JP3347692B2 - Optical characteristic adjusting method and device manufacturing method - Google Patents

Optical characteristic adjusting method and device manufacturing method

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JP3347692B2
JP3347692B2 JP28124499A JP28124499A JP3347692B2 JP 3347692 B2 JP3347692 B2 JP 3347692B2 JP 28124499 A JP28124499 A JP 28124499A JP 28124499 A JP28124499 A JP 28124499A JP 3347692 B2 JP3347692 B2 JP 3347692B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光学特性調節方法及
びデバイス製造方法に関し、具体的にはデバイスの製造
装置である所謂ステップアンドリピート方式やステップ
アンドスキャン形式のステッパーにおいて、レチクル面
上の電子回路パターンをウエハー面上に投影光学系によ
り投影するときの投影倍率誤差、歪曲収差、球面収差、
コマ収差、非点収差等の諸収差を良好に補正し、高精度
な投影パターンを得て高集積度のデバイスを得る際に好
適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for adjusting optical characteristics and a method for adjusting optical characteristics.
And a device manufacturing method, specifically, in a so-called step-and-repeat or step-and-scan type stepper, which is a device manufacturing apparatus, when an electronic circuit pattern on a reticle surface is projected onto a wafer surface by a projection optical system. Projection magnification error, distortion, spherical aberration,
This is suitable for obtaining a device with a high degree of integration by properly correcting various aberrations such as coma and astigmatism and obtaining a highly accurate projection pattern.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来よりＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子
（デバイス）製造用の焼付装置（アライナー）において
は、非常に高い組立精度と光学性能が要求されている。2. Description of the Related Art Conventionally, printing apparatuses (aligners) for manufacturing semiconductor elements (devices) such as ICs and LSIs have been required to have extremely high assembly precision and optical performance.

【０００３】光学性能のうち電子回路パターンが形成さ
れているレチクルとウエハを重ね合わせる際のマッチン
グ精度は特に重要である。レチクルに用いられるパター
ン寸法は年々微細化されており、それに伴いマッチング
精度も、ますます高精度なものが要求されている。この
マッチング精度に最も影響を与える要素に、投影光学系
の投影倍率誤差と歪曲誤差がある。[0003] Among optical performances, matching accuracy in superposing a wafer on a reticle on which an electronic circuit pattern is formed is particularly important. Pattern dimensions used for reticles are becoming finer year by year, and accordingly, matching precision is required to be even higher. The factors that most affect the matching accuracy include a projection magnification error and a distortion error of the projection optical system.

【０００４】投影倍率誤差は投影光学系の投影倍率（横
倍率）の基準値からのずれであり、歪曲誤差は投影光学
系の歪曲収差(distortion)の基準値からのずれである。
この投影倍率誤差及び歪曲誤差はどちらも、所望の基準
格子点と投影パターンの格子点の差として現れる。A projection magnification error is a deviation from a reference value of a projection magnification (lateral magnification) of the projection optical system, and a distortion error is a deviation from a reference value of distortion of the projection optical system.
Both the projection magnification error and the distortion error appear as a difference between a desired reference grid point and a grid point of the projection pattern.

【０００５】投影光学系に投影倍率誤差が存在すると、
図５のように、理想的な格子の形状が変わらずに相似形
のままその大きさが変化するような誤差として現れる。If there is a projection magnification error in the projection optical system,
As shown in FIG. 5, the error appears as an error in which the size of the ideal lattice changes without changing the shape of the ideal lattice.

【０００６】また、投影光学形に対称歪曲収差が存在す
ると、図６，図７のように理想的な格子が、糸巻き型や
樽型の変形を伴う誤差として現れる。この収差が変化し
て歪曲誤差が生じると、この変形状態も変化する。If a symmetric distortion exists in the projection optical system, an ideal grating appears as an error accompanied by a pincushion type or barrel type deformation as shown in FIGS. When this aberration changes and a distortion error occurs, this deformation state also changes.

【０００７】投影光学系の投影倍率誤差及び歪曲誤差
は、製造工程上の投影光学系の調整及び露光装置の設置
時の投影光学系の調整により補正されているが、設置後
も周囲の環境、特に気圧や温度によって変化する。ま
た、投影光学系はウエハの露光時に露光エネルギーを吸
収し、系の温度が上がることにより光学パラメータ（例
えば屈折率、形状）が変化し、これによっても投影倍率
誤差と歪曲誤差が生じ、その量も変化する。The projection magnification error and distortion error of the projection optical system are corrected by adjusting the projection optical system in the manufacturing process and adjusting the projection optical system when installing the exposure apparatus. In particular, it changes depending on the atmospheric pressure and temperature. Also, the projection optical system absorbs exposure energy during exposure of the wafer, and changes in optical parameters (for example, refractive index and shape) due to an increase in the temperature of the system. Also change.

【０００８】ステッパーにおける投影倍率誤差や歪曲誤
差の補正に関する従来技術には以下のようなものがあ
る。There are the following prior arts relating to correction of a projection magnification error and a distortion error in a stepper.

【０００９】本出願人は特開平 2-81019号公報におい
て、レチクル（物体面）と投影光学系との間隔及び投影
光学系を構成するあるレンズ同志の間隔の双方を変化さ
せることにより投影倍率誤差及び歪曲誤差を補正した投
影露光装置を提案している。The present applicant discloses in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-81019 a projection magnification error by changing both the distance between a reticle (object surface) and a projection optical system and the distance between certain lenses constituting the projection optical system. And a projection exposure apparatus that corrects distortion errors.

【００１０】特開昭60-214334 号公報が示す露光装置で
は、投影光学系に倍率の色収差が残存することを利用し
て、露光光の波長を変化させることにより投影倍率を調
整している。In the exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-214334, the projection magnification is adjusted by changing the wavelength of the exposure light, utilizing the fact that chromatic aberration of magnification remains in the projection optical system.

【００１１】特開平4-30411 号公報が示す露光装置では
投影光学系中の少なくとも１個のレンズ群を光軸方向に
動かし、かつ露光光の波長を変化させることで、投影倍
率誤差および対称歪曲誤差を補正している。In the exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-30411, at least one lens group in the projection optical system is moved in the direction of the optical axis, and the wavelength of the exposure light is changed. The error has been corrected.

【００１２】特開平8-255748号公報では投影光学系中の
特定の２群以上の光学素子を光軸方向に移動することに
より、投影倍率誤差および対称歪曲誤差を補正してい
る。In JP-A-8-255748, a projection magnification error and a symmetric distortion error are corrected by moving at least two specific optical elements in a projection optical system in the optical axis direction.

【００１３】米国特許第5,117,255 号ではレチクルまた
は投影光学系中の少なくとも１つのレンズを３次元的に
動かすことにより、歪曲収差を調整している。In US Pat. No. 5,117,255, distortion is adjusted by three-dimensionally moving a reticle or at least one lens in a projection optical system.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】投影倍率誤差および歪
曲収差を補正した際に投影光学系の諸収差がそれぞれ変
化する。このような収差変化のうち、許容量が最も小さ
く、問題となるのはコマ収差である。投影光学系に許容
量を越えるコマ収差が残存した場合、投影される回路パ
ターンが横ずれする現象が現れ、しかも横ずれ量がパタ
ーンサイズやパターンの方向に依存するという、いわゆ
る「ディストーションの周波数依存性」が現れる。これ
は、横ずれ量であるため、複数のマスクパターンの最終
的な重ね合わせ（トータルオーバーレイ）に直接影響す
るので、厳しく管理されなければならない。When the projection magnification error and the distortion are corrected, various aberrations of the projection optical system change. Of such aberration changes, the coma aberration has the smallest allowable amount and is problematic. If coma aberration exceeding the allowable amount remains in the projection optical system, a phenomenon in which the projected circuit pattern shifts laterally appears, and the so-called "frequency dependence of distortion" means that the amount of lateral shift depends on the pattern size and pattern direction. Appears. Since this is an amount of lateral displacement, it directly affects the final superposition (total overlay) of a plurality of mask patterns, and therefore must be strictly controlled.

【００１５】本発明は、高い光学性能が容易に得られ、
高集積度のデバイスが容易に製造することのできる光学
特性調節方法及びデバイス製造方法の提供を目的とす
る。According to the present invention, high optical performance can be easily obtained,
Optics that highly integrated devices can easily manufacture
It is an object of the present invention to provide a characteristic adjustment method and a device manufacturing method.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光学特
性調節方法は、投影光学系の投影倍率と対称歪曲収差と
これら以外のある光学特性とを調節する方法であって、
前記投影光学系の第１の光学パラメータを変える第１変
更手段と前記投影光学系の第２の光学パラメータを変え
る第２変更手段と前記投影光学系の第３の光学パラメー
タを変える第３変更手段を用い、前記第１の光学パラメ
ータを変えたときの、前記投影倍率の変化量をΔβ１、
前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、前記光学特性の
変化量をΔＡ１、前記第２の光学パラメータを変えたと
きの、前記投影倍率の変化量をΔβ２、前記対称歪曲収
差の変化量をΔＳＤ２、前記光学特性の変化量をΔＡ
２、前記第３の光学パラメータを変えたときの、前記投
影倍率の変化量をΔβ３、前記対称歪曲収差の変化量を
ΔＳＤ３、前記光学特性の変化量をΔＡ３、としたと
き、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ１），
（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳＤ３，
ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３０°以
上１５０°以下になるように投影倍率と対称歪曲収差と
これら以外のある光学特性とを調節することを特徴とす
る。ここで、上記各変化量は、実際の変化量を各変更手
段による最大変化量で規格化した値である。An optical feature according to the first aspect of the present invention.
The sex adjustment method is a method of adjusting the projection magnification of the projection optical system, symmetric distortion, and certain other optical characteristics ,
Third changing means for changing the third optical parameters of the first and the first changing means for changing the optical parameters and the second changing means for changing the second optical parameters of the projection optical system wherein the projection optical system of the projection optical system And the change amount of the projection magnification when the first optical parameter is changed is Δβ1,
The change amount of the symmetric distortion is ΔSD1, the change amount of the optical characteristic is ΔA1, the change amount of the projection magnification when the second optical parameter is changed is Δβ2, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, ΔA
2. When the amount of change in the projection magnification when the third optical parameter is changed is Δβ3, the amount of change in the symmetric distortion is ΔSD3, and the amount of change in the optical characteristics is ΔA3, three vectors ( Δβ1, ΔSD1, ΔA1),
(Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔSD3,
ΔA3) , the projection magnification, the symmetric distortion, and the
It is characterized by adjusting certain other optical characteristics.
You. Here, each of the change amounts is a value obtained by normalizing the actual change amount with the maximum change amount by each changing unit.

【００１７】請求項２の発明の光学特性調節方法は、投
影光学系の投影倍率と対称歪曲収差とこれら以外のある
光学特性とを調節する方法であって、前記投影光学系の
第１の光学素子の光軸方向位置を変える第１変更手段と
前記投影光学系の第２の光学素子の光軸方向位置を変え
る第２変更手段と前記投影光学系に入射する露光光の波
長を変える第３変更手段を用い、前記第１の光学素子の
光軸方向位置を変えたときの、前記投影倍率の変化量を
Δβ１、前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、前記光
学特性の変化量をΔＡ１、前記第２の光学素子の光軸方
向位置を変えたときの、前記投影倍率の変化量をΔβ
２、前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ２、前記光学特
性の変化量をΔＡ２、前記露光光の波長を変えたとき
の、前記投影倍率の変化量をΔβ３、前記対称歪曲収差
の変化量をΔＳＤ３、前記光学特性の変化量をΔＡ３、
としたとき、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ
１），（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳ
Ｄ３，ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３
０°以上１５０°以下となるように投影倍率と対称歪曲
収差とこれら以外のある光学特性とを調節することを特
徴とする。ここで、上記各変化量は、実際の変化量を各
変更手段による最大変化量で規格化した値である。[0017] Optical characteristics adjustment method of the second aspect of the present invention, a method of modulating the projection magnification and symmetric distortion aberration of the projection optical system and a certain optical properties other than those, the first optical of the projection optical system the wavelength of the exposure light incident to the second changing means for changing the optical axis direction position of the second optical element of the first change unit and <br/> the projection optical system for changing the optical axis direction position of the element in the projection optical system When the position of the first optical element in the optical axis direction is changed using a third changing means , the change amount of the projection magnification is Δβ1, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD1, and the change of the optical characteristic is The amount of change of the projection magnification when the position of the second optical element in the optical axis direction is changed is Δβ.
2. The change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, the change amount of the optical characteristics is ΔA2, the change amount of the projection magnification when the wavelength of the exposure light is changed is Δβ3, and the change amount of the symmetric distortion is ΔSD3. ΔA3;
, Three vectors (Δβ1, ΔSD1, ΔA
1), (Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔS
D3, ΔA3) are all 3
Projection magnification and symmetric distortion so that it is 0 ° or more and 150 ° or less
It features adjusting aberrations and certain other optical properties.
Sign. Here, each of the change amounts is a value obtained by normalizing the actual change amount with the maximum change amount by each changing unit.

【００１８】請求項３の発明の光学特性調節方法は、投
影光学系の投影倍率と対称歪曲収差とコマ収差とを調節
する方法であって、前記投影光学系の第１の光学パラメ
ータを変える第１変更手段と前記投影光学系の第２の光
学パラメータを変える第２変更手段と前記投影光学系の
第３の光学パラメータを変える第３変更手段を用い、前
記第１の光学パラメータを変えたときの、前記投影倍率
の変化量をΔβ１、前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ
１、前記コマ収差の変化量をΔＡ１、前記第２の光学パ
ラメータを変えたときの、前記投影倍率の変化量をΔβ
２、前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ２、前記コマ収
差の変化量をΔＡ２、前記第３の光学パラメータを変え
たときの、前記投影倍率の変化量をΔβ３、前記対称歪
曲収差の変化量をΔＳＤ３、前記コマ収差の変化量をΔ
Ａ３、としたとき、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ
１，ΔＡ１），（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ
３，ΔＳＤ３，ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角が
すべて３０°以上１５０°以下となるように投影倍率と
対称歪曲収差とコマ収差を調節することを特徴とする。
ここで、上記各変化量は、実際の変化量を各変更手段に
よる最大変化量で規格化した値である。[0018] Optical characteristics adjustment method of the invention of claim 3 is a method of regulating the projection magnification and symmetric distortion aberration and coma aberration of the projection optical system, the change of the first optical parameters of the projection optical system using a third changing means for changing the second change means for changing a 1 changing means and the second optical parameters of the projection optical system of the third optical parameters of the projection optical system, when changing the first optical parameter The change amount of the projection magnification is Δβ1, and the change amount of the symmetric distortion is ΔSD
1. The change amount of the coma aberration is ΔA1, and the change amount of the projection magnification when the second optical parameter is changed is Δβ.
2. The change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, the change amount of the coma aberration is ΔA2, the change amount of the projection magnification when the third optical parameter is changed is Δβ3, and the change amount of the symmetric distortion is ΔSD3, the change amount of the coma aberration is Δ
A3, three vectors (Δβ1, ΔSD
1, ΔA1), (Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ
3, ΔSD3, and two of projection magnification such that the angle formed with each other are all at least 30 ° 150 ° or less of the Derutaei3)
It is characterized in that symmetric distortion and coma are adjusted.
Here, each of the change amounts is a value obtained by normalizing the actual change amount with the maximum change amount by each changing unit.

【００１９】請求項４の発明の光学特性調節方法は、投
影光学系の投影倍率と対称歪曲収差とコマ収差とを調節
する方法であって、前記投影光学系の第１の光学素子の
光軸方向位置を変える第１変更手段と前記投影光学系の
第２の光学素子の光軸方向位置を変える第２変更手段と
前記投影光学系に入射する露光光の波長を変える第３変
更手段を用い、前記第１の光学素子の光軸方向位置を変
えたときの、前記投影倍率の変化に伴う最大像高の変化
量をΔβ１、前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、前
記コマ収差の変化量をΔＡ１、前記第２の光学素子の光
軸方向位置を変えたときの、前記投影倍率の変化に伴う
最大像高の変化量をΔβ２、前記対称歪曲収差の変化量
をΔＳＤ２、前記コマ収差の変化量をΔＡ２、前記露光
光の波長を変えたときの、前記投影倍率の変化に伴う最
大像高の変化量をΔβ３、前記対称歪曲収差の変化量を
ΔＳＤ３、前記コマ収差の変化量をΔＡ３、としたと
き、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ１），
（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳＤ３，
ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３０°以
上１５０°以下となるように投影倍率と対称歪曲収差と
コマ収差を調節することを特徴とする。ここで、上記各
変化量は、実際の変化量を各変更手段による最大変化量
で規格化した値である。According to a fourth aspect of the invention, there is provided a method for adjusting an optical characteristic, comprising adjusting a projection magnification, a symmetric distortion and a coma of a projection optical system.
A method of, and a second changing means for changing the optical axis direction position of the second optical element of the first first changing means for changing the optical axis direction position of the optical elements of the projection optical system of the projection optical system A maximum image associated with a change in the projection magnification when the position of the first optical element in the optical axis direction is changed using a third changing unit that changes the wavelength of exposure light incident on the projection optical system. The change amount of the height is Δβ1, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD1, the change amount of the coma aberration is ΔA1, and the change in the projection magnification when the position of the second optical element in the optical axis direction is changed. The change amount of the maximum image height is Δβ2, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, the change amount of the coma aberration is ΔA2, and the change of the projection magnification when the wavelength of the exposure light is changed. The change amount is Δβ3, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD3, When the amount of change Derutaei3, and the three vectors (Δβ1, ΔSD1, ΔA1),
(Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔSD3,
ΔA3) , the projection magnification and the symmetric distortion are set so that the angles formed by two of them are all 30 ° or more and 150 ° or less.
It is characterized in that coma is adjusted. Here, each of the change amounts is a value obtained by normalizing the actual change amount with the maximum change amount by each changing unit.

【００２０】請求項５の発明は、前記投影光学系の光学
素子がレンズ等の屈折素子のみより構成してあるか、前
記投影光学系の光学素子がレンズ等の屈折素子と鏡等反
射素子により構成してあることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１項に記載の光学特性調節方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the optical system of the projection optical system.
Whether the element is composed of only a refractive element such as a lens
The optical element of the projection optical system is opposite to a refractive element such as a lens and a mirror.
3. A projection device comprising:
4. The method for adjusting optical characteristics according to any one of items 4.

【００２１】請求項６の発明は、前記投影光学系に入射
する露光光の波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎ
ｍ、１５７ｎｍのいずれかであることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１項に記載の光学特性調節方法であ
る。 According to a sixth aspect of the present invention, the light enters the projection optical system.
Exposure light having a wavelength of 365 nm, 248 nm, 193 n
m, or 157 nm
Item 5. The method for adjusting optical characteristics according to any one of Items 1 to 4.
You.

【００２２】請求項７の発明は、波長２４８ｎｍ、１９
３ｎｍまたは１５７ｎｍの遠紫外線を発するエキシマレ
ーザを備えることを特徴とする請求項６に記載の光学特
性調節方法である。 According to a seventh aspect of the present invention, the wavelength of 248 nm
Excimer which emits 3nm or 157nm deep ultraviolet rays
7. The optical characteristic according to claim 6, further comprising a user.
It is a sex control method.

【００２３】請求項８の発明は、照明光学系の有効光源
の形状の変更に応じて前記露光光の波長を好ましい値に
変えることを特徴とする請求項７に記載の光学特性調節
方法である。 The invention according to claim 8 is an effective light source for an illumination optical system.
The wavelength of the exposure light to a preferred value according to the change in the shape of
The optical characteristic adjustment according to claim 7, wherein the optical characteristic is changed.
Is the way.

【００２４】請求項９の発明は、前記照明光学系の有効
光源の形状の変更に応じて前記投影倍率と対称歪曲収差
のそれぞれを好ましい値に変えることを特徴とする請求
項８に記載の光学特性調節方法である。 According to a ninth aspect of the present invention, the illumination optical system is effective.
The projection magnification and symmetric distortion according to the change of the shape of the light source
Each of which is changed to a preferable value.
Item 9 is an optical characteristic adjusting method according to Item 8.

【００２５】請求項１０の発明は、請求項１から４のい
ずれか１項の光学特性調節方法により投影光学系の光学
特性を調節する機能を有することを特徴とする投影露光
装置である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus having a function of adjusting an optical characteristic of a projection optical system by the optical characteristic adjusting method according to any one of the first to fourth aspects.

【００２６】請求項１１の発明は、請求項１から９のい
ずれか１項の光学特性調節方法により光学特性が調節さ
れた投影光学系によりレチクルのデバイスパターンを投
影してウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現
像する段階とを含むことを特徴とするデバイス製造方法
である。 [0026] The invention of claim 11 is the invention according to claims 1 to 9
The optical characteristics are adjusted by the optical characteristic adjustment method described in item 1.
Projected reticle device pattern by the projected optical system
Exposing the wafer by shading, and exposing the exposed wafer.
Imaging device comprising the steps of:
It is.

【００２７】[0027]

【発明の実施の形態】図１は本発明の光学特性調節方法
を利用する投影露光装置の実施形態１の要部概略図であ
る。FIG. 1 shows a method for adjusting optical characteristics according to the present invention.
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of a projection exposure apparatus that utilizes the above.

【００２８】図中、１はインジェクションロッキングし
た又はインジェクションロッキングしていない、共振機
器内部に分光素子を設けて狭帯域化したエキシマレーザ
ー等の露光光源である。２は照明光学系であり、コリメ
ーターレンズ２０、オプティカルインテグレータ２１、
コンデンサーレンズ２２、折り曲げミラー２３等を有し
ている。照明光学系２は、レチクル４面上を均一に照明
し、それによって、ウエハ６面上での光の照度分布が均
一になるようにしている。レチクル４にはＩＣ，ＬＳＩ
等の微細な電子回路パターンが形成されている。投影光
学系５はレチクル４の電子回路パターンをウエハ６面上
に所定の縮小倍率で投影している。In the drawing, reference numeral 1 denotes an exposure light source such as an excimer laser or the like, which is injection-locked or non-injection-locked, and has a narrow band by providing a spectral element inside the resonance device. An illumination optical system 2 includes a collimator lens 20, an optical integrator 21,
It has a condenser lens 22, a bending mirror 23 and the like. The illumination optical system 2 uniformly illuminates the surface of the reticle 4 to thereby make the illuminance distribution of light on the surface of the wafer 6 uniform. IC, LSI for reticle 4
And other fine electronic circuit patterns. The projection optical system 5 projects the electronic circuit pattern of the reticle 4 onto the surface of the wafer 6 at a predetermined reduction magnification.

【００２９】７は光学特性検出手段であり、この検出手
段はウエハ６の位置にウエハ６の代りに例えば２次元撮
像素子（不図示）からなる光電変換手段を配設し、この
撮像素子上にレチクル４の回路パターンや格子点検出用
の格子パターンを投影し、この撮像素子からの画像デー
タによってレチクル４のパターン像の結像状態をモニタ
することにより、投影光学系５の投影倍率（誤差）、球
面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差（誤差）等を光
電的に検出している。Numeral 7 is an optical characteristic detecting means. This detecting means is provided with a photoelectric conversion means comprising, for example, a two-dimensional image pickup device (not shown) in place of the wafer 6 at the position of the wafer 6, and on this image pickup device. The projection magnification (error) of the projection optical system 5 is achieved by projecting a circuit pattern of the reticle 4 and a lattice pattern for detecting a lattice point, and monitoring an image forming state of the pattern image of the reticle 4 by image data from the image sensor. , Spherical aberration, coma, astigmatism, distortion (error) and the like are photoelectrically detected.

【００３０】８は第１補正手段であり、検出手段７から
の出力信号に基づいて投影光学系５を構成する各レンズ
群のうちの所定の複数、例えば２つのレンズ群を光軸上
の所望の位置へ移動させている。尚、各レンズ群は１つ
又は複数のレンズより成る。Reference numeral 8 denotes a first correction unit which, based on an output signal from the detection unit 7, specifies a predetermined plurality of, for example, two, lens units among the lens units constituting the projection optical system 5 on the optical axis. Has been moved to the position. Each lens group includes one or more lenses.

【００３１】９は第２補正手段であり、検出手段７から
の信号に基づいて光源１の発振波長を変化させている。Reference numeral 9 denotes a second correction means for changing the oscillation wavelength of the light source 1 based on a signal from the detection means 7.

【００３２】本実施形態では光源１であるエキシマレー
ザ（例えば、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレ
ーザ、Ｆ２エキシマレーザ）におけるプリズムやエタロ
ンやグレーティング等の前述の分光素子を駆動してそれ
らの姿勢を変えることによって光源１の発振波長を変化
させて、そこからの露光光の波長を変更する。In this embodiment, the above-described spectral elements such as prisms, etalons, and gratings in an excimer laser (eg, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, and an F2 excimer laser) as the light source 1 are driven to change their attitude. To change the oscillation wavelength of the light source 1 to change the wavelength of the exposure light therefrom.

【００３３】本実施形態は投影光学系中のレンズ群のう
ちの適切な２つのレンズ群の光軸上移動させて、それら
の位置を調整すると共に光源１の発振波長も変化させて
その値を調整することにより、投影光学系の投影倍率と
歪曲収差に加え、他の諸収差を調整している。この調整
によって、投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤差を、他
の諸収差を問題が生じないようにあまり変化させない
で、良好に補正している。In the present embodiment, two appropriate lens units in the projection optical system are moved on the optical axis to adjust their positions and change the oscillation wavelength of the light source 1 to change the values. The adjustment adjusts other aberrations in addition to the projection magnification and distortion of the projection optical system. By this adjustment, the projection magnification error and the distortion error of the projection optical system are satisfactorily corrected without being changed so much that other aberrations do not cause a problem.

【００３４】本実施形態における第１補正手段８はレン
ズ駆動手段から成っている。The first correcting means 8 in the present embodiment comprises a lens driving means.

【００３５】レンズ駆動手段としては、例えばレンズ群
を保持する移動鏡筒を、エアベアリングガイドで案内す
る形にしておいて駆動圧源のエア圧力によって移動鏡筒
を光軸方向に移動させる手段や、ピエゾ素子に適当な電
圧を印加して移動鏡筒を移動させる手段等が適用可能で
ある。As the lens driving means, for example, means for moving the movable lens barrel holding the lens group in the form of being guided by an air bearing guide and moving the movable lens barrel in the optical axis direction by the air pressure of the drive pressure source, Means for moving the movable lens barrel by applying an appropriate voltage to the piezo element can be applied.

【００３６】本実施形態では検出手段７により、撮像素
子上に形成されたパターン像の画像処理を行うことによ
りパターン像を解析し、解析結果に基づいて第１補正手
段８にレンズ群の駆動量に対応する信号を入力し、及び
／又は補正手段９に発振波長を変えるための波長変化の
信号を入力する方式を用いているが、この他の方法とし
て投影光学系の周囲の温度，気圧，湿度等の変動をそれ
ぞれに対応するセンサーで検出してこれらの変動値に基
づいて補正手段８によりレンズ群を駆動し、又補正手段
９で波長を変化させる方法を用いてもよい。In this embodiment, the detection means 7 analyzes the pattern image by performing image processing on the pattern image formed on the image sensor, and the first correction means 8 sends the driving amount of the lens group to the first correction means 8 based on the analysis result. And / or a method of inputting a signal of a wavelength change for changing the oscillation wavelength to the correction means 9 is another method. A method may be used in which a change in humidity or the like is detected by a corresponding sensor, the lens group is driven by the correction means 8 based on these fluctuation values, and the wavelength is changed by the correction means 9.

【００３７】本実施形態の投影露光装置は、投影光学系
の投影倍率と対称歪曲収差とこれら以外のある光学特性
とを調節するために、前記光学系の第１の光学パラメー
タを変える第１変更手段；前記光学系の第２の光学パラ
メータを変える第２変更手段；及び前記光学系の第３の
光学パラメータを変える第３変更手段を有し、前記第１
の光学パラメータを変えたときの、前記投影倍率の変化
量をΔβ１、前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、前
記光学特性の変化量をΔＡ１、前記第２の光学パラメー
タを変えたときの、前記投影倍率の変化量をΔβ２、前
記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ２、前記光学特性の変
化量をΔＡ２、前記第３の光学パラメータを変えたとき
の前記投影倍率の変化量をΔβ３、前記対称歪曲収差の
変化量をΔＳＤ３、前記光学特性の変化量をΔＡ３、と
したとき、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ
１），（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳ
Ｄ３，ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３
０°以上１５０°以下である。ここで、上記各変化量
は、実際の変化量を各変更手段による最大変化量で規格
化した値である。The projection exposure apparatus according to the present embodiment has a first modification for changing a first optical parameter of the optical system in order to adjust a projection magnification, a symmetric distortion, and certain other optical characteristics of the projection optical system. Means; second changing means for changing a second optical parameter of the optical system; and third changing means for changing a third optical parameter of the optical system;
When changing the optical parameters of the above, the change amount of the projection magnification is Δβ1, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD1, the change amount of the optical characteristics is ΔA1, and the second optical parameter is changed. The change amount of the projection magnification is Δβ2, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, the change amount of the optical characteristic is ΔA2, the change amount of the projection magnification when the third optical parameter is changed is Δβ3, and the symmetric distortion is Assuming that the amount of change in aberration is ΔSD3 and the amount of change in the optical characteristics is ΔA3, three vectors (Δβ1, ΔSD1, ΔA3)
1), (Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔS
D3, ΔA3) are all 3
0 ° or more and 150 ° or less. Here, each of the change amounts is a value obtained by normalizing the actual change amount with the maximum change amount by each changing unit.

【００３８】２つのベクトルが互いになす角度θの計算
には下記の(1)式を用いた。２つのベクトルV1，V2をV1=
(X1，Y1，Z1)、V2=(X2，Y2，Z2)とすると、The following equation (1) was used to calculate the angle θ between the two vectors. The two vectors V1 and V2 are expressed as V1 =
If (X1, Y1, Z1) and V2 = (X2, Y2, Z2),

【００３９】[0039]

【数１】 (Equation 1)

【００４０】本実施形態の好ましい形態では、前記第１
変更手段が第１のレンズなどの第１の光学素子の光軸方
向位置を変え、前記第２変更手段が第２のレンズなどの
第２の光学素子の光軸方向位置を変え、前記第３変更手
段が前記光学系に入射するエキシマレーザ光などの露光
光の波長を変える。また、本発明のこの好ましい形態で
は、前記光学系の前記他の光学特性として少なくともコ
マ収差を有している。In a preferred embodiment of the present embodiment, the first
The changing means changes the position of a first optical element such as a first lens in the optical axis direction, and the second changing means changes the position of a second optical element such as a second lens in the direction of the optical axis. The changing means changes the wavelength of exposure light such as excimer laser light incident on the optical system. In this preferred embodiment of the present invention, at least coma is present as the other optical characteristic of the optical system.

【００４１】次に本実施形態における投影光学系の投影
倍率、歪曲収差、そして他の諸収差の具体的な調整方法
について説明する。Next, a specific method of adjusting the projection magnification, distortion, and other aberrations of the projection optical system in the present embodiment will be described.

【００４２】本実施形態では、「第１のレンズ群を光軸
方向に移動すること」と「第２のレンズ群を光軸方向に
移動すること」と「露光波長を変化させること」を有し
ており、少なくとも３つの要素を変化させている。その
際の投影光学系の光学特性の制御の手法は、以下の２つ
がある。In this embodiment, there are "moving the first lens group in the optical axis direction", "moving the second lens group in the optical axis direction", and "changing the exposure wavelength". And changes at least three factors. At this time, there are the following two methods for controlling the optical characteristics of the projection optical system.

【００４３】（第１の手法）投影倍率誤差および歪曲収
差を補正する際の他の収差変化のうち、少なくとも１
つ、とくにコマ収差変化を０にする。(First Method) At least one of the other aberration changes when correcting the projection magnification error and the distortion is corrected.
In particular, the change in coma aberration is set to zero.

【００４４】（第２の手法）投影倍率誤差および歪曲誤
差を補正する際、他の収差変化のうち、少なくとも２
つ、とくにコマ収差変化および像面湾曲変化を最小にす
ること。(Second Method) When correcting the projection magnification error and the distortion error, at least two of the other aberration changes
In particular, minimizing changes in coma and field curvature.

【００４５】本投影露光装置は、これら２つの手法のそ
れぞれを行なうモードを有し、ユーザーが適宜どちらか
一方を選択できる。The projection exposure apparatus has a mode for performing each of these two methods, and the user can appropriately select one of them.

【００４６】つまり、ここでは、投影倍率誤差と歪曲誤
差を補正すると共に、これら以外の収差変化をも積極的
に補正あるいは最小化している。That is, here, the projection magnification error and the distortion error are corrected, and other aberration changes are positively corrected or minimized.

【００４７】なお、２つのレンズ群の駆動ではなく、２
箇所のレンズ間の気体の屈折率を変化（圧力変化，温度
変化）させる手段を用いて同様のことを行うことができ
る。It should be noted that instead of driving the two lens groups, 2
The same can be performed by using a means for changing the refractive index (pressure change, temperature change) of the gas between the lenses at the locations.

【００４８】次に前述の（第１の手法）および（第２の
手法）について具体的に説明する。Next, the above (first method) and (second method) will be specifically described.

【００４９】投影光学系のある光学ユニットGiを光軸方
向に駆動量（長さ）Siだけ移動したときの 投影倍率の変化量Δβi…(2-1) 歪曲収差の変化量 ΔSDi…(2-2) 球面収差の変化量 ΔSAi…(2-3) コマ収差の変化量 ΔCMi…(2-4) 像面湾曲の変化量 ΔFCi…(2-5) とする。また、露光光の波長（発振波長）を微小量W だ
け変化させたときの収差変化をそれぞれ 投影倍率の変化量 Δβw…(3-1) 歪曲収差の変化量 ΔSDw…(3-2) 球面収差の変化量 ΔSAw…(3-3) コマ収差の変化量 ΔCMw…(3-4) 像面湾曲の変化量 ΔFCw…(3-5) とする。When the optical unit Gi having the projection optical system is moved in the optical axis direction by the driving amount (length) Si, the change amount of the projection magnification Δβi (2-1) The change amount of the distortion ΔSDi (2- 2) Change amount of spherical aberration ΔSAi ... (2-3) Change amount of coma aberration ΔCMi ... (2-4) Change amount of field curvature ΔFCi ... (2-5). The change in aberration when the wavelength of the exposure light (oscillation wavelength) is changed by a small amount W is the change in projection magnification Δβw ... (3-1) The change in distortion ΔSDw ... (3-2) Spherical aberration .DELTA.SAw (3-3) The amount of change in coma aberration .DELTA.CMw... (3-4) The amount of change in field curvature .DELTA.FCw (3-5).

【００５０】unitG1とunitG2の２群を光軸方向にそれぞ
れ長さS1,S2 だけ動かし、さらに、波長をW だけ変化さ
せたときの各収差の変化量を添字なしで表すと、以下の
関係式が成立する。When the two groups of unitG1 and unitG2 are moved in the optical axis direction by lengths S1 and S2, and the amount of change of each aberration when the wavelength is changed by W is expressed without a subscript, the following relational expression is obtained. Holds.

【００５１】 Δβ ＝ Δβ1 ・S1 ＋ Δβ2 ・S2 ＋ Δβw ・W…(4-1) ΔSD ＝ ΔSD1 ・S1 ＋ ΔSD2 ・S2 ＋ ΔSDw ・W…(4-2) ΔSA ＝ ΔSA1 ・S1 ＋ ΔSA2 ・S2 ＋ ΔSAw ・W…(4-3) ΔCM ＝ ΔCM1 ・S1 ＋ ΔCM2 ・S2 ＋ ΔCMw ・W…(4-4) ΔFC ＝ ΔFC1 ・S1 ＋ ΔFC2 ・S2 ＋ ΔFCw ・W…(4-5) （本発明の第１の手法）投影倍率誤差および歪曲誤差を
補正する際の他の収差変化のうち１つの量、例えば、コ
マ収差の変化を０に（または任意の小さな値に）する場
合（球面収差や像面湾曲の場合でも手法は同じであ
る）。Δβ = Δβ1 · S1 + Δβ2 · S2 + Δβw · W ... (4-1) ΔSD = ΔSD1 · S1 + ΔSD2 · S2 + ΔSDw · W ... (4-2) ΔSA = ΔSA1 · S1 + ΔSA2 · S2 + ΔSAw · W… (4-3) ΔCM = ΔCM1 · S1 + ΔCM2 · S2 + ΔCMw · W… (4-4) ΔFC = ΔFC1 · S1 + ΔFC2 · S2 + ΔFCw · W… (4-5) First Method of the Invention) When one of the other aberration changes in correcting the projection magnification error and the distortion error, for example, the change in the coma aberration is set to 0 (or to any small value) (spherical aberration) Also, the method is the same for the case of image field curvature.

【００５２】２つのunitが長さS1,S2 だけ移動し、波長
がW だけシフトしたときのβ、SD、CMの変化量は次の(4
-1)、(4-2)、(4-4）式で表される。When the two units move by the lengths S1 and S2 and the wavelength shifts by W, the amounts of change in β, SD, and CM are as follows:
-1), (4-2), and (4-4).

【００５３】 Δβ ＝ Δβ1 ・S1 ＋ Δβ2 ・S2 ＋ Δβw ・W…(4-1） ΔSD ＝ ΔSD1 ・S1 ＋ ΔSD2 ・S2 ＋ ΔSDw ・W…(4-2） ΔCM ＝ ΔCM1 ・S1 ＋ ΔCM2 ・S2 ＋ ΔCMw ・W…(4-4） これらの式を逆に解くことにより、駆動量S1,S2 と波長
シフト量W が求められる。変数３つ(S1,S2,W）に対し式
３つなので解は１つに定まる。すなわち、所望の補正量
Δβ, ΔSD, ΔCMだけ補正するための駆動量S1,S2 と波
長シフト量W が定まる。また、そのときの他の収差（こ
こでは球面収差と像面湾曲）の変化量は、(4-3),(4-5）
式にS1,S2,W を代入することで与えられる。Δβ = Δβ1 · S1 + Δβ2 · S2 + Δβw · W ... (4-1) ΔSD = ΔSD1 · S1 + ΔSD2 · S2 + ΔSDw · W ... (4-2) ΔCM = ΔCM1 · S1 + ΔCM2 · S2 + ΔCMw · W (4-4) By solving these equations in reverse, the drive amounts S1 and S2 and the wavelength shift amount W can be obtained. Since there are three equations for three variables (S1, S2, W), the solution is determined to be one. That is, the drive amounts S1, S2 and the wavelength shift amount W for correcting the desired correction amounts Δβ, ΔSD, ΔCM are determined. The changes of other aberrations (here, spherical aberration and field curvature) at that time are (4-3), (4-5)
It is given by substituting S1, S2, W into the equation.

【００５４】すなわち、β、SDに加えてもう一つのパタ
メーター（ここではコマ収差）を適正な値に調整するこ
とができる。That is, in addition to β and SD, another parameter (here, coma) can be adjusted to an appropriate value.

【００５５】なお、各要素を変化させたときの投影光学
系のフォーカス位置の変化は、ウエハを保持するＺステ
ージを光軸方向に移動することで補償される。これは、
各要素を変化させたときのフォーカス位置変化効き率を
露光装置内にテーブルとして持っていて、それに基づい
て計算されたフォーカス位置変化量だけステージを移動
する方法でもよいし、各要素を変化させた直後に、露光
装置に搭載されたＴＴＬオートフォーカス計測系を用い
て投影光学系のフォーカス位置を計測し、その計測結果
に基づいてＺステージを移動させてウエハをフォーカス
位置へアライメントしてもよい。The change in the focus position of the projection optical system when each element is changed is compensated by moving the Z stage holding the wafer in the optical axis direction. this is,
The focus position change effect rate when each element is changed is stored as a table in the exposure apparatus, and the stage may be moved by the focus position change amount calculated based on the table, or each element may be changed. Immediately after that, the focus position of the projection optical system may be measured using a TTL autofocus measurement system mounted on the exposure apparatus, and the Z stage may be moved based on the measurement result to align the wafer with the focus position.

【００５６】この（第１の手法）は、以下のように実施
すると効果的である。This (first method) is effective when implemented as follows.

【００５７】まず、投影倍率誤差および歪曲収差を調整
した際に発生するコマ収差変化を完全に０にする。先に
も述べたように昨今、コマ収差に対する許容量が厳しく
なっており、これは効果がある。この場合、ΔCM＝０と
して上記の式を解けばよい。First, the change in coma caused when the projection magnification error and the distortion are adjusted is completely reduced to zero. As described above, the permissible amount for coma has recently become strict, which is effective. In this case, the above equation may be solved with ΔCM = 0.

【００５８】また、別の使用法として、投影露光装置の
照明モード（通常照明や輪帯照明や４重極照明等）を変
更したときのコマ収差の調整に使用するというのが挙げ
られる。Another use method is to adjust the coma aberration when the illumination mode (normal illumination, annular illumination, quadrupole illumination, etc.) of the projection exposure apparatus is changed.

【００５９】照明モードを変更したときに、投影倍率誤
差および歪曲収差が変化することが知られているが、そ
の主な原因は、投影光学系に残存したコマ収差であるこ
とが明らかになった。また、照明モードを変更したとき
に現像後のレジストパターンの非対称エラーいわゆるコ
マ特性が変化することも分かっており、これも同じく残
存コマ収差によるものである。It is known that the projection magnification error and distortion change when the illumination mode is changed. It has been clarified that the main cause is coma aberration remaining in the projection optical system. . It has also been found that the so-called coma characteristic of the resist pattern after development changes when the illumination mode is changed, which is also caused by residual coma.

【００６０】さらに、投影光学系に残存したコマ収差
は、投影倍率（誤差）や歪曲収差（誤差）が、レチクル
の電子回路パターンのサイズによって変化するという、
いわゆる、「ディストーションの周波数依存性」の原因
になることも分かっており、コマ収差は投影光学系に残
存しないようできるだけ厳しく抑えられるべきものであ
る。Further, the coma remaining in the projection optical system is such that the projection magnification (error) and distortion (error) vary depending on the size of the electronic circuit pattern of the reticle.
It is also known that this causes so-called "frequency dependence of distortion", and coma aberration should be suppressed as strictly as possible so as not to remain in the projection optical system.

【００６１】また、投影光学系に残存コマ収差がある場
合でも、コマ収差を調整することができれば、照明モー
ドごとに最適なコマ収差量を選択することによって、照
明モードを変更したときの投影倍率誤差，歪曲収差の変
化（歪曲誤差），コマ特性変化を最小に調整することが
でき、効果的である。Even if there is residual comatic aberration in the projection optical system, if the comatic aberration can be adjusted, the optimum coma aberration amount is selected for each illumination mode, so that the projection magnification when the illumination mode is changed The error, the change in distortion (distortion error), and the change in coma characteristics can be adjusted to the minimum, which is effective.

【００６２】このようなコマ収差調整に本発明の方法を
使用する場合には、ΔCMを所望の値（当然０も含む）と
し、Δβ＝ΔSD＝０として上記の式を解けばよい。ま
た、コマ収差を調整すると同時に投影倍率と、歪曲収差
を調整する場合は、Δβ，ΔSDにも所望の補正量を入れ
て解けばよい。When the method of the present invention is used for such coma aberration adjustment, the above equation may be solved by setting ΔCM to a desired value (including 0 naturally) and Δβ = ΔSD = 0. When adjusting the projection magnification and the distortion at the same time as adjusting the coma aberration, Δβ and ΔSD may be solved by adding a desired correction amount to Δβ and ΔSD.

【００６３】照明モードごとのコマ収差調整に本発明を
使用する場合、照明モードごとの最適なコマ収差量を露
光装置内のメモリにテーブルとして持っていて、照明モ
ードを変更したときにそのテーブルの照明モード対コマ
収差量の情報に基づいて各光学要素を変化させる形式が
適用可能である。When the present invention is used for adjusting the coma aberration for each illumination mode, the optimum amount of coma aberration for each illumination mode is stored in a memory in the exposure apparatus as a table. A form in which each optical element is changed based on the information on the illumination mode versus the amount of coma is applicable.

【００６４】また、照明モードを変更した時に、レチク
ルのデバイスパターンやテスト用パターンの空中像を観
察や計測したりあるいはウエハ上に焼きつけられたデバ
イスパターンやテスト用パターンの現像パターン（レジ
ストパターン）を計測することにより、コマ収差を計測
し、その情報に基づいてコマ収差を補正する形式が適用
可能である。When the illumination mode is changed, an aerial image of a reticle device pattern or a test pattern is observed or measured, or a developed pattern (resist pattern) of a device pattern or a test pattern printed on a wafer is used. By performing measurement, a form in which coma is measured and coma is corrected based on the information is applicable.

【００６５】（本発明の第２の手法）投影倍率誤差およ
び歪曲収差を補正する際の他の収差変化のうち２つ以上
の量、例えばここではコマ収差変化量と像面湾曲の変化
量、を最小にする場合（他の異なる２つ以上の収差の組
み合わせの場合でも手法は同じである）。(Second Method of the Present Invention) Two or more of the other aberration changes when correcting the projection magnification error and distortion, for example, here, the amount of change in coma aberration and the amount of change in field curvature, (The method is the same even in the case of a combination of two or more different aberrations).

【００６６】(4-1),(4-2）式より、駆動量S1,S2 を波長
シフト量W を用いて表すことができる。すなわち、 S1 = A1 ・W + B1…(5-1) S2 = A2 ・W + B2…(5-2) ただしここで A1 = (Δβ2 ・ΔSDw - Δβw ・ΔSD2) / (Δβ1 ・Δ
SD2 - Δβ2 ・ΔSD1) A2 = (Δβ1 ・ΔSDw - Δβw ・ΔSD1) / (Δβ2 ・Δ
SD1 - Δβ1 ・ΔSD2) B1 = (Δβ ・ΔSD2 - Δβ2 ・ΔSD ) / (Δβ1 ・ΔS
D2 - Δβ2 ・ΔSD1) B2 = (Δβ ・ΔSD1 - Δβ1 ・ΔSD ) / (Δβ2 ・ΔS
D1 - Δβ1 ・ΔSD2) この式を(4-4),(4-5）式に代入すると、ΔCM, ΔFCをW
の１次関数で表すことができる。すなわち、 ΔCM = C1 ・W + D1…(6-1) ΔFC = C2 ・W + D2…(6-2) ただしここで C1 = A1 ・ΔCM1 + A2・ΔCM2 + ΔCMw C2 = A1 ・ΔFC1 + A2・ΔFC2 + ΔFCw D1 = B1 ・ΔCM1 + B2・ΔCM2 D2 = B1 ・ΔFC1 + B2・ΔFC2 ここで、ε＝（ΔCM2 + ΔFC2 ）なる評価量εを導入
する。この量が最小になるようにW の値を決めると、 W = - (C1・D1 + C2 ・D2)／(C12 + C22)…(7) となり、このW の値を(5-1)と(5-2)式に代入することに
よりS1,S2 が決まる。このS1,S2,W は、投影倍率をΔβ
だけ変化させ、歪曲収差をΔSDだけ変化させ、かつ他の
収差変化の自乗和εを最小にする組み合わせである。言
い換えると、この補正方法を用いることにより、投影倍
率および歪曲収差を所望の量だけ補正しつつ、同時に、
それに伴い発生する２つ以上の収差変化を最小に抑える
ことができる。From the equations (4-1) and (4-2), the driving amounts S1 and S2 can be represented by using the wavelength shift amount W. That is, S1 = A1 · W + B1 ... (5-1) S2 = A2 · W + B2 ... (5-2) where A1 = (Δβ2 · ΔSDw-Δβw · ΔSD2) / (Δβ1 · Δ
SD2-Δβ2 ・ ΔSD1) A2 = (Δβ1 ・ ΔSDw-Δβw ・ ΔSD1) / (Δβ2 ・ Δ
SD1-Δβ1 ・ ΔSD2) B1 = (Δβ ・ ΔSD2-Δβ2 ・ ΔSD) / (Δβ1 ・ ΔS
D2-Δβ2 ・ ΔSD1) B2 = (Δβ ・ ΔSD1-Δβ1 ・ ΔSD) / (Δβ2 ・ ΔS
D1-Δβ1 · ΔSD2) When this equation is substituted into equations (4-4) and (4-5), ΔCM and ΔFC become W
Can be expressed by a linear function of That is, ΔCM = C1 · W + D1 ... (6-1) ΔFC = C2 · W + D2 ... (6-2) where C1 = A1 · ΔCM1 + A2 · ΔCM2 + ΔCMw C2 = A1 · ΔFC1 + A2 · ΔFC2 + ΔFCw D1 = B1 · ΔCM1 + B2 · ΔCM2 D2 = B1 · ΔFC1 + B2 · ΔFC2 Here, an evaluation amount ε of ε = (ΔCM 2 + ΔFC 2 ) is introduced. When the value of W is determined so that this amount is minimized, W =-(C1 · D1 + C2 · D2) / (C1 2 + C2 2 ) ... (7), and the value of W is (5-1) ) And (5-2) determine S1 and S2. These S1, S2, W are the projection magnification Δβ
, The distortion is changed by ΔSD, and the sum of squares ε of other aberration changes is minimized. In other words, by using this correction method, while correcting the projection magnification and distortion by a desired amount, at the same time,
A change in two or more aberrations caused by the change can be minimized.

【００６７】最小化する収差の数が３つ以上の場合も同
様の考え方を用いて定式化できる。また、各要素を変化
させたときの投影光学系のフォーカス位置の変化は、ウ
エハを保持するＺステージを光軸方向に移動することで
補償される。これは( 第１の手法) と同様である。When the number of aberrations to be minimized is three or more, it can be formulated using the same concept. Also, a change in the focus position of the projection optical system when each element is changed is compensated by moving the Z stage holding the wafer in the optical axis direction. This is the same as (First Method).

【００６８】この（第２の手法）の補正方法を用いるこ
とにより、投影倍率誤差および歪曲収差を補正したとき
の他の収差変化が小さく抑えられるので、投影倍率, 歪
曲収差の補正量をある程度確保した上で、回路の微細化
に伴うコマ収差などの他収差変化許容量の減少にも対応
可能となる。また、投影光学系の設計面でも有利にな
る。By using this (second technique) correction method, other aberration changes when correcting the projection magnification error and distortion are suppressed to a small value, so that the projection magnification and distortion are corrected to some extent. In addition, it becomes possible to cope with a decrease in an allowable variation of other aberrations such as coma due to miniaturization of a circuit. This is also advantageous in terms of designing the projection optical system.

【００６９】なお、この補正方法を用いる場合には、最
小化する収差の変化量の比、すなわち、ΔCMi/ΔFCi (i
=1,2,w) の値が近い光学要素の組み合わせを選ぶと、高
い効果が得られる。または、投影光学系の設計時に近い
値になるよう配慮する。When this correction method is used, the ratio of the amount of change in aberration to be minimized, that is, ΔCMi / ΔFCi (i
(1, 2, w), a high effect can be obtained. Alternatively, care should be taken to make the values close to the values when designing the projection optical system.

【００７０】図２は本実施形態１の投影光学系５のレン
ズ断面図である。本実施形態では露光光として波長248m
m に対し収差補正をしている。この波長は、ＫｒＦエキ
シマレーザの発振波長である。FIG. 2 is a lens sectional view of the projection optical system 5 according to the first embodiment. In this embodiment, the exposure light has a wavelength of 248 m.
m is corrected for aberration. This wavelength is the oscillation wavelength of the KrF excimer laser.

【００７１】同図において、R は電子回路パターンが形
成されているレチクルで投影光学系のobject planeにあ
るG1〜 G16は投影光学系を構成するレンズである。ま
た、Wはウエハであり、投影光学系の最良像面(image pl
ane)に配置される。S1はレチクルR と投影光学系の第１
レンズ面との距離、Skは投影光学系の最終レンズ面とウ
エハW との距離を示している。In the figure, R is a reticle on which an electronic circuit pattern is formed, and G1 to G16 in the object plane of the projection optical system are lenses constituting the projection optical system. W is a wafer, and the best image plane of the projection optical system (image pl
ane). S 1 is the reticle R and the first of the projection optical system
The distance S k from the lens surface indicates the distance between the final lens surface of the projection optical system and the wafer W.

【００７２】本実施形態における投影光学系の数値デー
タを表１に示す。数値データにおいてRiは物体側より順
に第i 番目のレンズ面の曲率半径(mm)、Diは物体側より
順に第i 番目のレンズ面と第i+1 番目のレンズ面との間
隔(mm)、Niは物体側より順に第i 番目のレンズ面と第i+
1 番目のレンズ面の間の媒質の屈折率である。Table 1 shows numerical data of the projection optical system in this embodiment. In the numerical data, Ri is the radius of curvature of the i-th lens surface in order from the object side (mm), Di is the distance between the i-th lens surface and the i + 1-th lens surface in order from the object side (mm), Ni is the i-th lens surface and the i +
The index of refraction of the medium between the first lens surfaces.

【００７３】また、表２には、表１のレンズデータを有
する投影光学系において、レンズ群G1，G2を個別に光軸
方向に50μm 移動させ、レーザの発振波長を＋１０pmシ
フトさせた場合の、諸収差の変化量を示す。Table 2 shows that, in the projection optical system having the lens data of Table 1, the lens groups G1 and G2 are individually moved by 50 μm in the optical axis direction and the laser oscillation wavelength is shifted by +10 pm. It shows the variation of various aberrations.

【００７４】[0074]

【表１】 [Table 1]

【００７５】[0075]

【表２】 [Table 2]

【００７６】表２に挙げたデータから、まず、従来の２
つのレンズ群の駆動による投影倍率誤差および歪曲収差
を補正するシステム( 従来方法) を考えてみる。From the data listed in Table 2, first, the conventional 2
Consider a system (conventional method) for correcting a projection magnification error and distortion caused by driving two lens groups.

【００７７】表２のデータに基づいて計算を行った結
果、投影倍率を50ppm 、歪曲収差を100nm 補正する場
合、 G1 42.2 μm G2 103.7 μm だけ２つのレンズ群を移動すると投影倍率誤差および歪
曲収差が補正でき、そのときの他の各収差の変化量は以
下のようになる。As a result of calculation based on the data in Table 2, when the projection magnification is corrected to 50 ppm and the distortion is corrected to 100 nm, when the two lens groups are moved by G1 42.2 μm G2 103.7 μm, the projection magnification error and the distortion are reduced. The correction can be performed, and the changes of the other aberrations at that time are as follows.

【００７８】球面収差変化量 0.021λ コマ収差変化量 -0.050λ 像面湾曲変化量 0.170μm これよりコマ収差と像面湾曲が特に大きく変化している
ことが分かる。Spherical aberration change amount 0.021λ Coma aberration change amount -0.050λ Field curvature change amount 0.170 μm From this, it can be seen that the coma aberration and the field curvature change particularly greatly.

【００７９】次に、前述の２つの手法を本光学系に適応
してみる。Next, the above two methods will be applied to the present optical system.

【００８０】（第１の手法）投影倍率誤差および歪曲収
差を補正し、かつ、コマ収差変化を０にする。(First Method) A projection magnification error and distortion are corrected, and a change in coma is set to zero.

【００８１】表２のデータおよび(4-1）〜(4-5）式に基
づいて計算を行った結果、投影倍率を50ppm 、歪曲収差
を100nm 補正する場合、 G1 35.9 μm G2 81.4 μm W -12.4 pm だけ２つのレンズ群を移動させ且つ発振波長をシフトす
ると投影倍率および歪曲収差が補正でき、同時に、コマ
収差変化量を０にできる。As a result of calculation based on the data of Table 2 and the equations (4-1) to (4-5), when correcting the projection magnification to 50 ppm and the distortion to 100 nm, G1 35.9 μm G2 81.4 μm W − By moving the two lens groups by 12.4 pm and shifting the oscillation wavelength, the projection magnification and distortion can be corrected, and at the same time, the amount of change in coma can be reduced to zero.

【００８２】そのときの他の各収差の変化量は以下のよ
うになる。At this time, the other amounts of change of the aberrations are as follows.

【００８３】球面収差変化量 -0.040 λ 像面湾曲変化量 0.116 μm 先の従来例では、-0.05 λ発生していたコマ収差変化が
本発明では全く発生しない。このように、本発明では、
投影倍率誤差および歪曲収差を補正した後の残りの収差
のうち、少なくとも１つは０にすることができるという
改善効果がある。Spherical aberration change amount -0.040 λ Field curvature change amount 0.116 μm In the prior art, the coma aberration change that occurs at -0.05 λ does not occur at all in the present invention. Thus, in the present invention,
There is an improvement effect that at least one of the remaining aberrations after correcting the projection magnification error and the distortion can be reduced to zero.

【００８４】ここでは、コマ収差変化が０になるよう補
正を行ったが、コマ収差変化が所望の値になるよう補正
を行うことも当然できる。Here, the correction is performed so that the coma aberration change becomes zero, but it is naturally possible to perform the correction so that the coma aberration change becomes a desired value.

【００８５】なお、ここではコマ収差変化を例に挙げて
説明したが、球面収差や像面湾曲の場合も同様の手法に
よって補正できる。Although the change in coma has been described as an example here, spherical aberration and field curvature can be corrected by the same method.

【００８６】また、この場合、波長を変化させたときの
補正対象外の各収差変化、および、レンズ群を駆動した
ときの補正対象外の各収差変化はなるべく小さい方が望
ましいのは言うまでもなく、通常、そのようなレンズ群
を選んで補正系に使用する。あるいは、投影光学系の設
計時に補正群は補正対象外の各収差変化が極力小さくな
るよう最適化される。In this case, it is needless to say that it is desirable that the change of each aberration not to be corrected when the wavelength is changed and the change of each aberration not to be corrected when the lens group is driven be as small as possible. Usually, such a lens group is selected and used for a correction system. Alternatively, at the time of designing the projection optical system, the correction group is optimized so that changes in aberrations outside the correction target are minimized.

【００８７】また、駆動ストロークが大きくなると、前
述のごとく、機械制御面での不具合が顕在化する怖れが
あるのでこの場合も、各レンズ群を駆動したときのΔ
β, ΔSD, ΔCMに対する効き率に配慮して補正系を構成
する必要がある。具体的には、第i 群（iは自然数）を
駆動した時と発振波長を変化させた時の 投影倍率の変化量, Δβi,Δβw 歪曲収差の変化量, ΔSDi,ΔSDw コマ収差の変化量, ΔCMi,ΔCMw を成分とするベクトル（Δβ1,ΔSD1,ΔCM1),(Δβ2,Δ
SD2,ΔCM2),(Δβw,ΔSDw,ΔCMw)を考え、これらのベク
トルが互いになす角が０より十分大きく好ましくは３０
°以上１５０°以下となるように設計時に最適化するの
が良い。If the drive stroke is increased, as described above, there is a fear that a problem on the mechanical control surface may become apparent.
It is necessary to configure a correction system in consideration of the efficiency for β, ΔSD, and ΔCM. Specifically, the amount of change in projection magnification when driving the i-th lens unit (i is a natural number) and when changing the oscillation wavelength, the amount of change in Δβi, Δβw distortion, the amount of change in ΔSDi, ΔSDw coma, Vectors (Δβ1, ΔSD1, ΔCM1) with ΔCMi, ΔCMw as components, (Δβ2, Δ
Considering (SD2, ΔCM2), (Δβw, ΔSDw, ΔCMw), the angle between these vectors is sufficiently larger than 0, preferably 30.
It is better to optimize at the time of design so as to be not less than 150 ° and not more than 150 °.

【００８８】また、そのような群を選んで補正系に使用
するのが良い。とくに、最大像高におけるこれらの３つ
のベクトルが互いに成す角はそれぞれ３０°以上１５０
°以下あることが望ましい。なお、この場合、Δβ, Δ
SD, ΔCMの３つを補正する場合について説明したが、同
様の議論は、任意の３つの光学性能を補正する際にも適
用できる。It is preferable to select such a group and use it for the correction system. In particular, the angle formed by these three vectors at the maximum image height is 30 ° or more and 150 ° or more, respectively.
° or less is desirable. In this case, Δβ, Δ
Although the case of correcting three of SD and ΔCM has been described, the same discussion can be applied to the correction of any three optical performances.

【００８９】ベクトルの各要素は、倍率、ディストーシ
ョン、コマ収差等からなり、それぞれ単位がばらばらで
あり、数字のオーダが違いすぎるなどの不具合があるの
で、それぞれ各要素を、補正系で調整できる各要素の最
大調整量（各要素の最大変化量）で規格化しておくのが
合理的である。Each element of the vector is composed of magnification, distortion, coma aberration, etc., and has a problem that the units are different from each other and that the order of the numbers is too different. Therefore, each element can be adjusted by the correction system. It is reasonable to standardize with the maximum adjustment amount of the element (the maximum change amount of each element).

【００９０】本実施例のケースでは、ベクトルを構成す
る要素をΔβ，ΔSD，ΔCMとすると、３つのベクトル
（Δβ，ΔSD，ΔCM）はそれぞれ以下のようになる（表
２参照）。In the case of this embodiment, if the elements constituting the vectors are Δβ, ΔSD, and ΔCM, the three vectors (Δβ, ΔSD, ΔCM) are as follows (see Table 2).

【００９１】・Ｇ１ベクトル：（90.4，-65.7，-0.00
6） ・Ｇ２ベクトル：（-12.7，74.9，-0.022） ・波長ベクトル：（-4.7，-20.2，-0.032） このままでは各要素の数字の桁に差がありすぎ、３つの
ベクトルが空間内に適切に配置しないので、Δβを50(p
pm)、ΔSDを150(nm)、ΔCMを0.1（λ）で規格化する。
これらの値は、この補正系で調整する最大調整量であ
り、露光装置のスペックなどより決まる値である。G1 vector: (90.4, -65.7, -0.00
6) ・ G2 vector: (-12.7, 74.9, -0.022) ・ Wavelength vector: (-4.7, -20.2, -0.032) In this state, there is too much difference in the digit of each element, and three vectors are in the space. Since it is not arranged properly, Δβ is 50 (p
pm) and ΔSD are normalized to 150 (nm), and ΔCM is normalized to 0.1 (λ).
These values are the maximum adjustment amounts to be adjusted by this correction system, and are determined by the specifications of the exposure apparatus.

【００９２】規格化した各ベクトルはそれぞれ、 ・Ｇ１ベクトル：（1.808，-0.438，-0.060） ・Ｇ２ベクトル：（-0.254，0.499，-0.220） ・波長ベクトル：（-0.094，-0.135，-0.320） となり、このとき各ベクトルのなす角度は、それぞれ以
下のように９０°近辺の値になる。The standardized vectors are as follows: G1 vector: (1.808, -0.438, -0.060) G2 vector: (-0.254, 0.499, -0.220) Wavelength vector: (-0.094, -0.135, -0.320) ), And the angle between the vectors at this time is a value near 90 ° as follows.

【００９３】 ・Ｇ１ベクトルとＧ２ベクトルのなす角度：126.4° ・Ｇ２ベクトルと波長ベクトルのなす角度：82.8° ・波長ベクトルとＧ１ベクトルのなす角度：97.9° ここで、ベクトルが互いになす角度の計算には、前記
(1)式を用いた。The angle formed by the G1 vector and the G2 vector: 126.4 ° The angle formed by the G2 vector and the wavelength vector: 82.8 ° The angle formed by the wavelength vector and the G1 vector: 97.9 ° Here, the angle formed by the vectors is calculated. Is
Equation (1) was used.

【００９４】（第２の手法）投影倍率誤差および歪曲誤
差を補正し、かつ、コマ収差変化および像面湾曲変化を
最小にする。(Second Method) A projection magnification error and a distortion error are corrected, and a change in coma aberration and a change in field curvature are minimized.

【００９５】表２のデータと(5) 〜(7) および(4) 式に
基づいて計算を行う。ただしここでは、最小化する評価
量として、ε' ＝[(0.33* ΔCM)2 + (0.2* ΔFC)2 ] を
用いた。ΔCMとΔFCの前に係数がかかっているところ
が、前述のεと異なるが、これは、コマ収差と像面湾曲
のバランスをとって最小化を行うための重み係数であ
る。The calculation is performed based on the data in Table 2 and the equations (5) to (7) and (4). However, here, ε ′ = [(0.33 * ΔCM) 2 + (0.2 * ΔFC) 2 ] was used as the evaluation amount to be minimized. The difference between CMCM and ΔFC is that the coefficient is applied before ΔCM, which is a weighting coefficient for minimizing the balance between coma aberration and field curvature.

【００９６】計算の結果、投影倍率を50ppm 、歪曲収差
を100nm 補正する場合、 G1 31.9 μm G2 67.4 μm W -20.2 pm だけ２つのレンズ群G1，G2を移動させ且つ発振波長をシ
フトすると投影倍率誤差および歪曲誤差が補正でき、同
時に、コマ収差変化量、像面湾曲変化量を最小にするこ
とができる。コマ収差および像面湾曲は コマ収差変化量 0.032 λ 像面湾曲変化量 0.082 μm だけ変化し、そのときの球面収差の変化量は以下のよう
になる。As a result of calculation, when the projection magnification is corrected to 50 ppm and the distortion is corrected to 100 nm, when the two lens groups G1 and G2 are moved by G1 31.9 μm G2 67.4 μm W -20.2 pm and the oscillation wavelength is shifted, the projection magnification error And distortion errors can be corrected, and at the same time, the amount of change in coma aberration and the amount of change in field curvature can be minimized. Coma and field curvature change by coma aberration change 0.032 λ field curvature change 0.082 μm, and spherical aberration change at that time is as follows.

【００９７】球面収差変化量 -0.078 λ 先に示した（第１の手法）のように、コマ収差変化を完
全に０にするというような劇的な効果はないが、従来例
に比べて、コマ収差変化、像面湾曲変化とも減少し、投
影倍率誤差および歪曲収差を補正しても、良好な結像特
性がほぼ保存される効果があることが分かる。Spherical aberration change amount -0.078 λ Although there is no dramatic effect of making the coma aberration change completely zero as described above (the first method), compared with the conventional example, It can be seen that both the coma aberration change and the field curvature change are reduced, and even if the projection magnification error and the distortion are corrected, there is an effect that good imaging characteristics are almost preserved.

【００９８】この場合、２つのレンズ群を光軸方向に移
動したときに、投影倍率および歪曲収差以外の光学性能
の変化が少ないようにしておき、投影倍率および歪曲収
差は、主として２つのレンズ群の移動で調整し、その際
に生じたその他の収差の変化を露光波長を変化させてさ
らに最小化するのが良い。この時、本実施例では、第１
のレンズ群G1を変化させた時の 投影倍率の変化による最大像高の変化量をΔβ1 対称歪曲収差の変化による最大像高の変化量をΔSD1と
し、他方の第２のレンズ群を移動させた時の 投影倍率の変化による最大像高の変化量をΔβ2 対称歪曲収差の変化による最大像高の変化量をΔSD2 としたとき、In this case, when the two lens groups are moved in the optical axis direction, a change in optical performance other than the projection magnification and the distortion is kept small, and the projection magnification and the distortion are mainly changed by the two lens groups. It is preferable to further minimize the change in other aberrations generated at that time by changing the exposure wavelength. At this time, in the present embodiment, the first
The change amount of the maximum image height due to the change in the projection magnification when the lens group G1 was changed was Δβ1, the change amount of the maximum image height due to the change in the symmetric distortion was ΔSD1, and the other second lens group was moved. When the maximum image height change due to the change in the projection magnification is Δβ2, the maximum image height change due to the symmetric distortion is ΔSD2,

【００９９】[0099]

【数２】 (Equation 2)

【０１００】で表されるθが、３０°以上１５０°以下
であるように投影光学系が構成してあり、これにより各
移動レンズ群の機械的精度と駆動ストロークを最適化し
ている。The projection optical system is configured so that θ represented by the following is not less than 30 ° and not more than 150 °, thereby optimizing the mechanical accuracy and the driving stroke of each moving lens group.

【０１０１】なお、本実施例では、ＫｒＦ エキシマレ
ーザを露光光源( 波長248nm)とする単一硝材で構成され
る投影レンズで説明を行ったが、複数種の硝材で構成さ
れた投影レンズにおいても同様の手法で補正を行うこと
ができる。もちろん、露光光源もＫｒＦエキシマレーザ
に限定されるものではなく、ＡｒＦ エキシマレーザ(波
長193nm)やF2レーザ(波長157nm)、超高圧水銀灯（i線：
波長365nm）などを露光光源とする投影露光装置にも適
用可能なのは言うまでもない。In the present embodiment, the description has been made of a projection lens composed of a single glass material using a KrF excimer laser as an exposure light source (wavelength: 248 nm). However, a projection lens composed of a plurality of types of glass materials is also used. Correction can be performed in a similar manner. Of course, the exposure light source is not limited to the KrF excimer laser, but may be an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), an F2 laser (wavelength 157 nm), or an ultra-high pressure mercury lamp (i-line:
Needless to say, the present invention can also be applied to a projection exposure apparatus using an exposure light source such as a wavelength of 365 nm.

【０１０２】また、これらの実施例で述べてきた補正方
法において、投影倍率誤差、歪曲誤差、コマ収差や像面
湾曲などの変化量を得るために各種手段を利用できる。In the correction methods described in these embodiments, various means can be used to obtain the amount of change in projection magnification error, distortion error, coma aberration, field curvature, and the like.

【０１０３】具体的には、 ・周囲の気圧を測定し、気圧の基準状態からの変化量に
基づいて、投影倍率誤差、歪曲誤差（収差）、コマ収
差、像面湾曲などの変化量を計算する手段 ・投影光学系の温度を測定し、温度の基準状態からの変
位量に基づいて、投影倍率誤差、歪曲誤差（収差）、コ
マ収差、像面湾曲などの変化を計算する手段 ・一定時間ごとに露光/ 非露光の状態を監視して、その
情報に基づいて、投影倍率誤差、歪曲誤差（収差）、コ
マ収差、像面湾曲などの変化を計算する手段 ・レチクル上のパターンを投影光学系を介してウエハ上
に焼きつけたレジスト像を計測し、それに基づいて、投
影倍率誤差、歪曲誤差（収差）、コマ収差、像面湾曲な
どを測定する手段 ・レチクル上のパターンを投影光学系による空中像を計
測し、それに基づいて、投影倍率誤差、歪曲誤差（収
差）、コマ収差、像面湾曲などを測定する手段 ・干渉計などを用いて投影光学系の波面収差を計測し、
それに基づいて、投影倍率誤差、歪曲誤差（収差）、コ
マ収差、像面湾曲などを測定する手段 等である。Specifically, the ambient pressure is measured, and the amount of change in projection magnification error, distortion error (aberration), coma aberration, curvature of field, etc. is calculated based on the amount of change in atmospheric pressure from the reference state. Means for measuring the temperature of the projection optical system and calculating changes in projection magnification error, distortion error (aberration), coma aberration, field curvature, etc., based on the amount of displacement of the temperature from the reference state. Monitors the state of exposure / non-exposure for each and calculates changes in projection magnification error, distortion error (aberration), coma aberration, field curvature, etc. based on the information. ・ Projection optics for pattern on reticle Measures the resist image printed on the wafer through the system, and measures the projection magnification error, distortion error (aberration), coma aberration, field curvature, etc. based on it. ・ The pattern on the reticle is projected by the projection optical system. Measure the aerial image and Based on this, means for measuring projection magnification error, distortion error (aberration), coma aberration, field curvature, etc.-Measure the wavefront aberration of the projection optical system using an interferometer, etc.
Based on this, there are means for measuring a projection magnification error, a distortion error (aberration), a coma aberration, a field curvature, and the like.

【０１０４】また、これらの手段を用いない例として、
露光装置内のメモリに補正情報テーブルを持っておき、
その情報に基づいて補正を行う手法も次のような場合に
は有効である。 ・照明モードごとに最適な投影倍率、歪曲収差、コマ収
差、像面湾曲などの値をテーブルとして露光装置内に備
えており、照明モードを変更する際に、そのテーブルの
情報に基づいて、それらの補正を行っている。As an example not using these means,
Keep the correction information table in the memory of the exposure device,
A method of performing correction based on the information is also effective in the following cases.・ The exposure apparatus has values such as optimal projection magnification, distortion, coma, and field curvature for each illumination mode as a table, and when changing the illumination mode, based on the information in the table, Is corrected.

【０１０５】以上のように本実施形態においては、前記
投影光学系の光学素子をレンズ等の屈折素子のみより構
成したり、前記投影光学系の光学素子をレンズ等の屈折
素子と鏡など反射素子により構成したり、前記投影光学
系に入射する露光光の波長を３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、
１９３ｎｍ、１５７ｎｍのいずれかで構成したり、照明
光学系の有効光源の形状の変更に応じて前記露光光の波
長を好ましい値に変える構成としたり、更に照明光学系
の有効光源の形状の変更に応じて前記投影倍率と対称歪
曲収差のそれぞれを好ましい値に変える構成としたり、
等、様々な形態を採れる。As described above, in the present embodiment, the optical element of the projection optical system is composed of only a refractive element such as a lens, or the optical element of the projection optical system is composed of a refractive element such as a lens and a reflective element such as a mirror. Or the wavelength of exposure light incident on the projection optical system is 365 nm, 248 nm,
193 nm or 157 nm, or a configuration in which the wavelength of the exposure light is changed to a preferable value according to a change in the shape of the effective light source of the illumination optical system. Depending on the projection magnification and the symmetric distortion according to a configuration to change to a preferred value,
And various other forms.

【０１０６】本実施形態のデバイス製造方法は、このよ
うな構成の投影露光装置によりレチクルのデバイスパタ
ーンをウエハ上に露光する段階と、該露光したウエハを
現像する段階とを含む。The device manufacturing method according to the present embodiment includes a step of exposing a reticle device pattern on a wafer by the projection exposure apparatus having such a configuration, and a step of developing the exposed wafer.

【０１０７】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【０１０８】図３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。FIG. 3 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).

【０１０９】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。In step 1 (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design.

【０１１０】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【０１１１】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer prepared in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). And the like.

【０１１２】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【０１１３】図４は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。FIG. 4 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface.

【０１１４】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer.

【０１１５】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【０１１６】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

【０１１７】[0117]

【発明の効果】本発明によれば、高い光学性能が容易に
得られ、高集積度のデバイスが容易に製造することので
きる光学特性調節法方法、投影露光装置及びデバイス製
造方法を達成することができる。According to the present invention, an optical characteristic adjusting method, a projection exposure apparatus, and a device manufacturing method capable of easily obtaining high optical performance and easily manufacturing a highly integrated device can be achieved. Can be.

【０１１８】特に本発明によれば、常に良好な光学性能
を備えた露光装置を得ることができる。In particular, according to the present invention, it is possible to obtain an exposure apparatus always having good optical performance.

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

【図１】本発明の光学特性調節方法を利用する投影露光
装置の実施例１の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of a projection exposure apparatus using an optical characteristic adjusting method of the present invention.

【図２】図１の投影光学系のレンズ断面図FIG. 2 is a sectional view of a lens of the projection optical system of FIG. 1;

【図３】本発明のデバイスの製造方法のフローチャートFIG. 3 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図４】本発明のデバイスの製造方法のフローチャートFIG. 4 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.

【図５】投影光学系に投影倍率誤差があるときの投影パ
ターンの説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a projection pattern when a projection optical system has a projection magnification error.

【図６】投影光学系に対称歪曲収差があるときの投影パ
ターンの説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a projection pattern when the projection optical system has symmetric distortion.

【図７】投影光学系に対称歪曲収差があるときの投影パ
ターンの説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a projection pattern when the projection optical system has symmetric distortion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光源 ２ 照明系 ３ ミラー ４，Ｒ レチクル（第１物体） ５ 投影光学系 ６，Ｗ ウエハ（第２物体） ７ 検出手段 ８ 補正手段 Ｇｉ（ｉ＝１〜１４） レンズ群 Reference Signs List 1 light source 2 illumination system 3 mirror 4, R reticle (first object) 5 projection optical system 6, W wafer (second object) 7 detection means 8 correction means Gi (i = 1 to 14) lens group

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 投影光学系の投影倍率と対称歪曲収差と
これら以外のある光学特性とを調節する方法であって、
前記投影光学系の第１の光学パラメータを変える第１変
更手段と前記投影光学系の第２の光学パラメータを変え
る第２変更手段と前記投影光学系の第３の光学パラメー
タを変える第３変更手段を用い、 前記第１の光学パラメータを変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ１、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、 前記光学特性の変化量をΔＡ１、 前記第２の光学パラメータを変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ２、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ２、 前記光学特性の変化量をΔＡ２、 前記第３の光学パラメータを変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ３、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ３、 前記光学特性の変化量をΔＡ３、 としたとき、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ
１），（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳ
Ｄ３，ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３
０°以上１５０°以下になるように投影倍率と対称歪曲
収差とこれら以外のある光学特性とを調節することを特
徴とする光学特性調節方法。ここで、上記各変化量は、
実際の変化量を各変更手段による最大変化量で規格化し
た値である。1. A method for adjusting a projection magnification, a symmetric distortion, and certain other optical characteristics of a projection optical system , comprising:
Third changing means for changing the third optical parameters of the first and the first changing means for changing the optical parameters and the second changing means for changing the second optical parameters of the projection optical system wherein the projection optical system of the projection optical system used, when changing the first optical parameters, the amount of change in the projection magnification .DELTA..beta.1, the symmetry distortion change amount DerutaSD1, the variation of the optical properties .DELTA.A1, the second optical parameter The change amount of the projection magnification is Δβ2, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, the change amount of the optical characteristic is ΔA2, and the change of the projection magnification when the third optical parameter is changed. When the amount is Δβ3, the amount of change in the symmetric distortion is ΔSD3, and the amount of change in the optical characteristics is ΔA3, three vectors (Δβ1, ΔSD1, ΔA
1), (Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔS
D3, ΔA3) are all 3
Projection magnification and symmetric distortion so that it is 0 ° or more and 150 ° or less
It features adjusting aberrations and certain other optical properties.
A method for adjusting optical characteristics. Here, the respective change amounts are
This is a value obtained by standardizing the actual amount of change with the maximum amount of change by each changing unit. 【請求項２】 投影光学系の投影倍率と対称歪曲収差と
これら以外のある光学特性とを調節する方法であって、
前記投影光学系の第１の光学素子の光軸方向位置を変え
る第１変更手段と前記投影光学系の第２の光学素子の光
軸方向位置を変える第２変更手段と前記投影光学系に入
射する露光光の波長を変える第３変更手段を用い、 前記第１の光学素子の光軸方向位置を変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ１、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、 前記光学特性の変化量をΔＡ１、 前記第２の光学素子の光軸方向位置を変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ２、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ２、 前記光学特性の変化量をΔＡ２、 前記露光光の波長を変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ３、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ３、 前記光学特性の変化量をΔＡ３、 としたとき、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ
１），（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳ
Ｄ３，ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３
０°以上１５０°以下となるように投影倍率と対称歪曲
収差とこれら以外のある光学特性とを調節することを特
徴とする光学特性調節方法。ここで、上記各変化量は、
実際の変化量を各変更手段による最大変化量で規格化し
た値である。2. A method for adjusting a projection magnification, a symmetric distortion, and some other optical characteristics of a projection optical system , comprising:
It enters the first of the first changing means and the projection optical system and the second changing means for changing the optical axis direction position of the second optical element of the projection optical system for changing the optical axis direction position of the optical elements of the projection optical system When the position of the first optical element in the optical axis direction is changed using a third changing unit that changes the wavelength of the exposure light to be applied, the change amount of the projection magnification is Δβ1, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD1, The change amount of the optical characteristics is ΔA1, the change amount of the projection magnification when the position of the second optical element in the optical axis direction is changed is Δβ2, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, and the change of the optical characteristics is When the amount is ΔA2, the amount of change in the projection magnification when the wavelength of the exposure light is changed is Δβ3, the amount of change in the symmetric distortion is ΔSD3, and the amount of change in the optical characteristics is ΔA3, three vectors are given. (Δβ1, ΔSD1, ΔA
1), (Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔS
D3, ΔA3) are all 3
Projection magnification and symmetric distortion so that it is 0 ° or more and 150 ° or less
It features adjusting aberrations and certain other optical properties.
A method for adjusting optical characteristics. Here, the respective change amounts are
This is a value obtained by standardizing the actual amount of change with the maximum amount of change by each changing unit. 【請求項３】 投影光学系の投影倍率と対称歪曲収差と
コマ収差とを調節する方法であって、前記投影光学系の
第１の光学パラメータを変える第１変更手段と前記投影
光学系の第２の光学パラメータを変える第２変更手段と
前記投影光学系の第３の光学パラメータを変える第３変
更手段を用い、 前記第１の光学パラメータを変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ１、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、 前記コマ収差の変化量をΔＡ１、 前記第２の光学パラメータを変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ２、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ２、 前記コマ収差の変化量をΔＡ２、 前記第３の光学パラメータを変えたときの、 前記投影倍率の変化量をΔβ３、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ３、 前記コマ収差の変化量をΔＡ３、 としたとき、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ
１），（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳ
Ｄ３，ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３
０°以上１５０°以下となるように投影倍率と対称歪曲
収差とコマ収差を調節することを特徴とする光学特性調
節方法。ここで、上記各変化量は、実際の変化量を各変
更手段による最大変化量で規格化した値である。3. A method of adjusting a projection magnification and symmetric distortion aberration and coma aberration of the projection optical system, the first changing means for changing the first optical parameters of the projection optical system of the projection optical system using a third changing means for changing the third optical parameters of the second changing means and <br/> the projection optical system to change the second optical parameters, when varying the first optical parameters of the projection magnification The change amount is Δβ1, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD1, the change amount of the coma is ΔA1, the change amount of the projection magnification when the second optical parameter is changed is Δβ2, and the change amount of the symmetric distortion is The change amount is ΔSD2, the change amount of the coma is ΔA2, the change amount of the projection magnification is Δβ3 when the third optical parameter is changed, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD3, the change of the coma aberration. The amount A3, and the time, three vectors (Δβ1, ΔSD1, ΔA
1), (Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔS
D3, ΔA3) are all 3
Projection magnification and symmetric distortion so that it is 0 ° or more and 150 ° or less
Optical characteristic adjustment characterized by adjusting aberration and coma
Clause method. Here, each of the change amounts is a value obtained by normalizing the actual change amount with the maximum change amount by each changing unit. 【請求項４】 投影光学系の投影倍率と対称歪曲収差と
コマ収差とを調節する方法であって、 前記投影光学系の第１の光学素子の光軸方向位置を変え
る第１変更手段と前記投影光学系の第２の光学素子の光
軸方向位置を変える第２変更手段と前記投影光学系に入
射する露光光の波長を変える第３変更手段を用い、 前記第１の光学素子の光軸方向位置を変えたときの、 前記投影倍率の変化に伴う最大像高の変化量をΔβ１、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ１、 前記コマ収差の変化量をΔＡ１、 前記第２の光学素子の光軸方向位置を変えたときの、 前記投影倍率の変化に伴う最大像高の変化量をΔβ２、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ２、 前記コマ収差の変化量をΔＡ２、 前記露光光の波長を変えたときの、 前記投影倍率の変化に伴う最大像高の変化量をΔβ３、 前記対称歪曲収差の変化量をΔＳＤ３、 前記コマ収差の変化量をΔＡ３、 としたとき、３つのベクトル（Δβ１，ΔＳＤ１，ΔＡ
１），（Δβ２，ΔＳＤ２，ΔＡ２），（Δβ３，ΔＳ
Ｄ３，ΔＡ３）のうちの２つが互いに成す角がすべて３
０°以上１５０°以下となるように投影倍率と対称歪曲
収差とコマ収差 を調節することを特徴とする光学特性調
節方法。ここで、上記各変化量は、実際の変化量を各変
更手段による最大変化量で規格化した値である。4. A method of adjusting a projection magnification and symmetric distortion aberration and coma aberration of the projection optical system, wherein the first changing means for changing the optical axis direction position of the first optical element of the projection optical system An optical axis of the first optical element using a second changing means for changing a position of a second optical element of the projection optical system in an optical axis direction and a third changing means for changing a wavelength of exposure light incident on the projection optical system; When the directional position is changed, the change amount of the maximum image height due to the change of the projection magnification is Δβ1, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD1, the change amount of the coma is ΔA1, and the change amount of the second optical element is When the position in the optical axis direction is changed, the change amount of the maximum image height due to the change of the projection magnification is Δβ2, the change amount of the symmetric distortion is ΔSD2, the change amount of the coma aberration is ΔA2, and the wavelength of the exposure light. When changing the projection magnification Image height change amount Derutabeta3, the symmetry distortion change amount DerutaSD3, when the Derutaei3, the variation of the coma aberration, three vectors (Δβ1, ΔSD1, ΔA
1), (Δβ2, ΔSD2, ΔA2), (Δβ3, ΔS
D3, ΔA3) are all 3
Projection magnification and symmetric distortion so that it is 0 ° or more and 150 ° or less
Optical characteristic adjustment characterized by adjusting aberration and coma
Clause method. Here, each of the change amounts is a value obtained by normalizing the actual change amount with the maximum change amount by each changing unit. 【請求項５】 前記投影光学系の光学素子がレンズ等の
屈折素子のみより構成してあるか、前記投影光学系の光
学素子がレンズ等の屈折素子と鏡等反射素子により構成
してあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
に記載の光学特性調節方法。 5. The method according to claim 1, wherein the optical element of the projection optical system comprises only a refraction element such as a lens ,
Element consists of a refractive element such as a lens and a reflective element such as a mirror
The method for adjusting optical characteristics according to any one of claims 1 to 4, wherein: 【請求項６】 前記投影光学系に入射する露光光の波長
が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍの
いずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の光学特性調節方法。 6. A wavelength of exposure light incident on the projection optical system.
Of 365 nm, 248 nm, 193 nm and 157 nm
5. Any one of claims 1 to 4, wherein the one is
2. The method for adjusting optical characteristics according to claim 1. 【請求項７】 波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５
７ｎｍの遠紫外線を発するエキシマレーザを備えること
を特徴とする請求項６に記載の光学特性調節方法。 7. A wavelength of 248 nm, 193 nm or 15
Providing an excimer laser that emits 7nm deep ultraviolet light
7. The method for adjusting optical characteristics according to claim 6, wherein: 【請求項８】 照明光学系の有効光源の形状の変更に応
じて前記露光光の波長を好ましい値に変えることを特徴
とする請求項７に記載の光学特性調節方法。 8. The method according to claim 1, wherein the shape of the effective light source of the illumination optical system is changed.
The wavelength of the exposure light is changed to a preferable value.
The method for adjusting optical characteristics according to claim 7, wherein 【請求項９】 前記照明光学系の有効光源の形状の変更
に応じて前記投影倍率と対称歪曲収差のそれぞれを好ま
しい値に変えることを特徴とする請求項８に記載の光学
特性調節方法。 9. The shape of an effective light source of the illumination optical system is changed.
Each of the projection magnification and the symmetric distortion is preferred according to
9. The optical device according to claim 8, wherein the value is changed to a new value.
Characteristics adjustment method. 【請求項１０】請求項１から４のいずれか１項の光学特
性調節方法により投影光学系の光学特性を調節する機能
を有することを特徴とする投影露光装置。 10. The optical characteristic according to claim 1, wherein
Function to adjust the optical characteristics of the projection optical system by the sex adjustment method
A projection exposure apparatus comprising: 【請求項１１】 請求項１から９のいずれか１項の光学
特性調節方法により光学特性が調節された投影光学系に
よりレチクルのデバイスパターンを投影してウエハを露
光する段階と、該露光したウエハを現像する段階とを含
むことを特徴とするデバイス製造方法。 Optical 11. any one of claims 1 9
Projection optical system whose optical characteristics are adjusted by the characteristic adjustment method
A device manufacturing method comprising: projecting a reticle device pattern to expose a wafer; and developing the exposed wafer.
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