JPH11307415A - Exposing method and aligner - Google Patents
Exposing method and alignerInfo
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- JPH11307415A JPH11307415A JP10106723A JP10672398A JPH11307415A JP H11307415 A JPH11307415 A JP H11307415A JP 10106723 A JP10106723 A JP 10106723A JP 10672398 A JP10672398 A JP 10672398A JP H11307415 A JPH11307415 A JP H11307415A
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学系を介し
てマスクのパターンを基板上に転写する露光方法および
露光装置に関し、特に、基板上に転写されるパターンの
像特性の変化（投影光学系の結像性能の変化を含む）を
補正するものに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus for transferring a mask pattern onto a substrate via a projection optical system, and more particularly to a change in image characteristics of a pattern transferred onto a substrate (projection optical system). (Including changes in imaging performance of the system).
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子、液晶ディスプレイ、撮像素
子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッドなどのマイクロデバイ
スを製造するためのフォトリソグラフィ工程では、例え
ばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装
置（ステッパ）、またはステップ・アンド・スキャン方
式の縮小投影型走査露光装置（スキャニング・ステッ
パ）などを用いて、基板（半導体ウェハ、ガラスプレー
ト、セラミックウェハなど）上に投影光学系を介してレ
チクル（マスク）のパターンを転写する。このとき、投
影光学系は設置空間の圧力変化や露光光の照射熱などに
より結像性能が変化し、基板上に転写されるパターンの
像特性を変化させる。従って、従来では、投影光学系に
含まれる一部のレンズ群（光学素子）を駆動する機構
や、一部のレンズ間を密封して内部圧力を変更する機構
等の補正手段を用いて結像性能の変化を補正する種々の
方法が提案されている。2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display, an image pickup device (such as a CCD) and a thin film magnetic head, for example, a step-and-repeat type reduction projection type exposure apparatus (stepper) is used. ) Or a reticle (mask) on a substrate (semiconductor wafer, glass plate, ceramic wafer, etc.) via a projection optical system using a step-and-scan type reduction projection scanning exposure apparatus (scanning stepper) or the like. Is transferred. At this time, the imaging performance of the projection optical system changes due to a change in pressure in the installation space, heat of irradiation of exposure light, and the like, and changes image characteristics of a pattern transferred onto the substrate. Therefore, conventionally, an image is formed using a correction mechanism such as a mechanism for driving some lens groups (optical elements) included in the projection optical system or a mechanism for changing the internal pressure by sealing some of the lenses. Various methods for compensating for performance changes have been proposed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、像特性の変
化は、投影するパターンによっては許容できる範囲があ
るものの、より微細なパターンを基板に投影するに従い
その許容範囲がますます微少になっている。これに伴っ
て、例えば倍率、ディストーション、コマ収差など結像
性能補正の対象が増加してしまうが、上記した補正手段
では特定の結像性能のみを変化させることが難しく、複
数の結像性能が変化してしまう。そのため、例えば５個
の結像性能を補正するには５元連立１次方程式を解いて
各補正手段の駆動量を算出しなければならない。つま
り、倍率を補正するためにある補正手段を駆動すると他
の結像性能も変化するので、補正手段により他の結像性
能変化を打ち消すような駆動を組み合わせなければなら
ない。このように組合せが複雑になるため、補正手段に
必要とされる補正ストロークは増加の一途である。The change in image characteristics has an allowable range depending on the pattern to be projected, but the allowable range becomes smaller as a finer pattern is projected on the substrate. . Along with this, the number of imaging performance correction targets such as magnification, distortion, and coma aberrations increase, but it is difficult to change only a specific imaging performance by the above-described correction means, and a plurality of imaging performances are reduced. Will change. Therefore, in order to correct, for example, five imaging performances, it is necessary to calculate the drive amount of each correction unit by solving a quintuple simultaneous linear equation. In other words, when a certain correction means is driven to correct the magnification, the other imaging performance also changes. Therefore, it is necessary to combine the driving to cancel the other imaging performance change by the correction means. Since the combination is complicated as described above, the correction stroke required for the correction unit is constantly increasing.
【０００４】さらに、レンズ群を駆動する機構では上下
のレンズにぶつからない所定範囲しかレンズを駆動でき
ず、また内部圧力を変更する機構ではあまり過大な圧力
を掛けるとレンズに余計な力が加わりレンズを歪ませる
ため結像性能に悪影響を及ぼす。このような理由から、
補正ストロークを無制限に大きくすることはできず、ス
トローク限界に達したら露光を中断せざるをえない。一
方、投影するパターンによってはそこまで高精度を要求
されないプロセスも存在するため、そのようなプロセス
にまで上記補正を実施しても必要以上の補正となり無駄
が多い。Further, the mechanism for driving the lens group can drive the lens only within a predetermined range where the lens does not hit the upper and lower lenses, and the mechanism for changing the internal pressure applies excessive force to the lens when too much pressure is applied. Is distorted, which adversely affects the imaging performance. For these reasons,
The correction stroke cannot be increased without limit, and the exposure must be interrupted when the stroke limit is reached. On the other hand, depending on the pattern to be projected, there is a process that does not require such high accuracy. Therefore, even if such correction is performed for such a process, the correction is more than necessary and wasteful.
【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、結像性能（像特性）が変化した場合でも補
正ストロークを節約して補正手段を駆動することによ
り、説像性能の補正（像特性の調整）に要する時間を短
縮してスループットの向上を図るとともに、高精度なパ
ターンの投影が必要な場合はこのような補正ストローク
の節約を行わないよう、高精度な投影露光とそれ以外と
を選択可能として、投影するパターンに対応した汎用性
に富む露光方法および露光装置を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of such a problem. Even when the imaging performance (image characteristics) is changed, the correction stroke is saved and the correction means is driven to thereby reduce the image performance. In addition to shortening the time required for correction (adjustment of image characteristics) and improving throughput, when high-precision pattern projection is required, high-precision projection exposure and It is another object of the present invention to provide an exposure method and an exposure apparatus which can be selected from the others and have a wide versatility corresponding to a pattern to be projected.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
所定雰囲気に設置された投影光学系を介して露光光によ
りマスクのパターンを基板上に転写する露光方法におい
て、露光光の照射熱や所定雰囲気の変化に伴う投影光学
系の結像性能の変化に応じて、照射熱の吸収量や所定雰
囲気の変化から予定される結像性能の変化した値より少
ない値を補正対象値とし、この補正対象値に基づいて結
像性能を補正する技術が採用される。請求項２に係る発
明は、請求項１の露光方法において、補正対象値が、結
像性能の変化に設定されるしきい値である技術が適用さ
れる。請求項３に係る発明は、請求項２の露光方法にお
いて、マスクのパターンの情報から、結像性能の変化が
しきい値を超えるときにパターンの転写を中止する技術
が適用される。請求項４に係る発明は、請求項１の露光
方法において、補正対象値が、結像性能の変化した値を
所定割合で小さく変換した値である技術が適用される。
請求項５に係る発明は、投影光学系を介してマスクのパ
ターンを基板上に転写する露光方法において、基板上で
のパターンの像特性とそれに対応する許容値との偏差、
又は偏差をほぼ零とするのに必要な光学部材の第１調整
量に応じて、偏差に対応する像特性の第１補正量、又は
第１調整量を用いる第１モードと、第１補正量、又は第
１調整量よりも少ない第２補正量、又は第２調整量を用
いる第２モードとの一方を選択し、選択したモードに従
って像特性を調整する技術が採用される。請求項６に係
る発明は、請求項５の露光方法において、光学部材が、
マスクと基板との間に配設される複数の光学素子、マス
ク、及び基板の内の２つに挟まれた気体室と、複数の光
学素子と、マスクと、基板との少なくとも１つである技
術が適用される。請求項７に係る発明は、請求項５また
は６の露光方法において、パターンの第１像特性が第１
モードで常時調整され、パターンの第２像特性が第１及
び第２モードから選択される１つのモードで調整される
技術が適用される。請求項８に係る発明は、請求項７の
露光方法において、第１像特性が、投影光学系の焦点、
及び倍率を含み、第２像特性が、投影光学系のコマ収
差、及び球面収差の少なくとも１つである技術が適用さ
れる。請求項７に係る発明は、請求項５または６の露光
方法において、像特性が、投影光学系の焦点、倍率、像
面湾曲、ディストーション、非点収差、コマ収差、球面
収差、テレセントリシティ、及びコントラストの少なく
とも１つである技術が適用される。請求項１０に係る発
明は、請求項５、６、７、８または９の露光方法におい
て、第２調整量が、光学部材の最大調整量以下に設定さ
れる技術が適用される。請求項１１に係る発明は、所定
雰囲気に設置された投影光学系を介して露光光によりマ
スクのパターンを基板上に転写する露光装置において、
露光光の照射熱や所定雰囲気の変化に伴う投影光学系の
結像性能の変化に応じて、照射熱の吸収量や所定雰囲気
の変化から予定される結像性能の変化した値より少ない
値を補正対象値と設定する制御手段と、制御手段からの
補正対象値に基づいて結像性能を補正する補正手段とを
備える技術が採用される。The invention according to claim 1 is
In an exposure method in which a mask pattern is transferred onto a substrate by exposure light via a projection optical system installed in a predetermined atmosphere, changes in the image formation performance of the projection optical system due to the irradiation heat of the exposure light and changes in the predetermined atmosphere. Accordingly, a technique is adopted in which a value smaller than the value of a change in imaging performance expected from the amount of absorption of irradiation heat or a change in a predetermined atmosphere is set as a correction target value, and the imaging performance is corrected based on the correction target value. You. According to a second aspect of the present invention, in the exposure method of the first aspect, a technique is employed in which the correction target value is a threshold value set for a change in imaging performance. According to a third aspect of the present invention, in the exposure method of the second aspect, a technique is applied in which pattern transfer is stopped when a change in imaging performance exceeds a threshold value based on mask pattern information. According to a fourth aspect of the present invention, in the exposure method of the first aspect, a technique is employed in which the correction target value is a value obtained by converting the value of the change in the imaging performance to a smaller value by a predetermined ratio.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for transferring a pattern of a mask onto a substrate via a projection optical system, wherein a deviation between an image characteristic of the pattern on the substrate and an allowable value corresponding thereto,
Alternatively, a first correction amount of the image characteristic corresponding to the deviation, or a first mode using the first adjustment amount, and a first correction amount, according to the first adjustment amount of the optical member necessary to make the deviation substantially zero. , Or a second correction amount smaller than the first adjustment amount, or a second mode using the second adjustment amount, and adjusting the image characteristics according to the selected mode. The invention according to claim 6 is the exposure method according to claim 5, wherein the optical member includes:
At least one of a plurality of optical elements disposed between the mask and the substrate, a gas chamber sandwiched between two of the mask and the substrate, the plurality of optical elements, the mask, and the substrate. Technology is applied. The invention according to claim 7 is the exposure method according to claim 5 or 6, wherein the first image characteristic of the pattern is the first image characteristic.
A technique is applied in which the second image characteristic of the pattern is constantly adjusted in the mode, and the second image characteristic of the pattern is adjusted in one mode selected from the first and second modes. According to an eighth aspect of the present invention, in the exposure method according to the seventh aspect, the first image characteristic is a focus of the projection optical system,
And a technique in which the second image characteristic is at least one of coma aberration and spherical aberration of the projection optical system. According to a seventh aspect of the present invention, in the exposure method of the fifth or sixth aspect, the image characteristics include focus, magnification, curvature of field, distortion, astigmatism, coma, spherical aberration, telecentricity, of the projection optical system. And a technique that is at least one of contrast. According to a tenth aspect, in the exposure method of the fifth, sixth, seventh, eighth, or ninth aspect, a technique is applied in which the second adjustment amount is set to be equal to or less than the maximum adjustment amount of the optical member. The invention according to claim 11 is an exposure apparatus for transferring a mask pattern onto a substrate by exposure light via a projection optical system installed in a predetermined atmosphere,
In accordance with the change in the imaging performance of the projection optical system due to the irradiation heat of the exposure light or the change in the predetermined atmosphere, a value smaller than the change in the imaging performance expected from the absorption amount of the irradiation heat or the change in the predetermined atmosphere is obtained. A technique including a control unit that sets a correction target value and a correction unit that corrects the imaging performance based on the correction target value from the control unit is employed.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１〜図９を参照して説明する。なお、図１は、本発
明に係る露光装置を模式的に示した側面図であり、スキ
ャニング・ステッパを示している。図１において、光
（露光光）の進行に沿って説明すると、先ず、光源１
（ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザなど）
からの光は第１オプチカルインテグレータ（フライアイ
レンズなど）２を介して振動ミラー３により水平方向に
折り曲げられ、第２オプチカルインテグレータ（フライ
アイレンズなど）４に入射する。なお、振動ミラー３は
レーザのスペックルパターンを低減するために用いられ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view schematically showing an exposure apparatus according to the present invention, and shows a scanning stepper. Referring to FIG. 1 along the progress of light (exposure light), first, the light source 1
(KrF excimer laser, ArF excimer laser, etc.)
Is bent in the horizontal direction by a vibrating mirror 3 via a first optical integrator (such as a fly-eye lens) 2 and enters a second optical integrator (such as a fly-eye lens) 4. The vibration mirror 3 is used to reduce a speckle pattern of the laser.
【０００８】次いで、第２オプチカルインテグレータ４
からの光は照明系絞り３５を通り、ハーフミラー５およ
びレチクル１１共役面に設置されたブラインド（開口絞
り）８を介してミラー９により下方に折り曲げられ、コ
ンデンサレンズ１０を介してレチクル（マスク）１１を
照明する。照明系絞り３５は、図３に示すように、開口
径の異なる通常照明用の絞り３５ａおよび３５ｂと、輪
帯照明用の絞り３５ｃと、四極照明用の絞り３５ｄとを
備え、いずれか一つが選択されて用いられる。レチクル
１１は、後述する投影光学系１４の光軸に対して垂直な
平面を２次元移動するレチクルステージ１２に保持され
る。レチクルステージ１２は光軸方向に調整でき、レチ
クル射入射ＡＦ（オートフォーカス）センサ１３により
光軸方向の位置が検出される。なお、ハーフミラー５の
各反射面にはインテグレータセンサ６および反射率セン
サ７がそれぞれ配置される。インテグレータセンサ６に
は光源１からの光がハーフミラー５により反射されて入
射し、一方、反射率センサ６にはウェハ１８で反射した
光がハーフミラー５により反射されて入射する。Next, the second optical integrator 4
From the light passes through an illumination system stop 35, is bent downward by a mirror 9 via a half mirror 5 and a blind (aperture stop) 8 provided on a conjugate plane of the reticle 11, and is reticle (mask) via a condenser lens 10. Illuminate 11. As shown in FIG. 3, the illumination system diaphragm 35 includes diaphragms 35a and 35b for normal illumination having different aperture diameters, a diaphragm 35c for annular illumination, and a diaphragm 35d for quadrupole illumination. Selected and used. The reticle 11 is held on a reticle stage 12 that moves two-dimensionally on a plane perpendicular to an optical axis of a projection optical system 14 described later. The reticle stage 12 can be adjusted in the optical axis direction, and the position in the optical axis direction is detected by a reticle incident AF (autofocus) sensor 13. Note that an integrator sensor 6 and a reflectance sensor 7 are arranged on each reflection surface of the half mirror 5, respectively. Light from the light source 1 is reflected by the half mirror 5 and enters the integrator sensor 6, while light reflected by the wafer 18 is reflected by the half mirror 5 and enters the reflectance sensor 6.
【０００９】次いで、レチクル１１のパターンの像は、
０．２０倍または０．２５倍等の縮小倍率を有する投影
光学系１４を介して、フォトレジストが塗布されたウェ
ハ（基板）１８の所定のショット領域に投影される。投
影光学系１４は複数の光学素子（レンズ群）から構成さ
れ、ＮＡ（開口数）を規定する可変開口絞り１５を持つ
とともに大気圧センサ２３を備え、結像性能制御部（制
御手段）１７からの信号に基づいて駆動する結像性能補
正手段１６を備えている。ウェハ１８は投影光学系１４
の光軸方向に移動可能で、かつ傾斜可能なＺステージ１
９に保持される。なお、Ｚステージ１９の移動によるウ
ェハ１８の上下位置、及び傾きはウェハ射入射ＡＦ（オ
ートフォーカス）センサ２２により検出される。さら
に、Ｚステージ１９は投影光学系１４の光軸に対して垂
直な平面を２次元移動するＸＹステージ２０に載置され
る。また、Ｚステージ１９には照射量センサ２１が設置
される。Next, the image of the pattern of the reticle 11 is
The light is projected onto a predetermined shot area of a wafer (substrate) 18 on which a photoresist is applied, via a projection optical system 14 having a reduction magnification such as 0.20 times or 0.25 times. The projection optical system 14 is composed of a plurality of optical elements (lens groups), has a variable aperture stop 15 for defining an NA (numerical aperture), is provided with an atmospheric pressure sensor 23, and is provided with an imaging performance control unit (control means) 17 The imaging performance correcting means 16 is driven based on the signals of the above. The wafer 18 is the projection optical system 14
Stage 1 movable and tiltable in the optical axis direction
9 is held. The vertical position and tilt of the wafer 18 due to the movement of the Z stage 19 are detected by a wafer incident AF (autofocus) sensor 22. Further, the Z stage 19 is mounted on an XY stage 20 that moves two-dimensionally on a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 14. Further, an irradiation amount sensor 21 is provided on the Z stage 19.
【００１０】このスキャニング・ステッパの動作はメイ
ンコントローラ２４により統括制御されており、図１に
示すように、メインコントローラ２４にはインテグレー
タセンサ６、反射率センサ７、照明系絞り３５、レチク
ル射入射ＡＦ１３、結像性能制御部１７、照射量センサ
２１、ウェハ射入射ＡＦ２２、および大気圧センサ２３
が接続されている。The operation of the scanning stepper is generally controlled by a main controller 24. As shown in FIG. 1, the main controller 24 includes an integrator sensor 6, a reflectance sensor 7, an illumination system diaphragm 35, a reticle incident AF 13 , Imaging performance control unit 17, irradiation amount sensor 21, wafer incident AF 22, and atmospheric pressure sensor 23
Is connected.
【００１１】ここで、スキャニング・ステッパの動作に
ついて概略説明すると、光源１からの光によりレチクル
１１を照明するとともに、レチクルステージ１２を投影
光学系１４の光軸に垂直な方向に移動させる。このレチ
クル１１の走査に同期して、それに対応する方向（例え
ば逆方向）にウェハ１８（ＸＹステージ２０）を投影光
学系１４の倍率と同じ速度比で走査し、レチクル１１の
パターンの像をウェハ１８上の各ショット領域に逐次転
写する。ただし、投影光学系１４は設置空間（雰囲気）
の圧力変化や光の照射熱などにより結像性能が変化し、
ウェハ１８上に転写されるパターンの像特性を変化させ
る。そして、像特性の変化が許容量を超えてしまう場
合、そのまま露光を行うと適正なパターン像が転写され
ず、その後の重ね合わせ精度の悪化により不良品を発生
させるため、結像性能補正手段１６によって結像性能補
正が必要となる。Here, the operation of the scanning stepper will be described briefly. The reticle 11 is illuminated by the light from the light source 1 and the reticle stage 12 is moved in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system 14. In synchronization with the scanning of the reticle 11, the wafer 18 (XY stage 20) is scanned in the corresponding direction (for example, the reverse direction) at the same speed ratio as the magnification of the projection optical system 14, and the image of the pattern on the reticle 11 is scanned. 18 is sequentially transferred to each shot area. However, the projection optical system 14 is installed space (atmosphere)
The imaging performance changes due to changes in pressure and heat of light irradiation.
The image characteristics of the pattern transferred onto the wafer 18 are changed. If the change in the image characteristics exceeds the allowable amount, if the exposure is performed as it is, an appropriate pattern image will not be transferred, and a defective product will be generated due to deterioration of the overlay accuracy thereafter. Therefore, it is necessary to correct the imaging performance.
【００１２】図２は、結像性能補正手段１６の一例を示
す側面図である。図２に示すように、投影光学系１４は
筒状体３６内の５箇所のレンズ群２５，２６，２７，２
８，２９を移動して結像性能（ウェハ１８上の像特性）
を補正する。これら各レンズ群２５等は、投影光学系１
４の光軸方向から見て各レンズ周辺の金物をピエゾ素子
等の圧電素子３０，３１，３２，３３，３４により３点
支持されて各点を独立に駆動することにより光軸方向の
移動と光軸に垂直な面に対して傾斜し、結像性能制御部
１７の指示により独立の目標値にそれぞれ位置決めされ
る。なお、図示した各レンズ群２５等は、少なくとも一
つの光学素子（レンズ）から構成されることを図中一つ
の光学素子で表している。FIG. 2 is a side view showing an example of the imaging performance correcting means 16. As shown in FIG. 2, the projection optical system 14 includes five lens groups 25, 26, 27, and 2 in a cylindrical body 36.
Image performance by moving 8, 29 (image characteristics on wafer 18)
Is corrected. Each of the lens groups 25 and the like includes the projection optical system 1
As seen from the optical axis direction of 4, the hardware around each lens is supported at three points by piezoelectric elements 30, 31, 32, 33, and 34 such as piezo elements, and each point is independently driven to move in the optical axis direction. It is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis, and is positioned at an independent target value in accordance with an instruction from the imaging performance control unit 17. Each of the illustrated lens groups 25 and the like is constituted by at least one optical element (lens), which is represented by one optical element in the figure.
【００１３】また、各圧電素子３０等で駆動する各点に
は不図示の位置センサを配置して各圧電素子３０等の駆
動量をモニタしている。位置センサとしては、静電容量
タイプ、リニアエンコーダ、干渉計等位置を測定できる
ものが採用される。各レンズ群２５等は駆動あるいは傾
斜により各種の結像性能が変化し、これら駆動及び傾斜
を組み合わせることで、種々の結像性能変化に対して所
定の値となるように補正することができる。なお、結像
性能補正手段１６として、結像性能をレンズ群２５等の
駆動で補正する他に、レンズ同士で挟まれた一部区間、
レンズとレチクル１１とで挟まれた区間、レンズとウェ
ハ１８とで挟まれた区間等の気体室を密封してその内部
圧力を変更する手段を採用してもよいし、これをレンズ
群２５等の移動と組み合わせて使用してもよい。さら
に、結像性能補正手段１６として、他の１つ以上の光学
素子を投影光学系１４の光軸に対して出し入れすること
により結像性能を補正するものであってよい。A position sensor (not shown) is disposed at each point driven by each piezoelectric element 30 or the like to monitor the driving amount of each piezoelectric element 30 or the like. As the position sensor, a sensor capable of measuring the position, such as a capacitance type, a linear encoder, and an interferometer, is employed. Various imaging performances of the lens groups 25 and the like are changed by driving or tilting, and by combining these driving and tilting, it is possible to correct various imaging performance changes to a predetermined value. In addition, as the imaging performance correcting means 16, in addition to correcting the imaging performance by driving the lens group 25 and the like, a partial section sandwiched between lenses,
A means for sealing a gas chamber such as a section sandwiched between the lens and the reticle 11 and a section sandwiched between the lens and the wafer 18 and changing the internal pressure thereof may be employed. May be used in combination with the movement. Further, the imaging performance correcting means 16 may correct the imaging performance by moving one or more other optical elements in and out of the optical axis of the projection optical system 14.
【００１４】次に、この投影光学系１４による焦点面合
わせ方法について説明する。図１に戻り、まず、レチク
ル１１とウエハ１８の共役関係を出すために、基準とな
るＺステージ１９の位置を求める。所定のマークが描か
れたレチクル１１をレチクルステージ１２の所定の場所
に搭載してＺステージ１９をＺ方向（上下方向）に移動
させながらＸＹステージ２０をステップ送りして前記マ
ークを感光剤が塗布されたウエハ１８上に焼き付けて現
像する。このウエハ１８を光学顕微鏡で観察し、焼き付
けたマーク形状が最も良好なＺ位置を基準の位置とし
て、その時のレチクル斜入射ＡＦセンサ１３、ウエハ斜
入射ＡＦセンサ２２の出力をＡＦ基準位置として記憶し
ておく。以降の焦点変動補正はこの基準位置からの変位
で管理する。なお、本実施形態ではＡＦセンサとして斜
入射光方式を採用したが、これに限定されるものではな
い。例えば、ウエハ１８面を干渉計で参照する方法、あ
るいは投影光学系１４を介してＡＦビームをウェハ１８
に照射する方法や投影光学系１４とウエハ１８の間隔を
測定する公知のＡＦセンサを採用してもよい。Next, a method of adjusting the focal plane by the projection optical system 14 will be described. Returning to FIG. 1, first, the position of the Z stage 19 serving as a reference is obtained in order to obtain the conjugate relationship between the reticle 11 and the wafer 18. The reticle 11 on which a predetermined mark is drawn is mounted on a predetermined position of the reticle stage 12, and the XY stage 20 is step-moved while moving the Z stage 19 in the Z direction (vertical direction) to apply the photosensitive agent to the mark. The wafer 18 is baked and developed. The wafer 18 is observed with an optical microscope, and the output of the reticle oblique incidence AF sensor 13 and the wafer oblique incidence AF sensor 22 at that time is stored as an AF reference position. Keep it. Subsequent focus fluctuation correction is managed by the displacement from the reference position. In this embodiment, the oblique incident light method is adopted as the AF sensor, but the AF sensor is not limited to this. For example, a method in which the surface of the wafer 18 is referred to by an interferometer, or an AF beam is
A known AF sensor that measures the distance between the projection optical system 14 and the wafer 18 may be employed.
【００１５】続いて、上記焦点面合わせから、Ｚステー
ジ１９の補正方法について説明する。レチクル１１とウ
エハ１８とは各々レチクル斜入射ＡＦセンサ１３および
ウエハ斜入射ＡＦセンサ２２で参照されており、レチク
ル１１、ウエハ１８の光軸方向の変位が観察される。具
体的な構成としては特公平８−２１５３１に記された方
法を採用することが可能である。なお、この文献にはウ
エハ１８を参照する方法が記載されているが、同様の方
法をレチクル１１側に適用するのは容易である。そし
て、前記したＡＦ基準位置から変動しないようにＺステ
ージ１９をＺ軸方向に移動することで常に焦点が合わせ
られる。すなわち、ＡＦ基準位置から検出されたレチク
ル１１、ウエハ１８側の変位を各々ＲZ、ＷZ、投影倍率
をＭＬとすると、焦点変位△Ｆは、 △Ｆ＝ＲZ×ＭＬ2−ＷZ と表される。△Ｆが０となるようにＺステージをＺ軸方
向に移動することで、レチクル１１とウエハ１８の共役
関係が保たれる。具体例を挙げると、レチクル１１走査
中にＺ軸方向に１０μｍずれたとすると、投影倍率が
０．２５倍の時にウエハ１８面では０．６２５μｍの変
化となる。この時、意図的にウエハ１８をＺ軸方向に
０．６２５μｍ変位させること、前記式ではＷZ＝０．
６２５μｍとなるようにすることで△Ｆが０となる。Next, a description will be given of a method of correcting the Z stage 19 from the above-described focal plane alignment. The reticle 11 and the wafer 18 are respectively referred to by the reticle oblique incidence AF sensor 13 and the wafer oblique incidence AF sensor 22, and the displacement of the reticle 11 and the wafer 18 in the optical axis direction is observed. As a specific configuration, it is possible to adopt the method described in Japanese Patent Publication No. 8-21531. Although this document describes a method of referring to the wafer 18, it is easy to apply a similar method to the reticle 11 side. The focus is always adjusted by moving the Z stage 19 in the Z-axis direction so as not to fluctuate from the AF reference position. That is, assuming that the displacements of the reticle 11 and the wafer 18 side detected from the AF reference position are R Z and W Z , and the projection magnification is ML, the focal displacement ΔF is ΔF = R Z × ML 2 −W Z. expressed. By moving the Z stage in the Z-axis direction so that ΔF becomes 0, the conjugate relationship between the reticle 11 and the wafer 18 is maintained. As a specific example, if the projection is shifted by 10 μm in the Z-axis direction during the scanning of the reticle 11, when the projection magnification is 0.25, the change on the surface of the wafer 18 is 0.625 μm. At this time, the wafer 18 is intentionally displaced by 0.625 μm in the Z-axis direction. In the above equation, W Z = 0.
ΔF becomes 0 by setting it to 625 μm.
【００１６】さらに機能を拡張して、大気圧変化や照明
光吸収などの要因で投影光学系１４自身の焦点が変動し
た場合の補正について述べる。この時は前記の式を拡張
して、投影光学系１４の焦点変化をＦＬとすると、 △Ｆ＝ＦＬ＋ＲZ×ＭＬ2−ＷZ …（１） とすることで、投影光学系１４自身の焦点変化にも対応
できる。A description will now be given of the correction of the case where the focal point of the projection optical system 14 itself fluctuates due to factors such as changes in the atmospheric pressure and absorption of illumination light. At this time, if the above equation is extended and the focus change of the projection optical system 14 is FL, ΔF = FL + R Z × ML 2 −W Z (1) Can respond to changes.
【００１７】続いて、投影光学系１４自身の結像性能変
化算出について説明する。投影光学系１４自身の結像性
能変化の原因は大きく分けて２つある。１つは投影光学
系１４周囲の雰囲気（環境）の変動、即ち大気圧、温
度、湿度の変化により結像性能が変化する。もう１つは
露光する時に投影光学系１４自身が照明光を吸収してレ
ンズ（光学素子）の温度分布、形状や屈折率などが変化
することで結像性能が変化する。本明細書では雰囲気変
化の原因として大気圧変化を取り上げる。通常、投影光
学系１４は温度、湿度を厳しく管理されたチャンバーの
中に置かれているので温度、湿度変化による結像性能の
変化を考慮しないことも可能である。ただし、投影光学
系１４自身の温度、湿度依存性が大きい場合には後述す
る大気圧変化による結像性能計算と同様に求めればよ
く、雰囲気の変動について大気圧変化のみに限定するも
のではない。Next, the calculation of the change in the imaging performance of the projection optical system 14 itself will be described. There are roughly two causes of the change in the imaging performance of the projection optical system 14 itself. One is that the imaging performance changes due to changes in the atmosphere (environment) around the projection optical system 14, that is, changes in atmospheric pressure, temperature, and humidity. The other is that the projection optical system 14 itself absorbs the illumination light during exposure and changes the temperature distribution, shape, refractive index, and the like of the lens (optical element), thereby changing the imaging performance. In this specification, a change in the atmospheric pressure is taken as a cause of the change in the atmosphere. Normally, the projection optical system 14 is placed in a chamber whose temperature and humidity are strictly controlled, so that it is not necessary to consider changes in imaging performance due to changes in temperature and humidity. However, when the temperature and humidity dependence of the projection optical system 14 itself is large, it may be obtained in the same manner as in the calculation of the imaging performance based on the change in atmospheric pressure, which will be described later, and the fluctuation of the atmosphere is not limited to only the change in atmospheric pressure.
【００１８】まず、大気圧変化について説明する。図２
のように、投影光学系１４の内部と外部にそれぞれ大気
圧センサ２３ａ，３２ｂを配置する。投影光学系１４内
部には外部の空気とは別の気体を充填する場合があり、
目的によって気体は選択的に使用される。例えば、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ等の短波長の光を光源１として採用し
た場合、光路中に酸素があると光化学反応を起こしてオ
ゾンが発生し、人体に悪影響があったりレンズの表面コ
ートの材質によっては曇の原因ともなりうる。これを避
けるために投影光学系１４内部を窒素、またはヘリウム
などで充填あるいはフローすることがある。また、大気
圧変化による結像性能変化を抑えるためには、特にヘリ
ウムを充填あるいはフローすることが望ましい。ヘリウ
ムは空気に比べて屈折率が小さいので大気圧が変化した
場合の結像性能変化が小さいメリットがある。以上のよ
うに投影光学系１４内部と外部とで別系統の空調をもっ
ていると必ずしも内外で同じ大気圧にはならないので、
別々に大気圧センサ２３ａ，２３ｂを配置する必要があ
る。次の式のように大気圧変化による結像性能を算出す
る。 ＦPRESS＝ＫFPIN×△ＰIN＋ＫFPOUT×△ＰOUT ただし、 ＦPRESS 大気圧変化による焦点変化 ＫFPIN 内部気圧変化による焦点変化率 ＫFPOUT 外部気圧変化による焦点変化率 △ＰIN 内部気圧変化 △ＰOUT 外部気圧変化 内部、外部気圧変化による焦点変化率は光学計算により
求める。実験的に気圧を変化させて実測してもよい。同
じ手法を用いて他の結像性能変化も計算する。First, the change in atmospheric pressure will be described. FIG.
The atmospheric pressure sensors 23a and 32b are disposed inside and outside the projection optical system 14, respectively. The inside of the projection optical system 14 may be filled with a gas different from the outside air,
Gas is selectively used depending on the purpose. For example, Ar
When short-wavelength light such as an F excimer laser is used as the light source 1, if oxygen is present in the optical path, a photochemical reaction occurs to generate ozone, which has an adverse effect on the human body or is cloudy depending on the material of the lens surface coat. It can be the cause. To avoid this, the inside of the projection optical system 14 may be filled or flow with nitrogen, helium, or the like. In order to suppress a change in imaging performance due to a change in atmospheric pressure, it is particularly desirable to fill or flow helium. Since helium has a smaller refractive index than air, there is a merit that the change in imaging performance when the atmospheric pressure changes is small. As described above, if different systems of air conditioning are provided between the inside and the outside of the projection optical system 14, the same atmospheric pressure will not always be obtained inside and outside.
It is necessary to separately arrange the atmospheric pressure sensors 23a and 23b. The imaging performance according to the atmospheric pressure change is calculated as in the following equation. F PRESS = K FPIN × △ P IN + K FPOUT × △ P OUT However, F PRESS atmospheric pressure changes due to change in focal point K FPIN internal pressure change due to the focus change rate K FPOUT external pressure change due to the focus change rate △ P IN internal pressure change △ P OUT external pressure change The focus change rate due to the internal and external pressure changes is obtained by optical calculation. The measurement may be performed by changing the atmospheric pressure experimentally. Other imaging performance changes are calculated using the same technique.
【数１】 なお、焦点は再掲してある。計算する結像性能は、 ＦPRESS 大気圧変化による焦点変化 ＣＵPRESS 大気圧変化による像面湾曲変化 ＭPRESS 大気圧変化による倍率変化 ＤPRESS 大気圧変化によるディストーション変化 ＣＯPRESS 大気圧変化によるコマ収差変化 ＳＡPRESS 大気圧変化による球面収差変化 であり、各気圧変化による変化率は前記の焦点で述べた
ものと同様である。(Equation 1) The focus has been reprinted. Imaging performance calculations, the coma aberration change due to the distortion change CO PRESS atmospheric pressure changes due to the magnification change D PRESS atmospheric pressure changes due to curvature changes M PRESS atmospheric pressure changes due to change in focal point CU PRESS atmospheric pressure changes due to F PRESS atmospheric pressure changes SA PRESS Spherical aberration change due to atmospheric pressure change, and the rate of change due to each atmospheric pressure change is the same as that described above for the focus.
【００１９】今回は投影光学系１４内部と外部とで別の
大気圧センサ２３ａ、２３ｂから別係数によって結像性
能変化を算出しているが、投影光学系１４内外で気圧が
連動すると考えて精度上問題ない場合にはどちらか一方
の計算だけで良い。また、照明系絞り３５の中の絞り３
５ａ〜３５ｄや投影光学系１４の開口数（可変開口絞り
１５の開口径）、レチクル１１に描かれたパターン情報
などの露光条件により、大気圧変化時の前記各結像性能
の変化率が異なる場合がある。その時には各照明条件で
最適な値を選択して使用すれば良い。In this case, the change in imaging performance is calculated by different coefficients from different atmospheric pressure sensors 23a and 23b inside and outside of the projection optical system 14. If there is no problem, only one of the calculations is sufficient. Also, the stop 3 in the illumination system stop 35
The rate of change of each of the imaging performances when the atmospheric pressure changes varies depending on exposure conditions such as 5a to 35d, the numerical aperture of the projection optical system 14 (the aperture diameter of the variable aperture stop 15), and pattern information drawn on the reticle 11. There are cases. At that time, an optimum value may be selected and used under each lighting condition.
【００２０】次に照明光吸収による投影光学系１４の結
像性能変化について、［照射量Ｑ測定］、［ウエハ反射
率ＲW測定］、［照明光吸収計算（焦点）］、［照明光
吸収計算（その他）］の順に説明する。 ［照射量Ｑ測定］図１に示すように、露光に使用するレ
チクル１１をレチクルステージ１２に搭載し、ブライン
ド８や露光条件（可変開口絞り１５や照明系絞り３５）
を露光する際の状態に設定してから、照射量センサ２１
が投影光学系１４の真下に来るようにＸＹステージ２０
を駆動する。次に光源１のエキシマレーザを発振してレ
チクルステージ１２とＸＹステージ２０を実際の露光と
同じ条件で走査して照射量センサ２１の出力を走査位置
に応じて測定して照射量Ｑ0を記憶する。即ち、照射量
Ｑ0はレチクル１１の走査位置に応じた関数となってい
る。その時のインテグレータセンサ６の出力Ｉ0もレチ
クル１１の走査位置に応じて記憶しておく。実際の露光
時にはレチクル１１の走査位置に応じて記憶しておいた
照射量Ｑ0とインテグレータＩ0、及び露光時のインテグ
レータ出力Ｉ1から、その時の照射量Ｑ1を、 Ｑ1＝Ｑ0×Ｉ1／Ｉ0 として照明光吸収の計算に使用する。インテグレータセ
ンサ６の出力比を計算に使用しているので光源１のパワ
ーが変動した場合にも照射量Ｑ1が誤差なく計算でき
る。また、レチクル１１の走査位置に応じた関数となっ
ているので、例えばレチクルパターンが面内で片寄って
いた場合にも正確に照射量を計算できる。なお、照射量
センサ２１の測定時において実際の露光条件で測定する
としたが、例えば照射量センサ２１の特性により信号が
飽和してしまう時には照明系に不図示のＮＤフィルター
を選択的に入れるなどして照明光量を意識的に減らして
もよい。この場合にはＮＤフィルターの透過率に応じて
減光された割合を考慮して実際の露光時には照射量に反
映させる。[0020] Next, the imaging performance change of the projection optical system 14 by the illumination light absorption, [dose Q determined, [wafer reflectivity R W Measurement [illumination light absorbing calculated (focus), [illumination light absorbing Calculation (Others)]. [Measurement of Irradiation Amount Q] As shown in FIG. 1, a reticle 11 used for exposure is mounted on a reticle stage 12, and blinds 8 and exposure conditions (variable aperture stop 15 and illumination system stop 35) are used.
Is set to the state at the time of exposure, and then the irradiation amount sensor 21
XY stage 20 so that
Drive. Next, the excimer laser of the light source 1 is oscillated to scan the reticle stage 12 and the XY stage 20 under the same conditions as the actual exposure, and the output of the irradiation amount sensor 21 is measured in accordance with the scanning position to store the irradiation amount Q 0 . I do. That is, the irradiation amount Q 0 is a function corresponding to the scanning position of the reticle 11. The output I 0 of the integrator sensor 6 at that time is also stored according to the scanning position of the reticle 11. At the time of actual exposure, the irradiation amount Q 1 at that time is obtained from the irradiation amount Q 0 and the integrator I 0 stored in accordance with the scanning position of the reticle 11 and the integrator output I 1 at the time of exposure, Q 1 = Q 0 × I 1 / I 0 is used for calculation of illumination light absorption. Dose Q 1 even when the power of the light source 1 fluctuates because it uses the output ratio in the calculation of the integrator sensor 6 can be calculated without error. Further, since the function corresponds to the scanning position of the reticle 11, the irradiation amount can be accurately calculated even when the reticle pattern is offset in the plane, for example. Although the measurement was performed under the actual exposure condition when measuring the irradiation amount sensor 21, for example, when a signal is saturated due to the characteristics of the irradiation amount sensor 21, an ND filter (not shown) is selectively inserted into the illumination system. Therefore, the illumination light amount may be intentionally reduced. In this case, the amount of light is reflected at the time of actual exposure in consideration of the ratio of light attenuation according to the transmittance of the ND filter.
【００２１】［ウエハ反射率ＲW測定］実際の露光の状
態（レチクル１１、ブラインド８、照明条件）に設定し
た上で、まずＸＹステージ２０に設置された反射率ＲH
の反射板（不図示）を投影光学系１４直下に移動させ
る。この状態でレチクルステージ１２を実露光と同様に
照明して反射率センサ７の出力ＶHOをレチクル走査位置
に応じて記憶する。同時にインテグレータセンサ６の出
力ＩHOも走査位置に応じて記憶する。次に、前記反射板
とは反射率の異なる反射板（不図示、反射率ＲL）を投
影光学系１４直下に移動させて前記と同様にして反射率
センサ７の出力ＶLO、インテグレータセンサ６の出力Ｉ
LOを測定して記憶しておく。実露光時にはその時の反射
率センサ７の出力Ｖ1とインテグレータセンサ６の出力
Ｉ1からウエハ反射率ＲWは、[Measurement of Wafer Reflectivity R W ] After setting the actual exposure state (reticle 11, blind 8, illumination conditions), first, the reflectance R H installed on the XY stage 20 is set.
(Not shown) is moved directly below the projection optical system 14. In this state, the reticle stage 12 is illuminated in the same manner as the actual exposure, and the output VHO of the reflectance sensor 7 is stored according to the reticle scanning position. Simultaneously, the output I HO of the integrator sensor 6 is also stored in accordance with the scanning position. Next, a reflector (not shown, reflectance R L ) having a reflectance different from that of the reflector is moved immediately below the projection optical system 14 to output the output V LO of the reflectance sensor 7 and the integrator sensor 6 in the same manner as described above. Output I of
Measure and store the LO . Wafer reflectivity R W from the output I 1 output V 1 and integrator sensor 6 of the reflectance sensor 7 at that time in actual exposure,
【数２】 として算出する（図４参照）。その時々のインテグレー
タセンサ６の出力をモニタにしているので、照射量の時
と同様に光源出力の変動があってもウエハ反射率ＲWが
正確に求められる。(Equation 2) (See FIG. 4). Since the given time of the output of the integrator sensor 6 on the monitor, the wafer reflectivity R W is accurately determined even if there is variation in light output as in the case of irradiation amount.
【００２２】［照明光吸収計算（焦点）］以上により求
められた照射量Ｑ1、ウエハ反射率ＲWから以下のモデル
関数を使用して照明光吸収による結像性能変化を計算す
る。[0022] Illumination light absorption calculated (focus) dose Q 1 obtained by the above, the wafer reflectivity R W using a model function below calculates the imaging performance changes due to illumination light absorption.
【数３】 ただし、 ＦHEAT 照明光吸収による焦点変化 △ｔ 照明光吸収による焦点変化計算間隔 ＴFK 照明光吸収による焦点変化時定数 ＦHEATk 照明光吸収による時刻△ｔ前の焦点変化の時
定数ＴFK成分 ＣFHk 照明光吸収に対する焦点変化率の時定数ＴFK
成分 αＦ ウエハ反射率依存性(Equation 3) Here, F HEAT Focus change due to illumination light absorption Δt Focus change calculation interval due to illumination light absorption T FK Focus change time constant due to illumination light absorption F HEATk Time constant T FK component of focus change before time Δt due to illumination light absorption C Time constant T FK of the rate of change of focus for FHk illumination light absorption
Component αF Wafer reflectivity dependence
【００２３】このモデル関数は照射量を入力、焦点変化
を出力と見た時に、１次遅れ系３個の和の形になってい
る。すなわち、複数のレンズ（光学素子）をＡ〜Ｃの３
個のレンズに近似して投影光学系１４全体の焦点変化を
計算している。なお、モデル関数に関しては投影光学系
１４の照明光吸収量と必要とされる精度から変更しても
良い。例えば、照明光吸収量が比較的小さければ、１次
遅れ系２個の和でもよいし、１次遅れ系１個でもよい。
また、投影光学系１４が照明光を吸収してから結像性能
変化として現れるまでに熱伝導により時間がかかるよう
ならば、ムダ時間系のモデル関数を採用しても良い。ま
た、ウエハ反射率依存性αＦは通常１であるが、投影光
学系１４の種類によってはウエハ１８に近い側に吸収率
の大きいガラスを材料として使用した場合に反射率に大
きく依存することがある。この時はαＦに１より大きい
値が設定されることになる。その逆にウエハ１８に近い
側に吸収率が小さいガラスを採用した時にはαＦに１よ
り小さい値を設定する。なお、照明光吸収による焦点変
化時定数ＴFK、照明光吸収に対する焦点変化率、ウエハ
反射率依存性αＦのいずれも実験により求める。あるい
は、高精度な熱解析シミュレーションにより計算で求め
てもよい。This model function has the form of the sum of three first-order lag systems when the irradiation amount is regarded as input and the focus change is regarded as output. That is, a plurality of lenses (optical elements) are designated
The focus change of the entire projection optical system 14 is calculated by approximating the number of lenses. Note that the model function may be changed depending on the amount of illumination light absorbed by the projection optical system 14 and the required accuracy. For example, if the illumination light absorption amount is relatively small, the sum of two first-order delay systems may be used, or one first-order delay system may be used.
Further, if it takes time for heat conduction to occur after the projection optical system 14 absorbs the illumination light and appears as a change in imaging performance, a model function of a waste time system may be employed. Although the wafer reflectance dependency αF is usually 1, depending on the type of the projection optical system 14, when glass having a high absorptivity is used as a material on the side closer to the wafer 18, the reflectance may greatly depend on the reflectance. . At this time, a value larger than 1 is set to αF. Conversely, when a glass having a small absorptance is used on the side close to the wafer 18, a value smaller than 1 is set to αF. It should be noted that the focus change time constant T FK due to the illumination light absorption, the focus change rate with respect to the illumination light absorption, and the wafer reflectance dependency αF are all determined by experiments. Alternatively, it may be calculated by a highly accurate thermal analysis simulation.
【００２４】［照明光吸収計算（その他）］焦点を除く
結像性能の照明光吸収計算は焦点と同じ手法が採用され
る。また、例えば焦点では１次遅れ系３個の和のモデル
関数が必要であったが、像面湾曲の計算には１次遅れ系
１個で十分なことも考えられる。従って、各結像性能ご
とに照明光吸収のモデル関数を変更してもよく、計算時
間の短縮の効果がある。以上から計算する結像性能は大
気圧変化と同様の６種類の計算として、 ＦHEAT 照明光吸収によるフォーカス変化 ＣＵHEAT 照明光吸収による像面湾曲変化 ＭHEAT 照明光吸収による倍率変化 ＤHEAT 照明光吸収によるディストーション変化 ＣＯHEAT 照明光吸収によるコマ収差変化 ＳＡHEAT 照明光吸収による球面収差変化 を求める。また、照明系絞り３５の中の絞り３５ａ〜３
５ｄや可変開口絞り１５やレチクル１１に描かれたパタ
ーン情報などの露光条件により、照明光吸収時の前記各
結像性能の変化が異なる場合がある。その時には各照明
条件で最適な値を選択して使用すればよい。[Illumination Light Absorption Calculation (Others)] The same method as the focus is used for the illumination light absorption calculation of the imaging performance excluding the focus. Also, for example, at the focal point, a model function of the sum of three first-order lag systems is required, but it is conceivable that one first-order lag system is sufficient for calculating the curvature of field. Therefore, the model function of the illumination light absorption may be changed for each imaging performance, which has the effect of shortening the calculation time. As imaging performance calculation of six similar to the atmospheric pressure change calculated from the above, the magnification change caused by curvature change M HEAT illumination light absorption by focus variation CU HEAT illumination light absorption by F HEAT illumination light absorbing D HEAT illumination light Distortion change due to absorption Coa aberration change due to CO HEAT illumination light absorption Spherical aberration change due to SA HEAT illumination light absorption Also, the apertures 35a to 35a of the illumination system aperture 35
Depending on the exposure conditions such as 5d, the variable aperture stop 15, and the pattern information drawn on the reticle 11, the changes in the respective imaging performances at the time of absorbing the illumination light may be different. At that time, an optimum value may be selected and used under each lighting condition.
【００２５】次に、補正手段の係数を求める。各レンズ
群をＺ軸方向への移動量と結像性能変化量の関係を実験
により求めておく。以下の式のＣ11〜Ｃ65までが係数に
該当し、５個のレンズ群を各々移動した時の各結像性能
の変化を表している。Next, the coefficient of the correction means is obtained. The relationship between the amount of movement of each lens group in the Z-axis direction and the amount of change in imaging performance is determined by experiments. The coefficients C 11 to C 65 in the following equations correspond to the coefficients, and represent changes in the respective imaging performances when the five lens groups are moved.
【数４】 ただし、Ｇ１〜Ｇ５は５個のレンズ群の移動量を表す。
なお、実験により各係数を求めているが、高精度な光学
シミュレーションにより計算で係数を求めてもよい。(Equation 4) Here, G1 to G5 represent the movement amounts of the five lens groups.
Although each coefficient is obtained by an experiment, the coefficient may be obtained by calculation using a high-precision optical simulation.
【００２６】続いて、これまで述べたように大気圧変化
と照明光吸収とによる結像性能変化を計算した。これら
結像性能を補正する方法を説明する。まず、各結像性能
変化は、Subsequently, as described above, a change in imaging performance due to a change in atmospheric pressure and absorption of illumination light was calculated. A method for correcting these imaging performances will be described. First, each imaging performance change
【数５】 であり、焦点Ｆを除いた５個の結像性能はレンズ群２５
〜２９の５個所のＺ軸方向の移動で補正する。下式より
各レンズ群の移動量を求める。(Equation 5) The imaging performance of the five lenses excluding the focal point F is
The correction is made by moving in the Z-axis direction at five locations of .about.29. The movement amount of each lens group is obtained from the following equation.
【数６】 次に上記５個の結像性能を補正するために５個のレンズ
群を移動したので副作用的に焦点が変化している。この
焦点変化をＦＧとすると、(Equation 6) Next, since the five lens groups were moved to correct the above-mentioned five imaging performances, the focus changed as a side effect. If this focus change is FG,
【数７】 となり、結局、投影光学系１４の焦点変化ＦＬは、大気
圧変化、照明光吸収変化、レンズ群移動変化を合わせ
て、 ＦＬ＝Ｆ＋ＦＧ となる。ＦＬを前記したＺステージによる焦点補正の
（１）式に代入して補正を実行する。また、照明系絞り
３５の中の絞り３５ａ〜３５ｄやＮＡ１５やレチクル１
１に描かれたパターン情報などの露光条件により、各レ
ンズ群駆動時の前記各結像性能の変化率が異なる場合が
ある。その時には各露光条件で最適な値を選択して使用
すればよい。(Equation 7) Eventually, the focus change FL of the projection optical system 14 is FL = F + FG, including the atmospheric pressure change, the illumination light absorption change, and the lens group movement change. The correction is executed by substituting FL into the above-described equation (1) for focus correction by the Z stage. Also, the apertures 35a to 35d, the NA15, and the reticle 1 in the illumination system aperture 35 are used.
Depending on the exposure conditions such as the pattern information depicted in FIG. 1, the change rates of the respective imaging performances when driving each lens group may differ. At that time, an optimum value may be selected and used for each exposure condition.
【００２７】そして、本発明では、大気圧変化による各
結像性能変化の補正対象値、および照明光吸収による各
結像性能変化の補正対象値を以下のように設定する。 ［大気圧変化による各結像性能変化の補正対象値］投影
光学系１４の周辺の大気圧が変化することで、例えば倍
率は図５（ａ）のように、またディストーションは図５
（ｂ）のように、ある範囲内では大気圧変化に対して直
線状に変化する。この時、投影光学系１４が設置されて
いる場所の標高等から基準気圧が決まる。この基準気圧
に対して高気圧リミットＰＨと低気圧リミットＰＬを設
け、その値よりも大気圧変化が大きい場合には倍率変化
を図６（ａ）のように所定値（しきい値）以上は変化し
ないものと考え、これを補正対象値とする。また、ディ
ストーションについても同様に図６（ｂ）のように考え
る。なお、リミットＰＨ〜ＰＬ間の補正に関しては図中
実線部分の値に基づいて前記した方法により補正を行え
ばよい。他の結像性能の補正に関しても同様の考え方が
適用される。こうすることで、結像性能補正手段１６の
補正用ストロークを減少させることが可能となる。勿
論、倍率やディストーション以外の結像性能に対しても
全く同じ考え方を導入することでより補正用ストローク
の減少に効果があるのは言うまでもない。In the present invention, the correction target value for each imaging performance change due to a change in atmospheric pressure and the correction target value for each imaging performance change due to illumination light absorption are set as follows. [Correction Target Value of Each Imaging Performance Change Due to Atmospheric Pressure Change] As the atmospheric pressure around the projection optical system 14 changes, for example, the magnification is as shown in FIG.
As shown in (b), within a certain range, it changes linearly with changes in atmospheric pressure. At this time, the reference atmospheric pressure is determined from the altitude of the place where the projection optical system 14 is installed. A high pressure limit PH and a low pressure limit PL are provided with respect to the reference pressure, and when the atmospheric pressure change is larger than these values, the magnification change is changed over a predetermined value (threshold) as shown in FIG. This is not considered, and this is set as a correction target value. Similarly, distortion is also considered as shown in FIG. The correction between the limits PH to PL may be performed by the above-described method based on the value of the solid line in the figure. Similar considerations apply to other corrections of imaging performance. By doing so, it is possible to reduce the correction stroke of the imaging performance correction unit 16. Of course, it goes without saying that introducing exactly the same concept to the imaging performance other than the magnification and the distortion is more effective in reducing the correction stroke.
【００２８】なお、上述したものでは各結像性能変化に
対して高気圧リミットＰＨと低気圧リミットＰＬを各々
同じ値としていたが、各結像性能変化とそれによる結像
性能補正手段１６の補正用ストロークの大きさに応じ
て、高低気圧リミットを各結像性能ごとに設定しても良
い。具体例を図７示す。ここでは図７（ａ）の焦点と図
７（ｃ）の倍率に対しては高低気圧リミットを設定せず
大気圧変化による結像性能変化全てを補正している。図
７（ｂ），（ｄ）〜（ｆ）の像面湾曲、ディストーショ
ン、コマ収差、球面収差に対しては前記と同様に高気圧
リミットＰＨ１〜ＰＨ４、低気圧リミットＰＬ１〜ＰＬ
４を設定している。In the above description, the high pressure limit PH and the low pressure limit PL are set to the same value for each change in the imaging performance. The high / low pressure limit may be set for each imaging performance according to the size of the stroke. A specific example is shown in FIG. Here, for the focal point in FIG. 7A and the magnification in FIG. 7C, no high / low pressure limit is set, and all changes in imaging performance due to changes in atmospheric pressure are corrected. 7 (b) and 7 (d) to 7 (f), the high pressure limits PH1 to PH4 and the low pressure limits PL1 to PL are applied to the curvature of field, distortion, coma, and spherical aberration in the same manner as described above.
4 is set.
【００２９】ここで、焦点と倍率に関して大気圧変化に
よる全てを補正するのは、レチクル１１のパターンを投
影するに際して焦点や倍率の変化を実際と異なる値をも
って補正することがマイクロデバイス製造上好ましくな
い場合があるためで、このような場合がないときには焦
点や倍率の変化について他の結像性能と同様に高低気圧
リミットを設定し、補正用ストロークの節約を図っても
よい。一方、像面湾曲、ディストーション、コマ収差、
球面収差のいずれかについて大気圧変化による全てを補
正してもよい。Here, it is not preferable to correct all changes in focus and magnification with a value different from the actual value when projecting the pattern of the reticle 11 to correct all of the focus and magnification due to the change in atmospheric pressure. If there is no such case, a high and low pressure limit may be set for the change of the focus and the magnification in the same manner as the other imaging performances to save the correction stroke. On the other hand, field curvature, distortion, coma,
All of the spherical aberrations due to the atmospheric pressure change may be corrected.
【００３０】また、上記したものでは高低気圧リミット
の外側では結像性能変化がないものとしていたが、種々
の変形が考えられる。例えば球面収差で説明すると、図
８（ａ）では高底気圧リミットＰＨ４，ＰＬ４より外側
では大気圧変化に対する球面収差の変化の傾きをやや緩
やかな直線状として補正対象値を設定している。図８
（ｂ）では高低気圧リミットを設けずに大気圧変化全範
囲にわたって球面収差の変化率を緩やかにして補正対象
値を設定している。図８（ｃ）では高低気圧リミットを
各々２個設け、高気圧リミットＰＨ５〜ＰＨ６および低
気圧リミットＰＬ５〜ＰＬ６の範囲では球面収差の変化
率をやや緩やかにして、高気圧リミットＰＨ６の外側お
よび低気圧リミットＰＬ６の外側では球面収差が変化し
ないものとして補正対象値を設定している。図８（ｄ）
では本来発生する球面収差の変化を変化率の緩やかな所
定の滑らか曲線で近似して補正対象値を設定している。
近似する曲線としては多項式や三角関数の組み合わせな
どが考えられる。なお、具体例として球面収差で説明し
たがこれに限定されず、他の結像性能の計算に拡張して
もよく、結像性能ごとに別々の形態を採用してもよいの
は言うまでもない。さらに、１つの結像性能について高
気圧側と低気圧側とで異なる形態を採用してもよい。In the above description, the imaging performance does not change outside the high / low pressure limit. However, various modifications can be considered. For example, in the case of spherical aberration, in FIG. 8A, the correction target value is set as a slightly gentle linear slope of the change of the spherical aberration with respect to the change of the atmospheric pressure outside the high bottom pressure limits PH4 and PL4. FIG.
In (b), the correction target value is set by setting the change rate of the spherical aberration gently over the entire range of the atmospheric pressure change without providing the high / low pressure limit. In FIG. 8 (c), two high and low pressure limits are provided, and the rate of change of the spherical aberration is slightly reduced in the range of the high pressure limits PH5 to PH6 and the low pressure limits PL5 to PL6. The correction target value is set outside the PL 6 assuming that the spherical aberration does not change. FIG. 8 (d)
In, a correction target value is set by approximating the originally occurring change in spherical aberration with a predetermined smooth curve having a gentle change rate.
As the approximate curve, a combination of a polynomial and a trigonometric function can be considered. In addition, although the spherical aberration has been described as a specific example, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the calculation may be extended to other imaging performances, and a different form may be adopted for each imaging performance. Further, different forms of one imaging performance may be adopted on the high pressure side and the low pressure side.
【００３１】［照明光吸収による各結像性能変化の補正
対象値］照明光吸収による結像性能変化の補正対象値を
計算する具体例を説明する。図９（ａ）では照明光吸収
による像面湾曲変化が照射時間とともに増大しているこ
とが認められる（点線参照）。そして、所定の像面湾曲
変化リミットＣＵＬHEATに達したら以降は図中の点線の
曲線に沿って実際は像面湾曲が変化するが強制的に像面
湾曲リミットＣＵＬHEATの値を補正対象値としてしま
う。補正に関しては前記の結像性能補正と同様にすれば
よく、これにより前記の大気圧補正の時と同様に結像性
能補正手段１６の補正用ストロークを節約できる。[Correction target value of each imaging performance change due to illumination light absorption] A specific example of calculating a correction target value of imaging performance change due to illumination light absorption will be described. In FIG. 9A, it is recognized that the change in the curvature of field due to the absorption of the illumination light increases with the irradiation time (see the dotted line). After reaching the predetermined field curvature change limit CUL HEAT , the field curvature actually changes along the dotted curve in the figure, but the value of the field curvature limit CUL HEAT is forcibly set as the correction target value. . The correction may be performed in the same manner as in the above-described imaging performance correction, whereby the correction stroke of the imaging performance correction unit 16 can be saved as in the case of the above-described atmospheric pressure correction.
【００３２】さらに、他の形態として図９（ｂ）のよう
に最初から像面湾曲の変化に対してある一定割合少なめ
に計算して補正対象値を設定してもよいし、図９（ｃ）
のように像面湾曲リミットＣＵ１HEAT〜ＣＵ２HEATの間
ではある一定割合少なめに計算しつつ像面湾曲リミット
ＣＵ２HEATより大きい領域ではそれ以上変化していない
として計算して補正対象値を設定してもよい。ある一定
割合は実際の結像性能補正手段１６の各レンズ群２５〜
２９を支える圧電素子３０〜３４のストロークと投影光
学系１４の結像性能変化のバランスとから決定すればよ
い。もちろん、像面湾曲だけに限定するものではなく、
他の結像性能変化に拡張してもよく、結像性能変化ごと
に別々の計算方法を採用してもよい。なお、照明光吸収
の計算はこれまで述べたように結像性能変化に対して意
識的に少なめの補正対象値を設定することで結像性能補
正手段１６の補正用ストロークを節約しているが、これ
と同時に真実の結像性能変化を別途計算しておくこと
で、露光終了後の結像性能変化の減衰にも対処できるこ
ととなる。Further, as another form, as shown in FIG. 9 (b), a correction target value may be set by calculating a certain percentage smaller than the change in the field curvature from the beginning, or FIG. 9 (c). )
As shown in the above, between the field curvature limit CU1 HEAT and CU2 HEAT , the value is calculated to be smaller by a certain fixed ratio, while in a region larger than the field curvature limit CU2 HEAT, it is calculated that there is no further change, and a correction target value is set. Is also good. A certain fixed ratio corresponds to each lens group 25 to
What is necessary is just to determine from the stroke of the piezoelectric elements 30-34 which support 29, and the balance of the imaging performance change of the projection optical system 14. Of course, it is not limited to only the field curvature,
The calculation may be extended to other imaging performance changes, or a different calculation method may be employed for each imaging performance change. As described above, in the calculation of the illumination light absorption, the correction stroke of the imaging performance correcting unit 16 is saved by intentionally setting a smaller correction target value for the imaging performance change. At the same time, by separately calculating the true imaging performance change, it is possible to cope with the attenuation of the imaging performance change after the exposure.
【００３３】また、精度に厳しいものが供給されるプロ
セスにおいては、補正用ストロークを節約する為の結像
性能変化を許容できない場合も想定される。この様な時
には、メインコントローラ２４に対しプロセスに必要と
される精度の情報を与えてやり、高精度を必要とするプ
ロセスではストロークを節約を必要とするような結像性
能変化が発生した時点（例えば結像性能変化がしきい値
を超えた時点）で露光を中断して、当該結像性能が復帰
するまで待機する構成としてもよい。また、大気圧変化
は直には元に戻らない為、照明光吸収の計算にのみ中断
機能を働かせてもよい。あまり高精度なものを要求され
ないプロセスにおいては、前記したように補正対象値を
用いた結像性能補正により露光を継続すればよい。メイ
ンコントローラ２４に与える情報としては、プロセスの
線幅ルール、露光条件（照明系絞り３５，可変開口絞り
１５）、あるいは直接結像性能変化の許容値を設定する
形でもよく、該当するプロセスを露光する前にメインコ
ントローラ２４に情報を与える。Further, in a process in which an object with strict accuracy is supplied, it may be assumed that a change in imaging performance for saving a correction stroke cannot be tolerated. In such a case, information on the accuracy required for the process is given to the main controller 24, and when a process requiring high accuracy requires a change in imaging performance that requires saving strokes ( For example, the configuration may be such that the exposure is interrupted at the time when the change in the imaging performance exceeds the threshold value and the imaging performance returns to the standby state. Further, since the change in the atmospheric pressure does not return immediately, the interruption function may be used only for the calculation of the illumination light absorption. In a process that does not require very high accuracy, exposure may be continued by performing imaging performance correction using the correction target value as described above. The information to be given to the main controller 24 may be in the form of setting a line width rule of a process, exposure conditions (illumination system stop 35, variable aperture stop 15), or an allowable value of a change in imaging performance directly. Before the operation, information is given to the main controller 24.
【００３４】次に、以上のような補正対象値を用いた結
像性能補正に代えて、圧電素子３０〜３４の駆動（スト
ローク）量や、投影光学系１４の気体室への供給圧力値
などを管理することにより結像性能変化を補正すること
も可能である。すなわち、ウェハ１８上でのレチクル１
１のパターンの像特性とそれに対応する許容値との偏差
から、偏差をほぼ零とするのに必要なレンズまたは気体
室（いずれも光学部材）の駆動量を第１調整量とする
と、この第１調整量よりも少ない第２調整量を用いて像
特性を調整してもよい。この第２調整量を用いた調整に
よってもレンズ等の駆動量（補正用ストローク）が節約
される。なお、第２調整量は各レンズ群２５〜２９を支
える圧電素子３０〜３４の最大ストローク量などの、光
学部材の最大調整量以下に設定される。なお、光学部材
としては、レンズ等の光学素子や気体室の他にレチクル
１１やウェハ１８も含まれ、これらの移動量が第１及び
第２調整量となる。従って、レチクルステージ１２また
は（および）Ｚステージ１９の各駆動量（例えば投影光
学系１４の光軸方向の各駆動量）によっても前記第１調
整量や第２調整量を確保でき、この場合、レチクルステ
ージ１２やＺステージ１９の各駆動量が所定量（例えば
最大ストローク量）以下となるように設定することも可
能である。Next, instead of the imaging performance correction using the correction target values as described above, the drive (stroke) amounts of the piezoelectric elements 30 to 34, the supply pressure value to the gas chamber of the projection optical system 14, and the like are used. , It is also possible to correct the imaging performance change. That is, the reticle 1 on the wafer 18
Assuming that the driving amount of the lens or the gas chamber (both optical members) required to make the deviation substantially zero is determined from the deviation between the image characteristic of the pattern No. 1 and the allowable value corresponding thereto, the first adjustment amount is obtained. The image characteristics may be adjusted using a second adjustment amount smaller than the one adjustment amount. The adjustment amount using the second adjustment amount also saves the driving amount (correction stroke) of the lens and the like. The second adjustment amount is set to be equal to or less than the maximum adjustment amount of the optical member, such as the maximum stroke amount of the piezoelectric elements 30 to 34 supporting the lens groups 25 to 29. Note that the optical member also includes a reticle 11 and a wafer 18 in addition to an optical element such as a lens and a gas chamber, and the amounts of movement thereof are the first and second adjustment amounts. Therefore, the first adjustment amount and the second adjustment amount can be ensured by each driving amount of the reticle stage 12 and / or the Z stage 19 (for example, each driving amount of the projection optical system 14 in the optical axis direction). It is also possible to set so that each drive amount of the reticle stage 12 and the Z stage 19 is equal to or less than a predetermined amount (for example, a maximum stroke amount).
【００３５】ここで、像特性とは結像性能を含む概念と
して用いている。ちなみに、前記偏差に対応して像特性
を補正する量を第１補正量とすると、これより少ない第
２補正量により像特性を調整することは、前記した補正
対象値に基づく結像性能補正を含む概念として考えられ
る。そして、第１補正量又は第１調整量を用いた像特性
の調整を第１モードとし、一方、第２補正量又は第２調
整量を用いた像特性の調整を第２モードとすると、これ
ら第１及び第２モードのいずれか一方を選択し、選択さ
れたモードに従って像特性を調整するような構成であっ
てもよい。Here, the image characteristic is used as a concept including the imaging performance. Incidentally, assuming that the amount for correcting the image characteristic corresponding to the deviation is a first correction amount, adjusting the image characteristic with the second correction amount smaller than the first correction amount means that the image forming performance correction based on the correction target value is performed. It is considered as a concept including. If the adjustment of the image characteristic using the first correction amount or the first adjustment amount is set to the first mode, and the adjustment of the image characteristic using the second correction amount or the second adjustment amount is set to the second mode, A configuration may be adopted in which one of the first and second modes is selected and the image characteristics are adjusted according to the selected mode.
【００３６】さらに、パターンの像特性（結像性能）を
第１像特性と第２像特性とに分類し、第１像特性を第１
モードで常時調整し、第２像特性を第１及び第２モード
から選択される１つのモードで調整することも可能であ
る。このような異なるモードでの調整について図７と対
比すると、焦点及び倍率が第１像特性である場合、これ
ら像特性は第１モードで調整されて許容値に対する偏差
をほぼ零にすることから、これは、図７（ａ）及び
（ｃ）のように補正対象値を用いずに結像性能変化の全
てを補正することに他ならない。Further, the image characteristics (imaging performance) of the pattern are classified into a first image characteristic and a second image characteristic.
It is also possible to adjust continuously in the mode and adjust the second image characteristic in one mode selected from the first and second modes. Comparing FIG. 7 with the adjustment in such different modes, when the focus and magnification are the first image characteristics, these image characteristics are adjusted in the first mode to make the deviation from the allowable value almost zero. This is nothing other than correcting all the imaging performance changes without using the correction target values as shown in FIGS. 7A and 7C.
【００３７】一方、像面湾曲、ディストーション、コマ
収差、球面収差が第２像特性である場合、第２モードが
選択されたとすれば、第１補正量又は第１調整量より少
ない第２補正量又は第２調整量により像特性が調整され
ることから、これは、図７（ｂ）、（ｄ）〜（ｆ）のよ
うに補正対象値を用いて結像性能変化を補正することと
同じことである。ただし、コマ収差、球面収差の少なく
とも１つを第２像特性とすることが好ましい。これは、
コマ収差や球面収差は補正手段によるストロークの割に
変化が少なく、これらの変化全てを補正するには大きな
補正用ストロークが必要となって補正のための時間がか
かるからである。なお、像特性（結像性能）としては、
前記した焦点、倍率、像面湾曲、ディストーション、コ
マ収差、球面収差の他に、非点収差、テレセントリシテ
ィ、コントラストがある。これら非点収差、テレセント
リシティ、コントラストについても、投影光学系１４に
おけるレンズ群２５〜２９の移動や気体室への供給圧力
の変更および光軸に対する他の光学素子の出し入れによ
って結像性能を補正する点に変わりない。On the other hand, when the field curvature, distortion, coma aberration, and spherical aberration are the second image characteristics, if the second mode is selected, the second correction amount smaller than the first correction amount or the first adjustment amount. Alternatively, since the image characteristic is adjusted by the second adjustment amount, this is the same as correcting the imaging performance change using the correction target values as shown in FIGS. 7B and 7D to 7F. That is. However, it is preferable that at least one of coma aberration and spherical aberration be the second image characteristic. this is,
This is because coma aberration and spherical aberration have little change in comparison with the stroke by the correction means, and a large correction stroke is required to correct all of these changes, and it takes time for correction. In addition, as image characteristics (imaging performance),
In addition to the focus, magnification, curvature of field, distortion, coma, and spherical aberration, there are astigmatism, telecentricity, and contrast. Regarding astigmatism, telecentricity, and contrast, the imaging performance is corrected by moving the lens groups 25 to 29 in the projection optical system 14, changing the supply pressure to the gas chamber, and moving other optical elements in and out of the optical axis. It does not change.
【００３８】また、図１に戻り、光源１としては、水銀
ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ
エキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2 レーザ（１５７ｎ
ｍ）のみならず、ＹＡＧレーザや金属蒸気レーザの高調
波、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ6 ）、タ
ンタル（Ｔａ）が用いられ、水銀ランプを用いる場合に
は、干渉フィルタ等により所定波長の輝線（例えばｇ
線：波長λ＝４３６ｎｍやｉ線：波長λ＝３６５ｎｍな
ど）が取り出されて用いられる。Returning to FIG. 1, as the light source 1, a mercury lamp, a KrF excimer laser (248 nm), an ArF
Excimer laser (193nm), F 2 laser (157n
Not only m) but also a harmonic particle of a YAG laser or a metal vapor laser, or a charged particle beam such as an X-ray or an electron beam can be used. For example, when an electron beam is used, a thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB 6 ) or tantalum (Ta) is used as an electron gun, and when a mercury lamp is used, a predetermined wavelength is used by an interference filter or the like. Bright line (eg g
(Line: wavelength λ = 436 nm and i-line: wavelength λ = 365 nm) are taken out and used.
【００３９】投影光学系１４は、縮小倍率に限定され
ず、等倍もしくは拡大のいずれであってもよい。さら
に、投影光学系１４としては、エキシマレーザを用いる
場合は石英や蛍石で形成された複数の屈折光学素子（レ
ンズ）を用いる屈折光学系の他、反射光学素子からなる
反射光学系や、屈折光学素子と反射光学素子とを組み合
わせた反射屈折光学系などが適用される。この場合、反
射光学素子がピエゾ素子等の圧電素子により移動する。
なお、反射光学系や反射屈折光学系の場合ではレチクル
１１も反射型のものが用いられる。Ｘ線を用いる場合は
反射屈折光学系とし、また、電子線を用いる場合には電
子レンズおよび偏向器からなる電子光学系が用いられ
る。この場合、電子線が通過する光路は真空状態に設定
される。The projection optical system 14 is not limited to the reduction magnification, but may be any one of equal magnification or enlargement. Further, as the projection optical system 14, when an excimer laser is used, in addition to a refractive optical system using a plurality of refractive optical elements (lenses) formed of quartz or fluorite, a reflective optical system including a reflective optical element, A catadioptric optical system combining an optical element and a reflective optical element is applied. In this case, the reflection optical element is moved by a piezoelectric element such as a piezo element.
In the case of a reflective optical system or a catadioptric optical system, the reticle 11 is of a reflective type. When X-rays are used, a catadioptric optical system is used. When electron beams are used, an electron optical system including an electron lens and a deflector is used. In this case, the optical path through which the electron beam passes is set to a vacuum state.
【００４０】なお、スキャニング・ステッパに代えて、
レチクル１１とウェハ１８とを静止した状態でレチクル
１１のパターンをウェハ１８上に転写露光するステップ
・アンド・リピート方式のステッパでも適用できること
は勿論である。また、本発明において露光方法及び露光
装置とは、第１物体に形成された何らかのパターンを投
影光学系を介して第２物体上に投影するような構成を持
つ各種装置を含む意で用いられている。さらに、前記実
施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わ
せ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲
において設計要求等に基づき種々変更可能である。In place of the scanning stepper,
Needless to say, the present invention can also be applied to a step-and-repeat type stepper for transferring and exposing the pattern of the reticle 11 onto the wafer 18 while the reticle 11 and the wafer 18 are stationary. In the present invention, the exposure method and the exposure apparatus are used to include various apparatuses having a configuration for projecting any pattern formed on a first object onto a second object via a projection optical system. I have. Furthermore, the various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiment are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、照射熱の吸収量や
所定雰囲気の変化などによる投影光学系の結像性能の変
化（像特性の変化）に対し、本来必要とされる値より少
ない補正対象値に基づいて結像性能を補正、もしくは像
特性に対応する許容値との偏差をほぼ零とする第１補正
量又は第１調整量より少ない第２補正量又は第２調整量
により像特性を調整するため、補正手段における補正用
ストロークを節約し、結像性能の補正（像特性の調整）
に要する時間を短縮してスループットの向上を図ること
ができる。また、精度が厳しいプロセスにおいて結像性
能変化分が許容できない場合は露光を中断することによ
り、補正する結像性能が多岐にわたった場合でも補正を
実現することができ、一方、やや要求精度の緩いプロセ
スでは露光を中断することがないため、極めて要求精度
の厳しいプロセスにおける高精度な結像性能の補正と、
やや緩い精度で十分なプロセスにおける結像性能補正の
冗長性の緩和とを同時に実現することができる。この場
合、前記した第１補正量又は第１調整量での調整を第１
モードとし、第２補正量又は第２調整量での調整を第２
モードとすると、第１モードと第２モードとを選択する
ことにより要求精度に対応したプロセスごとの切替を容
易かつ確実に行うことができる。さらに、これら第１モ
ードと第２モードとを各像特性（結像性能）ごとに設定
することにより、変化を許容できない像特性（例えば焦
点や倍率など）では第１モードを選択し、一方、調整に
大きな補正用ストロークが必要な像特性（コマ収差や球
面収差など）では第２モードを選択することにより、プ
ロセスの要求を満足しつつ補正用ストロークの節約をよ
り一層効果的に実現できる。また、補正対象値の設定方
法として、所定のしきい値で管理する方法や、本来の値
を所定割合で小さく変換する方法などが用いられること
により、補正対象値の設定が効率よく行われ、プロセス
に適した補正用ストロークの節約を実施できる。As described above, the change in the imaging performance (change in image characteristics) of the projection optical system due to the absorption of the irradiation heat or the change in the predetermined atmosphere is corrected less than the originally required value. The image performance is corrected based on the target value, or the first correction amount or the second correction amount or the second adjustment amount smaller than the first adjustment amount, which makes the deviation from the allowable value corresponding to the image characteristic substantially zero. Adjustment, the correction stroke in the correction means is saved, and the imaging performance is corrected (image characteristic adjustment).
Can be shortened and the throughput can be improved. In addition, if the change in the imaging performance cannot be tolerated in a process with strict accuracy, the exposure can be interrupted, so that the correction can be realized even when the imaging performance to be corrected varies widely. Since exposure is not interrupted in a loose process, high-precision correction of imaging performance in extremely demanding processes,
Relaxation of the redundancy of the imaging performance correction in a sufficient process can be achieved at the same time with slightly less accuracy. In this case, the adjustment using the first correction amount or the first adjustment amount is performed by the first correction amount or the first adjustment amount.
Mode, and adjust the second correction amount or the second adjustment amount to the second
When the mode is selected, the first mode and the second mode are selected, so that the switching for each process corresponding to the required accuracy can be easily and reliably performed. Further, by setting the first mode and the second mode for each image characteristic (imaging performance), the first mode is selected for an image characteristic (for example, focus or magnification) in which a change cannot be tolerated. By selecting the second mode for image characteristics (such as coma aberration and spherical aberration) that require a large correction stroke for adjustment, saving of the correction stroke can be realized more effectively while satisfying the requirements of the process. In addition, as a method of setting a correction target value, a method of managing with a predetermined threshold value, a method of converting an original value into a small value at a predetermined ratio, and the like are used, so that the correction target value is set efficiently. Correction strokes suitable for the process can be saved.
【図１】 本発明に係る露光装置の実施の形態を示す全
体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an exposure apparatus according to the present invention.
【図２】 結像性能補正手段を拡大した側面図である。FIG. 2 is an enlarged side view of an imaging performance correcting unit.
【図３】 照明系絞りを光軸方向から見た平面図であ
る。FIG. 3 is a plan view of the illumination system diaphragm viewed from the optical axis direction.
【図４】 反射率測定を説明したグラフ図である。FIG. 4 is a graph illustrating a reflectance measurement.
【図５】 結像性能の大気圧依存性を表したグラフ図で
あり、（ａ）は倍率、（ｂ）はディストーションを示し
ている。FIGS. 5A and 5B are graphs showing the atmospheric pressure dependence of the imaging performance, wherein FIG. 5A shows the magnification and FIG. 5B shows the distortion.
【図６】 大気圧変化時の結像性能変化補正の具体例を
示したグラフ図であり、（ａ）は倍率、（ｂ）はディス
トーションを示している。FIGS. 6A and 6B are graphs showing a specific example of the correction of the imaging performance when the atmospheric pressure changes, wherein FIG. 6A shows the magnification and FIG. 6B shows the distortion.
【図７】 大気圧変化時の結像性能変化補正の、他の具
体例を示したグラフ図であり、（ａ）は焦点、（ｂ）は
像面湾曲、（ｃ）は倍率、（ｄ）はディストーション、
（ｅ）はコマ収差、（ｆ）は球面収差を示している。FIGS. 7A and 7B are graphs showing another specific example of the correction of the imaging performance when the atmospheric pressure changes, wherein FIG. 7A is a focus, FIG. 7B is a curvature of field, FIG. ) Is distortion,
(E) shows coma aberration and (f) shows spherical aberration.
【図８】 大気圧変化時の球面収差変化補正の具体例を
示したグラフ図であり、（ａ）はリミットより外側での
傾きが緩やかな直線、（ｂ）は変化率が緩やかな直線、
（ｃ）は４個の各リミットごとに変化率の異なる直線、
（ｄ）は変化率の緩やかな曲線を示している。8A and 8B are graphs showing specific examples of spherical aberration change correction at the time of atmospheric pressure change, where FIG. 8A is a straight line having a gentle slope outside the limit, FIG. 8B is a straight line having a gentle change rate,
(C) is a straight line with a different rate of change for each of the four limits,
(D) shows a curve with a gentle change rate.
【図９】 照明光吸収による像面湾曲変化補正の具体例
を示したグラフ図であり、（ａ）は所定のしきい値、
（ｂ）は変化率の緩やかな曲線、（ｃ）は変化率の緩や
かな曲線及び所定のしきい値を示している。FIG. 9 is a graph showing a specific example of correction of a change in curvature of field due to absorption of illumination light.
(B) shows a curve with a gradual change rate, and (c) shows a curve with a gradual change rate and a predetermined threshold.
１ 光源 ６ インテグレータセンサ ７ 反射率センサ １１ レチクル（マスク） １４ 投影光学系 １６ 結像性能補正手段 １７ 結像性能制御部（制御手段） １８ ウェハ（基板） ２３ 大気圧センサ ２４ メインコントローラ ２５〜２９ レンズ群（光学素子） ３０〜３４ 圧電素子 ３５ 照明系絞り REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 6 integrator sensor 7 reflectance sensor 11 reticle (mask) 14 projection optical system 16 imaging performance correction unit 17 imaging performance control unit (control unit) 18 wafer (substrate) 23 atmospheric pressure sensor 24 main controller 25 to 29 lens Group (optical element) 30-34 Piezoelectric element 35 Illumination diaphragm
Claims (11)
して露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する
露光方法において、 前記露光光の照射熱や前記所定雰囲気の変化に伴う前記
投影光学系の結像性能の変化に応じて、当該照射熱の吸
収量や当該所定雰囲気の変化から予定される前記結像性
能の変化した値より少ない値を補正対象値とし、当該補
正対象値に基づいて当該結像性能を補正することを特徴
とする露光方法。1. An exposure method for transferring a pattern of a mask onto a substrate by exposure light via a projection optical system set in a predetermined atmosphere, wherein the projection optical system accompanies a change in the irradiation heat of the exposure light and a change in the predetermined atmosphere. In accordance with a change in the imaging performance of the system, a value smaller than the value of the change in the imaging performance expected from the absorption amount of the irradiation heat or the change in the predetermined atmosphere is set as a correction target value, and based on the correction target value. An exposure method, wherein the imaging performance is corrected by performing the correction.
に設定されるしきい値であることを特徴とする請求項１
記載の露光方法。2. The apparatus according to claim 1, wherein the correction target value is a threshold value set for a change in the imaging performance.
Exposure method according to the above.
結像性能の変化が前記しきい値を超えるときに前記パタ
ーンの転写を中止することを特徴とする請求項２記載の
露光方法。3. The exposure method according to claim 2, wherein the transfer of the pattern is stopped when the change in the imaging performance exceeds the threshold value based on the information on the pattern of the mask.
した値を所定割合で小さく変換した値であることを特徴
とする請求項１記載の露光方法。4. The exposure method according to claim 1, wherein the correction target value is a value obtained by converting the changed value of the imaging performance to a smaller value at a predetermined rate.
基板上に転写する露光方法において、 前記基板上での前記パターンの像特性とそれに対応する
許容値との偏差、又は前記偏差をほぼ零とするのに必要
な光学部材の第１調整量に応じて、前記偏差に対応する
前記像特性の第１補正量、又は前記第１調整量を用いる
第１モードと、前記第１補正量、又は前記第１調整量よ
りも少ない第２補正量、又は第２調整量を用いる第２モ
ードとの一方を選択し、前記選択したモードに従って前
記像特性を調整することを特徴とする露光方法。5. An exposure method for transferring a pattern of a mask onto a substrate via a projection optical system, wherein a deviation between an image characteristic of the pattern on the substrate and an allowable value corresponding thereto is substantially zero. The first correction amount of the image characteristic corresponding to the deviation, or the first mode using the first adjustment amount, and the first correction amount, Alternatively, one of a second correction amount smaller than the first adjustment amount and a second mode using the second adjustment amount is selected, and the image characteristics are adjusted according to the selected mode.
との間に配設される複数の光学素子、前記マスク、及び
前記基板の内の２つに挟まれた気体室と、前記複数の光
学素子と、前記マスクと、前記基板との少なくとも１つ
であることを特徴とする請求項５記載の露光方法。6. The optical member, comprising: a plurality of optical elements disposed between the mask and the substrate; a gas chamber sandwiched between two of the mask and the substrate; The exposure method according to claim 5, wherein the exposure method is at least one of an optical element, the mask, and the substrate.
ードで常時調整され、前記パターンの第２像特性は前記
第１及び第２モードから選択される１つのモードで調整
されることを特徴とする請求項５または６記載の露光方
法。7. The method according to claim 1, wherein the first image characteristic of the pattern is constantly adjusted in the first mode, and the second image characteristic of the pattern is adjusted in one mode selected from the first and second modes. The exposure method according to claim 5 or 6, wherein:
点、及び倍率を含み、前記第２像特性は、前記投影光学
系のコマ収差、及び球面収差の少なくとも１つであるこ
とを特徴とする請求項７記載の露光方法。8. The method according to claim 1, wherein the first image characteristic includes a focal point and a magnification of the projection optical system, and the second image characteristic is at least one of a coma aberration and a spherical aberration of the projection optical system. The exposure method according to claim 7, wherein
倍率、像面湾曲、ディストーション、非点収差、コマ収
差、球面収差、テレセントリシティ、及びコントラスト
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項５また
は６記載の露光方法。9. The image characteristic includes a focal point of the projection optical system,
7. The exposure method according to claim 5, wherein the exposure method is at least one of magnification, field curvature, distortion, astigmatism, coma, spherical aberration, telecentricity, and contrast.
大調整量以下に設定されることを特徴とする請求項５、
６、７、８または９のいずれか一項に記載の露光方法。10. The apparatus according to claim 5, wherein the second adjustment amount is set to be equal to or less than a maximum adjustment amount of the optical member.
10. The exposure method according to any one of 6, 7, 8 and 9.
介して露光光によりマスクのパターンを基板上に転写す
る露光装置において、 前記露光光の照射熱や前記所定雰囲気の変化に伴う前記
投影光学系の結像性能の変化に応じて、当該照射熱の吸
収量や当該所定雰囲気の変化から予定される前記結像性
能の変化した値より少ない値を補正対象値と設定する制
御手段と、当該制御手段からの前記補正対象値に基づい
て前記結像性能を補正する補正手段とを備えることを特
徴とする露光装置。11. An exposure apparatus for transferring a pattern of a mask onto a substrate by exposure light via a projection optical system set in a predetermined atmosphere, wherein the projection optical system accompanies a change in the irradiation heat of the exposure light and a change in the predetermined atmosphere. Control means for setting, as a correction target value, a value smaller than a changed value of the imaging performance expected from a change in the absorption amount of the irradiation heat or the change in the predetermined atmosphere in accordance with a change in the imaging performance of the system; An exposure apparatus comprising: a correction unit configured to correct the imaging performance based on the correction target value from a control unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106723A JPH11307415A (en) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | Exposing method and aligner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106723A JPH11307415A (en) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | Exposing method and aligner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307415A true JPH11307415A (en) | 1999-11-05 |
Family
ID=14440876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10106723A Withdrawn JPH11307415A (en) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | Exposing method and aligner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307415A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100568A (en) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Nikon Corp | Scanning projection aligner, and method of manufacturing micro device |
| JP2009037251A (en) * | 2001-09-05 | 2009-02-19 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection exposure facility |
| JP2011014745A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Canon Inc | Exposure method, exposure apparatus, and method of manufacturing device |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP10106723A patent/JPH11307415A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009037251A (en) * | 2001-09-05 | 2009-02-19 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection exposure facility |
| JP2006100568A (en) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Nikon Corp | Scanning projection aligner, and method of manufacturing micro device |
| JP2011014745A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Canon Inc | Exposure method, exposure apparatus, and method of manufacturing device |
| US9329489B2 (en) | 2009-07-02 | 2016-05-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure method, exposure apparatus, and method of manufacturing device |
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