JPH0729802A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH0729802A
JPH0729802A JP5174162A JP17416293A JPH0729802A JP H0729802 A JPH0729802 A JP H0729802A JP 5174162 A JP5174162 A JP 5174162A JP 17416293 A JP17416293 A JP 17416293A JP H0729802 A JPH0729802 A JP H0729802A
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reticle
pellicle
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optical system
mask
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Tetsuo Taniguchi
哲夫 谷口
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece

Abstract

PURPOSE:To project the pattern image of a reticle onto a wafer constantly under predetermined imaging conditions regardless of the presence or absence of pellicle and the like. CONSTITUTION:Pellicle decision units 24, 25 or a bar code reader 27 makes a decision whether pellicles 28, 29 are loaded to a reticle R and delivers the decision results to a main controller 26. The main controller 26 calculates thermal deformation of the reticle R depending on the presence or absence of the pellicles 28, 29 and then calculates a variation, e.g. the magnification of image projected onto a wafer W, based on the thermal deformation thus calculated. The magnification of a projection optical system PL is then corrected through a drive element control section 23 such that the variation thus calculated, e.g. the magnification, is offset.

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、薄膜磁気ヘッド、あるいは液晶表示デバイス等をフ
ォトリソグラフィ工程で製造する際に、レチクルのパタ
ーンを感光性の基板上に投影露光するために用いられる
投影露光装置に関し、特にレチクルに防塵膜(ペリク
ル)が張設されている場合等に適用して卓効あるもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is for projecting and exposing a pattern of a reticle onto a photosensitive substrate when a semiconductor integrated circuit, a thin film magnetic head, a liquid crystal display device or the like is manufactured by a photolithography process. The present invention is particularly effective when applied to a projection exposure apparatus used when a reticle is provided with a dust-proof film (pellicle).

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路、薄膜磁気ヘッド、ある
いは液晶表示デバイス等をフォトリソグラフィ工程で製
造する際に、照明光学系からの露光光のもとで、フォト
マスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)
のパターンの像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(ウエハ又はガラスプレート等)上に露
光する投影露光装置が使用されている。この種の投影露
光装置において、半導体集積回路等を高精度に基板上に
形成するためには、投影光学系の結像特性(例えば倍
率、焦点位置等)を常に所定の状態に維持して、レチク
ルのパターン像を基板上に投影露光する必要がある。
2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor integrated circuit, a thin film magnetic head, a liquid crystal display device or the like in a photolithography process, a photomask or a reticle (hereinafter referred to as a "reticle") is exposed to light from an illumination optical system. (Collectively)
There is used a projection exposure apparatus that exposes an image of the pattern of (1) on a substrate (wafer, glass plate, etc.) coated with a photoresist via a projection optical system. In this type of projection exposure apparatus, in order to form a semiconductor integrated circuit or the like on a substrate with high accuracy, the imaging characteristics of the projection optical system (for example, magnification, focus position, etc.) are always maintained in a predetermined state, It is necessary to project and expose the pattern image of the reticle onto the substrate.

【0003】これに関して、露光中にレチクル又は投影
光学系が露光光を吸収することにより、レチクル又は投
影光学系中のレンズエレメント等が熱変形等を起こし、
これによって結像特性が変化した場合にも、最終的に得
られる半導体集積回路等の歩留まりが低下する。そこ
で、従来より、レチクル、又は投影光学系の露光光の吸
収による結像特性の変化を補正する方法が提案されてい
る。先ず、投影光学系の露光光吸収については、例えば
特開昭60−78455号公報又は特開昭63−583
49号公報において、投影光学系に入射する光量を検知
して、投影光学系の光学特性の変動を補正する機構を備
えた投影露光装置が開示されている。また、レチクルの
露光光吸収については、例えば特開平4−192317
号公報において、レチクルの熱変形量を演算によって求
め、この演算結果に応じて投影光学系の光学特性の補正
を行う機構が開示されている。
In this regard, the reticle or the projection optical system absorbs the exposure light during exposure, so that the lens element or the like in the reticle or the projection optical system undergoes thermal deformation or the like,
As a result, even when the imaging characteristics change, the yield of the finally obtained semiconductor integrated circuit or the like decreases. Therefore, conventionally, there has been proposed a method of correcting a change in the imaging characteristic due to absorption of exposure light of a reticle or a projection optical system. First, regarding the absorption of exposure light of the projection optical system, for example, JP-A-60-78455 or JP-A-63-583.
Japanese Patent Publication No. 49 discloses a projection exposure apparatus including a mechanism that detects the amount of light incident on the projection optical system and corrects fluctuations in the optical characteristics of the projection optical system. Regarding the absorption of exposure light by the reticle, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-192317.
In the publication, a mechanism is disclosed in which the amount of thermal deformation of the reticle is calculated and the optical characteristics of the projection optical system are corrected according to the calculation result.

【0004】通常、レチクルの熱変形は、レチクル上に
描かれている回路パターンの遮光部材(通常クロム等の
金属膜)が露光光線を吸収し、レチクルのガラス基板
(通常石英ガラス)が熱膨張を起こすことによって生じ
る。このため、レチクルの熱膨張量を計算によって求め
るため、従来は遮光部材の材質あるいは露光光線の吸収
率、回路パターンの密度分布(パターン存在率)、光源
のパワー等の情報と、予め求めておいた熱変形の変動特
性に対応するモデルとを用いて計算を行っていた。
Usually, in the thermal deformation of the reticle, the light shielding member (usually a metal film such as chromium) of the circuit pattern drawn on the reticle absorbs the exposure light beam, and the glass substrate (usually quartz glass) of the reticle thermally expands. Caused by causing. Therefore, in order to obtain the thermal expansion amount of the reticle by calculation, conventionally, information such as the material of the light shielding member or the absorptance of the exposure light beam, the density distribution (pattern existence rate) of the circuit pattern, the power of the light source, and the like is previously obtained. The calculation was performed using a model corresponding to the variation characteristic of the thermal deformation.

【0005】また、熱変形によって生ずる主な結像特性
の変化は、倍率変化(レチクル全体の熱膨張による)、
又は歪曲収差(ディストーション、レチクルの不均一な
熱膨張による)であるため、従来は例えば投影光学系内
の一部のレンズエレメントを光軸方向へ移動させるか、
又は傾斜させることにより、結像特性の変化を相殺する
ように投影光学系の結像特性を補正していた。なお、こ
の場合の倍率変化とは、投影光学系の投影倍率が変化し
ない場合でも、レチクルの熱膨張によって基板上に露光
される回路パターンの大きさが設計上の大きさから変化
する場合を含む概念である。
The main changes in the image forming characteristics caused by thermal deformation are magnification changes (due to thermal expansion of the entire reticle),
Or because of distortion (due to distortion and non-uniform thermal expansion of the reticle), conventionally, for example, some lens elements in the projection optical system are moved in the optical axis direction, or
Alternatively, the image forming characteristic of the projection optical system is corrected so as to cancel the change in the image forming characteristic by tilting. Note that the change in magnification in this case includes the case where the size of the circuit pattern exposed on the substrate changes from the designed size due to the thermal expansion of the reticle even when the projection magnification of the projection optical system does not change. It is a concept.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体集積回路
等のパターンの微細化に伴い、レチクル上のパターンに
付着する異物(空気中の微小な塵等)による歩留まりの
低下が問題となっている。そこで、レチクルのガラス基
板のパターン形成面若しくは両面にそれぞれ矩形の枠
(ペリクルフレーム)を介して保護膜(所謂ペリクル)
を張設するか、又はカバーガラス等を配することによ
り、回路パターンに直接異物が付着するのを防ぐ方法が
採られている。
In recent years, with the miniaturization of patterns on semiconductor integrated circuits and the like, a decrease in yield due to foreign substances (microscopic dust in the air, etc.) adhering to the patterns on the reticle has become a problem. . Therefore, a protective film (so-called pellicle) is formed on the pattern forming surface or both surfaces of the glass substrate of the reticle via a rectangular frame (pellicle frame).
A method of preventing foreign matter from directly adhering to the circuit pattern is adopted by arranging or arranging a cover glass or the like.

【0007】それらのペリクル等は、その目的から当然
レチクルのガラス基板の一面又は両面に、外部から隔離
され且つ密封された空気室を形成する。このため、レチ
クルが露光光を吸収して温度が上昇したとき、この密封
された空気室の空気が断熱材の役割を果たし、熱がレチ
クルから外部へ伝導するのを防げる。つまり、レチクル
の温度上昇が大きくなる。これにより、同一のレチクル
であってもペリクル等の有無により熱変形の状態が異な
り、結像特性の変化量が異なるという不都合がある。
The pellicle and the like form an air chamber which is isolated and sealed from the outside on one or both surfaces of the glass substrate of the reticle as a matter of course. Therefore, when the reticle absorbs the exposure light and the temperature rises, the air in the sealed air chamber serves as a heat insulating material and prevents heat from being transferred from the reticle to the outside. That is, the temperature rise of the reticle becomes large. As a result, even with the same reticle, the state of thermal deformation differs depending on the presence or absence of a pellicle and the like, and there is the inconvenience that the amount of change in the imaging characteristics differs.

【0008】ペリクル等の影響は、上記のような断熱効
果のみならず、ペリクル等を支持するペリクルフレーム
(金属製の枠)の熱膨張等によりレチクルの変形量が大
きくなる可能性もある。また、同一の投影露光装置で使
用されるレチクルの全てにペリクル等が用いられている
とは限らず、最小線幅が比較的太い粗いパターンが形成
されているレチクルには、ペリクル等が装着されない場
合もある。従って、ペリクル等が使用されているものと
して一様に取り扱うことはできない。
The influence of the pellicle and the like is not only the above-described heat insulating effect, but also the amount of deformation of the reticle may be increased due to thermal expansion of the pellicle frame (metal frame) that supports the pellicle and the like. Further, not all reticle used in the same projection exposure apparatus use pellicles and the like, and reticle in which a rough pattern having a relatively small minimum line width is formed is not mounted with pellicles or the like. In some cases. Therefore, the pellicle and the like cannot be uniformly treated as being used.

【0009】本発明は斯かる点に鑑み、ペリクル等の有
無に拘らず、常に所定の結像状態を維持できる投影露光
装置を供給することを目的とする。
In view of the above point, an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus that can always maintain a predetermined image formation state regardless of the presence or absence of a pellicle or the like.

【0010】[0010]

【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に示すように、照明光(IL)でマス
ク(R)上のパターンを照明する照明光学系(1,5,
8,9)と、マスク(R)のパターンの像を所定の結像
状態で感光基板(W)上に露光する投影光学系(PL)
とを有する投影露光装置において、マスク(R)の形状
を表す形状データを入力するデータ入力手段(24,2
5、27、又は36)と、このデータ入力手段から入力
された形状データに基づき、マスク(R)の熱変形量に
応じて生じるその所定の結像状態の変化量を算出する演
算手段(26)と、この演算手段により算出された変化
量を相殺するように投影光学系(PL)の結像状態を補
正する結像状態補正手段(12,13,19,23)と
を備えたものである。
A projection exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, an illumination optical system (1, 5, 5) for illuminating a pattern on a mask (R) with illumination light (IL).
8, 9) and a projection optical system (PL) for exposing the image of the pattern of the mask (R) on the photosensitive substrate (W) in a predetermined image formation state.
In the projection exposure apparatus having the above, data input means (24, 2) for inputting shape data representing the shape of the mask (R).
5, 27, or 36) and the shape data input from the data input means, the calculation means (26) for calculating the change amount of the predetermined image formation state caused according to the thermal deformation amount of the mask (R). ) And image forming state correcting means (12, 13, 19, 23) for correcting the image forming state of the projection optical system (PL) so as to cancel the amount of change calculated by the calculating means. is there.

【0011】この場合、その形状データの一例は、マス
ク(R)のパターン形成面に対する異物の付着を防止す
るための保護部材(ペリクル等)の有無、及びマスク
(R)の厚さを示すデータである。また、マスク(R)
にパターン形成面に対する異物の付着を防止するための
保護部材(28〜31)が装着されている場合に、例え
ば図6に示すように、その保護部材の内部の温度を計測
するための温度計測手段(61,62)を設け、演算手
段(26)は、温度計測手段(61,62)で計測して
得られた温度情報及びそのデータ入力手段から入力され
た形状データに基づき、マスク(R)の熱変形量に応じ
て生じるその所定の結像状態の変化量を算出することが
望ましい。
In this case, an example of the shape data is data indicating the presence / absence of a protective member (pellicle etc.) for preventing foreign matter from adhering to the pattern forming surface of the mask (R) and the thickness of the mask (R). Is. Also, the mask (R)
When a protection member (28 to 31) for preventing foreign matter from adhering to the pattern formation surface is attached to the surface, a temperature measurement for measuring the temperature inside the protection member as shown in FIG. 6, for example. Means (61, 62) are provided, and the calculation means (26) uses the mask (R) based on the temperature information obtained by the temperature measurement means (61, 62) and the shape data input from the data input means. It is desirable to calculate the amount of change in the predetermined image-forming state that occurs according to the amount of thermal deformation in (4).

【0012】[0012]

【作用】斯かる本発明によれば、マスク(R)のパター
ン像を感光基板(W)上に投影露光するに際して、先ず
そのデータ入力手段からマスク(R)の形状データ(例
えばペリクル等の保護膜の有無、ペリクル等の保護膜の
内部の温度、又はマスクのガラス基板の厚さ等の情報)
を演算手段(26)に入力する。その形状データを用い
て演算手段(26)は、マスク(R)の熱変形量を算出
した後、この熱変形量に基づいて感光基板(W)上に対
する投影像の結像状態(倍率、焦点位置等)の変化量を
算出する。これに応じて結像状態補正手段(12,1
3,19,23)が、例えば投影光学系(PL)を構成
するレンズ内の所定のレンズの光軸方向の位置若しくは
傾斜角を変える、又はマスク(R)の位置若しくは傾斜
角を変える等により、演算手段(26)により算出され
た結像状態の変化量を相殺するようにその結像状態を変
化させる。これにより、ペリクル等の保護膜の有無、又
はマスク(R)のガラス基板の厚さ等に拘らず、感光基
板(W)への投影像の結像状態が所定の状態に維持され
る。
According to the present invention, when the pattern image of the mask (R) is projected and exposed on the photosensitive substrate (W), the shape data of the mask (R) (for example, protection of the pellicle etc.) is first obtained from the data input means. Information about the presence or absence of a film, the temperature inside the protective film such as the pellicle, or the thickness of the glass substrate of the mask)
Is input to the calculating means (26). Using the shape data, the calculation means (26) calculates the thermal deformation amount of the mask (R), and then, based on this thermal deformation amount, the projection image formation state (magnification, focus) on the photosensitive substrate (W). The amount of change in position etc.) is calculated. In accordance with this, the image formation state correction means (12, 1)
3, 19, 23), for example, by changing the position or tilt angle of a predetermined lens in the lens forming the projection optical system (PL) in the optical axis direction, or changing the position or tilt angle of the mask (R) , The image forming state is changed so as to cancel the change amount of the image forming state calculated by the calculating means (26). As a result, the imaging state of the projected image on the photosensitive substrate (W) is maintained in a predetermined state regardless of the presence or absence of a protective film such as a pellicle or the thickness of the glass substrate of the mask (R).

【0013】また、例えば図6に示すように、ペリクル
等の保護部材の内部の温度を計測するための温度計測手
段(61,62)を設け、演算手段(26)が、温度計
測手段(61,62)で計測して得られた温度情報及び
そのデータ入力手段から入力された形状データに基づ
き、マスク(R)の熱変形量に応じて生じるその所定の
結像状態の変化量を算出する場合には、結像状態の変化
量がより正確に算出され、結果として結像状態が所望の
状態により安定に維持される。
Further, as shown in FIG. 6, for example, temperature measuring means (61, 62) for measuring the temperature inside the protective member such as a pellicle is provided, and the calculating means (26) is operated by the temperature measuring means (61). , 62) based on the temperature information obtained by the measurement and the shape data input from the data input means, the amount of change in the predetermined image formation state that occurs according to the amount of thermal deformation of the mask (R) is calculated. In this case, the amount of change in the image formation state is calculated more accurately, and as a result, the image formation state is maintained more stable in the desired state.

【0014】[0014]

【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は本例の投影露光
装置の全体の構成を示し、この図1において、例えば超
高圧水銀ランプよりなる光源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。照明光ILとしては、超高圧水銀ランプ等の輝線
の他に、KrF若しくはArFエキシマレーザ等のレー
ザ光、あるいは金属蒸気レーザやYAGレーザの高調波
等を用いても良い。
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 the entire structure of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, a light source 1 composed of, for example, an ultra-high pressure mercury lamp is an illumination light (i-line or the like) in a wavelength range that exposes a photoresist layer. Generate IL. As the illumination light IL, a laser beam such as a KrF or ArF excimer laser or a harmonic wave of a metal vapor laser or a YAG laser may be used in addition to the bright line of an ultra-high pressure mercury lamp.

【0015】光源1から射出された照明光(露光光)I
Lは、シャッター2及び透過率が大きなビームスプリッ
ター4を通過してフライアイレンズ等より成る第1部分
光学系5に入射する。シャッター2はシャッター駆動系
3により照明光ILの光路の閉鎖及び開放を行う。ほと
んどの照明光はビームスプリッター4を通過し、ビーム
スプリッター4で反射された一部の照明光は、光電変換
素子34の受光面に入射する(詳細後述)。
Illumination light (exposure light) I emitted from the light source 1
The light L passes through the shutter 2 and the beam splitter 4 having a large transmittance and is incident on the first partial optical system 5 including a fly-eye lens or the like. The shutter 2 closes and opens the optical path of the illumination light IL by the shutter drive system 3. Most of the illumination light passes through the beam splitter 4, and a part of the illumination light reflected by the beam splitter 4 enters the light receiving surface of the photoelectric conversion element 34 (details will be described later).

【0016】第1部分光学系5は、レチクルRをほぼ均
一な照度で照明するためのものである。第1部分光学系
5から射出された照明光ILは可変レチクルブラインド
6を通過した後、リレーレンズ及びメインコンデンサー
レンズ等からなる第2部分光学系8に入射する。可変レ
チクルブラインド6の配置面はレチクルRのパターン形
成面と共役関係にあり、駆動系7により可変レチクルブ
ラインド6を構成する複数の可動ブレードを駆動して開
口部の大きさ及び形状を変えることにより、レチクルR
の照明視野を任意に設定することができる。第2部分光
学系8を通過した照明光ILは、ミラー9でほぼ垂直下
方に折り曲げられて、回路パターンが描かれたレチクル
Rをほぼ均一な照度で照明する。
The first partial optical system 5 is for illuminating the reticle R with a substantially uniform illuminance. The illumination light IL emitted from the first partial optical system 5 passes through the variable reticle blind 6 and then enters the second partial optical system 8 including a relay lens and a main condenser lens. The arrangement surface of the variable reticle blind 6 is in a conjugate relationship with the pattern forming surface of the reticle R, and the driving system 7 drives a plurality of movable blades forming the variable reticle blind 6 to change the size and shape of the opening. , Reticle R
The illumination visual field of can be arbitrarily set. The illumination light IL that has passed through the second partial optical system 8 is bent substantially vertically downward by the mirror 9 and illuminates the reticle R on which the circuit pattern is drawn with a substantially uniform illuminance.

【0017】レチクルRはレチクルホルダ18に保持さ
れ、レチクルホルダ18は伸縮自在な複数(例えば3個
よりなり、図1では2個のみ図示)の駆動素子19を介
して水平面内で2次元的に移動自在に支持されたレチク
ルステージ(不図示)上に載置されている。駆動素子1
9としては、電歪素子又は磁歪素子等が使用される。レ
チクルR上にレチクルアライメント顕微鏡32が配置さ
れ、レチクルR上のアライメントマークからの光が、レ
チクルアライメント顕微鏡32を介して撮像素子33に
導かれる。撮像素子33の撮像信号を用いてアライメン
トマークの位置が検出され、この検出結果に基づいてレ
チクルRの位置決め(アライメント)が行われる。撮像
素子33の撮像信号は、レチクルRのパターンの反射率
を求めるためにも使用される。
The reticle R is held by a reticle holder 18, and the reticle holder 18 is two-dimensionally arranged in a horizontal plane through a plurality of expandable and contractible (for example, three, only two are shown in FIG. 1) drive elements 19. It is mounted on a reticle stage (not shown) that is movably supported. Drive element 1
An electrostrictive element or a magnetostrictive element is used as 9. The reticle alignment microscope 32 is arranged on the reticle R, and the light from the alignment mark on the reticle R is guided to the image sensor 33 via the reticle alignment microscope 32. The position of the alignment mark is detected using the image pickup signal of the image pickup device 33, and the reticle R is positioned (aligned) based on the detection result. The image pickup signal of the image pickup device 33 is also used to obtain the reflectance of the pattern of the reticle R.

【0018】また、レチクルRの上下面には異物付着防
止用の保護膜(以下、「ペリクル」という)28及び2
9がそれぞれ矩形の枠(以下、「ペリクルフレーム」と
いう)30及び31を介して張設されている。ペリクル
フレーム30及び31は、通常は金属製であり、使用時
にはペリクルフレーム30及び31に予め塗布された接
着剤によりレチクルRのガラス基板に張り付けられる。
Further, on the upper and lower surfaces of the reticle R, protective films (hereinafter referred to as "pellicle") 28 and 2 for preventing adhesion of foreign matter are provided.
9 are stretched via rectangular frames (hereinafter referred to as “pellicle frames”) 30 and 31. The pellicle frames 30 and 31 are usually made of metal, and when used, they are attached to the glass substrate of the reticle R by an adhesive previously applied to the pellicle frames 30 and 31.

【0019】図2はレチクルRの斜視図であり、この図
2に示すように、ペリクル28,29及びペリクルフレ
ーム30,31とレチクルRのガラス基板とで囲まれた
空間は、レチクルRの上下にそれぞれ密封された空気室
を形成している。図1に戻り、駆動素子制御部23が駆
動素子19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に垂直な面に対して任意の角度だけ
傾斜させることが可能となっている。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。また、レチクルRのパターンにより
反射された照明光、及び投影光学系PL側から戻された
照明光は、それぞれ第2部分光学系8及び第1部分光学
系5等を経てビームスプリッター4に戻り、ビームスプ
リッター4で反射された光束は光電変換素子35で検出
される(詳細後述)。
FIG. 2 is a perspective view of the reticle R. As shown in FIG. 2, the space surrounded by the pellicles 28, 29 and the pellicle frames 30, 31 and the glass substrate of the reticle R is located above and below the reticle R. To form a sealed air chamber. Returning to FIG. 1, the drive element control unit 23 controls the expansion and contraction amounts of the drive element 19 so that the reticle R is translated in the direction of the optical axis AX of the projection optical system PL and a plane perpendicular to the optical axis AX. It is possible to incline at an arbitrary angle with respect to. With the above configuration, it is possible to correct the image forming characteristic of the projection optical system PL, particularly the pincushion type or barrel type distortion. Reticle R
Are positioned so that the center point of the pattern area PA coincides with the optical axis AX. Further, the illumination light reflected by the pattern of the reticle R and the illumination light returned from the projection optical system PL side return to the beam splitter 4 via the second partial optical system 8 and the first partial optical system 5, respectively. The light beam reflected by the beam splitter 4 is detected by the photoelectric conversion element 35 (details will be described later).

【0020】また、レチクルRのパターン領域PA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
の表面が投影光学系PLの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。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、即ち図1中で
はレンズエレメント14、及びレンズエレメント(1
5,16)の各々を駆動素子制御部23により独立に駆
動することが可能となっており、投影光学系PLの結像
特性、例えば投影倍率、歪曲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の瞳面又はそ
の近傍の面内には可変開口絞り(図示省略)が設けられ
ており、これ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 which has passed through the pattern area PA of the reticle R is incident on the projection optical system PL which is telecentric on both sides, and the projection optical system PL projects a projected image of the circuit pattern of the reticle R on the surface of which a photoresist layer is formed. The formed (superimposed) image is superposed and projected (imaged) on one shot area on the wafer W held so that its surface substantially coincides with the best imaging plane of the projection optical system PL. In this embodiment, a part of the lens elements forming the projection optical system PL, that is, the lens element 14 and the lens element (1
5, 16) can be independently driven by the drive element control unit 23, and the imaging characteristics of the projection optical system PL, such as projection magnification and distortion, can be corrected (details will be described later). ). A variable aperture stop (not shown) is provided in the pupil plane of the projection optical system PL or in the vicinity thereof, and the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be changed by this.

【0021】一方、ウエハWはウエハホルダ(θテーブ
ル)8上に真空吸着され、このウエハホルダ8はウエハ
ステージ9上に保持されている。ウエハステージ9は不
図示のモータにより投影光学系PLの最良結像面に対し
任意方向に傾斜可能で、且つ投影光学系PLの光軸方向
(Z方向)に駆動可能であると共に、ステップ・アンド
・リピート方式で2次元移動自在に構成されており、ウ
エハW上の1つのショット領域に対するレチクルRの転
写露光が終了すると、ウエハステージ9は次のショット
位置までステッピングされる。なお、ウエハステージ9
の構成等については、例えば特開昭62−274201
号公報に開示されている。ウエハステージ9の端部には
干渉計(図示省略)からのレーザビームを反射する移動
鏡(図示省略)が固定されており、ウエハステージ9の
2次元的な位置は、その干渉計によって例えば0.01
μm程度の分解能で常時検出されている。
On the other hand, the wafer W is vacuum-sucked on the wafer holder (θ table) 8, and the wafer holder 8 is held on the wafer stage 9. The wafer stage 9 can be tilted in any direction with respect to the best imaging plane of the projection optical system PL by a motor (not shown), can be driven in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL, and can be stepped and It is configured to be two-dimensionally movable by the repeat system, and when the transfer exposure of the reticle R to one shot area on the wafer W is completed, the wafer stage 9 is stepped to the next shot position. The wafer stage 9
For the configuration and the like of JP-A-62-274201
It is disclosed in the publication. A movable mirror (not shown) that reflects a laser beam from an interferometer (not shown) is fixed to the end of the wafer stage 9, and the two-dimensional position of the wafer stage 9 is set to, for example, 0 by the interferometer. .01
It is constantly detected with a resolution of about μm.

【0022】また、ウエハステージ9上には光電変換素
子よりなる照射量モニター22がウエハW上の表面の高
さとほぼ一致する高さに設けられている。照射量モニタ
ー22は、例えば投影光学系PL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変換素子で構成され、このウエハス
テージ9上での照明光の照射量に応じた光情報を主制御
装置26に出力する。この光情報は、レチクルのパター
ン存在率、及び照明光の入射に伴って投影光学系PLに
蓄積されるエネルギー量に対応した結像特性の変化量
(収差量)を求めるための基礎データとなる。
On the wafer stage 9, a dose monitor 22 composed of a photoelectric conversion element is provided at a height which is substantially equal to the height of the surface of the wafer W. The irradiation amount monitor 22 is composed of, for example, a photoelectric conversion element having a light receiving surface having substantially the same area as the image field of the projection optical system PL or the projection area of the reticle pattern, and the irradiation amount of the illumination light on the wafer stage 9. To the main controller 26. This light information serves as basic data for obtaining the pattern existence rate of the reticle and the variation amount (aberration amount) of the imaging characteristic corresponding to the energy amount accumulated in the projection optical system PL with the incidence of the illumination light. .

【0023】更に、図1中には投影光学系PLの最良結
像面に向けてピンホール、あるいはスリットの像を形成
するための結像光束を光軸AXに対して斜めに供給する
照射光学系20と、その結像光束のウエハWの表面での
反射光束をスリットを介して受光する受光光学系21と
から成る斜入射方式のウエハ位置検出系が設けられてい
る。このウエハ位置検出系の構成等については、例えば
特開昭60−168112号公報に開示されており、受
光光学系21からの検出信号によりウエハ表面の最良結
像面に対する上下方向(Z方向)の位置が検出され、こ
の検出結果に基づいてウエハWと投影光学系PLとが所
定の間隔を保つようにウエハステージ9がZ方向に駆動
される。
Further, in FIG. 1, irradiation optics for supplying an image forming light beam for forming an image of a pinhole or a slit toward the best image forming plane of the projection optical system PL obliquely with respect to the optical axis AX. A grazing incidence type wafer position detection system is provided which includes a system 20 and a light receiving optical system 21 which receives a reflected light beam of the imaged light beam on the surface of the wafer W through a slit. The structure of the wafer position detection system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-168112, and a detection signal from the light receiving optical system 21 causes the wafer surface to move in the vertical direction (Z direction) with respect to the best image plane. The position is detected, and based on the detection result, the wafer stage 9 is driven in the Z direction so that the wafer W and the projection optical system PL maintain a predetermined distance.

【0024】また、本実施例では投影光学系PLの最良
結像面が零点基準となるように、予め受光光学系21の
内部に設けられた不図示の平行平板ガラス(プレーンパ
ラレル)の角度が調整され、ウエハ位置検出系のキャリ
ブレーションが行われる。また、例えば特開昭58−1
13706号公報に開示されているような水平位置検出
系を用いる、あるいは投影光学系PLのイメージフィー
ルド内の任意の複数の位置での焦点位置を検出できるよ
うにウエハ位置検出系を構成する(例えば複数のスリッ
ト像をイメージフィールド内に投影する)ことによっ
て、ウエハW上の所定領域の最良結像面に対する傾きが
検出できるように構成されている。
Further, in this embodiment, the angle of a parallel flat glass (plane parallel) (not shown) provided inside the light receiving optical system 21 in advance is set so that the best image plane of the projection optical system PL becomes the zero point reference. The wafer position detection system is adjusted and calibrated. Further, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-1
A wafer position detection system is configured to use a horizontal position detection system as disclosed in Japanese Patent No. 13706, or to detect focal positions at arbitrary plural positions within an image field of the projection optical system PL (for example, By projecting a plurality of slit images in the image field), the inclination of a predetermined region on the wafer W with respect to the best image plane can be detected.

【0025】更に、図1において、主制御装置26は装
置全体の総括制御を行うものであり、オペレータはコン
ソール36を介して主制御装置26に、レチクルRのペ
リクルの有無及びレチクルRのガラス基板の厚さ等の情
報を必要に応じて入力する。また、レチクルRが投影光
学系PLの直上に搬送される途中で、レチクルパターン
の脇に形成されたレチクルの名称を表すバーコードBC
を読み取るためのバーコードリーダ27が設けられてお
り、バーコードリーダ27で読み取られたレチクルの名
称の情報が主制御装置26に供給されている。
Further, in FIG. 1, the main control unit 26 is for performing overall control of the entire apparatus, and the operator controls the main control unit 26 via the console 36 to indicate the presence or absence of the pellicle of the reticle R and the glass substrate of the reticle R. Enter information such as the thickness of the product as needed. A bar code BC representing the name of the reticle formed beside the reticle pattern while the reticle R is being conveyed right above the projection optical system PL.
A bar code reader 27 for reading is read, and information on the name of the reticle read by the bar code reader 27 is supplied to the main controller 26.

【0026】また、レチクルホルダ18の上下にそれぞ
れペリクル判別器24及び25が配置されている。ペリ
クル判別器24及び25は、例えば非接触の光電センサ
ー又は機械式のリミットスイッチ等よりなり、これらペ
リクル判別器24及び25により、それぞれレチクルR
の上面及び下面にペリクルフレーム30,31又はペリ
クル28,29が装着されているかが実際に検出され
る。この検出結果も主制御装置26に出力されている。
主制御装置26は、コンソール36から入力れた情報、
バーコードリーダ27で読み取られた情報、又はペリク
ル判別器24,25で検出された情報等に基づいて、後
述のようにレチクルの熱変形量を演算により求める。
Pellicle discriminators 24 and 25 are arranged above and below the reticle holder 18, respectively. The pellicle discriminators 24 and 25 are, for example, non-contact photoelectric sensors or mechanical limit switches, and the pellicle discriminators 24 and 25 are used to detect the reticle R, respectively.
It is actually detected whether the pellicle frames 30, 31 or the pellicles 28, 29 are mounted on the upper and lower surfaces of the. This detection result is also output to main controller 26.
The main controller 26 uses the information input from the console 36,
Based on the information read by the bar code reader 27, the information detected by the pellicle discriminators 24, 25, and the like, the thermal deformation amount of the reticle is calculated as described later.

【0027】次に、本実施例の結像状態の補正手段につ
いて説明する。この補正手段は本来、大気圧変化、温度
変化あるいは露光光吸収によって生じる投影光学系PL
自体の結像特性の変化を補正する目的で設けられたもの
である。本実施例においては、その補正手段をレチクル
の熱変形によって生ずる結像特性の変化を補正するのに
用いる。結像特性の変化には種々の態様があるが、ここ
ではレチクルの熱変形によって発生すると考えられる成
分についてのみ説明する。最初に、レチクルの熱膨張に
よって発生する倍率変化ΔM、台形歪ΔT、歪曲収差
(所謂樽型、又は糸巻型のディストーション)ΔD、及
びレチクルの撓みによって発生する像面湾曲ΔCについ
て考える。
Next, the means for correcting the image formation state of this embodiment will be described. This correcting means is originally a projection optical system PL that is generated by atmospheric pressure change, temperature change or exposure light absorption.
It is provided for the purpose of correcting the change in the imaging characteristic of itself. In this embodiment, the correction means is used to correct the change in the image forming characteristics caused by the thermal deformation of the reticle. There are various modes of changing the imaging characteristics, but here, only the components considered to be generated by the thermal deformation of the reticle will be described. First, consideration will be given to magnification change ΔM, trapezoidal distortion ΔT, distortion aberration (so-called barrel type or pincushion type distortion) ΔD caused by thermal expansion of the reticle, and field curvature ΔC caused by bending of the reticle.

【0028】先ず、補正機構について説明する。図1に
示すように、本実施例では駆動素子制御部23によって
レチクルR及びレンズエレメント14、レンズエレメン
ト(15,16)の各々を独立に駆動することにより、
上記の結像特性の変化を補正することが可能となってい
る。さて、レチクルRに最も近い第1群のレンズエレメ
ント14は支持部材10に固定され、第2群のレンズエ
レメント(15,16)は一体的に支持部材11に固定
されている。第3群のレンズエレメント17より下部の
レンズエレメントは、投影光学系PLの鏡筒部に固定さ
れている。なお、本実施例において投影光学系PLの光
軸AXとは、鏡筒部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。
First, the correction mechanism will be described. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the drive element control unit 23 independently drives each of the reticle R, the lens element 14, and the lens element (15, 16).
It is possible to correct the above-mentioned change in the image forming characteristic. The first group of lens elements 14 closest to the reticle R is fixed to the support member 10, and the second group of lens elements (15, 16) are integrally fixed to the support member 11. The lens elements below the third group of lens elements 17 are fixed to the lens barrel of the projection optical system PL. In the present embodiment, the optical axis AX of the projection optical system PL refers to the optical axis of the lens element fixed to the lens barrel portion.

【0029】支持部材10は伸縮自在な複数(例えば3
つで、図1中では2つを図示)の駆動素子12を介して
支持部材11に連結され、支持部材11は伸縮自在複数
の駆動素子13を介して鏡筒部に連結されている。駆動
素子19,12,13としては、例えば電歪素子(ピエ
ゾ素子)又は磁歪素子等が用いられ、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、リニアエンコーダ、容量型変位センサ
ー、又は差動トランス等の位置検出器を駆動素子に設
け、駆動素子に与える電圧又は磁界に対応した駆動素子
の位置をモニターして高精度な駆動を可能としている。
A plurality of support members 10 (for example, 3
One of them is connected to the supporting member 11 via two driving elements 12 (shown in FIG. 1), and the supporting member 11 is connected to the lens barrel portion via a plurality of expandable and contractable driving elements 13. As the drive elements 19, 12 and 13, for example, an electrostrictive element (piezo element) or a magnetostrictive element is used, and the displacement amount of the drive element according to the voltage or magnetic field applied to the drive element is obtained in advance. Although not shown here, a position detector such as a linear encoder, a capacitive displacement sensor, or a differential transformer is provided in the drive element in consideration of the hysteresis characteristic of the drive element, and it corresponds to the voltage or magnetic field applied to the drive element. The position of the driving element is monitored to enable highly accurate driving.

【0030】ここで、レンズエレメント14、レンズエ
レメント(15,16)の各々を光軸方向に平行移動し
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及び焦点位置Fの各々が変化する。レンズエレ
メント14の駆動量をx1 、レンズエレメント(15,
16)の駆動量をx2 とすると、投影倍率M、像面湾曲
C及び焦点位置Fの変化量ΔM、ΔC、ΔFの各々は、
次式で表される。
Here, when each of the lens element 14 and the lens elements (15, 16) is translated in the optical axis direction, the projection magnification M, the field curvature C and the focus position F are changed at a rate corresponding to the amount of movement. Each of the changes. The driving amount of the lens element 14 is x 1 , the lens element (15,
If the driving amount in 16) is x 2 , then the projection magnification M, the field curvature C, and the change amounts ΔM, ΔC, and ΔF of the focus position F are
It is expressed by the following equation.

【0031】 ΔM=CM1×x1 +CM2×x2 (1) ΔC=CC1×x1 +CC2×x2 (2) ΔF=CF1×x1 +CF2×x2 (3) なお、CM1、CM2、CC1、CC2、CF1、CF2、は各変化
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
数であり、ΔFは焦点位置の変化量である。
ΔM = C M1 × x 1 + C M2 × x 2 (1) ΔC = C C1 × x 1 + C C2 × x 2 (2) ΔF = C F1 × x 1 + C F2 × x 2 (3) C M1 , C M2 , C C1 , C C2 , C F1 , and C F2 are constants that represent the rate of change of each change amount with respect to the drive amount of the lens element, and ΔF is the change amount of the focal position.

【0032】また、レンズエレメント14を光軸AXに
垂直な直線が回転軸となる様に傾斜(回転)させると台
形歪ΔTが変化する。この様子を図3に示す。図3にお
いて、実線で描かれた正方形のパターンQAがレチクル
Rの投影像として、一点鎖線で示す軸AX1を回転軸と
して図1のレンズエレメント14を傾斜させると、例え
ば点線で描かれた台形状のパターンQBのようにその投
影像を歪ませることができる。
When the lens element 14 is tilted (rotated) so that the straight line perpendicular to the optical axis AX becomes the rotation axis, the trapezoidal distortion ΔT changes. This state is shown in FIG. In FIG. 3, a square pattern QA drawn by a solid line is a projected image of the reticle R, and when the lens element 14 of FIG. 1 is tilted about the axis AX1 shown by a chain line as a rotation axis, for example, a trapezoidal shape drawn by a dotted line. The projected image can be distorted like the pattern QB.

【0033】従って、台形歪ΔTは、そのレンズエレメ
ント14の傾斜角θ1 と回転軸AX1の方向とによって
決まる。説明の便宜上、その回転軸AX1の方向は所定
の方向に固定されているものとして、傾斜角θ1 及びこ
の傾斜角に対する変化率CT1を用いて、その台形歪ΔT
を次式で表す。また、その場合の像面傾斜量をΔLとし
て、変化率CT2を用いてその像面傾斜量ΔLを次のよう
に表す。
Therefore, the trapezoidal distortion ΔT is determined by the inclination angle θ 1 of the lens element 14 and the direction of the rotation axis AX1. For convenience of explanation, assuming that the direction of the rotation axis AX1 is fixed in a predetermined direction, the trapezoidal distortion ΔT is calculated using the tilt angle θ 1 and the rate of change C T1 with respect to this tilt angle.
Is expressed by the following equation. Also, assuming that the image plane tilt amount in this case is ΔL, the image plane tilt amount ΔL is expressed as follows using the change rate C T2 .

【0034】ΔT=CT1θ1 (4) ΔL=CT2θ1 (5) ところで、上述した如く図1のウエハ位置検出系20,
21は投影光学系PLの最良結像面の位置(最適焦点位
置)を零点基準として、最適焦点位置に対するウエハ表
面のずれ量を検出するものである。従って、ウエハ位置
検出系20,21に対して電気的又は光学的に適当なオ
フセット量x3 を与えると、このウエハ位置検出系2
0,21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14、レンズエレメント(1
5,16)の駆動に伴う焦点位置の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。
ΔT = C T1 θ 1 (4) ΔL = C T2 θ 1 (5) By the way, as described above, the wafer position detecting system 20 of FIG.
Reference numeral 21 is for detecting the amount of deviation of the wafer surface with respect to the optimum focus position, with the position of the best image plane of the projection optical system PL (the optimum focus position) as the zero point reference. Therefore, when an appropriate offset amount x 3 is applied electrically or optically to the wafer position detecting systems 20 and 21, the wafer position detecting system 2
By positioning the wafer surface using 0, 21, the lens element 14 and the lens element (1
It is possible to correct the shift of the focal position due to the driving of (5, 16). At this time, the above equation (3) is expressed as the following equation.

【0035】 ΔF=CF1×x1 +CF2×x2+x3 (6) 同様にウエハ位置検出系20,21はウエハ表面の傾斜
量を検出し、ウエハステージの傾斜を制御して投影光学
系PLの最良結像面と一致させる機能を有している。こ
のため焦点位置と同様に、ウエハ表面の傾斜量に適当な
オフセットθ3を与えると、ウエハ位置検出系20,2
1を用いてウエハ傾斜補正を行うことにより、レンズエ
レメント14の駆動に伴う像面傾斜を補正できる。この
とき上記(5)式は次のように表せる。
ΔF = C F1 × x 1 + C F2 × x 2 + x 3 (6) Similarly, the wafer position detection systems 20 and 21 detect the amount of tilt of the wafer surface and control the tilt of the wafer stage to control the projection optical system. It has the function of matching the best image plane of PL. Therefore, similarly to the focus position, if an appropriate offset θ 3 is given to the tilt amount of the wafer surface, the wafer position detection systems 20, 2
By performing the wafer tilt correction using 1, it is possible to correct the image surface tilt accompanying the driving of the lens element 14. At this time, the above equation (5) can be expressed as follows.

【0036】ΔL=CT2θ1+θ3 (7) 同様にレチクルRを光軸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歪曲収差D及び焦点位置Fの
各々が変化する。レチクルRの駆動量をx4 とすると、
歪曲収差D及び焦点位置Fの変化量ΔD及びΔFの各々
は、次式のように表される。
ΔL = C T2 θ 1 + θ 3 (7) Similarly, when the reticle R is translated in the optical axis direction, each of the distortion aberration D and the focus position F changes at a rate of change corresponding to the amount of movement. If the driving amount of the reticle R is x 4 ,
Each of the amounts of change ΔD and ΔF of the distortion aberration D and the focus position F is expressed by the following equations.

【0037】ΔD=DD4×x4 (8) ΔF=CF1×x1+CF2×x2+x3+CF4×x4 (9) なお、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、(1)
式、(2)式、(4)式、(7)式、(9)式において
駆動量x1 〜x4 を設定することによって、変化量Δ
M、ΔC、ΔT、ΔD、ΔF、ΔLを任意に補正するこ
とができる。ここでは6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、投影光学系の結像特性の内、
レチクルの熱変形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がない。ま
た、本実施例で述べた6種類以外の結像特性が大きく変
化する場合には、その結像特性についての補正を行う必
要がある。また、本実施例では結像特性補正機構として
レチクルR及びレンズエレメントの移動により補正する
例を示したが、本実施例で好適な補正機構は他の如何な
る方式であっても良く、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、この密封空間内の気体の圧力
を調整する方式を採用しても構わない。
ΔD = D D4 × x 4 (8) ΔF = C F1 × x 1 + C F2 × x 2 + x 3 + C F4 × x 4 (9) In addition, C D4 and C F4 are the change amounts. It is a constant representing the rate of change of the reticle R with respect to the driving amount. From the above, (1)
Wherein (2), (4), (7), by setting the driving amount x 1 ~x 4 in (9), the amount of change Δ
M, ΔC, ΔT, ΔD, ΔF and ΔL can be arbitrarily corrected. Although the case where six types of image forming characteristics are simultaneously corrected has been described here, among the image forming characteristics of the projection optical system,
If the amount of change in the imaging characteristics due to the thermal deformation of the reticle is negligible, the above correction is not necessary. Further, when the image forming characteristics other than the six types described in the present embodiment change significantly, it is necessary to correct the image forming characteristics. Further, in this embodiment, an example in which the correction is performed by moving the reticle R and the lens element as the image formation characteristic correction mechanism has been shown, but the correction mechanism suitable in this embodiment may be any other method, for example, two A method of sealing the space sandwiched between the lens elements and adjusting the gas pressure in this sealed space may be adopted.

【0038】次に、レチクルの熱変形に伴う結像特性の
変化に対する補正法について簡単に説明する。図1にお
いて主制御装置26は、照射量モニター22、光電変換
素子34,35、及び撮像素子33より種々の光情報を
得ると共に、駆動系7より可変レチクルブラインド6の
開口の形状及び大きさの情報を得る。そして、主制御装
置26は、レチクルRの熱変形量及び投影光学系PL自
体の結像特性の変化量を演算して算出すると共に、駆動
素子制御部23あるいはウエハ位置センサーの集光光学
系21へ制御信号を出す。また、主制御系26にはレチ
クルRの熱変形量を算出するために必要な種々のデータ
(レチクルの遮光部材の種類やパターンの密度分布等)
が記憶されている。また、熱変形量に基づいて結像状態
の変化量を演算するための数式又はテーブル等も格納さ
れている。
Next, a correction method for the change in the image forming characteristic due to the thermal deformation of the reticle will be briefly described. In FIG. 1, main controller 26 obtains various optical information from irradiation amount monitor 22, photoelectric conversion elements 34 and 35, and image pickup element 33, and controls the shape and size of the opening of variable reticle blind 6 from drive system 7. get information. Then, main controller 26 calculates and calculates the amount of thermal deformation of reticle R and the amount of change in the imaging characteristics of projection optical system PL itself, and at the same time, drive element controller 23 or condensing optical system 21 of the wafer position sensor. Issue a control signal to. Further, the main control system 26 includes various data necessary for calculating the thermal deformation amount of the reticle R (type of light blocking member of reticle, pattern density distribution, etc.).
Is remembered. In addition, a mathematical expression, a table, or the like for calculating the change amount of the imaging state based on the thermal deformation amount is also stored.

【0039】本実施例における結像特性の変動量の演算
方法について述べる。本実施例は、レチクルRの熱変形
に応じて発生する結像特性の変動を補正するものであ
り、本実施例では、結像特性の変動量を演算するに当た
って、先ずこのレチクルRの熱変形量を求める。以下、
その方法について説明する。レチクルRの熱変形は、該
レチクルRの温度分布に比例して発生していると考えて
よいので、熱変形量を計算するためにはレチクルRの或
る時間における温度分布が分かれば良い。例えばこの温
度分布を計算機でシミュレーションする手法として、レ
チクルRを或る有限な要素に分解し、各点の温度変化を
差分法、有限要素法等により計算する手法が知られてい
る。
A method of calculating the fluctuation amount of the imaging characteristic in this embodiment will be described. The present embodiment corrects a change in the imaging characteristic caused by the thermal deformation of the reticle R. In the present embodiment, the thermal deformation of the reticle R is first calculated when calculating the variation amount of the imaging characteristic. Find the amount. Less than,
The method will be described. Since it can be considered that the thermal deformation of the reticle R occurs in proportion to the temperature distribution of the reticle R, it is sufficient to know the temperature distribution of the reticle R at a certain time in order to calculate the thermal deformation amount. For example, as a method of simulating this temperature distribution with a computer, a method is known in which the reticle R is decomposed into certain finite elements and the temperature change at each point is calculated by a difference method, a finite element method, or the like.

【0040】例えばレチクルRの正方形の露光エリアを
4×4程度のブロックに分割する。この分割数あるいは
計算法の選択は最終的に必要な精度と、計算機の計算ス
ピード等を加味して決めればよい。レチクルRの熱吸収
はレチクルのパターンの密度によって異なるため、各ブ
ロックのパターン存在率を求める必要がある。パターン
存在率は、例えば図1のウエハステージ9上の照射量モ
ニター22での受光量によって求められる。また、レチ
クルRの遮光部材での熱吸収率を求める必要があるが、
これはレチクルRの各ブロック共通で、例えば光電変換
素子34又は35での受光量から遮光部材の反射率を求
めることにより求められる。
For example, the square exposure area of the reticle R is divided into blocks of about 4 × 4. The number of divisions or the calculation method may be selected in consideration of the finally required accuracy and the calculation speed of the computer. Since the heat absorption of the reticle R varies depending on the density of the reticle pattern, it is necessary to obtain the pattern existence rate of each block. The pattern existence rate is obtained, for example, by the amount of light received by the irradiation amount monitor 22 on the wafer stage 9 in FIG. Further, it is necessary to obtain the heat absorption rate of the light blocking member of the reticle R,
This is common to each block of the reticle R, and is obtained, for example, by obtaining the reflectance of the light shielding member from the amount of light received by the photoelectric conversion element 34 or 35.

【0041】光源1がエキシマレーザ光源等のパルス光
源で、且つ各パルス発光毎にパワーがばらつくときは、
同時に光電変換素子34により各パルス光毎のパワーを
測定してやればよい。これらの情報は上記の様に直接計
測する代わりに、バーコードリーダ27又はコンソール
36から直接主制御装置26に入力してやってもよい。
以上によりレチクルRの各ブロックが吸収する熱量が求
まる。次に各ブロック間の熱の移動量を計算する。つま
り温度の高い部分から低い部分へ熱が移動していく過程
を主制御装置26で計算する。
When the light source 1 is a pulse light source such as an excimer laser light source and the power varies for each pulse emission,
At the same time, the power of each pulsed light may be measured by the photoelectric conversion element 34. These pieces of information may be directly input to the main controller 26 from the bar code reader 27 or the console 36 instead of being directly measured as described above.
From the above, the amount of heat absorbed by each block of the reticle R is obtained. Next, the amount of heat transfer between each block is calculated. That is, the main controller 26 calculates the process in which heat is transferred from the high temperature portion to the low temperature portion.

【0042】また、レチクルRでは各ブロック間だけで
はなく、レチクルホルダ18及びレチクルRの上下の空
間にも熱が逃げていく。各ブロックの温度はこれらの熱
の移動量を逐次計算していくことにより求めることがで
きる。通常ディジタル計算機では、繰り返し計算を行う
ことにより解を求めていく方法が採られる。このとき、
時間的なレチクルRの熱吸収の情報を得るために、シャ
ッター駆動系3又は光電変換素子34からの情報を繰り
返し計算毎に得て計算を行う。各ブロックの温度よりレ
チクルRの熱変形量が求まる。これにより、レチクルR
上の各点がどのように移動したかが求まる。
In the reticle R, heat escapes not only between the blocks but also in the spaces above and below the reticle holder 18 and the reticle R. The temperature of each block can be obtained by sequentially calculating the amount of heat transfer. Generally, a digital computer adopts a method of obtaining a solution by repeatedly performing calculations. At this time,
In order to obtain information on the heat absorption of the reticle R with respect to time, information from the shutter drive system 3 or the photoelectric conversion element 34 is repeatedly obtained for each calculation. The thermal deformation amount of the reticle R can be obtained from the temperature of each block. This allows the reticle R
We can see how each of the points above moved.

【0043】次に、前記の補正機構により倍率変化Δ
M、台形歪ΔT、歪曲収差ΔD、及び像面湾曲ΔCの各
成分を補正したときに誤差が最も小さくなるような補正
量を求め、この補正量で補正を行う。補正量の計算は例
えば最小自乗法、あるいは誤差の最大点が最小になる方
法等にて行う。さて、上記の熱伝導の計算を行うには、
予めレチクルRの各ブロック間の熱の授受、あるいはレ
チクルホルダー18及びレチクルRの周辺の空間へ逃げ
る熱の特性を示すパラメータを求めておく必要がある。
これらのパラメータは、レチクルRのガラスの材質ある
いは周囲の空気の流れによって決まる数値であり、実験
的又はシミュレーション計算によって予め求めておくも
のである。これらのパラメータは主制御装置26内のメ
モリに記憶されている。
Next, the magnification change Δ by the correction mechanism described above.
The correction amount that minimizes the error when the respective components of M, the trapezoidal distortion ΔT, the distortion aberration ΔD, and the field curvature ΔC are corrected is obtained, and the correction amount is corrected. The correction amount is calculated by, for example, the method of least squares or the method of minimizing the maximum error point. Now, to calculate the above heat conduction,
It is necessary to obtain in advance heat transfer between the blocks of the reticle R, or to obtain a parameter indicating the characteristics of heat that escapes to the space around the reticle holder 18 and the reticle R.
These parameters are numerical values determined by the material of the glass of the reticle R or the flow of ambient air, and are obtained in advance by experimental or simulation calculations. These parameters are stored in memory within main controller 26.

【0044】さて、以上の説明はレチクルRに防塵膜と
してのペリクルが装着されていない場合についてのもの
であった。しかし、同一パターンで同一材質のレチクル
であっても、ペリクルの有無によって前記特性の内、レ
チクルRの上下の空間へ逃げていく熱量が異なる。つま
り、同じエネルギーの照明光で露光しても、ペリクルの
有無によって温度の上昇量に差が出て、レチクルの熱変
形による結像特性の変化量も異なる。
The above description has been made on the case where the reticle R is not equipped with a pellicle as a dustproof film. However, even for reticles having the same pattern and the same material, the amount of heat that escapes to the space above and below the reticle R among the above characteristics differs depending on the presence or absence of a pellicle. That is, even if exposure is performed with illumination light of the same energy, the amount of temperature rise varies depending on the presence or absence of the pellicle, and the amount of change in the imaging characteristics due to thermal deformation of the reticle also differs.

【0045】図4はペリクル付きのレチクル及びペリク
ルが無いレチクルを模式的に示し、この図4を参照して
ペリクルの有無の影響について説明する。通常、投影露
光装置は、高精度に温度調節され且つ清浄な空気が常に
循環するシステムになっている。特に、レチクル及びウ
エハ等の周囲は異物の付着を防ぐため、図4(a)及び
(b)のように横方向から空気が吹き付けられている。
このため、ペリクルが無い図4(a)の場合、レチクル
Rの表面から直接熱が奪われて行くことになる。しか
し、図4(b)のペリクル付きのレチクルRの場合、熱
はペリクル28及び29の表面から奪われて行くのみで
ある。しかも、ペリクル28,29とレチクルRのガラ
ス基板との間の空間は断熱性の良好な空気で満たされて
いるため、熱が逃げて行く効率はペリクル28,29が
無い場合に比べて極めて小さい。
FIG. 4 schematically shows a reticle with a pellicle and a reticle without a pellicle. The influence of the presence or absence of the pellicle will be described with reference to FIG. Usually, the projection exposure apparatus is a system in which the temperature is controlled with high accuracy and clean air is constantly circulated. In particular, in order to prevent foreign matters from adhering to the periphery of the reticle and wafer, air is blown from the lateral direction as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
Therefore, in the case of FIG. 4A where there is no pellicle, heat is directly taken from the surface of the reticle R. However, in the case of the reticle R with a pellicle shown in FIG. 4B, heat is only taken from the surfaces of the pellicles 28 and 29. Moreover, since the space between the pellicles 28 and 29 and the glass substrate of the reticle R is filled with air having a good heat insulating property, the efficiency of heat escape is extremely small as compared with the case without the pellicles 28 and 29. .

【0046】別の言い方をすれば、レチクルRのガラス
基板の表面にとって、ペリクル28,29が無いときに
は、装置で設定された温度で流れている空気との間の熱
伝達が生じるが、ペリクル付きのレチクルの場合は、暖
められた、しかも流れていない空気との間の熱伝達が生
じる。熱伝達は一般に両者の温度差に比例し、相手の気
体の流速が速いと熱伝達はより効率的に行われる。この
ため、図4(b)のようなペリクル付きのレチクルRの
場合の方が、図4(a)のようなペリクルが無いレチク
ルRと比べて、熱伝達の効率が悪いことになる。また、
レチクルRの温度上昇は、露光光から吸収する熱量と、
外部へ逃げていく熱量とのバランスにより決まる。従っ
て、ペリクル付きのレチクルの場合は、逃げていく熱量
が少ないので、ペリクル無しのレチクルに比べてより高
い温度でバランスがとれることになる。このことは、ペ
リクル付きのレチクルRの方が熱変形量が大きくなるこ
とを示している。
In other words, when there is no pellicle 28 or 29 on the surface of the glass substrate of the reticle R, heat transfer occurs between the surface of the glass substrate and the air flowing at the temperature set by the apparatus. In the case of the reticle, heat transfer occurs between the reticle and the air that has been warmed and is not flowing. The heat transfer is generally proportional to the temperature difference between the two, and the heat transfer is more efficient if the flow velocity of the other gas is high. Therefore, in the case of the reticle R with the pellicle as shown in FIG. 4B, the efficiency of heat transfer is lower than that of the reticle R without the pellicle as shown in FIG. 4A. Also,
The temperature rise of the reticle R depends on the amount of heat absorbed from the exposure light,
It is determined by the balance with the amount of heat that escapes to the outside. Therefore, in the case of the reticle with the pellicle, the amount of heat that escapes is small, so that the reticle can be balanced at a higher temperature than the reticle without the pellicle. This indicates that the reticle R with a pellicle has a larger amount of thermal deformation.

【0047】実験によれば、ペリクル付きのレチクルの
方が、ペリクル無しのレチクルに比べて熱変形量が約
1.5〜2倍程度になることが確認されている。ペリク
ルの有無は同一の投影露光装置に使用されるレチクル全
てに共通ではなく、コスト及び使い勝手の面から例えば
パターンの粗いレチクルにはペリクルを付けることな
く、パターンの細かいレチクルにはペリクルを付けると
いった使用法が採られる。このため、主制御装置26に
は何らかの手段により、ペリクルの有無を知らせ、レチ
クルの熱変形量計算のパラメータを変更する必要があ
る。本実施例では、図1に示すように、レチクルRの上
下に例えば非接触の光電センサー、あるいは接触式のス
イッチ等よりなるペリクル判別器24及び25を配し、
ペリクル判別器24及び25により検出したペリクルの
有無の情報を主制御装置26に伝える構成としている。
Experiments have confirmed that the reticle with the pellicle has a thermal deformation amount of about 1.5 to 2 times that of the reticle without the pellicle. The presence or absence of a pellicle is not common to all reticles used in the same projection exposure apparatus, and from the viewpoint of cost and ease of use, for example, a reticle with a rough pattern does not have a pellicle, and a reticle with a fine pattern has a pellicle. The law is adopted. Therefore, it is necessary to inform main controller 26 of the presence or absence of the pellicle by some means and change the parameters for calculating the thermal deformation amount of the reticle. In this embodiment, as shown in FIG. 1, pellicle discriminators 24 and 25 composed of, for example, a non-contact photoelectric sensor or a contact switch are arranged above and below the reticle R,
Information on the presence or absence of a pellicle detected by the pellicle discriminators 24 and 25 is transmitted to the main controller 26.

【0048】但し、レチクルRへのペリクルの有無の情
報は、オペレータがコンソール36から主制御装置26
に入力してもよい。図1のペリクル28,29は、レチ
クルRの上下面に張設されているが、通常、レチクルR
のガラス基板の厚さが十分ある場合には、ペリクルはレ
チクルRの下面(パターン形成面)にしか取り付けられ
ない。そこで、ペリクル判別器24,25をレチクルR
の上下面の両方に設け、ペリクルの有無の他に、ペリク
ルの個数をも判別することが望ましい。また、ペリクル
フレーム30,31だけがレチクルRに接着され、ペリ
クル28,29だけが無い場合も考えられるので、ペリ
クル判別器24,25では、ペリクル28,29そのも
のの有無を判別するようにしてもよい。
However, the information on the presence / absence of the pellicle on the reticle R is set by the operator from the console 36 to the main controller 26.
You may enter in. The pellicles 28 and 29 in FIG. 1 are stretched on the upper and lower surfaces of the reticle R.
If the thickness of the glass substrate is sufficient, the pellicle can be attached only to the lower surface (pattern forming surface) of the reticle R. Therefore, the pellicle discriminators 24 and 25 are set to the reticle R.
It is desirable to provide both on the upper and lower surfaces and determine the number of pellicles as well as the presence or absence of pellicles. Further, it may be considered that only the pellicle frames 30 and 31 are adhered to the reticle R and only the pellicles 28 and 29 are not present. Therefore, the pellicle discriminators 24 and 25 determine whether or not the pellicles 28 and 29 themselves are present. Good.

【0049】投影露光装置の中にはレチクルRへの塵等
の異物の付着の状態を検査する異物検査装置が装備され
ているものもあり、更にレチクルRに装着されたペリク
ルへの異物の付着状態を検査できるものもある。斯かる
異物検査装置では、当然ペリクルの有無は判別できる
か、又は何らかの方法でオペレータがペリクルの有無を
入力してやる方式となっているため、その異物検査装置
からペリクルの有無の情報を主制御装置26が受け取っ
てもよい。ペリクルの有無による特性の差は予め実験等
によって求めておき、この結果を主制御装置26内に記
憶しておけば良い。
Some projection exposure apparatuses are equipped with a foreign matter inspection apparatus for inspecting the state of adhesion of foreign matter such as dust to the reticle R. Further, the foreign matter adheres to the pellicle mounted on the reticle R. Some can check the condition. In such a foreign matter inspection apparatus, the presence or absence of the pellicle can be discriminated, or the operator inputs the presence or absence of the pellicle in some way. Therefore, the presence or absence of the pellicle is notified from the foreign matter inspection apparatus to the main controller 26. May receive. The difference in the characteristics depending on the presence or absence of the pellicle may be previously obtained by an experiment or the like, and this result may be stored in the main controller 26.

【0050】また、ペリクルの中には、図5に示すよう
に、ペリクルフレーム30及び31の一部にそれぞれ通
気穴51及び53が穿設してあり、ここからの異物の進
入を防ぐためフィルター部材52及び54が設けられて
いるものもある。この通気穴51,53の目的はペリク
ル28,29の周囲の大気圧の変化によりペリクル2
8,29が内側又は外側へ膨らむのを防ぐためである。
この通気穴51,53の大きさ及びフィルター部材5
2,54を空気が通過するときの抵抗等により、僅かな
がらでも通気穴51,53から熱の出入りが考えられ
る。そこで、必要に応じて、この通気穴51,53及び
フィルター部材52,54の情報を主制御装置26に入
力してやればよい。以上よりペリクルの有無による熱伝
達特性の差に対しても、良好にレチクルの熱変形に対す
る補正を行うことができる。
Further, in the pellicle, as shown in FIG. 5, ventilation holes 51 and 53 are formed in parts of the pellicle frames 30 and 31, respectively, and a filter is provided to prevent foreign matter from entering there. In some, members 52 and 54 are provided. The purpose of these ventilation holes 51, 53 is to change the atmospheric pressure around the pellicles 28, 29 so that the pellicle 2 is
This is to prevent 8, 29 from bulging inward or outward.
The size of the ventilation holes 51 and 53 and the filter member 5
It is conceivable that heat may flow in and out of the ventilation holes 51 and 53, though a slight amount, due to resistance or the like when air passes through 2, 54. Therefore, the information of the ventilation holes 51, 53 and the filter members 52, 54 may be input to the main controller 26 as needed. As described above, the thermal deformation of the reticle can be satisfactorily corrected even with respect to the difference in heat transfer characteristics due to the presence or absence of the pellicle.

【0051】上述の例では間接的にペリクルの有無の情
報から補正を行う方法を示したが、ペリクル内部の温度
を直接測定する方法も考えられる。図6はペリクル2
8,29の内部の温度を直接計測する場合を示し、この
図6において、ペリクルフレーム30及び31に形成さ
れた貫通孔を介してペリクル28及び29の内側にそれ
ぞれ温度センサー61及び62が導かれている。これら
温度センサー61及び62で実際に計測されたレチクル
Rの上下面の近傍の温度の情報が主制御装置26に供給
されている。
In the above example, the method of indirectly correcting the information based on the presence / absence of the pellicle is shown, but a method of directly measuring the temperature inside the pellicle is also conceivable. Figure 6 shows the pellicle 2
6 shows a case where the temperature inside 8 and 29 is directly measured. In FIG. 6, temperature sensors 61 and 62 are guided inside the pellicles 28 and 29 through through holes formed in the pellicle frames 30 and 31, respectively. ing. Information on the temperatures near the upper and lower surfaces of the reticle R actually measured by the temperature sensors 61 and 62 is supplied to the main controller 26.

【0052】逆に、ペリクルが無い場合に、レチクルR
の上下面の温度を測定しても、温度制御されて一定温度
に保たれた空気と、レチクルRにより暖められた空気と
が混じり合って温度が揺らいでいるので、温度計測を行
う意味は無い。これに対して、ペリクルの内部は密封さ
れた空間で、しかも対流等でペリクル内部がほぼ均一な
温度となっていると考えられる。そこで温度測定をする
意味がある。前述したように、レチクルRのガラス基板
と、ペリクル内部の空気との間の熱伝導はその温度差に
比例するため、ペリクル内部の温度を測定すると上記の
熱伝達量が推定でき、主制御装置26内部の計算をより
正確に行える利点がある。また、レチクルR内の非等方
的な変形(例えば台形歪)を考えずに等方的な歪、例え
ば倍率、歪曲収差のみを考えるのであれば、直接ペルク
ル内の空気の温度と、ウエハ上に投影される像の結像特
性の変化量との間の関係付けを行ってもよい。この方法
によれば、主制御装置26内部で複雑な計算を行う必要
がない。
Conversely, if there is no pellicle, the reticle R
Even if the temperatures of the upper and lower surfaces are measured, the temperature is fluctuated due to the mixture of the air temperature-controlled and kept at a constant temperature and the air warmed by the reticle R, so there is no point in measuring the temperature. . On the other hand, it is considered that the inside of the pellicle is a sealed space, and the inside of the pellicle has a substantially uniform temperature due to convection or the like. Therefore, it makes sense to measure the temperature. As described above, the heat conduction between the glass substrate of the reticle R and the air inside the pellicle is proportional to the temperature difference, so the above heat transfer amount can be estimated by measuring the temperature inside the pellicle, and the main controller There is an advantage that the calculation inside 26 can be performed more accurately. Further, if only anisotropic distortion such as magnification and distortion is considered without considering anisotropic deformation (for example, trapezoidal distortion) in the reticle R, the temperature of the air in the pellicle and the wafer A correlation may be established between the amount of change in the image formation characteristics of the image projected onto the image. According to this method, it is not necessary to perform complicated calculation inside the main controller 26.

【0053】今までの例は、ペリクル28,29の内部
の温度を問題としてきたが、ペリクルフレーム30,3
1はレチクルRのガラス面に直接接着されているため
に、接着力が強い場合にはペリクルフレーム30,31
の伸縮がレチクルR自体の伸縮に効いてくることもあり
有る。このため、接着に用いた接着剤あるいは接着法
(接着時の圧力、温度等)も情報として主制御装置26
に入力し、ペリクルフレーム30,31の伸縮が効くか
否かを判断するようにしてもよい。また、ペリクルフレ
ーム30,31の伸縮が効く場合、その材質により膨張
率が異なるためペリクルフレーム30,31の材質又は
膨張率を入力する必要がある。通常、ペリクルフレーム
30,31は金属製であるため、ペリクルフレーム3
0,31の熱膨張率はレチクルRのガラス基板に比べて
大きく、ペリクルフレーム30,31に追従してレチク
ルRの膨張量が大きくなることが考えられる。また、ペ
リクル28,29も通常透過率の大きな材質で作られて
いるが、ペリクル28,29そのものが露光光を吸収
し、ペリクル28,29とレチクルRとの間の空気層を
熱する働きをする可能性もある。そこで必要に応じて、
ペリクル28,29の材質、透過率、又は厚さ等をペル
クル情報として主制御装置26に入力し、このペリクル
情報を使用してレチクルRの熱変形量を算出してもよ
い。
In the examples so far, the temperature inside the pellicles 28 and 29 has been a problem.
Since 1 is directly bonded to the glass surface of the reticle R, if the adhesive force is strong, the pellicle frames 30, 31
The expansion and contraction of may affect the expansion and contraction of the reticle R itself. Therefore, the main controller 26 also uses the adhesive used for bonding or the bonding method (pressure, temperature, etc. when bonding) as information.
May be input to determine whether or not the expansion and contraction of the pellicle frames 30 and 31 is effective. In addition, when the pellicle frames 30 and 31 are effectively expanded and contracted, the expansion coefficient differs depending on the material, so it is necessary to input the material or expansion coefficient of the pellicle frames 30 and 31. Since the pellicle frames 30 and 31 are usually made of metal, the pellicle frame 3
The coefficient of thermal expansion of 0 and 31 is larger than that of the glass substrate of the reticle R, and it is considered that the expansion amount of the reticle R increases following the pellicle frames 30 and 31. The pellicles 28 and 29 are also usually made of a material having a high transmittance, but the pellicles 28 and 29 themselves absorb the exposure light and function to heat the air layer between the pellicles 28 and 29 and the reticle R. There is also a possibility. So, if necessary,
The material, transmittance, or thickness of the pellicles 28, 29 may be input to the main controller 26 as pellicle information, and the thermal deformation amount of the reticle R may be calculated using this pellicle information.

【0054】また、当然ながらレチクルRのガラス基板
の材質、厚さ等も熱膨張に効くため、これらガラス基板
の情報を主制御装置26に入力し、これらの情報を使用
する必要がある。通常、レチクルRのガラス基板として
は光の透過率が良く且つ熱膨張率の小さい石英ガラスが
用いられるが、価格等の面から他の材質を用いることも
考えられる。逆に、本実施例のようにレチクルRの熱変
形量に起因する結像特性の変化に対する補正機能がある
装置においては、レチクルRのガラス基板として廉価な
ガラスを使用することができるとも言える。また、レチ
クルRのガラス基板が厚いと熱容量が大きくなり、一般
的に熱伝導の時定数も大きくなり、レチクルRの熱膨張
量は同一の照明光のエネルギーに対して小さくなる。そ
こで、レチクルRのガラス基板の厚さの情報は、レチク
ルRの熱変形量を算出する上で有効な情報である。
Naturally, the material, thickness, etc. of the glass substrate of the reticle R also have an effect on thermal expansion, so it is necessary to input information on these glass substrates to the main controller 26 and use these information. Normally, as the glass substrate of the reticle R, quartz glass having a good light transmittance and a small coefficient of thermal expansion is used, but it is also conceivable to use other materials in terms of price and the like. On the contrary, it can be said that inexpensive glass can be used as the glass substrate of the reticle R in the apparatus having the correction function for the change in the image forming characteristic due to the thermal deformation amount of the reticle R as in the present embodiment. If the glass substrate of the reticle R is thick, the heat capacity increases, and the time constant of heat conduction generally increases, so that the thermal expansion amount of the reticle R decreases with respect to the energy of the same illumination light. Therefore, the information on the thickness of the glass substrate of the reticle R is effective information for calculating the thermal deformation amount of the reticle R.

【0055】なお、上述実施例では全て、図1の主制御
装置26の内部での計算を基に補正を行っていたが、例
えばレチクルアライメント顕微鏡32の撮像素子33で
レチクルR上に描かれたアライメントマークの位置を実
際に観察し、その位置の変化よりレチクルRの熱変形量
を実測し、この結果に基づいて補正することも可能であ
る。この場合でも、レチクルRの内部の熱変形量は分か
らないため、そのような実測と主制御装置26の内部で
の計算とを組み合わせてもよい。また、レチクルRのア
ライメントマークを観察するために、図1のようにレチ
クルアライメント顕微鏡32の照明系でアライメントマ
ークを照明する必要があり、この照明光でウエハW上の
フォトレジストが感光する可能性がある。そこで、露光
動作中にはレチクルRの熱変形量の実測を行うことはで
きない。このため、例えばウエハ交換毎にレチクルRの
熱変形量を測定し、その間は計算により補間していく方
法も考えられる。
In all of the above-described embodiments, the correction is performed based on the calculation inside the main controller 26 of FIG. 1, but the image is drawn on the reticle R by the image pickup device 33 of the reticle alignment microscope 32, for example. It is also possible to actually observe the position of the alignment mark, measure the thermal deformation amount of the reticle R from the change in the position, and correct it based on this result. Even in this case, since the thermal deformation amount inside the reticle R is unknown, such actual measurement may be combined with the calculation inside the main controller 26. Further, in order to observe the alignment mark of the reticle R, it is necessary to illuminate the alignment mark with the illumination system of the reticle alignment microscope 32 as shown in FIG. 1, and this illumination light may expose the photoresist on the wafer W. There is. Therefore, the thermal deformation amount of the reticle R cannot be actually measured during the exposure operation. Therefore, for example, a method of measuring the thermal deformation amount of the reticle R each time the wafer is exchanged and interpolating by calculation during the period may be considered.

【0056】また、ペリクル付きのレチクルを使う投影
露光装置と、ペリクル付きのレチクルを使わない投影露
光装置とがはっきり分かれて使用される場合、個々の投
影露光装置では、どちらか一方に固定されたパラメータ
を用いてレチクルの熱変形量を計算すればよい。また、
両者の中間のパラメータを用いて計算されたレチクルの
熱変形量でも制御誤差が許容できるときには、それら2
種類の投影露光装置においてそれぞれその中間のパラメ
ータを使用してレチクルの熱変形量を算出しても良い。
When a projection exposure apparatus that uses a reticle with a pellicle and a projection exposure apparatus that does not use a reticle with a pellicle are used separately, each projection exposure apparatus is fixed to either one. The thermal deformation amount of the reticle may be calculated using the parameters. Also,
If the control error is acceptable even with the thermal deformation amount of the reticle calculated using the parameter between the two,
The amount of thermal deformation of the reticle may be calculated by using an intermediate parameter in each type of projection exposure apparatus.

【0057】また、上述実施例では、レチクルRへの異
物の付着を防止するために防塵膜としてのペリクルが使
用されているが、ペリクルの代わりにカバーグラスを使
用する場合には、そのカバーグラスの有無の情報等を主
制御装置26に入力し、主制御装置26はその情報から
レチクルRの熱変形量を算出すれば良い。このように本
発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の構成を取り得る。
Further, in the above-mentioned embodiment, the pellicle as the dustproof film is used to prevent the foreign matter from adhering to the reticle R. However, when a cover glass is used instead of the pellicle, the cover glass is used. Information about the presence / absence of information is input to the main controller 26, and the main controller 26 may calculate the thermal deformation amount of the reticle R from the information. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、マスクの形状データ
(防塵膜の有無等の情報)が入力され、この形状データ
に基づいてマスクの熱変形量、ひいては結像状態の変化
量が算出され、この結像状態の変化量を相殺するように
結像状態が補正されるため、ペリクル等の有無に拘ら
ず、常に所定の結像状態で感光基板上にマスクのパター
ンを投影露光できる利点がある。
According to the present invention, mask shape data (information such as the presence or absence of a dustproof film) is input, and the amount of thermal deformation of the mask, and thus the amount of change in the image formation state, is calculated based on this shape data. Since the image forming state is corrected so as to cancel out the change amount of the image forming state, there is an advantage that the mask pattern can be always projected and exposed on the photosensitive substrate in the predetermined image forming state regardless of the presence or absence of the pellicle. is there.

【0059】また、その形状データが、マスクのパター
ン形成面に対する異物の付着を防止するための保護部材
の有無、及びそのマスクの厚さを示すデータである場合
には、そのマスクの熱変形量を正確に算出できる。ま
た、マスクの保護部材の内部の温度を計測するための温
度計測手段を設け、演算手段が、その温度計測手段で計
測して得られた温度情報及びデータ入力手段から入力さ
れた形状データに基づき、そのマスクの熱変形量に応じ
て生じる所定の結像状態の変化量を算出する場合には、
マスクの熱変形量をより正確に算出できる。
If the shape data is data indicating the presence or absence of a protective member for preventing foreign matter from adhering to the pattern forming surface of the mask and the thickness of the mask, the amount of thermal deformation of the mask. Can be calculated accurately. Further, a temperature measuring means for measuring the temperature inside the protective member of the mask is provided, and the calculating means is based on the temperature information obtained by the temperature measuring means and the shape data inputted from the data input means. , When calculating the change amount of a predetermined image formation state caused according to the thermal deformation amount of the mask,
The thermal deformation amount of the mask can be calculated more accurately.

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

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

【図2】図1のペリクル付きのレチクルを示す斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view showing a reticle with a pellicle shown in FIG.

【図3】実施例の結像特性補正機構による投影像の歪み
の補正の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of correction of distortion of a projected image by the image formation characteristic correction mechanism of the embodiment.

【図4】照明光吸収によりレチクルに蓄積された熱の空
気への放出状態を模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state where heat accumulated in a reticle due to absorption of illumination light is released to air.

【図5】ペリクル付きのレチクルのペリクルフレームに
通気孔が形成されている場合の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structure in which a vent hole is formed in a pellicle frame of a reticle with a pellicle.

【図6】ペリクル付きのレチクルのペリクル内部の空気
の温度を測定する場合の構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration for measuring the temperature of air inside a pellicle of a reticle with a pellicle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ 12,13,19 駆動素子 20 ウエハ位置センサーの照射光学系 21 ウエハ位置センサーの受光光学系 22 照射量モニター 23 駆動素子制御部 24,25 ペリクル判別器 26 主制御装置 27 バーコードリーダ 28,29 ペリクル 30,31 ペリクルフレーム 36 コンソール 1 Light Source R Reticle PL Projection Optical System W Wafer 12, 13, 19 Driving Element 20 Wafer Position Sensor Irradiation Optical System 21 Wafer Position Sensor Receiving Optical System 22 Irradiation Level Monitor 23 Driving Element Controller 24, 25 Pellicle Discriminator 26 Main Control device 27 Bar code reader 28,29 Pellicle 30,31 Pellicle frame 36 Console

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明光でマスク上のパターンを照明する
照明光学系と、前記マスクのパターンの像を所定の結像
状態で感光基板上に露光する投影光学系とを有する投影
露光装置において、 前記マスクの形状を表す形状データを入力するデータ入
力手段と、 該データ入力手段から入力された前記形状データに基づ
き、前記マスクの熱変形量に応じて生じる前記所定の結
像状態の変化量を算出する演算手段と、 該演算手段により算出された変化量を相殺するように前
記投影光学系の結像状態を補正する結像状態補正手段
と、を備えたことを特徴とする投影露光装置。
1. A projection exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates a pattern on a mask with illumination light; and a projection optical system that exposes an image of the pattern on the mask onto a photosensitive substrate in a predetermined image formation state. Data input means for inputting shape data representing the shape of the mask, and based on the shape data input from the data input means, a change amount of the predetermined image formation state caused according to a thermal deformation amount of the mask. A projection exposure apparatus comprising: calculation means for calculating; and image formation state correction means for correcting the image formation state of the projection optical system so as to cancel the amount of change calculated by the calculation means.
【請求項2】 前記形状データが、前記マスクのパター
ン形成面に対する異物の付着を防止するための保護部材
の有無、及び前記マスクの厚さを示すデータであること
を特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
2. The shape data is data indicating the presence or absence of a protective member for preventing adhesion of foreign matter to the pattern formation surface of the mask, and the thickness of the mask. Projection exposure equipment.
【請求項3】 前記マスクにパターン形成面に対する異
物の付着を防止するための保護部材が装着されている場
合に、前記保護部材の内部の温度を計測するための温度
計測手段を設け、前記演算手段は、前記温度計測手段で
計測して得られた温度情報及び前記データ入力手段から
入力された前記形状データに基づき、前記マスクの熱変
形量に応じて生じる前記所定の結像状態の変化量を算出
することを特徴とする請求項1又は2記載の投影露光装
置。
3. When the mask is equipped with a protective member for preventing foreign matter from adhering to the pattern formation surface, temperature measuring means for measuring the temperature inside the protective member is provided, and the calculation is performed. The means is based on the temperature information obtained by the temperature measuring means and the shape data input from the data input means, and the change amount of the predetermined image formation state caused according to the thermal deformation amount of the mask. The projection exposure apparatus according to claim 1 or 2, wherein
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