JPH0992601A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH0992601A
JPH0992601A JP7247268A JP24726895A JPH0992601A JP H0992601 A JPH0992601 A JP H0992601A JP 7247268 A JP7247268 A JP 7247268A JP 24726895 A JP24726895 A JP 24726895A JP H0992601 A JPH0992601 A JP H0992601A
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JP
Japan
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projection
distortion
exposure apparatus
image
projection exposure
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Withdrawn
Application number
JP7247268A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Taniguchi
哲夫 谷口
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH0992601A publication Critical patent/JPH0992601A/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure high overlay accuracy even when a projection aligner having a remaining asymmetric random image distortion is used mixedly. SOLUTION: A transparent correction plate 8 is interposed between a reticle R and a projection optical system PL. The correction plate 8 is disposed removably by a replacing unit 21 and replaced, as required, by another correction plate 24a-24c stocked in a stock room 23. The correction plate 8 is polished to correct random distortion in a projection aligner employing it. Furthermore, distortion of a projected image is corrected by selecting the correction plate 8 depending on the image distortion characteristics of a projection aligner 28 used in the preceding exposure step or a projection aligner 29 used in the following exposure step thus enhancing the overlay accuracy between two layers.

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、例えば半導体集積
回路、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
中でマスクパターンを感光基板上に転写するために使用
される投影露光装置に関し、特に感光基板上の異なる層
にミックス・アンド・マッチ方式で露光を行う場合に使
用される投影露光装置として好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate during a photolithography process for manufacturing, for example, a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display element, an image pickup element (CCD or the like), a thin film magnetic head or the like. In particular, the present invention is suitable as a projection exposure apparatus used when performing exposure in different layers on a photosensitive substrate by a mix-and-match method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば半導体素子を製造する
際に、マスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系
を介してフォトレジストが塗布されたウエハ上に転写す
る投影露光装置(ステッパー等)が使用される。一般
に、半導体素子はウエハ上に複数層の回路パターンを所
定の位置関係で積み重ねて形成される。また、最近の半
導体製造工場では、スループット(単位時間当たりのウ
エハの処理枚数)を高めるために、ウエハ上の異なる層
に異なる投影露光装置を混用してミックス・アンド・マ
ッチ方式で露光を行う場合が多く、このような場合に使
用される投影露光装置には厳密な重ね合わせ精度が要求
される。そのため、各々の投影露光装置において投影光
学系のディストーション等の像歪は高精度に補正が行わ
れている。しかしながら、完全に像歪の補正を行うこと
は困難であり、補正できない像歪が残存する。この場
合、各投影露光装置毎の像歪は許容範囲内にあっても、
投影露光装置間での像歪には許容できないばらつきが存
在することがある。特に、投影露光装置の投影光学系の
倍率、露光フィールドの大きさが異なる場合、あるいは
投影露光装置の製造された年代が異なり、像歪の許容基
準が異なる装置を混用する場合にはこのような像歪のば
らつきが存在し、重ね合わせの精度、所謂マッチング精
度が低下する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus (stepper or the like) for transferring a pattern of a reticle as a mask onto a wafer coated with a photoresist through a projection optical system has been used in manufacturing a semiconductor device, for example. To be done. Generally, a semiconductor device is formed by stacking a plurality of layers of circuit patterns on a wafer in a predetermined positional relationship. Also, in recent semiconductor manufacturing plants, in order to increase throughput (the number of wafers processed per unit time), different projection exposure apparatuses are mixed on different layers on a wafer and exposure is performed by a mix-and-match method. However, strict overlay accuracy is required for the projection exposure apparatus used in such cases. Therefore, in each projection exposure apparatus, image distortion such as distortion of the projection optical system is corrected with high accuracy. However, it is difficult to completely correct the image distortion, and image distortion that cannot be corrected remains. In this case, even if the image distortion of each projection exposure apparatus is within the allowable range,
There may be unacceptable variations in image distortion between projection exposure apparatuses. In particular, when the magnification of the projection optical system and the size of the exposure field of the projection exposure apparatus are different, or when the projection exposure apparatus is manufactured in different years and the apparatus has different image distortion tolerance standards, such a situation may occur. There is a variation in image distortion, and the overlay accuracy, so-called matching accuracy, is reduced.

【0003】これらの問題点を解決するために、特開昭
62−7129号公報、特開昭62−24624号公報
には、各装置の像歪を有する像の重ね合わせ精度が最適
になるように各装置の投影倍率を調整し、露光位置も最
適になるように補正して露光するという方法が開示され
ている。また、特開平4−127514号公報には、レ
チクルあるいは投影光学系を形成する光学部材を3次元
的に移動、又は傾斜させて非等方的像歪を補正して、更
に重ね合わせ精度を向上する方法が開示されている。ま
た、特開平5−166699号公報には、投影光学系の
ディストーションの情報を中央処理装置で管理し、各々
の投影露光装置間でのディストーションのマッチング精
度を最良にする方法も開示されている。
In order to solve these problems, Japanese Patent Laid-Open No. 62-7129 and Japanese Patent Laid-Open No. 62-24624 disclose that the superposition accuracy of images having image distortion of each device is optimized. There is disclosed a method in which the projection magnification of each device is adjusted and the exposure position is corrected so that the exposure position is optimized. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-127514, an anisotropic image distortion is corrected by three-dimensionally moving or tilting an optical member forming a reticle or a projection optical system to further improve overlay accuracy. A method of doing so is disclosed. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 5-166699 discloses a method of managing distortion information of a projection optical system by a central processing unit so as to optimize distortion matching accuracy between respective projection exposure apparatuses.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の技術によ
って補正できる像歪の成分は、露光位置の補正による平
行移動の成分、投影倍率の補正による点対称の成分、あ
るいは投影光学系の光学部材の傾斜角の補正による線対
称の成分という所定の対称成分のみであり、従来はそれ
らの対称成分のみの補正手段を駆使して、重ね合わせ誤
差を小さくしようと試みていた。そのため、例えば、投
影像の理想格子点からのずれ量、所謂ディストーション
誤差の内の最大誤差を最小とするような補正条件を計算
して補正を行っていた。
The image distortion component that can be corrected by the above-mentioned conventional technique is a translation component by exposure position correction, a point symmetry component by projection magnification correction, or an optical member of the projection optical system. There is only a predetermined symmetric component, which is a line-symmetrical component due to the correction of the inclination angle of (1), and conventionally, it has been attempted to reduce the overlay error by making full use of the correction means for only those symmetric components. Therefore, for example, a correction condition that minimizes a deviation amount of a projected image from an ideal grid point, that is, a maximum error among so-called distortion errors is calculated and corrected.

【0005】しかしながら、このような補正を行っても
なお、投影光学系には除去困難なガラス材料の非均質性
に基づく屈折率の非均一性、あるいはガラス研磨時の部
分的な球面からのずれ等により発生する対称性のないラ
ンダムな成分による像歪が或る程度存在することは避け
られない。従来このようなランダムな成分が重ね合わせ
精度上の障害となることは稀であったが、近年益々パタ
ーン線幅が微細化するにつれ要求される重ね合わせ精度
も厳しくなり、このようなランダムな像歪成分が必要な
重ね合わせ精度を得る上で障害になってきた。
However, even if such a correction is performed, the nonuniformity of the refractive index due to the nonuniformity of the glass material which is difficult to remove in the projection optical system, or the partial deviation from the spherical surface during the glass polishing. It is unavoidable that there is a certain amount of image distortion due to a random component having no symmetry caused by the above. In the past, such a random component rarely hindered the overlay accuracy. However, as the pattern line width becomes finer in recent years, the required overlay accuracy becomes stricter. The distortion component has been an obstacle to obtaining the required overlay accuracy.

【0006】また、画角(露光フィールドの大きさ)の
異なる投影露光装置を混用する場合、各々の投影露光装
置にとっては対称性がある像歪でも、画角が異なる投影
露光装置にとっては対称性がない像歪となることがあ
る。この場合も、従来の技術ではやはり完全なマッチン
グ精度を得ることは難しく、同様な不都合が生ずる。本
発明は斯かる点に鑑み、対称性のないランダムな像歪が
残留する投影露光装置と混用される場合でも、高い重ね
合わせ精度が得られる投影露光装置を提供することを目
的とする。
Further, when projection exposure apparatuses having different angles of view (sizes of exposure fields) are mixed, even image distortion having symmetry for each projection exposure apparatus, symmetry for projection exposure apparatuses having different field angles. There may be no image distortion. Also in this case, it is still difficult to obtain perfect matching accuracy with the conventional technique, and the same inconvenience occurs. The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a projection exposure apparatus that can obtain high overlay accuracy even when used in combination with a projection exposure apparatus in which random image distortion without symmetry remains.

【0007】[0007]

【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、マスク(R)上のパターンを投影光学系(PL)
を介して感光基板(W)上に投影露光する投影露光装置
において、そのマスク(R)とその投影光学系(PL)
との間にその感光基板(W)に対して露光を行う他の露
光装置(28,29)の像歪み特性に応じた像歪みを発
生させる光学部材(8)を設けたものである。
In a projection exposure apparatus according to the present invention, a pattern on a mask (R) is projected onto a projection optical system (PL).
In a projection exposure apparatus that performs projection exposure on a photosensitive substrate (W) via a mask, the mask (R) and its projection optical system (PL)
And an optical member (8) for generating image distortion according to the image distortion characteristics of another exposure device (28, 29) that exposes the photosensitive substrate (W).

【0008】斯かる本発明の投影露光装置によれば、光
学部材(8)により、他の露光装置(28,29)の像
歪み特性に応じた像歪みを発生させることができる。従
って、例えば対称性のないランダムな像歪が残留する他
の投影露光装置と混用される場合でも、高い重ね合わせ
精度が得られる。この場合、その光学部材(8)挿脱す
る挿脱手段(21)を設けることが好ましい。これによ
り、例えば種々の露光装置の像歪み特性に対応する複数
の光学部材を備え、挿脱手段(21)により対応する露
光装置に合わせて光学部材を交換することができる。
According to the projection exposure apparatus of the present invention, the optical member (8) can generate image distortion according to the image distortion characteristics of the other exposure apparatuses (28, 29). Therefore, for example, even when used in combination with another projection exposure apparatus in which random image distortion without symmetry remains, high overlay accuracy can be obtained. In this case, it is preferable to provide an inserting / removing means (21) for inserting / removing the optical member (8). Thereby, for example, a plurality of optical members corresponding to the image distortion characteristics of various exposure apparatuses are provided, and the optical members can be exchanged by the insertion / removal means (21) according to the corresponding exposure apparatus.

【0009】また、その他の露光装置の一例は、前の露
光工程で使用された露光装置(28)である。また、そ
の他の露光装置の他の例は、後の露光工程で使用される
露光装置(29)である。
An example of another exposure apparatus is the exposure apparatus (28) used in the previous exposure step. Another example of the other exposure apparatus is an exposure apparatus (29) used in a subsequent exposure process.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明による投影露光装置
の実施の形態の一例について図面を参照して説明する。
本例は、レチクル上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
投影露光装置に本発明を適用したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In this example, the present invention is applied to a stepper type projection exposure apparatus that collectively exposes a pattern on a reticle to each shot area on a wafer via a projection optical system.

【0011】図1は、本例の投影露光装置の概略的な構
成を示し、この図1において、光源1で発生した照明光
ILは不図示のシャッターを通過した後、コリメータレ
ンズ、フライアイレンズ等からなる照度均一化照明系2
により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。照明光
ILとしては、例えばKrFエキシマレーザ光やArF
エキシマレーザ光、銅蒸気レーザやYAGレーザの高調
波、あるいは超高圧水銀ランプの紫外域の輝線(g線、
i線等)が用いられる。
FIG. 1 shows a schematic structure of a projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the illumination light IL generated by a light source 1 passes through a shutter (not shown), and then a collimator lens and a fly-eye lens. Illumination uniformizing illumination system 2
The illuminance distribution is converted into a substantially uniform luminous flux. As the illumination light IL, for example, KrF excimer laser light or ArF is used.
Excimer laser light, harmonics of copper vapor laser and YAG laser, or ultraviolet emission line (g line,
i line) is used.

【0012】照度均一化照明系2を通過した照明光IL
はレチクルRの照明状態を変更するための可変絞り3a
に入射する。可変絞り3aは、駆動系(レボルバー)3
bにより回転されて、通常の円形の開口、小さな円形の
開口、光軸から偏心した4個の小さな開口よりなる変形
光源用絞り、又は輪帯状の絞りの内の何れかが照明光I
Lの光路上に設定されるようになっている。これによ
り、照明系の開口絞りの開口数(照明系のコヒーレンス
ファクターであるσ値)を変更したり、あるいは輪帯照
明法や変形光源法とする等、露光対象のパターン(線
幅、ピッチ、周期的、孤立等)に応じて最適な結像特性
が得られる照明条件が選択できるようになっている。露
光時には、可変絞り3aにより所定の照明条件が設定さ
れた照明光ILは、更にリレーレンズ4a、ダイクロイ
ックミラー5及びコンデンサーレンズ4bを介してレチ
クルRを照明し、その照明光のもとでレチクルR上の回
路パターンが投影光学系PLを介して投影倍率β(βは
1/5,1/4等)でウエハW上の各ショット領域に縮
小投影される。ここで、投影光学系PLの光軸AXに平
行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で、図1の紙面に
平行にX軸を、図1の紙面に垂直にY軸を取る。
Illumination light IL which has passed through the illumination uniformizing illumination system 2
Is a variable diaphragm 3a for changing the illumination state of the reticle R
Incident on. The variable diaphragm 3a is a drive system (revolver) 3
Any one of the ordinary circular aperture, the small circular aperture, the deformed light source diaphragm including four small apertures decentered from the optical axis, or the ring-shaped diaphragm is rotated by b to rotate the illumination light I.
It is set on the optical path of L. As a result, the pattern of the exposure target (line width, pitch, line width, pitch, It is possible to select the illumination condition that provides the optimum image formation characteristics according to the periodicity, isolation, etc.). At the time of exposure, the illumination light IL for which a predetermined illumination condition is set by the variable diaphragm 3a further illuminates the reticle R via the relay lens 4a, the dichroic mirror 5 and the condenser lens 4b, and the reticle R is illuminated under the illumination light. The above circuit pattern is reduced and projected onto each shot area on the wafer W at a projection magnification β (β is 1/5, 1/4, etc.) via the projection optical system PL. Here, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and the X axis is taken parallel to the paper surface of FIG. 1 and the Y axis is taken perpendicular to the paper surface of FIG. 1 within a plane perpendicular to the Z axis. .

【0013】レチクルRはレチクルホルダ6上に真空吸
着されており、このレチクルホルダ6は伸縮可能な駆動
素子11a,11bを介してレチクルステージ7上に載
置されている。レチクルR(レチクルホルダ6)の駆動
に関しては後で詳しく説明する。不図示のレーザ干渉計
によりレチクルステージ7の位置が計測され、その位置
情報は主制御系25に送られる。主制御系25はその位
置情報に基づき、レチクル駆動部(不図示)及びレチク
ルステージ7を介してレチクルRの位置決めを行う。
The reticle R is vacuum-sucked on the reticle holder 6, and the reticle holder 6 is placed on the reticle stage 7 via the expandable / contractible drive elements 11a and 11b. The driving of the reticle R (reticle holder 6) will be described in detail later. The position of the reticle stage 7 is measured by a laser interferometer (not shown), and the position information is sent to the main control system 25. The main control system 25 positions the reticle R via the reticle drive unit (not shown) and the reticle stage 7 based on the position information.

【0014】ウエハWはウエハホルダ16上に真空吸着
され、ウエハホルダ16はウエハステージWST上に保
持されている。ウエハステージWSTは、モータ等を含
むウエハステージ駆動部(不図示)によりウエハWをX
方向、Y方向に所謂ステップ・アンド・リピート方式で
駆動する。また、ウエハステージWSTは、投影光学系
PLの最良結像面に対し、任意方向にウエハWを傾斜可
能で、且つ光軸AX方向(Z方向)にウエハWを微動で
きるように構成されている。また、ウエハステージWS
Tは所定範囲内で光軸AXの回りにウエハWを回転でき
るようになっている。ウエハステージWSTの端部には
レーザ干渉計20からのレーザビームを反射する移動鏡
18が固定され、ウエハステージWSTのXY平面内で
の位置はレーザ干渉計20によって、例えば0.01μ
m程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージ
WSTの位置情報(又は速度情報)は主制御系25に送
られ、主制御系25はこの位置情報(又は速度情報)に
基づいてウエハステージWSTを駆動する。
The wafer W is vacuum-sucked on the wafer holder 16, and the wafer holder 16 is held on the wafer stage WST. The wafer stage WST moves the wafer W by a wafer stage drive unit (not shown) including a motor and the like.
Driving in the so-called step-and-repeat method in the direction Y and the direction Y. Further, wafer stage WST is configured so that wafer W can be tilted in any direction with respect to the best image plane of projection optical system PL and that wafer W can be finely moved in the optical axis AX direction (Z direction). . Also, the wafer stage WS
T can rotate the wafer W around the optical axis AX within a predetermined range. A movable mirror 18 that reflects the laser beam from the laser interferometer 20 is fixed to the end of the wafer stage WST, and the position of the wafer stage WST in the XY plane is set by the laser interferometer 20 to, for example, 0.01 μm.
It is always detected with a resolution of about m. The position information (or speed information) of wafer stage WST is sent to main control system 25, and main control system 25 drives wafer stage WST based on this position information (or speed information).

【0015】また、ウエハWの光軸AX方向(Z方向)
の位置(フォーカス位置)を測定する焦点位置検出系と
して、検出光をスリット状あるいはピンホール状のスポ
ット光としてウエハWの表面に斜め方向から照射する送
光光学系14と、そのウエハWの表面からの反射光を集
光して振動スリット上にそのスポット光を再結像し、そ
の振動スリットを通過した光束を光電変換して検出信号
を生成する受光光学系15と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14,15」とい
う)が備えられている。その検出信号を同期整流するこ
とによりフォーカス信号が生成されている。この焦点位
置検出系14,15は、結像面が零点基準となるよう
に、予め受光光学系15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、
受光光学系15からのフォーカス信号が0になるように
オートフォーカスが行われる。焦点位置検出系14,1
5からのフォーカス信号は結像特性制御系22を介して
主制御系25に送られており、主制御系25は、結像特
性中の結像面のフォーカス位置が変化した場合には、結
像特性制御系22を介して、その平行平板ガラスの角度
を微動させてウエハWのフォーカス位置をその結像面に
追従させる。なお、焦点位置検出系からウエハWの表面
に複数のスポット光を照射することにより、ウエハWの
傾斜角を検出してオートレベリング方式でその傾斜角を
補正するようにしてもよい。
The optical axis AX direction (Z direction) of the wafer W
As a focus position detection system for measuring the position (focus position) of the wafer W, and a light transmission optical system 14 for irradiating the surface of the wafer W with the detection light as spot light in the form of slits or pinholes from an oblique direction, and the surface of the wafer W. Of the oblique-incidence system including a light-receiving optical system 15 that collects the reflected light from the optical system, re-images the spot light on the vibrating slit, and photoelectrically converts the light flux passing through the vibrating slit to generate a detection signal. A focus position detection system (hereinafter, referred to as focus position detection system 14, 15 ") is provided. A focus signal is generated by synchronously rectifying the detection signal. In the focus position detection systems 14 and 15, the angle of parallel flat glass (plane parallel) (not shown) provided inside the light receiving optical system 15 is adjusted in advance so that the image plane becomes the zero point reference.
Autofocusing is performed so that the focus signal from the light receiving optical system 15 becomes zero. Focus position detection system 14, 1
The focus signal from No. 5 is sent to the main control system 25 via the image formation characteristic control system 22, and the main control system 25 produces a result when the focus position of the image formation surface in the image formation characteristic changes. Through the image characteristic control system 22, the angle of the parallel plate glass is finely moved so that the focus position of the wafer W follows the image plane. Alternatively, the tilt angle of the wafer W may be detected by irradiating the surface of the wafer W with a plurality of spot lights from the focus position detection system, and the tilt angle may be corrected by the auto-leveling method.

【0016】更に、ウエハステージWST上には、ディ
ストーションの測定が可能な光電検出系が設けられてい
る。これは、例えば特開昭59−94032号公報等に
開示されているもので、レチクルR上のパターンを投影
光学系PLを介して光電検出するものである。これは、
結像特性の変化を計算で求めて補正する方法に対し、投
影光学系PLの空間像を直接観察して結像特性を求める
方法に用いられる。図1に示すように、ウエハステージ
WST上にパターン板17が固定され、このパターン板
17の底部にこのパターン板17を通過した光束を検出
するシリコン・フォトダイオード等の光電センサ19が
配置され、レチクル上の基準マークの投影光学系PLを
介した投影像を、パターン板17及び光電センサ19で
検出するようになっている。光電センサ19からの検出
信号(基準マークの投影像に関する情報)は、主制御系
25に供給されている。パターン板17の表面は、ウエ
ハWの表面とほぼ同一の高さになるように設置され、パ
ターン板17及び光電センサ19より光電検出等が構成
されている。以下にこの光電検出系を用いて投影光学系
PLの結像特性を測定する方法について説明する。な
お、この測定に当たっては、レチクル上に形成した複数
の基準マークの投影光学系PLを介した像を光電検出系
で検出し、基準マークの投影像の間の間隔を精密に測定
することにより投影光学系PLの結像特性を検出するた
め、レチクルRの代わりに、基準マークの位置が正確な
テストレチクルを用いる。
Further, a photoelectric detection system capable of measuring distortion is provided on wafer stage WST. This is disclosed in, for example, JP-A-59-94032, and photoelectrically detects the pattern on the reticle R via the projection optical system PL. this is,
This method is used in a method of directly observing an aerial image of the projection optical system PL to obtain an image forming characteristic, as opposed to a method of calculating and correcting a change in the image forming characteristic. As shown in FIG. 1, a pattern plate 17 is fixed on a wafer stage WST, and a photoelectric sensor 19 such as a silicon photodiode for detecting a light flux passing through the pattern plate 17 is arranged at the bottom of the pattern plate 17, The projection image of the reference mark on the reticle through the projection optical system PL is detected by the pattern plate 17 and the photoelectric sensor 19. The detection signal from the photoelectric sensor 19 (information regarding the projected image of the reference mark) is supplied to the main control system 25. The surface of the pattern plate 17 is installed so as to be almost at the same height as the surface of the wafer W, and photoelectric detection and the like are configured by the pattern plate 17 and the photoelectric sensor 19. A method of measuring the image forming characteristic of the projection optical system PL using this photoelectric detection system will be described below. In this measurement, the images of a plurality of reference marks formed on the reticle through the projection optical system PL are detected by a photoelectric detection system, and the intervals between the projected images of the reference marks are precisely measured to project the images. In order to detect the image formation characteristic of the optical system PL, a test reticle having an accurate reference mark position is used instead of the reticle R.

【0017】図2(a)は、そのテストレチクルに対応
するパターン板17の平面図を示し、この図2(a)に
おいて円形のパターン板17の中央部には遮光部32で
囲まれた十字状のスリットからなる光透過部31が設け
られている。この光透過部は、図2(b)に示すテスト
レチクルTR上の基準マーク33のパターン板17上で
の投影像とほぼ同じ大きさを有している。
FIG. 2A shows a plan view of the pattern plate 17 corresponding to the test reticle. In FIG. 2A, the circular pattern plate 17 has a cross surrounded by a light shielding portion 32 at the center thereof. The light transmitting portion 31 including a slit is provided. This light transmitting portion has substantially the same size as the projected image of the reference mark 33 on the test reticle TR on the pattern plate 17 shown in FIG. 2B.

【0018】図2(b)は、テストレチクルTRとウエ
ハステージWST上の光電検出系との投影光学系PLを
介した関係を示し、図2(b)において、テストレチク
ルTRの基準マーク33の結像位置をパターン板17の
光透過部31がX方向又はY方向に横切るように図1の
ウエハステージWSTを駆動する。基準マーク33の投
影光学系PLを介した投影像をパターン板17及び光電
センサ19により測定する。例えばウエハステージWS
TをX方向に移動することにより、基準マーク33の像
と光電検出系のパターン板17の光透過部31とがX方
向に相対移動する。
FIG. 2B shows the relationship between the test reticle TR and the photoelectric detection system on the wafer stage WST via the projection optical system PL. In FIG. 2B, the reference mark 33 of the test reticle TR is shown. The wafer stage WST of FIG. 1 is driven so that the light transmitting portion 31 of the pattern plate 17 crosses the image forming position in the X direction or the Y direction. The projected image of the reference mark 33 through the projection optical system PL is measured by the pattern plate 17 and the photoelectric sensor 19. For example, the wafer stage WS
By moving T in the X direction, the image of the reference mark 33 and the light transmitting portion 31 of the pattern plate 17 of the photoelectric detection system relatively move in the X direction.

【0019】図2(c)は、ウエハステージWSTの位
置と光電センサ19の受光量との関係を表すグラフを示
し、横軸はウエハステージWSTのX方向の位置x、縦
軸は光電センサ19からの検出信号Iを示す。ウエハス
テージWSTをX方向に移動することにより、図2
(c)のような波形曲線34が得られる。この波形曲線
34の中心x0 が基準マーク33の結像位置の中心とし
て測定される。このとき、光透過部31の位置はレーザ
干渉計20により精密に計測されるため、テストレチク
ルTRの基準マーク33の像の正確な結像位置が求めら
れる。なお、Y方向の計測も同様に行われる。
FIG. 2C is a graph showing the relationship between the position of wafer stage WST and the amount of light received by photoelectric sensor 19, where the horizontal axis is the position x of wafer stage WST in the X direction and the vertical axis is the photoelectric sensor 19. The detection signal I from FIG. By moving the wafer stage WST in the X direction, as shown in FIG.
The waveform curve 34 as shown in (c) is obtained. The center x 0 of the waveform curve 34 is measured as the center of the image forming position of the reference mark 33. At this time, since the position of the light transmitting portion 31 is precisely measured by the laser interferometer 20, an accurate image forming position of the image of the reference mark 33 of the test reticle TR is required. The measurement in the Y direction is performed in the same manner.

【0020】テストレチクルTR上の複数の基準マーク
に対して以上のような計測を行えば、投影光学系PLの
倍率誤差、像歪を計測することができる。また、基準マ
ークとしては本例のような1本線ではなく複数の線より
なるマークを用いて測定再現性を上げる方法もある。ま
た、本例では、1つの光透過部31だけを用いたが、レ
チクルの基準マークの数に応じて光透過部も複数設け、
一度のスキャンで複数点の測定を一度に行う方法も考え
られる。この場合、光透過部の間隔を予め厳密に測定し
ておけば、レーザ干渉計20に計測誤差があっても測定
の精度に影響しない利点がある。
By performing the above-described measurement on a plurality of reference marks on the test reticle TR, the magnification error and image distortion of the projection optical system PL can be measured. There is also a method of improving the measurement reproducibility by using a mark composed of a plurality of lines instead of the single line as in this example as the reference mark. Further, although only one light transmitting portion 31 is used in this example, a plurality of light transmitting portions are provided according to the number of reference marks on the reticle,
A method of measuring multiple points at one time with one scan is also conceivable. In this case, if the distance between the light transmitting portions is strictly measured beforehand, there is an advantage that even if there is a measurement error in the laser interferometer 20, the measurement accuracy is not affected.

【0021】また、スリット状の透過部31を用いる代
わりに、例えばほぼ正方形の開口を有するパターン板に
より基準マークの投影像をスキャンし、光電センサ19
で受光する方法もある。図3(a)は、正方形の開口部
を有するパターン板の平面図を示し、この図3a)にお
いて、円形のパターン板101の表面の遮光部103中
に、X方向及びY方向にテストレチクルTRの基準マー
ク33の投影像のX方向及びY方向の最大長さよりわず
かに大きい同じ幅を持ち、且つX方向及びY方向に平行
な辺で囲まれた正方形の開口部102が形成されてい
る。この方法は、X方向への測定基準として開口部10
2のX方向のエッヂ102aを利用する方法である。こ
のパターン板101を用いてウエハステージWSTをX
方向にスキャンすると、光電センサ19に入射する光量
は、いわば積分された量として測定される。これを図3
(b)及び(c)を参照して説明する。
Further, instead of using the slit-shaped transmitting portion 31, the projected image of the reference mark is scanned by a pattern plate having a substantially square opening, and the photoelectric sensor 19 is scanned.
There is also a method of receiving light with. FIG. 3A shows a plan view of a pattern plate having a square opening. In FIG. 3A, a test reticle TR is formed in the X direction and the Y direction in a light shielding part 103 on the surface of a circular pattern plate 101. A square opening 102 having a width slightly larger than the maximum lengths of the projected image of the reference mark 33 in the X and Y directions and surrounded by sides parallel to the X and Y directions is formed. This method uses the opening 10 as a measurement reference in the X direction.
This is a method of using the edge 102a in the X direction of No. 2. Wafer stage WST is moved to X using this pattern plate 101.
When scanning in the direction, the amount of light incident on the photoelectric sensor 19 is measured as a so-called integrated amount. Figure 3
This will be described with reference to (b) and (c).

【0022】図3(b)は、光電センサ19からの検出
信号Iの波形曲線105を示し、図3(c)は、図3
(b)の光電センサ19からの検出信号Iをウエハステ
ージWSTの位置xで微分した信号dI/dxの波形曲
線106を示す。なお、この図3(a)及び(b)にお
いて、横軸は位置xを表す。ウエハステージWSTが移
動するに従い、図3(b)の波形曲線105で示される
ように検出信号Iが次第に大きくなり、ある位置で一定
値に達する。開口部102のエッヂが結像位置に近付く
に従って、検出信号Iの立上がりの角度が大きくなり、
そのエッヂが結像位置から離れるに従ってその角度は小
さくなり0に収束する。即ち、光電センサ19からは、
図2(c)の波形曲線34を積分した形の検出信号が得
られるので、この検出信号を微分して、波形曲線34に
相当する出力信号を得る必要がある。図3(c)の波形
曲線106は、図3(b)の波形曲線105をウエハス
テージWSTの位置xで微分したもので、図2(c)の
波形曲線34に相当する出力信号が得られている。従っ
て、図2に関して述べたのと同様な方法により結像位置
が算出される。このように大きな開口部102を光透過
部として用いる方法は、演算処理が複雑になる面はある
が、光量が少なくてもよい点と、パターン板101が形
成し易い点とで有利である。また、様々な線幅のマーク
を1つの透過部で測定できる利点もある。なお、この他
に、結像された像を拡大してCCD等の1次元あるいは
2次元の測定が可能な光電センサで測定する方法を用い
ることもできる。なお、基準パターンを実際に露光す
る、即ち、テスト露光により結像特性を計測する方法も
ある。
FIG. 3B shows a waveform curve 105 of the detection signal I from the photoelectric sensor 19, and FIG. 3C shows FIG.
A waveform curve 106 of a signal dI / dx obtained by differentiating the detection signal I from the photoelectric sensor 19 in (b) at the position x of the wafer stage WST is shown. In FIGS. 3A and 3B, the horizontal axis represents the position x. As wafer stage WST moves, detection signal I gradually increases as shown by waveform curve 105 in FIG. 3B, and reaches a constant value at a certain position. As the edge of the opening 102 approaches the image forming position, the rising angle of the detection signal I increases,
The angle becomes smaller and converges to 0 as the edge moves away from the image forming position. That is, from the photoelectric sensor 19,
Since a detection signal in the form of integrating the waveform curve 34 of FIG. 2C is obtained, it is necessary to differentiate this detection signal to obtain an output signal corresponding to the waveform curve 34. The waveform curve 106 of FIG. 3C is obtained by differentiating the waveform curve 105 of FIG. 3B by the position x of the wafer stage WST, and an output signal corresponding to the waveform curve 34 of FIG. 2C is obtained. ing. Therefore, the imaging position is calculated by the same method as described with reference to FIG. The method of using the large opening portion 102 as the light transmitting portion in this way has an aspect that the calculation process is complicated, but is advantageous in that the light amount may be small and the pattern plate 101 can be easily formed. There is also an advantage that marks with various line widths can be measured with one transmission part. In addition to this, it is also possible to use a method of enlarging the formed image and measuring it with a photoelectric sensor such as a CCD capable of one-dimensional or two-dimensional measurement. There is also a method of actually exposing the reference pattern, that is, measuring the image forming characteristics by test exposure.

【0023】また、図1の装置には投影光学系PLの結
像特性を補正するための補正機構が設けられている。こ
の補正機構は、主に対称性の像歪等の結像特性を補正す
る第1補正機構、及び主に非対称性の像歪等の結像特性
を補正する第2補正機構から構成されている。先ず、第
1補正機構について説明する。投影光学系PLの結像特
性としては焦点位置(フォーカス位置)、像面湾曲、デ
ィストーション(倍率誤差、像歪等)、非点収差等があ
り、それらを補正する機構はそれぞれ考えられるが、こ
こではディストーションに関する補正機構の説明を行
う。本例では、光電センサ19等からなる光電検出系に
よる検出結果、及び大気圧変化、照明光吸収、照明条件
の変更等による投影光学系PL自体の結像特性の予測結
果に基づき結像特性を補正する。
Further, the apparatus shown in FIG. 1 is provided with a correction mechanism for correcting the image forming characteristic of the projection optical system PL. This correction mechanism is mainly composed of a first correction mechanism that corrects image forming characteristics such as symmetric image distortion, and a second correction mechanism that mainly corrects image forming characteristics such as asymmetric image distortion. . First, the first correction mechanism will be described. The image forming characteristics of the projection optical system PL include a focus position (focus position), field curvature, distortion (magnification error, image distortion, etc.), astigmatism, etc., and mechanisms for correcting them are conceivable. Now, the correction mechanism for distortion will be described. In this example, the imaging characteristics are determined based on the detection result by the photoelectric detection system including the photoelectric sensor 19 and the prediction result of the imaging characteristics of the projection optical system PL itself due to atmospheric pressure change, illumination light absorption, change of illumination conditions, and the like. to correct.

【0024】図1において、第1補正機構は、レチクル
Rの駆動機構及び投影光学系PLの最もレチクル側のレ
ンズエレメント12の駆動機構から構成されている。即
ち、結像特性制御系22によってレチクルRを載置する
レチクルステージ6又は投影光学系PL内のレンズエレ
メント12を駆動することにより、結像特性の補正を行
う。
In FIG. 1, the first correction mechanism comprises a drive mechanism for the reticle R and a drive mechanism for the lens element 12 closest to the reticle in the projection optical system PL. That is, the image forming characteristic is corrected by driving the reticle stage 6 on which the reticle R is mounted or the lens element 12 in the projection optical system PL by the image forming characteristic control system 22.

【0025】先ず、レンズエレメント12の駆動につい
て説明する。投影光学系PL内において、レチクルRに
最も近いレンズエレメント12は支持部材9に固定さ
れ、レンズエレメント12に続くレンズエレメント13
等は投影光学系PLの鏡筒本体に固定されている。な
お、本例において、投影光学系PLの光軸AXはレンズ
エレメント13以下の投影光学系PLの本体の光学系の
光軸を指すものとする。支持部材9は伸縮自在の2つ以
上の複数のピエゾ素子等からなる駆動素子(図1ではそ
の内2つの駆動素子10a,10bを示す)を介して投
影光学系PLの鏡筒本体と連結されている。この場合、
駆動素子10a,10bの伸縮により、レンズエレメン
ト12を光軸AXに平行に移動することができる。ま
た、駆動素子を3個設けて独立に伸縮させることによっ
て、レンズエレメント12を光軸AXに垂直な面に対し
て傾けることもでき、これらの動作によって投影光学系
PLの結像特性、例えば投影倍率、ディストーション、
像面湾曲、非点収差等を補正することができるようにな
っている。
First, the driving of the lens element 12 will be described. In the projection optical system PL, the lens element 12 closest to the reticle R is fixed to the support member 9, and the lens element 13 following the lens element 12 is fixed.
Etc. are fixed to the main body of the projection optical system PL. In this example, the optical axis AX of the projection optical system PL indicates the optical axis of the optical system of the main body of the projection optical system PL below the lens element 13. The support member 9 is connected to the lens barrel main body of the projection optical system PL via a drive element (two drive elements 10a and 10b are shown in FIG. 1) composed of two or more piezo elements which are expandable and contractible. ing. in this case,
By expanding and contracting the drive elements 10a and 10b, the lens element 12 can be moved parallel to the optical axis AX. Further, by providing three driving elements and independently expanding and contracting, the lens element 12 can be tilted with respect to a plane perpendicular to the optical axis AX, and by these operations, the image forming characteristics of the projection optical system PL, for example, projection. Magnification, distortion,
Field curvature, astigmatism, etc. can be corrected.

【0026】ここで、レンズエレメント12が光軸AX
の方向に平行移動した場合、その移動量に応じた変化率
で投影光学系PLの投影倍率(レチクルからウエハへの
倍率)が変化する。また、レンズエレメント12が光軸
AXに垂直な平面に対して傾斜した場合は、その回転軸
に対して一方の投影倍率が拡大し、他方の投影倍率が縮
小して、所謂、正方形の像が台形状に歪む変形を起こす
ことができる。逆に、台形状の歪みはレンズエレメント
12の傾斜によって補正できることになる。
Here, the lens element 12 is the optical axis AX.
When the lens is moved in parallel in the direction of, the projection magnification of the projection optical system PL (magnification from the reticle to the wafer) changes at a change rate according to the movement amount. When the lens element 12 is tilted with respect to a plane perpendicular to the optical axis AX, one projection magnification is increased and the other projection magnification is reduced with respect to the rotation axis, so that a so-called square image is formed. It is possible to cause a trapezoidal deformation. On the contrary, the trapezoidal distortion can be corrected by the inclination of the lens element 12.

【0027】次に、レチクルRの駆動について説明す
る。前記のように、レチクルホルダ6の底面のピエゾ素
子からなる駆動素子11a,11bの伸縮により投影光
学系PLとレチクルRとの間隔を変化させることができ
る。ここで、レチクルRが光軸AXに平行に移動した場
合、投影像には所謂糸巻型(あるいは樽型)ディストー
ションと呼ばれる収差を発生させることができる。ま
た、投影光学系PLのレンズエレメント12を駆動する
駆動素子10a,10b等、及びレチクルRを駆動する
駆動素子11a,11bとしては、ピエゾ素子の他に他
の電歪素子や磁歪素子等が使用できる。
Next, driving of the reticle R will be described. As described above, the distance between the projection optical system PL and the reticle R can be changed by expanding and contracting the drive elements 11a and 11b formed of the piezo elements on the bottom surface of the reticle holder 6. Here, when the reticle R moves in parallel to the optical axis AX, it is possible to generate aberration called so-called pincushion (or barrel) distortion in the projected image. As the driving elements 10a and 10b for driving the lens element 12 of the projection optical system PL and the driving elements 11a and 11b for driving the reticle R, other electrostrictive elements or magnetostrictive elements are used in addition to the piezo element. it can.

【0028】上記のように、レチクルRあるいはレンズ
エレメント12を駆動することにより、投影光学系PL
の投影倍率あるいは像歪を最適に補正できる。また、こ
れらを駆動することによって結像面のフォーカス位置あ
るいは傾斜角が変化するが、その量は焦点位置検出系1
4,15のオフセットとしてフィードバックされ、ウエ
ハWの表面のフォーカス位置が常に投影光学系PLの結
像面の平均的なフォーカス位置と一致するように制御さ
れている。
As described above, the projection optical system PL is driven by driving the reticle R or the lens element 12.
The projection magnification or image distortion can be optimally corrected. Further, by driving these, the focus position or the tilt angle of the image forming plane changes, but the amount is the focus position detection system 1
It is fed back as offsets of 4 and 15, and is controlled so that the focus position of the surface of the wafer W always coincides with the average focus position of the image plane of the projection optical system PL.

【0029】なお、投影像の歪みを補正するための第1
補正機構は上記の機構に限定されず、例えば投影光学系
とレチクルとの間の空間に像歪を補正する部分的に微妙
に曲率を持たせたようなガラスプレートを挿入する機
構、あるいは投影光学系PLとレチクルRとの間の空間
に厚さが可変のガラスプレート(例えば光学くさび等)
を挿入する機構等も使用できる。特にこの厚さが可変の
ガラスプレートを挿入する方法は、レチクルRを上下す
る方法とほとんど等価であるが、レチクルステージ4の
剛性に悪影響を与えることなく、同一の効果が得られ
る。また、投影光学系PLの一部のレンズ間の気体室を
密封して、その圧力又は空気の組成を変化させる方法等
種々の方法が提案されており、これらも同様に使用でき
る。
The first for correcting the distortion of the projected image
The correction mechanism is not limited to the above-mentioned mechanism. For example, a mechanism for inserting a glass plate having a slightly delicate curvature to correct image distortion in the space between the projection optical system and the reticle, or the projection optical system. A glass plate with a variable thickness in the space between the system PL and the reticle R (for example, an optical wedge)
A mechanism or the like for inserting can also be used. In particular, this method of inserting a glass plate having a variable thickness is almost equivalent to the method of moving the reticle R up and down, but the same effect can be obtained without adversely affecting the rigidity of the reticle stage 4. Further, various methods have been proposed, such as a method of sealing a gas chamber between some lenses of the projection optical system PL to change the pressure or the composition of air, and these methods can be used as well.

【0030】これらの第1補正機構は、計測された結像
特性を補正する場合以外に、通常、大気圧の変化、投影
光学系PLの照明光吸収、あるいは照明条件の変更等に
伴う結像特性の変化を補正する場合に用いられる。これ
を以下に簡単に説明する。先ず、大気圧の変化等の環境
変化に対応する補正について説明する。主制御系25に
は、大気圧センサ、温度センサ等からなる環境センサ2
6からの情報が供給されており、主制御系25ではこれ
らの情報に基づき、予め計算又は実験等で求めておいた
係数、あるいはテーブル等を用いて結像特性の変化量が
計算される。更に、駆動素子11a,11b等の各補正
手段の補正量が求められ、その結果が結像特性制御系2
2に制御信号として送られる。この制御信号に基づき、
結像特性制御系22は駆動素子10a,10b,11
a,11bを駆動してレンズエレメント12、又はレチ
クルRの制御を行う。
These first correction mechanisms normally form an image due to changes in atmospheric pressure, absorption of illumination light of the projection optical system PL, changes in illumination conditions, etc., in addition to correction of the measured image formation characteristics. It is used to correct changes in characteristics. This will be briefly described below. First, the correction corresponding to environmental changes such as changes in atmospheric pressure will be described. The main control system 25 includes an environment sensor 2 including an atmospheric pressure sensor and a temperature sensor.
6 is supplied, and the main control system 25 calculates the amount of change in the imaging characteristic based on the information by using a coefficient obtained in advance by calculation or experiment or a table. Further, the correction amount of each correction means such as the driving elements 11a and 11b is obtained, and the result is the image formation characteristic control system 2.
2 as a control signal. Based on this control signal,
The imaging characteristic control system 22 includes drive elements 10a, 10b, 11
The lens elements 12 or the reticle R are controlled by driving a and 11b.

【0031】また、投影光学系PLの照明光吸収に関し
ては、例えばウエハステージWST上の光電センサ(不
図示)により、投影光学系PLを通過する照明光量の測
定を実露光動作の前に行う。主制御系25には、予め照
明光量に対する結像特性の変化量を算出するための、例
えば微分方程式等の数学モデル等が記憶されており、照
明光量をモニタすることにより、結像特性の刻々の変化
量が計算される。その変化量に基づいて、上述の記環境
変化の場合と同様に補正機構により補正することができ
る。更に、照明条件の変更に関しても可変絞り3aの駆
動系3bの回転角の設定情報に基づいて、結像特性の変
化量を計算し、補正を行うことができる。
Regarding the absorption of the illumination light of the projection optical system PL, for example, a photoelectric sensor (not shown) on the wafer stage WST measures the amount of illumination light passing through the projection optical system PL before the actual exposure operation. The main control system 25 stores in advance a mathematical model such as a differential equation for calculating the change amount of the image forming characteristic with respect to the illumination light amount. By monitoring the illumination light amount, the image forming characteristic is changed every moment. Is calculated. Based on the amount of change, correction can be performed by the correction mechanism as in the case of the above-described change in environment. Further, regarding the change of the illumination condition, the change amount of the image forming characteristic can be calculated and corrected based on the setting information of the rotation angle of the drive system 3b of the variable diaphragm 3a.

【0032】次に、第2補正機構の構成及び動作につい
て詳しく説明する。第2補正機構は前述のように主に非
対称性の像歪の補正を行うものであり、ウエハW上の像
歪に合わせてレチクルRの投影像を歪ませることにより
結像特性の補正が行われる。先ず、構成について説明す
る。図1に示すように、レチクルRと投影光学系PLの
レンズエレメント12とのほぼ中間位置に、ガラス板等
の透明な光学部材からなる補正板8がXY平面に平行に
配置されている。補正板8は、交換装置21により挿脱
自在に設けられており、交換装置21の近傍に設けられ
た保管庫23に保管されている他の補正板24a〜24
c等と必要に応じて交換されるようになっている。これ
らの補正板8,24a〜24cは、投影光学系PLの投
影像の形状を変化させることにより、前回使用された、
又は次回使用される投影露光装置のディストーション特
性に合わせた像歪を発生させると共に、今回の露光工程
で使用される本例の投影露光装置において、第1補正機
構で補正が難しいランダムなディストーションを補正す
る目的にも用いられる。なお、補正板の形状等について
は後述する。
Next, the structure and operation of the second correction mechanism will be described in detail. The second correction mechanism mainly corrects the asymmetric image distortion as described above, and corrects the imaging characteristics by distorting the projected image of the reticle R in accordance with the image distortion on the wafer W. Be seen. First, the configuration will be described. As shown in FIG. 1, a correction plate 8 made of a transparent optical member such as a glass plate is arranged in parallel with the XY plane at a substantially intermediate position between the reticle R and the lens element 12 of the projection optical system PL. The correction plate 8 is provided so as to be freely inserted and removed by the exchange device 21, and the other correction plates 24a to 24a stored in the storage 23 provided near the exchange device 21.
It is designed to be exchanged with c, etc. when necessary. These correction plates 8 and 24a to 24c are used last time by changing the shape of the projected image of the projection optical system PL.
Or, in addition to generating an image distortion according to the distortion characteristic of the projection exposure apparatus to be used next time, in the projection exposure apparatus of this example used in the present exposure process, the first correction mechanism corrects a random distortion that is difficult to correct. It is also used for the purpose. The shape of the correction plate will be described later.

【0033】次に、この第2補正機構の動作について図
4及び図5を参照して説明する。前述のように、投影光
学系PLのディストーションはテスト露光あるいは光電
センサ19を用いる方法で計測され、先ず第1補正機構
により補正が行われる。しかし、補正しきれないディス
トーションが残留する。図4(a)は、残留ディストー
ションの一例を示し、この場合残留ディストーションを
レチクルR上でのパターンのずれとして表している。即
ち、ウエハ上での投影像の残留ディストーションをレチ
クル上でのパターンの横ずれ量に換算した状態が図4
(a)に示されている。この図4(a)において、点線
で示す理想格子(歪みのない格子状の投影像に対応する
パターン)35の各格子点では、矢印のように投影像の
ずれが生じている。この場合、矢印の方向及び大きさ
は、投影像のずれの方向及び大きさを示す。この図4
(a)に示すように、これらの矢印の方向及び大きさに
は共に一貫性がなく、ランダムに分布している。例え
ば、左上部の隣合う4つの格子点P1,1 ,P1,2 ,P
2,1 ,P2,2 は、それぞれ左上方の点Q1,1 、左下方の
点Q1,2 、右上方の点Q2,1 、及び右下方の点Q2,2
でずれている。このように近接した位置同士のずれがば
らばらな方向性を有している。また、他の角部の格子点
1,5 ,P5,1 ,P5,5 もそれぞれ左下方の点Q 1,5
左上方の点Q5,1 ,及び下方の点Q5,5 までずれてい
る。即ち、部分領域及び全体領域に関わらず、ずれの方
向はランダムである。また、それらのずれの大きさもラ
ンダムである。
Next, the operation of the second correction mechanism will be described.
4 and FIG. As mentioned above, the projection light
The distortion of the academic PL is test exposure or photoelectric
It is measured by the method using the sensor 19, and first, the first correction mechanism
Is corrected by. However, the disc that cannot be corrected
The torsion remains. Figure 4 (a) shows the residual distortion.
An example of the residual distortion
It is shown as a pattern shift on the reticle R. Immediately
The residual distortion of the projected image on the wafer.
Figure 4 shows the state converted to the amount of lateral displacement of the pattern on the roof.
It is shown in (a). In FIG. 4A, the dotted line
Ideal lattice (corresponding to a lattice-like projected image without distortion)
At each grid point of the pattern 35,
There is a gap. In this case, the direction and size of the arrow
Indicates the direction and size of the deviation of the projected image. This Figure 4
As shown in (a), the direction and size of these arrows
Are both inconsistent and randomly distributed. example
For example, four adjacent grid points P on the upper left1,1, P1,2, P
2,1, P2,2Is the point Q on the upper left side1,1, Lower left
Point Q1,2, Upper right point Q2,1, And the lower right point Q2,2Ma
It is off. If there is a gap between the positions
It has various directions. Also, the grid points of other corners
P1,5, P5,1, P5,5Also point Q in the lower left 1,5,
Point Q on the upper left5,1, And the lower point Q5,5Deviated
You. That is, regardless of the partial area and the entire area
The direction is random. In addition, the size of these deviations is
It is undam.

【0034】これらの対称性のないランダムな像歪の成
分は、従来の方法では、通常これ以上の補正はできな
い。しかし、本例では、このランダムな像歪の成分を補
正板(この場合補正板8とする)を使用して補正する。
図4(b)は、補正板8がレチクルRと投影光学系PL
との間に配置された状態の断面図を示し、この図4
(b)に示すように、補正板8の上表面8aはレチクル
Rにほぼ平行な状態に成形されている一方、下表面8b
は、局所的に角度を持たせ、レチクルRを通過した主光
線がディストーションを打ち消す方向に曲がるように研
磨加工されている。この場合の補正板8の断面形状は、
図4(a)の理想格子35の中央の格子点P3,1 〜格子
点P3,5 を結ぶ直線36上の投影像のディストーション
を補正する場合の例を示している。従って、格子点P
3,1 を通る図4(b)の主光線L3,1 は、格子点P3,1
での左上方向へのずれを打ち消す方向、即ち右下方向に
曲げられる。同様に、格子点P3,2 〜格子点P3,5 をそ
れぞれ通過する主光線L3,2 〜L3,5 も格子点P3,2
格子点P3,5 でのそれぞれのディストーションを打ち消
す方向に曲げられる。そして、補正板8の全体の形状は
図4(a)のディストーションの分布に対応した形状に
研磨加工されている。
Random image distortion components having no symmetry cannot normally be corrected by the conventional method. However, in this example, the random image distortion component is corrected using the correction plate (in this case, the correction plate 8).
In FIG. 4B, the correction plate 8 has a reticle R and a projection optical system PL.
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the state of being arranged between FIG.
As shown in (b), the upper surface 8a of the correction plate 8 is formed substantially parallel to the reticle R, while the lower surface 8b is formed.
Has a local angle and is polished so that the chief ray passing through the reticle R bends in a direction to cancel the distortion. In this case, the sectional shape of the correction plate 8 is
An example of correcting the distortion of the projected image on the straight line 36 connecting the central grid point P 3,1 to the grid point P 3,5 of the ideal grid 35 of FIG. 4A is shown. Therefore, the grid point P
4 the principal ray L 3,1 in (b) through the 3,1 grid point P 3,1
It can be bent in the direction that cancels the shift in the upper left direction at, that is, in the lower right direction. Similarly, the chief ray L 3,2 ~L 3, 5 also lattice points P 3,2 ~ passing the grid points P 3,2 ~ lattice point P 3, 5, respectively
It can be bent in such a direction as to cancel each distortion at the lattice points P 3,5 . The entire shape of the correction plate 8 is polished into a shape corresponding to the distribution of distortion shown in FIG.

【0035】このように補正板を所定の形に研磨加工す
ることで、対応するディストーションの補正が行える。
しかし、あまり多くの像のずれ量を補正板8で補正しよ
うとすると、補正板8の厚さが場所により大きく変わ
り、像面や球面収差に悪影響が出るため、できるだけ対
称成分は従来の方法で補正し、残留分のみ補正板8で補
正するのがよい。
By thus polishing the correction plate into a predetermined shape, the corresponding distortion can be corrected.
However, if an attempt is made to correct an excessively large amount of image shift by the correction plate 8, the thickness of the correction plate 8 will change greatly depending on the location, and the image plane and spherical aberration will be adversely affected. It is preferable that the correction is performed and only the residual amount is corrected by the correction plate 8.

【0036】以上、本例の投影露光装置でランダムなデ
ィストーションを補正する場合の例について説明した。
さて、ウエハW上の最終的な回路パターンは露光、エッ
チング、及び蒸着等の工程からなる一連のプロセスを繰
り返すことにより形成される。このため、複数の投影露
光装置が混用される。図1には、前回の露光工程で使用
された投影露光装置28、及び次回の露光工程で使用さ
れる投影露光装置29も図示されている。即ち、ウエハ
Wは矢印で示すように、投影露光装置28、本例の投影
露光装置、及び投影露光装置29の順番で処理される。
An example of correcting random distortion in the projection exposure apparatus of this example has been described above.
Now, the final circuit pattern on the wafer W is formed by repeating a series of processes including steps such as exposure, etching, and vapor deposition. Therefore, a plurality of projection exposure apparatuses are mixedly used. FIG. 1 also shows a projection exposure apparatus 28 used in the previous exposure step and a projection exposure apparatus 29 used in the next exposure step. That is, the wafer W is processed in the order of the projection exposure apparatus 28, the projection exposure apparatus of this example, and the projection exposure apparatus 29, as indicated by the arrow.

【0037】この場合、本例のような補正板により高度
にディストーションが補正された投影露光装置の間であ
れば、各種の異なる投影露光装置を混用してもディスト
ーションの差による重ね合わせ精度の低下は生じない。
従って、一旦挿入した補正板8は通常そのままで取り替
える必要はない。しかし、本例のような補正板を装備し
ていない投影露光装置を混用する場合、一方の投影露光
装置のみのディストーションが高度に補正されていても
重ね合わせ精度は良くならない。しかし、本例ではこの
ような場合でも、補正板を交換することにより高精度な
重ね合わせ精度を実現することができる。
In this case, between projection exposure apparatuses whose distortion is highly corrected by the correction plate as in this example, even if various different projection exposure apparatuses are mixed, the overlay accuracy is deteriorated due to the difference in distortion. Does not occur.
Therefore, it is not necessary to replace the correction plate 8 once inserted as it is. However, when a projection exposure apparatus that does not have a correction plate as in this example is mixed, even if the distortion of only one projection exposure apparatus is highly corrected, the overlay accuracy will not be good. However, in this example, even in such a case, it is possible to realize a highly accurate overlay accuracy by exchanging the correction plate.

【0038】通常、ウエハW上の回路は幾層ものパター
ンの積み重ねにより形成される。ウエハWの最初の層
(第1層)にパターンを形成する投影露光装置にとって
は、前の露光工程は存在せず、ディストーション特性に
対する制約がない。従って、常に次回の露光工程で使用
される投影露光装置のディストーション特性に合わせた
補正板を使用することができ、これにより次回の露光工
程で使用される投影露光装置とのマッチング精度が良好
になる。なお、第2層以降においても、前の露光工程で
使用された投影露光装置のディストーション特性に対す
る制約がない場合もあり、このような場合にも、次回に
使用される投影露光装置のディストーション特性に合わ
せた補正板を使用することができる。
Usually, the circuit on the wafer W is formed by stacking several layers of patterns. For a projection exposure apparatus that forms a pattern on the first layer (first layer) of the wafer W, there is no previous exposure step, and there is no restriction on distortion characteristics. Therefore, it is possible to always use a correction plate that matches the distortion characteristics of the projection exposure apparatus used in the next exposure step, and this improves the matching accuracy with the projection exposure apparatus used in the next exposure step. . Even in the second and subsequent layers, there may be no restriction on the distortion characteristics of the projection exposure apparatus used in the previous exposure step. In such a case, the distortion characteristics of the projection exposure apparatus used next time may not be limited. A matched compensator can be used.

【0039】また、ウエハW上の第2層以降にパターン
を形成する投影露光装置にとっては、通常前層のパター
ンを形成する際に使用された投影露光装置のディストー
ション特性に合わせた補正板を使用することができ、こ
れにより前回使用された投影露光装置との間に良好なマ
ッチング精度が得られる。以下、図1において、前回の
露光工程でウエハWの露光に使用された投影露光装置2
8又は次回の露光工程でウエハWの露光に使用される投
影露光装置29に合わせて補正板を使用する場合の例に
ついて説明する。
Further, for a projection exposure apparatus that forms a pattern on the second and subsequent layers on the wafer W, a correction plate that normally matches the distortion characteristics of the projection exposure apparatus used when forming the pattern of the previous layer is used. Therefore, good matching accuracy with the previously used projection exposure apparatus can be obtained. Hereinafter, in FIG. 1, the projection exposure apparatus 2 used for exposing the wafer W in the previous exposure step.
An example in which a correction plate is used according to the projection exposure apparatus 29 used for exposing the wafer W in the 8th or next exposure step will be described.

【0040】先ず、露光動作に先立って、オペレータ等
からキーボード等の入力手段27を介して今回露光する
ウエハWの像歪をどの投影露光装置に合わせればよいか
のデータが入力される。この場合選択される投影露光装
置は、投影露光装置28又は投影露光装置29であり、
オペレータからは、投影露光装置28又は投影露光装置
29の種類がインプットされる。主制御系25はこの情
報に基づき、該当する補正板を選択し、交換装置21に
指示して補正板の交換を行う。交換装置21は、重ね合
わせ露光する可能性のある投影露光装置の像歪に合わせ
て作成した交換用の補正板24a,24b,24c等が
格納された保管庫23から指定された補正板を取り出
し、前の補正板8と同様にレチクルRと投影光学系PL
の間の所定の位置に配置する。交換装置21により、補
正板は所定の誤差内で位置決めされる。なお、補正板は
前述のように本来の理想格子が投影されるべき補正板に
対して、歪ませたい分だけ更に余分に研磨を加えてやれ
ば正確に所望の像歪が得られる。従って、どのようなデ
ィストーション特性を有する投影露光装置にも対応でき
る補正板を備えることができる。これにより、補正板が
用意されている任意の投影露光装置に合わせた像歪を発
生させることができ、重ね合わせ精度を向上させること
ができる。なお、交換装置21の代わりに、オペレータ
が手動で補正板の交換を行ってもよい。
First, prior to the exposure operation, data such as to which projection exposure apparatus the image distortion of the wafer W to be exposed this time should be adjusted is input from the operator or the like via the input means 27 such as a keyboard. The projection exposure apparatus selected in this case is the projection exposure apparatus 28 or the projection exposure apparatus 29,
The operator inputs the type of the projection exposure apparatus 28 or the projection exposure apparatus 29. Based on this information, the main control system 25 selects the appropriate correction plate and instructs the exchange device 21 to exchange the correction plate. The exchange device 21 takes out a specified correction plate from the storage cabinet 23 in which the correction plates 24a, 24b, 24c for exchange created in accordance with the image distortion of the projection exposure apparatus that may perform overlay exposure are stored. , The reticle R and the projection optical system PL as in the previous correction plate 8.
Place it in place between. By the exchange device 21, the correction plate is positioned within a predetermined error. It should be noted that, as described above, the correction plate on which the original ideal lattice should be projected, as described above, can be accurately polished to obtain a desired image distortion by further polishing the correction plate as much as desired. Therefore, it is possible to provide a correction plate that can be applied to a projection exposure apparatus having any distortion characteristic. As a result, it is possible to generate image distortion suitable for any projection exposure apparatus provided with a correction plate, and improve overlay accuracy. Instead of the replacement device 21, the operator may manually replace the correction plate.

【0041】また、前述のように、全ての像歪の成分を
補正板に持たせると不都合が発生するため、像歪の対称
成分に関しては予め投影露光装置毎にデータを主制御系
25のメモリに記憶させておき、そのデータを必要に応
じ呼び出して、そのデータに基づき、結像特性制御部2
2を介して主に第1補正機構により補正を行うことが望
ましい。
Further, as described above, inconvenience occurs if all the image distortion components are provided in the correction plate. Therefore, regarding the symmetrical component of the image distortion, data is previously stored in the memory of the main control system 25 for each projection exposure apparatus. In the image forming characteristic control unit 2 based on the data.
It is desirable to perform the correction mainly by the first correction mechanism via 2.

【0042】また、投影露光装置にはウエハW上に既に
形成された位置合わせマークを読み取り、それによりウ
エハWを位置決めして重ね合わせ露光するアライメント
機能がある。このアライメント機構では一例として、露
光に先立ってウエハW内の一部のショット領域(サンプ
ルショット)の位置合わせマークを読み取り、EGA
(エンハンスト・グローバル・アラメント)法等の統計
計算によってウエハWのプロセス処理によって発生する
スケーリング誤差等を計算し、倍率補正あるいは対称成
分のディストーションの補正を行う。この場合、プロセ
ス処理によりショット領域(チップ)内がランダムに歪
むことは考えられないので、従来の対称成分の補正で十
分と考えられる。即ち、第1補正機構だけで補正可能で
ある。また、この場合、前回の露光工程で使用された投
影露光装置28に倍率誤差等の対称歪み成分の変動があ
っても、その歪み成分も含んで測定されるため誤差にな
らない。即ち、このような場合でも、本例の第2補正機
構と対称成分を補正する第1補正機構のような従来の補
正機能があれば十分である。
Further, the projection exposure apparatus has an alignment function of reading the alignment mark already formed on the wafer W, and positioning the wafer W thereby to perform overlay exposure. As an example of this alignment mechanism, the alignment mark of a partial shot area (sample shot) in the wafer W is read prior to exposure to perform EGA.
A scaling error or the like caused by the process processing of the wafer W is calculated by statistical calculation such as (enhanced global alignment) method, and the magnification correction or the distortion of the symmetric component is corrected. In this case, since it is unlikely that the shot area (chip) will be distorted randomly due to the process processing, it is considered that the conventional correction of the symmetrical component is sufficient. That is, the correction can be performed only by the first correction mechanism. Further, in this case, even if the projection exposure apparatus 28 used in the previous exposure step has a variation in the symmetrical distortion component such as a magnification error, the distortion component is also included in the measurement, so that no error occurs. That is, even in such a case, the conventional correction function such as the second correction mechanism of the present example and the first correction mechanism for correcting the symmetrical component is sufficient.

【0043】また、投影露光装置の中には一度に露光を
行える露光フィールドの大きさが異なるものがあり、こ
れらを混用することが考えられる。この場合、露光フィ
ールドの大きさが同じ投影光学系同士では同じ対称性の
ディストーションとなっても、一方の露光フィールドの
例えば1/4の露光面積に重ね合わせ露光するような場
合には、非対称なディストーションとなることがあり、
このような場合、従来の補正手段では補正できない。
Further, some projection exposure apparatuses have different exposure field sizes capable of performing exposure at one time, and it is conceivable to mix them. In this case, even if the projection optical systems having the same size of the exposure field have the same symmetric distortion, when the overlapping exposure is performed on the exposure area of, for example, 1/4 of one exposure field, the asymmetrical distortion occurs. It may cause distortion,
In such a case, it cannot be corrected by the conventional correction means.

【0044】図5は、露光フィールドの大きさが異なる
2つの投影露光装置(第1投影露光装置及び第2投影露
光装置とする)におけるディストーションの非対称性を
説明するための図を示し、図5(a)は第1投影露光装
置におけるディストーションの状態を示し、図5(b)
は第2投影露光装置において、第1投影露光装置でのデ
ィストーションを補正する方法を説明するための図であ
る。この図5(a)において、理想格子35Aと、理想
格子35Aに対応する第1投影露光装置による投影像3
6との間には、所謂糸巻型の対称性のディストーション
が生じている。そして、この投影像36を理想格子35
AのX方向及びY方向の対称線38X,38Yにより分
割した左上部の1/4の面積を有する投影像Aに対し
て、図5(b)の拡大図で示すように、第2投影露光装
置により投影像37を重ね合わせ露光する。その場合、
投影像Aと第2投影露光装置での理想格子35Bとの間
のディストーションに対称性がなく、非対称となってい
る。同様に、図5(a)の4分割された残りの3つの投
影像B〜Dについても第2投影露光装置に対しては非対
称となっている。本例の補正板を使用することによりこ
のような非対称性のディストーションも補正することが
できる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the asymmetry of distortion in two projection exposure apparatuses having different exposure field sizes (the first projection exposure apparatus and the second projection exposure apparatus). FIG. 5A shows a distortion state in the first projection exposure apparatus, and FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of correcting distortion in the first projection exposure apparatus in the second projection exposure apparatus. In FIG. 5A, the ideal grating 35A and the projected image 3 by the first projection exposure apparatus corresponding to the ideal grating 35A.
A so-called pincushion-type symmetric distortion is generated between 6 and 6. Then, the projected image 36 is converted into the ideal lattice 35.
As shown in the enlarged view of FIG. 5B, the second projection exposure is performed on the projection image A having the area of the upper left ¼ divided by the symmetry lines 38X and 38Y in the X and Y directions of A. The projection image 37 is superimposed and exposed by the apparatus. In that case,
The distortion between the projected image A and the ideal grating 35B in the second projection exposure apparatus has no symmetry and is asymmetric. Similarly, the remaining three projected images B to D divided into four in FIG. 5A are also asymmetric with respect to the second projection exposure apparatus. By using the correction plate of this example, such asymmetrical distortion can be corrected.

【0045】先ず、第2投影露光装置の例えば前述の第
1補正機構に類する従来の補正機構により、投影像37
のように菱形状に歪ませる。そして、残りの非対称な成
分に対して補正板を使用して歪ませればよい。図5
(a)の重ね合わせを行う4個の投影像A〜Dは、各々
90°ずつ回転しているので、同じ補正板を90°ずつ
回転させて挿入すればよい。
First, the projected image 37 is formed by the conventional correction mechanism similar to the above-mentioned first correction mechanism of the second projection exposure apparatus.
Distort into a rhombus like. Then, the remaining asymmetric component may be distorted by using a correction plate. FIG.
Since the four projected images A to D for superimposing (a) are each rotated by 90 °, the same correction plate may be rotated by 90 ° and inserted.

【0046】本例では上述のように、ディストーション
の形状を変化させるため、実際に現状のディストーショ
ンの形状がどうなっているか確認しながら露光を行った
方が、より信頼性が向上する。このため、露光の前に予
め光電センサ19により、ディストーションの状態を実
測し、所望のディストーションになっているかどうか確
認するのが望ましい。これにより、補正板の交換間違い
等のミスを未然に防ぐことができる。
In this example, since the shape of the distortion is changed as described above, it is more reliable to perform the exposure while confirming what the actual shape of the distortion is. For this reason, it is desirable to measure the distortion state in advance by the photoelectric sensor 19 before exposure to confirm whether or not the desired distortion is achieved. This makes it possible to prevent mistakes such as mistaken replacement of the correction plate.

【0047】以上のように、本例の方法は補正板による
高度な補正がなされていない従来の装置との間の混用に
有用である。補正板による補正ができている装置間では
本例のような工夫は必要ではない。どの投影露光装置に
おいても、そのままほぼ理想格子上に露光が行われるた
め高精度に重ね合わせが行われる。しかし、これらの投
影露光装置の間に、高度の補正がなされていない従来の
装置が一台でも入ると、重ね合わせ精度が低下する。し
かし、本例の方法により、他の装置の像歪をその装置の
像歪に合わせて使用すれば重ね合わせに問題がなくな
る。特に、複数の従来の投影露光装置を混用する場合
は、重ね合わせ精度のあまり要求されない工程の前後で
各々の像歪に合わせて露光し、精度のあまり要求されな
い工程で像歪の形の異なるもの同士を重ねればよい。ま
た、複数の従来の装置の像歪特性がある程度類似してい
る場合、これらの平均的な像歪特性に合わせて像歪を発
生させて使用する方法も考えられる。また、像歪特性の
似ているもの同士をグループ分けして、精度があまり要
求されない工程の前後で使い分ける方法もある。
As described above, the method of this example is useful for mixing with a conventional apparatus that is not highly corrected by the correction plate. The device as in this example is not necessary between devices that can be corrected by the correction plate. In any projection exposure apparatus, since exposure is performed almost on the ideal grid as it is, superposition is performed with high accuracy. However, if any one of the conventional projection uncorrected devices is inserted between these projection exposure apparatuses, the overlay accuracy is lowered. However, according to the method of this example, if the image distortion of another device is used in accordance with the image distortion of that device, there is no problem in superposition. In particular, when a plurality of conventional projection exposure apparatuses are mixed, exposure is performed in accordance with each image distortion before and after a process in which overlay accuracy is not so demanded, and image distortion is different in a process in which precision is not required. Just stack them on top of each other. Further, when the image distortion characteristics of a plurality of conventional devices are similar to some extent, a method of generating and using image distortion in accordance with these average image distortion characteristics can be considered. In addition, there is also a method in which those having similar image distortion characteristics are divided into groups and used separately before and after a process in which accuracy is not so required.

【0048】なお、ほぼ理想格子を実現する補正板に対
して、更に所望の像歪が得られるように加工する方法に
よれば、ある装置の像歪と同じ像歪を発生させる補正板
は本例が適用できる各々の投影露光装置固有の補正板と
なってしまう。このため、補正板を大量に用意する必要
がある。この不都合を解決するために、本来の理想格子
を実現する補正板の上か下に重ね合わせ補正用の補正板
を挿入する構成にすれば、ある装置の像歪と同じ像歪を
発生させる補正板は全装置共通となるため、用意する補
正板の数を大幅に減らすことができる。
According to a method of processing a correction plate that realizes an almost ideal lattice so as to obtain a desired image distortion, a correction plate that produces the same image distortion as that of a certain apparatus is a main one. The correction plate is unique to each projection exposure apparatus to which the example can be applied. Therefore, it is necessary to prepare a large number of correction plates. In order to solve this inconvenience, if the correction plate for overlay correction is inserted above or below the correction plate that realizes the original ideal lattice, the correction that causes the same image distortion as that of a certain device is generated. Since the plate is common to all devices, the number of correction plates to be prepared can be significantly reduced.

【0049】また、前述のように、近年の投影露光装置
は解像力向上のために、可変絞り(図1の可変絞り3
a)により照明条件が可変となっている。照明条件が変
化すると、投影光学系内部の光線の通過経路が異なり、
このため微妙な投影光学系内部の不均一性の影響を受け
てディストーションが変化する。つまり、照明条件が変
化すると、そのディストーションは別の投影光学系のも
のになる。このような場合にも、本例の補正板は有用で
あり、同一の投影露光装置でも照明条件等の露光条件が
違う場合の重ね合わせ精度の向上に寄与できる。従っ
て、1台の投影露光装置でも照明条件に合わせて区別し
て補正板を製作し、使用することが望ましい。勿論、照
明条件によるディストーション変化のうち、ランダム成
分の変化量が十分小さく無視できる場合は、本例を適用
する必要はない。
As described above, the projection exposure apparatus of recent years has a variable aperture (variable aperture 3 shown in FIG. 1 for improving the resolution.
The illumination conditions are variable due to a). When the illumination conditions change, the passage paths of the light rays inside the projection optical system differ,
For this reason, the distortion changes under the influence of subtle nonuniformity inside the projection optical system. That is, when the illumination conditions change, the distortion becomes that of another projection optical system. Even in such a case, the correction plate of this example is useful, and can contribute to the improvement of overlay accuracy even when the same projection exposure apparatus has different exposure conditions such as illumination conditions. Therefore, it is desirable to manufacture and use the correction plate by distinguishing it according to the illumination condition even with one projection exposure apparatus. Of course, if the amount of change in the random component of the distortion change due to the illumination condition is sufficiently small and can be ignored, it is not necessary to apply this example.

【0050】また、投影露光装置のメンテナンス等の作
業により、投影光学系のディストーション特性が変化し
た場合等では、補正板の修正又は新たな補正板の製作等
の対策が必要である。また、本例の方法は複数の投影露
光装置間での情報を管理する必要があるので、露光シス
テム全体を管理できるホストコンピュータでその情報を
管理するのが望ましい。
When the distortion characteristics of the projection optical system change due to maintenance work of the projection exposure apparatus or the like, it is necessary to take measures such as correcting the correction plate or manufacturing a new correction plate. Further, since the method of this example requires management of information between a plurality of projection exposure apparatuses, it is desirable to manage that information by a host computer that can manage the entire exposure system.

【0051】なお、本発明はステッパー型の投影露光装
置に限らず、レチクルとウエハとを同期走査してレチク
ル上のパターンをウエハ上に逐次転写するステップ・ア
ンド・スキャン方式等の走査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
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得る。
The present invention is not limited to a stepper type projection exposure apparatus, but a scanning type projection method such as a step-and-scan system in which a reticle and a wafer are synchronously scanned to sequentially transfer the pattern on the reticle onto the wafer. The same can be applied to the exposure apparatus. 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.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明による投影露光装置によれば、他
の投影露光装置の像歪み特性に対応する像歪みを発生さ
せる光学部材をマスクと投影光学系の間に挿入すること
により、投影光学系の像歪みを他の投影露光装置で生じ
た像歪みにマッチングさせることができる。従って、例
えば対称性のないランダムな像歪が残留する投影露光装
置と混用される場合でも、高い重ね合わせ精度が得られ
る利点がある。
According to the projection exposure apparatus of the present invention, an optical member for generating an image distortion corresponding to the image distortion characteristics of another projection exposure apparatus is inserted between the mask and the projection optical system, so that the projection optical system can be used. The image distortion of the system can be matched with the image distortion caused by another projection exposure apparatus. Therefore, for example, even when used in combination with a projection exposure apparatus in which random image distortion without symmetry remains, there is an advantage that high overlay accuracy can be obtained.

【0053】また、光学部材を挿脱する挿脱手段を設け
た場合には、挿脱手段により対応する投影露光装置に合
わせて光学部材を迅速且つ正確に位置決めして交換する
ことができる。また、その他の投影露光装置が前の露光
工程で使用された投影露光装置である場合には、前の露
光工程で使用された投影露光装置における像歪が補正さ
れ、前の露光工程で使用された投影露光装置との間に良
好なマッチング精度が得られる。
Further, when the inserting / removing means for inserting / removing the optical member is provided, the optical member can be quickly and accurately positioned and replaced according to the corresponding projection exposure apparatus by the inserting / removing means. When the other projection exposure apparatus is the projection exposure apparatus used in the previous exposure step, the image distortion in the projection exposure apparatus used in the previous exposure step is corrected and used in the previous exposure step. Good matching accuracy can be obtained with the projection exposure apparatus.

【0054】また、その他の投影露光装置が後の露光工
程で使用される投影露光装置である場合には、後の露光
工程で使用される投影露光装置での像歪特性に応じた像
歪みが発生しているため、後の露光工程で使用される投
影露光装置との間に良好なマッチング精度が得られる。
Further, when the other projection exposure apparatus is a projection exposure apparatus used in the subsequent exposure step, image distortion corresponding to the image distortion characteristic in the projection exposure apparatus used in the subsequent exposure step may occur. Since this occurs, good matching accuracy can be obtained with the projection exposure apparatus used in the subsequent exposure process.

【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実施の形態の一例
を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】図1の投影光学系の像歪を測定する方法の一例
の説明に供する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a method for measuring image distortion of the projection optical system in FIG.

【図3】像歪を測定する方法の他の例を説明するための
図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining another example of the method for measuring the image distortion.

【図4】(a)は非対称な残留ディストーションの一例
を示す図、(b)はその残留ディストーションを補正す
るための補正板8の形状を示す断面図である。
4A is a diagram showing an example of an asymmetric residual distortion, and FIG. 4B is a sectional view showing a shape of a correction plate 8 for correcting the residual distortion.

【図5】本発明の実施の形態において、露光フィールド
の大きさが異なる投影露光装置間の像歪をマッチングさ
せる方法を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of matching image distortion between projection exposure apparatuses having different exposure field sizes in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ 7 レチクルステージ 8,24a〜24c 補正板 10a,10b,11a,11b 駆動素子 12 レンズエレメント 19 光電センサ 21 交換装置 22 結像特性制御系 23 保管庫 25 主制御系 28 前回の露光工程で使用された投影露光装置 29 次回の露光工程で使用される投影露光装置 R Reticle PL Projection optical system W Wafer 7 Reticle stage 8, 24a to 24c Correction plate 10a, 10b, 11a, 11b Driving element 12 Lens element 19 Photoelectric sensor 21 Exchange device 22 Imaging characteristic control system 23 Storage box 25 Main control system 28 Projection exposure apparatus used in the previous exposure step 29 Projection exposure apparatus used in the next exposure step

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上のパターンを投影光学系を介し
て感光基板上に投影露光する投影露光装置において、 前記マスクと前記投影光学系との間に前記感光基板に対
して露光を行う他の露光装置の像歪み特性に応じた像歪
みを発生させる光学部材を設けたことを特徴とする投影
露光装置。
1. A projection exposure apparatus for projecting a pattern on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein the photosensitive substrate is exposed between the mask and the projection optical system. A projection exposure apparatus comprising an optical member for generating an image distortion according to an image distortion characteristic of the exposure apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の投影露光装置であって、 前記光学部材を前記マスクと前記投影光学系との間の結
像光束中に挿脱する挿脱手段を設けたことを特徴とする
投影露光装置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising an insertion / removal means for inserting / removing the optical member into / from an imaging light beam between the mask and the projection optical system. Projection exposure system.
【請求項3】 請求項1又は2記載の投影露光装置であ
って、 前記他の露光装置は、前の露光工程で使用された露光装
置であることを特徴とする投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the other exposure apparatus is an exposure apparatus used in a previous exposure step.
【請求項4】 請求項1又は2記載の投影露光装置であ
って、 前記他の露光装置は、後の露光工程で使用される露光装
置であることを特徴とする投影露光装置。
4. The projection exposure apparatus according to claim 1 or 2, wherein the other exposure apparatus is an exposure apparatus used in a subsequent exposure process.
JP7247268A 1994-03-29 1995-09-26 Projection aligner Withdrawn JPH0992601A (en)

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