JPH07273005A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH07273005A
JPH07273005A JP6058932A JP5893294A JPH07273005A JP H07273005 A JPH07273005 A JP H07273005A JP 6058932 A JP6058932 A JP 6058932A JP 5893294 A JP5893294 A JP 5893294A JP H07273005 A JPH07273005 A JP H07273005A
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JP
Japan
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characteristic
optical system
image forming
projection optical
change
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Withdrawn
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JP6058932A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Taniguchi
哲夫 谷口
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • 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
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • GPHYSICS
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    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70308Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift

Abstract

PURPOSE:To conduct an exposing operation in the state wherein image formation characteristics are maintained in the desired state at all times even when a pupil filter is taken into a projection optical system or taken out therefrom, or the pupil filter is changed. CONSTITUTION:The illumination light, which passed through the aperture stop in a turret plate 4, illuminates a reticle R through a condensing lense 11B and the like, and the pattern of the reticle R is exposed on a wafer W through a projection optical system PL. A pupil filter 30A is provided in the vicinity of the pupil surface of the projection optical system PL corresponding to the type and the like of the reticle R to be exposed. Corresponding to the aperture stop of the illumination optical system and the pupil filter 30A, the amount of deviation of image formation characteristics is computed by switching a parameter in the main control system 6, and the image formation characteristics are corrected by slightly moving the reticle R by auxiliary control system 24.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
や液晶ディスプレイ等の微細パターンを形成するために
使用される投影露光装置に関し、特に投影光学系の結像
性能を維持するための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 used for forming a fine pattern such as a semiconductor integrated circuit and a liquid crystal display, and more particularly to a mechanism for maintaining the image forming performance of a projection optical system. The present invention relates to a projection exposure apparatus having the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等の回路パターンを形成する
ためのフォトリソグラフィ工程においては、レチクル
(マスク)に形成されたパターンを投影光学系を介して
フォトレジストが塗布された基板(半導体ウエハやガラ
スプレート等)上に転写する投影露光装置(例えばステ
ッパー)が使用されている。
2. Description of the Related Art In a photolithography process for forming a circuit pattern of a semiconductor element or the like, a substrate (semiconductor wafer or glass) on which a pattern formed on a reticle (mask) is coated with a photoresist through a projection optical system. A projection exposure apparatus (for example, a stepper) that transfers images onto a plate or the like is used.

【0003】斯かる投影露光装置では最近、超LSI等
の集積度が益々向上するのに伴い、より微細なパターン
の転写を行うべく、照明条件の最適化、あるいは露光方
法の工夫等が行われている。例えば、特定線幅のパター
ンに対して最適な照明光学系のコヒーレンスファクタ
(σ値:投影光学系の開口数に対する照明光学系の開口
数の比)と投影光学系の開口数(N.A.)との組み合
わせを求めておき、パターン線幅毎に最適な組み合わせ
を選択することによって、解像度や焦点深度を向上させ
る方法が提案されている。
In such a projection exposure apparatus, with the recent increase in the degree of integration of VLSIs and the like, the illumination conditions are optimized or the exposure method is devised in order to transfer a finer pattern. ing. For example, the coherence factor (σ value: ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the projection optical system) and the numerical aperture (NA. ) Is selected and the optimum combination is selected for each pattern line width to improve the resolution and the depth of focus.

【0004】更に、輪帯照明法、変形光源法、又は位相
シフト法等の所謂超解像技術も提案されている。これら
の内、輪帯照明法は特開昭61−91662号公報に開
示されているように、照明光学系の瞳面、又はその近傍
面内における照明光束の光量分布を輪帯状に規定してレ
チクルパターンを照明する方法であり、変形光源法(S
HRINC法又は傾斜照明法とも言う)は、特開平4−
101148号公報、又は特開平4−408096号公
報等に開示されているように、照明光学系の瞳面、又は
その近傍面内における照明光束の光量分布を、照明光学
系の光軸から所定量だけ偏心した少なくとも1つの位置
で極大として、レチクルパターンに対して照明光束を所
定角度だけ傾斜させて照射する方法である。
Further, a so-called super-resolution technique such as an annular illumination method, a modified light source method, or a phase shift method has been proposed. Among them, the annular illumination method defines the light quantity distribution of the illumination light flux in the pupil plane of the illumination optical system or in the vicinity thereof as an annular zone, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-91662. This is a method of illuminating a reticle pattern, which is a modified light source method (S
HRINC method or tilted illumination method) is disclosed in
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 101148 or Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 4-408096, a light amount distribution of an illumination light flux on a pupil plane of an illumination optical system or a plane in the vicinity thereof is determined by a predetermined amount from an optical axis of the illumination optical system. This is a method of irradiating the reticle pattern with the illumination light beam being inclined at a predetermined angle with a maximum at at least one position eccentric.

【0005】また、位相シフト法は、特公昭62−50
811号公報等に開示されているように、レチクルの回
路パターンの透過部分のうち、特定部分からの透過光の
位相を、他の透過部からの透過光に対してπ[rad]
だけずらす、位相シフター(誘電体薄膜等)を備えた位
相シフトレチクルを使用する方法である。位相シフトレ
チクルを使用すると、所定のパターンに対して通常レチ
クル(光透過部と遮光部のみで構成された従来型のレチ
クル)を使用する場合に比べて、解像力を向上できる効
果がある。なお、位相シフトレチクルの内の代表的なも
のは、空間周波数変調型(特公昭62−50811号公
報)、ハーフトーン型(特開平4−162039号公
報)、シフター遮光型、エッジ強調型である。
The phase shift method is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 62-50.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 811 and the like, the phase of the transmitted light from a specific portion of the transmitted portion of the circuit pattern of the reticle is π [rad] with respect to the transmitted light from other transmitting portions.
This is a method of using a phase shift reticle provided with a phase shifter (dielectric thin film or the like), which is shifted only. The use of the phase shift reticle has the effect of improving the resolution as compared with the case of using a normal reticle (conventional reticle composed only of a light transmitting portion and a light shielding portion) for a predetermined pattern. Typical phase shift reticles are a spatial frequency modulation type (Japanese Patent Publication No. 62-50811), a halftone type (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-162039), a shifter shading type, and an edge enhancement type. .

【0006】しかしながら、以上の何れの方法において
も、全てのレチクルパターン、即ち全ての線幅や形状に
対して有効であるのではなく、レチクル又はそのパター
ン毎に最適な照明方法や条件を選択する必要があり、投
影露光装置としては照明光学系における照明条件(σ値
等)を可変とする構造が必要となる。例えば、位相シフ
ト法を使用する場合には、照明光学系のσ値の最適化が
必要となる。
However, in any of the above methods, it is not effective for all reticle patterns, that is, all line widths and shapes, and the optimum illumination method and conditions are selected for each reticle or its pattern. It is necessary for the projection exposure apparatus to have a structure in which the illumination conditions (σ value, etc.) in the illumination optical system are variable. For example, when the phase shift method is used, the σ value of the illumination optical system needs to be optimized.

【0007】ところで投影露光装置においては、近年ま
すます投影光学系の結像特性(投影倍率、フォーカス位
置等)を高精度に一定値に維持することが要求されるよ
うになってきており、このため様々な結像特性の補正方
法が提案されて実用化されている。この中でも特に投影
光学系の露光光吸収による結像特性の変動を補正するた
めに、例えば特開昭60−78454号公報において、
投影光学系への露光光(i線、KrFエキシマレーザ
等)の入射に伴って投影光学系に蓄積されるエネルギー
量(熱量)を逐次計算し、この蓄積エネルギー量による
結像特性の変化量を求め、所定の補正機構により結像特
性を微調整する方法が提案されている。このための補正
機構としては、例えば投影光学系を構成する複数のレン
ズエレメントのうち2つのレンズエレメントに挟まれた
空間を密封し、この密封空間内の気体の圧力を調整する
方法等がある。
By the way, in recent years, projection exposure apparatuses are required to maintain the image forming characteristics (projection magnification, focus position, etc.) of the projection optical system with high accuracy and at constant values. Therefore, various methods of correcting the imaging characteristics have been proposed and put to practical use. Among them, in order to correct the fluctuation of the image forming characteristics due to the absorption of the exposure light of the projection optical system, for example, in JP-A-60-78454,
The amount of energy (heat amount) accumulated in the projection optical system due to the incidence of exposure light (i-line, KrF excimer laser, etc.) on the projection optical system is sequentially calculated, and the amount of change in imaging characteristics due to this accumulated energy amount is calculated. There has been proposed a method of obtaining and finely adjusting the imaging characteristic by a predetermined correction mechanism. As a correction mechanism for this purpose, for example, there is a method of sealing a space sandwiched by two lens elements of a plurality of lens elements forming a projection optical system and adjusting the pressure of gas in the sealed space.

【0008】さて、前述の如き照明光学系の照明条件を
変更する場合、レチクル交換を行う場合、又はレチクル
ブラインド(照明視野絞り)を駆動することによりレチ
クル内で露光するパターンを変更する場合には、投影光
学系の瞳面(レチクルのパターン形成面に対するフーリ
エ変換面)付近のレンズエレメントでは上記変更に伴っ
てその透過光量の分布が変化し得る。瞳面近傍ではもと
もと照明光が集中して通過するため、ここでの光量分布
が変化すると、投影光学系の照明光吸収による結像特性
の変動に大きな影響を及ぼすことになる。そこで、例え
ば特開昭62−229838号公報に開示されているよ
うに、照明光吸収による投影光学系の結像特性の変化量
を計算するのに用いられる演算パラメータを照明条件毎
に修正(変更)し、この修正後のパラメータ(即ち、変
更後の照明条件に最適な演算パラメータ)を用いて照明
条件の変更に伴う結像特性の変化を正確に求めて補正を
行うことが考えられていた。また、投影光学系が照明光
吸収の影響を受けていない状態においても、光束の通過
位置の差からくる微妙な投影光学系の収差条件により結
像特性が変化することもある。このため、照明条件の変
更に応じて結像特性の補正量に一定量のオフセットをか
ける方式も考えられていた。
When changing the illumination condition of the illumination optical system as described above, when changing the reticle, or when changing the pattern to be exposed in the reticle by driving the reticle blind (illumination field stop). In the lens element near the pupil plane (Fourier transform surface with respect to the reticle pattern forming surface) of the projection optical system, the distribution of the amount of transmitted light may change due to the above change. Since the illumination light originally concentrates and passes in the vicinity of the pupil plane, a change in the light amount distribution here has a great influence on the variation of the imaging characteristics due to the illumination light absorption of the projection optical system. Therefore, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-229838, the calculation parameter used for calculating the change amount of the image forming characteristic of the projection optical system due to the absorption of the illumination light is corrected (changed) for each illumination condition. However, it has been considered that the corrected parameter (that is, the optimum calculation parameter for the changed illumination condition) is used to accurately obtain the change in the imaging characteristic due to the change of the illumination condition and the correction is performed. . Further, even when the projection optical system is not affected by the absorption of the illumination light, the imaging characteristics may change due to the delicate aberration condition of the projection optical system due to the difference in the light beam passage position. For this reason, there has been considered a method of applying a fixed amount of offset to the correction amount of the imaging characteristic according to the change of the illumination condition.

【0009】なお、上述の従来の高解像技術は、転写す
る回路パターンが比較的密度が高い周期的なパターンで
あるときに、解像度の向上及び焦点深度の増大といった
利点が効果的に得られ、コンタクトホールパターンと呼
ばれるような離散的(孤立的)なパターンに対しては、
ほとんど効果が得られないのが現状である。但し、例え
ばエッジ強調型の位相シフトレチクルを使用すれば、孤
立的なパターンに対する解像度及び焦点深度を改善でき
る場合がある。
The above-mentioned conventional high resolution technique can effectively obtain advantages such as an improvement in resolution and an increase in depth of focus when the transferred circuit pattern is a periodic pattern having a relatively high density. , For discrete (isolated) patterns called contact hole patterns,
The current situation is that almost no effect is obtained. However, for example, the edge enhancement type phase shift reticle may improve the resolution and depth of focus for an isolated pattern.

【0010】また、コンタクトホールパターン等の孤立
的なパターンに対して見かけ上の焦点深度を拡大させる
別の露光方法として、1991年春季応用物理学会の予
稿集29a−ZC−8、9で発表されたSuper F
LEX法が知られている。このSuper FLEX法
は、投影光学系の瞳面(即ち、レチクルに対するフーリ
エ変換面)に、光軸を中心とする同心円的な振幅透過率
分布を有する位相フィルターを設け、このフィルタ−の
作用により、投影光学系の実効的な解像度、及び焦点深
度を増大するものである。
Further, as another exposure method for expanding the apparent depth of focus for an isolated pattern such as a contact hole pattern, it was announced in a proceedings 29a-ZC-8, 9 of the Japan Society for Applied Physics 1991. Super F
The LEX method is known. In this Super FLEX method, a phase filter having a concentric amplitude transmittance distribution centered on the optical axis is provided on the pupil plane of the projection optical system (that is, the Fourier transform plane for the reticle), and by the action of this filter, It increases the effective resolution and depth of focus of the projection optical system.

【0011】上記のSuper FLEX法の如く投影
光学系の瞳面でのフィルタリングにより透過率分布や位
相差を変化させて焦点深度を向上させる方法は、多重焦
点フィルター法として一般に知られている(例えば、昭
和36年1月23日付で発行された機械試験所報告第4
0号の「光学系における結像性能とその改良方法に関す
る研究」と題する論文中の第41頁〜第55頁参照)。
また、瞳面でのフィルタリング(spatial filtering) に
より像質を改善する方法は、一般に「瞳フィルター法」
と呼ばれている。そこで、投影光学系の瞳面付近に配置
され、結像光束に対して所定の透過率分布、位相分布又
は偏光特性分布等を有する光学フィルターを以下では
「瞳フィルター」と呼ぶ。
A method of increasing the depth of focus by changing the transmittance distribution or the phase difference by filtering on the pupil plane of the projection optical system like the above Super FLEX method is generally known as a multi-focus filter method (for example, , Machine Testing Laboratory Report No. 4, issued January 23, 1964
No. 0, pp. 41-55 in the paper entitled "Study on Imaging Performance in Optical Systems and Improvement Methods Therefor").
In addition, the method of improving image quality by spatial filtering in the pupil plane is generally called "pupil filter method".
It is called. Therefore, an optical filter arranged near the pupil plane of the projection optical system and having a predetermined transmittance distribution, phase distribution, polarization characteristic distribution, or the like with respect to the image-forming light beam is hereinafter referred to as a “pupil filter”.

【0012】その瞳フィルター法の新しいタイプとし
て、本願出願人は光軸近傍の円形領域のみを遮光する型
のフィルター(以下、「遮光型フィルター」と呼ぶ)を
特開平4−179958号公報において提案した。更に
本願出願人は、瞳面を透過するコンタクトホールパター
ンからの結像光束の空間的コヒ−レンシ−を低減させる
SFINCS法と名付けられた瞳フィルターを、先に出
願した特願平4−263521号、特願平4−2717
23号で提案している。
As a new type of the pupil filter method, the applicant of the present application proposed a filter of a type that shields only a circular region near the optical axis (hereinafter referred to as "shading filter") in Japanese Patent Laid-Open No. 4-179958. did. Further, the applicant of the present application previously filed Japanese Patent Application No. 4-263521 for a pupil filter named SFINCS method for reducing the spatial coherency of an image-forming light flux from a contact hole pattern that passes through the pupil plane. , Japanese Patent Application No. 4-2717
Proposed in No. 23.

【0013】以上のコンタクトホールパターン用の瞳フ
ィルターとは別に、ライン・アンド・スペ−ス(L&
S)パターン等の比較的密集した周期性パターンに対し
て効果的な瞳フィルターも、1991年の秋季応用物理
学会の予稿集中の「斜入射照明を用いた投影露光法
I.原理」(松尾他:12a−ZF−7)、及び199
2年の春季応用物理学会の予稿集中の「輪帯照明と瞳フ
ィルターの最適化」(山中他:30p−NA−5)等で
報告されている。これらのフィルターは光軸を中心とす
る円形領域、又は輪帯領域の透過率(透過光量)を下げ
る方式(以下、「L&Sパターン用フィルター」と呼
ぶ)であり、Super FLEX法と異なり、フィル
ターの透過光の位相は変えないものとなっている。
In addition to the above-mentioned pupil filter for contact hole pattern, line and space (L &
S) A pupil filter effective for relatively dense periodic patterns such as patterns is also described in "Projection Exposure Method Using Oblique Incident Illumination", which was concentrated in the 1991 Autumn Society of Applied Physics.
I. Principle ”(Matsuo et al .: 12a-ZF-7), and 199
It is reported in "Optimization of annular illumination and pupil filter" (Yamanaka et al .: 30p-NA-5), etc., which was concentrated in the 2nd Spring Society of Applied Physics. These filters are a method of reducing the transmittance (amount of transmitted light) in a circular area or an annular area centered on the optical axis (hereinafter referred to as “L & S pattern filter”), and unlike the Super FLEX method, The phase of transmitted light does not change.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、位相フ
ィルター、遮光型フィルター、又はL&Sパターン用フ
ィルター等の瞳フィルターを使用することにより、所定
のパターンを露光する場合の解像度及び焦点深度を改善
できる。しかしながら、例えば遮光型フィルター、又は
L&Sパターン用フィルターを使用する場合、瞳面での
照明光の強度分布が変化するため、従来の高解像技術と
同様の不都合が発生する。つまり、照射エネルギー変動
による結像特性の変化、あるいは結像特性の光束通過位
置の差による変化がある。そのため、その結像特性の変
化を補正機構を介して補正する必要がある。
As described above, by using a pupil filter such as a phase filter, a light-shielding filter, or an L & S pattern filter, the resolution and the depth of focus when exposing a predetermined pattern are improved. it can. However, for example, when a light-shielding filter or an L & S pattern filter is used, the intensity distribution of the illumination light on the pupil plane changes, and the same inconvenience as that of the conventional high resolution technique occurs. That is, there is a change in the image forming characteristic due to the fluctuation of the irradiation energy, or a change in the image forming characteristic due to the difference in the light beam passage position. Therefore, it is necessary to correct the change in the image forming characteristic through the correction mechanism.

【0015】また、瞳フィルター法も、コンタクトホー
ルパターン以外では全く効果がないばかりか、却って悪
影響を及ばすため、露光するパターンに応じて瞳フィル
ターを出し入れする必要がある。または、孤立的パター
ンに対しては遮光型フィルターを使用して、密集した周
期的パターンに対してはL&Sパターン用フィルターを
使用するような場合には、露光するパターンに応じて瞳
フィルターを交換する必要がある。このような瞳フィル
ターの使用の有無、又は瞳フィルターの種類により、結
像特性の変動状態が変化する。
Further, the pupil filter method has no effect except for the contact hole pattern, and has a bad effect on the contrary. Therefore, it is necessary to insert and remove the pupil filter according to the pattern to be exposed. Alternatively, when a light-shielding filter is used for an isolated pattern and an L & S pattern filter is used for a dense periodic pattern, the pupil filter is replaced according to the pattern to be exposed. There is a need. The fluctuation state of the imaging characteristics changes depending on whether or not such a pupil filter is used or the type of the pupil filter.

【0016】更に、瞳フィルターの有無及び種類と照明
条件の切り換え(σ値変更又は輪帯状照明の使用等)と
を組み合わせるケースも考えられ、各々の条件下で結像
特性の変動状態が変化する。この他にも、瞳フィルター
法と従来の高解像技術とを組み合わせて適用する場合に
も、結像特性の変動状態が変化する。このような結像特
性の変化を、上述のように修正したパラメータを用いる
補正機構を介して補正するものとした場合、長期的な立
場で見れば何ら問題はない。
Further, there may be a case in which the presence / absence and type of the pupil filter and the switching of the illumination condition (change of σ value, use of annular illumination, etc.) are combined, and the fluctuation state of the imaging characteristic changes under each condition. . In addition to this, when the pupil filter method and the conventional high-resolution technique are applied in combination, the fluctuation state of the imaging characteristic changes. If such a change in the image forming characteristic is corrected through the correction mechanism using the parameters corrected as described above, there is no problem from a long-term standpoint.

【0017】ところが、投影光学系の熱蓄積という現象
は過去の履歴を持っている。このため、レチクルやその
パターンに対応して照明条件又は瞳フィルターを変更し
たとき、直ちに新たな条件のもとで修正されたパラメー
タに従って結像特性の変化量の算出、及び補正を行って
も、変更前の条件に応じた履歴が投影光学系に残ってい
る間は、正確に結像特性を補正することができないとい
う不都合が生ずる。この不都合は大まかに以下の2つに
分けられる。
However, the phenomenon of heat accumulation in the projection optical system has a past history. Therefore, when the illumination condition or the pupil filter is changed in accordance with the reticle or its pattern, even if the amount of change in the imaging characteristic is calculated and corrected immediately according to the corrected parameter under the new condition, While the history according to the condition before the change remains in the projection optical system, the image forming characteristic cannot be corrected accurately. This inconvenience is roughly divided into the following two.

【0018】先ず、第1の不都合は、変更前の照明条件
及び瞳フィルターによって発生した熱分布のため、新し
い(変更後の)照明条件及び瞳フィルターのもとでの結
像特性が、切り換え時のオフセット成分を考慮に入れて
求めたとしても、実際の結像特性と一致しないことであ
る。つまり、オフセット成分は投影光学系が照明光吸収
の影響を受けない状態のものであるため、条件変更前の
照明光吸収の影響が残っていると、更にその影響分だけ
オフセットを与える必要がある。即ち、照明条件及び瞳
フィルターの変更前後で結像特性の変化量が不連続とな
るため、照明条件及び瞳フィルターの変更に続けて結像
特性の補正を正確に行うことができない。
First, the first disadvantage is that the illumination condition before the change and the heat distribution generated by the pupil filter cause the imaging characteristics under the new (after the change) illumination condition and the pupil filter to be changed. That is, even if it is obtained by taking the offset component of into consideration, it does not match the actual imaging characteristics. In other words, since the offset component is in a state where the projection optical system is not affected by the absorption of the illumination light, if the effect of the absorption of the illumination light before the condition change remains, it is necessary to offset the offset component further. . That is, since the amount of change in the image formation characteristic before and after the change of the illumination condition and the pupil filter becomes discontinuous, the image formation characteristic cannot be accurately corrected following the change of the illumination condition and the pupil filter.

【0019】次に第2の不都合は、仮に上記第1の不都
合を何らかの方法で解決したとしても、新しい照明条件
及び瞳フィルターのもとで露光を行うと発生するもので
ある。つまり、照明条件及び瞳フィルターの変更直後
は、投影光学系の瞳面近傍のレンズエレメントにおい
て、前の条件のもとでの熱分布状態と新たな条件のもと
での熱分布状態とが重なり合って、どちらの熱分布でも
ない状態となっており、何れの照明条件のもとでのパラ
メータで結像特性の変化量の計算を行っても、その計算
結果は実際の結像特性の変化量と一致しない。このよう
な過渡的状態での結像特性(即ち、投影光学系の熱分布
状態)は、単純に両者の和として表すことができず、こ
の過渡的状態における結像特性の変化量を正確に計算、
補正することは非常に困難である。
Next, the second inconvenience occurs even if the first inconvenience is solved by some method if the exposure is performed under a new illumination condition and a pupil filter. That is, immediately after changing the illumination condition and the pupil filter, the heat distribution state under the previous condition and the heat distribution state under the new condition overlap in the lens element near the pupil plane of the projection optical system. Therefore, even if the amount of change in the imaging characteristics is calculated with the parameters under any illumination condition, the calculation result is the actual amount of change in the imaging characteristics. Does not match. The image forming characteristic in such a transitional state (that is, the heat distribution state of the projection optical system) cannot be simply expressed as the sum of the two, and the change amount of the image forming characteristic in this transitional state can be accurately expressed. Calculation,
It is very difficult to correct.

【0020】本発明は斯かる点に鑑み、瞳フィルター法
を適用して、解像度及び焦点深度を制御する場合に、投
影光学系に瞳フィルターを出し入れするか、又は瞳フィ
ルターを交換したような場合でも、常に結像特性を所望
の状態に近い状態に維持して感光基板に対するパターン
の露光を行うことができる投影露光装置を提供すること
を目的とする。
In view of the above point, the present invention applies the pupil filter method to control the resolution and the depth of focus, and when the pupil filter is inserted into or removed from the projection optical system or the pupil filter is replaced. However, it is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus capable of performing pattern exposure on a photosensitive substrate while always maintaining the image formation characteristic close to a desired state.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図1及び図2に示すように、転写用のパタ
ーンが形成されたマスク(R)を照明する照明手段(1
〜4,11A,11B)と、この照明手段による照明光
のもとでそのマスクのパターンの像を感光基板(W)上
に所定の結像特性で投影する投影光学系(PL)とを有
する投影露光装置において、投影光学系(PL)内の瞳
面、又はその近傍の面上で、偏光特性分布、透過率分布
及び位相分布よりなる光学特性群の内の少なくとも1つ
の光学特性を変化させる光学特性可変手段(31)と、
投影光学系(PL)によるその感光基板上での投影像の
結像状態を調整する結像状態調整手段(24,14,1
8,21,36,38)と、その光学特性可変手段によ
り対応する光学特性を変化させた場合に生ずる投影光学
系(PL)による感光基板(W)上での投影像の所定の
結像特性の変化を、その結像状態調整手段を介して補正
する結像特性補正手段(6)とを備えたものである。
A projection exposure apparatus according to the present invention comprises an illumination means (1) for illuminating a mask (R) on which a transfer pattern is formed, as shown in FIGS. 1 and 2, for example.
˜4, 11A, 11B) and a projection optical system (PL) for projecting an image of the pattern of the mask on the photosensitive substrate (W) with a predetermined image forming characteristic under the illumination light from the illumination means. In a projection exposure apparatus, at least one optical characteristic of an optical characteristic group including a polarization characteristic distribution, a transmittance distribution, and a phase distribution is changed on a pupil plane in a projection optical system (PL) or on a surface in the vicinity thereof. Optical characteristic changing means (31),
Imaging state adjusting means (24, 14, 1) for adjusting the imaging state of the projected image on the photosensitive substrate by the projection optical system (PL).
8, 21, 36, 38) and a predetermined image forming characteristic of a projected image on the photosensitive substrate (W) by the projection optical system (PL) which occurs when the corresponding optical characteristic is changed by the optical characteristic changing means. And an image forming characteristic correcting means (6) for correcting the change of (1) through the image forming state adjusting means.

【0022】この場合、その結像特性補正手段(6)の
一例は、光学特性可変手段(30A,31)により変化
させられた光学特性に応じてその所定の結像特性の変化
量を算出するためのパラメータを変更するパラメータ切
り換え手段(62)と、このパラメータ切り換え手段に
より切り換えられたパラメータを用いてその所定の結像
特性の変化量を求める結像特性演算手段(64)と、こ
の結像特性演算手段により求められた結像特性の変化量
に基づいてその結像状態調整手段を介して前記所定の結
像特性の変化を補正する制御手段(65)と、を有する
ものである。
In this case, an example of the image forming characteristic correcting means (6) calculates the amount of change of the predetermined image forming characteristic according to the optical characteristic changed by the optical characteristic changing means (30A, 31). Parameter switching means (62) for changing the parameters for the image formation, image forming characteristic calculation means (64) for obtaining the amount of change of the predetermined image forming characteristic using the parameters switched by the parameter switching means, and this image forming And a control means (65) for correcting the change in the predetermined image forming characteristic through the image forming state adjusting means on the basis of the change amount of the image forming characteristic obtained by the characteristic calculating means.

【0023】この場合、その照明手段から照射される照
明光による投影光学系(PL)内での蓄積エネルギーを
求める蓄積エネルギー計測手段(27,24)を設け、
結像特性演算手段(64)が、その蓄積エネルギー計測
手段により求められた蓄積エネルギー、及びその切り換
えられ得たパラメータに基づいてその所定の結像特性の
変化を算出することが望ましい。
In this case, accumulated energy measuring means (27, 24) for determining accumulated energy in the projection optical system (PL) by the illumination light emitted from the illumination means is provided,
It is desirable that the image formation characteristic calculation means (64) calculates a change in the predetermined image formation characteristic based on the stored energy obtained by the stored energy measurement means and the parameter that can be switched.

【0024】また、その照明手段から照射される照明光
による投影光学系(PL)内での蓄積エネルギーを求め
る蓄積エネルギー計測手段(27,24)と、その光学
特性可変手段により対応する光学特性を変化せしめたと
きから、その蓄積エネルギー計測手段により求められた
蓄積エネルギーが熱拡散により所定の許容量以下になる
まで、そのマスクのパターンの露光を停止する露光判定
手段(64)と、を設けるようにしてもよい。
Further, the stored energy measuring means (27, 24) for obtaining the stored energy in the projection optical system (PL) by the illumination light emitted from the illuminating means and the corresponding optical characteristic by the optical characteristic varying means. And an exposure determining means (64) for stopping the exposure of the mask pattern until the stored energy obtained by the stored energy measuring means falls below a predetermined allowable amount due to thermal diffusion. You may

【0025】また、上述の各場合に、その光学特性可変
手段により対応する光学特性を変化させた場合に生ず
る、投影光学系(PL)による感光基板(W)上での投
影像のディストーションを補正するためのディストーシ
ョン補正板(33A)をマスク(R)と感光基板(W)
との間に挿入してもよい。
Further, in each of the above cases, the distortion of the projected image on the photosensitive substrate (W) by the projection optical system (PL), which occurs when the corresponding optical characteristic is changed by the optical characteristic changing means, is corrected. The distortion correction plate (33A) for the mask (R) and the photosensitive substrate (W)
May be inserted between and.

【0026】[0026]

【作用】斯かる本発明によれば、光学特性可変手段(3
1)によって投影光学系(PL)の瞳面付近に所定の瞳
フィルター(30A)を設置すると、瞳面の光量分布が
変化することによって投影光学系における照明光の吸収
量が変化して、対応する結像特性が変化することがあ
る。また、照明光の吸収がなくとも、その瞳フィルター
に応じて所定の結像特性が変化することがある。このよ
うな結像特性の変化を結像状態調整手段を介して補正す
ることにより、常に結像特性を所望の状態に近い状態に
維持して、感光基板に対するパターンの露光が行われ
る。
According to the present invention, the optical characteristic changing means (3
When a predetermined pupil filter (30A) is installed near the pupil plane of the projection optical system (PL) according to 1), the absorption amount of illumination light in the projection optical system changes due to the change of the light amount distribution on the pupil surface, The image forming characteristics may change. Further, even if the illumination light is not absorbed, the predetermined image forming characteristic may change depending on the pupil filter. By correcting such a change in the image forming characteristic via the image forming state adjusting means, the pattern exposure is performed on the photosensitive substrate while always keeping the image forming characteristic close to a desired state.

【0027】また、その設置された瞳フィルター(30
A)に応じて、パラメータ切り換え手段(62)により
パラメータを変更し、変更後のパラメータを用いて、結
像特性演算手段(64)により結像特性の変化量を求
め、この変化量に基づいて結像状態調整手段を介してそ
の結像特性を補正することにより、定量的に正確に結像
特性を補正できる。また、瞳フィルターを出し入れした
直後、又は瞳フィルターを交換した直後等には、その結
像特性演算手段(64)により算出された結像特性の変
化量にそれまでの履歴で定まるオフセットを加算しても
よい。
Further, the installed pupil filter (30
According to A), the parameter is changed by the parameter switching means (62), the changed amount of the image forming characteristic is obtained by the image forming characteristic calculating means (64) using the changed parameter, and based on the changed amount. By correcting the image forming characteristic via the image forming state adjusting means, the image forming characteristic can be corrected quantitatively and accurately. Immediately after the pupil filter is taken in and out, or immediately after the pupil filter is exchanged, the offset determined by the history up to that point is added to the change amount of the image forming characteristic calculated by the image forming characteristic calculating means (64). May be.

【0028】更に、投影光学系(PL)の結像特性は、
その投影光学系内の照明光による蓄積エネルギーにより
変化する。そこで、結像特性演算手段(64)が蓄積エ
ネルギー計測手段(27,24)により計測された蓄積
エネルギーを用いて計算を行うことにより、より正確に
結像特性の変化量を算出できる。その結果、より結像特
性を所望の状態に近い状態に維持できる。
Further, the imaging characteristics of the projection optical system (PL) are
It changes depending on the stored energy by the illumination light in the projection optical system. Therefore, the image formation characteristic calculation means (64) performs calculation by using the accumulated energy measured by the accumulated energy measurement means (27, 24), whereby the change amount of the image formation characteristic can be calculated more accurately. As a result, the image forming characteristics can be maintained in a state closer to a desired state.

【0029】一方、その蓄積エネルギーによる結像特性
の変化は複雑であるため、瞳フィルターを変更した場合
等には、その蓄積エネルギーが拡散等により所定の許容
量以下になるまで露光を停止してもよい。また、瞳フィ
ルターの退避、又は交換等により結像特性の内のディス
トーションが悪化する場合もある。このような場合に
は、変化後のディストーションを相殺させるようなディ
ストーション補正板を例えばマスク(R)と投影光学系
(PL)との間等に挿入することにより、結像特性の悪
化が防止できる。
On the other hand, since the change of the imaging characteristics due to the accumulated energy is complicated, when the pupil filter is changed, the exposure is stopped until the accumulated energy becomes less than a predetermined allowable amount due to diffusion or the like. Good. Further, the distortion in the image forming characteristics may be deteriorated due to the withdrawal or replacement of the pupil filter. In such a case, the deterioration of the imaging characteristics can be prevented by inserting a distortion correction plate that cancels the changed distortion, for example, between the mask (R) and the projection optical system (PL). .

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。図1は本実施例による
投影露光装置の概略的な構成を示し、この図1におい
て、超高圧水銀ランプ1はフォトレジスト層を感光させ
るような波長域の照明光(i線等)ILを発生する。露
光用照明光源としては、水銀ランプ等の輝線の他、Kr
F、ArFエキシマレーザ等のレーザ光源、あるいはY
AGレーザ等の高調波を用いても良い。照明光ILは、
照明光ILの光路の開閉を行うシャッター2を介して、
コリメータレンズ及びオプティカル・インテグレータ
(フライアイレンズ)を含む照度分布均一化光学系3に
入射する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, an ultrahigh pressure mercury lamp 1 generates illumination light (i-line etc.) IL in a wavelength range that exposes a photoresist layer. To do. As the illumination light source for exposure, in addition to the bright line of a mercury lamp or the like, Kr
Laser light source such as F or ArF excimer laser, or Y
A harmonic such as an AG laser may be used. The illumination light IL is
Through the shutter 2 that opens and closes the optical path of the illumination light IL,
The light enters the illuminance distribution uniforming optical system 3 including a collimator lens and an optical integrator (fly-eye lens).

【0031】照度分布均一化光学系3の射出面に多数の
光源像が形成され、この射出面にターレット板4上の開
口絞りが配置されている。ターレット板5上には、図5
に示すように、通常の開口絞り7(照明系の開口数を大
きく、即ちコヒーレンスファクタであるσ値を大きくす
るもの)、輪帯照明用の輪帯状の絞り8、小さい開口絞
り9(照明系の開口数を小さくする、即ちσ値を小さく
するもの)、及び4個の小さい円形開口を偏心させて配
置した変形光源用の開口絞り10が配置されている。図
1に戻り、主制御系6が駆動モータ5を介してターレッ
ト板4の回転角を制御することにより、所望の開口絞り
がその射出面に設定される。主制御系6は、露光対象の
レチクルパターンの種類(例えば位相シフターの有無、
周期的パターンや孤立的パターンの有無等)や、レチク
ルパターンの形成条件(線幅、ピッチ、デューティ等)
等に応じて最適な開口絞りを選択する。この開口絞りの
変更が、レチクルRの照明条件の変更である。
A large number of light source images are formed on the exit surface of the illuminance distribution uniformizing optical system 3, and an aperture stop on the turret plate 4 is arranged on this exit surface. As shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a normal aperture stop 7 (which increases the numerical aperture of the illumination system, that is, increases the coherence factor σ value), an annular stop 8 for annular illumination, and a small aperture stop 9 (illumination system). The aperture stop 10 for the modified light source is arranged in which four small circular apertures are eccentrically arranged. Returning to FIG. 1, the main control system 6 controls the rotation angle of the turret plate 4 via the drive motor 5, so that a desired aperture stop is set on the exit surface thereof. The main control system 6 determines the type of reticle pattern to be exposed (for example, the presence / absence of a phase shifter,
Presence / absence of periodic pattern or isolated pattern) and reticle pattern formation conditions (line width, pitch, duty, etc.)
The optimum aperture stop is selected according to the situation. The change of the aperture stop is the change of the illumination condition of the reticle R.

【0032】ターレット板4の開口絞りを通過した照明
光は、第1リレーレンズ、視野絞り、及び第2リレーレ
ンズよりなるリレー光学系11A、並びにコンデンサー
レンズ11Bを通過してミラー12に達し、ミラー12
でほぼ垂直下方に反射された照明光が、レチクルRのパ
ターン領域PAをほぼ均一な照度で照明する。レチクル
Rはレチクルホルダ13に保持され、レチクルホルダ1
3は伸縮自在な複数(図1では2つのみ図示)の駆動素
子(ピエゾ素子等からなる)14を介して、水平面内で
2次元移動自在なレチクルステージ15上に載置されて
いる。本実施例では、副制御系24が駆動素子14の各
伸縮量を制御することによって、レチクルRを投影光学
系PLの光軸AXの方向に平行移動させると共に、光軸
AXと垂直な面に対して任意方向に傾斜させることでき
るようになっている。詳しくは後で述べるが、上記構成
によって投影光学系PLの結像特性、特に糸巻型や樽型
のディストーションを補正することができる。なお、レ
チクルRはパターン領域PAの中心点が光軸AXと一致
するように位置決めされる。
The illumination light that has passed through the aperture stop of the turret plate 4 reaches the mirror 12 after passing through the relay optical system 11A including the first relay lens, the field stop, and the second relay lens, and the condenser lens 11B. 12
The illumination light reflected substantially vertically downward at illuminates the pattern area PA of the reticle R with a substantially uniform illuminance. The reticle R is held by the reticle holder 13, and the reticle holder 1
3 is mounted on a reticle stage 15 which is two-dimensionally movable in a horizontal plane via a plurality of expandable and contractible drive elements (only two of which are shown in FIG. 1) 14 (comprising piezoelectric elements). In the present embodiment, the sub-control system 24 controls the expansion and contraction amounts of the drive element 14 to move the reticle R in parallel with the optical axis AX of the projection optical system PL and at the same time to the plane perpendicular to the optical axis AX. On the other hand, it can be tilted in any direction. As will be described in detail later, the above-described configuration can correct the image forming characteristics of the projection optical system PL, in particular, the pincushion type and barrel type distortions. The reticle R is positioned so that the center point of the pattern area PA coincides with the optical axis AX.

【0033】レチクルRの下方に投影光学系PLが配置
され、投影光学系PLは、レチクルR側から第1投影光
学系PL1、及び第2投影光学系PL2より構成されて
いる。本実施例では、レチクルRと第1投影光学系PL
1との間に、設定装置34を介して必要に応じてディス
トーション補正板33Aを設置する。副制御系24が、
設定装置34を介してディストーション補正板33Aの
出し入れを制御する。また、設定装置34は、ディスト
ーション補正板33Aを、他のディストーション補正板
と交換することもできる。ディストーション補正板33
A及び他の補正板は、それぞれガラス基板の全体あるい
は一部分のみを球面又は非球面に研磨したものであり、
結像特性の内のディストーションの補正に用いられる。
A projection optical system PL is arranged below the reticle R, and the projection optical system PL is composed of a first projection optical system PL1 and a second projection optical system PL2 from the reticle R side. In this embodiment, the reticle R and the first projection optical system PL
If necessary, a distortion correction plate 33A is installed between the distortion correction plate 33A and the setting device 1. The sub control system 24
The setting of the distortion correction plate 33A is controlled via the setting device 34. Further, the setting device 34 can replace the distortion correction plate 33A with another distortion correction plate. Distortion correction plate 33
Each of A and the other correction plates is made by polishing the whole or only a part of the glass substrate into a spherical surface or an aspherical surface,
It is used to correct distortion in the imaging characteristics.

【0034】レチクルRのパターン領域PA、及びディ
ストーション補正板33A(挿入されている場合)を通
過した照明光ILは、両側テレセントリックな投影光学
系PLに入射し、投影光学系PLはレチクルRの回路パ
ターンの投影像を、表面にフォトレジスト層が形成さ
れ、その表面が最良結像面とほぼ一致するように保持さ
れたウエハW上の1つのショット領域に重ね合わせて投
影(結像)する。また、本実施例では投影光学系PLを
構成する一部のレンズエレメント(図1中では1レンズ
エレメント16及び20)の各々を独立に駆動すること
が可能となっており、これにより、投影光学系PLの結
像特性、例えば投影倍率、ディストーション、像面湾
曲、非点収差等を補正することができる(詳細後述)。
また、投影光学系PLの瞳面(レチクルRのフーリエ変
換面)又はその近傍面内には可変開口絞り25Aが設け
られており、主制御系6が駆動装置25Bを介して可変
開口絞り25Aの開口径を調整することによって投影光
学系PLの開口数NAを変更できるように構成されてい
る。
The illumination light IL that has passed through the pattern area PA of the reticle R and the distortion correction plate 33A (when inserted) enters the projection optical system PL that is telecentric on both sides, and the projection optical system PL is the circuit of the reticle R. The projected image of the pattern is projected (imaged) by superimposing it on one shot area on the wafer W, on which a photoresist layer is formed on the surface and which is held so that the surface substantially coincides with the best image plane. Further, in the present embodiment, it is possible to drive each of some of the lens elements (one lens element 16 and 20 in FIG. 1) that configure the projection optical system PL independently, which allows the projection optical system to be driven. It is possible to correct the imaging characteristics of the system PL, such as projection magnification, distortion, field curvature, astigmatism, etc. (details will be described later).
Further, a variable aperture stop 25A is provided on the pupil plane of the projection optical system PL (Fourier transform plane of the reticle R) or in the vicinity thereof, and the main control system 6 controls the variable aperture stop 25A via the drive unit 25B. The numerical aperture NA of the projection optical system PL can be changed by adjusting the aperture diameter.

【0035】また、その瞳面又はこの近傍面が第1投影
光学系PL1と第2投影光学系PL2との間に配置さ
れ、その瞳面又はこの近傍面に瞳フィルター30Aが挿
入されている。結像条件等を制御するための主制御系6
が、設定装置31を介して瞳フィルター30Aの出し入
れを制御する。瞳フィルター30Aは、例えば図4
(a)に示すように、投影光学系PLの光軸を含む中心
部を通過する0次光を遮光する遮光部31と、その周辺
で回折光を通過させる透過部32とを有する遮光型フィ
ルターである。但し、図4(b)に示すように、0次光
が通過する中央部41と周辺の回折光が通過する輪帯部
42とで照明光に対する光路長差が可干渉距離を超える
ような瞳フィルター30Bを、その瞳フィルターAの代
わりに使用してもよい。これらの瞳フィルターは、通
常、位相シフト法、輪帯照明法、又は変形光源法(SH
RINC法)といった超解像技術では、あまり効果の出
ない孤立的パターン(主にコンタクトホールパターン)
の露光を行う場合に用いられる。但し、既に説明したよ
うに、周期的なパターンに対してはL&Sパターン用フ
ィルターのような瞳フィルターが有効である。
Further, the pupil plane or this near plane is arranged between the first projection optical system PL1 and the second projection optical system PL2, and the pupil filter 30A is inserted in the pupil plane or this near plane. Main control system 6 for controlling imaging conditions
Controls the entrance and exit of the pupil filter 30A via the setting device 31. The pupil filter 30A is, for example, as shown in FIG.
As shown in (a), a light-shielding filter having a light-shielding portion 31 that shields 0th-order light that passes through the central portion including the optical axis of the projection optical system PL, and a transmissive portion 32 that allows diffracted light to pass around it. Is. However, as shown in FIG. 4B, a pupil where the optical path length difference with respect to the illumination light exceeds the coherence length between the central portion 41 through which the 0th-order light passes and the annular zone 42 through which the diffracted light in the periphery passes. The filter 30B may be used instead of the pupil filter A. These pupil filters are usually phase-shifted, annular illumination, or modified light source (SH) methods.
In the super-resolution technology such as the RING method), an isolated pattern (mainly a contact hole pattern) that is not very effective
It is used when performing the exposure. However, as described above, the pupil filter such as the L & S pattern filter is effective for the periodic pattern.

【0036】露光すべきレチクルパターンの種類や形成
条件により、ターレット板4中の開口絞りの種類と瞳フ
ィルター30Aの有無、又は必要に応じて使用する他の
瞳フィルターの種類とが主制御系6により判断される。
そして、主制御系6は、駆動モータ5を介してターレッ
ト板4を回転させて所望の開口絞りを設定すると共に、
設置装置31を介して瞳フィルター30Aの出し入れ、
又は別の瞳フィルターの設定を行う。但し、その開口絞
りと瞳フィルターとの組合せの選択は、オペレータがキ
ーボード(不図示)を介して指定してもよい。
Depending on the type of reticle pattern to be exposed and the forming conditions, the type of aperture stop in the turret plate 4 and the presence / absence of the pupil filter 30A, or the type of another pupil filter used as necessary, are used as the main control system 6. It is judged by.
Then, the main control system 6 rotates the turret plate 4 through the drive motor 5 to set a desired aperture stop, and
Putting in and out the pupil filter 30A via the installation device 31,
Alternatively, set another pupil filter. However, the selection of the combination of the aperture stop and the pupil filter may be designated by the operator via a keyboard (not shown).

【0037】ウエハWはウエハホルダ(θテーブル)2
6上に真空吸着され、このウエハホルダ26がウエハス
テージWS上に固定されている。投影光学系PLの光軸
AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面の直交座標
系をX軸及びY軸とする。この場合、ウエハステージW
Sは、投影光学系PLの最良結像面に対して任意方向に
ウエハWを傾斜させるレベリングステージ、投影光学系
PLの光軸方向(Z方向)にウエハWを微動させるZス
テージ、及びその光軸AXに垂直なXY平面内でステッ
プ・アンド・リピート方式で2次元的にウエハWの位置
決めを行うXYステージ等から構成されており、ウエハ
W上の1つのショット領域に対するレチクルRのパター
ンの転写露光が終了すると、ウエハWは次のショット位
置までステッピングされる。また、ウエハステージWS
上には、光電検出器よりなる照射量モニタ27が、その
受光面がウエハWの露光面とほぼ一致するように設けら
れている。
The wafer W is a wafer holder (θ table) 2
The wafer holder 26 is vacuum-adsorbed on the wafer 6, and is fixed on the wafer stage WS. The Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and the Cartesian coordinate system of a plane perpendicular to the Z axis is taken as the X axis and the Y axis. In this case, the wafer stage W
S is a leveling stage that tilts the wafer W in an arbitrary direction with respect to the best image plane of the projection optical system PL, a Z stage that slightly moves the wafer W in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL, and its light. It is composed of an XY stage and the like that two-dimensionally positions the wafer W by a step-and-repeat method in an XY plane perpendicular to the axis AX, and transfers the pattern of the reticle R onto one shot area on the wafer W. When the exposure is completed, the wafer W is stepped to the next shot position. Also, the wafer stage WS
An irradiation amount monitor 27 including a photoelectric detector is provided above the light receiving surface of the wafer W so as to substantially coincide with the exposure surface of the wafer W.

【0038】照射量モニタ27は、例えば投影光学系P
Lのイメージフィールド、又はレチクルパターンの投影
領域とほぼ同じ面積の受光面を備えた光電検出器であ
り、この照射量モニター27の光電変換信号を副制御系
24に供給する。この光電変換信号は、投影光学系PL
の結像特性の変化量を求めるための基礎データとなる。
さらに、図1中には投影光学系PLの最良結像面付近の
ウエハWの露光面に向けて、光軸AXに対して斜めにピ
ンホール、あるいはスリットパターン等の像を投影する
照射光学系28と、その投影された像のウエハWの表面
での反射光束をスリットを介して受光する受光光学系2
9とから成る斜入射方式の焦点位置検出系が設けられて
いる。この焦点位置検出系は、ウエハWの表面の最良結
像面に対するZ方向の位置(フォーカス位置)を検出
し、ウエハWの投影光学系PLに対する合焦状態を検出
するものであり、受光光学系29から副制御系24に対
してウエハWのフォーカス位置の最良結像面に対するず
れ量を示すフォーカス信号が供給されている。なお、本
実施例では最良結像面が零点基準となるように、即ちそ
の最良結像面でフォーカス信号が0になるように、予め
焦点位置検出系のキャリブレーションが行われているも
のとする。具体的に、例えば受光光学系29の内部に設
けられた不図示の平行平板ガラス(プレーンパラレル)
の角度を調整することにより、キャリブレーションが行
われる。
The dose monitor 27 is, for example, a projection optical system P.
The photoelectric detector is provided with a light-receiving surface having substantially the same area as the L image field or the projection area of the reticle pattern. The photoelectric conversion signal of the irradiation amount monitor 27 is supplied to the sub-control system 24. This photoelectric conversion signal is used in the projection optical system PL.
This is basic data for obtaining the amount of change in the image forming characteristic of.
Further, in FIG. 1, an irradiation optical system for projecting an image of a pinhole, a slit pattern or the like obliquely with respect to the optical axis AX toward the exposure surface of the wafer W near the best image plane of the projection optical system PL. 28 and a light receiving optical system 2 for receiving the reflected light flux of the projected image on the surface of the wafer W through the slit.
An oblique incidence type focus position detection system composed of 9 and 9 is provided. The focus position detection system detects the position (focus position) of the surface of the wafer W in the Z direction with respect to the best image plane, and detects the focus state of the wafer W with respect to the projection optical system PL. A focus signal indicating the amount of deviation of the focus position of the wafer W from the best image plane is supplied from 29 to the sub-control system 24. In the present embodiment, it is assumed that the focus position detection system is calibrated in advance so that the best image plane becomes the zero point reference, that is, the focus signal becomes 0 on the best image plane. . Specifically, for example, parallel plate glass (plane parallel) (not shown) provided inside the light receiving optical system 29.
Calibration is performed by adjusting the angle of.

【0039】次に、本実施例には投影光学系PLにおけ
る球面収差の補正を行う機構も備えられている。図3
は、図1中の投影光学系PLの瞳面付近の構成を詳細に
示し、この図3において、第1投影光学系PL1の最も
瞳面FTPに近いレンズ系35が駆動装置36により光
軸AX方向に微動できるように支持されている。同様
に、第2投影光学系PL2の最も瞳面FTPに近いレン
ズ系37も、駆動装置38を介して光軸AX方向に微動
できるように支持されている。そして、図1の副制御系
24が制御装置32に必要な球面収差の補正量を指示す
ると、制御装置32が駆動装置36及び38を介して対
応するレンズ系35及び37の位置を微調整することに
より、球面収差の補正が行われる。この際、瞳面FTP
に近いレンズ系35及び37の位置を微調整することに
より、正確に球面収差を補正できる。
Next, this embodiment is also provided with a mechanism for correcting spherical aberration in the projection optical system PL. Figure 3
3 shows in detail the configuration in the vicinity of the pupil plane of the projection optical system PL in FIG. 1, and in FIG. 3, the lens system 35 closest to the pupil plane FTP of the first projection optical system PL1 is driven by the drive device 36 to the optical axis AX. It is supported so that it can be moved in any direction. Similarly, the lens system 37 of the second projection optical system PL2 closest to the pupil plane FTP is also supported via the drive device 38 so as to be finely movable in the optical axis AX direction. When the sub-control system 24 of FIG. 1 instructs the control device 32 about the necessary correction amount of spherical aberration, the control device 32 finely adjusts the positions of the corresponding lens systems 35 and 37 via the drive devices 36 and 38. Thereby, the spherical aberration is corrected. At this time, the pupil plane FTP
By finely adjusting the positions of the lens systems 35 and 37 close to, the spherical aberration can be accurately corrected.

【0040】ところで、上述のように図1の投影露光装
置には、投影光学系PLの結像特性の補正量を決定し、
各補正機構を制御して結像特性を常に良好に保つための
副制御系24と、レチクルのパターンの種類、形成条
件、場合によってはフォトレジストの種類等により最適
な露光条件を選び各露光条件の変更機構を制御するため
の主制御系6とが設けられている。
By the way, as described above, in the projection exposure apparatus of FIG. 1, the correction amount of the image forming characteristic of the projection optical system PL is determined,
A sub-control system 24 for controlling each correction mechanism to always maintain good imaging characteristics, and an optimum exposure condition is selected according to the type of reticle pattern, formation conditions, and in some cases photoresist type, etc. And a main control system 6 for controlling the changing mechanism.

【0041】図2は主制御系6の要部の機能ブロック図
であり、この図2に示すように、先ず照明条件・瞳フィ
ルタ設定部63が照明条件(露光条件)、及び瞳フィル
ターの設定を行う。その設定条件がパラメータ変更部6
2に供給され、パラメータ変更部62では、供給された
設定条件及びメモリ61から読み出した結像特性計算用
のパラメータより、その設定条件に対応して修正したパ
ラメータを求め、この修正後のパラメータを結像特性演
算部64に供給する。結像特性演算部64には、副制御
系24より投影光学系PLに蓄積されている照明光の熱
エネルギーの情報も供給され、その修正後のパラメータ
及び熱エネルギーに基づいて結像特性演算部64は、投
影光学系PLによる投影像の結像特性(倍率、ディスト
ーション、最良結像面の位置等)の変化量を算出する。
そして、この変化量が制御部65を介して副制御系24
に供給される。主制御系6中の制御部65からの結像特
性の変化量の情報に基づき、副制御系24は露光条件変
更に伴う結像特性の変化を補正する。更に、副制御系2
4は、大気圧、気温等の環境変化、及び投影光学系PL
による照明光ILの吸収によって生ずる結像特性の変化
をも補正する。そのため、主制御系6には投影光学系P
Lの周囲の大気圧及び温度等を計測するための環境セン
サ(不図示)からの計測データも供給されている。
FIG. 2 is a functional block diagram of the main part of the main control system 6. As shown in FIG. 2, the illumination condition / pupil filter setting unit 63 first sets the illumination condition (exposure condition) and the pupil filter. I do. The setting condition is the parameter changing unit 6
2, the parameter changing unit 62 obtains a parameter corrected in accordance with the setting condition from the supplied setting condition and the imaging characteristic calculation parameter read from the memory 61, and the corrected parameter is set as the corrected parameter. It is supplied to the imaging characteristic calculation unit 64. Information on the thermal energy of the illumination light accumulated in the projection optical system PL is also supplied from the sub-control system 24 to the image formation characteristic calculation unit 64, and the image formation characteristic calculation unit 64 is based on the corrected parameters and heat energy. Reference numeral 64 calculates the amount of change in the imaging characteristics (magnification, distortion, position of the best imaging surface, etc.) of the projected image by the projection optical system PL.
Then, this change amount is transmitted via the control unit 65 to the sub control system 24.
Is supplied to. The sub-control system 24 corrects the change in the image formation characteristic due to the change in the exposure condition, based on the information on the amount of change in the image formation characteristic from the control unit 65 in the main control system 6. Further, the sub control system 2
Reference numeral 4 indicates environmental changes such as atmospheric pressure and temperature, and the projection optical system PL.
It also corrects the change in the imaging characteristics caused by the absorption of the illumination light IL. Therefore, the main control system 6 includes a projection optical system P
Measurement data from an environment sensor (not shown) for measuring atmospheric pressure and temperature around L is also supplied.

【0042】次に、本実施例における投影光学系PLの
結像特性調整機構(結像状態調整手段)について説明す
る。図1に示すように、本実施例では副制御系24が駆
動素子を介してレチクルR、レンズエレメント16,2
0の各々を独立に駆動することにより、投影光学系PL
の結像特性を補正することが可能となっている。投影光
学系PLの結像特性としては、最良結像面の位置、投影
倍率、ディストーション、像面湾曲、球面収差、非点収
差等があり、これらの値を個々に補正することは可能で
あるが、本実施例では、説明を簡単にするため、特に両
側テレセントリックな投影光学系における最良結像面の
位置、投影倍増、ディストーション、及び像面湾曲の補
正を行う場合について説明する。また、本実施例ではレ
チクルRの移動により樽型、又は糸巻型のディストーシ
ョンを補正する。
Next, the image forming characteristic adjusting mechanism (image forming state adjusting means) of the projection optical system PL in this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the sub-control system 24 includes a reticle R, lens elements 16 and 2 via a driving element.
The projection optical system PL is driven by independently driving each
It is possible to correct the image forming characteristic of. The imaging characteristics of the projection optical system PL include the position of the best imaging surface, projection magnification, distortion, field curvature, spherical aberration, astigmatism, etc., and these values can be individually corrected. However, in the present embodiment, in order to simplify the description, the case of correcting the position of the best image plane, the projection doubling, the distortion, and the curvature of field in the projection optical system that is telecentric on both sides will be described. Further, in this embodiment, barrel-shaped or pincushion-shaped distortion is corrected by moving the reticle R.

【0043】さて、レチクルRに最も近い第1群のレン
ズエレメント16はレンズ枠17に固定され、第2群の
レンズエレメント20はレンズ枠19に固定されてい
る。レンズエレメント20より下部のレンズエレメント
23等は、第1投影光学系PL1の鏡筒部22に固定さ
れている。本実施例において投影光学系PLの光軸AX
とは、鏡筒部22に固定されているレンズエレメントの
光軸を指すものとする。
The lens element 16 of the first group closest to the reticle R is fixed to the lens frame 17, and the lens element 20 of the second group is fixed to the lens frame 19. The lens element 23 and the like below the lens element 20 are fixed to the lens barrel portion 22 of the first projection optical system PL1. In the present embodiment, the optical axis AX of the projection optical system PL
Is the optical axis of the lens element fixed to the lens barrel portion 22.

【0044】レンズ枠17は伸縮可能な複数(例えば3
つで、図中では2つの図示)の駆動素子18を介してレ
ンズ枠19に連結され、レンズ枠19は伸縮可能な複数
の駆動素子21を介して鏡筒部22に連結されている。
駆動素子14,18,21としては、例えば電歪素子
(ピエゾ素子等)、又は磁歪素子が用いられ、各駆動素
子に与える電圧、又は磁界に応じた駆動素子の変位量を
予め求めておく。ここでは図示していないが、駆動素子
のヒステリシス性を考慮し、容量型変位センサ、差動ト
ランス等の位置検出器を駆動素子に設け、これら位置検
出器により駆動素子に与える電圧又は磁界に対応した駆
動素子の位置をモニタして、高精度に駆動を行ってい
る。
The lens frame 17 has a plurality of expandable and contractible (for example, 3
Then, it is connected to the lens frame 19 via two driving elements 18 in the drawing), and the lens frame 19 is connected to the lens barrel portion 22 via a plurality of expandable / contractible driving elements 21.
As the driving elements 14, 18 and 21, for example, an electrostrictive element (piezo element or the like) or a magnetostrictive element is used, and the displacement amount of the driving element according to the voltage applied to each driving element or the magnetic field is obtained in advance. Although not shown here, a position detector such as a capacitive displacement sensor or a differential transformer is provided in the drive device in consideration of the hysteresis of the drive device, and these position detectors correspond to the voltage or magnetic field applied to the drive device. The position of the driven element is monitored to drive with high accuracy.

【0045】ここで、レンズエレメント16及び20の
各々を光軸AX方向に平行移動した場合、その移動量に
対応した変化率で投影倍率M、像面湾曲C、及び最良結
像面の位置Fの各々が変化する。そして、レンズエレメ
ント16の駆動量をx1 、レンズエレメント20の駆動
量をx2 とすると、投影倍率M、像面湾曲C、及び最良
結像面の位置Fの変化量ΔM、ΔC、及びΔFの各々
は、次式で表される。
Here, when each of the lens elements 16 and 20 is translated in the direction of the optical axis AX, the projection magnification M, the field curvature C, and the position F of the best imaging plane are changed at a rate of change corresponding to the amount of movement. Each of the changes. If the driving amount of the lens element 16 is x 1 and the driving amount of the lens element 20 is x 2 , the projection magnification M, the field curvature C, and the change amounts ΔM, ΔC, and ΔF of the position F of the best imaging plane. Is expressed by the following equation.

【0046】[0046]

【数1】ΔM=CM1・x1 +CM2・x2 [Equation 1] ΔM = C M1 · x 1 + C M2 · x 2

【0047】[0047]

【数2】ΔC=CC1・x1 +CC2・x2 [Expression 2] ΔC = C C1 · x 1 + C C2 · x 2

【0048】[0048]

【数3】ΔF=CF1・x1 +CF2・x2 なお、係数CM1、CM2、CC1、CC2、CF1、CF2は各変
位量のレンズエレメントの駆動量に対する変化率を表す
定数である。ところで、上述した如く焦点位置検出系2
8,29は投影光学系PLの最良結像面の位置を零点基
準として、その最良結像面に対するウエハ表面のずれ量
を検出するものである。従って、焦点位置検出系28,
29に対して電気的、又は光学的に適切なオフセット量
3 を与え、この焦点位置検出系28,29を用いてウ
エハ表面の位置決めを行うことによって、レンズエレメ
ント16,20の駆動に伴う焦点位置ずれを補正するこ
とが可能となる。このとき、上記(3)式は次式のよう
に表される。
[ Formula 3] ΔF = C F1 · x 1 + C F2 · x 2 Coefficients C M1 , C M2 , C C1 , C C2 , C F1 , and C F2 are change rates of the displacement amount with respect to the driving amount of the lens element. It is a constant to represent. By the way, as described above, the focus position detection system 2
Reference numerals 8 and 29 are for detecting the amount of deviation of the wafer surface with respect to the best image forming plane, with the position of the best image forming plane of the projection optical system PL as a zero point reference. Therefore, the focus position detection system 28,
An appropriate electrical or optical offset amount x 3 is applied to 29, and the focus position detection systems 28 and 29 are used to position the wafer surface, so that the focus associated with the driving of the lens elements 16 and 20 is increased. It is possible to correct the positional deviation. At this time, the above equation (3) is expressed as the following equation.

【0049】[0049]

【数4】ΔF=CF1・x1 +CF2・x2 +x3 同様に、レチクルRを光軸AXの方向に平行移動した場
合、その移動量に対応した変化率でディストーション
D、及び最良結像面の位置Fの各々が変化する。レチク
ルRの駆動量をx4 とすると、ディストーションD、及
び最良結像面の位置Fの変化量ΔD、ΔFの各々は、次
式で表される。
[ Formula 4] ΔF = C F1 · x 1 + C F2 · x 2 + x 3 Similarly, when the reticle R is translated in the direction of the optical axis AX, the distortion D and the best result are obtained at the rate of change corresponding to the amount of movement. Each of the positions F on the image plane changes. Assuming that the driving amount of the reticle R is x 4 , the distortion D and the changes ΔD and ΔF of the position F of the best imaging plane are represented by the following equations.

【0050】[0050]

【数5】ΔD=CD4・x4 [Equation 5] ΔD = C D4 x 4

【0051】[0051]

【数6】 ΔF=CF1・x1 +CF2・x2 +x3 +CF4・x4 なお、係数CD4、CF4は各変化量のレチクルRの駆動量
に対する変化率を表す定数である。以上のことから、
(数1)、(数2)、(数5)、(数6)において駆動
量x 1 〜x4 を設定することによって、変化量ΔM、Δ
C、ΔD、ΔFを任意に補正できることが分かる。尚、
ここでは4種類の結像特性を同時に補正する場合につい
て述べたが、投影光学系PLの結像特性のうち照明光吸
収による結像特性の変化量が無視し得る程度のものであ
れば、上記補正を行う必要はない。一方、本実施例で述
べた4種類以外の結像特性(例えば球面収差)が大きく
変化する場合には、例えば図3に示した機構を用いてそ
の結像特性についての補正を行う必要がある。
[Equation 6] ΔF = CF1・ X1+ CF2・ X2+ X3+ CF4・ XFour The coefficient CD4, CF4Is the drive amount of the reticle R for each change amount
Is a constant representing the rate of change with respect to. From the above,
Driving in (Equation 1), (Equation 2), (Equation 5), (Equation 6)
Quantity x 1~ XFour By setting the change amount ΔM, Δ
It can be seen that C, ΔD, and ΔF can be arbitrarily corrected. still,
Here, let us consider the case of simultaneously correcting four types of imaging characteristics.
As described above, the illumination light absorption is one of the imaging characteristics of the projection optical system PL.
The amount of change in imaging characteristics due to
If so, it is not necessary to perform the above correction. On the other hand, in this example,
Large imaging characteristics (eg spherical aberration) other than the four solid types
If it changes, use the mechanism shown in Fig. 3, for example.
It is necessary to correct the image forming characteristics of.

【0052】また、上述の説明ではレチクルR及びレン
ズエレメント16,20は平行移動する場合が扱われて
いるが、実際には、レチクルRの周縁の3点又は4点の
駆動素子の伸縮量を調整することにより、レチクルRは
光軸AXに垂直な面に対して任意の方向に傾斜させるこ
とができる。同様に、レンズエレメント16,20につ
いても、光軸AXに垂直な面に対して任意の方向に傾斜
させることができる。これにより、他の結像特性をも補
正できる。
In the above description, the case where the reticle R and the lens elements 16 and 20 are moved in parallel is dealt with. However, in reality, the expansion and contraction amounts of the driving elements at three or four points on the periphery of the reticle R are set. By adjusting, the reticle R can be tilted in any direction with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX. Similarly, the lens elements 16 and 20 can be tilted in any direction with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX. This makes it possible to correct other imaging characteristics as well.

【0053】ここで、本実施例では副制御系24が、レ
チクルR、レンズエレメント16,20、及びレンズ系
35,37を移動できるが、特にレンズエレメント1
6,20は投影倍率、ディストーション、像面湾曲及び
非点収差等の各特性に与える影響が他のレンズエレメン
トに比べて大きく制御し易くなっている。同様に、レン
ズ系35,37は球面収差に与える影響が他のレンズエ
レメントに比べて大きくなっている。但し、移動可能な
レンズエレメントを3群以上とし、又は移動可能なレン
ズ系を3個以上としても良く、これらの場合には他の諸
収差の変動を抑えつつレンズエレメント又はレンズ系の
移動範囲を大きくでき、しかも種々の形状のディストー
ション(台形、菱形等のディストーション)、像面湾
曲、及び非点収差等に対応可能となる。上記構成の結像
特性調整機構を採用することによって、露光光吸収によ
る投影光学系PLの結像特性の変動に対しても十分対応
できる。
Here, in this embodiment, the sub control system 24 can move the reticle R, the lens elements 16 and 20, and the lens systems 35 and 37.
6 and 20, the influences on the characteristics such as projection magnification, distortion, field curvature, and astigmatism are greatly controlled compared to other lens elements. Similarly, the lens systems 35 and 37 have a larger influence on spherical aberration than other lens elements. However, the number of movable lens elements may be three groups or more, or the number of movable lens systems may be three or more. In these cases, the movement range of the lens element or lens system can be reduced while suppressing variations in other aberrations. It is possible to increase the size, and it is possible to deal with various distortions (such as trapezoidal and rhombic distortions), field curvature, and astigmatism. By adopting the image forming characteristic adjusting mechanism having the above structure, it is possible to sufficiently cope with a change in the image forming characteristic of the projection optical system PL due to absorption of exposure light.

【0054】上述のように、本実施例では結像特性調整
機構として、レチクルR、レンズエレメント16,2
0、及びレンズ系35,37の移動により結像特性を補
正する例を示したが、本実施例で使用する調整機構は他
の如何なる方式であってもよく、例えば2つのレンズエ
レメントに挟まれた空間を密封し、この密封空間の気体
の圧力を調整する方式を採用しても構わない。
As described above, in this embodiment, the reticle R and the lens elements 16 and 2 are used as the image forming characteristic adjusting mechanism.
Although the example in which the image forming characteristic is corrected by 0 and the movement of the lens systems 35 and 37 is shown, the adjusting mechanism used in this embodiment may be of any other type, for example, sandwiched between two lens elements. A method may be adopted in which the closed space is sealed and the gas pressure in the sealed space is adjusted.

【0055】次に、図1において、副制御系24は、設
定装置34を介してディストーション補正板33Aの出
し入れ又は交換を行うが、これは上記の調整機構によっ
ては取りきれない高次のディストーションや非対称な収
差成分、又はランダムな収差成分の補正に用いる。この
ため、汎用性はなく通常の結像特性の調整機構としては
用いられず、初期の調整に用いられる。本実施例では、
瞳フィルター30Aの出し入れ又は交換と同期して、瞳
フィルターの使用により発生するディストーションをデ
ィストーション補正板33Aを用いて補正するようにし
た。当然、瞳フィルター30Aの出し入れで、最良結像
面の位置、及びディストーション(糸巻、樽型ディスト
ーション)も変化するので、これらは上述の結像特性の
調整機構で補正する必要がある。
Next, in FIG. 1, the sub-control system 24 moves the distortion correction plate 33A in and out or replaces it via the setting device 34. This is due to the high-order distortion or the higher-order distortion which cannot be removed by the adjusting mechanism. It is used to correct an asymmetrical aberration component or a random aberration component. For this reason, it is not versatile and is not used as a normal adjusting mechanism of the imaging characteristics, but is used for initial adjustment. In this embodiment,
The distortion that occurs due to the use of the pupil filter is corrected by using the distortion correction plate 33A in synchronism with the taking in or out of the pupil filter 30A. Naturally, the position of the best imaging plane and the distortion (pincushion, barrel-shaped distortion) also change when the pupil filter 30A is moved in and out, so these must be corrected by the above-mentioned mechanism for adjusting the imaging characteristics.

【0056】次に、本実施例の主要動作の説明を行う。
投影光学系PLは本来高度に収差の補正が行われている
が、どうしても製造上取り切れない収差が残っているの
が普通である。これは、例えば図6(a)に示す様な投
影光学系PLの瞳面を照明光IL1が通過する位置に対
して最良結像面の位置が異なる収差(球面収差)、ある
いは図4(b)に示す様な、投影光学系PLの瞳面を照
明光IL2が通過する位置に対して露光される位置、つ
まりディストーションが異なる収差(コマ収差、球面収
差)がある。このため、本実施例の様に、投影光学系P
Lの瞳面に瞳フィルター30Aを挿入した場合、最良結
像面の位置、及びディストーションに変化が生じる。投
影光学系の瞳面での露光光の強度分布は照明系の開口絞
り7〜10によっても変化し、更に、瞳面の開口絞り2
5A、及びレチクルRの種類によっても変化する。
Next, the main operation of this embodiment will be described.
Although the projection optical system PL is originally highly corrected for aberrations, it is normal that aberrations that cannot be eliminated by manufacturing remain. This is due to, for example, an aberration (spherical aberration) in which the position of the best imaging plane is different from the position where the illumination light IL1 passes through the pupil plane of the projection optical system PL as shown in FIG. 6A, or FIG. ), There is an aberration (coma aberration, spherical aberration) in which the position where the illumination light IL2 passes through the pupil plane of the projection optical system PL is exposed, that is, the distortion is different. Therefore, as in this embodiment, the projection optical system P
When the pupil filter 30A is inserted in the L pupil plane, the position of the best image plane and the distortion change. The intensity distribution of the exposure light on the pupil plane of the projection optical system also changes depending on the aperture diaphragms 7 to 10 of the illumination system.
5A and the type of reticle R also change.

【0057】そこで本実施例では、これらの状態を図2
の照明条件・瞳フィルタ設定部63からパラメータ変更
部62に伝え、パラメータ変更部62は、メモリ62か
ら読み出したパラメータを修正し、修正後のパラメータ
を結像特性演算部64に供給する。そして、結像特性演
算部64で算出された結像特性の変化を副制御系24が
補正する。照明条件、瞳フィルター、開口絞り25Aの
状態、及びレチクルRの種類と結像特性との関係は、予
め実験又はシミュレーションで求めておき、テーブル又
は数式等の形で主制御系6の内部のメモリ61に記憶し
ておく。
Therefore, in this embodiment, these states are shown in FIG.
The illumination condition / pupil filter setting unit 63 informs the parameter changing unit 62, the parameter changing unit 62 corrects the parameters read from the memory 62, and supplies the corrected parameters to the imaging characteristic calculation unit 64. Then, the sub-control system 24 corrects the change in the image formation characteristic calculated by the image formation characteristic calculation unit 64. The relationship between the illumination condition, the pupil filter, the state of the aperture stop 25A, and the type of the reticle R and the imaging characteristics is previously obtained through experiments or simulations, and is stored in the internal memory of the main control system 6 in the form of a table or a mathematical formula. It is stored in 61.

【0058】上記の説明は、投影光学系PLが静的な状
態であったが、実際は大気圧の変化、温度の変化及び投
影光学系PLによる照明光ILの吸収によって発生する
変化を受けている。主制御系6のメモリ61にはこれら
についても予め変化に対するパラメータが記憶され、結
像特性演算部64では、不図示の環境センサからの大気
圧、温度情報等とそのパラメータとを用いて、結像特性
の変化量を算出し、算出された変化量を制御部65を介
して副制御系24に供給する。これに応じて副制御系2
4が、その結像特性の変化を相殺するような補正を行
う。照明条件、瞳フィルター、瞳面の開口絞り25A等
の条件に応じてもそれらパラメータを変更する必要があ
り、本実施例では、パラメータ変更部62が対応するパ
ラメータの変更を行う。
In the above description, the projection optical system PL is in a static state, but in reality, it is subject to changes in atmospheric pressure, changes in temperature, and changes caused by absorption of the illumination light IL by the projection optical system PL. . The memory 61 of the main control system 6 also stores parameters for these changes in advance, and the imaging characteristic calculation unit 64 uses atmospheric pressure, temperature information, etc. from an environment sensor (not shown) and the parameters to combine them. The change amount of the image characteristic is calculated, and the calculated change amount is supplied to the sub control system 24 via the control unit 65. In response to this, the sub control system 2
The correction 4 cancels the change in the image forming characteristic. It is also necessary to change those parameters depending on the conditions such as the illumination conditions, the pupil filter, the aperture stop 25A of the pupil plane, etc. In this embodiment, the parameter changing unit 62 changes the corresponding parameters.

【0059】このうち照明光吸収による結像特性の変化
について説明を行う。ここでは、変化する結像特性とし
て、最良結像面の位置の変化を取り上げるが、倍率、デ
ィストーション等も全く同様である。例えば、図7
(a)は瞳フィルター30Aが、投影光学系PL内に挿
入されていない状態の最良結像面の位置の変化特性を示
している。時間tがt1 の時点より露光動作を行うと、
投影光学系PLは次第に照明光ILを吸収するため、最
良結像面の位置の初期位置に対するずれ量ΔFが、曲線
43で示すように徐々に大きくなる。実際はステップ・
アンド・リピート方式による駆動動作、及びウエハWの
交換動作等で、図7(a)の様に滑らかな曲線43には
ならないが、大局的にはほぼ正しい。その後、所定の露
光期間TEXP が終了して露光を停止すると、最良結像面
の位置のずれ量ΔFは徐々に0に戻る。
Among these, the change of the image forming characteristic due to the absorption of the illumination light will be described. Here, the change of the position of the best image forming surface is taken as the changing image forming characteristic, but the same applies to the magnification, the distortion and the like. For example, in FIG.
(A) shows the change characteristic of the position of the best imaging plane when the pupil filter 30A is not inserted in the projection optical system PL. When the exposure operation is performed from the time point of time t 1 ,
Since the projection optical system PL gradually absorbs the illumination light IL, the deviation amount ΔF of the position of the best image plane with respect to the initial position gradually increases as shown by the curve 43. Actually step
Although the smooth curve 43 as shown in FIG. 7A is not obtained due to the drive operation by the and repeat method, the wafer W exchange operation, and the like, it is almost correct as a whole. After that, when the predetermined exposure period T EXP ends and the exposure is stopped, the displacement amount ΔF of the position of the best imaging plane gradually returns to zero.

【0060】即ち、露光時のずれ量ΔFは、所定の時定
数TP1、及び係数aP1を用いて次のように近似的に表す
ことができる。
That is, the shift amount ΔF during exposure can be approximately expressed as follows using a predetermined time constant T P1 and a coefficient a P1 .

【0061】[0061]

【数7】ΔF=aP1(1−exp(−t/TP1)) これに対して、図7(b)は瞳フィルター30Aが挿入
されている場合の最良結像面の位置のずれ量ΔFの変化
を示している。この場合、時間tがt2 の時点より露光
動作を行うと、ずれ量ΔFは曲線45で示すように図7
(a)と同様に変化するが、特性は若干異なっている。
また、ずれ量ΔFの原点(照明光吸収の影響を受けてい
ないときのずれ量)が異なっているが、これは前記の投
影光学系PLの瞳面での照明光分布が異なることによる
ものである。照明光吸収の変化特性は、同一の照明光の
エネルギー(図1の照射量モニタ27で測定される)E
に対するずれ量ΔFの大きさ、ΔF/E、及び図4
(a)及び(b)の曲線の立ち上がり特性で表せる。こ
の2種類の特性を予め実験等で求めてパラメータとして
メモリ61内に記憶しておき、条件が変わった時にパラ
メータ変更部62がパラメータの変更を行えばよい。
## EQU00007 ## .DELTA.F = a.sub.P1 (1-exp (-t / T.sub.P1 )) On the other hand, FIG. 7B shows the amount of deviation of the position of the best image plane when the pupil filter 30A is inserted. The change in ΔF is shown. In this case, when the exposure operation is performed from the time t 2 to t 2 , the shift amount ΔF is as shown by the curve 45 in FIG.
It changes similarly to (a), but the characteristics are slightly different.
Further, the origin of the shift amount ΔF (the shift amount when not affected by the absorption of the illumination light) is different, but this is because the illumination light distribution on the pupil plane of the projection optical system PL is different. is there. The change characteristic of the absorption of the illumination light has the same energy of the illumination light (measured by the dose monitor 27 of FIG. 1) E
Of the amount of deviation ΔF, ΔF / E, and FIG.
It can be represented by the rising characteristics of the curves of (a) and (b). These two types of characteristics may be obtained in advance by experiments or the like and stored as parameters in the memory 61, and the parameter changing unit 62 may change the parameters when the conditions change.

【0062】具体的に、それらのパラメータは例えば
(数7)における時定数TP1、及び係数aP1である。従
って、瞳フィルター30Aを使用した場合には、それら
時定数TP1、及び係数aP1をそれぞれ別の時定数TP2
及び係数aP2として、(数7)を適用すればよい。図2
のメモリ61には、パラメータとしてそれら時定数
P1、及び係数aP1等が格納されている。
Specifically, those parameters are, for example, the time constant T P1 and the coefficient a P1 in (Equation 7). Therefore, when the pupil filter 30A is used, the time constant T P1 and the coefficient a P1 are set to different time constants T P2 ,
And the coefficient a P2 may be (Equation 7). Figure 2
The memory 61 stores the time constant T P1 and the coefficient a P1 as parameters.

【0063】次に、照明光を吸収することにより、前記
補正可能な収差以外の収差も悪化していくため、副制御
系24による結像特性の補正を行っていても、ある時点
で結像特性が悪化してそのままでは露光を行えない限界
(リミット)があるため、従来の露光装置では所定のエ
ネルギー・リミットを設け、投影光学系PLがそのエネ
ルギー・リミット以上の照明光を吸収しない様な機能を
持つものもあった。補正可能な収差以外の収差(本実施
例では、例えば非点収差、球面収差等)も瞳フィルター
30Aを初めとする各種条件によって異なるため、その
エネルギー・リミットも他のパラメータと同様に予め実
験、シミュレーション等で求めておき、条件に応じて書
き換えて使用すれば、より精度の良い結像特性下での露
光を行うことができる。
Next, by absorbing the illumination light, aberrations other than the correctable aberrations are aggravated, so even if the imaging characteristics are corrected by the sub-control system 24, the image is formed at a certain point. Since the characteristic deteriorates and there is a limit (exposure) that exposure cannot be performed as it is, the conventional exposure apparatus is provided with a predetermined energy limit so that the projection optical system PL does not absorb the illumination light above the energy limit. Some had functions. Aberrations other than the correctable aberrations (such as astigmatism and spherical aberration in this embodiment) also differ depending on various conditions including the pupil filter 30A. If it is obtained by simulation or the like and rewritten according to the conditions and used, it is possible to perform exposure under more accurate imaging characteristics.

【0064】この様子を図7(a)、及び(b)中の点
線の曲線44及び46で示す。図7(a)及び(b)に
おいて、上記エネルギー・リミットにおける最良結像面
のずれ量ΔFをそれぞれLa及びLbとする。図7の曲
線は最良結像面の位置変化を表すが、他の収差も同様の
変化特性を示すと仮定した場合、最良結像面の位置の変
化量に換算して限界値をもてば、改めて他の収差の変化
特性の計算をしなくてすむ。もちろん、他の収差の変化
特性を改めて別に計算してもよい。実線の曲線43で
は、常にずれ量のリミットLa以下のために問題ない
が、入射する照明光の光量が多い場合(例えばレチクル
Rの透過率が高い場合)、点線の曲線44の様にずれ量
のリミットLaまでずれ量ΔFが変化する。このとき露
光装置は、曲線44の後半のように露光動作を一旦停止
して、しばらく経ってから再び露光を行うという動作を
繰り返し、ずれ量のリミットLaを越えないようにす
る。このリミットLaに対し、図7(b)では、別のリ
ミットLbを用いて露光動作を行えば、それぞれのケー
スで結像特性が悪化しない範囲で露光が行え、かつ必要
以上に低いリミットにより露光装置のスループット(生
産性)を落とさずに済むという利点がある。
This state is shown by dotted curves 44 and 46 in FIGS. 7 (a) and 7 (b). In FIGS. 7A and 7B, the deviation amount ΔF of the best imaging plane at the energy limit is La and Lb, respectively. The curve in FIG. 7 represents the change in the position of the best image plane, but if it is assumed that other aberrations also show the same change characteristics, then it can be converted into the amount of change in the position of the best image plane to obtain a limit value. , It is not necessary to calculate another change characteristic of aberration again. Of course, other aberration change characteristics may be calculated separately. In the solid line curve 43, there is no problem because the deviation amount is always equal to or less than the limit La. However, when the incident illumination light amount is large (for example, when the transmittance of the reticle R is high), the deviation amount is represented by a dotted curve 44. The deviation amount ΔF changes up to the limit La. At this time, the exposure apparatus temporarily stops the exposure operation as in the latter half of the curve 44 and repeats the operation of performing exposure again after a while so that the deviation amount limit La is not exceeded. In contrast to this limit La, in FIG. 7B, if the exposure operation is performed by using another limit Lb, the exposure can be performed in a range in which the imaging characteristics are not deteriorated in each case, and the exposure is performed by a lower limit than necessary. There is an advantage that the throughput (productivity) of the device is not reduced.

【0065】さて、従来は、図7(a)及び(b)に示
すように、瞳フィルターの有無の切り換え又は交換(他
の条件を変えない時も同じ)は、一旦露光を停止して、
照明光の吸収の影響が無視できるまで時間が経過してか
ら行われていた。これに対して、本実施例では、照明光
吸収の影響が十分に残っている状態で条件を切り換え
る。この時は、照明光吸収による結像特性の計算にとっ
て不都合なことが起こる。つまり、既に説明したよう
に、変更前の条件により発生した熱分布の影響による
不都合、及び変更前及び変更後の熱分布が重なり合う
ことによる不都合が生ずる。
Conventionally, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), when the presence or absence of the pupil filter is switched or replaced (the same applies when other conditions are not changed), the exposure is temporarily stopped,
This was done after a certain amount of time had passed until the effect of absorption of illumination light could be ignored. On the other hand, in the present embodiment, the conditions are switched while the influence of the absorption of the illumination light remains sufficient. At this time, there is a problem in the calculation of the imaging characteristics due to the absorption of the illumination light. That is, as described above, there is a problem due to the influence of the heat distribution generated by the condition before the change and a problem due to the fact that the heat distributions before and after the change overlap.

【0066】この場合の制御方法では、図8に示すよう
に、瞳フィルター無しの状態が時点t3 で、瞳フィルタ
ー有りの状態に連続的に変わっている。この場合、先ず
瞳フィルター30Aを挿入した時点t3 で、最良結像面
の位置のずれ量ΔFは、不連続になる。そのずれ量は照
明光の吸収がない時の変化量dFに、照明光吸収により
投影光学系PLの収差状態が吸収がない時に比べて変化
したことによる変化量dF2 を加算したものである。こ
れがの不都合である。更に、図8中の時点t 3 からの
期間Tm では、変更前の条件による熱分布の減衰と変更
後の条件による熱分布の増加の効果とが重なり合ってい
る。この効果は、単純な加算とはならず簡単に計算でき
ない。これがの不都合である。
In the control method in this case, as shown in FIG.
At the time t without the pupil filter3And the pupil filter
-Continued to change to "Yes". In this case, first
Time t when the pupil filter 30A is inserted3And the best image plane
The amount of deviation ΔF of the position of is discontinuous. The amount of deviation is
The change amount dF when there is no bright light absorption
The aberration state of the projection optical system PL changes compared to when there is no absorption
Change amount dF2Is added. This
This is inconvenient. Further, at time t in FIG. 3from
Period TmThen, the attenuation and change of the heat distribution according to the condition before the change
The effect of increasing the heat distribution due to the latter condition overlaps.
It This effect is not a simple addition and can be easily calculated.
Absent. This is an inconvenience.

【0067】以上の不都合を避ける第1の手法は、上記
不都合は図7(a)及び(b)の様に条件変更前の影響
がなくなっていれば発生しないことに鑑みたものであ
る。即ち、この手法では、瞳フィルター30Aが無い状
態で吸収された照明光による熱エネルギーが減衰するま
で、瞳フィルター30Aを挿入した状態での露光動作を
停止するものである。しかし、露光の停止時間が長くな
るとスループットが悪化することから、実験等により不
都合が精度上無視し得るところまで露光動作を停止する
ようにする。
The first method for avoiding the above inconvenience is that the above inconvenience does not occur unless the influence before the condition change disappears as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). That is, in this method, the exposure operation with the pupil filter 30A inserted is stopped until the thermal energy due to the illumination light absorbed without the pupil filter 30A is attenuated. However, if the exposure stop time becomes long, the throughput deteriorates. Therefore, the exposure operation is stopped until an inconvenience can be neglected in accuracy by experiments or the like.

【0068】これを図9を参照して説明する。最良結像
面のずれ量ΔFの精度上無視し得る限界をリミットLa
2 とし、露光終了後、ずれ量ΔFがリミットLa2 以下
となる期間TL だけ露光動作を停止する。リミットLa
2 は一定値でもよいが、次に露光を行う条件により変化
させてもよい。これにより、次に露光を行う条件毎にリ
ミットLa2 の値を設定して、より細い制御を行うこと
も可能で、この場合スループットの劣化を最小限にでき
る。但し、期間TL の間、比較的精度が重要でない露光
動作以外の動作(例えばアライメント動作)等を行うこ
とは可能である。
This will be described with reference to FIG. The limit La that can be ignored for the accuracy of the deviation amount ΔF of the best imaging plane is La.
2, and after the exposure, the deviation amount ΔF is stopped only exposure operation period T L as the limit La 2 below. Limit La
Although 2 may be a constant value, it may be changed depending on the conditions for the next exposure. As a result, it is possible to set a value of the limit La 2 for each condition for performing the next exposure and perform finer control, and in this case, deterioration of throughput can be minimized. However, during the period TL , it is possible to perform an operation (for example, an alignment operation) other than the exposure operation in which accuracy is relatively unimportant.

【0069】第2の手法は、図8の最良結像面の位置ず
れのオフセットdF2 を実験、又はシミュレーション等
により求めて補正を行う方法である。これによりの不
都合はなくなる。一方、の不都合は依然存在するが、
こちらは無視し得るほど小さいとして、この場合は無視
する。なお、実際の特性の変化は図8の例ほど大きくな
いので、単純な和としてもそれほど大きな誤差とはなら
ない。
The second method is a method for obtaining and correcting the offset dF 2 of the positional deviation of the best image plane in FIG. 8 through experiments, simulations or the like. This eliminates the inconvenience. On the other hand, the inconvenience of still exists,
Ignore this case because it is small enough to ignore. Note that the actual change in characteristics is not as large as in the example of FIG. 8, so even a simple sum will not cause a large error.

【0070】また、オフセットdF2 の量は時点t3
前後の条件間で異なるため、必要となる組み合わせで実
験を行う必要がある。また、オフセットdF2 の値は、
どの程度照明光吸収があるかにより異なるため、照明光
吸収量のパラメータとなる。これを表す単純な方法の例
として、その時点t3 での最良結像面の位置ずれ量ΔF
の値ΔFa を使い、2つの量の比(dF2 /ΔFa)を
係数として記憶しておく方法も使用できる。つまり、前
後で条件が変わるときの時点t3 での、最良結像面の位
置のずれ量ΔFaを基にオフセットdF2 を求め、この
オフセットを用いて補正を続けるものである。この方法
により、第1の手法のようにスループットを悪化させる
ことなく連続して露光が行え、且つ、条件切り換え時の
不都合がなくなるという利点がある。
Since the amount of the offset dF 2 differs between the conditions before and after the time point t 3 , it is necessary to carry out the experiment with the required combination. The value of offset dF 2 is
It is a parameter of the amount of illumination light absorption, since it depends on how much the illumination light is absorbed. As an example of a simple method for expressing this, the positional deviation amount ΔF of the best image plane at the time t 3
It is also possible to use a method of using the value ΔF a of the above and storing the ratio (dF 2 / ΔFa) of the two quantities as a coefficient. That is, the offset dF 2 is obtained based on the amount of deviation ΔFa of the position of the best image plane at the time t 3 when the condition changes before and after, and the correction is continued using this offset. With this method, there is an advantage that exposure can be continuously performed without deteriorating the throughput unlike the first method, and inconvenience at the time of switching the conditions is eliminated.

【0071】上述の例は、主制御系6内でパラメータを
予め記憶しておき、条件に応じてパラメータを切り換え
て対応するという方法であったが、この方法では図1の
投影露光装置の様に、条件の組み合わせが多くなると煩
雑になり、装置の調整に時間がかかるという不都合があ
る。これを解決する方法として、例えば最良結像面の位
置、ディストーション等を空間像で簡便に計測し、補正
に使用する方法が考えられる。これは図1には示してい
ないが、例えばウエハステージWS上に光電センサ(C
CD、スリット状開口を有する受光素子等)を設けてお
き、この光電センサによりレチクルの基準パターンを受
光し、その受光位置よりディストーション、倍率を求
め、そのコントラストより最良結像面の位置を検出する
方法がすでに種々知られている。この方法を用いて、条
件変更後しばらくは時間的に頻繁に補正を行い、その補
正値をデータ処理することにより、新たな条件での主制
御系5でのパラメータを求め、パラメータが求められた
後は計測をやめ、新たなパラメータに従って補正を行っ
てもよい。
In the above-mentioned example, the parameters are stored in advance in the main control system 6 and the parameters are switched according to the conditions to deal with them. However, this method is similar to the projection exposure apparatus of FIG. In addition, there is a disadvantage that the number of combinations of conditions becomes complicated and adjustment of the device takes time. As a method of solving this, for example, a method of simply measuring the position of the best image plane, distortion, etc. in an aerial image and using it for correction can be considered. Although this is not shown in FIG. 1, for example, a photoelectric sensor (C
CD, a light receiving element having a slit-shaped opening, etc. are provided, the reference pattern of the reticle is received by this photoelectric sensor, distortion and magnification are obtained from the light receiving position, and the position of the best image plane is detected from the contrast. Various methods are already known. Using this method, correction is frequently performed for a while after the condition is changed, and the correction value is data-processed to find the parameter in the main control system 5 under the new condition, and the parameter is found. After that, the measurement may be stopped and the correction may be performed according to the new parameter.

【0072】また、1度パラメータを求めた後はそのパ
ラメータを記憶しておき、次に同一条件の露光を行うと
きは、記憶したものを使用すれば、特に繰り返して同じ
条件で露光を行うときにパラメータを求めるための計測
を省略できる。この方法によれば、空間像計測でスルー
プットが落ちるのは最初だけで、後は通常通りのスルー
プットで補正が可能で、かつ、予め全ての条件でのパラ
メータを求めておかなくてもよいという利点がある。
Further, once the parameters have been obtained, the parameters are stored, and when the next exposure is carried out under the same conditions, if the stored ones are used, especially when the exposure is repeated under the same conditions. The measurement for obtaining the parameters can be omitted. According to this method, the throughput drops in the aerial image measurement only at the beginning, after that it can be corrected with the usual throughput, and it is not necessary to obtain the parameters under all conditions in advance. There is.

【0073】さらに、別の方法としては、それぞれの条
件に対応してパラメータを持つのではなく、投影光学系
の瞳面での強度分布に応じてパラメータを持つ方法も考
えられる。具体的には代表的な瞳フィルターの瞳面での
形に応じてパラメータを持ち、その中間的な状態のパラ
メータは補間計算で求めて使うというものである。この
方法によっても必ずしも全ての条件でのパラメータを持
つことなく、条件が与えられた時、その条件での瞳面で
の照明光分布を計算により求めるか、実測するかして、
予め記憶しておいた強度分布のパターンと比較すること
により、パラメータが求められる。記憶していた強度分
布のパターンと、実際の強度分布とは一致しないかもし
れないが、前記のような補間計算、あるいはファジィ理
論による推定等で求めてやればよい。瞳面の光強度分布
を求める方法としては、例えば瞳面に光電センサを出し
入れする方法、あるいはウエハステージ上の照射量モニ
タ27上で、開口絞り25Aの開口径を連続的に変化さ
せて、照射量モニタ27の出力を検出する方法がある。
この方法によっても各条件毎にパラメータを予め求めて
おくという手間が省けるという利点がある。
Furthermore, as another method, it is possible to use a method that does not have parameters corresponding to the respective conditions but has parameters according to the intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system. Specifically, it has a parameter according to the shape of a typical pupil filter on the pupil plane, and a parameter in an intermediate state is obtained by interpolation calculation and used. This method does not necessarily have parameters in all conditions, and when conditions are given, whether the illumination light distribution on the pupil plane under those conditions is calculated or actually measured,
The parameter is obtained by comparing the intensity distribution pattern stored in advance. The stored intensity distribution pattern may not match the actual intensity distribution, but it may be obtained by the above-described interpolation calculation, estimation by fuzzy theory, or the like. As a method for obtaining the light intensity distribution on the pupil plane, for example, a photoelectric sensor is moved in and out of the pupil plane, or the aperture diameter of the aperture stop 25A is continuously changed on the irradiation amount monitor 27 on the wafer stage to perform irradiation. There is a method of detecting the output of the quantity monitor 27.
This method also has an advantage that it is possible to save the trouble of previously obtaining the parameters for each condition.

【0074】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。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Various configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明によれば、光学特性可変手段によ
り投影光学系の瞳面付近に瞳フィルターを出し入れする
か、又は瞳フィルターを交換したような場合には、それ
による結像状態の変化が、結像状態補正手段により補正
されるため、常に結像特性を所望の状態に近い状態に維
持して感光基板に対するパターンの露光を行うことがで
きる利点がある。
According to the present invention, when the pupil filter of the projection optical system is moved in or out of the projection optical system by the optical characteristic changing means or the pupil filter is exchanged, the change of the image forming state due to the change. However, since it is corrected by the image formation state correction means, there is an advantage that the pattern formation can be performed on the photosensitive substrate while always maintaining the image formation characteristic close to a desired state.

【0076】また、結像特性補正手段が、光学特性可変
手段により変化させられた光学特性に応じて所定の結像
特性の変化量を算出するためのパラメータを変更するパ
ラメータ切り換え手段と、このパラメータ切り換え手段
により切り換えられたパラメータを用いてその所定の結
像特性の変化量を求める結像特性演算手段と、この結像
特性演算手段により求められた結像特性の変化量に基づ
いてその結像状態調整手段を介してその所定の結像特性
の変化を補正する制御手段と、を有する場合には、パラ
メータを切り換えるだけで容易且つ高速に結像特性を補
正できる。
Further, the image-formation characteristic correcting means changes the parameter for calculating the predetermined amount of change in the image-forming characteristic according to the optical characteristic changed by the optical-characteristic varying means, and the parameter switching means. An image forming characteristic calculating means for obtaining a change amount of the predetermined image forming characteristic using the parameter changed by the changing means, and an image forming operation based on the change amount of the image forming characteristic obtained by the image forming characteristic calculating means. In the case where the control means for correcting the change of the predetermined image forming characteristic is provided via the state adjusting means, the image forming characteristic can be corrected easily and at high speed simply by switching the parameter.

【0077】また、照明手段から照射される照明光によ
る投影光学系内での蓄積エネルギーを求める蓄積エネル
ギー計測手段を設け、結像特性演算手段が、その蓄積エ
ネルギー計測手段により求められた蓄積エネルギー、及
び切り換えられたパラメータに基づいてその所定の結像
特性の変化を補正する場合には、照明光の蓄積エネルギ
ーの影響を考慮してより正確に結像特性を補正できる。
Further, there is provided accumulated energy measuring means for obtaining accumulated energy in the projection optical system by the illumination light emitted from the illuminating means, and the image formation characteristic calculating means has the accumulated energy obtained by the accumulated energy measuring means. When correcting the change in the predetermined image forming characteristic based on the switched parameters, the image forming characteristic can be corrected more accurately in consideration of the influence of the accumulated energy of the illumination light.

【0078】更に、照明手段から照射される照明光によ
る前記投影光学系内での蓄積エネルギーを求める蓄積エ
ネルギー計測手段と、光学特性可変手段により対応する
光学特性を変化せしめたときから、その蓄積エネルギー
計測手段により求められた蓄積エネルギーが熱拡散によ
り所定の許容量以下になるまで、マスクのパターンの露
光を停止する露光判定手段と、を設けた場合には、スル
ープットが若干低下するが、複雑な計算を行うことなく
結像特性が悪化したまま露光を行うことが防止できる。
Furthermore, the accumulated energy measuring means for obtaining the accumulated energy in the projection optical system by the illumination light emitted from the illuminating means and the accumulated energy since the corresponding optical characteristic is changed by the optical characteristic changing means. When the exposure determining means for stopping the exposure of the mask pattern until the stored energy obtained by the measuring means becomes equal to or less than a predetermined allowable amount due to thermal diffusion, throughput is slightly reduced, but it is complicated. It is possible to prevent exposure without deteriorating the imaging characteristics without performing calculation.

【0079】次に、光学特性可変手段により対応する光
学特性を変化させた場合に生ずる、投影光学系による感
光基板上での投影像のディストーションを補正するため
のディストーション補正板をマスクと感光基板との間に
配した場合には、複雑なディストーションであっても正
確に補正できる利点がある。
Next, a distortion correction plate for correcting the distortion of the projected image on the photosensitive substrate by the projection optical system, which occurs when the corresponding optical characteristic is changed by the optical characteristic changing means, is provided on the mask and the photosensitive substrate. If it is placed between the two, there is an advantage that even a complicated distortion can be accurately corrected.

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

【図1】本発明の一実施例による投影露光装置を示す一
部を切り欠いた概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention with a part cut away.

【図2】図1中の主制御系6の構成を示す機能ブロック
図である。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a main control system 6 in FIG.

【図3】図1の投影光学系PLの球面収差の補正機構を
示す一部を切り欠いた構成図である。
FIG. 3 is a partially cutaway configuration diagram showing a spherical aberration correction mechanism of the projection optical system PL of FIG.

【図4】図1中の瞳フィルターの構成例を示す拡大平面
図である。
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a configuration example of a pupil filter in FIG.

【図5】図1中のターレット板4上に配置された開口絞
りの例を示す拡大平面図である。
5 is an enlarged plan view showing an example of an aperture stop arranged on the turret plate 4 in FIG.

【図6】投影光学系の瞳面での照明光の強度分布により
結像特性が変化することの説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing that the image forming characteristic changes depending on the intensity distribution of the illumination light on the pupil plane of the projection optical system.

【図7】瞳フィルターが無い露光状態から、露光停止状
態を経て瞳フィルターが有る露光状態に切り換えた場合
の、最良結像面の位置ずれ量の変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change in the positional shift amount of the best imaging plane when the exposure state without the pupil filter is switched to the exposure state with the pupil filter through the exposure stop state.

【図8】瞳フィルターの有無を、露光停止状態を経るこ
となく切り換えた直後の最良結像面の位置ずれ量の変化
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a change in the amount of positional deviation of the best imaging plane immediately after switching the presence / absence of a pupil filter without going through an exposure stop state.

【図9】瞳フィルターの有無を切り換える際に、露光停
止状態を設けることによる効果の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an effect of providing an exposure stop state when switching the presence / absence of a pupil filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ WS ウエハステージ 4 ターレット板 6 主制御系 14,18,21 駆動素子 24 副制御系 25A 開口絞り 28 投射光学系 29 受光光学系 30A,30B 瞳フィルター 31 設定装置 33A ディストーション補正板 62 パラメータ変更部 64 結像特性演算部 R Reticle PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage 4 Turret plate 6 Main control system 14, 18, 21 Drive element 24 Sub control system 25A Aperture stop 28 Projection optical system 29 Light receiving optical system 30A, 30B Pupil filter 31 Setting device 33A Distortion Correction plate 62 Parameter changing unit 64 Imaging characteristic calculation unit

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 515 D 526 A Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/30 515 D 526 A

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 転写用のパターンが形成されたマスクを
照明する照明手段と、該照明手段による照明光のもとで
前記マスクのパターンの像を感光基板上に所定の結像特
性で投影する投影光学系と、を有する投影露光装置にお
いて、 前記投影光学系内の瞳面、又はその近傍の面上で、偏光
特性分布、透過率分布及び位相分布よりなる光学特性群
の内の少なくとも1つの光学特性を変化させる光学特性
可変手段と、 前記投影光学系による前記感光基板上での投影像の結像
状態を調整する結像状態調整手段と、 前記光学特性可変手段により対応する光学特性を変化さ
せた場合に生ずる前記投影光学系による前記感光基板上
での投影像の所定の結像特性の変化を、前記結像状態調
整手段を介して補正する結像特性補正手段と、を備えた
ことを特徴とする投影露光装置。
1. An illuminating device for illuminating a mask on which a transfer pattern is formed, and an image of the pattern of the mask is projected on a photosensitive substrate with a predetermined image forming property under illumination light from the illuminating device. In a projection exposure apparatus having a projection optical system, at least one of an optical characteristic group consisting of a polarization characteristic distribution, a transmittance distribution and a phase distribution on a pupil plane in the projection optical system or on a surface in the vicinity thereof. Optical characteristic changing means for changing the optical characteristic, image forming state adjusting means for adjusting the image forming state of the projected image on the photosensitive substrate by the projection optical system, and changing the corresponding optical characteristic by the optical characteristic changing means. An image forming characteristic correcting means for correcting a change in a predetermined image forming characteristic of a projected image on the photosensitive substrate by the projection optical system caused by the image forming state adjusting means. Characterized by Projection exposure system.
【請求項2】 前記結像特性補正手段は、前記光学特性
可変手段により変化させられた光学特性に応じて前記所
定の結像特性の変化量を算出するためのパラメータを変
更するパラメータ切り換え手段と、 該パラメータ切り換え手段により切り換えられたパラメ
ータを用いて前記所定の結像特性の変化量を求める結像
特性演算手段と、 該結像特性演算手段により求められた結像特性の変化量
に基づいて前記結像状態調整手段を介して前記所定の結
像特性の変化を補正する制御手段と、を有することを特
徴とする請求項1記載の投影露光装置。
2. The image forming characteristic correcting means includes a parameter switching means for changing a parameter for calculating a change amount of the predetermined image forming characteristic according to the optical characteristic changed by the optical characteristic changing means. An image forming characteristic calculating means for obtaining a change amount of the predetermined image forming characteristic by using the parameter changed by the parameter changing means, and an image forming characteristic changing means obtained by the image forming characteristic calculating means, The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that corrects a change in the predetermined image formation characteristic via the image formation state adjustment unit.
【請求項3】 前記照明手段から照射される照明光によ
る前記投影光学系内での蓄積エネルギーを求める蓄積エ
ネルギー計測手段を設け、 前記結像特性演算手段は、前記蓄積エネルギー計測手段
により求められた蓄積エネルギー、及び切り換えられた
パラメータに基づいて前記所定の結像特性の変化を補正
することを特徴とする請求項2記載の投影露光装置。
3. An accumulated energy measuring means for determining accumulated energy in the projection optical system by the illumination light emitted from the illuminating means is provided, and the imaging characteristic calculating means is obtained by the accumulated energy measuring means. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein a change in the predetermined image formation characteristic is corrected based on the stored energy and the switched parameter.
【請求項4】 前記照明手段から照射される照明光によ
る前記投影光学系内での蓄積エネルギーを求める蓄積エ
ネルギー計測手段と、 前記光学特性可変手段により対応する光学特性を変化せ
しめたときから、前記蓄積エネルギー計測手段により求
められた蓄積エネルギーが熱拡散により所定の許容量以
下になるまで、前記マスクのパターンの露光を停止する
露光判定手段と、を設けたことを特徴とする請求項1記
載の投影露光装置。
4. A stored energy measuring means for obtaining stored energy in the projection optical system by illumination light emitted from the illuminating means, and the corresponding optical characteristic being changed by the optical characteristic changing means, The exposure determination means for stopping the exposure of the pattern of the mask until the stored energy obtained by the stored energy measuring means becomes less than a predetermined allowable amount due to thermal diffusion. Projection exposure device.
【請求項5】 前記光学特性可変手段により対応する光
学特性を変化させた場合に生ずる、前記投影光学系によ
る前記感光基板上での投影像のディストーションを補正
するためのディストーション補正板を前記マスクと前記
感光基板との間に挿入することを特徴とする請求項1〜
4の何れか一項記載の投影露光装置。
5. A distortion correction plate for correcting distortion of a projected image on the photosensitive substrate by the projection optical system, which occurs when the corresponding optical characteristic is changed by the optical characteristic changing means, and the mask. It is inserted between the photosensitive substrate and the photosensitive substrate.
4. The projection exposure apparatus according to claim 4.
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