JP2011222921A - Method for measuring optical characteristics and apparatus, as well as exposure method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検光学系のディストーション等の光学特性を計測する光学特性計測技術、及びその光学特性計測技術を用いる露光技術に関する。 The present invention relates to an optical characteristic measurement technique for measuring optical characteristics such as distortion of a test optical system, and an exposure technique using the optical characteristic measurement technique.
例えば半導体デバイス等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するためのリソグラフィ工程中で、レチクル(又はフォトマスク等)のパターンを投影光学系を介してウエハ(又はガラスプレート等)の各ショット領域に転写露光するために、一括露光型又は走査露光型等の露光装置が使用されている。これらの露光装置は、投影光学系のディストーション等の光学特性を所定の状態に維持するために、従来より例えばオンボディの計測装置を備えている。 For example, in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor device, a pattern of a reticle (or photomask) is transferred to each shot area of a wafer (or glass plate) via a projection optical system. In order to perform exposure, an exposure apparatus such as a batch exposure type or a scanning exposure type is used. These exposure apparatuses are conventionally provided with, for example, an on-body measuring apparatus in order to maintain optical characteristics such as distortion of the projection optical system in a predetermined state.
例えば従来のディストーションの計測装置として、複数のライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという。)が形成されたテストレチクルと、ウエハステージ又は計測用ステージに設けられて受光用のスリットを有する空間像計測系とを備え、L&Sパターンの投影光学系による像を空間像計測系のスリットで走査することによって、各L&Sパターンの像の位置を求める計測装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 For example, as a conventional distortion measurement apparatus, a test reticle having a plurality of line and space patterns (hereinafter referred to as L & S patterns) and a space provided on a wafer stage or a measurement stage and having a light receiving slit. 2. Description of the Related Art A measurement apparatus that includes an image measurement system and obtains the position of each L & S pattern image by scanning an image of the L & S pattern projection optical system with a slit of the aerial image measurement system is known (for example, Patent Document 1). reference).
最近の露光装置においては、ウエハステージ又は計測用ステージに搭載すべき計測装置又はセンサ等の種類が増加している。従って、ウエハステージ又は計測用ステージの構成の複雑化又は大型化を抑制するためには、各種光学特性を計測する計測装置の本体部(例えば受光部)を投影光学系の物体面側で、例えばレチクルステージに配置し、投影光学系の像面側に配置する部分をできるだけ簡素化(小型化)することが望ましい。 In recent exposure apparatuses, types of measuring apparatuses or sensors to be mounted on a wafer stage or a measuring stage are increasing. Therefore, in order to suppress the complexity or enlargement of the configuration of the wafer stage or the measurement stage, the main body (for example, the light receiving unit) of the measurement device that measures various optical characteristics is placed on the object plane side of the projection optical system, for example, It is desirable to simplify (miniaturize) as much as possible the portion disposed on the reticle stage and disposed on the image plane side of the projection optical system.
本発明は、このような課題に鑑み、計測装置のうちで光学系の像面側に配置する部分の構成を簡素化して、光学系の光学特性を計測することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to simplify the configuration of a portion of the measuring device disposed on the image plane side of the optical system and measure the optical characteristics of the optical system.
本発明の第1の態様によれば、第1面のパターンの像を第2面に形成する光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置が提供される。この光学特性計測装置は、その第1面側に配置される第1の周期的パターンと、その第2面側に配置される第2の周期的パターンと、その第1の周期的パターン及びその光学系を介してその第2の周期的パターンを照明する照明系と、その第2の周期的パターンで反射された光を、その光学系及びその第1の周期的パターンを介して受光する受光系と、その第1の周期的パターンのその光学系による像とその第2の周期的パターンとをその第2の周期的パターンの周期方向に相対移動する移動装置と、その移動装置を介してその第1の周期的パターンの像とその第2の周期的パターンとをその周期方向に相対移動したときにその受光系から得られる検出信号に基づいてその光学系の光学特性を求める演算装置と、を備えるものである。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical characteristic measuring device that measures the optical characteristic of an optical system that forms an image of a pattern of a first surface on a second surface. The optical characteristic measuring apparatus includes a first periodic pattern disposed on the first surface side, a second periodic pattern disposed on the second surface side, the first periodic pattern, and the An illumination system that illuminates the second periodic pattern through the optical system, and light reception that receives light reflected by the second periodic pattern through the optical system and the first periodic pattern. A moving device for relatively moving the system, the image of the first periodic pattern by the optical system and the second periodic pattern in the periodic direction of the second periodic pattern, and via the moving device An arithmetic unit for obtaining optical characteristics of the optical system based on a detection signal obtained from the light receiving system when the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern are relatively moved in the periodic direction; , Are provided.
また、本発明の第2の態様によれば、照明光学系からの照明光でパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、その投影光学系の光学特性を計測するために本発明の光学特性計測装置を備え、その照明光学系がその光学特性計測装置のその照明系を兼用するものである。
また、本発明の第3の態様によれば、第1面のパターンの像を第2面に形成する光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法が提供される。この光学特性計測方法は、その第1面側に配置される第1の周期的パターン及びその光学系を介してその第2面側に配置される第2の周期的パターンを照明する工程と、その第1の周期的パターンのその光学系による像とその第2の周期的パターンとをその第2の周期的パターンの周期方向に相対移動しつつ、その第2の周期的パターンで反射された光を、その光学系及びその第1の周期的パターンを介して受光する工程と、その第1の周期的パターンを介して受光して得られる検出信号に基づいてその光学系の光学特性を求める工程と、を含むものである。
According to the second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that illuminates a pattern with illumination light from an illumination optical system and exposes an object with the illumination light through the pattern and the projection optical system. This exposure apparatus includes the optical characteristic measuring apparatus of the present invention in order to measure the optical characteristics of the projection optical system, and the illumination optical system also serves as the illumination system of the optical characteristic measuring apparatus.
According to the third aspect of the present invention, there is provided an optical property measuring method for measuring the optical properties of an optical system that forms an image of a pattern on the first surface on the second surface. The optical characteristic measurement method includes a step of illuminating a first periodic pattern disposed on the first surface side and a second periodic pattern disposed on the second surface side via the optical system; The image of the first periodic pattern by the optical system and the second periodic pattern are reflected by the second periodic pattern while relatively moving in the periodic direction of the second periodic pattern. A step of receiving light through the optical system and the first periodic pattern, and an optical characteristic of the optical system is obtained based on a detection signal obtained by receiving the light through the first periodic pattern. A process.
また、本発明の第4の態様によれば、照明光でパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光方法が提供される。この露光方法は、本発明の光学特性計測方法を用いてその投影光学系の光学特性を計測するものである。 Moreover, according to the 4th aspect of this invention, the exposure method which illuminates a pattern with illumination light and exposes an object with the illumination light through the pattern and a projection optical system is provided. This exposure method measures the optical characteristics of the projection optical system using the optical characteristic measurement method of the present invention.
本発明によれば、第1面側から第1の周期的パターン及び光学系を介して第2面側の第2の周期的パターンを照明し、第1の周期的パターンの像と第2の周期的パターンとを周期方向に相対移動しながら、この第2の周期的パターンからの反射光を光学系及び第1の周期的パターンを介して受光することによって、その第1の周期的パターンの像の第2面における位置及び/又はコントラスト等、ひいてはディストーション及び/又はベストフォーカス位置等の光学特性を高精度に求めることができる。この際に、第2面(像面)側には第2の周期的パターンが形成された部材のみを配置すればよいため、計測装置のうちで光学系の像面側に配置する部分の構成を簡素化できる。 According to the present invention, the second periodic pattern on the second surface side is illuminated from the first surface side via the first periodic pattern and the optical system, and the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern are illuminated. By receiving the reflected light from the second periodic pattern through the optical system and the first periodic pattern while relatively moving the periodic pattern in the periodic direction, the first periodic pattern The optical characteristics such as the position and / or contrast on the second surface of the image, and thus the distortion and / or the best focus position can be obtained with high accuracy. At this time, since only the member on which the second periodic pattern is formed needs to be disposed on the second surface (image surface) side, the configuration of the portion disposed on the image surface side of the optical system in the measuring device Can be simplified.
以下、本発明の実施形態の一例につき図1〜図8を参照して説明する。
図1は本実施形態の露光装置EXの概略構成を示す。図1において、露光装置EXは、露光光源1と、露光光源1からの露光用の照明光IL(露光光)でレチクルR(マスク)のパターン面を照明する照明光学系ILSと、レチクルRを保持して移動するレチクルステージRSTと、そのパターン面(物体面)のパターンの像をウエハWの表面(像面)に投影する投影光学系PLと、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系11と、その他の計測装置及び駆動装置等とを備えている。露光光源1としては、ArFエキシマレーザ光源(波長193nm)が使用されているが、その他にKrFエキシマレーザ光源(波長248nm)又は水銀ランプ等も使用できる。
Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus EX of the present embodiment. In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes an
露光光源1から射出されるほぼ直線偏光の照明光ILは、周知のビーム送光系2を介して、照明光ILの偏光状態を異なる方向の直線偏光又は円偏光等に変換する偏光状態可変部3に入射する。偏光状態可変部3を通過した照明光ILは、光束の断面形状を変化させるためのビーム形状可変部4を介して、マイクロフライアイレンズ(又はフライアイレンズ)5に入射する。マイクロフライアイレンズ5の射出面(照明光学系ILSの瞳面)に多数の二次光源からなる面光源が形成される。なお、マイクロフライアイレンズ5の代わりに、ロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)等のオプティカルインテグレータを使用しても良い。また、照明光学系ILSの瞳面には、通常照明、輪帯照明、2極照明、変形照明等の種々の照明に切り替えるための可変開口絞り部(不図示)が設置されている。なお、可変開口絞り部とともに、又は可変開口絞りの代わりに、照明光ILの光量分布を制御するための回折光学素子等を設けてもよい。
A substantially linearly polarized illumination light IL emitted from the
マイクロフライアイレンズ5から射出された照明光ILは、第1リレー光学系6、レチクルブラインド7、第2リレー光学系8A、コンデンサ光学系8B、及び光路折り曲げ用のミラー9を介して、レチクルRのパターン面(下面)のX方向に細長い矩形の照明領域を均一な照度分布で照明する。ビーム送光系2からコンデンサ光学系8B及びミラー9までの部材を含んで照明光学系ILSが構成されている。露光光源1、偏光状態可変部3、及びビーム形状可変部4の動作は、主制御系11内の照明系制御部によって制御されている。
The illumination light IL emitted from the micro fly's eye lens 5 passes through the first relay
照明光ILのもとで、レチクルRの照明領域内のパターンは、投影光学系PLを介して投影倍率β(例えば1/4,1/5等の縮小倍率)で、ウエハWの一つのショット領域内の露光領域(照明領域と光学的に共役な領域)に転写露光される。ウエハWは、シリコン又はSOI(silicon on insulator)等からなる直径が200〜450mm程度の円板状の基材の表面にフォトレジスト(感光剤)を塗布したものである。投影光学系PLは、一例として屈折系であるが、その外に反射屈折系等も使用可能である。以下、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1の紙面に垂直な方向にX軸を、図1の紙面に平行な方向にY軸を取って説明する。 Under the illumination light IL, the pattern in the illumination area of the reticle R is one shot of the wafer W at the projection magnification β (for example, a reduction magnification of 1/4, 1/5, etc.) via the projection optical system PL. Transfer exposure is performed on an exposure area within the area (an area optically conjugate with the illumination area). The wafer W is obtained by applying a photoresist (photosensitive agent) to the surface of a disk-shaped substrate having a diameter of about 200 to 450 mm made of silicon or SOI (silicon on insulator). The projection optical system PL is a refractive system as an example, but a catadioptric system or the like can also be used. Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X-axis is perpendicular to the plane of FIG. 1 in the plane perpendicular to the Z-axis, and the Y-axis is parallel to the plane of FIG. Take and explain.
図1に示すように、投影光学系PLを構成する所定の光学部材、例えばレンズエレメント14A,14Bは、不図示のレンズ枠及びZ方向に伸縮可能な3箇所の駆動素子13A,13Bを介して鏡筒に支持されている。主制御系11内の結像特性制御部が、駆動系12を介して駆動素子13A,13Bを駆動することによって、レンズエレメント14A,14BのZ方向の位置、並びにX軸及びY軸に平行な軸の回り(θx方向及びθy方向)の傾斜角を制御できる。このように、駆動素子13A等及び駆動系12を含む結像特性制御機構によって、投影光学系PLの所定の結像特性(例えばディストーション(倍率誤差を含む)等)を補正できる。なお、駆動可能なレンズエレメント14A,14Bの位置及び個数は、制御対象の結像特性に応じて任意に設定可能である。
As shown in FIG. 1, predetermined optical members constituting the projection optical system PL, for example,
次に、レチクルRを吸着保持するレチクルステージRSTは、レーザ干渉計(不図示)の計測値に基づいてステージ制御系18(図2(A)参照)によって、レチクルベース(不図示)上の光軸AXに垂直な平面内でレチクルRのY方向への移動、並びにX方向の位置及びZ軸の回り(θz方向)の傾斜角の調整を行う。一方、ウエハWをウエハホルダ(不図示)を介して吸着保持するウエハステージWSTは、レーザ干渉計(不図示)の計測値に基づいてステージ制御系18(図2(A)参照)によって、ウエハベースWB上の光軸AXに垂直な平面内でY方向への移動、並びにX方向、Y方向へのステップ移動を行う。また、ウエハステージWSTには、不図示のオートフォーカスセンサの計測値に基づいて、ウエハWの表面を投影光学系PLの像面に合焦させるために、ウエハWのフォーカス位置(光軸AX方向の位置)、及びθx方向、θy方向の傾斜角を制御するZステージ機構も組み込まれている。 Next, the reticle stage RST that sucks and holds the reticle R receives light on the reticle base (not shown) by the stage control system 18 (see FIG. 2A) based on the measurement value of the laser interferometer (not shown). The reticle R is moved in the Y direction in a plane perpendicular to the axis AX, and the position in the X direction and the tilt angle around the Z axis (θz direction) are adjusted. On the other hand, the wafer stage WST that holds the wafer W by suction through a wafer holder (not shown) is based on the measurement value of a laser interferometer (not shown) by the stage control system 18 (see FIG. 2A). A movement in the Y direction and a step movement in the X and Y directions are performed in a plane perpendicular to the optical axis AX on the WB. Further, the wafer stage WST has a focus position (in the optical axis AX direction) of the wafer W in order to focus the surface of the wafer W on the image plane of the projection optical system PL based on a measurement value of an autofocus sensor (not shown). And a Z stage mechanism for controlling the inclination angle in the θx direction and the θy direction is also incorporated.
露光時には、主制御系11内の露光制御部の制御のもとで不図示のアライメント系によってレチクルRとウエハWとのアライメントが行われた後、偏光状態可変部3によって照明光ILの偏光状態が所定状態に設定される。その後、露光光源1の発光を開始して、レチクルRのパターンの一部の像を投影光学系PLを介してウエハWの一つのショット領域に露光しつつ、レチクルRとウエハWとをY方向に同期して移動することにより、ウエハWの当該ショット領域が走査露光される。その後、露光光源1の発光を停止して、ウエハWをステップ移動する動作と、その走査露光動作とを繰り返すことで、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハWの全部のショット領域にレチクルRのパターン像が転写される。
At the time of exposure, the alignment of the reticle R and the wafer W is performed by an alignment system (not shown) under the control of the exposure control unit in the main control system 11, and then the polarization state of the illumination light IL by the polarization state variable unit 3 Is set to a predetermined state. Thereafter, light emission from the exposure
また、本実施形態の露光装置EXが例えば米国特許出願公開第2005/259234号明細書に示すような液浸型である場合には、投影光学系PLとウエハステージWSTの上面の部材(ウエハW又は後述の基準部材22)との間の局所的な液浸空間に、局所液浸機構(不図示)によって純水等の液体が供給される。なお、露光装置EXがドライ型である場合には、局所液浸機構は設ける必要がない。 Further, when the exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion type as shown in, for example, US Patent Application Publication No. 2005/259234, members on the upper surfaces of the projection optical system PL and wafer stage WST (wafer W Alternatively, a liquid such as pure water is supplied to a local immersion space between the reference member 22) described later and a local immersion mechanism (not shown). When the exposure apparatus EX is a dry type, it is not necessary to provide a local liquid immersion mechanism.
露光装置EXによる露光に際しては、投影光学系PLの光学特性としての結像特性が所定の状態に調整されている必要がある。また、照明光ILの照射熱の影響等によって結像特性は次第に変動するため、例えば予め求めてある変動特性モデルに基づいて結像特性の変動量を推定し、この変動量を補正(相殺)するように上記の結像特性制御機構が駆動される。この場合、照明条件等によってその変動特性モデルによる変動量の推定値と実際の変動量との間に僅かな相違があると、結像特性が次第にその所定の状態に対する許容範囲から外れる恐れがある。そこで、例えば定期的に投影光学系PLの残存する結像特性の変動量を計測し、この変動量を補正(相殺)するように結像特性制御機構を駆動することが好ましい。本実施形態の露光装置EXは、投影光学系PLの結像特性の残存する変動量としてのディストーション及びベストフォーカス位置(ひいては像面湾曲)を計測するための特性計測装置20を備えている。
At the time of exposure by the exposure apparatus EX, the imaging characteristics as the optical characteristics of the projection optical system PL need to be adjusted to a predetermined state. Further, since the imaging characteristics gradually change due to the influence of the irradiation heat of the illumination light IL, for example, the fluctuation amount of the imaging characteristics is estimated based on a fluctuation characteristic model obtained in advance, and the fluctuation amount is corrected (offset). Thus, the imaging characteristic control mechanism is driven. In this case, if there is a slight difference between the estimated value of the amount of variation by the variation characteristic model and the actual amount of variation depending on the illumination conditions, the imaging characteristics may gradually deviate from the allowable range for the predetermined state. . Therefore, for example, it is preferable to periodically measure the amount of fluctuation of the imaging characteristics remaining in the projection optical system PL and drive the imaging characteristic control mechanism so as to correct (cancel) this fluctuation amount. The exposure apparatus EX of the present embodiment is provided with a
特性計測装置20は、計測用の照明光ILを発生する照明系としての照明光学系ILSと、レチクルステージRSTのレチクルRに対してY方向(走査方向)に近接した位置に固定されたレチクルマーク板RFMと、レチクルステージRSTに支持された受光系30とを備えている。
レチクルマーク板RFMは、レチクルステージRSTに固定される面(一方の面)に、X方向に所定周期の透過型のライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという)21Aが形成されている。受光系30は、レチクルマーク板RFMの他方の面に対向して配置される。
さらに、特性計測装置20は、ウエハステージWSTの上面のウエハWの近傍に固定されて、表面にX方向に所定周期の反射型のL&Sパターン(ライン・アンド・スペースパターン)23A等が形成された基準部材22と、基準部材22が取り付けられ、基準部材22を移動する装置としてのウエハステージWSTと、受光系30の検出信号が供給される計測部17(演算装置)とを備えている。計測部17には、ステージ制御系18を介して、不図示のレーザ干渉計によって計測されるウエハステージWSTのX方向及びY方向の位置の情報も供給されている。計測部17は、受光系30からの検出信号及びウエハステージWSTの座標を用いて投影光学系PLの結像特性を求め、求めた結像特性の情報を主制御系11内の結像特性制御部に供給する。
The
Reticle mark plate RFM has a transmission line and space pattern (hereinafter referred to as an L & S pattern) 21A having a predetermined period in the X direction formed on a surface (one surface) fixed to reticle stage RST. The
Further, the
レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21A等が形成された面(一方の面)は、レチクルRのパターン面、ひいては投影光学系PLの物体面と同じ高さ(Z位置)に設定されている。基準部材22の表面は、通常はウエハWの表面、ひいては投影光学系PLの像面(それまでの計測でベストフォーカス位置とされた面)と同じZ位置に設定される。基準部材22は例えば照明光ILを透過するガラス板より形成され、その表面には照明光ILに対する反射防止膜が形成され、その表面の一部に照明光ILに対して高反射率の金属(例えばクロム等)の膜によってL&Sパターン23A等が形成されている。基準部材22の裏面には照明光ILに対する反射率の低い吸収膜(又は遮光膜)が形成されている。
The surface (one surface) of the reticle mark plate RFM on which the L &
本実施形態では、特性計測装置20の照明系として照明光学系ILSが兼用されているが、専用の照明系を設けてもよい。また、基準部材22は、ウエハステージWSTとは独立にウエハベースWB上を移動する計測ステージ等(不図示)に設けてもよい。
投影光学系PLの結像特性の計測時には、レチクルステージRSTを駆動することによって、図2(A)に示すように、照明光学系ILSからの照明光ILの照明領域内の一つの計測点にレチクルマーク板RFMのL&Sパターン21Aの中心が設定される。そして、ウエハステージWSTを駆動することによって、L&Sパターン21Aの投影光学系PLによる像の中心(露光領域内の計測点)に対して−X方向(又は+X方向)側の手前に基準部材22のL&Sパターン23Aが設定される。
In the present embodiment, the illumination optical system ILS is also used as the illumination system of the
When measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL, by driving the reticle stage RST, as shown in FIG. 2A, a single measurement point in the illumination area of the illumination light IL from the illumination optical system ILS is obtained. The center of the L &
図2(B)に示すように、レチクルマーク板RFMの透過型のL&Sパターン21Aは、遮光膜中にX方向の幅P1/2でY方向に細長い長方形の複数の開口パターン21AaをX方向に周期(ピッチ)P1で配列したものである。図2(C)に示すように、基準部材22の反射型のL&Sパターン23Aは、光透過部を背景として、X方向の幅P2/2でY方向に細長い長方形の複数の反射パターン23AaをX方向に周期P2で配列したものである。基準部材22のL&Sパターン23Aの形状は、レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21Aを投影光学系PLの投影倍率β(設計値)で縮小したものである。即ち、L&Sパターン23Aの形状は、L&Sパターン21Aの収差がないときの投影光学系PLによる像21APとほぼ同じ形状であり、L&Sパターン23Aの周期P2はL&Sパターン21Aの周期P1をβ倍(β<1)で縮小したものである。周期P2は、例えば数100nm〜数μm程度であり、一例として360nm又は2μm程度である。
As shown in FIG. 2B, the transmissive L &
また、本実施形態では、図3に示すように、レチクルマーク板RFMには、L&Sパターン21Aと同じ形状のL&Sパターン21B,21CがX方向に等間隔で形成されている。また、基準部材22の表面には、L&Sパターン23Aと同じ形状のL&Sパターン23B,23CがX方向に等間隔で形成されている。L&Sパターン23A〜23Cの配列は、L&Sパターン21A〜21Cの配列を投影光学系PLの投影倍率βの比率で縮小したものである。従って、L&Sパターン21Bの中心から両側のL&Sパターン21A,21Cの中心までのX方向の距離をXR1,XR2とすると(図4(A)参照)、L&Sパターン23Bの中心から両側のL&Sパターン23A,23Cの中心までのX方向の距離XW1,XW2は、投影倍率βを用いて次のようになる。なお、本実施形態では、XR1=XR2である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, L &
XW1=β・XR1 …(1A), XW2=β・XR2 …(1B)
本実施形態では、一例として投影光学系PLは倒立像を形成しているため、L&Sパターン23A〜23Cの配列は、L&Sパターン21A〜21Cの配列に対してX方向に倒立している。なお、説明の便宜上、図3及び図4(A)等では、L&Sパターン21A〜21C及びL&Sパターン23A〜23Cは、その一部のみを拡大して示している。投影光学系PLの結像特性の計測時には、一例として、レチクルマーク板RFMの中央のL&Sパターン21Bの中心は、投影光学系PLの光軸AXを通りY軸に平行な直線上にあり、他のL&Sパターン21A,21Cは照明領域内でX方向の両端部に近い位置にある。
XW1 = β · XR1 (1A), XW2 = β · XR2 (1B)
In this embodiment, since the projection optical system PL forms an inverted image as an example, the arrangement of the L &
特性計測装置20において、照明光学系ILSからの照明光ILのほぼ1/2が、ハーフミラー31を介してレチクルマーク板RFMのL&Sパターン21A〜21Cを照明する。図3のL&Sパターン21A〜21Cを通過した照明光ILTは、投影光学系PLを介してそれぞれ基準部材22のL&Sパターン23A〜23Cを含む領域又はこの近傍の領域に照射される。基準部材22の表面からの反射光ILRは、投影光学系PLを介してレチクルマーク板RFMに照射される。図2(A)において、レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21Aを+Z方向に通過した反射光のうちでハーフミラー31で反射された光(これも反射光ILRと呼ぶ)は、集光レンズ32Aによってフォトダイオード等の光電検出器33Aで受光される。光電検出器33Aからの検出信号DS1が計測部17に供給される。
In the
同様に、図3において、レチクルマーク板RFMの他のL&Sパターン21B,21Cを+Z方向に通過してハーフミラー31で反射された反射光ILRも、それぞれ集光レンズ32B,32Cを介して光電検出器33Aと同じ光電検出器33B,33Cで受光される。光電検出器33B,33Cの検出信号DS2,DS3も図2(A)の計測部17に供給される。ハーフミラー31、集光レンズ32A〜32C、光電検出器33A〜33C、及びこれらの部材を保持してレチクルステージRSTに固定されるフレーム34を含んで受光系30が構成されている。なお、複数の集光レンズ32A〜32Cの代わりに、一つの大型の集光レンズを使用することも可能である。
Similarly, in FIG. 3, the reflected light ILR that passes through the other L &
次に、特性計測装置20を用いた投影光学系PLの結像特性の計測原理につき説明する。図4(A)は、レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21A〜21Cを通過した照明光ILTが、投影光学系PLを介して基準部材22の表面のL&Sパターン23A〜23Cが形成された領域に照射される状態、即ちL&Sパターン21A〜21Cの投影光学系PLによる像がL&Sパターン23A〜23C上に形成される状態を表している。なお、図4(A)及び後述の図4(B)、図5(A)、図5(B)、及び図7では、説明の便宜上、投影光学系PLを正面図で表し、L&Sパターン21A〜21C及びL&Sパターン23A〜23Cを拡大平面図で表している。
Next, the measurement principle of the imaging characteristics of the projection optical system PL using the
図4(A)において、投影光学系PLが無収差の場合には、L&Sパターン21A,21B,21Cの投影光学系PLによる像の強度分布は、ピッチが投影光学系PLの解像限界付近であるときには、点線で示す正弦波状の強度分布37A,37B,37Cとなる。そして、L&Sパターン21A,21B,21Cのピッチが解像限界付近より広いときには、L&Sパターン21A,21B,21Cの投影光学系PLによる像の強度分布は、矩形波(不図示)に近くなる。また、投影光学系PLが無収差の場合には、強度分布37A〜37Cの中心のX方向の距離は、L&Sパターン23A〜23Cの中心のX方向の距離と等しい。そして、投影光学系PLに或る程度の収差が残存し、ディストーションが発生している場合には、L&Sパターン21A,21B,21Cの像の実線で示す強度分布36A,36B,36Cの中心は、無収差のときの強度分布37A,37B,37Cの中心に対してX方向にDi1,Di2,Di3だけシフトする。
In FIG. 4A, when the projection optical system PL has no aberration, the intensity distribution of the image by the projection optical system PL of the L &
なお、一例として中央のL&Sパターン21Bの中心を光軸AX上に配置するものとする。これによって、中央のL&Sパターン21Bの像のディストーションはほぼ0になる。そこで、強度分布36Bの中心とL&Sパターン23Bの中心とをX方向に合わせた状態を基準として(Di2=0として)、強度分布36A,36Cの中心と対応する両端のL&Sパターン23A,23Cの中心とのX方向のシフト量Di1,Di3を求めることによって、L&Sパターン21A,21Cの像のディストーションはそれぞれDi1及びDi3となる。なお、ディストーションDi1,Di3は実際にはL&Sパターン23A〜23Cの周期P2に比べてかなり小さいが、図4(A)等では分かり易いように、Di1,Di3をかなり大きく表している。
As an example, the center of the central L &
また、強度分布36A〜36C(L&Sパターン21A〜21Cの像)のうちで、反射型のL&Sパターン23A〜23Cと合致している部分からの反射光が投影光学系PLを介して透過型のL&Sパターン21A〜21Cに戻される。この際に、L&Sパターン21A〜21Cから投影光学系PLを介して基準部材22に向かう光の光路と、この光の基準部材22からの反射光が投影光学系PLを介してL&Sパターン21A〜21Cに戻るときの光路とは投影光学系PLの収差に関係なく完全に同一である。従って、投影光学系PL側からL&Sパターン21A〜21Cをそれぞれ+Z方向に通過する反射光ILRの光量の総和(図3の光電検出器33A〜33Cの検出信号DS1〜DS3の大きさ)は、L&Sパターン21A〜21Cの像(強度分布36A〜36C)と、L&Sパターン23A〜23Cの各反射パターンとが重なった部分の光量の総和にほぼ比例している。
In addition, in the
そして、図4(A)のようなディストーションが発生している場合に、ウエハステージWSTを駆動して、図4(B)の矢印35Aで示すように、L&Sパターン21A〜21Cの像を基準部材22のL&Sパターン23A〜23Cで+X方向に走査すると、検出信号DS1,DS2,DS3は、図6(A)、図6(B)、図6(C)に示すように、ウエハステージWSTのX方向の位置に関してL&Sパターン23A〜23Cの周期P2と同じ周期で正弦波状に変化する。なお、実際のディストーションは周期P2に比べてかなり小さいため、基準部材22のX方向の実際の移動範囲は、L&Sパターン21Bの像の中心とL&Sパターン23Bの中心とが合致する位置(検出信号DS2が最大になる位置)を中心として幅P2/2程度の範囲でよい。
When the distortion as shown in FIG. 4A occurs, the wafer stage WST is driven, and the images of the L &
その走査中、図4(B)において、L&Sパターン21Aの像(強度分布36A)の中心とL&Sパターン23Aの中心とが合致するとき、L&Sパターン23Aで反射されて、投影光学系PLを介してL&Sパターン21Aを通過する反射光ILRの強度分布38Aは、ほぼ像面の強度分布36Aの最大強度の部分に対応し、検出信号DS1は最大になる(図6(A)参照)。このときのウエハステージWSTのX座標をX1とする。一方、L&Sパターン21Bの像(強度分布36B)とL&Sパターン23Bとはほぼ1/2周期ずれているため、L&Sパターン23Bからの反射光ILRのうちでL&Sパターン21Bを通過する光の強度分布38Bは、ウエハステージWSTのX座標がX1のときにおいて、強度分布36Bの最小強度の部分から広がった光に対応しており、検出信号DS2は最小になる(図6(B)参照)。これに対して、L&Sパターン21Cの像(強度分布36C)とL&Sパターン23Cとはほぼ1/4周期ずれているため、L&Sパターン23Cからの反射光ILRのうちでL&Sパターン21Cを通過する光の強度分布38Cは、強度分布36Cのうち最大強度の部分のほぼ1/2の幅の部分に対応し、検出信号DS3は最大値よりも低下している(図6(C)参照)。
During the scanning, when the center of the image (
その後、さらに基準部材22を矢印35Aで示す+X方向に移動して、ウエハステージWSTのX座標がX2になると、図5(A)に示すように、中央のL&Sパターン21Bの像(強度分布36B)の中心とL&Sパターン23Bの中心とが合致し、L&Sパターン21Bを通過する反射光ILRの強度分布39Bは最大強度の部分となり、検出信号DS2は最大になる(図6(B)参照)。一方、L&Sパターン23Aで反射されてL&Sパターン21Aを通過する反射光ILRの強度分布39Aは最小強度の部分となり、検出信号DS1は最小になる(図6(A)参照)。また、L&Sパターン23Cからの反射光ILRのうちでL&Sパターン21Cを通過する光の強度分布39Cは、最大強度の部分の他方のほぼ1/2の幅の部分となり、検出信号DS3は最小値よりも上昇している(図6(C)参照)。
Thereafter, the
さらに基準部材22を矢印35Aで示す+X方向に移動して、ウエハステージWSTのX座標がX3になると、図5(B)に示すように、端部のL&Sパターン21Cの像(強度分布36C)の中心とL&Sパターン23Cの中心とが合致し、L&Sパターン21Cを通過する反射光ILRの強度分布40Cは最大強度の部分となり、検出信号DS3は最大になる(図6(C)参照)。一方、L&Sパターン23A,23Bで反射されてL&Sパターン21A,21Bを通過する反射光ILRの強度分布40A,40Bは、最大強度の部分のほぼ1/2の幅の部分となり、検出信号DS1,DS2は中間レベルになる。
Further, when the
計測部17は、図6(A)〜図6(C)に示す検出信号DS1,DS2,DS3がそれぞれ最大値になるときのウエハステージWSTのX座標X1,X2,X3を求める。この際に、中央のL&Sパターン21Bの像はほぼディストーションがないとともに、図4(A)の基準部材22のL&Sパターン23A〜23CのX方向の位置関係は、収差がないときの投影光学系PLによるL&Sパターン21A〜21Cの像の位置関係と同じである。このため、検出信号DS2が最大値になるときの位置X2を基準として、検出信号DS1(DS3)が最大値になるときの位置X1(位置X3)と位置X2との差がL&Sパターン21A(21C)の像のディストーションDi1(Di3)となる。即ち、計測部17は次式からディストーションDi1,Di3を計算できる。
Di1=X1−X2 …(2A), Di3=X3−X2 …(2B)
さらに、図7において、基準部材22のL&Sパターン23A〜23Cが形成されている表面のZ方向の位置Z21が投影光学系PLのベストフォーカス位置であるときに、レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21A〜21Cの像の強度分布36A〜36Cはコントラストが最大になる。そのベストフォーカス位置から基準部材22の表面を+Z方向に位置Z23まで上昇させると、L&Sパターン21A〜21Cの像の強度分布36A1〜36C1のコントラストは低下する。逆に、そのベストフォーカス位置から基準部材22の表面を−Z方向に位置Z33まで降下させても、L&Sパターン21A〜21Cの像の強度分布36A2〜36C2のコントラストは低下する。
Di1 = X1-X2 (2A), Di3 = X3-X2 (2B)
Further, in FIG. 7, when the position Z21 in the Z direction on the surface where the L &
このように強度分布36A〜36Cのコントラストが低下すると、基準部材22をX方向に移動して得られる検出信号DS1〜DS3のコントラストも低下する。例えば中央のL&Sパターン23Bで反射されてL&Sパターン21Bを+Z方向に通過する反射光の検出信号DS2は、図6(D)の曲線C1〜C4で示すように、基準部材22のZ位置がベストフォーカス位置Z21から次第に位置Z22,Z23,Z24に低下(又は上昇)するとコントラスト(=振幅/直流成分)が低下する。そこで、本実施形態では、基準部材22をZ方向に移動してから、基準部材22をX方向に移動して検出信号DS1〜DS3を取り込み、検出信号DS1〜DS3のコントラストが最大になるときの各信号毎のZ位置を求めることで、基準部材22の各L&Sパターン23A〜23C(各計測点)毎のベストフォーカス位置を求めることができる。
Thus, when the contrast of the
次に、図1の露光装置EXを用いた露光工程中で、例えば定期的に特性計測装置20を用いて投影光学系PLの結像特性又はこの変動量を計測する場合の動作(計測方法)の一例につき、図8のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系11によって制御される。まず、ステップ111において、図2(A)に示すように、レチクルステージRSTをY方向に駆動して、投影光学系PLの物体面上に特性計測装置20の受光系30を配置し、照明光学系ILSの照明領域内にレチクルマーク板RFMのL&Sパターン21A〜21Cを配置する。次のステップ112において、ウエハステージWSTをX方向、Y方向に駆動して、基準部材22のL&Sパターン23A〜23Cの中心を投影光学系PLの像面の露光領域内のL&Sパターン21A〜21Cの像の中心(計測点)に対して−X方向にずれた位置に配置し、基準部材22の表面のZ位置(以下、単にウエハステージWSTのZ位置という)をそれまでのベストフォーカス位置に対して所定量(想定される最大の変動量を超える量)だけ降下した位置(下限)に設定する。
Next, during the exposure process using the exposure apparatus EX of FIG. 1, for example, the
その後、照明光学系ILSからの照明光ILの照射を開始し、照明光ILの一部であるハーフミラー31及びL&Sパターン21A〜21Cを通過した照明光ILTを投影光学系PLに導く(ステップ113)。これにより、照明光ILTが基準部材22のL&Sパターン23A〜23Cを照明する。そして、L&Sパターン23A〜23Cからの反射光ILRを、投影光学系PL及びL&Sパターン21A〜21Cを介して受光系30に供給する(ステップ114)。この状態で、ウエハステージWSTを駆動して、L&Sパターン21A〜21Cの像をL&Sパターン23A〜23Cが走査するように基準部材22をX方向に移動(走査)しながら、ウエハステージWSTのX座標に対応させて、受光系30から出力される検出信号DS1〜DS3を計測部17に取り込む(ステップ115)。次に、計測部17は、各L&Sパターン21A〜21C毎の検出信号DS1〜DS3のコントラスト及びピーク位置のX座標を求め、これらの計測値をZ位置に対応させて記憶する(ステップ116)。
Thereafter, irradiation of the illumination light IL from the illumination optical system ILS is started, and the illumination light ILT that has passed through the
次のステップ117において、ウエハステージWSTのZ位置が上限(ベストフォーカス位置の変動後の想定される最大の高さを超える位置)に達していない場合には、動作はステップ118に移行して、主制御系11はステージ制御系18を介してウエハステージWSTのZ位置をδZだけ高くする。δZは、ベストフォーカス位置の計測精度に応じて設定される。その後、動作はステップ113に戻り、ステップ113〜116の動作が繰り返されて、各L&Sパターン21A〜21C毎の検出信号DS1〜DS3のコントラスト及びピーク位置のX座標が求めて記憶される。
In the
そして、ステップ117において、ウエハステージWSTのZ位置が上限に達したときに、動作はステップ119に移行する。なお、実際には、レチクルステージRSTをY方向に駆動して、レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21A〜21Cを照明領域内でY方向に移動させてから、ステップ112〜117の動作を繰り返すことによって、露光領域内の他の列の3つの計測点においても、検出信号DS1〜DS3のコントラスト及びピーク位置のX座標が求めて記憶される。この動作を繰り返すことによって、投影光学系PLの露光領域内でY方向に所定間隔で配列される複数列の計測点において、検出信号DS1〜DS3のコントラスト及びピーク位置のX座標が求められる。この際に、投影光学系PLの光軸AXの近傍の計測点においても検出信号DS2のコントラスト及びピーク位置のX座標(X2)を求めるようにする。このX座標(X2)は、他の計測点におけるディストーションを計算するときの基準となる。その後、受光系30及びレチクルマーク板RFMは照明領域外に退避させ、基準部材22も露光領域外に退避させる。
In
そして、ステップ119において、計測部17は、露光領域内の複数の計測点に関してそれぞれ検出信号(DS1〜DS3のいずれか)のコントラストが最大になるときのZ位置(ベストフォーカス位置)を例えば補間を行って求め、例えば各計測点のベストフォーカス位置の平均値を平均的な像面とする。この場合、各計測点におけるベストフォーカス位置から像面湾曲を求めることができる。
In
さらに、計測部17は、各計測点において、例えばベストフォーカス位置に最も近いZ位置で計測された検出信号がピーク値を取るときのウエハステージWSTのX座標を求め、このX座標から上記の光軸AXの近傍の計測点に関して計測されるX座標(X2)を差し引いてディストーションのX成分を求める。これらの平均的な像面、像面湾曲、及びディストーションのX成分の計測結果は主制御系11に供給される。
Further, the
次のステップ120において、主制御系11の結像特性制御部は、計測されたディストーションを相殺するように、結像特性制御機構の駆動系12を介して投影光学系PLの結像特性を補正する。その後、レチクルステージRSTにレチクルRがロードされ(ステップ121)、ウエハステージWSTに順次ロードされる複数のウエハの各ショット領域にレチクルRのパターンの像が露光される(ステップ122)。この際に、投影光学系PLの結像特性が補正されているため、常に高精度にレチクルRのパターンの像を投影光学系PLを介してウエハ上に露光できる。
In the
本実施形態の効果等は次の通りである。
(1)本実施形態の投影光学系PL(光学系)の結像特性(光学特性)を計測するための特性計測装置20は、投影光学系PLの物体面(第1面)側に配置されるL&Sパターン21A〜21C(第1の周期的パターン)が形成されたレチクルマーク板RFMと、投影光学系PLの像面(第2面)側に配置されるL&Sパターン23A〜23C(第2の周期的パターン)が形成された基準部材22と、L&Sパターン21A〜21C及び投影光学系PLを介してL&Sパターン23A〜23Cを照明する照明光学系ILSと、L&Sパターン23A〜23Cで反射された光を、投影光学系PL及びL&Sパターン21A〜21Cを介して受光する受光系30と、L&Sパターン21A〜21Cの投影光学系PLによる像とL&Sパターン23A〜23CとをX方向(L&Sパターン23A〜23Cの周期方向)に相対移動するウエハステージWST(移動装置)と、その相対移動時に受光系30から得られる検出信号DS1〜DS3に基づいて投影光学系PLの結像特性を求める計測部17と、を備えている。
The effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) The
また、特性計測装置20を用いた投影光学系PLの結像特性(光学特性)の計測方法は、物体面側に配置されるL&Sパターン21A〜21C及び投影光学系PLを介して像面側に配置されるL&Sパターン23A〜23Cを照明するステップ113と、L&Sパターン21A〜21Cの投影光学系PLによる像とL&Sパターン23A〜23CとをX方向に相対移動しつつ、L&Sパターン23A〜23Cで反射された光を、投影光学系PL及びL&Sパターン21A〜21Cを介して受光して検出信号DS1〜DS3を得るステップ114,115と、得られた検出信号DS1〜DS3に基づいて投影光学系の結像特性を求めるステップ119と、を含んでいる。
In addition, a method for measuring the imaging characteristics (optical characteristics) of the projection optical system PL using the
本実施形態によれば、L&Sパターン21A〜21Cの像とL&Sパターン23A〜23Cとを周期方向に相対移動しつつ、L&Sパターン23A〜23Cからの反射光を投影光学系PL及びL&Sパターン21A〜21Cを介して受光して検出信号DS1〜DS3を取り込むことで、検出信号DS1〜DS3のピーク位置及びコントラストから、L&Sパターン21A〜21Cの像のディストーション等の結像特性を高精度に求めることができる。この際に、像面側のウエハステージWSTには反射型のL&Sパターン23A〜23Cが形成された基準部材22のみを配置すればよいため、特性計測装置20のうちで投影光学系の像面側に配置する部分の構成を簡素化できる。
According to the present embodiment, the reflected light from the L &
なお、本実施形態では、L&Sパターン21A〜21Cの像とL&Sパターン23A〜23Cとを相対移動するためにウエハステージWSTで基準部材22を移動しているが、その代わりにレチクルステージRSTによってL&Sパターン21A〜21Cが形成されたレチクルマーク板RFM側をX方向に移動してもよい。
(2)また、本実施形態の計測方法は、ウエハステージWSTのZステージ機構によって、L&Sパターン21A〜21Cの像とL&Sパターン23A〜23Cとを投影光学系PLの光軸AXに平行なZ方向に相対移動するステップ118と、上記のL&Sパターン21A〜21Cの像とL&Sパターン23A〜23CとをX方向に相対移動しつつ、L&Sパターン23A〜23Cで反射された光を、投影光学系PL及びL&Sパターン21A〜21Cを介して受光して検出信号DS1〜DS3を得るステップ114,115とを繰り返している。従って、その検出信号DS1〜DS3のコントラストが最大になるときのZ位置から、投影光学系PLのベストフォーカス位置及び像面湾曲を求めることができる。
In the present embodiment, the
(2) Further, in the measurement method of the present embodiment, the Z stage mechanism of wafer stage WST causes the images of L &
(3)また、L&Sパターン21A〜21C及びL&Sパターン23A〜23Cは3対形成されており、計測部17は、3対のL&Sパターンに関してそれぞれ結像特性を求めている。従って、ウエハステージWSTの1回の移動(相対移動)で、3つの計測点の結像特性を求めることができるため、計測効率が高い。
なお、レチクルマーク板RFMに形成されるL&Sパターン21A〜21Cの個数は任意であり、レチクルマーク板RFMには一つのL&Sパターン21Bのみを形成しておいてもよい。同様に、基準部材22に形成されるL&Sパターン23A〜23Cの個数は任意であり、基準部材22には一つのL&Sパターン23Bのみを形成しておいてもよい。L&Sパターン21Bのみ及び/又はL&Sパターン23Bのみが設けられている場合には、計測効率は低下するが、レチクルステージRST及び/又はウエハステージWSTでそれぞれL&Sパターン21B及び/又はL&Sパターン21Bを計測点又はこの近傍に移動してから上記の計測を行えばよい。
(3) Three pairs of L &
The number of L &
(4)また、本実施形態の露光装置EXは、照明光学系ILSからの照明光ILでレチクルRのパターンを照明し、照明光ILでそのパターン及び投影光学系PLを介してウエハW(物体)を露光する露光装置において、投影光学系PLの結像特性を計測するために特性計測装置20を備え、照明光学系ILSが特性計測装置20の照明系を兼用している。
(4) Further, the exposure apparatus EX of the present embodiment illuminates the pattern of the reticle R with the illumination light IL from the illumination optical system ILS, and the wafer W (object) through the pattern and the projection optical system PL with the illumination light IL ) Is provided with a
また、露光装置EXによる露光方法は、照明光ILでレチクルRのパターンを照明し、照明光ILでそのパターン及び投影光学系PLを介してウエハWを露光する露光方法において、本実施形態の計測方法を用いて投影光学系PLの結像特性を計測している。
本実施形態によれば、特性計測装置20によって投影光学系PLの結像特性を高精度に計測できる。また、照明光学系ILSを特性計測装置20の照明系として兼用しているため、別途専用の照明系を設ける必要がない。さらに、特性計測装置20のうちでウエハステージWST側にあるのは基準部材22のみであるため、ウエハステージWSTの構成を簡素できる。従って、ウエハステージWSTには例えば照明光ILの露光量モニタ、及びレチクルRのアライメントマークの計測系(空間像計測系)等を余裕を持って配置可能である。
The exposure method using the exposure apparatus EX is an exposure method in which the pattern of the reticle R is illuminated with the illumination light IL, and the wafer W is exposed with the illumination light IL via the pattern and the projection optical system PL. The imaging characteristic of the projection optical system PL is measured using this method.
According to the present embodiment, the
なお、上記の実施形態では、次のような変形が可能である。
(1)図2(A)のレチクルマーク板RFMに形成されたL&Sパターン21A〜21C及び基準部材22に形成されたL&Sパターン23A〜23CはX方向を周期方向とするパターンである。しかしながら、図9(A)に拡大して示すように、レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21Aの近傍に、L&Sパターン21Aを90°回転した形状のY方向を周期方向とするL&Sパターン21AYを形成し、他のL&Sパターン21B,21Cの近傍にもY方向を周期方向とするL&Sパターンを形成しておいてもよい。この場合には、図9(B)に拡大して示すように、基準部材22のL&Sパターン23Aの近傍に、L&Sパターン23Aを90°回転した形状のY方向を周期方向とするL&Sパターン23AYを形成し、他のL&Sパターン23B,23Cの近傍にもY方向を周期方向とするL&Sパターンを形成しておく。また、図3の光電検出器33A〜33CでX方向及びY方向を周期方向とするL&Sパターン21A,21AY等を通過した反射光を受光してもよいが、L&Sパターン21A,21AY等を通過した反射光を別の光電検出器で受光してもよい。
In the above embodiment, the following modifications are possible.
(1) The L &
この変形例では、図8のステップ115に対応する工程で、基準部材22を矢印35Aで示すX方向に移動して、X軸のL&Sパターン21A等の像をX軸のL&Sパターン23A等で走査して検出信号DS1〜DS3を取り込んだ後、基準部材22を矢印35Bで示すY方向に移動して、Y軸のL&Sパターン21AY等の像をY軸のL&Sパターン23AY等で走査して検出信号(DSY1〜DSY3とする)を取り込むようにする。そして、ステップ116に対応する工程では、検出信号DS1〜DS3の処理とともに、検出信号DSY1〜DSY3のコントラスト及びピーク位置のY座標を求める処理を施すことによって、投影光学系PLの各計測点におけるディストーションのY成分、及び投影光学系PLのY方向に開いた光束によるベストフォーカス位置、ひいては投影光学系PLの非点収差を求めることができる。
In this modification, in a process corresponding to step 115 in FIG. 8, the
(2)上記の実施形態では、レチクルマーク板RFMのL&Sパターン21A〜21Cは、透過率がほぼ0%の遮光膜を背景とした2値パターンである。その外に、L&Sパターン21A〜21Cを、所定(例えば数%)の透過率を持つ遮光膜を背景としたハーフトーンパターンとしてもよく、L&Sパターン21A〜21Cを位相シフトパターンとしてもよい。
(2) In the above embodiment, the L &
(3)また、L&Sパターン21A〜21Cは、レチクルマーク板RFMではなく、図1のレチクルステージRSTに対してレチクルRと交換可能にロード可能なテストレチクルR1等に形成しておいてもよい。この場合には、特性計測装置20の受光系30は、不図示の移動機構によって、レチクルステージRSTの上方を移動可能にしておけばよい。
なお、上記の実施形態では、露光装置として走査露光型の露光装置が使用されているが、本発明は、ステッパー等の一括露光型の露光装置の投影光学系の光学特性を計測する場合にも適用できる。
(3) Further, the L &
In the above embodiment, a scanning exposure type exposure apparatus is used as the exposure apparatus. However, the present invention is also applicable to measuring the optical characteristics of the projection optical system of a batch exposure type exposure apparatus such as a stepper. Applicable.
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスやマスク自体を製造するための露光装置にも広く適用できる。 In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to various devices such as imaging devices (CCDs, etc.), micromachines, MEMS (Microelectromechanical Systems), thin film magnetic heads, and DNA chips, and exposure apparatuses for manufacturing masks themselves.
また、本発明は、露光装置の投影光学系の光学特性の計測のみならず、各種の光学装置、例えば、天体望遠鏡、眼科的検査装置、又は携帯カメラ若しくは携帯電話に備えられる小型カメラ等の光学系のディストーション等の光学特性を計測する際にも同様に適用することができる。
このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
The present invention not only measures the optical characteristics of the projection optical system of the exposure apparatus, but also various optical devices such as an astronomical telescope, an ophthalmic examination device, or an optical device such as a small camera provided in a portable camera or a cellular phone. The present invention can also be applied in the same way when measuring optical characteristics such as distortion of the system.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
EX…露光装置、ILS…照明光学系、R…レチクル、RFM…レチクルマーク板、PL…投影光学系、WST…ウエハステージ、W…ウエハ、17…計測部、20…特性計測装置、21A〜21C…第1のL&Sパターン、22…基準部材、23A〜23C…第2のL&Sパターン、30…受光系 EX ... exposure apparatus, ILS ... illumination optical system, R ... reticle, RFM ... reticle mark plate, PL ... projection optical system, WST ... wafer stage, W ... wafer, 17 ... measurement unit, 20 ... characteristic measurement apparatus, 21A to 21C ... 1st L & S pattern, 22 ... Reference member, 23A-23C ... 2nd L & S pattern, 30 ... Light receiving system
Claims (12)
前記第1面側に配置される第1の周期的パターンと、
前記第2面側に配置される第2の周期的パターンと、
前記第1の周期的パターン及び前記光学系を介して前記第2の周期的パターンを照明する照明系と、
前記第2の周期的パターンで反射された光を、前記光学系及び前記第1の周期的パターンを介して受光する受光系と、
前記第1の周期的パターンの前記光学系による像と前記第2の周期的パターンとを前記第2の周期的パターンの周期方向に相対移動する移動装置と、
前記移動装置を介して前記第1の周期的パターンの像と前記第2の周期的パターンとを前記周期方向に相対移動したときに前記受光系から得られる検出信号に基づいて前記光学系の光学特性を求める演算装置と、
を備えることを特徴とする光学特性計測装置。 In an apparatus for measuring optical characteristics of an optical system that forms an image of a pattern on the first surface on the second surface,
A first periodic pattern disposed on the first surface side;
A second periodic pattern disposed on the second surface side;
An illumination system for illuminating the second periodic pattern via the first periodic pattern and the optical system;
A light receiving system that receives light reflected by the second periodic pattern via the optical system and the first periodic pattern;
A moving device for relatively moving an image of the first periodic pattern by the optical system and the second periodic pattern in a periodic direction of the second periodic pattern;
Based on a detection signal obtained from the light receiving system when the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern are relatively moved in the periodic direction via the moving device, the optical of the optical system An arithmetic unit for obtaining characteristics;
An optical property measuring device comprising:
前記演算装置は、前記移動装置を介して前記第1の周期的パターンの像と前記第2の周期的パターンとを前記光軸に平行な方向に相対移動した後、前記移動装置を介して前記第1の周期的パターンの像と前記第2の周期的パターンとを前記周期方向に相対移動したときに前記受光系から得られる検出信号に基づいて前記光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項1に記載の光学特性計測装置。 The moving device has a mechanism for relatively moving the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern in a direction parallel to the optical axis of the optical system,
The arithmetic device relatively moves the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern in the direction parallel to the optical axis via the moving device, and then moves the image via the moving device. An optical characteristic of the optical system is obtained based on a detection signal obtained from the light receiving system when the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern are relatively moved in the periodic direction. The optical characteristic measuring device according to claim 1.
前記第2の周期的パターンは、前記第1方向に周期性を持つ第3パターン部及び前記第2方向に周期性を持つ第4パターン部を含み、
前記演算装置は、前記移動装置を介して前記第1の周期的パターンの像と前記第2の周期的パターンとを前記第1方向及び前記第2方向に相対移動したときに、前記受光系から得られる検出信号に基づいて前記光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。 The image of the first periodic pattern includes a first pattern portion having periodicity in a first direction and a second pattern portion having periodicity in a second direction orthogonal to the first direction,
The second periodic pattern includes a third pattern portion having periodicity in the first direction and a fourth pattern portion having periodicity in the second direction,
When the arithmetic device relatively moves the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern in the first direction and the second direction via the moving device, The optical characteristic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical characteristic of the optical system is obtained based on the obtained detection signal.
前記演算装置は、複数対の前記第1及び第2の周期的パターンに関してそれぞれ前記光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。 A plurality of pairs of the first and second periodic patterns are formed,
5. The optical characteristic according to claim 1, wherein the arithmetic unit obtains an optical characteristic of the optical system with respect to a plurality of pairs of the first and second periodic patterns. Measuring device.
前記投影光学系の光学特性を計測するために請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学特性計測装置を備え、
前記照明光学系が前記光学特性計測装置の前記照明系を兼用することを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that illuminates a pattern with illumination light from an illumination optical system and exposes an object with the illumination light through the pattern and the projection optical system,
In order to measure the optical characteristic of the projection optical system, the optical characteristic measuring device according to any one of claims 1 to 6, comprising:
An exposure apparatus, wherein the illumination optical system also serves as the illumination system of the optical characteristic measuring apparatus.
前記第1面側に配置される第1の周期的パターン及び前記光学系を介して前記第2面側に配置される第2の周期的パターンを照明する工程と、
前記第1の周期的パターンの前記光学系による像と前記第2の周期的パターンとを前記第2の周期的パターンの周期方向に相対移動しつつ、前記第2の周期的パターンで反射された光を、前記光学系及び前記第1の周期的パターンを介して受光する工程と、
前記第1の周期的パターンを介して受光して得られる検出信号に基づいて前記光学系の光学特性を求める工程と、
を含むことを特徴とする光学特性計測方法。 In a method for measuring optical characteristics of an optical system for forming an image of a pattern on a first surface on a second surface,
Illuminating a first periodic pattern disposed on the first surface side and a second periodic pattern disposed on the second surface side via the optical system;
The image of the first periodic pattern by the optical system and the second periodic pattern are reflected by the second periodic pattern while relatively moving in the periodic direction of the second periodic pattern. Receiving light through the optical system and the first periodic pattern;
Obtaining optical characteristics of the optical system based on a detection signal obtained by receiving light through the first periodic pattern;
An optical property measurement method comprising:
前記第1の周期的パターンの像と前記第2の周期的パターンとを前記光学系の光軸に平行な方向に相対移動した後、前記第1の周期的パターンの像と前記第2の周期的パターンとを前記周期方向に相対移動したときに前記受光系から得られる検出信号に基づいて前記光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項8に記載の光学特性計測方法。 The step of obtaining the optical characteristics of the optical system includes:
After relatively moving the first periodic pattern image and the second periodic pattern in a direction parallel to the optical axis of the optical system, the first periodic pattern image and the second period 9. The optical characteristic measuring method according to claim 8, wherein an optical characteristic of the optical system is obtained based on a detection signal obtained from the light receiving system when the target pattern is relatively moved in the periodic direction.
前記第2の周期的パターンは、前記第1方向に周期性を持つ第3パターン部及び前記第2方向に周期性を持つ第4パターン部を含み、
前記光学系の光学特性を求める工程は、
前記第1の周期的パターンの像と前記第2の周期的パターンとを前記第1方向及び前記第2方向に相対移動したときに、前記受光系から得られる検出信号に基づいて前記光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の光学特性計測方法。 The image of the first periodic pattern includes a first pattern portion having periodicity in a first direction and a second pattern portion having periodicity in a second direction orthogonal to the first direction,
The second periodic pattern includes a third pattern portion having periodicity in the first direction and a fourth pattern portion having periodicity in the second direction,
The step of obtaining the optical characteristics of the optical system includes:
Based on a detection signal obtained from the light receiving system when the image of the first periodic pattern and the second periodic pattern are relatively moved in the first direction and the second direction. The optical characteristic measuring method according to claim 8 or 9, wherein an optical characteristic is obtained.
前記光学系の光学特性を求める工程は、
複数対の前記第1及び第2の周期的パターンに関してそれぞれ前記光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。 A plurality of pairs of the first and second periodic patterns are formed,
The step of obtaining the optical characteristics of the optical system includes:
11. The optical characteristic measuring method according to claim 8, wherein the optical characteristic of the optical system is obtained for each of the plurality of pairs of the first and second periodic patterns. 11.
請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の光学特性計測方法を用いて前記投影光学系の光学特性を計測することを特徴とする露光方法。 In an exposure method of illuminating a pattern with illumination light and exposing an object with the illumination light via the pattern and a projection optical system,
An exposure method, comprising: measuring an optical characteristic of the projection optical system using the optical characteristic measurement method according to any one of claims 8 to 11.
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