JP3392708B2 - Image forming characteristic measuring apparatus, exposure apparatus, and methods thereof - Google Patents
Image forming characteristic measuring apparatus, exposure apparatus, and methods thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は結像特性の測定装
置、露光装置及び方法、特に半導体素子等の製造に用い
られる露光装置の結像特性測定に適した結像特性の測定
装置、露光装置及び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 an image forming characteristic measuring apparatus, an exposure apparatus and a method, and more particularly to an image forming characteristic measuring apparatus and an exposure apparatus suitable for measuring an image forming characteristic of an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element or the like. And method.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子や液晶表示板の製造において
は、リソグラフィー工程等に用いられるステッパ等の露
光装置が不可欠である。露光装置では、照明系からレチ
クル等のマスクに対してケーラ照明が行われ、このレチ
クルを透過した光がさらに投影光学系を通過して、ウェ
ハ面にレチクル像が露光されるようになっている。2. Description of the Related Art An exposure apparatus such as a stepper used in a lithographic process is indispensable for manufacturing semiconductor elements and liquid crystal display panels. In the exposure apparatus, Koehler illumination is performed from an illumination system to a mask such as a reticle, and light transmitted through this reticle further passes through a projection optical system to expose a reticle image on the wafer surface. .
【0003】かかる露光装置では、レチクル像等をウェ
ハ上の微小領域に高精度に投影露光する必要があるた
め、その投影光学系が如何なる結像特性を有するかを調
べることはきわめて重要である。In such an exposure apparatus, it is necessary to project and expose a reticle image or the like onto a minute area on a wafer with high precision, so it is extremely important to investigate what image forming characteristics the projection optical system has.
【0004】従来、このような測定は、ステージ上に感
光性材料を塗布した測定板を載置し、そのステージ高さ
位置を変更して得られる円形状の感光部分の直径を調べ
ることで行っている。Conventionally, such a measurement is carried out by placing a measuring plate coated with a photosensitive material on a stage and checking the diameter of a circular photosensitive portion obtained by changing the height position of the stage. ing.
【0005】結像特性としては、投影光学系の開口数
(NA)と、コヒーレンスファクタ(σ)の測定が行わ
れる。この種の投影系では、瞳の有効径内に2次光源面
の像が包含されるような大きさで結像されている。ここ
で、投影光学系の開口数(NA)は、ステージに載置さ
れるウェハ上の物体面から投影光学系の瞳に対する開口
数を意味しており、NA=n・sinθ(ここで、nは
媒質の屈折率、θは瞳の半径に対して張る角度(最大錐
角θ)である)で与えられる。As the imaging characteristics, the numerical aperture (NA) of the projection optical system and the coherence factor (σ) are measured. In this type of projection system, the image is formed such that the image of the secondary light source surface is included within the effective diameter of the pupil. Here, the numerical aperture (NA) of the projection optical system means the numerical aperture from the object plane on the wafer mounted on the stage to the pupil of the projection optical system, and NA = n · sin θ (here, n Is the refractive index of the medium, and θ is the angle (the maximum cone angle θ) stretched with respect to the radius of the pupil.
【0006】一方、コヒーレンスファクタσは、レクチ
ルRがない状態で投影光学系の瞳上に形成される2次光
源面の像の直径(Si)と、当該瞳の有効直径(Sp)
との比(Si/Sp)、すなわちレチクルに対する照明
系の開口数と上記投影光学系の開口数の比である。On the other hand, the coherence factor σ is the diameter (Si) of the image of the secondary light source surface formed on the pupil of the projection optical system without the reticle R, and the effective diameter (Sp) of the pupil.
(Si / Sp), that is, the ratio of the numerical aperture of the illumination system to the reticle and the numerical aperture of the projection optical system.
【0007】コヒーレンスファクタσは、照明条件の1
つのファクターとして扱われている。σ値が限りなく零
に近いときのことをコヒーレンス照明と呼び、σ値が1
のときをインコヒーレント照明と呼び、そしてその間の
値のときはパーシャルコヒーレントと呼ぶ。このσ値を
設定するためには、図中の照明系絞りの開口寸法を変更
する方法が最も簡便な方法である。The coherence factor σ is 1 of the illumination condition.
It is treated as one factor. When the σ value is as close to zero as possible, it is called coherence illumination, and the σ value is 1
Is called incoherent illumination, and values in between are called partial coherent. The simplest method for setting this σ value is to change the aperture size of the illumination system diaphragm in the figure.
【0008】さて、感光性材料を塗布した測定板を用い
て、開口数NA及びコヒーレンスファクタσを測定する
には、まず、レチクルの位置に拡散板をおいてやれば、
投影光学系の瞳の有効系全体に上記拡散板に拡散された
光が到達し、当該瞳に対応する照射光が上記測定板に到
達する。したがって、ウェハの高さ位置を変えて感光部
分半径を調べれば、上記錐角θが求まり、NAが算出で
きる。Now, in order to measure the numerical aperture NA and the coherence factor σ using a measuring plate coated with a photosensitive material, first place a diffusion plate at the position of the reticle.
The light diffused by the diffusion plate reaches the entire effective system of the pupil of the projection optical system, and the irradiation light corresponding to the pupil reaches the measurement plate. Therefore, if the height position of the wafer is changed and the radius of the photosensitive portion is examined, the cone angle θ is obtained and the NA can be calculated.
【0009】一方、レチクル位置に拡散板をおかなけれ
ば、照明系の瞳に対応する像が投影光学系の瞳上に得ら
れることとなり、この像により上記測定板上に到達する
光は、照明系の瞳に対応するものである。したがって、
投影光学系の開口数NAの場合と同様にして照明系の開
口数NAを測定することができ、コヒーレンスファクタ
σが求まる。On the other hand, if the diffusing plate is not placed at the reticle position, an image corresponding to the pupil of the illumination system will be obtained on the pupil of the projection optical system, and the light that reaches the measuring plate by this image will be illuminated. It corresponds to the pupil of the system. Therefore,
The numerical aperture NA of the illumination system can be measured in the same manner as the numerical aperture NA of the projection optical system, and the coherence factor σ can be obtained.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の結像特性測定方法では、以下のような問題点が
ある。まず、投影光学系の開口数NAの測定を行うため
には測定板に対する感光作業を行う必要があるが、これ
は煩雑な作業である。さらに、コヒーレンスファクタσ
の測定には照明系の開口数を求める必要があるためさら
に同様な感光作業が必要となる。このように、従来の方
法では、一連の結像特性の測定をするのにあたり少なく
とも2回の感光が必要なり、しかも各作業において測定
板の入替、拡散板の挿脱等が必要であり、さらに測定後
の感光部分の測定作業も必要である。また、感光性材料
を用いた場合には、材料の光感度に対する入射光強さの
調整等も必要であり、これを行うには、何度も感光させ
て試行錯誤を繰り返さなければならない。However, the above-mentioned conventional image-forming characteristic measuring method has the following problems. First, in order to measure the numerical aperture NA of the projection optical system, it is necessary to expose the measurement plate to light, but this is a complicated task. Furthermore, the coherence factor σ
In order to measure (1), it is necessary to obtain the numerical aperture of the illumination system, and thus the same exposure work is required. As described above, in the conventional method, at least two exposures are required to measure a series of imaging characteristics, and in addition, it is necessary to replace the measurement plate and insert / remove the diffusion plate in each work. It is also necessary to perform measurement work on the exposed portion after measurement. Further, when a photosensitive material is used, it is necessary to adjust the intensity of incident light with respect to the photosensitivity of the material, and in order to do this, it is necessary to repeat exposure and repeat trial and error.
【0011】このように、従来の方法では、レチクル上
の1点に対応する投影光学系の結像特性の測定を行うだ
けでも煩雑な作業を繰り返す必要があった。また、近年
デバイスの更なる微細化に伴い、露光領域に対応する露
光可能領域内における結像特性の分布をも考慮する必要
が生じてきている。具体的には、露光光学系の開口数N
A及びコヒーレンスファクタσが光学系の収差の影響に
より露光領域内の任意の点で異なる場合がある。このと
き、露光されるデバイスパターン寸法が露光領域内の位
置によって異なるという問題が無視できなくなってき
た。したがって、投影光学系による露光可能領域の1点
に対応する結像特性のみならず、露光可能領域の各位置
に対応する結像特性を調べなければならない。As described above, in the conventional method, it is necessary to repeat the complicated work only by measuring the image forming characteristic of the projection optical system corresponding to one point on the reticle. In addition, with the further miniaturization of devices in recent years, it has become necessary to consider the distribution of the imaging characteristics in the exposureable area corresponding to the exposure area. Specifically, the numerical aperture N of the exposure optical system
A and the coherence factor σ may differ at any point in the exposure area due to the influence of the aberration of the optical system. At this time, the problem that the device pattern size to be exposed differs depending on the position in the exposure region cannot be ignored. Therefore, it is necessary to check not only the image forming characteristic corresponding to one point in the exposureable area by the projection optical system but also the image forming characteristic corresponding to each position in the exposureable area.
【0012】しかし、従来の方法では、上述するように
1点の結像特性の測定を行うだけでもきわめて煩雑な作
業を行わなければならず、複数点の結像特性の分布を高
精度かつ効率的に調べること事実上不可能に近い。However, in the conventional method, it is necessary to perform extremely complicated work even by measuring the image forming characteristic of one point as described above, and the distribution of the image forming characteristic of a plurality of points can be performed with high accuracy and efficiency. It is virtually impossible to investigate.
【0013】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、その第1の目的は、投影光学系の結像特性
を簡易かつ高精度に測定することを可能とした結像特性
の測定装置及び方法を提供することにある。The present invention has been made in consideration of such a situation, and its first object is to form an image forming characteristic of a projection optical system which can be easily measured with high accuracy. To provide a measuring device and method.
【0014】第2の目的は、露光可能領域の複数点の投
影光学系の結像特性の分布を簡易かつ高精度に、さらに
効率的に測定することを可能とした結像特性の測定装置
及び方法を提供することにある。A second object of the present invention is to provide an image-forming characteristic measuring device capable of measuring the distribution of the image-forming characteristic of the projection optical system at a plurality of points in the exposureable area simply, with high accuracy, and efficiently. To provide a method.
【0015】第3の目的は、結像特性を自動的にかつ最
適あるいは所望の値となるように調整することを可能と
した露光装置及びその結像特性調整方法を提供すること
になる。A third object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of automatically and automatically adjusting the image forming characteristic to an optimum or desired value and an image forming characteristic adjusting method thereof.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、マスク
面にピンホールを作成し照明し、結像関係にあるマスク
・ウェハ面の位置からマスク位置もしくはウェハ面位置
を光軸方向にずらしてピンホール像を観察すると、ピン
ホールにおける照明光の回折により、ピンホール像の光
強度分布が2段階に分割されたような分布となるので、
各々の分布の直径方向の大きさを測定することで、露光
装置の投影光学系の開口数(NA)やコヒーレンスファ
クタσ等を高精度にかつ定量的に測定できることにあ
る。The essence of the present invention is to create a pinhole on the mask surface and illuminate it, and shift the mask position or the wafer surface position in the optical axis direction from the position of the mask / wafer surface in an image forming relationship. When observing the pinhole image with light, the light intensity distribution of the pinhole image becomes a distribution divided into two stages due to the diffraction of the illumination light in the pinhole.
By measuring the size of each distribution in the diametrical direction, the numerical aperture (NA), coherence factor σ, etc. of the projection optical system of the exposure apparatus can be measured with high accuracy and quantitatively.
【0017】また、上記課題の解決は、より具体的に
は、以下のような解決手段により実現される。まず、請
求項1に対応する発明は、光源からの照明光を照明光学
系を介してマスクに照射するとともに、マスクのパター
ンの像を投影光学系により結像する光学系の結像特性の
測定装置において、マスクには、微小の開口が複数設け
られており、微小の開口に対応しかつ投影光学系により
結像される像の光強度を測定する光強度測定手段を備
え、結像される像において、微小の開口を通過する直接
的な照明光と、微小の開口にて発生しかつ投影光学系を
通過する回折光と、に対応したそれぞれの光強度分布に
基づき、結像特性として投影光学系の開口数及びコヒー
レンスファクタを各微小の開口に対応して算出する結像
特性の測定装置である。More specifically, the solution of the above-mentioned problems is realized by the following solution means. First, the invention according to claim 1 irradiates an illumination light from a light source to a mask through an illumination optical system and measures an image forming characteristic of an optical system in which an image of a pattern of the mask is formed by a projection optical system. Bei the apparatus, the mask, the opening of the micro is provided with a plurality, the light intensity measuring means for measuring the light intensity of the image formed by using merge projection optical system corresponding to the opening of the small
In the image to be formed, it passes directly through a minute aperture.
Illumination light and a projection optical system
Diffracted light that passes and the respective light intensity distributions corresponding to
Based on the imaging characteristics, the numerical aperture and coherence of the projection optical system
This is a device for measuring an imaging characteristic, which calculates a lens factor corresponding to each minute aperture .
【0018】本発明ではこのような手段を設けたので、
露光可能領域の複数点の光学系の結像特性の分布を簡易
かつ高精度に測定することができ、また、一度の測定で
複数開口に対応する各結像特性が一度に測定できること
から効率的な測定とするができる。Since such means is provided in the present invention,
The distribution of the imaging characteristics of the optical system at multiple points in the exposure area can be measured easily and with high accuracy, and each imaging characteristic corresponding to multiple apertures can be measured at one time, making it efficient. It is possible to measure it.
【0019】[0019]
【0020】さらに、本発明では、結像特性として投影
光学系の開口数及びコヒーレンスファクタを得ることが
できる。また、一度の測定でNA、σの両方の測定を行
うことができ、効率的な測定とすることができる。 Further, according to the present invention, the numerical aperture and the coherence factor of the projection optical system can be obtained as the imaging characteristics. In addition, both NA and σ can be measured with one measurement, which enables efficient measurement.
【0021】さらにまた、請求項2に対応する発明は、
請求項1に対応する発明において、光強度測定手段は、
光を電気信号に変換する測定手段である結像特性の測定
装置である。Further, the invention corresponding to claim 2 is
In the invention corresponding to claim 1 , the light intensity measuring means is:
It is a measuring device of image forming characteristics which is a measuring means for converting light into an electric signal.
【0022】本発明ではこのような手段を設けたので、
光強度分布の検出において、そのゲインやレベル調整に
よる調整作業が簡単であり、また、光強度測定時やその
測定後に調整を行うこともできるので、感光性材料を用
いた場合に比べ測定における調整労力を著しく低減させ
ることができる。Since such means is provided in the present invention,
In the detection of the light intensity distribution, the adjustment work by adjusting the gain and level is easy, and since the adjustment can be performed during or after the measurement of the light intensity, the adjustment in the measurement is better than that in the case of using the photosensitive material. The labor can be significantly reduced.
【0023】また、請求項3に対応する発明は、請求項
1又は2に対応する発明において、投影光学系による結
像面の任意の位置を、光強度測定手段により測定可能と
なるように結像対象を移動可能とした移動機構を備えた
結像特性の測定装置である。The invention corresponding to claim 3 is the claim
In the invention corresponding to 1 or 2 , the image-forming characteristic is provided with a moving mechanism capable of moving the image-forming target so that an arbitrary position on the image-forming surface formed by the projection optical system can be measured by the light intensity measuring means. It is a measuring device.
【0024】本発明ではこのように、結像特性の測定を
行う手段が露光領域内の任意の位置で測定できる移動機
構を有することを特徴とする。かかる機構により、露光
領域内の任意の位置での開口数及びコヒーレントファク
タの測定が可能となる。As described above, the present invention is characterized in that the means for measuring the imaging characteristic has the moving mechanism capable of measuring at any position in the exposure area. With such a mechanism, it is possible to measure the numerical aperture and the coherent factor at any position within the exposure area.
【0025】次に、請求項4に対応する発明は、請求項
1〜3のうちいずれか1つに対応する結像特性の測定装
置と、等方形状あるいは非等方形状に絞りを変形し、及
び又は絞りを拡大縮小することにより、投影光学系の結
像特性を変更する絞り機構と、結像特性の測定装置によ
り得られる結像特性が所定範囲になるように、あるいは
有限回の結像特性変更のうち最適な結像特性となるよう
に、絞り機構を制御して投影光学系の結像特性を調整す
る絞調整手段とを備えた露光装置である。Next, the invention corresponding to claim 4, claim
An imaging characteristic measuring device corresponding to any one of 1 to 3 and an imaging of the projection optical system by deforming the diaphragm into an isotropic shape or an anisotropic shape and / or enlarging or reducing the diaphragm. The diaphragm mechanism for changing the characteristics and the diaphragm mechanism so that the imaging characteristics obtained by the measuring apparatus for the imaging characteristics fall within a predetermined range, or the optimum imaging characteristics out of a finite number of changes of the imaging characteristics. And an aperture stop adjusting unit for adjusting the image forming characteristics of the projection optical system by controlling the.
【0026】本発明ではこのような手段を設けたので、
結像特性を自動的にかつ最適あるいは所望の値となるよ
うに調整することができる。また、絞り形状を等方形状
あるいは非等方形状に絞りを変形できるので、測定され
た結像特性がその結像面内で非等方的に分布する場合で
あっても絞り形状の変形により、結像面内で非等方的に
分布を矯正して面内で均一な結像特性となるように調整
することができる。Since such means is provided in the present invention,
The imaging characteristics can be adjusted automatically and to an optimum or desired value. In addition, since the diaphragm shape can be deformed to an isotropic shape or an anisotropic shape, even if the measured imaging characteristics are anisotropically distributed in the imaging plane, the diaphragm shape can be deformed. The distribution can be corrected anisotropically in the image plane so that uniform image formation characteristics can be obtained in the plane.
【0027】また、請求項5に対応する発明は、光源か
らの照明光を照明光学系を介してマスクに照射するとと
もに、マスクのパターンの像を投影光学系により結像す
る光学系の結像特性の測定方法において、マスクには、
微小の開口が複数設けられており、この微小の開口に対
応しかつ投影光学系により結像される像の光強度を測定
することで光学系の結像特性を測定し、結像される像に
おいて、微小の開口を通過する直接的な照明光と、微小
の開口にて発生しかつ投影光学系を通過する回折光と、
に対応したそれぞれの光強度分布に基づき、結像特性と
して投影光学系の開口数及びコヒーレンスファクタを各
微小の開口に対応して算出する結像特性の測定方法であ
る。The invention according to claim 5 irradiates the mask with the illumination light from the light source through the illumination optical system and forms an image of the pattern of the mask by the projection optical system. In the method of measuring the characteristics, the mask has
Opening of the minute is provided with a plurality, measured imaging characteristics of the optical system by measuring the light intensity of the image formed by using merge projection optical system corresponding to the opening of this small, the image formed To
The direct illumination light that passes through the minute aperture,
Diffracted light generated at the aperture of and passing through the projection optical system,
Based on each light intensity distribution corresponding to
The projection optical system numerical aperture and coherence factor.
This is a method of measuring the image formation characteristic calculated corresponding to a minute aperture .
【0028】本発明ではこのような手段を設けたので、
請求項1に対応する発明と同様な作用効果を得ることが
できる。 Since such means is provided in the present invention,
It is Ru can <br/> to the same advantages as the invention corresponding to claim 1.
【0029】さらにまた、請求項6に対応する発明は、
請求項5に対応する発明において、光強度を、光を電気
信号に変換する手段により測定する結像特性の測定方法
である。[0029] is found in addition, the invention corresponding to claim 6,
In the invention corresponding to claim 5 , there is provided a method for measuring an image forming characteristic, wherein the light intensity is measured by means of converting light into an electric signal.
【0030】本発明ではこのような手段を設けたので、
請求項2に対応する発明と同様な作用効果を得ることが
できる。次に、請求項7に対応する発明は、請求項5又
は6に対応する発明において、像の光強度は、投影光学
系による結像面の任意の位置について測定可能とする結
像特性の測定方法である。Since such means is provided in the present invention,
It is possible to obtain the same operational effect as the invention corresponding to claim 2 . Next, the invention corresponding to claim 7 is the same as claim 5 or
In the invention corresponding to 6 , the light intensity of the image is a method of measuring an image forming characteristic which enables measurement at an arbitrary position on the image forming surface by the projection optical system.
【0031】本発明ではこのような手段を設けたので、
結像面の任意の位置について結像特性を測定することが
可能となる。一方、請求項8に対応する発明は、請求項
5〜7のうちいずれかに記載の結像特性の測定方法によ
って得られた結像特性が所定範囲にない場合には、投影
光学系の結像特性を変更する特性変更ステップと、この
変更後の投影光学系の新たな結像特性を、請求項5〜7
のうちいずれかに記載の結像特性の測定方法によって測
定する特性測定ステップと、特性変更ステップ及び特性
測定ステップを繰り返し、最終的には、結像特性が所定
範囲となる状態に、あるいはこの繰り返しを有限回行う
中の最適な結像特性となる状態に、投影光学系の結像特
性を調整する特性調整ステップとからなる露光装置の結
像特性調整方法である。本発明ではこのような手段を設
けたので、露光装置の結像特性を自動的にかつ最適ある
いは所望の値となるように調整することができる。Since such means is provided in the present invention,
It is possible to measure the image forming characteristics at any position on the image forming surface. Meanwhile, invention corresponding to claim 8, claim
If the image forming characteristic obtained by the image forming characteristic measuring method according to any one of 5 to 7 is not within the predetermined range, a characteristic changing step of changing the image forming characteristic of the projection optical system, and The new imaging characteristics of the projection optical system according to claim 5,
Repeat the characteristic measurement step of measuring by the imaging characteristic measuring method according to any one of the above, the characteristic changing step and the characteristic measuring step, and finally, in a state where the imaging characteristic falls within a predetermined range, or repeatedly. And a characteristic adjusting step of adjusting the image forming characteristic of the projection optical system so as to obtain the optimum image forming characteristic during the finite number of times. Since such means is provided in the present invention, the image forming characteristic of the exposure apparatus can be automatically and optimally adjusted to a desired value.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
(発明の第1の実施の形態)図1は本発明の第1の実施
の形態に係る結像特性の測定装置を適用する投影型露光
装置の一例を示す概略構成図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. (First Embodiment of the Invention) FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a projection type exposure apparatus to which a measuring apparatus of an image forming characteristic according to a first embodiment of the present invention is applied.
【0033】この投影型露光装置(ステッパ)において
は、水銀ランプやエキシマレーザ光を光源1とする露光
光が、照明系絞り2等の光量調整部や照度均一化手段等
からなる照明光学系3を通り、レチクル4を均一な照度
でケーラ照明するようになっている。In this projection type exposure apparatus (stepper), the illumination optical system 3 is composed of a light quantity adjusting section such as an illumination system diaphragm 2 and an illuminance equalizing means for exposing the exposure light using a mercury lamp or an excimer laser beam as a light source 1. The reticle 4 is illuminated by the Koehler with a uniform illuminance.
【0034】レチクル4には、その一方の面にクロム層
や位相シフト層でパターン5が形成されており、このパ
ターン5を通過した光は両テレセントリックな投影光学
系6に入射し、投影光学系6内で投影光学系絞り7を通
過し、ウェハ8上にレチクル4のパターン像を形成する
ようになっている。A pattern 5 is formed on one surface of the reticle 4 with a chrome layer or a phase shift layer, and light passing through this pattern 5 enters a bi-telecentric projection optical system 6 and the projection optical system. A pattern image of the reticle 4 is formed on the wafer 8 after passing through the projection optical system diaphragm 7 in the inside 6.
【0035】ウェハ8上には、図示しない感光性材料が
設けられており、照射された光に対応してその部分が感
光する測定板となっている。また、ウェハ8を載置する
ステージ9はステージ駆動装置10によって上下方向及
び水平方向に移動可能となっており、例えば距離L移動
させる等し、複数の高さ位置において照射光の強度分布
が測定できる。A photosensitive material (not shown) is provided on the wafer 8 and serves as a measuring plate whose portion is exposed in response to the irradiated light. The stage 9 on which the wafer 8 is placed can be moved in the vertical and horizontal directions by the stage driving device 10. For example, the stage 9 is moved by a distance L, and the intensity distribution of the irradiation light is measured at a plurality of height positions. it can.
【0036】本実施形態で使用するレチクル4には、投
影光学系6の結像特性を調べるために、ピンホール11
が設けられており、また、パターン5は、ピンホール1
1の部分以外の部分において、照明光学系3を通過した
光が遮光されるようなパターンとなっている。The reticle 4 used in this embodiment has a pinhole 11 in order to investigate the image forming characteristics of the projection optical system 6.
And the pattern 5 has a pinhole 1
In a part other than the part 1, the pattern is such that the light passing through the illumination optical system 3 is blocked.
【0037】また、投影光学系6は、複数のレンズから
なる投影レンズ(対物レンズ)を有している。また、図
1には図示しないが、物体面であるウェハ8に対応して
瞳(投影レンズの瞳)が存在する。The projection optical system 6 has a projection lens (objective lens) composed of a plurality of lenses. Although not shown in FIG. 1, there is a pupil (pupil of the projection lens) corresponding to the wafer 8 which is the object plane.
【0038】ここで、照明系の瞳と投影レンズの瞳との
関係について説明する。本実施形態では、上記したよう
に投影レンズの瞳に2次光源面の像が空中像として結像
するケーラ照明法を採用している。投影レンズの瞳は有
限の直径をもつので、この瞳を通った光だけがウェハ8
へ結像光束となって達する。そのため、投影レンズの瞳
の有効径がその投影レンズのNA(開口数)を決めるこ
とになる。Now, the relationship between the pupil of the illumination system and the pupil of the projection lens will be described. In the present embodiment, as described above, the Koehler illumination method in which the image of the secondary light source surface is formed as an aerial image on the pupil of the projection lens is adopted. Since the pupil of the projection lens has a finite diameter, only the light that passes through this pupil
And reaches an image forming light flux. Therefore, the effective diameter of the pupil of the projection lens determines the NA (numerical aperture) of the projection lens.
【0039】一方、投影レンズの瞳に空中像として結像
される2次光源面の像は、照明系の瞳に対応するもので
ある。したがって、投影レンズの瞳における上記像の大
きさに対応してウェハ8上で照明系のNA(開口数)を
測定することが可能となる。この関係について図2を用
いてさらに詳しく説明する。On the other hand, the image of the secondary light source surface formed as an aerial image on the pupil of the projection lens corresponds to the pupil of the illumination system. Therefore, it is possible to measure the NA (numerical aperture) of the illumination system on the wafer 8 corresponding to the size of the image on the pupil of the projection lens. This relationship will be described in more detail with reference to FIG.
【0040】図2は本実施形態の結像特性の測定装置の
測定原理を説明する図である。同図にしめすように、照
明系の瞳面21からの照明光は、ピンホール11により
最大錐角θ1´の広がりをもってレチクル4を通過す
る。このピンホール11を直接通過した光は明度の高い
光であって、便宜上、直接照明光22と呼ぶこととす
る。FIG. 2 is a view for explaining the measuring principle of the image forming characteristic measuring apparatus of this embodiment. As shown in the figure, the illumination light from the pupil plane 21 of the illumination system passes through the reticle 4 with the maximum cone angle θ1 ′ spread by the pinhole 11. The light that has directly passed through the pinhole 11 is light of high brightness and will be referred to as direct illumination light 22 for convenience.
【0041】また、照明光はピンホール11を通過する
際、回折を起こすため明度の低い回折光が投影光学系6
に入射される。この回折光のうち、投影光学系6から射
出する最外位置になる光は、投影光学系の瞳面24の最
外周を通過する光である。以下、上記回折光のうち、投
影光学系の瞳面24の最外周より内側を通過する光を回
折光23という。Further, when the illumination light passes through the pinhole 11, it is diffracted so that the diffracted light having a low lightness is projected onto the projection optical system 6.
Is incident on. Of this diffracted light, the light that emerges from the projection optical system 6 and is at the outermost position is the light that passes through the outermost periphery of the pupil plane 24 of the projection optical system. Hereinafter, of the diffracted light, the light that passes inside the outermost circumference of the pupil plane 24 of the projection optical system is referred to as diffracted light 23.
【0042】したがって、ウェハ8に照射される光は、
明度の高い上記直接照明光22と、明度の低い上記回折
光23とからなる。ここで、図2に示すように、直接照
明光22は、ウェハ面に対し最大錐角θ1で入射し、回
折光23は、同ウェハ面に対し最大錐角θ2に入射す
る。これらに対応するウェハ8上のスポット径が同図に
示す直径r1、r2である。Therefore, the light applied to the wafer 8 is
It is composed of the direct illumination light 22 having high brightness and the diffracted light 23 having low brightness. Here, as shown in FIG. 2, the direct illumination light 22 is incident on the wafer surface at the maximum cone angle θ1, and the diffracted light 23 is incident on the wafer surface at the maximum cone angle θ2. The spot diameters on the wafer 8 corresponding to these are the diameters r1 and r2 shown in FIG.
【0043】図3は本実施形態における照射光のウェハ
面上の像強度分布を示す図である。同図の照射による像
強度分布は、レクチル4とウェハ8とが互いに結像関係
にあるときに、ウェハ位置8aを距離Lだけずらしてウ
ェハ位置8bとしたときのものである。この分布曲線に
おいては、上記回折光23と、上記直接照明光22とか
ら形成される光強度が示されている。FIG. 3 is a diagram showing the image intensity distribution of the irradiation light on the wafer surface in this embodiment. The image intensity distribution by irradiation in the figure is obtained when the wafer position 8a is shifted by the distance L to the wafer position 8b when the reticle 4 and the wafer 8 are in an image forming relationship with each other. In this distribution curve, the light intensity formed from the diffracted light 23 and the direct illumination light 22 is shown.
【0044】同図内に示される直径r1及びr2を測定
すれば、sinθ1=r1/(2L)、sinθ2=r
2/(2L)より、最大錐角θ1及θ2が求まる。ここ
で、回折光23による強度分布曲線の外側が投影光学系
のNAを表しているので、NA=n・sinθ2より、
投影光学系のNAが求まる。一方、強度分布曲線の内側
の明部が照明系のNAを示している。実際には、照明系
のNAは、n・sinθ1´で表わされるが、投影光学
系の特性よりθ1とθ1´の関係がわかるので、投影光
学系の場合と同様にして、照明系のNAが求まることに
なる。コヒーレントファクタσは照明系NAと投影光学
系NAの比であるから、これらより求めることができ
る。When the diameters r1 and r2 shown in the figure are measured, sin θ1 = r1 / (2L), sin θ2 = r
From 2 / (2L), the maximum cone angles θ1 and θ2 can be obtained. Here, since the outside of the intensity distribution curve of the diffracted light 23 represents the NA of the projection optical system, from NA = n · sin θ2,
The NA of the projection optical system is obtained. On the other hand, the bright part inside the intensity distribution curve shows the NA of the illumination system. Actually, the NA of the illumination system is represented by n · sin θ1 ′, but since the relationship between θ1 and θ1 ′ can be known from the characteristics of the projection optical system, the NA of the illumination system is the same as in the case of the projection optical system. You will be asked. Since the coherent factor σ is the ratio of the illumination system NA and the projection optical system NA, it can be obtained from these.
【0045】実際には、両者に対応する適当な閾値レベ
ルを設けることにより、測定板上に感光した各部,内側
の明部及び外部の暗部の大きさを得ることができる。な
お、図2、図3に示した場合は、例示説明のため、レチ
クル4からの光がその中心軸に沿って対象に投射される
場合で説明しているが、本実施形態においては投影光学
系6が両テレセントリックに構成されているので、投影
光学系6内で光軸が上記中心軸からずれるような場合で
も、投影光学系6の結像特性NA,σの算出について、
上記と同様に考えることができる。In practice, by providing appropriate threshold levels corresponding to both, it is possible to obtain the size of each part exposed on the measuring plate, the inner bright part and the outer dark part. Note that, in the case shown in FIGS. 2 and 3, for the purpose of exemplifying explanation, the case where the light from the reticle 4 is projected onto the object along the central axis thereof is explained, but in the present embodiment, the projection optics is used. Since the system 6 is bi-telecentric, even when the optical axis in the projection optical system 6 deviates from the central axis, the calculation of the imaging characteristics NA and σ of the projection optical system 6
It can be considered as above.
【0046】上述したように、本発明の実施の形態に係
る結像特性の測定装置及び方法は、レチクル4にピンホ
ール11を設け、ピンホール11を通過する直接的な照
明光と、ピンホール11にて発生しかつ投影光学系6を
通過する回折光と,に対応したそれぞれの光強度分布に
基づき、結像特性を算出するようにしたので、投影光学
系の結像特性を簡易かつ高精度に測定することができ
る。具体的には、従来測定困難であった投影光学系の開
口数及びコヒーレンスファクタを容易に計測することが
できる。As described above, in the apparatus and method for measuring the image formation characteristic according to the embodiment of the present invention, the reticle 4 is provided with the pinhole 11, and the direct illumination light passing through the pinhole 11 and the pinhole 11 are used. Since the imaging characteristics are calculated based on the respective light intensity distributions corresponding to the diffracted light generated in 11 and passing through the projection optical system 6, the imaging characteristics of the projection optical system are simple and high. It can be measured with accuracy. Specifically, it is possible to easily measure the numerical aperture and coherence factor of the projection optical system, which have been difficult to measure conventionally.
【0047】また、一度の測定でNA、σの両方の測定
を行うことができ、効率的な測定とすることができる。
(発明の第2の実施の形態)本実施形態は、ウェハを水
平方向に移動させることで露光可能領域内の複数点にお
ける結像特性を効率よく調べるとともに、感光材料によ
る測定でなく、光を電気信号に変換する手段により、結
像特性測定を行う場合について説明する。Further, both NA and σ can be measured by one measurement, which enables efficient measurement. (Second Embodiment of the Invention) In this embodiment, the wafer is moved in the horizontal direction to efficiently investigate the image forming characteristics at a plurality of points in the exposure area, and the light is not measured by the photosensitive material. A case where the imaging characteristic measurement is performed by means of converting into an electric signal will be described.
【0048】図4は本発明の第2の実施の形態に係る結
像特性の測定装置を適用する投影型露光装置の一例を示
す概略構成図であり、図1、図2と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a projection type exposure apparatus to which the image-forming characteristic measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied. The same reference numerals are given and the description thereof is omitted, and only different parts will be described here.
【0049】本実施形態の結像特性の測定装置では、レ
チクル4上に設けるピンホール11を複数とし、図2の
ウェハ位置8bにおける光強度分布を感光性材料でな
く、光を電気信号に変換する測定手段を用いた点を除
き、第1の実施形態の場合と同様に構成されている。In the imaging characteristic measuring apparatus of this embodiment, a plurality of pinholes 11 are provided on the reticle 4, and the light intensity distribution at the wafer position 8b in FIG. 2 is converted into an electric signal instead of a photosensitive material. The configuration is similar to that of the first embodiment, except that the measuring means is used.
【0050】この結像特性の測定装置においては、ウェ
ハ8条に折り返しミラー31が設けられ、投影光学系6
からの照射光を該ミラー31で折り返して強度分布測定
素子32により測定するようになっている。In this apparatus for measuring the image-forming characteristic, the folding mirror 31 is provided on the wafer 8 and the projection optical system 6 is used.
The irradiation light from is reflected by the mirror 31 and measured by the intensity distribution measuring element 32.
【0051】この強度分布測定素子32としては、例え
ばCCDカメラやラインセンサカメラが使用可能である
が、本実施形態の場合には、露光可能領域内の2次元的
な結像特性分布を求めようとしているので、CCDカメ
ラが用いられている。As the intensity distribution measuring element 32, for example, a CCD camera or a line sensor camera can be used. In the case of the present embodiment, a two-dimensional image forming characteristic distribution in the exposure possible area will be obtained. Therefore, a CCD camera is used.
【0052】強度分布測定素子32からの出力は、結像
特性演算部33に入力され、強度分布測定素子32によ
って、レチクル4の各ピンホール11に対応して投影光
学系6の結像特性NA,σが算出される。The output from the intensity distribution measuring element 32 is input to the image forming characteristic calculating section 33, and the image forming characteristic NA of the projection optical system 6 is corresponded to each pinhole 11 of the reticle 4 by the intensity distribution measuring element 32. , Σ is calculated.
【0053】また、本実施形態では、ウェハ8上の折り
返しミラー31及び測定素子32はウェハ8と平行な方
向に任意に移動できる水平移動機構を備えている。この
移動機構は、具体的には図1に示されるステージ9及び
そのステージ駆動装置10からなっている。このステー
ジのXY移動により、露光領域内すべての位置で露光光
学系のNA,σが求まることとなる。Further, in this embodiment, the folding mirror 31 and the measuring element 32 on the wafer 8 are provided with a horizontal moving mechanism capable of moving arbitrarily in a direction parallel to the wafer 8. This moving mechanism is specifically composed of the stage 9 and its stage driving device 10 shown in FIG. By this XY movement of the stage, NA and σ of the exposure optical system can be obtained at all positions within the exposure area.
【0054】この結像特性NA,σに算出するにあた
り、レクチル4と強度分布測定素子32の受光面とが互
いに結像関係なる位置からウェハ8をずらした場合の各
ピンホール11に対応する光強度分布は、図3に示す場
合と同様になる。したがって、この光強度分布の出力に
閾値#1及び閾値#2を設けてぞれぞれ直径r1及びr
2を測定すれば、以下、第1実施形態の場合と同様にし
て投影光学系のNA、σが算出できる。In calculating the image forming characteristics NA and σ, the light corresponding to each pinhole 11 when the wafer 8 is displaced from the position where the reticle 4 and the light receiving surface of the intensity distribution measuring element 32 form an image forming relationship with each other. The intensity distribution is similar to that shown in FIG. Therefore, the threshold # 1 and the threshold # 2 are provided to the output of this light intensity distribution to provide the diameters r1 and r, respectively.
After measuring 2, the NA and σ of the projection optical system can be calculated in the same manner as in the first embodiment.
【0055】図5は本実施形態における直接照明光によ
る明部及び回折光23による暗部が強度分布測定素子3
2の受光面上に生じる様子を模式的に示す図である。同
図に示すように、レチクル4上のピンホール11を2次
元平面上に分布させることで、これに対応する明部34
及び暗部35も2次元的に分布し、各々から投影光学系
のNA、σが算出され、露光可能領域内における投影光
学系の2次元的な結像特性分布が一度の測定で容易に求
まることとなる。In FIG. 5, the bright portion by the direct illumination light and the dark portion by the diffracted light 23 in this embodiment are the intensity distribution measuring element 3.
It is a figure which shows typically a mode that it arises on the 2 light-receiving surface. As shown in the figure, by distributing the pinholes 11 on the reticle 4 on a two-dimensional plane, the bright portions 34 corresponding to the pinholes 11 are distributed.
And the dark portion 35 are also two-dimensionally distributed, NA and σ of the projection optical system are calculated from each, and the two-dimensional imaging characteristic distribution of the projection optical system in the exposure possible area can be easily obtained by one measurement. Becomes
【0056】上述したように、本発明の実施の形態に係
る結像特性の測定装置及び方法は、第1の実施形態と同
様な構成を設けた他、レチクル4上のピンホール11を
複数としたので、第1の実施形態と同様な効果が得られ
る他、露光可能領域の複数点の光学系の結像特性の分布
を簡易かつ高精度に測定することができる。As described above, the apparatus and method for measuring the imaging characteristics according to the embodiment of the present invention have the same structure as that of the first embodiment, and also have a plurality of pinholes 11 on the reticle 4. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and in addition, the distribution of the imaging characteristics of the optical system at a plurality of points in the exposure area can be measured easily and with high accuracy.
【0057】また、水平移動機構により測定素子を任意
の位置に移動できるため、複数ピンホール11に対応す
る各結像特性が一度に測定できる。また、光強度分布の
計測にCCD素子のような電気的に光強度を表せる強度
分布測定素子32を使用するようにしたので、ゲインや
レベル調整による調整作業が簡単であり、また、光強度
測定時やその測定後に調整を行うこともでき、感光性材
料を用いた場合に比べ測定における調整労力を著しく低
減させることができる。したがって、高精度、定量的か
つ再現性よく結像特性を計測することができる。
(発明の第3の実施の形態)上記各実施形態では、ウェ
ハ8を載置するステージ9を上下に動作させることで、
レクチル4とウェハ8とが互いに結像関係なる位置から
距離Lずらすようにしたが、このような光学的な位置ず
らしは、レチクル4を上下動作させることによっても可
能である。本実施形態では、レチクル4を上下動作させ
ることで、投影光学系のNA、σを算出する場合につい
て説明する。Further, since the measuring element can be moved to an arbitrary position by the horizontal movement mechanism, each image forming characteristic corresponding to the plurality of pinholes 11 can be measured at one time. In addition, since the intensity distribution measuring element 32 that electrically expresses the light intensity, such as a CCD element, is used for measuring the light intensity distribution, adjustment work by gain and level adjustment is simple, and the light intensity measurement is performed. The adjustment can be performed at the time or after the measurement, and the adjustment labor in the measurement can be significantly reduced as compared with the case where the photosensitive material is used. Therefore, the imaging characteristics can be measured with high accuracy, quantitatively and with good reproducibility. (Third Embodiment of the Invention) In each of the above-described embodiments, the stage 9 on which the wafer 8 is placed is moved up and down,
Although the distance L is shifted from the position where the reticle 4 and the wafer 8 are in an image-forming relationship with each other, such optical shift can also be performed by vertically moving the reticle 4. In the present embodiment, a case will be described in which the reticle 4 is moved up and down to calculate the NA and σ of the projection optical system.
【0058】図6は本発明の第3の実施の形態に係る結
像特性の測定装置におけるレチクル位置を上下動させる
様子を例示する図であり、図1、図2、図4と同一部分
には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the reticle position is moved up and down in the image forming characteristic measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention, and is the same as FIG. 1, FIG. 2, and FIG. Are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted, and only different portions will be described here.
【0059】同図は、駆動装置41を設けて、レチクル
4を載せる台42を上下に駆動できるようにしたもので
ある。投影光学系のNA、σを算出は、第1または第2
実施形態と同様な考え方で行われる。In the figure, a driving device 41 is provided so that a table 42 on which the reticle 4 is placed can be driven up and down. The NA or σ of the projection optical system is calculated in the first or second
The same idea as in the embodiment is used.
【0060】図7は駆動手段によらずレチクル上下位置
を変更する方法について例示する図である。図7(a)
は、通常のレチクル4は位置状態を示している。このと
き、レチクル4のパターン5は下側、すなわち投影光学
系6側となっている。FIG. 7 is a diagram illustrating a method of changing the reticle vertical position without using the driving means. Figure 7 (a)
Shows the position of the normal reticle 4. At this time, the pattern 5 of the reticle 4 is on the lower side, that is, on the projection optical system 6 side.
【0061】図7(b)は、レチクル4をひっくり返
し、パターン5を上側、すなわち照明光学系3側とした
場合である。図7(a)のときに、レクチル4とウェハ
8とが互いに結像関係なる位置に調整されていれば、こ
のようにレチクル4をひっくり返すことで、その厚み分
だけ光学的位置をずらすことができる。FIG. 7B shows a case where the reticle 4 is turned over and the pattern 5 is on the upper side, that is, on the side of the illumination optical system 3. In FIG. 7A, if the reticle 4 and the wafer 8 are adjusted to a position where they form an image with each other, the reticle 4 can be turned over in this way to shift the optical position by that thickness. it can.
【0062】図7(c)は、レチクル4と台42との間
にスペーサ43を入れた場合である。このようなスペー
サ43を用いることで、その厚み分だけ光学的位置をず
らすことができる。FIG. 7C shows a case where a spacer 43 is inserted between the reticle 4 and the table 42. By using such a spacer 43, it is possible to shift the optical position by the thickness thereof.
【0063】なお、本実施形態の場合も投影光学系6が
両テレセントリックであるので、複数ピンホール11を
有するレチクル4を上下させても結像特性の測定に特に
問題は生じない。In this embodiment as well, since the projection optical system 6 is bi-telecentric, even if the reticle 4 having a plurality of pinholes 11 is moved up and down, no particular problem occurs in the measurement of the imaging characteristics.
【0064】上述したように、本発明の実施の形態に係
る結像特性の測定装置及び方法は、第1又は第2の実施
形態と同様な構成を設けた他、レチクル4と測定位置と
の光学的位置をレチクルの位置を変更することでずらす
ようにしたので、第1又は第2の実施形態と同様な効果
が得られる他、図1のステージ9動作と異なる手段によ
り、結像特性の測定のための光学的位置を変更すること
ができる。
(発明の第4の実施の形態)本実施形態においては、第
1〜第3の実施形態で説明した結像特性の測定装置を利
用した露光装置について説明する。As described above, the apparatus and method for measuring the image forming characteristic according to the embodiment of the present invention are provided with the same configuration as that of the first or second embodiment, and additionally, the reticle 4 and the measurement position. Since the optical position is shifted by changing the position of the reticle, the same effect as that of the first or second embodiment can be obtained, and the image forming characteristic can be changed by a means different from the operation of the stage 9 in FIG. The optical position for the measurement can be changed. (Fourth Embodiment of the Invention) In the present embodiment, an exposure apparatus using the measuring apparatus for the image forming characteristics described in the first to third embodiments will be described.
【0065】すなわち本実施形態の露光装置は、図4に
示す光を電気信号に変換する手段により測定される結像
特性NA,σの結果をフィードバックさせつつ、露光装
置の光学特性調整を同時に実行するものであり、また、
この測定されたNA,σ値から最適なNA,σを求める
ものである。That is, the exposure apparatus of the present embodiment simultaneously performs optical characteristic adjustment of the exposure apparatus while feeding back the results of the imaging characteristics NA and σ measured by the means for converting light into an electric signal shown in FIG. Is something that
The optimum NA and σ are obtained from the measured NA and σ values.
【0066】本実施形態の露光装置は、図1に示す照明
光学系3及び投影光学系6を含む露光装置本体に、第2
又は第3の実施形態の結像特性の測定装置が設けられた
システムとして構成される。The exposure apparatus of the present embodiment includes a second exposure apparatus main body including the illumination optical system 3 and the projection optical system 6 shown in FIG.
Alternatively, it is configured as a system provided with the image-forming characteristic measuring device of the third embodiment.
【0067】露光装置本体には、照明光学系3及び又は
投影光学系6、あるいはこれらの光学系3,6とは別途
に、結像特性NA,σを調整するための絞り機構が設け
られている。The exposure apparatus main body is provided with a diaphragm mechanism for adjusting the image forming characteristics NA and σ separately from the illumination optical system 3 and / or the projection optical system 6 or these optical systems 3 and 6. There is.
【0068】また、この絞り機構は図4の結像特性演算
部33の結像特性NA,σに基づいて絞りの度合いが絞
調整装置によって制御されるようになっている。また、
絞り機構は、その絞りを拡大縮小するのみならず、非等
方的な変形(例えば円形〜楕円形間での変形)をも行え
るようになっている。Further, in this diaphragm mechanism, the degree of the diaphragm is controlled by the diaphragm adjusting device on the basis of the image forming characteristics NA and σ of the image forming characteristic calculator 33 shown in FIG. Also,
The diaphragm mechanism is capable of not only enlarging and reducing the diaphragm but also anisotropically deforming (for example, deforming between a circle and an ellipse).
【0069】図8は本発明の第4の実施の形態における
露光装置の絞り機構により絞りが拡大縮小、変形される
様子を示す図である。同図では、絞りの変形パターンと
して円形と楕円形を示しているが、絞り機構は、その他
の形状にも変形可能である。このように非等方的な変形
を行うことでNA,σの面内分布におけるXY差も補正
できるようになっている。FIG. 8 is a view showing how the diaphragm is enlarged / reduced and deformed by the diaphragm mechanism of the exposure apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the same figure, a circular and elliptical shape is shown as the deformation pattern of the diaphragm, but the diaphragm mechanism can be modified into other shapes. By performing the anisotropic deformation in this way, the XY difference in the in-plane distribution of NA and σ can be corrected.
【0070】また、絞調整装置は、結像特性演算部33
によるNA,σの面内測定結果に基づき、所定のルール
で絞りを拡大縮小あるいは変形するようになっている。
すなわち各NA,σについて統計的な処理を行ってN
A,σの面内測定結果全体の評価を行い、上記絞りの拡
大縮小あるいは変形を施して、新たなNA,σの評価を
行う。Further, the diaphragm adjusting device includes an image forming characteristic calculating section 33.
Based on the in-plane measurement results of NA and σ according to, the diaphragm is enlarged or reduced or deformed according to a predetermined rule.
That is, N is calculated by statistically processing each NA and σ.
The entire in-plane measurement results of A and σ are evaluated, and the diaphragm is enlarged or reduced or deformed, and new NA and σ are evaluated.
【0071】これを繰り返し、新たなNA,σの評価が
高くなる方向へ向けて順次調整を行う。そして、設定範
囲のNA,σ値になるか、所定のパターンの絞り調整を
すべて実行評価したところで、あるいは所定回数の絞り
拡大縮小あるいは変形及び評価を繰り返したところで、
評価作業を終了する。By repeating this, the new NA and σ are sequentially adjusted in the direction of higher evaluation. Then, when the NA and σ values of the set range are reached, or when the aperture adjustment of a predetermined pattern is performed and evaluated, or when the aperture enlargement / reduction or deformation and evaluation of a predetermined number of times are repeated,
End the evaluation work.
【0072】絞調整装置は、最終的に結像特性を評価し
た中で、最もよいNA,σ値となる絞り状態に絞り機構
を調整する。上述したように、本発明の実施の形態に係
る露光装置及びその結像特性調整方法は、第2又は第3
の実施形態と同様な構成を設けた他、露光装置本体に絞
り機構及びこの絞り機構を制御する絞り調整部を設け、
結像特性演算部33によるNA,σの面内測定結果に基
づき絞り調整を行うようにしたので、露光装置の結像特
性を自動的にかつ最適あるいは所望の値となるように調
整することができる。The diaphragm adjusting device adjusts the diaphragm mechanism to the diaphragm state that gives the best NA and σ values in the final evaluation of the imaging characteristics. As described above, the exposure apparatus and the image forming characteristic adjusting method therefor according to the embodiment of the present invention are the second or the third.
In addition to providing a configuration similar to that of the embodiment, the exposure apparatus main body is provided with an aperture mechanism and an aperture adjustment unit that controls the aperture mechanism,
Since the diaphragm adjustment is performed based on the in-plane measurement results of NA and σ by the imaging characteristic calculation unit 33, the imaging characteristics of the exposure apparatus can be automatically and optimally or desired adjusted. it can.
【0073】また、絞り形状を等方形状あるいは非等方
形状に絞りを変形できるので、測定された結像特性がそ
の結像面内で非等方的に分布する場合であっても絞り形
状の変形によって、結像面内で非等方的に分布を矯正し
て面内で均一な結像特性となるように調整することがで
きる。なお、本発明は、上記各実施の形態に限定される
ものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形す
ることが可能である。Further, since the diaphragm shape can be transformed into an isotropic shape or an anisotropic shape, even if the measured image forming characteristics are anisotropically distributed in the image forming plane, the diaphragm shape can be changed. The deformation can correct the distribution anisotropically in the image plane so that uniform image formation characteristics can be obtained in the plane. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the invention.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、投
影光学系の結像特性を簡易かつ高精度に測定することを
可能とした結像特性の測定装置及び方法を提供すること
ができる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an image forming characteristic measuring apparatus and method capable of measuring the image forming characteristic of a projection optical system easily and with high accuracy. it can.
【0075】また、本発明によれば、露光可能領域の複
数点の投影光学系の結像特性の分布を簡易かつ高精度
に、さらに効率的に測定することを可能とした結像特性
の測定装置及び方法を提供することができる。Further, according to the present invention, the distribution of the image forming characteristics of the projection optical system at a plurality of points in the exposureable area can be measured easily, with high accuracy, and more efficiently, and the image forming characteristics can be measured. An apparatus and method can be provided.
【0076】さらに、本発明によれば、結像特性を自動
的にかつ最適あるいは所望の値となるように調整するこ
とができる露光装置及びその結像特性調整方法を提供す
ることができる。Further, according to the present invention, it is possible to provide an exposure apparatus and an image forming characteristic adjusting method thereof capable of automatically adjusting the image forming characteristic to an optimum or desired value.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る結像特性の測
定装置を適用する投影型露光装置の一例を示す概略構成
図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a projection type exposure apparatus to which an image forming characteristic measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.
【図2】同実施形態の結像特性の測定装置の測定原理を
説明する図。FIG. 2 is a view for explaining the measurement principle of the imaging characteristic measuring apparatus of the same embodiment.
【図3】同実施形態における照射光のウェハ面上の像強
度分布を示す図。FIG. 3 is a view showing an image intensity distribution of irradiation light on a wafer surface in the same embodiment.
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る結像特性の測
定装置を適用する投影型露光装置の一例を示す概略構成
図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a projection type exposure apparatus to which the measuring apparatus for image formation characteristics according to the second embodiment of the present invention is applied.
【図5】同実施形態における直接照明光による明部及び
回折光による暗部が強度分布測定素子の受光面上に生じ
る様子を模式的に示す図。FIG. 5 is a diagram schematically showing how a bright portion due to direct illumination light and a dark portion due to diffracted light occur on the light receiving surface of the intensity distribution measuring element in the same embodiment.
【図6】本発明の第3の実施の形態に係る結像特性の測
定装置におけるレチクル位置を上下動させる様子を例示
する図。FIG. 6 is a diagram exemplifying a state in which a reticle position is moved up and down in an image formation characteristic measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図7】駆動手段によらずレチクル上下位置を変更する
方法について例示する図。FIG. 7 is a diagram illustrating a method for changing the reticle vertical position without using a driving unit.
【図8】本発明の第4の実施の形態の露光装置における
絞り機構により絞りが拡大縮小、変形される様子を示す
図。FIG. 8 is a diagram showing a state in which an aperture mechanism is enlarged, reduced, or deformed by an aperture mechanism in an exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
1…光源 2…照明系絞り 3…照明光学系 4…レチクル 5…パターン 6…投影光学系 7…投影光学系絞り 8…ウェハ 9…ステージ 10…ステージ駆動装置 11…ピンホール 31…折り返しミラー 32…強度分布測定素子 33…結像特性演算部 41…駆動装置 42…台 43…スペーサ 1 ... Light source 2. Illumination system diaphragm 3 ... Illumination optical system 4 ... Reticle 5 ... Pattern 6 ... Projection optical system 7: Projection optical system diaphragm 8 ... Wafer 9 ... Stage 10 ... Stage drive device 11 ... Pinhole 31 ... Folding mirror 32 ... Intensity distribution measuring element 33 ... Imaging characteristic calculation unit 41 ... Drive device 42 ... stand 43 ... Spacer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅沼 慶太 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝横浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−94032(JP,A) 特開 平2−50417(JP,A) 特開 平8−97116(JP,A) 特開 平6−29179(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Keita Asanuma Keita Asanuma, Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 8 Yokohama Co., Ltd. (56) Reference JP-A-59-94032 (JP, A) JP-A-2 -50417 (JP, A) JP-A-8-97116 (JP, A) JP-A-6-29179 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 521
Claims (8)
マスクに照射するとともに、前記マスクのパターンの像
を投影光学系により結像する光学系の結像特性の測定装
置において、 前記マスクには、微小の開口が複数設けられており、 前記微小の開口に対応しかつ前記投影光学系により結像
される像の光強度を測定する光強度測定手段を備え、 前記結像される像において、前記微小の開口を通過する
直接的な照明光と、前記微小の開口にて発生しかつ前記
投影光学系を通過する回折光と、に対応したそれぞれの
光強度分布に基づき、前記結像特性として前記投影光学
系の開口数及びコヒーレンスファクタを各微小の開口に
対応して算出する ことを特徴とする結像特性の測定装
置。1. An apparatus for measuring image formation characteristics of an optical system, wherein an illumination light from a light source is applied to a mask through an illumination optical system and an image of a pattern of the mask is formed by a projection optical system. the opening of the micro is provided with a plurality, comprising a light intensity measuring means for measuring the light intensity of the image formed by using merge the projection optical system corresponding to the opening of the micro, the image to be the focused At, passing through the minute opening
Direct illumination light, and generated by the minute aperture and
Diffracted light that passes through the projection optical system, and
Based on the light intensity distribution, the projection optics as the imaging characteristic
The numerical aperture and coherence factor of the system are set for each small aperture.
Measuring device for imaging characteristics, which is characterized by corresponding calculation .
変換する測定手段であることを特徴とする請求項1記載
の結像特性の測定装置。2. The apparatus for measuring an image forming characteristic according to claim 1 , wherein the light intensity measuring means is a measuring means for converting light into an electric signal.
置を、前記光強度測定手段により測定可能となるように
結像対象を移動可能とした移動機構を備えたことを特徴
とする請求項1又は2記載の結像特性の測定装置。The wherein any position of the focal plane by the projection optical system, characterized by comprising a moving mechanism that can move the imaging subject so as to be measured by the light intensity measuring means according Item 1. An apparatus for measuring image forming characteristics according to item 1 or 2 .
の結像特性の測定装置と、 等方形状あるいは非等方形状に絞りを変形し、及び又は
絞りを拡大縮小することにより、前記投影光学系の結像
特性を変更する絞り機構と、 前記結像特性の測定装置により得られる結像特性が所定
範囲になるように、あるいは有限回の結像特性変更のう
ち最適な結像特性となるように、前記絞り機構を制御し
て前記投影光学系の結像特性を調整する絞調整手段とを
備えたことを特徴とする露光装置。4. A measuring device for image formation characteristics according to claim 1 , wherein the diaphragm is deformed into an isotropic shape or an anisotropic shape and / or the diaphragm is enlarged or reduced. A diaphragm mechanism for changing the image forming characteristic of the projection optical system and an image forming characteristic obtained by a measuring device for the image forming characteristic are within a predetermined range, or an optimum image forming is performed among a finite number of image forming characteristic changes. And a diaphragm adjusting unit that controls the diaphragm mechanism so as to adjust the image forming characteristics of the projection optical system so as to obtain a characteristic.
マスクに照射するとともに、前記マスクのパターンの像
を投影光学系により結像する光学系の結像特性の測定方
法において、 前記マスクには、微小の開口が複数設けられており、こ
の微小の開口に対応し かつ前記投影光学系により結像さ
れる像の光強度を測定することで前記光学系の結像特性
を測定し、 前記結像される像において、前記微小の開口を通過する
直接的な照明光と、前記微小の開口にて発生しかつ前記
投影光学系を通過する回折光と、に対応したそれぞれの
光強度分布に基づき、前記結像特性として前記投影光学
系の開口数及びコヒーレンスファクタを各微小の開口に
対応して算出する ことを特徴とする結像特性の測定方
法。5. A method for measuring image forming characteristics of an optical system, wherein an illumination light from a light source is applied to a mask through an illumination optical system and an image of a pattern of the mask is formed by a projection optical system. the opening of the micro is provided with a plurality, measured imaging characteristics of the optical system by measuring the light intensity of an image formed by the corresponding one one the projection optical system to the opening of the small , Passing through the minute aperture in the formed image
Direct illumination light, and generated by the minute aperture and
Diffracted light that passes through the projection optical system, and
Based on the light intensity distribution, the projection optics as the imaging characteristic
The numerical aperture and coherence factor of the system are set for each small aperture.
Method of measuring the imaging characteristic you and calculates correspondingly.
手段により測定することを特徴とする請求項5記載の結
像特性の測定方法。6. The method for measuring an image formation characteristic according to claim 5 , wherein the light intensity is measured by means of converting light into an electric signal.
る結像面の任意の位置について測定可能とすることを特
徴とする請求項5又は6記載の結像特性の測定方法。7. The method according to claim 5 , wherein the light intensity of the image can be measured at any position on the image plane formed by the projection optical system.
記載の結像特性の測定方法によって得られた前記結像特
性が所定範囲にない場合には、前記投影光学系の結像特
性を変更する特性変更ステップと、 この変更後の投影光学系の新たな結像特性を、前記請求
項6乃至9のうちいずれか1項記載の結像特性の測定方
法によって測定する特性測定ステップと、 前記特性変更ステップ及び前記特性測定ステップを繰り
返し、最終的には、前記結像特性が所定範囲となる状態
に、あるいはこの繰り返しを有限回行う中の最適な結像
特性となる状態に、前記投影光学系の結像特性を調整す
る特性調整ステップとからなる露光装置の結像特性調整
方法。8. The image forming characteristic of the projection optical system when the image forming characteristic obtained by the image forming characteristic measuring method according to any one of claims 5 to 7 is not within a predetermined range. And a characteristic measuring step of measuring a new image forming characteristic of the changed projection optical system by the image forming characteristic measuring method according to any one of claims 6 to 9. Repeating the characteristic changing step and the characteristic measuring step, finally, in a state in which the image forming characteristic falls within a predetermined range, or in a state in which the image forming characteristic becomes an optimum image forming characteristic during a finite number of times, And a characteristic adjusting step for adjusting an image forming characteristic of a projection optical system.
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