JP3316983B2 - Projection exposure method and apparatus, and element manufacturing method - Google Patents

Projection exposure method and apparatus, and element manufacturing method

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JP3316983B2
JP3316983B2 JP29642593A JP29642593A JP3316983B2 JP 3316983 B2 JP3316983 B2 JP 3316983B2 JP 29642593 A JP29642593 A JP 29642593A JP 29642593 A JP29642593 A JP 29642593A JP 3316983 B2 JP3316983 B2 JP 3316983B2
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子等を
フォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される結像
特性の補正機能を有する投影露光装置に関し、特に露光
する際にマスクと感光基板とを同期して走査しながらそ
のマスクのパターン像を逐次感光基板上に露光する所謂
スリット・スキャン露光方式又はステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置に適用して好適なものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus having a function of correcting an image forming characteristic used when a semiconductor device or the like is manufactured by a photolithography process. Is preferably applied to a so-called slit scan exposure type or step-and-scan type projection exposure apparatus that sequentially exposes the pattern image of the mask onto the photosensitive substrate while scanning in synchronization with the above.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路等を製造するためのフォ
トリソグラフィ工程において、フォトマスク又はレチク
ル（以下、「マスク」と総称する）のパターン像をフォ
トレジスト等が塗布されたウエハ（又はガラスプレート
等）の上に露光する投影露光装置が使用されている。斯
かる投影露光装置では、転写対象の回路パターンが益々
微細化するのに応じて、投影光学系による投影像の結像
特性の変動量の許容範囲が狭くなっている。そこで、従
来、投影露光装置においては、投影光学系が照明光を吸
収することによって生じる結像特性（例えば、倍率、焦
点位置等）の変動量を補正するために、特開昭６０−７
８４５５号公報又は特開昭６３−５８３４９号公報等に
開示されているように、投影光学系に入射する光量を検
出し、検出した光量に応じて投影光学系の結像特性の変
動量を補正する結像特性補正機構が備えられていた。2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a semiconductor integrated circuit or the like, a pattern image of a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "mask") is coated on a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photoresist or the like. ) Is used. In such a projection exposure apparatus, as the circuit pattern to be transferred becomes finer, the allowable range of the variation amount of the image forming characteristic of the projected image by the projection optical system becomes narrower. Therefore, conventionally, in a projection exposure apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-7 / 1985 discloses a method for correcting the amount of change in imaging characteristics (for example, magnification, focal position, etc.) caused by the projection optical system absorbing illumination light.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8455 or JP-A-63-58349, the amount of light incident on the projection optical system is detected, and the fluctuation amount of the imaging characteristics of the projection optical system is corrected according to the detected amount of light. An image forming characteristic correcting mechanism was provided.

【０００３】例えば特開昭６０−７８４５５号公報に開
示された機構を簡単に説明すると、投影光学系の結像特
性の変動特性に対応するモデルを予め作っておき、ウエ
ハが載置されるウエハステージ上の光電センサ等により
所定時間間隔で投影光学系に入射する光エネルギーの量
を求め、この光エネルギーの量の積分値をそのモデルに
当てはめて結像特性の変動量を計算するものである。こ
の場合、投影光学系に入射する光エネルギーの積分値を
求めるための露光時間は、例えば照明光の開閉を行うた
めのシャッタが開状態にあることを示す信号を常時モニ
タすることにより算出されるため、そのモデルに従って
現在の投影光学系の結像特性の変動量を算出でき、この
変動量に基づいて補正を行うというものである。これに
より、投影光学系の照明光吸収による結像特性の変動の
問題は、一応解決されている。For example, the mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78455 will be briefly described. A model corresponding to the fluctuation characteristic of the imaging characteristic of the projection optical system is prepared in advance, and the wafer on which the wafer is mounted is set. The amount of light energy incident on the projection optical system at predetermined time intervals is obtained by a photoelectric sensor or the like on the stage, and the integrated value of the amount of light energy is applied to the model to calculate the amount of change in imaging characteristics. . In this case, the exposure time for obtaining the integral value of the light energy incident on the projection optical system is calculated, for example, by constantly monitoring a signal indicating that the shutter for opening and closing the illumination light is in an open state. Therefore, the current variation amount of the imaging characteristics of the projection optical system can be calculated according to the model, and correction is performed based on this variation amount. Thus, the problem of the fluctuation of the imaging characteristics due to the absorption of the illumination light of the projection optical system has been once solved.

【０００４】しかしながら、照明光はマスクをも通過す
るため、マスクが照明光吸収によって熱変形し、これに
よっても結像特性が変化するという不都合がある。特
に、マスクは、クロム膜等の遮光膜によりパターンが描
かれているため、透過率の高いガラス基板部と異なり遮
光膜での熱吸収が大きい。更に、近年光学系のフレア防
止の目的でマスク上の遮光膜を低反射化する技術が採用
される傾向にあるが、これにより遮光膜での熱吸収は更
に増加する。[0004] However, since the illumination light also passes through the mask, the mask is thermally deformed by the absorption of the illumination light, so that there is an inconvenience that the imaging characteristics also change. In particular, since the pattern of the mask is drawn by a light-shielding film such as a chromium film, heat absorption by the light-shielding film is large unlike a glass substrate portion having a high transmittance. Furthermore, in recent years, there has been a tendency to adopt a technique of lowering the reflection of a light-shielding film on a mask for the purpose of preventing flare in an optical system, but this further increases heat absorption in the light-shielding film.

【０００５】また、マスクの遮光膜による回路パターン
は、マスク全体に均一に分布しているとは限らず、偏っ
て分布していることもある。この場合、マスクは局所的
に温度が上昇し、非等方的な歪を発生する可能性があ
る。また、可変視野絞り（レチクルブラインド）等を用
いてマスクの一部のパターンのみを露光するような場合
にも、同様に非等方的な歪が生じ得る。このように発生
したマスクの歪により、投影される像にも非等方的な歪
が生じることとなる。この場合には、倍率成分のみの補
正では不十分である。In addition, the circuit pattern formed by the light-shielding film of the mask is not always uniformly distributed over the entire mask, but may be unevenly distributed. In this case, there is a possibility that the temperature of the mask locally increases and anisotropic distortion occurs. Similarly, when only a part of the mask pattern is exposed using a variable field stop (reticle blind) or the like, anisotropic distortion may occur. Due to the distortion of the mask thus generated, anisotropic distortion occurs in the projected image. In this case, it is insufficient to correct only the magnification component.

【０００６】また、マスクの熱変形に関して、使用して
いるマスクの種類により熱変形量、ひいては結像特性の
変化量が異なるために、一律に補正することは困難であ
る。つまり、例えば投影露光装置の出荷時の結像特性の
調整に用いたマスクの、熱変形による結像特性の変動量
は、その投影露光装置の結像特性の変動特性として認識
して、補正を行うことができるが、他のマスクを使用す
ると熱変形量が異なるために正確な補正ができなくな
る。Further, regarding the thermal deformation of the mask, it is difficult to uniformly correct the thermal deformation because the amount of thermal deformation and, consequently, the amount of change in the imaging characteristics vary depending on the type of mask used. That is, for example, the fluctuation amount of the imaging characteristic of the mask used for adjusting the imaging characteristic at the time of shipment of the projection exposure apparatus due to thermal deformation is recognized as the fluctuation characteristic of the imaging characteristic of the projection exposure apparatus, and correction is performed. However, if another mask is used, accurate correction cannot be performed because the amount of thermal deformation is different.

【０００７】特に、マスクを次々に交換して露光を行う
場合、各々のマスクの熱変形量を考慮しないと結像特性
の変動量が累積して大きな誤差となり得る。この対策と
して、例えばマスクを一定温度に冷却する方法が考えら
れるが、マスクのガラス表面の温度とクロム膜等の遮光
膜の温度とは等しくできないので、全体を一様に熱分布
無しに冷却することは極めて困難である。また、冷却は
熱伝導を伴う現象であるため応答性が悪く、照明光を開
閉するためのシャッタの開閉動作に追従できない等の問
題もあり、非現実的である。このようにマスクの熱変形
によって発生する光学特性の変化に対し良好に補正を行
い得る投影露光装置は特開平４−１９２３１７号公報に
開示されている。In particular, in the case of performing exposure while changing masks one after another, unless the amount of thermal deformation of each mask is taken into account, the amount of change in imaging characteristics can accumulate and cause a large error. As a countermeasure, for example, a method of cooling the mask to a constant temperature can be considered. However, since the temperature of the mask glass surface and the temperature of the light-shielding film such as the chromium film cannot be equalized, the whole is uniformly cooled without heat distribution. It is extremely difficult. In addition, since cooling is a phenomenon involving heat conduction, responsiveness is poor, and there is a problem that it cannot follow the opening / closing operation of a shutter for opening / closing illumination light, which is unrealistic. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-192317 discloses a projection exposure apparatus capable of satisfactorily correcting a change in optical characteristics caused by thermal deformation of a mask.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
結像特性の補正方法は、一括露光方式（フル・フィール
ド方式）を前提として提案されたものである。ところ
が、近年、マスクのパターン領域をスリット状に照明
し、そのスリット状の照明領域に対してマスクを走査
し、マスクの走査と同期してそのスリット状の照明領域
と共役な露光領域に対してウエハを走査することによ
り、マスクのパターンを逐次ウエハの各ショット領域上
に投影露光する、所謂ステップ・アンド・スキャン露光
方式、又はスリット・スキャン露光方式（以下、「スキ
ャン露光方式」という）の投影露光装置が開発されてい
る。このスキャン露光方式では、走査方向に関しては投
影光学系のフィールドサイズの制限を受けずに大面積の
露光が行えるという利点がある。However, the conventional method for correcting the image forming characteristic has been proposed on the premise of the batch exposure method (full field method). However, in recent years, the pattern area of the mask is illuminated in a slit shape, the mask is scanned with respect to the slit-shaped illumination area, and the exposure area conjugate with the slit-shaped illumination area is synchronized with the scanning of the mask. A so-called step-and-scan exposure method or a slit-scan exposure method (hereinafter, referred to as a “scan exposure method”) in which a mask pattern is sequentially projected and exposed on each shot area of the wafer by scanning the wafer. Exposure apparatuses have been developed. This scan exposure method has an advantage that a large area can be exposed without being restricted by the field size of the projection optical system in the scanning direction.

【０００９】このようなスキャン露光方式においては、
露光時にマスクが照明領域に対して走査されるため、マ
スクに関して考慮すべき要素（マスク走査に伴うマスク
の冷却効果等）が増加したことになり、マスクの熱変形
量の算出が一括露光方式の場合に比べて複雑になるとい
う不都合がある。本発明は斯かる点に鑑み、特にスキャ
ン露光方式の投影露光方法及び装置において、マスクの
熱変形によって発生する結像特性の変動量を良好に補正
できるようにすることを目的とする。また、本発明は、
スキャン露光方式の投影露光方法及び装置において、結
像状態を実質的に一定に維持するか、又は結像状態の変
動による影響を小さく抑えることができるようにするこ
とをも目的とする。 In such a scanning exposure system,
Since the mask is scanned with respect to the illumination area at the time of exposure, factors to be considered for the mask (such as the cooling effect of the mask due to the mask scanning) are increased, and the calculation of the thermal deformation amount of the mask is performed by the batch exposure method. There is an inconvenience that it becomes complicated as compared with the case. In view of the above, it is an object of the present invention, particularly in a projection exposure method and apparatus of a scan exposure method, to be able to satisfactorily correct a fluctuation amount of an imaging characteristic caused by thermal deformation of a mask. Also, the present invention
In a scan exposure type projection exposure method and apparatus,
Maintain the image state substantially constant or change the image state.
Be able to minimize the effects of motion.
The purpose is also.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る投影露光装
置は、例えば図１に示すように、転写用のパターンが形
成されたマスク（Ｒ）上の所定の照明領域を照明する照
明光学系（１〜７）と、マスク（Ｒ）のパターン像を感
光基板（Ｗ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、マス
ク（Ｒ）を保持してその照明領域に対してマスク（Ｒ）
を走査するマスクステージ（ＲＳＴ）と、感光基板
（Ｗ）を保持してその所定の照明領域と共役な領域に対
して感光基板（Ｗ）を走査する基板ステージ（ＷＳＴ）
とを有し、マスクステージ（ＲＳＴ）を介してマスク
（Ｒ）を所定速度で走査するのと同期して基板ステージ
（ＷＳＴ）を介して投影光学系（ＰＬ）の投影倍率に応
じた速度で感光基板（Ｗ）を走査することにより、マス
ク（Ｒ）のパターン像を逐次感光基板（Ｗ）上に投影露
光する投影露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の結
像状態を補正する結像状態補正手段（１２）を有する。A projection exposure apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, for example, has an illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area on a mask (R) on which a transfer pattern is formed. (1-7), a projection optical system (PL) for projecting the pattern image of the mask (R) onto the photosensitive substrate (W), and a mask (R) for holding the mask (R) and for the illumination area thereof
And a substrate stage (WST) for holding the photosensitive substrate (W) and scanning the photosensitive substrate (W) for an area conjugate with a predetermined illumination area.
At a speed corresponding to the projection magnification of the projection optical system (PL) via the substrate stage (WST) in synchronization with scanning the mask (R) at a predetermined speed via the mask stage (RST). In a projection exposure apparatus that sequentially projects and exposes a pattern image of a mask (R) onto a photosensitive substrate (W) by scanning the photosensitive substrate (W), an image formation for correcting an imaging state of a projection optical system (PL). It has state correction means (12).

【００１１】更に、本発明は、マスク（Ｒ）とこのマス
クに接する気体との相対速度を測定する相対速度測定手
段と、この相対速度測定手段の測定結果及びマスク
（Ｒ）に対するその照明光学系からの照射エネルギーよ
り、マスク（Ｒ）の熱変形量を算出する変形量算出手段
（２０）と、この熱変形量算出手段の算出結果に基づい
て結像状態補正手段（１２）を介して投影光学系（Ｐ
Ｌ）の結像状態を補正する制御手段（２０）とを設けた
ものである。Further, the present invention provides a relative velocity measuring means for measuring a relative velocity between a mask (R) and a gas in contact with the mask, a measurement result of the relative velocity measuring means and an illumination optical system for the mask (R). A deformation amount calculating means (20) for calculating the thermal deformation amount of the mask (R) from the irradiation energy from the laser beam, and projection through an imaging state correcting means (12) based on the calculation result of the thermal deformation amount calculating means. Optical system (P
L) and control means (20) for correcting the imaging state.

【００１２】この場合、マスクステージ（ＲＳＴ）の位
置を計測するマスク側位置計測手段（１５，１６）を設
け、このマスク側位置計測手段がその相対速度測定手段
を兼用するようにしてもよい。また、その相対速度測定
手段として、例えば図７に示す風速計（３５）を使用し
てもよい。また、本発明の別の投影露光装置は、上記の
投影露光装置における相対速度測定手段、変形量算出手
段、及び制御手段の代わりに、そのマスクの走査速度及
びそのマスクに対するその照明光学系からの照射エネル
ギーに基づいて、そのマスクの熱変形によって発生する
投影像の結像特性の変動を補正するように、その結像状
態補正手段を制御する制御手段（２０）とを設けたもの
である。また、本発明の更に別の投影露光装置は、上記
の投影露光装置における相対速度測定手段、変形量算出
手段、及び制御手段の代わりに、そのマスクのその走査
方向の位置を計測するための干渉計（１６）と、その干
渉計の計測結果及びそのマスクに対するその照明光学系
からの照射エネルギーに基づいて、そのマスクの熱変形
によって発生する投影像の結像特性の変動を補正するよ
うに、その結像状態補正手段を制御する制御手段（２
０）とを設けたものである。また、本発明の更に別の投
影露光装置は、上記の投影露光装置における相対速度測
定手段、変形量算出手段、及び制御手段の代わりに、そ
のマスクステージ用の送風口を有し、風速又は風量が可
変の送風装置（３６）を備え、そのマスクステージの走
査速度に応じて、その送風装置の風速又は風量を制御す
るものである。また、本発明の素子製造方法は、上記の
本発明の投影露光装置を用いるものである。次に、本発
明の投影露光方法は、照明領域に対してマスクを走査す
るとともに、その照明領域と共役な領域に対して基板を
同期して走査することによって、その基板を走査露光す
る投影露光方法において、そのマスクのパターンの投影
像の結像状態を良好に維持するために、そのマスクを非
露光時にも走査するようにしたものである。 また、本発
明の別の投影露光方法は、照明領域に対してマスクを走
査するとともに、その照明領域と共役な領域に対して基
板を同期して走査することによって、その基板を走査露
光する投影露光方法において、そのマスクの熱変形状態
を所定の状態に保つために、そのマスクに吹き付ける風
量を調整するものである。 In this case, a mask-side position measuring means (15, 16) for measuring the position of the mask stage (RST) may be provided, and the mask-side position measuring means may also serve as the relative speed measuring means. Further, for example, an anemometer (35) shown in FIG. 7 may be used as the relative speed measuring means. Further, another projection exposure apparatus of the present invention includes the above-described projection exposure apparatus.
Relative speed measuring means and deformation amount calculating means in projection exposure apparatus
Instead of steps and control means, the scanning speed and speed of the mask
And the illumination energy from the illumination optics to the mask
Due to thermal deformation of the mask based on the energy
In order to correct the fluctuation of the imaging characteristics of the projected image,
Control means (20) for controlling the state correction means
It is. Further, still another projection exposure apparatus according to the present invention,
Speed measuring means in a projection exposure apparatus, calculation of deformation amount
Means and its scanning of the mask instead of the control means
Interferometer (16) for measuring the position in the direction
Measurement result of interferometer and its illumination optical system for its mask
Thermal deformation of the mask based on the irradiation energy from
The fluctuation of the imaging characteristics of the projected image caused by the
As described above, the control means (2) for controlling the imaging state correction means.
0). Further, still another investment of the present invention.
The shadow exposure apparatus measures the relative speed of the projection exposure apparatus.
Setting means, deformation amount calculating means, and control means,
Has an air outlet for the mask stage of
Equipped with a strange air blower (36), the running of the mask stage
Control the wind speed or air volume of the blower according to the scanning speed.
Things. Further, the device manufacturing method of the present invention is characterized in that
The projection exposure apparatus of the present invention is used. Next,
The bright projection exposure method scans a mask against an illumination area.
And a substrate for the area conjugate to the illumination area
By scanning in synchronization, the substrate is exposed for scanning.
Projection exposure method, the projection of the pattern of the mask
In order to maintain good imaging of the image, the mask must be
Scanning is also performed during exposure. In addition,
Another projection exposure method for light is to scan the mask against the illuminated area.
And the area conjugate to the illumination area
Scanning the board synchronously exposes the board to scanning exposure.
In the projection exposure method that shines, the thermal deformation state of the mask
To blow the mask to keep the
Adjust the amount.

【００１３】[0013]

【作用】斯かる本発明においては、スキャン露光方式で
はマスク（Ｒ）の走査によりマスクが雰囲気気体により
冷却されると共に、その冷却作用が、マスクの走査速
度、より正確にはマスクと雰囲気気体との相対速度によ
り変化することを利用する。即ち、相対速度測定手段に
よりマスクと雰囲気気体との相対速度を測定し、この相
対速度と照明光学系によるマスクに対する照射エネルギ
ーとより、マスクの熱変形量を算出する。According to the present invention, in the scan exposure method, the mask is cooled by the atmospheric gas by scanning the mask (R), and the cooling action is controlled by the scanning speed of the mask, more precisely, between the mask and the atmospheric gas. It uses the fact that it changes depending on the relative speed of. That is, the relative speed between the mask and the atmosphere gas is measured by the relative speed measuring means, and the thermal deformation of the mask is calculated from the relative speed and the irradiation energy of the illumination optical system with respect to the mask.

【００１４】マスク（Ｒ）の熱変形量を求める方法とし
ては、その相対速度、マスクに使用されているクロム膜
等の遮光膜の種類あるいは遮光膜の熱吸収率、マスク上
のパターンの密度分布、マスク上の照明光の照度、その
照明光の照射時間（シャッタを使用している場合には、
その開閉状態）、マスクが照明光の照明領域を通過する
速度（走査速度）等の情報に基づき、数値計算によって
マスク内の代表的な数点の熱変形量を求める方法があ
る。そのように求めたマスクの熱変形量から、理論的な
計算、あるいは実測結果を定式化した式に当てはめるこ
とによって結像状態の変化量を求める。この変化量を相
殺するように、結像状態補正手段（１２）を介して投影
光学系（ＰＬ）の結像状態を補正する。結像状態補正手
段（１２）としては、投影光学系（ＰＬ）内の所定のレ
ンズ間の圧力室の気圧を変化させる、投影光学系（Ｐ
Ｌ）内の所定のレンズエレメントの光軸方向の移動若し
くは傾斜、又はマスク（Ｒ）の光軸方向の移動若しくは
傾斜等を行うことにより、投影像の結像状態を変える周
知の手段が使用できる。Methods for determining the thermal deformation of the mask (R) include the relative speed, the type of light-shielding film such as a chromium film used for the mask or the heat absorption of the light-shielding film, and the density distribution of the pattern on the mask. , The illuminance of the illumination light on the mask, the illumination time of the illumination light (if using a shutter,
Based on information such as the opening / closing state and the speed (scanning speed) at which the mask passes through the illumination area of the illumination light, there is a method of calculating the thermal deformation amounts at several representative points in the mask by numerical calculation. From the amount of thermal deformation of the mask thus obtained, the amount of change in the imaging state is obtained by applying theoretical calculation or an actual measurement result to a formulated formula. The image forming state of the projection optical system (PL) is corrected via the image forming state correcting means (12) so as to cancel this change amount. As the imaging state correcting means (12), a projection optical system (P) for changing the pressure of a pressure chamber between predetermined lenses in the projection optical system (PL) is used.
By moving or tilting the predetermined lens element in the optical axis direction in L) or moving or tilting the mask (R) in the optical axis direction, a known means for changing the image formation state of the projected image can be used. .

【００１５】これにより、スキャン露光方式において、
マスクの走査速度を変えたような場合でも、結像状態を
一定に維持するか、又は結像状態の変動による影響を最
小に抑えることができる。また、マスクステージ（ＲＳ
Ｔ）の位置を計測するマスク側位置計測手段（１５，１
６）がその相対速度測定手段を兼用する場合には、マス
ク（Ｒ）の走査速度を近似的にマスク（Ｒ）と雰囲気気
体との相対速度として使用するものである。これは雰囲
気気体が静止しているとみなせるような場合には、簡便
な手法である。Thus, in the scan exposure method,
Even when the scanning speed of the mask is changed, the imaging state can be maintained constant, or the influence of the fluctuation of the imaging state can be minimized. Also, the mask stage (RS
T) The mask-side position measuring means (15, 1) for measuring the position
When 6) also serves as the relative speed measuring means, the scanning speed of the mask (R) is approximately used as the relative speed between the mask (R) and the atmospheric gas. This is a simple method when the atmospheric gas can be regarded as stationary.

【００１６】一方、その相対速度測定手段として、例え
ば図７に示す風速計（３５）を使用した場合には、マス
ク（Ｒ）に対して送風装置等から冷却用の空気を吹き付
けるような場合でも、正確に相対速度を計測できる。On the other hand, when an anemometer (35) shown in FIG. 7 is used as the relative speed measuring means, even when cooling air is blown from a blower or the like to the mask (R). , Can accurately measure relative speed.

【００１７】[0017]

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。図１は本実施例のスキ
ャン露光方式の投影露光装置の概略的な構成を示し、こ
の図１において、光源１で発生した照明光ＩＬは不図示
のシャッタを通過した後、コリメータレンズ、及びフラ
イアイレンズ等からなる照度均一化光学系２により照度
分布がほぼ均一な光束に変換される。照明光ＩＬとして
は、例えばＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレ
ーザ光等のエキシマレーザ光、銅蒸気レーザやＹＡＧレ
ーザの高調波、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域
の輝線（ｇ線、ｉ線等）等が用いられる。レーザ光源が
使用される場合には、シャッターの代わりにレーザ光源
の電源部で発光のオン／オフが切り換えられる場合もあ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus of a scan exposure type according to the present embodiment. In FIG. 1, illumination light IL generated by a light source 1 passes through a shutter (not shown), and then passes through a collimator lens and flywheel. The illuminance uniforming optical system 2 including an eye lens or the like converts the illuminance distribution into a light beam having a substantially uniform illuminance distribution. As the illumination light IL, for example, excimer laser light such as KrF excimer laser light or ArF excimer laser light, harmonics of a copper vapor laser or a YAG laser, or an ultraviolet bright line (g line, i line, etc.) from an ultra-high pressure mercury lamp. ) Etc. are used. When a laser light source is used, light emission may be turned on / off by a power supply unit of the laser light source instead of the shutter.

【００１８】照度均一化光学系２を射出した照明光は、
リレーレンズ３を介して、ビームスプリッタ４Ａに至
り、大部分はビームスプリッタ４Ａを透過して可変視野
絞り５に達する。可変視野絞り５は、マスクＲのパター
ン形成面及びウエハＷの露光面と光学的に共役な面に配
置され、複数枚の可動遮光部（例えば２枚のＬ字型の可
動遮光板）を例えばモータにより開閉することにより開
口部の大きさ（スリット幅等）を調整する。その開口部
の大きさを調整することにより、マスクＲを照明する照
明領域ＩＡＲを所望の形状及び大きさに設定する。The illumination light emitted from the illumination uniforming optical system 2 is
Through the relay lens 3, the light reaches the beam splitter 4 A, and most of the light passes through the beam splitter 4 A and reaches the variable field stop 5. The variable field stop 5 is disposed on a surface optically conjugate with the pattern forming surface of the mask R and the exposure surface of the wafer W, and includes a plurality of movable light shielding units (for example, two L-shaped movable light shielding plates). The size of the opening (slit width, etc.) is adjusted by opening and closing with a motor. By adjusting the size of the opening, the illumination area IAR for illuminating the mask R is set to a desired shape and size.

【００１９】一方、ビームスプリッタ４Ａで反射された
照明光は、不図示の集光光学系を経て光電変換素子より
なるインテグレータセンサ４Ｂに受光され、インテグレ
ータセンサ４Ｂの出力信号が主制御系２０に供給されて
いる。インテグレータセンサ４Ｂの出力信号を積分（又
はパルス発光の場合は積算）することにより、ウエハＷ
に対する積算露光量、及びマスクＲに対する積算照射エ
ネルギーをモニタすることができる。可変視野絞り５を
通過した光束は、リレーレンズ６及びダイクロイックミ
ラー７を介して回路パターン等が描かれたマスクＲを照
明する。マスクＲはマスクステージＲＳＴ上に真空吸着
され、このマスクステージＲＳＴは、照明光学系の光軸
ＩＸに垂直な平面内で２次元的に微動してマスクＲを位
置決めする。On the other hand, the illumination light reflected by the beam splitter 4A is received by an integrator sensor 4B composed of a photoelectric conversion element via a condensing optical system (not shown), and an output signal of the integrator sensor 4B is supplied to the main control system 20. Have been. By integrating the output signal of the integrator sensor 4B (or integrating in the case of pulse emission), the wafer W
, And the integrated irradiation energy for the mask R can be monitored. The light beam passing through the variable field stop 5 illuminates a mask R on which a circuit pattern or the like is drawn via a relay lens 6 and a dichroic mirror 7. The mask R is vacuum-sucked on a mask stage RST, and the mask stage RST finely moves two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis IX of the illumination optical system to position the mask R.

【００２０】また、マスクステージＲＳＴはリニアモー
タ等で構成されたマスク駆動部（不図示）により、所定
の方向（走査方向）に指定された走査速度で移動可能と
なっている。マスクステージＲＳＴは、マスクＲの全面
が少なくとも照明光学系の光軸ＩＸを横切ることができ
るだけの移動ストロークを有している。マスクステージ
ＲＳＴの端部には干渉計１６からのレーザビームを反射
する移動鏡１５が固定されており、マスクステージＲＳ
Ｔの走査方向の位置は干渉計１６によって、例えば０．
０１μｍ程度の分解能で常時検出されている。干渉計１
６からのマスクステージＲＳＴの位置情報はステージ制
御系１９に送られ、ステージ制御系１９はマスクステー
ジＲＳＴの位置情報に基づいてマスク駆動部（不図示）
を介して、マスクステージＲＳＴを駆動する。不図示の
マスクアライメント系により所定の基準位置にマスクＲ
が精度良く位置決めされるように、マスクステージＲＳ
Ｔの初期位置が決定されるため、移動鏡１５の位置を干
渉計１６で測定するだけでマスクＲの位置を十分高精度
に測定したことになる。また、本実施例では、干渉計１
６の計測結果は主制御系２０にも供給され、主制御系２
０は、この計測結果及びマスクＲに対する照射エネルギ
ーからマスクＲの熱変形量を算出する（後述）。The mask stage RST can be moved at a designated scanning speed in a predetermined direction (scanning direction) by a mask driving unit (not shown) composed of a linear motor or the like. The mask stage RST has a movement stroke that allows the entire surface of the mask R to cross at least the optical axis IX of the illumination optical system. A moving mirror 15 for reflecting the laser beam from the interferometer 16 is fixed to an end of the mask stage RST.
The position of T in the scanning direction is determined by the interferometer 16 to be, for example, 0.1.
It is always detected with a resolution of about 01 μm. Interferometer 1
The position information of the mask stage RST from step 6 is sent to the stage control system 19, and the stage control system 19 uses a mask driving unit (not shown) based on the position information of the mask stage RST.
Drives the mask stage RST. A mask R is set at a predetermined reference position by a mask alignment system (not shown).
Mask stage RS so that
Since the initial position of T is determined, the position of the mask R is measured with sufficiently high accuracy only by measuring the position of the movable mirror 15 with the interferometer 16. In this embodiment, the interferometer 1
6 is also supplied to the main control system 20, and the main control system 2
0 calculates the amount of thermal deformation of the mask R from the measurement result and the irradiation energy for the mask R (described later).

【００２１】さて、マスクＲを通過した照明光ＩＬは、
例えば両側テレセントリックな投影光学系ＰＬに入射
し、投影光学系ＰＬはマスクＲの回路パターンを例えば
１／５あるいは１／４に縮小した投影像を、表面にフォ
トレジスト（感光材）が塗布されたウエハＷ上に形成す
る。図２に示すように、本実施例の投影露光装置におい
ては、マスクＲの走査方向（ｘ方向）に対して垂直な方
向に長手方向を有する長方形（スリット状）の照明領域
ＩＡＲによりマスクＲが照明され、マスクＲは露光時に
−ｘ方向（又はｘ方向）に速度ＶR でスキャンされる。
照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＩＸとほぼ一致）は投影光
学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影され、スリット状の
露光領域ＩＡが形成される。ウエハＷはマスクＲとは倒
立結像関係にあるため、ウエハＷは速度ＶR の方向とは
反対方向のｘ方向（又は−ｘ方向）にマスクＲに同期し
て速度ＶW でスキャンされ、ウエハＷ上のショット領域
ＳＡの全面が露光可能となっている。走査速度の比ＶW
／ＶR は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率βに応じたも
のになっており、マスクＲのパターン領域ＰＡのパター
ンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写
される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、マスクＲ上
のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大幅
よりも狭くなるように設定され、スキャン露光すること
によりパターン領域ＰＡ全面が照明されるようになって
いる。The illumination light IL that has passed through the mask R is
For example, the light enters the projection optical system PL which is telecentric on both sides, and the projection optical system PL has a projection image obtained by reducing the circuit pattern of the mask R to, for example, 1/5 or 1/4. It is formed on a wafer W. As shown in FIG. 2, in the projection exposure apparatus of this embodiment, the mask R is formed by a rectangular (slit-shaped) illumination area IAR having a longitudinal direction perpendicular to the scanning direction (x direction) of the mask R. is illuminated, the mask R is scanned at a velocity V R in the -x direction (or x direction) at the time of exposure.
The illumination area IAR (the center is substantially coincident with the optical axis IX) is projected onto the wafer W via the projection optical system PL, and a slit-shaped exposure area IA is formed. Since the wafer W is to the mask R is an inverted imaging relationship, the wafer W is the direction of the velocity V R is scanned at a speed V W in synchronization with the mask R in the direction opposite to the x-direction (or -x direction), The entire surface of the shot area SA on the wafer W can be exposed. Scanning speed ratio V W
/ V R is made to those corresponding to the reduction magnification β of exactly the projection optical system PL, the pattern of the pattern area PA of the mask R is accurately reduced and transferred onto the shot area SA on the wafer W. The width of the illumination area IAR in the longitudinal direction is set so as to be wider than the pattern area PA on the mask R and smaller than the maximum width of the light shielding area ST, so that the entire area of the pattern area PA is illuminated by scan exposure. It has become.

【００２２】再び図１の説明に戻って、ウエハＷはウエ
ハホルダ９上に真空吸着され、ウエハホルダ９はウエハ
ステージＷＳＴ上に保持されている。ウエハホルダ９は
不図示の駆動部により、投影光学系ＰＬの最良結像面に
対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸ＩＸ方向（ｚ方
向）に微動が可能であり、且つ光軸ＩＸの回りの回転動
作も可能である。一方、ウエハステージＷＳＴは前述の
スキャン方向（ｘ方向）の移動のみならず、複数のショ
ット領域に任意に移動出来るようにスキャン方向に垂直
な方向（ｙ方向）にも移動可能に構成されており、ウエ
ハＷ上の各ショット領域をスキャン露光する動作と、次
のショット露光開始位置まで移動する動作とを繰り返す
ステップ・アンド・スキャン動作を行う。モータ等のウ
エハステージ駆動部（不図示）がウエハステージＷＳＴ
をｘｙ方向に駆動する。Referring back to FIG. 1, wafer W is vacuum-sucked onto wafer holder 9, and wafer holder 9 is held on wafer stage WST. The wafer holder 9 can be tilted in any direction with respect to the best image forming plane of the projection optical system PL by an unillustrated driving unit, can be finely moved in the optical axis IX direction (z direction), and can move in the optical axis IX. A rotation operation is also possible. On the other hand, wafer stage WST is configured to be movable not only in the above-described scan direction (x direction) but also in a direction (y direction) perpendicular to the scan direction so that it can arbitrarily move to a plurality of shot areas. Then, a step-and-scan operation is performed in which the operation of scanning and exposing each shot area on the wafer W and the operation of moving to the next shot exposure start position are repeated. A wafer stage driving unit (not shown) such as a motor
Are driven in the xy directions.

【００２３】ウエハステージＷＳＴの端部には干渉計１
８からのレーザビームを反射する移動鏡１７が固定さ
れ、ウエハステージＷＳＴのｘｙ平面内での位置は干渉
計１８によって、例えば０．０１μｍ程度の分解能で常
時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報
（又は速度情報）はステージ制御系１９に送られ、ステ
ージ制御系１９はこの位置情報（又は速度情報）に基づ
いてウエハステージＷＳＴを制御する。An interferometer 1 is provided at an end of wafer stage WST.
A movable mirror 17 for reflecting the laser beam from 8 is fixed, and the position of wafer stage WST in the xy plane is always detected by interferometer 18 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. The position information (or speed information) of wafer stage WST is sent to stage control system 19, and stage control system 19 controls wafer stage WST based on this position information (or speed information).

【００２４】更に、ウエハステージＷＳＴ上のウエハホ
ルダ９の近傍には、受光面がウエハＷの露光面と同じ高
さになるように光電変換素子よりなる照射量モニタ２２
が設置され、照射量モニタ２２の出力信号が主制御系２
０に供給されている。照射量モニタ２２を投影光学系Ｐ
Ｌの露光フィールド内に移動することにより、ウエハＷ
の露光面での露光量（照射エネルギー）をモニタでき
る。本実施例では、後述のように、照射量モニタ２２を
用いてマスクＲの透過率分布（パターン存在率の分布）
を計測する。Further, in the vicinity of the wafer holder 9 on the wafer stage WST, an irradiation amount monitor 22 composed of a photoelectric conversion element is provided so that the light receiving surface is at the same height as the exposure surface of the wafer W.
Is installed, and the output signal of the irradiation amount monitor 22 is
0 is supplied. The irradiation amount monitor 22 is connected to the projection optical system P.
By moving into the exposure field of L, the wafer W
The amount of exposure (irradiation energy) on the exposure surface can be monitored. In this embodiment, as will be described later, the transmittance distribution of the mask R (the distribution of the pattern abundance) using the irradiation amount monitor 22 is described.
Is measured.

【００２５】また、図１において、ウエハＷ上の位置合
わせ用のアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を
検出するためのＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のウ
エハアライメント系が設けられ、そのアライメント系の
計測結果が、装置全体の動作を制御する主制御系２０に
供給され、主制御系２０では、ウエハマークの計測され
た位置よりウエハＷ上のショット領域の配列を算出す
る。In FIG. 1, a TTL (through-the-lens) type wafer alignment system for detecting the position of an alignment mark (wafer mark) for alignment on the wafer W is provided, and the alignment system is provided. Is supplied to the main control system 20 that controls the operation of the entire apparatus. The main control system 20 calculates the arrangement of the shot areas on the wafer W from the measured position of the wafer mark.

【００２６】そのウエハアライメント系において、光源
２３としては、通常Ｈｅ−Ｎｅレーザ光等のようにフォ
トレジストを感光させない波長の光を発生する光源が使
用される。光源２３で発生された光束はビームスプリッ
ター２６に入射する。ビームスプリッター２６で反射さ
れた光束は、ミラー２５で反射された後、投影光学系Ｐ
Ｌを介してウエハＷ上のアライメント用のウエハマーク
を照明する。ウエハマークからの反射光あるいは回折光
は、再び投影光学系ＰＬ、ミラー２５、ビームスプリッ
ター２６を介して光電センサ２４で受光される。この検
出信号が主制御系２０に供給され、主制御系２０はウエ
ハマークの計測された座標からウエハＷ上の各ショット
領域に既に形成されているチップパターンの配列座標を
求める。これにより、前回露光され処理されたウエハＷ
の各ショット領域のチップパターンに対して、マスクＲ
の投影像が正確に重ね合わせて露光されるようにウエハ
Ｗが位置合わせされる。ウエハＷのアライメント方法は
種々提案されているが、他の方法でも同様に使用でき
る。In the wafer alignment system, as the light source 23, a light source that generates light having a wavelength that does not expose the photoresist, such as He-Ne laser light, is used. The light beam generated by the light source 23 enters the beam splitter 26. The light beam reflected by the beam splitter 26 is reflected by the mirror 25 and then reflected by the projection optical system P.
The wafer mark for alignment on the wafer W is illuminated via L. The reflected light or the diffracted light from the wafer mark is received again by the photoelectric sensor 24 via the projection optical system PL, the mirror 25, and the beam splitter 26. This detection signal is supplied to the main control system 20, and the main control system 20 obtains the array coordinates of the chip patterns already formed in each shot area on the wafer W from the measured coordinates of the wafer mark. As a result, the previously exposed and processed wafer W
Mask R for the chip pattern in each shot area
The wafer W is aligned so that the projected images are accurately overlapped and exposed. Various alignment methods for the wafer W have been proposed, but other methods can be used as well.

【００２７】また、図１の装置には、投影光学系ＰＬの
最良結像面に向けてピンホール、あるいはスリット像を
形成するための結像光束を光軸ＩＸ方向に対して斜め方
向より供給する照射光学系１３と、その結像光束のウエ
ハＷの表面での反射光束をスリットを介して受光する受
光光学系１４とから成る斜入射方式のウエハ位置検出系
（焦点検出系）が、投影光学系ＰＬを支える支持部（不
図示）に固定されている。このウエハ位置検出系の構成
等については、例えば特開昭６０−１６８１１２号公報
に開示されており、ウエハ位置検出系１３，１４により
ウエハ表面の結像面に対する上下方向（ｚ方向）の位置
偏差を検出し、ウエハＷと投影光学系ＰＬとが所定の間
隔を保つ様にウエハホルダ９がｚ方向に駆動される。ウ
エハ位置検出系からのウエハ位置情報は、主制御系２０
を介してステージ制御系１９に送られる。ステージ制御
系１９はこのウエハ位置情報に基づいてウエハホルダ９
をｚ方向に駆動する。In the apparatus shown in FIG. 1, an image forming light beam for forming a pinhole or a slit image is supplied from the direction oblique to the optical axis IX toward the best image forming plane of the projection optical system PL. An oblique incidence type wafer position detection system (focus detection system), which includes an irradiation optical system 13 for receiving light and a light receiving optical system 14 for receiving, via a slit, a light beam reflected by the surface of the wafer W of the image forming light beam, is projected. It is fixed to a support (not shown) that supports the optical system PL. The configuration and the like of the wafer position detection system are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. S60-168112. The wafer position detection systems 13 and 14 displace the vertical position (z direction) of the wafer surface relative to the image plane. Is detected, and the wafer holder 9 is driven in the z-direction so that the wafer W and the projection optical system PL maintain a predetermined distance. The wafer position information from the wafer position detection system is transmitted to the main control system 20.
Is sent to the stage control system 19 via the. The stage control system 19 controls the wafer holder 9 based on the wafer position information.
Is driven in the z direction.

【００２８】なお、本実施例では結像面が零点基準とな
るように、予め受光光学系１４の内部に設けられた不図
示の平行平板ガラス（プレーンパラレル）の角度が調整
され、ウエハ位置検出系のキャリブレーションが行われ
るものとする。また、例えば特開昭５８−１１３７０６
号公報に開示されているような水平位置検出系を用いた
り、あるいは投影光学系ＰＬの露光フィールド内の任意
の複数の位置での焦点位置を検出できるようにウエハ位
置検出系を構成する（例えば複数のスリット像を露光フ
ィールド内に形成する）ことによって、ウエハＷ上の所
定領域の結像面に対する傾きを検出可能に構成してもよ
い。In this embodiment, the angle of a parallel flat glass (not shown) provided beforehand in the light receiving optical system 14 is adjusted so that the image plane becomes the zero point reference, and the wafer position is detected. System calibration shall be performed. Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-113706
The horizontal position detection system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-260, or a wafer position detection system is configured to detect a focus position at any of a plurality of arbitrary positions in an exposure field of the projection optical system PL (for example, By forming a plurality of slit images in the exposure field), the inclination of a predetermined area on the wafer W with respect to the image forming plane may be detectable.

【００２９】更に、図１の装置には投影光学系ＰＬの結
像特性を補正するための補正機構が設けられている。こ
の補正機構は、大気圧変化、照明光吸収等による投影光
学系ＰＬ自体の結像特性の変化を補正すると共に、マス
クＲの熱変形による投影像の歪みを相殺するようにマス
クＲのパターンの投影像を歪ませる働きをもつ。以下に
補正機構の説明を行う。投影光学系ＰＬの結像特性とし
ては焦点位置、像面湾曲、ディストーション、倍率誤
差、非点収差等があり、それらを補正する機構はそれぞ
れ考えられるが、ここでは投影像のディストーション及
び倍率誤差に関する補正機構のみの説明を行う。Further, the apparatus shown in FIG. 1 is provided with a correction mechanism for correcting the imaging characteristics of the projection optical system PL. This correction mechanism corrects a change in the imaging characteristics of the projection optical system PL itself due to a change in atmospheric pressure, absorption of illumination light, and the like, and also corrects a pattern of the mask R so as to cancel distortion of a projected image due to thermal deformation of the mask R. It has the function of distorting the projected image. Hereinafter, the correction mechanism will be described. As the imaging characteristics of the projection optical system PL, there are a focus position, a curvature of field, distortion, a magnification error, astigmatism, and the like. Mechanisms for correcting these are conceivable. Only the correction mechanism will be described.

【００３０】図１に示すように、本実施例では結像特性
制御部１２によってマスクＲ又は投影光学系ＰＬ内のレ
ンズエレメント２７を駆動することにより、結像特性の
補正を行う。投影光学系ＰＬ内において、マスクＲに最
も近いレンズエレメント２７は支持部材２８に固定さ
れ、レンズエレメント２７に続くレンズエレメント２
９，３０，３１，…は投影光学系ＰＬの本体に固定され
ている。なお、本実施例において、投影光学系ＰＬの光
軸ＩＸはレンズエレメント２９以下の投影光学系ＰＬ本
体の光軸を指すものとする。支持部材２８は伸縮自在の
複数（少なくとも２つ以上で、図１中では２つを図示）
の駆動素子（例えばピエゾ素子）１１を介して投影光学
系ＰＬの本体と連結されている。As shown in FIG. 1, in this embodiment, the imaging characteristic is corrected by driving the mask R or the lens element 27 in the projection optical system PL by the imaging characteristic controller 12. In the projection optical system PL, the lens element 27 closest to the mask R is fixed to the support member 28, and the lens element 2 following the lens element 27
, Are fixed to the main body of the projection optical system PL. In this embodiment, the optical axis IX of the projection optical system PL indicates the optical axis of the main body of the projection optical system PL below the lens element 29. The plurality of support members 28 are extendable and contractible (at least two or more, two in FIG. 1)
Is connected to the main body of the projection optical system PL via a driving element (for example, a piezo element) 11.

【００３１】ここで、レンズエレメント２７が光軸ＩＸ
の方向に平行移動した場合、その移動量に応じた変化率
で投影倍率（投影像の寸法の拡大縮小率）が変化する。
次に、レンズエレメント２７が光軸ＩＸに垂直な平面に
対して傾斜した場合には、本来矩形の投影像に台形状の
ディストーションが発生する。次にマスクＲを駆動する
場合について説明する。マスクＲは前記のようにマスク
ステージＲＳＴ上に載置されている。マスクステージＲ
ＳＴは伸縮自在の複数（少なくとも２つ以上で、図１中
では２つを図示）の駆動素子（例えばピエゾ素子）１０
により、不図示のマスクベースに連結されている。この
マスクベース及び投影光学系ＰＬは投影露光装置の不図
示の本体に固定されているため、駆動素子１０により投
影光学系ＰＬとマスクＲとの間隔を変化させることがで
きる。ここで、マスクＲが光軸ＩＸに沿って所定方向に
平行移動した場合には、所謂糸巻型ディストーションが
発生し、マスクＲが逆方向に動いたときは、所謂樽型デ
ィストーションが発生する。Here, the lens element 27 has an optical axis IX.
, The projection magnification (enlargement / reduction rate of the size of the projected image) changes at a change rate corresponding to the amount of movement.
Next, when the lens element 27 is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis IX, trapezoidal distortion is generated in the originally rectangular projection image. Next, a case where the mask R is driven will be described. The mask R is mounted on the mask stage RST as described above. Mask stage R
ST is a plurality of expandable (at least two, two in FIG. 1 shown) drive elements (for example, piezo elements) 10
With this, it is connected to a mask base (not shown). Since the mask base and the projection optical system PL are fixed to a main body (not shown) of the projection exposure apparatus, the distance between the projection optical system PL and the mask R can be changed by the driving element 10. Here, when the mask R moves in parallel in a predetermined direction along the optical axis IX, a so-called pincushion-type distortion occurs. When the mask R moves in the opposite direction, a so-called barrel-type distortion occurs.

【００３２】上記の様にマスクＲあるいはレンズエレメ
ント２７を駆動する場合、それに伴って焦点位置あるい
は像面が変化するが、その量は各駆動量から主制御系２
０が計算できる。そして、主制御系２０がウエハ位置検
出系１３，１４の零点基準に対してその計算で求めた量
だけオフセットを加えることにより、ウエハＷの露光面
が常に焦点位置に来るように制御する。これにより、マ
スクＲあるいはレンズエレメント２７の駆動により投影
光学系ＰＬの焦点位置又は像面位置が変化しても、その
変化に追従して焦点位置又は像面位置が調整される。When the mask R or the lens element 27 is driven as described above, the focal position or the image plane changes accordingly.
0 can be calculated. Then, the main control system 20 controls the exposure surface of the wafer W to be always at the focal position by adding an offset to the zero point reference of the wafer position detection systems 13 and 14 by an amount obtained by the calculation. Accordingly, even if the focal position or the image plane position of the projection optical system PL changes due to the driving of the mask R or the lens element 27, the focal position or the image plane position is adjusted to follow the change.

【００３３】一括露光方式の場合は上記の方法の組合せ
により、例えば正方形の投影像をある程度任意の形状に
変化させることで、マスクＲの熱変形量の影響を相殺し
て露光を行うことができる。しかし、スキャン露光方式
で露光を行う場合は、マスクＲが照明領域に対して走査
されるため、次のようにしてマスクＲの熱変形量を正確
に求める。In the case of the one-shot exposure method, the influence of the thermal deformation of the mask R can be canceled out by changing the projected image of, for example, a square to an arbitrary shape to some extent by a combination of the above methods. . However, when the exposure is performed by the scan exposure method, since the mask R is scanned with respect to the illumination area, the thermal deformation amount of the mask R is accurately obtained as follows.

【００３４】先ず、例えば２物体間の熱量の移動を考え
る。この場合の熱量の移動は、基本的に２つの物体間の
温度差に比例すると考えられる。また、熱量の移動に伴
う温度変化の変化率は熱量の移動量に比例する。移動し
た熱量をΔＱ、２つの物体の温度をそれぞれＴ1 及びＴ
2 、経過時間をｔ、Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 を比例定数とする
と、次のような関係がある。First, for example, consider the movement of the amount of heat between two objects. It is considered that the movement of the heat amount in this case is basically proportional to the temperature difference between the two objects. Further, the rate of change in temperature due to the movement of the heat quantity is proportional to the movement quantity of the heat quantity. The amount of heat transferred is ΔQ, and the temperatures of the two objects are T 1 and T, respectively.
2. When the elapsed time is t and K 1 , K 2 , and K 3 are proportional constants, the following relationship is obtained.

【００３５】[0035]

【数１】ΔＱ＝Ｋ1 （Ｔ1 −Ｔ2 ），（Ｔ1 ＞Ｔ2 ）ΔQ = K 1 (T 1 −T 2 ), (T 1 > T 2 )

【００３６】[0036]

【数２】ｄＴ1 ／ｄｔ＝−Ｋ2 ΔＱ## EQU2 ## dT 1 / dt = −K 2 ΔQ

【００３７】[0037]

【数３】ｄＴ2 ／ｄｔ＝Ｋ3 ΔＱ （数１）〜（数３）より、係数Ｋ4 及びＫ5 を用いて次
式が成立する。DT 2 / dt = K 3 ΔQ From the equations (1) to (3), the following equation is established using the coefficients K 4 and K 5 .

【００３８】[0038]

【数４】ｄＴ1 ／ｄｔ＝−Ｋ4 （Ｔ1 −Ｔ2 ）[Number 4] dT 1 / dt = -K 4 ( T 1 -T 2)

【００３９】[0039]

【数５】ｄＴ2 ／ｄｔ＝Ｋ5 （Ｔ1 −Ｔ2 ） これらは、よく知られているように、一次遅れ系であ
り、温度Ｔ1 及びＴ2 の間に温度差があるとき、両者は
エクスポネンシャルカーブを描いて一定の温度に達す
る。上式に基づいてマスクＲ上の熱分布の計算を行う。DT 2 / dt = K 5 (T 1 −T 2 ) As is well known, these are first-order lag systems, and when there is a temperature difference between the temperatures T 1 and T 2 , Both draw an exponential curve and reach a certain temperature. The heat distribution on the mask R is calculated based on the above equation.

【００４０】この場合、図３（ａ）に示すように、マス
クＲを縦横に例えば４×４個のブロックＢ１〜Ｂ１６に
分割する。ブロックＢ１〜Ｂ４のそれぞれの中心をＰ１
〜Ｐ４とする。先ず図３のブロックＢ１に注目する。ブ
ロックＢ１は隣接するブロックＢ５及びＢ２と熱の授受
（熱伝導）を行う。また、図１のマスクステージＲＳＴ
及び空気とも熱の授受を行うが、ここでは簡単にするた
め空気の温度とマスクステージＲＳＴの温度とは一定と
する。各ブロックＢ１〜Ｂ１６の温度をそれぞれＴ1 〜
Ｔ16、マスクＲに接する空気の温度をＴ0 、マスクステ
ージＲＳＴの温度をＴH とすると、ブロックＢ１の温度
Ｔ1 に関して次式が成り立つ。In this case, as shown in FIG. 3A, the mask R is divided vertically and horizontally into, for example, 4 × 4 blocks B1 to B16. The center of each of the blocks B1 to B4 is P1
To P4. First, attention is paid to block B1 in FIG. The block B1 exchanges heat (heat conduction) with the adjacent blocks B5 and B2. Also, the mask stage RST shown in FIG.
And the air also exchanges heat, but here, for simplicity, it is assumed that the temperature of the air and the temperature of the mask stage RST are constant. T 1 the temperature of each block B1~B16 respectively -
T 16 , the temperature of the air in contact with the mask R is T 0 , and the temperature of the mask stage RST is T H , the following equation holds for the temperature T 1 of the block B1.

【００４１】[0041]

【数６】 ｄＴ1 ／ｄｔ＝Ｋ12（Ｔ2 −Ｔ1 ）＋Ｋ15（Ｔ5 −Ｔ1 ） ＋Ｋ10（ＴH −Ｔ1 ）＋Ｋ0 （Ｔ0 −Ｔ1 ）＋ＫP η1 Ｐ ここで、ｄＴ1 ／ｄｔはＴ1 の時間微分、Ｋ12，Ｋ15は
各々ブロックＢ１とブロックＢ２及びＢ５との間の熱の
授受の係数（熱拡散係数）、Ｋ10はマスクステージＲＳ
ＴとブロックＢ１との間の熱拡散係数、Ｋ0 は各ブロッ
クと空気との間との熱拡散係数、η1 はブロックＢ１の
パターン存在率、Ｐは光源のパワーで照射量モニタ２２
の出力に対応した値、ＫP は、照明光を各ブロックが吸
収した熱量と、η1 及びＰとを関係づける係数である。
その熱拡散係数Ｋ0 は、マスクステージＲＳＴの走査速
度ＶR の関数（Ｋ0 ＝Ｆ（ＶR ））で表され、マスクス
テージＲＳＴの走査による冷却効果の様子を示してい
る。[6] dT 1 / dt = K 12 ( T 2 -T 1) + K 15 (T 5 -T 1) + K 10 (T H -T 1) + K 0 (T 0 -T 1) + K P η 1 P Here, dT 1 / dt is a time derivative of T 1 , K 12 and K 15 are coefficients of heat transfer between the block B 1 and the blocks B 2 and B 5 (heat diffusion coefficients), and K 10 is a mask stage RS.
T and the thermal diffusion coefficient between the block B1, K 0 is the thermal diffusion coefficient of between each block and the air, eta 1 pattern existence ratio of the block B1, P is irradiation monitor 22 by a power source
K P is a coefficient that correlates the amount of heat absorbed by each block with the illumination light, and η 1 and P.
Thermal diffusion coefficient K 0 is represented by a function of the scanning speed V R of the mask stage RST (K 0 = F (V R)), shows how the cooling effect by the scanning of the mask stage RST.

【００４２】（数６）の最後の項は、照明光から吸収す
る熱量を示しており、その他の項は吸収した熱が拡散し
ていく過程を示している。ここで、ＴH 、Ｔ0 は一定で
あり、ＴH ＝Ｔ0 とし、各ブロックの温度を（Ｔ0 ＋Δ
Ｔi ）で表せること、及びマスクＲ上の各ブロックは全
て石英ガラスでできているとして、Ｋ12、Ｋ13、…等は
全て等しいことを考慮に入れると、（数６）は次式のよ
うになる。The last term of (Equation 6) indicates the amount of heat absorbed from the illumination light, and the other terms indicate the process in which the absorbed heat is diffused. Here, T H and T 0 are constant, T H = T 0, and the temperature of each block is (T 0 + Δ
T i ) and that all the blocks on the mask R are made of quartz glass and that K 12 , K 13 ,... Become like

【００４３】[0043]

【数７】 ｄΔＴ1 ／ｄｔ＝ＫR （ΔＴ2 −ΔＴ1 ）＋ＫR （ΔＴ5 −Ｔ1 ） ＋ＫH （−ΔＴ1 ）＋Ｋ0 （−ΔＴ1 ）＋ＫP η1 Ｐ ＝（−２ＫR −ＫH −Ｋ0 ）ΔＴ1 ＋ＫR ΔＴ2 ＋ＫR ΔＴ5 ＋ＫP η1 Ｐ、（但し、ＫR ＝Ｋ12＝Ｋ13＝…） （数７）をブロックＢ１〜Ｂ１６についてそれぞれ求
め、マトリックス表現すると、以下のようになる。DΔT 1 / dt = K R (ΔT 2 −ΔT 1 ) + K R (ΔT 5 −T 1 ) + K H (−ΔT 1 ) + K 0 (−ΔT 1 ) + K P η 1 P = (− 2K R− K H −K 0 ) ΔT 1 + K R ΔT 2 + K R ΔT 5 + K P η 1 P (where K R = K 12 = K 13 =...) (Equation 7) is obtained for each of the blocks B1 to B16. , In matrix form:

【００４４】[0044]

【数８】 (Equation 8)

【００４５】これは、一階の微分方程式の１６元連立方
程式であり、数値解法によって解くことが可能である。
あるいは、微分の形をある微小時間（主制御系２０中の
コンピュータの計算周期）の差として、差分形式で表現
して解く方法、即ち差分法でも解くことができる。（数
８）では所謂外力の項は最終項であるので、単位時間毎
の各ブロックの値、即ち、η1 、Ｐ1 、η2 、Ｐ2 …の
値をコンピュータに入力すれば、各時間毎のΔＴ1 、Δ
Ｔ2 …の値を求めることができる。パターン存在率
η1 、η2 …は、後述する方法により得られ、入射光量
Ｐ1 、Ｐ2 …は図１のインテグレータセンサ４Ｂの出力
信号によって求められる。This is a 16-way simultaneous equation of a first-order differential equation, and can be solved by a numerical solution method.
Alternatively, it can also be solved by a method of expressing the form of the differential as a difference of a certain minute time (a calculation cycle of the computer in the main control system 20) in a difference form, that is, a difference method. In equation (8), the so-called external force term is the last term, so if the value of each block per unit time, that is, the value of η 1 , P 1 , η 2 , P 2 . ΔT 1 , Δ
The value of T 2 can be determined. Pattern existence ratio eta 1, eta 2 ... is obtained by a method described later, the amount of incident light P 1, P 2 ... is determined by the output signal of the integrator sensor 4B of Fig.

【００４６】また、各係数ＫR 、Ｋ0 、ＫH 、ＫP は、
マスクＲ、空気の物性、空気の流速、マスクＲの走査速
度ＶR 等から計算で求めることが可能である。更に、種
々のマスクＲに関して実験を行い各係数が現実に最も合
うように決定することも可能である。次に、（数８）を
解くには、マスクＲの各ブロックのパターン存在率η1
〜η 16が必要になるが、それらパターン存在率はマスク
Ｒの部分的な透過率を計測することにより求められる。
このように図１において、マスクＲの部分的な透過率を
求めるためには、ウエハステージＷＳＴ上にある照射量
モニタ２２の受光面にマスクＲの各ブロックの投影像よ
り小さい受光用の開口を設ける。そして、照射量モニタ
２２を投影光学系ＰＬの露光フィールド内に設定した状
態で、マスクＲを走査して、その照射量モニタ２２の出
力信号をマスクＲの無い場合の出力信号で除算すればよ
い。Further, each coefficient KR, K0 , KH, KPIs
Mask R, physical properties of air, air velocity, scanning speed of mask R
Degree VRIt can be obtained by calculation from the above. Furthermore, seeds
An experiment was conducted for each mask R, and each coefficient was actually the best.
It is also possible to determine as follows. Next, (Equation 8)
To solve, the pattern existence rate η of each block of the mask R1
~ Η 16Are required, but the pattern
It is obtained by measuring the partial transmittance of R.
Thus, in FIG. 1, the partial transmittance of the mask R is
In order to obtain, the irradiation amount on the wafer stage WST
The projected image of each block of the mask R is displayed on the light receiving surface of the monitor 22.
Provide an aperture for receiving light that is smaller. And the dose monitor
22 is set in the exposure field of the projection optical system PL.
In this state, the mask R is scanned and the irradiation amount monitor 22 is output.
The force signal can be divided by the output signal without the mask R.
No.

【００４７】但し、露光光源がエキシマレーザ光源のよ
うなパルス光源の場合、パルス発光毎の露光エネルギー
がばらつくので、インテグレータセンサ４Ｂの出力信号
を同時に検出し、インテグレータセンサ４Ｂの出力信号
を用いて照射量モニタ２２で得られた出力信号を補正す
る必要がある。そして、そのように計測した透過率分布
からマスクＲのパターン存在率の分布を求める方法に
は、次の２つの方法が考えられる。第１の方法は、最初
の１回目の走査中の照射量モニタ２２（更にはインテグ
レータセンサ４Ｂ）の出力信号の平均値を用いて、マス
クＲのパターン存在率を求める方法である。この方法
は、マスクＲ上でパターンが全面に亘って一様に分布し
ているときや、走査速度ＶRが速い場合等に有効であ
る。However, if the exposure light source is a pulse light source such as an excimer laser light source, the output energy of each pulse emission varies, so that the output signals of the integrator sensor 4B are simultaneously detected, and irradiation is performed using the output signal of the integrator sensor 4B. It is necessary to correct the output signal obtained by the quantity monitor 22. The following two methods are conceivable as a method of obtaining the distribution of the pattern abundance of the mask R from the transmittance distribution thus measured. The first method is a method of calculating the pattern abundance of the mask R using the average value of the output signals of the irradiation amount monitor 22 (and the integrator sensor 4B) during the first scan. This method, and when the pattern on the mask R is uniformly distributed over the entire surface, is effective or when scanning speed V R is high.

【００４８】これに対して、平均値を用いると実際の出
力信号とは大きな誤差が生じる場合には、第２の方法を
用いる。この第２の方法では、パターン存在率を求める
とき、マスクステージＲＳＴの座標に対応して、マスク
Ｒの透過率を記憶しておき、マスクステージＲＳＴの座
標に応じて読み出した透過率を使用する。この方法は、
マスクＲ上のパターンが或る部分に集中して存在してい
たり、走査速度ＶR が遅くて第１の方法のように平均値
を用いる方法では、誤差が大きくなる場合などで有効で
ある。On the other hand, if the average value causes a large error from the actual output signal, the second method is used. In the second method, when calculating the pattern abundance, the transmittance of the mask R is stored in correspondence with the coordinates of the mask stage RST, and the transmittance read out according to the coordinates of the mask stage RST is used. . This method
Or have the pattern on the mask R is present are concentrated in certain portions, in the method using the average value as in the first method slow scanning speed V R, if the error becomes large is effective like.

【００４９】次に、マスクＲを走査することで、マスク
Ｒ表面に風（空気の流れ）が当りマスクＲが冷却される
効果が、照明光の照射エネルギーによる、マスクＲ上の
パターンの熱膨張に与える影響について説明する。マス
クＲが走査されることで、マスクＲの表面が冷却される
効果は、走査速度ＶR （より正確にはマスクＲと雰囲気
気体との相対速度）と、マスクＲの表面上の熱拡散係数
Ｋ0 との間の図４のような相関関係を測定すればよい。
熱拡散係数Ｋ0 は、（数６）で導入されているように、
マスクＲの各ブロックとこれに接触する空気との間との
熱の授受を表す係数である。Next, by scanning the mask R, the effect of the wind (flow of air) hitting the surface of the mask R and cooling the mask R is due to the thermal expansion of the pattern on the mask R due to the irradiation energy of the illumination light. The following describes the effect of this. The effect of cooling the surface of the mask R by scanning the mask R is caused by the scanning speed V R (more precisely, the relative speed between the mask R and the atmospheric gas) and the thermal diffusion coefficient on the surface of the mask R. What is necessary is just to measure the correlation with K 0 as shown in FIG.
The thermal diffusion coefficient K 0 is, as introduced in (Equation 6),
It is a coefficient representing the transfer of heat between each block of the mask R and the air that comes into contact with the block.

【００５０】図５は、その熱拡散係数Ｋ0 の説明図であ
り、図５の横軸は露光開始からの経過時間ｔ、縦軸はマ
スクＲの時間ｔにおける平均の温度ＴR を示す。この場
合、曲線３２Ａ〜３２Ｄは、それぞれ走査露光時のマス
クＲの走査速度がＶRA〜ＶRD（ＶRA＜ＶRB＜ＶRC＜
ＶRD）と次第に高速化されたときの温度特性を示し、こ
の図５より、マスクＲの走査速度が高速化されるに従っ
て、マスクＲに蓄積された照射エネルギーが周囲の気体
（空気）に効率的に拡散され、マスクＲの温度上昇が少
ないことが分かる。このように、マスクＲの走査速度Ｖ
R が速くなるにつれて、マスクＲからの熱拡散効率が高
まるため、図４の熱拡散係数Ｋ0 も走査速度ＶR が速く
なるにつれて大きくなっている。但し、その上昇の程度
は次第に小さくなっている。[0050] Figure 5 is an explanatory view of the thermal diffusivity K 0, elapsed time t, the vertical axis from the horizontal axis exposure start in FIG. 5 shows the mean temperature T R at the time t of the mask R. In this case, the curves 32A to 32D indicate that the scanning speed of the mask R at the time of scanning exposure is V RA to V RD (V RA <V RB <V RC <
V RD ) and the temperature characteristic when the speed is gradually increased. FIG. 5 shows that as the scanning speed of the mask R is increased, the irradiation energy accumulated in the mask R is efficiently converted into the surrounding gas (air). It can be seen that the temperature rise of the mask R is small. Thus, the scanning speed V of the mask R
As R increases, since the increasing thermal diffusion efficiency from the mask R, the thermal diffusivity K 0 in FIG. 4 also becomes larger as the scanning speed V R is increased. However, the degree of the rise is gradually decreasing.

【００５１】従って、図５の特性から熱拡散係数Ｋ0 が
求められるが、そのためには先ずマスクの走査速度ＶR
（より正確にはマスクＲと雰囲気気体との相対速度）を
正確に検出する必要がある。そのようにマスクＲの走査
速度ＶR を検出する方法について説明する。マスクＲが
載置されているマスクステージＲＳＴは、マスク側の干
渉計１６によって、常時走査方向の位置が計測されてい
る。従って、主制御系２０では干渉計１６からの出力信
号を微分する等の処理を施すことで、走査速度ＶR を求
めることができる。このようにマスクステージＲＳＴの
位置は、常にマスク側の干渉計１６により測定され、そ
の出力信号よりマスクＲの走査速度ＶRが常時検出でき
る状態であるため、走査速度ＶR の違いや、マスクＲが
走査中かあるいは停止中かの違い等により、マスクＲの
熱膨張による結像状態の補正の程度を調整することがで
きる。[0051] Therefore, although the thermal diffusivity K 0 from the characteristics of FIG. 5 is determined, the scanning speed V R of the first mask for the
(More precisely, the relative velocity between the mask R and the atmospheric gas) must be accurately detected. So a description will be given of a method for detecting a scanning speed V R of the mask R. The position of the mask stage RST on which the mask R is mounted is constantly measured in the scanning direction by the interferometer 16 on the mask side. Therefore, the main control system 20 can obtain the scanning speed V R by performing processing such as differentiating the output signal from the interferometer 16. Position of the thus mask stage RST is constantly measured by the interferometer 16 of the mask side, since the scanning speed V R of the mask R from the output signal is ready to constantly detected, differences and the scanning speed V R, the mask The degree of correction of the imaging state due to thermal expansion of the mask R can be adjusted depending on whether the R is scanning or stopping.

【００５２】図６は、種々の場合での結像特性の変化量
を示し、この図６において、直線３３Ａ及び３３Ｂはそ
れぞれ露光時で走査速度ＶR が大きい場合及び小さい場
合の結像特性の変化量の傾向、直線３３Ｃ、３３Ｄ及び
３３Ｅはそれぞれ非露光時で走査速度ＶR が大きい場
合、小さい場合及び０の場合の結像特性の変化量の傾向
を示す。直線３３Ａ〜３３Ｅの勾配は、結像特性の変化
率を示し、直線３３Ｃ〜３３Ｅの勾配が負なのは、非露
光時にはマスクＲの温度が次第に低下することを表して
いる。直線３３Ａ及び３３Ｂの勾配をそれぞれtan θ1
及びtan θ2 として、直線３３Ｃ，３３Ｄ及び３３Ｂの
勾配をそれぞれ−tan θ3 、−tan θ4 及び−tan θ5
とすると、ほぼ次の関係が成立する。[0052] Figure 6 shows a variation of the imaging characteristic in the case of various, in FIG. 6, the imaging characteristics of the case straight 33A and 33B when the scanning speed V R is greater and smaller, respectively during exposure Lines 33C, 33D, and 33E indicate the tendency of the amount of change in the imaging characteristics when the scanning speed V R is large, small, and zero when no exposure is performed. The gradient of the straight lines 33A to 33E indicates the rate of change of the imaging characteristics, and the negative gradient of the straight lines 33C to 33E indicates that the temperature of the mask R gradually decreases during non-exposure. The slopes of the straight lines 33A and 33B are respectively tan θ 1
And a tan theta 2, the straight line 33C, respectively gradients of 33D and 33B -tan θ 3, -tan θ 4 and -tan theta 5
Then, substantially the following relationship is established.

【００５３】[0053]

【数９】θ1 ＜θ2 、且つ θ3 ＞θ4 ＞θ5 図６から分かるように、露光時、非露光時のどちらの場
合でも、走査速度ＶRが変わることで、結像特性の変化
率は異なる。そこで走査速度ＶR の関数である熱拡散係
数Ｋ0 をパラメータとして、（数８）の計算を行う必要
がある。Equation 9] θ 1 <θ 2, and theta 3> As can be seen from θ 4> θ 5 6, during exposure, in either case at the time of non-exposure with a scanning speed V R changes, imaging characteristics Are different. Therefore, it is necessary to calculate (Equation 8) using the thermal diffusion coefficient K 0 which is a function of the scanning speed V R as a parameter.

【００５４】なお、上述の説明においては、マスクＲの
走査速度ＶR と熱膨張率（又は熱拡散係数Ｋ0 ）との関
係を求めているが、より正確には問題となるのは走査速
度Ｖ R ではなく、マスクＲと雰囲気気体との相対速度で
あり、この相対速度に応じてマスクＲの熱膨張量が変化
する。従って、マスク側の干渉計１６により求めたマス
クＲの走査速度ＶR は、その雰囲気気体との相対速度の
近似値として使用される。これに関して、実際にマスク
Ｒと雰囲気気体との相対速度を正確に計測するには、図
１のマスクステージＲＳＴの一端に風速計を設置すれば
よい。この風速計での風速の計測結果を使用すれば、投
影露光装置が設置されている環境チャンバ内に空調装置
の送風口から送られて来る風の影響を考慮して正確な相
対速度を計測でき、より正確にマスクＲの熱膨張補正を
行うことができる。In the above description, the mask R
Scan speed VRAnd coefficient of thermal expansion (or coefficient of thermal diffusion K0Relationship with
But more precisely, the problem is the scanning speed.
Degree V RNot the relative velocity between the mask R and the ambient gas
And the thermal expansion amount of the mask R changes according to the relative speed.
I do. Therefore, the mask determined by the interferometer 16 on the mask side
Scan speed VRIs the relative velocity of the ambient gas.
Used as an approximation. In this regard, the mask actually
To accurately measure the relative velocity between R and the atmosphere gas,
If an anemometer is installed at one end of the mask stage RST
Good. By using the measurement results of the wind speed with this anemometer,
Air conditioner in the environment chamber where the shadow exposure device is installed
Accurate phase taking into account the effect of wind coming from the
Speed can be measured, and the thermal expansion of mask R can be corrected more accurately.
It can be carried out.

【００５５】以上のようにして走査速度ＶR （より正確
にはマスクＲと雰囲気気体との相対速度）が計測される
と、図４から熱拡散係数Ｋ0 が求められる。このように
して求めた熱拡散係数Ｋ0 を（数８）に代入することに
より、マスクＲの各ブロックの温度分布ΔＴ1 〜ΔＴ16
が求まる。これらとマスクＲの材質である石英ガラスの
熱膨張係数とより図３（ａ）のマスクＲの各ブロックＢ
１〜Ｂ１６の中心点Ｐ 1 〜Ｐ16の相互の距離変化が求め
られ、マスクＲ上の各点の動きを決定することができ、
例えばマスクＲは図３（ｂ）のように変形する。このよ
うにマスクＲの熱変形量が求められると、マスクＲの像
を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影した際の投
影像の変動量、即ち結像特性の変化量が求められる。そ
こで、図１の主制御系２０は、結像特性制御部１２を介
してその結像特性の変化量を相殺するように結像特性の
補正を行う。これにより、同一のマスクＲを用いてスキ
ャン露光を繰り返した場合でも、ウエハＷ上に投影され
るマスクＲのパターン像は常に一定の状態に維持され
る。As described above, the scanning speed VR(More accurate
The relative velocity between the mask R and the ambient gas) is measured
And the thermal diffusion coefficient K from FIG.0Is required. in this way
Thermal diffusion coefficient K0Into (Equation 8)
From the temperature distribution ΔT of each block of the mask R.1~ ΔT16
Is found. These and quartz glass which is the material of the mask R
Each block B of the mask R in FIG.
Center point P of 1 to B16 1~ P16Change in the distance between
And the motion of each point on the mask R can be determined,
For example, the mask R is deformed as shown in FIG. This
When the amount of thermal deformation of the mask R is obtained, the image of the mask R is obtained.
Is projected onto the wafer W via the projection optical system PL.
The amount of change in the image, that is, the amount of change in the imaging characteristics is obtained. So
Here, the main control system 20 of FIG.
Of the imaging characteristics so as to offset the change in the imaging characteristics.
Make corrections. As a result, scanning is performed using the same mask R.
Even if repetitive exposure is performed,
The pattern image of the mask R is always kept constant.
You.

【００５６】次に、上述実施例の変形例につき説明す
る。先ず、上述実施例では、熱拡散係数Ｋ0 を求めてか
ら（数８）よりマスクＲの温度分布を求めている。しか
しながら、マスクＲのパターンの熱膨張率をも含めたマ
スクＲの各ブロックの総合的な熱膨張率を直接計測する
ようにしてもよい。この方法によれば、熱拡散係数Ｋ0
を走査速度ＶR の関数として単独に求める場合と比べ
て、マスクＲのパターン領域ＰＡのパターンの材質、パ
ターン領域ＰＡ内のパターン存在率等の要因をも正確に
考慮することができる。マスクＲの総合的な熱膨張率
と、走査速度ＶR との関係の求め方の一例は、マスクＲ
とマスクＲ上に描画されているパターン領域ＰＡのパタ
ーン（遮光膜）の材質、パターン領域ＰＡにおけるパタ
ーン存在率、照明光の照射エネルギー、マスクＲの走査
速度ＶR 等に基づいて、理論的に総合的な熱膨張率を求
める方法である。また、別の求め方として、マスクＲを
一定速度で走査しながら、マスクＲを照明光で照射し続
けて、一定期間毎に、ウエハＷ上にマスクＲのパターン
像を焼きつけて、パターン像のディストーション、及び
倍率を実際に計測することで、マスクＲの熱膨張量を測
定し、これにより総合的な熱膨張率を求める方法もあ
る。Next, a modification of the above embodiment will be described. First, in the above embodiment, the temperature distribution of the mask R is obtained from (Equation 8) after obtaining the thermal diffusion coefficient K 0 . However, the overall coefficient of thermal expansion of each block of the mask R including the coefficient of thermal expansion of the pattern of the mask R may be directly measured. According to this method, the thermal diffusion coefficient K 0
The compared with the case of obtaining alone as a function of the scanning speed V R, the material of the pattern of the pattern area PA of the mask R, also factors such as pattern existence ratio in the pattern area PA can be accurately taken into account. And the overall thermal expansion of the mask R, an example of obtaining the relationship between the scanning speed V R, the mask R
The material of the pattern of the pattern area PA that is drawn on a mask R (light shielding film), the pattern existence ratio in the pattern area PA, irradiation energy of the illumination light, based on the scanning speed V R of a mask or the like R, theoretically This is a method for determining the overall coefficient of thermal expansion. Further, as another method, the mask R is continuously irradiated with the illumination light while scanning the mask R at a constant speed, and the pattern image of the mask R is printed on the wafer W at regular intervals to obtain the pattern image. There is also a method in which the amount of thermal expansion of the mask R is measured by actually measuring the distortion and the magnification, and thereby the overall coefficient of thermal expansion is obtained.

【００５７】その他に、走査速度ＶR を様々な値に変え
てマスクＲを走査して、それぞれ照明光をマスクＲに照
射しているときに、マスクＲの表面の温度分布を計測す
ることで、マスクＲのパターン領域ＰＡ内の透過部と遮
光部との間での熱移動の様子やパターン領域ＰＡの膨張
の様子等を調べ、この結果から走査速度ＶR に対するマ
スクＲの総合的な熱膨張率を得る方法もある。In addition, the mask R is scanned while changing the scanning speed V R to various values, and the temperature distribution on the surface of the mask R is measured when the mask R is irradiated with illumination light. examines the state or the like of the expansion of the heat transfer state and the pattern area PA between the transmissive portion and the shielding portion in the pattern area PA of the mask R, the overall heat of the mask R with respect to the scanning speed V R from the results There is also a method of obtaining an expansion coefficient.

【００５８】次に、上述実施例では、マスクＲと雰囲気
気体との相対速度を計測して補正を行っているが、マス
クＲの表面に常時一定の風速の空気が当たるようにし
て、マスクＲの走査の有無、走査速度ＶR の差異による
結像特性の変化を無くし、常に結像特性に関して一定の
補正をかけるようにする方法もある。図７は、風速を一
定に保つためのシステム構成の要部を示し、この図７に
おいて、マスクＲを保持するマスクステージＲＳＴはマ
スクベース３４上に駆動素子１０を介してｘ方向に摺動
自在に載置され、マスクステージＲＳＴのｘ方向の座標
は干渉計１６により常時計測されている。マスクステー
ジＲＳＴのｘ方向の側面方向に送風装置の送風口３６が
配置され、送風口３６からマスクステージＲＳＴに対し
て風速可変の空気が吹き付けられている。また、送風口
３６側のマスクステージＲＳＴの一端に風速計３５が固
定され、風速計３５によりマスクステージＲＳＴひいて
はマスクＲと雰囲気気体（空気）との相対速度が計測さ
れている。従って、マスクステージＲＳＴの走査速度Ｖ
R が変化した場合でも、風速計３５により計測された風
速が一定になるように送風装置の風速又は風量を制御す
ることにより、マスクＲと雰囲気気体との相対速度を一
定化できる。Next, in the above-described embodiment, the correction is performed by measuring the relative speed between the mask R and the atmosphere gas. There is also a method of eliminating a change in the imaging characteristics due to the presence or absence of the scanning and a difference in the scanning speed V R , and always applying a fixed correction to the imaging characteristics. FIG. 7 shows a main part of a system configuration for maintaining a constant wind speed. In FIG. 7, a mask stage RST holding a mask R is slidable in the x direction on a mask base 34 via a driving element 10. And the x-direction coordinates of the mask stage RST are constantly measured by the interferometer 16. An air outlet 36 of an air blower is arranged in a side surface direction of the mask stage RST in the x direction, and air having a variable wind speed is blown from the air outlet 36 to the mask stage RST. An anemometer 35 is fixed to one end of the mask stage RST on the side of the blowing port 36, and the anemometer 35 measures the relative speed between the mask stage RST and thus the mask R and the atmosphere gas (air). Therefore, the scanning speed V of the mask stage RST
Even when R changes, the relative speed between the mask R and the atmospheric gas can be made constant by controlling the wind speed or air volume of the blower so that the wind speed measured by the anemometer 35 becomes constant.

【００５９】但し、図７の配置とは異なり、図７の紙面
に垂直な方向（非走査方向）に送風装置からマスクＲに
対して一定速度の空気を吹き付けてもよい。この場合で
も、マスクＲの走査速度ＶR に比べてその空気の風速を
かなり大きく設定することにより、マスクＲと雰囲気気
体との相対速度はほぼ一定とみなすことができる。ま
た、そのように風速計３５を用いる他に、図７において
マスクＲの表面の温度分布を温度センサ等で常にモニタ
し、マスクＲの表面の温度が常に一定になるように、送
風口３６からマスクＲに対して吹き付ける風量を制御し
てもよい。この方法により、マスクＲの状態（熱変形状
態）は常に一定に保たれ、結像状態を良好に維持するこ
とができる。However, unlike the arrangement of FIG. 7, air at a constant speed may be blown from the blower to the mask R in a direction (non-scanning direction) perpendicular to the paper surface of FIG. Even in this case, by setting fairly large velocity of the air as compared with the scanning speed V R of the mask R, the relative speed between the mask R and the ambient gas can be regarded as almost constant. In addition to the use of the anemometer 35, the temperature distribution on the surface of the mask R is constantly monitored by a temperature sensor or the like in FIG. The amount of air blown to the mask R may be controlled. According to this method, the state of the mask R (thermally deformed state) is always kept constant, and the image forming state can be favorably maintained.

【００６０】その他に、マスクＲのパターンをウエハＷ
に露光していないときでも、マスクＲを走査することで
マスクＲを冷やし、極力、図１の結像特性制御部１２を
用いた結像特性の補正を行わない状態に戻すようにして
もよい。この原理につき図８を参照して説明する。図８
は、結像特性制御部１２による結像特性の補正量Ｃとそ
れに応じた結像状態の変化量Ｆとの関係を示し、この図
８において、直線３７は結像特性の補正量Ｃとそれに応
じた結像状態の変化量Ｆとの理論的な関係を示す。とこ
ろが、実際には、結像特性制御部１２による結像特性の
補正量Ｃには再現性のばらつきがある。この再現性のば
らつきをΔＣとすると、直線３７において、補正量Ｃが
ΔＣ以下になる範囲３８では、結像特性の補正により却
って結像特性の変化量Ｆのばらつきが大きくなり過ぎる
場合が生じる。即ち、範囲３８では結像特性の補正を行
わない方が、却って結像特性が良好に維持される場合が
あるため、範囲３８では結像特性の補正を行わないよう
にする。In addition, the pattern of the mask R is
Even when the exposure is not performed, the mask R may be cooled by scanning the mask R, and the state may be returned to a state where the correction of the imaging characteristics using the imaging characteristic control unit 12 of FIG. 1 is not performed as much as possible. . This principle will be described with reference to FIG. FIG.
8 shows the relationship between the correction amount C of the imaging characteristic by the imaging characteristic control unit 12 and the change amount F of the imaging state corresponding thereto. In FIG. 6 shows a theoretical relationship with the change amount F of the imaging state according to the change. However, in practice, the correction amount C of the imaging characteristic by the imaging characteristic control unit 12 has a variation in reproducibility. Assuming that the variation in the reproducibility is ΔC, in the range 38 where the correction amount C is equal to or smaller than ΔC on the straight line 37, the variation in the imaging characteristic change amount F may be too large due to the correction of the imaging characteristic. That is, if the image forming characteristics are not corrected in the range 38, the image forming characteristics may be better maintained in some cases. Therefore, the image forming characteristics are not corrected in the range 38.

【００６１】また、直線３７において、補正量ＣがΔＣ
を超える範囲３９では、補正を行うことにより結像特性
の変化量Ｆが再現性のばらつきを超えて補正されるた
め、範囲３９では結像特性制御部１２を用いた補正を行
うことが望ましい。また、範囲３９においても、結像特
性の補正により結像特性のばらつきが発生するので、マ
スクＲの状態を範囲３８に設定して補正を行わなくとも
済むようにするため、非露光時でもマスクＲを走査し
て、できるだけ速くマスクＲを冷却することがこの方法
である。On the straight line 37, the correction amount C is ΔC
In the range 39 that exceeds the range, the change amount F of the imaging characteristic is corrected beyond the variation in reproducibility by performing the correction. Therefore, in the range 39, it is desirable to perform the correction using the imaging characteristic control unit 12. Also, in the range 39, since the imaging characteristics vary due to the correction of the imaging characteristics, the state of the mask R is set in the range 38 so that the correction does not have to be performed. It is this method that scans R and cools mask R as fast as possible.

【００６２】また、図１においてマスクＲのパターン領
域内に縦横に周期的に位置検出用のマークを形成してお
き、不図示の位置検出装置によりそれら位置検出用のマ
ークの位置を直接測定することによりマスクＲの熱変形
量を求める方法も考えられる。次に、マスクＲの両面
（片面の場合もある）に矩形の枠を介して異物付着防止
用の薄膜（所謂ペリクル）が張設されている場合があ
る。このようにマスクＲにペリクルが張設されている
と、マスクＲを走査しても、マスクＲの表面には風は当
たらないため、マスクＲの走査に伴う風による冷却効果
は期待できない。この場合には、マスクＲの走査速度Ｖ
R （より正確には雰囲気気体との相対速度）を熱膨張の
補正式から外して、理論式、又は実際にマスクＲを照射
して得た実験式より（数８）に対応する補正式を求め、
ペリクルの有無に応じて補正のかけ方を区別する必要が
ある。In FIG. 1, marks for position detection are periodically formed in the pattern area of the mask R vertically and horizontally, and the position of the mark for position detection is directly measured by a position detection device (not shown). Thus, a method of obtaining the thermal deformation amount of the mask R is also conceivable. Next, a thin film (so-called pellicle) for preventing adhesion of foreign substances may be provided on both sides (in some cases, one side) of the mask R via a rectangular frame. When the pellicle is stretched over the mask R in this manner, even when the mask R is scanned, the wind does not hit the surface of the mask R, so that the cooling effect due to the wind accompanying the scanning of the mask R cannot be expected. In this case, the scanning speed V of the mask R
R (more precisely, the relative velocity with respect to the atmosphere gas) is excluded from the thermal expansion correction formula, and a correction formula corresponding to (Equation 8) is obtained from a theoretical formula or an experimental formula obtained by actually irradiating the mask R. Asked,
It is necessary to distinguish how to apply the correction depending on the presence or absence of the pellicle.

【００６３】このように本発明は上述実施例に限定され
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。As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【００６４】[0064]

【発明の効果】本発明によれば、マスクと雰囲気気体と
の相対速度を測定し、この測定結果及び照射エネルギー
に基づいてマスクの熱変形量を算出し、この熱変形量に
起因する投影像のディストーション等を相殺するように
投影光学系の結像特性を補正することにより、スキャン
露光方式の投影露光装置において、マスクの熱変形によ
って発生する結像特性の変動量を良好に補正できる利点
がある。これにより感光基板上に多数層のパターンを露
光する場合の重ね合わせ精度も向上する。According to the present invention, the relative velocity between the mask and the atmospheric gas is measured, the thermal deformation of the mask is calculated based on the measurement result and the irradiation energy, and the projected image caused by the thermal deformation is calculated. By correcting the imaging characteristics of the projection optical system so as to cancel the distortion and the like of the projection exposure system, the advantage of being able to satisfactorily correct the fluctuation amount of the imaging characteristics caused by the thermal deformation of the mask in the scan exposure type projection exposure apparatus. is there. This also improves the overlay accuracy when exposing a multi-layer pattern on a photosensitive substrate.

【００６５】また、マスクのパターンを形成するための
遮光膜の材質として光吸収性のある材質をも使用できる
ため、その遮光膜として投影光学系等の光学系にフレア
等の悪影響を与えないものを選ぶことができる。また、
マスクステージの位置を計測するマスク側位置計測手段
を設け、このマスク側位置計測手段が相対速度測定手段
を兼用する場合には、特別に相対速度測定手段を設ける
ことなく、簡略な装置構成で相対速度を近似的に計測で
きる。Further, since a light-absorbing material can be used as the material of the light-shielding film for forming the mask pattern, the light-shielding film does not adversely affect the optical system such as the projection optical system, such as flare. You can choose. Also,
When a mask-side position measuring means for measuring the position of the mask stage is provided, and this mask-side position measuring means also serves as a relative speed measuring means, the relative position measuring means is provided without a special relative speed measuring means. Speed can be measured approximately.

【００６６】また、その相対速度測定手段が風速計であ
る場合には、雰囲気気体が流れているような場合でも、
雰囲気気体とマスクとの相対速度をより高精度に計測で
きる。また、本発明によれば、スキャン露光方式の投影
露光方法及び装置において、結像状態を一定に維持する
か、または結像状態の変動による影響を最小に抑えるこ
とができる。 When the relative speed measuring means is an anemometer, even when an atmospheric gas is flowing,
The relative velocity between the atmosphere gas and the mask can be measured with higher accuracy. Further, according to the present invention, projection of a scan exposure method
In the exposure method and apparatus, keep the imaging state constant
Or minimize the effects of variations in imaging conditions.
Can be.

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

【図１】本発明による投影露光装置の一実施例を示す概
略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図２】スキャン露光方式の説明に供する斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view for explaining a scan exposure method.

【図３】（ａ）はマスク上を１６のブロックに分割した
状態を示す平面図、（ｂ）はマスクの各ブロックの中心
の変形例を示す図である。FIG. 3A is a plan view showing a state where the mask is divided into 16 blocks, and FIG. 3B is a diagram showing a modification of the center of each block of the mask.

【図４】マスクの走査速度ＶR と熱拡散係数Ｋ0 との関
係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a mask scanning speed V R and a thermal diffusion coefficient K 0 .

【図５】マスクの走査速度ＶR が変化した場合のマスク
の温度ＴR の経時変化の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of a change with time of the temperature T R of the mask when the scanning speed V R of the mask changed.

【図６】露光時と非露光時とにおけるマスクの走査速度
ＶR による結像特性の変化量の一例を示す図である。6 is a diagram showing an example of a change amount of the imaging characteristics due to the scanning speed V R of the mask in the time of exposure and non-exposure.

【図７】実施例の変形例であってマスクステージＲＳＴ
上に風速計３５を設けた場合の要部を示す構成図であ
る。FIG. 7 is a modification of the embodiment, and shows a mask stage RST.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a main part when an anemometer 35 is provided on the upper side.

【図８】結像特性の補正量と結像特性の変化量との関係
を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a correction amount of the imaging characteristic and a change amount of the imaging characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光源 ２ 照度分布均一化光学系 ３，６ リレーレンズ ４Ｂ インテグレータセンサ ５ 可変視野絞り Ｒ マスク ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ ＲＳＴ マスクステージ ＷＳＴ ウエハステージ １０，１１ 駆動素子 １２ 結像特性制御部 １６ マスク側の干渉計 １８ ウエハ側の干渉計 １９ ステージ制御系 ２０ 主制御系 ２２ 照射量モニタ ２７ レンズエレメント Reference Signs List 1 light source 2 illuminance distribution uniforming optical system 3, 6 relay lens 4B integrator sensor 5 variable field stop R mask PL projection optical system W wafer RST mask stage WST wafer stage 10, 11 drive element 12 imaging characteristic control unit 16 mask side Interferometer 18 Wafer-side interferometer 19 Stage control system 20 Main control system 22 Irradiation amount monitor 27 Lens element

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 521

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 転写用のパターンが形成されたマスク上
の所定の照明領域を照明する照明光学系と、前記マスク
のパターン像を感光基板上に投影する投影光学系と、前
記マスクを保持して前記照明領域に対して前記マスクを
走査するマスクステージと、前記感光基板を保持して前
記所定の照明領域と共役な領域に対して前記感光基板を
走査する基板ステージと、を有し、 前記マスクステージを介して前記マスクを所定速度で走
査するのと同期して前記基板ステージを介して前記投影
光学系の投影倍率に応じた速度で前記感光基板を走査す
ることにより、前記マスクのパターン像を逐次前記感光
基板上に投影露光する投影露光装置において、 前記投影光学系の結像状態を補正する結像状態補正手段
と、 前記マスクと該マスクに接する気体との相対速度を測定
する相対速度測定手段と、 該相対速度測定手段の測定結果及び前記マスクに対する
前記照明光学系からの照射エネルギーより、前記マスク
の熱変形量を算出する変形量算出手段と、 該熱変形量算出手段の算出結果に基づいて前記結像状態
補正手段を介して前記投影光学系の結像状態を補正する
制御手段と、 を設けたことを特徴とする投影露光装置。An illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area on a mask having a transfer pattern formed thereon, a projection optical system for projecting a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, and holding the mask. A mask stage that scans the mask with respect to the illumination area, and a substrate stage that holds the photosensitive substrate and scans the photosensitive substrate with respect to an area conjugate to the predetermined illumination area, By scanning the photosensitive substrate at a speed according to the projection magnification of the projection optical system via the substrate stage in synchronization with scanning the mask at a predetermined speed via a mask stage, a pattern image of the mask is formed. A projection exposure apparatus for sequentially projecting and exposing on the photosensitive substrate, an imaging state correcting means for correcting an imaging state of the projection optical system, and a phase of the mask and a gas in contact with the mask. A relative speed measuring means for measuring a velocity, a deformation amount calculating means for calculating a thermal deformation amount of the mask from a measurement result of the relative speed measuring means and an irradiation energy of the mask from the illumination optical system; Control means for correcting the imaging state of the projection optical system via the imaging state correction means based on the calculation result of the deformation amount calculation means. 【請求項２】 前記マスクステージの位置を計測するマ
スク側位置計測手段を設け、該マスク側位置計測手段が
前記相対速度測定手段を兼用することを特徴とする請求
項１に記載の投影露光装置。2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a mask-side position measuring means for measuring the position of the mask stage, wherein the mask-side position measuring means also serves as the relative speed measuring means. . 【請求項３】 前記相対速度測定手段は、風速計である
ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein said relative speed measuring means is an anemometer. 【請求項４】 所定の照明領域を照明する照明光学系
と、マスクのパターン像を感光基板上に投影する投影光
学系と、前記マスクを保持して前記照明領域に対して前
記マスクを走査するマスクステージと、前記感光基板を
保持して前記所定の照明領域と共役な領域に対して前記
感光基板を走査する基板ステージと、を有し、 前記マスクステージを介して前記マスクを走査するのと
同期して前記基板ステージを介して前記投影光学系の投
影倍率に応じた速度で前記感光基板を走査することによ
り、前記マスクのパターン像を逐次前記感光基板上に投
影露光する投影露光装置において、 前記投影光学系の結像状態を補正する結像状態補正手段
と、 前記マスクの走査速度及び前記マスクに対する前記照明
光学系からの照射エネルギーに基づいて、前記マスクの
熱変形によって発生する投影像の結像特性の変動を補正
するように、前記結像状態補正手段を制御する制御手段
と、 を設けたことを特徴とする投影露光装置。 4. An illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area, a projection optical system for projecting a pattern image of a mask onto a photosensitive substrate, and holding the mask and scanning the mask with respect to the illumination area. A mask stage, and a substrate stage that holds the photosensitive substrate and scans the photosensitive substrate for an area conjugate to the predetermined illumination area; and scanning the mask via the mask stage. By synchronously scanning the photosensitive substrate at a speed according to the projection magnification of the projection optical system via the substrate stage, in a projection exposure apparatus that sequentially projects and exposes the pattern image of the mask on the photosensitive substrate, An imaging state correction unit that corrects an imaging state of the projection optical system; and a scanning speed of the mask and irradiation energy from the illumination optical system with respect to the mask. To correct for variations in imaging characteristics of the projection image generated by the thermal deformation of the mask, the projection exposure apparatus is characterized by providing a control means for controlling said image forming condition correcting means. 【請求項５】 所定の照明領域を照明する照明光学系
と、マスクのパターン像を感光基板上に投影する投影光
学系と、前記マスクを保持して前記照明領域に対して前
記マスクを走査するマスクステージと、前記感光基板を
保持して前記所定の照明領域と共役な領域に対して前記
感光基板を走査する基板ステージと、を有し、 前記マスクステージを介して前記マスクを所定速度で所
定の走査方向へ走査するのと同期して前記基板ステージ
を介して前記投影光学系の投影倍率に応じた速度で前記
感光基板を走査することにより、前記マスクのパターン
像を逐次前記感光基板上に投影露光する投影露光装置に
おいて、 前記投影光学系の結像状態を補正する結像状態補正手段
と、 前記マスクの前記走査方向の位置を計測するための干渉
計と、 前記干渉計の計測結果及び前記マスクに対する前記照明
光学系からの照射エネルギーに基づいて、前記マスクの
熱変形によって発生する投影像の結像特性の変動を補正
するように、前記結像状態補正手段を制御する制御手段
と、 を設けたことを特徴とする投影露光装置。 5. An illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area, a projection optical system for projecting a mask pattern image onto a photosensitive substrate, and holding the mask and scanning the mask with respect to the illumination area. A mask stage, and a substrate stage that holds the photosensitive substrate and scans the photosensitive substrate with respect to an area conjugate to the predetermined illumination area, and that the mask is controlled at a predetermined speed via the mask stage. By scanning the photosensitive substrate at a speed according to the projection magnification of the projection optical system via the substrate stage in synchronization with scanning in the scanning direction, the pattern image of the mask is sequentially placed on the photosensitive substrate. A projection exposure apparatus for performing projection exposure, wherein: an imaging state correction unit for correcting an imaging state of the projection optical system; an interferometer for measuring a position of the mask in the scanning direction; Controlling the imaging state correction means so as to correct the fluctuation of the imaging characteristic of the projected image generated by the thermal deformation of the mask based on the measurement result of the meter and the irradiation energy from the illumination optical system to the mask. A projection exposure apparatus, comprising: 【請求項６】 所定の照明領域を照明する照明光学系
と、マスクのパターン像を感光基板上に投影する投影光
学系と、前記マスクを保持して前記照明領域に対して前
記マスクを走査するマスクステージと、前記感光基板を
保持して前記所定の照明領域と共役な領域に対して前記
感光基板を走査する基板ステージと、を有し、 前記マスクステージを介して前記マスクを走査するのと
同期して前記基板ステージを介して前記投影光学系の投
影倍率に応じた速度で前記感光基板を走査することによ
り、前記マスクのパターン像を逐次前記感光基板上に投
影露光する投影露光装置において、 前記投影光学系の結像状態を補正する結像状態補正手段
と、 前記マスクステージ用の送風口を有し、風速又は風量が
可変の送風装置とを備え、 前記マスクステージの走査速度に応じて、前記送風装置
の風速又は風量を制御することを特徴とする投影露光装
置。 6. An illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area, a projection optical system for projecting a pattern image of a mask on a photosensitive substrate, and scanning the mask with respect to the illumination area while holding the mask. A mask stage, and a substrate stage that holds the photosensitive substrate and scans the photosensitive substrate for an area conjugate to the predetermined illumination area; and scanning the mask via the mask stage. By synchronously scanning the photosensitive substrate at a speed according to the projection magnification of the projection optical system via the substrate stage, in a projection exposure apparatus that sequentially projects and exposes the pattern image of the mask on the photosensitive substrate, An image forming state correcting unit that corrects an image forming state of the projection optical system; and a blower having a blower port for the mask stage and having a variable wind speed or air volume, the mask stay A projection exposure apparatus that controls a wind speed or an air volume of the blower according to a scanning speed of the jet. 【請求項７】 前記結像状態補正手段は、前記マスクの
熱変形によって発生する投影像の結像特性の変動を補正
することを特徴とする請求項６に記載の投影露光装置。 Wherein said image forming condition correcting means is a projection exposure apparatus according to claim 6, characterized in that corrects displacement of the imaging properties of the projection image generated by the thermal deformation of the mask. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項に記載の投
影露光装置を用いる素子製造方法。 8. An element manufacturing method using the projection exposure apparatus according to claim 1. 【請求項９】 照明領域に対してマスクを走査するとと
もに、前記照明領域と共役な領域に対して基板を同期し
て走査することによって、前記基板を走査露光する投影
露光方法において、 前記マスクのパターンの投影像の結像状態を良好に維持
するために、前記マスクを非露光時にも走査するように
したことを特徴とする投影露光方法。 9. A projection exposure method for scanning and exposing a substrate by scanning a mask with respect to an illumination region and synchronously scanning a substrate with respect to a region conjugate to the illumination region. A projection exposure method characterized in that the mask is scanned even during non-exposure in order to maintain a good image formation state of a projected image of the pattern. 【請求項１０】 照明領域に対してマスクを走査すると
ともに、前記照明領域と共役な領域に対して基板を同期
して走査することによって、前記基板を走査露光する投
影露光方法において、 前記マスクの熱変形状態を所定の状態に保つために、前
記マスクに吹き付ける風量を調整することを特徴とする
投影露光方法。 10. A projection exposure method for scanning and exposing a substrate by scanning a substrate with respect to a region conjugate to the illumination region while scanning a mask with respect to the illumination region. A projection exposure method, comprising: adjusting an amount of air blown to the mask in order to keep a thermally deformed state in a predetermined state.
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