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JPH06349703A - Projection exposure device - Google Patents

Projection exposure device

Info

Publication number
JPH06349703A
JPH06349703A JP5166504A JP16650493A JPH06349703A JP H06349703 A JPH06349703 A JP H06349703A JP 5166504 A JP5166504 A JP 5166504A JP 16650493 A JP16650493 A JP 16650493A JP H06349703 A JPH06349703 A JP H06349703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
change
mask
projection
projection exposure
temperature
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
JP5166504A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Imai
裕二 今井
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 JP5166504A priority Critical patent/JPH06349703A/en
Publication of JPH06349703A publication Critical patent/JPH06349703A/en
Priority to US08/446,511 priority patent/US5581324A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスクの熱変形によって発生する光学特性す
なわち結像状態の変化に対し良好な補正を行うことので
きる投影露光装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の投影露光装置は、所定波長域の照明
光で所定のパターンが形成されたマスクを照明し、投影
光学系を介して前記所定のパターンの像を被投影基板上
に所定の結像状態で結像させる投影露光装置において、
前記照明光の吸収による前記マスクの温度変化を光学的
に計測するための温度計測手段と、前記温度変化に伴う
前記マスクの熱変形量に応じて発生する前記結像状態の
変化量を算出するための演算手段と、予め定められた結
像状態で投影露光するために、前記結像状態の変化量に
基づき倍率変化およびディストーション変化のうち少な
くとも一方を補正するための補正手段とを備えているこ
とを特徴とする。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of excellent correction for a change in optical characteristics, that is, a change in image formation state caused by thermal deformation of a mask. A projection exposure apparatus of the present invention illuminates a mask on which a predetermined pattern is formed with illumination light in a predetermined wavelength range, and forms an image of the predetermined pattern on a projection substrate through a projection optical system. In a projection exposure apparatus that forms an image in the image formation state,
A temperature measuring unit for optically measuring a temperature change of the mask due to absorption of the illumination light, and a change amount of the imaging state generated according to a thermal deformation amount of the mask due to the temperature change. And a correcting means for correcting at least one of a magnification change and a distortion change based on the amount of change in the image formation state in order to perform projection exposure in a predetermined image formation state. It is characterized by

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えば半導体製造用のパ
ターン露光装置等、高度な結像特性を要求される投影露
光装置に関するものであり、特にその結像特性の維持に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus, such as a pattern exposure apparatus for manufacturing semiconductors, which requires a high degree of image forming characteristics, and more particularly to maintaining the image forming characteristics thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体集積回路のパターンが微細
化するのに伴い、投影露光装置においては、投影光学系
が露光光を吸収することによって生じる結像特性(例え
ば倍率、焦点距離)の変化を補正する必要が生じてき
た。例えば特開昭60−78455号公報または特開昭
63−58349号公報に開示されているように、投影
光学系に入射する光量を検知して、照明光吸収による投
影光学系の光学特性の変動を補正する機構が備えられて
いた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a pattern of a semiconductor integrated circuit is miniaturized, in a projection exposure apparatus, a change in imaging characteristics (for example, magnification, focal length) caused by absorption of exposure light by a projection optical system. Need to be corrected. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-78455 or Japanese Patent Laid-Open No. 63-58349, the amount of light incident on the projection optical system is detected, and the optical characteristics of the projection optical system fluctuate due to absorption of illumination light. Was equipped with a mechanism to correct the.

【0003】この補正機構について簡単に説明すると、
熱蓄積に伴う結像特性(たとえば投影倍率、焦点位置
等)の変動特性に対応するモデル(関数)をあらかじめ
作っておき、ステージ上の光電センサ等により投影光学
系に入射するエネルギの量を求め、結像特性の変動量に
ついてこのモデルにしたがって経時的に計算する。つま
り、露光動作中のシャッターOPENの信号を受けと
り、光学特性の変化量をモデルにしたがって常に計算
し、この結像特性の変化量に基づいて、たとえば投影光
学系を構成する少なくとも1つの光学素子を移動させた
り、または2つの光学素子に挟まれた空間を密封しこの
密封空間の圧力を制御して、結像特性を予め定められた
値に補正を行うというものである。
A brief description of this correction mechanism is as follows.
A model (function) corresponding to the variation characteristics of the imaging characteristics (for example, projection magnification, focus position, etc.) due to heat accumulation is created in advance, and the amount of energy incident on the projection optical system is calculated by the photoelectric sensor on the stage. The amount of fluctuation of the imaging characteristic is calculated over time according to this model. That is, the signal of the shutter OPEN during the exposure operation is received, the variation amount of the optical characteristic is constantly calculated according to the model, and at least one optical element forming the projection optical system is determined based on the variation amount of the imaging characteristic. This is to move or seal a space sandwiched between two optical elements and control the pressure in this sealed space to correct the imaging characteristics to a predetermined value.

【0004】上記の技術において投影光学系の露光光の
吸収という問題は一応解決されている。しかしながら、
露光光線はマスクをも通過するため、マスクが露光光吸
収によって熱変形し、これによって結像特性の変化が生
じるという不都合がある。特にマスクはクロム等でパタ
ーンが描かれているため、透過率の高いガラス部と異な
りクロム部での熱吸収が大きい。さらに、近年光学系の
フレアー防止の目的でマスク上のクロムを低反射化する
技術が採用される傾向があるが、これによりクロム部分
の熱吸収はさらに増加する。
In the above technique, the problem of absorption of exposure light of the projection optical system has been solved for the time being. However,
Since the exposure light beam also passes through the mask, there is a disadvantage that the mask is thermally deformed by absorption of the exposure light, which causes a change in imaging characteristics. In particular, since the pattern of the mask is drawn with chrome or the like, heat absorption in the chrome portion is large unlike the glass portion having high transmittance. Further, in recent years, there has been a tendency to adopt a technique of reducing the reflection of chromium on the mask for the purpose of preventing flare of the optical system, but this further increases the heat absorption of the chromium portion.

【0005】クロム部分の熱吸収により、マスクのガラ
ス部の温度も上昇し、マスク全体が熱膨張することが考
えられる。マスクの温度上昇は実測によれば最悪の条件
で約5°C程度上昇する。約5°C程度の温度上昇によ
り、マスクの材質は一般的に石英ガラスでありその膨張
率が0.4ppm/°Cであるから、10mm間隔に対
して0.02μmのずれが発生し、像面でのディストー
ション誤差あるいは倍率誤差の原因となる。
It is conceivable that the temperature of the glass portion of the mask also rises due to the heat absorption of the chromium portion, and the entire mask thermally expands. According to actual measurement, the temperature rise of the mask rises by about 5 ° C. under the worst condition. When the temperature rises by about 5 ° C, the material of the mask is generally quartz glass, and its expansion coefficient is 0.4 ppm / ° C, so a deviation of 0.02 μm occurs with respect to a 10 mm interval. This causes distortion or magnification errors on the surface.

【0006】また、マスクのクロムパターンはマスク全
体に均一に分布しているとは限らず、偏った分布状態を
していることもある。この場合にはマスクは局所的に温
度が上昇し、非等方的な歪が発生する可能性がある。ま
た、遮光帯(可変視野絞り)等を用いてマスクの一部の
みを露光する場合にも同様に非等方的な歪が生じ得る。
このように発生したマスクの歪により、投影される像に
も非等方的な歪みが生じることになる。この場合には、
倍率成分のみの補正では不十分である。
Further, the chrome pattern of the mask is not always uniformly distributed over the entire mask, but may have a biased distribution state. In this case, the temperature of the mask locally rises and anisotropic strain may occur. Also, when exposing only a part of the mask using a light-shielding band (variable field stop) or the like, anisotropic distortion may similarly occur.
The distortion of the mask thus generated causes anisotropic distortion in the projected image. In this case,
It is not sufficient to correct only the magnification component.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、マスクの
熱変形が起こると、従来の技術では使用しているマスク
の種類により結像特性にずれを生じてしまう。つまり、
出荷時の調整に用いた特定のマスクの熱変形は投影光学
系の光学特性の変化特性として認識されているので補正
がなされているが、他のマスクを使用すると一般に熱変
形特性が異なるから補正しきれなくなる。また、マスク
を次々に交換して露光を行う場合、従来の技術では各々
のマスクについてその熱変形特性が考慮されていないた
め大きな誤差が発生するという不都合があった。
As described above, when the thermal deformation of the mask occurs, the conventional technique causes a shift in the imaging characteristics depending on the type of mask used. That is,
The thermal deformation of the specific mask used for the adjustment at the time of shipment has been corrected because it is recognized as a change characteristic of the optical characteristics of the projection optical system, but if other masks are used, the thermal deformation characteristics will generally differ, so the correction I can't run out. Further, when the masks are exchanged one after another for exposure, the conventional technique has a problem that a large error occurs because the thermal deformation characteristics of each mask are not taken into consideration.

【0008】この対策として、例えばマスクを一定温度
に冷却する方法が考えられるが、マスクのガラス表面温
度とクロムの温度とを一定にすることはできないので、
全体を一様均一な熱分布をもつように冷却することは不
可能である。また、冷却は熱伝導を伴う現象のため応答
性が悪くシャッタのOPENおよびCLOSEに迅速に
追従することができない等の不都合があった。
As a countermeasure against this, for example, a method of cooling the mask to a constant temperature can be considered, but since the glass surface temperature of the mask and the temperature of chromium cannot be made constant,
It is impossible to cool the whole so as to have a uniform heat distribution. Further, since cooling is a phenomenon involving heat conduction, the response is poor and it is not possible to quickly follow the OPEN and CLOSE of the shutter.

【0009】従来、精度上あまり問題とならなかったこ
れらの点が近年あるいは将来ますます微細化する投影パ
ターンにとっては重要となってくると考えられる。本発
明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、マスク
の熱変形によって発生する光学特性すなわち結像状態の
変化に対し良好な補正を行うことのできる投影露光装置
を提供することを目的とする。
It is considered that these points, which have not been a problem in terms of accuracy in the past, will become important for projection patterns that are becoming finer in recent years or in the future. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus that can perform favorable correction for a change in optical characteristics, that is, a change in image formation state caused by thermal deformation of a mask. And

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、所定波長域の照明光で所定のパ
ターンが形成されたマスクを照明し、投影光学系を介し
て前記所定のパターンの像を被投影基板上に所定の結像
状態で結像させる投影露光装置において、前記照明光の
吸収による前記マスクの温度変化を光学的に計測するた
めの温度計測手段と、前記温度変化に伴う前記マスクの
熱変形量に応じて発生する前記結像状態の変化量を算出
するための演算手段と、予め定められた結像状態で投影
露光するために、前記結像状態の変化量に基づき倍率変
化およびディストーション変化のうち少なくとも一方を
補正するための補正手段とを備えていることを特徴とす
る投影露光装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a mask having a predetermined pattern is illuminated with illumination light in a predetermined wavelength range, and the predetermined light is passed through a projection optical system. In a projection exposure apparatus for forming an image of a pattern on a projection substrate in a predetermined image formation state, temperature measuring means for optically measuring a temperature change of the mask due to absorption of the illumination light, and the temperature change. Calculation means for calculating the amount of change in the image formation state that occurs according to the amount of thermal deformation of the mask, and the amount of change in the image formation state for projection exposure in a predetermined image formation state. And a correction means for correcting at least one of a change in magnification and a change in distortion based on the above.

【0011】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記温度計測手段は、照明光学系内に設けられた光分割器
と、該光分割器を介して前記マスクが発生する赤外線を
受光するための光電センサ手段と、該光電センサ手段が
感知した温度データに基づき前記マスクの温度変化を求
めるための温度データ処理手段とを備えている。また、
前記補正手段は、前記投影光学系内の少なくとも1つの
光学素子を移動させて倍率変化を補正するための倍率補
正手段を備えているか、あるいは前記投影光学系内で隣
接する2つの光学素子の間で密閉された空間の圧力を変
化させて倍率変化を補正するための倍率補正手段を備え
ていることが好ましい。さらに、前記補正手段は、前記
マスクを光軸に沿って移動させることによってディスト
ーション変化を補正するためのディストーション補正手
段を備えていることが好ましい。
Further, according to a preferred aspect of the present invention, the temperature measuring means receives the infrared ray generated by the mask through the light splitter provided in the illumination optical system and the light splitter. The photoelectric sensor means and the temperature data processing means for obtaining the temperature change of the mask based on the temperature data sensed by the photoelectric sensor means. Also,
The correction means includes magnification correction means for moving at least one optical element in the projection optical system to correct a change in magnification, or between two adjacent optical elements in the projection optical system. It is preferable to include a magnification correction unit for changing the pressure in the space enclosed by and correcting the change in magnification. Further, it is preferable that the correction means includes a distortion correction means for correcting the distortion change by moving the mask along the optical axis.

【0012】[0012]

【作用】本発明は上記のように構成されているため、温
度計測手段により照明光の吸収によるマスクの温度分布
を経時的に逐次精度良く求めることができ、温度分布に
基づきマスクの熱変形量を高精度に求めることが可能に
なる。さらに、この求めたマスクの熱変形量に基づき、
たとえば光学計算あるいは実測に基づく定式化によって
結像状態の変化を求めることが可能になる。一般に、結
像状態の変化は、マスクの等方的な変形に対応する倍率
変化およびマスクの非等方的な変形に対応するディスト
ーション変化に大別することができる。したがって、従
来知られている結像特性の補正手段である倍率補正手段
およびディストーション補正手段のうち少なくとも一方
を適宜制御することによって、結像状態が最適となるよ
うに補正することが可能になる。このように、本発明に
おいてはマスクの熱変形による結像特性の変動分を結像
特性を補正する手段で相殺補正するため、使用するマス
クの種類にかかわらず、常に良好な結像状態を維持する
ことが可能になる。
Since the present invention is constructed as described above, the temperature distribution of the mask due to absorption of the illumination light can be sequentially and accurately obtained by the temperature measuring means, and the thermal deformation amount of the mask can be calculated based on the temperature distribution. Can be obtained with high accuracy. Furthermore, based on the amount of thermal deformation of the obtained mask,
For example, it is possible to obtain the change in the image formation state by a formulation based on optical calculation or actual measurement. In general, changes in the imaging state can be roughly classified into magnification changes corresponding to isotropic deformation of the mask and distortion changes corresponding to anisotropic deformation of the mask. Therefore, by appropriately controlling at least one of the magnification correction means and the distortion correction means, which are conventionally known correction means for the image formation characteristic, it is possible to perform the correction so that the image formation state becomes optimum. As described above, in the present invention, since the fluctuation of the image forming characteristic due to the thermal deformation of the mask is offset and corrected by the means for correcting the image forming characteristic, a good image forming state is always maintained regardless of the type of mask used. It becomes possible to do.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の実施例にかかる投影露光装置の
概略的な構成を示す図である。図1において、超高圧水
銀ランプ、エキシマレーザ光源等の露光用の照明光源1
は、g線、i線あるいは紫外線パルス光(例えばKrF
エキシマレーザ等)のようにレジスト層を感光するよう
な波長(露光波長)の照明光ILを発生する。照明光I
Lは、照明光の光路の閉鎖、開放を行うシャッタ2、お
よび大部分(90%以上)の照明光を通過させる半透過
鏡4を通過した後、オプチカルインテグレータ(フライ
アイレンズ)等を含む照明光学系6に達する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an illumination light source 1 for exposure such as an ultra-high pressure mercury lamp and an excimer laser light source
Is g-line, i-line or ultraviolet pulsed light (eg KrF
Illumination light IL having a wavelength (exposure wavelength) that exposes the resist layer, such as an excimer laser, is generated. Illumination light I
L is an illumination including an optical integrator (fly-eye lens) after passing through a shutter 2 that closes and opens the optical path of the illumination light, and a semi-transmissive mirror 4 that allows most (90% or more) of the illumination light to pass. Reach the optical system 6.

【0014】シャッター2は、駆動部3により照明光の
通過および遮断を制御するように駆動される。また、半
透過鏡4で反射された照明光の一部は、PINフォトダ
イオード等の光電検出器(パワーモニタ)5に入射す
る。パワーモニタ5は照明光ILを光電検出して光情報
(強度値)PSを主制御系20に出力する。この情報P
Sは、主制御系20において投影光学系PLの露光光吸
収に起因する結像特性の変動量を求めるための基礎デー
タとなる。
The shutter 2 is driven by a drive unit 3 so as to control passage and blocking of illumination light. A part of the illumination light reflected by the semi-transmissive mirror 4 enters a photoelectric detector (power monitor) 5 such as a PIN photodiode. The power monitor 5 photoelectrically detects the illumination light IL and outputs light information (intensity value) PS to the main control system 20. This information P
S is basic data for obtaining the amount of variation in the image forming characteristics due to the exposure light absorption of the projection optical system PL in the main control system 20.

【0015】照明光学系6において光束の一様化、スペ
ックルの低減化等が行われた照明光ILは、絞りを介し
てミラー7で反射され、リレーレンズ9a、可変ブライ
ンド10およびリレーレンズ9bを通った後、ダイクロ
イックミラー12で図中鉛直方向に反射されてメインコ
ンデンサーレンズ13に至り、レチクルRのパターン領
域PAを均一な照度で照明する。可変ブラインド10の
面はレチクルRと結像関係にあるので、駆動モータ11
により可変ブラインド10を構成する可動ブレードを開
閉させて開口位置および開口形状を変えることによっ
て、レチクルRの照明視野を任意に選択することができ
る。また、本実施例ではレチクルRの上方にダイクロイ
ックミラー12を45°に斜設している。このダイクロ
イックミラー12は、たとえば短波長(露光波長を含む
紫外域)の光に対して90%以上の反射率を有し、かつ
長波長(露光波長より長い赤外域)の光に対して50%
以上の透過率を有するものである。
The illumination light IL, which has been made uniform in luminous flux and reduced in speckles in the illumination optical system 6, is reflected by the mirror 7 through the diaphragm, and the relay lens 9a, the variable blind 10 and the relay lens 9b. After passing through, the light is reflected by the dichroic mirror 12 in the vertical direction in the drawing to reach the main condenser lens 13, and illuminates the pattern area PA of the reticle R with uniform illuminance. Since the surface of the variable blind 10 is in an image-forming relationship with the reticle R, the drive motor 11
Thus, the illumination field of the reticle R can be arbitrarily selected by opening and closing the movable blade that constitutes the variable blind 10 to change the opening position and the opening shape. Further, in this embodiment, the dichroic mirror 12 is obliquely provided at an angle of 45 ° above the reticle R. The dichroic mirror 12 has, for example, a reflectance of 90% or more for light having a short wavelength (ultraviolet region including an exposure wavelength) and 50% for light having a long wavelength (infrared region longer than the exposure wavelength).
It has the above transmittance.

【0016】また、本実施例では、照明光ILの照明に
よりウェハWから発生する反射光が、上記ミラー7を通
過して光検出器(反射量モニタ)8に入射するように構
成されている。反射量モニタ8は、反射光を光電検出し
て光情報(強度値)RSを主制御系20に出力する。こ
の情報RSは、主制御系20において投影光学系PLの
露光光吸収に起因する結像特性の変動量を求めるための
基礎データとなる。
Further, in the present embodiment, the reflected light generated from the wafer W by the illumination of the illumination light IL passes through the mirror 7 and is incident on the photodetector (reflection amount monitor) 8. . The reflection amount monitor 8 photoelectrically detects the reflected light and outputs optical information (intensity value) RS to the main control system 20. This information RS serves as basic data for the main control system 20 to obtain the amount of change in the imaging characteristics due to the exposure light absorption of the projection optical system PL.

【0017】さらに、本実施例では、レチクルRが発生
する赤外線を受光することにより、照明光ILの吸収に
起因するレチクルRの温度変化(温度分布)を計測す
る。レチクルRが発生する赤外線は、ダイクロイックミ
ラー12を透過した後ミラー51で図中水平方向に反射
され、レンズ52によって温度センサ53に入射する。
温度センサ53として、例えば赤外線カメラを用いれば
レチクルRの温度分布を容易に検出することができる。
ただし、温度センサ53として、赤外線カメラでなくと
も赤外線に対して感度を有する光電センサ(Si、G
e、PbS、CdS等)を二次元的に複数個配置する構
成をとって温度検出することもできる。
Further, in this embodiment, the infrared ray generated by the reticle R is received to measure the temperature change (temperature distribution) of the reticle R caused by the absorption of the illumination light IL. Infrared rays generated by the reticle R are transmitted through the dichroic mirror 12, reflected by the mirror 51 in the horizontal direction in the figure, and then incident on the temperature sensor 53 by the lens 52.
If an infrared camera is used as the temperature sensor 53, the temperature distribution of the reticle R can be easily detected.
However, as the temperature sensor 53, a photoelectric sensor (Si, G
e, PbS, CdS, etc.) may be arranged two-dimensionally to detect the temperature.

【0018】温度センサ53で検出された温度データを
受けて、温度データ処理ユニット54はレチクルRの温
度分布を求める。求められた温度分布情報TSは主制御
系20に出力され、この情報TSは主制御系20におい
てレチクルRの露光光吸収に起因する結像特性の変動量
を求めるための基礎データとなる(詳細は後述)。この
ように、レチクルR上方にダイクロイックミラー12を
配置してレチクルRから発生する赤外線を温度センサ5
3に導くように構成したので、本発明の温度計測手段に
よれば、投影露光工程を妨げることなく(すなわち露光
中でも)常時レチクルR内の温度分布を精度良く求める
ことができる。
Receiving the temperature data detected by the temperature sensor 53, the temperature data processing unit 54 determines the temperature distribution of the reticle R. The obtained temperature distribution information TS is output to the main control system 20, and this information TS serves as basic data for obtaining a variation amount of the image forming characteristic due to the exposure light absorption of the reticle R in the main control system 20 (details). Is described later). In this way, the dichroic mirror 12 is arranged above the reticle R so that the infrared rays emitted from the reticle R are detected by the temperature sensor 5.
Since the temperature measurement means of the present invention is configured so as to lead to No. 3, the temperature distribution in the reticle R can always be obtained with high accuracy without interfering with the projection exposure process (that is, even during exposure).

【0019】レチクルRは、水平面内で二次元移動可能
なレチクルステージRst上に載置され且つ伸縮可能な
駆動素子50a乃至50cを介して上下動が可能なレチ
クルテーブルRTに保持されている。パターン領域PA
の中心点が光軸AXと一致するようにレチクルRの位置
決めが行われる。レチクルRの初期設定はレチクル周辺
のアライメントマーク(不図示)を光電検出するレチク
ルアライメント系RAからのマーク検出信号に基づい
て、レチクルステージRstを微動することにより行わ
れる。レチクルRは、不図示のレチクル交換器により適
宜交換されて使用される。特に多品種少量生産を行う場
合、レチクル交換は頻繁に行われる。
The reticle R is mounted on a reticle stage Rst which is two-dimensionally movable in a horizontal plane and is held by a reticle table RT which can be moved up and down via expandable / contractible drive elements 50a to 50c. Pattern area PA
The reticle R is positioned so that its center point coincides with the optical axis AX. Initialization of the reticle R is performed by finely moving the reticle stage Rst based on a mark detection signal from a reticle alignment system RA that photoelectrically detects an alignment mark (not shown) around the reticle. The reticle R is used after being appropriately replaced by a reticle exchanger (not shown). Reticle replacement is frequently performed, especially when performing high-mix low-volume production.

【0020】さて、パターン領域PAを通過した照明光
ILは、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はレチクルRの回路パターンの投
影像を、表面にレジスト層が形成され且つその表面が結
像面IMとほぼ一致するように保持されたウェハW上の
1つのショット領域に重ね合わせて投影(結像)する。
ウェハWは、駆動モータ17により光軸方向(Z方向)
に微動可能なZステージ14上に載置されている。さら
に、Zステージ14は、駆動モータ18によりステップ
・アンド・リピート方式で二次元移動可能なXYステー
ジ15上に載置されている。XYステージ15はウェハ
W上の1つのショット領域に対するレチクルRの転写露
光が終了すると、次のショット位置までステッピングさ
れる。
The illumination light IL that has passed through the pattern area PA enters the projection optical system PL that is telecentric on both sides. The projection optical system PL superimposes the projected image of the circuit pattern of the reticle R on one shot area on the wafer W, which has a resist layer formed on the surface and is held so that the surface substantially coincides with the image plane IM. To project (image).
The wafer W is moved in the optical axis direction (Z direction) by the drive motor 17.
It is mounted on a Z stage 14 that can be slightly moved. Furthermore, the Z stage 14 is mounted on an XY stage 15 which can be two-dimensionally moved by a step-and-repeat method by a drive motor 18. When the transfer exposure of the reticle R onto one shot area on the wafer W is completed, the XY stage 15 is stepped to the next shot position.

【0021】XYステージ15の二次元的な位置は干渉
計19によって、たとえば0.01μm程度の分解能で
常時検出され、Zステージ14の端部には干渉計19か
らのレーザビームを反射する移動鏡14mが固定されて
いる。また、Zステージ14上には照射量モニタ(たと
えば投影露光系PLのイメージフィールドもしくはレチ
クルパターンの投影領域とほぼ同じ面積の受光面を備え
た光電検出器)16がウェハWの表面位置とほぼ一致す
るように設けられており、照射量に関する情報LSも主
制御系20に送られる。この情報LSは、主制御系20
において投影光学系PLの露光光吸収に起因する結像特
性の変動量を求めるための基礎データとなる。
The two-dimensional position of the XY stage 15 is constantly detected by the interferometer 19 with a resolution of, for example, about 0.01 μm, and a movable mirror for reflecting the laser beam from the interferometer 19 is provided at the end of the Z stage 14. 14m is fixed. A dose monitor (for example, a photoelectric detector having a light-receiving surface having substantially the same area as the image field of the projection exposure system PL or the projection area of the reticle pattern) 16 is substantially aligned with the surface position of the wafer W on the Z stage 14. The information LS regarding the irradiation amount is also sent to the main control system 20. This information LS is used by the main control system 20.
In (1), it becomes basic data for obtaining the variation amount of the image forming characteristic caused by the exposure light absorption of the projection optical system PL.

【0022】また、図1には投影光学系PLの結像面I
Mに向けてピンホールまたはスリットの像を形成するた
めの結像光束もしくは平行光束を、光軸AXに対して斜
め方向より供給する照射光学系22aと、その結像光束
もしくは平行光束のウェハ表面での反射光束を受光する
受光光学系22bとからなる斜入射光方式の面検出系2
2が設けられている。ここで、面検出系22の構成等に
ついては、たとえば特公平2−10361号公報に開示
されており、ウェハ表面の結像面IMに対する上下方向
(Z方向)の位置を検出し、ウェハWと投影光学系PL
との合焦状態を検出する焦点検出系と、ウェハW上の所
定領域の結像面IMに対する傾きを検出する水平位置検
出系とを組み合わせたものである。
Further, FIG. 1 shows an image forming plane I of the projection optical system PL.
Irradiation optical system 22a for supplying an image forming light beam or a parallel light beam for forming an image of a pinhole or a slit toward M from an oblique direction with respect to the optical axis AX, and the wafer surface of the image forming light beam or the parallel light beam. Oblique-incident-light type surface detection system 2 including a light-receiving optical system 22b for receiving the reflected light beam at
Two are provided. Here, the configuration of the surface detection system 22 is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 2-10361, and the position of the wafer surface in the vertical direction (Z direction) with respect to the image plane IM is detected and the wafer W is detected. Projection optical system PL
This is a combination of a focus detection system that detects the in-focus state with and a horizontal position detection system that detects the inclination of a predetermined region on the wafer W with respect to the image plane IM.

【0023】なお、本実施例では結像面IMが零点基準
となるように、予め受光光学系22bの内部に設けられ
た不図示の平行平板ガラス(プレーンパラレル)の角度
が調整されて、焦点検出系のキャリブレーションが行わ
れるとともに、ウェハWの表面と結像面IMとが一致し
たときに、照明光学系22aからの平行光束が受光光学
系22bの内部の4分割受光素子(不図示)の中心位置
に集光されるように、水平位置検出系のキャリブレーシ
ョンが行われているものとする。
In the present embodiment, the angle of the parallel flat glass (plane parallel) (not shown) provided inside the light receiving optical system 22b is adjusted in advance so that the image plane IM becomes the zero point reference, and the focus is adjusted. When the detection system is calibrated and when the surface of the wafer W and the image plane IM coincide with each other, the parallel light flux from the illumination optical system 22a is a four-division light receiving element (not shown) inside the light receiving optical system 22b. It is assumed that the horizontal position detection system has been calibrated so that the light is focused at the center position of.

【0024】次に、結像状態を補正するための補正手段
の構成について説明する。本実施例においては、後に詳
述するが、投影光学系PLのレンズエレメントを駆動す
ることにより、結像特性(投影倍率、ディストーション
等)を補正する構成となっており、投影光学系PLの光
学特性を調整可能とするため、その光学要素の一部が移
動可能となっている。図1に示すように、レチクルRに
最も近い第1群のレンズエレメント(30、31)は支
持部材32により固定支持されるとともに、第2群のレ
ンズエレメント33は支持部材34により固定支持さ
れ、さらに第3群のレンズエレメント35は支持部材3
6に固定支持されている。また、レンズエレメント35
より下部のレンズエレメントは、それぞれ投影光学系P
Lの鏡筒部37に固定支持されている。
Next, the structure of the correction means for correcting the image formation state will be described. In the present embodiment, as will be described later in detail, the configuration is such that the imaging characteristics (projection magnification, distortion, etc.) are corrected by driving the lens elements of the projection optical system PL. A part of the optical element is movable so that the characteristics can be adjusted. As shown in FIG. 1, the lens element (30, 31) of the first group closest to the reticle R is fixedly supported by the support member 32, and the lens element 33 of the second group is fixedly supported by the support member 34. Further, the lens element 35 of the third group is the support member 3
6 is fixedly supported. In addition, the lens element 35
The lower lens elements are respectively the projection optical system P
It is fixedly supported by the L lens barrel portion 37.

【0025】なお、本実施例において投影光学系PLの
光軸AXとはこの鏡筒部37に固定されているレンズエ
レメントの光軸を指すものとする。さて、支持部材36
は伸縮可能な駆動素子40a、40b、40cによって
投影光学系PLの鏡筒部37に連結されている。また、
支持部材34は伸縮可能な駆動素子39a、39b、3
9cによって支持部材36に連結されているとともに、
支持部材32は伸縮可能な駆動素子38a、38b、3
8cによって支持部材34に連結されている。本実施例
では、駆動素子制御部23によって、レチクルRに近い
レンズエレメント(30、31)、(33)および(3
5)が移動可能になっており、これらのレンズエレメン
トは倍率、ディストーション特性に与える影響が他のレ
ンズエレメントに比べて大きく制御し易いものを選択し
てある。
In the present embodiment, the optical axis AX of the projection optical system PL refers to the optical axis of the lens element fixed to the lens barrel 37. Now, the support member 36
Is connected to the lens barrel portion 37 of the projection optical system PL by extendable drive elements 40a, 40b, 40c. Also,
The support member 34 is a drive element 39a, 39b, 3
While being connected to the support member 36 by 9c,
The support member 32 includes drive elements 38a, 38b, 3 that can expand and contract.
It is connected to the support member 34 by 8c. In this embodiment, the drive element control unit 23 controls the lens elements (30, 31), (33) and (3) close to the reticle R.
5) is movable, and those lens elements are selected so that their influences on the magnification and distortion characteristics are greater and easier to control than other lens elements.

【0026】また、本実施例では移動可能なレンズエレ
メントを3群構成としているため、他の諸収差の変動を
押さえつつレンズエレメントの移動範囲を大きくするこ
とができ、しかも種々の形状歪(台形、菱形、樽型、糸
巻型等)に対応可能となっており、露光光吸収によるレ
チクルRの熱変形に応じて生じる投影光学系PLの結像
特性の変動に十分対応することができる。なお、レンズ
エレメントの移動は、投影光学系PLの他の諸収差(た
とえば非点収差等)に及ぼす影響が無視できる範囲内で
行うものとする。もしくはレンズエレメント相互の間隔
を調整することによって、倍率、ディストーション特性
を制御しつつ、他の諸収差をも補正するという方式を採
用しても構わない。
Further, in this embodiment, since the movable lens elements are composed of three groups, it is possible to increase the moving range of the lens elements while suppressing the fluctuations of other various aberrations, and to obtain various shape distortions (trapezoids). , Diamond shape, barrel shape, pincushion shape, etc., and it is possible to sufficiently cope with fluctuations in the image forming characteristics of the projection optical system PL caused by thermal deformation of the reticle R due to absorption of exposure light. It should be noted that the movement of the lens element is performed within a range in which the influence exerted on other various aberrations (eg, astigmatism) of the projection optical system PL can be ignored. Alternatively, by adjusting the distance between the lens elements, it is possible to employ a method in which the magnification and distortion characteristics are controlled and other various aberrations are also corrected.

【0027】図2は投影光学系PLを上方(レチクル
側)から見た図であって、駆動素子38a乃至38cは
それぞれ120°ずつ回転した位置に配置され、駆動素
子制御部23により独立制御可能となっている。また、
駆動素子39a乃至39cおよび40a乃至40cにつ
いても同様にそれぞれ120°ずつ回転して配置され、
駆動素子制御部23により独立制御可能となっている。
駆動素子38a、39aおよび40aは互いに40°だ
けずれて配置されており、駆動素子38b、39bおよ
び40b並びに38c、39cおよび40cについても
同様に互いに40°ずつずれて配置されている。なお、
上述した駆動素子50a乃至50cについても、上記駆
動素子38乃至40と同じように配置され、駆動素子制
御部23により独立制御可能となっている。
FIG. 2 is a view of the projection optical system PL seen from above (reticle side). The drive elements 38a to 38c are arranged at positions rotated by 120 °, respectively, and can be independently controlled by the drive element control section 23. Has become. Also,
Similarly, the driving elements 39a to 39c and 40a to 40c are also rotated by 120 ° and arranged,
Independent control is possible by the drive element control unit 23.
The drive elements 38a, 39a and 40a are arranged offset from each other by 40 °, and the drive elements 38b, 39b and 40b and 38c, 39c and 40c are also arranged offset from each other by 40 °. In addition,
The drive elements 50a to 50c described above are arranged in the same manner as the drive elements 38 to 40, and can be independently controlled by the drive element control unit 23.

【0028】駆動素子38乃至40および50として
は、たとえば電歪素子、磁歪素子を用い、駆動素子に与
える電圧または磁界に応じた駆動素子の変位量は予め求
めておくものとする。ここでは図示していないが、駆動
素子のヒステリシス性を考慮し、位置検出装置としての
容量型位置センサ、差動トランス等を駆動素子の近傍に
設けることとする。したがって、駆動素子に与える電圧
または磁界に対応した駆動素子の位置をモニターするこ
とができるので、高精度な駆動が可能になる。
As the driving elements 38 to 40 and 50, for example, an electrostrictive element or a magnetostrictive element is used, and the displacement amount of the driving element according to the voltage or magnetic field applied to the driving element is previously obtained. Although not shown here, a capacitive position sensor as a position detection device, a differential transformer, and the like are provided near the drive element in consideration of the hysteresis of the drive element. Therefore, the position of the drive element corresponding to the voltage or the magnetic field applied to the drive element can be monitored, so that highly accurate driving can be performed.

【0029】以上の構成によって、3群のレンズエレメ
ント(30、31)、(33)および(35)の周辺3
点を独立に、投影光学系PLの光軸AX方向に主制御系
20から与えられる駆動指令に応じた量だけ移動させる
ことができる。この結果、3群のレンズエレメント(3
0、31)、(33)および(35)の各々を光軸AX
にほぼ沿って平行移動させることができるとともに、光
軸AXとほぼ垂直な平面に対して任意に傾斜させること
が可能になる。なお、上記レンズエレメントはそれぞれ
光軸AXを仮想的な傾斜基準として傾斜するものとす
る。また、必要に応じて駆動素子50を介してレチクル
Rを移動させることもできるように構成されている。
With the above construction, the periphery 3 of the lens elements (30, 31), (33) and (35) of the three groups.
The points can be independently moved in the optical axis AX direction of the projection optical system PL by an amount according to a drive command given from the main control system 20. As a result, the lens elements (3
0, 31), (33) and (35) are respectively set to the optical axis AX.
It is possible to make a parallel movement along substantially the same as, and to arbitrarily tilt with respect to a plane substantially perpendicular to the optical axis AX. The lens elements are assumed to be tilted with the optical axis AX as a virtual tilt reference. Further, the reticle R can be moved via the drive element 50 as necessary.

【0030】主制御系20は、パワーモニタ5、反射量
モニタ8、照射量モニタ16よりそれぞれ情報PS、R
S、LSを得て、投影光学系の露光光吸収に起因する結
像特性の変動量を従来技術にしたがって算出する。主制
御系20はまた、温度データ処理ユニット54からレチ
クルRの温度分布情報TSを受けて、後述するようにレ
チクルRの露光光吸収に起因する結像特性の変動量を本
発明にしたがって算出する。さらにまた、主制御系20
は、駆動素子制御部23を始めとして装置全体を統括制
御する。一方、21はメモリで、計測した温度分布に基
づきマスクの熱変形量、ひいては結像状態の変化量を演
算するための数式もしくはテーブル等も格納されてい
る。
The main control system 20 receives information PS and R from the power monitor 5, the reflection amount monitor 8 and the irradiation amount monitor 16, respectively.
After obtaining S and LS, the variation amount of the imaging characteristic due to the exposure light absorption of the projection optical system is calculated according to the conventional technique. The main control system 20 also receives the temperature distribution information TS of the reticle R from the temperature data processing unit 54, and calculates the variation amount of the imaging characteristic due to the exposure light absorption of the reticle R according to the present invention as described later. . Furthermore, the main control system 20
Controls the entire device including the drive element controller 23. On the other hand, reference numeral 21 denotes a memory, which also stores a mathematical formula or a table for calculating the amount of thermal deformation of the mask based on the measured temperature distribution, and by extension, the amount of change in the image formation state.

【0031】次に、結像特性の変動量の算出方法につい
て述べる。本発明は、特にレチクルRの熱変形に応じて
発生する結像特性の変動に着目しこれを補正するもので
あり、結像特性の変動量を算出するに当たってまずこの
レチクルRの熱変形量を求める必要がある。レチクルR
の熱変形は、レチクルRの温度分布に比例して発生する
と考えてよいので、熱変形量を計算するためにはレチク
ルRのある時間における温度分布がわかればよい。本発
明では、上述した温度計測手段により投影露光工程を妨
げることなく温度分布を精度良く求めることができる。
Next, a method of calculating the variation amount of the image forming characteristic will be described. The present invention focuses on and corrects the change in the image forming characteristic caused by the thermal deformation of the reticle R. When calculating the change amount of the image forming characteristic, the thermal deformation amount of the reticle R is first calculated. Need to ask. Reticle R
Since it can be considered that the heat deformation occurs in proportion to the temperature distribution of the reticle R, it is sufficient to know the temperature distribution of the reticle R at a certain time in order to calculate the heat deformation amount. In the present invention, the temperature distribution can be accurately obtained by the above-mentioned temperature measuring means without interfering with the projection exposure process.

【0032】図3および図4は、たとえば赤外線カメラ
がとらえたレチクルRの典型的な温度分布を示すもので
あって、図3は光軸に関して対称な温度分布を、図4は
光軸に関して非対称な温度分布を示す。投影露光中レチ
クルRには照明光ILが均一に照射されるが、パターン
を形成するクロム部の配置等に依存して温度分布が変化
することは、すでに上述のとおりである。図3に示すよ
うに、レチクルRの温度分布が光軸に対して対称的すな
わち等方的である場合、レチクルの変形も全体的に等方
的となる。この結果、像面上では倍率変化が支配的にな
る。一方、図4に示すように、レチクルRの温度分布が
光軸に対して非対称的すなわち非等方的である場合、レ
チクルの変形も全体的に非等方的となる。この結果、像
面上ではディストーション変化が支配的になる。
3 and 4 show typical temperature distributions of the reticle R captured by, for example, an infrared camera. FIG. 3 shows a temperature distribution symmetrical about the optical axis, and FIG. 4 shows an asymmetrical temperature distribution about the optical axis. Shows a wide temperature distribution. Although the reticle R is uniformly irradiated with the illumination light IL during the projection exposure, it has already been described above that the temperature distribution changes depending on the arrangement of the chrome portions forming the pattern and the like. As shown in FIG. 3, when the temperature distribution of the reticle R is symmetrical with respect to the optical axis, that is, isotropic, the deformation of the reticle is also isotropic as a whole. As a result, the change in magnification becomes dominant on the image plane. On the other hand, as shown in FIG. 4, when the temperature distribution of the reticle R is asymmetric with respect to the optical axis, that is, anisotropic, the deformation of the reticle is also anisotropic as a whole. As a result, the distortion change becomes dominant on the image plane.

【0033】一般に、たとえば有限要素法等に基づく計
算により温度分布からレチクルの変形を厳密に求めるこ
とができ、さらに光学計算または実測により上記変形か
ら結像状態の変化量を求めることができる。しかしなが
ら、より簡便な方法として、幾つかの代表的な温度分布
形状について、その温度平均値(または温度ピーク
値)、温度ピーク位置(または温度分布重心位置)等と
投影光学系の倍率変化量およびディストーション変化量
との関係を予め求めておき、実際の投影露光時には前記
平均温度(またはピーク温度)、温度ピーク位置(また
は温度分布重心位置)等に応じて、対応する倍率変化量
またはディストーション変化量を直接求める方法もあ
る。いずれにしても、求めた温度分布からレチクルRの
熱変形に応じた投影光学系の結像特性の変化量(すなわ
ち投影像の変形量)を求め、さらにその変化量について
倍率変化成分とディストーション変化成分とに分けて求
めることになる。
In general, the deformation of the reticle can be determined exactly from the temperature distribution by calculation based on, for example, the finite element method, and the amount of change in the imaging state can be obtained from the above deformation by optical calculation or actual measurement. However, as a simpler method, for some typical temperature distribution shapes, the temperature average value (or temperature peak value), temperature peak position (or temperature distribution center of gravity position), the magnification change amount of the projection optical system, and the like. The relationship with the distortion change amount is obtained in advance, and the magnification change amount or distortion change amount corresponding to the average temperature (or peak temperature), temperature peak position (or temperature distribution center of gravity position), etc., during actual projection exposure. There is also a method of directly obtaining. In any case, the amount of change in the imaging characteristics of the projection optical system (that is, the amount of deformation of the projected image) according to the thermal deformation of the reticle R is obtained from the obtained temperature distribution, and the amount of change in magnification and the distortion change are calculated. It will be calculated separately from the ingredients.

【0034】次に結像状態を補正する方法について説明
をする。基本的には前述したとおり、投影光学系PLの
3群のレンズエレメント(30、31)、(33)およ
び(35)またはレチクルRを光軸方向あるいは光軸に
垂直な軸を回転軸にして傾斜方向に駆動することによ
り、所望の結像状態を得る。ここでは倍率変化およびデ
ィストーション変化の補正に限って説明を行うが、本方
法により像面湾曲等の補正も可能である。たとえばレン
ズエレメント(30、31)の駆動による倍率変化およ
びディストーション変化をそれぞれ図5および図6を参
照して説明する。図5および図6において、点線はレチ
クルの熱変形がない場合の像面を示し、実線は熱変形に
より像面が変形する様子を示すものである。変形を明瞭
に示すために、格子分割した点に着目している。実際に
は、レンズエレメントの構成により変化の仕方は異なっ
てくるので、ここで示す図は1つの例であって一般的な
ものではない。
Next, a method of correcting the image formation state will be described. Basically, as described above, the lens elements (30, 31), (33) and (35) or the reticle R of the three groups of the projection optical system PL are used as the optical axis direction or the axis perpendicular to the optical axis as the rotation axis. A desired image formation state is obtained by driving in the tilt direction. Here, only the correction of the magnification change and the distortion change will be described, but the field curvature and the like can be corrected by this method. For example, a change in magnification and a change in distortion caused by driving the lens elements (30, 31) will be described with reference to FIGS. 5 and 6, respectively. 5 and 6, the dotted line shows the image plane when there is no thermal deformation of the reticle, and the solid line shows how the image plane is deformed by thermal deformation. In order to clearly show the deformation, we focus on the points divided into grids. Actually, the manner of change varies depending on the configuration of the lens element, and therefore the diagram shown here is an example and not a general one.

【0035】まず、レンズエレメント(30、31)を
光軸方向に移動した場合には、光軸を中心CTとして倍
率が変化する。倍率が変化した様子を図5に示す。ま
た、光軸に垂直に交わる軸を中心にレンズエレメント
(30、31)を傾斜させたときには、たとえば図6に
示すようにディストーションが変化する。この例では、
回転軸RXから離れた像部分が回転軸RXと垂直な方向
に変化している。このように各レンズエレメント群(3
0、31)、(33)および(35)の駆動方法の組み
合わせで種々の倍率変化またはディストーション変化を
補正することが可能である。また、レチクルRを上下動
もしくは傾斜させてもディストーション(特に糸巻型、
たる型)を変化させることができる。倍率変化やディス
トーション変化を補正するためにレンズエレメント(ま
たはレチクル)を駆動したことによって、他の収差(た
とえばコマ収差、非点収差)が悪化する可能性がある
が、複数のレンズエレメントを駆動することができるの
で、諸収差を補正しつつ所望の倍率補正またはディスト
ーション補正を行うことが可能となっている。
First, when the lens element (30, 31) is moved in the optical axis direction, the magnification changes with the optical axis as the center CT. The manner in which the magnification is changed is shown in FIG. Further, when the lens element (30, 31) is tilted about an axis perpendicular to the optical axis, the distortion changes as shown in FIG. 6, for example. In this example,
The image portion distant from the rotation axis RX changes in the direction perpendicular to the rotation axis RX. In this way, each lens element group (3
It is possible to correct various magnification changes or distortion changes by combining the driving methods of 0, 31), (33) and (35). In addition, even if the reticle R is moved up or down or tilted, distortion (particularly a spool type,
The barrel type) can be changed. Driving a lens element (or reticle) to correct magnification changes and distortion changes may worsen other aberrations (eg coma, astigmatism), but drives multiple lens elements. Therefore, it is possible to perform desired magnification correction or distortion correction while correcting various aberrations.

【0036】メモリ21には図5および図6に示すよう
なレンズエレメントまたはレチクルの駆動に伴う像面上
の複数のポイント(格子点)の各々の動きを数式もしく
はテーブルの形式で記憶させてあり、主制御系20にお
いてレチクルRの熱変形による投影光学系PLの結像特
性の変化量に応じた最適な倍率補正量またはディストー
ション補正量を計算する。計算法としてたとえば、理想
的な格子点すなわちレチクルRが冷えた状態の格子点
(図5および図6では点線で示す)に対する偏差の最大
値を最小にする条件、あるいは偏差の2乗和を最小とす
る条件を満たすような倍率補正またはディストーション
補正が考えられる。
The memory 21 stores the movement of each of a plurality of points (lattice points) on the image plane accompanying the driving of the lens element or reticle as shown in FIGS. 5 and 6 in the form of a mathematical expression or a table. The main control system 20 calculates the optimum magnification correction amount or distortion correction amount according to the amount of change in the image forming characteristics of the projection optical system PL due to the thermal deformation of the reticle R. As a calculation method, for example, a condition that minimizes the maximum value of the deviation with respect to an ideal grid point, that is, a grid point when the reticle R is cold (shown by a dotted line in FIGS. 5 and 6), or the sum of squares of the deviation is minimized. A magnification correction or a distortion correction that satisfies the condition

【0037】以上が本実施例における倍率補正手段およ
びディストーション補正手段であるが、レンズエレメン
ト群(30、31)、(33)および(35)の駆動に
より、像面が変化(上下動、傾斜)してしまう可能性も
考えられる。この場合、像面の変化に応じてウェハ面検
出系22にオフセットを与えてやればウェハWが常に最
良像面にセットされるので、この影響を妨げることがで
きる。ウェハ面検出系22は、前述したようにウェハ面
に光線を照射しその反射光でウェハ面の光軸方向の位置
あるいは傾斜を検出するものである。主制御系20はウ
ェハ面検出系22の出力にしたがってZステージ14を
制御し、ZステージはウェハWと像面とが常に一致する
ように駆動される。
The above is the magnification correcting means and the distortion correcting means in the present embodiment, but the image plane is changed (vertical movement, inclination) by driving the lens element groups (30, 31), (33) and (35). There is a possibility that it will happen. In this case, if an offset is given to the wafer surface detection system 22 according to the change of the image surface, the wafer W is always set to the best image surface, and this influence can be prevented. As described above, the wafer surface detection system 22 irradiates the wafer surface with a light beam and detects the position or inclination of the wafer surface in the optical axis direction by the reflected light. The main control system 20 controls the Z stage 14 according to the output of the wafer surface detection system 22, and the Z stage is driven so that the wafer W and the image plane always match.

【0038】結像状態を補正する他の手段として、レチ
クルRを光軸方向に移動させたり傾けたり湾曲させたり
する方法や、投影光学系内の隣接するレンズ素子間に気
密空間を設けてその圧力を調整する方法や、平行平板ガ
ラスを投影光学系の上方または下方に設置し内部をコン
トロールすることによりガラスを撓ませる方法等が考え
られる。一般に、ディストーション変化のように光軸に
対して対称でない、いわゆる非等方的変形を補正するに
は、駆動素子50a乃至50cによってレチクルRを光
軸AXに沿って移動させる方法や、本実施例のレンズエ
レメントを駆動する方法が好ましい。
As another means for correcting the image formation state, a method of moving, tilting or bending the reticle R in the optical axis direction, or providing an airtight space between adjacent lens elements in the projection optical system, A method of adjusting the pressure, a method of bending the glass by installing parallel flat plate glass above or below the projection optical system and controlling the inside, and the like can be considered. Generally, in order to correct a so-called anisotropic deformation that is not symmetric with respect to the optical axis such as a distortion change, a method of moving the reticle R along the optical axis AX by the driving elements 50a to 50c, and the present embodiment. The method of driving the lens element is preferable.

【0039】このように、本発明の投影露光装置では、
装置の製造時において、温度分布に基づいてレチクルR
の熱変形、ひいては結像状態の変動を計算するための各
パラメータをメモリ21に記憶している。そして、露光
動作時にはパワーモニタ5、反射量モニタ8、照射量モ
ニタ16からはそれぞれ光情報(強度値)が、また温度
データ処理ユニット54からはレチクルの温度分布情報
が主制御系20に出力される。主制御系20では、これ
らの情報と前述したメモリ21に格納されている各デー
タとから、レチクルRの露光光吸収に起因する結像状態
の変化と投影光学系PLの露光光吸収に起因する結像状
態の変化とをそれぞれ計算し、合計の変化量を算出す
る。
As described above, in the projection exposure apparatus of the present invention,
Reticle R based on temperature distribution during device manufacturing
Each parameter for calculating the thermal deformation of, and consequently the fluctuation of the image formation state is stored in the memory 21. During the exposure operation, the power monitor 5, the reflection amount monitor 8, and the irradiation amount monitor 16 output light information (intensity values), respectively, and the temperature data processing unit 54 outputs reticle temperature distribution information to the main control system 20. It In the main control system 20, based on these information and each data stored in the memory 21, the change in the image formation state due to the absorption of the exposure light of the reticle R and the absorption of the exposure light of the projection optical system PL are caused. The change in the imaging state is calculated and the total change amount is calculated.

【0040】投影光学系PLの結像状態が大気圧変化を
始めとする他の要因によっても変化を起こす場合、必要
に応じてこれらの変化量も合計することができる。この
結像状態の変化量の合計値に対し、最適な補正量を計算
し、レンズエレメント駆動素子38乃至40を駆動して
補正を行う。また、この場合必要に応じて他の補正手
段、たとえば駆動素子50を駆動して補正を行うことも
できる。ここで、焦点位置、像面傾斜については、ウェ
ハ面検出系22およびZステージ14を用いてウェハW
を上下動および傾斜させることによって、投影レンズP
Lの最良結像面とウェハ表面とを一致させることもでき
る。
When the image forming state of the projection optical system PL changes due to other factors such as a change in atmospheric pressure, these changes can be summed up if necessary. An optimum correction amount is calculated for the total change amount of the image formation state, and the lens element driving elements 38 to 40 are driven to perform the correction. Further, in this case, other correction means, for example, the drive element 50 may be driven for correction as necessary. Here, regarding the focal position and the image plane inclination, the wafer W is detected using the wafer surface detection system 22 and the Z stage 14.
By vertically moving and tilting the projection lens P
It is also possible to match the best image plane of L with the wafer surface.

【0041】[0041]

【効果】以上のように、本発明によれば、マスクの照明
光吸収に起因するマスクの温度分布を光学的な温度計測
手段により投影露光動作を妨げることなく精度良く求め
ることができ、求めた温度分布に基づきマスクの熱変
形、ひいては結像状態の変化を高精度に求めることが可
能になる。こうして、得られた結像状態の変化に対応す
る倍率変化、ディストーション変化等を公知の補正手段
により適宜補正することができる。この結果、使用する
マスクの種類にかかわらず、常に良好な結像状態を維持
することができ、像の重ね合わせ精度等が著しく向上す
る。
As described above, according to the present invention, the temperature distribution of the mask caused by the absorption of the illumination light of the mask can be accurately obtained without obstructing the projection exposure operation by the optical temperature measuring means. Based on the temperature distribution, it becomes possible to obtain the thermal deformation of the mask and, consequently, the change in the image formation state with high accuracy. In this way, a change in magnification, a change in distortion, etc. corresponding to the obtained change in the image formation state can be appropriately corrected by a known correction means. As a result, regardless of the type of mask used, a good image formation state can always be maintained, and the image overlay accuracy and the like are significantly improved.

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

【図1】本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の投影光学系を上方からみた平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view of the projection optical system of FIG. 1 seen from above.

【図3】光軸に関して対称な温度分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a temperature distribution symmetrical with respect to an optical axis.

【図4】光軸に関して非対称な温度分布を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a temperature distribution asymmetric with respect to the optical axis.

【図5】本発明の実施例による倍率補正手段による像面
内の点の動きを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing movement of points in the image plane by the magnification correction means according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例によるディストーション補正手
段による像面内の点の動きを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing movement of points in the image plane by the distortion correction means according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 W ウェハ TS 温度分布情報 1 光源 5 パワーモニタ 8 反射量モニタ 10 可変ブラインド 12 ダイクロイックミラー 16 照射量モニタ 20 主制御系 22 面検出系 23 駆動素子制御部 53 温度センサ 54 温度データ処理ユニット R Reticle PL Projection optical system W Wafer TS Temperature distribution information 1 Light source 5 Power monitor 8 Reflection amount monitor 10 Variable blind 12 Dichroic mirror 16 Irradiation amount monitor 20 Main control system 22 Surface detection system 23 Drive element control section 53 Temperature sensor 54 Temperature data Processing unit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定波長域の照明光で所定のパターンが
形成されたマスクを照明し、投影光学系を介して前記所
定のパターンの像を被投影基板上に所定の結像状態で結
像させる投影露光装置において、 前記照明光の吸収による前記マスクの温度変化を光学的
に計測するための温度計測手段と、 前記温度変化に伴う前記マスクの熱変形量に応じて発生
する前記結像状態の変化量を算出するための演算手段
と、 予め定められた結像状態で投影露光するために、前記結
像状態の変化量に基づき倍率変化およびディストーショ
ン変化のうち少なくとも一方を補正するための補正手段
とを備えていることを特徴とする投影露光装置。
1. A mask on which a predetermined pattern is formed is illuminated with illumination light in a predetermined wavelength range, and an image of the predetermined pattern is formed on a projection target substrate in a predetermined image formation state through a projection optical system. In the projection exposure apparatus, a temperature measuring unit for optically measuring a temperature change of the mask due to absorption of the illumination light; and an image formation state generated according to a thermal deformation amount of the mask due to the temperature change. And a correction means for correcting at least one of a magnification change and a distortion change based on the change amount of the image formation state in order to perform projection exposure in a predetermined image formation state. And a projection exposure apparatus.
【請求項2】 前記温度計測手段は、照明光学系内に設
けられた光分割器と、該光分割器を介して前記マスクが
発生する赤外線を受光するための光電センサ手段と、該
光電センサ手段が感知した温度データに基づき前記マス
クの温度変化を求めるための温度データ処理手段とを備
えていることを特徴とする請求項1に記載の投影露光装
置。
2. The temperature measuring means includes a light divider provided in an illumination optical system, a photoelectric sensor means for receiving infrared rays generated by the mask through the light divider, and the photoelectric sensor. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising: temperature data processing means for obtaining a temperature change of the mask based on temperature data sensed by the means.
【請求項3】 前記補正手段は、前記投影光学系内の少
なくとも1つの光学素子を移動させて倍率変化を補正す
るための倍率補正手段を備えていることを特徴とする請
求項1または2に記載の投影露光装置。
3. The correction unit comprises a magnification correction unit for moving at least one optical element in the projection optical system to correct a change in magnification. The projection exposure apparatus described.
【請求項4】 前記補正手段は、前記投影光学系内で隣
接する2つの光学素子の間で密閉された空間の圧力を変
化させて倍率変化を補正するための倍率補正手段を備え
ていることを特徴とする請求項1または2に記載の投影
露光装置。
4. The correcting means includes a magnification correcting means for correcting a magnification change by changing a pressure in a space sealed between two adjacent optical elements in the projection optical system. The projection exposure apparatus according to claim 1 or 2.
【請求項5】 前記補正手段は、前記マスクを光軸に沿
って移動させることによってディストーション変化を補
正するためのディストーション補正手段を備えているこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
投影露光装置。
5. The correction means comprises a distortion correction means for correcting the distortion change by moving the mask along the optical axis. The projection exposure apparatus according to item.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10135119A (en) * 1996-10-30 1998-05-22 Canon Inc Projection exposure equipment
WO1999018604A1 (en) * 1997-10-07 1999-04-15 Nikon Corporation Projection exposure method and apparatus
JP2001343575A (en) * 2000-03-31 2001-12-14 Nikon Corp Optical element holding device, lens barrel, exposure device, and method for manufacturing micro device.
US6934004B2 (en) 2002-03-18 2005-08-23 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus, semiconductor device manufacturing method, maintenance method of exposure apparatus, and semiconductor manufacturing factory
JP2008216554A (en) * 2007-03-02 2008-09-18 Nikon Corp Temperature measuring apparatus, scanning exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP2009037251A (en) * 2001-09-05 2009-02-19 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure facility
JP2009536370A (en) * 2006-05-05 2009-10-08 コーニング インコーポレイテッド Distortion adjustment of quasi-telecentric imaging lens
JP2010080512A (en) * 2008-09-24 2010-04-08 Nikon Corp Exposure method and device manufacturing method
JP2013069857A (en) * 2011-09-22 2013-04-18 Topcon Corp Optical element holding device
JP2018521342A (en) * 2015-05-18 2018-08-02 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Projection lens having wavefront manipulator, projection exposure method, and projection exposure apparatus
JP2019507896A (en) * 2016-03-18 2019-03-22 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10135119A (en) * 1996-10-30 1998-05-22 Canon Inc Projection exposure equipment
WO1999018604A1 (en) * 1997-10-07 1999-04-15 Nikon Corporation Projection exposure method and apparatus
JP2001343575A (en) * 2000-03-31 2001-12-14 Nikon Corp Optical element holding device, lens barrel, exposure device, and method for manufacturing micro device.
JP2009037251A (en) * 2001-09-05 2009-02-19 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure facility
US6934004B2 (en) 2002-03-18 2005-08-23 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus, semiconductor device manufacturing method, maintenance method of exposure apparatus, and semiconductor manufacturing factory
JP2009536370A (en) * 2006-05-05 2009-10-08 コーニング インコーポレイテッド Distortion adjustment of quasi-telecentric imaging lens
JP2014030044A (en) * 2006-05-05 2014-02-13 Corning Inc Distortion tuning of quasi-telecentric imaging lens
KR101374956B1 (en) * 2006-05-05 2014-03-14 코닝 인코포레이티드 Distortion tuning of a quasi-telecentric imaging lens
JP2008216554A (en) * 2007-03-02 2008-09-18 Nikon Corp Temperature measuring apparatus, scanning exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP2010080512A (en) * 2008-09-24 2010-04-08 Nikon Corp Exposure method and device manufacturing method
JP2013069857A (en) * 2011-09-22 2013-04-18 Topcon Corp Optical element holding device
JP2018521342A (en) * 2015-05-18 2018-08-02 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Projection lens having wavefront manipulator, projection exposure method, and projection exposure apparatus
JP2019507896A (en) * 2016-03-18 2019-03-22 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Lithographic apparatus and device manufacturing method
KR20200123492A (en) * 2016-03-18 2020-10-29 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US11237490B2 (en) 2016-03-18 2022-02-01 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

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