JPH1074696A - Projection type aligner and projection exposing method - Google Patents

Projection type aligner and projection exposing method

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JPH1074696A
JPH1074696A JP9216189A JP21618997A JPH1074696A JP H1074696 A JPH1074696 A JP H1074696A JP 9216189 A JP9216189 A JP 9216189A JP 21618997 A JP21618997 A JP 21618997A JP H1074696 A JPH1074696 A JP H1074696A
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase reproducibility of measurement by a method wherein positions of an optical element are adjusted based on projection magnification, calculating means for calculating values corresponding to distortion aberration and calculated values. SOLUTION: A plurality of marks Mij formed in a mask are illuminated with exposed lights, and a surface of a reference plate provided in a part of a stage 7 coincides substantially with an image surface of a projection optical system 6 by a specific focusing means 12. Each of projection images of the plurality of marks Mij is sequentially projected to a surface of the reference plate by irradiation of exposed lights, and the projection positions are respectively detected. Based on the projection positions of the plurality of marks detected and an arrangement relationship of the marks Mij on the mask, optical performance of a projection optical system 6 is measured, and exposure of a substrate 10 is made based on the measurement results. Thereby, errors of projection images traceable to projection magnification and distortion aberration are measured with excellent reproducibility and the adjustment is simply made.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路等のマスク
(レチクル)パターンを半導体基板等の感応性基板上に
所定の結像性能で投影露光する装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for projecting and exposing a mask (reticle) pattern of an integrated circuit or the like on a sensitive substrate such as a semiconductor substrate with a predetermined imaging performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】大規模集積回路(LSI)パターンの微
細化は年々進行しているが、微細化に対する要求を満た
し、かつ生産性の高い回路パターン焼付装置として縮小
投影型露光装置が普及してきている。従来より用いられ
てきたこれらの装置においては、感光剤を塗布したシリ
コンウエハ等(以下、ウエハと称する)に焼き付けされ
るべきパターンの何倍か(例えば10倍)のレチクルパ
ターンが投影レンズによって縮小投影され、1回の露光
で焼き付けされるのはウエハ上で対角長14mmの正方
形よりも小さい程度の領域である。従って、直径125
mm位のウエハ全面にパターンを焼き付けるには、ウエ
ハをステージに載せて一定距離移動させては露光を行う
ことを繰り返す、いわゆるステップアンドリピート方式
を採用している。
2. Description of the Related Art Although miniaturization of large-scale integrated circuit (LSI) patterns has been progressing year by year, a reduced projection type exposure apparatus has spread as a circuit pattern printing apparatus which satisfies the demand for miniaturization and has high productivity. I have. In these apparatuses conventionally used, a reticle pattern several times (for example, 10 times) a pattern to be printed on a silicon wafer or the like (hereinafter, referred to as a wafer) coated with a photosensitive agent is reduced by a projection lens. What is projected and printed in one exposure is an area on the wafer that is smaller than a 14 mm diagonal square. Therefore, the diameter 125
In order to print a pattern on the entire surface of a wafer of about mm, a so-called step-and-repeat method is adopted, in which the wafer is placed on a stage, moved a fixed distance, and repeatedly performs exposure.

【0003】LSIの製造においては、数層以上のパタ
ーンがウエハ上に順次形成されていくが、異なる層間の
パターンの重ね合わせ誤差を一定値以下にしておかなけ
れば、層間の導電、又は絶縁状態が意図するものでなく
なり、LSIの機能を果たすことができなくなる。例え
ば1μmの最小線幅の回路に対しては、せいぜい0.2
μm程度の総合重ね合わせ誤差しか許されない。この重
ね合わせ誤差の原因のうち、露光装置によって発生する
ものは、(1) 投影倍率誤差と投影歪み、及び(2)投影像
とウエハとの相対的な位置ずれである。上記(1) の原因
の歪みは、投影光学系の持つ歪曲収差である。一方、倍
率誤差については投影光学系のレチクル側光束がテレセ
ントリックではない場合、レチクルと投影光学系の主点
(主平面)との間隔を変えることによって小さくできる
ものであり、またテレセントリックな場合には投影光学
系内部の構成要素(レンズ等の光学部材)を相対的に光
軸方向に位置ずらしして小さくできるものである。従っ
て、レチクルと投影レンズ間の距離、及び投影レンズ内
部の光学要素の相対位置が変化しなければ、(1) の原因
による誤差は一定であり、システマティックな誤差と言
える。これに対して、(2) の原因による誤差はランダム
誤差の要因を多く含み、アライメント(位置合わせ)を
行う毎に重ね合わせ誤差がばらつく主原因となるもので
ある。
In the manufacture of LSI, several or more layers of patterns are sequentially formed on a wafer. However, unless the overlay error of patterns between different layers is kept below a certain value, the conductive or insulating state between the layers can be reduced. Is not intended, and the function of the LSI cannot be achieved. For example, for a circuit having a minimum line width of 1 μm, at most 0.2
Only a total overlay error of about μm is allowed. Among the causes of the overlay error, those caused by the exposure apparatus are (1) a projection magnification error and a projection distortion, and (2) a relative displacement between a projection image and a wafer. The distortion caused by the above (1) is distortion of the projection optical system. On the other hand, the magnification error can be reduced by changing the distance between the reticle and the principal point (principal plane) of the projection optical system when the reticle-side light beam of the projection optical system is not telecentric. The components (optical members such as lenses) inside the projection optical system can be made smaller by relatively displacing them in the optical axis direction. Therefore, if the distance between the reticle and the projection lens and the relative position of the optical element inside the projection lens do not change, the error caused by the factor (1) is constant and can be said to be a systematic error. On the other hand, the error caused by the factor (2) includes many factors of a random error, and is a main cause that the overlay error varies every time alignment (positioning) is performed.

【0004】さて、システマティックな誤差である(1)
の誤差は、その値を測定しながら一定値以下になるよう
に装置を調整しておけば、長い時間にわたって安定して
小さい値を維持できるもので、露光装置の製造時の調整
において、できるだけ小さくしておかねばならない。従
来より(1) の誤差の測定は、予め定められた複数の位置
にマークのパターンが描かれたレチクル、いわゆるテス
ト・レチクルの像をウエハ上のフォトレジストに焼き付
け、焼き付けられたマークのレジスト像の座標を測定
し、その測定座標とレチクル上のマーク座標の比較によ
ってなされていた。
Now, a systematic error (1)
By adjusting the apparatus so that it is less than or equal to a certain value while measuring the value, it is possible to maintain a small value stably over a long period of time. Must be kept. Conventionally, the measurement of the error in (1) has been performed by printing an image of a reticle having a pattern of marks at a plurality of predetermined positions, a so-called test reticle, on a photoresist on a wafer, and a resist image of the baked mark. Was measured by comparing the measured coordinates with the mark coordinates on the reticle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法によると、ウエハ上にテスト・レチクルのパターン
を露光し、これを現像する手間と時間が必要であり、ま
たマークのレジスト像の位置を測定するのに高価な測定
装置を用いなければならないという欠点があった。この
欠点は、倍率誤差、歪曲収差等を測定し、その測定結果
に基づいて露光装置を調整した後、再び測定を繰り返す
必要があるとき等には極めて顕著になる。
However, according to the conventional method, it takes time and effort to expose a test reticle pattern on a wafer and develop it, and to measure the position of a resist image of a mark. However, there is a disadvantage that an expensive measuring device must be used to perform the measurement. This disadvantage becomes extremely noticeable when, for example, it is necessary to repeat the measurement after measuring the magnification error, distortion and the like, adjusting the exposure apparatus based on the measurement results, and the like.

【0006】また、従来の方法では、専らマークのレジ
スト像を検出する必要があるため、レジスト像の光学的
な特性に依存した検出誤差が本質的に避けられないとい
った問題もあった。このため、露光装置の投影性能を所
期のものに調整するとき、その追い込み精度が、レチク
ルのマーク像を焼き付ける作業(測定)と調整作業との
繰り返し回数に比例して必ず高くなるという保証はなか
った。
Further, in the conventional method, since it is necessary to exclusively detect the resist image of the mark, there is a problem that a detection error depending on the optical characteristics of the resist image is essentially unavoidable. Therefore, when adjusting the projection performance of the exposure apparatus to the expected one, there is no guarantee that the drive-in accuracy will always increase in proportion to the number of repetitions of the work (measurement) of printing the mark image on the reticle and the adjustment work. Did not.

【0007】さらに、露光装置の調整作業の前後で行わ
れるレチクルマークの像の焼き付け作業において、ウエ
ハは露光装置のステージ上に載置され続けるわけではな
く、必ず載せ替えを必要とするので、調整前の焼き付け
作業時と調整後の焼き付け作業時とで、ウエハの載置状
態(例えばウエハ表面のフラットネス)が微妙に変化す
ることが生じ、それによって測定結果のばらつきも大き
くなるのである。従って、露光装置の投影性能を所期の
状態に揃えようとしても、高い再現性が得られないとい
った問題も生じるのである。
Further, in the printing operation of the image of the reticle mark performed before and after the adjustment operation of the exposure apparatus, the wafer does not always continue to be mounted on the stage of the exposure apparatus, but must be replaced without fail. The mounting state of the wafer (for example, the flatness of the wafer surface) may slightly change between the previous printing operation and the post-adjustment printing operation, thereby increasing the dispersion of the measurement results. Therefore, there is a problem that high reproducibility cannot be obtained even if the projection performance of the exposure apparatus is adjusted to a desired state.

【0008】本発明はこれらの問題点を解決し、高い再
現性をもって投影性能の調整が可能な投影露光装置を得
ることを目的とし、特に投影倍率や歪曲収差に起因した
投影像の誤差を再現性良く測定し、投影光学系内の一部
の光学要素を移動させて調整するようにした投影露光装
置を得ること目的とする。
An object of the present invention is to solve these problems and to provide a projection exposure apparatus capable of adjusting the projection performance with high reproducibility, and in particular, to reproduce errors in a projected image caused by projection magnification and distortion. It is an object of the present invention to obtain a projection exposure apparatus capable of performing measurement with good accuracy and moving and adjusting some optical elements in a projection optical system.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、マスク(レチ
クル5)に形成されたパターンを所定の結像面内に投影
する投影光学系(投影レンズ6)と、感応性基板(ウエ
ハ10)を結像面とほぼ一致するように保持し、その結
像面と平行な面内で2次元移動させるステージ(7)
と、このステージ(7)の座標位置を計測する位置計測
手段(レーザ干渉計13、34)とを備えた投影露光装
置の改良に関するものである。
According to the present invention, there is provided a projection optical system (projection lens 6) for projecting a pattern formed on a mask (reticle 5) within a predetermined image plane, and a sensitive substrate (wafer 10). (7) that is held substantially coincident with the image plane and is moved two-dimensionally in a plane parallel to the image plane.
The present invention relates to an improvement in a projection exposure apparatus provided with position measuring means (laser interferometers 13 and 34) for measuring the coordinate position of the stage (7).

【0010】そして、本発明においては、マスク(レチ
クル5)のパターンとして予め定められた複数の位置
(Pij、又はXij、Yij)の夫々に形成されたマーク
(Mij)が投影光学系(6)を介して像面内に投影され
るべき各位置(Tij、又はxij、yij)を、位置計測手
段(13、34)と共同して順次測定するマーク位置測
定手段(微小開口8、光電検出器9、CPU30)と、
マスク(R)上の各マーク(Mij)の配置関係(位置P
ij)と測定された各マークの位置(Tij)とに基づい
て、投影光学系(6)による投影倍率、もしくは歪曲収
差に対応した値(N、もしくはαij、βij)を算出する
演算手段(CPU30)と、その算出された値に基づい
て投影光学系(6)を構成する一部の光学要素(レンズ
等)の位置を調整する手段とを設けるようにした。
In the present invention, marks (M ij ) formed at a plurality of positions (P ij , or X ij , Y ij ) predetermined as a pattern of the mask (reticle 5) are projected optically. Mark position measuring means (T ij , or x ij , y ij ) to be sequentially projected into the image plane via the system (6) in cooperation with the position measuring means (13, 34) A minute aperture 8, a photoelectric detector 9, a CPU 30);
The positional relationship (position P) of each mark (M ij ) on the mask (R)
ij ) and a value (N, or α ij , β ij ) corresponding to the projection magnification by the projection optical system (6) or distortion based on the measured position (T ij ) of each mark. Means (CPU 30) and means for adjusting the position of some optical elements (such as lenses) constituting the projection optical system (6) based on the calculated values are provided.

【0011】[0011]

【作用】本発明においては、位置計測手段としてのレー
ザ干渉計で規定されるステージ(7)の移動座標系内
で、マスク(レチクル)上の複数のマークの投影像位置
を測定するようにしたので、位置計測の基準がレーザ干
渉計等の高分解能な位置計測手段に統一されることにな
り、測定の再現性が高まる。また、投影性能の調整にあ
たって、投影光学系内の一部の光学要素を移動させるの
で、投影像の倍率誤差と歪曲収差の両方を適宜補正する
ことが可能となる。
According to the present invention, the projected image positions of a plurality of marks on a mask (reticle) are measured in a moving coordinate system of a stage (7) defined by a laser interferometer as position measuring means. Therefore, the reference for position measurement is unified to high-resolution position measuring means such as a laser interferometer, and the reproducibility of measurement is improved. In adjusting the projection performance, since some optical elements in the projection optical system are moved, it is possible to appropriately correct both the magnification error and the distortion of the projected image.

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明の実施例による投影型露光装置
の概略図である。露光用の照明光源1からの照明光は第
1のコンデンサーレンズ2によって一度収束された後、
第2のコンデンサーレンズ3に達する。その光路中、光
が収束される位置には照明光を遮断、通過するためのシ
ャッター4が設けられている。そして、第2のコンデン
サーレンズ3を通った光束は、マスクとしてテスト・レ
チクル5(以下、単にレチクル5とする)を照明する。
レチクル5の下面には予め定められた複数の位置に、光
透過性のマークM11〜M16が描かれている。このレチク
ル5のマークM11〜M16を透過した光束LB1 は、投影
光学系としての投影レンズ6に入射する。この投影レン
ズ6は、本実施例ではレチクル5側、すなわち物体側が
非テレセントリックで、像側がテレセントリックな光学
系である。光束LB1 は投影レンズ6によって集束され
て、光束LB2 となって射出する。尚、レチクル5の下
面と投影レンズ6の主平面6aとの間隔はLとする。そ
して、光束LB2 は2次元移動可能なステージ7に設け
られた微小開口8上に結像される。さらに微小開口8を
通った光は、ステージ7に設けられた光電検出器9によ
って光電変換される。また、ステージ7は普段は半導体
ウエハ10を載置して2次元移動するものであり、ウエ
ハ10はステージ7と一体に2次元移動するウエハホル
ダ11上に載置される。ウエハホルダ11はステージ7
に対して微小回転と上下動ができるように設けられてい
る。このウエハホルダ11は、投影レンズ6の投影像が
ウエハ10の表面に結像するように、すなわち焦点合わ
せができるように上下動する。また、微小開口8が設け
られた開口面は、ウエハ10の表面の高さとほぼ一致す
るように定められ、この開口面と光電検出器9とはウエ
ハホルダ11の上下動に伴って一体に上下動するように
設けられている。この焦点合わせのために、投影レンズ
6とウエハ10の表面(あるいは微小開口8の開口面)
との間隔を計測するギャップセンサー12が設けられ
る。このギャップセンサー12とウエハホルダ11の上
下動とによって自動焦点調整が可能であり、ウエハ10
上の回路パターンを焼き付ける際、ウエハ10の表面の
高さを検出して、常にコントラストの高い投影像が転写
できる。
FIG. 1 is a schematic view of a projection type exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. After the illumination light from the illumination light source 1 for exposure is once converged by the first condenser lens 2,
It reaches the second condenser lens 3. A shutter 4 for blocking and passing the illumination light is provided at a position where the light is converged in the optical path. The light beam having passed through the second condenser lens 3 illuminates a test reticle 5 (hereinafter simply referred to as a reticle 5) as a mask.
The plurality of predetermined positions on the lower surface of the reticle 5, the light transmission of the mark M 11 ~M 16 is depicted. The light beam LB 1 that has passed through the mark M 11 ~M 16 of the reticle 5 is incident on the projection lens 6 as a projection optical system. In this embodiment, the projection lens 6 is a non-telecentric optical system on the reticle 5 side, that is, the object side, and a telecentric optical system on the image side. The light beam LB 1 is focused by a projection lens 6, and emits a light beam LB 2. Note that the distance between the lower surface of the reticle 5 and the main plane 6a of the projection lens 6 is L. Then, the light beam LB 2 is focused on the minute aperture 8 provided in the two-dimensional movable stage 7. Further, the light passing through the minute aperture 8 is photoelectrically converted by a photoelectric detector 9 provided on the stage 7. The stage 7 normally carries a semiconductor wafer 10 and moves two-dimensionally. The wafer 10 is placed on a wafer holder 11 that moves two-dimensionally with the stage 7. The wafer holder 11 is the stage 7
It is provided so as to be able to perform minute rotation and vertical movement with respect to. The wafer holder 11 is moved up and down so that a projection image of the projection lens 6 is formed on the surface of the wafer 10, that is, so that focusing can be performed. The opening surface in which the minute opening 8 is provided is determined so as to substantially coincide with the height of the surface of the wafer 10, and the opening surface and the photoelectric detector 9 move up and down integrally with the up and down movement of the wafer holder 11. It is provided to be. For this focusing, the projection lens 6 and the surface of the wafer 10 (or the opening surface of the minute opening 8)
Is provided with a gap sensor 12 for measuring an interval with the gap. Automatic focus adjustment is possible by the vertical movement of the gap sensor 12 and the wafer holder 11, and the wafer 10
When printing the upper circuit pattern, the height of the surface of the wafer 10 is detected, and a projection image with high contrast can always be transferred.

【0013】一方、ステージ7の位置はレーザ干渉計1
3により、ステージ7に固定された反射鏡14までの距
離をレーザ光を用いて測定することによって求められ
る。図1では、紙面中左右方向のx軸方向のみしか表し
ていないが、ステージ7の移動平面を成すx軸と垂直
(紙面と垂直)なy軸方向に関しても同様にレーザ干渉
計と反射鏡が設けられている。これらレーザ干渉計によ
って、ステージ7の所定の原点に対する座標値が逐次計
測される。尚、このx軸、y軸方向のレーザ干渉計の各
レーザ光束が成す2つの測定軸の延長線の交点は、投影
レンズ6の光軸と一致するように定められている。ま
た、レチクル・ホルダ15はレチクル5を保持して2次
元的に移動可能であり、後述するレチクル・アライメン
ト制御系によって駆動制御され、レチクル5の位置決め
を行うものである。
On the other hand, the position of the stage 7 is
According to 3, the distance to the reflecting mirror 14 fixed to the stage 7 is obtained by measuring using a laser beam. Although FIG. 1 shows only the x-axis direction in the horizontal direction on the paper surface, the laser interferometer and the reflecting mirror are similarly used for the y-axis direction perpendicular to the x-axis (perpendicular to the paper surface) forming the moving plane of the stage 7. Is provided. With these laser interferometers, coordinate values for a predetermined origin of the stage 7 are sequentially measured. The intersection of the extension lines of the two measurement axes formed by the laser beams of the laser interferometer in the x-axis and y-axis directions is determined so as to coincide with the optical axis of the projection lens 6. The reticle holder 15 can move two-dimensionally while holding the reticle 5, and is driven and controlled by a reticle alignment control system described later to position the reticle 5.

【0014】さて、図2は図1に示したレチクル5の平
面図である。レチクル5はガラス基板の下面に図中斜線
部のようにクロム層又は低反射クロム層を全体に蒸着す
ることにより構成されている。そして、そのクロム層に
は光が通るようなマークMとしての十字マークが6×6
の正方のマトリックス状に形成されている。これら十字
マークの中心位置は、レチクル5上の座標系O−XYに
おいて約0.1μm以下の誤差で、予め他の測定機器に
よって測定されているものとする。また、十字マークの
各中心位置は、座標軸X、Yに対して夫々線対称とな
り、かつレチクル5の中心である原点Oに対して点対称
となるように定められている。尚、これら十字マークを
識別するために、レチクル5の最上列のマークをM11
12、・・・・M16とし、その下の列のマークをM21
22、・・・・M26とするように順次定める。従って、レチ
クル5上の十字マークは、一般にMij(但し、i、jは
1〜6)で特定するものとし、その十字マークの中心位
置はMijに対応してPij(但し、i、jは1〜6)とす
る。
FIG. 2 is a plan view of the reticle 5 shown in FIG. The reticle 5 is formed by depositing a chromium layer or a low-reflection chromium layer on the entire lower surface of the glass substrate as shown by hatching in the figure. A cross mark as mark M through which light passes is 6 × 6 on the chrome layer.
Are formed in a square matrix. It is assumed that the center positions of these cross marks have been measured by another measuring device in advance with an error of about 0.1 μm or less in the coordinate system O-XY on the reticle 5. Further, the center positions of the cross mark are determined so as to be line-symmetric with respect to the coordinate axes X and Y, and point-symmetric with respect to the origin O which is the center of the reticle 5. In order to identify these cross marks, the marks in the top row of the reticle 5 are denoted by M 11 ,
M 12 ,..., M 16, and the mark in the lower row is M 21 ,
M 22, determined sequentially so as to ···· M 26. Therefore, a cross mark on the reticle 5 is generally M ij (where, i, j is 1 to 6) shall be identified by, its central position of the cross mark P ij (except in response to M ij, i, j is 1 to 6).

【0015】また、図3はステージ7に設けられた微小
開口8を形成する遮光部材の平面図と、そのA−A矢視
断面図である。微小開口8は、ガラス板20上にクロム
層21を厚さ0.1μm程度に蒸着し、その一部に2つ
のスリット開口8a、8bを形成したものである。この
クロム層21の厚さは、投影レンズ6の焦点深度(数μ
m)より十分薄い。さて、スリット開口8aと8bの延
長方向は互いに直交するように定められ、かつ、各々ス
テージ7の移動方向xyと一致するように定められてい
る。尚、y軸方向に沿って細長く延びたスリット開口8
aは十字マークMijの投影像のx方向の位置を検出する
のに使用され、x軸方向に沿って細長く延びたスリット
開口8bは十字マークMijの投影像のy方向の位置を検
出するのに使用される。さらに、スリット開口8a、8
bの幅は、投影された十字マークMijの像の直線部の幅
よりも小さく定められている。このことについては後で
詳述する。もちろん、このガラス板20の下側には光電
検出器9の受光面が位置する。
FIG. 3 is a plan view of a light shielding member for forming a minute opening 8 provided in the stage 7, and a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The fine openings 8 are formed by depositing a chromium layer 21 on a glass plate 20 to a thickness of about 0.1 μm, and forming two slit openings 8 a and 8 b in a part thereof. The thickness of the chrome layer 21 is determined by the depth of focus of the projection lens 6 (several μ).
m) is much thinner. Now, the extending directions of the slit openings 8a and 8b are determined so as to be orthogonal to each other, and are determined so as to coincide with the moving directions xy of the stage 7, respectively. Note that the slit opening 8 is elongated along the y-axis direction.
a is used to detect the position of the projected image of the cross mark M ij in the x direction, and the slit opening 8b elongated along the x axis direction detects the position of the projected image of the cross mark M ij in the y direction. Used for Further, the slit openings 8a, 8
The width of b is set to be smaller than the width of the linear portion of the projected image of the cross mark M ij . This will be described later in detail. Of course, the light receiving surface of the photoelectric detector 9 is located below the glass plate 20.

【0016】次に、図1で示した装置を制御するための
制御系を、図4のブロック図に基づいて説明する。装置
全体はプログラムによる制御、及び各種演算処理が可能
なように、メモリ等を含むマイクロ・コンピュータ(以
下、単にCPUとする)30によって統括制御される。
CPU30はインターフェース(以下、IFとする)3
1を介して周辺の検出部、測定部、あるいは駆動部と各
種情報のやり取りを行う。
Next, a control system for controlling the apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to the block diagram of FIG. The entire apparatus is generally controlled by a microcomputer (hereinafter simply referred to as a CPU) 30 including a memory or the like so that control by a program and various arithmetic processing can be performed.
The CPU 30 is an interface (hereinafter, referred to as IF) 3
1, various types of information are exchanged with a peripheral detecting unit, measuring unit, or driving unit.

【0017】さて、シャッター駆動部32はCPU30
の指令によって、シャッター4の開閉動作を行い、レチ
クル・アライメント制御系33(以下、R−ALG33
とする)は投影レンズ6の光軸に対してレチクル5が所
定の位置にくるように、レチクルホルダ15を動かして
位置合わせするものである。このR−ALG33は本発
明の実施例において必ずしも必要なものではないが、レ
チクル5の位置合わせをレチクル5上のアライメントマ
ークを用いて目視の手動操作で行うよりも正確、かつ高
速に行い得るので、本装置では以下R−ALG33を設
ける。
Now, the shutter driving unit 32 has a CPU 30
, The shutter 4 is opened and closed, and a reticle alignment control system 33 (hereinafter, R-ALG33)
) Is to move the reticle holder 15 so that the reticle 5 is at a predetermined position with respect to the optical axis of the projection lens 6. Although the R-ALG 33 is not always necessary in the embodiment of the present invention, the positioning of the reticle 5 can be performed more accurately and at a higher speed than by manual visual operation using the alignment mark on the reticle 5. In this apparatus, an R-ALG 33 is provided below.

【0018】一方、ステージ7の座標を計測するため
に、前述のレーザ干渉計13で読み取られたステージ7
のx方向の位置情報と、レーザ干渉計34で読み取られ
たステージ7のy方向の位置情報とは共に、IF31を
介してCPU30に送られる。また、ステージ7を2次
元移動させるために、ステージ7をx方向に駆動するx
軸駆動部35(以下、X−ACT35とする)と、ステ
ージ7をy方向に駆動するy軸駆動部36(以下、Y−
ACT36とする)とが、CPU30の指令によって動
作するように設けられている。
On the other hand, in order to measure the coordinates of the stage 7, the stage 7 read by the laser interferometer 13 is used.
, And the position information in the y direction of the stage 7 read by the laser interferometer 34 are sent to the CPU 30 via the IF 31. Further, in order to move the stage 7 two-dimensionally, the stage 7 is driven in the x direction.
An axis drive unit 35 (hereinafter, referred to as X-ACT 35) and a y-axis drive unit 36 (hereinafter, Y-ACT 35) that drives the stage 7 in the y-direction.
ACT 36) is provided to operate according to a command from the CPU 30.

【0019】また、ステージ7上のウエハホルダ11を
微小回転させるためのθ軸回転駆動部37(以下、θ−
ACT37とする)と、ウエハホルダ11と光電検出器
9、ガラス板20を上下動させるためのz軸駆動部38
(以下、Z−ACT38)とが設けられ、CPU30の
指令によって動作する。そして、焦点検出部39(以
下、AFD39とする)は図1に示したギャップセンサ
ー12からの信号を入力して、ウエハ10の表面(又は
微小開口8の開口面)と投影レンズ6の焦点位置のずれ
情報を、IF31を介してCPU30に出力する。
Further, a θ-axis rotation driving section 37 (hereinafter referred to as θ-axis) for minutely rotating the wafer holder 11 on the stage 7.
ACT 37), and a z-axis drive unit 38 for vertically moving the wafer holder 11, the photoelectric detector 9, and the glass plate 20.
(Hereinafter, Z-ACT 38), and operates according to a command from the CPU 30. Then, the focus detection unit 39 (hereinafter, referred to as AFD 39) receives a signal from the gap sensor 12 shown in FIG. 1 and inputs the signal from the surface of the wafer 10 (or the opening surface of the minute opening 8) and the focal position of the projection lens 6. The shift information is output to the CPU 30 via the IF 31.

【0020】さらに測定した結果や動作状態等を表示す
るためのモニター用CRT、あるいはプリンタ等の端末
装置40もIF31を介してCPU30と接続されてい
る。尚、実際の露光装置には上記各種制御系の他に、ウ
エハ10をステージ7のxy移動方向に対して位置決め
するためのウエハ・アライメント制御系も含まれるが、
本発明とは直接関係しないので説明は省略する。
Further, a terminal device 40 such as a monitor CRT or a printer for displaying the measurement result and the operation state is also connected to the CPU 30 via the IF 31. The actual exposure apparatus includes a wafer alignment control system for positioning the wafer 10 in the xy movement directions of the stage 7 in addition to the various control systems described above.
The description is omitted because it is not directly related to the present invention.

【0021】次に、上記露光装置の投影レンズ6による
投影像の各種特性の測定動作について説明する。まず始
めに、装置にセットされたレチクル5をR−ALG33
を用いて位置決めする。このとき、投影レンズ6の光軸
がレチクル5上の座標系O−XYの原点Oを通るように
位置合わせする。さらに、座標系O−XYのX、Y軸が
ステージ7のx、y移動方向、すなわちレーザ干渉計1
3、34の各測定軸x、yと夫々平行(一致する場合も
含めて)になるようにレチクル5の位置を定める。これ
によって、十字マークMijの直交する2つの直線部分の
延長方向は、夫々ステージ7のxy移動方向と一致す
る。
Next, the operation of measuring various characteristics of a projected image by the projection lens 6 of the exposure apparatus will be described. First, the reticle 5 set in the apparatus is placed in the R-ALG33.
Position using. At this time, the alignment is performed so that the optical axis of the projection lens 6 passes through the origin O of the coordinate system O-XY on the reticle 5. Further, the X and Y axes of the coordinate system O-XY correspond to the x and y movement directions of the stage 7, that is, the laser interferometer 1
The position of the reticle 5 is determined so as to be parallel (including coincidence) with each of the measurement axes x and y of 3 and 34 respectively. As a result, the extending directions of the two orthogonal linear portions of the cross mark M ij coincide with the xy moving directions of the stage 7, respectively.

【0022】次に、X−ACT35、Y−ACT36に
よりステージ7を移動させて、微小開口8の開口面、す
なわち図3のクロム層21の表面の高さをギャップセン
サー12とAFD39によって検出し、その検出情報に
基づいて、投影レンズ6の結像面とクロム層21の表面
とが一致するように、Z−ACT38を駆動する。次に
シャッター駆動部32によりシャッター4を開いてレチ
クル5を照明し、十字マークMijの像をクロム層21上
に投影する。そして、十字マークMijの像と各スリット
開口8a、8bとの位置関係が、例えば図5のようにな
るように、X−ACT35、Y−ACT36を作動して
ステージ7を移動させる。その際、スリット開口8a、
8bが、例えば投影レンズ6の光軸上に位置したときの
レーザ干渉計13、34による座標値を求めておけば、
その座標値を基準位置として、各十字マークMijの像の
大まかな位置は容易に指定できる。
Next, the stage 7 is moved by the X-ACT 35 and the Y-ACT 36, and the height of the opening surface of the minute opening 8, that is, the surface of the chrome layer 21 in FIG. 3 is detected by the gap sensor 12 and the AFD 39. Based on the detection information, the Z-ACT 38 is driven such that the image plane of the projection lens 6 and the surface of the chrome layer 21 match. Next, the shutter 4 is opened by the shutter drive unit 32 to illuminate the reticle 5, and an image of the cross mark Mij is projected on the chrome layer 21. The cross mark M ij image and the slit opening 8a, the positional relationship between 8b is, for example, as is shown in FIG. 5, by operating the X-ACT35, Y-ACT36 moves the stage 7. At that time, the slit opening 8a,
If the coordinate values of the laser interferometers 13 and 34 when the position 8b is located on the optical axis of the projection lens 6 are determined, for example,
The rough position of the image of each cross mark M ij can be easily specified using the coordinate value as a reference position.

【0023】このとき、投影された十字マークMijの像
の大きさと、微小開口8としてのスリット開口8a、8
bの大きさとの関係は図5のようになる。すなわち十字
マークMijの像のうち、y方向に延びた直線部分をスリ
ット像Lxとし、スリット像Lxと直交するようにx方
向に延びた直線部分をスリット像Lyとする。そして、
各スリット像Lx、Lyの幅Dの中心を各々中心線CL
x、CLyとし、中心線CLxとCLyとの交点、すな
わち十字マークMijの像の中心を、中心CPとする。ま
た、クロム層21中のスリット開口8a、8bの幅を
d、長さをhとしたとき、d<D<hとなるように定め
られている。
At this time, the size of the projected image of the cross mark M ij and the slit openings 8 a and 8
The relationship with the size of b is as shown in FIG. That is, in the image of the cross mark M ij , a linear portion extending in the y direction is defined as a slit image Lx, and a linear portion extending in the x direction so as to be orthogonal to the slit image Lx is defined as a slit image Ly. And
The center of the width D of each slit image Lx, Ly is set to the center line CL.
x, CLy, and the intersection of the center lines CLx and CLy, that is, the center of the image of the cross mark M ij is set as the center CP. Further, when the width of the slit openings 8a and 8b in the chromium layer 21 is d and the length is h, d <D <h.

【0024】さて、図5に示した位置からステージ7を
x方向に等速度で移動させて、スリット像Lxをスリッ
ト開口8aによって走査すると、光電検出器9は図6
(a)のような光電信号Iを出力する。図6(a)は、
横軸にステージ7のx方向の位置を表し、縦軸に光電信
号Iの大きさを表したもので、スリット像Lxの幅方向
の光強度分布と等価である。そこで、光電信号Iを所定
の基準レベルIrと比較して、光電信号Iと基準レベル
Irとが一致したときのステージ7の位置x1 、x
2 を、レーザ干渉計13によって計測する。その計測値
はCPU30に取り込まれ、その2つの位置を平均し
て、位置x0 を求める。すなわち、CPU30は(x1
+x2)/2の演算によって求められたステージ7の位置
0 をスリットLxの中心線CLxの投影座標位置とし
て求める。
When the stage 7 is moved at a constant speed in the x direction from the position shown in FIG. 5 and the slit image Lx is scanned by the slit opening 8a, the photoelectric detector 9 is moved to the position shown in FIG.
The photoelectric signal I as shown in FIG. FIG. 6 (a)
The horizontal axis represents the position of the stage 7 in the x direction, and the vertical axis represents the magnitude of the photoelectric signal I, which is equivalent to the light intensity distribution in the width direction of the slit image Lx. Then, the photoelectric signal I is compared with a predetermined reference level Ir, and the positions x 1 and x of the stage 7 when the photoelectric signal I and the reference level Ir match.
2 is measured by the laser interferometer 13. The measured value is taken into CPU 30, and averaging the two positions to determine the position x 0. That is, the CPU 30 (x 1
The position x 0 of the stage 7 obtained by the calculation of + x 2 ) / 2 is obtained as the projected coordinate position of the center line CLx of the slit Lx.

【0025】一方、スリット像Lyについても同様に、
ステージ7を図5の位置からy方向に移動して、スリッ
ト開口8bを走査し光強度分布から、ステージ7のy方
向の位置y0 をスリット像Lyの中心線CLyの投影座
標位置として求める。これによって、ステージ7の座標
値(x0 、y0)は十字マークMijの像の中心CPの影位
置として計測され、CPU30に記憶される。同様にし
て、他の十字マークの像についても計測を行い、その計
測値を十字マークMijのレチクル5上の位置P ijに対応
して順次記憶しておく。
On the other hand, for the slit image Ly,
The stage 7 is moved from the position of FIG.
Scans the aperture 8b to determine the y direction of the stage 7 from the light intensity distribution.
Direction position y0Is the projection center of the center line CLy of the slit image Ly.
Obtain as a reference position. Thus, the coordinates of the stage 7
Value (x0, Y0) Is the cross mark MijOf the center CP of the image
Is measured and stored in the CPU 30. Likewise
Measurement of the image of the other cross mark.
Cross mark MijPosition P on reticle 5 ijCompatible with
And sequentially store them.

【0026】尚、スリット開口8a、8bと十字マーク
ijの像との大きさをd<D<hに定めたのは、x方向
の投影位置を検出するときに、スリット開口8aがスリ
ット像Lxとスリット像Lyを共に走査してしまった
り、スリット開口8aがスリット像Lxを走査し、同時
にスリット開口8bがスリット像Lxを走査してしまっ
た場合にも、位置検出できるようにするためである。
The reason why the sizes of the slit openings 8a and 8b and the image of the cross mark Mij are set to d <D <h is that when the projection position in the x direction is detected, the slit opening 8a This is to enable position detection even when both Lx and the slit image Ly are scanned, or when the slit opening 8a scans the slit image Lx and the slit opening 8b simultaneously scans the slit image Lx. is there.

【0027】例えば、スリット開口8aがスリット像L
xと交わった状態からステージ7をx方向に走査する
と、光電検出器9の光電信号は図6(b)のように、ス
リット像Lyの走査部分で一定のオフセットIofをもっ
た最大値Ipの信号となる。このオフセットIofの大き
さは、スリット開口8aの幅dとスリット像Lyの幅D
とによって決まる面積に比例し、最大値Ipはスリット
開口8aの幅dと長さhとによって決まる面積に比例す
る。
For example, when the slit opening 8a has the slit image L
When the stage 7 from the state crosses the x scanning in the x direction, as in the photoelectric signal of the photoelectric detector 9 FIG. 6 (b), the maximum value Ip having a constant offset I of the scanning portion of the slit image Ly Signal. The size of the offset Iof is determined by the width d of the slit opening 8a and the width D of the slit image Ly.
The maximum value Ip is proportional to the area determined by the width d and the length h of the slit opening 8a.

【0028】このような信号を基準レベルIrと比較し
て、スリット像Lxの中心線CLxの位置x0 を求める
には、Ir>Iofでなければならない。従って、スリッ
ト像Lyの幅Dとスリット開口8aの長さhは、この条
件を満足するためにD<hに定められる。また、スリッ
ト像Lx、Lyの幅Dに対して、スリット開口8a、8
bの幅dを小さくしたのは、光電信号の立ち上がり、立
ち下がりを急峻にするためであり、このためd<Dに定
められる。尚、幅dとDとの関係はd<Dに限られるも
のではなく、d=Dとしても光電検出・位置検出におい
て実質的な影響はなく、上記実施例通り十字マークMij
の像の中心位置が求められる。
[0028] Such signal is compared with a reference level Ir, to determine the position x 0 of the center line CLx of the slit image Lx, it must be Ir> I of. Therefore, the width D of the slit image Ly and the length h of the slit opening 8a are set to satisfy D <h in order to satisfy this condition. Further, with respect to the width D of the slit images Lx, Ly, the slit openings 8a, 8
The reason why the width d of b is reduced is to make the rising and falling of the photoelectric signal steep, so that d <D. Note that the relationship between the widths d and D is not limited to d <D. Even if d = D, there is no substantial effect on photoelectric detection and position detection, and the cross mark M ij is used as in the above embodiment.
Of the image is determined.

【0029】次に、CPU30は、上記計測された各十
字マークMijの像の投影位置と位置Pijとに基づいて、
投影像の倍率誤差や歪量等の光学性能を計算する。尚、
ステージ7の位置として計測された各十字マークMij
像の投影位置をTijとすると、Pijは座標値(Xij、Y
ij)で表し、Tijは座標値(xij、yij)で表すものと
する。そこで、投影倍率Nを計算する式の一例として
は、次の式1が用いられる。
Next, the CPU 30 calculates the projected position of the image of each cross mark M ij and the position P ij based on the measured position.
Calculate optical performance such as magnification error and distortion amount of the projected image. still,
Assuming that the projected position of the image of each cross mark M ij measured as the position of the stage 7 is T ij , P ij is a coordinate value (X ij , Y
ij ), and T ij is represented by coordinate values (x ij , y ij ). Therefore, the following equation 1 is used as an example of an equation for calculating the projection magnification N.

【0030】[0030]

【数1】 (Equation 1)

【0031】この式1はCPU30で演算されるもので
あり、倍率Nは式1の形からも明らかなように、x方向
に関する倍率の値とy方向に関する倍率の値との和を1
/2にしたものである。また、式1でXi1とxi1は図2
中、左端の行を成す十字マークM11、M21、M31、・・・
・、M61のレチクル5上のX方向における位置と、その
6個の十字マークのx方向における投影位置とを各々表
す。そして、Xi6とxi6は図2中、右端の行を成す十字
マークM16、M26、・・・・、M66のレチクル5上のX方向
における位置と、その6個の十字マークのx方向におけ
る投影位置とを各々表す。さらに、式1中でY1jとy1j
は、図2中最上列を成す十字マークM11、M12、・・・・、
16のレチクル5上のY方向における位置と、その6個
の十字マークのy方向における投影位置とを各々表し、
6jとy6jは図2中最下列を成す十字マークM61
62、・・・・、M66のレチクル5上のY方向における位置
と、その6個の十字マークのy方向における投影位置と
を各々表す。
Equation 1 is calculated by the CPU 30, and the magnification N is, as is apparent from the form of equation 1, the sum of the value of the magnification in the x direction and the value of the magnification in the y direction being 1
/ 2. In equation 1, X i1 and x i1 are calculated as shown in FIG.
Cross marks M 11 , M 21 , M 31 , forming the middle and left end rows
, M 61 on the reticle 5 in the X direction, and the projected positions of the six cross marks in the x direction. X i6 and x i6 are the positions of the cross marks M 16 , M 26 ,..., M 66 forming the rightmost line in FIG. 2 in the X direction on the reticle 5, and the cross marks of the six cross marks. and the projection position in the x direction. Further, in Equation 1, Y 1j and y 1j
Are the cross marks M 11 , M 12 ,...
M 16 represents the position of the reticle 5 on the reticle 5 in the Y direction, and the projection positions of the six cross marks in the y direction.
Y 6j and y 6j are cross marks M 61 in the bottom row in FIG. 2,
M 62, each represents ..., the position in the Y direction on the reticle 5 in M 66, and the projection position in the y direction of the six cross mark.

【0032】また、投影レンズ6の製造時、あるいは調
整時に、設定すべき投影倍率をN0とすると、投影され
た十字マークの像の歪曲収差を含む座標上の各座標軸方
向の誤差(αij、βij)が投影歪曲を表す。そして計算
された上記各結果は端末装置40によって表示される。
以上のようにして、投影倍率と投影歪とを求めることが
できるが、式1は単なる一例にすぎず、倍率の定義によ
っては、その定義に従った計算式を用いれば良い。例え
ば十字マークM11、M16、M61、M66の4隅のマークの
みを使うようにしても良い。そして、計算された投影倍
率が許容量を越えるならば、図1に示したレチクル5と
投影レンズ6の主平面6aとの間隔Lを再調整するか、
又は投影レンズ6を構成する光学部品(レンズ)間の距
離を再調節して焦点距離を変える。そして、再び上記の
方法によって倍率を測定し、その倍率誤差が許容できる
値になるまで、投影レンズ6の調整と測定とを繰り返
す。また、倍率誤差の計測時に投影光学系の歪曲収差も
測定し、その収差も許容し得るものであることを確認す
る。もし歪曲収差が許容量を越えていれば、投影レンズ
6内部の光学要素の位置を調整したり、その光学要素を
他のものと交換したりする。
When the projection magnification to be set is N 0 when the projection lens 6 is manufactured or adjusted, an error (α ij) in each coordinate axis direction on coordinates including distortion of the projected image of the cross mark is set. , Β ij ) represent the projection distortion. The calculated results are displayed by the terminal device 40.
As described above, the projection magnification and the projection distortion can be obtained. However, Equation 1 is merely an example, and depending on the definition of the magnification, a calculation formula according to the definition may be used. For example, only the four corner marks of the cross marks M 11 , M 16 , M 61 and M 66 may be used. Then, if the calculated projection magnification exceeds the allowable amount, the distance L between the reticle 5 and the main plane 6a of the projection lens 6 shown in FIG.
Alternatively, the distance between the optical components (lenses) constituting the projection lens 6 is readjusted to change the focal length. Then, the magnification is measured again by the above method, and the adjustment and measurement of the projection lens 6 are repeated until the magnification error becomes an allowable value. Also, when measuring the magnification error, the distortion of the projection optical system is also measured, and it is confirmed that the aberration is also acceptable. If the distortion exceeds the allowable amount, the position of the optical element inside the projection lens 6 is adjusted, or the optical element is replaced with another one.

【0033】以上述べたように本実施例によれば、従来
のようにテスト・レチクルのパターンを露光して現像
し、そのレジスト像を他の測定機器で測定するという手
間と労力が省略でき、投影型露光装置が通常備えている
移動ステージにマーク像を検出する光電検出器9を設け
るだけで極めて簡単に投影レンズ6の光学特性が測定で
きる。また、露光装置の製造時ばかりでなく、LSIの
製造現場において、投影レンズ6を縮小率の違う投影レ
ンズに交換する場合にも、他に特別の測定機器を必要と
しないから、交換後の光学特性を最適なものにする調整
が極めて効率良くできる利点もある。尚、上記実施例で
は、光学特性の計算を露光装置に組み込まれたCPU3
0によって行ったが、各十字マークMijの投影像の検出
位置のみを端末装置40で表示した後、その検出位置の
情報に基づいて他の計算機で所定の演算を行うようにし
ても同様の効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the labor and labor of exposing and developing the pattern of the test reticle and measuring the resist image with another measuring device as in the prior art can be omitted. The optical characteristics of the projection lens 6 can be measured extremely simply by providing a photoelectric detector 9 for detecting a mark image on a moving stage normally provided in a projection type exposure apparatus. In addition, not only when manufacturing the exposure apparatus, but also when exchanging the projection lens 6 with a projection lens having a different reduction ratio at the LSI manufacturing site, no special measuring equipment is required. There is also an advantage that the adjustment for optimizing the characteristics can be performed very efficiently. In the above embodiment, the calculation of the optical characteristics is performed by the CPU 3 incorporated in the exposure apparatus.
However, the same applies to a case where the terminal device 40 displays only the detected position of the projected image of each cross mark M ij , and then performs a predetermined calculation in another computer based on the information of the detected position. The effect is obtained.

【0034】以上、本実施例は像の結像位置がクロム層
21の表面、すなわち開口面と一致している場合につい
て述べた。本実施例においては、図1中に示したギャッ
プセンサー12が付属しているので、ギャップセンサー
12が検出誤差のないように調整されている場合はこれ
を用い、開口面に対する焦点誤差をAFD39によって
検出して焦点合わせを行うことができる。しかし、ギャ
ップセンサーを用いて自動焦点検出を行う構成形態にお
いては、装置の製造時、又は投影レンズを交換した時等
はAFD39の検出信号は、一般に焦点検出に対してオ
フセットを持っており、ギャップセンサーのみに頼って
いては投影像の結像面と開口面とを正確に一致させるこ
とはできない。
As described above, the present embodiment has described the case where the image forming position coincides with the surface of the chromium layer 21, that is, the opening surface. In the present embodiment, since the gap sensor 12 shown in FIG. 1 is attached, if the gap sensor 12 is adjusted so as not to have a detection error, this is used, and the focus error with respect to the aperture surface is determined by the AFD 39. Detection and focusing can be performed. However, in the configuration in which the automatic focus detection is performed using the gap sensor, the detection signal of the AFD 39 generally has an offset with respect to the focus detection when the device is manufactured or when the projection lens is exchanged, and the gap is determined. If only the sensor is used, it is not possible to exactly match the imaging plane of the projection image with the aperture plane.

【0035】そこで光電検出器9を用いて、投影された
マーク像のコントラストから焦点検出する場合について
説明する。この場合には、ウエハの上下動機構Z−AC
T38により同時に微小開口8と光電検出器9が上下さ
れることを利用し、投影レンズ6の焦点深さの長さを数
等分するような距離だけ微小開口8を上下方向に移動し
ては、ステージ7をxy方向に走査して像の強度分布を
計測する動作を繰り返す。そして、像の強度分布におけ
る立ち上がり、又は立ち下がりの幅が最小になる焦点状
態を求めるようにする。実際には、レチクル5の十字マ
ークの投影像の強度分布を調べる。
A case where the focus is detected from the contrast of the projected mark image using the photoelectric detector 9 will be described. In this case, the wafer vertical movement mechanism Z-AC
By utilizing the fact that the minute aperture 8 and the photoelectric detector 9 are moved up and down at the same time by T38, the minute aperture 8 is moved up and down by a distance that divides the length of the focal depth of the projection lens 6 into several parts. The operation of scanning the stage 7 in the xy directions and measuring the intensity distribution of the image is repeated. Then, a focus state in which the width of the rise or fall in the intensity distribution of the image is minimized is determined. In practice, the intensity distribution of the projected image of the cross mark on the reticle 5 is examined.

【0036】図7はステージ7を移動させた時、微小開
口8を透過するマークの像を光電変換した信号の大きさ
を示すもので、縦軸は信号の大きさを、横軸はステージ
7のx方向の位置を表している。スリット開口8aのあ
る開口面と像面とが接近している場合、光電信号I1
波形が図7のように得られたとすると、この状態よりも
開口面と像面が離れた場合には波形の幅が広がり、信号
2 のようになる。従って、波形の広がり量、又は波形
の肩部の傾きを計測し、波形の広がり量が最小になる
か、又は波形の肩部の傾きが最大になる状態を捜せば、
最良の焦点状態が見出される。具体的な方法の一例を次
に説明する。
FIG. 7 shows the magnitude of the signal obtained by photoelectrically converting the image of the mark passing through the minute aperture 8 when the stage 7 is moved. The vertical axis represents the magnitude of the signal, and the horizontal axis represents the stage 7. In the x direction. If the opening plane and the image plane with a slit opening 8a is approaching, if the waveform of the photoelectric signal I 1 is obtained as shown in FIG. 7, when the opening plane and the image plane away than this state wider range of waveforms, so that the signal I 2. Therefore, the amount of spread of the waveform, or the slope of the shoulder of the waveform is measured, and if the amount of spread of the waveform is minimized, or if the slope of the shoulder of the waveform is maximized,
The best focus condition is found. An example of a specific method will be described below.

【0037】図7に示すように、2つの基準レベル
1 、r2 を設ける。基準レベルr1 、r2 の大きさ
は、光電信号の最大値に対して一定の割合になるように
する。そしてステージ7を走査して信号I1 がこれらの
レベルr1 、r2 と一致する点p1及びp2 を検出し
て、p1 点とp2 点のx方向の距離から波形の広がり量
1 を計測する。このx方向の距離の測定はステージ位
置を計測するレーザ干渉計13を用いてCPU30で計
算して行う。同様に信号I2 がレベルr1 、r2 と一致
する点p3 、p4 の位置を検出して波形の広がり量e2
を計測する。
As shown in FIG. 7, two reference levels r 1 and r 2 are provided. The magnitudes of the reference levels r 1 and r 2 are set to have a fixed ratio with respect to the maximum value of the photoelectric signal. Then, the stage 7 is scanned to detect points p 1 and p 2 where the signal I 1 coincides with these levels r 1 and r 2, and the spread amount of the waveform is determined from the distance between the points p 1 and p 2 in the x direction. to measure the e 1. The measurement of the distance in the x direction is performed by the CPU 30 using the laser interferometer 13 for measuring the stage position. Similarly, the positions of points p 3 and p 4 where the signal I 2 coincides with the levels r 1 and r 2 are detected, and the spread amount e 2 of the waveform is detected.
Is measured.

【0038】図8は横軸にZ−ACT38による開口面
の上下方向の位置Zをとり、縦軸に光電信号の波形の広
がり量eをとって表したグラフである。開口面を上下方
向に一定量、例えば0.5μmずつ移動しては停止さ
せ、ステージ走査を行って図7に示した波形の広がり量
を計測すると、CPU30のメモリ中には位置Zに対す
る広がり量eがこのようなデータとして記憶される。同
図中、広がり量e0 は開口面が像面と一致した位置Z0
を示し、そこからずれた位置Z1 、Z2 では、広がり量
は図7の説明の通りe1 、e2 となる。実際に焦点を合
わせるには、位置Z2 、Z1 、・・・・、Z0 、・・・・と順々
に広がり量eを測定しては記憶していき、広がり量の最
小となる位置Z0 に戻るように、Z−ACT38を駆動
することによって行う。
FIG. 8 is a graph in which the horizontal axis indicates the vertical position Z of the opening plane by the Z-ACT 38, and the vertical axis indicates the spread e of the photoelectric signal waveform. When the aperture surface is moved in the vertical direction by a predetermined amount, for example, 0.5 μm and stopped, and the stage is scanned to measure the spread amount of the waveform shown in FIG. e is stored as such data. In the figure, the spread amount e 0 is a position Z 0 at which the aperture plane coincides with the image plane.
At the positions Z 1 and Z 2 deviated therefrom, the spread amounts are e 1 and e 2 as described in FIG. In order to actually focus, the spread amount e is sequentially measured and stored at the positions Z 2 , Z 1 ,..., Z 0 ,. as returns to the position Z 0, performed by driving the Z-ACT 38.

【0039】以上に例示した方法により、投影レンズ6
の投影結像面と微小開口8の開口面とを一致させること
ができるので、合焦状態で像の座標を計測できる。以
上、この実施例では投影された像そのもののコントラス
トをステージ7上に設けられた光電検出器9で検出して
いるので、信号のS/N比が高く、正確な焦点位置の検
出が可能となる。このため、投影像のコントラストが最
大になったときの開口面の高さを、図1のギャップセン
サー12で検出して、AFD39の検出信号が合焦状態
を示す信号、例えば0Vとなるように較正すれば、すな
わち検出オフセットをキャンセルすれば、投影レンズ6
の調整、あるいは交換にかかわらず、常に鮮明なパター
ンがウエハ10上に転写され得る。また、図2に示した
レチクル5の複数の十字マークを用いて、投影レンズ6
の有効露光領域内における種々の位置で、合焦位置を調
べることによって、露光領域中の結像面の微小な凹凸分
布、すなわち像面の湾曲や、焦点深度分布等を直ちに測
定できる。従って、その測定データによって、投影レン
ズ6のステージ7の移動平面(xy座標系)に対する光
軸の倒れを確認することもできる。
According to the method exemplified above, the projection lens 6
And the aperture plane of the minute aperture 8 can be matched, so that the coordinates of the image can be measured in the focused state. As described above, in this embodiment, the contrast of the projected image itself is detected by the photoelectric detector 9 provided on the stage 7, so that the S / N ratio of the signal is high, and it is possible to accurately detect the focus position. Become. Therefore, the height of the opening surface when the contrast of the projected image is maximized is detected by the gap sensor 12 in FIG. 1 so that the detection signal of the AFD 39 becomes a signal indicating the in-focus state, for example, 0V. If calibration is performed, that is, if the detection offset is canceled, the projection lens 6
Regardless of the adjustment or replacement, a clear pattern can always be transferred onto the wafer 10. Further, the projection lens 6 is formed by using a plurality of cross marks of the reticle 5 shown in FIG.
By examining the in-focus position at various positions in the effective exposure area, it is possible to immediately measure the minute unevenness distribution on the imaging surface in the exposure area, that is, the curvature of the image plane, the depth of focus distribution, and the like. Therefore, the inclination of the optical axis with respect to the movement plane (xy coordinate system) of the stage 7 of the projection lens 6 can be confirmed from the measurement data.

【0040】さて、上記実施例において、レチクル5上
のマークは十字マークのみに限られるものではなく、ス
リット開口8a、8bのようにL字に形成したマークで
も良い。また、各マークの配置も正方形のマトリックス
状に限られず、レチクル5の中心から放射状に複数のマ
ークを配置しても良い。また、微小開口8も2つのスリ
ット開口8a、8bとしたが、両者を一体にしてL字状
の微小開口としても良い。この場合も、そのL字状のス
リット開口と十字マークの投影像との大きさの関係は前
述のようにd<D<hに定めるのが良い。
In the above embodiment, the mark on the reticle 5 is not limited to a cross mark, but may be an L-shaped mark like the slit openings 8a and 8b. The arrangement of the marks is not limited to a square matrix, and a plurality of marks may be arranged radially from the center of the reticle 5. Further, although the minute opening 8 is also the two slit openings 8a and 8b, they may be integrated into an L-shaped minute opening. Also in this case, the relationship between the size of the L-shaped slit opening and the projected image of the cross mark is preferably set to d <D <h as described above.

【0041】また、図1に示したレチクルホルダ15を
投影レンズ6の光軸方向に上下動可能としておけば、倍
率調整の際、投影レンズ6を上下動させることがなく、
機械的な構成が簡単となる。以上のように本発明によれ
ば、投影光学系の投影倍率や歪曲収差を迅速かつ正確
に、しかも再現性良く測定でき、露光装置の製造時の調
整に有用であるばかりではなく、投影性能の調整をLS
Iの製造されている現場で行う場合にも迅速かつ容易に
投影倍率や投影歪が測定できるので、LSI製造現場で
の調整を早く完了することができる利点がある。さら
に、露光装置を輸送した後や、誤って露光装置に強い衝
撃を与えた後等、投影性能に心配のある場合には、本発
明によって投影性能の確認を容易にできる。
Further, if the reticle holder 15 shown in FIG. 1 can be moved up and down in the optical axis direction of the projection lens 6, the projection lens 6 will not be moved up and down when adjusting the magnification.
The mechanical configuration is simplified. As described above, according to the present invention, the projection magnification and distortion of the projection optical system can be measured quickly and accurately, and with good reproducibility, which is useful not only for adjustment at the time of manufacturing an exposure apparatus, but also for improving projection performance. LS adjustment
Since the projection magnification and the projection distortion can be measured quickly and easily even at the site where I is manufactured, there is an advantage that the adjustment at the LSI manufacturing site can be completed quickly. Further, when there is a concern about the projection performance, such as after transporting the exposure apparatus, or after giving a strong impact to the exposure apparatus by mistake, the present invention can easily confirm the projection performance.

【0042】また、本発明は上述したような製造、サー
ビス又はメインテナンス時に適用され得るのみでなく、
投影倍率を所定量だけ微調したい場合に、露光装置の通
常のオペレーションの一部に含ませることもできる。例
えば、n層目のパターンが形成されたウエハに、(n+
1)層目のパターンを重ね合わせ露光する時、ウエハ全
体が均等に伸びたような場合、本発明によると、投影倍
率の変化を容易に測定できるので、実施例の図1におけ
る間隔Lを微小変更した後の確認が簡単にでき、倍率が
可変で、かつ投影倍率の測定可能な露光装置を実現して
対処できる。このような露光装置によると、ウエハ全体
の伸縮に合わせて、投影倍率を変更すれば良い。すなわ
ち、ウエハがk倍だけ伸びれば、投影倍率を元の値N倍
からkN倍にすれば良い。そこためには、測定した倍率
が所望の量となるように、CPU30の指令で投影レン
ズ6とレチクル5との間隔、又は投影レンズ6を構成す
る光学部品の間を光軸方向に相対的に移動させる駆動手
段を設ければ良い。
The present invention can be applied not only at the time of manufacturing, service or maintenance as described above,
When it is desired to finely adjust the projection magnification by a predetermined amount, it can be included in a part of the normal operation of the exposure apparatus. For example, (n +
1) According to the present invention, when the pattern of the layer is overlapped and the entire wafer is stretched uniformly, the change in the projection magnification can be easily measured according to the present invention. Confirmation after the change can be easily performed, and an exposure apparatus capable of changing the magnification and measuring the projection magnification can be realized and dealt with. According to such an exposure apparatus, the projection magnification may be changed in accordance with expansion and contraction of the entire wafer. That is, if the wafer is extended by k times, the projection magnification may be increased from the original value N times to kN times. For this purpose, the distance between the projection lens 6 and the reticle 5 or the distance between the optical components forming the projection lens 6 in the optical axis direction is relatively controlled by a command from the CPU 30 so that the measured magnification becomes a desired amount. What is necessary is just to provide the drive means to move.

【0043】投影倍率が可変で、かつ正確に設定できる
装置は、以上のようにウエハの伸縮に対処する場合にの
み有効なのではなく、他の露光装置、例えば軟X線の放
射源を持ち、放射源から有限の距離だけ離してプロキシ
ミティ露光されるX線露光装置と投影型露光装置とを1
つのデバイス製造に混用する場合も有効である。すなわ
ち、X線露光装置のようにマスク上のパターン寸法と、
ウエハに焼き付けられるパターン寸法との間の倍率が整
数値に対して微小量だけ異なるような露光装置によっ
て、ある層の回路パターンをウエハ上に焼き付け、他の
層の回路パターンは光学的な投影型露光装置によって焼
き付ける場合に、使用するマスク又はレチクルの製作時
における両者の倍率関係を完全な整数倍、又は整数分の
1倍にしておいても、投影露光装置側で容易に倍率調整
して対処できるので、マスク又はレチクルの製作が容易
になる利点がある。
An apparatus in which the projection magnification is variable and which can be accurately set is not only effective for coping with expansion and contraction of a wafer as described above, but also has another exposure apparatus, for example, a soft X-ray radiation source, An X-ray exposure apparatus and a projection-type exposure apparatus that perform proximity exposure at a finite distance from the radiation source
It is also effective when used for manufacturing two devices. That is, the pattern size on the mask like an X-ray exposure apparatus,
By using an exposure apparatus in which the magnification between the pattern size to be printed on the wafer and the magnification is slightly different from the integer value, the circuit pattern of one layer is printed on the wafer, and the circuit pattern of the other layer is an optical projection type. When printing with an exposure apparatus, even if the magnification relationship between the mask and the reticle to be used is made to be an integral multiple or a fraction of an integral number when producing the mask or reticle to be used, the magnification can be easily adjusted on the projection exposure apparatus side. This has the advantage that the fabrication of the mask or reticle is facilitated.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高い再現
性をもって投影性能の調整が可能な投影露光装置を得る
ことができ、特に投影倍率や歪曲収差に起因した投影像
の誤差を再現性良く測定し、例えば投影光学系内の一部
の光学要素を移動させることによりその調整も簡単に行
うことが可能となっている。さらに、投影光学系の有効
露光領域内における種々の位置で合焦位置を調べること
によって、露光領域中の結像面の湾曲までも正確に再現
性良く測定することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a projection exposure apparatus capable of adjusting the projection performance with high reproducibility, and in particular, to reproduce a projection image error caused by a projection magnification and distortion. It is possible to easily perform the measurement and, for example, move some optical elements in the projection optical system to easily perform the adjustment. Further, by examining the focus position at various positions in the effective exposure area of the projection optical system, even the curvature of the image forming surface in the exposure area can be measured accurately and with good reproducibility.

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

【図1】本発明の実施例による投影型露光装置の概略
図。
FIG. 1 is a schematic view of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】投影光学系の光学性能の測定に用いるテスト・
レチクルを示す平面図。
FIG. 2 shows a test used for measuring the optical performance of the projection optical system.
FIG. 3 is a plan view showing a reticle.

【図3】投影露光装置のステージ上に設けられた微小開
口を形成するための遮光部材の平面図。
FIG. 3 is a plan view of a light shielding member for forming a minute opening provided on a stage of the projection exposure apparatus.

【図4】投影露光装置の制御系をを示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the projection exposure apparatus.

【図5】レチクル上のマークを投影したときの投影像の
大きさと微小開口の大きさとの関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the size of a projected image and the size of a minute aperture when a mark on a reticle is projected.

【図6】マークの投影像を光電検出したときの光強度分
布を表した図。
FIG. 6 is a diagram showing a light intensity distribution when a projected image of a mark is photoelectrically detected.

【図7】微小開口と光電検出器とを用いた焦点検出を説
明する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating focus detection using a minute aperture and a photoelectric detector.

【図8】微小開口と光電検出器とを用いた焦点検出を説
明する図。
FIG. 8 is a view for explaining focus detection using a minute aperture and a photoelectric detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 レチクル 6 投影レンズ 7 ステージ 8 微小開口 9 光電検出器 10 ウエハ 30 CPU 13、34 レーザ干渉計 Reference Signs List 5 reticle 6 Projection lens 7 Stage 8 Micro aperture 9 Photoelectric detector 10 Wafer 30 CPU 13, 34 Laser interferometer

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年9月9日[Submission date] September 9, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】投影型露光装置、及び投影露光方法Patent application title: Projection type exposure apparatus and projection exposure method

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】そして、本発明の投影露光装置において
は、ステージ(7)の一部に設けられ、表面に所定の受
光部(8)が形成された基準板(20)と、該基準板
(8)で受光された光の強度に応じて光電信号を出力す
る光電検出器(9)と、基準板(20)の表面と投影光
学系(6)の像面とをほぼ一致させるための焦点合わせ
手段(12)と、マスクのパターンとして所定の複数位
置(Pij、又はXij,Yij)の夫々に形成されたマーク(M
ij)に形成されたマークを露光光の下で投影光学系
(6)を介して投影するとともに、焦点合わせ手段(1
2)を用いて基準板表面と投影光学系(6)の像面とを
ほぼ一致させて前記複数のマークの各投影像を前記基準
板(20)の受光部(8)で受光し、複数のマーク(M
ij)が投影される各位置を光電検出手段(9)からの光
電信号と位置計測手段(13、34)からの計測値とに
基づいて測定するマーク位置測定手段(30)と、マス
ク上の各マークの配置関係と各マークが投影される各位
置とに基づいて投影光学系(6)の光学性能を算出する
演算手段(30)とを設けるようにした。さらに本発明
の投影露光方法においては、マスクに形成された複数の
マーク(Mi j)を露光光で照明し、所定の焦点合わせ手
段(12)を用いてステージ(7)の一部に設けられた
基準板(20)の表面を投影光学系(6)の像面とほぼ
一致させるとともに露光光の照射による複数のマーク
(Mij)の各投影像を基準板(20)の表面に順次投影
して複数のマーク(Mij)の投影位置をそれぞれ検出
し、その検出された複数のマークの投影位置とマスク上
のおける複数のマークの配置関係とに基づいて投影光学
系(6)の光学性能を測定し、その測定結果に基づいて
基板(10)の露光を行うようにした。
In the projection exposure apparatus according to the present invention, a reference plate (20) provided on a part of the stage (7) and having a predetermined light receiving portion (8) formed on a surface thereof; A) a photoelectric detector (9) for outputting a photoelectric signal in accordance with the intensity of the light received in the step (b), and focusing for making the surface of the reference plate (20) substantially coincide with the image plane of the projection optical system (6). Means (12) and a mark (M) formed at each of a plurality of predetermined positions (P ij or X ij , Y ij ) as a mask pattern.
ij ) is projected through the projection optical system (6) under exposure light, and focusing means (1) is formed.
The projection image of the plurality of marks is received by the light receiving section (8) of the reference plate (20) by making the reference plate surface substantially coincide with the image plane of the projection optical system (6) using 2). Mark (M
ij ) is measured based on the photoelectric signal from the photoelectric detecting means (9) and the measurement value from the position measuring means (13, 34), and a mark position measuring means (30) on the mask. An arithmetic unit (30) for calculating the optical performance of the projection optical system (6) based on the arrangement relationship of each mark and each position where each mark is projected is provided. In a further projection exposure method of the present invention illuminates the plurality of marks formed on the mask (M i j) with an exposure light, provided in a part of the stage (7) using a predetermined focusing means (12) The surface of the reference plate (20) thus obtained is made substantially coincident with the image plane of the projection optical system (6), and the respective projected images of the plurality of marks (M ij ) by the irradiation of the exposure light are sequentially placed on the surface of the reference plate (20). The projection position of each of the plurality of marks (M ij ) is detected by projection, and the projection optical system (6) is controlled based on the detected positions of the plurality of marks and the positional relationship of the plurality of marks on the mask. The optical performance was measured, and the substrate (10) was exposed based on the measurement result.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクに形成されたパターンを所定の像
面内に結像する投影光学系と、感応性基板を前記像面と
ほぼ一致するように保持するとともに、前記像面とほぼ
平行な面内で2次元移動させるステージと、該ステージ
の座標位置を計測する位置計測手段とを備えた投影型露
光装置において、 前記マスクのパターンとして予め定められた複数の位置
の夫々に形成されたマークが前記投影光学系を介して前
記像面内に投影されるべき各位置を、前記位置計測手段
と共同して順次測定するマーク位置測定手段と;前記マ
スク上の各マークの配置関係と前記マーク位置測定手段
によって測定された各測定位置とに基づいて、投影倍
率、もしくは歪曲収差に関連した値を算出する演算手段
と;該演算手段によって算出された値に基づいて前記投
影光学系を構成する一部の光学要素の位置を調整する手
段とを備えたことを特徴とする投影型露光装置。
1. A projection optical system for forming an image of a pattern formed on a mask in a predetermined image plane, a sensitive substrate being held substantially coincident with the image plane, and a projection optical system being substantially parallel to the image plane. In a projection exposure apparatus having a stage for two-dimensionally moving in a plane and position measuring means for measuring a coordinate position of the stage, a mark formed at each of a plurality of positions predetermined as the mask pattern Mark position measuring means for sequentially measuring each position to be projected into the image plane via the projection optical system in cooperation with the position measuring means; and the arrangement relationship of each mark on the mask and the mark Calculating means for calculating a value related to the projection magnification or distortion based on each of the measurement positions measured by the position measuring means; and performing the projection based on the value calculated by the calculating means. Projection exposure apparatus characterized by comprising a means for adjusting the positions of some of the optical elements constituting the academic system.
【請求項2】 前記マーク位置測定手段は、前記ステー
ジの一部に設けられて、前記マスクのマークの投影像と
重ね合わせ可能な形状の基準マークが形成された板と、
該基準マークが前記マスク上の複数のマークの各投影像
と順次重なり合うように前記ステージを移動させるステ
ージ駆動部と、前記複数のマークの各投影像の夫々と前
記基準マークとが整合するときの前記ステージの位置を
前記位置計測手段の計測値に基づいて順次記憶する記憶
部とを含むことを特徴とする請求項第1項に記載の装
置。
2. A plate provided on a part of the stage, wherein a reference mark having a shape superimposable on a projected image of a mark of the mask is formed on the stage,
A stage driving unit that moves the stage so that the reference mark sequentially overlaps with each projection image of the plurality of marks on the mask, and a stage driving unit that moves each of the projection images of the plurality of marks with the reference mark. The apparatus according to claim 1, further comprising: a storage unit that sequentially stores the position of the stage based on a measurement value of the position measurement unit.
【請求項3】 前記板は表面に遮光層を形成し、該遮光
層の一部を前記基準マークの形状で透明にした透明部材
で構成され、前記マーク位置測定手段は前記投影光学系
で投影された前記マスクのマークの像を前記透明部材を
介して受光する光電検出器を含むことを特徴とする請求
項第2項に記載の装置。
3. The plate is formed of a transparent member having a light-shielding layer formed on a surface thereof and a part of the light-shielding layer made transparent in the shape of the reference mark, and the mark position measuring means is projected by the projection optical system. The apparatus according to claim 2, further comprising a photoelectric detector that receives the image of the mask mark formed through the transparent member.
【請求項4】 マスクに形成されたパターンを所定の像
面内に結像する投影光学系と、感応性基板を前記像面と
ほぼ一致するように保持するとともに、前記像面とほぼ
平行な面内で2次元移動させるステージと、前記感応性
基板の焦点合わせのために前記感応性基板を前記ステー
ジ上で上下動させる手段と、前記ステージの座標位置を
計測する位置計測手段とを備えた投影型露光装置におい
て、 前記マスクのパターンとして予め定められた複数の位置
の夫々に形成されたマークを前記投影光学系を介して前
記像面側へ投影したとき、前記複数のマークの各像の合
焦位置を、前記上下動手段と共同して順次検出するマー
ク合焦位置検出手段と;前記マスク上の各マークの配置
関係と前記マーク合焦位置検出手段によって検出された
各合焦位置とに基づいて、前記投影光学系の像面の湾曲
を測定する手段とを備えたことを特徴とする投影型露光
装置。
4. A projection optical system for forming an image of a pattern formed on a mask in a predetermined image plane, and a sensitive substrate is held so as to substantially coincide with the image plane. A stage that moves two-dimensionally in a plane; a unit that moves the sensitive substrate up and down on the stage for focusing the sensitive substrate; and a position measurement unit that measures a coordinate position of the stage. In the projection type exposure apparatus, when marks formed at a plurality of positions predetermined as a pattern of the mask are projected on the image plane side via the projection optical system, the images of the plurality of marks are A mark focus position detecting means for sequentially detecting a focus position in cooperation with the vertical movement means; and an arrangement relationship of each mark on the mask and each focus position detected by the mark focus position detection means. Based on, projection exposure apparatus characterized by comprising a means for measuring the curvature of the image plane of the projection optical system.
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