecentricity adjustment method (FIG. 1) according to the first embodiment. 32 and can be confirmed directly by the CCD 34.
[0085]
Next, an indicator 48 having a 20 μm line width Cr blanked line pattern as shown in FIG. 9 is prepared. A position (the substrate stage of the exposure apparatus) that becomes the focal position of the FIA microscope when the FIA microscope is incorporated in the exposure apparatus so that the linear pattern extends in a direction perpendicular to the eccentric direction of the exit end 10b of the light guide 10 The index 48 is arranged at or near the substrate surface position held by (step S32). That is, it is arranged on the surface where the object to be observed by the FIA microscope is arranged or in the vicinity of the surface. The index 48 may be positioned and arranged on a plane conjugate with or near a position where an object to be observed by the FIA microscope is arranged.
[0086]
Next, the aerial image intensity distribution is measured when the linear pattern index 48 is irradiated with illumination light having a wavelength of 500 to 700 nm, and a differential value thereof is calculated (step S33). A thick solid line L1 in FIG. 10 is an aerial image intensity distribution, and a thin solid line L2 in FIG. 10 is a graph showing a differential value thereof. The differential peak value on the left side of the graph is the pattern edge A, the differential value is a, the differential peak value on the right side is the pattern edge B, and the differential value is b, and T = (a + b) / (ab) is defined.
[0087]
Next, whether or not the FIA microscope is in an ideal imaging state, that is, whether or not spherical aberration and coma remain in the FIA microscope is based on a graph in which T values are plotted against defocus amounts. (Step S34). FIG. 11 is a graph showing the T value with respect to the defocus amount when it is determined that spherical aberration and coma do not remain in the FIA microscope. If it is determined that the spherical aberration and the coma aberration do not remain in the FIA microscope based on the graph in which the T value is plotted against the defocus amount, the non-target property of the aerial image intensity distribution measured in step S33 is considered. Based on this, the best focus position of the FIA microscope is measured (step S37). That is, the position when T = 0 (a = −b) shown in the graph of FIG. 11 is the best focus position.
[0088]
On the other hand, the T value with respect to the defocus amount when it is determined that spherical aberration remains in the FIA microscope is shown in the solid line graph of FIG. If spherical aberration remains in the FIA microscope, the position of the exit end 10b of the light guide 10 is decentered to a position symmetrical to the optical axis of the FIA microscope with respect to the eccentric position of the exit end 10b of the light guide 10 in step S31. (Step S35), the aerial image intensity distribution is measured (step S36). The T value with respect to the defocus amount in step S36 is shown in the broken line graph of FIG. When spherical aberration remains, T = 0 does not become the focal position, but the best focus position is a position where the contrast of the illumination light peaks as shown in the graph of FIG. That is, it coincides with the position where the solid line and the broken line in FIG. Therefore, the best focus position of the FIA microscope when the spherical aberration remains is the position where the T value before rotating the illumination light eccentricity 180 degrees and the T value after rotating the illumination light eccentricity 180 degrees intersect ( Step S37).
[0089]
Further, the T value with respect to the defocus amount when it is determined that the coma aberration remains in the FIA microscope is shown in the solid line graph of FIG. When coma aberration remains in the FIA microscope, it is decentered to a position symmetrical to the optical axis of the FIA microscope with respect to the eccentric position of the exit end 10b of the light guide 10 in step S31 (step S35), and the aerial image intensity distribution. Is measured (step S36). The T value with respect to the defocus amount in step S36 is shown in the broken line graph of FIG. When coma remains, T = 0 does not become the focal position, but the best focus position coincides with the position where the solid line and the broken line intersect. Therefore, the best focus position of the FIA microscope when the coma aberration remains is the position where the T value before rotating the illumination light eccentricity 180 degrees and the T value after rotating the illumination light eccentricity 180 degrees intersect, It becomes the focal position (step S37).
[0090]
According to the focus position measuring method of the FIA microscope according to the third embodiment, a linear pattern is used, the aerial image intensity distribution of the linear pattern is measured, and the asymmetry of the measured aerial image intensity distribution is reduced. Based on this, the focus position of the FIA microscope is measured. That is, the focus position can be measured by a simple method before the FIA microscope is mounted on the exposure apparatus. Therefore, the time and cost for measuring the focus position of the FIA microscope can be reduced, and the focus position measurement of the FIA microscope can be performed easily and with high accuracy.
[0091]
In the focus position measuring method of the FIA microscope according to the third embodiment, the T value changes substantially linearly with respect to the optical axis direction within the depth of focus. Therefore, the inclination of the T value can be calculated in advance by calculation or the like, and the position in the optical axis direction can be calculated from the T value. Further, the coma aberration amount can also be obtained based on the value when the T values intersect, that is, the T value at the best focus position.
[0092]
Further, by using the FIA microscope focus position measurement method according to the third embodiment, the focus position of the AIS that is the image observation apparatus can be measured. That is, an independent illumination system configured to decenter the illumination light is prepared, and the illumination system is decentered with respect to the optical axis of the AIS. Next, an index 48 having a 20 μm line width Cr-extracted linear pattern as shown in FIG. 9 is arranged at an AIS index position so as to extend in a direction perpendicular to the eccentric direction. Next, an aerial image intensity distribution when the illumination light is irradiated onto the index 48 is measured, and a differential value thereof is calculated. Next, as in the third embodiment, the AIS best focus position is measured based on the calculated asymmetry of the aerial image intensity distribution. According to this AIS focus position measurement method, the AIS index position with respect to the AIS can be measured with high accuracy before the AIS is mounted on the exposure apparatus.
[0093]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a flowchart showing a focus position measuring method of the FIA microscope according to the fourth embodiment. The configuration of the FIA microscope according to the fourth embodiment is the same as that of the FIA microscope according to the first embodiment. In the description of the FIA microscope according to the fourth embodiment, the same configuration as that of the FIA microscope according to the first embodiment is used in the description of the first embodiment. The description will be made using the same reference numerals.
[0094]
First, the σ stop 12 provided in the FIA microscope shown in FIG. 7 is replaced with a σ stop having a σ value of 0.35 (step S40). Next, the exit end 10b (secondary light source) of the light guide 10 is decentered with respect to the optical axis of the FIA microscope so that the numerical aperture is 0.1 and the illumination light eccentricity is 50 mrad (step S41). Instead of decentering the exit end 10b of the light guide 10, the σ stop replaced in step S40 may be decentered. FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of the light guide exit end image 50 and the aperture stop image 52 on the pupil when the exit end 10b of the light guide 10 is decentered in step S41.
[0095]
Next, at the position that becomes the focal position of the FIA microscope (the position of the substrate surface held on the substrate stage of the exposure apparatus when incorporated in the exposure apparatus) or in the vicinity thereof, the Cr removal with a 20 μm line width as shown in FIG. The indicator 48 having a linear pattern is arranged so that the linear pattern extends in a direction perpendicular to the eccentric direction (step S42). That is, it is arranged on the surface where the object to be observed by the FIA microscope is arranged or in the vicinity of the surface. The index 48 may be positioned and arranged on a plane conjugate with or near a position where an object to be observed by the FIA microscope is arranged.
[0096]
Next, illumination light is irradiated and the linear pattern position of the index 48 is measured (step S43). Next, the position of the exit end 10b of the light guide 10 is decentered to a position symmetric with respect to the position decentered in step S41 and the optical axis (step S44). Next, illumination light is irradiated and the linear pattern position of the index 48 is measured (step S45). FIG. 16 is a diagram illustrating the arrangement of the light guide exit end image 62 and the aperture stop image 64 on the pupil when the illumination light is decentered in step S44 to a position perpendicular to the position of step S41 and the optical axis. .
[0097]
Next, the best focus position of the FIA microscope is measured (step S46). That is, at the best focus position of the FIA microscope, the linear pattern position of the index 48 does not change even if the eccentric amount of the illumination light is changed. Therefore, when the position of the linear pattern measured in step S43 coincides with the position of the linear pattern measured in step S45, the measured position becomes the best focus position of the FIA microscope. On the other hand, if the position of the linear pattern measured in step S43 and the position of the linear pattern measured in step S45 do not match, the measured position is not the best focus position of the FIA microscope and needs to be adjusted. .
[0098]
According to the focus position measurement method of the FIA microscope according to the fourth embodiment, a linear pattern is used, the image position of the linear pattern is measured, and based on the measured image position of the linear pattern, Measure the focus position of the FIA microscope. That is, the focus position can be measured by a simple method before the FIA microscope is mounted on the exposure apparatus. Therefore, the time and cost for performing the focus position measurement of the FIA microscope can be reduced, and the focus position measurement of the FIA microscope can be performed easily and with high accuracy.
[0099]
In the focus position measurement method of the FIA microscope according to the third and fourth embodiments, focus position measurement is performed using a linear pattern (bright / dark pattern) extending perpendicular to the eccentric direction. The focus position of the FIA microscope may be measured using the phase pattern. That is, the phase pattern is arranged in step S32 in the third embodiment and in step S42 in the fourth embodiment so that the pattern extends in a direction perpendicular to the eccentric direction. Then, the light intensity distribution of the phase pattern is measured, and the focus position of the FIA microscope is measured based on the asymmetry of the light intensity of the phase pattern. Note that details of the phase pattern are disclosed in JP-A-2000-77295.
[0100]
Further, the focus position may be measured by combining the focus position measurement methods of the FIA microscopes according to the third and fourth embodiments. That is, the focus position of the FIA microscope may be measured based on the asymmetry of the aerial image intensity distribution of the line pattern and the position measurement of the line pattern. In this case, the focus position of the FIA microscope can be measured with higher accuracy.
[0101]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a view showing the arrangement of the projection exposure apparatus according to the fifth embodiment.
[0102]
As shown in FIG. 17, the light beam emitted from the light source 72 composed of a high-pressure mercury lamp arranged at the first focal position of the elliptical mirror 70 is reflected by the elliptical mirror 70 and the dichroic mirror 74, and is reflected by the mirror of the elliptical mirror 70. The light is condensed at the second focal position of the elliptical mirror 70. The light beam condensed at the second focal position of the elliptical mirror 70 passes through the relay lens 76 and enters the fly-eye lens 78 that is an optical integrator element. The fly-eye lens 78 is configured by arranging a large number of lens elements vertically and horizontally and densely so that the optical axes of the large number of lens elements having positive refractive power are parallel to the optical axis of the illumination optical system. ing. Therefore, the light beam incident on the fly-eye lens 78 is divided into wavefronts by a large number of lens elements, and one light source image is formed on the rear focal plane of each lens element constituting the fly-eye lens 78. That is, on the rear focal plane of the fly-eye lens 78, a substantial surface light source consisting of a large number of light source images, that is, a secondary light source is formed.
[0103]
The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 78 passes through the σ stop 80, the condenser lens 82, and the collimating lens 84, and is reflected by the reflecting mirror 86. The light beam reflected by the reflecting mirror 86 illuminates the mask M almost uniformly by the condenser lens 88. The light flux from the mask M enters the projection optical system PL, and the pattern image of the mask M is projected and exposed on a plate (photosensitive substrate) P.
[0104]
In the projection exposure apparatus according to the fifth embodiment, a mask stage (first surface, not shown) on which a mask M is placed and a plate stage on which a plate P is placed (in order to perform optimum exposure) Image observation devices 90, 92, and 94 are provided for aligning (aligning) the second surface (not shown). Since the FIA microscopes according to the first to fourth embodiments are used for the image observation apparatuses 90 and 92, detailed description of the configuration is omitted. Further, the FIA microscopes 90 and 92 are telecentricity adjusted by at least one of the telecentricity adjustment methods of the FIA microscopes according to the first and second embodiments. The FIA microscopes 90 and 92 measure the focus position by at least one of the focus position measurements of the FIA microscopes according to the third and fourth embodiments.
[0105]
The image observation apparatus 94 uses an AIS provided with a relay lens 98 in which the CCD 100 is embedded in the substrate stage and the surface position of the plate P is enlarged and projected onto the imaging surface of the CCD 100. The AIS 94 includes an index 96 at or near the substrate stage surface position.
[0106]
FIG. 18 is a flowchart for explaining a focus position measuring method of the projection optical system PL of the projection exposure apparatus according to the fifth embodiment.
[0107]
First, the σ stop (illumination σ stop) 80 in the illumination optical system of the exposure apparatus shown in FIG. 17 is replaced with a σ stop having a σ value of 0.35 (step S50). Next, the σ stop is decentered with respect to the optical axis of the projection optical system PL so that the numerical aperture is 0.1 and the illumination light eccentricity is 50 mrad (step S51). That is, the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 78 is decentered with respect to the optical axis of the projection optical system PL. Note that a σ stop having a shape as shown in FIG. 19 may be created, and may be decentered by shading one side by a shutter or the like.
[0108]
Next, the mask M is irradiated with light from the secondary light source through the σ stop decentered in step S51 (step S52). Next, an indicator 48 having a 20 μm line width Cr blanked line pattern as shown in FIG. 9 is prepared. An index 48 is arranged on the mask stage of the exposure apparatus or in the vicinity thereof so that the linear pattern extends in a direction perpendicular to the eccentric direction (step S53). The index 48 may be positioned and arranged on a plane conjugate with the mask stage or in the vicinity thereof.
[0109]
Next, the spatial image intensity distribution of the linear pattern when the illumination light with a wavelength of 500 to 700 nm is irradiated onto the index 48 is measured by the CCD embedded in the substrate stage, and the differential of the measured aerial image intensity distribution. A value is calculated (step S54). The T value is defined by the same method as the focus position measuring method of the FIA microscope according to the third embodiment.
[0110]
When spherical aberration remains in the projection optical system PL (step S55), the projection optical system starts from the position of the σ stop decentered in step S51, as in the focus position measurement method of the FIA microscope according to the third embodiment. The σ stop is decentered at a position symmetrical to the PL optical axis (step S56), and the aerial image intensity distribution is measured (step S57). When the projection optical system PL has spherical aberration, T = 0 is not obtained at the focal position, but the best focus position is a position where the contrast of the illumination light reaches a peak. Therefore, the best focus position of the projection optical system PL when there is spherical aberration is a position where the T value before rotating the illumination light eccentricity 180 degrees and the T value after rotating the illumination light eccentricity 180 degrees intersect. (Step S58).
[0111]
If coma remains in the projection optical system PL (step S55), the projection is performed from the position of the σ stop decentered in step S51, as in the focus position measuring method of the FIA microscope according to the third embodiment. The σ stop is decentered at a position symmetrical to the optical axis of the optical system PL (step S56), and the aerial image intensity distribution is measured (step S57). When the projection optical system PL has coma aberration, T = 0 does not become the focal position, but the best focus position is obtained by rotating the illumination light eccentricity by 180 degrees and the T value before rotating the illumination light eccentricity by 180 degrees. It becomes the position where the T value later intersects, that is, the focal position (step S58).
[0112]
On the other hand, when spherical aberration and coma do not remain in the projection optical system PL (step S55), the best focus position of the projection optical system PL is determined based on the asymmetry of the aerial image intensity distribution measured in step S54. measure. That is, the position when T = 0 is the best focus position (step S58).
[0113]
In step S54, the aerial image intensity distribution of the linear pattern of the index 48 is measured, and at the same time, the focus position measurement similar to that in steps S54 to S58 is performed on the aerial image intensity distribution of the index provided in the AIS. As a result, the shift amount of the focus position of the index with respect to the AIS can be measured. By measuring the deviation amount of the focus position of the index with respect to the AIS, the value obtained by subtracting the deviation amount from the focus position measured in step S58 becomes the best focus position of the projection optical system PL, and a more accurate best focus position is measured. can do.
[0114]
According to the focus position measurement method for a projection optical system according to the fifth embodiment, a linear pattern is used, the aerial image intensity distribution of the linear pattern is measured, and the measured asymmetric image intensity distribution is asymmetry. Based on the above, the focus position of the projection optical system is measured. Therefore, it is possible to reduce time and cost for measuring the focus position of the projection optical system, and it is possible to easily and accurately measure the focus position of the projection optical system.
[0115]
In the focus position measuring method of the projection optical system according to the fifth embodiment, FIA microscope marks created with a plurality of types of phase patterns are placed outside the AIS field of view on the AIS index. By performing the same measurement as the focus position measurement method of the projection optical system according to the embodiment, it may be used to adjust the focus position of the FIA microscope mounted on the exposure apparatus. For example, a pattern is formed by etching a glass to provide a step, and the step is an integral multiple of λ / 2 and an odd multiple of λ / 4 with respect to the center wavelength of the FIA microscope illumination wavelength region, so that the contrast is A pattern provided with a plurality of step patterns such as a high pattern and a low pattern is placed outside the AIS visual field on the AIS index. Next, the σ stop having a σ value of 0.35 is decentered with respect to the optical axis of the projection optical system PL, and the light intensity distribution of the step pattern when the index is irradiated is measured. Based on the asymmetry of the measured light intensity distribution, the focus position of the FIA microscope is measured. The adjustment pattern plate of the FIA microscope may be prepared separately from the AIS index.
[0116]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 20 is a flowchart showing a focus position measuring method of the projection optical system according to the sixth embodiment. The configuration of the exposure apparatus according to the sixth embodiment is the same as that of the exposure apparatus according to the fifth embodiment. In the description of the exposure apparatus according to the sixth embodiment, the same reference numerals as those used in the description of the fifth embodiment are used for the configuration of the exposure apparatus according to the fifth embodiment. Give an explanation.
[0117]
First, the σ stop 80 provided in the exposure apparatus shown in FIG. 17 is replaced with a σ stop having a σ value of 0.35 (step S60). Next, the σ stop is decentered with respect to the optical axis of the projection optical system PL so that the numerical aperture is 0.1 and the illumination light eccentricity is 50 mrad (step S61). That is, the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 78 is decentered with respect to the optical axis of the projection optical system PL. Note that a σ stop having a shape as shown in FIG. 19 may be created, and may be decentered by shading one side by a shutter or the like.
[0118]
Next, the mask M is irradiated with light from the secondary light source through the σ stop decentered in step S61 (step S62). Next, an indicator 48 having a 20 μm line width Cr blanked line pattern as shown in FIG. 9 is prepared. An index 48 is arranged on the mask stage of the exposure apparatus or in the vicinity thereof so that the linear pattern extends in a direction perpendicular to the eccentric direction (step S63). The index 48 may be positioned and arranged on a plane conjugate with the mask stage or in the vicinity thereof.
[0119]
Next, the linear pattern position of the index 48 is measured by the CCD 100 of the AIS94 (step S64). Next, the σ stop is decentered to a position symmetrical to the position of step S61 and the optical axis (step S65), and the linear pattern position of the index 48 is measured by the CCD 100 of the AIS94 (step S66).
[0120]
Next, the best focus position of the projection optical system PL is measured (step S67). That is, at the best focus position of the projection optical system PL, the linear pattern position of the index 48 does not change even if the illumination light eccentricity is changed. Therefore, when the position of the linear pattern measured in step S64 matches the position of the linear pattern measured in step S66, the measured position becomes the best focus position of the projection optical system PL. On the other hand, if the position of the linear pattern measured in step S64 and the position of the linear pattern measured in step S66 do not match, the measured position is not the best focus position of the projection optical system PL and needs to be adjusted. There is.
[0121]
According to the focus position measuring method of the FIA microscope according to the sixth embodiment, a linear pattern is used, the image position of the linear pattern is measured, and based on the measured image position of the linear pattern, Measure the focus position of the projection optical system. Therefore, it is possible to reduce time and cost for measuring the focus position of the projection optical system, and it is possible to easily and accurately measure the focus position of the projection optical system.
[0122]
Further, the focus position may be measured by combining the focus position measurement methods of the projection optical system according to the fifth and sixth embodiments. In other words, the focus position of the projection optical system may be measured based on the asymmetry of the aerial image intensity distribution of the linear pattern and the position measurement of the linear pattern. In this case, since the measurement is performed by combining the focus position measurement methods of the projection optical system, the focus position of the projection optical system can be measured with higher accuracy.
[0123]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 21 is a flowchart showing a defocus amount measuring method of the FIA microscope according to the seventh embodiment. The configuration of the exposure apparatus according to the seventh embodiment is the same as that of the exposure apparatus according to the fifth embodiment. In the description of the exposure apparatus according to the seventh embodiment, the same configuration as that of the exposure apparatus according to the fifth embodiment is the same as that used in the description of the fifth embodiment. Explanation will be made using reference numerals.
[0124]
The configuration of the FIA microscopes 90 and 92 mounted on the exposure apparatus according to the seventh embodiment is the same as that of the FIA microscope according to the first embodiment. In the description of the FIA microscope according to the seventh embodiment, the same reference numerals as those used in the first embodiment are assigned to the same configurations as those of the FIA microscope according to the first embodiment. A description will be given.
[0125]
First, an index 48 having a 20 μm line width Cr-extracted linear pattern as shown in FIG. 9 is placed perpendicular to the eccentric direction at the position of the field stop 14 of the FIA microscope shown in FIG. 22 or in the vicinity thereof. It arrange | positions so that it may extend in a direction (step S70). Next, the reflecting object 60 is placed on the substrate stage (step S71).
[0126]
Next, the σ stop 12 provided in the FIA microscopes 90 and 92 is replaced with a σ stop having a σ value of 0.35, so that the numerical aperture is 0.1 and the illumination light eccentricity is 50 mrad. Is decentered with respect to the optical axis of the FIA microscope (step S72). Instead of decentering the exit end 10b of the light guide 10, the replaced σ stop may be decentered.
[0127]
Next, illumination light is irradiated, and the linear pattern position of the index 48 is measured by the CCD 28 provided in the FIA microscopes 90 and 92 in the same manner as the focus position measuring method of the FIA microscope according to the fourth embodiment. (Step S73). Next, the exit end 10b of the light guide 10 is decentered to a position symmetrical with respect to the position of step S71 and the optical axis (step S74). Next, illumination light is irradiated, and the linear pattern position of the index 48 is measured by the CCD 28 provided in the FIA microscopes 90 and 92 (step S75), and the focus position measurement of the FIA microscope according to the fourth embodiment is performed. Similar to the method, the defocus amounts of the FIA microscopes 90 and 92 are measured (step S76). In this case, since the index pattern reflected by the substrate stage is used for defocus amount measurement, half of the measured value is the defocus amount of the FIA microscopes 90 and 92.
[0128]
According to the defocus amount measuring method of the FIA microscope according to the seventh embodiment, the defocus amount can be measured by a simple method with the FIA microscope mounted on the exposure apparatus. By subtracting the measured defocus amount from the position of the measured mask or photosensitive substrate, the position of the mask or photosensitive substrate can be accurately measured. Therefore, since the mask and the photosensitive substrate are aligned based on the position of the mask and the photosensitive substrate accurately measured by the FIA microscope, a fine exposure pattern can be satisfactorily exposed.
[0129]
In the defocus amount measuring method of the FIA microscope according to the seventh embodiment, the defocus amount is measured based on the position measurement value of the index pattern. However, the asymmetry of the aerial image intensity distribution of the index pattern The defocus amount may be measured by performing measurement similar to the focus position measurement method according to the third embodiment.
[0130]
In the FIA microscope defocus amount measuring method according to the seventh embodiment, the position of the index pattern is measured by the CCD 34 provided in the FIA microscopes 90 and 92. The position of the index pattern may be measured by the AIS94 CCD 100 provided in the exposure apparatus. In this case, it is not necessary to place the reflecting object 60 on the substrate stage, and the measurement value measured by measuring the position of the index pattern becomes the defocus amount of the FIAs 90 and 92.
[0131]
Further, an illumination system for illuminating the index pattern may be provided separately from the illumination light of the FIA microscopes 90 and 92 and used as alignment focus position measurement during normal alignment measurement on the exposure apparatus.
[0132]
The exposure apparatus according to the eighth embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 23 is a perspective view showing an overall schematic configuration of an exposure apparatus according to the eighth embodiment. In the eighth embodiment, a mask (first substrate) M2 and a plate (second substrate) P2 as a substrate are provided for a projection optical system PL20 including a plurality of catadioptric projection optical units PL1 to PL5. A step-and-scan type exposure apparatus that transfers an image of a pattern DP (see FIG. 24) of the liquid crystal display element formed on the mask M2 onto the plate P2 as a substrate while moving the film relatively will be described as an example. To do.
[0133]
In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in each drawing is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the plate P2, and the Z axis is set to a direction orthogonal to the plate P2. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward. In the present embodiment, the direction (scanning direction) in which the mask M2 and the plate P2 are moved is set to the X-axis direction.
[0134]
The exposure apparatus of the eighth embodiment uniformly illuminates a mask M2 supported in parallel with the XY plane via a mask holder (not shown) on a mask stage (first stage) MS (see FIG. 24). The illumination optical system IL is provided. 24 is a side view of the illumination optical system IL, and the same members as those shown in FIG. 23 are denoted by the same reference numerals. Referring to FIGS. 23 and 24, the illumination optical system IL includes a light source 101 made of, for example, a mercury lamp or an ultrahigh pressure mercury lamp. Since the light source 101 is disposed at the first focal position of the elliptical mirror 102, the illumination light beam emitted from the light source 101 forms a light source image at the second focal position of the elliptical mirror 2 via the dichroic mirror 103.
[0135]
In the present embodiment, the light emitted from the light source 101 is reflected by the reflective film formed on the inner surface of the elliptical mirror 102 and the dichroic mirror 103, whereby the g-line (436 nm) light and the h-line (405 nm) are reflected. ) And i-line (365 nm) light including a light having a wavelength range of 300 nm or more is formed at the second focal position of the elliptical mirror 102. That is, components that are unnecessary for exposure outside the wavelength region including g-line, h-line, and i-line are removed when reflected by the elliptical mirror 102 and the dichroic mirror 103.
[0136]
A shutter 104 is disposed at the second focal position of the elliptical mirror 102. The shutter 104 includes an opening plate 104a (see FIG. 24) disposed obliquely with respect to the optical axis AX1, and a shielding plate 104b (see FIG. 24) that shields or opens the opening formed in the opening plate 104a. . The shutter 104 is disposed at the second focal position of the elliptical mirror 102 because the illumination light beam emitted from the light source 101 is focused, so that the opening formed in the aperture plate 104a is shielded with a small amount of movement of the shield plate 104b. This is because the amount of the illumination light beam passing through the aperture can be changed abruptly to obtain a pulsed illumination light beam.
[0137]
The divergent light beam from the light source image formed at the second focal position of the elliptical mirror 102 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 105 and enters the wavelength selection filter 106. The wavelength selection filter 106 transmits only a light beam in a wavelength region including g-line, h-line, and i-line. The light that has passed through the wavelength selection filter 106 forms an image again via the relay lens 108. An incident end 109a of the light guide 109 is disposed in the vicinity of the imaging position. The light guide 109 is, for example, a random light guide fiber configured by randomly bundling a large number of fiber strands, and has the same number of incident ends 109a as the number of light sources 101 (one in FIG. 23), and a projection optical system. The same number of exit ends as the number of projection optical units (partial projection optical systems) constituting the PL (five in FIG. 23), that is, the exit end 109b and the other four exit ends (in FIG. 24, only the exit end 109b is shown). ). Thus, the light incident on the incident end 109a of the light guide 109 propagates through the inside thereof, and then is divided and emitted from the emission end 109b and the other four emission ends. When the amount of light is insufficient with only one light source 101, a plurality of light sources are provided, and each light source has a plurality of incident ends provided. It is preferable to provide a light guide that divides into the same amount of light and emits from each exit end.
[0138]
As shown in FIG. 24, at the incident end 109a of the light guide 109, a blade 110 configured to be able to continuously change the position is disposed. This blade 110 continuously changes the intensity of light emitted from the exit end 109b of the light guide 109 and each of the other four exit ends by shielding a part of the entrance end 109a of the light guide 109. belongs to. Control of the light shielding amount with respect to the incident end 109 a of the light guide 109 of the blade 110 is performed by the main control system 120 in FIG. 24 controlling the driving device 119.
[0139]
Between the exit end 109b of the light guide 109 and the mask M2, a collimating lens 111b, a fly-eye integrator 112b, an aperture stop 113b (not shown in FIG. 23), a beam splitter 114b (not shown in FIG. 23), and a condenser The lens system 115b is arranged in order. Similarly, between the other four exit ends of the light guide 109 and the mask M2, a collimating lens, a fly-eye integrator, an aperture stop, a beam splitter, and a condenser lens system are arranged in that order. .
[0140]
Here, for simplification of description, the configuration of the optical member provided between each exit end of the light guide 109 and the mask M2 is provided between the exit end 109b of the light guide 109 and the mask M2. The collimating lens 111b, the fly-eye integrator 112b, the aperture stop 113b, the beam splitter 114b, and the condenser lens system 115b will be representatively described.
[0141]
The divergent light beam emitted from the exit end 109b of the light guide 109 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 111b and then enters the fly-eye integrator 112b. The fly-eye integrator 112b is configured by arranging a large number of positive lens elements vertically and horizontally and densely so that the central axis thereof extends along the optical axis AX2. Therefore, the light beam incident on the fly-eye integrator 112b is divided into wavefronts by a large number of lens elements, and a secondary light source composed of the same number of light source images as the number of lens elements is formed on the rear focal plane (that is, in the vicinity of the exit surface). Form. That is, a substantial surface light source is formed on the rear focal plane of the fly-eye integrator 112b.
[0142]
Light beams from a number of secondary light sources formed on the rear focal plane of the fly-eye integrator 112b are limited by an aperture stop 113b disposed near the rear focal plane of the fly-eye integrator 112b, The light enters the condenser lens system 115b via the splitter 114b. The aperture stop 113b is disposed at a position optically conjugate with the pupil plane of the corresponding projection optical unit PL1, and has a variable aperture for defining the range of the secondary light source that contributes to illumination. The aperture stop 113b changes the aperture diameter of the variable aperture portion to change the σ value for determining the illumination condition (the pupil plane relative to the aperture diameter of the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5 constituting the projection optical system PL20). The ratio of the aperture diameter of the secondary light source image above is set to a desired value.
[0143]
The light flux through the condenser lens system 115b illuminates the mask M2 on which the pattern DP is formed in weight. Similarly, the divergent light beams emitted from the other four light exit ends of the light guide 109 are respectively weighted through the mask M2 through the collimator lens, the fly-eye integrator, the aperture stop, the beam splitter, and the condenser lens in this order. Irradiate. That is, the illumination optical system IL illuminates a plurality of trapezoidal regions (illumination visual fields) arranged in the Y-axis direction (five in FIG. 23 in total) on the mask M2. The light source included in the illumination optical system IL may be an ultraviolet radiation type LED or LD.
[0144]
On the other hand, the light passing through the beam splitter 114b provided in the illumination optical system IL is received by an integrator sensor 117b including a photoelectric conversion element via a condenser lens 116b as shown in FIG. The photoelectric conversion signal of the integral overnight sensor 117b is supplied to the main control system 120 via a peak hold circuit and an A / D converter (not shown). A correlation coefficient between the output of the integrator sensor 117b and the energy (exposure amount) per unit area of the light irradiated on the surface of the plate P2 is obtained in advance and stored in the main control system 120.
[0145]
The main control system 120 is in synchronization with stage system operation information from a stage controller (not shown) that controls the plate stage (second stage) on which the plate P2 is placed and the mask stage MS on which the mask M2 is placed. Timing for controlling the opening / closing operation of the shutter 104, outputting a control signal to the driving device 119 in accordance with the photoelectric conversion signal output from the integrator sensor 117b, and irradiating the mask M2 with illumination light from the illumination optical system IL And control the intensity of the illumination light.
[0146]
The illumination optical system IL is configured so that its illumination optical characteristics (for example, telecentricity and illuminance unevenness) can be varied. For example, at least some of the plurality of lenses constituting the condenser lens system 115b are moved in the optical axis AX2 direction (Z direction), tilted with respect to the optical axis AX2 (θx, θy directions), and with respect to the optical axis AX2. Thus, the illuminance unevenness (isotropic component or tilt component with respect to the optical axis) can be adjusted by decentering (X and Y directions). Further, the illuminance unevenness (tilt component) can also be corrected by tilting the exit end 109b of the light guide 109 (in the θx and θy directions). Then, by moving the fly-eye integrator 112b in the optical axis AX2 direction (Z direction), the telecentricity magnification component (rotationally symmetric with respect to the optical axis) can be adjusted, and the fly-eye integrator 112b and The tilt component of telecentricity can be adjusted by moving the aperture stop 113b integrally or by moving the aperture stop 113b in the direction perpendicular to the optical axis (in the XY plane). In addition, for adjustment of illuminance unevenness, the opening width in the scanning direction is orthogonal to the scanning direction (non-scanning) in the vicinity of the mask surface (plate surface) or in the optical conjugate with the mask surface (plate surface) or in the vicinity thereof. It is also possible to correct by arranging a field stop that is different in (direction). For details of this correction method, refer to, for example, JP-A-7-142313. In such a correction method, a configuration may be provided in which a density distribution filter having a distribution in which the transmission characteristics can correct illuminance unevenness in the non-scanning direction is used instead of changing the width of the aperture of the field stop.
[0147]
The light from each illumination area on the mask M2 is a projection optical system composed of a plurality of projection optical units PL1 to PL5 (a total of five in FIG. 23) arranged along the Y-axis direction so as to correspond to each illumination area. Incident on system PL20. The light passing through the projection optical system PL20 forms an image of a pattern DP on a plate P2 supported in parallel to the XY plane via a plate holder (not shown) on a plate stage (not shown). That is, as described above, each of the projection optical units PL1 to PL5 is configured as an equal-magnification erecting system, so that trapezoidal exposures arranged in the Y-axis direction so as to correspond to the illumination areas on the plate P2. An equal-magnification erect image of the pattern DP is formed in the region.
[0148]
Referring back to FIG. 23, the above-described mask stage MS is provided with a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the mask stage MS along the X-axis direction that is the scanning direction. In addition, a pair of alignment drive systems (not shown) are provided for moving the mask stage MS by a minute amount along the Y-axis direction, which is the direction orthogonal to the scan, and rotating the mask stage MS by a minute amount around the Z-axis. The position coordinate of the mask stage MS is measured and controlled by a laser interferometer (not shown) using the moving mirror 125. Further, the mask stage MS is configured such that the position in the Z direction is variable.
[0149]
A similar drive system is also provided for the plate stage. That is, a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the plate stage along the X-axis direction, which is the scanning direction, and moving the plate stage by a minute amount along the Y-axis direction, which is the orthogonal direction of scanning. In addition, a pair of alignment drive systems (not shown) are provided for rotating by a minute amount around the Z axis. The position coordinate of the plate stage is measured and controlled by a laser interferometer (not shown) using a movable mirror 126. Similarly to the mask stage MS, the plate stage is also configured to be movable in the Z direction. The positions of the mask stage MS and the plate stage in the Z direction are controlled by the main control system 120.
[0150]
The above-described projection optical units PL1, PL3, and PL5 are arranged as a first row at a predetermined interval in a direction orthogonal to the scanning direction. Similarly, the projection optical system units PL2 and PL4 are arranged in the second row with a predetermined interval in a direction orthogonal to the scanning direction. Between the projection optical unit in the first row and the projection optical unit in the second row, an off-axis alignment system 152 for aligning the plate P and an auto for focusing the mask M2 and the plate P2 are provided. A focus system 154 is arranged. The telecentricity adjustment and the focus adjustment in the off-axis alignment system 152 can be adjusted by the methods according to the first to seventh embodiments described above.
[0151]
In addition, an illuminance measurement unit 129 for measuring the illuminance of light irradiated on the plate P2 via the projection optical system PL20 is provided on the plate stage, and light (image) irradiated on the plate P2 An aerial image measuring device 124 is provided for measuring the spatial distribution.
[0152]
FIG. 25 is a diagram showing a configuration of the projection optical unit PL1 according to the embodiment of the present invention. The configuration of the projection optical units PL2 to PL5 is the same as that of PL1. The projection optical unit PL1 shown in the figure has a first imaging optical system K1 that forms a primary image of the mask pattern based on the light from the mask M2, and an erect image (second image) of the mask pattern based on the light from the primary image. And a second imaging optical system K2 that forms a next image) on a glass substrate (plate) P2. Note that, in the vicinity of the primary image formation position of the mask pattern, a field area (illumination area) of the projection optical unit PL1 on the mask M2 and a projection area (exposure area) of the projection optical unit PL1 on the glass substrate P are defined. A field stop FS is provided.
[0153]
The first imaging optical system K1 is a first deflection that is obliquely provided at an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane) so that light incident along the −Z direction from the mask M2 is reflected in the + X direction. A first reflecting surface P1r of a member (first deflection member) is provided. The first imaging optical system K1 includes, in order from the first reflecting surface P1r side, a first refractive optical system G1P having a positive refractive power, and a first concave reflecting mirror having a concave surface facing the first reflecting surface P1r side. MI1. The first refractive optical system G1P and the first concave reflecting mirror MI1 are disposed along the X direction, and constitute the first catadioptric optical system HK1 as a whole. Further, the first imaging optical system K1 has an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane) so as to reflect the light incident along the −X direction from the first catadioptric optical system HK1 in the −Z direction. The second reflecting surface P2r of the second deflecting member (third deflecting member) that is obliquely provided is provided. A first aperture stop AS1 is disposed adjacent to the first concave reflecting mirror MI1 in the first imaging optical system K1.
[0154]
On the other hand, the second imaging optical system K2 is inclined at an angle of 45 ° with respect to the glass substrate surface (XY plane) so that light incident along the −Z direction from the second reflecting surface P2r is reflected in the + X direction. A third reflecting surface P3r of the provided third deflecting member (fourth deflecting member) is provided. The second imaging optical system K2 includes, in order from the third reflecting surface P3r side, a second refractive optical system G2P having a positive refractive power and a second concave reflecting mirror having a concave surface directed to the third reflecting surface P3r side. MI2. The second refractive optical system G2P and the second concave reflecting mirror MI2 are arranged along the X direction, and constitute a second catadioptric optical system HK2 as a whole. Further, the second imaging optical system K2 is 45 ° with respect to the glass substrate surface (XY plane surface) so as to reflect the light incident along the −X direction from the second catadioptric optical system HK2 in the −Z direction. The fourth reflecting surface P4r of the fourth deflecting member (second deflecting member) inclined at an angle of is provided. A second aperture stop AS2 is disposed adjacent to the second concave reflecting mirror MI2 in the second imaging optical system K2. The second concave reflecting mirror MI2 is configured to be able to change the direction of the concave reflecting surface. That is, the direction of the reflecting surface can be changed by changing the thickness of the washer for attaching the second concave reflecting mirror MI2 to the housing or the like.
[0155]
A magnification adjusting member 144 is provided in the optical path between the fourth reflecting surface P4r of the fourth deflecting member and the glass substrate P. The magnification adjusting member 144 also functions as a distortion adjusting member and an image plane adjusting member. Furthermore, it also functions as a decentration aberration adjusting member for adjusting decentration distortion, decentered image surface aberration, decentration coma aberration, and decentration chromatic aberration.
[0156]
Further, the magnification adjustment by the magnification adjustment member 144, the distortion adjustment by the magnification adjustment member 144 that functions as a distortion adjustment member, the image surface adjustment by the magnification adjustment member 144 that functions as an image surface adjustment member, and the magnification adjustment member that functions as an eccentric aberration adjustment member A pair of wedge-shaped declination prism pairs 140 in the optical path between the mask M2 and the first reflecting surface P1r of the first deflecting member in order to correct the image shift in the XYZ directions caused by the decentration aberration adjustment by 144; And a plane parallel plate 142 constituting an image shifter. Here, the declination prism pair 140 constitutes a focal position correcting means for correcting the imaging position. The plane parallel plate 142 constitutes an image shift means for correcting (shifting) the imaging position.
[0157]
As described above, the pattern formed on the mask M2 is illuminated with substantially uniform illuminance by illumination light (exposure light) from an illumination optical system generally used in this technical field. The light traveling along the −Z direction from the mask pattern formed in each illumination area on the mask M2 enters the first reflecting surface P1r via the declination prism pair 140 and the parallel plane plate 142, and the first The light is deflected by 90 ° by the reflecting surface P1r, and enters the first catadioptric optical system HK1 along the + X direction. The light incident on the first catadioptric optical system HK1 reaches the first concave reflecting mirror MI1 via the first refractive optical system G1P. The light reflected by the first concave reflecting mirror MI1 enters the second reflecting surface P2r along the −X direction again through the first refractive optical system G1P. The light that is deflected by 90 ° at the second reflecting surface P2r and travels along the −Z direction forms a primary image of the mask pattern in the vicinity of the field stop FS. The lateral magnification in the X direction of the primary image is +1 times, and the lateral magnification in the Y direction is -1.
[0158]
The light traveling along the −Z direction from the primary image of the mask pattern is deflected by 90 ° by the third reflecting surface P3r and enters the second catadioptric optical system HK2 along the + X direction. The light incident on the second catadioptric optical system HK2 reaches the second concave reflecting mirror MI2 via the second refractive optical system G2P. The light reflected by the second concave reflecting mirror MI2 enters the fourth reflecting surface Pr4 along the −X direction again via the second refractive optical system G2P. The light that is deflected by 90 ° on the fourth reflecting surface Pr4 and travels along the −Z direction forms a secondary image of the mask pattern in the corresponding exposure region on the glass substrate P2 via the magnification adjusting member 144. . Here, the lateral magnification in the X direction and the lateral magnification in the Y direction of the secondary image are both +1 times. That is, the mask pattern image formed on the glass substrate P2 via the projection optical unit PL1 is a 1 × erect image, and the projection optical unit PL1 constitutes a 1 × erect system.
[0159]
In the first catadioptric optical system HK1 described above, the first aperture stop AS1 and the first concave reflecting mirror MI1 are disposed at the rear focal position of the first refractive optical system G1P. Telecentric on the FS side. Also in the second catadioptric optical system HK2, since the second aperture stop AS2 and the second concave reflecting mirror MI2 are disposed at the rear focal position of the second refractive optical system G2P, the field stop FS side and the glass substrate are arranged. Telecentric on the P2 side. As a result, the projection optical unit PL1 is a telecentric optical system on both sides (the mask M2 side and the glass substrate P2 side).
[0160]
As described above, the mask pattern image formed on the glass substrate P2 via the projection optical unit PL1 is an equal-size erect image. Therefore, desired scanning exposure can be performed by moving the mask M2 held on the mask stage MS and the glass substrate P2 held on the substrate stage integrally along the same direction (X direction). it can.
[0161]
Now, in the projection optical system PL1 according to the eighth embodiment shown in FIG. 25, the second concave reflecting mirror MI2 is formed of a light-transmitting material such as low-expansion glass or quartz glass. A dielectric film having a reflectivity of about 99% is deposited on the reflecting surface of the two concave reflecting mirror MI2. Therefore, about 1% of exposure light passes to the back surface side (+ X direction side) of the second concave reflecting mirror MI2. Here, since the reflecting surface of the concave reflecting mirror is a pupil conjugate surface, an image of the secondary light source is formed on this reflecting surface. When the back surface of the second concave reflecting mirror MI2 is a smooth surface (polished surface), a secondary light source can be visually observed from the back surface side of the second concave reflecting mirror MI2 by placing a diffusion plate or thin paper on the back surface. The image can be observed. If the back surface of the second concave reflecting mirror MI2 is like a diffusing surface, the image of the secondary light source can be observed as it is.
[0162]
For this reason, in the eighth embodiment, a diffusing plate is arranged on the illumination optical system IL side with respect to the mask pattern surface, and the illumination light is supplied to the projection optical system PL20 so that the sigma value σ ≧ 1. . At this time, the diffusion plate diffuses so that the image of the aperture stop 113 (or the image of the secondary light source formed by the fly-eye integrator 112) and the aperture stop AS2 can be simultaneously observed on the reflection surface of the second concave reflecting mirror MI2. Set the degree.
[0163]
Then, while observing the positional relationship between the aperture stop AS2 and the light source (secondary light source image), the fly-eye integrator 112 and the aperture stop AS2 and the light source (secondary light source image) are substantially concentric. The telecentricity is adjusted by adjusting the position of the aperture stop 113. At this time, since the image of the aperture stop AS1 adjacent to the first concave reflector MI1 is also formed on the reflection surface of the second concave reflector MI2, the positional relationship of the aperture stop AS1 with respect to the aperture stop AS2 is also confirmed. It is possible.
[0164]
In the eighth embodiment, the example of adjusting the telecentricity of the projection optical system having the two catadioptric imaging optical systems K1 and K2 has been described. A catadioptric projection optical system comprising the above refractive imaging optical system, a catadioptric projection optical system comprising only one catadioptric imaging optical system, and further a reflective projection optical system It is possible to adjust the telecentricity.
[0165]
In the exposure apparatuses according to the fifth to eighth embodiments described above, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system is photosensitive. Microdevices (semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured by exposing the substrate (exposure process). Hereinafter, an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a microdevice by forming a predetermined circuit pattern on a plate or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to the fifth to eighth embodiments. This will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0166]
First, in step 301 of FIG. 26, a metal film is deposited on one lot of plates. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of plates. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus including the FIA microscope according to the fifth to eighth embodiments, the image of the pattern on the mask is formed on the one lot of plates via the projection optical system. The exposure is sequentially transferred to each shot area. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of plates is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of plates to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each plate.
[0167]
Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. In steps 301 to 305, a metal is vapor-deposited on the plate, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, the process is performed on the plate. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.
[0168]
In the exposure apparatus according to the fifth to eighth embodiments, a liquid crystal display element as a micro device is obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). You can also. Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 27, in the pattern formation step 401, the mask pattern is transferred to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using an exposure apparatus equipped with FIA microscopes according to the fifth to eighth embodiments. A so-called photolithographic process of exposing is performed. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.
[0169]
Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ).
[0170]
Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, since exposure is performed using an exposure apparatus in which accurate alignment is performed by an image observation apparatus in which telecentricity adjustment and focus position measurement are performed, an extremely fine circuit pattern is formed. A liquid crystal display element having the above can be obtained with high throughput.
[0171]
【The invention's effect】
According to the telecentricity adjustment method of the image observation apparatus of the present invention, an image of the secondary light source imaged by the imaging element using an inexpensive tool such as an imaging element for performing the telecentricity adjustment of the image observation apparatus. The telecentricity adjustment of the image observation apparatus is performed by adjusting the position of the secondary light source based on the imaging aperture stop image. That is, before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus, the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed by a simple method. Therefore, the cost for adjusting the telecentricity of the image observation apparatus can be reduced, and the telecentricity adjustment of the image observation apparatus can be performed easily and with high accuracy.
[0172]
Further, according to the focus position measurement method of the image observation apparatus of the present invention, a linear pattern is used, the spatial image intensity distribution of the linear pattern is measured, and based on the asymmetry of the measured spatial image intensity distribution, The focus position of the image observation apparatus is measured. Alternatively, the image position of the linear pattern is measured using the linear pattern, and the focus position of the image observation apparatus is measured based on the measured image position of the linear pattern. That is, the focus position can be measured by a simple method before the image observation apparatus is mounted on the exposure apparatus. Therefore, the time and cost for measuring the focus position of the image observation apparatus can be reduced, and the focus position measurement of the image observation apparatus can be performed easily and with high accuracy.
[0173]
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, the image observation apparatus in which telecentricity adjustment or focus position measurement is precisely performed by the method of the present invention is provided. Therefore, since the mask and the photosensitive substrate are aligned based on the position of the mask and the photosensitive substrate accurately measured by the image observation apparatus, a fine exposure pattern can be satisfactorily exposed.
[0174]
Further, according to the focus position measurement method of the projection optical system of the present invention, a linear pattern is used, the aerial image intensity distribution of the linear pattern is measured, and based on the asymmetry of the measured aerial image intensity distribution, Measure the focus position of the projection optical system. Alternatively, a linear pattern is used, the image position of the linear pattern is measured, and the focus position of the projection optical system is measured based on the measured image position of the linear pattern. Therefore, it is possible to reduce time and cost for measuring the focus position of the projection optical system, and it is possible to easily and accurately measure the focus position of the projection optical system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an FIA microscope and a tool for performing telecentricity adjustment of the FIA microscope according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a telecentricity adjustment method for the FIA microscope according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram illustrating a state where an exit end image and an aperture stop image of the light guide according to the first embodiment are captured.
FIG. 4 is a flowchart for explaining a telecentricity adjustment method for an FIA microscope according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram showing an FIA microscope and a tool for performing telecentricity adjustment of the FIA microscope according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a focus position measuring method for an FIA microscope according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a diagram for explaining focus position measurement of an FIA microscope according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state where an exit end image and an aperture stop image of a light guide according to a third embodiment are captured.
FIG. 9 is a diagram showing a linear pattern of indices according to a third embodiment.
FIG. 10 is a graph showing an aerial image intensity distribution of an index according to the third embodiment and a differential value thereof.
FIG. 11 is a graph showing a T value determined based on an aerial image intensity distribution according to the third embodiment.
FIG. 12 is a graph showing a T value determined based on an aerial image intensity distribution when spherical aberration remains in the FIA microscope according to the third embodiment.
FIG. 13 is a graph showing a contrast value when spherical aberration remains in the FIA microscope according to the third embodiment.
FIG. 14 is a graph showing a T value determined based on an aerial image intensity distribution when coma aberration remains in the FIA microscope according to the third embodiment.
FIG. 15 is a flowchart for explaining a focus position measuring method for an FIA microscope according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a diagram illustrating a state where an exit end image and an aperture stop image of a light guide of an FIA microscope are captured.
FIG. 17 is a view showing the arrangement of an exposure apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a flowchart for explaining a focus position measuring method for a projection optical system according to a fifth embodiment of the invention;
FIG. 19 is a diagram for explaining a configuration of a σ stop according to a fifth embodiment;
FIG. 20 is a flowchart for explaining a focus position measuring method for a projection optical system according to a sixth embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a flowchart for explaining a defocus amount measuring method of an FIA microscope according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of an FIA microscope according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a perspective view showing an overall schematic configuration of a scanning exposure apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a side view of an illumination optical system configuration according to an eighth embodiment.
FIG. 25 is a diagram showing the configuration of each projection optical unit according to the eighth embodiment.
FIG. 26 is a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor device as a micro device according to an embodiment.
FIG. 27 is a flowchart of a method of manufacturing a liquid crystal display element as a micro device according to an embodiment.
FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a conventional FIA microscope.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Light source, 4 ... Collector lens, 6 ... Wavelength selection filter, 8 ... Condenser lens, 10 ... Light guide, 12 ... σ stop, 14 ... Field stop, 16 ... Condenser lens, 18 ... Half mirror, 20 ... Aperture stop, 22 ... first objective lens, 24 ... second objective lens, 26 ... reflecting mirror, 28,34 ... CCD, 30 ... tool mirror, 32,40 ... tool lens, 42 ... reflecting plate, 48 ... index, 72 ... elliptical mirror 72 ... light source 74 ... dichroic mirror 76 ... relay lens 78 ... fly eye lens 80 ... sigma aperture 82 ... condenser lens 84 ... collimator lens 86 ... reflecting mirror 90,92 ... FIA microscope 94 ... AIS, 124: aerial image measuring device, 125, 126 ... moving mirror, 129 ... illuminance measuring unit, 152 ... alignment system, 154 ... autofocus system, IL ... illumination optical system, M, M2 ... mask, PL, PL20 ... projection optical system, PL1-PL5 ... projection optical unit, P, P2 ... plate.

Claims (19)

所定の二次光源からの光を観察対象物へ導き、対物光学系を経由した該観察対象物からの光に基づいて撮像素子の撮像面上に前記観察対象物の像を形成する画像観察装置のテレセントリシティ調整方法において、
前記対物光学系を介した前記所定の二次光源からの光に基づいて、前記所定の二次光源の像を所定面に形成する二次光源像形成工程と、
前記対物光学系を介した前記所定の二次光源からの光に基づいて、前記対物光学系と前記撮像素子との間に配置される結像開口絞りの像を前記所定面に形成する結像開口絞り像形成工程と、
前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像との双方に基づいて前記所定の二次光源の位置を調整する調整工程と
を含むことを特徴とする画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。
An image observation apparatus for guiding light from a predetermined secondary light source to an observation object and forming an image of the observation object on an imaging surface of an image sensor based on light from the observation object via an objective optical system In the telecentricity adjustment method of
A secondary light source image forming step of forming an image of the predetermined secondary light source on a predetermined surface based on light from the predetermined secondary light source via the objective optical system;
An imaging that forms an image of an imaging aperture stop disposed between the objective optical system and the imaging element on the predetermined surface based on light from the predetermined secondary light source via the objective optical system Aperture stop image forming process;
A telecentricity adjustment method for an image observation apparatus, comprising: an adjustment step of adjusting a position of the predetermined secondary light source based on both the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop. .
前記所定面に前記撮像素子とは異なる撮像素子の撮像面を配置して、前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像との双方を撮像する撮像工程をさらに含み、
前記結像開口絞り像形成工程では、前記結像開口絞り及び前記対物光学系の双方を介した前記所定の二次光源からの光に基づいて、前記結像開口絞りの像を形成し、
前記調整工程では、前記撮像工程により撮像された前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像とに基づいて、前記二次光源の位置を調整することを特徴とする請求項1に記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。
An imaging step of arranging an imaging surface of an imaging device different from the imaging device on the predetermined surface and capturing both the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop;
In the imaging aperture stop image forming step, an image of the imaging aperture stop is formed based on light from the predetermined secondary light source through both the imaging aperture stop and the objective optical system,
The position of the secondary light source is adjusted in the adjusting step based on the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop imaged in the imaging step. Telecentricity adjustment method of the image observing apparatus.
前記対物光学系と前記撮像素子との間の光路中に工具光学系を配置する工具光学系配置工程と、
前記工具光学系の焦点位置に前記撮像素子の前記撮像面を位置決めする撮像面配置工程と、
前記二次光源の像と、前記対物光学系と前記撮像素子との間に配置される結像開口絞りの像とを前記撮像素子を用いて撮像する撮像工程と
を含み、
前記調整工程では、前記撮像工程により撮像された前記二次光源の像と前記結像開口絞りの像とに基づいて、前記二次光源の位置を調整することを特徴とする請求項1に記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。
A tool optical system arranging step of arranging a tool optical system in an optical path between the objective optical system and the image sensor;
An imaging surface arrangement step of positioning the imaging surface of the imaging element at a focal position of the tool optical system;
An image capturing step of capturing an image of the secondary light source and an image of an imaging aperture stop disposed between the objective optical system and the image sensor using the image sensor;
The position of the secondary light source is adjusted in the adjusting step based on the image of the secondary light source and the image of the imaging aperture stop imaged in the imaging step. Telecentricity adjustment method of the image observing apparatus.
前記所定の二次光源の像及び前記結像開口絞りの像が前記所定面上に形成されるように前記二次光源の位置を光軸方向に沿って移動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。The method further includes a step of moving the position of the secondary light source along the optical axis direction so that the image of the predetermined secondary light source and the image of the imaging aperture stop are formed on the predetermined surface. The telecentricity adjustment method of the image observation apparatus as described in any one of Claim 1 thru | or 3. 前記所定の二次光源と前記結像開口絞りとの間の光路中に拡散板を挿入する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。The image observation according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of inserting a diffuser plate in an optical path between the predetermined secondary light source and the imaging aperture stop. Device telecentricity adjustment method. 前記拡散板の拡散度は、前記所定面上において前記二次光源の像が判別できるように定められていることを特徴とする請求項5に記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。6. The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 5, wherein the diffusivity of the diffusion plate is determined so that an image of the secondary light source can be discriminated on the predetermined plane. 前記調整工程は、前記所定の二次光源の像と前記結像開口絞りの像とが同心円状となるように、前記所定の二次光源の位置を調整することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。The adjustment step adjusts the position of the predetermined secondary light source so that the image of the predetermined secondary light source and the image of the imaging aperture stop are concentric. The telecentricity adjustment method of the image observation apparatus as described in any one of Claims 6. 前記調整工程は、光源からの光に基づいて前記所定の二次光源を形成するためのライトガイド端面の位置、または前記所定の二次光源を形成するための照明σ絞りの位置を調整することを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の画像観察装置のテレセントリシティ調整方法。The adjusting step adjusts a position of a light guide end surface for forming the predetermined secondary light source or a position of an illumination σ stop for forming the predetermined secondary light source based on light from a light source. The telecentricity adjustment method for an image observation apparatus according to claim 1, wherein: 所定の二次光源からの光を観察対象物へ導き、対物光学系を経由した該観察対象物からの光に基づいて撮像素子の撮像面上に前記観察対象物の像を形成する画像観察装置のフォーカス位置計測方法において、
前記所定の二次光源を画像観察装置の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、
前記偏心方向に対して垂直な方向に伸びた線状パターンを前記観察対象物が配置される面の近傍または該配置される面と共役な面の近傍に位置決めするパターン配置工程と、
前記線状パターンの空間像強度分布を計測する空間像強度分布計測工程と、
前記空間像強度分布計測工程にて計測された前記空間像強度分布の非対称性に基づいて、前記対物光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程と
を含むことを特徴とする画像観察装置のフォーカス位置計測方法。
An image observation apparatus for guiding light from a predetermined secondary light source to an observation object and forming an image of the observation object on an imaging surface of an image sensor based on light from the observation object via an objective optical system In the focus position measurement method of
An illumination light eccentric step for decentering the predetermined secondary light source in a predetermined eccentric direction with respect to the optical axis of the image observation device;
A pattern placement step of positioning a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction in the vicinity of the surface on which the observation object is placed or in the vicinity of a surface conjugate with the placed surface;
An aerial image intensity distribution measuring step for measuring an aerial image intensity distribution of the linear pattern;
A focus position measuring step of measuring a focus position of the objective optical system based on asymmetry of the aerial image intensity distribution measured in the aerial image intensity distribution measuring step. Focus position measurement method.
前記線状パターンの像位置を計測する像位置計測工程を更に備え、
前記フォーカス位置計測工程は、前記空間像強度分布計測工程において計測された空間像強度分布の非対称性及び前記像位置計測工程において計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記対物光学系のフォーカス位置を計測することを特徴とする請求項9に記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法。
An image position measuring step of measuring an image position of the linear pattern;
The focus position measuring step is based on the asymmetry of the aerial image intensity distribution measured in the aerial image intensity distribution measuring step and the image position of the linear pattern measured in the image position measuring step. The focus position measuring method of the image observation apparatus according to claim 9, wherein the focus position is measured.
所定の二次光源からの光を観察対象物へ導き、対物光学系を経由した該観察対象物からの光に基づいて撮像素子の撮像面上に前記観察対象物の像を形成する画像観察装置のフォーカス位置計測方法において、
前記所定の二次光源を画像観察装置の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、
前記偏心方向に対して垂直な方向に延びた線状パターンを前記観察対象物が配置される面の近傍または該配置される面と共役な面の近傍に位置決めするパターン配置工程と、
前記線状パターンの像位置を計測する計測工程と、
前記計測工程にて計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記対物光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程と
を含むことを特徴とする画像観察装置のフォーカス位置計測方法。
An image observation apparatus for guiding light from a predetermined secondary light source to an observation object and forming an image of the observation object on an imaging surface of an image sensor based on light from the observation object via an objective optical system In the focus position measurement method of
An illumination light eccentric step for decentering the predetermined secondary light source in a predetermined eccentric direction with respect to the optical axis of the image observation device;
A pattern placement step of positioning a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction in the vicinity of the surface on which the observation object is placed or in the vicinity of the surface conjugate with the placed surface;
A measurement step of measuring the image position of the linear pattern;
And a focus position measuring step of measuring a focus position of the objective optical system based on the image position of the linear pattern measured in the measuring step.
前記照明光偏心工程は、光源からの光に基づいて前記所定の二次光源を形成するためのライトガイド端面の位置、または前記所定の二次光源を形成するための照明σ絞りの位置を前記偏心方向に沿って偏心させる工程を含むことを特徴とする請求項9乃至請求項11の何れか一項に記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法。In the illumination light eccentric step, the position of the light guide end surface for forming the predetermined secondary light source based on the light from the light source, or the position of the illumination σ stop for forming the predetermined secondary light source The focus position measuring method for an image observation apparatus according to claim 9, further comprising a step of decentering along an eccentric direction. 前記照明光偏心工程は、前記所定の二次光源を形成するための照明σ絞りを交換する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9乃至請求項12の何れか一項に記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法。The image observation according to any one of claims 9 to 12, wherein the illumination light decentering step further includes a step of replacing an illumination σ stop for forming the predetermined secondary light source. Device focus position measurement method. 前記線状パターンは、位相パターンであることを特徴とする請求項9乃至請求項13の何れか一項に記載の画像観察装置のフォーカス位置計測方法。The focus position measurement method for an image observation apparatus according to claim 9, wherein the linear pattern is a phase pattern. 請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載のテレセントリシティ調整方法によりテレセントリシティの調整を行った画像観察装置を備えることを特徴とする露光装置。An exposure apparatus comprising: an image observation apparatus that adjusts telecentricity by the telecentricity adjustment method according to claim 1. 請求項9乃至請求項14の何れか一項に記載のフォーカス位置計測方法によりフォーカス位置の計測を行った画像観察装置を備えることを特徴とする露光装置。An exposure apparatus comprising: an image observation apparatus that measures a focus position by the focus position measurement method according to any one of claims 9 to 14. 第1面に配置されたマスクに形成されたパターン像を第2面に配置された感光性基板へ投影する投影光学系のフォーカス位置計測方法において、
所定の二次光源を前記投影光学系の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、
前記偏心された前記二次光源からの光を前記第1面へ導く照明工程と、
前記偏心方向に対して垂直な方向に延びた線状パターンを前記第1面の近傍または前記第1面と共役な面の近傍に位置決めするパターン配置工程と、
前記線状パターンの空間像強度分布を計測する空間像強度分布計測工程と、
前記空間像強度分布計測工程にて計測された前記空間像強度分布の非対称性に基づいて、前記投影光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程と
を含むことを特徴とする投影光学系のフォーカス位置計測方法。
In a focus position measuring method of a projection optical system for projecting a pattern image formed on a mask arranged on a first surface onto a photosensitive substrate arranged on a second surface,
An illumination light decentering step of decentering a predetermined secondary light source in a predetermined eccentric direction with respect to the optical axis of the projection optical system;
An illuminating step for guiding the eccentric light from the secondary light source to the first surface;
A pattern placement step of positioning a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction in the vicinity of the first surface or in the vicinity of a surface conjugate with the first surface;
An aerial image intensity distribution measuring step for measuring an aerial image intensity distribution of the linear pattern;
A focus position measuring step of measuring a focus position of the projection optical system based on asymmetry of the aerial image intensity distribution measured in the aerial image intensity distribution measuring step. Focus position measurement method.
前記線状パターンの像位置を計測する像位置計測工程をさらに含み、
前記フォーカス位置計測工程では、前記空間像強度分布計測工程において計測された空間像強度分布の非対称性及び前記像位置計測工程において計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記投影光学系のフォーカス位置を計測することを特徴とする請求項17に記載の投影光学系のフォーカス位置計測方法。
An image position measuring step of measuring the image position of the linear pattern;
In the focus position measurement step, based on the asymmetry of the aerial image intensity distribution measured in the aerial image intensity distribution measurement step and the image position of the linear pattern measured in the image position measurement step, the projection optical system The focus position measuring method for a projection optical system according to claim 17, wherein the focus position is measured.
第1面に配置されたマスクに形成されたパターン像を第2面に配置された感光性基板へ投影する投影光学系のフォーカス位置計測方法において、
所定の二次光源を前記投影光学系の光軸に対して所定の偏心方向へ偏心させる照明光偏心工程と、
前記偏心された前記二次光源からの光を前記第1面へ導く照明工程と、
前記偏心方向に対して垂直な方向に延びた線状パターンを前記第1面の近傍または前記第1面と共役な面の近傍に位置決めするパターン配置工程と、
前記線状パターンの像位置を計測する計測工程と、
前記計測工程にて計測された前記線状パターンの像位置に基づいて、前記投影光学系のフォーカス位置を計測するフォーカス位置計測工程と
を含むことを特徴とする投影光学系のフォーカス位置計測方法。
In a focus position measuring method of a projection optical system for projecting a pattern image formed on a mask arranged on a first surface onto a photosensitive substrate arranged on a second surface,
An illumination light decentering step of decentering a predetermined secondary light source in a predetermined eccentric direction with respect to the optical axis of the projection optical system;
An illuminating step for guiding the eccentric light from the secondary light source to the first surface;
A pattern placement step of positioning a linear pattern extending in a direction perpendicular to the eccentric direction in the vicinity of the first surface or in the vicinity of a surface conjugate with the first surface;
A measurement step of measuring the image position of the linear pattern;
A focus position measurement method for a projection optical system, comprising: a focus position measurement step for measuring a focus position of the projection optical system based on an image position of the linear pattern measured in the measurement step.
JP2003190379A 2003-07-02 2003-07-02 Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method Pending JP2005026461A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003190379A JP2005026461A (en) 2003-07-02 2003-07-02 Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003190379A JP2005026461A (en) 2003-07-02 2003-07-02 Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005026461A true JP2005026461A (en) 2005-01-27

Family

ID=34188294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003190379A Pending JP2005026461A (en) 2003-07-02 2003-07-02 Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005026461A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010225940A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Canon Inc Position detector, exposure apparatus, and method of manufacturing device
JP2013029322A (en) * 2011-07-26 2013-02-07 Olympus Corp Device for measuring wavelength distribution

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010225940A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Canon Inc Position detector, exposure apparatus, and method of manufacturing device
US8149423B2 (en) 2009-03-24 2012-04-03 Canon Kabushiki Kaisha Position detection apparatus, exposure apparatus, and method of manufacturing device
US8259310B2 (en) 2009-03-24 2012-09-04 Canon Kabushiki Kaisha Position detection apparatus, exposure apparatus, and method of manufacturing device
JP2013029322A (en) * 2011-07-26 2013-02-07 Olympus Corp Device for measuring wavelength distribution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6811953B2 (en) Exposure apparatus, method for manufacturing therof, method for exposing and method for manufacturing microdevice
US9594316B2 (en) Surface positioning detecting apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
KR20030080181A (en) An exposure apparatus and an exposure method
KR20110021705A (en) Inspection device and inspecting method for spatial light modulator, illuminating optical system, method for adjusting the illuminating optical system, exposure device, and device manufacturing method
JP2015144275A (en) Method for measuring optical system, method for controlling exposure device, exposure method, and method for producing device
JP4692862B2 (en) Inspection apparatus, exposure apparatus provided with the inspection apparatus, and method for manufacturing microdevice
JP4655332B2 (en) Exposure apparatus, exposure apparatus adjustment method, and microdevice manufacturing method
JP3210123B2 (en) Imaging method and device manufacturing method using the method
JP3743576B2 (en) Projection exposure apparatus and method for manufacturing semiconductor element or liquid crystal display element using the same
JP5700272B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2005340605A (en) Aligner and its adjusting method
JP2003059799A (en) Illumination optical system, exposure system, and method of manufacturing microdevice
US20050002035A1 (en) Exposure apparatus
JP3218631B2 (en) Projection exposure equipment
JP2009031169A (en) Position detection apparatus, exposure apparatus, and manufacturing method for device
JP4788229B2 (en) Position detection apparatus, alignment apparatus, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method
JP3736271B2 (en) Mask, projection optical system inspection method and exposure method, and projection optical system inspection device and exposure apparatus
JP2005026461A (en) Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method
JP2006184709A (en) Imaging optics, exposure apparatus and method for manufacturing microdevice
WO2013168457A1 (en) Surface position measurement device, surface position measurement method, exposure device, and device production method
JP2007132981A (en) Objective optical system, aberration measuring instrument and exposure device
JP4055471B2 (en) Optical apparatus, position detection apparatus, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method
JP4581727B2 (en) Exposure apparatus and microdevice manufacturing method
JPH0547629A (en) Manufacturing method of semiconductor device and projection aligner using the same
JP2005024584A (en) Scanning projection aligner and exposure method