JP2011009411A - Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2011009411A
JP2011009411A JP2009150754A JP2009150754A JP2011009411A JP 2011009411 A JP2011009411 A JP 2011009411A JP 2009150754 A JP2009150754 A JP 2009150754A JP 2009150754 A JP2009150754 A JP 2009150754A JP 2011009411 A JP2011009411 A JP 2011009411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
projection optical
pattern
image
wafer
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
JP2009150754A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshifumi Nakakoji
佳史 中小路
Takashi Uemura
敬 植村
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 JP2009150754A priority Critical patent/JP2011009411A/en
Publication of JP2011009411A publication Critical patent/JP2011009411A/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

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure optical characteristics of a projection optical system by obtaining the optical characteristics of the projection optical system based on an average value of detection results.SOLUTION: A method of measuring optical characteristics includes a step (S518) of changing stepwise an irradiation amount (dose) of illumination light irradiated onto a wafer provided on a side of an image plane via a measuring pattern on a reticle and the projection optical system. In addition, while a position of the wafer (focus position) with respect to an optical axis direction of the projection optical system is changed stepwise for each irradiation amount (S504), an image of the measuring pattern is transferred (S510) to respective internal different regions of a plurality of shot regions on the wafer by a step-and-scan method under such conditions that the irradiation amount and the focus position are common. The image of the measuring pattern formed in the plurality of partial regions inside each of the plurality of shot regions on the wafer is detected. The optical characteristics of the projection optical system are obtained based on the average value of the detection results in the plurality of shot regions for each condition in common.

Description

本発明は、光学特性計測方法、露光方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法、該光学特性計測方法を利用する露光方法、及び該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an optical property measurement method, an exposure method, and a device manufacturing method, and more specifically, an optical property measurement method for measuring an optical property of a projection optical system, an exposure method using the optical property measurement method, and the method The present invention relates to a device manufacturing method using an exposure method.

半導体素子(集積回路)等は年々高集積化しており、これに伴い半導体素子等の製造装置であるステッパなどの投影露光装置には、一層の高解像力が要求されるようになってきた。また、被露光物体上に既に形成されているパターンに対する次層以後のパターンの重ね合わせ精度を向上させることも重要である。この前提として、投影光学系の光学特性(結像特性を含む)を正確に計測、評価し、その評価結果に基づいて投影光学系の光学特性を向上させる(調整による場合を含む)ことが必要になる。   Semiconductor elements (integrated circuits) and the like have been highly integrated year by year, and accordingly, a projection apparatus such as a stepper, which is a manufacturing apparatus for semiconductor elements, has been required to have higher resolution. It is also important to improve the overlay accuracy of the pattern after the next layer on the pattern already formed on the object to be exposed. As a premise, it is necessary to accurately measure and evaluate the optical characteristics (including imaging characteristics) of the projection optical system, and to improve the optical characteristics of the projection optical system based on the evaluation results (including adjustment). become.

投影光学系の光学特性、例えば像面(湾曲)の正確な計測は、視野内の各評価点(計測点)における最良フォーカス位置を正確に計測できることが前提となる。   Accurate measurement of the optical characteristics of the projection optical system, for example, the image plane (curvature), is based on the premise that the best focus position at each evaluation point (measurement point) in the field of view can be accurately measured.

投影光学系の最良フォーカス位置の計測方法の一例として、例えば特許文献1に開示される方法が知られている。この方法では、所定のパターン(例えば、ラインアンドスペースパターン等)がテストパターンとして形成されたレチクルを用いて露光を行い、投影光学系の光軸方向に関する複数の位置でテストパターンをテスト用ウエハに転写する。そのテスト用ウエハを現像して得られるレジスト像(転写されたパターンの像)を、例えば、露光装置が備える結像式アライメントセンサ等で撮像し、その撮像データから得られるテストパターンの画像のコントラスト値(例えば画素の輝度値の分散など)と投影光学系の光軸方向に関するウエハの位置との関係に基づいて、最良フォーカス位置を求める。このため、この方法は、コントラスト・フォーカス法とも呼ばれている。   As an example of a method for measuring the best focus position of a projection optical system, for example, a method disclosed in Patent Document 1 is known. In this method, exposure is performed using a reticle on which a predetermined pattern (for example, a line and space pattern) is formed as a test pattern, and the test pattern is applied to a test wafer at a plurality of positions in the optical axis direction of the projection optical system. Transcript. A resist image (transferred pattern image) obtained by developing the test wafer is picked up by, for example, an imaging alignment sensor provided in the exposure apparatus, and the contrast of the test pattern image obtained from the picked-up data The best focus position is obtained based on the relationship between the value (for example, the dispersion of the luminance value of the pixel) and the wafer position in the optical axis direction of the projection optical system. For this reason, this method is also called a contrast focus method.

しかし、上述のコントラスト・フォーカス法より得られる最良フォーカス位置は、テストパターンの露光条件、特にウエハに与えられるエネルギ量(ドーズ量)に影響を受け易く、特に最先端のデバイスの製造で用いられる露光装置(投影光学系)では、コントラスト・フォーカス法より得られる最良フォーカス位置は、より一層ドーズ量に敏感であることが最近判明した。   However, the best focus position obtained by the above-mentioned contrast focus method is easily influenced by the exposure conditions of the test pattern, particularly the amount of energy (dose amount) given to the wafer, and is particularly used for the manufacture of the most advanced devices. In the apparatus (projection optical system), it has recently been found that the best focus position obtained by the contrast focus method is more sensitive to the dose.

また、従来のコントラスト・フォーカス法では、同一の評価点について、同一の露光条件、すなわち同一ドーズかつ同一フォーカス位置でのテストパターンの像は、1つのみウエハ上に形成されるので、その計測値が誤差を含む場合に、最良フォーカス位置の計測がその誤差の影響を受ける。   In the conventional contrast / focus method, only one test pattern image with the same exposure condition, that is, the same dose and the same focus position is formed on the wafer for the same evaluation point. Measurement of the best focus position is affected by the error.

米国特許出願公開第2004/0179190号明細書US Patent Application Publication No. 2004/0179190

本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第1の観点からすると、第1面上に配置されるパターンの像を第2面側に配置される物体上に投影する投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、前記第1面上に配置された計測用パターンと前記投影光学系とを介して前記第2面側に配置された物体上に照射されるエネルギビームの量を段階的に変更するとともに、各エネルギビームの量について、前記投影光学系の光軸方向に関する前記物体の位置を段階的に変更しつつ、前記エネルギビームの量と前記投影光学系の光軸方向に関する前記物体の位置とが共通の条件に対して、前記計測用パターンの像を、前記物体上の複数の区画領域それぞれの内部の異なる部分領域に順次転写することを、繰り返すことと;前記繰り返しの結果、物体上の複数の区画領域それぞれの内部の複数の部分領域に形成された前記計測用パターンの像を検出し、前記共通の条件毎の前記複数の区画領域における前記検出結果の平均値に基づいて、前記投影光学系の光学特性を求めることと;を含む光学特性計測方法である。   The present invention has been made under the circumstances described above. From the first viewpoint, the projection optical system projects an image of a pattern arranged on the first surface onto an object arranged on the second surface side. An optical property measurement method for measuring an optical property of a system, which is irradiated onto an object arranged on the second surface side through a measurement pattern arranged on the first surface and the projection optical system. The amount of energy beam and the projection optics are changed stepwise while changing the position of the object with respect to the optical axis direction of the projection optical system stepwise. Repeatedly transferring the image of the measurement pattern sequentially to different partial areas inside each of the plurality of partitioned areas on the object under the condition that the position of the object in the optical axis direction of the system is common. That; As a result, an image of the measurement pattern formed in a plurality of partial areas inside each of the plurality of partitioned areas on the object is detected, and the average of the detection results in the plurality of partitioned areas for each of the common conditions Determining an optical characteristic of the projection optical system based on a value; and an optical characteristic measuring method including:

これによれば、共通の条件毎の前記複数の区画領域における前記検出結果の平均値に基づいて、前記投影光学系の光学特性を求めるので、平均化効果により計測用パターンの像の検出結果に含まれるランダムな誤差成分(物体上に照射されるエネルギビームの量の誤差に起因するものを含む)が低減され、投影光学系の光学特性を高い計測安定性をもって計測することが可能となる。   According to this, since the optical characteristic of the projection optical system is obtained based on the average value of the detection results in the plurality of partitioned regions for each common condition, the measurement pattern image detection result is obtained by the averaging effect. Random error components (including those caused by errors in the amount of energy beam irradiated onto the object) are reduced, and the optical characteristics of the projection optical system can be measured with high measurement stability.

本発明は、第2の観点からすると、本発明の光学特性計測方法を利用して、第1面上に配置されるパターンの像を第2面側に配置される物体上に投影する投影光学系の光学特性を計測することと;前記光学特性の計測結果を考慮して、前記投影光学系の光学特性及び前記投影光学系の光軸方向に関する前記物体の位置の少なくとも一方を調整して、前記パターンの像を前記投影光学系を介して前記第2面側に配置される前記物体に投影して、該物体を露光することと;を含む露光方法である。   From a second viewpoint, the present invention uses the optical characteristic measurement method of the present invention to project an image of a pattern arranged on the first surface onto an object arranged on the second surface side. Measuring the optical characteristics of the system; taking into account the measurement results of the optical characteristics, adjusting at least one of the optical characteristics of the projection optical system and the position of the object with respect to the optical axis direction of the projection optical system; Projecting an image of the pattern onto the object disposed on the second surface side through the projection optical system, and exposing the object.

これによれば、物体上に精度良くパターンの像を形成すること、すなわち物体の高精度な露光が可能となる。   This makes it possible to form a pattern image on the object with high accuracy, that is, to expose the object with high accuracy.

本発明は、第3の観点からすると、本発明の露光方法を用いて物体上にパターンを形成することと;前記パターンが形成された前記物体を処理することと;を含むデバイス製造方法である。   From a third aspect, the present invention is a device manufacturing method including: forming a pattern on an object using the exposure method of the present invention; and processing the object on which the pattern is formed. .

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment. 図2(A)及び図2(B)は、それぞれ、計測用レチクルRTH,RTVを示す図である。2A and 2B are diagrams showing measurement reticles R TH and R TV , respectively. 本実施形態に係る露光装置における投影光学系の光学特性の計測方法に関する、主制御装置内のCPUの処理アルゴリズムを簡略化して示すフローチャートである。It is a flowchart which simplifies and shows the processing algorithm of CPU in the main controller regarding the measuring method of the optical characteristic of the projection optical system in the exposure apparatus which concerns on this embodiment. 図3のステップ406の具体例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific example of step 406 of FIG. ウエハW上のショット領域の配置とステップ・アンド・スキャン方式の露光時における露光中心の移動経路を示す図である。It is a diagram showing a movement path of the exposure center at the time of exposure of the arrangement and step-and-scan method of the shot areas on wafer W T. 評価点対応領域が形成されたウエハW上のショット領域の1つを示す図である。It is a diagram showing one shot area on the wafer W T that evaluation point corresponding region is formed. 評価点対応領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an evaluation score corresponding | compatible area | region. フォーカス位置に対してコントラスト値をプロットした、ドーズ量毎のデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data for every dose amount which plotted the contrast value with respect to the focus position.

以下、本発明の一実施形態について、図1〜図8に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.

図1には、本発明の光学特性計測方法を実施するのに好適な露光装置100の概略的な構成が示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))である。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 suitable for carrying out the optical characteristic measuring method of the present invention. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan reduction projection exposure apparatus (a so-called scanning stepper (also referred to as a scanner)).

露光装置100は、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応剤(ここでは、ポジレジストとする)が塗布されたウエハW上に投影する投影ユニットPU、ウエハWを保持してXY平面内を移動するウエハステージWST、ウエハステージWSTを駆動する駆動系22、及びこれらの制御系等を備えている。制御系は装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ(あるいはワークステーション)などを含む主制御装置28を中心として構成されている。   The exposure apparatus 100 projects an image of the pattern formed on the illumination system IOP, the reticle stage RST holding the reticle R, and the reticle R onto the wafer W coated with a sensitive agent (here, a positive resist). A unit PU, a wafer stage WST that holds the wafer W and moves in the XY plane, a drive system 22 that drives the wafer stage WST, and a control system thereof are provided. The control system is mainly composed of a main controller 28 including a microcomputer (or a workstation) that performs overall control of the entire apparatus.

照明系IOPは、例えば、ArFエキシマレーザ(出力波長193nm)(又はKrFエキシマレーザ(出力波長248nm)など)から成る光源、及び該光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含む。照明光学系としては、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、インテグレータセンサ、レチクルブラインド等(いずれも不図示)を含む。この照明光学系は、光源から射出されたレーザビームを整形し、この整形されたレーザビーム(以下、照明光ともいう)ILにより、レチクルR上でX軸方向(図1における紙面直交方向)に細長く伸びるスリット状の照明領域をほぼ均一な照度で照明する。ここで、インテグレータセンサにより照明光ILの照度(強度)が計測され、その計測結果は主制御装置28に送られる。インテグレータセンサの出力と、像面における照明光ILの照度との関係は、予め求められ、主制御装置28の内部のメモリに記憶されている。   The illumination system IOP includes, for example, a light source composed of an ArF excimer laser (output wavelength 193 nm) (or KrF excimer laser (output wavelength 248 nm)), and an illumination optical system connected to the light source via a light transmission optical system. . Illumination optical systems include, for example, an illuminance uniformizing optical system including an optical integrator, a beam splitter, an integrator sensor, a reticle blind, etc. (all of which are not disclosed), as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. Included). This illumination optical system shapes the laser beam emitted from the light source, and the shaped laser beam (hereinafter also referred to as illumination light) IL causes the X axis direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) on the reticle R. A slit-like illumination area that is elongated is illuminated with substantially uniform illuminance. Here, the illuminance (intensity) of the illumination light IL is measured by the integrator sensor, and the measurement result is sent to the main controller 28. The relationship between the output of the integrator sensor and the illuminance of the illumination light IL on the image plane is obtained in advance and stored in a memory inside the main controller 28.

レチクルステージRSTは、照明系IOPの図1における下方に配置されている。レチクルステージRST上にレチクルRが載置されている。レチクルRは、不図示のバキュームチャック等を介してレチクルステージRSTに吸着保持されている。レチクルステージRSTは、不図示のレチクルステージ駆動系によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(ここでは図1における紙面左右方向であるY軸方向とする)に所定ストローク範囲で走査される。レチクルステージRSTの位置情報は、その端部に固定された移動鏡12を介してレーザ干渉計14によって計測され、レーザ干渉計14の計測値が主制御装置28に供給されている。なお、移動鏡12に代えて、レチクルステージRSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡12の反射面に相当)を形成しても良い。   Reticle stage RST is arranged below illumination system IOP in FIG. Reticle R is placed on reticle stage RST. The reticle R is sucked and held on the reticle stage RST via a vacuum chuck or the like (not shown). Reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by a reticle stage drive system (not shown), and has a predetermined stroke in the scanning direction (here, the Y axis direction which is the horizontal direction in FIG. 1). Scanned in range. Position information of the reticle stage RST is measured by the laser interferometer 14 via the movable mirror 12 fixed to the end thereof, and the measurement value of the laser interferometer 14 is supplied to the main controller 28. Instead of the movable mirror 12, the end surface of the reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflective surface (corresponding to the reflective surface of the movable mirror 12).

投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、該鏡筒40内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含み、第1面(物体面)のパターンを第2面(結像面)上に投影する投影光学系PLとを含む。投影光学系PLとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であって、光軸AXpと平行な方向(Z軸方向)に配列された複数枚のレンズエレメント(図示省略)を含む屈折光学系が用いられている。レンズエレメントのうちの特定の複数枚は、それぞれ可動で、主制御装置28からの指令に基づいて、不図示の結像特性補正コントローラによって制御され、これによって投影光学系PLの光学特性(結像特性を含む)、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲などが調整される。   Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. The projection unit PU includes a lens barrel 40 and a plurality of optical elements held in a predetermined positional relationship within the lens barrel 40, and a pattern of a first surface (object surface) is formed on a second surface (imaging surface). Projection optical system PL for projecting onto the projector. Here, as the projection optical system PL, a bilateral telecentric reduction system is used, and a refractive optical system including a plurality of lens elements (not shown) arranged in a direction parallel to the optical axis AXp (Z-axis direction) is used. It has been. A plurality of specific lens elements are movable, and are controlled by an imaging characteristic correction controller (not shown) based on a command from the main controller 28, whereby the optical characteristics (imaging characteristics) of the projection optical system PL are controlled. Characteristics), for example, magnification, distortion, coma aberration, field curvature, and the like are adjusted.

投影光学系PLの投影倍率は、一例として1/4とされている。このため、前述の如く照明光ILによりレチクルRが均一な照度で照明されると、その照明領域内のレチクルRのパターンが投影光学系PLにより縮小されてウエハW上に投影され、ウエハW上のショット領域の一部にパターンの縮小像が形成される。このとき、投影光学系PLはその視野内の一部(すなわち、投影光学系PLに関して照明領域と共役なスリット状の領域(露光領域))にその縮小像を形成する。なお、前述の結像特性補正コントローラは、投影光学系PLの光学特性、すなわちウエハW上でのパターンの像の結像状態を調整するために、投影光学系PLの少なくとも1つの光学素子(レンズエレメントなど)を移動するものとしたが、その代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば光源の制御による照明光ILの特性(例えば中心波長、スペクトル幅など)の変更と、投影光学系PLの光軸AXpに平行なZ軸方向に関するウエハWの移動(及びXY平面に対する傾斜)との少なくとも一方を行うものとしても良い。   The projection magnification of the projection optical system PL is ¼ as an example. For this reason, when the reticle R is illuminated with uniform illumination by the illumination light IL as described above, the pattern of the reticle R in the illumination area is reduced by the projection optical system PL and projected onto the wafer W. A reduced image of the pattern is formed in a part of the shot area. At this time, the projection optical system PL forms a reduced image in a part of its field of view (that is, a slit-shaped region (exposure region) conjugate with the illumination region with respect to the projection optical system PL). Note that the imaging characteristic correction controller described above adjusts at least one optical element (lens) of the projection optical system PL in order to adjust the optical characteristics of the projection optical system PL, that is, the imaging state of the pattern image on the wafer W. However, instead of or in combination with it, the characteristics of the illumination light IL (for example, the center wavelength, spectrum width, etc.) can be changed by controlling the light source, and the optical axis of the projection optical system PL. At least one of movement of the wafer W in the Z-axis direction parallel to AXp (and inclination with respect to the XY plane) may be performed.

ウエハステージWSTは、投影光学系PLの下方(−Z側)に配置されている。ウエハステージWSTは、不図示のベースプレート上をXY平面に沿って移動するXYステージ20と、XYステージ20上に搭載され、ウエハWを不図示のウエハホルダを介して真空吸着等によって保持するウエハテーブル18とを含む。   Wafer stage WST is arranged below projection optical system PL (on the −Z side). Wafer stage WST is mounted on XY stage 20 that moves along a XY plane on a base plate (not shown), and wafer table 18 that is mounted on XY stage 20 and holds wafer W by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown). Including.

ウエハテーブル18は、ウエハWを保持するウエハホルダをZ軸方向及びXY平面に対する傾斜方向(X軸回りの回転方向(θx方向)及びY軸回りの回転方向(θy方向))に微小駆動するもので、Z・チルトステージとも称される。ウエハテーブル18の位置情報は、移動鏡24にレーザビーム(測定ビーム)を照射し、移動鏡24からの反射光を受光するレーザ干渉計26によって計測される。レーザ干渉計26の計測情報は、主制御装置28に供給され、主制御装置28は、レーザ干渉計26の計測情報に基づいて、ウエハテーブル18の5自由度方向の位置情報、すなわちX軸方向、Y軸方向の位置情報と、回転情報(ヨーイング(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回転)を含む)を算出する。なお、移動鏡24に代えて、ウエハテーブル18の端面(側面)を鏡面加工して反射面(移動鏡24の反射面に相当)を形成しても良い。   The wafer table 18 finely drives the wafer holder holding the wafer W in the Z-axis direction and the tilt directions with respect to the XY plane (the rotation direction about the X axis (θx direction) and the rotation direction about the Y axis (θy direction)). , Also called Z-tilt stage. The position information of the wafer table 18 is measured by a laser interferometer 26 that irradiates the movable mirror 24 with a laser beam (measurement beam) and receives reflected light from the movable mirror 24. The measurement information of the laser interferometer 26 is supplied to the main controller 28, and the main controller 28 based on the measurement information of the laser interferometer 26, the position information of the wafer table 18 in the direction of 5 degrees of freedom, that is, the X-axis direction. Position information in the Y-axis direction and rotation information (yawing (θz rotation that is rotation around the Z axis)), pitching (θx rotation that is rotation around the X axis), rolling (θy rotation that is rotation around the Y axis) Calculated). Instead of the movable mirror 24, the end surface (side surface) of the wafer table 18 may be mirror-finished to form a reflective surface (corresponding to the reflective surface of the movable mirror 24).

また、ウエハW表面のZ軸方向の位置及びXY平面に対する傾斜量は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される送光系50a及び受光系50bを有する斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAFSによって計測される。フォーカスセンサAFSの計測値も主制御装置28に供給されている。   Further, the position of the surface of the wafer W in the Z-axis direction and the amount of inclination with respect to the XY plane are, for example, an oblique incidence method having a light transmission system 50a and a light reception system 50b disclosed in US Pat. No. 5,448,332. It is measured by a focus sensor AFS comprising a multipoint focal position detection system. The measurement value of the focus sensor AFS is also supplied to the main controller 28.

主制御装置28は、前述の5自由度方向の位置情報に基づいて、駆動系22を介してXYステージ20を制御することで、ウエハWのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。また、主制御装置28は、フォーカスセンサAFSの計測値に基づいて、駆動系22を介してウエハテーブル18を制御することで、ウエハWのZ軸方向の位置及びXY平面に対する傾斜を制御する。   The main controller 28 controls the XY stage 20 via the drive system 22 based on the position information in the five-degree-of-freedom direction described above to thereby position the wafer W in the XY plane (including rotation in the θz direction). To control. The main controller 28 controls the position of the wafer W in the Z-axis direction and the inclination with respect to the XY plane by controlling the wafer table 18 via the drive system 22 based on the measurement value of the focus sensor AFS.

また、ウエハテーブル18上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さになるように基準板FPが固定されている。この基準板FPの表面には、次に述べるアライメント系ASのベースライン計測等に用いられる基準マークなどが形成されている。   Further, a reference plate FP is fixed on the wafer table 18 so that the surface thereof is the same height as the surface of the wafer W. On the surface of the reference plate FP, a reference mark used for baseline measurement of the alignment system AS described below is formed.

本実施形態では、投影光学系PLの側面に、オフ・アクシス方式のアライメント系ASが設けられている。アライメント系ASは、例えばFIA(Field Image Alignment)系と呼ばれる画像処理方式の結像式のアライメントセンサを含み、基準板FPに形成された基準マーク及びウエハWに形成されたアライメントマークを検出対象とし、検出対象のマークの2次元方向(X軸方向及びY軸方向)の位置情報を計測する。   In the present embodiment, an off-axis alignment system AS is provided on the side surface of the projection optical system PL. The alignment system AS includes, for example, an image processing type alignment sensor called an FIA (Field Image Alignment) system, and uses a reference mark formed on the reference plate FP and an alignment mark formed on the wafer W as detection targets. The position information of the detection target mark in the two-dimensional direction (X-axis direction and Y-axis direction) is measured.

ここで、FIA系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサである。アライメント系ASは、例えば、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する回折光を干渉させて検出するアライメントセンサを、FIA系とともに(、あるいはこれらに代えて)有していても良い。   Here, the FIA system is a sensor that measures a mark position by illuminating a mark with broadband light such as a halogen lamp and performing image processing on the mark image. The alignment system AS includes, for example, an alignment sensor that irradiates the target mark with coherent detection light and detects the diffracted light generated from the target mark by interfering with (or in place of) the FIA system. May be.

アライメント制御装置16は、アライメント系ASからの出力信号DSをA/D変換し、変換された信号を演算処理して、マーク位置を検出する。その検出結果は、アライメント制御装置16から主制御装置28に供給される。   The alignment control device 16 performs A / D conversion on the output signal DS from the alignment system AS, performs arithmetic processing on the converted signal, and detects a mark position. The detection result is supplied from the alignment controller 16 to the main controller 28.

さらに、本実施形態の露光装置100では、図示は省略されているが、レチクルRの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)方式の一対のレチクルアライメント系が設けられ、該レチクルアライメント系の検出信号は、アライメント制御装置16を介して主制御装置28に供給される。   Further, in the exposure apparatus 100 of this embodiment, although not shown, light having an exposure wavelength disclosed in, for example, US Pat. No. 5,646,413 is used above the reticle R. A pair of reticle alignment systems of the TTR (Through The Reticle) method is provided, and detection signals of the reticle alignment system are supplied to the main controller 28 via the alignment controller 16.

その他、ウエハステージWST(ウエハテーブル18)には、照明光ILが投影光学系PLを介して投射されるウエハW表面上での照度及び照度の分布(むら)をそれぞれ計測する照度モニタ及び照度むらセンサ(不図示)等が設けられている。   In addition, an illuminance monitor and an illuminance unevenness on the wafer stage WST (wafer table 18) for measuring the illuminance and the illuminance distribution (unevenness) on the surface of the wafer W onto which the illumination light IL is projected through the projection optical system PL. A sensor (not shown) or the like is provided.

本実施形態では、投影光学系PLの光学特性を計測するために、2枚のレチクルRTH、RTVが用いられる。図2(A)には、そのうちの1枚のレチクルRTHが示されている。図2(A)は、レチクルRTHをパターン面側(図1における下面側)から見た平面図である。図2(A)に示されるように、レチクルRTHは、矩形(正確には正方形)のガラス基板42から成り、そのパターン面には不図示の遮光帯によって規定されるほぼ長方形のパターン領域PAが形成され、本例(図2(A)の例)ではクロム等の遮光部材によってそのパターン領域PAのほぼ全面が遮光部となっている。パターン領域PAの中心(ここではレチクルRTHの中心(レチクルセンタ)に一致)、及びパターン領域PA内部の4隅の部分の合計5箇所に、所定幅、例えば一辺が27μmの正方形の開口パターン(透過領域)AP1〜AP5が形成され、開口パターンAP1〜AP5内に計測用パターン(以下、適宜、パターンと略述する)MPH1〜MPH5がそれぞれ形成されている。なお、本例ではパターン領域PAのほぼ全面を遮光部としたが、パターン領域PAを光透過部としても良い。この場合、前述のスリット状の照明領域は、X軸方向の両端が前述の遮光帯で規定されるので、Y軸方向の両端にそれぞれ所定幅(例えば遮光帯と同じ幅)の遮光部を設けても良い。 In the present embodiment, two reticles R TH and R TV are used to measure the optical characteristics of the projection optical system PL. FIG. 2A shows one of the reticles R TH . FIG. 2A is a plan view of reticle RTH viewed from the pattern surface side (lower surface side in FIG. 1). As shown in FIG. 2A, the reticle R TH is composed of a rectangular (exactly square) glass substrate 42, and the pattern surface has a substantially rectangular pattern area PA defined by a light shielding band (not shown). In this example (example in FIG. 2A), almost the entire pattern area PA is a light-shielding portion by a light-shielding member such as chromium. The center of the pattern area PA (the center of the reticle R TH here (matching reticle center)), and a total of 5 points of four corners of the portion of the inner pattern area PA, a predetermined width, for example, one side of the square 27μm aperture pattern ( Transmission regions) AP 1 to AP 5 are formed, and measurement patterns (hereinafter abbreviated as patterns as appropriate) MP H1 to MP H5 are formed in the opening patterns AP 1 to AP 5 , respectively. In this example, almost the entire pattern area PA is used as the light shielding part, but the pattern area PA may be used as the light transmitting part. In this case, both ends in the X-axis direction of the slit-shaped illumination area are defined by the above-described light-shielding bands. Therefore, light-shielding portions having predetermined widths (for example, the same width as the light-shielding bands) are provided at both ends in the Y-axis direction. May be.

パターンMPHn(n=1〜5)のそれぞれは、例えば所定の線幅、例えば0.6μmで、所定の長さ、例えば9μm程度の3本(又は5本)のラインパターンが所定のピッチ、例えば2.0μmでX軸方向に配列されたマルチバーパターンによって構成されている。以下では、パターンMPHnを便宜上H線パターンとも呼ぶ。 Each of the patterns MP Hn (n = 1 to 5) has, for example, a predetermined line width, for example, 0.6 μm, and a predetermined length, for example, three (or five) line patterns of about 9 μm have a predetermined pitch, For example, it is constituted by a multi-bar pattern arranged in the X-axis direction at 2.0 μm. Hereinafter, the pattern MP Hn is also referred to as an H line pattern for convenience.

また、前述のレチクルセンタを通るパターン領域PAのX軸方向の両側には、一対のレチクルアライメントマークRM1,RM2が形成されている(図2(A)参照)。   Further, a pair of reticle alignment marks RM1 and RM2 are formed on both sides in the X-axis direction of the pattern area PA passing through the above-described reticle center (see FIG. 2A).

図2(B)には、もう1枚のレチクルRTVが示されている。図2(B)は、レチクルRTVをパターン面側(図1における下面側)から見た平面図である。図2(B)に示されるように、レチクルRTVは、前述のレチクルRTHと同様に、ガラス基板42を有し、そのパターン面に不図示の遮光帯によって規定される前述のパターン領域PAと同一の形状かつ大きさのパターン領域PA’が形成され、そのパターン領域PA’のほぼ全面が遮光部となっている。ただし、本例では、開口パターンAP1〜AP5の内部に計測用パターン(以下、適宜、パターンと略述する)MPV1〜MPV5がそれぞれ形成されている。パターンMPV1〜MPV5のそれぞれは、配列方向(周期方向)がY軸方向である点を除き、パターンMPHnと同様のマルチバーパターンによって構成されている。以下では、パターンMPVnを、便宜上V線パターンとも呼ぶ。なお、パターン領域PA’はその全面が光透過部でも良い。 FIG. 2B shows another reticle R TV . FIG. 2B is a plan view of reticle R TV viewed from the pattern surface side (lower surface side in FIG. 1). As shown in FIG. 2B, the reticle R TV has the glass substrate 42 as in the above-described reticle R TH and has the above-described pattern region PA defined by a light shielding band (not shown) on its pattern surface. A pattern area PA ′ having the same shape and size as that of the pattern area PA ′ is formed. However, in this example, measurement patterns (hereinafter abbreviated as patterns as appropriate) MP V1 to MP V5 are formed inside the opening patterns AP 1 to AP 5 , respectively. Each of the patterns MP V1 to MP V5 is configured by a multibar pattern similar to the pattern MP Hn except that the arrangement direction (periodic direction) is the Y-axis direction. Hereinafter, the pattern MP Vn is also referred to as a V-line pattern for convenience. Note that the entire surface of the pattern area PA ′ may be a light transmission portion.

次に、本実施形態の露光装置100における投影光学系PLの光学特性の計測方法について、主制御装置28内のCPUの処理アルゴリズムを簡略化して示す図3のフローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。以下では、説明の便宜上から計測用パターン(又はパターン)MPという用語及び符号を用いるが、これは、特に明示がない場合、レチクルRTHを使用中のときは、パターンMPHnを意味し、レチクルRTVを使用中のときは、パターンMPVnを意味する。また、主制御装置28に関する説明は、特に必要な場合を除き省略する。 Next, regarding the method of measuring the optical characteristics of the projection optical system PL in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, along with the flowchart of FIG. This will be described with reference to the drawings. In the following, for convenience of explanation, the term and sign of the measurement pattern (or pattern) MP n are used, which means the pattern MP Hn when the reticle R TH is being used unless otherwise specified. When the reticle R TV is in use, it means the pattern MP Vn . Further, the description regarding the main control device 28 is omitted unless particularly necessary.

まず、図3のステップ402において、ウエハ交換を行う。具体的には、不図示のウエハアンローダを介してウエハテーブル18上からウエハをアンロードした後、不図示のウエハローダを介してテストウエハ(以下、単にウエハという)W(図5参照)をウエハテーブル18上にロードする。なお、ウエハテーブル18上にウエハがない場合には、ウエハWのロードのみを行う。 First, in step 402 in FIG. 3, the wafer is exchanged. Specifically, after unloading a wafer from the wafer table 18 via a wafer unloader (not shown), a test wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) W T (see FIG. 5) is transferred to the wafer via a wafer loader (not shown). Load on table 18. It should be noted that, when there is no wafer on the wafer table 18 performs only the loading of the wafer W T.

次に、ステップ404において、レチクル交換、レチクルの投影光学系PLに対する位置合わせ等の所定の準備作業を行う。   Next, in step 404, predetermined preparatory work such as reticle replacement and alignment of the reticle with respect to the projection optical system PL is performed.

具体的には、まず、不図示のレチクル交換機構を介してレチクルステージRST上のレチクルと第1番目のレチクルRTHとを交換する。なお、レチクルステージRST上にレチクルがない場合には、単にレチクルRTHをロードする。 Specifically, first, exchanging the reticle and the 1st reticle R TH on the reticle stage RST via a reticle exchange mechanism (not shown). When there is no reticle on the reticle stage RST, simply loads the reticle R TH.

次いで、前述のレチクルアライメント系(不図示)によって、基準板FP上の一対の基準マーク(不図示)とレチクルステージRST上のレチクル(この場合、レチクルRTH)の一対のレチクルアライメントマークRM1、RM2とが検出されるように、それぞれレーザ干渉計14、26の計測値に基づいてレチクルステージRSTとウエハステージWSTとを移動させる。そして、前述のレチクルアライメント系の検出結果に基づいてレチクルステージRSTのXY平面内の位置(回転を含む)を調整する。 Next, a pair of reticle alignment marks RM1 and RM2 of a pair of reference marks (not shown) on the reference plate FP and a reticle (reticle R TH in this case) on the reticle stage RST by the above-described reticle alignment system (not shown). , Reticle stage RST and wafer stage WST are moved based on the measurement values of laser interferometers 14 and 26, respectively. Then, the position (including rotation) of reticle stage RST in the XY plane is adjusted based on the detection result of the above-described reticle alignment system.

本実施形態では、レチクルRTH、RTVを用いて走査露光を行い、投影光学系PLのダイナミックな光学特性、例えばダイナミック像面を求めるため、投影光学系PLを介して計測用パターンMPの投影像(パターン像)が生成される露光エリア内の位置が、投影光学系PLの光学特性(例えばフォーカス)を計測すべき評価点となる。なお、その評価点の数は、実際には5つより多いが、本実施形態では、説明の便宜上から、露光エリア(パターン領域PAに対応)の中心及び4隅の計5つの評価点(計測用パターンMPの位置に対応)が設定されているものとしている。ただし、評価点(計測用パターンMP)の数は、少なくとも1つあれば良い。 In the present embodiment, scanning exposure is performed using the reticles R TH and R TV, and a dynamic optical characteristic of the projection optical system PL, for example, a dynamic image plane is obtained, so that the measurement pattern MP n is obtained via the projection optical system PL. The position in the exposure area where the projection image (pattern image) is generated becomes an evaluation point at which the optical characteristic (for example, focus) of the projection optical system PL should be measured. Although the number of evaluation points is actually more than five, in the present embodiment, for the convenience of explanation, a total of five evaluation points (measurements) at the center and four corners of the exposure area (corresponding to the pattern area PA) are used. (Corresponding to the position of the pattern MP n for use) is set. However, the number of evaluation points (measurement pattern MP n ) may be at least one.

このようにして、所定の準備作業が終了すると、次のステップ406(露光処理のサブルーチン)に移行する。   When the predetermined preparation work is completed in this way, the process proceeds to the next step 406 (exposure processing subroutine).

このサブルーチンでは、まず、図4に示されるように、ステップ502において、ウエハW上に照射される照明光ILの単位面積当たりの量(露光量)、すなわちドーズ量の目標(目標ドーズ量と呼ぶ)Pを初期化する。すなわち、カウンタjに初期値「1」を設定して目標ドーズ量PjをP1に設定する(j←1)。本実施形態では、カウンタjは、目標ドーズ量の設定とともに、露光の際のウエハWのX軸方向の移動目標位置の設定にも用いられる。なお、本実施形態では、例えばウエハW上に塗布された感応剤(レジスト)の感度特性から予想される最適ドーズ量を中心として、PからPまでΔP刻みでN通り(一例としてN=23とする)の目標ドーズ量(Pj=P〜P23)の設定が行われる。 In this subroutine, first, as shown in FIG. 4, in step 502, the amount per unit area of illumination light IL irradiated on wafer W T (exposure amount), i.e. the dose of the target (target dose call) to initialize the P j. That is, the initial value “1” is set to the counter j, and the target dose amount P j is set to P 1 (j ← 1). In the present embodiment, the counter j, together with the setting of the target dose, also used to set the movement target position of the X-axis direction of the wafer W T during exposure. In the present embodiment, for example, the wafer W about the optimal dose to be expected from the sensitivity characteristics of been sensitive adhesive coated on a T (resist), N as N Street (an example in ΔP increments from P 1 to P N The target dose amount (P j = P 1 to P 23 ) is set.

次のステップ503では、ウエハ面(投影光学系PLの像面にほぼ一致)上における照明光ILのドーズ量(単位面積当たりのエネルギ量)を安定させる。具体的には、レーザ干渉計26の計測値をモニタしつつ駆動系22を介してウエハステージWST(XYステージ20)を駆動して、投影光学系PLの直下にウエハステージWST(ウエハテーブル18)上の照度モニタを位置させ、光源からのレーザ光(パルス光)の発光を開始する。そして、照度モニタの出力(照明光ILの照度)を監視して、照明光ILの強度(光量)が十分に安定するのを待つ。これは、特にレーザ光の発光開始直後は、レーザの発振状態が不安定であるとともに、投影光学系PLが照明光ILを吸収することによって照明光ILの透過率が変動し、ウエハW上に照射される照明光ILのドーズ量が一定に定まらない一方、透過率は、一定量の照明光ILの吸収によって所定の飽和値に達すると、それ以後一定となるからである。 In the next step 503, the dose amount (energy amount per unit area) of the illumination light IL on the wafer surface (substantially coincides with the image plane of the projection optical system PL) is stabilized. Specifically, wafer stage WST (XY stage 20) is driven via drive system 22 while monitoring the measurement value of laser interferometer 26, and wafer stage WST (wafer table 18) is directly below projection optical system PL. The upper illuminance monitor is positioned, and emission of laser light (pulse light) from the light source is started. Then, the output of the illuminance monitor (the illuminance of the illumination light IL) is monitored to wait until the intensity (light quantity) of the illumination light IL is sufficiently stabilized. This is immediately after especially the laser light emission start, with the oscillation state of the laser is unstable, the transmittance of the illumination light IL is varied by the projection optical system PL absorbs illumination light IL, the wafer W T This is because, while the dose of the illumination light IL applied to the light source does not become constant, the transmittance becomes constant after reaching a predetermined saturation value due to the absorption of the constant amount of illumination light IL.

そして、ウエハ面上でのドーズ量が安定したことを確認すると、ステップ504に移行する。   Then, when it is confirmed that the dose amount on the wafer surface is stable, the routine proceeds to step 504.

次のステップ504では、ウエハWのフォーカス位置(Z軸方向の位置)の目標(以下、目標フォーカス位置と呼ぶ)Zを初期化する。すなわち、カウンタiに初期値「1」を設定してウエハWの目標フォーカス位置ZiをZ1に設定する(i←1)。本実施形態では、カウンタiは、ウエハWの目標フォーカス位置の設定とともに、露光の際のウエハWのY軸方向の移動目標位置の設定にも用いられる。なお、本実施形態では、例えば投影光学系PLに関する既知の最良フォーカス位置(設計値など)を中心として、Z1からZMまでΔZ刻みでM通り(一例としてM=13とする)の目標フォーカス位置(Z=Z〜Z13)の設定が行われる。 In the next step 504, the target focus position of the wafer W T (Z-axis direction position) (hereinafter, referred to as a target focus position) to initialize the Z i. That is, by setting the initial value "1" to the counter i sets the target focus position Z i of the wafer W T to Z 1 (i ← 1). In the present embodiment, the counter i, together with the setting of the target focus position of the wafer W T, is also used to set the movement target position in the Y-axis direction of the wafer W T during exposure. In the present embodiment, for example, M (in the example, M = 13) target focus in increments of ΔZ from Z 1 to Z M centering on a known best focus position (design value, etc.) relating to the projection optical system PL. The position (Z i = Z 1 to Z 13 ) is set.

本実施形態では、後述するように、投影光学系PLの光軸方向に関するウエハWの位置とウエハW上に照射される照明光ILのドーズ量とをそれぞれ変更しながら、パターンMP(n=1〜5)をウエハW上に転写するための露光が行われる。また、本実施形態では、図5に示される開始点Bから終了点Eに至る一連の経路(以下、経路BEと表記する)に沿ってウエハW上を露光中心(前述の露光領域の中心であって、本実施形態では、投影光学系PLの光軸AXに一致)が移動するように、1回の露光(ドーズ量及びフォーカス位置に応じて定まる1露光条件での露光)の際のウエハWの移動経路が、定められている。なお、実際には、固定の露光中心に対してウエハが経路BEとは逆の経路に沿って移動するのであるが、図5では図示及び説明の分かり易さを考慮して、ウエハW上を露光中心が経路BEに沿って移動するように示されている。経路BEは、パターンMPをショット領域(区画領域)S〜S26にいわゆる完全交互スキャン露光によって順次転写する時と同様の、ウエハWに対する露光中心の移動経路である。 In the present embodiment, as described below, while changing the position and the dose of illumination light IL irradiated on wafer W T of the wafer W T to an optical axis of the projection optical system PL respectively, patterns MP n ( n = 1 to 5) exposure for transferring onto the wafer W T to is performed. Further, in the present embodiment, a series of path to the end point E from the starting point B shown in FIG. 5 (hereinafter, referred to as route BE) exposed around the upper wafer W T along the (center of the aforementioned exposure region In this embodiment, the exposure is performed once (exposure under one exposure condition determined according to the dose amount and the focus position) so that the optical axis AX of the projection optical system PL moves. the movement path of the wafer W T is, are determined. In practice, although the wafer with respect to the exposure center of the fixed and the route BE is to move along the reverse path, in consideration of the comprehensibility of FIG. 5 shown and described, the wafer W T The exposure center is shown to move along the path BE. Route BE is the same as when sequentially transferred by a so-called full alternately scan exposure patterns MP n shot area (divided area) S 1 to S 26, a moving path of the exposure center to wafer W T.

次のステップ506では、レーザ干渉計26の計測値をモニタしつつ駆動系22を介してウエハステージWST(XYステージ20)を駆動して、ウエハWを、前述した経路BEの起点に対応する、ウエハW上のショット領域Sの露光のための走査開始位置(便宜上、(X,Y)とする)に位置決めする。この場合、i=1、j=1であるから、ウエハWは、走査開始位置(X1,Y1)に位置決めされる。 In the next step 506, by driving the wafer stage WST (XY stage 20) via the drive system 22 while monitoring the measurement values of laser interferometer 26, the wafer W T, corresponding to the starting point of the route BE described above , the scanning start position for exposure of the shot area S 1 on the wafer W T (for convenience, (X i, and Y j)) is positioned. In this case, since i = 1, j = 1, the wafer W T is positioned at the scanning start position (X1, Y1).

この走査開始位置にウエハWが位置決めされた場合、後述する走査露光の際にレチクルRTH(レチクルステージRST)とウエハW(ウエハステージWST)とが走査方向(Y軸方向)に相対走査されると、露光中心が図6に示されるウエハW上の評価点対応領域DBの区画領域(部分領域)DAi,j(ここではDA1,1(図6参照))の中心を通ることとなる。なお、評価点対応領域については、後述する。 If the wafer W T is positioned at the scanning start position, the reticle R TH (reticle stage RST) during the scanning exposure will be described later with wafer W T (wafer stage WST) and the relative scanning in the scanning direction (Y axis direction) Once, the wafer W divided area (partial area) of the evaluation point corresponding area DB 3 on T DA i to the center of exposure is shown in Figure 6, the center of j (here DA 1, 1 (see FIG. 6)) Will pass. The evaluation point corresponding area will be described later.

次のステップ508では、フォーカスセンサAFSからの計測値をモニタしながらウエハテーブル18をZ軸方向及び傾斜方向に微少駆動して、ウエハWのZ軸方向の位置を設定された目標フォーカス位置Zi(この場合Z1)に設定する。 In the next step 508, the wafer table 18 while monitoring the measurement values from the focus sensor AFS and finely driven in the Z-axis direction and the tilt direction, the wafer W T in the Z-axis direction position target focus position Z that is set to Set to i (Z 1 in this case).

次のステップ510では、経路BEに対応する経路に沿ってウエハWを移動しつつ、ステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う。具体的には、レーザ干渉計26の計測値をモニタしつつ駆動系22を介して、露光中心が起点Bから終点Eまで経路BEに沿って矢印方向にウエハW上を移動するように、ウエハWが載置されたウエハテーブル18(ウエハステージWST)を駆動する。この場合、露光中心が経路BE中の直線区間(図5参照)を移動するとき、ウエハテーブル18(ウエハステージWST)とレチクルステージRSTとを同期して走査方向(Y軸方向)に等速度で駆動(相対走査)し、その等速同期移動時に照明光ILによりレチクルRTHを照明してそのパターンをウエハW上のショット領域S(k=1〜26)に投影光学系PLを介して転写する。すなわち、デバイスパターンを完全交互スキャンによりウエハW上のショット領域S〜S26に転写する場合と同様に、ショット領域Sに対する走査露光と、ショット領域間のウエハテーブル18(ウエハステージWST)のステッピング動作とが交互に繰り返される。これにより、図6示されるように、ウエハW上のショット領域S〜S26の評価点対応領域DBn(n=1〜5)の区画領域DAi,j(ここではDA1,1)のそれぞれに、同じ露光条件(フォーカス位置Zとドーズ量P)にて、パターンMPHn(n=1〜5)が転写される。 In the next step 510, while moving the wafer W T along a path corresponding to the path BE, performs exposure by the step-and-scan method. Specifically, as through a drive system 22 while monitoring the measurement values of laser interferometer 26, the exposure center is moved on the wafer W T in the direction of the arrow along the path BE to the end point E from the starting point B, wafer W T to drive the wafer table 18 which is placed (wafer stage WST). In this case, when the exposure center moves in a straight section (see FIG. 5) in the path BE, the wafer table 18 (wafer stage WST) and the reticle stage RST are synchronized at a constant speed in the scanning direction (Y-axis direction). drive (relative scanning), and via the projection optical system PL on a shot region S k of illuminating the reticle R TH on the pattern wafer W T by the illumination light IL when moving the constant velocity synchronized (k = 1 to 26) And transcribe. That is, as in the case of transferring a device pattern to the shot area S 1 to S 26 on full alternate scanning by the wafer W T, the shot area S and the scan exposure on k, the wafer table between shot areas 18 (wafer stage WST) These stepping operations are alternately repeated. Thus, as shown FIG. 6, the wafer W divided area DA i evaluation point corresponding area DB n of T on the shot area S 1 ~S 26 (n = 1~5 ), j (DA here 1,1 ), The pattern MP Hn (n = 1 to 5) is transferred under the same exposure conditions (focus position Z i and dose amount P j ).

上述の露光中、主制御装置28は、ウエハW上のドーズ量Qが設定された目標ドーズ量(この場合P1)となるように、露光量制御を行う。ドーズ量Qは、照明光ILの1パルスあたりのエネルギ量(パルスエネルギ量)と、ウエハ上に照射される照明光ILのパルス数との少なくとも一方を変更することにより調整することができる。本実施形態では、照明光ILのパルスエネルギ量を十分に小さく、すなわち通常のデバイス製造時に設定されるパルスエネルギ量よりも小さく設定し、そのパルスエネルギ量に対してパルス数を変更することにより、露光量が通常のデバイス製造時に比べて精度良く制御される。ここで、露光中は、照度モニタを用いることができないので、ドーズ量の制御は、インテグレータセンサの出力からインテグレータセンサの出力と像面における照明光ILの照度との関係に基づいて、像面における照明光ILの照度を算出すると共に、投影光学系の透過率の時間変化を予測するための計算式にインテグレータセンサの出力から得られる投影光学系の照明光の吸収量を代入することで透過率の時間変化を時々刻々求め、その算出した照明光ILの照度と透過率とを考慮して、ウエハ上に照射される照明光ILのパルス数を変更することで、ドーズ量が管理調整される。主制御装置28は、図6に示されるショット領域S内の評価点対応領域DBn(n=1〜5)の区画領域DAi,jのそれぞれを露光する毎に、ドーズ量Qkijを制御すると同時に、露光時のドーズ量Qkij(あるいはパルスエネルギ量とパルス数)を露光履歴中に記録する。 During exposure of the above, the main controller 28, the target dose of the dose Q is set on the wafer W T such that (in this case P 1), performs the exposure control. The dose amount Q can be adjusted by changing at least one of the energy amount per pulse (pulse energy amount) of the illumination light IL and the number of pulses of the illumination light IL irradiated onto the wafer. In the present embodiment, the pulse energy amount of the illumination light IL is set sufficiently small, that is, smaller than the pulse energy amount set at the time of normal device manufacture, and the number of pulses is changed with respect to the pulse energy amount, The exposure amount is controlled with higher accuracy than in normal device manufacturing. Here, since the illuminance monitor cannot be used during exposure, the dose control is performed on the image plane based on the relationship between the output of the integrator sensor and the illuminance of the illumination light IL on the image plane. The transmittance is calculated by calculating the illuminance of the illumination light IL and substituting the amount of absorption of the illumination light of the projection optical system obtained from the output of the integrator sensor into the calculation formula for predicting the temporal change of the transmittance of the projection optical system. The dose is managed and adjusted by changing the number of pulses of the illumination light IL irradiated on the wafer in consideration of the calculated illuminance and transmittance of the illumination light IL. . The main control unit 28, each time the exposure of each divided area DA i, j of evaluation point corresponding area DB n shot area S k shown in FIG. 6 (n = 1~5), the dose Q kij Simultaneously with the control, the dose amount Q kij (or the pulse energy amount and the pulse number) at the time of exposure is recorded in the exposure history.

次のステップ512では、ウエハWの目標フォーカス位置(カウンタiの値)を確認し、所定の範囲(すなわち目標フォーカス位置Z1からZについて)の露光が終了したか否かを判断する。ここでは、最初の目標フォーカス位置Z1での露光が終了しただけなので、ステップ514に移行し、カウンタiの値を1インクリメントする(i←i+1)とともに、ウエハWの目標フォーカス位置をZi+1(ここではZ)に変更する。目標フォーカス位置を変更した後、ステップ506に戻る。そして、ステップ512における判断が肯定されるまで、ステップ506、508、510、512、514の処理(判断を含む)を繰り返す。 In the next step 512, check the target focus position of the wafer W T (the value of the counter i), the exposure of the predetermined range (namely from the target focus position Z 1 Z M) to determine whether or not it is completed. Here, since only the exposure of the first target focus position Z 1 is completed, the process proceeds to step 514, the value of the counter i is incremented by 1 (i ← i + 1) with the target focus position of the wafer W T Z i + 1 Change to (here Z 2 ). After changing the target focus position, the process returns to step 506. Then, the processing (including judgment) of steps 506, 508, 510, 512, and 514 is repeated until the judgment in step 512 is affirmed.

ただし、上記の処理の繰り返しに当たり、主制御装置28は、iの値を1インクリメントする毎に、ステップ506において、前回の露光の際の走査開始位置から所定のステップピッチΔYだけ−Y方向にシフトした位置(X,Y(=Yi−1−ΔY))を目標位置として、ウエハWの位置決めを順次行う。これにより、iの値を1インクリメントする毎に、露光中心のウエハW上での経路BEが、所定のステップピッチΔYだけ+Y方向に順次シフトすることとなる。ステップピッチΔYは、評価点対応領域DBを拡大して図7に示されるように、区画領域DAi,jのY軸方向の幅に等しく定められている。 However, when the above process is repeated, every time the value of i is incremented by 1, the main controller 28 shifts in the −Y direction by a predetermined step pitch ΔY from the scanning start position at the previous exposure in step 506. as the position (X j, Y i (= Y i-1 -ΔY)) a target position, sequentially performs positioning of the wafer W T. Thus, the value of i for each incremented by one, path BE on the wafer W T of the center of exposure becomes the sequentially shifted by + Y direction by a predetermined step pitch [Delta] Y. The step pitch ΔY is determined to be equal to the width of the partition area DA i, j in the Y-axis direction as shown in FIG. 7 by enlarging the evaluation point corresponding area DB n .

上記のステップ506、508、510、512、514の処理(判断を含む)の繰り返しにより、ウエハW上のショット領域S〜S26内の評価点対応領域DBn(n=1〜5)の区画領域DAi,1(i=2〜M)に計測用パターンMP(この場合パターンMPHn)の像がそれぞれ転写される。 Processing of steps 506,508,510,512,514 by repeated (including judgment), the evaluation point in the shot area S 1 to S 26 on wafer W T corresponding area DB n (n = 1 to 5) The image of the measurement pattern MP n (in this case, the pattern MP Hn ) is transferred to each of the divided areas DA i, 1 (i = 2 to M).

一方、区画領域DAM,1への露光が終了し、ステップ512における判断が肯定されると、ステップ516に移行し、目標ドーズ量(カウンタjの値)を確認し、所定の範囲(すなわち目標ドーズ量P1からPについて)の露光が終了したか否かを判断する。ここでは、そのとき設定されている目標ドーズ量はP1であるため、このステップ516における判断は、否定され、ステップ518に移行する。 On the other hand, when the exposure to the partition area DAM , 1 is completed and the determination in step 512 is affirmed, the process proceeds to step 516, where the target dose (the value of the counter j) is confirmed, and a predetermined range (that is, the target) exposure for P N) from a dose P 1 determines whether or not it is completed. Here, since the target dose amount set at that time is P 1 , the determination in this step 516 is denied, and the routine proceeds to step 518.

ステップ518では、カウンタjの値を1インクリメントする(j←j+1)とともに、目標ドーズ量をPj+1(ここではP2)に変更する。目標ドーズ量を変更した後、ステップ504に戻る。そして、主制御装置28は、ステップ516での判断が肯定されるまで、ステップ504、(506、508、510、512、514)、516、518の処理(判断を含む)を繰り返す。 In step 518, the value of the counter j is incremented by 1 (j ← j + 1), and the target dose is changed to P j + 1 (here, P 2 ). After changing the target dose amount, the process returns to step 504. Then, main controller 28 repeats the processing (including determination) in steps 504, (506, 508, 510, 512, 514), 516, 518 until the determination in step 516 is affirmed.

主制御装置28は、処理の繰り返しに当たり、カウンタjの値を1インクリメントする毎に、ステップ504において、iの値を1に初期化するとともに、ステップ506において、Y軸方向に関する目標位置がYで、X軸方向に関して、前回の露光の際の走査開始位置から所定のステップピッチΔXだけ−X方向にシフトした位置(X(=Xj-1−ΔX),Y)を目標位置として、ウエハWの位置決めを順次行う。これにより、iの値を1インクリメントする毎に、露光中心のウエハW上での経路BEが、Y軸方向に関して初期位置に戻され、所定のステップピッチΔXだけ+X方向に順次シフトすることとなる。ステップピッチΔXは、図7に示されるように、区画領域DAi,jのX軸方向の幅に等しく定められている。 The main controller 28 initializes the value of i to 1 in step 504 every time the value of the counter j is incremented by 1 when the processing is repeated, and in step 506, the target position in the Y-axis direction is Y 1. Thus, with respect to the X-axis direction, a position (X j (= X j−1 −ΔX), Y 1 ) shifted in the −X direction by a predetermined step pitch ΔX from the scanning start position at the previous exposure is set as the target position. , in order to position the wafer W T. Thus, the value of i for each incremented by one, path BE on the wafer W T of the exposure center and returned to the initial position in the Y-axis direction, and sequentially shifted to the predetermined step pitch ΔX only the + X direction Become. As shown in FIG. 7, the step pitch ΔX is set equal to the width of the partition area DA i, j in the X-axis direction.

上記のステップ504、(506、508、510、512、514)、516、518の処理(判断を含む)を繰り返しにより、ウエハW上のショット領域S〜S26内の評価点対応領域DBn(n=1〜5)の区画領域DAi,j(i=1〜M、j=2〜N)に計測用パターンMP(この場合パターンMPHn)の像がそれぞれ転写される。 The above step 504, (506,508,510,512,514), by repeating the processing of 516 and 518 (including the judgment), the evaluation point in the shot area S 1 to S 26 on wafer W T corresponding area DB An image of the measurement pattern MP n (in this case, the pattern MP Hn ) is transferred to each of the divided areas DA i, j (i = 1 to M, j = 2 to N) of n (n = 1 to 5).

このようにして、所定の範囲の目標ドーズ量(P1〜P)についての露光が終了すると、ステップ516における判断が肯定され、本サブルーチンの処理を終了して、図3(メインルーチン)のステップ408に移行(リターン)する。 When the exposure for the target dose amount (P 1 to P N ) in the predetermined range is completed in this way, the determination in step 516 is affirmed, the processing of this subroutine is terminated, and FIG. 3 (main routine) The process proceeds to step 408 (returns).

上記ステップ406の処理により、ウエハW上の各ショット領域SについてM×N(一例として13×23=299)回の露光が行われ、この結果、ウエハWの各ショット領域S内には、図5に示されるように、各評価点に対応する5つの領域が形成される。そして、この5つの領域、すなわち前述の評価点対応領域DB1〜DB5(図6及び図7参照)には、露光条件が異なるN×M(一例として23×13=299)個の計測用パターンMPn(この場合、パターンMPHn)の転写像(潜像)が形成される。評価点対応領域DBn(n=1〜5)は、露光エリア内で投影光学系PLの光学特性(この場合、ダイナミックな光学特性)を評価すべき複数の評価点に対応する。 The process of step 406, once the exposure (13 × 23 = 299 as an example) M × N for each shot area S k on wafer W T is performed, the result, in each shot area S k of the wafer W T As shown in FIG. 5, five regions corresponding to each evaluation point are formed. In these five areas, that is, the above-described evaluation point corresponding areas DB 1 to DB 5 (see FIGS. 6 and 7), N × M (23 × 13 = 299 as an example) with different exposure conditions are used. A transfer image (latent image) of the pattern MP n (in this case, the pattern MP Hn ) is formed. The evaluation point corresponding region DB n (n = 1 to 5) corresponds to a plurality of evaluation points that should evaluate the optical characteristics (in this case, dynamic optical characteristics) of the projection optical system PL in the exposure area.

図7には、ウエハW上の各評価点対応領域DBnが拡大して示されている。本実施形態では、M行N列(13行23列)のマトリックス状に配置されたM×N(=13×23=299)個の仮想の区画領域DAi,j(i=1〜M、j=1〜N)にパターンMPがそれぞれ転写され、これらパターンMPがそれぞれ転写されたM×N個の区画領域DAi,jから成る評価点対応領域DBnがウエハW上に形成される。なお、仮想の区画領域DAi,jは、図7に示されるように、+X方向が行方向(jの増加方向)となり、+Y方向が列方向(iの増加方向)となるように配列されている。 7, each evaluation point corresponding area DB n on wafer W T is shown enlarged. In this embodiment, M × N (= 13 × 23 = 299) virtual partition areas DA i, j (i = 1 to M, arranged in a matrix of M rows and N columns (13 rows and 23 columns). j = 1 to n) to the pattern MP n is transferred respectively formed the patterns MP n is M × been transferred each of the n divided areas DA i, evaluation point corresponding area DB n consisting of j is on the wafer W T Is done. As shown in FIG. 7, the virtual partition areas DA i, j are arranged so that the + X direction is the row direction (increase direction of j) and the + Y direction is the column direction (increase direction of i). ing.

なお、実際には、上述のようにして、ウエハW上に計測用パターンMPnの転写像(潜像)が形成されたM×N(一例として13×23=299)個の区画領域が形成された段階で、各評価点対応領域DBnが形成されるのであるが、上記の説明では、説明を分かり易くするために、評価点対応領域DBnが予めウエハW上にあるかのような説明方法を採用したものである。 In practice, as described above, pieces of divided areas (13 × 23 = 299 as an example) M × N to transfer image (latent image) is formed of a measurement pattern MP n on wafer W T is in the formed step, but than the evaluation point corresponding area DB n are formed, if in the above description, for ease of explanation, evaluation point corresponding area DB n is on the advance wafer W T Such an explanation method is adopted.

図3のステップ408では、ウエハWを、ウエハアンローダ(不図示)を介してウエハテーブル18上からアンロードし、ウエハ搬送系(不図示)を介して、露光装置100にインライン接続されたコータ・デベロッパ(不図示)に搬送する。 In step 408 of FIG. 3, the wafer W T, and unloaded from above the wafer table 18 via a wafer unloader (not shown), via wafer transport system (not shown), in-line connected to the coater to exposure apparatus 100 -Transport to a developer (not shown).

コータ・デベロッパに対するウエハWの搬送後に、ステップ410に進んでウエハWの現像が終了するのを待つ。このステップ410における待ち時間の間に、コータ・デベロッパによってウエハWの現像が行われる。この現像の終了により、ウエハW上の各ショット領域Sには、図6に示されるような評価点対応領域DBn(n=1〜5)のレジスト像が形成され、このレジスト像が形成されたウエハWが後述するステップ418において光学特性を計測するための試料となる。 After transfer of the wafer W T for coater developer, development of wafer W T waits for the end proceeds to step 410. During the waiting time in step 410, development of the wafer W T is performed by the coater developer. By the end of this development, in each shot area S k on wafer W T, the resist image of the evaluation points as shown in FIG 6 corresponding area DB n (n = 1~5) are formed, the resist image is a sample for measuring the optical characteristic in the step 418 that the wafer W T is described later formed.

上記ステップ410の待ち状態で、不図示のコータ・デベロッパの制御系からの通知によりウエハWの現像が終了したことを確認すると、ステップ412に移行する。 In the wait state of step 410, when confirming that the development of wafer W T is completed by a notice from the control system of the coater developer (not shown), the process proceeds to step 412.

ステップ412では、不図示のウエハローダに指示を出して、前述のステップ402と同様にして現像済みのウエハWをウエハテーブル18上にロードする。 In step 412, instructs the wafer loader (not shown), similar to step 402 described above to load the developed wafer W T on the wafer table 18.

次のステップ414では、現像済みのウエハWを用いて、最適ドーズ量及び光学特性を求めるのに用いることができる基礎データを取得するため、所定の画像処理を行う。 In the next step 414, using the developed wafer W T, in order to obtain basic data that can be used to determine the optimal dose and optical properties, performs predetermined image processing.

具体的には、主制御装置28は、ウエハW上のショット領域S〜S26内の評価点対応領域DB〜DBのそれぞれについて、以下のa.〜d.の処理を行う。 Specifically, the main controller 28, for each evaluation point corresponding areas DB 1 to DB 5 in the shot area S 1 to S 26 on wafer W T, following a. ~ D. Perform the process.

a. まず、ウエハW上の各ショット領域S内の評価点対応領域DBのレジスト像を、アライメント系AS(FIA系)を用いて撮像し、その撮像データを取り込む。アライメント系ASは、レジスト像を撮像素子(CCD等)のピクセル単位に分割し、ピクセル毎に対応するレジスト像の濃淡を例えば8ビットのデジタルデータ(ピクセルデータ)として主制御装置28に供給する。すなわち、前記撮像データは、複数のピクセルデータで構成されている。この場合、レジスト像の濃度が高くなる(黒に近くなる)につれてピクセルデータの値は大きくなるものとする。この場合、アライメント系ASにより、評価点対応領域DBのN×M個の区画領域DAi,jを含む領域を同時に(一括して)撮像可能となっているものとする。 a. First, a resist image of evaluation point corresponding area DB n in each shot area S k on wafer W T, and imaged using the alignment system AS (FIA system), it captures the captured data. The alignment system AS divides the resist image into pixel units of the image sensor (CCD or the like) and supplies the density of the resist image corresponding to each pixel to the main controller 28 as 8-bit digital data (pixel data), for example. That is, the imaging data is composed of a plurality of pixel data. In this case, it is assumed that the pixel data value increases as the density of the resist image increases (closer to black). In this case, it is assumed that an area including N × M partition areas DA i, j in the evaluation point corresponding area DB n can be simultaneously (collectively) imaged by the alignment system AS.

b. 次いで、例えば米国特許出願公開第2004/0179190号明細書などに開示される方法により、その撮像データを画像処理して評価点対応領域DBnの外縁を検出する。 b. Next, the outer edge of the evaluation point corresponding region DB n is detected by performing image processing on the imaging data by a method disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2004/0179190.

c. 次いで、上で検出した評価点対応領域DBnの外縁、すなわち長方形の枠線の内部を、既知の区画領域の縦方向の数M及び横方向の数Nを用いて、等分割することで、区画領域DA1,1〜DAM,Nを求める。すなわち、外縁を基準として、各区画領域DAi,j(の位置情報)を求める。 c. Next, the outer edge of the evaluation point corresponding area DB n detected above, that is, the inside of the rectangular frame line is equally divided by using the number M in the vertical direction and the number N in the horizontal direction of the known partition areas, The partition areas DA 1,1 to DAM , N are obtained. That is, each partition area DA i, j (position information) is obtained using the outer edge as a reference.

d. 次いで、各ショット領域S内の各評価点対応領域DBの各区画領域DAi,j(i=1〜M、j=1〜N)に形成されたレジスト像毎の明暗情報、例えばコントラスト値Ekn,ij(簡単のためEi,jとも表記する)を算出し、その算出結果をメモリに記憶する。ここで、コントラスト値Ei,jは、例えば、ピクセルデータの分散(又は標準偏差)により与えられる。あるいは、コントラスト値Ei,jは、ピクセルデータの値の最大LMAXと最小LMINとからEi,j=(LMAX−LMIN)/(LMAX+LMIN)と与えられる。 d. Then, the partitioned regions DA i of each evaluation point corresponding area DB n in each shot area S k, j (i = 1~M , j = 1~N) to form resist images each brightness information, for example the contrast The value E kn, ij (also expressed as E i, j for simplicity) is calculated, and the calculation result is stored in the memory. Here, the contrast value E i, j is given by, for example, the variance (or standard deviation) of pixel data. Alternatively, the contrast value E i, j is given as E i, j = (L MAX −L MIN ) / (L MAX + L MIN ) from the maximum L MAX and the minimum L MIN of the pixel data values.

上記のa.〜d.の処理を全てのショット領域S内の全ての評価点対応領域DBについて行い、ショット領域S、評価点対応領域DB、区画領域DAi,j毎のコントラスト値Ekn,ijを求める。 A. ~ D. Performs processing for all evaluation points corresponding area DB n of all the shot area S k, determined shot area S k, evaluation point corresponding area DB n, divided area DA i, the contrast value E kn for each j, a ij .

以上の画像処理が終了すると、次のステップ416に進み、レチクルRTVを用いた処理は終了したか否かを判断する。この場合、未だレチクルRTVを用いた処理は行われていないので、このステップ416における判断は否定され、ステップ402に戻る。 When the above image processing is completed, the process proceeds to the next step 416, and it is determined whether or not the processing using the reticle R TV is completed. In this case, since the process using the reticle R TV has not been performed yet, the determination in step 416 is denied and the process returns to step 402.

ステップ402では、前述と同様にしてウエハ交換を行った後、ステップ404で、レチクル交換を行うが、この際、レチクルRTHに代えてレチクルRTVがレチクルステージRST上にロードされる。また、この交換後のレチクルRTVの投影光学系PLに対する位置合わせ等の準備作業が行われる。 In step 402, the wafer is changed in the same manner as described above, and then in step 404, the reticle is changed. At this time, reticle R TV is loaded on reticle stage RST instead of reticle R TH . Further, preparatory work such as alignment of the reticle R TV after the replacement with respect to the projection optical system PL is performed.

その後、レチクルRTVを用いた処理(ステップ406〜414の処理)が、前述と同様にして行われる。 Thereafter, the processing using the reticle R TV (the processing in steps 406 to 414) is performed in the same manner as described above.

そして、ステップ416において、再び、主制御装置28により、レチクルRTVを用いた処理は終了したか否かが判断される。この場合、レチクルRTVを用いた処理は終了しているので、ここでの判断は肯定されて、ステップ418に移行する。 In step 416, the main controller 28 determines again whether or not the processing using the reticle R TV has been completed. In this case, since the process using the reticle R TV has been completed, the determination here is affirmed and the routine proceeds to step 418.

ステップ418では、主制御装置28は、次のe.〜g.の手順に従って、最適ドーズ量を決定し、さらに決定した最適ドーズ量に対して最良フォーカス位置等を求める。   In step 418, the main controller 28 performs the following e. ~ G. The optimal dose amount is determined in accordance with the above procedure, and the best focus position and the like are obtained with respect to the determined optimal dose amount.

e. まず、各評価点対応領域DBnについて、(目標)ドーズ量P及び計測パターンの種類(H線、V線)毎に、算出された各区画領域DAi,jのコントラスト値Ei,jを、図8に示される横軸をフォーカス位置Zとし、縦軸をコントラスト値とするグラフ上にプロットする。 e. First, for each evaluation point corresponding area DB n, (target) dose P j and the type of measurement pattern (H line, V line) for each, each divided area DA i calculated, the contrast value of j E i, j Is plotted on a graph in which the horizontal axis shown in FIG. 8 is the focus position Z i and the vertical axis is the contrast value.

さらに詳述すると、本実施形態では、主制御装置28により露光量(ドーズ量Q)が精度良く制御されているが、実際のウエハW上の照明光ILのドーズ量Qは、目標ドーズ量Pに一致しているとは限らない。この一方、本実施形態では、計測用パターンMPが、ウエハW上の複数のショット領域S(k=1〜26)の全てに、同じ露光条件(フォーカス位置Zとドーズ量P)にて転写されている。そこで、主制御装置28は、先にステップ414で求めた、各ショット領域S内の各評価点対応領域DBの各区画領域DAi,jのコントラスト値Ekn,ijを用いて、共通の条件(フォーカス位置、ドーズ量)毎の26個のショット領域Sにおけるコントラスト値の平均値(ΣEk,ij/26)=aveEi,jを、評価点対応領域DB毎に求める。得られた平均値aveEi,jが、フォーカス位置Zに対するコントラスト値Ei,jとしてグラフ中にプロットされる。H線、V線についてのコントラスト値Ei,jが同一のグラフ中にプロットされる(図8参照)。かかるコントラスト値Ei,jのプロットは、評価点対応領域DB毎に行われる。 In more detail, in the present embodiment, the exposure amount by main controller 28 (the dose Q) but are accurately controlled, dose Q of illumination light IL on the actual wafer W T is the target dose It does not necessarily match P j . On the other hand, in the present embodiment, the measurement pattern MP n is applied to all the plurality of shot regions S k (k = 1 to 26) on the wafer W T under the same exposure conditions (focus position Z i and dose amount P j. ). Therefore, main controller 28 uses previously determined in step 414, the partitioned regions DA i of each evaluation point corresponding area DB n in each shot area S k, the contrast value of j E kn, a ij, common condition (the focus position, the dose) of the average value of the contrast values in the 26 shot areas S k for each (ΣE k, ij / 26) = aveE i, a j, determined for each evaluation point corresponding area DB n. The obtained average value aveE i, j is plotted in the graph as the contrast value E i, j with respect to the focus position Z i . Contrast values E i, j for the H and V lines are plotted in the same graph (see FIG. 8). The plot of the contrast value E i, j is performed for each evaluation point corresponding region DB n .

図8からわかるように、コントラスト値Ei,jは、ドーズ量Pが高い(低い)ほど、低い(高い)。ここで、最適範囲(Opt.Dose)内のドーズ量Pに対し、プロット点を結ぶコントラストカーブは、理想的なプロファイル、すなわち山の形状(凸状)のプロファイルを示す。また、最適範囲(Opt.Dose)より高いドーズ量P(領域Over Dose内のドーズ量P)では、コントラストカーブは山の形状のプロファイルを示すが、有効データが少なくなる。さらに、最適範囲(Opt.Dose)より低いドーズ量P(領域Under Dose内のドーズ量P)では、ドーズ量Pが低いほど、コントラストカーブのピークプロファイルが崩れ、ドーズ量Pがある値より低くなると、谷の形状(凹状)のプロファイルを示すようになる。 As can be seen from FIG. 8, the contrast value E i, j is lower (higher) as the dose Pj is higher (lower). Here, the contrast curve connecting the plot points with respect to the dose amount P j in the optimal range (Opt. Dose) shows an ideal profile, that is, a mountain-shaped (convex) profile. Further, the optimum range (Opt.Dose) higher dose P j (a dose P j in the region Over Dose), the contrast curve indicates the profile of the mountain shape, the effective data is less. Further, the optimum range (Opt.Dose) lower dose P j (a dose P j in the region Under Dose), the lower the dose P j, collapsed peak profile of the contrast curve, there is a dose P j When the value is lower than the value, a valley-shaped (concave) profile is shown.

f. 次に、各評価点対応領域DBnについて、ドーズ量P及び計測パターンの種類(H線、V線)毎に、コントラストカーブ及び/又は各区画領域DAi,j(i=1〜M、j=j)に形成されたレジスト像のコントラスト値Ei,jのデータを用いて、最適ドーズ量Poptnを求める。ここで、最適ドーズ量では、コントラストカーブは理想的なプロファイルを示す。そこで、主制御装置28は、例えば、理想的なプロファイルを記述する近似関数を与え、各コントラスト値Ei,jのデータを最小自乗フィッティングし、フィッティング後の曲線(近似関数)からの各コントラスト値Ei,jのずれ(自乗誤差)が最小となるドーズ量を最適ドーズ量Poptnとする。また、主制御装置28は、必要に応じ、例えば複数のドーズ量についてのコントラストカーブ間でのずれが同程度であるような場合には、非点収差(V線パターン及びH線パターンそれぞれに対するコントラストカーブから求められる最良フォーカス位置同士の差)が最小となるドーズ量Pを、最適ドーズ量Poptnとする。 f. Next, for each evaluation point corresponding region DB n , for each dose amount P j and measurement pattern type (H line, V line), a contrast curve and / or each divided region DA i, j (i = 1 to M, The optimum dose amount P optn is obtained using the data of the contrast value E i, j of the resist image formed at j = j). Here, the contrast curve shows an ideal profile at the optimum dose. Therefore, the main controller 28 gives, for example, an approximation function describing an ideal profile, performs least square fitting of the data of each contrast value E i, j , and each contrast value from the curve (approximation function) after the fitting. The dose amount that minimizes the deviation (square error) of E i, j is defined as the optimum dose amount P optn . In addition, the main control device 28 determines the astigmatism (contrast for each of the V-line pattern and the H-line pattern, for example, when the deviation between the contrast curves for a plurality of doses is approximately the same. The dose amount P j that minimizes the difference between the best focus positions obtained from the curve is the optimum dose amount P optn .

ここで、主制御装置28は、最適ドーズ量Poptnに対応するコントラスト値Ei,jに対する自乗誤差が十分小さいことを確認するとともに、コントラストカーブから顕著に離れたコントラスト値Ei,j、すなわち跳びデータがないことを確認する。跳びデータがある場合、跳びデータに対応する計測パターンを区画領域DAijに転写する際のドーズ量Qが目標ドーズ量Pからずれていたと判断することができる。そこで、主制御装置28は、次に述べる方法により、跳びデータを、目標ドーズ量Pに最も近いドーズ量Qkijに対応するコントラスト値Ekn,ijに差し換える、あるいはドーズ量Qkijを用いて目標ドーズ量Pに対応する値に補正する。 Here, the main controller 28 confirms that the square error with respect to the contrast value E i, j corresponding to the optimum dose amount P optn is sufficiently small, and contrast value E i, j that is remarkably far from the contrast curve, that is, Make sure there is no jump data. When there is jump data, it can be determined that the dose amount Q when the measurement pattern corresponding to the jump data is transferred to the partitioned area DA ij is deviated from the target dose amount P j . Therefore, the main controller 28 replaces the jump data with the contrast value E kn, ij corresponding to the dose amount Q kij closest to the target dose amount P j or uses the dose amount Q kij by the method described below . Te is corrected to a value corresponding to the target dose of P j.

すなわち、主制御装置28は、露光履歴中に含まれるショット領域S(k=1〜26)及び区画領域DAi,j毎に記録したドーズ量Qkij(k=1〜26(あるいはパルスエネルギ量とパルス数との積))を確認し、その中から目標ドーズ量Pに最も近いドーズ量Qkijに対応するコントラスト値Ekn,ijを抽出する。そして、そのコントラスト値Ekn,ijに、跳びデータを、差し換える。あるいは、対応するコントラスト値を抽出する代わりに、26通りのコントラスト値Ekn,ij(k=1〜26)を、ドーズ量Qkij(k=1〜26)を用いて重み付け平均等して、目標ドーズ量Pに対応するコントラスト値Ei,jを求めても良い。 That is, the main controller 28 records the dose amount Q kij (k = 1 to 26 (or pulse energy) recorded for each of the shot area S k (k = 1 to 26) and the divided areas DA i, j included in the exposure history. The product of the quantity and the number of pulses)) is confirmed, and the contrast value E kn, ij corresponding to the dose quantity Q kij that is closest to the target dose quantity P j is extracted therefrom. Then, the jump data is replaced with the contrast value E kn, ij . Alternatively, instead of extracting the corresponding contrast value, the 26 contrast values E kn, ij (k = 1 to 26) are weighted averaged using the dose amount Q kij (k = 1 to 26), and the like. The contrast value E i, j corresponding to the target dose amount P j may be obtained.

また、予めコントラスト値Eとドーズ量Qとの関係を実測するなどして求めている場合には、その関係と記録したドーズ量Qkij(k=1〜26)とを用いて、跳びデータを、目標ドーズ量Pに対応するコントラスト値Ei,jに補正することも可能である。ここで、コントラスト値Eとドーズ量Qとの関係は、フォーカスZにも依存するのが通常であるので、これらの3つの関係をマップ形式で求めることとしても良い。 In addition, when the relationship between the contrast value E and the dose amount Q is obtained in advance, the jump data is calculated using the relationship and the recorded dose amount Q kij (k = 1 to 26). It is also possible to correct the contrast value E i, j corresponding to the target dose amount P j . Here, since the relationship between the contrast value E and the dose amount Q usually depends also on the focus Z, these three relationships may be obtained in a map format.

g. 次に、投影光学系PLの光学特性、例えば最良フォーカス位置を算出する。具体的には、主制御装置28は、最適ドーズ量Poptnに対応する各評価点対応領域DBnのコントラストデータ(コントラストカーブ)に基づいて、例えばコントラストカーブのピーク中心より、Hパターン、Vパターンのそれぞれについて、評価点対応領域DBn毎に、最良フォーカス位置を求める。次いで、主制御装置28は、評価点対応領域DBn毎に、Hパターン、Vパターンのそれぞれについて求めた最良フォーカス位置の平均値を、各評価点における最良フォーカス位置として算出する。さらに、主制御装置28は、評価点対応領域DB〜DBに対応する評価点における最良フォーカス位置の平均値(又は重み付け平均値)を、投影光学系PLの最良フォーカス位置Zbestとして算出する。 g. Next, the optical characteristic of the projection optical system PL, for example, the best focus position is calculated. Specifically, the main control device 28, based on the contrast data (contrast curve) of each evaluation point corresponding region DB n corresponding to the optimal dose amount P optn , for example, from the peak center of the contrast curve, H pattern, V pattern For each of these, the best focus position is obtained for each evaluation point corresponding region DB n . Next, main controller 28 calculates, for each evaluation point corresponding area DB n , the average value of the best focus positions obtained for each of the H pattern and V pattern as the best focus position at each evaluation point. Further, main controller 28 calculates the average value (or weighted average value) of the best focus positions at the evaluation points corresponding to evaluation point corresponding areas DB 1 to DB 5 as the best focus position Z best of projection optical system PL. .

また、主制御装置28は、各評価点における最良フォーカス位置に基づいて、ダイナミック像面の形状を算出する。また、主制御装置28は、評価点対応領域DBn毎に、Hパターン、Vパターンのそれぞれについて求めた最良フォーカス位置の差に基づいて、評価点対応領域DB〜DBに対応する評価点における非点収差を算出しても良い。 The main controller 28 calculates the shape of the dynamic image plane based on the best focus position at each evaluation point. Further, the main controller 28 evaluates the evaluation points corresponding to the evaluation point corresponding regions DB 1 to DB 5 based on the difference in the best focus position obtained for each of the H pattern and the V pattern for each evaluation point corresponding region DB n. Astigmatism at may be calculated.

そして、デバイスの製造に際しては、主制御装置28は、前述と同様のステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、レチクルRに形成されたパターンをウエハW上に転写する。このとき、主制御装置28は、上述のようにして求めた投影光学系PLの光学特性を補正すべく、不図示の結像特性補正コントローラを介して投影光学系PLの光学特性(結像特性を含む)を調整する。さらに、主制御装置28は、露光の際に、フォーカスセンサAFSを用いて、最良フォーカス位置を基準として、ウエハWのフォーカス制御を行うことにより、デフォーカスによる色むらの発生を効果的に抑制する。これにより、ウエハ上に微細パターンを高精度に転写することが可能となる。なお、主制御装置28は、露光に先立って、フォーカスセンサを最良フォーカス位置を基準として較正しても良い。   In manufacturing the device, the main controller 28 performs the same step-and-scan exposure as described above, and transfers the pattern formed on the reticle R onto the wafer W. At this time, the main control device 28 corrects the optical characteristics of the projection optical system PL obtained as described above via an imaging characteristic correction controller (not shown). Adjust). Further, the main control device 28 effectively suppresses the occurrence of color unevenness due to defocusing by performing focus control of the wafer W with reference to the best focus position using the focus sensor AFS during exposure. . This makes it possible to transfer a fine pattern onto the wafer with high accuracy. The main controller 28 may calibrate the focus sensor with the best focus position as a reference prior to exposure.

以上説明したように、本実施形態に係る光学特性計測方法によると、共通の条件(フォーカス位置、ドーズ量)毎の複数(26個)のショット領域Sにおけるコントラスト値の平均値(ΣEk,ij/26)=aveEi,jに基づいて、投影光学系PLの光学特性を求めるので、平均化効果により計測用パターンの像の検出結果に含まれるランダムな誤差成分が低減され、投影光学系PLの光学特性(例えば最良フォーカス位置、ダイナミック像面など)を高い計測安定性をもって計測することが可能となる。 As described above, according to the optical characteristic measuring method according to the present embodiment, the average value (? En k contrast value in the shot area S k of a plurality (26) of each common conditions (focus position, the dose) ij / 26) = aveE i, j is used to obtain the optical characteristics of the projection optical system PL, so that the random error component included in the detection result of the measurement pattern image is reduced by the averaging effect, and the projection optical system It is possible to measure optical characteristics (for example, best focus position, dynamic image plane, etc.) of PL with high measurement stability.

また、本実施形態に係る光学特性計測方法によると、パターンMP(n=1〜5)をウエハW上に転写するための露光に際し、一例として、照明光ILのパルスエネルギ量を通常のデバイス製造時に設定されるパルスエネルギ量よりも小さく設定し、そのパルスエネルギ量に対してパルス数を変更することにより露光量(ドーズ量)を精度良く制御される。従って、露光量(ドーズ量)の制御誤差がコントラスト・フォーカス法の計測結果に与える影響を小さくすることができる。 Further, according to the optical characteristic measuring method according to the present embodiment, the pattern MP n the (n = 1 to 5) upon exposure for transferring onto the wafer W T, as an example, a pulse energy of illumination light IL normal The exposure amount (dose amount) can be accurately controlled by setting the amount smaller than the pulse energy amount set at the time of device manufacture and changing the number of pulses with respect to the pulse energy amount. Therefore, it is possible to reduce the influence of the control error of the exposure amount (dose amount) on the measurement result of the contrast / focus method.

また、本実施形態に係る光学特性計測方法によると、通常のデバイス製造時と同様に、すなわち経路BE(図5参照)に沿ってのステップ・アンド・スキャン方式の露光により、ウエハW上に、計測用パターンMPが転写され、それを用いて投影光学系PLの光学特性が評価される。従って、実際の露光に対応する正確な計測が可能である。ここで、露光のスキャン方向(±Y方向)毎に、投影光学系PLの光学特性を評価することも可能である。 Further, according to the optical characteristic measuring method according to the present embodiment, as in normal device fabrication, i.e., the exposure of the step-and-scan along a path BE (see FIG. 5), on the wafer W T The measurement pattern MP n is transferred, and the optical characteristics of the projection optical system PL are evaluated using the measurement pattern MP n . Therefore, accurate measurement corresponding to actual exposure is possible. Here, it is also possible to evaluate the optical characteristics of the projection optical system PL for each scanning direction (± Y direction) of exposure.

また、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置28が、投影光学系PLの光学特性を前述した光学特性計測方法により精度良く計測し、その光学特性の計測結果を考慮して、投影光学系PLの光学特性及び光軸AXpの方向に関するウエハWの位置の少なくとも一方を調整して、レチクルRに形成されたパターン像を投影光学系PLを介してウエハWに投影して、該ウエハWを露光する。これにより、ウエハ上に微細パターンを高精度に転写することが可能となる。   Further, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the main controller 28 accurately measures the optical characteristics of the projection optical system PL by the above-described optical characteristic measurement method, and takes into account the measurement result of the optical characteristics to perform projection. By adjusting at least one of the optical characteristics of the optical system PL and the position of the wafer W with respect to the direction of the optical axis AXp, the pattern image formed on the reticle R is projected onto the wafer W via the projection optical system PL, and the wafer W is exposed. This makes it possible to transfer a fine pattern onto the wafer with high accuracy.

なお、上記実施形態において、共通の条件(フォーカス位置、ドーズ量)毎の26個のショット領域Sにおけるコントラスト値の平均値(ΣEk,ij/26)=aveEi,jを、評価点対応領域DB毎に求め、得られた平均値aveEi,jを用いて投影光学系PLの光学特性を求めるものとした。しかし、これに限らず、26個のショット領域Sのうちの一部の複数のショット領域におけるコントラスト値の平均値を用いて投影光学系PLの光学特性を求めることとしても良い。 In the above embodiment, a common condition (the focus position, the dose) Mean value of the contrast values in the 26 shot areas S k for each (ΣE k, ij / 26) = aveE i, a j, evaluation points corresponding The optical characteristics of the projection optical system PL are obtained using the average value aveE i, j obtained for each region DB n . However, not limited thereto, it is also possible to determine the optical characteristics of the projection optical system PL by using the average value of the contrast values in some of the plurality of shot areas of the 26 pieces of shot areas S k.

あるいは、このような平均値を求める代わりに、前述の跳びデータを、目標ドーズ量Pに最も近いドーズ量Qkijに対応するコントラスト値Ekn,ijに差し換える場合と同様にして、目標ドーズ量Pに最も近いドーズ量Qkijに対応するコントラスト値Ekn,ijを抽出し、このコントラスト値を用いて、前述と同様の手順で、ドーズ量の決定、投影光学系の最良フォーカス位置の算出を行っても良い。なお、後述するように、コントラストカーブの形状(プロファイル)より、目標ドーズ量Pに最も近いドーズ量Qkijに対応するコントラスト値Ekn,ijを抽出することも可能である。 Alternatively, instead of obtaining such an average value, the above-described jump data is replaced with the target dose in the same manner as the case where the contrast value E kn, ij corresponding to the dose amount Q kij closest to the target dose amount P j is replaced. The contrast value E kn, ij corresponding to the dose amount Q kij closest to the amount P j is extracted, and using this contrast value, the dose amount is determined and the best focus position of the projection optical system is determined in the same procedure as described above. Calculation may be performed. As will be described later, it is also possible to extract the contrast value E kn, ij corresponding to the dose amount Q kij closest to the target dose amount P j from the shape (profile) of the contrast curve.

あるいは、前述の跳びデータを、補正する場合と同様にして、得られた生のコントラスト値を、目標ドーズ量Pに対応するコントラスト値Ei,jに補正し、その補正後のコントラスト値を用いて、前述と同様の手順で、ドーズ量の決定、投影光学系の最良フォーカス位置の算出を行っても良い。このようにしても、ドーズ量の制御誤差の影響を軽減できるので、投影光学系PLの光学特性を正確に計測することができる。 Alternatively, the obtained raw contrast value is corrected to the contrast value E i, j corresponding to the target dose amount P j in the same manner as in the case of correcting the jump data described above, and the corrected contrast value is obtained. By using the same procedure as described above, the dose amount may be determined and the best focus position of the projection optical system may be calculated. Even in this case, the influence of the dose control error can be reduced, so that the optical characteristics of the projection optical system PL can be accurately measured.

また、上記実施形態において、上述の目標ドーズ量Pに最も近いドーズ量Qkijに対応するコントラスト値Ekn,ijの抽出、補正等を、跳びデータ以外のコントラスト値に対して適用しても良い。また、ウエハW上の露光領域内に照射される照明光ILの光量の分布が一定でない場合、予め照度むらセンサ等を用いて露光領域内の照度むらを計測し、その結果を用いてコントラスト値Ekn,ijを補正しても良い。 Further, in the above embodiment , the extraction, correction, and the like of the contrast value E kn, ij corresponding to the dose amount Q kij closest to the target dose amount P j described above may be applied to the contrast values other than the jump data. good. Also, if the distribution of the light amount of the illumination light IL irradiated on the exposure region on the wafer W T is not constant, in advance by using the uneven illuminance sensor or the like to measure the illuminance unevenness in the exposure area, using the result of the contrast The value E kn, ij may be corrected.

なお、上記実施形態では、主制御装置28により、照明系IOPから射出される照明光ILの光量と、露光時のドーズ量Q(照明光ILの1パルスあたりのエネルギ量とパルス数)とが監視されている。しかし、投影光学系PLを構成するレンズエレメントによって照明光ILが吸収あるいは散乱されることもあるため、これらの量は必ずしもウエハに付与される照明光ILのドーズ量を反映していない。そこで、投影光学系PL内の温度・圧力等の環境量を計測し、その結果に基づいて投影光学系PL内で照明光ILの損失を評価することも可能である。露光中、照明系IOPから射出される照明光ILの光量と露光時のドーズ量Qが安定していることに加え、環境量が安定していることを確認することにより、少なくともウエハに付与される照明光ILのドーズ量が安定していると判断することができる。そこで、主制御装置28は、ステップ510において、照明光ILの強度とともに投影光学系PL内の環境量も監視し、これらの両方が十分安定していることを確認した上で、露光を開始することとしても良い。また、主制御装置28は、露光時のドーズ量Qとともに投影光学系PL内の環境量を露光履歴に記録し、光学特性を評価する際にこれらの記録を用いて適当なコントラストデータEknijを選別することとしても良い。 In the above embodiment, the main controller 28 determines the amount of illumination light IL emitted from the illumination system IOP and the dose amount Q (energy amount per pulse of the illumination light IL and the number of pulses) during exposure. Is being monitored. However, since the illumination light IL may be absorbed or scattered by the lens elements constituting the projection optical system PL, these amounts do not necessarily reflect the dose of the illumination light IL applied to the wafer. Therefore, it is also possible to measure environmental quantities such as temperature and pressure in the projection optical system PL, and evaluate the loss of the illumination light IL in the projection optical system PL based on the results. During exposure, the amount of illumination light IL emitted from the illumination system IOP and the dose amount Q at the time of exposure are stable, and in addition, by confirming that the environmental amount is stable, it is applied to at least the wafer. It can be determined that the dose of the illumination light IL is stable. Therefore, main controller 28 monitors the environmental quantity in projection optical system PL together with the intensity of illumination light IL in step 510, and after confirming that both of them are sufficiently stable, it starts exposure. It's also good. The main controller 28 records the environmental quantity in the projection optical system PL together with the dose Q at the time of exposure in the exposure history, and uses these records to evaluate appropriate contrast data E knij when evaluating the optical characteristics. It is good also as sorting.

また、上記実施形態では投影光学系の光学特性として最良フォーカス位置、像面湾曲、あるいは非点収差を求めるものとしたが、その光学特性はこれらに限られるものでなく他の収差などでも良い。また、上記実施形態では、ウエハWの表面にポジ型のレジストにより感応層が形成されるものとしたが、これに限らず、ネガ型のレジストにより感応層を形成しても良い。 In the above embodiment, the best focus position, field curvature, or astigmatism is obtained as the optical characteristics of the projection optical system. However, the optical characteristics are not limited to these, and other aberrations may be used. In the above embodiment, the surface of the wafer W T by a positive resist was assumed that sensitive layer is formed, this is not limited, it may be formed sensitive layer by a negative resist.

なお、上記実施形態では、評価点対応領域毎にその全体を同時に撮像するものとしたが、例えば1つの評価点対応領域を複数に分けてそれぞれ撮像するようにしても良い。このとき、例えば評価点対応領域の全体をアライメント系ASの検出領域内に設定し、評価点対応領域の複数の部分を異なるタイミングで撮像しても良いし、あるいは評価点対応領域の複数の部分を順次アライメント系ASの検出領域内に設定してその撮像を行うようにしても良い。さらに、1つの評価点対応領域DBnを構成する複数の区画領域は互いに隣接して形成するものとしたが、例えばその一部(少なくとも1つの区画領域)を、前述したアライメント系ASの検出領域の大きさに対応する距離以上離して形成しても良い。すなわち、評価点対応領域毎にその全体を同時に撮像可能とするように、アライメント系ASの検出領域の大きさに応じて複数の区画領域の配置(レイアウト)を決定しても良い。 In the above-described embodiment, the entire evaluation point corresponding area is imaged simultaneously. However, for example, one evaluation point corresponding area may be divided into a plurality of areas and imaged. At this time, for example, the entire evaluation point corresponding region may be set in the detection region of the alignment system AS, and a plurality of portions of the evaluation point corresponding region may be imaged at different timings, or a plurality of portions of the evaluation point corresponding region May be sequentially set in the detection region of the alignment system AS and imaged. Furthermore, although the plurality of partition regions constituting one evaluation point corresponding region DB n are formed adjacent to each other, for example, a part (at least one partition region) is formed as a detection region of the alignment system AS described above. You may form apart more than the distance corresponding to the magnitude | size. That is, the arrangement (layout) of a plurality of partition regions may be determined according to the size of the detection region of the alignment system AS so that the entire evaluation point corresponding region can be imaged simultaneously.

なお、上記各実施形態では走査露光によって計測用パターンをウエハ上に転写するものとしたが、走査露光の代わりに静止露光を用いても良い。この場合には、前述したスリット状の照明領域に対応するパターン領域内の領域に計測用パターンが配置された計測用レチクルを用いる必要がある。この場合、上記実施形態と同様の手順により、投影光学系のスタティックな光学特性を計測することが可能である。   In each of the above embodiments, the measurement pattern is transferred onto the wafer by scanning exposure, but still exposure may be used instead of scanning exposure. In this case, it is necessary to use a measurement reticle in which a measurement pattern is arranged in an area within a pattern area corresponding to the slit-shaped illumination area described above. In this case, it is possible to measure the static optical characteristics of the projection optical system by the same procedure as in the above embodiment.

また、上記実施形態の露光装置を、例えば国際公開第99/49504号、米国特許出願公開第2005/0259234号明細書などに開示される液浸型としても良く、投影光学系及び液体を介して計測用パターンの像をウエハ上に転写することで、その液体も含めた投影光学系の光学特性を計測することができる。   In addition, the exposure apparatus of the above embodiment may be an immersion type disclosed in, for example, International Publication No. 99/49504, US Patent Application Publication No. 2005/0259234, and the like, via a projection optical system and a liquid. By transferring the measurement pattern image onto the wafer, the optical characteristics of the projection optical system including the liquid can be measured.

なお、上記実施形態において、例えば、撮像の対象は、露光の際にレジストに形成された潜像であっても良く、上記像が形成されたウエハを現像し、さらにそのウエハをエッチング処理して得られる像(エッチング像)などであっても良い。また、ウエハなどの物体上における像が形成される感光層は、フォトレジストに限らず、光(エネルギ)の照射によって像(潜像及び顕像)が形成されるものであれば良く、例えば、光記録層、光磁気記録層などであっても良い。   In the above embodiment, for example, the object to be imaged may be a latent image formed on a resist at the time of exposure. The wafer on which the image is formed is developed, and the wafer is etched. An obtained image (etched image) or the like may be used. In addition, the photosensitive layer on which an image on an object such as a wafer is formed is not limited to a photoresist, and may be any layer that can form an image (a latent image and a visible image) by irradiation with light (energy). It may be an optical recording layer, a magneto-optical recording layer, or the like.

また、上記実施形態では、露光装置が備えるアライメント系のFIA系のセンサによりレジスト像を撮像する場合について例示したが、これに限らず、露光装置外に設けられた専用の撮像装置(例えば光学顕微鏡等)によりレジスト像を撮像することとしても良い。また、上記実施形態では、撮像方式のFIA系を用いてウエハ上のパターン像を検出するものとしたが、この計測装置は受光素子(センサ)がCCDなどの撮像素子に限られるものではない。従って、前述のコントラスト情報の算出で使用するデータ(計測装置によるパターン像の計測結果)は撮像データに限られるものではない。   Further, in the above-described embodiment, the case where the resist image is picked up by the alignment type FIA sensor provided in the exposure apparatus is exemplified, but the present invention is not limited to this, and a dedicated image pickup apparatus (for example, an optical microscope) provided outside the exposure apparatus. Etc.), a resist image may be taken. In the above-described embodiment, the pattern image on the wafer is detected using the imaging type FIA system. However, in this measurement apparatus, the light receiving element (sensor) is not limited to the imaging element such as a CCD. Therefore, the data (pattern image measurement result by the measurement device) used in the above-described contrast information calculation is not limited to the imaging data.

計測用パターンとしてL/Sパターンを用いる場合には、デューティ比及び周期方向は、任意で良い。また、計測用パターンMPnとして周期パターンを用いる場合、その周期パターンは、L/Sパターンだけではなく、例えばドットマークを周期的に配列したパターンでも良い。 When the L / S pattern is used as the measurement pattern, the duty ratio and the period direction may be arbitrary. When a periodic pattern is used as the measurement pattern MP n , the periodic pattern is not limited to the L / S pattern, but may be a pattern in which dot marks are periodically arranged, for example.

また、上記実施形態では干渉計システムを用いてウエハステージWSTの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えばウエハステージWSTの上面に設けられるスケール(回折格子)を検出するエンコーダシステムを用いても良い。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正(キャリブレーション)を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、ウエハステージの位置制御を行うようにしても良い。   In the above embodiment, the position information of wafer stage WST is measured using an interferometer system. However, the present invention is not limited to this. For example, an encoder system that detects a scale (diffraction grating) provided on the upper surface of wafer stage WST. May be used. In this case, it is preferable that a hybrid system including both the interferometer system and the encoder system is used, and the measurement result of the encoder system is calibrated using the measurement result of the interferometer system. Further, the position of the wafer stage may be controlled by switching between the interferometer system and the encoder system or using both.

さらに、上記実施形態では、スキャナに本発明が適用された場合について説明したが、ステッパ等の静止露光型の投影露光装置は勿論、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、及びフォトリピータ等にも好適に適用することができる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the scanner has been described. However, not only a static exposure type projection exposure apparatus such as a stepper but also a step-and-stitch type exposure apparatus, a photo repeater, and the like. It can be suitably applied.

さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、KrFエキシマレーザやArFエキシマレーザに限らず、F2レーザ(波長157nm)、あるいは他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、紫外域の輝線(g線、i線等)を出力する超高圧水銀ランプ等を用いても良い。 Furthermore, the light source of the exposure apparatus to which the present invention is applied is not limited to a KrF excimer laser or an ArF excimer laser, but may be an F 2 laser (wavelength 157 nm) or another pulsed laser light source in the vacuum ultraviolet region. In addition, as the illumination light for exposure, for example, a fiber doped with erbium (or both erbium and ytterbium), for example, an infrared or visible single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser. Harmonics that are amplified by an amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used. Further, an ultra-high pressure mercury lamp that outputs a bright line (g-line, i-line, etc.) in the ultraviolet region may be used.

さらに、投影光学系PLは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでも良いし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。   Further, the projection optical system PL may be any of a refraction system, a catadioptric system, and a reflection system, and may be any of a reduction system, a unit magnification system, and an enlargement system.

さらに、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、及びDNAチップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。   Furthermore, the present invention relates to an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, a thin film magnetic head, which is used for manufacturing not only an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element but also a display including a liquid crystal display element and a plasma display. Also used in the manufacture of exposure equipment used to manufacture device patterns, exposure devices used to transfer device patterns onto ceramic wafers, imaging devices (CCDs, etc.), micromachines, DNA chips, etc., and masks or reticles can do.

半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンの像をウエハに生成するステップ、そのウエハを現像するステップ、現像後のウエハにエッチングを施すステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。   A semiconductor device includes a step of functional / performance design of a device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and an image of a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment. The wafer is manufactured through a step of generating the wafer, a step of developing the wafer, a step of etching the developed wafer, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.

本発明の光学特性計測方法は、投影光学系の光学特性を計測するのに適している。また、本発明の露光方法は、パターンを投影光学系を介して物体上に転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。   The optical property measurement method of the present invention is suitable for measuring the optical property of a projection optical system. The exposure method of the present invention is suitable for transferring a pattern onto an object via a projection optical system. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing an electronic device.

28…主制御装置、100…露光装置、AS…アライメント系、MPn…計測用パターン、DBn…評価点対応領域、DAi,j…区画領域、PL…投影光学系、S…ショット領域、W…ウエハ。 28 ... main control unit, 100 ... exposure apparatus, AS ... alignment system, MP n ... measurement patterns, DB n ... evaluation point corresponding area, DA i, j ... divided region, PL ... projection optical system, S k ... shot area , W T ... wafer.

Claims (16)

第1面上に配置されるパターンの像を第2面側に配置される物体上に投影する投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、
前記第1面上に配置された計測用パターンと前記投影光学系とを介して前記第2面側に配置された物体上に照射されるエネルギビームの量を段階的に変更するとともに、各エネルギビームの量について、前記投影光学系の光軸方向に関する位置前記物体の位置を段階的に変更しつつ、前記エネルギビームの量と前記投影光学系の光軸方向に関する前記物体の位置とが共通の条件に対して、前記計測用パターンの像を、前記物体上の複数の区画領域それぞれの内部の異なる部分領域に順次転写することを、繰り返すことと;
前記繰り返しの結果、物体上の複数の区画領域それぞれの内部の複数の部分領域に形成された前記計測用パターンの像を検出し、前記共通の条件毎の前記複数の区画領域における前記検出結果の平均値に基づいて、前記投影光学系の光学特性を求めることと;
を含む光学特性計測方法。
An optical characteristic measurement method for measuring an optical characteristic of a projection optical system that projects an image of a pattern arranged on a first surface onto an object arranged on a second surface side,
The amount of energy beam irradiated onto the object disposed on the second surface side via the measurement pattern disposed on the first surface and the projection optical system is changed stepwise, and each energy is changed. Regarding the amount of beam, the position of the object in the optical axis direction of the projection optical system and the position of the object in the optical axis direction of the projection optical system are common while changing the position of the object in stages. Repetitively transferring the image of the measurement pattern to different partial areas inside each of the plurality of divided areas on the object with respect to a condition;
As a result of the repetition, an image of the measurement pattern formed in a plurality of partial regions inside each of a plurality of partition regions on the object is detected, and the detection result of the plurality of partition regions for each common condition is detected. Obtaining an optical characteristic of the projection optical system based on an average value;
An optical characteristic measuring method including:
前記エネルギビームの量を段階的に変更するに際し、前記エネルギビームの量の制御精度を、デバイスパターンの像の投影時より高精度に設定する請求項1に記載の光学特性計測方法   The optical characteristic measurement method according to claim 1, wherein when the amount of the energy beam is changed step by step, the control accuracy of the amount of the energy beam is set with higher accuracy than when the device pattern image is projected. 前記計測用パターンの像の転写に際しては、前記投影光学系内の環境状態を含む前記エネルギビームの照射状態が十分に安定していることを確認した上で前記エネルギビームを前記物体上に照射する請求項1又は2に記載の光学特性計測方法。   When transferring the image of the measurement pattern, the energy beam is irradiated onto the object after confirming that the irradiation state of the energy beam including the environmental state in the projection optical system is sufficiently stable. The optical property measuring method according to claim 1 or 2. 前記計測用パターンの像を前記物体上に転写する毎に、前記前記エネルギビームの強度と照射時間との少なくとも1つを含む照射条件を記録し、
前記光学特性の計測に際しては、前記記録された前記照射条件に基づいて前記計測用パターンの像の検出結果を補正する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
Each time an image of the measurement pattern is transferred onto the object, an irradiation condition including at least one of the intensity of the energy beam and an irradiation time is recorded,
The optical characteristic measurement method according to claim 1, wherein in the measurement of the optical characteristic, a detection result of the image of the measurement pattern is corrected based on the recorded irradiation condition.
前記計測用パターンの像の検出結果は、予め求められた前記検出結果と前記照射条件との関係を用いて補正される請求項4に記載の光学特性計測方法。   The optical characteristic measurement method according to claim 4, wherein a detection result of the measurement pattern image is corrected using a relationship between the detection result obtained in advance and the irradiation condition. 前記関係は、前記物体の前記光軸方向に関する位置に対して求められ、
前記投影光学系の光学特性を求める際には、前記物体の前記光軸方向に関する位置にさらに基づいて前記計測用パターンの像の検出結果を補正する請求項5に記載の光学特性計測方法。
The relationship is determined with respect to the position of the object in the optical axis direction,
The optical characteristic measurement method according to claim 5, wherein when the optical characteristic of the projection optical system is obtained, the detection result of the image of the measurement pattern is corrected based on the position of the object in the optical axis direction.
前記投影光学系の光学特性を求める際には、前記物体上に照射された前記エネルギビームの量に対する前記投影光学系の光軸方向に関する前記物体の位置と前記計測用パターンの像の検出結果との関係を求め、該関係に基づいて前記光学特性を求める請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。   When determining the optical characteristics of the projection optical system, the detection result of the position of the object and the measurement pattern image with respect to the optical axis direction of the projection optical system with respect to the amount of the energy beam irradiated on the object; The optical property measurement method according to claim 1, wherein the optical property is obtained based on the relationship. 前記投影光学系の光学特性を求める際には、前記関係を検証し、該関係が理想的である場合に該関係に基づいて前記光学特性を求める請求項7に記載の光学特性計測方法。   The optical characteristic measurement method according to claim 7, wherein when the optical characteristic of the projection optical system is obtained, the relation is verified, and when the relation is ideal, the optical characteristic is obtained based on the relation. 前記投影光学系の光学特性を求める際には、前記関係を曲線近似し、該曲線の形と前記曲線からの前記関係のずれとの少なくとも一方に基づいて前記関係を検証する請求項8に記載の光学特性計測方法。   9. When obtaining the optical characteristics of the projection optical system, the relationship is approximated by a curve, and the relationship is verified based on at least one of a shape of the curve and a deviation of the relationship from the curve. Optical property measurement method. 前記投影光学系の光学特性を求める際には、前記計測用パターンの像の検出結果に基づいて前記投影光学系の光学特性を計測するための前記エネルギビームの最適量を決定し、該最適量に対応する前記検出結果に基づいて前記光学特性を求める請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。   When determining the optical characteristics of the projection optical system, an optimal amount of the energy beam for measuring the optical characteristics of the projection optical system is determined based on the detection result of the image of the measurement pattern, and the optimal amount The optical characteristic measuring method according to claim 1, wherein the optical characteristic is obtained based on the detection result corresponding to the above. 前記計測用パターンには、前記第1面内で互いに直交する第1及び第2軸をそれぞれ配列方向とする第1及び第2パターンが含まれ、
前記投影光学系の光学特性を求める際には、前記投影光学系の光軸方向に関する前記物体の位置と前記第1及び第2パターンの像の検出結果のそれぞれとの第1及び第2の関係を求め、該第1及び第2の関係に基づいて前記光学特性を求める請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
The measurement pattern includes first and second patterns in which the first and second axes orthogonal to each other in the first surface are arranged directions, respectively.
When determining the optical characteristics of the projection optical system, first and second relationships between the position of the object in the optical axis direction of the projection optical system and the detection results of the images of the first and second patterns, respectively. The optical property measurement method according to claim 1, wherein the optical property is obtained based on the first and second relationships.
前記計測用パターンの像の検出は、前記像を撮像することを含み、
前記検出結果は、撮像により得られた前記複数の区画領域のそれぞれにおける明暗情報の算出結果である請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
Detecting the image of the measurement pattern includes capturing the image;
The optical characteristic measurement method according to claim 1, wherein the detection result is a calculation result of light / dark information in each of the plurality of partitioned regions obtained by imaging.
前記計測用パターンの像を前記物体上に転写するに際しては、前記投影光学系の光軸に直交する方向に前記計測用パターンと前記物体とを同期駆動する請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。   13. When the image of the measurement pattern is transferred onto the object, the measurement pattern and the object are synchronously driven in a direction orthogonal to the optical axis of the projection optical system. The optical property measuring method described in 1. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の光学特性計測方法を利用して、第1面上に配置されるパターンの像を第2面側に配置される物体上に投影する投影光学系の光学特性を計測することと;
前記光学特性の計測結果を考慮して、前記投影光学系の光学特性及び前記投影光学系の光軸方向に関する前記物体の位置の少なくとも一方を調整して、前記パターンの像を前記投影光学系を介して前記第2面側に配置される前記物体に投影することで、前記物体を露光することと;を含む露光方法。
A projection optical system for projecting an image of a pattern arranged on the first surface onto an object arranged on the second surface side using the optical characteristic measurement method according to any one of claims 1 to 13. Measuring the optical properties of;
In consideration of the measurement result of the optical characteristic, at least one of the optical characteristic of the projection optical system and the position of the object with respect to the optical axis direction of the projection optical system is adjusted, and the image of the pattern is converted into the projection optical system. And exposing the object by projecting onto the object disposed on the second surface side through the exposure method.
前記物体は感応層を有し、
前記感応層にエネルギビームを照射することにより前記物体を露光する請求項14に記載の露光方法。
The object has a sensitive layer;
The exposure method according to claim 14, wherein the object is exposed by irradiating the sensitive layer with an energy beam.
請求項14又は15に記載の露光方法を用いて物体上にパターンを形成することと;
前記パターンが形成された前記物体を処理することと;を含むデバイス製造方法。
Forming a pattern on an object using the exposure method according to claim 14 or 15;
Processing the object on which the pattern has been formed.
JP2009150754A 2009-06-25 2009-06-25 Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method Pending JP2011009411A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009150754A JP2011009411A (en) 2009-06-25 2009-06-25 Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009150754A JP2011009411A (en) 2009-06-25 2009-06-25 Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011009411A true JP2011009411A (en) 2011-01-13

Family

ID=43565733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009150754A Pending JP2011009411A (en) 2009-06-25 2009-06-25 Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011009411A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016162830A (en) * 2015-02-27 2016-09-05 日亜化学工業株式会社 Light-emitting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016162830A (en) * 2015-02-27 2016-09-05 日亜化学工業株式会社 Light-emitting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080208499A1 (en) Optical characteristics measurement method, exposure method and device manufacturing method, and inspection apparatus and measurement method
US7948616B2 (en) Measurement method, exposure method and device manufacturing method
US7791718B2 (en) Measurement method, exposure method, and device manufacturing method
US6509956B2 (en) Projection exposure method, manufacturing method for device using same, and projection exposure apparatus
US6693700B2 (en) Scanning projection exposure apparatus
US20110242520A1 (en) Optical properties measurement method, exposure method and device manufacturing method
JPWO2002091440A1 (en) Optical property measuring method, exposure method and device manufacturing method
JP2007250947A (en) Exposure apparatus and image surface detecting method
JP3360760B2 (en) Exposure amount unevenness measurement method, exposure method and exposure apparatus
JP2003151884A (en) Focusing method, position-measuring method, exposure method, and device-manufacturing method
JP2006279029A (en) Method and device for exposure
US20100296074A1 (en) Exposure method, and device manufacturing method
JP2011049285A (en) Method and device for measuring mask shape, and exposure method and apparatus
JP2005302825A (en) Exposure system
JP2011009411A (en) Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method
US20050128455A1 (en) Exposure apparatus, alignment method and device manufacturing method
JP2006030021A (en) Position detection apparatus and position detection method
JP5630627B2 (en) Detection method, optical property measurement method, exposure method and exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2004207521A (en) Optical characteristic measuring method, exposure method, and device manufacturing method
JPH11233424A (en) Projection optical device, aberration measuring method, projection method, and manufacture of device
JP2004146703A (en) Method of measuring optical characteristics, method for exposure, and method of manufacturing device
JP2010147249A (en) Optical characteristic measuring method, exposure condition determining method, exposure method, and device manufacturing method
JP2002260986A (en) Method of measuring optical characteristic, method for exposure, and method of manufacturing device
JP2004079585A (en) Method for measuring imaging characteristics, and exposure method
JP2001118784A (en) Exposure, system and method of correcting difference of density line width in that exposure, system and exposure method