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JP2003100612A - Surface position detecting apparatus, method of adjusting the focusing apparatus, surface position detecting method, exposing apparatus and method of manufacturing device - Google Patents

Surface position detecting apparatus, method of adjusting the focusing apparatus, surface position detecting method, exposing apparatus and method of manufacturing device

Info

Publication number
JP2003100612A
JP2003100612A JP2001294637A JP2001294637A JP2003100612A JP 2003100612 A JP2003100612 A JP 2003100612A JP 2001294637 A JP2001294637 A JP 2001294637A JP 2001294637 A JP2001294637 A JP 2001294637A JP 2003100612 A JP2003100612 A JP 2003100612A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
wavefront aberration
projection optical
information
exposure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001294637A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Mizuno
恭志 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2001294637A priority Critical patent/JP2003100612A/en
Publication of JP2003100612A publication Critical patent/JP2003100612A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface position detecting apparatus and method capable of accurately detecting the surface position to be detected, a method of adjusting the focusing apparatus which enables accurate calibration manipulation, an exposing apparatus which can improve the exposing accuracy and a method of effectively manufacturing device of the high integration density. SOLUTION: The detecting surface 76 of a wave-front aberration measuring unit 75 is set to the focusing surface of a projected optical system PL using an AF sensor 45 based on the reference position previously stored in a control system 33. A measuring beam RL including an image of pin-hole PH of a test reticle Rt is controlled to be incident to the wave-front aberration measuring unit 75 to measure the wave- front aberration information of the projected optical system PL and this measuring beam RL is developed to various elements including the defocus element using the polynomial of Zernike. Location of the detecting surface 76 is adjusted to make zero the defocus element and the location of the detecting surface 76 is measured again with the AF sensor 45. The AF sensor 45 can be calibrated by updating the location information of the detecting surface 76 with the re-measurement of the reference location.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光学系の結
像面に対する被検面の位置を検出する面位置検出装置及
び面位置検出方法に関するものである。また、本発明
は、例えばオートフォーカス装置等の光学系の合焦位置
に対して被検面を合わせ込む合焦装置の調整方法に関す
るものである。さらに、本発明は、例えば半導体素子、
液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、高周波フィ
ルタ、レーザダイオード等のデバイスの製造プロセスに
おけるフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置、
そして前記デバイスの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface position detecting device and a surface position detecting method for detecting the position of a surface to be inspected with respect to an image forming surface of an optical system. The present invention also relates to a method for adjusting a focusing device that aligns a surface to be inspected with a focusing position of an optical system such as an autofocus device. Further, the present invention is, for example, a semiconductor device,
An exposure apparatus used in a photolithography process in the manufacturing process of devices such as liquid crystal display elements, image pickup elements, thin film magnetic heads, high frequency filters, and laser diodes,
It also relates to a method of manufacturing the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の面位置検出装置を利用した合焦
装置で、例えば半導体素子製造用の露光装置に使用され
るものとしては、いわゆる斜入射方式のオートフォーカ
ス装置(以下、「AF装置」という。)が知られてい
る。このAF装置は、被検面をなすウエハの表面に斜め
方向から所定の光で照明されたパターンの像を投射する
投射ユニットと、ウエハ表面における前記パターンの像
の反射光を受光する受光ユニットとを備えている。そし
て、この受光ユニットにおける前記パターンの像の反射
光の検出位置を、予め設定された基準位置と比較するこ
とによって、前記ウエハ表面の位置を検出するようにな
っている。
2. Description of the Related Art A focusing device using a surface position detecting device of this type, which is used as, for example, an exposure device for manufacturing a semiconductor element, is a so-called oblique incidence type autofocus device (hereinafter referred to as "AF device"). ".) Is known. This AF apparatus includes a projection unit that projects an image of a pattern illuminated by a predetermined light from a diagonal direction on the surface of a wafer that is a surface to be inspected, and a light receiving unit that receives reflected light of the image of the pattern on the wafer surface. Is equipped with. Then, the position of the wafer surface is detected by comparing the detection position of the reflected light of the image of the pattern in the light receiving unit with a preset reference position.

【0003】ここで、前記AF装置では、前記基準位置
をウエハ表面が投影光学系の結像面の位置に配置された
状態での前記反射光の検出位置に設定しておく必要があ
る。このような基準位置の設定操作は、一般にフォーカ
ス・キャリブレーション(以下、「較正操作」)と呼ば
れている。
Here, in the AF device, it is necessary to set the reference position to the detection position of the reflected light in a state where the wafer surface is arranged at the position of the image plane of the projection optical system. Such a reference position setting operation is generally called focus calibration (hereinafter referred to as “calibration operation”).

【0004】この較正操作としては、例えば次のような
ものが知られている。すなわち、前記ウエハを保持する
ウエハステージ上に、所定のパターンをなす開口を設け
る。この開口は、投影光学系の光軸方向におけるウエハ
表面を含む面内に配置される。この開口を前記ウエハス
テージの内部から所定の光(露光光と同一波長の光、ま
たは露光光)で照明し、前記開口を通過した較正光を投
影光学系に入射させる。投影光学系を通過した較正光
は、その投影光学系の物体面上に配置されたレチクルの
表面で反射される。このレチクルでの反射光は、再び投
影光学系に入射しウエハステージ上の開口に同開口の像
が投影される。そして、このレチクルでの反射光の少な
くとも一部は、開口を介してウエハステージ内に入射
し、そのウエハステージ内において前記開口と対向する
ように配置された受光素子により受光される。
For example, the following is known as this calibration operation. That is, openings having a predetermined pattern are provided on the wafer stage that holds the wafer. This opening is arranged in a plane including the wafer surface in the optical axis direction of the projection optical system. The opening is illuminated from the inside of the wafer stage with predetermined light (light having the same wavelength as the exposure light, or exposure light), and the calibration light that has passed through the opening is made incident on the projection optical system. The calibration light that has passed through the projection optical system is reflected by the surface of the reticle arranged on the object plane of the projection optical system. The light reflected by this reticle is incident on the projection optical system again, and an image of the aperture is projected on the aperture on the wafer stage. Then, at least a part of the light reflected by the reticle enters the wafer stage through the opening, and is received by the light receiving element arranged in the wafer stage so as to face the opening.

【0005】ここで、前記ウエハステージ上に投影され
る開口の像は、その開口が投影光学系の結像面の位置に
あるときに、最も開口の大きさに近いものとなり照度的
にも大きくなる。これに対して、開口が投影光学系の結
像面の位置から離れるに従って、投影される開口の像は
ぼやけたものとなり、その照度も低下してくる。このた
め、前記ウエハステージを投影光学系の光軸方向に移動
させて、前記受光素子での受光量が最大となる位置から
前記投影光学系の結像面の位置が検出される。そして、
この状態で、前記AF装置の受光ユニットにおける反射
光の検出位置を基準位置に設定する。
Here, the image of the aperture projected on the wafer stage is closest to the size of the aperture when the aperture is at the image plane of the projection optical system, and the illuminance is large. Become. On the other hand, as the aperture moves away from the position of the image plane of the projection optical system, the projected image of the aperture becomes blurry and its illuminance also decreases. Therefore, the wafer stage is moved in the optical axis direction of the projection optical system, and the position of the image plane of the projection optical system is detected from the position where the amount of light received by the light receiving element is maximum. And
In this state, the detection position of the reflected light in the light receiving unit of the AF device is set to the reference position.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来構
成においては、AF装置の較正操作時にその較正光が投
影光学系内を往復することになる。この較正光は、投影
光学系に残存する各種の収差の影響を大きく受けること
になる。レチクルで反射された後にウエハステージ上に
投影される開口の像が、前記各収差により変形された
り、位置ずれが生じたりしているおそれがある。このた
め、受光素子における開口を通過するレチクルでの反射
光の受光量が低下し、前記投影光学系における結像面の
位置の検出精度が低下するおそれがあるという問題があ
った。
However, in the above-mentioned conventional configuration, the calibration light reciprocates in the projection optical system during the calibration operation of the AF device. This calibration light is greatly affected by various aberrations remaining in the projection optical system. The image of the aperture projected on the wafer stage after being reflected by the reticle may be deformed or misaligned due to the aberrations. For this reason, there is a problem in that the amount of reflected light received by the reticle that passes through the opening of the light receiving element is reduced, and the accuracy of detecting the position of the image plane in the projection optical system may be reduced.

【0007】特に、近年、半導体素子では、集積度が著
しく上昇してきており、パターンの微細化が著しい。こ
れに伴って、露光装置のさらなる高解像度化の要求が著
しく高まっている。このような要求の高まりに対応する
ため、露光装置では、露光光の短波長化、投影光学系の
開口数の拡大が進められている。ここで、投影光学系の
開口数を拡大する場合は、焦点深度が浅くなるという問
題がある。このように、露光装置では、露光に先立って
ウエハの表面を投影光学系の結像面の位置に厳密に合わ
せ込む必要が生じてきている。このためには、AF装置
における前記結像面の位置への合わせ込み精度を向上さ
せる必要があり、そのAF装置の較正操作もさらに精度
よく行う必要が生じてきている。
In particular, in recent years, the degree of integration of semiconductor elements has remarkably increased, and the miniaturization of patterns has been remarkable. Along with this, the demand for higher resolution of the exposure apparatus is remarkably increasing. In order to meet such an increasing demand, in exposure apparatuses, the wavelength of exposure light is being shortened and the numerical aperture of the projection optical system is being expanded. Here, when increasing the numerical aperture of the projection optical system, there is a problem that the depth of focus becomes shallow. As described above, in the exposure apparatus, it becomes necessary to strictly align the surface of the wafer with the position of the image plane of the projection optical system prior to the exposure. For this purpose, it is necessary to improve the accuracy of alignment with the position of the image plane in the AF device, and it is necessary to perform the calibration operation of the AF device with higher accuracy.

【0008】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とし
ては、より正確な被検面の位置の検出が可能な面位置検
出装置及び面位置検出方法、及び、より正確な較正操作
が可能な合焦装置の調整方法を提供することにある。ま
た、露光精度を向上できて、より微細なパターンの露光
に対応可能な露光装置、さらに、高集積度のデバイスを
歩留まりよく製造可能なデバイスの製造方法を提供する
ことにある。
The present invention has been made by paying attention to the problems existing in such conventional techniques. An object of the present invention is to provide a surface position detecting device and a surface position detecting method capable of detecting the position of a surface to be inspected more accurately, and an adjusting method of a focusing device capable of more accurate calibration operation. . Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of improving exposure accuracy and capable of exposure to a finer pattern, and a device manufacturing method capable of manufacturing a highly integrated device with high yield.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願請求項1に記載の発明は、光学系の結像面に対
する被検面の位置を検出する検出機構を備えた面位置検
出装置において、前記光学系の波面収差情報を求める波
面収差測定機構と、前記波面収差測定機構により求めら
れた波面収差情報に基づいて前記検出機構で検出される
前記被検面の位置情報を補正する補正装置とを備えたこ
とを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application provides a surface position detection equipped with a detection mechanism for detecting the position of the surface to be inspected with respect to the image plane of the optical system. In the apparatus, a wavefront aberration measuring mechanism that obtains wavefront aberration information of the optical system, and corrects position information of the surface to be detected detected by the detecting mechanism based on the wavefront aberration information obtained by the wavefront aberration measuring mechanism. And a correction device.

【0010】この本願請求項1に記載の発明では、光学
系の結像面に対する被検面の位置を検出する際に、その
被検面の位置情報が光学系の波面収差情報に基づいて補
正される。このため、被検面の位置情報から光学系に残
存する各種の収差の影響が排除され、前記光学系の結像
面に対する被検面の位置情報をより正確に検出すること
が可能となる。
According to the first aspect of the present invention, when detecting the position of the surface to be inspected with respect to the image plane of the optical system, the position information of the surface to be inspected is corrected based on the wavefront aberration information of the optical system. To be done. Therefore, the influence of various aberrations remaining in the optical system is eliminated from the position information of the surface to be inspected, and the position information of the surface to be inspected with respect to the image plane of the optical system can be detected more accurately.

【0011】また、本願請求項2に記載の発明は、前記
請求項1に記載の発明において、前記検出機構で検出さ
れる前記被検面の位置情報に基づいて、前記光学系の結
像面と前記被検面との相対位置を調整する調整機構と、
前記波面収差測定機構を制御し、前記調整機構で前記相
対位置が調整された後に、前記光学系の波面収差情報を
求めさせる制御機構とを備えることを特徴とするもので
ある。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the image forming surface of the optical system is based on position information of the surface to be detected detected by the detecting mechanism. And an adjusting mechanism for adjusting the relative position of the surface to be inspected,
A control mechanism for controlling the wavefront aberration measuring mechanism, and for obtaining the wavefront aberration information of the optical system after the relative position is adjusted by the adjusting mechanism.

【0012】この本願請求項2に記載の発明では、前記
請求項1に記載の発明の作用に加えて、検出機構で検出
された光学系の結像面に対する被検面の位置情報に基づ
いて、結像面と被検面との相対位置が調整される。この
状態で、光学系の波面収差情報が求められるため、被検
面の位置情報における光学系の波面収差情報の影響をよ
り正確に把握することが可能となる。
According to the invention described in claim 2, in addition to the operation of the invention described in claim 1, based on the position information of the surface to be detected with respect to the image plane of the optical system detected by the detection mechanism. The relative position between the image plane and the surface to be inspected is adjusted. In this state, since the wavefront aberration information of the optical system is obtained, it is possible to more accurately grasp the influence of the wavefront aberration information of the optical system on the position information of the surface to be inspected.

【0013】また、本願請求項3に記載の発明は、前記
請求項1または請求項2に記載の発明において、前記補
正機構は、前記波面収差情報のうち、デフォーカス成分
を用いて、前記検出機構で検出される前記被検面の位置
情報を補正することを特徴とするものである。
The invention according to claim 3 of the present application is the invention according to claim 1 or 2, wherein the correction mechanism uses the defocus component of the wavefront aberration information to perform the detection. The position information of the surface to be detected detected by the mechanism is corrected.

【0014】この本願請求項3に記載の発明では、前記
請求項1または請求項2に記載の発明の作用に加えて、
光学系の結像面に対する被検面の位置に応じて、波面収
差情報のデフォーカス成分が変化する。このため、前記
結像面に対する被検面の離隔状態を容易かつより正確に
把握することが可能となる。
According to the invention of claim 3 of the present application, in addition to the function of the invention of claim 1 or 2,
The defocus component of the wavefront aberration information changes according to the position of the surface to be inspected with respect to the image plane of the optical system. Therefore, it is possible to easily and more accurately grasp the separated state of the surface to be inspected from the image plane.

【0015】また、本願請求項4に記載の発明は、前記
請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の発明に
おいて、前記波面収差測定機構は、前記被検面を有する
被検部材を保持する被検部材保持機構に対して、固定ま
たは着脱可能に搭載されたものであることを特徴とする
ものである。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the wavefront aberration measuring mechanism has a surface to be inspected. It is characterized in that it is mounted in a fixed or detachable manner with respect to a member-to-be-tested member holding mechanism for holding a member.

【0016】この本願請求項4に記載の発明では、前記
請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の発明の
作用に加えて、検出機構で検出された被検面の位置情報
を、必要に応じて容易かつ正確に補正することが可能と
なる。特に、波面収差測定機構を被検部材保持機構に対
して着脱可能に搭載した場合には、不要なときには波面
収差測定機構を取り外しておくことができ光学系を含む
装置全体の小型化が可能となる。
In the invention according to claim 4 of the present application, in addition to the operation of the invention according to any one of claims 1 to 3, position information of the surface to be detected detected by the detection mechanism is provided. Can be easily and accurately corrected as required. In particular, when the wavefront aberration measuring mechanism is detachably mounted on the member-to-be-inspected holding mechanism, the wavefront aberration measuring mechanism can be removed when it is unnecessary, and the entire apparatus including the optical system can be downsized. Become.

【0017】また、本願請求項5に記載の発明は、前記
請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の発明に
おいて、前記波面収差測定機構は、前記光学系の結像面
内の複数の計測位置における前記光学系の波面収差情報
を求め、前記補正装置は、求められた複数の波面収差情
報に基づいて前記被検面の位置情報を補正することを特
徴とするものである。
The invention according to claim 5 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the wavefront aberration measuring mechanism is within the image plane of the optical system. The wavefront aberration information of the optical system is obtained at a plurality of measurement positions, and the correction device corrects the position information of the test surface based on the obtained plurality of wavefront aberration information. .

【0018】この本願請求項5に記載の発明では、前記
請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の発明の
作用に加えて、例えば光学系の結像面に像面湾曲や像面
傾斜が生じているような場合において、複数の計測位置
での波面収差情報に基づいて、各計測位置における光学
系の焦点深度を振り分けることが可能になる。
According to the invention described in claim 5, in addition to the operation of the invention described in any one of claims 1 to 4, for example, a field curvature or an image plane curvature is formed on an image forming surface of an optical system. In the case where the image plane tilt occurs, it becomes possible to distribute the depth of focus of the optical system at each measurement position based on the wavefront aberration information at the plurality of measurement positions.

【0019】また、本願請求項6に記載の発明は、前記
請求項5に記載の発明において、前記検出機構は、前記
光学系の結像面内に、前記被検面の位置を検出するため
の複数の検出位置を設定し、前記複数の計測位置のう
ち、少なくとも1つの計測位置が、前記複数の検出位置
の少なくとも1つに一致することを特徴とするものであ
る。
In the invention according to claim 6 of the present application, in the invention according to claim 5, the detection mechanism detects the position of the surface to be detected within the image plane of the optical system. A plurality of detection positions are set, and at least one measurement position of the plurality of measurement positions coincides with at least one of the plurality of detection positions.

【0020】この本願請求項6に記載の発明では、前記
請求項5に記載の発明の作用に加えて、被検面の位置を
検出するための検出位置で、光学系の波面収差情報が求
められるため、前記検出位置における被検面の位置情報
を一層正確に補正することが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, in addition to the operation of the fifth aspect of the invention, the wavefront aberration information of the optical system is obtained at the detection position for detecting the position of the surface to be inspected. Therefore, it becomes possible to more accurately correct the position information of the surface to be detected at the detection position.

【0021】また、本願請求項7に記載の発明は、光学
系の結像面に対する被検面の位置を検出する検出機構
と、前記検出機構で検出される前記被検面の位置情報に
基づいて、前記光学系の結像面と前記被検面との相対位
置を調整する調整機構とを備える合焦装置の調整方法に
おいて、前記光学系の波面収差情報を求め、求められた
波面収差情報に基づいて前記調整機構における前記光学
系の結像面と前記被検面との相対位置を補正することを
特徴とするものである。
The invention according to claim 7 of the present application is based on a detection mechanism for detecting the position of the surface to be inspected with respect to the image plane of the optical system, and position information of the surface to be inspected detected by the detection mechanism. Then, in the adjusting method of the focusing device including the adjusting mechanism for adjusting the relative position between the image plane of the optical system and the surface to be inspected, the wavefront aberration information of the optical system is obtained, and the obtained wavefront aberration information is obtained. The relative position between the image plane of the optical system and the surface to be inspected in the adjusting mechanism is corrected based on the above.

【0022】この本願請求項7に記載の発明では、光学
系の波面収差情報に基づいて、光学系の結像面と被検面
との相対位置を補正することで、その相対位置に予想外
に生じたずれを精度よく排除することが可能となる。
In the invention according to claim 7 of the present application, the relative position between the image plane of the optical system and the surface to be inspected is corrected based on the wavefront aberration information of the optical system, so that the relative position is unexpected. It is possible to accurately eliminate the deviation that has occurred.

【0023】また、本願請求項8に記載の発明は、光学
系の結像面に対する被検面の位置を検出する面位置検出
方法において、前記光学系の波面収差情報に基づいて、
検出する前記被検面の位置情報を補正することを特徴と
するものである。
The invention according to claim 8 is a surface position detecting method for detecting a position of a surface to be inspected with respect to an image forming surface of an optical system, based on wavefront aberration information of the optical system,
It is characterized in that the position information of the detected surface to be detected is corrected.

【0024】この本願請求項8に記載の発明では、前記
請求項1に記載の発明とほぼ同様の作用が奏される。ま
た、本願請求項9に記載の発明は、マスク上のパターン
を投影光学系を介して基板上に転写する露光装置におい
て、前記請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載
の面位置検出装置を備え、前記面位置検出装置は、前記
投影光学系の結像面に対する前記基板の面の位置を検出
することを特徴とするものである。
In the invention described in claim 8 of the present application, almost the same operation as that of the invention described in claim 1 is achieved. The invention according to claim 9 of the present application is an exposure apparatus for transferring a pattern on a mask onto a substrate via a projection optical system, wherein the surface according to any one of claims 1 to 6 is used. It is characterized by including a position detecting device, and the surface position detecting device detects a position of a surface of the substrate with respect to an image forming surface of the projection optical system.

【0025】この本願請求項9に記載の発明では、基板
面の位置をより正確に検出することが可能となり、その
基板面の投影光学系の結像面あるいはその近傍の合わせ
込み位置に対する合わせ込み操作の精度が向上される。
According to the ninth aspect of the present invention, the position of the substrate surface can be detected more accurately, and the alignment of the substrate surface with the image plane of the projection optical system or the alignment position in the vicinity thereof can be performed. The accuracy of operation is improved.

【0026】また、本願請求項10に記載の発明は、リ
ソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前
記リソグラフィ工程で請求項9に記載の露光装置を用い
て露光を行うことを特徴とするものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in a device manufacturing method including a lithography step, exposure is performed in the lithography step by using the exposure apparatus according to the ninth aspect. is there.

【0027】この本願請求項10に記載の発明では、露
光精度が向上され、高集積度のデバイスを歩留まりよく
製造することが可能となる。次に、前記各請求項に記載
の発明に、さらに含まれる技術的思想について、それら
の作用とともに以下に記載する。
According to the tenth aspect of the present invention, the exposure accuracy is improved, and it becomes possible to manufacture a highly integrated device with a high yield. Next, technical ideas further included in the invention described in each of the claims will be described below together with their actions.

【0028】(1) 前記検出機構は、前記被検面に対
し斜め方向から所定の光を照射する投光系と、その投光
系からの光の前記被検面での反射光を受光する受光系と
からなり、前記複数の検出位置はそれらの投光系及び受
光系により設定されることを特徴とする請求項6に記載
の面位置検出装置。
(1) The detection mechanism receives a light projecting system for irradiating the surface to be inspected with predetermined light obliquely and a light reflected from the surface to be inspected from the light projecting system. 7. The surface position detecting device according to claim 6, further comprising a light receiving system, wherein the plurality of detection positions are set by the light projecting system and the light receiving system.

【0029】従って、この(1)に記載の構成によれ
ば、投光系内に所定のパターンを挿入して、そのパター
ンの像を被検面上に投射するとともに、そのパターンの
像に基づく被検面での反射光を受光系で受光することに
より、容易に複数の検出位置を設定することができる。
Therefore, according to the configuration described in (1), a predetermined pattern is inserted in the light projecting system, an image of the pattern is projected on the surface to be inspected, and the image of the pattern is used. By receiving the reflected light on the surface to be inspected by the light receiving system, it is possible to easily set a plurality of detection positions.

【0030】(2) 前記波面収差測定機構は、シャッ
ク−ハルトマン方式の波面収差測定装置からなることを
特徴とする請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記
載の面位置検出装置。
(2) The surface position detecting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the wavefront aberration measuring mechanism comprises a Shack-Hartmann system wavefront aberration measuring device.

【0031】従って、この(2)に記載の構成によれ
ば、光学系の波面収差情報を簡単な構成の波面収差測定
装置でもって検出することができる。
Therefore, according to the structure described in (2), the wavefront aberration information of the optical system can be detected by the wavefront aberration measuring device having a simple structure.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下に、本発明
の第1実施形態について図1〜図11に基づいて説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0033】まず、露光装置の概略構成について説明す
る。図1に示すように、露光光源21は、露光光ELと
して、例えばKrFエキシマレーザ光、ArFエキシマ
レーザ光、F2レーザ光等のパルス光を出射する。前記
露光光ELはオプティカルインテグレータとして、例え
ば多数のレンズエレメントからなるフライアイレンズ2
2に入射する。そのフライアイレンズ22の出射面上に
は、それぞれのレンズエレメントに対応した多数の2次
光源像が形成される。なお、オプティカルインテグレー
タとしては、ロッドレンズであってもよい。前記フライ
アイレンズ22から射出した露光光ELは、リレーレン
ズ23a、23b、レチクルブラインド24、ミラー2
5、コンデンサレンズ26を介して半導体素子等の回路
パターン等が描かれ、レチクルステージRST上に載置
されたマスクとしてのレチクルRに入射する。
First, the schematic structure of the exposure apparatus will be described. As shown in FIG. 1, the exposure light source 21 emits pulsed light such as KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, and F2 laser light as the exposure light EL. The exposure light EL serves as an optical integrator, for example, a fly-eye lens 2 including a large number of lens elements.
Incident on 2. A large number of secondary light source images corresponding to the respective lens elements are formed on the emission surface of the fly-eye lens 22. A rod lens may be used as the optical integrator. The exposure light EL emitted from the fly-eye lens 22 is relay lenses 23a and 23b, a reticle blind 24, and a mirror 2.
5. A circuit pattern of a semiconductor element or the like is drawn through the condenser lens 26, and is incident on the reticle R as a mask placed on the reticle stage RST.

【0034】ここで、前記フライアイレンズ22、リレ
ーレンズ23a、23b、ミラー25、コンデンサレン
ズ26の合成系は、前記2次光源像をレチクルR上で重
畳させ、レチクルRを均一な照度で照明する照明光学系
27を構成している。前記レチクルブラインド24は、
その遮光面がレチクルRのパターン領域と共役な関係を
なすように配置されている。そのレチクルブラインド2
4は、レチクルブラインド駆動部28により開閉可能な
複数枚の可動遮光板(例えば2枚のL字型の可動遮光
板)からなっている。そして、それらの可動遮光板によ
り形成される開口部の大きさ(スリット幅等)を調整す
ることにより、レチクルRを照明する照明領域を任意に
設定するようになっている。
Here, the composite system of the fly-eye lens 22, the relay lenses 23a and 23b, the mirror 25, and the condenser lens 26 superimposes the secondary light source image on the reticle R, and illuminates the reticle R with uniform illuminance. The illumination optical system 27 is configured. The reticle blind 24 is
The light shielding surface is arranged so as to have a conjugate relationship with the pattern area of the reticle R. That reticle blind 2
Reference numeral 4 is composed of a plurality of movable light-shielding plates (for example, two L-shaped movable light-shielding plates) that can be opened and closed by the reticle blind drive unit 28. By adjusting the size (slit width or the like) of the opening formed by these movable light-shielding plates, the illumination area for illuminating the reticle R is arbitrarily set.

【0035】前記レチクルステージRSTは、リニアモ
ータ等で構成されたレチクルステージ駆動部29により
所定の方向(走査方向(Y方向))に移動可能となって
いる。なお、図1においては、後述する投影光学系PL
の光軸AXに沿う方向をZ方向、前記投影光学系PLの
光軸及び紙面と直交する方向をX方向、前記投影光学系
PLの光軸に直交し紙面に沿う方向をY方向とする。ま
た、前記レチクルステージRSTは、前記露光光ELの
光軸AXに垂直な平面内において、前記走査方向と垂直
なX方向に微動可能に、かつ前記光軸AX周りに微小回
転可能にレチクルRを保持している。
The reticle stage RST can be moved in a predetermined direction (scanning direction (Y direction)) by a reticle stage drive unit 29 composed of a linear motor or the like. In addition, in FIG. 1, a projection optical system PL described later is used.
The direction along the optical axis AX is the Z direction, the direction orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL and the paper surface is the X direction, and the direction orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL and the paper surface is the Y direction. Further, the reticle stage RST is capable of finely moving in a plane perpendicular to the optical axis AX of the exposure light EL in the X direction perpendicular to the scanning direction and being capable of fine rotation about the optical axis AX. keeping.

【0036】前記レチクルステージRSTの端部には、
干渉計30からのレーザビームを反射する移動鏡31が
固定されている。この干渉計30によって、レチクルス
テージRSTの走査方向の位置が常時検出され、その位
置情報はレチクルステージ制御部32に送られる。レチ
クルステージ制御部32は、露光装置全体の動作を制御
し、補正機構及び制御機構を構成する主制御系33の制
御の下で、そのレチクルステージRSTの位置情報に基
づいてレチクルステージ駆動部29を制御し、レチクル
ステージRSTを移動させる。
At the end of the reticle stage RST,
A movable mirror 31 that reflects the laser beam from the interferometer 30 is fixed. The interferometer 30 constantly detects the position of the reticle stage RST in the scanning direction, and the position information is sent to the reticle stage controller 32. The reticle stage control unit 32 controls the operation of the entire exposure apparatus, and controls the reticle stage drive unit 29 based on the position information of the reticle stage RST under the control of the main control system 33 that constitutes the correction mechanism and the control mechanism. The reticle stage RST is controlled and moved.

【0037】前記レチクルRを通過した露光光ELは、
例えば両側テレセントリックな投影光学系PLに入射す
る。投影光学系PLは、そのレチクルR上の回路パター
ンを例えば1/5あるいは1/4に縮小した投影像を、
表面に前記露光光ELに対して感光性を有するフォトレ
ジストが塗布された基板及び被検部材としてのウエハW
の被検面をなす露光面Wf上に形成する。
The exposure light EL that has passed through the reticle R is
For example, the light enters the projection optical system PL that is telecentric on both sides. The projection optical system PL reduces the projected image obtained by reducing the circuit pattern on the reticle R to, for example, 1/5 or 1/4,
A substrate W whose surface is coated with a photoresist having photosensitivity to the exposure light EL and a wafer W as a test member
It is formed on the exposed surface Wf which is the surface to be inspected.

【0038】このウエハWは、ウエハステージWST上
に調整機構及び被検部材保持機構を構成するZステージ
36及びウエハホルダ37を介して保持されている。Z
ステージ36は、モータ等からなるZステージ駆動部3
8により、投影光学系PLの最適結像面に対し、任意方
向に傾斜可能でかつ投影光学系PLの光軸AX方向(Z
方向)に微動可能になっている。また、ウエハステージ
WSTは、モータ等のウエハステージ駆動部39によ
り、前記走査方向(Y方向)の移動のみならず、前記ウ
エハWの露光面Wf上に区画された複数のショット領域
SAij(図3参照)に対し任意に移動できるように走査
方向に垂直な方向(X方向)にも移動可能に構成されて
いる。これにより、ウエハW上の各ショット領域SAij
毎に走査露光を繰り返すステップ・アンド・スキャン動
作が可能になっている。
The wafer W is held on the wafer stage WST via a Z stage 36 and a wafer holder 37 which constitute an adjusting mechanism and a member holding mechanism to be inspected. Z
The stage 36 is a Z stage drive unit 3 including a motor and the like.
8, the optical axis of the projection optical system PL can be tilted in any direction with respect to the optimum image plane of the projection optical system PL, and the optical axis AX direction (Z
Direction). Further, wafer stage WST is not only moved in the scanning direction (Y direction) by wafer stage drive unit 39 such as a motor, but also a plurality of shot areas SAij (FIG. 3) divided on exposure surface Wf of wafer W. It is also configured to be movable in a direction (X direction) perpendicular to the scanning direction so that it can be moved arbitrarily with respect to the reference (see). As a result, each shot area SAij on the wafer W is
A step-and-scan operation in which scanning exposure is repeated every time is possible.

【0039】前記ウエハステージWSTの端部には、干
渉計40からのレーザビームを反射する移動鏡41が固
定されており、ウエハステージWSTのX方向及びY方
向の位置は干渉計40によって常時検出される。この干
渉計40で検出されたウエハステージWSTの位置情報
(または速度情報)は、ウエハステージ制御部42に送
られる。そして、ウエハステージ制御部42は、前記主
制御系33の制御の下で、このウエハステージWSTの
位置情報(または速度情報)に基づいて前記ウエハステ
ージ駆動部39を制御する。
A movable mirror 41 that reflects the laser beam from the interferometer 40 is fixed to the end of the wafer stage WST, and the interferometer 40 constantly detects the position of the wafer stage WST in the X and Y directions. To be done. The position information (or speed information) of wafer stage WST detected by interferometer 40 is sent to wafer stage controller 42. Then, under the control of the main control system 33, the wafer stage controller 42 controls the wafer stage driver 39 based on the position information (or speed information) of the wafer stage WST.

【0040】ここで、ステップ・アンド・スキャン方式
でレチクルR上の回路パターンをウエハW上のショット
領域SAijに走査露光する場合、レチクルR上の照明領
域が、前記レチクルブラインド24で長方形(スリッ
ト)状に整形される。この照明領域は、レチクルR側の
走査方向(+Y方向)に対して直交する方向に長手方向
を有するものとなっている。そして、レチクルRを露光
時に所定の速度Vrで走査することにより、前記レチク
ルR上の回路パターンを前記スリット状の照明領域で一
端側から他端側に向かって順次照明する。これにより、
前記照明領域内におけるレチクルR上の回路パターンの
像が、前記投影光学系PLを介してウエハWの露光面W
f上に投影され、投影領域が形成される。
Here, when the circuit pattern on the reticle R is scanned and exposed on the shot area SAij on the wafer W by the step-and-scan method, the illumination area on the reticle R is a rectangle (slit) on the reticle blind 24. Shaped into a shape. This illumination area has a longitudinal direction in a direction orthogonal to the scanning direction (+ Y direction) on the reticle R side. Then, by scanning the reticle R at a predetermined speed Vr during exposure, the circuit pattern on the reticle R is sequentially illuminated from one end side to the other end side in the slit-shaped illumination region. This allows
The image of the circuit pattern on the reticle R in the illumination area is exposed through the projection optical system PL to the exposure surface W of the wafer W.
The projection area is formed by projecting on f.

【0041】ここで、ウエハWはレチクルRとは倒立結
像関係にあるため、前記レチクルRの走査方向とは反対
方向(−Y方向)へ、前記レチクルRの走査に同期して
所定の速度Vwで走査される。これにより、ウエハWの
ショット領域SAijの全面が露光可能となる。走査速度
の比Vw/Vrは正確に投影光学系PLの縮小倍率に応
じたものになっており、レチクルR上の回路パターンの
像がウエハW上の各ショット領域SAij上に正確に縮小
転写される。
Since the wafer W has an inverted image forming relationship with the reticle R, the wafer W is moved in a direction opposite to the scanning direction of the reticle R (-Y direction) in synchronization with the scanning of the reticle R at a predetermined speed. Scan at Vw. As a result, the entire surface of the shot area SAij of the wafer W can be exposed. The scanning speed ratio Vw / Vr accurately corresponds to the reduction magnification of the projection optical system PL, and the image of the circuit pattern on the reticle R is accurately reduced and transferred onto each shot area SAij on the wafer W. It

【0042】前記ウエハステージWSTの上方には、前
記ウエハホルダ37に保持されたウエハWの被検面をな
す露光面WfのZ方向の位置を検出する検出機構として
の焦点位置検出系(以下、AFセンサと呼ぶ)45が、
投影光学系PLを左右から挟むように配設されている。
このAFセンサ45は、いわゆる斜入射光学方式をなし
ており、ウエハWの露光面Wfに所定の照明光を斜め上
方から照射する投光系45aと、その照明に基づく投影
像のウエハWの露光面Wfからの反射像の結像光(反射
光)を受光する受光系45bとから構成されている。そ
して、このAFセンサ45からの位置情報は前記主制御
系33に送られ、主制御系33はこの位置情報に基づき
ウエハステージ制御部42を介してZステージ駆動部3
8を制御する。これにより、Zステージ36をZ方向に
移動させて、ウエハWの露光面Wfを投影光学系PLの
結像面とほぼ一致するベストフォーカス位置に配置させ
るようになっている。
Above the wafer stage WST, a focus position detection system (hereinafter, AF position detection system as a detection mechanism for detecting the position in the Z direction of the exposure surface Wf which is the surface to be inspected of the wafer W held by the wafer holder 37. 45),
The projection optical system PL is arranged so as to sandwich it from the left and right.
The AF sensor 45 employs a so-called grazing incidence optical system, and a projection system 45a for irradiating the exposure surface Wf of the wafer W with predetermined illumination light obliquely from above and an exposure of the wafer W with a projection image based on the illumination. The light receiving system 45b receives the image forming light (reflected light) of the reflected image from the surface Wf. The position information from the AF sensor 45 is sent to the main control system 33, and the main control system 33 sends the Z stage drive unit 3 via the wafer stage control unit 42 based on the position information.
Control eight. As a result, the Z stage 36 is moved in the Z direction, and the exposure surface Wf of the wafer W is arranged at the best focus position which is substantially coincident with the image forming surface of the projection optical system PL.

【0043】次に、これらのAFセンサ45の構成をさ
らに詳細に説明する。図2に示すように、前記AFセン
サ45の投光系45aには、所定の照明光として、前記
露光光ELとは異なる波長を有しウエハW上のフォトレ
ジストを感光させない照明光が、図示しない照明光源か
ら光ファイバ束46を介して導かれている。光ファイバ
束46から射出された照明光は、集光レンズ47を経
て、多数のスリット状開口SP−ij(i=1〜7、j=
1〜7、図6参照)を有するパターン形成板48を照明
する。
Next, the configuration of these AF sensors 45 will be described in more detail. As shown in FIG. 2, the projection system 45a of the AF sensor 45 uses, as the predetermined illumination light, illumination light having a wavelength different from that of the exposure light EL and not exposing the photoresist on the wafer W to light. It is guided through an optical fiber bundle 46 from a non-illuminating light source. The illumination light emitted from the optical fiber bundle 46 passes through the condenser lens 47, and is provided with a number of slit-shaped openings SP-ij (i = 1 to 7, j =
1 to 7, see FIG. 6).

【0044】前記パターン形成板48を透過した照明光
は、レンズ49、ミラー50及び照射対物レンズ51を
経てウエハWの露光面Wfに投射される。これにより、
その露光面Wfの所定のショット領域SAijには、パタ
ーン形成板48上のスリット状開口SP−ijの像AF−
ij(i=1〜7、j=1〜7、図5参照)が前記投影光
学系PLの光軸AXに対してX方向、Y方向に対して4
5°傾いた方向から斜めに投影結像される。ウエハWの
露光面Wfで反射された照明光は、前記投影光学系PL
の光軸AXに対してX方向、Y方向に対して45°傾い
た方向に配置される受光系45bの集光対物レンズ5
2、回転方向振動板53及び結像レンズ54を経て、位
置検出機構を構成する受光器55の受光面に再投影され
る。これにより、受光器55の受光面には、前記パター
ン形成板48上のスリット状開口SP−ijの像が再結像
される。
The illumination light transmitted through the pattern forming plate 48 is projected onto the exposure surface Wf of the wafer W through the lens 49, the mirror 50 and the irradiation objective lens 51. This allows
In a predetermined shot area SAij of the exposure surface Wf, the image AF- of the slit-shaped opening SP-ij on the pattern forming plate 48 is formed.
ij (i = 1 to 7, j = 1 to 7, see FIG. 5) is 4 in the X direction and the Y direction with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL.
The image is projected and imaged obliquely from the direction inclined by 5 °. The illumination light reflected by the exposure surface Wf of the wafer W is generated by the projection optical system PL.
Condensing objective lens 5 of the light receiving system 45b arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the optical axis AX of the X direction and the Y direction.
2. After passing through the rotation direction vibration plate 53 and the imaging lens 54, it is re-projected on the light receiving surface of the light receiving device 55 which constitutes the position detecting mechanism. As a result, the image of the slit-shaped opening SP-ij on the pattern forming plate 48 is re-imaged on the light receiving surface of the light receiver 55.

【0045】前記回転方向振動板53は、加振装置56
に接続されており、前記主制御系33の制御のもとで後
述するように振動される。前記受光器55の受光面には
多数の受光センサSI−ij(i=1〜7、j=1〜7、
図7参照)が配設されており、それらの受光センサSI
−ijからの検出信号が信号処理装置57に供給される。
その信号処理装置57は、前記各受光センサSI−ijか
らの検出信号を加振装置56の駆動信号で同期検波し、
ウエハWの露光面Wfの位置情報をなす多数のフォーカ
ス信号が得られるようになっている。そして、この信号
処理装置57は、多数のフォーカス信号を前記主制御系
33に供給するようになっている。
The rotation direction vibration plate 53 includes a vibration device 56.
And is vibrated as described later under the control of the main control system 33. On the light receiving surface of the light receiver 55, a large number of light receiving sensors SI-ij (i = 1 to 7, j = 1 to 7,
(See FIG. 7) are provided, and those light receiving sensors SI
The detection signal from -ij is supplied to the signal processing device 57.
The signal processing device 57 synchronously detects the detection signal from each of the light receiving sensors SI-ij with the drive signal of the vibration device 56,
A large number of focus signals that form the position information of the exposure surface Wf of the wafer W can be obtained. The signal processing device 57 supplies a large number of focus signals to the main control system 33.

【0046】次に、前記AFセンサ45の動作につい
て、詳細に説明する。図6は、前記パターン形成板48
の平面図を示している。ここで、説明の便宜上、図に示
すように45°傾いたX’−Y’座標系を定義する。前
記パターン形成板48には、7個のスリット状開口SP
−11〜SP−17がX’方向に並ぶように形成されてい
る。また、前記パターン形成板48には、7個のスリッ
ト状開口SP−11〜SP−71がY’方向に並ぶように形
成されている。すなわち、正方形状もしくは矩形状のパ
ターン形成板48には、合計で49個のスリット状開口
SP−ij(i=1〜7、j=1〜7)が、全体としてひ
し形をなすように形成されている。
Next, the operation of the AF sensor 45 will be described in detail. FIG. 6 shows the pattern forming plate 48.
FIG. Here, for convenience of explanation, an X′-Y ′ coordinate system inclined by 45 ° is defined as shown in the figure. The pattern forming plate 48 has seven slit-shaped openings SP.
-11 to SP-17 are formed side by side in the X'direction. Further, the pattern forming plate 48 is formed with seven slit-shaped openings SP-11 to SP-71 aligned in the Y ′ direction. That is, a total of 49 slit-shaped openings SP-ij (i = 1 to 7, j = 1 to 7) are formed in the square or rectangular pattern forming plate 48 so as to form a rhombus as a whole. ing.

【0047】そして、前記光ファイバ束46から射出さ
れた照明光によって、これらのスリット状開口SP−ij
によりなるパターン像が、図5に示すように、ウエハW
の露光面Wf上にX方向及びY方向に対して斜めに投影
される。すなわち、ウエハWの露光面Wf上における1
つの前記ショット領域SAij内で、図5におけるY方向
において上方から順に、X方向に並んだ第1行の7個の
検出点AF−11〜AF−17、同じく第2行の7個の検出
点AF−21〜AF−27、同じく第3行の検出点AF−31
〜AF−37、同じく第4行の検出点AF−41〜AF−4
7、同じく第5行の検出点AF−51〜AF−57、同じく
第6行の検出点AF−61〜AF−67、及び同じく第7行
の検出点AF−71〜AF−77に、それぞれ前記各開口S
P−ijと対応する49個のすべての像が投影されるよう
になっている。ここで、前記各検出点AF−ijは、所定
の面積を有しており、検出領域と言い換えることもでき
る。
Then, the slit-shaped openings SP-ij are formed by the illumination light emitted from the optical fiber bundle 46.
As shown in FIG. 5, the pattern image formed by
Is projected obliquely with respect to the X and Y directions on the exposure surface Wf. That is, 1 on the exposure surface Wf of the wafer W
Within the one shot area SAij, the seven detection points AF-11 to AF-17 in the first row and the seven detection points in the second row are arranged in the X direction in order from the top in the Y direction in FIG. AF-21 to AF-27, similarly the detection point AF-31 in the third row
~ AF-37, similarly the detection points AF-41 to AF-4 in the 4th row
7, similarly to the detection points AF-51 to AF-57 of the fifth row, the detection points AF-61 to AF-67 of the sixth row, and the detection points AF-71 to AF-77 of the seventh row, respectively. Each opening S
All 49 images corresponding to P-ij are projected. Here, each of the detection points AF-ij has a predetermined area and can also be referred to as a detection area.

【0048】図7は、前記受光器55上における受光セ
ンサSI−ij(i=1〜7、j=1〜7)の配置を示す
ものである。ここで、説明の便宜上、図に示すように4
5°傾いたX’−Y’座標系を定義する。前記受光器5
5上には、7個の受光センサSI−11〜SI−17がX’
方向に並ぶように配置されている。また、前記受光器5
5上には、7個の受光センサSI−11〜SI−71がY’
方向に並ぶように配置されている。すなわち、正方形状
もしくは矩形状の受光器55には、合計で49個の受光
センサSI−ijが全体としてひし形をなすように配列さ
れており、各受光センサSI−ij上には図示しないスリ
ット状の絞りが配置されている。
FIG. 7 shows the arrangement of the light receiving sensors SI-ij (i = 1 to 7, j = 1 to 7) on the light receiver 55. Here, for convenience of description, as shown in FIG.
Define a 5'tilt X'-Y 'coordinate system. The light receiver 5
On the 5 side, seven light receiving sensors SI-11 to SI-17 are X '
They are arranged side by side. In addition, the light receiver 5
On the 5, the seven light-receiving sensors SI-11 to SI-71 are Y '.
They are arranged side by side. That is, a total of 49 light receiving sensors SI-ij are arranged in a square or rectangular light receiver 55 so as to form a rhombus as a whole, and a slit shape (not shown) is formed on each light receiving sensor SI-ij. The diaphragm is arranged.

【0049】そして、これらの各受光センサSI−ij上
に、図5の各検出点AF−ijに投影されたスリット状開
口SP−ijのパターンの像がそれぞれ再結像される。例
えば、スリット状開口SP−11のパターンの像は、ウエ
ハWの露光面Wf上の検出点AF−11に結像され、さら
に受光センサSI−ij上に再結像される。
Then, an image of the pattern of the slit-shaped aperture SP-ij projected on each detection point AF-ij in FIG. 5 is re-formed on each of these light receiving sensors SI-ij. For example, the image of the pattern of the slit-shaped opening SP-11 is imaged on the detection point AF-11 on the exposure surface Wf of the wafer W, and is further imaged on the light receiving sensor SI-ij.

【0050】ここで、図2の前記回転方向振動板53
は、露光面Wfからの反射光を受光器55上に再結像さ
せる際に、各像の位置を絞りの開口幅の短手方向に振動
させるように回転振動されている。そして、各受光セン
サSI−ijで検出された検出信号は、信号処理装置57
に供給される。信号処理装置57は、それぞれの検出信
号を回転振動周波数の信号で同期検波することにより、
ウエハW上の前記各検出点AF−ijについて、投影光学
系PLの光軸方向の位置に対応する位置信号を生成し
て、前記主制御系33に供給する。
Here, the rotation direction vibration plate 53 of FIG.
Is reciprocally oscillated so as to oscillate the position of each image in the lateral direction of the aperture width of the diaphragm when the reflected light from the exposure surface Wf is re-imaged on the light receiver 55. The detection signal detected by each light receiving sensor SI-ij is sent to the signal processing device 57.
Is supplied to. The signal processing device 57 synchronously detects each detection signal with a signal of the rotational vibration frequency,
For each detection point AF-ij on the wafer W, a position signal corresponding to the position of the projection optical system PL in the optical axis direction is generated and supplied to the main control system 33.

【0051】次に、前記Zステージ36の制御動作につ
いて説明する。図3に示すように、Zステージ36は、
Zステージ36の下面にある下面部材上に3個の支持機
構60〜62を介して支持されている。各支持機構60
〜62は、それぞれ独立してフォーカス方向(投影光学
系PLの光軸AXと平行な方向、つまりZ方向)に伸縮
できるようになっている。そして、前記AFセンサ45
によるウエハWの露光面Wfの位置情報と、予め主制御
系33内に記憶されているZステージ36の基準位置に
関する情報とに基づいて、主制御系33の制御の下で支
持機構駆動部63〜65を介して各支持機構60〜62
の伸縮量が調整される。ここで、前記Zステージ36の
基準位置とは、そのZステージ36上に載置されたウエ
ハWの露光面Wfが、前記投影光学系PLのベストフォ
ーカス位置に配置されるような位置のことである。
Next, the control operation of the Z stage 36 will be described. As shown in FIG. 3, the Z stage 36 is
It is supported on the lower surface member on the lower surface of the Z stage 36 through three supporting mechanisms 60 to 62. Each support mechanism 60
Up to 62 are independently expandable and contractable in the focus direction (direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, Z direction). Then, the AF sensor 45
Under the control of the main control system 33, the support mechanism drive unit 63 is controlled on the basis of the position information of the exposure surface Wf of the wafer W based on the information about the reference position of the Z stage 36 stored in the main control system 33 beforehand. ~ 65 through each support mechanism 60 ~ 62
The amount of expansion and contraction is adjusted. Here, the reference position of the Z stage 36 is a position at which the exposure surface Wf of the wafer W placed on the Z stage 36 is arranged at the best focus position of the projection optical system PL. is there.

【0052】この調整により、ウエハWの露光面Wfを
投影光学系PLのベストフォーカス位置に配置すべくZ
ステージ36の合わせ込み位置が設定されるとともに、
Zステージ36におけるX方向及びY方向の傾斜角が所
望の値に設定される。これにより、Zステージ36の高
さ及びレベリングが制御される。各支持機構60〜62
の近傍には、それぞれ各支持機構60〜62のフォーカ
ス方向の変位量を例えば0.01μm程度の分解能で検
出できる高さセンサ66〜68が取り付けられている。
With this adjustment, the exposure surface Wf of the wafer W is moved to the best focus position of the projection optical system PL by Z.
While the alignment position of the stage 36 is set,
The inclination angles of the Z stage 36 in the X and Y directions are set to desired values. This controls the height and leveling of the Z stage 36. Each support mechanism 60-62
Height sensors 66 to 68 that can detect the amount of displacement of each of the support mechanisms 60 to 62 in the focus direction with a resolution of, for example, about 0.01 μm are attached in the vicinity of.

【0053】ところで、支持機構60〜62が配置され
ている位置をそれぞれ支点TL1〜TL3とした場合、
2つの支点TL1、TL2はY軸に平行な一直線上に配
置されている。また、支点TL3は、前記2つの支点T
L1、TL2間を結ぶ線分に対する垂直2等分線上に配
置されている。
By the way, when the positions where the support mechanisms 60 to 62 are arranged are fulcrums TL1 to TL3, respectively,
The two fulcrums TL1 and TL2 are arranged on a straight line parallel to the Y axis. Further, the fulcrum TL3 is the two fulcrums T
It is arranged on the perpendicular bisector of the line segment connecting L1 and TL2.

【0054】そして、前述のように、Zステージ36の
レベリング制御が完了した状態、すなわちウエハWの露
光面Wfが前記投影光学系PLの結像面とほぼ平行にな
ったとき、そのZステージ36のフォーカス制御、つま
り目標の基準位置に対するウエハWの露光面Wfの合わ
せ込み動作が行われる。この場合、露光面Wfの合わせ
込みは、3個の支持機構60〜62を同じ量だけ変位さ
せることにより行われる。
Then, as described above, when the leveling control of the Z stage 36 is completed, that is, when the exposure surface Wf of the wafer W becomes substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL, the Z stage 36. Focus control, that is, the aligning operation of the exposure surface Wf of the wafer W with respect to the target reference position is performed. In this case, the alignment of the exposure surface Wf is performed by displacing the three support mechanisms 60 to 62 by the same amount.

【0055】次に、光学系としての前記投影光学系PL
の波面収差を測定するための構成について説明する。図
1に示すように、前記照明光学系27のフライアイレン
ズ22とリレーレンズ23aとの間には、可動ミラー7
1が可動ミラー駆動部72により、前記露光光ELの光
路内に出入可能に配備されている。可動ミラー71の近
傍には、測定光RLとして前記露光光ELの波長とほぼ
一致する波長の連続光を出射する測定光源73が配置さ
れている。この測定光源73は、その出力が前記露光光
ELに比べてピークパワーの小さくなるように設定され
ている。
Next, the projection optical system PL as an optical system.
A configuration for measuring the wavefront aberration of is described. As shown in FIG. 1, the movable mirror 7 is provided between the fly-eye lens 22 and the relay lens 23a of the illumination optical system 27.
The movable mirror drive unit 72 is arranged so that the movable mirror 1 can move in and out of the optical path of the exposure light EL. In the vicinity of the movable mirror 71, a measurement light source 73 that emits continuous light having a wavelength that substantially matches the wavelength of the exposure light EL as the measurement light RL is arranged. The measurement light source 73 is set so that its output has a smaller peak power than that of the exposure light EL.

【0056】前記可動ミラー71は、前記投影光学系P
Lの収差測定時には前記露光光ELの光路内に進入配置
され、前記測定光源73から出射された測定光RLを反
射して、その測定光RLを照明光学系27から投影光学
系PL内に入射させる。これに対して、露光時には、前
記可動ミラー71は前記露光光ELの光路内から退出配
置され、前記露光光ELのレチクルR上への照射を阻害
しないようになっている。
The movable mirror 71 has the projection optical system P.
When measuring the aberration of L, the measurement light RL is inserted into the optical path of the exposure light EL, reflects the measurement light RL emitted from the measurement light source 73, and enters the measurement light RL from the illumination optical system 27 into the projection optical system PL. Let On the other hand, at the time of exposure, the movable mirror 71 is arranged so as to retreat from the optical path of the exposure light EL so as not to obstruct the irradiation of the exposure light EL onto the reticle R.

【0057】前記連続光としては、例えばDFB半導体
レーザまたはファイバーレーザから発信される赤外域ま
たは可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム(ま
たはエルビウムとイットリビウムとの両方)がドープさ
れたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用い
て紫外光に波長変換した高調波等を用いる。
As the continuous light, for example, a single-wavelength laser in the infrared region or visible region emitted from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used, for example, with a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium). A harmonic or the like that is amplified and wavelength-converted into ultraviolet light using a non-linear optical crystal is used.

【0058】例えば、前記露光光ELがArFエキシマ
レーザ光(λ=193nm)であるとすれば、前記単一
波長レーザの発振波長を1.51〜1.59μmの範囲
内とした場合に出力される189〜199nmの範囲内
の8倍高調波を前記測定光RLとすることが好ましい。
また、前記発振波長を1.544〜1.553μmの範
囲内に狭帯化することにより出力される193〜194
nmの範囲内の8倍高調波は、その波長が前記ArFエ
キシマレーザ光とほぼ一致するため、前記測定光RLと
してさらに好ましい。
For example, if the exposure light EL is ArF excimer laser light (λ = 193 nm), it is output when the oscillation wavelength of the single wavelength laser is within the range of 1.51 to 1.59 μm. It is preferable that the 8th harmonic within the range of 189 to 199 nm is the measurement light RL.
Further, 193 to 194 outputted by narrowing the oscillation wavelength within the range of 1.544 to 1.553 μm
The 8th harmonic within the nm range is more preferable as the measurement light RL because its wavelength is substantially the same as that of the ArF excimer laser light.

【0059】図1に示すように、前記ウエハステージW
ST上のZステージ36には取付凹部74が形成されて
いる。この取付凹部74には、前記投影光学系PLの波
面収差を検出するための波面収差測定装置としての波面
収差測定ユニット75が着脱可能に装着されている。こ
の波面収差測定ユニット75は、投影光学系PLに対向
する検出面(投影光学系PLを通過した測定光RLが入
射する入射面)76を有し、その検出面76の高さがウ
エハWの露光面Wfの高さとほぼ一致するように配置さ
れている。
As shown in FIG. 1, the wafer stage W
A mounting recess 74 is formed in the Z stage 36 on ST. A wavefront aberration measuring unit 75 as a wavefront aberration measuring device for detecting the wavefront aberration of the projection optical system PL is detachably attached to the mounting recess 74. The wavefront aberration measuring unit 75 has a detection surface (incident surface on which the measurement light RL that has passed through the projection optical system PL is incident) 76 that faces the projection optical system PL, and the height of the detection surface 76 is equal to that of the wafer W. It is arranged so as to substantially match the height of the exposure surface Wf.

【0060】図4及び図9に示すように、前記波面収差
測定ユニット75の内部には、コリメータレンズ系77
と、リレーレンズ系78と、マイクロレンズアレイ79
と、撮像素子(CCD)80とが設けられている。前記
コリメータレンズ系77は、前記検出面76が形成され
た平行平面板からなる対物レンズ81から波面収差測定
ユニット75内に入射する測定光RLを平行光PBに変
換するものである。この対物レンズ81及びコリメータ
レンズ系77は前記投影光学系PLに対向する対物光学
系を構成し、その第一面が前記検出面76をなし、投影
光学系PLの結像面とほぼ一致するように配置されてい
る。また、コリメータレンズ系77の投影光学系PL側
の焦点位置Fpは、前記検出面76上に位置するように
設定されている。
As shown in FIGS. 4 and 9, a collimator lens system 77 is provided inside the wavefront aberration measuring unit 75.
, Relay lens system 78, and microlens array 79
And an image pickup device (CCD) 80. The collimator lens system 77 converts the measurement light RL entering the wavefront aberration measurement unit 75 into the parallel light PB from the objective lens 81 formed of a plane parallel plate on which the detection surface 76 is formed. The objective lens 81 and the collimator lens system 77 constitute an objective optical system that faces the projection optical system PL, and the first surface thereof forms the detection surface 76 and substantially coincides with the image plane of the projection optical system PL. It is located in. The focus position Fp of the collimator lens system 77 on the projection optical system PL side is set so as to be located on the detection surface 76.

【0061】前記マイクロレンズアレイ79は、マイク
ロレンズが平行光PBの光軸に対して直交する面内に2
次元的に配列され、前記平行光PBを複数の光束に分割
し、その分割された光束を各レンズ毎にCCD80上に
集光させるものである。前記CCD80は、前記各マイ
クロレンズ毎の集光ポイントの位置(結像位置)を検出
するものである。そして、このCCD80は、受光した
各集光ポイントの位置に関する信号を波面収差検出部8
2(図1参照)に対して出力する。
In the microlens array 79, the microlenses are arranged in a plane orthogonal to the optical axis of the parallel light PB.
The two-dimensionally arranged parallel light PB is divided into a plurality of light beams, and the divided light beams are condensed on the CCD 80 for each lens. The CCD 80 detects the position (imaging position) of the condensing point for each microlens. Then, the CCD 80 outputs a signal relating to the position of each condensing point received to the wavefront aberration detection unit 8
2 (see FIG. 1).

【0062】この波面収差検出部82は、入力された前
記各集光ポイントの位置の情報に基づいて前記投影光学
系PLの波面収差情報を算出し、算出された波面収差に
関する情報を前記主制御系33に出力する。
The wavefront aberration detecting section 82 calculates wavefront aberration information of the projection optical system PL based on the inputted information of the positions of the respective focusing points, and the information concerning the calculated wavefront aberration is subjected to the main control. Output to system 33.

【0063】また、前記波面収差測定ユニット75で投
影光学系PLの波面収差情報を測定するのに先立って、
前記AFセンサ45により、予め主制御系33に記憶さ
れた基準位置に基づく投影光学系PLの結像面と、波面
収差測定ユニット75の検出面76との間隔を検出する
ようになっている。これにより、パターンの像が前記基
準位置に基づく結像面にあるものとして、そのパターン
の像と検出面76との位置ずれを検出するようになって
いる。なお、ここでいうパターンとしては、投影光学系
PLの物体面内、すなわちテストレチクルRtの下面に
配置され、所定径の複数のピンホールPHを有するピン
ホールパターン83(図8参照)を用いる。
Before measuring the wavefront aberration information of the projection optical system PL by the wavefront aberration measuring unit 75,
The AF sensor 45 detects the distance between the image plane of the projection optical system PL based on the reference position stored in the main control system 33 in advance and the detection plane 76 of the wavefront aberration measuring unit 75. As a result, assuming that the image of the pattern is on the image forming surface based on the reference position, the positional deviation between the image of the pattern and the detection surface 76 is detected. As the pattern here, a pinhole pattern 83 (see FIG. 8) that is arranged in the object plane of the projection optical system PL, that is, on the lower surface of the test reticle Rt and has a plurality of pinholes PH of a predetermined diameter is used.

【0064】次に、前記投影光学系PLの波面収差情報
の測定方法について説明する。まず、前述した波面収差
測定ユニット75をウエハステージWST上のZステー
ジ36に形成された取付凹部74に取付ける。そして、
レチクルステージRST上に前記ピンホールパターン8
3が形成されたテストレチクルRt(図8参照)を載置
する。続いて、可動ミラー駆動部72により可動ミラー
71を露光光ELの光路内に進入配置させる。この状態
で、測定光源73から測定光RLを出射させ、その測定
光RLを可動ミラー71、リレーレンズ23a、23
b、ミラー25、コンデンサレンズ26を介して前記テ
ストレチクルRt上のピンホールパターン83に照射す
る。これにより、複数のピンホールPHの像が、投影光
学系PLの結像面に結像される。この状態で、ウエハス
テージ駆動部39によりウエハステージWSTをXY平
面内で駆動させ、波面収差測定ユニット75における検
出面76の中心を、投影光学系PLの結像面上に結像さ
れた複数のピンホールPHの像のうち所望の像高の像に
対応させる。
Next, a method of measuring the wavefront aberration information of the projection optical system PL will be described. First, the wavefront aberration measuring unit 75 described above is mounted in the mounting recess 74 formed in the Z stage 36 on the wafer stage WST. And
The pinhole pattern 8 is formed on the reticle stage RST.
The test reticle Rt (see FIG. 8) on which 3 is formed is placed. Then, the movable mirror driving unit 72 causes the movable mirror 71 to enter the optical path of the exposure light EL. In this state, the measurement light source 73 emits the measurement light RL, and the measurement light RL is moved to the movable mirror 71 and the relay lenses 23a, 23.
The pinhole pattern 83 on the test reticle Rt is irradiated with light through the mirror b, the mirror 25, and the condenser lens 26. Thereby, the images of the plurality of pinholes PH are formed on the image forming surface of the projection optical system PL. In this state, wafer stage drive unit 39 drives wafer stage WST in the XY plane, and the center of detection surface 76 in wavefront aberration measurement unit 75 is imaged on the imaging surface of projection optical system PL. It corresponds to an image of a desired image height among the images of the pinhole PH.

【0065】次に、図1及び図4に示すように、AFセ
ンサ45の投光系45aから波面収差測定ユニット75
の検出面76にスリット光を投光して、その検出面76
からの反射光を受光系45bにて受光する。これによ
り、波面収差測定ユニット75の検出面76と、投影光
学系PLの結像面との間隔(ここでは、主制御系33内
に予め記憶された基準位置に基づく投影光学系PLの結
像面に対する検出面76の位置ずれ)を検出する。この
AFセンサ45からの検出情報は主制御系33に送ら
れ、主制御系33は、Zステージ36をZ方向に移動さ
せて、投影光学系PLの結像面に対する波面収差測定ユ
ニット75の検出面76の位置を調整する。
Next, as shown in FIGS. 1 and 4, from the projection system 45a of the AF sensor 45 to the wavefront aberration measuring unit 75.
Slit light is projected onto the detection surface 76 of the
The reflected light from is received by the light receiving system 45b. Thus, the distance between the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 and the image plane of the projection optical system PL (here, the image formation of the projection optical system PL based on the reference position stored in advance in the main control system 33). The positional deviation of the detection surface 76 with respect to the surface) is detected. The detection information from the AF sensor 45 is sent to the main control system 33, and the main control system 33 moves the Z stage 36 in the Z direction to detect the wavefront aberration measuring unit 75 with respect to the image plane of the projection optical system PL. Adjust the position of surface 76.

【0066】このように、波面収差測定ユニット75を
用いて投影光学系PLの波面収差情報を測定する際に
は、前記AFセンサ45の検出結果に基づいてZステー
ジ36をZ方向に移動させて、そのZステージ36を予
め記憶された基準位置に配置した状態で行うようになっ
ている。つまり、波面収差測定ユニット75の検出面7
6を前記基準位置に基づく投影光学系PLの結像面に配
置した状態で、投影光学系PLの波面収差情報を測定す
るようになっている。
As described above, when measuring the wavefront aberration information of the projection optical system PL using the wavefront aberration measuring unit 75, the Z stage 36 is moved in the Z direction based on the detection result of the AF sensor 45. , The Z stage 36 is arranged in a prestored reference position. That is, the detection surface 7 of the wavefront aberration measurement unit 75
The wavefront aberration information of the projection optical system PL is measured in a state where 6 is arranged on the image plane of the projection optical system PL based on the reference position.

【0067】図9に示すように、前記測定光RLは、ピ
ンホールPHを通過することにより球面波SWに変換さ
れる。この球面波SWは投影光学系PLに入射し、その
投影光学系PLに収差が残存する場合には前記球面波S
Wの波面WFに歪みが生じる。投影光学系PLから出射
された球面波SWは、ウエハステージWST上に保持さ
れた波面収差測定ユニット75の検出面76またはその
近傍で結像し、その後、波面収差測定ユニット75の内
部に入射する。波面収差測定ユニット75の内部に入射
した球面波SWは、コリメータレンズ系77により平行
光PBに変換される。ここで、図10(a)に示すよう
に前記投影光学系PLに収差が存在しない場合には、前
記平行光PBの波面WFpnは平面となる。一方、図1
0(b)に示すように前記投影光学系PLに収差が存在
する場合には、前記平行光PBの波面WFpaは歪んだ
面となる。
As shown in FIG. 9, the measurement light RL is converted into a spherical wave SW by passing through the pinhole PH. The spherical wave SW is incident on the projection optical system PL, and when the aberration remains in the projection optical system PL, the spherical wave S is generated.
The wavefront WF of W is distorted. The spherical wave SW emitted from the projection optical system PL forms an image on the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 held on the wafer stage WST or in the vicinity thereof, and thereafter enters the inside of the wavefront aberration measuring unit 75. . The spherical wave SW incident on the inside of the wavefront aberration measuring unit 75 is converted into parallel light PB by the collimator lens system 77. Here, when there is no aberration in the projection optical system PL as shown in FIG. 10A, the wavefront WFpn of the parallel light PB becomes a flat surface. On the other hand, FIG.
When there is an aberration in the projection optical system PL as shown in 0 (b), the wavefront WFpa of the parallel light PB is a distorted surface.

【0068】前記平行光PBは、マイクロレンズアレイ
79により、複数の光束に分割されCCD80上に集光
される。ここで、図10(a)に示すように、前記投影
光学系PLに収差が存在しない場合には、前記平行光P
Bの波面WFpnは平面であるため、前記平行光PBが
前記各レンズの光軸AXmlに沿って入射する。このた
め、前記各レンズ毎の集光スポットFnは、各レンズの
光軸AXml上に存在することになる。
The parallel light PB is divided into a plurality of light beams by the microlens array 79 and condensed on the CCD 80. Here, as shown in FIG. 10A, when there is no aberration in the projection optical system PL, the parallel light P
Since the wavefront WFpn of B is a plane, the parallel light PB is incident along the optical axis AXml of each lens. Therefore, the focused spot Fn of each lens exists on the optical axis AXml of each lens.

【0069】これに対して、図10(b)に示すよう
に、前記投影光学系PLに収差が存在する場合には、前
記のように、平行光PBの波面WFpaは歪んだ面とな
る。このため、前記各レンズに入射する前記平行光PB
は、前記各レンズ毎にそれぞれ異なる波面の傾きを有す
ることになる。これに伴って、前記各レンズ毎の集光ス
ポットFaは、前記波面の傾きに対する垂線AXp上に
存在し、前記収差の存在しない場合の集光スポットFn
に対して位置ずれすることになる。この位置ずれした各
集光スポットFaの位置をCCD80にて検出する。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the projection optical system PL has an aberration, the wavefront WFpa of the parallel light PB becomes a distorted surface as described above. Therefore, the parallel light PB incident on each lens is
Has a different wavefront inclination for each lens. Along with this, the focused spot Fa of each lens exists on the perpendicular line AXp with respect to the inclination of the wavefront, and the focused spot Fn when the aberration does not exist.
It will be displaced with respect to. The CCD 80 detects the position of each light-converging spot Fa that has been displaced.

【0070】次いで、波面収差検出部82において、設
計上予め与えられている投影光学系PLに収差がない場
合の前記各集光スポット位置Fnと、測定対象となる投
影光学系PLを通過し、CCD80で受光された光束の
前記各集光スポット位置Faの検出結果とが比較され
る。この比較結果に基づいて、集光スポットFnに対す
る各レンズ毎の集光スポット位置Faの位置ずれ量を求
めることにより、前記投影光学系PLにおける波面収差
情報が算出される。そして、測定された波面収差情報
を、図11に示すように、ツェルニケの多項式により種
々の収差成分、すなわちデフォーカス成分、像点移動、
非点収差、コマ収差、球面収差等に展開する。次いで、
求められた各収差成分に基づいて前記投影光学系PLに
残存する収差が、後述する結像特性制御部94により補
正されるようになっている。
Next, in the wavefront aberration detecting section 82, the light beam passes through the respective focused spot positions Fn in the case where the projection optical system PL given in advance has no aberration and the projection optical system PL to be measured, The detection result of each of the condensed spot positions Fa of the light beam received by the CCD 80 is compared. The wavefront aberration information in the projection optical system PL is calculated by obtaining the positional deviation amount of the focused spot position Fa for each lens with respect to the focused spot Fn based on the comparison result. Then, as shown in FIG. 11, the measured wavefront aberration information is converted into various aberration components, that is, defocus components, image point movements, by Zernike polynomials.
Expands to astigmatism, coma, spherical aberration, etc. Then
Aberrations remaining in the projection optical system PL are corrected by the image formation characteristic control unit 94 described later based on the obtained aberration components.

【0071】この場合、前記実施形態においては、投影
光学系PLの結像面に対する波面収差測定ユニット75
の検出面76の位置ずれが、露光装置本体に設けられて
いるAFセンサ45によって検出される。このため、波
面収差測定ユニット75の検出面76を、投影光学系P
Lの前記基準位置に基づく結像面に精度よく位置合わせ
することができる。従って、波面収差測定ユニット75
の検出面76と投影光学系PLの結像面とをほぼ一致さ
せることができる。
In this case, in the above embodiment, the wavefront aberration measuring unit 75 for the image plane of the projection optical system PL is used.
The position shift of the detection surface 76 is detected by the AF sensor 45 provided in the exposure apparatus main body. Therefore, the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 is set to the projection optical system P.
It is possible to accurately perform alignment with the image forming plane based on the reference position of L. Therefore, the wavefront aberration measuring unit 75
It is possible to make the detection surface 76 and the image forming surface of the projection optical system PL substantially coincide with each other.

【0072】これにより、波面収差測定ユニット75で
測定した波面収差情報を、ツェルニケ多項式により、前
記ツェルニケの多項式により展開された収差成分中の一
成分であるデフォーカス成分を小さく抑えた状態で、他
の収差成分、つまり像点移動、非点収差、コマ収差、球
面収差等を測定することができる。そして、このように
得られた波面収差情報に基づいて、精度よく投影光学系
PLの結像特性を補正することができる。
As a result, the wavefront aberration information measured by the wavefront aberration measuring unit 75 is converted into another by using the Zernike polynomial while suppressing the defocus component which is one component in the aberration component developed by the Zernike polynomial. Aberration components, that is, image point movement, astigmatism, coma, spherical aberration, and the like can be measured. Then, based on the wavefront aberration information obtained in this way, it is possible to accurately correct the imaging characteristics of the projection optical system PL.

【0073】次に、投影光学系PLの収差を補正する構
成について説明する。図1に示すように、前記投影光学
系PLにおいて、前記レチクルRに最も近い第1群のレ
ンズエレメント86は第1支持部材87に固定され、第
2群のレンズエレメント88は第2支持部材89に固定
されている。前記第2群のレンズエレメント88より下
部のレンズエレメント90は、鏡筒部91に固定されて
いる。前記第1支持部材87は、伸縮可能な複数(例え
ば3つで、図1では2つを図示)の第1駆動素子92に
より前記第2支持部材89に連結されている。その第2
支持部材89は、伸縮可能な複数の第2駆動素子93に
よって鏡筒部91に連結されている。前記各駆動素子9
2、93は、結像特性制御部94に接続されている。
Next, a configuration for correcting the aberration of the projection optical system PL will be described. As shown in FIG. 1, in the projection optical system PL, the lens element 86 of the first group closest to the reticle R is fixed to the first supporting member 87, and the lens element 88 of the second group is the second supporting member 89. It is fixed to. The lens element 90 below the lens element 88 of the second group is fixed to the lens barrel portion 91. The first support member 87 is connected to the second support member 89 by a plurality of expandable / contractible (for example, three, two in FIG. 1) first drive elements 92. The second
The support member 89 is connected to the lens barrel 91 by a plurality of expandable and contractable second drive elements 93. Each drive element 9
Reference numerals 2 and 93 are connected to the imaging characteristic control unit 94.

【0074】ここで、前記主制御系33は、波面収差検
出部82から入力された前記投影光学系PLの波面収差
情報に基づいて、前記結像特性制御部94に対し、前記
各駆動素子92、93の駆動を指令する。これにより、
前記各レンズエレメント86、88の相対位置が変更さ
れ、前記投影光学系PLの結像特性が補正されるように
なっている。
Here, the main control system 33, based on the wavefront aberration information of the projection optical system PL input from the wavefront aberration detecting section 82, causes the image forming characteristic control section 94 to drive the drive elements 92. , 93 is commanded. This allows
The relative positions of the lens elements 86 and 88 are changed so that the image forming characteristics of the projection optical system PL are corrected.

【0075】次に、前記投影光学系PLの波面収差情報
を前記ツェルニケの多項式で展開することにより求めら
れるデフォーカス成分に基づいて、前記AFセンサ45
の較正(フォーカス・キャリブレーション)を行う方法
について説明する。
Next, the AF sensor 45 is based on the defocus component obtained by expanding the wavefront aberration information of the projection optical system PL by the Zernike polynomial.
A method of calibrating (focus / calibration) will be described.

【0076】まず、前記AFセンサ45の投光系45a
により、波面収差測定ユニット75の検出面76上にス
リット状開口SP−ijのパターン像AF−ijを結像させ
る。この状態で、AFセンサ45からの位置情報に基づ
いて、前記ウエハステージWSTを主制御系33内に予
め記憶されている基準位置に配置する。次いで、波面収
差測定ユニット75の検出面76上に、テストレチクル
Rt上のピンホールPHの像を結像させる。そして、ウ
エハステージ駆動部39によりウエハステージWSTを
XY平面内で駆動させて、その検出面76の中心と所望
の像高のピンホールPHの像とを一致させる。この状態
で、前述の方法に従って、投影光学系PLの波面収差情
報を測定するとともに、その波面収差情報からデフォー
カス成分を求める。
First, the projection system 45a of the AF sensor 45
Thus, the pattern image AF-ij of the slit-shaped opening SP-ij is formed on the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75. In this state, the wafer stage WST is arranged at the reference position stored in advance in the main control system 33 based on the position information from the AF sensor 45. Then, an image of the pinhole PH on the test reticle Rt is formed on the detection surface 76 of the wavefront aberration measurement unit 75. Then, wafer stage drive unit 39 drives wafer stage WST in the XY plane to match the center of detection surface 76 with the image of pinhole PH at the desired image height. In this state, the wavefront aberration information of the projection optical system PL is measured and the defocus component is obtained from the wavefront aberration information according to the method described above.

【0077】このとき求められるデフォーカス成分は、
ウエハステージWSTを主制御系33に予め記憶されて
いる基準位置に配置した状態で生じている投影光学系P
Lの結像面とウエハWの露光面Wfとの投影光学系PL
の光軸方向(Z方向)の位置ずれ量を示すものとなって
いる。そこで、主制御系33は、ウエハステージ制御部
42を介してZステージ駆動部38によりZステージ3
6を前記デフォーカス成分がゼロとなるようにZ方向に
移動させる。これにより、波面収差測定ユニット75の
検出面76が、投影光学系PLの実際の結像面と一致し
た合わせ込み状態となる。
The defocus component obtained at this time is
Projection optical system P generated when wafer stage WST is arranged at a reference position stored in advance in main control system 33.
A projection optical system PL for the image plane of L and the exposure surface Wf of the wafer W
It shows the amount of positional deviation in the optical axis direction (Z direction). Therefore, the main control system 33 controls the Z stage 3 by the Z stage drive unit 38 via the wafer stage control unit 42.
6 is moved in the Z direction so that the defocus component becomes zero. As a result, the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 is brought into a fitting state in which the detection surface 76 matches the actual image formation surface of the projection optical system PL.

【0078】ここで、この波面収差測定ユニット75
は、その検出面76がウエハステージWSTのZステー
ジ36上に載置されるウエハWの露光面Wfとほぼ同一
面をなすように配置されている。このため、この検出面
76の位置は、ウエハWの露光時におけるウエハWの合
わせ込み位置となる。
Here, the wavefront aberration measuring unit 75
Is arranged such that its detection surface 76 is substantially flush with the exposure surface Wf of the wafer W placed on the Z stage 36 of the wafer stage WST. Therefore, the position of the detection surface 76 is the alignment position of the wafer W when the wafer W is exposed.

【0079】そして、主制御系33は、この合わせ込み
状態において、波面収差測定ユニット75の検出面76
で反射され、AFセンサ45のCCD80上に再結像さ
れた前記スリット状開口SP−ijの像の位置情報を、新
たな基準位置として記憶し直す。そして、前記主制御系
33は、レチクルR上のパターンをウエハW上に転写す
る際には、この新たな基準位置に基づいてウエハWの露
光面Wfを投影光学系PLの結像面に合わせ込むよう
に、Zステージ駆動部38によりZステージ36を移動
させる。
Then, the main control system 33, in this adjusted state, detects the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75.
The position information of the image of the slit-shaped aperture SP-ij that is reflected on the CCD 80 of the AF sensor 45 and re-formed on the CCD 80 is stored as a new reference position. When the pattern on the reticle R is transferred onto the wafer W, the main control system 33 aligns the exposure surface Wf of the wafer W with the image formation surface of the projection optical system PL based on this new reference position. The Z stage 36 is moved by the Z stage drive unit 38 so as to be retracted.

【0080】従って、本実施形態によれば、以下のよう
な効果を得ることができる。 (イ) この露光装置では、投影光学系PLの結像面に
対するウエハWの露光面Wfの位置を検出するAFセン
サ45を備えており、ウエハステージWSTには投影光
学系PLの波面収差情報を求める波面収差測定ユニット
75が取り付けられる。そして、露光装置全体の動作を
制御する主制御系33は、その波面収差測定ユニット7
5により求められた投影光学系PLの波面収差情報に基
づいて、前記AFセンサで検出される前記ウエハWの露
光面Wfの位置情報を補正するようになっている。
Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained. (B) This exposure apparatus is provided with the AF sensor 45 for detecting the position of the exposure surface Wf of the wafer W with respect to the image plane of the projection optical system PL, and the wafer stage WST is provided with the wavefront aberration information of the projection optical system PL. A desired wavefront aberration measuring unit 75 is attached. The main control system 33, which controls the operation of the entire exposure apparatus, includes the wavefront aberration measurement unit 7
The position information of the exposure surface Wf of the wafer W detected by the AF sensor is corrected on the basis of the wavefront aberration information of the projection optical system PL obtained in Step 5.

【0081】この露光装置では、投影光学系PLの結像
面に対するウエハWの露光面Wfの位置を検出する際
に、その露光面Wfの位置情報が投影光学系PLの波面
収差情報に基づいて補正される。このため、ウエハWの
露光面Wfの位置情報から投影光学系PLに残存する各
種の収差の影響が排除され、前記投影光学系PLの結像
面に対する露光面Wfの位置情報をより正確に検出する
ことができる。
In this exposure apparatus, when detecting the position of the exposure surface Wf of the wafer W with respect to the image plane of the projection optical system PL, the position information of the exposure surface Wf is based on the wavefront aberration information of the projection optical system PL. Will be corrected. Therefore, the influence of various aberrations remaining in the projection optical system PL is eliminated from the position information of the exposure surface Wf of the wafer W, and the position information of the exposure surface Wf with respect to the image plane of the projection optical system PL is detected more accurately. can do.

【0082】(ロ)この露光装置では、主制御系33
が、AFセンサ45で検出されたウエハWの露光面Wf
と同一平面内に配置された波面収差測定ユニット75の
検出面76の位置情報に基づいて、投影光学系PLの結
像面とウエハWの露光面Wfとの相対位置を調整する。
また、主制御系33は、波面収差測定ユニット75を制
御し、投影光学系PLの結像面と波面収差測定ユニット
75の検出面76との相対位置を調整した後に、投影光
学系PLの波面収差情報を求めさせるようになってい
る。
(B) In this exposure apparatus, the main control system 33
Is the exposure surface Wf of the wafer W detected by the AF sensor 45.
The relative position between the image forming surface of the projection optical system PL and the exposure surface Wf of the wafer W is adjusted based on the position information of the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 arranged on the same plane.
Further, the main control system 33 controls the wavefront aberration measuring unit 75, adjusts the relative position between the image forming surface of the projection optical system PL and the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75, and then adjusts the wavefront of the projection optical system PL. Aberration information is requested.

【0083】つまり、この露光装置では、AFセンサ4
5で検出された投影光学系PLの結像面に対する波面収
差測定ユニット75の検出面76の位置情報に基づい
て、結像面と検出面76との相対位置が調整される。そ
して、この状態で、投影光学系PLの波面収差情報が求
められる。このため、ウエハWの露光面Wfの位置情報
において、投影光学系PLの波面収差情報(デフォーカ
ス成分等)の影響をより正確に把握することができ、ウ
エハWの露光面Wfの位置情報の検出精度をさらに向上
することができる。
That is, in this exposure apparatus, the AF sensor 4
Based on the position information of the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 with respect to the image formation surface of the projection optical system PL detected in 5, the relative position between the image formation surface and the detection surface 76 is adjusted. Then, in this state, the wavefront aberration information of the projection optical system PL is obtained. Therefore, in the position information of the exposure surface Wf of the wafer W, the influence of the wavefront aberration information (defocus component etc.) of the projection optical system PL can be grasped more accurately, and the position information of the exposure surface Wf of the wafer W can be obtained. The detection accuracy can be further improved.

【0084】(ハ) この露光装置では、主制御系33
が、投影光学系PLの波面収差情報のうち、デフォーカ
ス成分を用いて、AFセンサ45で検出されるウエハW
の露光面Wfの位置情報を補正するようになっている。
(C) In this exposure apparatus, the main control system 33
However, the wafer W detected by the AF sensor 45 using the defocus component of the wavefront aberration information of the projection optical system PL.
The position information of the exposure surface Wf is corrected.

【0085】この露光装置では、投影光学系PLの結像
面に対するウエハWの露光面Wfと同一平面内に配置さ
れた波面収差測定ユニット75の検出面76の位置に応
じて、波面収差情報のデフォーカス成分が変化する。こ
のため、投影光学系PLの結像面からのウエハWの露光
面Wfの離隔状態を容易かつより正確に把握することが
でき、投影光学系PLの結像面とウエハWの露光面Wf
との相対位置の調整を容易かつより正確に行うことがで
きる。
In this exposure apparatus, according to the position of the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 arranged in the same plane as the exposure surface Wf of the wafer W with respect to the image formation surface of the projection optical system PL, the wavefront aberration information is displayed. The defocus component changes. Therefore, the separation state of the exposure surface Wf of the wafer W from the image plane of the projection optical system PL can be grasped easily and more accurately, and the image plane of the projection optical system PL and the exposure surface Wf of the wafer W can be grasped.
The relative position with respect to can be adjusted easily and more accurately.

【0086】(ニ) この波面収差測定ユニット75
は、そのウエハWを保持するウエハステージWSTに対
して着脱可能に搭載されている。このため、AFセンサ
45で検出されたウエハWの露光面Wfの位置情報を、
必要に応じて容易かつ正確に補正することができるだけ
でなく、波面収差測定が不要なときには波面収差測定ユ
ニット75を取り外しておくことができ、投影光学系P
Lを含む露光装置全体の小型化することができる。
(D) This wavefront aberration measuring unit 75
Is detachably mounted on the wafer stage WST holding the wafer W. Therefore, the position information of the exposure surface Wf of the wafer W detected by the AF sensor 45 is
Not only can it be easily and accurately corrected as required, but the wavefront aberration measuring unit 75 can be removed when the wavefront aberration measurement is unnecessary, and the projection optical system P
The entire exposure apparatus including L can be downsized.

【0087】(ホ) この露光装置では、AFセンサ4
5が、投影光学系PLの結像面内にウエハWの露光面W
fの位置を検出するための複数の検出点AF−ijを設
定、すなわちスリット状開口SP−ijの像を投影するよ
うになっている。そして、前記複数の検出点AF−ij
で、波面収差測定ユニット75による波面収差情報の測
定が行えるようになっている。
(E) In this exposure apparatus, the AF sensor 4
5 is an exposure surface W of the wafer W within the image plane of the projection optical system PL.
A plurality of detection points AF-ij for detecting the position of f are set, that is, an image of the slit-shaped opening SP-ij is projected. Then, the plurality of detection points AF-ij
Thus, the wavefront aberration measuring unit 75 can measure the wavefront aberration information.

【0088】この露光装置では、ウエハWの露光面Wf
の位置を検出するための検出点AF−ijで、投影光学系
PLの波面収差情報が求められる。このため、各検出点
AF−ijにおけるウエハWの露光面Wfの位置情報を、
一層正確に補正することができる。
In this exposure apparatus, the exposure surface Wf of the wafer W is
The wavefront aberration information of the projection optical system PL is obtained at the detection point AF-ij for detecting the position of. Therefore, the position information of the exposure surface Wf of the wafer W at each detection point AF-ij is
It can be corrected more accurately.

【0089】(ヘ) この露光装置では、主制御系33
に記憶され、AFセンサ45によるウエハWの露光面W
fの位置測定の前提となるZステージ36の基準位置
が、投影光学系PLの波面収差情報に基づいて補正され
る。そして、この補正された基準位置に基づいて、ウエ
ハWの露光面Wfの投影光学系PLの結像面に対する合
わせ込み位置が補正される。
(F) In this exposure apparatus, the main control system 33
And the exposure surface W of the wafer W stored by the AF sensor 45.
The reference position of the Z stage 36, which is a prerequisite for the position measurement of f, is corrected based on the wavefront aberration information of the projection optical system PL. Then, the alignment position of the exposure surface Wf of the wafer W with respect to the image plane of the projection optical system PL is corrected based on the corrected reference position.

【0090】このため、この露光装置では、AFセンサ
45をより正確に較正することができる。これにより、
ウエハWの露光面Wfに投影光学系PLの結像面に対す
る予想外のずれが生じるのを排除することができる。言
い換えると、ウエハWの露光面Wfの位置をより正確に
検出するできるとともに、その露光面Wfの投影光学系
PLの結像面に対する合わせ込み操作の精度が向上され
る。従って、この露光装置では、露光精度を向上するこ
とができて、より微細なパターンの露光に対応すること
ができる。
Therefore, in this exposure apparatus, the AF sensor 45 can be calibrated more accurately. This allows
It is possible to prevent the exposure surface Wf of the wafer W from being unexpectedly displaced from the image plane of the projection optical system PL. In other words, the position of the exposure surface Wf of the wafer W can be detected more accurately, and the accuracy of the alignment operation of the exposure surface Wf with the image plane of the projection optical system PL is improved. Therefore, in this exposure apparatus, the exposure accuracy can be improved, and exposure of a finer pattern can be handled.

【0091】(第2実施形態)つぎに、本発明の第2実
施形態について、前記第1実施形態と異なる部分を中心
に説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on parts different from the first embodiment.

【0092】この第2実施形態では、図12に示すよう
に、複数の像高位置(検出点AF−ij)における投影光
学系PLの波面収差情報の測定結果に基づいて、その投
影光学系PLの結像面ISに像面湾曲等が生じている場
合に、ウエハWの露光面Wfの合わせ込み位置を調整す
る例を示している。ここで、図12(a)は投影光学系
PLの結像面ISに像面湾曲が生じている場合の例であ
り、図12(b)はその結像面ISに像面湾曲に加えて
像面傾斜を生じている場合の例である。
In the second embodiment, as shown in FIG. 12, the projection optical system PL is based on the measurement result of the wavefront aberration information of the projection optical system PL at a plurality of image height positions (detection points AF-ij). 2 shows an example in which the alignment position of the exposure surface Wf of the wafer W is adjusted when the image plane IS has a field curvature or the like. Here, FIG. 12A is an example in the case where the image plane IS of the projection optical system PL is curved, and FIG. 12B shows the image plane IS in addition to the field curvature. This is an example of the case where the image plane tilt occurs.

【0093】図12(a)に示す、投影光学系PLの結
像面ISに像面湾曲が生じているような場合には、結像
面ISの最も投影光学系PL側の部分と最もウエハW側
の部分とが、その投影光学系PLの光軸方向(Z方向)
に投影光学系PLの焦点深度の範囲内に収まらなくなる
ことがあり得る。特に、半導体素子製造用の露光装置に
おいては、回路パターンの近年の著しい微細化に伴っ
て、露光光ELが短波長化するだけでなく、投影光学系
PLの開口数(N.A.)がますます拡大されてきてい
る。このような、投影光学系PLの開口数の拡大によ
り、その投影光学系PLの焦点深度がますます浅くなっ
てきている。
When the image plane IS of the projection optical system PL has a field curvature as shown in FIG. 12A, the portion of the image plane IS closest to the projection optical system PL and the wafer most. The part on the W side is the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL.
Moreover, the projection optical system PL may not be within the range of the depth of focus. Particularly, in the exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, not only the exposure light EL has a shorter wavelength due to the remarkable miniaturization of the circuit pattern in recent years, but also the numerical aperture (NA) of the projection optical system PL is increased. It is getting bigger and bigger. Due to such an increase in the numerical aperture of the projection optical system PL, the depth of focus of the projection optical system PL is becoming shallower.

【0094】これに対して、図12(a)に示す例で
は、主制御系33は、前記第1実施形態と同様の方法
で、複数の検出点AF−ijについてそれぞれ投影光学系
PLの波面収差情報を求める。次いで、主制御系33
は、それらの各波面収差情報からそれぞれデフォーカス
成分を求め、そのデフォーカス成分の平均位置を求め
る。主制御系33は、この平均位置に基づいてZステー
ジ36の基準位置を新たに設定し、その新たな基準位置
を記憶し直す。これにより、AFセンサ45の較正がな
される。
On the other hand, in the example shown in FIG. 12 (a), the main control system 33 uses the same method as in the first embodiment to determine the wavefronts of the projection optical system PL for a plurality of detection points AF-ij. Obtain aberration information. Then, the main control system 33
Calculates the defocus component from each of the wavefront aberration information and calculates the average position of the defocus component. The main control system 33 newly sets the reference position of the Z stage 36 based on this average position, and stores the new reference position again. As a result, the AF sensor 45 is calibrated.

【0095】そして、主制御系33は、較正されたAF
センサ45を用いて、ウエハWの露光面Wfを検出しつ
つ、前記Zステージ駆動部38を制御して前記平均位置
に基づいて設定された合わせ込み面TSに前記ウエハW
の露光面Wfが一致するようにZステージ36を駆動さ
せる。これにより、湾曲した結像面IS内で、各検出点
AF−ijにおける焦点深度の自由度を振り分けて、全て
の検出点AF−ijにおいて前記露光面Wfを限られた投
影光学系PLの焦点深度内に収めることが可能となる。
Then, the main control system 33 uses the calibrated AF
While the sensor 45 is used to detect the exposure surface Wf of the wafer W, the Z stage drive unit 38 is controlled to set the wafer W on the alignment surface TS set based on the average position.
The Z stage 36 is driven so that the exposed surfaces Wf of the two coincide with each other. As a result, the degree of freedom of the depth of focus at each detection point AF-ij is distributed in the curved image formation surface IS, and the exposure surface Wf is limited to the focus of the projection optical system PL at all detection points AF-ij. It is possible to fit within the depth.

【0096】また、図12(b)に示すような、投影光
学系PLの結像面ISに、さらに像面傾斜が生じている
ような場合には、前述の図12(a)と同様の方法で、
主制御系33は、複数の検出点AF−ijにおける波面収
差情報からそのデフォーカス成分の平均位置を求める。
そして、その平均位置に基づいて設定された設定された
合わせ込み面TSに前記ウエハWの露光面Wfが一致す
るようにZステージ36を駆動させる。
Further, as shown in FIG. 12B, when the image plane IS of the projection optical system PL is further tilted, the same as in FIG. 12A described above. By the way
The main control system 33 obtains the average position of the defocus component from the wavefront aberration information at the plurality of detection points AF-ij.
Then, the Z stage 36 is driven so that the exposure surface Wf of the wafer W coincides with the set alignment surface TS set based on the average position.

【0097】この場合には、主制御系33は、ウエハW
の露光面Wfが投影光学系PLの像面傾斜に対応するよ
うに、Zステージ駆動部38を介して、Zステージ36
の各支持機構60〜62の駆動量をそれぞれ変化させ
る。これにより、投影光学系PLの結像面ISに、像面
湾曲のみならず像面傾斜が生じているような場合にも、
ウエハWの露光面Wf全体における投影光学系PLの結
像面ISに対するずれを小さく抑えて、投影光学系PL
の焦点深度内に収めることができる。
In this case, the main control system 33 controls the wafer W
So that the exposure surface Wf of the Z stage 36 corresponds to the image plane tilt of the projection optical system PL.
The drive amount of each of the support mechanisms 60 to 62 is changed. As a result, even when the image plane IS of the projection optical system PL has an image plane inclination as well as an image plane inclination,
The deviation of the projection optical system PL with respect to the image formation plane IS on the entire exposure surface Wf of the wafer W is suppressed to a small level, and the projection optical system PL is
Can be within the depth of focus of.

【0098】従って、本実施形態によれば、前記第1実
施形態における(イ)〜(ヘ)に記載の効果に加えて、
以下のような効果を得ることができる。 (ト) この露光装置では、波面収差測定ユニット75
が、投影光学系PLの結像面内の複数の像高位置で投影
光学系PLの波面収差情報を求め、主制御系33は求め
られた複数の波面収差情報に基づいてウエハW面の位置
情報を補正するようになっている。
Therefore, according to the present embodiment, in addition to the effects (a) to (f) in the first embodiment,
The following effects can be obtained. (G) In this exposure apparatus, the wavefront aberration measuring unit 75
Is to obtain the wavefront aberration information of the projection optical system PL at a plurality of image height positions in the image plane of the projection optical system PL, and the main control system 33 determines the position of the wafer W surface based on the obtained plurality of wavefront aberration information. It is designed to correct information.

【0099】この露光装置では、例えば投影光学系PL
の結像面に像面湾曲、像面傾斜等が生じているような場
合において、複数の像高位置での波面収差情報に基づい
て、各像高位置における投影光学系PLの焦点深度を振
り分けることが可能になる。ここで、投影光学系PLの
大開口数化及び露光光ELのさらなる短波長化の流れの
中で、ますます投影光学系PLの焦点深度は浅くなって
いる。これに対して、前記構成を採用することで、限ら
れた焦点深度の中で、焦点深度に余裕のある像高位置で
の焦点深度の自由度を、焦点深度に余裕のない像高位置
に振り分けて、投影光学系PLの結像面とウエハWの露
光面Wfとの相対位置を好適に調整することができる。
In this exposure apparatus, for example, the projection optical system PL
In the case where an image plane curvature, an image plane inclination, or the like is generated on the image forming plane of, the depth of focus of the projection optical system PL at each image height position is distributed based on the wavefront aberration information at a plurality of image height positions. It will be possible. Here, as the numerical aperture of the projection optical system PL is increased and the wavelength of the exposure light EL is further shortened, the depth of focus of the projection optical system PL is becoming shallower. On the other hand, by adopting the above configuration, the degree of freedom of the depth of focus at an image height position with a sufficient depth of focus within the limited depth of focus can be changed to an image height position with a small depth of focus. The relative position between the image plane of the projection optical system PL and the exposure surface Wf of the wafer W can be adjusted appropriately.

【0100】(第3実施形態)つぎに、本発明の第3実
施形態について、前記各実施形態と異なる部分を中心に
説明する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described focusing on the points different from the above-mentioned embodiments.

【0101】この第3実施形態では、図13に示すよう
に、測定光RLに球面波SWを発生させるためのピンホ
ールパターン101が、レチクルステージRST上に設
けられている。このピンホールパターン101は、レチ
クルステージRSTの走査方向(Y方向)の両端で、か
つレチクルRを載置するレチクル載置部102の外側の
周縁部103に設けられている。このピンホールパター
ン101は、レチクルステージRSTの走査方向と交差
する方向に一列に列設された複数のピンホールPHを有
している。
In the third embodiment, as shown in FIG. 13, the pinhole pattern 101 for generating the spherical wave SW in the measurement light RL is provided on the reticle stage RST. The pinhole pattern 101 is provided on both ends of the reticle stage RST in the scanning direction (Y direction) and on the outer peripheral edge portion 103 of the reticle mounting portion 102 on which the reticle R is mounted. This pinhole pattern 101 has a plurality of pinholes PH arranged in a line in a direction intersecting the scanning direction of reticle stage RST.

【0102】このピンホールパターン101を使用する
場合には、投影光学系PLの結像面上の所望の像高位置
にピンホールPHの像が形成されるように、レチクルス
テージ駆動部29によりレチクルステージRSTをY方
向に駆動させ、ピンホールパターン101を所定位置に
配置する。次いで、前記各実施形態と同様に、ピンホー
ルパターン101のピンホールPH上に測定光RLを照
射して球面波SWを発生させ、投影光学系PLを介して
波面収差測定ユニット75に入射させ、投影光学系PL
の波面収差情報を求める。
When this pinhole pattern 101 is used, the reticle stage driving unit 29 causes the reticle stage driving unit 29 to form an image of the pinhole PH at a desired image height position on the image plane of the projection optical system PL. The stage RST is driven in the Y direction and the pinhole pattern 101 is arranged at a predetermined position. Then, similarly to each of the above-described embodiments, the measuring light RL is irradiated onto the pinhole PH of the pinhole pattern 101 to generate the spherical wave SW, which is incident on the wavefront aberration measuring unit 75 via the projection optical system PL. Projection optical system PL
The wavefront aberration information of is obtained.

【0103】次に、このピンホールパターン101を用
いて、XY平面内での波面収差情報の分布を求める場合
の手順について説明する。まず、ピンホールパターン1
01をY方向の所定に配置して、X方向に列設されたピ
ンホールPHのいくつかを用いて、順にそのピンホール
PHの像に波面収差測定ユニット75を対応させ、それ
ぞれ波面収差情報を測定する。次いで、レチクルステー
ジRSTをY方向に所定距離だけ移動させるとともに、
波面収差測定ユニット75も対応ように移動させて、同
様の波面収差情報の測定を繰り返す。
Next, a procedure for obtaining the distribution of wavefront aberration information in the XY plane using this pinhole pattern 101 will be described. First, pinhole pattern 1
01 is arranged at a predetermined position in the Y direction, and by using some of the pinholes PH arranged in the X direction, the wavefront aberration measurement unit 75 is sequentially made to correspond to the images of the pinholes PH, and the wavefront aberration information is obtained respectively. taking measurement. Next, while moving the reticle stage RST in the Y direction by a predetermined distance,
The wavefront aberration measuring unit 75 is also moved correspondingly, and the same measurement of wavefront aberration information is repeated.

【0104】従って、本実施形態によれば、前記各実施
形態における(イ)〜(ト)に記載の効果に加えて、以
下のような効果を得ることができる。 (チ) この露光装置では、波面収差情報測定時に球面
波SWを発生させるピンホールパターン101が、レチ
クルステージRST上に設けられている。このため、波
面収差測定時にピンホールPHが形成されたテストレチ
クルRtを別途用意する必要がなく、波面収差測定時に
使用する部品点数の削減を図ることができる。また、こ
のピンホールパターン101は、波面収差情報の要否に
よって系外に着脱する必要がなく、ピンホールPHが不
用意に変形されるおそれを低減することができて、長期
間にわたって精度のよい波面収差情報の測定を行うこと
ができる。さらに、ピンホールパターン101の着脱の
必要がないため、波面収差情報の測定時における露光装
置の停止時間を短縮することができて、露光装置のスル
ープットを向上することができる。
Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects described in (a) to (g) in each of the above embodiments. (H) In this exposure apparatus, the pinhole pattern 101 for generating the spherical wave SW at the time of measuring the wavefront aberration information is provided on the reticle stage RST. Therefore, it is not necessary to separately prepare a test reticle Rt in which the pinhole PH is formed at the time of measuring the wavefront aberration, and it is possible to reduce the number of components used at the time of measuring the wavefront aberration. Further, this pinhole pattern 101 does not need to be attached / detached outside the system depending on whether or not the wavefront aberration information is necessary, and it is possible to reduce the possibility that the pinhole PH is inadvertently deformed, and the accuracy is long-term. Wavefront aberration information can be measured. Further, since it is not necessary to attach / detach the pinhole pattern 101, the stop time of the exposure apparatus at the time of measuring the wavefront aberration information can be shortened, and the throughput of the exposure apparatus can be improved.

【0105】(変更例)なお、本発明の実施形態は、以
下のように変更してもよい。 ・ 前記第1実施形態において、投影光学系PLの波面
収差情報のデフォーカス成分に基づいてAFセンサ45
の較正を行った後、再度投影光学系PLの波面収差情報
の測定を行い、その波面収差情報のデフォーカス成分が
ゼロになるようにZステージ36をZ方向に移動させ
る。そして、主制御系33が、この状態でのAFセンサ
45のCCD80上に再結像されたスリット状開口SP
−ijの位置情報を、改めて基準位置として記憶し直すよ
うにしてもよい。また、これら一連の操作は、基準位置
の改訂後に測定される投影光学系PLの波面収差情報の
デフォーカス成分が、ほぼゼロになるまで繰り返し行っ
てもよい。
(Modification) The embodiment of the present invention may be modified as follows. In the first embodiment, the AF sensor 45 is based on the defocus component of the wavefront aberration information of the projection optical system PL.
After the calibration is performed, the wavefront aberration information of the projection optical system PL is measured again, and the Z stage 36 is moved in the Z direction so that the defocus component of the wavefront aberration information becomes zero. The main control system 33 then re-images the slit-shaped aperture SP on the CCD 80 of the AF sensor 45 in this state.
The position information of −ij may be stored again as the reference position. Further, these series of operations may be repeated until the defocus component of the wavefront aberration information of the projection optical system PL measured after the revision of the reference position becomes almost zero.

【0106】このようにした場合、AFセンサ45をさ
らに一層正確に較正することができ、投影光学系PLの
結像面に対するウエハWの露光面Wfの位置情報を一層
高精度に検出することができる。
In this case, the AF sensor 45 can be calibrated more accurately, and the position information of the exposure surface Wf of the wafer W with respect to the image plane of the projection optical system PL can be detected with higher accuracy. it can.

【0107】・ 前記第2実施形態において、複数の像
高位置(検出点AF−ij)における投影光学系PLの波
面収差情報の測定結果のうちで、一部の検出点AF−ij
におけるデフォーカス成分が特に大きくて、焦点深度の
自由度が特に小さくなっているような場合が生じ得る。
このような場合には、例えば次のような方法でウエハW
の露光面Wfの合わせ込み位置を調整してもよい。
In the second embodiment, some of the detection points AF-ij among the measurement results of the wavefront aberration information of the projection optical system PL at a plurality of image height positions (detection points AF-ij).
There may be a case where the defocus component in is particularly large and the degree of freedom of the depth of focus is particularly small.
In such a case, for example, the wafer W
The alignment position of the exposed surface Wf may be adjusted.

【0108】すなわち、主制御系33は、デフォーカス
成分の大きな検出点AF−ijにおける測定結果を除い
て、他の検出点AF−ijのデフォーカス成分の平均位置
を求め、この平均位置を新たな基準位置として記憶し直
すようにしてもよい。また、デフォーカス成分の大きな
検出点AF−ijのうちで、最も焦点深度の自由度が小さ
い検出点AF−ijのデフォーカス成分に基づいて、新た
な基準位置を記憶し直すようにしてもよい。ただし、こ
の場合には、他の検出点AF−ijにおける焦点深度の自
由度が十分に確保されている必要がある。
That is, the main control system 33 finds the average position of the defocus components of the other detection points AF-ij, excluding the measurement result at the detection point AF-ij having a large defocus component, and newly calculates this average position. The reference position may be stored again. Further, among the detection points AF-ij having a large defocus component, a new reference position may be stored again based on the defocus component of the detection point AF-ij having the smallest degree of freedom of the depth of focus. . However, in this case, the degree of freedom of the depth of focus at the other detection points AF-ij needs to be sufficiently secured.

【0109】・ 前記第3実施形態において、レチクル
ステージRST上のピンホールパターン101として、
レチクルステージRSTの走査方向に複数列のピンホー
ルPHを列設してもよい。
In the third embodiment, as the pinhole pattern 101 on the reticle stage RST,
A plurality of rows of pinholes PH may be provided in a row in the scanning direction of reticle stage RST.

【0110】・ 前記各実施形態では、波面収差測定ユ
ニット75をウエハステージWST上のZステージ36
の取付凹部74に着脱可能に装着する構成としたが、前
記波面収差測定ユニット75を前記Zステージ36の側
面または隅部に設けた切欠部に対して着脱可能に装着す
る構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the wavefront aberration measuring unit 75 is used as the Z stage 36 on the wafer stage WST.
The wavefront aberration measuring unit 75 may be detachably attached to the notch provided on the side surface or the corner of the Z stage 36.

【0111】また、前記波面収差測定ユニット75をZ
ステージ36上に直接に固定配置し、またはウエハホル
ダ37を介して載置するような構成としてもよい。な
お、この場合には、投影光学系PLの波面収差の測定に
際して、ウエハステージWSTを投影光学系PLの光軸
AXの方向に沿って移動させ、前記波面収差測定ユニッ
ト75の検出面76を前記投影光学系PLの結像面に一
致させる必要がある。
Further, the wavefront aberration measuring unit 75 is set to Z
It may be arranged such that it is directly fixedly arranged on the stage 36 or is mounted via the wafer holder 37. In this case, when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL, the wafer stage WST is moved along the direction of the optical axis AX of the projection optical system PL, and the detection surface 76 of the wavefront aberration measuring unit 75 is set to the above-mentioned. It is necessary to match the image plane of the projection optical system PL.

【0112】これらのようにした場合、ウエハステージ
WST上に取付凹部74を設ける必要がなく、ウエハス
テージWSTの構成の簡素化を図ることができるという
効果が得られる。
In such a case, there is no need to provide the mounting recess 74 on the wafer stage WST, and the structure of the wafer stage WST can be simplified.

【0113】・ 前記各実施形態では、可動ミラー71
を露光光ELの光路内に出入可能に配備して、測定光R
Lを投影光学系PLに導くようにしたが、測定光源73
及び可動ミラー71を照明光学系27に対して着脱可能
に装着するようにしてもよい。この場合、前記可動ミラ
ー71は、固定式のものであってもかまわない。また、
測定光源73を設けることなく、露光光源21からの露
光光ELをそのまま使用して、投影光学系PLの波面収
差を測定するように構成してもよい。
In each of the above embodiments, the movable mirror 71
Is placed so that it can enter and leave the optical path of the exposure light EL, and the measurement light R
Although L is guided to the projection optical system PL, the measurement light source 73
The movable mirror 71 may be detachably attached to the illumination optical system 27. In this case, the movable mirror 71 may be a fixed type. Also,
The exposure light EL from the exposure light source 21 may be used as it is without providing the measurement light source 73 to measure the wavefront aberration of the projection optical system PL.

【0114】このようにした場合、照明光学系27の周
辺構成の簡素化を図ることができるという効果が得られ
る。 ・ 前記各実施形態では、Zステージ36により、投影
光学系PLの結像面に対する波面収差測定ユニット75
の検出面76の位置を調整するための調整機構を構成し
たが、結像特性制御部94により調整機構を構成して、
投影光学系PLの結像面の位置を変更して、検出面76
と投影光学系PLの結像面との相対位置を調整するよう
にしてもよい。
In such a case, the effect that the peripheral structure of the illumination optical system 27 can be simplified can be obtained. In each of the above embodiments, the Z-stage 36 is used to measure the wavefront aberration measuring unit 75 with respect to the image plane of the projection optical system PL.
Although the adjusting mechanism for adjusting the position of the detection surface 76 of is configured, the adjusting mechanism is configured by the imaging characteristic control unit 94,
By changing the position of the image plane of the projection optical system PL, the detection plane 76
It is also possible to adjust the relative position between and the image plane of the projection optical system PL.

【0115】このようにした場合でも、前記実施形態と
同様の効果を得ることができる。 ・ 前記各実施形態では、投影光学系PLの結像特性を
結像特性制御部94及び各駆動素子92、93により調
整するようにしたが、例えば各レンズエレメント86、
88、90間に厚さの異なるワッシャ等で調整するよう
にしてもよい。また、前記投影光学系PLを複数に分割
された鏡筒内に収容し、各鏡筒間の距離を変更するよう
にしてもよい。
Even in this case, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. In each of the above embodiments, the image forming characteristic of the projection optical system PL is adjusted by the image forming characteristic control unit 94 and the driving elements 92, 93. However, for example, each lens element 86,
You may make it adjust between 88 and 90 with washers etc. with different thickness. Further, the projection optical system PL may be housed in a plurality of divided lens barrels, and the distance between the lens barrels may be changed.

【0116】このようにした場合、投影光学系PLの周
辺構成の簡素化を図ることができるという効果が得られ
る。 ・ 前記各実施形態において、投影光学系PLに入射す
る測定光RLに球面波SWを発生させるための光学部材
として、例えば次のようなものを採用してもよい。すな
わち、投影光学系PLの波面収差を測定するに際して
は、テストレチクルRtに代えて、レチクルステージR
ST上に開口部を形成し、この開口部を塞ぐように取り
付けられた透明板上に、ピンホールパターン101を形
成してもよい。その他に、通常のデバイス用レチクル
に、同様のピンホールパターン101を形成してもよ
い。
In such a case, the effect that the peripheral structure of the projection optical system PL can be simplified can be obtained. In each of the above-mentioned embodiments, the following may be adopted as an optical member for generating the spherical wave SW in the measurement light RL incident on the projection optical system PL. That is, when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL, the reticle stage R is used instead of the test reticle Rt.
An opening may be formed on the ST, and the pinhole pattern 101 may be formed on the transparent plate attached so as to close the opening. In addition, the same pinhole pattern 101 may be formed on a normal device reticle.

【0117】・ 前記各実施形態では、露光装置で用い
られる露光光ELとしてエキシマレーザ光のパルス光を
露光光ELとしたが、例えば金属蒸気レーザやYAGレ
ーザの高調波、あるいはg線、h線、i線等の超高圧水
銀ランプの輝線等の連続光を採用してもよい。
In each of the above embodiments, the pulsed light of the excimer laser light is used as the exposure light EL used in the exposure apparatus. However, for example, a harmonic of a metal vapor laser or a YAG laser, or a g-line or h-line is used. , Continuous rays such as bright lines of ultra-high pressure mercury lamps such as i-line may be used.

【0118】・ 前記各実施形態では、測定光RLをD
FB半導体レーザまたはファイバーレーザの高調波とし
たが、測定光RLとして、例えばアルゴンランプ、クリ
プトンランプ、キセノンランプ等の希ガス放電ランプ、
キセノン−水銀ランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、白熱
灯、水銀灯、ナトリウムランプ、メタルハライドランプ
等から出射される紫外光、可視光または赤外光、または
それらの光を単波長化した光の高調波、YAGレーザ
光、金属蒸気レーザ光等の高調波を採用してもよい。
In each of the above embodiments, the measurement light RL is set to D
The harmonics of the FB semiconductor laser or the fiber laser are used, but as the measurement light RL, for example, a rare gas discharge lamp such as an argon lamp, a krypton lamp, or a xenon lamp,
Xenon-mercury lamps, halogen lamps, fluorescent lamps, incandescent lamps, mercury lamps, sodium lamps, metal halide lamps, and other ultraviolet light, visible light or infrared light, or harmonics of light obtained by converting those lights into single wavelengths, Harmonics such as YAG laser light and metal vapor laser light may be used.

【0119】・ 前記各実施形態では、シャック−ハル
トマン方式により投影光学系PLの収差を波面収差とし
て測定する方法を採用したが、位相回復法によって光学
像複素振幅分布から投影光学系PLの波面収差を求め
る、いわゆるPSF(ポイント・スプレッド・ファンク
ション)方式を採用してもよい。
In each of the above-described embodiments, the method of measuring the aberration of the projection optical system PL as the wavefront aberration by the Shack-Hartmann method is adopted, but the wavefront aberration of the projection optical system PL is calculated from the optical image complex amplitude distribution by the phase restoration method. A so-called PSF (point spread function) method for obtaining

【0120】・ 前記各実施形態では、露光装置の投影
光学系PLを波面収差の測定対象の被検光学系として具
体化したが、露光装置とは異なった光学装置、例えばウ
エハ検査測定機などの光学系の波面収差測定装置に具体
化してもよい。
In each of the above-described embodiments, the projection optical system PL of the exposure apparatus is embodied as the test optical system for measuring the wavefront aberration, but an optical apparatus different from the exposure apparatus, such as a wafer inspection / measuring machine, is used. It may be embodied in a wavefront aberration measuring device of an optical system.

【0121】・ 前記各実施形態では、本発明を半導体
素子製造用の走査露光型の露光装置に具体化したが、例
えばステップ・アンド・リピート方式により一括露光を
行う露光装置に具体化してもよい。また、液晶表示素
子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイス製
造用の露光装置、レチクル等のフォトマスク製造用の露
光装置に具体化してもよい。
In each of the above-described embodiments, the present invention is embodied as a scanning exposure type exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, but may be embodied as an exposure apparatus that performs collective exposure by a step-and-repeat method, for example. . Further, it may be embodied as an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a liquid crystal display element, an image pickup element, a thin film magnetic head, or an exposure apparatus for manufacturing a photomask such as a reticle.

【0122】・ 前記各実施形態では、投影光学系PL
として全ての光学素子が屈折系のレンズからなる屈折系
の光学系を例にとって説明した。これに対して、投影光
学系は、反射素子(ミラー)で構成されるものや、屈折
系のレンズと反射素子とからなる反射屈折系であっても
よい。また、投影光学系PLは、縮小系に限られず、等
倍系、拡大系であってもよい。
In each of the above embodiments, the projection optical system PL
As an example, a refraction-type optical system in which all optical elements are refraction-type lenses has been described. On the other hand, the projection optical system may be composed of a reflective element (mirror) or a catadioptric system composed of a refractive lens and a reflective element. The projection optical system PL is not limited to the reduction system, and may be a unity magnification system or an enlargement system.

【0123】なお、前記各実施形態の露光装置は、例え
ば次のような手順で製造することができる。すなわち、
複数のレンズから構成される照明光学系27、投影光学
系PLを露光装置本体に組み込み光学調整するととも
に、多数の機械部品からなるレチクルステージRSTや
ウエハステージWSTを露光装置本体に取り付けて配線
や配管を接続する。そして、さらに露光装置を総合調整
(電気調整、動作確認等)をする。この露光装置の製造
は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム
で行うことが望ましい。
The exposure apparatus of each of the above embodiments can be manufactured by the following procedure, for example. That is,
The illumination optical system 27 composed of a plurality of lenses and the projection optical system PL are incorporated into the exposure apparatus main body for optical adjustment, and the reticle stage RST and wafer stage WST consisting of a large number of mechanical parts are attached to the exposure apparatus main body to perform wiring and piping. Connect. Then, the exposure apparatus is further subjected to comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). It is desirable to manufacture this exposure apparatus in a clean room in which the temperature and cleanliness are controlled.

【0124】前記各実施形態における照明光学系27の
各レンズ22,23a,23b,26及び投影光学系P
Lの各レンズエレメント86,88,90の硝材として
は、蛍石、石英などの他、フッ化リチウム、フッ化マグ
ネシウム、フッ化ストロンチウム、リチウム−カルシウ
ム−アルミニウム−フルオライド、及びリチウム−スト
ロンチウム−アルミニウム−フルオライド等の結晶や、
ジルコニウム−バリウム−ランタン−アルミニウムから
なるフッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、
フッ素に加えて水素もドープされた石英ガラス、OH基
を含有させた石英ガラス、フッ素に加えてOH基を含有
した石英ガラス等の改良石英等も適用することができ
る。
The lenses 22, 23a, 23b and 26 of the illumination optical system 27 and the projection optical system P in each of the above embodiments.
Examples of the glass material of the L lens elements 86, 88, 90 include fluorite, quartz, lithium fluoride, magnesium fluoride, strontium fluoride, lithium-calcium-aluminum-fluoride, and lithium-strontium-aluminum-. Crystals such as fluoride,
Fluoride glass made of zirconium-barium-lanthanum-aluminum, quartz glass doped with fluorine,
Quartz glass doped with hydrogen in addition to fluorine, quartz glass containing an OH group, and improved quartz such as quartz glass containing an OH group in addition to fluorine can also be used.

【0125】次に、上述した露光装置をリソグラフィ工
程で使用したマイクロデバイス(以下、単に「デバイ
ス」という)の製造方法の実施形態について説明する。
図14は、デバイス(ICやLSI等の半導体素子、液
晶表示素子、撮像素子(CCD等)、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等)の製造例のフローチャートを示す図
である。図14に示すように、まず、ステップS201
(設計ステップ)において、デバイスの機能・性能設計
(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その
機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、
ステップS202(マスク製作ステップ)において、設
計した回路パターンを形成したマスク(レクチルR等)
を製作する。一方、ステップS203(基板製造ステッ
プ)において、シリコン、ガラスプレート等の材料を用
いて基板(シリコン材料を用いた場合にはウエハWとな
る。)を製造する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a microdevice (hereinafter simply referred to as “device”) using the above-described exposure apparatus in a lithography process will be described.
FIG. 14 shows devices (semiconductor elements such as IC and LSI, liquid crystal display elements, image pickup elements (CCD etc.), thin film magnetic heads,
It is a figure which shows the flowchart of the manufacturing example of a micromachine etc.). As shown in FIG. 14, first, step S201.
In the (design step), a device function / performance design (for example, a circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Continuing,
In step S202 (mask manufacturing step), a mask (Rectile R or the like) on which the designed circuit pattern is formed
To produce. On the other hand, in step S203 (substrate manufacturing step), a substrate (wafer W when a silicon material is used) is manufactured using a material such as silicon or a glass plate.

【0126】次に、ステップS204(基板処理ステッ
プ)において、ステップS201〜S203で用意した
マスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフ
ィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次
いで、ステップS205(デバイス組立ステップ)にお
いて、ステップS204で処理された基板を用いてデバ
イス組立を行う。このステップS205には、ダイシン
グ工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程
(チップ封入等)等の工程が必要に応じて含まれる。
Next, in step S204 (substrate processing step), using the mask and the substrate prepared in steps S201 to S203, an actual circuit or the like is formed on the substrate by a lithography technique or the like, as described later. Next, in step S205 (device assembly step), device assembly is performed using the substrate processed in step S204. This step S205 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation, etc.) as necessary.

【0127】最後に、ステップS206(検査ステッ
プ)において、ステップS205で作製されたデバイス
の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こう
した工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷され
る。
Finally, in step S206 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step S205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.

【0128】図15は、半導体デバイスの場合におけ
る、図14のステップS204の詳細なフローの一例を
示す図である。図15において、ステップS211(酸
化ステップ)では、ウエハWの表面を酸化させる。ステ
ップS212(CVDステップ)では、ウエハW表面に
絶縁膜を形成する。ステップS213(電極形成ステッ
プ)では、ウエハW上に電極を蒸着によって形成する。
ステップS214(イオン打込みステップ)では、ウエ
ハWにイオンを打ち込む。以上のステップS211〜S
214のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程
を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選
択されて実行される。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S204 of FIG. 14 in the case of a semiconductor device. In FIG. 15, in step S211 (oxidation step), the surface of the wafer W is oxidized. In step S212 (CVD step), an insulating film is formed on the surface of the wafer W. In step S213 (electrode forming step), electrodes are formed on the wafer W by vapor deposition.
In step S214 (ion implantation step), ions are implanted in the wafer W. Steps S211 to S above
Each of 214 constitutes a pretreatment process of each stage of wafer processing, and is selected and executed in accordance with a required process in each stage.

【0129】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS
215(レジスト形成ステップ)において、ウエハWに
感光剤を塗布する。引き続き、ステップS216(露光
ステップ)において、先に説明したリソグラフィシステ
ム(露光装置)によってマスク(レチクルR)の回路パ
ターンをウエハW上に転写する。次に、ステップS21
7(現像ステップ)では露光されたウエハWを現像し、
ステップS218(エッチングステップ)において、レ
ジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッ
チングにより取り去る。そして、ステップS219(レ
ジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不
要となったレジストを取り除く。
At each stage of the wafer process, when the above-mentioned pretreatment process is completed, the posttreatment process is executed as follows. In this post-processing step, first, step S
At 215 (resist forming step), a photosensitive agent is applied to the wafer W. Subsequently, in step S216 (exposure step), the circuit pattern of the mask (reticle R) is transferred onto the wafer W by the lithography system (exposure apparatus) described above. Next, step S21.
In 7 (development step), the exposed wafer W is developed,
In step S218 (etching step), the exposed member other than the portion where the resist remains is removed by etching. Then, in step S219 (resist removing step), the resist that has become unnecessary after etching is removed.

【0130】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハW上に多重に回路パター
ンが形成される。以上説明した本実施形態のデバイス製
造方法を用いれば、露光工程(ステップS216)にお
いて上記の露光装置が用いられ、真空紫外域の露光光E
Lにより解像力の向上が可能となり、しかも露光量制御
を高精度に行うことができる。従って、結果的に最小線
幅が0.1μm程度の高集積度のデバイスを歩留まりよ
く製造することができる。
By repeating these pre-processing and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer W. If the device manufacturing method of the present embodiment described above is used, the exposure apparatus described above is used in the exposure step (step S216), and the exposure light E in the vacuum ultraviolet region is obtained.
The resolution can be improved by L, and the exposure amount can be controlled with high accuracy. Therefore, as a result, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be manufactured with high yield.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上詳述したように、本願請求項1及び
請求項8に記載の発明によれば、光学系の結像面に対す
る被検面の位置情報をより正確に検出することができ
る。
As described above in detail, according to the first and eighth aspects of the present invention, it is possible to more accurately detect the position information of the surface to be detected with respect to the image plane of the optical system. .

【0132】また、本願請求項2に記載の発明によれ
ば、前記請求項1に記載の発明の効果に加えて、被検面
の位置情報の検出精度をさらに向上することができる。
また、本願請求項3に記載の発明によれば、前記請求項
1または請求項2に記載の発明の効果に加えて、光学系
の結像面と被検面との相対位置の調整を、容易かつより
正確に行うことができる。
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, the detection accuracy of the position information of the surface to be inspected can be further improved.
According to the invention of claim 3 of the present application, in addition to the effect of the invention of claim 1 or 2, adjustment of the relative position between the imaging surface of the optical system and the surface to be inspected is performed. It can be done easily and more accurately.

【0133】また、本願請求項4に記載の発明によれ
ば、前記請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載
の発明の効果に加えて、検出機構で検出された被検面の
位置情報を、必要に応じて容易かつ正確に補正すること
できる。特に、波面収差測定機構を被検部材保持機構に
対して着脱可能に搭載した場合には、光学系を含む装置
全体の小型化が可能となる。
According to the invention of claim 4 of the present application, in addition to the effect of the invention of any one of claims 1 to 3, the surface to be detected detected by the detection mechanism The position information of can be easily and accurately corrected as needed. In particular, when the wavefront aberration measuring mechanism is detachably mounted on the member-to-be-inspected holding mechanism, the size of the entire apparatus including the optical system can be reduced.

【0134】また、本願請求項5に記載の発明によれ
ば、前記請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載
の発明の効果に加えて、限られた焦点深度の中で、光学
系の結像面と被検面との相対位置を好適に調整すること
ができる。
According to the invention described in claim 5, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 1 to 4, in a limited depth of focus, The relative position between the image plane of the optical system and the surface to be inspected can be adjusted appropriately.

【0135】また、本願請求項6に記載の発明によれ
ば、前記請求項5に記載の発明の効果に加えて、被検面
の位置を検出するための検出位置での被検面の位置情報
を一層正確に補正することができる。
According to the invention of claim 6, in addition to the effect of the invention of claim 5, the position of the surface to be detected at the detection position for detecting the position of the surface to be detected. The information can be corrected more accurately.

【0136】また、本願請求項7に記載の発明によれ
ば、合焦装置をより正確に較正することができる。ま
た、本願請求項9に記載の発明によれば、露光精度を向
上することができて、より微細なパターンの露光に対応
することができる。
According to the invention described in claim 7, the focusing device can be calibrated more accurately. Further, according to the invention of claim 9 of the present application, it is possible to improve the exposure accuracy, and it is possible to cope with the exposure of a finer pattern.

【0137】また、本願請求項10に記載の発明によれ
ば、高集積度のデバイスを歩留まりよく製造することが
できる。
According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to manufacture a highly integrated device with a high yield.

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

【図1】 本発明の露光装置の第1実施形態を示す概略
構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an exposure apparatus of the present invention.

【図2】 図1のAFセンサを中心に示す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram mainly showing the AF sensor of FIG.

【図3】 図1のZステージとその制御構成を示す概略
構成図。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the Z stage of FIG. 1 and its control configuration.

【図4】 図1の波面収差測定ユニットの内部構成を示
す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the wavefront aberration measurement unit of FIG.

【図5】 図1のウエハのショット領域に投影されたス
リット状開口の像を示す平面図。
5 is a plan view showing an image of a slit-shaped aperture projected on a shot area of the wafer of FIG.

【図6】 図2のパターン形成板を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing the pattern forming plate of FIG.

【図7】 図2の受光センサの配列を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an arrangement of the light receiving sensors of FIG.

【図8】 図1のテストレチクルを示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing the test reticle shown in FIG.

【図9】 図1の波面収差測定ユニットによる波面収差
の測定方法に関する説明図。
9 is an explanatory diagram related to a method of measuring wavefront aberration by the wavefront aberration measuring unit of FIG.

【図10】 (a)は投影光学系に収差が存在しない場
合の、(b)は投影光学系に収差が存在する場合の波面
収差測定ユニットにおける波面収差の測定状態に関する
説明図。
FIG. 10A is an explanatory diagram relating to a measurement state of wavefront aberration in the wavefront aberration measurement unit when there is no aberration in the projection optical system and in FIG. 10B when there is aberration in the projection optical system.

【図11】 ツェルニケの多項式による収差成分の展開
に関する説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram regarding development of an aberration component by a Zernike polynomial.

【図12】 本発明の露光装置の第2実施形態における
投影光学系の結像面に、(a)は像面湾曲が生じている
場合に、(b)は像面湾曲に加えて像面傾斜が生じてい
る場合に関する説明図。
12A and 12B show an image plane in the projection optical system in the second embodiment of the exposure apparatus according to the present invention when the image plane is curved, and FIG. Explanatory drawing regarding the case where inclination has arisen.

【図13】 本発明の露光装置の第3実施形態における
レチクルステージを示す平面図。
FIG. 13 is a plan view showing a reticle stage in a third embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

【図14】 マイクロデバイスの製造例のフローチャー
ト。
FIG. 14 is a flowchart of an example of manufacturing a micro device.

【図15】 半導体素子の場合における図14の基板処
理に関する詳細なフローチャート。
15 is a detailed flowchart of the substrate processing of FIG. 14 in the case of a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…検出機構としての焦点位置検出系(AFセン
サ)、33…補正機構及び制御機構を構成する主制御
系、36…調整機構及び被検部材保持機構を構成するZ
ステージ、75…波面収差測定装置としての波面収差測
定ユニット、AF−ij…検出位置を構成する検出点(ス
リット状開口の像)、IS…結像面、PL…光学系とし
ての投影光学系、R…マスクとしてのレチクル、W…基
板及び被検部材としてのウエハ、Wf…被検面をなす露
光面。
30 ... Focus position detection system (AF sensor) as a detection mechanism, 33 ... Main control system that constitutes a correction mechanism and control mechanism, 36 ... Z that constitutes an adjustment mechanism and a member-to-be-inspected holding mechanism
Stage, 75 ... Wavefront aberration measuring unit as wavefront aberration measuring device, AF-ij ... Detection point (image of slit-shaped aperture) constituting detection position, IS ... Image plane, PL ... Projection optical system as optical system, R ... Reticle as a mask, W ... Substrate and wafer as a member to be inspected, Wf ... Exposure surface forming a surface to be inspected.

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA03 BB02 BB27 DD02 DD05 EE08 FF04 FF10 FF51 GG04 GG05 JJ03 JJ05 JJ26 LL02 LL10 LL12 LL30 MM02 PP11 5F046 AA25 BA04 BA05 CB12 CB17 CB25 CC01 CC02 CC03 CC05 CC16 DA13 DA14 DB01 DB05 DC10 DC12 Continued front page    F term (reference) 2F065 AA03 BB02 BB27 DD02 DD05                       EE08 FF04 FF10 FF51 GG04                       GG05 JJ03 JJ05 JJ26 LL02                       LL10 LL12 LL30 MM02 PP11                 5F046 AA25 BA04 BA05 CB12 CB17                       CB25 CC01 CC02 CC03 CC05                       CC16 DA13 DA14 DB01 DB05                       DC10 DC12

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光学系の結像面に対する被検面の位置を
検出する検出機構を備えた面位置検出装置において、 前記光学系の波面収差情報を求める波面収差測定機構
と、前記波面収差測定機構により求められた波面収差情
報に基づいて前記検出機構で検出される前記被検面の位
置情報を補正する補正装置とを備えたことを特徴とする
面位置検出装置。
1. A surface position detecting device having a detection mechanism for detecting the position of a surface to be inspected with respect to an image forming surface of an optical system, wherein a wavefront aberration measuring mechanism for obtaining wavefront aberration information of the optical system and the wavefront aberration measurement. A surface position detection device comprising: a correction device that corrects position information of the surface to be detected detected by the detection mechanism based on wavefront aberration information obtained by the mechanism.
【請求項2】 前記検出機構で検出される前記被検面の
位置情報に基づいて、前記光学系の結像面と前記被検面
との相対位置を調整する調整機構と、前記波面収差測定
機構を制御し、前記調整機構で前記相対位置が調整され
た後に、前記光学系の波面収差情報を求めさせる制御機
構とを備えることを特徴とする請求項1に記載の面位置
検出機構。
2. An adjusting mechanism that adjusts a relative position between an image forming surface of the optical system and the surface to be inspected based on position information of the surface to be inspected detected by the detecting mechanism, and the wavefront aberration measurement. The surface position detection mechanism according to claim 1, further comprising: a control mechanism that controls a mechanism to obtain wavefront aberration information of the optical system after the relative position is adjusted by the adjustment mechanism.
【請求項3】 前記補正機構は、前記波面収差情報のう
ち、デフォーカス成分を用いて、前記検出機構で検出さ
れる前記被検面の位置情報を補正することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の面位置検出装置。
3. The correction mechanism corrects the position information of the surface to be detected detected by the detection mechanism using a defocus component of the wavefront aberration information. The surface position detection device according to claim 2.
【請求項4】 前記波面収差測定機構は、前記被検面を
有する被検部材を保持する被検部材保持機構に対して、
固定または着脱可能に搭載されたものであることを特徴
とする請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の
面位置検出装置。
4. The wavefront aberration measuring mechanism, with respect to a test member holding mechanism for holding a test member having the test surface,
The surface position detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface position detection device is fixedly or detachably mounted.
【請求項5】 前記波面収差測定機構は、前記光学系の
結像面内の複数の計測位置における前記光学系の波面収
差情報を求め、前記補正装置は、求められた複数の波面
収差情報に基づいて前記被検面の位置情報を補正するこ
とを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか一項
に記載の面位置検出装置。
5. The wavefront aberration measuring mechanism obtains wavefront aberration information of the optical system at a plurality of measurement positions within an image forming plane of the optical system, and the correction device uses the obtained plurality of wavefront aberration information. The surface position detection device according to claim 1, wherein the position information of the surface to be inspected is corrected based on the surface position detection device.
【請求項6】 前記検出機構は、前記光学系の結像面内
に、前記被検面の位置を検出するための複数の検出位置
を設定し、前記複数の計測位置のうち、少なくとも1つ
の計測位置が、前記複数の検出位置の少なくとも1つに
一致することを特徴とする請求項5に記載の面位置検出
装置。
6. The detection mechanism sets a plurality of detection positions for detecting the position of the surface to be inspected in an image formation plane of the optical system, and at least one of the plurality of measurement positions is set. The surface position detection device according to claim 5, wherein a measurement position coincides with at least one of the plurality of detection positions.
【請求項7】 光学系の結像面に対する被検面の位置を
検出する検出機構と、前記検出機構で検出される前記被
検面の位置情報に基づいて、前記光学系の結像面と前記
被検面との相対位置を調整する調整機構とを備える合焦
装置の調整方法において、 前記光学系の波面収差情報を求め、求められた波面収差
情報に基づいて前記調整機構における前記光学系の結像
面と前記被検面との相対位置を補正することを特徴とす
る合焦装置の調整方法。
7. A detection mechanism for detecting the position of the surface to be inspected with respect to the image formation surface of the optical system, and an image formation surface of the optical system based on position information of the surface to be detected detected by the detection mechanism. In an adjusting method of a focusing device including an adjusting mechanism for adjusting a relative position to the surface to be inspected, wavefront aberration information of the optical system is obtained, and the optical system in the adjusting mechanism is obtained based on the obtained wavefront aberration information. A method for adjusting a focusing device, which comprises correcting the relative position between the image forming surface of the object and the surface to be inspected.
【請求項8】 光学系の結像面に対する被検面の位置を
検出する面位置検出方法において、 前記光学系の波面収差情報に基づいて、検出する前記被
検面の位置情報を補正することを特徴とする面位置検出
方法。
8. A surface position detecting method for detecting a position of a surface to be detected with respect to an image forming surface of an optical system, wherein position information of the surface to be detected to be detected is corrected based on wavefront aberration information of the optical system. A surface position detection method characterized by:
【請求項9】 マスク上のパターンを投影光学系を介し
て基板上に転写する露光装置において、 前記請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の面
位置検出装置を備え、 前記面位置検出装置は、前記投影光学系の結像面に対す
る前記基板の面の位置を検出することを特徴とする露光
装置。
9. An exposure device for transferring a pattern on a mask onto a substrate via a projection optical system, comprising the surface position detection device according to claim 1. An exposure apparatus, wherein the surface position detection device detects the position of the surface of the substrate with respect to the image formation surface of the projection optical system.
【請求項10】 リソグラフィ工程を含むデバイスの製
造方法において、 前記リソグラフィ工程で請求項9に記載の露光装置を用
いて露光を行うことを特徴とするデバイスの製造方法。
10. A method of manufacturing a device including a lithography step, wherein exposure is performed using the exposure apparatus according to claim 9 in the lithography step.
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