JPH09260252A - Imagery characteristics evaluation method of projection optical system, and projection aligner using the method - Google Patents

Imagery characteristics evaluation method of projection optical system, and projection aligner using the method

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JPH09260252A
JPH09260252A JP8067883A JP6788396A JPH09260252A JP H09260252 A JPH09260252 A JP H09260252A JP 8067883 A JP8067883 A JP 8067883A JP 6788396 A JP6788396 A JP 6788396A JP H09260252 A JPH09260252 A JP H09260252A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly and accurately detect imagery characteristics of a projection optical system used for a projection aligner, without being affected by the flatness of a running guide surface of a wafer stage. SOLUTION: Calibration of a reference surface of a plurality of measurement points with multipoint focus position detecting systems 4a, 4b of an oblique incidence system is performed by using a reference plane board 8 arranged on a Z tilt stage 7. A specified surface region of a wafer 3 is transferred in the exposure field of a projection optical system. Positions in the Z direction of a plurality of measurement points on the wafer 3 are simultaneously measured with the focus position detecting systems 4a, 4b, and images of a pattern IP for measurement of a reticle 2 are exposed on a plurality of the measurement points. After similar operations are repeated while the position in the Z direction of the wafer 3 is shifted little by little, the wafer 3 is developed, and imagery forming characteristics of a projection optical system 1 are calculated from the exposed image formed on the wafer 3.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で
マスク上のパターンを感光基板上に投影する投影光学系
の結像特性評価方法及びこの結像特性評価方法を使用す
る投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention projects a pattern on a mask onto a photosensitive substrate in a photolithography process for manufacturing, for example, a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (CCD etc.), a thin film magnetic head or the like. The present invention relates to an image forming characteristic evaluation method for a projection optical system and a projection exposure apparatus using this image forming characteristic evaluation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、半導体素子等を製造するための
フォトリソグラフィ工程では、マスクとしてのレチクル
上に形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板
としてのウエハ(又はガラスプレート等)上に高精度に
転写するステッパー等の投影露光装置が使用されてい
る。これらの投影露光装置においては、ウエハ上にレチ
クルのパターンの像を高解像度で転写するための投影光
学系には優れた結像特性が要求される。そのため、例え
ば定期的に投影光学系の像面傾斜及び像面湾曲等の結像
特性が測定され、この測定結果に基づいてその結像特性
の補正が行われていた。
2. Description of the Related Art For example, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device or the like, a pattern formed on a reticle as a mask is transferred onto a wafer (or a glass plate or the like) as a photosensitive substrate through a projection optical system. A projection exposure apparatus such as a stepper that transfers with high accuracy is used. In these projection exposure apparatuses, a projection optical system for transferring a reticle pattern image on a wafer with high resolution is required to have excellent imaging characteristics. Therefore, for example, image forming characteristics such as image plane inclination and image surface curvature of the projection optical system are regularly measured, and the image forming characteristics are corrected based on the measurement result.

【0003】ところで、投影露光装置には、通常ウエハ
の高さ方向(Z方向)の位置及び傾斜角を調整できるZ
チルトステージ、及びウエハを2次元平面(XY平面)
上の所望位置に位置決めするXYステージから構成され
るウエハステージが装備されている。そして、従来はウ
エハを載置するウエハステージ、特にXYステージの案
内面(走り案内面)がほぼ完全な平面であるという前提
に基づいて、次のような方法により投影光学系の結像特
性の測定が行われていた。
By the way, in the projection exposure apparatus, the position of the wafer in the height direction (Z direction) and the tilt angle are usually adjusted to Z.
Two-dimensional plane (XY plane) for tilt stage and wafer
The wafer stage is equipped with an XY stage that is positioned at a desired position above. Then, based on the premise that the guide surface (running guide surface) of a wafer stage on which a wafer is placed, particularly an XY stage, is a substantially perfect plane, the following method is used to determine the imaging characteristics of the projection optical system. The measurement was taking place.

【0004】図11は、従来の結像特性の測定方法を説
明するための図を示し、図12は図11の一部の平面図
を示している。これらの図11及び図12は、投影光学
系1の露光フィールドIARの端部の位置Aでの像面を
計測している状態を示している。この図11において、
投影光学系1の左右の側面にウエハ3Bの焦点位置を検
出するための送光光学系50a及び受光光学系50bか
らなる斜入射方式の焦点位置検出系(以下、「焦点位置
検出系50a,50b」という)が設置されており、送
光光学系50aからウエハ3B上で投影光学系1の光軸
AXとほぼ交差する検出点Cに向けて、光軸AXに対し
て斜めに検出光FLが照射される。検出点Cには例えば
スリット像が投影される。以下、投影光学系1の光軸A
Xに平行にZ軸を取り、そのZ軸に垂直な平面上にX軸
及びY軸を取り説明する。
FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional method of measuring an image forming characteristic, and FIG. 12 is a plan view of a part of FIG. 11 and 12 show a state in which the image plane at the position A at the end of the exposure field IAR of the projection optical system 1 is being measured. In FIG. 11,
An oblique incidence type focus position detection system (hereinafter, referred to as "focus position detection systems 50a and 50b") including a light sending optical system 50a and a light receiving optical system 50b for detecting the focus position of the wafer 3B on the left and right side surfaces of the projection optical system 1. ) Is installed, and the detection light FL is obliquely directed to the optical axis AX from the light transmission optical system 50a toward the detection point C on the wafer 3B that substantially intersects the optical axis AX of the projection optical system 1. Is irradiated. For example, a slit image is projected on the detection point C. Hereinafter, the optical axis A of the projection optical system 1
The Z axis is taken parallel to X, and the X axis and Y axis are taken on a plane perpendicular to the Z axis for explanation.

【0005】ウエハ3B上に照射された検出光FLはウ
エハ3B上で反射され、その反射光は受光光学系50b
に入射する。受光光学系50bからは検出点Cに対応す
るウエハ3B上の計測点P1 の高さ位置に対応する検出
信号が出力される。図11に示すように、ウエハ3Bの
表面Sにはうねりがある。このうねりが像面計測に影響
するのを回避するため、次のようなシーケンスで露光が
行われる。
The detection light FL irradiated on the wafer 3B is reflected on the wafer 3B, and the reflected light is received by the light receiving optical system 50b.
Incident on. The light receiving optical system 50b outputs a detection signal corresponding to the height position of the measurement point P 1 on the wafer 3B corresponding to the detection point C. As shown in FIG. 11, the surface S of the wafer 3B has undulations. In order to prevent the undulation from affecting the image plane measurement, the exposure is performed in the following sequence.

【0006】 先ずXYステージ5を駆動し、フォト
レジストが塗布された2点鎖線で示すウエハ3Bの表面
Sの計測点P1 を焦点位置検出系50a,50bの検出
点Cに移動して、Zチルトステージ7を駆動し、計測点
1 のZ方向の位置を所望の位置に設定する。 次に、Zチルトステージ7をロックした状態で、計
測点P1 が露光フィールドIARの端部の像面計測対象
の位置Aに位置決めされるようにXYステージ5を駆動
する。図11において実線で示す曲線がウエハ3Bの移
動後の状態を示している。図12に示すように、この動
作により露光フィールドIARに対応するウエハ3B上
の2点鎖線で示す領域AR1が露光フィールドIARに
移動した形となる。そして、ウエハ3Bをその状態にし
たまま、不図示の照明光学系からレチクル上の結像評価
用のパターンに露光用の照明光を照射し、ウエハ3B上
の計測点P1 上にそのパターンの像IPAの露光を行
う。この例におけるパターンの像IPAはX方向に伸び
た複数のスリット状のマークと、Y方向に伸びた複数の
スリット状のマークとから構成されたパターンの像であ
る。
First, the XY stage 5 is driven to move a measurement point P 1 on the surface S of the wafer 3B coated with a two-dot chain line coated with photoresist to a detection point C of the focus position detection systems 50a and 50b, and to move Z The tilt stage 7 is driven to set the position of the measurement point P 1 in the Z direction to a desired position. Next, with the Z tilt stage 7 locked, the XY stage 5 is driven so that the measurement point P 1 is positioned at the position A of the image plane measurement target at the end of the exposure field IAR. In FIG. 11, the curve indicated by the solid line shows the state after the movement of the wafer 3B. As shown in FIG. 12, by this operation, the area AR1 indicated by the two-dot chain line on the wafer 3B corresponding to the exposure field IAR is moved to the exposure field IAR. Then, with the wafer 3B kept in that state, an illumination optical system (not shown) irradiates the pattern for image formation evaluation on the reticle with the illumination light for exposure, and the pattern is projected onto the measurement point P 1 on the wafer 3B. The image IPA is exposed. The pattern image IPA in this example is a pattern image composed of a plurality of slit-shaped marks extending in the X direction and a plurality of slit-shaped marks extending in the Y direction.

【0007】 次に、Zチルトステージ7を駆動し、
ウエハ3Bの高さを変化させて複数の高さで上記の
動作を繰り返す。この場合、既に露光したパターンと新
たに露光するパターンとが、ウエハ3B上で重ならない
ように、ウエハ3B上の露光位置をXY平面内で少しず
つずらしながら露光する。 次に、露光フィールドIAR内の位置A以外の複数
の位置において、上記〜の動作を行う。
Next, the Z tilt stage 7 is driven,
The height of the wafer 3B is changed and the above operation is repeated at a plurality of heights. In this case, the exposure position on the wafer 3B is slightly shifted in the XY plane so that the already-exposed pattern and the newly-exposed pattern do not overlap on the wafer 3B. Next, the above operations 1 to 3 are performed at a plurality of positions other than the position A in the exposure field IAR.

【0008】 次に、以上の動作により露光されたウ
エハ3Bを現像し、露光フィールドIAR内の各位置に
対して、露光されたパターンが最もよく解像しているZ
方向の位置を検出する。以上の動作により、
露光フィールドIAR内の各位置の結像面がXYステー
ジ5の走り案内面を基準として、どれだけ湾曲、傾斜し
ているかが求められる。
Next, the wafer 3B exposed by the above operation is developed, and the exposed pattern Z is most resolved at each position in the exposure field IAR.
Detect the position in the direction. By the above operation,
How much the image forming plane at each position in the exposure field IAR is curved or inclined with reference to the running guide surface of the XY stage 5 is required.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の技
術では、上記の動作で計測点P1 の高さを設定(計
測)してからの動作で露光を行うまでにXYステージ
5が移動するため、XYステージ5の走り案内面の平面
度が十分に高くなければ結像特性の測定誤差が生ずると
いう不都合がある。XYステージ5の走り案内面の平面
度には限界があり、完全な平面度を得ることは不可能で
ある。また、使用される投影露光装置には使用期間の経
過に伴って、XYステージの走り案内面の平面度が低下
したものもある。特に、最近では半導体素子等の回路の
微細化に対応して、投影光学系の開口数が大きくなり、
それに伴って要求される焦点深度が浅くなっている。従
って、投影光学系の像面湾曲や像面傾斜等の結像特性に
対する要求も厳しくなっているため、従来の方法では避
けることが難しいXYステージの走り案内面の平面度の
不足に伴う結像特性の誤差が無視できない状況となって
いる。
In the prior art as described above, the XY stage 5 moves until the exposure is performed by the operation after the height of the measurement point P 1 is set (measured) by the above operation. Therefore, unless the flatness of the running guide surface of the XY stage 5 is sufficiently high, there is an inconvenience that a measurement error of the imaging characteristic occurs. There is a limit to the flatness of the running guide surface of the XY stage 5, and it is impossible to obtain perfect flatness. Further, in some projection exposure apparatuses used, the flatness of the running guide surface of the XY stage decreases with the lapse of the usage period. In particular, recently, the numerical aperture of the projection optical system has increased in response to the miniaturization of circuits such as semiconductor elements,
Along with that, the depth of focus required is becoming shallower. Therefore, the demands on the image forming characteristics of the projection optical system, such as the field curvature and the image surface inclination, are becoming stricter, so that the image formation due to the lack of flatness of the running guide surface of the XY stage, which is difficult to avoid by the conventional method. The error in the characteristics cannot be ignored.

【0010】また、露光フィールドIAR内の複数の計
測位置毎に上記の動作を繰り返して行う必要があ
り、計測位置の数に比例して測定時間が長くなり、スル
ープット(生産性)が低下するという不都合もある。本
発明は斯かる点に鑑み、ウエハを位置決めするステージ
の走り案内面の平面度の影響を受けることなく、投影光
学系の像面湾曲や像面傾斜等の結像特性を迅速且つ高精
度に評価できる投影光学系の結像特性評価方法を提供す
ることを目的とする。更に、本発明はそのような投影光
学系の結像特性評価方法を使用する投影露光装置を提供
することをも目的とする。
Further, it is necessary to repeat the above operation for each of a plurality of measurement positions in the exposure field IAR, and the measurement time becomes long in proportion to the number of measurement positions, and the throughput (productivity) is lowered. There are also inconveniences. In view of the above problems, the present invention provides quick and highly accurate imaging characteristics such as field curvature and field tilt of a projection optical system without being affected by the flatness of the travel guide surface of a stage for positioning a wafer. It is an object of the present invention to provide a method for evaluating the imaging characteristics of a projection optical system that can be evaluated. A further object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus that uses such an image forming characteristic evaluation method for a projection optical system.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による投影光学系
の結像特性評価方法は、所定のパターンの像を感光基板
(3)上に投影露光するための投影光学系(1)の結像
特性評価方法において、その感光基板(3)上の複数の
計測点(13A〜13E)でその投影光学系(1)の光
軸(AX)方向の位置を検出するとともに、その感光基
板(3)上の複数の計測点(13A〜13E)のそれぞ
れを評価用のパターン(IP)の像で露光する段階と、
その複数の計測点(13A〜13E)に対応してその感
光基板(3)上に形成された評価用のパターンの像(I
P1〜IP3)から得られる情報と、その複数の計測点
(13A〜13E)それぞれのその光軸(AX)方向の
位置とに基づいて、その投影光学系(1)の結像特性を
評価する段階と、を含むものである。
According to the method for evaluating the image forming characteristics of a projection optical system according to the present invention, an image of a projection optical system (1) for projecting and exposing an image of a predetermined pattern onto a photosensitive substrate (3) is formed. In the characteristic evaluation method, the positions of the projection optical system (1) in the optical axis (AX) direction are detected at a plurality of measurement points (13A to 13E) on the photosensitive substrate (3), and the photosensitive substrate (3) is detected. Exposing each of the plurality of measurement points (13A to 13E) above with an image of an evaluation pattern (IP);
An image (I) of an evaluation pattern formed on the photosensitive substrate (3) corresponding to the plurality of measurement points (13A to 13E).
The imaging characteristics of the projection optical system (1) are evaluated based on the information obtained from P1 to IP3) and the positions of the plurality of measurement points (13A to 13E) in the optical axis (AX) direction. And stages.

【0012】斯かる本発明の投影光学系の結像特性評価
方法によれば、感光基板(3)上の複数の計測点(13
A〜13E)の光軸(AX)方向の位置の計測と、それ
らの複数の計測点(13A〜13E)上への評価用のパ
ターン(IP)の像の露光とを同時に行う。従って、計
測点(13A〜13E)の光軸方向の位置の計測とその
露光との間に、感光基板(3)を移動する必要がないの
で、例えば感光基板(3)の移動に伴って発生する光軸
方向の計測誤差の原因となるステージ装置の走り案内面
の平面度の影響を受けることがなく、投影光学系(1)
の結像特性が高精度に評価できる。また、感光基板
(3)上の複数の計測点を一度に検出するので、計測時
間が短縮される。
According to the image forming characteristic evaluation method of the projection optical system of the present invention, a plurality of measurement points (13) on the photosensitive substrate (3) are provided.
The measurement of the position of the optical axis (AX) direction of (A to 13E) and the exposure of the image of the evaluation pattern (IP) onto the plurality of measurement points (13A to 13E) are simultaneously performed. Therefore, since it is not necessary to move the photosensitive substrate (3) between the measurement of the positions of the measurement points (13A to 13E) in the optical axis direction and the exposure thereof, the photosensitive substrate (3) is generated along with the movement of the photosensitive substrate (3). The projection optical system (1) is not affected by the flatness of the running guide surface of the stage device, which causes a measurement error in the optical axis direction.
The imaging characteristics of can be evaluated with high accuracy. Moreover, since a plurality of measurement points on the photosensitive substrate (3) are detected at once, the measurement time can be shortened.

【0013】また、本発明による投影露光装置は、露光
用の照明光(IL)のもとで、マスク(2)上の転写用
パターンの像を投影光学系(1)を介して感光基板
(3)上に投影する投影露光装置において、その感光基
板(3)をその投影光学系(1)の光軸(AX)方向に
移動する高さ調整ステージ(7)と、その感光基板
(3)上の複数の計測点(13A〜13E)でその投影
光学系(1)の光軸(AX)方向の位置を検出する焦点
位置検出手段(4a,4b)と、この焦点位置検出手段
で検出されたその感光基板(3)の表面の凹凸情報を記
憶する記憶手段(9)と、を有し、その高さ調整ステー
ジ(7)を介して所定の感光基板(3)をその投影光学
系の光軸(AX)方向の複数の位置に設定したときに、
それぞれその焦点位置検出手段(4a,4b)で検出さ
れるその所定の感光基板(3)の表面の凹凸情報をその
記憶手段(9)に記憶するものである。
In the projection exposure apparatus according to the present invention, the image of the transfer pattern on the mask (2) is exposed to the photosensitive substrate (1) through the projection optical system (1) under the illumination light (IL) for exposure. 3) In a projection exposure apparatus for projecting onto a projection exposure apparatus, a height adjusting stage (7) for moving the photosensitive substrate (3) in the optical axis (AX) direction of the projection optical system (1) and the photosensitive substrate (3). Focus position detection means (4a, 4b) for detecting the position of the projection optical system (1) in the optical axis (AX) direction at the plurality of measurement points (13A to 13E) above, and the focus position detection means. And a storage unit (9) for storing the unevenness information of the surface of the photosensitive substrate (3), and a predetermined photosensitive substrate (3) is connected to the projection optical system of the projection optical system via the height adjusting stage (7). When set at multiple positions in the optical axis (AX) direction,
The unevenness information of the surface of the predetermined photosensitive substrate (3) detected by the focus position detection means (4a, 4b) is stored in the storage means (9).

【0014】斯かる本発明の投影露光装置によれば、感
光基板(3)を投影光学系(1)の光軸(AX)方向の
複数の位置に設定し、それらの複数の位置において、感
光基板(3)上の複数の計測点(13A〜13E)の光
軸(AX)方向の位置を同時に計測し、その計測結果に
基づいて感光基板(3)の表面の凹凸情報を得るため、
その光軸方向の位置における感光基板(3)の正確な凹
凸情報に基づいて、投影光学系(1)の結像特性を高精
度に調整することができる。
According to the projection exposure apparatus of the present invention, the photosensitive substrate (3) is set at a plurality of positions in the optical axis (AX) direction of the projection optical system (1), and the photosensitive substrate (3) is exposed at the plurality of positions. In order to simultaneously measure the positions of the plurality of measurement points (13A to 13E) on the substrate (3) in the optical axis (AX) direction and obtain the unevenness information of the surface of the photosensitive substrate (3) based on the measurement result,
The image forming characteristics of the projection optical system (1) can be adjusted with high accuracy based on accurate information on the unevenness of the photosensitive substrate (3) at the position in the optical axis direction.

【0015】この場合、その高さ調整ステージ(7)上
に、表面の平面度が既知の基準部材(8)を設けること
が好ましい。これにより、その基準部材(8)を用い
て、焦点位置検出手段(4a,4b)を正確にキャリブ
レーション(較正)することができ、その正確に較正さ
れた焦点位置検出系(4a,4b)を使用して、感光基
板(3)上の複数の計測点の光軸(AX)方向の位置を
正確に計測できる。
In this case, it is preferable to provide a reference member (8) whose surface flatness is known on the height adjusting stage (7). As a result, the focus position detecting means (4a, 4b) can be accurately calibrated using the reference member (8), and the accurately calibrated focus position detection system (4a, 4b). Can be used to accurately measure the positions of a plurality of measurement points on the photosensitive substrate (3) in the optical axis (AX) direction.

【0016】また、その高さ調整ステージ(7)は、更
にその感光基板(3)の傾斜角を調整することが好まし
い。これにより感光基板(3)の表面を計測された像面
に合わせ込むことができる。
Further, it is preferable that the height adjusting stage (7) further adjusts the inclination angle of the photosensitive substrate (3). This allows the surface of the photosensitive substrate (3) to be aligned with the measured image plane.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態の
一例につき図1〜図10を参照して説明する。本例は、
レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ上の各
ショット領域に一括露光するステッパー型の投影露光装
置において投影光学系の結像特性を評価する場合に本発
明を適用したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example,
The present invention is applied to the case where the image forming characteristics of the projection optical system are evaluated in a stepper type projection exposure apparatus that collectively exposes the shot area on the wafer with the pattern of the reticle via the projection optical system.

【0018】図2は、本例で使用される投影露光装置の
全体の概略構成の斜視図を示し、この図2において、光
源、レチクル上の照度分布を均一化するフライアイレン
ズ、、レチクル上での照明範囲を制限する可変の視野絞
り、及びコンデンサレンズ等を含む照明光学系LAから
射出された露光用の照明光ILはレチクル2上に均一な
照度分布で照射される。照明光ILとしては、例えば超
高圧水銀ランプの輝線であるi線やg線、KrFエキシ
マレーザ光やArFエキシマレーザ光等のエキシマレー
ザ光、あるいは、銅蒸気レーザやYAGレーザの高調波
等が用いられる。レチクル2を通過した照明光ILによ
り、フォトレジストが塗布されたウエハ3上の各ショッ
ト領域に投影光学系1を介して、回路パターンの像が転
写露光される。以下、投影光学系1の光軸AXに平行な
方向にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面上の直交座標系を
X軸及びY軸として説明する。
FIG. 2 is a perspective view of the overall schematic configuration of the projection exposure apparatus used in this example. In FIG. 2, the light source, the fly-eye lens for uniformizing the illuminance distribution on the reticle, and the reticle are shown. The illumination light IL for exposure emitted from the illumination optical system LA including a variable field diaphragm that limits the illumination range in (1), a condenser lens, and the like is applied to the reticle 2 with a uniform illuminance distribution. As the illumination light IL, for example, i-line or g-line which is a bright line of an ultra-high pressure mercury lamp, excimer laser light such as KrF excimer laser light or ArF excimer laser light, or a harmonic wave of a copper vapor laser or a YAG laser is used. To be The illumination light IL that has passed through the reticle 2 transfers and exposes an image of the circuit pattern onto each shot area on the wafer 3 coated with the photoresist, via the projection optical system 1. In the following description, the Z axis is taken in the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system 1, and the orthogonal coordinate system on the plane perpendicular to the Z axis is the X axis and the Y axis.

【0019】このとき、レチクル2は、光軸AXに垂直
な2次元平面上を微動できる不図示のレチクルステージ
上に載置されている。本例のレチクル2上のパターン領
域の両側に、レチクル2の位置合わせ用の十字状のレチ
クルアライメントマークRMA,RMBが形成されてい
る。また、レチクル2上のパターン領域内の4隅及び光
軸AXの近傍に投影光学系1の結像特性を計測するため
の5個の評価用パターン12A〜12Eが形成されてい
る。以下、これらの評価用パターン12A〜12Eをま
とめて計測用パターンIPとして説明する。なお、図2
においては、これらの評価用パターン12A〜12E
は、それぞれX方向又はY方向に長いスリット状のパタ
ーンが複数個配列された状態で示されているが、実際に
は図8に示すように、複数の菱形の基本マークから構成
されている。詳しくは後述する。
At this time, the reticle 2 is placed on a reticle stage (not shown) that can be finely moved on a two-dimensional plane perpendicular to the optical axis AX. Cross-shaped reticle alignment marks RMA and RMB for aligning the reticle 2 are formed on both sides of the pattern area on the reticle 2 of this example. Further, five evaluation patterns 12A to 12E for measuring the image forming characteristics of the projection optical system 1 are formed in the four corners of the pattern area on the reticle 2 and in the vicinity of the optical axis AX. Hereinafter, these evaluation patterns 12A to 12E will be collectively described as a measurement pattern IP. Note that FIG.
In these, these evaluation patterns 12A to 12E
Is shown in a state in which a plurality of slit-shaped patterns each long in the X direction or the Y direction are arranged, but actually, as shown in FIG. 8, it is composed of a plurality of basic diamond-shaped marks. Details will be described later.

【0020】一方、ウエハ3は、Zチルトステージ7上
の不図示のウエハホルダに真空吸着され、Zチルトステ
ージ7は、Zチルトステージ7の3隅の裏面側に固定さ
れた伸縮自在のフォーカス・レベリング機構6a〜6c
を介して、Yステージ5Y上をX方向に移動自在なXス
テージ5X上に載置されている。フォーカス・レベリン
グ機構6a〜6cは、装置全体を統轄制御する主制御系
9により制御されており、通常の露光時には主制御系9
の指令に基づいてパターンの像面がウエハ3の表面に一
致するように、Zチルトステージ7の高さ及び傾斜角を
調節する。また、Yステージ5Yは、ウエハベース10
上をY方向に移動自在に構成されている。このYステー
ジ5Y及びXステージ5XによりXYステージ5が構成
され、XYステージ5及びZチルトステージ7等よりウ
エハステージが構成されている。XYステージ5は主制
御系9により制御されており、主制御系9は不図示の干
渉計からのXYステージ5の位置情報に基づいてXYス
テージ5を制御してウエハ3を2次元的に位置決めし、
所謂ステップ・アンド・リピート方式で露光を行う。な
お、投影光学系1の結像特性の評価時には、未露光のウ
エハ3上にレチクル2上の計測用パターンIPの像が露
光転写される。
On the other hand, the wafer 3 is vacuum-sucked to a wafer holder (not shown) on the Z tilt stage 7, and the Z tilt stage 7 is fixed to the back side of the three corners of the Z tilt stage 7 and is capable of expanding and contracting focus leveling. Mechanisms 6a-6c
It is mounted on the X stage 5X that is movable in the X direction on the Y stage 5Y via the. The focus / leveling mechanisms 6a to 6c are controlled by a main control system 9 that controls the entire apparatus, and during normal exposure, the main control system 9 is used.
The height and tilt angle of the Z tilt stage 7 are adjusted so that the image surface of the pattern coincides with the surface of the wafer 3 based on the command of. In addition, the Y stage 5Y includes the wafer base 10
The upper part is configured to be movable in the Y direction. The Y stage 5Y and the X stage 5X constitute an XY stage 5, and the XY stage 5 and the Z tilt stage 7 constitute a wafer stage. The XY stage 5 is controlled by a main control system 9, and the main control system 9 controls the XY stage 5 based on position information of the XY stage 5 from an interferometer (not shown) to position the wafer 3 two-dimensionally. Then
Exposure is performed by a so-called step-and-repeat method. During the evaluation of the image forming characteristics of the projection optical system 1, the image of the measurement pattern IP on the reticle 2 is exposed and transferred onto the unexposed wafer 3.

【0021】更に、本例の投影露光装置の投影光学系1
の側面部には、露光フィールドIAR内の複数の位置に
スリット像を投影する送光光学系4a、及び送光光学系
4aから射出された検出光FLのウエハ3からの反射光
を受光してそれらのスリット像を再結像する受光光学系
4bからなる斜入射方式の多点の焦点位置検出系(以
下、「焦点位置検出系4a,4b」という)が設置され
ている。送光光学系4aは、ウエハステージの上方で投
影光学系1のY軸にたいして反時計周りに45°回転し
た下部側面側に配置され、送光光学系4aと光軸AXに
関して対称に受光光学系4bが設置されている。この焦
点位置検出系4a,4bにより、ウエハ3の表面の複数
点でのZ方向の位置(焦点位置)が精密に測定される。
この場合、送光光学系4aからは、ウエハ3上のフォト
レジストを感光させない波長の検出光FLがウエハ3上
に照射され、その検出光FLのウエハ3上からの反射光
を受光光学系4bにより受光している。ウエハ3の所定
の基準平面に対するZ方向の変位はその反射光により再
結像されたスリット像の位置ずれとして検出され、その
位置ずれ量に対応する複数のフォーカス信号が主制御系
9に供給される。主制御系9は、それらのフォーカス信
号に基づいてウエハ3の表面が投影光学系1の結像面に
合致するようにフォーカス・レベリング機構6a〜6c
を駆動する。
Further, the projection optical system 1 of the projection exposure apparatus of this example
The side surface of the wafer receives the reflected light from the wafer 3 of the light-transmitting optical system 4a for projecting slit images at a plurality of positions in the exposure field IAR, and the detection light FL emitted from the light-transmitting optical system 4a. An oblique incidence type multi-point focus position detection system (hereinafter, referred to as “focus position detection systems 4a and 4b”) including a light receiving optical system 4b for re-forming the slit images is installed. The light sending optical system 4a is arranged above the wafer stage on the lower side surface side which is rotated by 45 ° counterclockwise with respect to the Y axis of the projection optical system 1, and is symmetrical with respect to the light sending optical system 4a with respect to the optical axis AX. 4b is installed. The focus position detection systems 4a and 4b accurately measure the Z-direction positions (focus positions) at a plurality of points on the surface of the wafer 3.
In this case, the light-transmitting optical system 4a irradiates the wafer 3 with detection light FL having a wavelength that does not expose the photoresist on the wafer 3, and the reflected light of the detection light FL from the wafer 3 is received by the light-receiving optical system 4b. Is received by. The displacement of the wafer 3 in the Z direction with respect to a predetermined reference plane is detected as the positional deviation of the slit image re-formed by the reflected light, and a plurality of focus signals corresponding to the positional deviations are supplied to the main control system 9. It Based on these focus signals, the main control system 9 adjusts the focus / leveling mechanisms 6a to 6c so that the surface of the wafer 3 matches the image plane of the projection optical system 1.
Drive.

【0022】なお、焦点位置検出系4a,4bの検出光
FLは、露光フィールドIAR内の複数の計測点の焦点
位置を計測できるように、それらの複数の計測点に対応
する複数のスリット像を投影する。図面上では検出光F
Lとして、各スリット像を形成する光束の主光線を示し
ている。そして、その露光フィールドIAR内の複数の
計測点における焦点位置からウエハ3の傾斜成分が検出
される。通常、後述のように、投影光学系1の結像面が
零点基準となるように複数のフォーカス信号のオフセッ
ト調整が行われ、受光光学系4bからの各フォーカス信
号が0になるようにオートフォーカス及びオートレベリ
ングが行われる。
The detection light FL of the focus position detection systems 4a and 4b forms a plurality of slit images corresponding to the plurality of measurement points so that the focus positions of the plurality of measurement points in the exposure field IAR can be measured. To project. In the drawing, the detection light F
As L, the chief ray of the light flux forming each slit image is shown. Then, the tilt component of the wafer 3 is detected from the focus positions at a plurality of measurement points in the exposure field IAR. Usually, as described later, offset adjustment of a plurality of focus signals is performed so that the image forming surface of the projection optical system 1 becomes a zero point reference, and autofocus is performed so that each focus signal from the light receiving optical system 4b becomes zero. And auto leveling is performed.

【0023】また、Zチルトステージ7の+X,−Y方
向の角部には、その多点の焦点位置検出系4a,4bを
キャリブレーション(較正)するための基準平面板8が
設置されている。基準平面板8は高い平面度及び反射率
を有し、その表面がウエハ3の表面と同じ高さになるよ
うに設置されている。基準平面板8の中心を露光フィー
ルドIARの中心に合致させて、且つフォーカス・レベ
リング機構6a〜6cの伸縮量を所定の基準値に設定し
た状態でのこの基準平面板8の平面の状態は、所定の測
定装置により測定され、その測定値は主制御系9に記憶
されている。焦点位置検出系4a,4bのキャリブレー
ション時には、基準平面板8を投影光学系1の露光フィ
ールドIAR(図3参照)に配置する。以下では説明の
便宜上、基準平面板8の平面はほぼ完全な平面とみなせ
るものとして説明する。なお、基準平面板8の材料とし
ては、表面の変形が少なく、耐熱性に優れ、反射率があ
る程度以上である材料(金属、ガラス基板等)であれば
何れのものでもよい。
A reference plane plate 8 for calibrating the multipoint focal position detection systems 4a and 4b is installed at the corners of the Z tilt stage 7 in the + X and -Y directions. . The reference plane plate 8 has high flatness and reflectance, and is installed so that its surface is at the same height as the surface of the wafer 3. The plane state of the reference plane plate 8 in a state where the center of the reference plane plate 8 is matched with the center of the exposure field IAR and the expansion / contraction amount of the focus / leveling mechanisms 6a to 6c is set to a predetermined reference value is as follows. It is measured by a predetermined measuring device, and the measured value is stored in the main control system 9. During calibration of the focus position detection systems 4a and 4b, the reference plane plate 8 is arranged in the exposure field IAR of the projection optical system 1 (see FIG. 3). In the following, for convenience of description, the plane of the reference plane plate 8 is assumed to be regarded as a substantially perfect plane. The reference flat plate 8 may be made of any material (metal, glass substrate, etc.) that has a small surface deformation, excellent heat resistance, and a reflectance of a certain level or more.

【0024】次に、本例における投影光学系1の像面湾
曲及び像面傾斜の評価方法について、図1のフローチャ
ートを参照して説明する。評価手順としては、先ず多点
の焦点位置検出系4a,4bをキャリブレーション(較
正)し、続いて較正された焦点位置検出系4a,4bを
用いて投影光学系1の像面湾曲及び像面傾斜を測定す
る。
Next, a method of evaluating the field curvature and the field tilt of the projection optical system 1 in this example will be described with reference to the flowchart of FIG. As an evaluation procedure, first, the multi-point focus position detection systems 4a and 4b are calibrated (calibrated), and then the calibrated focus position detection systems 4a and 4b are used to bend the image plane and the image plane of the projection optical system 1. Measure the tilt.

【0025】図1は、本例における投影光学系1の像面
湾曲及び像面傾斜の評価方法を説明するためのフローチ
ャートを示し、この図1に示すように、先ずステップ1
01において、図2のXYステージ5を駆動して、基準
平面板8の中心を投影光学系1の露光フィールドIAR
の中心(光軸AX)に位置決めし、フォーカス・レベリ
ング機構6a〜6cの伸縮量を所定の基準値に設定し
て、焦点位置検出系4a,4bの較正を行う。
FIG. 1 is a flow chart for explaining the method of evaluating the field curvature and the field tilt of the projection optical system 1 in this example. As shown in FIG.
At 01, the XY stage 5 of FIG. 2 is driven to move the center of the reference plane plate 8 to the exposure field IAR of the projection optical system 1.
The focus position detection systems 4a and 4b are calibrated by positioning the focus / leveling mechanisms 6a to 6c at a predetermined reference value.

【0026】図3は、焦点位置検出系4a,4bの較正
方法を説明するための図を示し、図1の投影光学系1を
X軸から時計周りに135°回転した位置から眺めた図
である。この図3に示すように、ステップ102におい
て、基準平面板8の露光フィールドIAR内の複数の計
測点に検出光FLによるスリット像が照射されている。
図3では基準平面板8の表面の計測点fA ,fC ,fE
付近にそれぞれスリット像が照射されている。
FIG. 3 is a view for explaining a method of calibrating the focus position detection systems 4a and 4b, and is a view of the projection optical system 1 of FIG. 1 viewed from a position rotated 135 ° clockwise from the X axis. is there. As shown in FIG. 3, in step 102, a plurality of measurement points in the exposure field IAR of the reference flat plate 8 are irradiated with slit images by the detection light FL.
In FIG. 3, measurement points f A , f C , and f E on the surface of the reference plane plate 8 are shown.
Slit images are radiated in the vicinity.

【0027】焦点位置検出系4a,4bが較正されてい
ない状態においては、それぞれの計測点のスリット像の
基準面(フォーカス信号が0になる面)が異なってい
る。例えば図3において計測点fA の基準面は平面HA
上にあり、計測点fA に対応するフォーカス信号は基準
平面板8の表面と平面HA との高さ(Z方向の位置)の
差(以下、「Z方向変位」という)ZA に対応する出力
となる。同様に、計測点fC ,fE についても、それぞ
れの基準面HC ,HE と基準平面板8の表面とのZ方向
変位ZC ,ZE に対応するフォーカス信号が出力され
る。ここでは、そのフォーカス信号の出力値をそれらの
Z方向変位ZA ,ZC ,ZE でそのまま表示するものと
する。このように、焦点位置検出系4a,4bが較正前
の状態においては、各計測点でのフォーカス信号の出力
値ZA ,ZC ,ZE はそれぞれ任意の値となっている。
この出力値ZA ,ZC ,ZE は主制御系9に供給され
る。同様に他の計測点でのZ方向変位(フォーカス信
号)も主制御系9に供給される。
In the state where the focus position detection systems 4a and 4b are not calibrated, the reference planes (planes where the focus signal becomes 0) of the slit images at the respective measurement points are different. For example, in FIG. 3, the reference plane of the measurement point f A is the plane H A
The focus signal above and corresponding to the measurement point f A corresponds to the difference in the height (position in the Z direction) between the surface of the reference plane plate 8 and the plane H A (hereinafter referred to as “Z direction displacement”) Z A. Output. Similarly, the measurement points f C, for even f E, each of the reference plane H C, Z-direction displacement Z C and H E and the surface of the reference plane plate 8, a focus signal corresponding to Z E is output. Here, it is assumed that the output values of the focus signal are displayed as they are in the Z-direction displacements Z A , Z C , and Z E. In this way, in the state before the focus position detection systems 4a and 4b are calibrated, the output values Z A , Z C , and Z E of the focus signal at each measurement point are arbitrary values.
The output values Z A , Z C and Z E are supplied to the main control system 9. Similarly, Z-direction displacements (focus signals) at other measurement points are also supplied to the main control system 9.

【0028】次に、ステップ103において、焦点位置
検出系4a,4bからの各計測点に対応するフォーカス
信号の出力値が揃うように、ハードウエア的又はソフト
ウエア的に調整する。即ち、焦点位置検出系4a,4b
の各計測点に対応するフォーカス信号の出力値(例え
ば、ZA ,ZC ,ZE )の間に、ZA =ZC =ZE =0
の関係が成立するように調整することで、焦点位置検出
系4a,4bが較正(原点較正)される。
Next, at step 103, hardware or software adjustment is performed so that the output values of the focus signals corresponding to the respective measurement points from the focus position detection systems 4a and 4b are aligned. That is, the focus position detection systems 4a and 4b
Between the output values (for example, Z A , Z C , and Z E ) of the focus signal corresponding to each measurement point of Z A = Z C = Z E = 0
The focal position detection systems 4a and 4b are calibrated (origin calibration) by adjusting so that the relationship of

【0029】図4は、較正後の焦点位置検出系4a,4
bの各フォーカス信号の出力値の状態を示し、この図4
において、焦点位置検出系4a,4bの計測点fA ,f
C ,fE 及び他の計測点での基準面と、基準平面板8の
表面とは高さが一致しており、この場合の受光光学系4
bにおける各計測点に対応するフォーカス信号の出力値
は同じになる。この場合、基準平面板8を破線で示した
ようにZ方向に適当な間隔で上下にずらした際の各計測
点に対応するフォーカス信号の出力変化から各計測点で
のフォーカス信号のZ方向変位に対する感度の計測及び
調整を行うこともできる。以上で、焦点位置検出系4
a,4bの較正が完了する。次に、較正後の焦点位置検
出系4a,4bを用いて投影光学系1の結像面の位置を
測定する。
FIG. 4 shows the focus position detection systems 4a and 4 after calibration.
The state of the output value of each focus signal in FIG.
At the measurement points f A and f of the focus position detection systems 4a and 4b.
The heights of the reference planes at C , f E and other measurement points and the surface of the reference plane plate 8 are the same, and in this case the light receiving optical system 4
The output value of the focus signal corresponding to each measurement point in b becomes the same. In this case, the displacement of the focus signal at each measurement point in the Z direction is based on the change in the output of the focus signal corresponding to each measurement point when the reference plane plate 8 is vertically displaced at appropriate intervals in the Z direction as shown by the broken line. It is also possible to measure and adjust the sensitivity to. With the above, the focus position detection system 4
Calibration of a and 4b is completed. Next, the position of the image plane of the projection optical system 1 is measured using the calibrated focus position detection systems 4a and 4b.

【0030】図5は、焦点位置検出系4a,4bによる
投影光学系1の結像面の測定方法を説明するための図を
示し、図6は図5の一部の平面図を示す。この図6に示
すように焦点位置検出系4a,4bによって露光フィー
ルドIAR内の4隅及び中心部の5つの計測点A〜Eで
の焦点位置が検出される。図5においては、5つの計測
点の内の3つの計測点A,C,Eが示されている。この
計測方法では、ウエハ3の各計測点でのZ方向の位置
(高さ)を焦点位置検出系4a,4bにより計測しなが
ら、図2のフォーカス・レベリング機構6a〜6cを介
してウエハ3の表面を焦点位置検出系4a,4bのフォ
ーカス信号が0の基準面の近傍で少しずつずらすと共に
横ずれさせて、Z方向の複数の位置に設定し、ウエハ3
のそれぞれの高さ位置において、レチクル2上の計測用
パターンIPの像を投影光学系1の露光フィールドIA
R内の各計測点付近に露光転写して、計測用パターンI
Pの像の状態を測定する。図5では、Z方向の3箇所の
位置(平均位置)R1〜R3にウエハ3が配置された状
態を示している。また、図5及び図6において、それぞ
れの位置R1〜R3におけるウエハ3の表面Sの露光フ
ィールドIAR内の領域を表面領域(ショット領域)S
1,S2,S3として示す。表面領域S1〜S3は、ウ
エハ3上で露光フィールドIARと同じ大きさの領域を
少しずつ横ずれさせた領域である。図5及び図6におい
ては、表面領域S2が露光フィールドIARに重なった
状態を示している。
FIG. 5 is a view for explaining a method of measuring the image plane of the projection optical system 1 by the focus position detection systems 4a and 4b, and FIG. 6 is a plan view of a part of FIG. As shown in FIG. 6, the focus position detection systems 4a and 4b detect the focus positions at the five measurement points A to E at the four corners and the center of the exposure field IAR. In FIG. 5, three measurement points A, C and E out of the five measurement points are shown. In this measuring method, the position (height) in the Z direction at each measurement point of the wafer 3 is measured by the focus position detection systems 4a and 4b, and the wafer 3 is moved through the focus / leveling mechanisms 6a to 6c of FIG. The surface is slightly shifted and laterally displaced in the vicinity of the reference plane where the focus signals of the focus position detection systems 4a and 4b are 0, and set to a plurality of positions in the Z direction.
Of the measurement pattern IP on the reticle 2 at each height position of the exposure field IA of the projection optical system 1.
The pattern I for measurement is exposed and transferred near each measurement point in R.
The state of the image of P is measured. FIG. 5 shows a state in which the wafer 3 is arranged at three positions (average positions) R1 to R3 in the Z direction. Further, in FIGS. 5 and 6, a region within the exposure field IAR of the surface S of the wafer 3 at each of the positions R1 to R3 is defined as a surface region (shot region) S.
1, S2, S3. The surface areas S1 to S3 are areas on the wafer 3 which are slightly laterally displaced from each other in the same size as the exposure field IAR. 5 and 6 show a state in which the surface area S2 overlaps the exposure field IAR.

【0031】先ずステップ104において、ウエハ3の
例えば表面領域S1の中心が投影光学系1の露光フィー
ルドIARの中心にくるようにXYステージ5を駆動す
る。次に、図5に示すように、ウエハ3の表面を投影光
学系1の結像面付近の位置R1に設定し、図6の計測点
A〜Eに対応するウエハ3上の計測点13A〜13E
(図7参照)の基準面(焦点位置検出系4a,4bのフ
ォーカス信号が0になる面)KSからのZ方向の変位量
をそれぞれ計測する。例えば、図5に示すように、計測
点13Aにおいては、Z方向の変位量はZA1である。他
の計測点13B〜13Eについても同様に基準面KSか
らのZ方向の変位量を計測する。これらの変位量のデー
タは主制御系9に供給され、主制御系9で記憶される。
この状態で、図2のレチクル2上の計測用パターンIP
に照明光ILを照射し、ウエハ3上の表面領域S1の計
測点13A〜13Eに計測用パターンIPの像を露光転
写する。計測用パターンIPは、前述のように複数の評
価用パターンから構成され、露光フィールドIAR内の
計測点A〜E上に各評価用パターンの像が投影されるよ
うに、レチクル2の位置が設定されている。
First, at step 104, the XY stage 5 is driven so that the center of the surface area S1 of the wafer 3 is located at the center of the exposure field IAR of the projection optical system 1. Next, as shown in FIG. 5, the surface of the wafer 3 is set at a position R1 in the vicinity of the image plane of the projection optical system 1, and measurement points 13A to 13A on the wafer 3 corresponding to the measurement points AE in FIG. 13E
The amount of displacement in the Z direction from the reference plane (the plane where the focus signals of the focus position detection systems 4a and 4b are zero) KS (see FIG. 7) is measured. For example, as shown in FIG. 5, at the measurement point 13A, the displacement amount in the Z direction is Z A1 . Similarly, for the other measurement points 13B to 13E, the amount of displacement in the Z direction from the reference plane KS is measured. The data of these displacement amounts are supplied to the main control system 9 and stored in the main control system 9.
In this state, the measurement pattern IP on the reticle 2 in FIG.
Illumination light IL is irradiated onto the wafer 3 to expose and transfer the image of the measurement pattern IP to the measurement points 13A to 13E on the surface area S1 of the wafer 3. The measurement pattern IP is composed of a plurality of evaluation patterns as described above, and the position of the reticle 2 is set so that the image of each evaluation pattern is projected onto the measurement points A to E in the exposure field IAR. Has been done.

【0032】次に、ウエハ3をZ方向に少しずつずら
し、予め設定されたウエハ3のZ方向の位置R2,R3
においても上記と同様に各計測点A〜Eでのウエハ3の
Z方向の変位量を計測し、計測用パターンIPの露光を
行う。この場合、図6に示すように、ウエハ3の表面領
域S1,S2,S3が重ならないように、XYステージ
5を駆動してウエハ3の位置をX,Y方向に適当量ずら
し、ウエハ3上に露光された計測用パターンIPの像が
重ならないようにする。
Next, the wafer 3 is slightly shifted in the Z direction, and preset positions R2 and R3 of the wafer 3 in the Z direction are set.
In the same manner as above, the amount of displacement of the wafer 3 in the Z direction at each of the measurement points A to E is measured and the measurement pattern IP is exposed. In this case, as shown in FIG. 6, the XY stage 5 is driven to shift the position of the wafer 3 in the X and Y directions by an appropriate amount so that the surface areas S1, S2 and S3 of the wafer 3 do not overlap each other. The images of the measurement pattern IP exposed at are not overlapped.

【0033】以上の動作により、例えば図5に示すよう
に、位置R2,R3における計測点Aに対応するウエハ
3上の計測点14A,15AにおけるZ方向の変位量Z
A2,ZA3が計測され、他の計測点についても同様にZ方
向の変位量が計測される。これらの計測値は全て主制御
系9に供給され、主制御系9に記憶される。また、ウエ
ハ3上にはウエハ3のZ方向の各位置R1〜R3におい
てレチクル2上の計測用パターンIPの像が露光され
る。図6では、ほぼ正方形の露光フィールドIARと合
致している表面領域S2内の4隅及び中心部に投影され
た計測用パターンIPの像12AR〜12ERを示す。
なお、実際にはウエハ3のZ方向の位置は必要な計測分
解能を単位として、4箇所以上の多数の位置に設定され
て、それぞれ露光が行われる。次に、ステップ105に
おいて、露光後のウエハ3を現像し、計測用パターンI
Pの像の状態を測定する。
By the above operation, as shown in FIG. 5, for example, the displacement amount Z in the Z direction at the measurement points 14A and 15A on the wafer 3 corresponding to the measurement points A at the positions R2 and R3.
A2 and Z A3 are measured, and the amount of displacement in the Z direction is similarly measured at other measurement points. All of these measured values are supplied to the main control system 9 and stored in the main control system 9. Further, an image of the measurement pattern IP on the reticle 2 is exposed on the wafer 3 at each position R1 to R3 in the Z direction of the wafer 3. FIG. 6 shows the images 12AR to 12ER of the measurement pattern IP projected at the four corners and the center of the surface area S2 that coincides with the exposure field IAR having a substantially square shape.
Actually, the position of the wafer 3 in the Z direction is set to a large number of four or more positions with the necessary measurement resolution as a unit, and the exposure is performed. Next, in step 105, the exposed wafer 3 is developed, and the measurement pattern I
The state of the image of P is measured.

【0034】図7は、ウエハ3上に露光された計測用パ
ターンIPの像の状態を示し。この図7において、ウエ
ハ3上の表面領域S2内及びその近傍にZ方向の位置R
1〜R3において露光された計測用パターンIPの像
(以下、「露光像」という)が横ずれして形成されてい
る。例えば露光フィールドIAR内の1つの計測点Aに
対応するZ方向の3箇所の位置R1〜R3における計測
点13A〜15Aに露光像IP1〜IP3が形成されて
いる。その他の計測点B〜Eに対応するウエハ3上の計
測点13B〜15B,13C〜15C,13D〜15
D,13E〜15Eにもそれぞれ露光像IP1〜IP3
が形成されている。なお、図6及び図7では、露光像は
X方向又はY方向に長いスリット状のパターンの像が複
数個配列された状態で示されているが、実際には図8に
示すように、複数の菱形の基本マークから構成されてい
る。
FIG. 7 shows a state of an image of the measurement pattern IP exposed on the wafer 3. In FIG. 7, in the surface area S2 on the wafer 3 and in the vicinity thereof, the position R in the Z direction is
An image of the measurement pattern IP exposed in 1 to R3 (hereinafter, referred to as “exposure image”) is formed laterally displaced. For example, exposure images IP1 to IP3 are formed at measurement points 13A to 15A at three positions R1 to R3 in the Z direction corresponding to one measurement point A in the exposure field IAR. Measurement points 13B to 15B, 13C to 15C, 13D to 15 on the wafer 3 corresponding to the other measurement points B to E
D, 13E to 15E also have exposure images IP1 to IP3, respectively.
Are formed. 6 and 7, the exposure image is shown in the state where a plurality of slit-shaped pattern images that are long in the X direction or the Y direction are arranged, but in reality, as shown in FIG. It is composed of a diamond-shaped basic mark.

【0035】図8は、図7の露光像IP1の実際の構成
を示し、この図8において、露光像IP1はX方向に所
定のピッチで形成されたY方向に伸びた菱形の4個の基
本マーク17a〜17dからなるX軸の評価用パターン
16Xと、Y方向に所定のピッチで形成されたX方向に
伸びた菱形の4個の基本マーク17e〜17hからなる
Y軸の評価用パターン16Yとから構成されている。他
の計測点における露光像についても同様である。なお、
この基本マークの形状及び数は菱形及び4個に限定され
ず、目的に応じて適当な形状及び数を設定すればよい。
FIG. 8 shows the actual structure of the exposure image IP1 shown in FIG. 7. In this FIG. 8, the exposure image IP1 is formed by four basic diamond-shaped diamonds formed in the X direction at a predetermined pitch and extending in the Y direction. An X-axis evaluation pattern 16X including marks 17a to 17d, and a Y-axis evaluation pattern 16Y including four diamond-shaped basic marks 17e to 17h formed in the Y direction at a predetermined pitch and extending in the X direction. It consists of The same applies to exposure images at other measurement points. In addition,
The shape and the number of the basic marks are not limited to the rhombus and four, and an appropriate shape and number may be set according to the purpose.

【0036】次に、この菱形の基本マーク17a〜17
hの状態から投影光学系1の像面湾曲及び像面傾斜等の
結像特性を計測する。以下、基本マーク17a〜17h
の状態から投影光学系1の結像特性を算出する一例につ
いて説明する。例えば、ウエハ3上の計測点の焦点位置
(Z方向の位置)が投影光学系1の結像面の位置(以
下、単に「像面位置」という)に近い程高い解像度が得
られ、菱形の基本マーク17a〜17hの長軸方向の幅
が長くなる。そこで、この菱形の基本マークの状態を適
当な測長装置を使用して計測する。その測長装置とし
て、例えばスリット状のレーザビームを走査して計測対
象マークからの回折光を検出する投影露光装置に付属の
アライメントセンサ等が使用できる。先ず、X軸の評価
用パターン16Xの4個の基本マーク17a〜17dの
それぞれのY方向の平均長さ(マーク長)を計測する。
同様に、Y軸の評価用パターン16Yの4個の基本マー
ク17e〜17hのX方向の平均長さ(マーク長)を計
測する。これらの測定値は、仮に外部の測長装置で測定
されたときには、オペレータにより不図示の入力装置を
介して主制御系9に供給される。次に、ステップ106
において、主制御系9は供給されたデータに基づいて以
下のように投影光学系1の結像特性を算出する。なお、
結像特性の算出は、別のホストコンピュータにより行っ
てもよい。
Next, the diamond-shaped basic marks 17a-17
From the state of h, the image forming characteristics of the projection optical system 1 such as the field curvature and the image surface inclination are measured. Below, basic marks 17a to 17h
An example of calculating the image formation characteristic of the projection optical system 1 from the state will be described. For example, the closer the focus position of the measurement point on the wafer 3 (position in the Z direction) is to the position of the image plane of the projection optical system 1 (hereinafter, simply referred to as “image plane position”), the higher resolution is obtained, and the diamond-shaped The widths of the basic marks 17a to 17h in the long axis direction become long. Therefore, the state of the diamond-shaped basic mark is measured using an appropriate length measuring device. As the length measuring device, for example, an alignment sensor attached to a projection exposure device that scans a slit-shaped laser beam to detect diffracted light from a measurement target mark can be used. First, the average length (mark length) in the Y direction of each of the four basic marks 17a to 17d of the X-axis evaluation pattern 16X is measured.
Similarly, the average length (mark length) in the X direction of the four basic marks 17e to 17h of the Y-axis evaluation pattern 16Y is measured. If these measured values are measured by an external length measuring device, the operator supplies them to the main control system 9 via an input device (not shown). Then, step 106
In, the main control system 9 calculates the imaging characteristics of the projection optical system 1 based on the supplied data as follows. In addition,
The calculation of the imaging characteristics may be performed by another host computer.

【0037】先ず、図7の計測点13Aで計測された露
光像のX軸の基本マーク17a〜17dのマーク長をL
A1とする。同様に計測点13Aで計測された露光像の
Y軸の評価用パターン16Yの4個の基本マーク17e
〜17hのマーク長をLYA1とする。更に計測点13A
におけるX軸及びY軸のマーク長の平均値である平均マ
ーク長LA1(=(LXA1+LYA1)/2)を算出する。
図7の計測点14A,15Aについても同様にX軸及び
Y軸のそれぞれ4個の基本マークのマーク長、及び平均
マーク長を算出する。ここで、計測点14A,15Aに
おけるそれぞれのX軸のマーク長をLXA2,LXA3
し、Y軸のマーク長をそれぞれLYA2,LYA3とする。
また、計測点14A,15Aにおける平均マーク長をそ
れぞれLA2,LA3とする。これら計測点13A〜15A
におけるマーク長は、露光フィールドIAR内の計測点
AをZ方向の位置ZA1〜ZA3(基準面KSからのずれ
量)に設定したときの評価用マーク像のマーク長とみな
すことができる。また、実際にはZ方向のもっと多くの
位置でマーク長が求められている。
First, the mark length of the X-axis basic marks 17a to 17d of the exposure image measured at the measurement point 13A in FIG.
X A1 . Similarly, four basic marks 17e of the Y-axis evaluation pattern 16Y of the exposure image measured at the measurement point 13A.
The mark length of -17h is LY A1 . Measurement point 13A
The average mark length L A1 (= (LX A1 + LY A1 ) / 2), which is the average value of the X-axis and Y-axis mark lengths in, is calculated.
Similarly, for the measurement points 14A and 15A in FIG. 7, the mark length and the average mark length of each of the four basic marks on the X-axis and the Y-axis are calculated. Here, the X-axis mark lengths at the measurement points 14A and 15A are LX A2 and LX A3 , and the Y-axis mark lengths are LY A2 and LY A3 .
The average mark lengths at the measurement points 14A and 15A are L A2 and L A3 , respectively. These measurement points 13A to 15A
The mark length in can be regarded as the mark length of the evaluation mark image when the measurement point A in the exposure field IAR is set at the positions Z A1 to Z A3 (deviation from the reference plane KS) in the Z direction. In addition, the mark length is actually required at more positions in the Z direction.

【0038】図9は、計測点Aにおけるウエハ3のZ方
向の位置とその位置における平均マーク長との関係を示
し、この図9において、横軸は図6の計測点Aでのウエ
ハ3の表面の基準面KSからのZ方向の変位量ΔZを表
し、縦軸は平均マーク長Lを表す。この図9において、
曲線18は計測点Aでのウエハ3のZ方向の位置を変位
量ZA1,ZA2,ZA3の位置を含む多数の位置に設定した
ときの平均マーク長をプロットして、且つ曲線近似で補
間したものであり、この曲線18上で最大の平均マーク
長LM となる変位量ΔZA を求める。即ち、基準面KS
からΔZA だけ変位したZ方向の位置が計測点Aにおけ
る投影光学系1の像面位置(ベストフォーカス位置)と
して検出される。同様に、図7の計測点13B,14
B,15B〜13E,14E,15Eでの平均マーク長
を計測してプロットすることによって、それぞれ他の計
測点B〜Eにおける像面位置を検出する。ここで検出さ
れた各計測点B〜Eでの像面位置の変位量ΔZをそれぞ
れΔZB 〜ΔZE とする。
FIG. 9 shows the relationship between the position of the wafer 3 in the Z direction at the measurement point A and the average mark length at that position. In FIG. 9, the horizontal axis represents the wafer 3 at the measurement point A in FIG. The displacement amount ΔZ in the Z direction from the reference surface KS on the surface is represented, and the vertical axis represents the average mark length L. In FIG. 9,
The curve 18 plots the average mark length when the position in the Z direction of the wafer 3 at the measurement point A is set to a large number of positions including the positions of the displacement amounts Z A1 , Z A2 , Z A3 , and is approximated by a curve. Interpolation is performed, and the displacement amount ΔZ A that gives the maximum average mark length L M on this curve 18 is obtained. That is, the reference plane KS
The position in the Z direction displaced by ΔZ A from is detected as the image plane position (best focus position) of the projection optical system 1 at the measurement point A. Similarly, the measurement points 13B and 14 in FIG.
By measuring and plotting the average mark lengths at B, 15B to 13E, 14E, and 15E, the image plane positions at the other measurement points B to E are detected. The displacement amounts ΔZ of the image plane positions at the respective measurement points B to E detected here are respectively designated as ΔZ B to ΔZ E.

【0039】図10は、上述の計算により求められた露
光フィールドIAR内の計測点A〜Eでの像面位置の変
位量を示し、この図10において、計測点A〜Eにおけ
る像面位置の変位量ΔZA 〜ΔZE を基準面KS上のZ
方向に取った点20A〜20Eを適当な補間法を用いて
曲面近似することにより、投影光学系1の結像面19が
求められる。これにより投影光学系1の像面湾曲及び像
面傾斜の状態が判明する。この結果に基づいて例えば、
結像面19で焦点位置検出系4a,4bのフォーカス信
号が0になるように各フォーカス信号のオフセットを調
整し、その状態でオートフォーカス及びオートレベリン
グを行うことによって、ウエハ3の表面が結像面19に
合わせ込まれる。その他に、例えば投影光学系1を構成
する所定のレンズの傾斜角を制御する等の方法で、その
結像面19をできるだけ平面にするような調整を行って
もよい。
FIG. 10 shows the amount of displacement of the image plane position at the measurement points A to E in the exposure field IAR obtained by the above calculation. In FIG. 10, the displacement of the image plane position at the measurement points A to E is shown. The amount of displacement ΔZ A to ΔZ E is Z on the reference plane KS.
The image plane 19 of the projection optical system 1 can be obtained by subjecting the points 20A to 20E taken in the direction to curved surface approximation using an appropriate interpolation method. As a result, the state of curvature of field and tilt of the field of the projection optical system 1 is found. Based on this result, for example,
The surface of the wafer 3 is imaged by adjusting the offset of each focus signal so that the focus signals of the focus position detection systems 4a and 4b become 0 on the image plane 19 and performing autofocus and autoleveling in that state. Aligned with face 19. Alternatively, the image plane 19 may be adjusted to be as flat as possible by, for example, controlling the inclination angle of a predetermined lens forming the projection optical system 1.

【0040】なお、本例では、投影光学系1の露光フィ
ールドIAR内で5箇所の計測点A〜Eを設定し、ウエ
ハ3のZ方向の多くの位置で露光及び計測を行ったが、
この計測点の配置はそれに限定されず、投影光学系1の
像面位置の測定精度に対応して、その計測点の数及びそ
の配置を決定すればよい。また、本例では投影光学系1
の結像特性として、像面湾曲及び像面傾斜を計測する例
を示したが、例えば、各計測点A〜Eに対応するウエハ
3上の計測点に形成された露光像から次のように投影光
学系1の非点収差を求めることもできる。
In this example, five measurement points A to E are set in the exposure field IAR of the projection optical system 1 and exposure and measurement are performed at many positions on the wafer 3 in the Z direction.
The arrangement of the measurement points is not limited to that, and the number and the arrangement of the measurement points may be determined according to the measurement accuracy of the image plane position of the projection optical system 1. Further, in this example, the projection optical system 1
As an example of the image forming characteristics of the above, an example in which the field curvature and the image surface inclination are measured has been described. For example, the following is obtained from the exposure image formed at the measurement point on the wafer 3 corresponding to each measurement point A to E. It is also possible to find the astigmatism of the projection optical system 1.

【0041】即ち、計測点A上のX軸の評価用パターン
16Xのマーク長LXA1〜LXA3から、前述の図9で説
明した方法に準じて投影光学系1の像面位置(ベストフ
ォーカス位置)を算出する。他の計測点B〜Eについて
も同様にX軸の基本パターンについての像面位置を求め
る。ここで求められた各計測点A〜E上の像面位置の基
準面KSからの変位量をΔLXA 〜ΔLXE とする。同
様に、計測点A上のY軸の評価用パターン16Yのマー
ク長LYA1〜LYA3から投影光学系1の像面位置を算出
し、他の計測点B〜Eについても同様にY軸の基本パタ
ーンの像面位置を求める。求められた像面位置の変位量
をそれぞれΔLYA 〜ΔLYE とすれば、上述の変位量
ΔLXA 〜ΔLXE と変位量ΔLYA 〜ΔLYE との差
分により投影光学系1の非点収差を求めることができ
る。
That is, from the mark lengths LX A1 to LX A3 of the X-axis evaluation pattern 16X on the measurement point A, the image plane position (best focus position) of the projection optical system 1 is calculated according to the method described in FIG. ) Is calculated. The image plane positions for the basic patterns of the X axis are similarly obtained for the other measurement points B to E. The displacement amounts of the image plane positions on the respective measurement points A to E obtained here from the reference plane KS are defined as ΔLX A to ΔLX E. Similarly, the image plane position of the projection optical system 1 is calculated from the mark lengths LY A1 to LY A3 of the Y-axis evaluation pattern 16Y on the measurement point A, and the other measurement points B to E are similarly measured on the Y-axis. Obtain the image plane position of the basic pattern. If the calculated displacements of the image plane positions are ΔLY A to ΔLY E , the astigmatism of the projection optical system 1 is determined by the difference between the displacements ΔLX A to ΔLX E and the displacements ΔLY A to ΔLY E. You can ask.

【0042】以上、本例によればZチルトステージ7上
に設置された基準平面板8により、多点の焦点位置検出
系4a,4bが較正されて、焦点位置検出系4a,4b
の各フォーカス信号の基準面が一致する。そして、較正
後の焦点位置検出系4a,4bを用いて、計測点A〜E
でのウエハ3のZ方向の位置を同時に計測し、それらの
複数の計測点にレチクル2上の計測用パターンIPの像
を露光する動作が、Z方向の複数の位置で繰り返され、
その露光像に基づいて投影光学系1の結像特性が算出さ
れる。従って、ウエハ3上の複数の計測点のZ方向の位
置を計測する動作と、それらの計測点上にレチクル2の
パターンを露光する動作との間に、XYステージ5を移
動する必要がなく、XYステージ5の走り案内面の精度
に関係なく、投影光学系1の結像特性を高精度に検出で
きる。また、ウエハ上の複数の計測点での焦点位置を多
点の焦点位置検出系4a,4bにより同時に計測すると
共に、それらの計測点に対して計測用パターンの像の露
光を同時に行うので、測定時間が大幅に短縮され、それ
に伴ってスループット(生産性)も大幅に向上する。
As described above, according to the present embodiment, the multi-point focus position detection systems 4a and 4b are calibrated by the reference plane plate 8 installed on the Z tilt stage 7, and the focus position detection systems 4a and 4b are calibrated.
The reference planes of the respective focus signals of are the same. Then, using the calibrated focus position detection systems 4a and 4b, the measurement points A to E are measured.
The operation of simultaneously measuring the position of the wafer 3 in the Z direction at, and exposing the images of the measurement pattern IP on the reticle 2 at these plural measurement points is repeated at the plural positions in the Z direction.
The image forming characteristic of the projection optical system 1 is calculated based on the exposure image. Therefore, it is not necessary to move the XY stage 5 between the operation of measuring the positions of the plurality of measurement points on the wafer 3 in the Z direction and the operation of exposing the pattern of the reticle 2 on those measurement points. The imaging characteristics of the projection optical system 1 can be detected with high accuracy regardless of the accuracy of the running guide surface of the XY stage 5. Further, the focal positions at a plurality of measurement points on the wafer are simultaneously measured by the multipoint focal position detection systems 4a and 4b, and the measurement pattern images are simultaneously exposed to these measurement points. The time is greatly shortened, and the throughput (productivity) is greatly improved accordingly.

【0043】なお、本発明はステッパー型の投影露光装
置に限らず、レチクルのパターンの一部を投影光学系を
介してウエハ上に投射した状態で、レチクルとウエハと
を同期走査してレチクルのパターンをウエハ上の各ショ
ット領域に露光転写するステップ・アンド・スキャン等
の走査露光型の投影露光装置にも同様に適用できる。こ
のように、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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 stepper type projection exposure apparatus, and the reticle and the wafer are synchronously scanned while a part of the reticle pattern is projected on the wafer through the projection optical system. The present invention can be similarly applied to a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a step-and-scan method for exposing and transferring a pattern to each shot area on a wafer. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の投影光学系の結像特性評価方法
によれば、感光基板上の複数の計測点の光軸方向の位置
を同時に計測すると共に、評価用パターンの像の露光を
同時に行う。従って、計測点の光軸方向の位置計測とそ
の露光との間に、感光基板を移動する必要がないので、
例えば感光基板(ウエハ等)を位置決めするためのステ
ージの走り案内面の平面度の影響等により感光基板の移
動に伴って発生する光軸方向の計測誤差が生じない。そ
のため、投影光学系の結像特性を高精度に評価できる利
点がある。また、複数の計測点の測定を同時に行うと共
に、それらの複数の計測点に対する評価用パターンの像
の露光を同時に行うので、計測時間が短縮され、スルー
プットが向上する利点もある。
According to the image formation characteristic evaluation method of the projection optical system of the present invention, the positions of a plurality of measurement points on the photosensitive substrate in the optical axis direction are simultaneously measured, and the image of the evaluation pattern is exposed at the same time. To do. Therefore, it is not necessary to move the photosensitive substrate between the measurement of the position of the measurement point in the optical axis direction and the exposure thereof.
For example, there is no measurement error in the optical axis direction caused by the movement of the photosensitive substrate due to the influence of the flatness of the running guide surface of the stage for positioning the photosensitive substrate (wafer or the like). Therefore, there is an advantage that the imaging characteristics of the projection optical system can be evaluated with high accuracy. Further, since the measurement of a plurality of measurement points is performed simultaneously and the image of the evaluation pattern is exposed to the plurality of measurement points at the same time, there is an advantage that the measurement time is shortened and the throughput is improved.

【0045】また、本発明の投影露光装置によれば、そ
の結像特性の評価方法が実施できる。即ち、光軸方向の
位置における感光基板の正確な凹凸情報に基づいて、投
影光学系の結像特性を計測できる利点がある。また、高
さ調整ステージ上に、表面の平面度が既知の基準部材を
設ける場合には、この基準部材を使用して焦点位置検出
手段を正確にキャリブレーションすることができ、その
焦点位置検出手段を使用して、感光基板上の複数の計測
点の光軸方向の位置を正確に検出できる利点がある。
Further, according to the projection exposure apparatus of the present invention, the method of evaluating the image forming characteristic can be implemented. That is, there is an advantage that the image forming characteristic of the projection optical system can be measured based on the accurate concave and convex information of the photosensitive substrate at the position in the optical axis direction. Further, when a reference member whose surface flatness is known is provided on the height adjustment stage, the focus position detecting means can be accurately calibrated by using this reference member. Is used, there is an advantage that the positions of a plurality of measurement points on the photosensitive substrate in the optical axis direction can be accurately detected.

【0046】また、高さ調整ステージが、更に感光基板
の傾斜角を調整する場合には、感光基板の表面を計測さ
れた像面に正確に合わせ込むことができる。
When the height adjusting stage further adjusts the tilt angle of the photosensitive substrate, the surface of the photosensitive substrate can be accurately aligned with the measured image plane.

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

【図1】本発明による実施の形態の一例を示すフローチ
ャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing an example of an embodiment according to the present invention.

【図2】本発明の実施の形態で使用される投影露光装置
の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus used in the embodiment of the present invention.

【図3】図2の焦点位置検出系の較正方法を説明するた
めの図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a calibration method of the focus position detection system of FIG.

【図4】図3の較正方法により較正された焦点位置検出
系の状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state of a focus position detection system calibrated by the calibration method of FIG.

【図5】本発明の実施の形態において、ウエハ3の高さ
を変えて複数の計測点での焦点位置を計測する動作を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation of measuring the focus positions at a plurality of measurement points by changing the height of the wafer 3 in the embodiment of the present invention.

【図6】図5の露光フィールドIAR内での計測点の配
置を示す平面図である。
6 is a plan view showing the arrangement of measurement points in the exposure field IAR of FIG.

【図7】本発明による実施の形態において、ウエハ3上
に露光された計測用パターンの像の配置を示す拡大平面
図である。
FIG. 7 is an enlarged plan view showing the arrangement of the images of the measurement patterns exposed on the wafer 3 in the embodiment of the present invention.

【図8】図7の1つの計測点における計測用パターンの
像の拡大平面図である。
8 is an enlarged plan view of an image of a measurement pattern at one measurement point in FIG.

【図9】図6の1つの計測点AにおけるZ方向の変位量
と投影される計測用パターンの像の平均マーク長との関
係を示す図である。
9 is a diagram showing the relationship between the amount of displacement in the Z direction at one measurement point A in FIG. 6 and the average mark length of the projected measurement pattern image.

【図10】図9に示す方法に基づいて求められた投影光
学系の結像面の状態を示す斜視図である。
10 is a perspective view showing a state of an image plane of a projection optical system, which is obtained based on the method shown in FIG.

【図11】従来の投影光学系の結像面の位置の計測方法
の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional method of measuring the position of the image plane of the projection optical system.

【図12】図11の計測点を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing the measurement points of FIG. 11.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投影光学系 AX 光軸 2 レチクル IP 計測用パターン 3 ウエハ 4a 送光光学系(焦点位置検出系) 4b 受光光学系(焦点位置検出系) 5 XYステージ 5X Xステージ 5Y Yステージ 6a〜6c フォーカス・レベリング機構 7 Zチルトステージ 8 基準平面板 9 主制御系 IAR 露光フィールド A〜E 計測点 13A〜13E,14A〜14E,15A〜15E 計
測点 IP1〜IP3 露光像 16X 評価用パターン(X軸) 16Y 評価用パターン(Y軸) 17a〜17h 基本マーク
1 Projection Optical System AX Optical Axis 2 Reticle IP Measurement Pattern 3 Wafer 4a Light Transmitting Optical System (Focus Position Detection System) 4b Light Reception Optical System (Focus Position Detection System) 5 XY Stage 5X X Stage 5Y Y Stage 6a to 6c Focus / Leveling mechanism 7 Z tilt stage 8 Reference plane plate 9 Main control system IAR Exposure field A to E Measurement points 13A to 13E, 14A to 14E, 15A to 15E Measurement points IP1 to IP3 Exposure image 16X Evaluation pattern (X axis) 16Y evaluation Pattern (Y axis) 17a to 17h Basic mark

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定のパターンの像を感光基板上に投影
露光するための投影光学系の結像特性評価方法におい
て、 前記感光基板上の複数の計測点で前記投影光学系の光軸
方向の位置を検出するとともに、前記感光基板上の複数
の計測点のそれぞれを評価用のパターンの像で露光する
段階と、 前記複数の計測点に対応して前記感光基板上に形成され
た評価用のパターンの像から得られる情報と、前記複数
の計測点それぞれの前記光軸方向の位置とに基づいて、
前記投影光学系の結像特性を評価する段階と、 を含むことを特徴とする投影光学系の結像特性評価方
法。
1. A method of evaluating an image forming characteristic of a projection optical system for projecting and exposing an image of a predetermined pattern on a photosensitive substrate, comprising: measuring a plurality of measurement points on the photosensitive substrate in an optical axis direction of the projection optical system. A step of detecting a position and exposing each of a plurality of measurement points on the photosensitive substrate with an image of an evaluation pattern, and an evaluation pattern formed on the photosensitive substrate corresponding to the plurality of measurement points. Based on the information obtained from the image of the pattern and the position of each of the plurality of measurement points in the optical axis direction,
And a step of evaluating an image forming characteristic of the projection optical system.
【請求項2】 露光用の照明光のもとで、マスク上の転
写用パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に投
影する投影露光装置において、 前記感光基板を前記投影光学系の光軸方向に移動する高
さ調整ステージと、 前記感光基板上の複数の計測点で前記投影光学系の光軸
方向の位置を検出する焦点位置検出手段と、 該焦点位置検出手段で検出された前記感光基板の表面の
凹凸情報を記憶する記憶手段と、を有し、 前記高さ調整ステージを介して所定の感光基板を前記投
影光学系の光軸方向の複数の位置に設定したときに、そ
れぞれ前記焦点位置検出手段で検出される前記所定の感
光基板の表面の凹凸情報を前記記憶手段に記憶すること
を特徴とする投影露光装置。
2. A projection exposure apparatus which projects an image of a transfer pattern on a mask onto a photosensitive substrate through a projection optical system under illumination light for exposure, wherein the photosensitive substrate is connected to the projection optical system. A height adjustment stage that moves in the optical axis direction, a focus position detection unit that detects the position of the projection optical system in the optical axis direction at a plurality of measurement points on the photosensitive substrate, and a focus position detection unit that detects the position. A storage unit that stores the unevenness information of the surface of the photosensitive substrate, and when a predetermined photosensitive substrate is set at a plurality of positions in the optical axis direction of the projection optical system via the height adjustment stage, A projection exposure apparatus, characterized in that the storage means stores the unevenness information of the surface of the predetermined photosensitive substrate detected by the focus position detection means.
【請求項3】 請求項2記載の投影露光装置であって、 前記高さ調整ステージ上に、表面の平面度が既知の基準
部材を設けたことを特徴とする投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein a reference member whose surface flatness is known is provided on the height adjustment stage.
【請求項4】 請求項2、又は3記載の投影露光装置で
あって、 前記高さ調整ステージは、更に前記感光基板の傾斜角を
調整することを特徴とする投影露光装置。
4. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the height adjustment stage further adjusts an inclination angle of the photosensitive substrate.
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