JPH065490A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH065490A
JPH065490A JP4183027A JP18302792A JPH065490A JP H065490 A JPH065490 A JP H065490A JP 4183027 A JP4183027 A JP 4183027A JP 18302792 A JP18302792 A JP 18302792A JP H065490 A JPH065490 A JP H065490A
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JP
Japan
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optical system
projection optical
reticle
light
mark
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Withdrawn
Application number
JP4183027A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Nagayama
匡 長山
Hideo Mizutani
英夫 水谷
Masahiro Nakagawa
正弘 中川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH065490A publication Critical patent/JPH065490A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026Focusing
    • 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
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor

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

Abstract

PURPOSE:To measure imagery characteristics such as focal position and magnification error of a projection aligner system concerning a pattern of arbitrary line width. CONSTITUTION:Two reference marks WM1 and WM2 different in line width are formed on a stage substrate 13 on a wafer stage 12. The image of one of the reference marks is projected on the lower surface of a reticle R via a projection optical system PL. The light out of the lights from the projection image on the lower surface which light has passed a reticle mark RM1 or a reticle mark RM2 is received by photoelectric transducers 31 and 33, via a condenser lens 10 and a beam splitter 9. The imagery characteristics of a projection aligner system PL concerning arbitrary line width is calculated from characteristics of two kinds of line widths.

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結
像特性の計測機構を備えた投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus provided with, for example, a mechanism for measuring image forming characteristics of a projection optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路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。近時、益々微細化しつ
つある半導体集積回路等を高品質に製造するためには、
そのような投影光学系の結像特性を所定の状態に維持す
る必要がある。しかしながら、投影露光装置において
は、長時間露光を行うような場合に、投影光学系が露光
光の照射により熱変形等を起こし、結果として焦点位
置、像面湾曲、倍率誤差又は歪曲収差等の投影光学系の
結像特性が次第に変化することが分かっている。更に、
投影光学系の周囲の大気圧、温度又はウエハの反射率の
変化等によっても、投影光学系の結像特性は変化する。
2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display device or the like by using a photolithography technique, a projection exposure apparatus is used which transfers a reticle pattern onto a wafer through a projection optical system. In order to manufacture high-quality semiconductor integrated circuits that are becoming more and more miniaturized these days,
It is necessary to maintain the imaging characteristics of such a projection optical system in a predetermined state. However, in a projection exposure apparatus, when performing long-time exposure, the projection optical system causes thermal deformation or the like due to irradiation of exposure light, and as a result, projection of focal position, field curvature, magnification error or distortion aberration, etc. It is known that the imaging characteristics of the optical system change gradually. Furthermore,
The imaging characteristics of the projection optical system also change due to changes in atmospheric pressure, temperature, or the reflectance of the wafer around the projection optical system.

【0003】そこで、従来の投影露光装置には、投影光
学系の周囲の大気圧、温度、露光光の照射量及びウエハ
からの反射光量等の変化量を計測し、その計測結果に応
じて所定の予測演算式に基づいて投影光学系の結像特性
の変化を求め、この変化を或る程度調整する機構を備え
たものがある。これによりウエハ上にレチクルのパター
ンが常に高コントラストで且つ所定の倍率で転写され
る。投影光学系の結像特性を制御する機構としては、例
えば投影光学系の温度を調整する機構、投影光学系の所
定のレンズ室内の気体の圧力を調整する機構、投影光学
系を構成するレンズの間隔を調整する機構、レチクルを
僅かに傾斜させる機構又はウエハが載置されたステージ
を上下動させる機構等が知られている。
Therefore, in the conventional projection exposure apparatus, the atmospheric pressure around the projection optical system, the temperature, the amount of change of the exposure light irradiation amount, the amount of light reflected from the wafer, and the like are measured, and a predetermined value is determined according to the measurement result. There is a device provided with a mechanism for obtaining a change in the image forming characteristic of the projection optical system based on the predictive calculation formula and adjusting the change to some extent. As a result, the reticle pattern is always transferred onto the wafer with high contrast and at a predetermined magnification. Examples of the mechanism for controlling the imaging characteristics of the projection optical system include a mechanism that adjusts the temperature of the projection optical system, a mechanism that adjusts the pressure of gas in a predetermined lens chamber of the projection optical system, and a lens that configures the projection optical system. A mechanism for adjusting the distance, a mechanism for slightly tilting the reticle, a mechanism for vertically moving a stage on which a wafer is placed, and the like are known.

【0004】上述の投影露光装置は、投影光学系の投影
像を劣化させる外的要因(大気圧等)を測定することに
より、間接的にレチクルのパターン像の変動を予測して
制御するものであるが、直接的にレチクルのパターン像
の変動を測定する方式も開発されている。この方式にお
いては、投影光学系によるレチクルのパターン像の焦点
位置、非点収差、像面湾曲又は倍率誤差等を直接的に計
測する計測装置を用いて、その計測結果から演算装置の
制御のもとで、上述の結像特性制御機構を駆動してレチ
クルのパターン像の焦点位置又は倍率誤差等を所定の許
容範囲内に収めるようにしている。
The above-described projection exposure apparatus indirectly predicts and controls fluctuations in the reticle pattern image by measuring external factors (such as atmospheric pressure) that deteriorate the projection image of the projection optical system. However, a method of directly measuring the variation of the reticle pattern image has also been developed. In this method, a measuring device that directly measures the focus position, astigmatism, field curvature, magnification error, etc. of the pattern image of the reticle by the projection optical system is used to control the arithmetic device from the measurement result. Thus, the above-mentioned image forming characteristic control mechanism is driven so that the focus position of the pattern image of the reticle, the magnification error, etc. are within a predetermined allowable range.

【0005】レチクルのパターン像の直接的な計測装置
においては、例えば特開昭64−10105号公報、特
開平1−273318号公報及び特開平1−26262
4号公報に開示されているように、ウエハステージ上に
載置された基板上に所定のマーク(例えば一定線幅の十
字パターン)を形成し、このマークをそのウエハステー
ジの内部より露光光と同一波長の光により透過照明し
て、レチクルの下面に投影光学系を介してそのマーク像
を転写している。そのマーク像の光はそのレチクルの下
面の露光領域に配置された所定のレチクルマークを介し
て、照明光学系内の投影光学系の瞳面と共役な位置に配
置された光電変換素子の受光面に入力する。そのウエハ
ステージの水平移動に伴い、その光電変換素子の受光量
は変化し、ウエハステージ上のマークの像とレチクルマ
ークとが合致するときに、その受光量が最小(又は最
大)になるので、逆に光電変換素子の出力信号が最小
(又は最大)になるときのウエハステージの座標を求め
れば、この座標値が投影光学系を介して形成されるレチ
クルマークの像のウエハステージ上の位置を表すことに
なる。
In a direct measuring device of a reticle pattern image, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 64-10105, 1-273318, and 1-26262 are known.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 4, a predetermined mark (for example, a cross pattern having a constant line width) is formed on a substrate placed on a wafer stage, and the mark is used as exposure light from inside the wafer stage. The mark image is transferred to the lower surface of the reticle through a projection optical system by transmitting and illuminating with light of the same wavelength. The light of the mark image passes through a predetermined reticle mark arranged in the exposure area on the lower surface of the reticle, and the light receiving surface of the photoelectric conversion element arranged at a position conjugate with the pupil plane of the projection optical system in the illumination optical system. To enter. With the horizontal movement of the wafer stage, the amount of light received by the photoelectric conversion element changes, and when the image of the mark on the wafer stage and the reticle mark match, the amount of light received becomes minimum (or maximum). Conversely, if the coordinates of the wafer stage when the output signal of the photoelectric conversion element becomes the minimum (or maximum) are obtained, this coordinate value indicates the position on the wafer stage of the image of the reticle mark formed via the projection optical system. Will be represented.

【0006】そのレチクルマークをレチクル下面の露光
領域内の所定の複数箇所に形成し、同様にしてそれぞれ
のレチクルマーク像のウエハステージ上での座標位置を
計測すれば、その投影光学系を介して転写されるレチク
ルのパターンの像の倍率誤差及び歪曲収差を計測するこ
とができる。また、その光電変換素子の受光面を2分割
してそれぞれの受光量を別々に検出できるようにすれ
ば、ウエハステージの上下及び水平移動と組み合わせる
ことで、そのレチクルのパターン像の焦点位置、非点収
差及び像面湾曲をも計測できる。
The reticle marks are formed at a plurality of predetermined positions in the exposure area on the lower surface of the reticle, and the coordinate position of each reticle mark image on the wafer stage is measured in the same manner. It is possible to measure the magnification error and the distortion of the transferred reticle pattern image. Further, if the light receiving surface of the photoelectric conversion element is divided into two parts so that the respective light receiving amounts can be detected separately, by combining with the vertical and horizontal movement of the wafer stage, the focus position of the pattern image of the reticle, It can also measure point aberrations and field curvature.

【0007】これらの計測結果から得られるレチクルの
パターン像の倍率誤差、歪曲収差、焦点位置、非点収
差、像面湾曲に関する変化に対して、演算装置の制御の
もとで、上述の結像特性制御機構を駆動することによ
り、レチクルのパターン像の変化を所定の範囲内に維持
するようにしていた。
With respect to changes in magnification error, distortion aberration, focus position, astigmatism, and field curvature of the reticle pattern image obtained from these measurement results, the above-mentioned image formation is performed under the control of the arithmetic unit. By driving the characteristic control mechanism, the change of the pattern image of the reticle is kept within a predetermined range.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レチクルのパターン像の直接的な計測装置においては、
ウエハステージ上のマークとしては特定の線幅のマーク
が使用されているために、計測される結果は全てその線
幅に関する焦点位置や倍率誤差等である。また、投影光
学系に収差がある場合には転写されるパターンの線幅の
違いにより、その投影光学系の焦点位置、非点収差、像
面湾曲、倍率誤差、歪曲収差等に違いが生じる。そのた
め、実際に転写されるレチクルのパターンの線幅とその
計測用のマークの線幅とが異なる場合には、そのレチク
ルのパターンに関する結像特性を正確に計測することが
できない不都合がある。
However, in the conventional apparatus for directly measuring the pattern image of the reticle,
Since a mark with a specific line width is used as the mark on the wafer stage, all the measured results are the focus position, magnification error, etc. related to the line width. Further, when the projection optical system has an aberration, the focus position, astigmatism, field curvature, magnification error, distortion and the like of the projection optical system differ due to the difference in the line width of the transferred pattern. Therefore, if the line width of the reticle pattern actually transferred is different from the line width of the measurement mark, there is a disadvantage in that the imaging characteristics of the reticle pattern cannot be accurately measured.

【0009】特に、投影光学系の内部に露光光の照射エ
ネルギーが蓄積されるのにつれて、その投影光学系の収
差、特に球面収差及びコマ収差が変化する。そのように
露光光の照射エネルギーが蓄積されてくると、投影光学
系を構成する光学材料の温度が例えば中心付近で局部的
に上昇するが、この結果としてその温度が上昇した部分
の屈折率に変化が生じる。また、その光学部材の曲率
も、最初は例えば球面であったものが、次第に非球面に
変化することになる。こうして、投影光学系には球面収
差、更にはコマ収差が生じてしまう。
In particular, as the irradiation energy of the exposure light is accumulated inside the projection optical system, the aberration of the projection optical system, particularly the spherical aberration and the coma aberration, change. When the irradiation energy of the exposure light is accumulated in such a manner, the temperature of the optical material forming the projection optical system locally rises, for example, near the center, and as a result, the refractive index of the portion where the temperature rises increases. Change occurs. Further, the curvature of the optical member is initially spherical, but gradually changes to aspheric. In this way, spherical aberration and further coma occur in the projection optical system.

【0010】例えばこの球面収差の形が補正過剰の傾向
を示した場合、レチクルのパターンの線幅が細いと、像
を形成する回折光の回折角が大きいために、そのレチク
ルのパターン像のウエハ上での焦点位置は、近軸像面か
らみて下方へ行く傾向を示す。逆に、レチクルのパター
ンの線幅が太いと、像を形成する回折光の回折角が小さ
くて済むために、そのレチクルのパターン像のウエハ上
での焦点位置は、近軸像面付近に留まる。
For example, when the shape of the spherical aberration tends to be overcorrected, if the line width of the reticle pattern is thin, the diffraction angle of the diffracted light forming the image is large, so that the wafer of the reticle pattern image is large. The focus position at the top shows a tendency to go downward when viewed from the paraxial image plane. Conversely, if the line width of the reticle pattern is thick, the diffraction angle of the diffracted light that forms the image can be small, so the focus position of the reticle pattern image on the wafer remains near the paraxial image plane. .

【0011】実使用時の露光装置においては、ウエハス
テージのステップアンドリピート、ウエハアライメント
及びレチクル交換等に露光光の照射の断続があり、その
度に投影光学系における露光光の照射エネルギーによる
熱の蓄積と散逸とが繰り返される。また、レチクルやウ
エハの種類によりそれらの透過率及び反射率が異なるの
で、投影光学系に対する露光光の照射エネルギーが変化
し、外部との温度差により投影光学系における熱の散逸
速度も変わってくる。
In the exposure apparatus in actual use, exposure light irradiation is intermittent for step and repeat of the wafer stage, wafer alignment, reticle exchange, etc., and heat is generated by the irradiation energy of the exposure light in the projection optical system each time. Accumulation and dissipation are repeated. Further, since the transmittance and the reflectance of the reticle and the wafer are different depending on the type of the reticle and the wafer, the irradiation energy of the exposure light to the projection optical system changes, and the heat dissipation speed in the projection optical system also changes due to the temperature difference with the outside. .

【0012】このような複雑な熱的非平衡状態のもと
で、上記の球面収差は刻一刻と変化していくものである
から、従来のように特定の線幅のマークを用いた焦点位
置又は倍率誤差等の計測装置を用いていたのでは、投影
光学系を介して転写されるレチクルの各種線幅のパター
ン像に対する正確な焦点位置又は倍率誤差等を求めるこ
とが困難であることが分かる。本発明は斯かる点に鑑
み、任意の線幅のパターンに関する投影光学系の焦点位
置や倍率誤差等の結像特性を計測できる投影露光装置を
提供することを目的とする。
Under such a complicated thermal non-equilibrium state, the spherical aberration described above changes every moment, so that the focus position using a mark with a specific line width as in the conventional case is used. Alternatively, if a measuring device for measuring a magnification error or the like is used, it is difficult to obtain an accurate focus position or a magnification error for a pattern image of various line widths of a reticle transferred via the projection optical system. . The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of measuring imaging characteristics such as a focus position and a magnification error of a projection optical system regarding a pattern having an arbitrary line width.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の投影
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(5,10)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(12)上の感光基板W
上に投影する投影光学系PLと、そのステージ(12)
上に形成されたそれぞれ線幅の異なる複数の計測マーク
(WM1,WM2)と、その露光光と同一波長の光でそ
れら複数の計測マークの内の任意の1つの計測マークを
照明する計測マーク照明光学系(21,23,24,2
5,27)と、この計測マーク照明光学系により照明さ
れた任意の1つの計測マークからの光をその投影光学系
PLを介して受光する光電変換手段(31,33)と、
それら複数の計測マークをそれぞれ照明することにより
その光電変換手段にて得られる複数の出力信号に基づい
て、それら複数の計測マークの線幅とは異なる線幅のマ
ークに関するその投影光学系PLの結像特性を算出する
演算手段(8)とを有するものである。
A first projection exposure apparatus according to the present invention illuminates a mask R by exposing a light source (1) for generating exposure light and condensing the exposure light as shown in FIG. 1, for example. The illumination optical system (5, 10) and the pattern of the mask R on the photosensitive substrate W on the stage (12) under the exposure light.
Projection optical system PL for projecting onto the stage and its stage (12)
A plurality of measurement marks (WM1, WM2) each having a different line width formed above, and measurement mark illumination for illuminating any one of the plurality of measurement marks with light having the same wavelength as the exposure light. Optical system (21,23,24,2
5, 27) and photoelectric conversion means (31, 33) for receiving light from any one measurement mark illuminated by this measurement mark illumination optical system via the projection optical system PL.
Based on a plurality of output signals obtained by the photoelectric conversion means by illuminating each of the plurality of measurement marks, a connection of the projection optical system PL regarding a mark having a line width different from the line width of the plurality of measurement marks. And an arithmetic means (8) for calculating the image characteristic.

【0014】また、本発明による第2の投影露光装置
は、例えば図6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(5,10)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(12)上の感光基板W上に
投影する投影光学系PLと、そのステージ(12)上に
形成された計測マークWM1と、その露光光と同一波長
の光でその計測マークWM1を照明する計測マーク照明
光学系(21,45)と、その計測マークWM1に対す
るその計測マーク照明光学系からの照明光の入射角度を
変化させる照明角度可変手段(46)と、その計測マー
ク照明光学系により照明されたその計測マークWM1か
らの光をその投影光学系PLを介して受光する光電変換
手段(31,33)と、その照明角度可変手段(46)
によってそれぞれ任意の照明角度のもとでその計測マー
クWM1を照明することによりその光電変換手段(3
1,33)にて得られる複数の出力信号に基づいてその
計測マークWM1の線幅とは異なる線幅のマークに関す
るその投影光学系PLの結像特性を算出する演算手段
(8)とを有するものである。
The second projection exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 6, a light source (1) for generating exposure light, and an illumination optical system for converging the exposure light and illuminating the mask R. (5, 10), a projection optical system PL for projecting the pattern of the mask R on the photosensitive substrate W on the stage (12) under the exposure light, and measurement formed on the stage (12). The mark WM1, the measurement mark illumination optical system (21, 45) that illuminates the measurement mark WM1 with light having the same wavelength as the exposure light, and the incident angle of the illumination light from the measurement mark illumination optical system with respect to the measurement mark WM1. And an photoelectric conversion means (31, 33) for receiving the light from the measurement mark WM1 illuminated by the measurement mark illumination optical system via the projection optical system PL. Illumination angle varying means (46)
By illuminating the measurement mark WM1 under an arbitrary illumination angle, the photoelectric conversion means (3
1, 33), and an arithmetic means (8) for calculating the image forming characteristic of the projection optical system PL for a mark having a line width different from the line width of the measurement mark WM1 based on the plurality of output signals. It is a thing.

【0015】この場合、それら光電変換手段(31,3
3)は、例えば図4に示す光電変換手段(39)のよう
に、その計測マーク照明光学系(38,23,25)に
より照明されてその投影光学系PLを介してそのマスク
R上に逆投影されるその計測マークWM3の像からの反
射光を、その投影光学系PL及びその計測マークWM3
を介して受光するものであってもよい。
In this case, the photoelectric conversion means (31, 3)
3) is illuminated by the measurement mark illumination optical system (38, 23, 25) like the photoelectric conversion means (39) shown in FIG. 4, and is inverted on the mask R via the projection optical system PL. The reflected light from the projected image of the measurement mark WM3 is reflected by the projection optical system PL and the measurement mark WM3.
It may be one that receives light via.

【0016】[0016]

【作用】斯かる本発明の第1の投影露光装置の原理につ
き説明する。以下では簡単のため、投影光学系PLの結
像特性として焦点位置(ベストフォーカス面)を取り上
げる。先ず、投影光学系PLへの露光光の照射エネルギ
ーの蓄積量とそれによって発生する球面収差量との間に
は一定の関数関係が成立するので、照射エネルギーの蓄
積量とマスクRの各線幅のパターンに関する焦点位置に
ついてもそれぞれ一定の関係が成立する。
The principle of the first projection exposure apparatus of the present invention will be described. For the sake of simplicity, the focus position (best focus plane) will be taken up as the imaging characteristic of the projection optical system PL below. First, since a constant functional relationship is established between the amount of irradiation energy of the exposure light to the projection optical system PL and the amount of spherical aberration generated thereby, the amount of accumulated irradiation energy and the line width of the mask R are A certain relationship is established for the focus positions related to the pattern.

【0017】図13(a)は連続照射中の投影露光装置
において、照射時間tとともに異なる線幅のマスクRの
パターンの像の焦点位置Zf が徐々に変化して行く様子
を示し、この図13(a)において、曲線CA〜CCは
それぞれ異なる線幅A〜Cのパターンの像の焦点位置Z
f の変化を表す。照射の開始時には、パターンの線幅の
違いによる焦点位置の差はほとんど目立たなかったもの
が、照射時間が進むに従って、その焦点位置の差が大き
くなって行く。これは、照射エネルギーの蓄積量の増大
に伴い、投影光学系PLの球面収差が増大していること
に対応している。そして、照射時間が更に進むと、その
焦点位置の差は一定になって行くが、これは照射エネル
ギーの量と熱の散逸量とが拮抗して、投影光学系PL内
が熱平衡の状態になりつつあることを示している。従っ
て、球面収差の増大もなくなる。
FIG. 13A shows a state in which the focus position Z f of the image of the pattern of the mask R having different line widths gradually changes with the irradiation time t in the projection exposure apparatus during continuous irradiation. In FIG. 13 (a), the curves CA to CC are focal positions Z of the images of the patterns having different line widths A to C, respectively.
Represents the change in f . At the start of irradiation, the difference in the focal position due to the difference in the line width of the pattern was almost inconspicuous, but the difference in the focal position becomes larger as the irradiation time advances. This corresponds to the fact that the spherical aberration of the projection optical system PL is increasing with the increase in the accumulated amount of irradiation energy. Then, as the irradiation time further advances, the difference in the focal position becomes constant, but this is because the amount of irradiation energy and the amount of heat dissipation compete with each other, and the projection optical system PL is in a thermal equilibrium state. It is showing that it is going. Therefore, the increase of spherical aberration also disappears.

【0018】実使用時の投影露光装置においては、先に
述べたように、シャッターの開閉等に伴う露光光の照射
の断続が繰り返される。また、感光基板W毎のアライメ
ント時間中やマスクRの交換時における露光光の照射の
中断による熱の散逸等があり、斯かる使用状態における
投影光学系PLの照射エネルギーの蓄積量は、図13
(a)における焦点位置の差が増大中の範囲内にあると
考えられる。照射エネルギーの蓄積量を正確に測定でき
る場合には、図13(a)により任意の線幅のパターン
像の焦点位置を算出できる。しかしながら、実際の照射
エネルギーの蓄積量を直接的に高精度に測定することは
困難であるし、また、従来の如く大気圧、温度、露光光
の照射量及びウエハからの反射光量等の変化量を計測
し、投影光学系PLに蓄積された照射エネルギーを間接
的に算出するのでは誤差が大きい。
In the projection exposure apparatus at the time of actual use, as described above, the irradiation of the exposure light is repeated intermittently as the shutter is opened and closed. Further, there is heat dissipation due to interruption of irradiation of exposure light during alignment time for each photosensitive substrate W or during replacement of the mask R, and the accumulated amount of irradiation energy of the projection optical system PL in such a use state is shown in FIG.
It is considered that the difference in the focal position in (a) is within the increasing range. When the accumulated amount of irradiation energy can be accurately measured, the focus position of the pattern image having an arbitrary line width can be calculated according to FIG. However, it is difficult to directly measure the actual accumulated amount of irradiation energy with high accuracy, and the amount of change in atmospheric pressure, temperature, irradiation amount of exposure light, reflected light amount from the wafer, etc., as in the past. Is measured and the irradiation energy accumulated in the projection optical system PL is indirectly calculated, resulting in a large error.

【0019】そこで、図13(b)に示すように、横軸
に図13(a)の線幅Aに関する焦点位置と線幅Bに関
する焦点位置との差ZAB、縦軸に計測対象とする任意の
線幅Cに関する焦点位置ZC を取る。計測対象とする任
意の線幅Cとしては、例えば投影光学系PLが想定して
いる最小線幅が考えられる。図13(b)から分かるよ
うに、線幅Aに関する焦点位置と線幅Bに関する焦点位
置との差ZABに対して、任意の線幅Cに関する焦点位置
C がそれぞれ所定の関係で対応している。そこで、必
要とされる線幅について、予め図13(b)の如き関数
関係を示すグラフ又は関係式を演算手段(8)に記憶さ
せておく。そして、例えば図1の異なる線幅の計測マー
クWM1,WM2についてその焦点位置の差ZABを求め
ると、その演算手段(8)にて必要とされる任意の線幅
に対する焦点位置を求めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 13B, the horizontal axis is the difference Z AB between the focal position for the line width A and the focal position for the line width B in FIG. 13A, and the vertical axis is the measurement target. Take a focal position Z C for an arbitrary line width C. As the arbitrary line width C to be measured, for example, the minimum line width assumed by the projection optical system PL can be considered. As can be seen from FIG. 13B, the difference Z AB between the focal position relating to the line width A and the focal position relating to the line width B corresponds to the focal position Z C relating to an arbitrary line width C in a predetermined relationship. ing. Therefore, for the required line width, a graph or a relational expression showing the functional relation as shown in FIG. 13B is stored in advance in the calculating means (8). Then, for example, when the difference Z AB between the focal positions of the measurement marks WM1 and WM2 having different line widths shown in FIG. 1 is obtained, the focal position for an arbitrary line width required by the calculating means (8) can be obtained. it can.

【0020】更に、結像特性制御手段が備えられている
場合には、そのようにして求めた焦点位置に感光基板W
の露光面を移動させることにより、任意の線幅のマスク
Rのパターンを高コントラストで正確にその感光基板W
上に投影することができる。また、焦点位置のみなら
ず、非点収差、像面湾曲、倍率誤差又は歪曲収差等につ
いても、図13(b)の如き関数関係のグラフ又は関係
式を演算手段(8)に記憶させておけば、更に良好なマ
スクRの像を感光基板W上に投影できることは自明であ
る。
Further, when the image forming characteristic control means is provided, the photosensitive substrate W is placed at the focal position thus obtained.
By moving the exposure surface of the mask R, the pattern of the mask R having an arbitrary line width can be accurately and accurately contrasted to the photosensitive substrate W.
Can be projected on. Further, regarding not only the focus position but also the astigmatism, the field curvature, the magnification error, the distortion aberration, etc., the graph or the relational expression of the functional relation as shown in FIG. Then, it is obvious that a better image of the mask R can be projected on the photosensitive substrate W.

【0021】次に、本発明の第2の投影露光装置の原理
につき説明する。以下では簡単のため、投影光学系PL
の結像特性として焦点位置(ベストフォーカス面)を取
り上げる。先ず、投影光学系PLへの露光光の照射エネ
ルギーの蓄積量とそれによって発生する球面収差量との
間には一定の関数関係が成立するので、照射エネルギー
の蓄積量とマスクRの各線幅のパターンに関する焦点位
置についてもそれぞれ一定の関係が成立する。また、線
幅が異なる場合には、回折光の回折角が異なり投影光学
系PLに対する回折光の入射角が異なる。そこで、計測
マークWM1に対する照明角度を変えることにより、実
質的に異なる線幅に関する投影光学系PLの結像特性を
計測することができる。
Next, the principle of the second projection exposure apparatus of the present invention will be described. For simplicity, the projection optical system PL will be described below.
The focus position (best focus plane) is taken as the imaging property of. First, since a constant functional relationship is established between the amount of irradiation energy of the exposure light to the projection optical system PL and the amount of spherical aberration generated thereby, the amount of accumulated irradiation energy and the line width of the mask R are A certain relationship is established for the focus positions related to the pattern. When the line widths are different, the diffraction angles of the diffracted light are different and the incident angles of the diffracted light with respect to the projection optical system PL are different. Therefore, by changing the illumination angle with respect to the measurement mark WM1, it is possible to measure the imaging characteristics of the projection optical system PL with respect to substantially different line widths.

【0022】図13(a)は連続照射中の投影露光装置
において、照射時間tとともに異なる照射角度のマスク
Rのパターンの像の焦点位置Zf が徐々に変化して行く
様子をも示し、この図13(a)において、曲線CA〜
CCはそれぞれ異なる照射角度A〜Cのパターンの像の
焦点位置Zf の変化を表す。照射の開始時には、パター
ンの照射角度の違いによる焦点位置の差はほとんど目立
たなかったものが、照射時間が進むに従って、その焦点
位置の差が大きくなって行く。これは、照射エネルギー
の蓄積量の増大に伴い、投影光学系PLの球面収差が増
大していることに対応している。そして、照射時間が更
に進むと、その焦点位置の差は一定になって行くが、こ
れは照射エネルギーの量と熱の散逸量とが拮抗して、投
影光学系PL内が熱平衡の状態になりつつあることを示
している。従って、球面収差の増大もなくなる。
FIG. 13 (a) also shows a state in which the focal position Z f of the image of the pattern of the mask R having different irradiation angles gradually changes with the irradiation time t in the projection exposure apparatus during continuous irradiation. In FIG. 13A, the curve CA to
CC represents the change in the focal position Z f of the image of the pattern having different irradiation angles A to C. At the start of irradiation, the difference in the focal position due to the difference in the irradiation angle of the pattern was hardly noticeable, but the difference in the focal position becomes larger as the irradiation time advances. This corresponds to the fact that the spherical aberration of the projection optical system PL is increasing with the increase in the accumulated amount of irradiation energy. Then, as the irradiation time further advances, the difference in the focal position becomes constant, but this is because the amount of irradiation energy and the amount of heat dissipation compete with each other, and the projection optical system PL is in a thermal equilibrium state. It is showing that it is going. Therefore, the increase of spherical aberration also disappears.

【0023】実使用時の投影露光装置においては、先に
述べたように、シャッターの開閉等に伴う露光光の照射
の断続が繰り返される。また、感光基板W毎のアライメ
ント時間中やマスクRの交換時における露光光の照射の
中断による熱の散逸等があり、斯かる使用状態における
投影光学系PLの照射エネルギーの蓄積量は、図13
(a)における焦点位置の差が増大中の範囲内にあると
考えられる。照射エネルギーの蓄積量を正確に測定でき
る場合には、図13(a)により任意の線幅のパターン
像の焦点位置を算出できる。しかしながら、実際の照射
エネルギーの蓄積量を高精度に測定することは難しい。
In the projection exposure apparatus at the time of actual use, as described above, the irradiation of the exposure light is repeated intermittently as the shutter is opened and closed. Further, there is heat dissipation due to interruption of irradiation of exposure light during alignment time for each photosensitive substrate W or during replacement of the mask R, and the accumulated amount of irradiation energy of the projection optical system PL in such a use state is shown in FIG.
It is considered that the difference in the focal position in (a) is within the increasing range. When the accumulated amount of irradiation energy can be accurately measured, the focus position of the pattern image having an arbitrary line width can be calculated according to FIG. However, it is difficult to measure the actual amount of accumulated irradiation energy with high accuracy.

【0024】そこで、図13(b)に示すように、横軸
に図13(a)の照射角度Aに関する焦点位置と照射角
度Bに関する焦点位置との差ZAB、縦軸に計測対象とす
る任意の線幅Cに関する焦点位置ZC を取る。計測対象
とする任意の線幅Cとしては、例えば投影光学系PLが
想定している最小線幅が考えられる。図13(b)から
分かるように、照射角度Aに関する焦点位置と照射角度
Bに関する焦点位置との差ZABに対して、任意の線幅C
に関する焦点位置ZC がそれぞれ所定の関係で対応して
いる。そこで、必要とされる線幅について、予め図13
(b)の如き関数関係を示すグラフ又は関係式を演算手
段(8)に記憶させておく。そして、例えば図6の計測
マークWM1について異なる2つの照射角度でそれぞれ
焦点位置を求め、その焦点位置の差ZABを求めると、そ
の演算手段(8)にて必要とされる任意の線幅に対する
焦点位置を求めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 13B, the horizontal axis is the difference Z AB between the focal position relating to the irradiation angle A and the focal position relating to the irradiation angle B in FIG. 13A, and the vertical axis is the object of measurement. Take a focal position Z C for an arbitrary line width C. As the arbitrary line width C to be measured, for example, the minimum line width assumed by the projection optical system PL can be considered. As can be seen from FIG. 13B, for a difference Z AB between the focal position regarding the irradiation angle A and the focal position regarding the irradiation angle B, an arbitrary line width C
The focus positions Z C with respect to each other correspond to each other in a predetermined relationship. Therefore, regarding the required line width, FIG.
A graph or a relational expression showing the functional relation as shown in (b) is stored in the calculating means (8). Then, for example, with respect to the measurement mark WM1 of FIG. 6, the focal position is obtained at each of two different irradiation angles, and the difference Z AB between the focal positions is obtained. For the arbitrary line width required by the calculating means (8). The focus position can be obtained.

【0025】また、それら光電変換手段(31,33)
は、例えば図4に示す光電変換手段(39)のように、
その計測マーク照明光学系(38,23,25)により
照明されてその投影光学系PLを介してそのマスクR上
に逆投影されるその計測マークWM3の像からの反射光
を、その投影光学系PL及びその計測マークWM3を介
して受光するものである場合には、レチクルR上には計
測用のマークを形成する必要がなく、照明光学系(5,
10)中に計測用の光学系を配置する必要もない。そこ
で、構成が簡略化される。
Further, those photoelectric conversion means (31, 33)
Is, for example, as in the photoelectric conversion means (39) shown in FIG.
The reflected light from the image of the measurement mark WM3 that is illuminated by the measurement mark illumination optical system (38, 23, 25) and is back-projected onto the mask R via the projection optical system PL is the projection optical system. When the light is received through the PL and the measurement mark WM3 thereof, it is not necessary to form the measurement mark on the reticle R, and the illumination optical system (5, 5) is not required.
It is not necessary to arrange an optical system for measurement in 10). Therefore, the configuration is simplified.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の種々の実
施例につき図面を参照して説明する。 [第1実施例]本発明の第1実施例につき図1〜図3を
参照して説明する。図1は本例の投影露光装置を示し、
この図1において、1は水銀ランプ等の光源である。光
源1からの露光光は楕円鏡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6が
配置され、駆動モーター7によりそのシャッター6を閉
じることにより、露光光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。8は装置全体の動作を制
御する主制御系を示し、主制御系8が駆動モーター7の
動作を制御する。なお、光源1としては、水銀ランプの
他に、KrFエキシマレーザー等のパルスレーザー光源
又はその他の光源を使用できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of the projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this example,
In FIG. 1, reference numeral 1 is a light source such as a mercury lamp. The exposure light from the light source 1 is focused by the elliptical mirror 2, reflected by the mirror 3, and then converted into a substantially parallel light flux by the input lens 4. A shutter 6 is arranged between the ellipsoidal mirror 2 and the mirror 3, and the shutter 6 is closed by a drive motor 7, whereby the supply of exposure light to the input lens 4 can be stopped. Reference numeral 8 denotes a main control system that controls the operation of the entire apparatus, and the main control system 8 controls the operation of the drive motor 7. In addition to the mercury lamp, a pulsed laser light source such as a KrF excimer laser or another light source can be used as the light source 1.

【0027】シャッター6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5に入射し、フ
ライアイレンズ5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。ウエハWへの露光時に
は、フライアイレンズ5の2次光源形成面より射出され
た露光光はビームスプリッター9に入射し、このビーム
スプリッター9を透過した露光光がコンデンサーレンズ
10及びミラー11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 6 is in the open state, the exposure light emitted from the input lens 4 enters the fly-eye lens 5 as an optical integrator and is focused on the exit side (reticle R side) of the fly-eye lens 5. A large number of secondary light sources are formed on the plane. At the time of exposure on the wafer W, the exposure light emitted from the secondary light source formation surface of the fly-eye lens 5 enters a beam splitter 9, and the exposure light transmitted through this beam splitter 9 passes through a condenser lens 10 and a mirror 11 to a suitable degree. Then, the reticle R is illuminated with a substantially uniform illuminance.

【0028】図2(a)に示すように、本例のレチクル
Rのパターン領域には太い線幅の十字形のレチクルマー
クRM1及び細い線幅の十字型のレチクルマークRM2
よりなる計測用のマークRMを形成する。レチクルRの
パターン領域には計測用のマークRMをマトリックス状
に多数形成する。この計測用のマークRMは投影光学系
PLの焦点位置、非点収差、像面湾曲、倍率誤差及び歪
曲収差等の計測に使用される。ただし、計測用のマーク
RMにおいて、2個のレチクルマークRM1及びRM2
の一方を省略してもよい。
As shown in FIG. 2A, in the pattern area of the reticle R of this example, a cross-shaped reticle mark RM1 having a thick line width and a cross-shaped reticle mark RM2 having a thin line width are provided.
To form the measurement mark RM. A large number of measurement marks RM are formed in a matrix in the pattern area of the reticle R. This measurement mark RM is used to measure the focal position of the projection optical system PL, astigmatism, field curvature, magnification error, distortion, and the like. However, in the measurement mark RM, two reticle marks RM1 and RM2 are used.
One of them may be omitted.

【0029】図1に戻り、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5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12上に保持され、ウエハステージ12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P
L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。
Returning to FIG. 1, during exposure of the wafer W, the exposure light passing through the pattern area of the reticle R is focused on the shot area on the wafer W by the projection optical system PL, whereby the pattern of the reticle R is transferred to the wafer. It is transferred to the shot area of W at a predetermined reduction ratio. Projection optical system PL
The Fourier transform plane (pupil plane) of is conjugate with the secondary light source formation surface of the fly-eye lens 5. The wafer W is held on the wafer stage 12, and the wafer stage 12 two-dimensionally positions the wafer W in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL and the projection optical system. P
The Z stage or the like positions the wafer W in a direction (Z direction) parallel to the optical axis of L.

【0030】ウエハステージ12上のウエハWの近傍に
は光透過性のステージ基板13を取り付け、ステージ基
板13の表面をウエハWの露光面と同じ高さに設定す
る。図2(b)はステージ基板13上のパターンを示
し、この図2(b)において、ステージ基板13上には
太い線幅の十字型の開口パターンよりなる基準マークW
M1及び細い線幅の十字型の開口パターンよりなる基準
マークWM2を形成する。本例では、レチクルR上の計
測用のマークRM中のレチクルマークRM1及びRM2
の投影光学系PLによる投影像に対してそれぞれ基準マ
ークWM1及びWM2の大きさが同程度に設定されてい
る。
A light-transmissive stage substrate 13 is attached near the wafer W on the wafer stage 12, and the surface of the stage substrate 13 is set at the same height as the exposure surface of the wafer W. 2B shows a pattern on the stage substrate 13. In FIG. 2B, the reference mark W formed of a cross-shaped opening pattern having a thick line width is formed on the stage substrate 13.
A reference mark WM2 formed of M1 and a cross-shaped opening pattern having a narrow line width is formed. In this example, the reticle marks RM1 and RM2 in the measurement mark RM on the reticle R are used.
The reference marks WM1 and WM2 are set to have substantially the same size with respect to the image projected by the projection optical system PL.

【0031】また、図1に戻り、ウエハステージ12上
にはレーザー干渉計15のレーザービームを反射するた
めの移動ミラー14が固定され、レーザー干渉計15は
ウエハステージ12中のXYステージの2次元座標を計
測する。主制御系8は、レーザー干渉計15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16を介し
てウエハステージ12の位置決めを行う。
Returning to FIG. 1, a movable mirror 14 for reflecting the laser beam of the laser interferometer 15 is fixed on the wafer stage 12, and the laser interferometer 15 is a two-dimensional structure of the XY stage in the wafer stage 12. Measure the coordinates. The main control system 8 positions the wafer stage 12 via the driving device 16 while monitoring the two-dimensional coordinates measured by the laser interferometer 15.

【0032】19は焦点検出系の照射光学系、20は焦
点検出系の受光光学系を示し、照射光学系19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20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。この焦
点信号を主制御系8に供給する。主制御系8は、その焦
点信号が所定レベルになるように駆動装置16を介して
ウエハステージ12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。
Reference numeral 19 denotes an irradiation optical system of the focus detection system, and 20 denotes a light reception optical system of the focus detection system. The irradiation optical system 19 obliquely forms an image of, for example, a slit pattern at a predetermined position in the exposure area of the projection optical system PL. Upon projection, the light receiving optical system 20 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 to produce the projection optical system PL.
When an object in the exposure area of is matched with the focal plane of the projection optical system PL, a focus signal having a predetermined level is obtained. This focus signal is supplied to the main control system 8. The main control system 8 controls the operation of the Z stage in the wafer stage 12 via the driving device 16 so that the focus signal becomes a predetermined level.
As a result, autofocus control is performed.

【0033】また、投影光学系PLの瞳面には開口絞り
17が設けられている。18は結像特性制御装置を示
し、主制御系8はその結像特性制御装置18を介して、
投影光学系PLの結像特性を制御する。結像特性制御装
置18は、例えば投影光学系PLの所定の空気室の圧力
を調整するか又は投影光学系PLを構成するレンズ群の
間隔を調整する。更に、結像特性制御装置18により、
レチクルRの投影光学系PLの光軸に垂直な面に対する
傾斜角を微調整してもよい。この結像特性制御装置18
及び駆動装置16を介して主制御系8は、投影光学系P
Lの焦点位置、非点収差、像面湾曲、倍率誤差及び歪曲
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。
An aperture stop 17 is provided on the pupil plane of the projection optical system PL. Reference numeral 18 denotes an image forming characteristic control device, and the main control system 8 passes through the image forming characteristic control device 18,
The imaging characteristics of the projection optical system PL are controlled. The imaging characteristic control device 18 adjusts, for example, the pressure of a predetermined air chamber of the projection optical system PL, or adjusts the distance between the lens groups forming the projection optical system PL. Further, by the image forming characteristic control device 18,
The tilt angle of the reticle R with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL may be finely adjusted. This imaging characteristic control device 18
Also, the main control system 8 via the drive unit 16 and the projection optical system P
It is possible to adjust the image forming characteristics such as the focus position of L, astigmatism, field curvature, magnification error, and distortion within a predetermined range.

【0034】また、21はライトガイドを示し、このラ
イトガイド21の一端21aをシャッター6の近傍に配
置し、ライトガイド21の2分岐された他端をウエハス
テージ12の中に収納する。シャッター6が閉じている
状態では、シャッター6で反射された露光光が集光レン
ズ22によりライトガイド21の一端21aの端面に集
束され、ウエハステージ12中のライトガイド21の他
方の2つの端部21b及び21cの端面から露光光が射
出される。そして、一方の端部21bの端面から射出さ
れた露光光は、集光レンズ23によりほぼ平行光束に変
換されてステージ基板13上の基準マークWM1を底部
から照明し、他方の端部21cの端面から射出された露
光光は、集光レンズ24によりほぼ平行光束に変換され
てステージ基板13上の基準マークWM2を底部から照
明する。
Reference numeral 21 denotes a light guide. One end 21a of the light guide 21 is arranged in the vicinity of the shutter 6, and the other end of the light guide 21 which is bifurcated is housed in the wafer stage 12. In the state where the shutter 6 is closed, the exposure light reflected by the shutter 6 is focused on the end surface of the one end 21 a of the light guide 21 by the condenser lens 22, and the other two end portions of the light guide 21 in the wafer stage 12 are converged. Exposure light is emitted from the end faces of 21b and 21c. The exposure light emitted from the end surface of the one end 21b is converted into a substantially parallel light flux by the condenser lens 23 to illuminate the reference mark WM1 on the stage substrate 13 from the bottom, and the end surface of the other end 21c. The exposure light emitted from is converted into a substantially parallel light flux by the condenser lens 24 and illuminates the reference mark WM2 on the stage substrate 13 from the bottom.

【0035】また、一方の端部21bと集光レンズ23
との間にシャッター25を配置し、このシャッター25
を駆動モーター26で開閉する。同様に、一方の端部2
1cと集光レンズ24との間にシャッター27を配置
し、このシャッター27を駆動モーター28で開閉す
る。投影光学系PLの結像特性の計測時において、一方
の基準マークWM1に関する特性を計測する場合には一
方のシャッター25が開けられ(他方のシャッター27
は閉じられ)、他方の基準マークWM2に関する特性を
計測する場合には他方のシャッター27が開けられる
(一方のシャッター25は閉じられる)。
The one end 21b and the condenser lens 23
A shutter 25 is placed between the
Is opened and closed by the drive motor 26. Similarly, one end 2
A shutter 27 is arranged between 1c and the condenser lens 24, and the shutter 27 is opened and closed by a drive motor 28. At the time of measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL, one shutter 25 is opened (the other shutter 27 when measuring the characteristics relating to one of the reference marks WM1).
Is closed), and the other shutter 27 is opened (one shutter 25 is closed) when the characteristic relating to the other reference mark WM2 is measured.

【0036】投影光学系PLの結像特性の計測時には、
投影光学系PLの露光領域内にステージ基板13の基準
マークWM1又はWM2が配置される。そして、シャッ
ター6が閉じられて、ライトガイド21の他方の端部2
1b及び21cの端面から露光光が射出される。ここで
は、ステージ基板13上の一方の基準マークWM1に関
する投影光学系PLの結像特性を計測するものとする
と、一方のシャッター25が開けられ、他方のシャッタ
ー27は閉じられる。そのライトガイド21の端部21
bの端面から射出された露光光は集光レンズ23を介し
てステージ基板13上の一方の基準マークWM1に照射
され、この基準マークWM1の像が投影光学系PLによ
りレチクルRの下面に結像される。
When measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL,
The reference mark WM1 or WM2 of the stage substrate 13 is arranged in the exposure area of the projection optical system PL. Then, the shutter 6 is closed and the other end portion 2 of the light guide 21 is closed.
Exposure light is emitted from the end faces of 1b and 21c. Here, assuming that the image forming characteristic of the projection optical system PL for one reference mark WM1 on the stage substrate 13 is measured, one shutter 25 is opened and the other shutter 27 is closed. The end 21 of the light guide 21
The exposure light emitted from the end face of b is irradiated onto one of the reference marks WM1 on the stage substrate 13 via the condenser lens 23, and the image of this reference mark WM1 is formed on the lower surface of the reticle R by the projection optical system PL. To be done.

【0037】この場合、ウエハステージ12のXYステ
ージを駆動することにより、ステージ基板13上の基準
マークWM1をレチクルR上の一方のレチクルマークR
M1が投影される位置の近傍でX方向及びY方向に走査
する。その基準マークWM1のレチクルRの下面の共役
像からの光の内で、レチクルR上のレチクルマークRM
1を透過した露光光がミラー11及びコンデンサーレン
ズ10を経てビームスプリッター9に入射する。このビ
ームスプリッター9で反射された露光光は、投影光学系
PLの瞳面と共役な面P1上に集束される。
In this case, by driving the XY stage of the wafer stage 12, one of the reticle marks R on the reticle R becomes the reference mark WM1 on the stage substrate 13.
Scan in the X and Y directions in the vicinity of the position where M1 is projected. In the light from the conjugate image of the lower surface of the reticle R of the reference mark WM1, the reticle mark RM on the reticle R is
The exposure light that has passed through 1 enters the beam splitter 9 via the mirror 11 and the condenser lens 10. The exposure light reflected by the beam splitter 9 is focused on the plane P1 which is conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL.

【0038】本例では、その面P1の光軸にエッジが接
するように、ナイフエッジ状の分割ミラー29を光軸に
45°程度傾斜して固定する。そして、ビームスプリッ
ター9で反射された後に、面P1をそのまま通過した露
光光を集光レンズ30を介してフォトマルチプライアよ
りなる光電変換素子31の受光面に照射する。一方、ビ
ームスプリッター9で反射された後に、分割ミラー29
で反射された露光光を集光レンズ32を介してフォトマ
ルチプライアよりなる光電変換素子33の受光面に照射
する。これら光電変換素子31及び33の出力信号を主
制御系8に供給する。
In this example, the knife-edge shaped split mirror 29 is fixed at an angle of about 45 ° with respect to the optical axis so that the edge is in contact with the optical axis of the surface P1. Then, after being reflected by the beam splitter 9, the exposure light that has passed through the surface P1 as it is is applied to the light receiving surface of the photoelectric conversion element 31 formed of a photomultiplier through the condenser lens 30. On the other hand, after being reflected by the beam splitter 9, the split mirror 29
The exposure light reflected by is irradiated onto the light receiving surface of the photoelectric conversion element 33 formed of a photomultiplier through the condenser lens 32. The output signals of the photoelectric conversion elements 31 and 33 are supplied to the main control system 8.

【0039】これら2個の光電変換素子31及び33の
出力信号を用いると、次のようにしてステージ基板13
上の基準マークWM1及びWM2に関する投影光学系P
Lの焦点位置の特性をそれぞれ求めることができる。先
ず、今はステージ基板13上の一方の基準マークWM1
の像がレチクルRの下面に投影されている。この場合、
主制御系8は駆動装置16を介してウエハステージ12
中のZステージを駆動して、ステージ基板13上の基準
マークWM1の投影光学系PLの光軸方向(Z方向)の
高さを第1の位置Z1に設定する。この状態で基準マー
クWM1を投影光学系PLの光軸に垂直な面内でX方向
及びY方向に走査することにより、レチクルR上のレチ
クルマークRM1の投影光学系PLによる共役像の位置
にその基準マークWM1が合致するときに、光電変換素
子31及び33の出力信号が最大又は最小になる。従っ
て、逆に光電変換素子31及び33の出力信号より、主
制御系8は投影光学系PLの露光領域内におけるレチク
ルマークRM1の共役像の位置を知ることができる。
Using the output signals of these two photoelectric conversion elements 31 and 33, the stage substrate 13 is processed as follows.
Projection optical system P for the reference marks WM1 and WM2 above
The characteristics of the focus position of L can be obtained respectively. First, one fiducial mark WM1 on the stage substrate 13 now
Is projected on the lower surface of the reticle R. in this case,
The main control system 8 includes a wafer stage 12 via a drive unit 16.
The inner Z stage is driven to set the height of the reference mark WM1 on the stage substrate 13 in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL to the first position Z1. In this state, the reference mark WM1 is scanned in the X direction and the Y direction in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, so that the reticle mark RM1 on the reticle R is positioned at the conjugate image position of the projection optical system PL. When the reference marks WM1 match, the output signals of the photoelectric conversion elements 31 and 33 become maximum or minimum. Therefore, conversely, the main control system 8 can know the position of the conjugate image of the reticle mark RM1 in the exposure area of the projection optical system PL from the output signals of the photoelectric conversion elements 31 and 33.

【0040】ただし、本例では分割ミラー29により投
影光学系PLの瞳共役位置で基準マークWM1からの光
が分割されているので、基準マークWM1が投影光学系
PLの焦点位置(ベストフォーカス位置)に合致してい
ない場合には、光電変換素子31の出力信号に基づいて
求めたレチクルマークRM1の共役像の位置(X1,Y
1)と光電変換素子33の出力信号に基づいて求めたレ
チクルマークRM1の共役像の位置(X2,Y2)とは
異なった値になる。
However, in this example, since the light from the reference mark WM1 is split by the split mirror 29 at the pupil conjugate position of the projection optical system PL, the reference mark WM1 is the focus position (best focus position) of the projection optical system PL. If it does not match, the position (X1, Y) of the conjugate image of the reticle mark RM1 obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 31.
1) and the position (X2, Y2) of the conjugate image of the reticle mark RM1 obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 33 have different values.

【0041】次に、主制御系8は駆動装置16を介して
ウエハステージ12中のZステージを駆動して、ステー
ジ基板13上の基準マークWM1のZ方向の高さを第2
の位置Z2に設定する。この状態で基準マークWM1を
投影光学系PLの光軸に垂直な面内でX方向及びY方向
に走査して、光電変換素子31及び33の出力信号よ
り、主制御系8は投影光学系PLの露光領域内における
レチクルマークRM1の共役像の位置を知ることができ
る。この場合でも、基準マークWM1が投影光学系PL
の焦点位置(ベストフォーカス位置)に合致していない
場合には、光電変換素子31の出力信号に基づいて求め
たレチクルマークRM1の共役像の位置(X1′,Y
1′)と光電変換素子33の出力信号に基づいて求めた
レチクルマークRM1の共役像の位置(X2′,Y
2′)とは異なった値になる。
Next, the main control system 8 drives the Z stage in the wafer stage 12 via the drive unit 16 to set the second height of the reference mark WM1 on the stage substrate 13 in the Z direction.
Position Z2. In this state, the reference mark WM1 is scanned in the X direction and the Y direction in the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, and the main control system 8 causes the projection optical system PL to output from the output signals of the photoelectric conversion elements 31 and 33. The position of the conjugate image of the reticle mark RM1 in the exposure area can be known. Even in this case, the reference mark WM1 is the projection optical system PL.
If it does not match the focus position (best focus position) of the reticle mark RM1, the conjugate image position (X1 ′, Y) obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 31 is determined.
1 ') and the position (X2', Y) of the conjugate image of the reticle mark RM1 obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 33.
The value is different from 2 ').

【0042】そして、例えば横軸にZ方向の位置をと
り、縦軸にX方向の共役位置をとると、一方の光電変換
素子31の出力信号より求めた座標X1とX1′とを結
ぶ直線と他方の光電変換素子33の出力信号より求めた
座標X2とX2′とを結ぶ直線との交点のZ座標Z0が
求める焦点位置となる。基準マークWM1の線幅をw
1、投影光学系PLのレチクルRからウエハWに対する
投影倍率をβとすると、そのようにして求められた焦点
位置Z0は、レチクルマークRM1の共役位置における
レチクルR上の線幅w1/βのパターンに関する投影光
学系PLの焦点位置である。また、その焦点位置Z0に
おけるレチクルマークRM1の共役像のXY面平面での
座標と、そのレチクルマークRM1の共役像の理論上の
座標との差分が、レチクルR上の線幅w1/βのパター
ンに関する投影光学系PLの倍率誤差及び歪曲収差に基
づいたものである。
If, for example, the horizontal axis is the Z-direction position and the vertical axis is the X-direction conjugate position, a straight line connecting the coordinates X1 and X1 'obtained from the output signal of one photoelectric conversion element 31 is obtained. The Z coordinate Z0 at the intersection with the straight line connecting the coordinates X2 and X2 ′ obtained from the output signal of the other photoelectric conversion element 33 is the obtained focus position. The line width of the reference mark WM1 is w
1. If the projection magnification from the reticle R of the projection optical system PL to the wafer W is β, the focal position Z0 thus obtained is a pattern of the line width w1 / β on the reticle R at the conjugate position of the reticle mark RM1. Is the focus position of the projection optical system PL. Further, the difference between the coordinate on the XY plane of the conjugate image of the reticle mark RM1 at the focal position Z0 and the theoretical coordinate of the conjugate image of the reticle mark RM1 is the pattern of the line width w1 / β on the reticle R. Is based on the magnification error and the distortion of the projection optical system PL.

【0043】そして、レチクルRの下面にマトリックス
状に多数形成されたレチクルマークRM1のそれぞれに
ついて、ステージ基板13の基準マークWM1を用いて
焦点位置及びレチクルマークRM1の共役像のXY座標
を求めることにより、主制御系8は、レチクルR上の線
幅w1/βのパターンに関する投影光学系PLの焦点位
置、非点収差、像面湾曲、倍率誤差及び歪曲収差を求め
ることができる。
Then, for each of the reticle marks RM1 formed in a matrix on the lower surface of the reticle R, the focus position and the XY coordinates of the conjugate image of the reticle mark RM1 are obtained using the reference mark WM1 of the stage substrate 13. The main control system 8 can obtain the focus position, astigmatism, field curvature, magnification error, and distortion of the projection optical system PL regarding the pattern of the line width w1 / β on the reticle R.

【0044】次に、ステージ基板13上の他方の基準マ
ークWM2に関する投影光学系PLの結像特性を計測す
るための、主制御系8は一方のシャッター25を閉じ
て、他方のシャッター27を開ける。そして、レチクル
R上の計測対象とするマークを他方のレチクルマークR
M2として、このレチクルマークRM2の投影光学系P
Lに関する共役像の近傍で、ステージ基板13上の他方
の基準マークWM2をX方向及びY方向に走査する。こ
の場合、ライトガイド21の端部21cの端面から射出
された露光光は集光レンズ24を介してステージ基板1
3上の他方の基準マークWM2に照射され、この基準マ
ークWM2の像が投影光学系PLによりレチクルRの下
面に結像される。
Next, the main control system 8 for measuring the image forming characteristic of the projection optical system PL with respect to the other reference mark WM2 on the stage substrate 13 closes one shutter 25 and opens the other shutter 27. . Then, the mark to be measured on the reticle R is changed to the other reticle mark R.
As M2, a projection optical system P for this reticle mark RM2
Near the conjugate image of L, the other reference mark WM2 on the stage substrate 13 is scanned in the X direction and the Y direction. In this case, the exposure light emitted from the end surface of the end portion 21c of the light guide 21 passes through the condenser lens 24 and the stage substrate 1
The reference mark WM2 on the other side of the reference mark 3 is irradiated, and the image of the reference mark WM2 is formed on the lower surface of the reticle R by the projection optical system PL.

【0045】その基準マークWM2のレチクルRの下面
の共役像からの光の内で、レチクルR上のレチクルマー
クRM2を透過した露光光がミラー11及びコンデンサ
ーレンズ10を経てビームスプリッター9に入射する。
このビームスプリッター9で反射された露光光の内で、
面P1をそのまま通過した露光光が集光レンズ30を介
して光電変換素子31の受光面に入射し、分割ミラー2
9で反射された露光光が集光レンズ32を介して光電変
換素子33の受光面に入射する。
Of the light from the conjugate image of the lower surface of the reticle R of the reference mark WM2, the exposure light transmitted through the reticle mark RM2 on the reticle R is incident on the beam splitter 9 via the mirror 11 and the condenser lens 10.
Of the exposure light reflected by this beam splitter 9,
The exposure light that has passed through the surface P1 as it is is incident on the light receiving surface of the photoelectric conversion element 31 via the condenser lens 30, and the split mirror 2
The exposure light reflected by 9 enters the light receiving surface of the photoelectric conversion element 33 through the condenser lens 32.

【0046】主制御系8は、それら2個の光電変換素子
31及び33の出力信号より、基準マークWM2に関す
る投影光学系PLの焦点位置及びレチクルマークRM2
の共役像の実際の位置と理論上の位置との差分を求める
ことができる。そして、基準マークWM2の線幅をw2
とすると、レチクルRの下面にマトリックス状に多数形
成されたレチクルマークRM2のそれぞれについて、ス
テージ基板13の基準マークWM2を用いて焦点位置及
びレチクルマークRM2の共役像のXY座標を求めるこ
とにより、主制御系8は、レチクルR上の線幅w2/β
のパターンに関する投影光学系PLの焦点位置、非点収
差、像面湾曲、倍率誤差及び歪曲収差を求めることがで
きる。
The main control system 8 uses the output signals of the two photoelectric conversion elements 31 and 33 to determine the focus position of the projection optical system PL with respect to the reference mark WM2 and the reticle mark RM2.
The difference between the actual position and the theoretical position of the conjugate image of can be obtained. Then, the line width of the reference mark WM2 is set to w2.
Then, for each of the reticle marks RM2 formed in a matrix on the lower surface of the reticle R, the focal point and the XY coordinates of the conjugate image of the reticle mark RM2 are obtained by using the reference mark WM2 of the stage substrate 13. The control system 8 has a line width w2 / β on the reticle R.
The focus position of the projection optical system PL, the astigmatism, the field curvature, the magnification error, and the distortion aberration relating to the pattern can be obtained.

【0047】この場合、基準マークWM1の線幅w1の
方が基準マークWM2の線幅w2よりも太いとして(w
1>w2)、基準マークWM1から射出された露光光が
投影光学系PLの瞳面において図3(a)の斜線の領域
34に分布しているものとすると、基準マークWM2か
ら射出された露光光は投影光学系PLの瞳面において図
3(c)の斜線の領域35に分布するものとなる。ま
た、図3(a)及び(c)のX軸に沿う光量分布をそれ
ぞれ図3(b)及び(d)に示す。逆に、レチクルR上
の線幅w1/βのパターンに照射された露光光及びレチ
クルR上の線幅w2/βのパターンに照射された露光光
は投影光学系PLの瞳面でそれぞれ図3(a)及び
(c)の領域を通過する。従って、レチクルRのパター
ンの露光を継続すると、パターンの線幅の相違により投
影光学系PLの加熱される部分が相違するために、結像
特性の変化もパターンの線幅により異なる傾向を示すも
のと考えられる。
In this case, it is assumed that the line width w1 of the reference mark WM1 is thicker than the line width w2 of the reference mark WM2 (w
1> w2), assuming that the exposure light emitted from the reference mark WM1 is distributed in the shaded area 34 in FIG. 3A on the pupil plane of the projection optical system PL, the exposure light emitted from the reference mark WM2. The light is distributed in the shaded area 35 in FIG. 3C on the pupil plane of the projection optical system PL. Further, the light amount distributions along the X axis in FIGS. 3A and 3C are shown in FIGS. 3B and 3D, respectively. On the contrary, the exposure light applied to the pattern of the line width w1 / β on the reticle R and the exposure light applied to the pattern of the line width w2 / β on the reticle R are respectively shown in the pupil plane of the projection optical system PL. Passes through areas (a) and (c). Therefore, when the exposure of the pattern of the reticle R is continued, the heated portion of the projection optical system PL is different due to the difference in the line width of the pattern, so that the change in the imaging characteristics also tends to be different depending on the line width of the pattern. it is conceivable that.

【0048】しかしながら、実際に転写対象とされるレ
チクルR上のパターンの線幅はw1/β及びw2/βと
は異なったものであり、そのレチクルR上のパターンの
最小線幅はw1/β及びw2/βよりも小さい。そこ
で、本例の主制御系8は、線幅w1/βに関する投影光
学系PLの結像特性及び線幅w2/βに関する投影光学
系PLの結像特性より、実際に転写対象とされるレチク
ルRのパターンの例えば最小線幅のパターンに関する結
像特性を演算等により求めるようにしている。具体的
に、例えばレチクルR上の線幅w3/βのパターンに関
する投影光学系PLの焦点位置を求める場合には、主制
御系8は線幅w1/β及びw2/βに関する投影光学系
PLの焦点位置の差ZABを求める。この場合、異なる線
幅w3/βに関する投影光学系PLの焦点位置ZC は、
図13(b)のような特性曲線で表される。
However, the line width of the pattern on the reticle R to be actually transferred is different from w1 / β and w2 / β, and the minimum line width of the pattern on the reticle R is w1 / β. And smaller than w2 / β. Therefore, the main control system 8 of the present example uses the image forming characteristic of the projection optical system PL regarding the line width w1 / β and the image forming characteristic of the projection optical system PL regarding the line width w2 / β to actually transfer the reticle. The image forming characteristics of the R pattern, for example, the pattern having the minimum line width are obtained by calculation or the like. Specifically, for example, when obtaining the focus position of the projection optical system PL regarding the pattern of the line width w3 / β on the reticle R, the main control system 8 controls the projection optical system PL regarding the line widths w1 / β and w2 / β. The focus position difference Z AB is determined. In this case, the focus position Z C of the projection optical system PL for different line widths w3 / β is
It is represented by a characteristic curve as shown in FIG.

【0049】従って、予め実測又は計算により図13
(b)の特性曲線を求めておくことにより、主制御系8
はその焦点位置の差ZABよりその線幅w3/βに関する
投影光学系PLの焦点位置ZC を求めることができる。
その後、図1において主制御系8はウエハステージ12
中のZステージを駆動して、その焦点位置ZC を受光光
学系20で求めた焦点位置にオフセットとして加算する
ことにより、常にウエハWを投影光学系PLの焦点位置
に合わせ込むことができる。
Therefore, the result of the measurement or calculation shown in FIG.
By obtaining the characteristic curve of (b), the main control system 8
Can determine the focus position Z C of the projection optical system PL with respect to the line width w3 / β from the difference Z AB between the focus positions.
After that, in FIG. 1, the main control system 8 moves to the wafer stage 12
By driving the Z stage inside and adding the focus position Z C to the focus position obtained by the light receiving optical system 20 as an offset, the wafer W can be always aligned with the focus position of the projection optical system PL.

【0050】同様に、主制御系8は、線幅w1/β及び
w2/βに関する投影光学系PLの結像特性より、その
線幅w3/βに関する投影光学系PLの非点収差、像面
湾曲、倍率誤差、歪曲収差等をも算出することができ
る。そして、主制御系8は結像特性制御装置18を介し
て投影光学系PLのそれらの結像特性を所定の状態に維
持することができる。
Similarly, the main control system 8 determines the astigmatism and the image plane of the projection optical system PL regarding the line width w3 / β from the imaging characteristics of the projection optical system PL regarding the line widths w1 / β and w2 / β. Curvature, magnification error, distortion, etc. can also be calculated. Then, the main control system 8 can maintain those imaging characteristics of the projection optical system PL in a predetermined state via the imaging characteristics control device 18.

【0051】[第2実施例]本発明の第2実施例につき
図4及び図5を参照して説明する。この図4において図
1に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を
省略する。図4は本例の投影露光装置を示し、この図4
において、フライアイレンズ5とコンデンサーレンズ1
0との間にはビームスプリッターを配置しない。また、
レチクルRの下面には結像特性計測用のマークは形成し
ない。本例でもウエハステージ12上のウエハWの近傍
に光透過性のステージ基板13を配置する。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 4 shows the projection exposure apparatus of this example.
In, fly eye lens 5 and condenser lens 1
No beam splitter is placed between 0 and 0. Also,
No mark for imaging characteristic measurement is formed on the lower surface of the reticle R. Also in this example, the optically transparent stage substrate 13 is arranged in the vicinity of the wafer W on the wafer stage 12.

【0052】図5(a)はそのステージ基板13上のパ
ターンを示し、この図5(a)に示すように、ステージ
基板13上の一部に太い線幅の種々の方向の位相型又は
振幅型の回折格子よりなる基準マークWM3を形成し、
ステージ基板13上の他の部分に細い線幅の種々の方向
の位相型又は振幅型の回折格子よりなる基準マークWM
4を形成する。基準マークWM3及びWM4をそれぞれ
種々の方向の回折格子より形成するのは、レチクルRの
パターンの影響を低減するためである。
FIG. 5 (a) shows the pattern on the stage substrate 13, and as shown in FIG. 5 (a), a part of the stage substrate 13 has a thick line width in various directions of phase type or amplitude. Forming a reference mark WM3 made of a diffraction grating of
A reference mark WM made of a phase-type or amplitude-type diffraction grating with a narrow line width in various directions is formed on another portion of the stage substrate 13.
4 is formed. The reference marks WM3 and WM4 are formed of diffraction gratings in various directions in order to reduce the influence of the pattern of the reticle R.

【0053】図4に戻り、36はライトガイドを示し、
シャッター6が閉じている状態で、シャッター6から射
出された光源1からの露光光を集光レンズ22でライト
ガイド36の一端36aの端面に集束する。このライト
ガイド36の他方の第1の端部36bの端面から射出さ
れる露光光を集光レンズ37を介してライトガイド38
の一方の第1の端部38aの端面に集束する。ライトガ
イド38の他方の端部38bをウエハステージ12の内
部に収納し、この端部38bの端面から射出された露光
光を集光レンズ23を介してステージ基板13の一方の
基準マークWM3に底部から照射する。また、その端部
38bにステージ基板13側から入射した光をライトガ
イド38の一方の第2の端部38cの端面からフォトマ
ルチプライアよりなる光電変換素子39の受光面に照射
する。
Returning to FIG. 4, reference numeral 36 denotes a light guide,
With the shutter 6 closed, the exposure light emitted from the light source 1 from the shutter 6 is focused on the end surface of the one end 36a of the light guide 36 by the condenser lens 22. The exposure light emitted from the end surface of the other first end portion 36b of the light guide 36 is passed through a condenser lens 37 to a light guide 38.
It is focused on the end face of one of the first end portions 38a. The other end portion 38b of the light guide 38 is housed inside the wafer stage 12, and the exposure light emitted from the end surface of this end portion 38b is passed through the condenser lens 23 to the one reference mark WM3 of the stage substrate 13 at the bottom portion. Irradiate from. Further, the light incident on the end portion 38b from the stage substrate 13 side is irradiated from the end surface of the one second end portion 38c of the light guide 38 to the light receiving surface of the photoelectric conversion element 39 including the photomultiplier.

【0054】同様に、ライトガイド36の他方の第2の
端部36cの端面から射出される露光光を集光レンズ4
0を介してライトガイド41の一方の第1の端部41a
の端面に集束する。ライトガイド41の他方の端部41
bをウエハステージ12の内部に収納し、この端部41
bの端面から射出された露光光を集光レンズ24を介し
てステージ基板13の他方の基準マークWM4に底部か
ら照射する。また、その端部41bにステージ基板13
側から入射した光をライトガイド41の一方の第2の端
部41cの端面からフォトマルチプライアよりなる光電
変換素子42の受光面に照射する。光電変換素子39及
び42のそれぞれの出力信号S1及びS2を主制御系8
に供給する。
Similarly, the exposure light emitted from the other end surface of the second end portion 36c of the light guide 36 is condensed by the condenser lens 4
One of the first end portions 41a of the light guide 41
Focus on the end face of. The other end 41 of the light guide 41
b inside the wafer stage 12, and the end portion 41
The exposure light emitted from the end surface of b is applied to the other reference mark WM4 of the stage substrate 13 from the bottom through the condenser lens 24. In addition, the stage substrate 13 is attached to the end portion 41b.
The light incident from the side is irradiated from the end surface of the one second end portion 41c of the light guide 41 to the light receiving surface of the photoelectric conversion element 42 including a photomultiplier. The main control system 8 outputs the output signals S1 and S2 of the photoelectric conversion elements 39 and 42, respectively.
Supply to.

【0055】また、ライトガイド38の端部38bと集
光レンズ23との間にシャッター25を配置し、ライト
ガイド41の端部41bと集光レンズ24との間にシャ
ッター27を配置する。基準マークWM3に関する投影
光学系PLの結像特性を計測する場合には、主制御系8
はシャッター25を開いてシャッター27を閉じ、基準
マークWM4に関する投影光学系PLの結像特性を計測
する場合には、主制御系8はシャッター27を開いてシ
ャッター25を閉じる。他の構成は図1と同様である。
The shutter 25 is arranged between the end portion 38b of the light guide 38 and the condenser lens 23, and the shutter 27 is arranged between the end portion 41b of the light guide 41 and the condenser lens 24. When measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL with respect to the reference mark WM3, the main control system 8
Opens the shutter 25 and closes the shutter 27, and when measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL with respect to the reference mark WM4, the main control system 8 opens the shutter 27 and closes the shutter 25. Other configurations are the same as those in FIG.

【0056】本例の投影光学系PLの結像特性の計測動
作の一例を説明する。先ず、ステージ基板13上の一方
の基準マークWM3に関する投影光学系PLの結像特性
を計測するものとすると、シャッター6が閉じられた状
態で、一方のシャッター25が開けられ、他方のシャッ
ター27は閉じられる。そのライトガイド38の端部3
8bの端面から射出された露光光は集光レンズ23を介
してステージ基板13上の一方の基準マークWM3に照
射され、この基準マークWM3の像が投影光学系PLに
よりレチクルRの下面に結像される。
An example of the operation of measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL of this example will be described. First, assuming that the imaging characteristics of the projection optical system PL with respect to one of the reference marks WM3 on the stage substrate 13 is measured, one shutter 25 is opened and the other shutter 27 is opened with the shutter 6 closed. To be closed. The end 3 of the light guide 38
The exposure light emitted from the end face of 8b is applied to one of the reference marks WM3 on the stage substrate 13 via the condenser lens 23, and the image of the reference mark WM3 is formed on the lower surface of the reticle R by the projection optical system PL. To be done.

【0057】その基準マークWM3のレチクルRの下面
の共役像からの反射光は、投影光学系PLを介して再び
基準マークWM3の上に照射され、この基準マークWM
3を透過した光が集光レンズ23、ライトガイド38の
他端38b及び一方の第2の端部38cを介して光電変
換素子39に入射する。この場合、主制御系8が、駆動
装置16を介してウエハステージ12のZステージをZ
方向に走査すると、ステージ基板13の基準マークWM
3が投影光学系PLの焦点位置に合致したときに、光電
変換素子39の出力信号が最大又は最小になることか
ら、主制御系8は太い線幅の基準マークWM3に関する
投影光学系PLの焦点位置を計測することができる。ま
た、基準マークWM1を投影光学系PLの露光領域内で
X方向及びY方向に移動させてそれぞれ焦点位置を求め
ることにより、投影光学系PLの像面湾曲等を求めるこ
とができる。
The reflected light from the conjugate image of the lower surface of the reticle R of the reference mark WM3 is irradiated again onto the reference mark WM3 via the projection optical system PL, and the reference mark WM3.
The light that has passed through 3 enters the photoelectric conversion element 39 via the condenser lens 23, the other end 38b of the light guide 38, and the one second end 38c. In this case, the main control system 8 moves the Z stage of the wafer stage 12 to the Z stage via the drive unit 16.
When scanning in the direction, the reference mark WM on the stage substrate 13
Since the output signal of the photoelectric conversion element 39 is maximized or minimized when 3 is aligned with the focus position of the projection optical system PL, the main control system 8 controls the focus of the projection optical system PL with respect to the reference mark WM3 having a thick line width. The position can be measured. Further, by moving the reference mark WM1 in the X direction and the Y direction within the exposure area of the projection optical system PL to obtain the respective focus positions, it is possible to obtain the field curvature of the projection optical system PL and the like.

【0058】次に、ステージ基板13上の他方の基準マ
ークWM4に関する投影光学系PLの結像特性を計測す
るものとすると、シャッター6が閉じられた状態で、一
方のシャッター25が閉じられ、他方のシャッター27
は開けられる。そのライトガイド41の端部41bの端
面から射出された露光光は集光レンズ24を介してステ
ージ基板13上の他方の基準マークWM4に照射され、
この基準マークWM4の像が投影光学系PLによりレチ
クルRの下面に結像される。
Next, assuming that the image forming characteristic of the projection optical system PL with respect to the other reference mark WM4 on the stage substrate 13 is measured, one shutter 25 is closed and the other shutter 25 is closed while the shutter 6 is closed. Shutter 27
Can be opened. The exposure light emitted from the end surface of the end portion 41b of the light guide 41 is applied to the other reference mark WM4 on the stage substrate 13 via the condenser lens 24,
The image of the reference mark WM4 is formed on the lower surface of the reticle R by the projection optical system PL.

【0059】その基準マークWM4のレチクルRの下面
の共役像からの反射光は、投影光学系PLを介して再び
基準マークWM4の上に照射され、この基準マークWM
4を透過した光が集光レンズ24、ライトガイド41の
他端41b及び一方の第2の端部41cを介して光電変
換素子42に入射する。この場合、主制御系8が、駆動
装置16を介してウエハステージ12のZステージをZ
方向に走査すると、ステージ基板13の基準マークWM
4が投影光学系PLの焦点位置に合致したときに、光電
変換素子42の出力信号が最大又は最小になることか
ら、主制御系8は細い線幅の基準マークWM4に関する
投影光学系PLの焦点位置及び像面湾曲を計測すること
ができる。
The reflected light from the conjugate image of the lower surface of the reticle R of the reference mark WM4 is again irradiated onto the reference mark WM4 via the projection optical system PL, and the reference mark WM4.
The light having passed through 4 enters the photoelectric conversion element 42 via the condenser lens 24, the other end 41b of the light guide 41, and the one second end 41c. In this case, the main control system 8 moves the Z stage of the wafer stage 12 to the Z stage via the drive unit 16.
When scanning in the direction, the reference mark WM on the stage substrate 13
4 becomes the maximum or minimum output signal of the photoelectric conversion element 42 when the focal point of the projection optical system PL is matched, the main control system 8 controls the focus of the projection optical system PL with respect to the reference mark WM4 having a thin line width. Position and field curvature can be measured.

【0060】この場合、基準マークWM3の線幅w3の
方が基準マークWM4の線幅w4よりも太いとして(w
3>w4)、基準マークWM3から射出された露光光が
投影光学系PLの瞳面において図5(b)の斜線の領域
43に分布しているものとすると、基準マークWM4か
ら射出された露光光は投影光学系PLの瞳面において図
5(c)の斜線の領域44に分布するものとなる。逆
に、投影光学系PLのレチクルRからウエハWへの投影
倍率をβとして、レチクルR上の線幅w3/βのパター
ンに照射された露光光及びレチクルR上の線幅w4/β
のパターンに照射された露光光は投影光学系PLの瞳面
でそれぞれ図5(b)及び(c)の領域を通過する。従
って、レチクルRのパターンの露光を継続すると、パタ
ーンの線幅の相違により投影光学系PLの加熱される部
分が相違するために、結像特性の変化もパターンの線幅
により異なる傾向を示すものと考えられる。
In this case, it is assumed that the line width w3 of the reference mark WM3 is thicker than the line width w4 of the reference mark WM4 (w
3> w4), assuming that the exposure light emitted from the reference mark WM3 is distributed in the shaded area 43 in FIG. 5B on the pupil plane of the projection optical system PL, the exposure light emitted from the reference mark WM4. The light is distributed in the shaded area 44 in FIG. 5C on the pupil plane of the projection optical system PL. Conversely, with the projection magnification of the projection optical system PL from the reticle R onto the wafer W being β, the exposure light irradiated on the pattern having the line width w3 / β on the reticle R and the line width w4 / β on the reticle R are shown.
The exposure light applied to the pattern of (1) passes through the regions of FIGS. 5B and 5C on the pupil plane of the projection optical system PL. Therefore, when the exposure of the pattern of the reticle R is continued, the heated portion of the projection optical system PL is different due to the difference in the line width of the pattern, so that the change in the imaging characteristics also tends to be different depending on the line width of the pattern. it is conceivable that.

【0061】しかしながら、実際に転写対象とされるレ
チクルR上のパターンの線幅はw3/β及びw4/βと
は異なったものであり、そのレチクルR上のパターンの
最小線幅はw3/β及びw4/βよりも小さい。そこ
で、本例の主制御系8は、線幅w3/βに関する投影光
学系PLの結像特性及び線幅w4/βに関する投影光学
系PLの結像特性より、実際に転写対象とされるレチク
ルRのパターンの例えば最小線幅のパターンに関する焦
点位置及び像面湾曲の特性を演算等により求めるように
している。そして、主制御系8は結像特性制御装置18
を介して投影光学系PLのそれらの結像特性を所定の状
態に維持することができる。
However, the line width of the pattern on the reticle R to be actually transferred is different from w3 / β and w4 / β, and the minimum line width of the pattern on the reticle R is w3 / β. And w4 / β. Therefore, the main control system 8 of this example uses the image forming characteristics of the projection optical system PL regarding the line width w3 / β and the image forming characteristics of the projection optical system PL regarding the line width w4 / β, and the reticle to be actually transferred. For example, the characteristics of the focus position and the field curvature regarding the pattern of R, for example, the pattern of the minimum line width are calculated. Then, the main control system 8 uses the imaging characteristic control device 18
The image forming characteristics of the projection optical system PL can be maintained in a predetermined state via the.

【0062】[第3実施例]本発明の第3実施例につき
図6〜図9を参照して説明する。この図6及び図7にお
いて図1に対応する部分には同一符号を付してその詳細
説明を省略する。図6は本例の投影露光装置の正面図、
図7は図6の右側面図(ただし、一部を断面図で表して
いる)を示し、その図6において、本例のウエハステー
ジ12上のウエハWの近傍にも光透過性のステージ基板
13を配置し、このステージ基板13上に線幅w1の十
字型の開口パターンよりなる基準マークWM1を形成す
る(これは図2(b)の基準マークWM1と同一のマー
クである)。そのステージ基板13の底部のウエハステ
ージ12の内部に集光レンズ45を配置し、この集光レ
ンズ45の下方に円板状の空間フィルター板46を配置
し、主制御系8は駆動モーター47を介してその空間フ
ィルター板46の回転角を位置決めする。
[Third Embodiment] A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 6 is a front view of the projection exposure apparatus of this example,
FIG. 7 is a right side view of FIG. 6 (however, a part thereof is shown in a sectional view). In FIG. 6, a stage substrate having a light transmitting property also in the vicinity of the wafer W on the wafer stage 12 of this example. 13 is arranged, and a reference mark WM1 formed of a cross-shaped opening pattern having a line width w1 is formed on the stage substrate 13 (this is the same mark as the reference mark WM1 in FIG. 2B). A condenser lens 45 is arranged inside the wafer stage 12 at the bottom of the stage substrate 13, a disk-shaped spatial filter plate 46 is arranged below the condenser lens 45, and the main control system 8 drives a drive motor 47. The rotation angle of the spatial filter plate 46 is positioned via the.

【0063】図8(a)はその空間フィルター板46の
開口パターンを示し、この図8(a)に示すように、空
間フィルター板46の一部に円形開口パターン48を形
成し、空間フィルター板46の他の部分に4個の円形開
口パターン49a〜49dよりなる傾斜照明用開口パタ
ーン49を形成する。その空間フィルター板46を中心
の軸46aを中心として回転することにより、その円形
開口パターン48の中心又は傾斜照明用開口パターン4
9の中心を図6の集光レンズ45の光軸上に配置する。
FIG. 8A shows an opening pattern of the spatial filter plate 46. As shown in FIG. 8A, a circular opening pattern 48 is formed in a part of the spatial filter plate 46 to form a spatial filter plate. An inclined illumination opening pattern 49 composed of four circular opening patterns 49a to 49d is formed on the other portion of 46. By rotating the spatial filter plate 46 about the central axis 46a, the center of the circular opening pattern 48 or the inclined illumination opening pattern 4 is formed.
The center of 9 is arranged on the optical axis of the condenser lens 45 of FIG.

【0064】図6に戻り、本例のライトガイド21の他
方の端部21bは分岐していない。また、その端部21
bをウエハステージ12の内部に収納し、その端部21
bの端面にビームエクスパンダ50を取り付ける。ま
た、本例のレチクルRの下面には所定のレチクルマーク
RM3をマトリックス状に多数形成する。図9(a)は
そのレチクルRの下面に形成されたレチクルマークRM
3を示し、この図9(a)において、そのレチクルマー
クRM3はX方向にピッチPの回折格子及びY方向にピ
ッチPの回折格子を十字型に重ね合わせて形成する。
Returning to FIG. 6, the other end 21b of the light guide 21 of this example is not branched. Also, the end 21
b inside the wafer stage 12 and its end 21
The beam expander 50 is attached to the end face of b. Further, a large number of predetermined reticle marks RM3 are formed in a matrix on the lower surface of the reticle R of this example. FIG. 9A shows a reticle mark RM formed on the lower surface of the reticle R.
9A, the reticle mark RM3 is formed by overlapping a diffraction grating having a pitch P in the X direction and a diffraction grating having a pitch P in the Y direction in a cross shape.

【0065】図6に戻り、その他の構成は図1と同様で
ある。図6の投影露光装置で投影光学系PLの結像特性
を計測する場合の動作につき説明する。先ず、空間フィ
ルター板46の円形開口パターン48の中心を集光レン
ズ45の光軸上に配置した場合ついて説明する。この場
合、ステージ基板13の基準マークWM1が投影光学系
PLの露光領域内のレチクルマークRM3と共役な位置
の近傍に移動される。そして、シャッター6を閉じてこ
のシャッター6で反射された光源1からの露光光を集光
レンズ22を介してライトガイド21の一端21aの端
面に集束する。ウエハステージ12に収納されているラ
イトガイド21の他端21bの端面から射出される露光
光は、ビームエクスパンダ50によりビーム径が広げら
れた後に、空間フィルター板46の円形開口パターン4
8及び集光レンズ45を経てステージ基板13上の基準
マークWM1に照射される。
Returning to FIG. 6, the other structure is similar to that of FIG. The operation of measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL with the projection exposure apparatus of FIG. 6 will be described. First, the case where the center of the circular opening pattern 48 of the spatial filter plate 46 is arranged on the optical axis of the condenser lens 45 will be described. In this case, the reference mark WM1 on the stage substrate 13 is moved to the vicinity of a position conjugate with the reticle mark RM3 in the exposure area of the projection optical system PL. Then, the shutter 6 is closed and the exposure light from the light source 1 reflected by the shutter 6 is focused on the end face of the one end 21 a of the light guide 21 via the condenser lens 22. The exposure light emitted from the end surface of the other end 21b of the light guide 21 housed in the wafer stage 12 has its beam diameter expanded by the beam expander 50, and then the circular opening pattern 4 of the spatial filter plate 46.
The reference mark WM1 on the stage substrate 13 is irradiated with the light through the lens 8 and the condenser lens 45.

【0066】この基準マークWM1を透過した露光光に
より、その基準マークWM1の像が投影光学系PLを介
してレチクルRの下面のレチクルマークRM3の近傍に
形成される。そのレチクルマークRM3は図9(a)に
示すような回折格子であり、本例ではそのレチクルマー
クRM3からの0次光がミラー11及びコンデンサーレ
ンズ10を経てビームスプリッター9に入射する。この
ビームスプリッター9で反射された露光光は、投影光学
系PLの瞳面と共役な面P1上に集束される。
The exposure light transmitted through the reference mark WM1 forms an image of the reference mark WM1 near the reticle mark RM3 on the lower surface of the reticle R via the projection optical system PL. The reticle mark RM3 is a diffraction grating as shown in FIG. 9A, and in this example, the 0th-order light from the reticle mark RM3 enters the beam splitter 9 via the mirror 11 and the condenser lens 10. The exposure light reflected by the beam splitter 9 is focused on the plane P1 which is conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL.

【0067】そのビームスプリッター9で反射された後
に、面P1をそのまま通過した露光光を集光レンズ30
を介して光電変換素子31の受光面に照射し、ビームス
プリッター9で反射された後に、分割ミラー29で反射
された露光光を集光レンズ32を介して光電変換素子3
3の受光面に照射する。これら光電変換素子31及び3
3の出力信号を主制御系8に供給する。
The exposure light that has passed through the surface P1 as it is after being reflected by the beam splitter 9 is collected by the condenser lens 30.
The light receiving surface of the photoelectric conversion element 31 is irradiated through the photoelectric conversion element 31 and is reflected by the beam splitter 9, and then the exposure light reflected by the split mirror 29 is condensed by the photoelectric conversion element 3 through the condenser lens 32.
Irradiate the light receiving surface of No. 3. These photoelectric conversion elements 31 and 3
The output signal of 3 is supplied to the main control system 8.

【0068】これら2個の光電変換素子31及び33の
出力信号を用いると、次のようにしてステージ基板13
上の基準マークWM1に関する円形開口パターン48の
もとでの投影光学系PLの焦点位置の特性を求めること
ができる。この場合、主制御系8は駆動装置16を介し
てウエハステージ12中のZステージを駆動して、ステ
ージ基板13上の基準マークWM1の投影光学系PLの
光軸方向(Z方向)の高さを第1の位置Z1に設定す
る。この状態で基準マークWM1を投影光学系PLの光
軸に垂直な面内でX方向及びY方向に走査することによ
り、レチクルR上のレチクルマークRM3の投影光学系
PLによる共役像の位置にその基準マークWM3が合致
するときに、光電変換素子31及び33の出力信号が最
大又は最小になる。従って、逆に光電変換素子31及び
33の出力信号より、主制御系8は投影光学系PLの露
光領域内におけるレチクルマークRM3の共役像の位置
を知ることができる。
When the output signals of these two photoelectric conversion elements 31 and 33 are used, the stage substrate 13 is as follows.
The characteristic of the focus position of the projection optical system PL under the circular opening pattern 48 with respect to the upper reference mark WM1 can be obtained. In this case, the main control system 8 drives the Z stage in the wafer stage 12 via the drive unit 16 to set the height of the reference mark WM1 on the stage substrate 13 in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL. Is set to the first position Z1. In this state, the reference mark WM1 is scanned in the X direction and the Y direction in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, so that the reticle mark RM3 on the reticle R is positioned at the position of the conjugate image of the projection optical system PL. When the reference marks WM3 match, the output signals of the photoelectric conversion elements 31 and 33 become maximum or minimum. Therefore, conversely, the main control system 8 can know the position of the conjugate image of the reticle mark RM3 in the exposure area of the projection optical system PL from the output signals of the photoelectric conversion elements 31 and 33.

【0069】ただし、本例では分割ミラー29により投
影光学系PLの瞳共役位置で基準マークWM1からの光
が分割されているので、基準マークWM1が投影光学系
PLの焦点位置(ベストフォーカス位置)に合致してい
ない場合には、光電変換素子31の出力信号に基づいて
求めたレチクルマークRM3の共役像の位置(X1,Y
1)と光電変換素子33の出力信号に基づいて求めたレ
チクルマークRM3の共役像の位置(X2,Y2)とは
異なった値になる。
However, in this example, since the light from the reference mark WM1 is split by the split mirror 29 at the pupil conjugate position of the projection optical system PL, the reference mark WM1 is the focus position (best focus position) of the projection optical system PL. If it does not match, the position (X1, Y) of the conjugate image of the reticle mark RM3 obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 31.
1) and the position (X2, Y2) of the conjugate image of the reticle mark RM3 obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 33 have different values.

【0070】次に、主制御系8は駆動装置16を介して
ウエハステージ12中のZステージを駆動して、ステー
ジ基板13上の基準マークWM1のZ方向の高さを第2
の位置Z2に設定する。この状態で基準マークWM1を
投影光学系PLの光軸に垂直な面内でX方向及びY方向
に走査して、光電変換素子31及び33の出力信号よ
り、主制御系8は投影光学系PLの露光領域内における
レチクルマークRM3の共役像の位置を知ることができ
る。この場合でも、基準マークWM1が投影光学系PL
の焦点位置(ベストフォーカス位置)に合致していない
場合には、光電変換素子31の出力信号に基づいて求め
たレチクルマークRM3の共役像の位置(X1′,Y
1′)と光電変換素子33の出力信号に基づいて求めた
レチクルマークRM3の共役像の位置(X2′,Y
2′)とは異なった値になる。
Next, the main control system 8 drives the Z stage in the wafer stage 12 via the drive unit 16 to adjust the height of the reference mark WM1 on the stage substrate 13 in the Z direction to the second level.
Position Z2. In this state, the reference mark WM1 is scanned in the X direction and the Y direction in the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, and the main control system 8 causes the projection optical system PL to output from the output signals of the photoelectric conversion elements 31 and 33. It is possible to know the position of the conjugate image of the reticle mark RM3 in the exposure area of. Even in this case, the reference mark WM1 is the projection optical system PL.
If it does not match the focus position (best focus position) of the reticle mark RM3, the position (X1 ', Y) of the conjugate image of the reticle mark RM3 obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 31.
1 ') and the position (X2', Y) of the conjugate image of the reticle mark RM3 obtained based on the output signal of the photoelectric conversion element 33.
The value is different from 2 ').

【0071】そして、例えば横軸にZ方向の位置をと
り、縦軸にX方向の共役位置をとると、一方の光電変換
素子31の出力信号より求めた座標X1とX1′とを結
ぶ直線と他方の光電変換素子33の出力信号より求めた
座標X2とX2′とを結ぶ直線との交点のZ座標Z0が
求める焦点位置となる。基準マークWM1の線幅をw
1、投影光学系PLのレチクルRからウエハWに対する
投影倍率をβとすると、そのようにして求められた焦点
位置Z0は、レチクルマークRM3の共役位置における
レチクルR上の線幅w1/βのパターンに関する投影光
学系PLの焦点位置である。また、その焦点位置Z0に
おけるレチクルマークRM3の共役像のXY面平面での
座標と、そのレチクルマークRM3の共役像の理論上の
座標との差分が、レチクルR上の線幅w1/βのパター
ンに関する投影光学系PLの倍率誤差及び歪曲収差に基
づいたものである。
If, for example, the horizontal axis is the Z-direction position and the vertical axis is the X-direction conjugate position, a straight line connecting the coordinates X1 and X1 'obtained from the output signal of one photoelectric conversion element 31 is obtained. The Z coordinate Z0 at the intersection with the straight line connecting the coordinates X2 and X2 ′ obtained from the output signal of the other photoelectric conversion element 33 is the obtained focus position. The line width of the reference mark WM1 is w
1. Assuming that the projection magnification of the projection optical system PL from the reticle R to the wafer W is β, the focus position Z0 thus obtained is a pattern of the line width w1 / β on the reticle R at the conjugate position of the reticle mark RM3. Is the focus position of the projection optical system PL. Further, the difference between the coordinate on the XY plane of the conjugate image of the reticle mark RM3 at the focal position Z0 and the theoretical coordinate of the conjugate image of the reticle mark RM3 is the pattern of the line width w1 / β on the reticle R. Is based on the magnification error and the distortion of the projection optical system PL.

【0072】そして、レチクルRの下面にマトリックス
状に多数形成されたレチクルマークRM3のそれぞれに
ついて、ステージ基板13の基準マークWM1を用いて
焦点位置及びレチクルマークRM3の共役像のXY座標
を求めることにより、主制御系8は、レチクルR上の線
幅w1/βのパターンに関する円形開口パターン48の
もとでの投影光学系PLの焦点位置、非点収差、像面湾
曲、倍率誤差及び歪曲収差を求めることができる。
Then, for each of the reticle marks RM3 formed in a matrix on the lower surface of the reticle R, the focus position and the XY coordinates of the conjugate image of the reticle mark RM3 are obtained using the reference mark WM1 of the stage substrate 13. The main control system 8 controls the focus position, astigmatism, field curvature, magnification error and distortion of the projection optical system PL under the circular aperture pattern 48 related to the pattern of the line width w1 / β on the reticle R. You can ask.

【0073】次に、空間フィルター板46の傾斜照明用
開口パターン49の中心を集光レンズ45の光軸上に配
置した場合ついて説明する。この場合も、ステージ基板
13の基準マークWM1が投影光学系PLの露光領域内
のレチクルマークRM3と共役な位置の近傍に移動され
る。そして、シャッター6を閉じてこのシャッター6で
反射された光源1からの露光光を集光レンズ22を介し
てライトガイド21の一端21aの端面に集束する。ウ
エハステージ12に収納されているライトガイド21の
他端21bの端面から射出される露光光は、ビームエク
スパンダ50によりビーム径が広げられた後に、空間フ
ィルター板46の傾斜照明用開口パターン49及び集光
レンズ45を経てステージ基板13上の基準マークWM
1に照射される。
Next, the case where the center of the inclined illumination opening pattern 49 of the spatial filter plate 46 is arranged on the optical axis of the condenser lens 45 will be described. Also in this case, the reference mark WM1 on the stage substrate 13 is moved to the vicinity of a position conjugate with the reticle mark RM3 in the exposure area of the projection optical system PL. Then, the shutter 6 is closed and the exposure light from the light source 1 reflected by the shutter 6 is focused on the end face of the one end 21 a of the light guide 21 via the condenser lens 22. The exposure light emitted from the end surface of the other end 21b of the light guide 21 housed in the wafer stage 12 has its beam diameter expanded by the beam expander 50, and then the tilted illumination opening pattern 49 of the spatial filter plate 46 and Reference mark WM on the stage substrate 13 through the condenser lens 45
1 is irradiated.

【0074】この基準マークWM1を透過した露光光に
より、その基準マークWM1の像が投影光学系PLを介
してレチクルRの下面のレチクルマークRM3の近傍に
形成される。そのレチクルマークRM3は図9(a)に
示すような回折格子であり、本例ではそのレチクルマー
クRM3からの±1次光(レチクルRからほぼ垂直上方
に射出される回折光)がミラー11及びコンデンサーレ
ンズ10を経てビームスプリッター9に入射する。この
ビームスプリッター9で反射された露光光は、投影光学
系PLの瞳面と共役な面P1上に集束される。
The exposure light transmitted through the reference mark WM1 forms an image of the reference mark WM1 near the reticle mark RM3 on the lower surface of the reticle R via the projection optical system PL. The reticle mark RM3 is a diffraction grating as shown in FIG. 9A, and in this example, the ± first-order light (diffracted light emitted from the reticle R substantially vertically upward) from the reticle mark RM3 is reflected by the mirror 11 and the mirror 11. The light enters the beam splitter 9 through the condenser lens 10. The exposure light reflected by the beam splitter 9 is focused on the plane P1 which is conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL.

【0075】そのビームスプリッター9で反射された後
に、面P1をそのまま通過した露光光を集光レンズ30
を介して光電変換素子31の受光面に照射し、ビームス
プリッター9で反射された後に、分割ミラー29で反射
された露光光を集光レンズ32を介して光電変換素子3
3の受光面に照射する。これら光電変換素子31及び3
3の出力信号を主制御系8に供給する。これら2個の光
電変換素子31及び33の出力信号を用いると、前述の
手順によりステージ基板13上の基準マークWM1に関
する傾斜照明用開口パターン49のもとでの投影光学系
PLの焦点位置等の結像特性を求めることができる。
The exposure light that has passed through the surface P1 as it is after being reflected by the beam splitter 9 is collected by the condenser lens 30.
The light receiving surface of the photoelectric conversion element 31 is irradiated through the photoelectric conversion element 31 and is reflected by the beam splitter 9, and then the exposure light reflected by the split mirror 29 is condensed by the photoelectric conversion element 3 through the condenser lens 32.
Irradiate the light receiving surface of No. 3. These photoelectric conversion elements 31 and 3
The output signal of 3 is supplied to the main control system 8. When the output signals of these two photoelectric conversion elements 31 and 33 are used, the focus position of the projection optical system PL under the inclined illumination opening pattern 49 with respect to the reference mark WM1 on the stage substrate 13 can be determined by the above-described procedure. The imaging characteristics can be obtained.

【0076】そして、レチクルRの下面にマトリックス
状に多数形成されたレチクルマークRM3のそれぞれに
ついて、ステージ基板13の基準マークWM1を用いて
焦点位置及びレチクルマークRM3の共役像のXY座標
を求めることにより、主制御系8は、レチクルR上の線
幅w1/βのパターンに関する傾斜照明用開口パターン
49のもとでの投影光学系PLの焦点位置、非点収差、
像面湾曲、倍率誤差及び歪曲収差を求めることができ
る。
Then, for each of the reticle marks RM3 formed in a matrix on the lower surface of the reticle R, the focus position and the XY coordinates of the conjugate image of the reticle mark RM3 are obtained using the reference mark WM1 of the stage substrate 13. The main control system 8 controls the focus position, astigmatism, and astigmatism of the projection optical system PL under the inclined illumination aperture pattern 49 regarding the pattern of the line width w1 / β on the reticle R.
The field curvature, the magnification error, and the distortion aberration can be obtained.

【0077】この場合、円形開口パターン48を介して
照明された基準マークWM1から射出された露光光が投
影光学系PLの瞳面において図8(c)の領域51に分
布しているものとすると、傾斜照明用開口パターン49
を介して照明された基準マークWM1から射出された露
光光は投影光学系PLの瞳面において図8(b)の光軸
から偏心した領域52〜55に分布するものとなる。即
ち、傾斜照明用開口パターン49を介して照明した場合
には、投影光学系PLの瞳面上で光軸から離れた領域に
光が分布するので、基準マークWM1の線幅が細くなっ
た場合に受ける投影光学系PLの収差による影響とほぼ
等価な影響を受けてレチクルRの下面上に基準マークW
M1の像を形成することになる。従って、円形開口パタ
ーン48を介して照明された場合の基準マークWM1の
線幅をw1とすると、傾斜照明用開口パターン49を介
して照明された場合の基準マークWM1の線幅はw2
(w1>w2)とみなして、投影光学系PLの結像特性
を考えることができる。
In this case, it is assumed that the exposure light emitted from the reference mark WM1 illuminated through the circular opening pattern 48 is distributed in the area 51 of FIG. 8C on the pupil plane of the projection optical system PL. , Inclined illumination opening pattern 49
The exposure light emitted from the reference mark WM1 illuminated through is distributed in regions 52 to 55 decentered from the optical axis of FIG. 8B on the pupil plane of the projection optical system PL. That is, when the illumination is performed through the inclined illumination opening pattern 49, the light is distributed in a region away from the optical axis on the pupil plane of the projection optical system PL, so that the line width of the reference mark WM1 becomes thin. The reference mark W is formed on the lower surface of the reticle R under the influence of the aberration of the projection optical system PL, which is almost equivalent to the above.
An image of M1 will be formed. Therefore, when the line width of the reference mark WM1 when illuminated through the circular opening pattern 48 is w1, the line width of the reference mark WM1 when illuminated through the inclined illumination opening pattern 49 is w2.
The image forming characteristics of the projection optical system PL can be considered by regarding (w1> w2).

【0078】また、レチクルR上のレチクルマークRM
3として図9(a)のような回折格子パターンを用いる
場合には、図8(b)に示す光量分布の内で領域52a
〜55aからの露光光によりレチクルRの下面上に形成
される基準マークWM1の像を計測に用いることにな
る。この場合には、投影光学系PLのレチクルRからウ
エハWへの投影倍率をβとすると、実質的にレチクルR
上の線幅w1/βのパターンに照射された露光光及びレ
チクル上の線幅w2/βのパターンに照射された露光光
が投影光学系PLの瞳面でそれぞれ図8(c)及び
(b)の領域を通過するのと等価である。従って、レチ
クルRのパターンの露光を継続すると、線幅の実質的な
相違により投影光学系PLの加熱される部分が相違する
ために、結像特性の変化もパターンの線幅により異なる
傾向を示すものと考えられる。
The reticle mark RM on the reticle R
When the diffraction grating pattern as shown in FIG. 9A is used as 3, the area 52a in the light quantity distribution shown in FIG.
The image of the reference mark WM1 formed on the lower surface of the reticle R by the exposure light from 55a to 55a is used for measurement. In this case, when the projection magnification from the reticle R of the projection optical system PL to the wafer W is β, the reticle R is substantially
The exposure light applied to the pattern with the upper line width w1 / β and the exposure light applied to the pattern with the upper line width w2 / β on the reticle are shown in FIGS. 8C and 8B, respectively, on the pupil plane of the projection optical system PL. ) Is equivalent to passing through the area. Therefore, when the exposure of the pattern of the reticle R is continued, the heated portion of the projection optical system PL is different due to the substantial difference in the line width, so that the change in the imaging characteristic also tends to be different depending on the line width of the pattern. It is considered to be a thing.

【0079】しかしながら、実際に転写対象とされるレ
チクルR上のパターンの線幅はw1/β及びw2/βと
は異なったものであり、そのレチクルR上のパターンの
最小線幅はw1/β及びw2/βよりも小さい。そこ
で、本例の主制御系8は、開口パターン48を介した場
合の投影光学系PLの結像特性及び傾斜照明用開口パタ
ーン49を介した場合の投影光学系PLの結像特性よ
り、実際に転写対象とされるレチクルRのパターンの例
えば最小線幅のパターンに関する結像特性を演算等によ
り求めるようにしている。具体的に、例えばレチクルR
上の線幅w3/βのパターンに関する投影光学系PLの
焦点位置を求める場合には、主制御系8は円形開口パタ
ーン48を用いた場合と傾斜照明用開口パターン49を
用いた場合とに関する投影光学系PLの焦点位置の差Z
ABを求める。この場合、異なる線幅w3/βに関する投
影光学系PLの焦点位置ZC は、図13(b)のような
特性曲線で表される。
However, the line width of the pattern on the reticle R to be actually transferred is different from w1 / β and w2 / β, and the minimum line width of the pattern on the reticle R is w1 / β. And smaller than w2 / β. Therefore, the main control system 8 of the present embodiment actually uses the image forming characteristics of the projection optical system PL through the opening pattern 48 and the image forming characteristics of the projection optical system PL through the tilt illumination opening pattern 49. In addition, the image forming characteristics of the pattern of the reticle R to be transferred, for example, the pattern of the minimum line width is obtained by calculation or the like. Specifically, for example, reticle R
When obtaining the focus position of the projection optical system PL for the pattern with the above line width w3 / β, the main control system 8 performs projection regarding the case of using the circular aperture pattern 48 and the case of using the inclined illumination aperture pattern 49. Difference in focal position Z of optical system PL
Ask for AB . In this case, the focus position Z C of the projection optical system PL for different line widths w3 / β is represented by a characteristic curve as shown in FIG. 13 (b).

【0080】従って、予め実測又は計算により図13
(b)の特性曲線を求めておくことにより、主制御系8
はその焦点位置の差ZABよりその線幅w3/βに関する
投影光学系PLの焦点位置ZC を求めることができる。
その後、図6において主制御系8はウエハステージ12
中のZステージを駆動して、その焦点位置ZC を受光光
学系20で求めた焦点位置にオフセットとして加算する
ことにより、常にウエハWを投影光学系PLの焦点位置
に合わせ込むことができる。
Therefore, FIG. 13 is obtained by actual measurement or calculation in advance.
By obtaining the characteristic curve of (b), the main control system 8
Can determine the focus position Z C of the projection optical system PL with respect to the line width w3 / β from the difference Z AB between the focus positions.
After that, in FIG. 6, the main control system 8 moves to the wafer stage 12
By driving the Z stage inside and adding the focus position Z C to the focus position obtained by the light receiving optical system 20 as an offset, the wafer W can be always aligned with the focus position of the projection optical system PL.

【0081】同様に、主制御系8は、円形開口パターン
48及び傾斜照明用開口パターン49に関する投影光学
系PLの結像特性より、その線幅w3/βに関する投影
光学系PLの非点収差、像面湾曲、倍率誤差、歪曲収差
等をも算出することができる。そして、主制御系8は結
像特性制御装置18を介して投影光学系PLのそれらの
結像特性を所定の状態に維持することができる。
Similarly, the main control system 8 determines the astigmatism of the projection optical system PL with respect to the line width w3 / β from the imaging characteristics of the projection optical system PL with respect to the circular aperture pattern 48 and the tilted illumination aperture pattern 49. Field curvature, magnification error, distortion, etc. can also be calculated. Then, the main control system 8 can maintain those imaging characteristics of the projection optical system PL in a predetermined state via the imaging characteristics control device 18.

【0082】なお、レチクルR上のレチクルマークとし
ては、図9(b)に示すような、十字型の回折格子状の
レチクルマークRM4を使用してもよい。このレチクル
マークRM4を使用して、傾斜照明用開口パターン49
を介して基準マークWM1を照明した場合には、図9
(c)に示すように、投影光学系PLの瞳面上での光量
分布の内で領域52b〜55bからの露光光によりレチ
クルRの下面上に形成される基準マークWM1の像を計
測に用いることになる。
As the reticle mark on the reticle R, a cross-shaped diffraction grating-shaped reticle mark RM4 as shown in FIG. 9B may be used. By using this reticle mark RM4, an inclined illumination opening pattern 49 is formed.
When the reference mark WM1 is illuminated via the
As shown in (c), the image of the reference mark WM1 formed on the lower surface of the reticle R by the exposure light from the regions 52b to 55b in the light amount distribution on the pupil plane of the projection optical system PL is used for measurement. It will be.

【0083】[第4実施例]本発明の第4実施例につき
図10を参照して説明する。本例は第2実施例を変形し
たものであり、この図10において図4に対応する部分
には同一符号を付してその詳細説明を省略する。図10
(a)は本例の投影露光装置を示し、この図10(a)
において、ステージ基板13上には1種類の基準マーク
WM3のみを形成する。この基準マークWM3は、種々
の方向の所定ピッチの位相型又は振幅型の回折格子の集
合体である(図5(a)の中の基準マークWM3と等し
いものである)。そのステージ基板13の底部のウエハ
ステージ12の内部に集光レンズ45を配置し、この集
光レンズ45の下方に円板状の空間フィルター板46を
配置し、主制御系8は駆動モーター47を介してその空
間フィルター板46の回転角を位置決めする。
[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This example is a modification of the second embodiment. In FIG. 10, parts corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Figure 10
FIG. 10A shows the projection exposure apparatus of this example, and FIG.
In step 1, only one type of reference mark WM3 is formed on the stage substrate 13. The reference mark WM3 is a set of phase type or amplitude type diffraction gratings having a predetermined pitch in various directions (equivalent to the reference mark WM3 in FIG. 5A). A condenser lens 45 is arranged inside the wafer stage 12 at the bottom of the stage substrate 13, a disk-shaped spatial filter plate 46 is arranged below the condenser lens 45, and the main control system 8 drives a drive motor 47. The rotation angle of the spatial filter plate 46 is positioned via the.

【0084】既に説明した図8(a)に示すように、空
間フィルター板46の一部に円形開口パターン48が形
成され、空間フィルター板46の他の部分に4個の円形
開口パターン49a〜49dよりなる傾斜照明用開口パ
ターン49が形成されている。その空間フィルター板4
6を中心の軸46aを中心として回転することにより、
その円形開口パターン48の中心又は傾斜照明用開口パ
ターン49の中心を図10(a)の集光レンズ45の光
軸上に配置する。その空間フィルター板46は投影光学
系PLの瞳面と共役な面に配置されている。
As described above with reference to FIG. 8A, a circular opening pattern 48 is formed in a part of the spatial filter plate 46, and four circular opening patterns 49a to 49d are formed in the other part of the spatial filter plate 46. An opening pattern 49 for inclined illumination is formed. The spatial filter plate 4
By rotating about the axis 46a centered on 6,
The center of the circular aperture pattern 48 or the center of the inclined illumination aperture pattern 49 is arranged on the optical axis of the condenser lens 45 of FIG. The spatial filter plate 46 is arranged on a plane conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL.

【0085】図10(a)において、本例ではライトガ
イド38を使用し、このライトガイド38の他方の端部
38bをウエハステージ12の内部に収納する。傾斜照
明用開口パターン49を用いた場合の投影光学系PLの
結像特性の計測時には、シャッター6を閉じて、このシ
ャッター6で反射された光源1からの露光光を集光レン
ズ22を介してライトガイド38の一方の第1の端部3
8aの端面に集束する。そして、ライトガイド38の他
方の端部38bの端面から射出された露光光を第1リレ
ーレンズ56、視野絞り57、第2リレーレンズ58、
ミラー59を介して空間フィルター板46の傾斜照明用
開口パターン49に照射する。傾斜照明用開口パターン
49から射出された露光光は集光レンズ45を介してス
テージ基板13上の基準マークWM3に照射され、この
基準マークWM3の像が投影光学系PLによりレチクル
Rの下面に結像される。
In FIG. 10A, a light guide 38 is used in this example, and the other end 38 b of this light guide 38 is housed inside the wafer stage 12. At the time of measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL using the inclined illumination aperture pattern 49, the shutter 6 is closed and the exposure light from the light source 1 reflected by the shutter 6 is passed through the condenser lens 22. One first end 3 of the light guide 38
Focus on the end face of 8a. Then, the exposure light emitted from the end surface of the other end portion 38b of the light guide 38 is converted into the first relay lens 56, the field stop 57, the second relay lens 58,
The opening pattern 49 for tilting illumination of the spatial filter plate 46 is irradiated through the mirror 59. The exposure light emitted from the inclined illumination opening pattern 49 is applied to the reference mark WM3 on the stage substrate 13 via the condenser lens 45, and the image of the reference mark WM3 is formed on the lower surface of the reticle R by the projection optical system PL. To be imaged.

【0086】その基準マークWM3のレチクルRの下面
の共役像からの反射光は、投影光学系PLを介して再び
基準マークWM3の上に照射され、この基準マークWM
3を透過した光が集光レンズ45、傾斜照明用開口パタ
ーン49、ミラー59、第2リレーレンズ58、視野絞
り57及び第1リレーレンズ56を経てライトガイド3
8の他端38bの端面に入射する。そのライトガイド3
8の一方の第2の端部38cの端面から射出される露光
光が光電変換素子39に入射する。この光電変換素子3
9の出力信号S1は主制御系8に供給されている。
The reflected light from the conjugate image of the lower surface of the reticle R of the reference mark WM3 is again projected onto the reference mark WM3 via the projection optical system PL, and the reference mark WM3.
The light that has passed through 3 passes through the condenser lens 45, the inclined illumination aperture pattern 49, the mirror 59, the second relay lens 58, the field stop 57, and the first relay lens 56, and the light guide 3
8 is incident on the end face of the other end 38b. The light guide 3
The exposure light emitted from the end surface of one of the second end portions 38c of 8 enters the photoelectric conversion element 39. This photoelectric conversion element 3
The output signal S1 of 9 is supplied to the main control system 8.

【0087】この場合、主制御系8が、駆動装置16を
介してウエハステージ12のZステージをZ方向に走査
すると、ステージ基板13の基準マークWM3が投影光
学系PLの焦点位置に合致したときに、光電変換素子3
9の出力信号が最大又は最小になることから、主制御系
8は傾斜照明用開口パターン49を用いた場合の基準マ
ークWM3に関する投影光学系PLの焦点位置を計測す
ることができる。また、基準マークWM3を投影光学系
PLの露光領域内でX方向及びY方向に移動させてそれ
ぞれ焦点位置を求めることにより、投影光学系PLの像
面湾曲等を求めることができる。
In this case, when the main control system 8 scans the Z stage of the wafer stage 12 in the Z direction via the drive unit 16, when the reference mark WM3 of the stage substrate 13 matches the focal position of the projection optical system PL. And the photoelectric conversion element 3
Since the output signal of 9 becomes maximum or minimum, the main control system 8 can measure the focus position of the projection optical system PL with respect to the reference mark WM3 when the tilt illumination aperture pattern 49 is used. Further, by moving the reference mark WM3 in the X direction and the Y direction within the exposure area of the projection optical system PL to obtain the respective focal positions, it is possible to obtain the field curvature of the projection optical system PL.

【0088】次に、空間フィルター板46の円形開口パ
ターン48に関する投影光学系PLの結像特性を計測す
る場合には、図10(b)に示すように、集光レンズ4
5の光軸上にその円形開口パターン48の中心が配置さ
れる。この場合、その円形開口パターン48から射出さ
れた露光光は集光レンズ45を介してステージ基板13
上の基準マークWM3に照射され、この基準マークWM
3の像が投影光学系PLによりレチクルRの下面に結像
される。そして、そのレチクルRの下面からの反射光を
用いることにより、その円形開口パターン48を用いた
場合の投影光学系PLの焦点位置及び像面湾曲等の結像
特性を計測することができる。
Next, when measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL with respect to the circular aperture pattern 48 of the spatial filter plate 46, as shown in FIG.
The center of the circular opening pattern 48 is arranged on the optical axis of 5. In this case, the exposure light emitted from the circular opening pattern 48 is transmitted through the condenser lens 45 to the stage substrate 13
The reference mark WM3 above is irradiated and the reference mark WM
The image 3 is formed on the lower surface of the reticle R by the projection optical system PL. Then, by using the reflected light from the lower surface of the reticle R, it is possible to measure the focus position of the projection optical system PL and the image forming characteristics such as the field curvature when the circular aperture pattern 48 is used.

【0089】この場合、図10(a)に示すように、傾
斜照明用開口パターン49を用いた場合には、基準マー
クWM3からの光は投影光学系PLの瞳面上で光軸から
離れた領域を通過する。一方、図10(b)に示すよう
に、円形開口パターン48を用いた場合には、高次回折
光が開口絞り17でケラレるために、基準マークWM3
からの光は投影光学系PLの瞳面上で光軸の近傍の領域
を通過する。従って、円形開口パターン48を用いた場
合には太い線幅の基準マークWM3に関する投影光学系
PLの結像特性が得られ、傾斜照明用開口パターン49
を用いた場合には基準マークWM3と外形が同様の細い
線幅のマークに関する投影光学系PLの結像特性が得ら
れる。従って、主制御系8はそれら2つの場合の投影光
学系PLの結像特性より、任意の線幅のパターンに関す
る投影光学系PLの結像特性を算出することができる。
In this case, as shown in FIG. 10A, when the inclined illumination opening pattern 49 is used, the light from the reference mark WM3 is separated from the optical axis on the pupil plane of the projection optical system PL. Pass through the area. On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the circular aperture pattern 48 is used, high-order diffracted light is vignetted by the aperture stop 17, so that the reference mark WM3.
On the pupil plane of the projection optical system PL passes through a region near the optical axis. Therefore, when the circular opening pattern 48 is used, the image forming characteristic of the projection optical system PL with respect to the reference mark WM3 having a thick line width is obtained, and the inclined illumination opening pattern 49 is obtained.
In the case of using, the image forming characteristics of the projection optical system PL regarding the mark having a thin line width having the same outer shape as the reference mark WM3 can be obtained. Therefore, the main control system 8 can calculate the imaging characteristics of the projection optical system PL for the pattern having an arbitrary line width from the imaging characteristics of the projection optical system PL in those two cases.

【0090】[第5実施例]本発明の第5実施例につき
図11を参照して説明する。本例は第3実施例の変形例
であり、この図11において図6に対応する部分には同
一符号を付してその詳細説明を省略する。図11(a)
は本例の投影露光装置を示し、その図11(a)におい
て、本例のウエハステージ12上のウエハWの近傍にも
光透過性のステージ基板13を配置し、このステージ基
板13上に線幅w1の十字型の開口パターンよりなる基
準マークWM1(図2(b)の基準マークWM1と同一
のマークである)を形成する。そのステージ基板13の
底部のウエハステージ12の内部に集光レンズ45を配
置し、この集光レンズ45の下方に円板状の空間フィル
ター板64を配置する。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This example is a modification of the third example. In FIG. 11, parts corresponding to those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 11 (a)
11A shows a projection exposure apparatus of this example. In FIG. 11A, a light-transmissive stage substrate 13 is arranged near the wafer W on the wafer stage 12 of this example, and a line is formed on the stage substrate 13. A reference mark WM1 (which is the same mark as the reference mark WM1 in FIG. 2B) formed of a cross-shaped opening pattern having a width w1 is formed. A condenser lens 45 is arranged inside the wafer stage 12 at the bottom of the stage substrate 13, and a disk-shaped spatial filter plate 64 is arranged below the condenser lens 45.

【0091】図11(b)はその空間フィルター板64
の開口パターンを示し、この図11(b)に示すよう
に、空間フィルター板64の中央部に円形開口パターン
65を形成し、空間フィルター板64の周辺部に4個の
偏心した円形開口パターン66a〜66dを形成する。
その円形開口パターン65の中心が図11(a)の集光
レンズ45の光軸上に位置するように空間フィルター板
64を固定する。
FIG. 11B shows the spatial filter plate 64.
11B, a circular opening pattern 65 is formed in the central portion of the spatial filter plate 64, and four eccentric circular opening patterns 66a are formed in the peripheral portion of the spatial filter plate 64, as shown in FIG. To form 66d.
The spatial filter plate 64 is fixed so that the center of the circular opening pattern 65 is located on the optical axis of the condenser lens 45 of FIG.

【0092】図11(a)において、ライトガイド21
の一方の端部21aをシャッター6の近傍に配置し、他
方の端部21bをウエハテージ12の内部に収納する。
シャッター6が閉じられているときに、シャッター6で
反射された露光光を集光レンズ22を介してその他端2
1aの端部に集束し、他方の端部21bから射出される
露光光を第1リレーレンズ56、視野絞り57、第2リ
レーレンズ58、ミラー59、空間フィルター板64、
集光レンズ45を介してステージ基板13の基準マーク
WM1に照射する。
In FIG. 11A, the light guide 21
One end 21 a is arranged near the shutter 6 and the other end 21 b is housed inside the wafer tage 12.
When the shutter 6 is closed, the exposure light reflected by the shutter 6 is passed through the condenser lens 22 to the other end 2
The exposure light focused on the end portion of 1a and emitted from the other end portion 21b is exposed by the first relay lens 56, the field stop 57, the second relay lens 58, the mirror 59, the spatial filter plate 64,
The reference mark WM1 on the stage substrate 13 is irradiated through the condenser lens 45.

【0093】また、本例のレチクルRの下面には十字形
のレチクルマークRM1(図2(a)のレチクルマーク
RM1と同一のマークである)をマトリックス状に多数
形成する。更に、ビームスプリッター9から順に、第1
リレーレンズ60、レチクルブラインド61、第2リレ
ーレンズ62、ミラー11及び主コンデンサーレンズ6
3を配置する。そのレチクルブラインド61はレチクル
Rのパターン形成面と共役であり、ウエハWへの露光時
には、フライアイレンズ5の2次光源形成面から射出さ
れた露光光の内でビームスプリッター9を透過した露光
光が、第1リレーレンズ60、第2リレーレンズ62、
ミラー11及び主コンデンサーレンズ63を経てレチク
ルRをほぼ均一な照度で照明する。
Further, a large number of cross-shaped reticle marks RM1 (the same marks as the reticle mark RM1 in FIG. 2A) are formed in a matrix on the lower surface of the reticle R of this example. Furthermore, the first from the beam splitter 9
Relay lens 60, reticle blind 61, second relay lens 62, mirror 11 and main condenser lens 6
Place 3. The reticle blind 61 is conjugate with the pattern forming surface of the reticle R, and during exposure of the wafer W, the exposure light transmitted through the beam splitter 9 among the exposure light emitted from the secondary light source forming surface of the fly-eye lens 5. , The first relay lens 60, the second relay lens 62,
The reticle R is illuminated with a substantially uniform illuminance via the mirror 11 and the main condenser lens 63.

【0094】また、レチクルブラインド61の第1リレ
ーレンズ60側の直前に、光軸に対して垂直な方向に出
入り自在に位相格子67を配置し、投影光学系PLの結
像特性の計測時には主制御系8は駆動装置68を介して
その位相格子67を出入りさせる。他の構成は図6の例
と同様である。本例の投影光学系PLの結像特性の計測
時の動作につき説明するに、この場合はシャッター6が
閉じられ、ステージ基板13の基準マークWM1はレチ
クルRの計測対象とするレチクルマークRM1の共役像
の位置の近傍でX方向及びY方向に走査される。
Further, a phase grating 67 is arranged immediately in front of the reticle blind 61 on the side of the first relay lens 60 so that the phase grating 67 can freely move in and out in the direction perpendicular to the optical axis, and is mainly used when measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL. The control system 8 moves its phase grating 67 in and out via a drive 68. Other configurations are similar to the example of FIG. To describe the operation of the projection optical system PL of the present example when measuring the imaging characteristics, in this case, the shutter 6 is closed and the reference mark WM1 of the stage substrate 13 is the conjugate of the reticle mark RM1 to be measured by the reticle R. Scanning is performed in the X and Y directions near the position of the image.

【0095】そして、空間フィルター板64の円形開口
パターン65及び偏心した円形開口パターン66a〜6
6dから射出された露光光によりステージ基板13の基
準マークWM1が照明され、この基準マークWM1の像
が投影光学系PLを介してレチクルRの下面に形成さ
れ、その基準マークWM1の像からの光の内でレチクル
マークRM1を透過した光が、主コンデンサーレンズ6
3、ミラー11、第2リレーレンズ62、レチクルブラ
インド61及び第1リレーレンズ60を経てビームスプ
リッター9に入射する。このビームスプリッター9で反
射された光の内で投影光学系PLの瞳面と共役な面P1
をそのまま透過した光が集光レンズ30を経て光電変換
素子31に入射し、ビームスプリッター9で反射された
光の内で分割ミラー29で反射された光が集光レンズ3
2を経て光電変換素子33に入射する。
Then, the circular opening pattern 65 of the spatial filter plate 64 and the eccentric circular opening patterns 66a to 6a.
The reference mark WM1 on the stage substrate 13 is illuminated by the exposure light emitted from 6d, an image of the reference mark WM1 is formed on the lower surface of the reticle R via the projection optical system PL, and the light from the image of the reference mark WM1 is formed. The light transmitted through the reticle mark RM1 inside the main condenser lens 6
3, the mirror 11, the second relay lens 62, the reticle blind 61, and the first relay lens 60 are incident on the beam splitter 9. Of the light reflected by the beam splitter 9, a plane P1 conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL.
The light that has been transmitted through the condenser lens 30 enters the photoelectric conversion element 31 through the condenser lens 30, and the light reflected by the split mirror 29 among the light reflected by the beam splitter 9 is the condenser lens 3
The light then enters the photoelectric conversion element 33 via 2.

【0096】この場合、位相格子67をレチクルブライ
ンド61の直前に配置すると、空間フィルター板64の
中央の円形開口パターン65からの露光光のその位相格
子67での0次光が消失するようにその位相格子67の
溝の深さが設定されている。また、その円形開口パター
ン65からの露光光のその位相格子67での±1次光は
回折角が大きいので、ほとんど光電変換素子31及び3
3には入射しない。一方、位相格子67をレチクルブラ
インド61の直前に配置すると、空間フィルター板64
の偏心した円形開口パターン66a〜66dからの露光
光のその位相格子67での±1次光がほぼその位相格子
67から垂直に射出されて光電変換素子31及び32に
入射する。
In this case, when the phase grating 67 is arranged just before the reticle blind 61, the exposure light from the circular aperture pattern 65 at the center of the spatial filter plate 64 is so arranged that the zero-order light at the phase grating 67 disappears. The depth of the groove of the phase grating 67 is set. Further, since the ± 1st order light of the exposure light from the circular aperture pattern 65 at the phase grating 67 has a large diffraction angle, most of the photoelectric conversion elements 31 and 3 are formed.
It does not enter 3. On the other hand, when the phase grating 67 is arranged immediately before the reticle blind 61, the spatial filter plate 64
The ± first-order light of the exposure light from the eccentric circular aperture patterns 66a to 66d at the phase grating 67 is emitted almost vertically from the phase grating 67 and enters the photoelectric conversion elements 31 and 32.

【0097】逆に、位相格子67をレチクルブラインド
61の直前から取り除いた場合には、空間フィルター板
64の中央の円形開口パターン65からの露光光はその
まま光電変換素子31及び33に入射する。しかし、偏
心した円形開口パターン66a〜66dからの露光光は
光軸に対して傾斜しているために、光電変換素子31及
び33には入射しない。即ち、位相格子67を取り除い
た場合には、空間フィルター板64の中央の円形開口パ
ターン65からの露光が使用され、位相格子67をレチ
クルブラインド61の直前に配置した場合には空間フィ
ルター板64の偏心した円形開口パターン66a〜66
dが使用される。これは実質的に図6の空間フィルター
板46を切り換えて使用するのと等価である。
On the contrary, when the phase grating 67 is removed from immediately before the reticle blind 61, the exposure light from the circular aperture pattern 65 at the center of the spatial filter plate 64 enters the photoelectric conversion elements 31 and 33 as it is. However, since the exposure light from the eccentric circular opening patterns 66a to 66d is inclined with respect to the optical axis, it does not enter the photoelectric conversion elements 31 and 33. That is, when the phase grating 67 is removed, the exposure from the circular opening pattern 65 at the center of the spatial filter plate 64 is used, and when the phase grating 67 is arranged immediately before the reticle blind 61, the spatial filter plate 64 is exposed. Eccentric circular opening patterns 66a to 66
d is used. This is substantially equivalent to switching and using the spatial filter plate 46 of FIG.

【0098】本例でも、基準マークWM1に対する2種
類の照射角に関して、投影光学系PLの焦点位置、歪曲
収差等が求められる。その結果に基づいて主制御系8は
任意の線幅のパターンに関する投影光学系PLの結像特
性を算出することができる。この場合、本例ではレチク
ルマークRM1として、回折格子等の特殊なパターンを
使用する必要がない。
Also in this example, the focal position of the projection optical system PL, distortion, etc. are obtained for two types of irradiation angles with respect to the reference mark WM1. Based on the result, the main control system 8 can calculate the image forming characteristic of the projection optical system PL regarding the pattern having an arbitrary line width. In this case, in this example, it is not necessary to use a special pattern such as a diffraction grating as the reticle mark RM1.

【0099】[第6実施例]本発明の第6実施例につき
図12を参照して説明する。本例は第5実施例の変形例
であり、この図12において図11に対応する部分には
同一符号を付してその詳細説明を省略する。図12
(a)は本例の投影露光装置を示し、その図12(a)
において、本例のリレーレンズ60,62は省略するこ
とができる。また、レチクルブラインド及び位相格子は
投影光学系PLの結像特性の計測上は不要である。本例
では、ビームスプリッター9でレチクルRからの光を反
射した方向において、投影光学系PLの瞳と共役な面に
5個のフォトマルチプライアよりなる光電変換素子6
9,70a〜70dを配置する。図12(b)に示すよ
うに、光電変換素子69を光軸上に配置し、その周囲に
90度間隔で4個の光電変換素子70a〜70dを配置
する。これら光電変換素子69,70a〜70dの出力
信号は主制御系8に供給される。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This example is a modification of the fifth example. In FIG. 12, parts corresponding to those in FIG. 11 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. 12
FIG. 12A shows the projection exposure apparatus of this example, and FIG.
In, the relay lenses 60 and 62 of this example can be omitted. Further, the reticle blind and the phase grating are unnecessary for measuring the image forming characteristics of the projection optical system PL. In this example, in the direction in which the light from the reticle R is reflected by the beam splitter 9, a photoelectric conversion element 6 including five photomultipliers is formed on a plane conjugate with the pupil of the projection optical system PL.
9, 70a to 70d are arranged. As shown in FIG. 12B, the photoelectric conversion element 69 is arranged on the optical axis, and four photoelectric conversion elements 70a to 70d are arranged around the photoelectric conversion element 69 at intervals of 90 degrees. Output signals of the photoelectric conversion elements 69, 70a to 70d are supplied to the main control system 8.

【0100】この場合、空間フィルター板64の中央の
円形開口パターンからの露光光は中央の光電変換素子6
9で受光され、空間フィルター板64の偏心した円形開
口パターンからの露光光は周辺の4個の光電変換素子7
0a〜70dで受光される。従って、光電変換素子69
の出力信号と光電変換素子70a〜70dの出力信号を
同時に取り込みながら、図11と同様の動作が行われ
る。
In this case, the exposure light from the circular opening pattern at the center of the spatial filter plate 64 is converted into the photoelectric conversion element 6 at the center.
The exposure light received at 9 and emitted from the eccentric circular opening pattern of the spatial filter plate 64 is reflected by the four photoelectric conversion elements 7 in the periphery.
The light is received at 0a to 70d. Therefore, the photoelectric conversion element 69
The same operation as that of FIG. 11 is performed while simultaneously capturing the output signal of 1 and the output signals of the photoelectric conversion elements 70a to 70d.

【0101】なお、上述実施例は光源1からの露光光を
ライトガイドで導いた光を用いて投影光学系PLの結像
特性を計測しているが、フライアイレンズ5から射出さ
れる露光光そのものを用いても同様に投影光学系PLの
結像特性を計測することができる。
In the above embodiment, the image forming characteristic of the projection optical system PL is measured using the light guided from the light source 1 by the light guide, but the exposure light emitted from the fly-eye lens 5 is measured. The imaging characteristics of the projection optical system PL can be measured in the same manner by using itself.

【0102】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.

【0103】[0103]

【発明の効果】本発明の第1の投影露光装置によれば、
複数の線幅のパターンに関する投影光学系の結像特性を
用いて任意の線幅のパターンに関する投影光学系の焦点
位置や倍率誤差等の結像特性を計測できる利点がある。
また、本発明の第2の投影露光装置によれば、複数の照
射角に関する投影光学系の結像特性を用いて任意の線幅
のパターンに関する投影光学系の焦点位置や倍率誤差等
の結像特性を計測できる利点がある。
According to the first projection exposure apparatus of the present invention,
There is an advantage that it is possible to measure the image forming characteristics such as the focus position and the magnification error of the projection optical system regarding the pattern of an arbitrary line width by using the image forming characteristics of the projection optical system regarding the pattern of a plurality of line widths.
Further, according to the second projection exposure apparatus of the present invention, by using the image forming characteristics of the projection optical system with respect to a plurality of irradiation angles, an image of a focus position, a magnification error, etc. of the projection optical system with respect to a pattern having an arbitrary line width is formed. There is an advantage that the characteristics can be measured.

【0104】また、光電変換手段が、計測マーク照明光
学系により照明されて投影光学系を介してマスク上に逆
投影される計測マークの像からの反射光を、投影光学系
及び計測マークを介して受光する場合には、構成が簡略
化される。
Further, the photoelectric conversion means illuminates the reflected light from the image of the measurement mark, which is illuminated by the measurement mark illumination optical system and is back projected on the mask through the projection optical system, through the projection optical system and the measurement mark. In the case of receiving light by receiving light, the configuration is simplified.

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

【図1】本発明による投影露光装置の第1実施例を示す
一部断面図を含む構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing a first embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】(a)は図1のレチクルRのパターンを示す平
面図、(b)は図1のステージ基板13のパターンを示
す平面図である。
2A is a plan view showing the pattern of the reticle R of FIG. 1, and FIG. 2B is a plan view showing the pattern of the stage substrate 13 of FIG.

【図3】第1実施例における投影光学系PLの瞳面での
光量分布の説明に供する線図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a light amount distribution on a pupil plane of the projection optical system PL in the first example.

【図4】本発明の第2実施例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 a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)は図4のステージ基板13のパターンを
示す平面図、(b)及び(c)は第2実施例における投
影光学系PLの瞳面での光量分布の説明に供する線図で
ある。
5A is a plan view showing the pattern of the stage substrate 13 of FIG. 4, and FIGS. 5B and 5C are lines used to explain the light amount distribution on the pupil plane of the projection optical system PL in the second embodiment. It is a figure.

【図6】本発明の第3実施例を示す一部断面図を含む正
面から見た構成図である。
FIG. 6 is a front view configuration diagram including a partial cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例を示す一部断面図を含む右
側面から見た構成図である。
FIG. 7 is a configuration view seen from the right side including a partial cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図8】(a)は第3実施例の空間フィルター板46を
示す平面図、(b)及び(c)は第3実施例における投
影光学系PLの瞳面での光量分布の説明に供する線図で
ある。
FIG. 8A is a plan view showing a spatial filter plate 46 of a third embodiment, and FIGS. 8B and 8C are provided for explaining the light quantity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL in the third embodiment. It is a diagram.

【図9】(a)は第3実施例のレチクルマークRM3を
示す平面図、(b)は第3実施例におけるレチクルマー
クの他の例を示す平面図、(c)は第3実施例における
投影光学系PLの瞳面での光量分布の説明に供する線図
である。
9A is a plan view showing a reticle mark RM3 of the third embodiment, FIG. 9B is a plan view showing another example of the reticle mark of the third embodiment, and FIG. 9C is a plan view of the third embodiment. It is a diagram for explaining the light amount distribution on the pupil plane of the projection optical system PL.

【図10】(a)は本発明の第4実施例を示す一部断面
図を含む構成図、(b)は第4実施例の動作の説明に供
する要部の構成図である。
10A is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a configuration diagram of a main part used for explaining the operation of the fourth embodiment.

【図11】(a)は本発明の第5実施例を示す一部断面
図を含む構成図、(b)は第5実施例の空間フィルター
板64を示す平面図である。
11A is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a plan view showing a spatial filter plate 64 of the fifth embodiment.

【図12】(a)は本発明の第6実施例を示す一部断面
図を含む構成図、(b)は第6実施例の光電変換素子の
配置を示す平面図である。
12A is a configuration diagram including a partial sectional view showing a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a plan view showing the arrangement of photoelectric conversion elements of the sixth embodiment.

【図13】本発明の原理の説明に供する特性図である。FIG. 13 is a characteristic diagram for explaining the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 5 フライアイレンズ 8 主制御系 9 ビームスプリッター 10 コンデンサーレンズ R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ RM1,RM2 レチクルマーク WM1,WM2 基準マーク 12 ウエハステージ 13 ステージ基板 18 結像特性制御装置 21 ライトガイド 31,33 光電変換素子 1 Light Source 5 Fly's Eye Lens 8 Main Control System 9 Beam Splitter 10 Condenser Lens R Reticle PL Projection Optical System W Wafer RM1, RM2 Reticle Mark WM1, WM2 Reference Mark 12 Wafer Stage 13 Stage Substrate 18 Imaging Characteristic Control Device 21 Light Guide 31 , 33 Photoelectric conversion element

Claims (3)

【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
の感光基板上に投影する投影光学系と、 前記ステージ上に形成されたそれぞれ線幅の異なる複数
の計測マークと、 前記露光光と同一波長の光で前記複数の計測マークの内
の任意の1つの計測マークを照明する計測マーク照明光
学系と、 該計測マーク照明光学系により照明された任意の1つの
計測マークからの光を前記投影光学系を介して受光する
光電変換手段と、 前記複数の計測マークをそれぞれ照明することにより前
記光電変換手段にて得られる複数の出力信号に基づい
て、前記複数の計測マークの線幅とは異なる線幅のマー
クに関する前記投影光学系の結像特性を算出する演算手
段とを有する事を特徴とする投影露光装置。
1. A light source that generates exposure light, an illumination optical system that collects the exposure light and illuminates a mask, and a pattern of the mask is projected under the exposure light onto a photosensitive substrate on a stage. A projection optical system, a plurality of measurement marks each having a different line width formed on the stage, and an arbitrary one of the plurality of measurement marks is illuminated with light having the same wavelength as the exposure light. A measurement mark illumination optical system, a photoelectric conversion unit that receives light from any one measurement mark illuminated by the measurement mark illumination optical system via the projection optical system, and illuminates each of the plurality of measurement marks. Thus, the calculating means for calculating the image forming characteristic of the projection optical system regarding the mark having a line width different from the line widths of the plurality of measurement marks based on the plurality of output signals obtained by the photoelectric conversion means. A projection exposure apparatus having:
【請求項2】 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
の感光基板上に投影する投影光学系と、 前記ステージ上に形成された計測マークと、 前記露光光と同一波長の光で前記計測マークを照明する
計測マーク照明光学系と、 前記計測マークに対する前記計測マーク照明光学系から
の照明光の入射角度を変化させる照明角度可変手段と、 前記計測マーク照明光学系により照明された前記計測マ
ークからの光を前記投影光学系を介して受光する光電変
換手段と、 前記照明角度可変手段によってそれぞれ任意の照明角度
のもとで前記計測マークを照明することにより前記光電
変換手段にて得られる複数の出力信号に基づいて前記計
測マークの線幅とは異なる線幅のマークに関する前記投
影光学系の結像特性を算出する演算手段とを有する事を
特徴とする投影露光装置。
2. A light source that generates exposure light, an illumination optical system that condenses the exposure light and illuminates a mask, and a pattern of the mask is projected under the exposure light onto a photosensitive substrate on a stage. A projection optical system, a measurement mark formed on the stage, a measurement mark illumination optical system that illuminates the measurement mark with light having the same wavelength as the exposure light, and a measurement mark illumination optical system for the measurement mark. Illumination angle changing means for changing the incident angle of the illumination light, photoelectric conversion means for receiving light from the measurement mark illuminated by the measurement mark illumination optical system through the projection optical system, and the illumination angle variable Line width of the measurement mark based on a plurality of output signals obtained by the photoelectric conversion means by illuminating the measurement mark under arbitrary illumination angles by means. Projection exposure apparatus characterized by having a calculating means for calculates the imaging characteristics of the projection optical system relating to marks having different line widths.
【請求項3】 前記光電変換手段は、前記計測マーク照
明光学系により照明されて前記投影光学系を介して前記
マスク上に逆投影される前記計測マークの像からの反射
光を、前記投影光学系及び前記計測マークを介して受光
することを特徴とする請求項1又は2記載の投影露光装
置。
3. The reflected light from the image of the measurement mark, which is illuminated by the measurement mark illumination optical system and is back projected onto the mask via the projection optical system, by the photoelectric conversion means. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein light is received through a system and the measurement mark.
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