JP2815010B2 - Projection optical device and imaging characteristic adjustment method - Google Patents

Projection optical device and imaging characteristic adjustment method

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JP2815010B2 JP9088544A JP8854497A JP2815010B2 JP 2815010 B2 JP2815010 B2 JP 2815010B2 JP 9088544 A JP9088544 A JP 9088544A JP 8854497 A JP8854497 A JP 8854497A JP 2815010 B2 JP2815010 B2 JP 2815010B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の技術分野】本発明は投影光学装置および結像特
性調整方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子製造
用の露光装置における投影光学装置および該投影光学装
置の結像特性調整方法に関するものである。 【0002】 【発明の背景】露光装置、特に縮小投影型露光装置は、
近年、集積回路の生産になくてはならないものになつて
きている。このような露光装置では、通常レチクル上の
回路パターンを、半導体ウェハ上にI/5又は1/10
に縮小投影し、線幅で1μm以上の解像度を得る投影レ
ンズが使われている。 【0003】特に現在では、半導体デバィスの集積度の
向上を図るため、大さな投影露光領域を保ちつつ、解像
力を上げるような投影レンズが要望されるに至つてい
る。一般に、かかる露光装置には、リソグラフィ工程で
所定のパターンの形成を行なう際のウェハの厚さ変化や
表面の凹凸に対応するために、投影レンズとウェハとの
間隔を検出するようなギヤツプセンサを利用した焦点検
出器が組み込まれている。この焦点検出器の検出信号に
基づいて、投影レンズの結像面、すなわち投影パターン
の像面とウェハの表面とをー致させるような自動焦点合
わせが行われている。 【0004】図2には、このようなギヤップセンサを有
する縮小投影型露光装置、いわゆるステッパの概略構成
が示されている。図2において、投影対象である回路パ
ターン等が描かれたレチクルRは、レチクルステージ2
01上に載置支持されている。このレチクルステージ2
01には、レチクルRのパターン領域Prを通過した照
明光が投影レンズ202に入射するための開口部201
aが形成されている。この開口部201aによって、レ
チクルRに描かれた回路パターンの光像が、後述するウ
ェハW上に投影されるようになっている。更に、レチク
ルステージ201には、レチクルRの周辺部を真空吸着
するための保持部201bが複数設けられており、これ
らの保持部201bにより、レチクルステージ201に
レチクルRが吸着保持される。レチクルステージ201
は、図示するxy方向に微動し、レチクルRの中心が投
影レンズ202の光軸AXとー致するように位置決めが
行なわれる。次に、投影レンズ202の下方には、ステ
ッパー固有のニ次元移動ステージが設けられている。ま
ず、被投影基板としてのウェハWは、ウェハチヤツク2
03上に真空吸着されている。このウェハチヤツク20
3は、投影レンズ202の光軸AX方向、すなわちZ方
向に上下動するZステージ204上に設けられている。
このZステージ204は、y方向に移動するYステージ
205上をx方向に移動するXステージ206の上に、
モータ207によつて上下動するように設けられてい
る。モータ208及び209は、各々Yステージ20
5、Xステージ206のー次元駆動を行うためのもので
ある。 【0005】更に、Zステージ204のx方向及びy方
向の側辺には、ステージの座標位置を検出するレーザ干
渉側長器のための移動鏡210,211が各々設けられ
ている。以上のような装置において、図示しない照明光
学手段によりレチクルRを照明すると、パターン領域P
r中のパターン像が投影レンズ202の結像面に結像す
る。この結像面とウェハWの表面との位置関係、すなわ
ら投影レンズ202とウエハWとの間隔を検出するギヤ
ツプセンサとして、投光器220と受光器221とが各
々設けられている。 【0006】これらのうち、投光器220は、投影レン
ズ202の結像面上に結像するようにスリット光像を斜
めに投射し、受光器221は、該結像面に位置したウエ
ハWからの前記スリット光像の反射光を受光して、ウェ
ハWのZ方向の位置、すなわち投影レンズ202とウェ
ハWの間隔を検出する機能を有するものである。このよ
うをスリット状又は矩形の光束をウェハW上に斜めに投
射して焦点を検出する斜入射光式焦点検出器は、基本的
には特開昭56‐42205号公報に開示されているも
のと同様である。 【0007】更に、受光器221は、ウェハWからの反
射光の光電信号を同期整流することによつて、ウェハW
の表面位置を表わすような焦点信号を出力する。この焦
点信号は、同期整流された信号であるから、光電顕微鏡
等の出力特性と同様なsカーブ特性を有し、焦点合わせ
のための制御回路222に入力される。この制御回路2
22は、焦点信号に基いて、Zステージ204の上下動
用のモータ207をサーボ制御するための制御信号を出
力する機能を有する。これによる制御により、焦点信号
が合焦を表わすような高さ位置にウェハWの表面が位置
するように、Zステージ204の調整が行われる。 【0008】図3には、上記実施例のギヤツプセンサの
詳細な構成例が示されている。図3において、発光ダイ
オード(以下、単に「LED」という)340は、ウエ
ハW上のフオトレジストを感光させない所定の波長幅を
有する光を照明光として出力する。この照明光は、コン
デンサレンズ341のよつて集光され、細長い矩形状の
スリット342aを有するスリット板342に入射する
ようになつている。スリット342aを透過した光は、
ミラー343で反射されるとともに結像レンズ344で
収束される。 【0009】また、収束された照明光は、ウェハWの表
面のうち、投影レンズ202の光軸AX近傍に入射し、
スリット242aの光像SIが結像される。以上のLE
D340、コンデンサレンズ341、スリット板34
2、ミラー343、及び結像レンズ344によつて、図
2の投光器220が構成される。次に、ウェハWからの
反射光は、結像レンズ345、平行平板ガラス(プレー
ンパラレル)346、及び振動ミラー347を介してス
リット板348に導かれるようになつている。すなわ
ち、スリット板348上に、上述した光像SIの拡大像
が形成されるようになつている。 【0010】該スリット板348には、スリット348
aが設けられており、このスリット348aを透過した
光は、光電検出器349に受光されるようになつてい
る。以上の結像レンズ345、平行平板ガラス345、
振動ミラー347、スリット板348、および光電検出
器349によつて、図2の受光器221が構成されてい
る。 【0011】なお、振動ミラー347は、駆動部350
によつて、光像SIの拡大像がスリット板348上をス
リット348aと平行に、かつその長手方向と直交する
方向に単振動するように駆動される。次に、光電検出器
349からの光電信号は、アンプ351で増幅された
後、同期整流(同期検波)回路(以下「PSD」とい
う)352に入力されるように接続されている。このP
SD352は、振動ミラー347の振動周波数を決定す
る発振器(以下「OSC」という)353からの基準周
波数信号を入力し、その信号で光電信号を同期整流する
ことによつて焦点信号FPSを出力する機能を有する。 【0012】以上の駆動部350、アンプ351、同期
検波回路352、および発振器353によつて、図2の
制御回路222が構成されている。なお、駆動部56
は、本発明にかかるものであり、これについては後述す
る。ところで、以上のようなギヤツプセンサが合焦位置
として検出するZ方向の位置は、装置製造時等におい
て、投影レンズ202からー定の間隔になるように機械
的に定められているため、投影レンズ202の温度変化
により焦点変動が生じると、焦点信号FPSによつて合
焦状態に調整したとしても、ウエハWの表面は結像面か
らずれたものになつてしまう。特に、より高い解像度を
得るためには、投影レンズの関口数(N.A.)を大き
くしなければならないが、そうすると必然的に焦点深度
が浅くなつてしまう。 【0013】所定のパターン線幅精度を得る為の焦点深
度は、投影する最小パターンが小さい程小さくなり、1
μmのライン・アンド・スペースのパターンを投影する
場合は、±1μm程度の焦点深度となる。ところが、レ
チクルないしマスクのパターンを投影すると、投影光学
系、特に投影レンズが焼付光の熱エネルギーのー部を吸
収して温度上昇する結果、その光学性能が変化し、最良
の結像位置が変動することが知られている。 【0014】図4には、従来装置における焼付光照射の
タイミングと、投影光学系の結像位置の変位(あるいは
倍率の変位)、ΔZとの関係が示されている。この図に
おいて、焼付光照射は、時刻T1から始まり、T3で終
了する(同図(A)参照)。焼付光の影響による投影レ
ンズの結像位置の変動ΔZは、時刻T1から生じ、時刻
T2で飽和する。その後、焼付が終了する時刻T3から
また生じ、T2ーT1とほぼ同じ時間経過後の時刻T4
で最初の状態に戻る(同図(B)参照)。 【0015】このような投影レンズ自身の変化による結
像位置の変動は、上述した従来の投影レンズとウェハの
間隔を検出するギヤツプセンサを利用した焦点検出器だ
けでは補正できない。この変動は、投影レンズを介した
光学的焦点検出手段を用いれば除去できるが、それには
種々の問題点が存在する。被投影基板であるウェハ上に
は、1μm程度のパターン状膜層が存在し、そのパター
ン状膜層にはSiO2のように光学的に透明なものか
ら、Si、アルミ等のようにに光学的に不透明なものま
である。さらにその上には、最大で数ミクロンオーダー
のレジスト膜が存在する。このような状況に加えて、焼
付光をかかる光学的焦点検出手段に用いると、ウェハ上
のレジストが感光するので、この点に留意しなければな
らない。レジストの非感光波長の焼付光を用いる手段も
可能であるがこの場合は投影レンズの収差が悪く、良質
な像形成を行うことができない。 【0016】加えて、かかる熱的な影響は、結像位置の
変動のみならず、投影光学系の倍率にも及び、良質な再
現性のよい像形成を行うことができない原因となる。更
に、投影光学系の結像特性の変動は、外気温や大気圧の
変動等によつても生ずる。 【0017】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる点に
鑑みてなされたものであり、焼付光による熱的影響等を
受けることなく、常に良好に結像特性の調整を行なうこ
とができる投影光学装置を提供することをその目的とす
るものである。 【0018】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
パターンを、投影光学系を介して被投影基板に投影する
投影光学装置において、投影光学系の結像特性変動の原
因に関する情報を得るデータ収集手段と、投影光学系の
結像特性を補正する調整手段と、結像特性の変化特性上
の時定数に相当するパラメータを含む結像特性の変動に
対する投影光学系のモデル式とデータ収集手段によって
収集されたデータに基づいて、調整手段に指令する調整
量を演算する演算手段とを備えることとした。また、所
定のパターンを、投影光学系を介して被投影基板に投影
する投影光学装置の結像特性を調整する結像特性調整方
法において、投影光学系の結像特性変動の原因に関する
情報を得ること、結像特性の変化特性上の時定数に相当
するパラメータを含む結像特性の変動に対する投影光学
系のモデル式と結像特性変動の原因に関する情報に基づ
いて、結像特性の変動を予測し、予測結果に基づいて投
影光学装置の結像特性を調整することとを備えることと
した。 【0019】そして、投影光学系の光学特性の変動を、
線形モデルを表わす数式を演算することによつて予測的
に求め、この演算結果に基づいて光学特性の調整が行わ
れる。 【0020】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、添付図
面を参照しながら説明する。まず、本実施例の理解をー
層容易にするため、その概要について説明する。一般に
システムは、多数の構成要素を組み合わせて構成されて
おり、例えば図5に示すように表現される。 【0021】図5において、Uiは入力変数、Yiは出
力変数、Xkは状態変数である。これらの変数は、一般
的には時間の経過とともに変化するので、時間tの関数
となる。これらの変数を用いて線型システムを表現する
と、漸化式の形をとる状態方程式と、変動値に対応した
物理量を導びく出力方程式とで表わされる。 【0022】本発明では、照明光の入射や外気温、外圧
等の環境変化により投影光学系の焦点変動や倍率変動が
生ずる場合を扱つている。従つて、上述した入力変数U
iには、照明光の入射・環境変化が対応し、出力変数Y
iには、焦点変動や倍率が対応することとなる。そし
て、投影光学系を構成する個個の要素の特性変化が状態
変数Xkに対応することとなる。 【0023】次に、焦点補正の概略について説明する。
まず、照明光による温度上昇は、投影レンズを通過する
照明光の光量に依存する。この照明光光量は、投影レン
ズを通過する照明光強度と、露光をコントロールするシ
ヤツタの開閉デューティ比の積になる。これらのうち、
照明光強度は、ステージ上にある照度センサ(SPD)
を用いて、レチクル交換時等のー連の露光作業の最初に
計測される。 【0024】他方、シヤツタの開閉デューティ比は、例
えば5秒間シヤツタの開閉をモニターして、その間のデ
ューティ比の平均値(5秒内のシヤツター開時間/5
秒)を求める。以上のようにして求めた照明光光量に関
する情報に基づいて、図1に示す補正制御系52によ
り、上述した状態方程式及び出力方程式に基づいて焦点
や倍率の変動量が間接的に求められる。そして、この変
動量に基づいて図2ないし図3に示すギヤツプセンサに
オフセットが加えられる。 【0025】なお、倍率補正も、基本的には同様の操作
で行なわれるが、補正値は、投影レンズのレンズ室の空
気圧を変化させる圧力制御装置60に入力され、これに
よつてコントロールが行なわれる。空気圧を変えると、
空気の屈折率が変化するので、投影レンズ26自体の倍
率が変化する。以上の方法により焦点変動、倍率変動の
コントロールが行なわれる。なお、上述したように、大
気圧の変化により投影レンズのフォーカス、倍率は変化
するが、これに対する補正も行われる。大気圧による影
響は、大気圧センサを用いて補正している。 【0026】次に、以上の補正後の焦点の状態が、図6
あるいは図7に示す直接的な変動測定手段としての焦点
検出機構(以下、「TTLFA」という)58,59
(図1参照)により検出される。そして、TTLFAに
より良好に合焦状態にないと認められるときには、図1
に示す補正制御系52にその旨の指令が行なわれ、状態
方程式及び出力方程式のパラメータの修正が行なわれ
る。そして、この修正後の方程式により、再度焦点の変
動量が求められ、所定の補正が行なわれる。 【0027】以上のように、補正制御系により変動補正
を行つた後に、TTLFAによつて補正後の状態を調べ
ることとしているのは、いずれかー方のみでは必ずしも
良好に変動補正をできない場合があるためである。従つ
て、両者において変動補正が良好に行なわれた状態を、
最もマッチングのとれた状態であるとして制御を行うこ
ととしている。 【0028】次に、図6を参照しながら、投影光学系を
介して焦点検出を行う焦点検出機構(以下「TTLF
A」という)について説明する。なお、図6は、F点に
レチクルRのパターンが結像している状態であり、被投
影基板は反射板28であつてウエハではないので、レジ
スト感光に対する配慮は必要でなく、投影レンズの色収
差が最良の波長である感光波長の照明光を十分な光量で
用いることができる。 【0029】図6において、光源10から出力された照
明光(露光光と同一波長)は、リレーレンズ12を介し
てライン・アンド・スペース(格子状)のパターンPA
を照明し、その透過光はレンズ14を介してハーフミラ
ー16に入射するようになつている。このハーフミラー
16で反射された照明光は、フィールドレンズ18、視
野絞り20、リレーレンズ22を透過してミラー24に
入射し、ここで反射されてレチクルRに入射する。 【0030】次に、レチクルRを透過した照明光は、投
影レンズ26を介して反射板28に達し、ここで反射さ
れる。反射板28による反射光は、投影レンズ26、レ
チクルRを介してミラー24に入射し、ここで反射され
てリレーレンズ22、視野絞り20、フィールドレンズ
18、ハーフミラー16を各々透過する。そして、投影
レンズ26の瞳と共役な位置に設けられ、分割プリズム
30によつて分割された反射光は、リレーレンズ32と
シリンドリカル33とを透過してリニアレイセンサ34
上の異なる部分に瞳分割像が形成されるようになつてい
る。なお、図7には、上述したアレィセンサ34、シリ
ンドリカルレンズ33、リレーレンズ32、分割プリズ
ム30、フィールドレンズ18、視野絞り20の部分が
拡大して示されている。尚シリンドリカルレンズ33の
母線はアレイセンサー34の受光素子の配列方向とー致
している。このシリンドリカルレンズ33は、パターン
PAの反射像のライン方向を圧縮して光量を増やすとと
もに、平均化を行う機能を有する。 【0031】また、TTLFAのー部の光学素子は、図
1に示すようにアライメント光学系のー部58を構成
し、その他の部分でTTLFA系59が構成されてい
る。尚、図6において破線は光源10からの照明光の結
像光線(主光線)を表わし、実線はレチクルRや反射板
28等の結像光束の主光線を表わす。以上のような装置
において、F点に結像している結像光束のなす角は、開
口数NAをsinθ1とすれば±θ1である。この例で
は、2θlの光束を光軸を含む平面で2つに分割プリズ
ム30により分割し、この分割された光束の性質を用い
て焦点を検出しようとするものである。 【0032】図6において、格子状のパターンPAを、
コンデンサーレンズ12とリレーレンズ14の間であつ
てレチクルR、反射板28と共役な位置に配置し、光源
10によつてパターンPAを照明して反射板28上に投
影する。反射板28で反射されたパターン像は、投影レ
ンズ26の開口絞り(瞳)ePと共役な位置にある分割
プリズム30で2つに分割される。 【0033】よく知られているように、分割された各々
の光束は、前ピン、後ピンによつて互いに横ずれを起こ
す。従つて、分割された2つの像の間隔を、アレイセン
サ34上において測定することにより、合焦状態の検出
を行うことができる。すなわち図7に実線で示すよう
に、合焦時に2つの像の間隔がLであるとすると、後ピ
ンの場合は点線で示したように間隔はLよりも狭いL’
となり、前ピンの場合には像間隔Lよりも広くなる。 【0034】この像の横変位を正確に抽出するために
は、例えばアレイセンサ34上の像を、フーリエ変換
し、その位相部分を抽出して、フーリエ変換の推移定理
により横ずれを求める方法がある。まず、アレイセンサ
34上における光像の強度を、該センサ34の素子の配
列方向、すなわち光軸に垂直な方向の位置xの関数f
(x)として表現する。そうすると、該光像が変移する
前の強度f(x)のフーリエ変換F1は、空間周波数を
Sとして(1)式のように表わすことができる。 【0035】 【数1】 【0036】次に、該光像が横方同にaだけ変位した場
合のフーリエ変換は、推移定理に上り(2)式のように
なる。 【0037】 【数2】 【0038】以上の(1)式と(2)式とを比べると、
変位aによつてフーリエ成分の大きさは変わらずに、位
相だけが2πasずれるので、ずれの位相をΔθとする
と、変位aは(3)式のように表わされる。 【0039】 【数3】 【0040】ところで、実際には積分区間を無限にとる
ことができない。そこで、アレイセンサ34上で適当な
サンプル長lの区間について積分を行うこととなる。次
に、上述した状態方程式等に基づいて焦点等の変動量を
求める補正制御系について、図1を参照しながら説明す
る。図1において、光源40から出力された照明光は、
シヤツタ42、レチクルR、投影レンズ26を介してウ
エハWに入射するようになつている。シヤツタ42の駆
動は、シヤツタ制御系44によつておこなわれるように
なつており、シヤツタ制御系44は、主制御系46に接
続されている。 【0041】次に、主制御系46は、X,Yステージ駆
動用のモータ48,50に接続されているとともに、補
正制御系52にも接続されている。この補正制御系52
は、パラメータ記憶部52A、演算部52B、補正値出
力部52Cおよびパラメータ修正部52Dとによつて構
成されている。これらのうち、演算部52Bには、主制
御系46からシヤツタ42のON、OFに関する情報と
パラメータ修正部52Dによつて修正されるパラメータ
記憶部52Aからの情報とが入力されている。演算部5
2Bの出力は、補正値出力部52Cに対して行われるよ
うになつており、この補正値出力部52Cの出力は、受
光器(あるいは圧力制御装置60)54に対して行われ
るようになつている。具体的には、図3に示す平行平板
ガラス346を回動させる駆動部56に対して、補正値
が入力され、斜入射方式の焦点検出時にオフセットがか
けられるようになつている。 【0042】詳述すると、上述した平行平板ガラス34
6は、拡大レンズ345の後の集光系内に配置され、駆
動部56によつて所定の角度範囲内で傾斜可能に構成さ
れている。この平行平板ガラス346の傾斜の程度が変
化すると、スリット板348上に形成される光像SIの
拡大像の振動中心が、スリット348aの長手方向と直
交する方向(図3では紙面内左右方向)にシフトする。
このスリット348aに対する振動中心のシフトは、焦
点信号FPSが合焦、すなわちSカーブ特性波形上の零
点位置と判断されるときのウェハWの位置を、Z方向に
シフトしたものと等価である。本実施例では、この平行
平板ガラス346と駆動部56とによって焦点変動に対
する補正が行なわれる。 【0043】次に、ウェハWはZステージ204上の反
射板28からの反射光は、投影レンズ26、レチクルR
を介してアライメント光学系58に入射し、このアラィ
メント光学系58のー部から取り出されて図6に詳細を
示すTTLFA系59に入射するようになつている。こ
のTTLFA系59によつて検出された焦点ずれの情報
は、上述した補正制御系52のパラメータ修正部52D
に入力されるようになっている。 【0044】更に、上述した補正値出力部52Cの出力
は、投影レンズ26のレンズ室内圧力を制御する圧力制
御装置60にも接続されており、この圧力制御装置60
による圧力制御によつて投影レンズ26の倍率変動の制
御が行なわれるようになつている。なお、この例では、
レチクルRの上方に設けたアライメント光学系のー部5
8を介して、反射板28からの反射光をTTLFA系5
9に導入しているが、投影レンズ26を介して反射光を
検出することができればどのような方法でもよく、他の
光学手段、例えば非感光性のレーザ光をレチクルを介さ
ずにウェハWに供給するアライメント系(LSA系)を
用いて反射光を導くようにしてもよい。 【0045】以上の各部のうち、まず、シヤツタ制御系
44は、主制御系46からの指令により、シヤツタ42
の開閉制御を行うものである。シヤツタ開閉の情報は、
主制御系46から演算部52Bに入力されるようになっ
ており、照明光光量を求めるためのデータとして利用さ
れる。なお、照明光強度は、レチクルの透過率やランプ
光強度によつて変化するため、ウェハステージ上に設け
られた光電素子(図示せず)によつて検出されるように
なつており、この光電素子による検出情報も照明光光量
を得るためのデータとして、演算部52Bに入力される
ようになつている。この光電素子は本発明においては必
らずしも必要なものではない。 【0046】次に、演算部52Bは、入力された照明光
光量に関する情報と、パラメータ記憶部52Aに格納さ
れているパラメータを利用して、状態方程式及び出力方
程式(以下、「モデル式」と総称する)を解くことによ
り焦点や倍率の変動量を求めるものである。なお、パラ
メータ記憶部52Aのパラメータは、後述するように、
パラメータ修正部52Dによつて修正されるようになつ
ている。 【0047】次に、補正値出力部52Cは、演算部52
Bから出力される変動量に基づく具体的な補正値を、受
光器54及び圧力制御装置60の各々出力するものであ
る。次に、演算部52Bで用いられる投影光学系に対す
るモデル式、すなわち状態方程式及び出力方程式につい
て説明する。投影レンズ26は、照明光の通過により、
時々刻々温度変化する。このため、変数「U,Y,X
i」は、いずれも時間の関数として表現されるべきもの
であるが、ここでは時間を離散化して考えることとし、
「U(K),Y(K),Xi(K)」とする。ここでK
=0,1,2,……である。 【0048】すなわち、本実施例では、上述したように
5秒間隔でシャッタの開いている時間のデューティを計
測するので、時間のかわりに、これを離散化したKを用
いる。以上のようなKについて、投影レンズ26に対す
る方程式を2次元で表現すると、 【0049】 【数4】 【0050】 【数5】 【0051】これら(4),(5)式において、入力変
数U(K)は、5秒間に投影レンズ26を通過した照明
光光量、すなわちエネルギー量であり、上述したよう
に、シヤツタ開閉のデューティ比と照射光強度の積で表
わされる。また、出力変数Y(K)は、求めるべき焦
点、又は倍率の変動量である。状態変数X1(K),X
2(K),X1(K+1),X2(K+1)は、この場
合物理量には対応しない。なお、本実施例では、5秒毎
に新しい焦点、倍率の変化量Y(K)が計算されるの
で、X1(K),X2(K)に対し、5秒後の状態変数
は、X1(K+1),X2(K+1)となる。 【0052】次に、α,β,a,b,m,Lは、投影レ
ンズ26の図4に示す変動特性を再現するように定めら
れる定数(パラメータ)である。これらのうち、パラメ
ータα,βは、投影レンズ26固有の変化特性上の時定
数に相当し、パラメータa,bは、該特性上の係数項に
相当し、更にmは、照明光量が同じでも該特性が各投影
レンズによつて微妙に異なることに鑑みて、各投影レン
ズ毎に定められる固有の定数である。またLはランプの
光強度に対応するものである。 【0053】次に、上述したパラメータα,β,a,
b,mを求める具体的な方法について説明する。これら
のパラメータは、実際の露光動作の前に、疑似露光動作
を行うなどの方法で測定することもできるが、露光動作
中、もしくは該動作の間に前述したTTLFA等を用い
て測定することができる。本実施例ではα,β,a,
b,mを、あらかじめ実験のより決定し、「L」につい
ては後述の通りTTLFAによる測定結果を用いて逐次
的に推定する方法について説明する。 【0054】α,β,a,b,mは、次のようにして予
め決定しておく。まず、投影レンズ26の直下に反射板
28をおき、ギヤツプセンサによつて投影レンズ26と
反射板28の間隔をー定に保つ。それから、照明光を投
影レンズ26に通過させると、TTLFAの出力の変化
が図4(B)のように得られる。図4(B)の変化量Δ
Zの立上がりの曲線は、指数関数の和で表現される。例
えば 【0055】 【数6】 【0056】で表現される。この(6)式で、1/T
1、1/T2はパラメータα,βに各々対応し、A,B
はパラメータa,bに各々対応する。なお、以上のパラ
メータは、焦点変動に対するものと、倍率変動に関する
ものとについて各々求められる。これらのパラメータ
は、図1に示すパラメータ記憶部52Aに格納され、演
算部52B(4),(5)式のモデル式の演算に利用さ
れる。 【0057】次に、上記実施例の全体的動作について説
明する。まず、補正制御系52の演算部52B(図1参
照)における照明光光量に関する情報の取り込みについ
て説明する。まず、露光は、ステツプ・アンド・リピー
ト方式の場合図8(A)に示すように、所定間隔でパル
ス状に行なわれる。そして、同図(B)に示すように、
照明光光量は、5秒の間に投影レンズ26を透過した照
明光の時間割合、すなわらデューティ比として主制御系
46から演算部52Bに出力される。この割合は、所定
の5秒間におけるシヤツタ42の開時間の割合に相当す
る。 【0058】なお、ある時点で検出されたデューティ比
は、その検出時点から5秒前までの値であり、それ以前
の値は全く検出していない。このように過去の影響を考
慮しないのは、投影光学系を線形システムであると仮定
しているためである。また、照明光強度は、上述したよ
うに、ステージ上に設けられた照度センサ(図示せず)
により検出され、演算部52Bに入力される。 【0059】次に、図9を参照しながら、変動補正につ
いて具体的に説明する。同図(A)には、上述したデュ
ーティ比が示されており、同図(B)には、変動の演算
値(予測値)Yiが示されている。まず、時刻t=t0
では、まだ露光が開始されていない。このため、(5)
式の入力変数X1 ,X2がいずれも0であり、変動演
算値Yjは0である。 【0060】次に、時刻t=t1では、露光が開始され
てデユーティ比DT=D1となり、(4),(5)式に
よる演算が行なわれてY=Y1となり、更に5秒後の値
Y1′が予側演算される。次に、時刻t=t2では、更
に露光が続行されてデューティ比DT=D2となり、
(4),(5)式による演算が行なわれて、前回の5秒
後の値Y1′との和Y2が求められ、更に5秒後の値Y
2′が求められる。 【0061】以上のように、5秒毎に変動量Yjが繰り
返し演算される。このように、変動量Yjは、5秒前の
演算値のみにもとづいて行なわれ、それ以前は考慮され
ない。なお、これらの変動量は、焦点に対するものと、
倍率に関するものが各々演算される。 【0062】以上のようにして演算部52Bによつて演
算された変動量は、補正値出力部52Cに対して出力さ
れる。そして補正値出力部52Cでは、入力された変動
量にもとづいて具体的な平行平板ガラス346(図3参
照)の傾斜の程度や投影レンズ26のレンズ室内の圧力
制御値が求められ、各々受光器54、圧力制御装置60
(図1参照)に指令が行なわれる。 【0063】このとき、圧力制御に上つて焦点変動も生
ずる。このため補正値出力部52Cは、圧力制御による
焦点変動を考慮して平行平板ガラス346の傾斜の程度
を定め、これに基づいて駆動部56(図3参照)雄上る
オフセットがかけられる。このため、理想的には焦点変
動、倍率変動はともに零に補正されることになるが、演
算式中のパラメータの設定誤差、あるいは繰り返し演算
による累積誤差等によつてある程度時間が経過すると、
算出された変動予測量と実際の変動量(図9(B)中の
変動実測値の特性)との間に誤差が生じ、必らずしも良
好に補正されるとは限らない。 【0064】そこで本実施例では図6のTTLFAを利
用して(4),(5)式のパラメータを補正する。以下
その補正方法について説明する。TTLFAによるチェ
ックは、1ウエハ露光毎、あるいはウェハ1ロツト処理
毎に行なわれる。まず、ステージ上の反射板28に対
し、図3のギヤツプセンサによつて焦点合わせを行な
う。次にこの状態を保持したまま、反射板28に対して
TTLFAを用いて焦点ずれを検出する。このずれ量が
許容値以上のときには、パラメータ修正部52Dによ
り、パラメータの修正が行なわれる。 【0065】ここでは、(4)式のパラメータLを修正
する場合について説明する。この修正は、次の式によつ
て行なわれる。 【0066】 【数7】 【0067】ここで、Gは、適応ゲインと呼ばれるもの
であり、数列Liが収束するように定められる。Yi
は、i番目のTTLFAによる測定結果果であり、Y
は、上述したように、測定時点における(4),(5)
による演算値である。以上のようなパラメータの修正
は、図1のパラメータ修正部52Dによつて行なわれ、
修正されたパラメータがパラメータ記憶部52Aから演
算部52Bに入力されて新たなパラメータのよる
(4),(5)式の演算が行なわれる。なお、L以外の
パラメータ、a,b,mを修正するようにしてもよい。 【0068】以上のようにして、TTLFAによるチェ
ックを行つてパラメータを順次適正値に追い込むように
する。従つて、TTLFAによるチェックの間隔は、徐
々に長くできる。次に、照明光光量に関する情報の取り
込みの他の方法について説明する。この方法では、例え
ばシヤッタ42の開時間200msに対し1ms毎にシ
ヤツタ42の開閉状態、すなわちON,OFの状態が主
制御系46から演算部52Bに入力される。具体的に
は、図10(A)に示すシヤツタ42の開閉状態が、同
同(B)に示すようにlmS毎にサンプリングされて演
算部52Bに入力される。 【0069】次に、(4),(5)式によって変動量Y
(K)を求める。まず、時刻t1では、シヤツタOFF
であるから、露光は行なわれていない。このため変動量
Y(1)は0である。時刻t=t2では、シヤツタON
であり、露光が行なわれている。従つて、サンプリング
値は、論理値の「T」となり、これにLをかけたU(K
2)により変動量遠Y(2)が求められる。 【0070】次に、時刻t=t3では、同様にして入射
光量U(K3)に基づき、変動量Y(3)が求められ
る。以上の動作が繰り返されて求められた変動量によ
り、図3のギヤツプセンサに対するオフセットが加えら
れる。なお、このオフセットは、1mS毎に行なつても
よいし、あるいは上述した方法のように、5秒毎に行つ
てもよい。 【0071】しかしながら、以上のような方法では、演
算回数が多く、パラメータ設定誤差等のため、補正上の
誤差が発生し得る。そこで、図6ないし図7に示したT
TLFAにより、実際の結像面の位置を時々チェック
し、その結果に基づいてパラメータ修正部52D によ
り(4),(5)式のパラメータの補正を行い、誤差の
発生を低減するようにする。 【0072】更に、場合によつては、状態変数Xkの初
期値が不正確であることも考えられる。この場合には、
いわゆるオブザーバにより推定を行う。オブザーバは、 【0073】 【数8】 【0074】のように構成される。これにより、Xk
は、TTLFAによる測定結果Yeを用いてXkaに修
正される。fは、オブザーバゲインといわれる定数であ
る。この修正された状態変数Xkaにより、以後の
(4),(5)式の演算が行なわれる。具体的に説明す
ると、まず、TTLFA(図6、図7参照)を用いて焦
点変動の実測値Yeを計測する。その間隔は、状態変数
Xkの値がn回更新される間隔とする。すなわち、TT
LFAにより、Ye(Ko),Ye(Ko+n),Ye
(Ko+2n).……の値が知られることとなる。次
に、K=K0とK=K0+nの間のパラメータUの平均
値Uaは、Ye(Ko)とY(Ko+n)から(4)式
を解くことにより求められる。次に、このUaを用い
て、K=K0+n,K=K0+2nの間の状態変数X,
出力変数Yの推定値Xa,Yaを以下の漸化式で逐次求
める。 【0075】 【数9】 【0076】 【数10】 【0077】このYa(K)が焦点変動の推定値Yj′
に対応することとなる。なお、以上の方法において、T
TLFAの測定間隔は、必ずしもー定値である必要はな
い。例えば、ウェハWのー枚の露光毎に行つてもよい
し、焦点変動の大きいときは繁雑に、小さいときは間隔
を大きくとつて行うといつた方法でもよい。なお、上記
実施例では、照明光による温度変化に着目して説明した
が、投影レンズの光学特性が、大気圧変化や外温変化な
どの環境変化、露光用の照明光学系のσ値の変化によっ
て変化した場合でも、同様にして補正可能である。特
に、TTLFAによるパラメータ修正が効果的である。 【0078】また、上記実施例では、投影レンズの焦点
と倍率の双方を補正したが、いずれかー方のみでもよ
い。また、TTL方式のアラィメント系58(図1参
照)を用いて、反射板28のー部に設けられた基準マー
クを検出することによつて、投影レンズの倍率変動が実
測できる。このためにはアライメント系58がレチクル
R上の異なる位置のマークを夫々検出するように複数設
けられる。そして基準マークを投影レンズの結像面内で
走らせて、レチクルR上の2箇所のマークの各投影点の
位置関係を計測すれば、倍率誤差が検知できる。従っ
て、このような計測が可能な場合は、そのアラメメント
系と基準マークとが共同して、変動測定手段となる。 【0079】あるいは特開昭59−94032号公報に
開示されているように、XYステージ上のスリット付き
の光電センサーを設け、レチクルのパターンの投影像の
コントラストをその光電センサーで検出して、投影レン
ズの実際の結像面位置を求める方式も、変動測定手段と
して有効である。さらに本発明の調整手段としては、投
影レンズのレチクル側が非テレセントリツク系である場
合、レチクルRと投影レンズとの間隔を変化させて倍率
の調整を行なう方式も同様に有効である。 【0080】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に投影光学系の結像特性(焦点変動、倍率変動)を補
正して、良質な再現性のよい像形成を行うことができ
る。また、常に正確な焦点合せを行うことができるの
で、露光されるパターンの線幅がコントロールがより精
密になり、その再現性が向上するという効果がある。ま
た、本発明によれば、投影光学系の光吸収による熱的変
化のみならず、大気圧変化、装置温度の変化等の環境変
化や、装置が構造的に持つている歪の解放を原因とする
焦点変動や倍率変動に対しても全く何様の効果を得るこ
とができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical apparatus and an image forming apparatus.
Method for adjusting semiconductor properties, especially manufacturing of semiconductor devices and liquid crystal display devices
Optical apparatus in an exposure apparatus for use
The present invention relates to a method of adjusting the image forming characteristics of the device. BACKGROUND OF THE INVENTION Exposure apparatuses, in particular, reduction projection type exposure apparatuses,
In recent years, what has become indispensable for the production of integrated circuits
coming. In such an exposure apparatus, usually the reticle
A circuit pattern is formed on a semiconductor wafer by I / 5 or 1/10
To obtain a resolution of 1 μm or more in line width.
Are used. In particular, at present, the degree of integration of semiconductor devices is
To improve resolution, maintain a large projection exposure area
There has been a demand for projection lenses that increase power.
You. Generally, such an exposure apparatus is used in a lithography process.
Changes in the thickness of the wafer when forming a predetermined pattern
In order to cope with surface irregularities, the projection lens
Focus detection using a gap sensor that detects the interval
Dispenser is incorporated. The detection signal of this focus detector
Based on the image plane of the projection lens, ie the projection pattern
Autofocusing to bring the image plane of the
Have been done. FIG. 2 shows such a gap sensor.
Schematic configuration of a reduced projection type exposure apparatus, so-called stepper
It is shown. In FIG. 2, the circuit pattern to be projected is
Reticle R on which turns and the like are drawn is reticle stage 2
01. This reticle stage 2
01, the light that has passed through the pattern area Pr of the reticle R
Opening 201 for bright light to enter projection lens 202
a is formed. The opening 201a allows the
An optical image of a circuit pattern drawn on the tickle R is used in a c
The image is projected onto the wafer W. Furthermore, reticks
Vacuum stage around the reticle R
A plurality of holding portions 201b for performing
Reticle stage 201 by these holding portions 201b.
The reticle R is held by suction. Reticle stage 201
Slightly moves in the xy directions shown in the figure, and the center of the reticle R is projected.
Positioning is performed so as to coincide with the optical axis AX of the shadow lens 202.
Done. Next, a step is provided below the projection lens 202.
A two-dimensional moving stage unique to the upper is provided. Ma
The wafer W as the substrate to be projected is
03 is vacuum-adsorbed. This wafer check 20
3 is the optical axis AX direction of the projection lens 202, that is, the Z direction.
It is provided on a Z stage 204 that moves vertically.
This Z stage 204 is a Y stage that moves in the y direction.
On an X stage 206 that moves in the x direction over 205,
It is provided to move up and down by a motor 207.
You. The motors 208 and 209 are respectively connected to the Y stage 20
5, for performing one-dimensional driving of the X stage 206
is there. Further, the X direction and the y direction of the Z stage 204
The laser beam that detects the coordinate position of the stage
Movable mirrors 210 and 211 for the intermediary side are provided respectively.
ing. In the above device, the illumination light (not shown)
When the reticle R is illuminated by scientific means, the pattern area P
r is formed on the image plane of the projection lens 202.
You. The positional relationship between this image plane and the surface of the wafer W,
For detecting the distance between the projection lens 202 and the wafer W
Each of the light emitter 220 and the light receiver 221 is a tip sensor.
Are provided. [0006] Of these, the projector 220 is a projection lens.
The slit light image is oblique so as to form an image on the
And the light receiver 221 is positioned at the image plane.
C) receives the reflected light of the slit light image from W, and
C, the position of W in the Z direction, that is,
It has a function of detecting the interval between C and W. This
A slit-shaped or rectangular light beam onto the wafer W obliquely.
The oblique incident light type focus detector that detects the focus by
Is disclosed in JP-A-56-42205.
It is the same as [0007] Further, the light receiver 221 is provided with a counter from the wafer W.
By synchronously rectifying the photoelectric signal of the emitted light, the wafer W
And outputs a focus signal indicating the surface position. This impatience
Since the point signal is a signal that is synchronously rectified,
Has the same s-curve characteristics as the output characteristics such as
Is input to the control circuit 222. This control circuit 2
22 is a vertical movement of the Z stage 204 based on the focus signal.
Control signal for servo-controlling the motor 207 for
Has the ability to force. By this control, the focus signal
The surface of the wafer W is positioned at a height such that
Adjustment of the Z stage 204 is performed as described above. FIG. 3 shows the gap sensor of the above embodiment.
A detailed configuration example is shown. In FIG.
Aether (hereinafter simply referred to as “LED”) 340
(C) a predetermined wavelength width that does not expose the photoresist on W
The emitted light is output as illumination light. This illumination light
It is condensed by the denser lens 341 and has a narrow rectangular shape.
The light enters the slit plate 342 having the slit 342a.
It is like that. The light transmitted through the slit 342a is
Reflected by the mirror 343 and reflected by the imaging lens 344
Converged. Further, the converged illumination light is applied to the front surface of the wafer W.
Incident on the surface near the optical axis AX of the projection lens 202,
The light image SI of the slit 242a is formed. LE above
D340, condenser lens 341, slit plate 34
2, by the mirror 343 and the imaging lens 344,
Two light projectors 220 are configured. Next, from the wafer W
The reflected light passes through the imaging lens 345,
Through the parallel mirror 346 and the vibrating mirror 347.
It is led to the lit plate 348. Sand
On the slit plate 348, an enlarged image of the optical image SI described above.
Is formed. The slit plate 348 has a slit 348
a is provided and transmitted through this slit 348a.
Light is received by the photoelectric detector 349.
You. The above imaging lens 345, parallel plate glass 345,
Vibrating mirror 347, slit plate 348, and photoelectric detection
The light receiver 221 shown in FIG.
You. Note that the vibration mirror 347 is
As a result, the enlarged image of the light image SI scans on the slit plate 348.
Parallel to the lit 348a and perpendicular to its longitudinal direction
It is driven so as to make a simple vibration in the direction. Next, the photoelectric detector
The photoelectric signal from 349 is amplified by the amplifier 351.
Later, a synchronous rectification (synchronous detection) circuit (hereinafter referred to as “PSD”)
352). This P
SD352 determines the vibration frequency of the vibration mirror 347.
A reference cycle from an oscillator (hereinafter referred to as “OSC”) 353
Input a wave number signal and synchronize the photoelectric signal with the signal
Accordingly, it has a function of outputting the focus signal FPS. The above-described drive unit 350, amplifier 351, synchronization
2 by the detection circuit 352 and the oscillator 353.
A control circuit 222 is configured. The driving unit 56
Relates to the present invention, which will be described later.
You. By the way, the above-mentioned gap sensor is in focus position.
The position in the Z direction detected as
So that the distance from the projection lens 202 is constant.
Temperature change of the projection lens 202
When the focus changes due to the focus signal FPS,
Even if the focus state is adjusted, the surface of the wafer W is not
It will be a misplaced one. In particular, higher resolution
In order to obtain, the number of gateways (NA) of the projection lens must be large.
Must be combed, but this inevitably leads to a depth of focus
Will be shallow. Depth of focus for obtaining a predetermined pattern line width accuracy
The degree becomes smaller as the minimum pattern to be projected becomes smaller.
Projecting μm line and space patterns
In this case, the depth of focus is about ± 1 μm. However,
When projecting a reticle or mask pattern, the projection optics
The system, especially the projection lens, absorbs a part of the thermal energy of the printing light.
As a result, the optical performance changes,
Is known to fluctuate. FIG. 4 shows the irradiation of printing light in a conventional apparatus.
Timing and displacement of the imaging position of the projection optical system (or
(Displacement of magnification) and ΔZ are shown. In this figure
Here, the printing light irradiation starts at time T1 and ends at T3.
(See FIG. 3A). Projection due to the effect of printing light
The variation ΔZ of the imaging position of the lens occurs from time T1,
Saturates at T2. After that, from time T3 when printing ends
Further, time T4 occurs after approximately the same time as T2-T1 elapses.
To return to the initial state (see FIG. 3B). [0015] The result of such a change of the projection lens itself.
The fluctuation of the image position is caused by the conventional projection lens described above and the wafer.
It is a focus detector that uses a gap sensor that detects the distance
Can not be corrected by the This variation is
It can be removed by using an optical focus detection means.
There are various problems. On the wafer to be projected
Has a patterned film layer of about 1 μm,
The film-like film layer is optically transparent like SiO2
Optically opaque materials such as Si, aluminum, etc.
It is. On top of that, on the order of several microns at most
Of the resist film. In addition to this situation,
When light is used for such optical focus detection means,
This point must be kept in mind because
No. There is also a means to use printing light of non-photosensitive wavelength of resist
Yes, but in this case the projection lens has poor aberration and good quality
Image formation cannot be performed. [0016] In addition, such a thermal effect causes
Not only fluctuations but also the magnification of the projection optical system
This causes a failure to form an image with good realism. Change
In addition, fluctuations in the imaging characteristics of the projection optical system
It also occurs due to fluctuations and the like. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to such a point.
It was made in view of the thermal effects of the printing light.
Make sure that the imaging characteristics are always well adjusted without
It is an object of the present invention to provide a projection optical device capable of
Things. According to the present invention, a predetermined
Project the pattern onto the substrate to be projected via the projection optical system
In the projection optical device, the source of the fluctuation of the imaging characteristics of the projection optical system
Data collection means for obtaining information on factors
Adjusting means for correcting the imaging characteristics and changing characteristics of the imaging characteristics
Of the imaging characteristics including the parameters corresponding to the time constant of
By the model formula of the projection optical system and the data collection means
Adjustment to command adjustment means based on collected data
And calculating means for calculating the amount. Also,
A fixed pattern is projected onto the target substrate via the projection optical system.
Adjustment Method for Adjusting Imaging Characteristics of Projecting Optical Device
Method, the cause of the fluctuation of the imaging characteristics of the projection optical system
Obtaining information, equivalent to the time constant on the change characteristics of the imaging characteristics
Optics for fluctuations in imaging characteristics including changing parameters
Based on the model formula of the system and information on the cause of the fluctuation of the imaging characteristics
And predicts fluctuations in imaging characteristics, and projects based on the prediction results.
Adjusting the imaging characteristics of the shadow optical device; and
did. The change in the optical characteristics of the projection optical system is
Predictive by operating on mathematical formulas representing linear models
And the optical characteristics are adjusted based on this calculation result.
It is. Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
This will be described with reference to a plane. First, it is necessary to understand this embodiment.
In order to facilitate the layers, an outline thereof will be described. In general
The system is composed of a number of components
And are represented, for example, as shown in FIG. In FIG. 5, Ui is an input variable and Yi is an output variable.
The force variable, Xk, is a state variable. These variables are generally
In general, it changes over time, so the function of time t
Becomes Use these variables to represent a linear system
And a state equation in the form of a recurrence equation,
And an output equation that derives the physical quantity. According to the present invention, the incidence of illumination light,
Changes in the focal point and magnification of the projection optical system due to environmental changes such as
It deals with cases that occur. Therefore, the input variable U
i corresponds to the incidence of illumination light and environmental change, and the output variable Y
i corresponds to the focus variation and the magnification. Soshi
Changes in the characteristics of the individual elements that make up the projection optical system
This corresponds to the variable Xk. Next, the outline of the focus correction will be described.
First, the temperature rise due to the illumination light passes through the projection lens
It depends on the amount of illumination light. The amount of illumination light is
Illumination intensity that passes through the
It is the product of the opening and closing duty ratio of the yatsuta. Of these,
The illumination light intensity is measured by an illuminance sensor (SPD) on the stage.
At the beginning of a series of exposure work, such as when changing the reticle.
Measured. On the other hand, the open / close duty ratio of the shutter
For example, monitor the opening and closing of the shutter for 5 seconds, and
Average duty ratio (shutter open time within 5 seconds / 5
Second). The amount of illumination light obtained as described above
The correction control system 52 shown in FIG.
Focus based on the state and output equations described above.
And the amount of change in magnification are obtained indirectly. And this strange
Based on the momentum, the gap sensor shown in FIGS.
An offset is added. The magnification correction is basically performed in the same manner.
However, the correction value depends on the empty space in the lens chamber of the projection lens.
It is input to the pressure control device 60 that changes the atmospheric pressure,
Control is performed. If you change the air pressure,
Since the refractive index of air changes, it is twice that of the projection lens 26 itself.
The rate changes. The focus fluctuation and magnification fluctuation
Control is performed. Note that, as described above,
The focus and magnification of the projection lens change due to changes in atmospheric pressure
However, correction for this is also performed. Shadow due to atmospheric pressure
The sound is corrected using an atmospheric pressure sensor. Next, the state of the focal point after the above correction is shown in FIG.
Or focus as direct fluctuation measurement means shown in FIG.
Detection mechanism (hereinafter, referred to as “TTLFA”) 58, 59
(See FIG. 1). And to TTLFA
When it is recognized that the camera is not in focus better,
Is given to the correction control system 52 shown in FIG.
The parameters of the equations and output equations have been modified.
You. Then, the focus is changed again by the corrected equation.
The movement amount is obtained, and a predetermined correction is performed. As described above, fluctuation correction is performed by the correction control system.
And then check the corrected state using TTLFA
It is not necessarily the case that only one of them
This is because the fluctuation correction may not be performed well. Follow
Therefore, the state in which the fluctuation correction is well performed in both
Control should be performed assuming the best matching state
And Next, the projection optical system will be described with reference to FIG.
A focus detection mechanism (hereinafter, “TTLF”) that performs focus detection through
A ”). In addition, FIG.
This is a state in which the pattern of reticle R is being imaged.
Since the shadow substrate is a reflector 28 and not a wafer,
There is no need to consider strike light, and the color
Illumination light of the photosensitive wavelength with the best difference
Can be used. In FIG. 6, the illumination output from the light source 10 is shown.
Bright light (the same wavelength as the exposure light) passes through the relay lens 12
Line and space (lattice) pattern PA
And the transmitted light is transmitted through a lens 14 to a half mirror.
-16. This half mirror
Illumination light reflected at 16 is transmitted through a field lens 18
Through the field stop 20 and the relay lens 22 to the mirror 24
Incident on the reticle R. Next, the illumination light transmitted through the reticle R is projected.
The light reaches the reflector 28 via the shadow lens 26, where the light is reflected.
It is. The light reflected by the reflection plate 28 is reflected by the projection lens 26
The light enters the mirror 24 via the ticicle R and is reflected there.
Relay lens 22, field stop 20, field lens
18, the light passes through the half mirror 16 respectively. And projection
A split prism provided at a position conjugate with the pupil of the lens 26
The reflected light split by 30 is transmitted to a relay lens 32
The linear ray sensor 34 transmits through the cylindrical 33
The pupil division image is formed in the different part above
You. FIG. 7 shows the array sensor 34 and the serial
Optical lens 33, relay lens 32, split prism
Part 30, the field lens 18, and the field stop 20
It is shown enlarged. Note that the cylindrical lens 33
The bus bar indicates the arrangement direction of the light receiving elements of the array sensor 34.
doing. This cylindrical lens 33 has a pattern
When the line direction of the reflection image of PA is compressed to increase the amount of light
In addition, it has a function of averaging. Also, the optical element in the part of the TTLFA is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a portion 58 of the alignment optical system is configured.
TTLFA system 59 is constituted by other parts.
You. In FIG. 6, the broken line indicates the connection of the illumination light from the light source 10.
Image rays (principal rays) are shown, and solid lines are reticle R or reflector
28 represents a principal ray of an image forming light flux. Equipment as above
At the angle, the angle formed by the image forming light beam at the point F is open.
If the numerical aperture NA is sin θ1, it is ± θ1. In this example
Divides a 2θl light beam into two in a plane including the optical axis.
The light is split by the beam 30 and the properties of the split light beam are used.
To detect the focus. In FIG. 6, a lattice pattern PA is
Between the condenser lens 12 and the relay lens 14
The reticle R and the reflector 28 in a conjugate position,
10 illuminates the pattern PA and projects it on the reflector 28.
Shadow. The pattern image reflected by the reflector 28 is projected
At a position conjugate to the aperture stop (pupil) eP of the lens 26
The light is split into two by a prism 30. As is well known, each of the divided
Of the light beam is shifted laterally by the front pin and the rear pin.
You. Therefore, the distance between the two divided images is determined by the array sensor.
The focus state is detected by measuring on the
It can be performed. That is, as shown by a solid line in FIG.
If the distance between the two images is L during focusing,
In the case of 間隔, the interval is L 'smaller than L as shown by the dotted line.
In the case of the front focus, it becomes wider than the image interval L. In order to accurately extract the lateral displacement of this image,
Is a Fourier transform of the image on the array sensor 34, for example.
And extract the phase part, and use the Fourier transform transition theorem.
There is a method of obtaining a lateral shift by using First, the array sensor
The intensity of the light image on the
Function f of position x in the column direction, that is, the direction perpendicular to the optical axis
(X). Then, the light image shifts
The Fourier transform F1 of the previous intensity f (x) gives the spatial frequency
S can be expressed as in equation (1). ## EQU1 ## Next, when the light image is displaced by a in the horizontal direction,
The Fourier transform of the case is based on the transition theorem, as shown in equation (2).
Become. ## EQU2 ## Comparing the above equations (1) and (2),
The magnitude of the Fourier component does not change due to the displacement a,
Since only the phase is shifted by 2πas, the phase of the shift is Δθ
And the displacement a are expressed as in equation (3). (Equation 3) By the way, in practice, the integration interval is infinite.
Can not do. Therefore, an appropriate
The integration is performed for the section of the sample length l. Next
In addition, based on the above-mentioned equation of state,
The required correction control system will be described with reference to FIG.
You. In FIG. 1, the illumination light output from the light source 40 is:
C via shutter 42, reticle R, and projection lens 26.
The light is incident on Eha W. Drive of Shutter 42
The movement is performed by the shutter control system 44.
The shutter control system 44 is in contact with the main control system 46.
Has been continued. Next, the main control system 46 controls the X and Y stages.
Connected to the motors 48 and 50
It is also connected to the main control system 52. This correction control system 52
Is a parameter storage unit 52A, a calculation unit 52B, a correction value output
Force section 52C and parameter correction section 52D.
Has been established. Of these, the arithmetic unit 52B includes
Information about ON and OF of the shutter 42 from the control system 46
Parameter corrected by parameter correction unit 52D
Information from the storage unit 52A is input. Arithmetic unit 5
The output of 2B is performed to the correction value output unit 52C.
The output of the correction value output unit 52C is
This is performed on the optical device (or the pressure control device 60) 54.
It has become so. Specifically, the parallel plate shown in FIG.
A correction value is given to the driving unit 56 for rotating the glass 346.
Is input and the offset is
It has become possible to be. More specifically, the parallel plate glass 34 described above is used.
6 is disposed in the condensing system after the magnifying lens 345,
The movable portion 56 is configured to be tiltable within a predetermined angle range.
Have been. The degree of inclination of the parallel plate glass 346 varies.
When the light image SI is formed on the slit plate 348,
The center of vibration of the enlarged image is perpendicular to the longitudinal direction of the slit 348a.
It shifts in the intersecting direction (in FIG. 3, the horizontal direction in the drawing).
The shift of the vibration center with respect to the slit 348a is
The point signal FPS is focused, that is, zero on the S-curve characteristic waveform.
The position of the wafer W when determined as the point position is shifted in the Z direction.
It is equivalent to the shifted one. In this embodiment, this parallel
The flat glass 346 and the driving unit 56 control the focus fluctuation.
Correction is performed. Next, the wafer W is
The reflected light from the launch plate 28 is reflected by the projection lens 26 and the reticle R
Is incident on the alignment optical system 58 through the
FIG. 6 shows the details taken out from the part of the
The light is incident on the TTLFA system 59 shown in FIG. This
Of defocus detected by the TTLFA system 59 of FIG.
Is a parameter correction unit 52D of the correction control system 52 described above.
To be entered. Further, the output of the correction value output section 52C described above.
Is a pressure control for controlling the pressure in the lens chamber of the projection lens 26.
The pressure control device 60 is also connected to the control device 60.
Control of magnification change of the projection lens 26 by pressure control
The Lord is coming. In this example,
Part 5 of the alignment optical system provided above the reticle R
8 through the TTLFA system 5
9, but reflected light through the projection lens 26
Any method can be used as long as it can be detected.
Optical means, for example, non-photosensitive laser light is passed through a reticle
System (LSA system) that supplies the wafer W without
It may be used to guide reflected light. Of the above components, first, a shutter control system
44 is a shutter 42 according to a command from the main control system 46.
For controlling the opening and closing of. For information on shutter opening and closing,
The data is input from the main control system 46 to the calculation unit 52B.
Is used as data to determine the amount of illumination light.
It is. The illumination light intensity is determined by the transmittance of the reticle and the lamp.
Provided on the wafer stage because it changes with light intensity
As detected by the optoelectronic device (not shown)
The information detected by this photoelectric element is
Is input to the arithmetic unit 52B as data for obtaining
It is like that. This photoelectric element is indispensable in the present invention.
It is not necessary. Next, the arithmetic unit 52B receives the input illumination light.
The information about the light amount and the information stored in the parameter storage unit 52A are stored.
Equation of state and output method using parameters
By solving the equation (hereinafter collectively referred to as “model equation”)
The focus and magnification are determined. In addition, para
The parameters of the meter storage unit 52A are, as described later,
The parameter is corrected by the parameter correction unit 52D.
ing. Next, the correction value output section 52C is
A specific correction value based on the variation output from B is received.
The output from the optical device 54 and the pressure control device 60, respectively.
You. Next, the projection optical system used in the arithmetic unit 52B will be described.
Model equations, that is, state equations and output equations
Will be explained. The projection lens 26 is configured to
The temperature changes every moment. Therefore, the variables “U, Y, X
i "must be expressed as a function of time
However, here we consider time as discrete,
"U (K), Y (K), Xi (K)". Where K
= 0, 1, 2,.... That is, in this embodiment, as described above,
Measures the duty of the shutter open time at 5 second intervals
So, instead of time, we use K
I have. With respect to K as described above,
If the following equation is expressed in two dimensions, [Equation 5] In these equations (4) and (5), the input change
The number U (K) is the illumination that has passed through the projection lens 26 for 5 seconds.
The amount of light, that is, the amount of energy, as described above
Is expressed as the product of the shutter opening / closing duty ratio and the irradiation light intensity.
Be forgotten. The output variable Y (K) is the focus to be determined.
It is a point or an amount of change in magnification. State variables X1 (K), X
2 (K), X1 (K + 1), X2 (K + 1)
It does not correspond to joint physical quantities. In this embodiment, every 5 seconds
The new focus and magnification change Y (K) is calculated
And the state variables after 5 seconds with respect to X1 (K) and X2 (K)
Are X1 (K + 1) and X2 (K + 1). Next, α, β, a, b, m, and L are projection levels.
4 to reproduce the fluctuation characteristics shown in FIG.
Is a constant (parameter). Of these, parame
Data α and β are time constants based on the change characteristics inherent in the projection lens 26.
And the parameters a and b correspond to the coefficient terms on the characteristic.
And m is the characteristic of each projection even if the amount of illumination is the same.
Considering that each lens is slightly different,
This is a unique constant determined for each size. L is the lamp
It corresponds to the light intensity. Next, the parameters α, β, a,
A specific method for obtaining b and m will be described. these
The parameters of the pseudo exposure operation before the actual exposure operation
The measurement can be performed by performing
Using the above-mentioned TTLFA or the like during or during the operation
Can be measured. In this embodiment, α, β, a,
b and m are determined in advance from experiments, and “L” is
As described later, use TTLFA measurement results
A method of estimating the probability will be described. Α, β, a, b, and m are reserved as follows.
To be determined. First, a reflector just below the projection lens 26
28, and the projection lens 26 is
The interval between the reflectors 28 is kept constant. Then, illuminate
When the light passes through the shadow lens 26, the output of the TTLFA changes.
Is obtained as shown in FIG. The amount of change Δ in FIG.
The rising curve of Z is represented by the sum of exponential functions. An example
For example, [0055] Is represented by In this equation (6), 1 / T
1, 1 / T2 correspond to the parameters α and β, respectively, and A and B
Correspond to parameters a and b, respectively. The above parameters
The meter is for focus variation and for magnification variation.
And each one is asked for. These parameters
Are stored in the parameter storage unit 52A shown in FIG.
The calculation unit 52B is used for the calculation of the model expressions of the expressions (4) and (5).
It is. Next, the overall operation of the above embodiment will be described.
I will tell. First, the calculation unit 52B of the correction control system 52 (see FIG. 1)
Information on the amount of illumination light in
Will be explained. First, exposure is step and repeat
In the case of the port method, as shown in FIG.
It is performed in the shape of a circle. Then, as shown in FIG.
The illumination light amount is the illumination light transmitted through the projection lens 26 within 5 seconds.
Main control system as bright light time ratio, that is, duty ratio
The signal is output from 46 to the operation unit 52B. This percentage is
Corresponds to the ratio of the opening time of the shutter 42 for 5 seconds.
You. The duty ratio detected at a certain point in time
Is the value 5 seconds before the time of detection, and before that
Is not detected at all. Considering the effects of the past
Don't worry about assuming that the projection optics is a linear system
It is because. The illumination light intensity is as described above.
Illuminance sensor (not shown) provided on stage
And is input to the calculation unit 52B. Next, with reference to FIG.
And will be described specifically. FIG. 3A shows the above-mentioned du.
FIG. 11B shows the calculation of the fluctuation.
The value (predicted value) Yi is shown. First, time t = t0
Then, the exposure has not started yet. Therefore, (5)
The input variables X1 and X2 of the expression are both 0,
The calculated value Yj is 0. Next, at time t = t1, exposure is started.
As a result, the duty ratio DT = D1, and the equations (4) and (5)
Is calculated, Y = Y1, and the value after another 5 seconds
Y1 'is pre-calculated. Next, at time t = t2,
And the duty ratio DT = D2,
The calculation based on equations (4) and (5) is performed, and the last 5 seconds
The sum Y2 with the subsequent value Y1 'is obtained, and the value Y after 5 seconds is further obtained.
2 'is required. As described above, the fluctuation amount Yj repeats every 5 seconds.
Return operation is performed. Thus, the fluctuation amount Yj is five seconds before.
It is based on computed values only,
Absent. Note that these variations are relative to the focus,
Each of the factors relating to the magnification is calculated. As described above, the operation is performed by the arithmetic unit 52B.
The calculated variation is output to the correction value output unit 52C.
It is. The correction value output unit 52C outputs the input fluctuation.
Based on the amount, specific parallel flat glass 346 (see FIG. 3)
And the pressure in the lens chamber of the projection lens 26.
Control values are determined, and the light receiver 54, the pressure control device 60
(See FIG. 1). At this time, there is also a focus variation in pressure control.
Cheating. For this reason, the correction value output unit 52C uses the pressure control.
Degree of inclination of parallel flat glass 346 in consideration of focus fluctuation
Is determined, and the driving unit 56 (see FIG. 3) rises based on this.
An offset is applied. For this reason, ideally the focus change
The dynamic and magnification changes are both corrected to zero.
Parameter setting error in formula or repeated calculation
When a certain amount of time has elapsed due to the accumulated error
The calculated predicted fluctuation amount and the actual fluctuation amount (FIG. 9B)
Error from the actual measured value)
It is not always corrected satisfactorily. Therefore, in this embodiment, the TTLFA of FIG.
To correct the parameters of equations (4) and (5). Less than
The correction method will be described. Chosen by TTLFA
Locking is performed for each wafer exposure or for one wafer lot.
It is performed every time. First, the reflector 28 on the stage
Then, focusing is performed by the gap sensor shown in FIG.
U. Next, while maintaining this state,
Defocus is detected using TTLFA. This shift amount
If the value is equal to or larger than the allowable value, the parameter correction unit 52D
Then, the parameters are modified. Here, the parameter L in equation (4) is modified.
Will be described. This correction is based on the following equation:
It is done. [Mathematical formula-see original document] Here, G is what is called an adaptive gain.
And is determined so that the sequence Li converges. Yi
Is the result of measurement by the i-th TTLFA, and Y
Are (4) and (5) at the time of measurement as described above.
Is the calculated value. Modification of the above parameters
Is performed by the parameter correction unit 52D of FIG.
The modified parameters are read from the parameter storage unit 52A.
The new parameter is input to the calculation unit 52B and
The operations of equations (4) and (5) are performed. In addition, other than L
The parameters a, b, and m may be modified. As described above, the TTLFA checks
Parameters to sequentially drive them to appropriate values.
I do. Therefore, the interval between checks by TTLFA is gradually reduced.
Can be made longer. Next, collecting information on the amount of illumination light
The following describes another method of embedding. In this method,
If the shutter 42 opens 200 ms, the shutter 42
The open / closed state of the yatsuta 42, that is, the ON / OF state is mainly
It is input from the control system 46 to the calculation unit 52B. Specifically
Indicates that the open / closed state of the shutter 42 shown in FIG.
As shown in (B), sampling is performed every lmS
It is input to the calculating unit 52B. Next, the variation amount Y is calculated by the equations (4) and (5).
Find (K). First, at time t1, the shutter is turned off.
Therefore, no exposure is performed. Therefore the amount of fluctuation
Y (1) is 0. At time t = t2, shutter is ON
And exposure is being performed. Therefore, sampling
The value becomes a logical value "T", and U (K
The variation amount Y (2) is obtained by 2). Next, at time t = t3, the incident light
A fluctuation amount Y (3) is obtained based on the light amount U (K3).
You. The above operation is repeated to determine the amount of fluctuation.
And an offset to the gap sensor of FIG. 3 is added.
It is. It should be noted that this offset is performed every 1 ms.
Good, or every 5 seconds as described above
You may. However, in the above method, the performance
Due to the large number of calculations and parameter setting errors,
Errors can occur. Therefore, T shown in FIGS.
Check the actual image plane position from time to time with TLFA
Then, based on the result, the parameter correction unit 52D
(4) and (5) are corrected, and the error
Try to reduce the occurrence. Further, in some cases, the initial state variable Xk
It is also conceivable that the term value is incorrect. In this case,
The estimation is performed by a so-called observer. The observer is: The configuration is as follows. Thereby, Xk
Is modified to Xka using the measurement result Ye by TTLFA.
Corrected. f is a constant called the observer gain
You. By this modified state variable Xka,
The operations of equations (4) and (5) are performed. Explain concretely
Then, first, focus using TTLFA (see FIGS. 6 and 7).
The actual measured value Ye of the point variation is measured. The interval is a state variable
It is assumed that the value of Xk is updated n times. That is, TT
By LFA, Ye (Ko), Ye (Ko + n), Ye
(Ko + 2n). The value of... Will be known. Next
The average of the parameter U between K = K0 and K = K0 + n
The value Ua is calculated from Ye (Ko) and Y (Ko + n) by the equation (4).
Is obtained by solving Next, using this Ua
And the state variables X, K = K0 + n and K = K0 + 2n,
The estimated values Xa and Ya of the output variable Y are sequentially obtained by the following recurrence formula.
Confuse. [Mathematical formula-see original document] [Mathematical formula-see original document] This Ya (K) is the estimated value of focus variation Yj ′.
Will correspond. In the above method, T
The measurement interval of TLFA does not necessarily have to be a constant value.
No. For example, it may be performed every exposure of one wafer W.
When the focus fluctuation is large, it is complicated, and when it is small, the interval is
The method may be any method that is performed in a large manner. The above
In the embodiment, the description has been made by focusing on the temperature change due to the illumination light.
However, the optical characteristics of the projection lens
Depending on the environmental changes and changes in the σ value of the illumination optical system for exposure,
Even if it changes, it can be similarly corrected. Special
In addition, parameter correction by TTLFA is effective. In the above embodiment, the focal point of the projection lens
And magnification have been corrected, but only one of them may be used.
No. In addition, the alignment system 58 of the TTL system (see FIG. 1)
Reference mark provided on the side of the reflection plate 28
The detection of the distortion causes a change in the magnification of the projection lens.
Can be measured. For this purpose, the alignment system 58 is
R to detect marks at different positions on R
Be killed. Then place the fiducial mark in the image plane of the projection lens
Run, the projected points of the two marks on the reticle R
By measuring the positional relationship, a magnification error can be detected. Follow
If such a measurement is possible,
The system and the fiducial mark work together as a means of measuring fluctuation. Alternatively, see JP-A-59-94032.
With slit on XY stage as disclosed
Of the reticle pattern
The contrast is detected by the photoelectric sensor and the projection lens
The method for obtaining the actual image plane position of the
It is effective. Further, the adjusting means of the present invention includes
If the reticle side of the shadow lens is non-telecentric
If the distance between the reticle R and the projection lens is changed,
Is also effective. As described above, according to the present invention,
In particular, it compensates for the imaging characteristics (focus fluctuation, magnification fluctuation) of the projection optical system.
Correct, high quality reproducible images can be formed.
You. Also, you can always perform accurate focusing
Control the line width of the exposed pattern
The density is increased, and the reproducibility is improved. Ma
Further, according to the present invention, thermal change due to light absorption of the projection optical system is achieved.
Environmental changes such as changes in atmospheric pressure, equipment temperature, etc.
And the release of the structural distortion of the device
What kind of effects can be obtained for focus fluctuation and magnification fluctuation?
Can be.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のー実施例を示す構成図、 【図2】 露光装置の概略の構成を示す斜視図 【図3】ギヤツプセンサの詳細な構成例を示す構成図 【図4】照明光の入射による投影レンズの光学特性の変
化を示す線図、 【図5】一般的なシステムを示す説明図、 【図6】TTLFAを示す構成図、 【図7】TTLFAの主要部分を示す構成図、 【図8】入射光光量に関する情報の取り込みを説明する
線図、 【図9】変動量演算を説明する図、 【図10】変動量演算を説明する図。 【符号の説明】 25…投影レンズ、 28…反射板、 30…分割プリズム、 34・・・アレイセンサ、 40・・・光源、 42…シヤツタ、 52…補正制御系、 54…受光器、 55…駆動部、 60…圧力制御装置
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus, and FIG. 3 is a configuration diagram showing a detailed configuration example of a gap sensor. 4 is a diagram showing a change in optical characteristics of a projection lens due to incidence of illumination light, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a general system, FIG. 6 is a configuration diagram showing a TTLFA, and FIG. FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a main part, FIG. 8 is a diagram illustrating the capture of information regarding the amount of incident light, FIG. 9 is a diagram illustrating a variation calculation, and FIG. 10 is a diagram illustrating a variation calculation. [Description of Signs] 25: Projection lens, 28: Reflector, 30: Split prism, 34: Array sensor, 40: Light source, 42: Shutter, 52: Correction control system, 54: Light receiver, 55: Driving unit, 60 ... Pressure control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−78454(JP,A) 特開 昭62−136821(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-78454 (JP, A) JP-A-62-136821 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/027

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.所定のパターンを、投影光学系を介して被投影基板
に投影する投影光学装置において、 前記投影光学系の結像特性変動の原因に関する情報を得
るデータ収集手段と、 前記投影光学系の結像特性を補正する調整手段と、 前記結像特性の変化特性上の時定数に相当するパラメー
タを含む前記結像特性の変動に対する投影光学系のモデ
ル式と前記データ収集手段によって収集されたデータに
基づいて、前記調整手段に指令する調整量を演算する演
算手段とを備えたことを特徴とする投影光学装置。 2.前記演算手段は、所定時間毎に前記調整量を演算す
ることを特徴とする請求項第1項に記載の投影光学装
置。 3.前記原因に関する情報は、前記投影光学系に入射す
る光エネルギ量であることを特徴とする請求項第1項に
記載の投影光学装置。 4.前記モデル式は前記原因に関する情報を加算する部
分と前記時定数に応じた前記結像特性の変化部分とを含
む漸化式であることを特徴とする請求項第1項に記載の
投影光学装置。 5.前記パラメータは、複数の時定数に相当する複数の
パラメータを含むことを特徴とする請求項第1項から請
求項第4項のいずれか1項に記載の投影光学装置。 6.前記モデル式は、前記複数の時定数の成分比に相当
するパラメータを含むことを特徴とする請求項第5項に
記載の投影光学装置。 7.所定のパターンを、投影光学系を介して被投影基板
に投影する投影光学装置の結像特性を調整する結像特性
調整方法において、 前記投影光学系の結像特性変動の原因に関する情報を得
ること、 前記結像特性の変化特性上の時定数に相当するパラメー
タを含む前記結像特性の変動に対する投影光学系のモデ
ル式と前記結像特性変動の原因に関する情報に基づい
て、前記結像特性の変動を予測し、予測結果に基づいて
前記投影光学装置の結像特性を調整することとを備えた
ことを特徴とする結像特性調整方法。 8.所定時間毎に前記結像特性の変動を予測することを
特徴とする請求項第7項に記載の結像特性調整方法。 9.前記原因に関する情報は、前記投影光学系に入射す
る光エネルギ量であることを特徴とする請求項第7項に
記載の光学特性調整方法。 10.前記モデル式は前記原因に関する情報を加算する
部分と前記時定数に応じた前記結像特性の変化部分とを
含む漸化式であることを特徴とする請求項第7項に記載
の結像特性調整方法。 11.前記パラメータは、複数の時定数に相当する複数
のパラメータを含むことを特徴とする請求項第7項から
請求項第10項のいずれか1項に記載の結像特性調整方
法。 12.前記モデル式は、前記複数の時定数の成分比に相
当するパラメータを含むことを特徴とする請求項第11
項に記載の結像特性調整方法。
(57) [Claims] In a projection optical device that projects a predetermined pattern onto a projection target substrate via a projection optical system, a data collection unit that obtains information on a cause of a change in the imaging characteristic of the projection optical system; and an imaging characteristic of the projection optical system. Adjusting means for correcting, based on the data collected by the data collection means and the model formula of the projection optical system with respect to the fluctuation of the imaging characteristic including a parameter corresponding to the time constant on the change characteristic of the imaging characteristic And a calculating means for calculating an adjustment amount instructed to the adjusting means. 2. 2. The projection optical apparatus according to claim 1, wherein the calculating unit calculates the adjustment amount at predetermined time intervals. 3. 2. The projection optical apparatus according to claim 1, wherein the information on the cause is an amount of light energy incident on the projection optical system. 4. 2. The projection optical apparatus according to claim 1, wherein the model formula is a recurrence formula including a portion that adds information on the cause and a change portion of the imaging characteristic according to the time constant. 3. . 5. The projection optical device according to claim 1, wherein the parameter includes a plurality of parameters corresponding to a plurality of time constants. 6. The projection optical device according to claim 5, wherein the model formula includes a parameter corresponding to a component ratio of the plurality of time constants. 7. In an image forming characteristic adjusting method for adjusting an image forming characteristic of a projection optical apparatus that projects a predetermined pattern onto a projection target substrate via a projection optical system, obtaining information on a cause of a change in the image forming characteristic of the projection optical system Based on a model formula of the projection optical system and information on the cause of the imaging characteristic variation with respect to the variation of the imaging characteristic including a parameter corresponding to a time constant on the variation characteristic of the imaging characteristic, Estimating a change and adjusting an imaging characteristic of the projection optical apparatus based on the prediction result. 8. 8. The method according to claim 7, wherein a change in the imaging characteristic is predicted every predetermined time. 9. 8. The method according to claim 7, wherein the information on the cause is an amount of light energy incident on the projection optical system. 10. 8. The imaging characteristic according to claim 7, wherein the model expression is a recurrence expression including a part for adding information on the cause and a part for changing the imaging characteristic according to the time constant. Adjustment method. 11. The method according to any one of claims 7 to 10, wherein the parameters include a plurality of parameters corresponding to a plurality of time constants. 12. 12. The model formula according to claim 11, wherein the model formula includes a parameter corresponding to a component ratio of the plurality of time constants.
The image forming characteristic adjustment method according to the above section.
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