JPH05343292A - Exposure apparatus - Google Patents

Exposure apparatus

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JPH05343292A
JPH05343292A JP4173780A JP17378092A JPH05343292A JP H05343292 A JPH05343292 A JP H05343292A JP 4173780 A JP4173780 A JP 4173780A JP 17378092 A JP17378092 A JP 17378092A JP H05343292 A JPH05343292 A JP H05343292A
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JP
Japan
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optical system
exposure light
reticle
projection optical
pattern
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JP4173780A
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Japanese (ja)
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Masahiro Nakagawa
正弘 中川
Tadashi Nagayama
匡 長山
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • GPHYSICS
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Abstract

PURPOSE:To accurately measure a distortion aberration of a projecting optical system by correcting an oblique angle of an exposure optical axis. CONSTITUTION:A cross-shaped pattern WM on a stage board 21 is irradiated with an exposure light passed through a reticle R and a projecting optical system PL, and an image of a measuring mark RM on the pattern WM and the reticle R is observed by an imaging element 40 through an observing optical system VF, etc. An oblique angle correcting optical system 12 for correcting the oblique angle to an optical axis AX of a main light ray of the exposure light is disposed in illuminating optical systems 11, 17, 19, and telecentricity of the exposure light for the pattern WM is proved.

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、例えば投影光学系の歪
曲収差の計測機構を備えた露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus equipped with, for example, a distortion aberration measuring mechanism of a projection optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィー技術を用いて製造する際に、レチクルの
パターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する投影
露光装置が使用されている。斯かる投影露光装置の重要
な性能の1つに重ね合わせ精度があり、この重ね合わせ
精度に影響を与える主要な要素が投影光学系の倍率誤差
及び歪曲収差である。例えば超LSI等に用いられるパ
ターンの線幅は年々微細化され、ウエハ上での重ね合わ
せ精度の向上に対する要求も強まっている。従って、投
影光学系の倍率誤差及び歪曲収差を所定の範囲内に保つ
必要性も高まっている。
2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus for transferring a reticle pattern onto a wafer through a projection optical system is used when manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like by using a photolithography technique. One of the important performances of such a projection exposure apparatus is the overlay accuracy, and the main factors affecting this overlay accuracy are the magnification error and distortion of the projection optical system. For example, the line width of patterns used in VLSI and the like is becoming finer year by year, and there is an increasing demand for improvement in overlay accuracy on a wafer. Therefore, there is an increasing need to keep the magnification error and distortion of the projection optical system within a predetermined range.

【0003】これに関して、レチクルと投影光学系との
間の距離及び投影光学系内部の各レンズエレメントの相
対位置が変化しなければ、倍率誤差及び歪曲収差に基づ
く重ね合わせ誤差は一定であり、このような重ね合わせ
誤差はシステマティックな誤差と言える。そして、例え
ば長時間に亘る露光光の吸収等により投影光学系内部の
各レンズエレメントの相対位置等が変化すると、倍率誤
差及び歪曲収差が変化する虞があるので、随時投影光学
系の倍率誤差及び歪曲収差の状態を計測できる機構が開
発されている(例えば特開昭59−94032号公報参
照)。なお、倍率誤差は歪曲収差の計測機構により同時
に計測できる。
In this regard, if the distance between the reticle and the projection optical system and the relative position of each lens element inside the projection optical system do not change, the overlay error due to the magnification error and the distortion aberration is constant. Such an overlay error can be said to be a systematic error. Then, for example, if the relative position of each lens element inside the projection optical system changes due to absorption of exposure light for a long time, the magnification error and the distortion aberration may change. A mechanism capable of measuring the state of distortion has been developed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-94032). The magnification error can be measured simultaneously by a distortion aberration measuring mechanism.

【0004】従来の歪曲収差の計測機構は、歪曲収差計
測用の多数のマークが形成されたレチクルとウエハステ
ージ側に形成された計測用パターンとを用い、ウエハス
テージを移動させて投影光学系の露光領域内でその計測
用パターンを2次元的に移動させるものである。そし
て、この計測用パターンを露光光と同じ波長の光で照明
し、この計測用パターンの投影光学系による共役像がそ
れらレチクル側の計測用のマークと合致するときのウエ
ハステージの各2次元座標を検出する。この検出された
2次元座標と、レチクルの計測用のマークの2次元座標
に投影光学系の投影倍率を乗じて得られた2次元座標と
の差が歪曲収差である。
A conventional distortion aberration measuring mechanism uses a reticle on which a large number of marks for distortion aberration measurement are formed and a measurement pattern formed on the wafer stage side, and moves the wafer stage to move the projection optical system. The measurement pattern is two-dimensionally moved within the exposure area. The measurement pattern is illuminated with light having the same wavelength as the exposure light, and the two-dimensional coordinates of the wafer stage when the conjugate image of the measurement pattern by the projection optical system matches the measurement marks on the reticle side. To detect. The difference between the detected two-dimensional coordinates and the two-dimensional coordinates obtained by multiplying the two-dimensional coordinates of the reticle measurement mark by the projection magnification of the projection optical system is the distortion aberration.

【0005】この場合、そのウエハステージ側の計測用
パターンの照明法には、照明光学系よりレチクルに向け
て照射される露光光を用いる第1方式、露光光をライト
ガイド等を介してウエハステージの内部に導き、この露
光光でウエハステージ側から照明する第2方式及び計測
用の顕微鏡からの照明光で独立に照明する第3方式があ
る。本願では、その第1方式でそのウエハステージ側の
計測用パターンを照明する場合を扱う。
In this case, the method of illuminating the measurement pattern on the wafer stage side is the first method in which the exposure light emitted from the illumination optical system toward the reticle is used, and the exposure light is transmitted through the light guide or the like to the wafer stage. There is a second method in which the exposure light is guided from the wafer stage side, and a third method in which the exposure light is independently illuminated by the illumination light from the measurement microscope. In the present application, the case of illuminating the measurement pattern on the wafer stage side by the first method is dealt with.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般に、投影露光装置
においては、投影光学系は少なくともウエハ側にはテレ
セントリックである。しかしながら、そのように照明光
学系からレチクル側に照射された露光光を用いて投影光
学系を介してウエハステージ側の計測用パターンを照明
する場合には、この計測用パターンに対する露光光のテ
レセントリック性が投影光学系の露光領域の全体では必
ずしも保証されていない不都合がある。従って、そのウ
エハステージ側の計測用パターンの投影光学系による共
役像に非対称性又は歪等が生じ、この共役像のレチクル
上での位置計測に誤差が生じる虞がある。
Generally, in a projection exposure apparatus, the projection optical system is telecentric at least on the wafer side. However, when the exposure pattern emitted from the illumination optical system to the reticle side is used to illuminate the measurement pattern on the wafer stage side via the projection optical system, the telecentricity of the exposure light with respect to this measurement pattern is used. However, there is a disadvantage that the exposure area of the projection optical system is not always guaranteed. Therefore, asymmetry or distortion may occur in the conjugate image of the measurement pattern on the wafer stage side by the projection optical system, and an error may occur in the position measurement of the conjugate image on the reticle.

【0007】本発明は斯かる点に鑑み、投影光学系の歪
曲収差をより高精度に計測できる露光装置を提供するこ
とを目的とする。
In view of such a point, the present invention has an object to provide an exposure apparatus capable of measuring distortion aberration of a projection optical system with higher accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、例えば図1に示す如く、露光光を発生する光源
(1)と、その露光光を集光してマスクRを照明する照
明光学系(8,11,17,19)と、そのマスクRの
パターンをその露光光のもとでステージ(20)上の感
光基板Wに転写する投影光学系PLと、その照明光学系
によりそのマスクRに照射されるその露光光の主光線の
その照明光学系の光軸AXに対する傾斜角を部分的に補
正する傾斜補正手段(13,14)と、この傾斜補正手
段によりその主光線の傾斜角が補正されたその露光光に
よって照明されたそのマスクR上の第1マークRMとそ
の傾斜補正手段によりその主光線の傾斜角が補正された
その露光光によってそのマスクR及びその投影光学系P
Lを介して照明されたそのステージ(20)上の第2マ
ークWMとの各マーク像の位置関係を検出する撮像手段
(31,32,40)と、この撮像手段により検出され
た各マーク像の位置関係に応じてその投影光学系PLの
結像特性を制御する結像特性制御手段(7,29)とを
有するものである。
An exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, a light source (1) for generating exposure light, and an illumination optical system for condensing the exposure light and illuminating a mask R. (8, 11, 17, 19) and a projection optical system PL for transferring the pattern of the mask R onto the photosensitive substrate W on the stage (20) under the exposure light, and the mask R by the illumination optical system. The inclination correction means (13, 14) for partially correcting the inclination angle of the principal ray of the exposure light irradiated to the optical axis AX of the illumination optical system, and the inclination angle of the principal ray by this inclination correction means. The first mark RM on the mask R illuminated by the corrected exposure light and the exposure light whose inclination angle of the chief ray is corrected by the inclination correction means, the mask R and the projection optical system P.
Image pickup means (31, 32, 40) for detecting the positional relationship of each mark image with the second mark WM on the stage (20) illuminated through L, and each mark image detected by this image pickup means And an image forming characteristic control means (7, 29) for controlling the image forming characteristic of the projection optical system PL in accordance with the positional relationship of.

【0009】[0009]

【作用】斯かる本発明によれば、その傾斜補正手段(1
3,14)によりそのマスクRに照射される露光光の主
光線のその照明光学系の光軸AXに対する傾斜角を部分
的に補正することができる。そこで、ステージ(20)
上に形成された第2マークWMをその投影光学系PLを
介して照明する露光光が、現在のその第2マークWMの
位置でテレセントリックになるように、その傾斜補正手
段(13,14)で調整する。これにより、その第2マ
ークWMが投影光学系PLの露光領域内のどの位置に移
動しても、常にその第2マークWMに対する露光光のテ
レセントリック性を保証することができ、歪曲収差を高
精度に計測することができる。
According to the present invention, the inclination correcting means (1
3, 14), the inclination angle of the principal ray of the exposure light with which the mask R is irradiated with respect to the optical axis AX of the illumination optical system can be partially corrected. Then, stage (20)
By the inclination correction means (13, 14), the exposure light that illuminates the second mark WM formed above via the projection optical system PL becomes telecentric at the current position of the second mark WM. adjust. As a result, even if the second mark WM moves to any position in the exposure area of the projection optical system PL, the telecentricity of the exposure light with respect to the second mark WM can always be guaranteed, and the distortion aberration can be highly accurate. Can be measured.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明による露光装置の第1実施例に
つき図1を参照して説明する。本実施例は、投影光学系
の歪曲収差計測機構を有する縮小投影型の露光装置(ス
テッパー)に本発明を適用したものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. In this embodiment, the present invention is applied to a reduction projection type exposure apparatus (stepper) having a distortion aberration measuring mechanism of a projection optical system.

【0011】図1は本例の露光装置の全体の構成を示
し、この図1において、1は水銀ランプである。水銀ラ
ンプ1からの露光光ILは楕円鏡2で焦光され、ミラー
3で反射された後に、インプットレンズ4でほぼ平行光
束に変換される。楕円鏡2とミラー3との間にシャッタ
ー5が配置され、駆動モーター6によりそのシャッター
5を閉じることにより、露光光ILのインプットレンズ
4に対する供給を停止することができる。7は装置全体
の動作を制御する主制御系を示し、主制御系7が駆動モ
ーター6の動作を制御する。なお、水銀ランプ1の他
に、KrFエキシマレーザー等のパルスレーザー光源又
はその他の光源が使用されている。
FIG. 1 shows the overall structure of the exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, 1 is a mercury lamp. The exposure light IL from the mercury lamp 1 is focused by the elliptic mirror 2, reflected by the mirror 3, and then converted into a substantially parallel light flux by the input lens 4. A shutter 5 is arranged between the ellipsoidal mirror 2 and the mirror 3, and the shutter 5 is closed by the drive motor 6 so that the supply of the exposure light IL to the input lens 4 can be stopped. Reference numeral 7 denotes a main control system that controls the operation of the entire apparatus, and the main control system 7 controls the operation of the drive motor 6. In addition to the mercury lamp 1, a pulsed laser light source such as a KrF excimer laser or other light source is used.

【0012】シャッター5が開状態の場合には、インプ
ットレンズ4から射出された露光光ILは、オプティカ
ルインテグレータとしてのフライアイレンズ8に入射
し、フライアイレンズ8の射出側(レチクルR側)の焦
平面に多数の2次光源が形成される。この2次光源の形
成面には可変開口絞り9が配置され、主制御系7は、駆
動装置10を介してその可変開口絞り9の開口部の形状
を転写対象のレチクルに応じた形状に設定する。ウエハ
Wへの露光時には、可変開口絞り9の開口部、即ち2次
光源より射出された露光光ILは、第1リレーレンズ1
1、レチクルブラインド15、第2リレーレンズ17、
ミラー18及び主コンデンサーレンズ19を経て適度に
集光されてほぼ均一な照度でレチクルRを照明する。
When the shutter 5 is in the open state, the exposure light IL emitted from the input lens 4 is incident on the fly-eye lens 8 as an optical integrator and is emitted to the exit side (reticle R side) of the fly-eye lens 8. A large number of secondary light sources are formed on the focal plane. A variable aperture diaphragm 9 is arranged on the surface on which the secondary light source is formed, and the main control system 7 sets the shape of the opening of the variable aperture diaphragm 9 to a shape corresponding to the reticle to be transferred, via a driving device 10. To do. During exposure of the wafer W, the opening of the variable aperture stop 9, that is, the exposure light IL emitted from the secondary light source, is emitted by the first relay lens 1
1, reticle blind 15, second relay lens 17,
The reticle R is illuminated with a substantially uniform illuminance after being focused appropriately through the mirror 18 and the main condenser lens 19.

【0013】レチクルブラインド15とレチクルRのパ
ターン形成面とは共役であり、レチクルブラインド15
の開口部によりレチクルRの照明視野が設定される。ま
た、歪曲収差の計測時には、レチクルブラインド15の
第1リレーレンズ11側の直前に傾斜角補正光学系12
が配置される。この傾斜角補正光学系12は、2枚の偏
角プリズム13及び14を照明光学系の光軸AXに沿っ
て配置して構成され、これら偏角プリズム13及び14
の光軸AXの回りの相対的な回転角を変えることによ
り、後続のレチクルブラインド15の開口部を通る露光
光の主光線の光軸AXに対する傾斜角を調整することが
できる。また、偏角プリズム13及び14を一体として
光軸AXの回りに回転することにより、その露光光の主
光線を光軸AXの回りに回転することができる。主制御
系7は、駆動装置16を介してレチクルブラインド15
の開口部の位置及び大きさ、偏角プリズム13及び14
の相対的な回転角並びに偏角プリズム13及び14の一
体的な回転角を所定の状態に設定する。
The reticle blind 15 and the pattern forming surface of the reticle R are conjugated, and the reticle blind 15
The illumination field of the reticle R is set by the opening. Further, when measuring the distortion aberration, the tilt angle correction optical system 12 is provided immediately before the reticle blind 15 on the first relay lens 11 side.
Are placed. The tilt angle correction optical system 12 is configured by disposing two deflection angle prisms 13 and 14 along the optical axis AX of the illumination optical system.
By changing the relative rotation angle around the optical axis AX of, the tilt angle of the principal ray of the exposure light passing through the opening of the subsequent reticle blind 15 with respect to the optical axis AX can be adjusted. Further, by rotating the deflection angle prisms 13 and 14 integrally around the optical axis AX, the principal ray of the exposure light can be rotated around the optical axis AX. The main control system 7 includes a reticle blind 15 via a drive unit 16.
Position and size of the aperture of the deviation angle prisms 13 and 14
And the integral rotation angle of the deflection prisms 13 and 14 is set to a predetermined state.

【0014】本例のレチクルRのパターン領域にはマト
リックス状に多数の矩形枠状の計測用マークRMが形成
されている。これら計測用マークRMは投影光学系PL
の歪曲収差の計測に使用される。ウエハWへの露光時に
は、レチクルRのパターン領域を通過した露光光IL
は、投影光学系PLによりウエハW上のショット領域に
集束され、これによりレチクルRのパターンがウエハW
のそのショット領域に所定の縮小倍率で転写される。投
影光学系PLのフーリエ変換面(瞳面)はフライアイレ
ンズ8の2次光源形成面と共役である。また、ウエハW
はウエハステージ20上に保持され、ウエハステージ2
0は、投影光学系PLの光軸に垂直な面(XY平面)内
でウエハWを2次元的に位置決めするXYステージ及び
投影光学系PLの光軸に平行な方向(Z方向)にウエハ
Wを位置決めするZステージ等より構成されている。
In the pattern area of the reticle R of this example, a large number of rectangular frame-shaped measuring marks RM are formed in a matrix. These measurement marks RM are the projection optical system PL
It is used to measure the distortion aberration of. When the wafer W is exposed, the exposure light IL that has passed through the pattern area of the reticle R
Are focused on the shot area on the wafer W by the projection optical system PL, so that the pattern of the reticle R is changed to the wafer W.
Is transferred to the shot area at a predetermined reduction ratio. The Fourier transform plane (pupil plane) of the projection optical system PL is conjugate with the secondary light source formation surface of the fly-eye lens 8. Also, the wafer W
Is held on the wafer stage 20, and the wafer stage 2
0 indicates an XY stage that two-dimensionally positions the wafer W in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL and the wafer W in the direction (Z direction) parallel to the optical axis of the projection optical system PL. It is composed of a Z stage and the like for positioning.

【0015】ウエハステージ20上のウエハWの近傍に
は光透過性のステージ基板21が取り付けられ、ステー
ジ基板21の表面はウエハWの露光面と同じ高さに設定
されている。そして、ステージ基板21上には歪曲収差
計測用の十字形パターンWMが形成されている。後述の
ように、十字形パターンWMはレチクルRの計測用マー
クRMの近傍を透過し投影光学系PLを介して照射され
る露光光により照明される。
A light-transmissive stage substrate 21 is attached in the vicinity of the wafer W on the wafer stage 20, and the surface of the stage substrate 21 is set at the same height as the exposed surface of the wafer W. A cross-shaped pattern WM for measuring distortion aberration is formed on the stage substrate 21. As will be described later, the cross-shaped pattern WM is illuminated by exposure light that is transmitted through the reticle R in the vicinity of the measurement mark RM and is emitted via the projection optical system PL.

【0016】また、ウエハステージ20上にはレーザー
干渉計24のレーザービームを反射するための移動ミラ
ー23が固定され、レーザー干渉計24はウエハステー
ジ20中のXYステージの2次元座標を計測する。主制
御系7は、レーザー干渉計24により計測された2次元
座標をモニターしつつ駆動装置25を介してウエハステ
ージ20の位置決めを行う。26は焦点検出系の照射光
学系、27は焦点検出系の受光光学系を示し、照射光学
系26は投影光学系PLの露光領域内の所定位置に例え
ばスリットパターンの像を斜めに投影し、受光光学系2
7はそのスリットパターンの像を例えば振動スリット板
上に再結像する。この振動スリット板の背面には受光素
子が配置され、この受光素子の検出信号をその振動スリ
ット板の駆動信号で同期整流することにより、その投影
光学系PLの露光領域内の物体が投影光学系PLの焦点
面に合致したときに所定レベルとなる焦点信号が得られ
る。主制御系7は、その焦点信号が所定レベルになるよ
うに駆動装置25を介してウエハステージ20中のZス
テージの動作を制御する。これによりオートフォーカス
制御が行われる。
A moving mirror 23 for reflecting the laser beam of the laser interferometer 24 is fixed on the wafer stage 20, and the laser interferometer 24 measures the two-dimensional coordinates of the XY stage in the wafer stage 20. The main control system 7 positions the wafer stage 20 via the drive unit 25 while monitoring the two-dimensional coordinates measured by the laser interferometer 24. Reference numeral 26 denotes an irradiation optical system of the focus detection system, and 27 denotes a light receiving optical system of the focus detection system. The irradiation optical system 26 obliquely projects an image of, for example, a slit pattern at a predetermined position in the exposure area of the projection optical system PL. Light receiving optical system 2
7 re-images the image of the slit pattern on, for example, a vibrating slit plate. A light receiving element is arranged on the back surface of the vibrating slit plate, and a detection signal of the light receiving element is synchronously rectified by a drive signal of the vibrating slit plate so that an object in the exposure area of the projection optical system PL is projected onto the projection optical system. A focus signal having a predetermined level is obtained when the focus signal matches the focal plane of PL. The main control system 7 controls the operation of the Z stage in the wafer stage 20 via the drive unit 25 so that the focus signal becomes a predetermined level. As a result, autofocus control is performed.

【0017】投影光学系PLの瞳面には可変開口絞り2
8が設けられ、主制御系7がその可変開口絞り28の開
口状態を設定する。更に、主制御系7は駆動装置29を
介して、レチクルRの投影光学系PLの光軸に垂直な面
に対する傾斜角を微調整する。この微調整により投影光
学系PLの歪曲収差の状態を或る程度調整することがで
きる。その他に、例えば投影光学系PLの所定の空気室
の圧力を調整する機構又は投影光学系PLを構成するレ
ンズ群の間隔を調整する機構等を設けてもよい。これら
の機構を介して主制御系7は、投影光学系PLの倍率誤
差、歪曲収差等の結像特性を所定の範囲内で調整するこ
とができる。
A variable aperture stop 2 is provided on the pupil plane of the projection optical system PL.
8 is provided, and the main control system 7 sets the aperture state of the variable aperture stop 28. Further, the main control system 7 finely adjusts the tilt angle of the reticle R with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL via the drive unit 29. By this fine adjustment, the state of distortion of the projection optical system PL can be adjusted to some extent. In addition, for example, a mechanism for adjusting the pressure of a predetermined air chamber of the projection optical system PL, a mechanism for adjusting the distance between the lens groups forming the projection optical system PL, or the like may be provided. Through these mechanisms, the main control system 7 can adjust the imaging characteristics such as magnification error and distortion of the projection optical system PL within a predetermined range.

【0018】また、投影光学系PLの歪曲収差の計測時
には、投影光学系PLの露光領域内にステージ基板21
の十字形パターンWMが配置される。そして、その十字
形パターンWMに共役な位置のレチクルR上の計測用マ
ークRMの上方には、ビームスプリッター31及び第1
対物レンズ32よりなる観察光学系VFが、投影光学系
PLの光軸に垂直な面内で移動自在に配置される。ウエ
ハステージ20中のXYステージを移動させて十字形パ
ターンWMを移動させるのに対応して、主制御系7は駆
動装置30を介してその観察光学系VFをレチクルRの
上方で移動させる。
When measuring the distortion of the projection optical system PL, the stage substrate 21 is placed in the exposure area of the projection optical system PL.
Cross pattern WM is arranged. Then, above the measurement mark RM on the reticle R at a position conjugate with the cross-shaped pattern WM, the beam splitter 31 and the first mark are formed.
An observation optical system VF including the objective lens 32 is movably arranged in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL. In response to moving the cross pattern WM by moving the XY stage in the wafer stage 20, the main control system 7 moves the observation optical system VF above the reticle R via the drive unit 30.

【0019】この歪曲収差の計測時には、傾斜角補正光
学系12で主光線の光軸AXに対する傾斜角が補正され
てレチクルブラインド15の開口部から射出された露光
光は、第2リレーレンズ17、ミラー18、主コンデン
サーレンズ19及びビームスプリッター31を経てその
計測用マークRMの近傍に照射され、この計測用マーク
RMの近傍を透過した露光光が投影光学系PLを介して
ステージ基板21上の十字形パターンWMを照明する。
この十字形パターンWMから反射された露光光は、投影
光学系PL及びレチクルRの計測用マークRMを透過し
てビームスプリッター31に入射する。並行してレチク
ルRの計測用マークRMそのものから反射された露光光
もビームスプリッター31に入射する。
At the time of measuring the distortion aberration, the exposure light emitted from the opening of the reticle blind 15 after the inclination angle of the principal ray with respect to the optical axis AX is corrected by the inclination angle correction optical system 12, the second relay lens 17, The exposure light that has been irradiated to the vicinity of the measurement mark RM via the mirror 18, the main condenser lens 19 and the beam splitter 31 and that has transmitted through the vicinity of the measurement mark RM passes through the projection optical system PL and is on the stage substrate 21. Illuminate the character pattern WM.
The exposure light reflected from the cross pattern WM passes through the projection optical system PL and the measurement mark RM of the reticle R and enters the beam splitter 31. In parallel, the exposure light reflected from the measurement mark RM itself of the reticle R also enters the beam splitter 31.

【0020】ビームスプリッター31で反射された計測
用マークRMからの露光光及び十字形パターンWMから
の露光光は、第1対物レンズ32を経た後に光路長補正
手段33を経てビームスプリッター34に入射する。光
路長補正手段33は駆動装置30を介して主制御系7か
ら供給される制御信号に応じて、観察光学系VFの移動
量を相殺するように内部を通過する露光光の光路長を補
正する。ビームスプリッター34で反射された露光光
は、第2対物レンズ35により集束されて、レチクルR
のパターン形成面と共役な面P1上に計測用マークRM
及び十字形パターンWMの像が結像される。これらの像
からの露光光は更に、第1リレーレンズ36、光軸補正
手段37、可変開口絞り38及び第2リレーレンズ39
により2次元CCDよりなる撮像素子40の撮像面に集
束され、この撮像素子40の撮像面に計測用マークRM
及び十字形パターンWMの像が結像される。
The exposure light from the measurement mark RM and the exposure light from the cross pattern WM reflected by the beam splitter 31 pass through the first objective lens 32 and then enter the beam splitter 34 through the optical path length correction means 33. .. The optical path length correction unit 33 corrects the optical path length of the exposure light passing through the inside so as to cancel the movement amount of the observation optical system VF according to the control signal supplied from the main control system 7 via the driving device 30. .. The exposure light reflected by the beam splitter 34 is focused by the second objective lens 35, and the reticle R
Measurement mark RM on the surface P1 which is conjugate with the pattern formation surface of
And an image of the cross pattern WM is formed. The exposure light from these images is further subjected to the first relay lens 36, the optical axis correcting means 37, the variable aperture stop 38 and the second relay lens 39.
Is focused on the image pickup surface of the image pickup element 40 formed of a two-dimensional CCD, and the measurement mark RM
And an image of the cross pattern WM is formed.

【0021】この場合、光軸補正手段37は、傾斜角補
正光学系12により傾斜されてレチクルRに入射する十
字形パターンWMの像の露光光の主光線のレチクルRに
対する傾斜角を補正し、可変開口絞り38は投影素子4
0へ入射する計測用マークRM、十字形パターンWM各
像の光束の状態を決定し、第2リレーレンズ38は光軸
方向に移動して計測用マークRM、十字形パターンWM
各像の合焦を行う。主制御系7は駆動装置41を介して
光軸補正手段37の補正動作、可変開口絞り38の開口
部の形状及び第2リレーレンズ39の移動位置の制御を
行う。傾斜角補正光学系12の駆動は、レチクル上の各
計測位置ごとに予め定められた補正プログラムに従って
行われる。可変開口絞り38の開口部の形状を決定する
にあたっては、投影光学系PLの瞳面の可変開口絞り2
8の開口部の形状に連動して調整してもよいが、可変開
口絞り38の開口部の形状を独立に設定してもよい。第
2リレーレンズ39の位置移動をするにあたっては、ま
ずビームスプリッター34を透過した露光光をフォーカ
ス検出手段42で受光する。このフォーカス検出手段4
2は、2次元CCD撮像素子40の撮像面上における計
測用マークRMの像及び十字形パターンWMの像のレチ
クルR上の計測位置におけるレチクル厚のバラツキによ
って生じる合焦ズレを検出し、この検出した合焦状態の
情報を主制御系7に供給するもので、この情報から主制
御系7は駆動装置41を介して第2リレーレンズ39の
移動による合焦補正をする。こうした、3つの補正作業
により、計測マークRM、十字形パターンWMの像の光
束のケラレをなくし、結像特性を最適化し、デフォーカ
スによる計測マークRM像と十字形パターンWM像のC
CD上での位置ずれを防ぐといったことが出来るので後
述の歪曲収差計測時の検出誤差をより小さく出来る。
In this case, the optical axis correcting means 37 corrects the tilt angle of the principal ray of the exposure light of the image of the cross pattern WM which is tilted by the tilt angle correcting optical system 12 and enters the reticle R with respect to the reticle R, The variable aperture stop 38 is the projection element 4
The measurement mark RM and the cross-shaped pattern WM that enter 0 determine the state of the light flux of each image, and the second relay lens 38 moves in the optical axis direction to move the measurement mark RM and the cross-shaped pattern WM.
Focus each image. The main control system 7 controls the correction operation of the optical axis correction means 37, the shape of the opening of the variable aperture stop 38, and the moving position of the second relay lens 39 via the drive device 41. The tilt angle correction optical system 12 is driven according to a correction program predetermined for each measurement position on the reticle. In determining the shape of the aperture of the variable aperture stop 38, the variable aperture stop 2 on the pupil plane of the projection optical system PL is used.
The shape of the aperture of the variable aperture stop 38 may be set independently, although it may be adjusted in conjunction with the shape of the aperture of No. 8. To move the position of the second relay lens 39, first, the exposure light transmitted through the beam splitter 34 is received by the focus detection means 42. This focus detection means 4
Reference numeral 2 detects a focus shift caused by variations in the reticle thickness at the measurement position on the reticle R of the image of the measurement mark RM and the image of the cross pattern WM on the image pickup surface of the two-dimensional CCD image pickup device 40, and this detection is performed. The information on the focused state is supplied to the main control system 7, and from this information, the main control system 7 corrects the focus by moving the second relay lens 39 via the driving device 41. By these three correction operations, the vignetting of the light flux of the image of the measurement mark RM and the cross-shaped pattern WM is eliminated, the imaging characteristics are optimized, and the C of the measurement mark RM image and the cross-shaped pattern WM image due to defocusing is optimized.
Since it is possible to prevent the positional deviation on the CD, it is possible to further reduce the detection error at the time of measuring the later-described distortion aberration.

【0022】次に、投影光学系PLの歪曲収差計測時の
動作につき詳細に説明する。この場合にはレチクルブラ
インド15の直前に傾斜角補正光学系12が配置される
と共に、レチクルブラインド15の開口部の位置がレチ
クルR上の計測対象の計測用マークRMの共役位置の近
傍に設定され、そのレチクルブラインド15の開口部の
大きさはその計測用マークRMの近傍の所定領域だけを
照明する程度の大きさに設定される。そして、その計測
用マークRMの近傍を透過した後に投影光学系PLを介
してステージ基板21上の十字形パターンWM上に照射
される露光光の主光線がそのステージ基板21に対して
垂直になるように、その傾斜角補正光学系12により露
光光の主光線の傾斜角が調整される。その傾斜角補正光
学系12における傾斜角の調整状態は、例えば予めレチ
クルR上の計測座標に対応して主制御系7の内部の記憶
手段に記憶しておく。
Next, the operation when measuring the distortion aberration of the projection optical system PL will be described in detail. In this case, the tilt angle correction optical system 12 is arranged immediately before the reticle blind 15, and the position of the opening of the reticle blind 15 is set near the conjugate position of the measurement mark RM to be measured on the reticle R. The size of the opening of the reticle blind 15 is set to a size that illuminates only a predetermined area near the measurement mark RM. Then, the chief ray of the exposure light, which has passed through the vicinity of the measurement mark RM and then is irradiated onto the cross-shaped pattern WM on the stage substrate 21 via the projection optical system PL, becomes perpendicular to the stage substrate 21. Thus, the tilt angle correction optical system 12 adjusts the tilt angle of the principal ray of the exposure light. The adjustment state of the tilt angle in the tilt angle correction optical system 12 is stored in advance in the storage means inside the main control system 7 in correspondence with the measurement coordinates on the reticle R, for example.

【0023】その状態で、主制御系7は撮像手段40を
介してレチクルR上の計測用マークRMの像とステージ
基板21上の十字形パターンWMの像との位置関係を検
出する。同様に、主制御系7はステージ基板21上の十
字形パターンWMを投影光学系PLの露光領域内で2次
元的に移動させて、レチクルR上の多数の計測用マーク
RMの像とその十字形パターンWMの像との位置関係を
それぞれ検出する。これにより投影光学系PLの歪曲収
差の状態が分かるので、主制御系7は例えば駆動装置2
9を介してレチクルRの傾斜角を調整して投影光学系P
Lの歪曲収差の状態を所定の状態に調整する。こうし
て、歪曲収差計測は完了するが、更に計測誤差を防止す
る方法として、上記各計測マークRM像と十字形パター
ンWM像との撮像手段40上での位置ズレを検出する際
に、この撮像手段40上での十字形パターンWM像の絶
対位置をも検出しておき、この位置情報を主制御系7に
記憶させる。
In this state, the main control system 7 detects the positional relationship between the image of the measuring mark RM on the reticle R and the image of the cross-shaped pattern WM on the stage substrate 21 via the image pickup means 40. Similarly, the main control system 7 moves the cross-shaped pattern WM on the stage substrate 21 two-dimensionally within the exposure area of the projection optical system PL, and the images of a large number of measurement marks RM on the reticle R and their tenths. The positional relationship between the character pattern WM and the image is detected. Since the state of the distortion of the projection optical system PL can be known from this, the main control system 7 is, for example, the drive unit 2.
The projection optical system P by adjusting the tilt angle of the reticle R via
The state of distortion of L is adjusted to a predetermined state. In this way, although the distortion aberration measurement is completed, as a method for further preventing the measurement error, when detecting the positional deviation between the measurement mark RM image and the cross-shaped pattern WM image on the image pickup means 40, this image pickup means is used. The absolute position of the cross-shaped pattern WM image on 40 is also detected, and this position information is stored in the main control system 7.

【0024】また、図1において、44はライトガイド
を示し、このライトガイド44の一端はシャッター5の
近傍に配置され、ライトガイド44の他端がウエハステ
ージ20の中に収納されている。シャッター5が閉じて
いる状態では、シャッター5で反射された露光光ILが
集光レンズ43によりライトガイド44の一方の端面に
集束され、ウエハステージ20中のライトガイド44の
他方の端面から露光光が射出される。この射出された露
光光は集光レンズ45によりほぼ平行光束に変換された
後に、ミラー46で反射されてステージ基板21上の開
口マーク22を底面側から鉛直上方に照明する。この2
2は照野を決めるものである。そこで、ウエハステージ
20を移動させて、この開口マーク22を上記計測マー
クRMの投影光学系PLを介した共役位置近傍にて発光
させると、ステージ基板21に対して垂直に射出したこ
の開口マーク22からの露光光は投影光学系PLを介し
てその共役位置にあるレチクルR上の計測用マークRM
を透過照明する。こうして照明されて計測マークRMか
ら射出する光束の主光線は計測マークRMからの反射光
と違って、前出の十字形パターンWMの主光線とレチク
ルR上を射出する際にその傾斜角が一致することにな
る。この計測マークRM像の撮像手段40での位置を検
出し、先ほど記憶した十字形パターンWM像の位置との
差が求める検出値である。こうした検出方法をすること
で、前出のフォーカス検出手段42や合焦機構である第
2リレーレンズ39の移動の誤差による合焦不足があっ
ても検出精度の低下を防止できる。
In FIG. 1, reference numeral 44 denotes a light guide. One end of the light guide 44 is arranged near the shutter 5, and the other end of the light guide 44 is housed in the wafer stage 20. In the state where the shutter 5 is closed, the exposure light IL reflected by the shutter 5 is focused on one end surface of the light guide 44 by the condenser lens 43, and the exposure light IL is emitted from the other end surface of the light guide 44 in the wafer stage 20. Is ejected. The emitted exposure light is converted into a substantially parallel light flux by the condenser lens 45, and then is reflected by the mirror 46 to illuminate the opening mark 22 on the stage substrate 21 vertically upward from the bottom surface side. This 2
2 determines the Teruno. Therefore, when the wafer stage 20 is moved to cause the aperture mark 22 to emit light near the conjugate position of the measurement mark RM via the projection optical system PL, the aperture mark 22 emitted perpendicularly to the stage substrate 21. The exposure light from the measurement mark RM on the reticle R at its conjugate position passes through the projection optical system PL.
Illuminate through. Unlike the reflected light from the measurement mark RM, the principal ray of the light beam illuminated and emitted from the measurement mark RM has the same inclination angle as the principal ray of the cross pattern WM and the reticle R when it is emitted. Will be done. The position of the measurement mark RM image on the image pickup means 40 is detected, and the difference from the position of the cross-shaped pattern WM image stored previously is the detected value. By using such a detection method, it is possible to prevent the detection accuracy from deteriorating even if there is insufficient focusing due to an error in the movement of the focus detection unit 42 or the second relay lens 39 which is the focusing mechanism.

【0025】次に、図1の第1実施例における傾斜角補
正光学系12と同様に露光光の主光線の傾斜角を補正で
きる光学系の他の例を図2を参照して説明する。先ず、
図2(a)はフィールドレンズを用いて露光光の主光線
の傾斜角を補正する例を示す。この図2(a)におい
て、レチクルブラインド15の開口部の第1リレーレン
ズ11側の直前に、レチクルR上の計測用マークRMの
計測領域をカバーできる視野を有するフィールドレンズ
47を配置する。通常の露光時にはそのフィールドレン
ズ47は取り外しておく。また、投影光学系の歪曲収差
の計測時には、レチクルブラインド15の開口部が移動
するのに対応して、そのフィールドレンズ47をそのレ
チクルブラインド15の直前で2次元的に移動させる。
Next, another example of an optical system capable of correcting the tilt angle of the principal ray of the exposure light, similar to the tilt angle correction optical system 12 in the first embodiment of FIG. 1, will be described with reference to FIG. First,
FIG. 2A shows an example in which the tilt angle of the chief ray of the exposure light is corrected using a field lens. In FIG. 2A, a field lens 47 having a visual field capable of covering the measurement region of the measurement mark RM on the reticle R is arranged immediately in front of the opening of the reticle blind 15 on the first relay lens 11 side. The field lens 47 is removed during normal exposure. Further, when measuring the distortion aberration of the projection optical system, the field lens 47 is two-dimensionally moved immediately before the reticle blind 15 in response to the movement of the opening of the reticle blind 15.

【0026】また、図2(b)はフライアイレンズ8の
2次光源形成面上の可変開口絞り9を用いて露光光の主
光線の傾斜角を補正する例を示す。この場合、可変開口
絞り9の開口部を小さく絞った状態で、その開口部を2
次元的に移動させると、図1のレチクルR上に照射され
る露光光が平行光束になり、且つこの平行光束の投影光
学系PLの光軸に対する傾斜角が全体として補正され
る。
FIG. 2B shows an example in which the tilt angle of the chief ray of the exposure light is corrected by using the variable aperture stop 9 on the secondary light source forming surface of the fly-eye lens 8. In this case, with the aperture of the variable aperture diaphragm 9 narrowed down,
When it is moved dimensionally, the exposure light irradiated on the reticle R in FIG. 1 becomes a parallel light beam, and the inclination angle of this parallel light beam with respect to the optical axis of the projection optical system PL is corrected as a whole.

【0027】また、図2(c)は2枚の平行平板ガラス
を用いる例を示し、この図2(c)において、可変開口
絞り9と第1リレーレンズ11との間に光軸に沿って、
図2(c)の紙面に垂直な軸48aを中心として回転自
在に配置された第1の平行平板ガラス48と、図2
(c)の紙面に平行な軸49aを中心として回転自在に
配置された第2の平行平板ガラス49とを設ける。2枚
の平行平板ガラス48及び49の回転角を調整すること
により、レチクルブラインド15の開口部から射出され
る露光光の主光線の傾斜角を任意に調整することができ
る。
Further, FIG. 2C shows an example using two parallel flat glass plates. In FIG. 2C, a space between the variable aperture stop 9 and the first relay lens 11 is arranged along the optical axis. ,
A first parallel flat glass plate 48 rotatably arranged around an axis 48a perpendicular to the plane of FIG.
The second parallel plate glass 49 is provided so as to be rotatable about an axis 49a parallel to the paper surface of (c). By adjusting the rotation angles of the two parallel plate glasses 48 and 49, the inclination angle of the principal ray of the exposure light emitted from the opening of the reticle blind 15 can be arbitrarily adjusted.

【0028】次に、図1に対応する部分に同一符号を付
して示す図3を参照して本発明の第2実施例につき説明
する。図3は本例の投影露光装置の主要部を示し、この
図3において、ステージ基板21上の十字形パターンW
Mの下方に順に、第2対物レンズ55、図3の紙面に垂
直な軸を中心に回転自在の第2平行平板ガラス54及び
第2傾斜ミラー53を配置する。また、第2傾斜ミラー
53に対して楔形になるように第1傾斜ミラー52を配
置し、この第1傾斜ミラー52の上に図3の紙面に平行
な軸を中心として回転自在な第1平行平板ガラス51及
び第1対物レンズ50を配置する。主制御系7は駆動装
置56を介して2枚の平行平板ガラス51及び54の回
転角を調整する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 in which parts corresponding to those in FIG. FIG. 3 shows the main part of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 3, the cross-shaped pattern W on the stage substrate 21 is shown.
A second objective lens 55, a second parallel plate glass 54 rotatable around an axis perpendicular to the plane of FIG. 3, and a second tilted mirror 53 are arranged below M in this order. Further, the first tilting mirror 52 is arranged so as to form a wedge shape with respect to the second tilting mirror 53, and the first tilting mirror 52 is rotatable above the first tilting mirror 52 about an axis parallel to the paper surface of FIG. The flat glass 51 and the first objective lens 50 are arranged. The main control system 7 adjusts the rotation angles of the two parallel plate glasses 51 and 54 via the drive device 56.

【0029】そして、投影光学系PLの歪曲収差の計測
時には、レチクルブラインド15の開口部を小さく絞り
その開口部の位置をずらすことにより、露光光でレチク
ルR上の計測対象とする計測用マークRMに隣接する領
域を照明する。これにより、レチクルR及び投影光学系
PLを介した露光光でステージ基板21上の十字形パタ
ーンWMに隣接する領域が照明される。そのステージ基
板21上の照射領域からの露光光を第1対物レンズ5
0、第1平行平板ガラス51、第1傾斜ミラー52、第
2傾斜ミラー53、第2平行平板ガラス54及び第2対
物レンズ55を介してステージ基板21上の十字形パタ
ーンWMに照射する。ステージ基板21上の露光光の照
射領域とその十字形パターンWMの形成領域とは共役で
ある。
At the time of measuring the distortion of the projection optical system PL, the aperture of the reticle blind 15 is made small and the position of the aperture is shifted so that the measurement mark RM to be measured on the reticle R by the exposure light. Illuminates the area adjacent to. As a result, the area adjacent to the cross pattern WM on the stage substrate 21 is illuminated with the exposure light that has passed through the reticle R and the projection optical system PL. The exposure light from the irradiation area on the stage substrate 21 is transferred to the first objective lens 5
The cross-shaped pattern WM on the stage substrate 21 is irradiated with 0, the first parallel flat glass 51, the first tilt mirror 52, the second tilt mirror 53, the second parallel flat glass 54, and the second objective lens 55. The exposure light irradiation region on the stage substrate 21 and the formation region of the cross-shaped pattern WM are conjugated.

【0030】この場合、2枚の平行平板ガラス51及び
54の回転角をそれぞれ調整することにより、十字形パ
ターンWMを底部から照明する露光光の主光線の投影光
学系PLの光軸に対する傾斜角を0にして、ステージ基
板21の十字形パターンWMに対する露光光のテレセン
トリック性を保証することができる。また、ステージ基
板21上の十字形パターンWM及びレチクルR上の計測
用マークRMの像は観察光学系VFを介して第1実施例
と同様に撮像することができる。
In this case, the tilt angle of the principal ray of the exposure light illuminating the cross pattern WM from the bottom with respect to the optical axis of the projection optical system PL is adjusted by adjusting the rotation angles of the two parallel flat glass plates 51 and 54, respectively. Can be set to 0 to ensure the telecentricity of the exposure light with respect to the cross pattern WM of the stage substrate 21. Further, the images of the cross-shaped pattern WM on the stage substrate 21 and the measurement mark RM on the reticle R can be picked up through the observation optical system VF as in the first embodiment.

【0031】次に、図3に対応する部分に同一符号を付
して示す図4を参照して本発明の第3実施例につき説明
する。図4は本例の投影露光装置の要部を示し、この図
4において、ステージ基板21上には歪曲収差計測用の
マークは形成しない。そして、ウエハステージ20の内
部において、ステージ基板21の底部に順に第1対物レ
ンズ58、図4の紙面に垂直な軸を中心に回転自在な平
行平板ガラス54、図4の紙面に平行な軸を中心に回転
自在な平行平板ガラス51、第2対物レンズ57及び反
射板59を配置し、この反射板59上に歪曲収差計測用
の十字形パターンWMを形成する。第1対物レンズ58
及び第2対物レンズ57によりステージ基板21の上面
と反射板59の表面とは共役である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 in which parts corresponding to those in FIG. FIG. 4 shows the main part of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 4, no mark for distortion aberration measurement is formed on the stage substrate 21. Then, inside the wafer stage 20, a first objective lens 58, a parallel flat glass plate 54 rotatable around an axis perpendicular to the paper surface of FIG. 4, and an axis parallel to the paper surface of FIG. A rotatable parallel flat plate glass 51, a second objective lens 57 and a reflecting plate 59 are arranged at the center, and a cross-shaped pattern WM for measuring distortion aberration is formed on the reflecting plate 59. First objective lens 58
The upper surface of the stage substrate 21 and the surface of the reflection plate 59 are conjugated with each other by the second objective lens 57.

【0032】図4において、投影光学系PLの歪曲収差
の計測時には、レチクルブラインド15の開口部を小さ
く絞りその開口部の位置をずらすことにより、露光光で
レチクルR上の計測対象とする計測用マークRMの近傍
の領域を照明する。これにより、レチクルR及び投影光
学系PLを介した露光光でステージ基板21上の対応す
る領域が照明される。そのステージ基板21上の照射領
域からの露光光を第1対物レンズ58、平行平板ガラス
54、平行平板ガラス51及び第2対物レンズ57を介
して反射板59上の十字形パターンWMに照射する。主
制御系7が駆動装置56を介して2枚の平行平板ガラス
54及び51の回転角を調整することにより、十字形パ
ターンWMに対する露光光のテレセントリック性を保証
することができる。
In FIG. 4, at the time of measuring the distortion of the projection optical system PL, the aperture of the reticle blind 15 is made small and the position of the aperture is shifted so that the exposure light is used as a measurement target on the reticle R. The area in the vicinity of the mark RM is illuminated. As a result, the corresponding area on the stage substrate 21 is illuminated with the exposure light that has passed through the reticle R and the projection optical system PL. The exposure light from the irradiation area on the stage substrate 21 is applied to the cross-shaped pattern WM on the reflecting plate 59 via the first objective lens 58, the parallel plate glass 54, the parallel plate glass 51, and the second objective lens 57. The main control system 7 adjusts the rotation angles of the two parallel plate glasses 54 and 51 via the drive unit 56, so that the telecentricity of the exposure light with respect to the cross pattern WM can be guaranteed.

【0033】更に、反射板59上の十字形パターンWM
の像はステージ基板21上にリレーされた後に、レチク
ルR上にリレーされる。そして、反射板59上の十字形
パターンWM及びレチクルR上の計測用マークRMの像
は観察光学系VFを介して第1実施例と同様に撮像する
ことができる。
Furthermore, the cross-shaped pattern WM on the reflection plate 59
Image is relayed on the stage substrate 21 and then relayed on the reticle R. Then, the images of the cross-shaped pattern WM on the reflection plate 59 and the measurement mark RM on the reticle R can be picked up via the observation optical system VF in the same manner as in the first embodiment.

【0034】次に、図5を参照して本発明の第4実施例
につき説明する。図5(a)は本例のレチクルRの平面
図であり、この図5(a)において、図1の観察光学系
VFに相当する2個の観察光学系VFA及びVFBがレ
チクルRの上方に配置されている。一方の観察光学系V
FAはビームスプリッター31A及び第1対物レンズ3
2Aより構成され、他方の観察光学系VFBもビームス
プリッター31B及び第1対物レンズ32Bより構成さ
れている。また、観察光学系VFA及びVFBにはそれ
ぞれ図1の光学系33〜40,42が付属している。こ
のように観察光学系を複数用いることにより、歪曲収差
の計測効率を高めることができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a plan view of the reticle R of this example. In FIG. 5A, two observation optical systems VFA and VFB corresponding to the observation optical system VF of FIG. 1 are located above the reticle R. It is arranged. One observation optical system V
FA is the beam splitter 31A and the first objective lens 3
2A, and the other observation optical system VFB also includes a beam splitter 31B and a first objective lens 32B. The observation optical systems VFA and VFB are provided with the optical systems 33 to 40 and 42 of FIG. 1, respectively. By using a plurality of observation optical systems in this way, the measurement efficiency of distortion can be improved.

【0035】ただし、本例では観察光学系VFAの光軸
と観察光学系VFBの光軸とをレチクルRに平行な方向
に可変の長さLだけ離した状態で、それら観察光学系V
FA及びVFBを移動させる。図5(b)は本例のレチ
クルRの側面図であり、それら観察光学系VFA及びV
FBの光軸を離すことにより、ビームスプリッター31
A及び31Bからの反射光ILA及びILBがそれぞれ
他方の観察光学系のノイズとなることが防止され、測定
精度を高めることができる。なお、複数の観察光学系V
FA,VFBの光軸をレチクルRに平行な方向にずらす
代わりに、それら観察光学系VFA,VFBの光軸を高
さ方向(投影光学系の光軸方向)にずらしてもよい。
However, in this example, the optical axis of the observation optical system VFA and the optical axis of the observation optical system VFB are separated by a variable length L in the direction parallel to the reticle R, and the observation optical system V
Move FA and VFB. FIG. 5B is a side view of the reticle R of this example, showing the observation optical systems VFA and VFA.
By separating the optical axis of FB, the beam splitter 31
The reflected lights ILA and ILB from A and 31B are prevented from becoming noise of the other observation optical system, and the measurement accuracy can be improved. In addition, a plurality of observation optical systems V
Instead of shifting the optical axes of FA and VFB in a direction parallel to reticle R, the optical axes of observation optical systems VFA and VFB may be shifted in the height direction (the optical axis direction of the projection optical system).

【0036】また、複数の観察光学系間の反射光のノイ
ズを防止するためには、図6に示すようにビームスプリ
ッターとしてウェッジプリズム60A及び60Bを用い
るようにしてもよい。それらウェッジプリズム60A及
び60BのレチクルR側の面60Aa及び60Baをビ
ームスプリッター面とすることにより、反射光がそのま
ま他方の観察光学系に入射するのを防止することができ
る。
Further, in order to prevent noise of reflected light between a plurality of observation optical systems, wedge prisms 60A and 60B may be used as beam splitters as shown in FIG. By using the surfaces 60Aa and 60Ba of the wedge prisms 60A and 60B on the reticle R side as beam splitter surfaces, it is possible to prevent reflected light from directly entering the other observation optical system.

【0037】なお、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こ
とは勿論である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、露光光の主光線の照明
光学系の光軸に対する傾斜角を補正できるので、ステー
ジ上の第2マークに対する露光光のテレセントリック性
を保つことができる。従って、投影光学系の歪曲収差を
より高精度に計測できる利点がある。
According to the present invention, since the inclination angle of the principal ray of the exposure light with respect to the optical axis of the illumination optical system can be corrected, the telecentricity of the exposure light with respect to the second mark on the stage can be maintained. Therefore, there is an advantage that the distortion of the projection optical system can be measured with higher accuracy.

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

【図1】本発明による露光装置の第1実施例の全体を示
す一部断面図を含む構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram including a partial sectional view showing an entire first embodiment of an exposure apparatus according to the present invention.

【図2】第1実施例の変形例を示す要部の構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part showing a modified example of the first embodiment.

【図3】本発明の第2実施例の要部を示す一部断面図を
含む構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing an essential part of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例の要部を示す一部断面図を
含む構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing an essential part of a third embodiment of the present invention.

【図5】(a)は本発明の第4実施例のレチクル近傍の
構成を示す平面図、(b)は図5(a)の側面図であ
る。
5A is a plan view showing a configuration near a reticle according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a side view of FIG. 5A.

【図6】第4実施例の変形例の要部を示す側面図であ
る。
FIG. 6 is a side view showing a main part of a modified example of the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水銀ランプ 7 主制御系 8 フライアイレンズ 9 開口絞り 11 第1リレーレンズ 12 傾斜角補正光学系 15 レチクルブラインド 17 第2リレーレンズ 19 主コンデンサーレンズ R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ RM 計測用マーク WM 十字形パターン 20 ウエハステージ 21 ステージ基板 VF 観察光学系 33 光路長補正手段 37 光軸補正手段 1 Mercury Lamp 7 Main Control System 8 Fly's Eye Lens 9 Aperture Stopper 11 First Relay Lens 12 Tilt Angle Correction Optical System 15 Reticle Blind 17 Second Relay Lens 19 Main Condenser Lens R Reticle PL Projection Optical System W Wafer RM Measurement Mark WM Cross pattern 20 Wafer stage 21 Stage substrate VF Observation optical system 33 Optical path length correction means 37 Optical axis correction means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光光を発生する光源と、 前記露光光を集光してマスクを照明する照明光学系と、 前記マスクのパターンを前記露光光のもとでステージ上
の感光基板上に転写する投影光学系と、 前記照明光学系により前記マスクに照射される前記露光
光の主光線の前記照明光学系の光軸に対する傾斜角を部
分的に補正する傾斜補正手段と、 該傾斜補正手段により前記主光線の傾斜角が補正された
前記露光光によって照明された前記マスク上の第1マー
クと前記傾斜補正手段により前記主光線の傾斜角が補正
された前記露光光によって前記マスク及び前記投影光学
系を介して照明された前記ステージ上の第2マークとの
各マーク像の位置関係を検出する撮像手段と、 該撮像手段により検出された各マーク像の位置関係に応
じて前記投影光学系の結像特性を制御する結像特性制御
手段とを有する事を特徴とする露光装置。
1. A light source that generates exposure light, an illumination optical system that condenses the exposure light and illuminates a mask, and transfers the pattern of the mask onto a photosensitive substrate on a stage under the exposure light. A projection optical system, a tilt correction means for partially correcting a tilt angle of a chief ray of the exposure light with which the illumination optical system is irradiated on the mask with respect to an optical axis of the illumination optical system, and the tilt correction means The first mark on the mask illuminated by the exposure light whose inclination angle of the chief ray is corrected and the exposure light whose inclination angle of the principal ray is corrected by the inclination correcting means, and the mask and the projection optical system. Imaging means for detecting the positional relationship between each mark image and the second mark on the stage illuminated through the system, and the projection optical system according to the positional relationship between each mark image detected by the imaging means. Exposure apparatus, characterized in that it has a imaging characteristics control means for controlling the imaging properties.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000019261A1 (en) * 1998-09-25 2000-04-06 Nikon Corporation Image formation position adjusting device, exposure system, image formation adjusting method and exposure method
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US6560044B2 (en) 2000-03-06 2003-05-06 Canon Kabushiki Kaisha Illumination optical system in exposure apparatus
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