JP4793683B2 - Calculation method, adjustment method, exposure method, image forming state adjustment system, and exposure apparatus - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、算出方法、調整方法及び露光方法、並びに像形成状態調整システム及び露光装置に係り、詳しくは、エネルギビームによりパターンの像を形成する光学系の光学特性を調整する調整データを算出する算出方法、前記光学系の光学特性を調整する調整方法及び該調整方法を用いる露光方法、並びにエネルギビームにより光学系を介して形成されるパターンの像の形成状態を調整する像形成状態調整システム及び該システムを含む露光装置に関する。   The present invention relates to a calculation method, an adjustment method, an exposure method, an image formation state adjustment system, and an exposure apparatus, and more particularly, calculates adjustment data for adjusting optical characteristics of an optical system that forms an image of a pattern with an energy beam. Calculation method, adjustment method for adjusting the optical characteristics of the optical system, exposure method using the adjustment method, image formation state adjustment system for adjusting the formation state of an image of a pattern formed through an optical system by an energy beam, and The present invention relates to an exposure apparatus including the system.

半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンをウエハ又はガラスプレート等の物体(以下、「ウエハ」と総称する)上に幾層にも積み重ねて形成する必要がある。この重ね合せを精度良く行うためには、その半導体素子等の製造に用いられる露光装置(いわゆるステッパやスキャニング・ステッパなど)の投影光学系の結像性能が所望の状態に調整されることが必要不可欠である。   In the case of manufacturing a semiconductor element or the like, it is necessary to form different circuit patterns by stacking several layers on an object such as a wafer or a glass plate (hereinafter collectively referred to as “wafer”). In order to perform this superposition accurately, it is necessary to adjust the imaging performance of the projection optical system of an exposure apparatus (so-called stepper, scanning stepper, etc.) used for manufacturing the semiconductor element to a desired state. It is essential.

かかる投影光学系の結像性能の調整には、例えば投影光学系を構成するレンズエレメントなどの光学素子の位置や傾きなどを調整する結像性能調整機構などが用いられる。しかるに、結像性能は、露光条件、例えば照明条件や使用するパターンなどにより変化する。   For adjustment of the imaging performance of the projection optical system, for example, an imaging performance adjustment mechanism that adjusts the position and inclination of an optical element such as a lens element constituting the projection optical system is used. However, the imaging performance varies depending on exposure conditions such as illumination conditions and patterns used.

しかるに、露光中の照明光(露光光)の吸収により、投影光学系の結像性能(諸収差を含む)は、徐々に変化し、さらに長時間の露光によって、要求される仕様の範囲を超えてしまう。このため、従来においても、露光中の投影光学系の照明光の吸収による結像性能(例えばフォーカス、ディストーションなど)の変動(照射変動)の影響を軽減するため、レチクルに形成された計測マーク、例えばウエハ上での線幅(ハーフピッチ)150nmのラインアンドスペースパターン(以下、L/Sパターンと記述する)の空間像を計測し、この計測結果に基づいて投影光学系の結像性能の変化量を算出して、フォーカス誤差、ディストーション誤差などを調整していた(例えば特許文献1参照)。   However, due to the absorption of illumination light (exposure light) during exposure, the imaging performance of the projection optical system (including various aberrations) gradually changes, and further exceeds the required specification range due to long exposure. End up. For this reason, in order to reduce the influence of fluctuations (irradiation fluctuations) in imaging performance (for example, focus, distortion, etc.) due to absorption of illumination light of the projection optical system during exposure, the measurement marks formed on the reticle are For example, an aerial image of a line-and-space pattern (hereinafter referred to as an L / S pattern) having a line width (half pitch) of 150 nm on a wafer is measured, and the imaging performance of the projection optical system is changed based on the measurement result. The amount is calculated to adjust the focus error, distortion error, and the like (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、上記の計測マークとは線幅が異なる実際のデバイスパターン、例えば線幅が60nm,70nmなどのL/Sパターンの像を種々の照明条件、例えばダイポール照明条件下でウエハ上に形成する場合には、上述の調整を行った後でもフォーカス誤差、ディストーション誤差を小さくすることが困難であることが、最近になって判明した。   However, when an actual device pattern having a line width different from that of the measurement mark, for example, an image of an L / S pattern having a line width of 60 nm, 70 nm or the like is formed on the wafer under various illumination conditions such as dipole illumination conditions. Recently, it has been found that it is difficult to reduce the focus error and the distortion error even after the above adjustment.

特開2003−218024号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-218024

本発明は、上述の事情の下になされたもので、第1の観点からすると、エネルギビームにより複数のパターンの像を形成する光学系の光学特性を調整する調整データを算出する算出方法であって、前記エネルギビームの照射に伴う前記光学系の波面収差の変動情報を算出する工程と;算出された前記波面収差の変動情報と、前記複数のパターンに関する情報とに基づいて、前記エネルギビームの照射による前記光学系の光学特性の変化を、前記複数のパターンに含まれる第1パターン及び前記第1パターンと異なる第2パターンのうち、前記第2パターンに対して最適になるように補正するための前記調整データを算出する工程と;を含む算出方法である。 The present invention has been made under the circumstances described above. From a first viewpoint, the present invention is a calculation method for calculating adjustment data for adjusting optical characteristics of an optical system that forms an image of a plurality of patterns with an energy beam. And calculating the fluctuation information of the wavefront aberration of the optical system accompanying the irradiation of the energy beam; and based on the calculated fluctuation information of the wavefront aberration and information on the plurality of patterns . In order to correct the change in the optical characteristics of the optical system due to irradiation so as to be optimal for the second pattern among the first pattern included in the plurality of patterns and the second pattern different from the first pattern. And calculating the adjustment data.

これによれば、エネルギビームの照射に伴う光学系の波面収差の変動情報を算出し、その算出された波面収差の変動情報と、パターンに関する情報とに基づいて、エネルギビームの照射による光学系の光学特性の変化を複数のパターンに含まれる第1パターン及び第2パターンのうち、第2パターンに対して最適になるように補正するための調整データを算出することから、像形成対象のパターンに関する情報に基づいた光学系の光学特性の調整データの算出が可能となる。従って、従来のように計測マークを用いて光学系の結像性能の変化を求める場合に比べて、より精度の高い光学系の光学特性の調整データの算出が可能になり、ひいては、その算出された調整データを用いて光学系の光学特性を調整することで、高精度な光学特性の調整が可能になる。 According to this, the fluctuation information of the wavefront aberration of the optical system accompanying the irradiation of the energy beam is calculated, and based on the calculated fluctuation information of the wavefront aberration and the information related to the pattern, the optical system of the optical system by the irradiation of the energy beam is calculated . Since adjustment data for correcting an optical characteristic change so as to be optimal with respect to the second pattern among the first pattern and the second pattern included in the plurality of patterns is calculated, Adjustment data of optical characteristics of the optical system based on the information can be calculated. Therefore, it is possible to calculate the adjustment data of the optical characteristics of the optical system with higher accuracy than in the case where the change in the imaging performance of the optical system is obtained using the measurement mark as in the prior art. By adjusting the optical characteristics of the optical system using the adjustment data, it is possible to adjust the optical characteristics with high accuracy.

本発明は、第2の観点からすると、エネルギビームにより複数のパターンの像を形成する光学系の光学特性を調整する調整方法であって、出された前記波面収差の変動情報と、前記複数のパターンに関する情報とに基づいて、前記エネルギビームの照射による前記光学系の光学特性の変化を、前記複数のパターンに含まれる第1パターン及び前記第1パターンと異なる第2パターンのうち、前記第2パターンに対して最適になるように調整する工程と;を含む調整方法である。 The present invention is, to a second aspect, a plurality of patterns to a method of adjusting the optical characteristics of the optical system for forming an image of, variation information of the wavefront aberration issued calculated with an energy beam, said plurality Change in the optical characteristics of the optical system due to the irradiation of the energy beam based on the information on the pattern of the first pattern and the second pattern different from the first pattern included in the plurality of patterns. Adjusting the two patterns so as to be optimal .

これによれば、像形成対象のパターンに関する情報に基づいて、エネルギビームの吸収による光学系の光学特性の変化が複数のパターンに含まれる第1パターン及び第2パターンのうち、第2パターンに対して最適になるように調整されることから、従来の計測マークを用いて光学系の結像性能の変化を求める場合に比べて、高精度な光学特性の調整が可能になる。 According to this, a change in the optical characteristics of the optical system due to the absorption of the energy beam based on the information on the pattern to be imaged is compared with the second pattern among the first pattern and the second pattern included in the plurality of patterns. from being adjusted to optimize Te, as compared with the case of obtaining the change in the imaging performance of optical system using a conventional measurement marks, it is possible to adjust the high-precision optical properties.

本発明は、第3の観点からすると、本発明の調整方法を用いて前記光学系の光学特性を調整する工程と;その光学特性が調整された光学系を介してエネルギビームにより物体を露光し、前記物体上にパターンの像を形成する工程と;を含む露光方法である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a step of adjusting an optical characteristic of the optical system using the adjustment method of the present invention; and exposing an object with an energy beam through the optical system having the adjusted optical characteristic. And a step of forming an image of a pattern on the object.

これによれば、パターンに応じて高精度に光学特性が調整された光学系を介してエネルギビームにより物体を露光し、その物体上にパターンの像を形成するので、物体上に精度良くパターンの像を形成することが可能になる。   According to this, an object is exposed with an energy beam through an optical system whose optical characteristics are adjusted with high accuracy according to the pattern, and an image of the pattern is formed on the object. An image can be formed.

本発明は、第4の観点からすると、エネルギビームにより光学系を介して形成される複数のパターンの像の形成状態を調整する像形成状態調整システムであって、前記エネルギビームの照射に伴う前記光学系の波面収差の変動情報を算出する第1算出装置と;算出された前記波面収差の変動情報と、前記複数のパターンに関する情報とに基づいて、前記エネルギビームの照射による前記光学系の光学特性の変化を、前記複数のパターンに含まれる第1パターン及び前記第1パターンと異なる第2パターンのうち、前記第2パターンに対して最適になるように補正して、前記光学系を介して形成されるパターンの像の形成状態を調整する調整データを算出する第2算出装置と;を備える像形成状態調整システムである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming state adjusting system for adjusting an image forming state of a plurality of patterns formed by an energy beam through an optical system, wherein the image forming state adjusting system accompanies the irradiation of the energy beam. A first calculation device that calculates fluctuation information of the wavefront aberration of the optical system; and based on the calculated fluctuation information of the wavefront aberration and information on the plurality of patterns , the optical of the optical system by irradiation of the energy beam The change in characteristics is corrected so as to be optimal with respect to the second pattern among the first pattern included in the plurality of patterns and the second pattern different from the first pattern, and the change is made via the optical system. And a second calculation device that calculates adjustment data for adjusting an image formation state of a pattern to be formed .

これによれば、第1算出装置により、エネルギビームの照射に伴う光学系の波面収差の変動情報が算出され、第2算出装置により、算出された波面収差の変動情報と、パターンに関する情報とに基づいて、前記エネルギビームの照射による光学系の光学特性の変化を、複数のパターンに含まれる第1パターン及び第2パターンのうち、第2パターンに対して最適になるように補正して、光学系を介して形成されるパターンの像の形成状態を調整する調整データが算出される。このため、像形成対象のパターンに関する情報に基づいた光学系の光学特性の調整データを算出することが可能となり、従来の計測マークを用いて光学系の結像性能の変化を求める場合に比べて、より精度の高い光学系の光学特性の調整データの算出が可能になる。従って、この算出データを用いて光学系の光学特性を調整することで、高精度な光学特性の調整が可能になる。 According to this, the fluctuation information of the wavefront aberration of the optical system accompanying the irradiation of the energy beam is calculated by the first calculation device, and the fluctuation information of the calculated wavefront aberration and the information regarding the pattern are calculated by the second calculation device. Based on this, the optical characteristic change of the optical system due to the irradiation of the energy beam is corrected so as to be optimal for the second pattern among the first pattern and the second pattern included in the plurality of patterns. Adjustment data for adjusting the formation state of the pattern image formed through the system is calculated. For this reason, it is possible to calculate adjustment data of the optical characteristics of the optical system based on the information related to the pattern of the image formation target, compared with the case where the change in the imaging performance of the optical system is obtained using a conventional measurement mark. Therefore, it is possible to calculate the adjustment data of the optical characteristics of the optical system with higher accuracy. Therefore, by adjusting the optical characteristics of the optical system using this calculated data, it is possible to adjust the optical characteristics with high accuracy.

本発明は、第5の観点からすると、エネルギビームにより光学系を介して物体上にパターンの像を形成する露光装置であって、前記光学系の光学特性を調整する本発明の像形成状態調整システムと;前記光学系を介してエネルギビームを照射して前記物体を露光するビーム源と;を備える露光装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that forms an image of a pattern on an object via an optical system by an energy beam, and the image forming state adjustment according to the present invention that adjusts optical characteristics of the optical system. An exposure apparatus comprising: a system; and a beam source that irradiates an energy beam through the optical system to expose the object.

これによれば、像形成状態調整システムにより、光学系の光学特性が高精度に調整され、その光学系を介してビーム源からエネルギビームを照射して物体が露光される。従って、物体上に精度良くパターンの像を形成することが可能になる。   According to this, the optical characteristics of the optical system are adjusted with high accuracy by the image forming state adjustment system, and the object is exposed by irradiating the energy beam from the beam source via the optical system. Therefore, a pattern image can be accurately formed on the object.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る露光装置10の概略的な構成が示されている。この露光装置10は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる。)である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 according to an embodiment. The exposure apparatus 10 is a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus, that is, a so-called scanning stepper (also called a scanner).

この露光装置10は、光源14及び照明光学系12を含む照明系、レチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、ウエハWを保持してXY平面内を自在に移動可能なウエハステージWST、及びこれらを制御する制御系等を備えている。また、図示は省略されているが、上記各構成部分のうち、光源14及び制御系以外の部分は、実際には、内部の温度、圧力等の環境条件が高精度に維持された不図示の環境制御チャンバ(エンバイロンメンタル・チャンバ)内に収容されている。   The exposure apparatus 10 includes an illumination system including a light source 14 and an illumination optical system 12, a reticle stage RST that holds a reticle R, a projection optical system PL, and a wafer stage WST that holds a wafer W and can move freely in an XY plane. And a control system for controlling them. In addition, although not shown in the drawings, the components other than the light source 14 and the control system among the above components are actually not shown in which environmental conditions such as internal temperature and pressure are maintained with high accuracy. It is housed in an environmental control chamber (environmental chamber).

前記光源14としては、ここでは、一例として、波長193nmのレーザ光LBをパルス発光するArFエキシマレーザ光源が用いられているものとする。この光源14は、不図示の送光光学系を介して環境制御チャンバ内部の照明光学系12に接続されている。光源14は、主制御装置50によってそのレーザ発光のオンオフや、中心波長、スペクトル半値幅、繰り返し周波数などが制御される。   As the light source 14, an ArF excimer laser light source that emits pulsed laser light LB having a wavelength of 193 nm is used here as an example. The light source 14 is connected to the illumination optical system 12 inside the environment control chamber via a light transmission optical system (not shown). The light source 14 is controlled by the main controller 50 to turn on / off the laser emission, the center wavelength, the spectral half width, the repetition frequency, and the like.

前記照明光学系12は、不図示のビームエキスパンダ、回折光学素子ユニット20、オプティカルインテグータ(本実施形態ではフライアイレンズ)22等を含む成形光学系24、リレー光学系28A,28B、レチクルブラインド30、ミラーM及びコンデンサレンズ32等を備えている。なお、オプティカルインテグレータとしては、ロッド型(内面反射型)インテグレータや、回折光学素子などを用いることもできる。   The illumination optical system 12 includes a beam expander (not shown), a diffractive optical element unit 20, a shaping optical system 24 including an optical integrator (fly eye lens in this embodiment) 22, relay optical systems 28A and 28B, a reticle blind. 30, a mirror M, a condenser lens 32, and the like. As the optical integrator, a rod type (internal reflection type) integrator, a diffractive optical element, or the like can be used.

前記回折光学素子ユニット20は、照明光学系12の光軸IXに平行な所定の軸線回りに回転可能なターレット基板から成り、該ターレット基板上にほぼ等角度間隔で複数、例えば6つの回折光学素子18A〜18F(図1ではこのうちの2つの回折光学素子(18A,18Dが図示されている)が配置されている。回折光学素子18Aは、通常照明(円形照明)の回折光学素子であり、回折光学素子18Bは、輪帯照明用の回折光学素子であり、回折光学素子18Cは、4極照明用の回折光学素子であり、回折光学素子18Dは、X方向2極照明(ダイポールX照明)用の回折光学素子であり、回折光学素子18Eは、Y方向2極照明(ダイポールY照明)用の回折光学素子であり、残りの回折光学素子18Fは、いわゆる小σ用の回折光学素子である。この回折光学素子ユニット20は、主制御装置50により制御されるモータ等の駆動装置40により回転されるようになっており、これにより回折光学素子18A〜18Fから選択された所望の回折光学素子を照明光路中に位置決めすることができる。これにより、本実施形態では、所望の照明条件を実現できる。   The diffractive optical element unit 20 is composed of a turret substrate that is rotatable around a predetermined axis parallel to the optical axis IX of the illumination optical system 12, and a plurality of, for example, six diffractive optical elements are arranged on the turret substrate at substantially equal angular intervals. 18A to 18F (two diffractive optical elements (18A and 18D are shown in FIG. 1) are disposed in FIG. 1. The diffractive optical element 18A is a diffractive optical element for normal illumination (circular illumination), The diffractive optical element 18B is a diffractive optical element for annular illumination, the diffractive optical element 18C is a diffractive optical element for quadrupole illumination, and the diffractive optical element 18D is X-polar dipole illumination (dipole X illumination). The diffractive optical element 18E is a diffractive optical element for Y-direction dipole illumination (dipole Y illumination), and the remaining diffractive optical element 18F is diffracted light for so-called small σ. The diffractive optical element unit 20 is rotated by a driving device 40 such as a motor controlled by the main control device 50, whereby a desired diffractive optical element 18A-18F is selected. Since the diffractive optical element can be positioned in the illumination optical path, a desired illumination condition can be realized in this embodiment.

前記成形光学系24の内部には、円錐アキシコン等がその内部光路中に配置された不図示のアフォーカルレンズ(リレー光学系)及びズームレンズ(変倍光学系)、並びにフライアイレンズ22が配置されている。アフォーカルレンズは、その前側焦点位置と光軸IX上に設置された回折光学素子の位置とがほぼ一致し、その後側焦点位置がズームレンズの前側焦点位置にほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。従って、回折光学素子に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズの瞳面に設定された照明条件に応じた形状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカルレンズから射出され、ズームレンズ(変倍光学系)を介してフライアイレンズ22に入射する。この場合、フライアイレンズ22の入射面はズームレンズ22の後側焦点位置の近傍に配置されている。従って、フライアイレンズ22の入射面上には、アフォーカルレンズの瞳面と同様に、設定された照明条件に応じた形状の光強度分布の照野が形成される。ここで、照野の全体形状は、ズームレンズの焦点距離に依存して相似的に変化する。なお、ズームレンズの焦点距離の変化は、主制御装置50によって不図示の駆動系を介して制御される。   An afocal lens (relay optical system) and a zoom lens (magnification variable optical system) (not shown) in which a conical axicon or the like is disposed in the internal optical path, and a fly-eye lens 22 are disposed in the molding optical system 24. Has been. The afocal lens is set so that the front focal position of the afocal lens substantially coincides with the position of the diffractive optical element installed on the optical axis IX, and the rear focal position substantially coincides with the front focal position of the zoom lens. It is a focal system (non-focus optical system). Accordingly, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element forms a light intensity distribution having a shape corresponding to the illumination condition set on the pupil plane of the afocal lens, and then is emitted as a substantially parallel light beam from the afocal lens. Then, the light enters the fly-eye lens 22 through a zoom lens (variable magnification optical system). In this case, the entrance surface of the fly-eye lens 22 is disposed in the vicinity of the rear focal position of the zoom lens 22. Accordingly, an illumination field of a light intensity distribution having a shape corresponding to the set illumination condition is formed on the entrance surface of the fly-eye lens 22 in the same manner as the pupil surface of the afocal lens. Here, the overall shape of the illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens. The change in the focal length of the zoom lens is controlled by the main controller 50 via a drive system (not shown).

前記フライアイレンズ22は、レチクルRを均一な照度分布で照明するために多数の点光源(光源像)からなる面光源、即ち2次光源を形成する。この2次光源から射出されるレーザ光LBを本明細書においては、「照明光IL」とも呼ぶものとする。   The fly-eye lens 22 forms a surface light source consisting of a number of point light sources (light source images), that is, a secondary light source in order to illuminate the reticle R with a uniform illuminance distribution. In this specification, the laser light LB emitted from the secondary light source is also referred to as “illumination light IL”.

本実施形態では、回折光学素子、円錐アキシコン及びズームレンズにより、照明光学系12の瞳面上での照明光の強度分布(即ち、2次光源の形状や大きさなど)を変更してレチクルRの照明条件を任意に設定可能な光学系が構成されている。また、図1では図示が省略されているが、位相子(例えばλ/4板、λ/2板、又はオプティカルローテータ(旋光子)など)、あるいは国際公開第2005/036619号パンフレットに開示される複数の楔状のプリズムを含み、照明条件の1つである照明光の偏光状態を任意に設定可能な光学ユニットも、前述の成形光学系の一部として、あるいはそれとは別に設けられている。   In the present embodiment, the reticle R is obtained by changing the intensity distribution of illumination light on the pupil plane of the illumination optical system 12 (ie, the shape and size of the secondary light source) by using a diffractive optical element, a conical axicon, and a zoom lens. An optical system that can arbitrarily set the illumination conditions is configured. Although not shown in FIG. 1, it is disclosed in a phase shifter (for example, a λ / 4 plate, a λ / 2 plate, or an optical rotator), or International Publication No. 2005/036619. An optical unit including a plurality of wedge-shaped prisms and capable of arbitrarily setting the polarization state of the illumination light, which is one of the illumination conditions, is also provided as a part of the molding optical system described above or separately from it.

フライアイレンズ22から出た照明光ILの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ26が配置され、更にこの後方の光路上に、レチクルブラインド30を介在させてリレー光学系(28A,28B)が配置されている。フライアイレンズ22の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、第1リレーレンズ28Aを介して照明視野絞りとしてのレチクルブラインド30を重畳的に照明する。   A beam splitter 26 having a small reflectance and a large transmittance is disposed on the optical path of the illumination light IL emitted from the fly-eye lens 22, and further, a relay optical system (28A) is interposed on the optical path behind the reticle splitter 30. , 28B) are arranged. The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 22 illuminates the reticle blind 30 as an illumination field stop in a superimposed manner via the first relay lens 28A.

ここで、本実施形態のレチクルブラインド30は、レチクルR上で照明光ILが照射される照明領域IARをX軸方向に細長く延びるスリット状に規定するものであり、少なくとも照明領域IARのY軸方向の幅を規定する固定レチクルブラインド30Aと、レチクルRのパターン面に対する共役面に配置される可動レチクルブラインド30Bとを含む。この可動レチクルブラインド30Bは、開口部の形状が任意の矩形状に変更可能である。この可動レチクルブラインド30Bの駆動は、主制御装置50からの指示に基づいて動作するブラインド駆動系によって行われる。走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド30Bを駆動して照明領域IARを更に制限することで、不要な露光が防止される。また、本実施形態では、可動レチクルブラインド30Bは、後述する空間像計測の際の照明領域の設定にも用いられる。   Here, the reticle blind 30 of the present embodiment defines the illumination area IAR irradiated with the illumination light IL on the reticle R as a slit extending in the X-axis direction, and at least the Y-axis direction of the illumination area IAR. A fixed reticle blind 30A that defines the width of the reticle R, and a movable reticle blind 30B disposed on a conjugate plane with respect to the pattern surface of the reticle R. In the movable reticle blind 30B, the shape of the opening can be changed to an arbitrary rectangular shape. The movable reticle blind 30B is driven by a blind drive system that operates based on an instruction from the main controller 50. By driving the movable reticle blind 30B at the start and end of scanning exposure to further limit the illumination area IAR, unnecessary exposure is prevented. In the present embodiment, the movable reticle blind 30 </ b> B is also used for setting an illumination area in a later-described aerial image measurement.

前記レチクルブラインド30を介した光束は、第2リレーレンズ28Bを介して、ミラーMによって光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ32を経て、レチクルステージRST上に保持されたレチクルR上における、前述スリット状の照明領域IARを均一な照度分布で重畳的に照明する。   The light beam that has passed through the reticle blind 30 is reflected on the reticle R held on the reticle stage RST via the condenser lens 32 after the optical path is bent vertically downward by the mirror M via the second relay lens 28B. The slit-shaped illumination area IAR is illuminated in a superimposed manner with a uniform illuminance distribution.

一方、前記照明光学系12内のビームスプリッタ26で反射された照明光ILの光路上には、集光レンズ44、及び遠紫外域で感度が良く、かつ光源14のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するPIN型フォトダイオード等の受光素子から成るインテグレータセンサ46が配置されている。このため、ビームスプリッタ26で反射された照明光ILは、集光レンズ44を介してインテグレータセンサ46で受光され、インテグレータセンサ46の光電変換信号が、不図示のホールド回路、例えばピークホールド回路及びA/D変換器を有する信号処理装置80を介して主制御装置50に供給される。   On the other hand, on the optical path of the illumination light IL reflected by the beam splitter 26 in the illumination optical system 12, the condenser lens 44 and the sensitivity in the far ultraviolet region are good, and the pulse light emission of the light source 14 is detected. An integrator sensor 46 composed of a light receiving element such as a PIN photodiode having a high response frequency is disposed. Therefore, the illumination light IL reflected by the beam splitter 26 is received by the integrator sensor 46 via the condenser lens 44, and the photoelectric conversion signal of the integrator sensor 46 is converted into a hold circuit (not shown) such as a peak hold circuit and A The signal is supplied to the main controller 50 via a signal processor 80 having a / D converter.

前記レチクルステージRST上には、レチクルRが、例えば真空吸着(又は静電吸着)により固定されている。レチクルステージRSTは、ここでは、リニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系56Rにより、投影光学系PLの光軸AXに垂直なXY平面内で2次元的に(X軸方向及びこれに直交するY軸方向及びXY平面に直交するZ軸回りの回転方向(θz方向)に)微少駆動可能であるとともに、レチクルベースRBS上をY軸方向に指定された走査速度で駆動可能となっている。   On reticle stage RST, reticle R is fixed by, for example, vacuum suction (or electrostatic suction). Here, reticle stage RST is two-dimensionally (in the X-axis direction and a Y-axis orthogonal thereto) in an XY plane perpendicular to optical axis AX of projection optical system PL by reticle stage drive system 56R including a linear motor or the like. Direction and a rotational direction (θz direction) around the Z axis orthogonal to the XY plane, and can be driven on the reticle base RBS at a scanning speed specified in the Y axis direction.

レチクルステージRSTのレチクルRの+Y側には、基準面(本実施形態ではガラス基板の下面)を有するガラス基板よりなるレチクルフィデューシャルマーク板(以下、「レチクルマーク板」と略述する)RFMがX軸方向に延設されている。このレチクルマーク板RFMは、レチクルRと同材質のガラス素材、例えば合成石英やホタル石、フッ化リチウムその他のフッ化物結晶などから成り、レチクルステージRSTに固定されている。レチクルマーク板RFMの基準面は、設計上でレチクルRのパターン面と同じ高さに設定され、かつ前述のスリット状の照明領域IARとほぼ同一の大きさであり、その基準面には投影光学系PLのディストーション、像面湾曲等の結像性能や、波面収差などを計測するためのマークが形成されている。   On the + Y side of reticle R of reticle stage RST, a reticle fiducial mark plate (hereinafter abbreviated as “reticle mark plate”) RFM made of a glass substrate having a reference surface (in this embodiment, the lower surface of the glass substrate). Is extended in the X-axis direction. The reticle mark plate RFM is made of the same glass material as that of the reticle R, for example, synthetic quartz, fluorite, lithium fluoride, or other fluoride crystals, and is fixed to the reticle stage RST. The reference surface of the reticle mark plate RFM is set to the same height as the pattern surface of the reticle R by design, and is approximately the same size as the slit-shaped illumination area IAR, and the reference surface has projection optics. Marks for measuring imaging performance such as distortion of the system PL, curvature of field, wavefront aberration, and the like are formed.

レチクルマーク板RFMの基準面には、図示は省略されているが、例えば波面収差計測用マークとして、例えば周期方向の異なる、複数の線幅(ハーフピッチ)のL/Sパターンを含むパターンが配置されている。   Although not shown in the drawing, the reference surface of the reticle mark plate RFM has, for example, a pattern including a plurality of line width (half pitch) L / S patterns having different periodic directions as, for example, wavefront aberration measurement marks. Has been.

レチクルステージRSTには、レチクルR及びレチクルマーク板RFMの下方に、照明光ILの通路となる開口がそれぞれ形成されている。また、レチクルベースRBSの投影光学系PLのほぼ真上の部分には、照明光ILの通路となる、照明領域IARより大きな長方形の開口が形成されている。   In reticle stage RST, openings serving as passages for illumination light IL are respectively formed below reticle R and reticle mark plate RFM. In addition, a rectangular opening larger than the illumination area IAR, which is a passage for the illumination light IL, is formed in a portion almost directly above the projection optical system PL of the reticle base RBS.

レチクルステージRST上には、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)54Rからのレーザビームを反射する移動鏡52Rが固定されており、レチクルステージRSTのXY面内の位置(Z軸回りの回転(θz回転)を含む)はレチクル干渉計54Rによって、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。なお、例えば、レチクルステージRSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡52Rの反射面に相当)を形成しても良い。   A movable mirror 52R that reflects a laser beam from a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 54R is fixed on the reticle stage RST, and the position (Z-axis) of the reticle stage RST in the XY plane is fixed. Rotational rotation (including θz rotation) is always detected by the reticle interferometer 54R with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. For example, the end surface of the reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of the movable mirror 52R).

レチクル干渉計54RからのレチクルステージRSTの位置情報は、ステージ制御装置70及びこれを介して主制御装置50に送られる。ステージ制御装置70は、主制御装置50の指示に応じてレチクルステージ駆動系56Rを介してレチクルステージRSTの移動を制御する。   Position information of reticle stage RST from reticle interferometer 54R is sent to stage controller 70 and main controller 50 via this. The stage control device 70 controls the movement of the reticle stage RST via the reticle stage drive system 56R in accordance with an instruction from the main control device 50.

前記投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置され、その光軸AXの方向がZ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな縮小系であり、光軸AX方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメント13から成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系PLの投影倍率は、例えば1/4、1/5、あるいは1/8などとすることができる。   The projection optical system PL is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction. Here, the projection optical system PL is a double-sided telecentric reduction system, and is predetermined along the optical axis AX direction. A refractive optical system composed of a plurality of lens elements 13 arranged at intervals is used. The projection magnification of the projection optical system PL can be set to 1/4, 1/5, or 1/8, for example.

投影光学系PLを構成する複数のレンズエレメントのうち、その一部の複数のレンズエレメント(以下、「可動レンズ」とも呼ぶ。)は、不図示の駆動素子(例えばピエゾ素子など)によって光軸AX方向及びXY面に対する傾斜方向に微小駆動可能に構成されている。本実施形態では、レチクル側の5つのレンズエレメント131,132,133,134、135が可動レンズであるものとする。各駆動素子の駆動電圧(駆動素子の駆動量)が主制御装置50からの指令に応じて結像性能補正コントローラ78により制御され、これによって、投影光学系PLの結像性能、例えば、像面湾曲、ディストーション、倍率、球面収差、非点収差及びコマ収差などが補正されるようになっている。 Among the plurality of lens elements constituting the projection optical system PL, a part of the plurality of lens elements (hereinafter also referred to as “movable lens”) has an optical axis AX by a driving element (not shown) (for example, a piezo element). It is configured to be capable of minute driving in the direction and the direction of inclination with respect to the XY plane. In the present embodiment, it is assumed that the five lens elements 13 1 , 13 2 , 13 3 , 13 4 , and 13 5 on the reticle side are movable lenses. The drive voltage of each drive element (drive amount of the drive element) is controlled by the imaging performance correction controller 78 in accordance with a command from the main controller 50, and thereby the imaging performance of the projection optical system PL, for example, the image plane Curvature, distortion, magnification, spherical aberration, astigmatism, coma, and the like are corrected.

前記ウエハステージWSTは、XYステージ42と、該XYステージ42上に搭載されたZチルトステージ38とを含んで構成されている。   The wafer stage WST includes an XY stage 42 and a Z tilt stage 38 mounted on the XY stage 42.

前記XYステージ42は、ウエハベース16の上面の上方に不図示のエアベアリングによって浮上支持され、ウエハステージ駆動系56Wを構成する不図示のリニアモータ等によって走査方向であるY軸方向及びこれに直交するX軸方向に2次元駆動可能に構成されている。このXYステージ42上にZチルトステージ38が搭載され、該Zチルトステージ38上にウエハホルダ25が載置されている。このウエハホルダ25によって、ウエハWが真空吸着等により保持されている。   The XY stage 42 is levitated and supported by an air bearing (not shown) above the upper surface of the wafer base 16 and is orthogonal to the Y axis direction which is the scanning direction by a linear motor (not shown) constituting the wafer stage drive system 56W. The two-dimensional drive is possible in the X-axis direction. A Z tilt stage 38 is mounted on the XY stage 42, and the wafer holder 25 is mounted on the Z tilt stage 38. The wafer W is held by the wafer holder 25 by vacuum suction or the like.

Zチルトステージ38は、アクチュエータ(例えばボイスコイルモータなど)と、光学式又は静電容量式等のエンコーダとを、それぞれ含む、3つのZ位置駆動部(不図示)によってXYステージ42上に3点で支持されている。本実施形態では、上記3つのZ位置駆動部のアクチュエータによってZチルトステージ38が、光軸AX方向(Z軸方向)及び光軸に直交する面(XY面)に対する傾斜方向(X軸回りの回転方向であるθx方向、Y軸回りの回転方向であるθy方向)に駆動される。また、各エンコーダで計測されるそれぞれのアクチュエータによる各支持点のZ軸方向の駆動量(基準点からの変位量)は、ステージ制御装置70及びこれを介して主制御装置50に供給され、主制御装置50によってZチルトステージ38のZ軸方向の位置及びレベリング量(θx回転量、θy回転量)が算出される。なお、図1では、XYステージ42を駆動するリニアモータ等、及び3つのZ位置駆動部を含めてウエハステージ駆動系56Wとして示されている。   The Z tilt stage 38 has three points on the XY stage 42 by three Z position driving units (not shown) each including an actuator (for example, a voice coil motor) and an encoder such as an optical type or a capacitance type. It is supported by. In the present embodiment, the Z tilt stage 38 is rotated by the actuators of the three Z position driving units with respect to the optical axis AX direction (Z axis direction) and the tilt direction (rotation about the X axis) with respect to the plane (XY plane) perpendicular to the optical axis. In the θx direction, which is the direction, and the θy direction, which is the rotational direction around the Y axis). Further, the drive amount (displacement amount from the reference point) of each support point by each actuator measured by each encoder is supplied to the stage control device 70 and the main control device 50 through this, and is supplied to the main control device 50. The position and leveling amount (θx rotation amount, θy rotation amount) of the Z tilt stage 38 in the Z-axis direction are calculated by the control device 50. In FIG. 1, a wafer stage drive system 56 </ b> W including a linear motor and the like that drives the XY stage 42 and three Z position drive units is shown.

前記Zチルトステージ38上には、ウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」という)54Wからのレーザビームを反射する移動鏡52Wが固定され、外部に配置されたウエハ干渉計54Wにより、Zチルトステージ38(ウエハステージWST)のX、Y位置、回転(ヨーイング(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回転))が例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。なお、例えば、Zチルトステージ38の端面を鏡面加工して反射面(移動鏡52Wの反射面に相当)を形成しても良い。   A movable mirror 52W that reflects a laser beam from a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as a “wafer interferometer”) 54W is fixed on the Z tilt stage 38. Stage 38 (wafer stage WST) X, Y position, rotation (yawing (θz rotation around Z axis)), pitching (θx rotation around X axis), rolling (rotation around Y axis) θy rotation)) is always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. For example, the end surface of the Z tilt stage 38 may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of the movable mirror 52W).

Zチルトステージ38(ウエハステージWST)の位置情報(又は速度情報)は、ステージ制御装置70、及びこれを介して主制御装置50に供給されるようになっている。ステージ制御装置70は、主制御装置50の指示に応じてウエハステージ駆動系56Wを介してZチルトステージ38(ウエハステージWST)のXY面内の位置を制御する。   The position information (or speed information) of the Z tilt stage 38 (wafer stage WST) is supplied to the stage control device 70 and the main control device 50 via this. The stage controller 70 controls the position of the Z tilt stage 38 (wafer stage WST) in the XY plane via the wafer stage drive system 56W in accordance with an instruction from the main controller 50.

また、Zチルトステージ38の内部には、投影光学系PLの光学特性の計測に用いられる空間像計測装置59を構成する光学系の一部が配置されている。この空間像計測装置59は、Zチルトステージ38に設けられたステージ側構成部分(すなわちスリット板90、Zチルトステージ38の内部に配置された光学系(リレー光学系、光路折り曲げ用のミラー、送光レンズなど))と、ウエハステージWST外部に設けられたステージ外構成部分(ミラー96及び受光ユニット92等)とを備えている。   Further, inside the Z tilt stage 38, a part of the optical system constituting the aerial image measuring device 59 used for measuring the optical characteristics of the projection optical system PL is arranged. This aerial image measuring device 59 includes a stage side component provided on the Z tilt stage 38 (that is, a slit plate 90, an optical system disposed inside the Z tilt stage 38 (relay optical system, optical path bending mirror, transmission path). And an external stage component (such as a mirror 96 and a light receiving unit 92) provided outside the wafer stage WST.

これを更に詳述すると、スリット板90は、図1に示されるように、ウエハステージWSTの一端部上面に設けられた上部が開口した突設部58に対し、その開口を塞ぐ状態で上方から嵌め込まれている。このスリット板90は、平面視(上方から見て)長方形の受光ガラス(合成石英、あるいはホタル石など)の上面に遮光膜を兼ねる反射膜が形成され、その反射膜の一部にスリット状の開口パターン(以下、「スリット」と呼ぶ)が複数パターンニングにより形成されている。   More specifically, as shown in FIG. 1, the slit plate 90 is formed from the upper side in a state of closing the opening with respect to the projecting portion 58 having an upper opening provided on the upper surface of one end of the wafer stage WST. It is inserted. The slit plate 90 has a reflective film that also serves as a light-shielding film formed on an upper surface of a rectangular light receiving glass (synthetic quartz, fluorite, etc.) in plan view (viewed from above), and a slit-like film is formed on a part of the reflective film. An opening pattern (hereinafter referred to as “slit”) is formed by multiple patterning.

本実施形態では、9次を超える所定次数(例えば、第37次)までのツェルニケ多項式によって表される収差を計測するものとする。このためには、空間像として、方向及びピッチの異なる種々の周期マークの空間像を計測する必要がある。そのためには、スリット板90にも複数の方向に配列されたスリット(開口パターン)を形成しておく必要がある。   In this embodiment, it is assumed that aberrations represented by Zernike polynomials up to a predetermined order (for example, the 37th order) exceeding 9th order are measured. For this purpose, it is necessary to measure aerial images of various periodic marks having different directions and pitches as aerial images. For this purpose, it is necessary to form slits (opening patterns) arranged in a plurality of directions on the slit plate 90 as well.

図2には、スリット板90に形成された複数のスリットの配置が示されている。この図2において、スリット板90上には、Y軸方向に伸びるスリット幅2Dで長さLのスリット122bと、このスリット122bを90°回転した形状のX軸方向に伸びるスリット122aとが形成されている。更に、スリット板90上には、それぞれ幅2Dで長さL1の4個のスリット9C,9D,9E,9Fが形成されている。4個のスリット9B〜9Fはほぼ正方形の4個の頂点の位置にあり、2本のスリット122a及び122bはほぼその正方形の隣り合う2辺を構成している。空間像計測に際し、これらのスリット122a,122b,9B〜9Fを通過した照明光は、光センサで受光される。この場合、スリット122a,122b,9B〜9Fを通過した照明光を個別に検出するために、例えばスリット板90の底面にスリット選択部材としての液晶パネルを設けて、選択された一つのスリットを通過した照明光のみが光センサに入射するようにしても良い。   FIG. 2 shows the arrangement of a plurality of slits formed in the slit plate 90. In FIG. 2, on the slit plate 90, a slit 122b having a slit width 2D extending in the Y-axis direction and a length L, and a slit 122a extending in the X-axis direction formed by rotating the slit 122b by 90 ° are formed. ing. Further, four slits 9C, 9D, 9E, 9F each having a width 2D and a length L1 are formed on the slit plate 90. The four slits 9B to 9F are substantially at the positions of the four apexes of the square, and the two slits 122a and 122b constitute two adjacent sides of the square. In the aerial image measurement, the illumination light that has passed through the slits 122a, 122b, 9B to 9F is received by the optical sensor. In this case, in order to individually detect the illumination light that has passed through the slits 122a, 122b, and 9B to 9F, for example, a liquid crystal panel as a slit selection member is provided on the bottom surface of the slit plate 90 and passes through one selected slit. Only the illuminated light may be incident on the optical sensor.

一例として、各スリット像のスリット幅2Dは100〜150nm程度、スリット122a,122bの長さLは18μm、スリット9C,9D,9E,9Fの長さL1は3μmである。この場合、スリット122a及び122bは、ともにベストフォーカス位置のキャリブレーション及びマーク像の位置計測を行うために使用される。   As an example, the slit width 2D of each slit image is about 100 to 150 nm, the length L of the slits 122a and 122b is 18 μm, and the length L1 of the slits 9C, 9D, 9E, and 9F is 3 μm. In this case, the slits 122a and 122b are both used to calibrate the best focus position and measure the position of the mark image.

また、スリット9C,9D,9E,9Fは、それぞれ波面収差計測を行うために使用される。本実施形態では、スリット122a及び122bはそれぞれ波面収差計測用のスリット9B及び9Aを兼ねている。このとき、スリット9A(122b)、スリット9E、スリット9C、スリット9B(122a)、スリット9D、及びスリット9Fの長手方向(配列方向)は、それぞれX軸に対して反時計回りに90°、120°、135°、0°、30°、及び45°で交差する方向であり、これらの配列方向は互いに異なっている。本実施形態では、空間像計測に際し、各スリット9A〜9Fは、対応する空間像に対してその長手方向に直交する方向(計測方向)に相対的に走査される。言い換えると、6個のスリット9A,9E,9C,9B,9D,及び9Fの計測方向は、それぞれX軸に対して反時計回りに0°、30°、45°、90°、120°、及び135°で交差している。   The slits 9C, 9D, 9E, and 9F are used for measuring wavefront aberrations. In the present embodiment, the slits 122a and 122b also serve as wavefront aberration measuring slits 9B and 9A, respectively. At this time, the longitudinal direction (arrangement direction) of the slit 9A (122b), the slit 9E, the slit 9C, the slit 9B (122a), the slit 9D, and the slit 9F is 90 ° and 120 ° counterclockwise with respect to the X axis, respectively. The directions intersect at degrees, 135 degrees, 0 degrees, 30 degrees, and 45 degrees, and these arrangement directions are different from each other. In the present embodiment, at the time of aerial image measurement, each of the slits 9A to 9F is scanned relative to a corresponding aerial image in a direction (measurement direction) orthogonal to the longitudinal direction. In other words, the measurement directions of the six slits 9A, 9E, 9C, 9B, 9D, and 9F are 0 °, 30 °, 45 °, 90 °, 120 °, and counterclockwise with respect to the X axis, respectively. Cross at 135 °.

このように本実施形態の6個のスリット9A〜9F(開口パターン)を順次対応する計測方向に相対走査することによって、周期方向がそれぞれX軸に対して0°、30°、45°、90°、120°、及び135°で交差する6方向のL/Sパターンの空間像の光強度分布情報を計測することができる。   As described above, the six slits 9A to 9F (opening patterns) of the present embodiment are sequentially scanned in the corresponding measurement directions, so that the periodic directions are 0 °, 30 °, 45 °, and 90 with respect to the X axis, respectively. It is possible to measure the light intensity distribution information of the aerial image of the L / S pattern in six directions intersecting at °, 120 °, and 135 °.

図1に戻り、前記送光レンズによってウエハステージWSTの外部に送り出される照明光ILは、ミラー96によって、ウエハステージWSTの外部に設けられた前記受光ユニット92に導かれる。この受光ユニット92は、送光レンズに比べて大径の受光レンズ、該受光レンズの上方に配置された光センサ(いずれも不図示)、これらを所定の位置関係を保って収納するケース93とを備え、該ケース93は取付け部材を介してベース16の上面に植設された支柱97の上端部近傍に固定されている。   Returning to FIG. 1, the illumination light IL sent out of the wafer stage WST by the light sending lens is guided by the mirror 96 to the light receiving unit 92 provided outside the wafer stage WST. The light receiving unit 92 includes a light receiving lens having a diameter larger than that of the light transmitting lens, a light sensor (not shown) disposed above the light receiving lens, and a case 93 for storing them while maintaining a predetermined positional relationship. The case 93 is fixed in the vicinity of the upper end of a support column 97 planted on the upper surface of the base 16 via an attachment member.

前記光センサとしては、微弱な光を精度良く検出することが可能な光電変換素子(受光素子)、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ(PMT、光電子増倍管)などが用いられる。光センサからの光電変換信号Pは、図1の信号処理装置80を介して主制御装置50に送られるようになっている。   As the optical sensor, a photoelectric conversion element (light receiving element) capable of accurately detecting weak light, for example, a photomultiplier tube (PMT, photomultiplier tube) or the like is used. The photoelectric conversion signal P from the optical sensor is sent to the main control device 50 via the signal processing device 80 of FIG.

空間像計測装置59と同様の空間像計測装置の詳細な構成については、例えば国際公開第2004/0597101号パンフレットなどに開示されている。   The detailed configuration of the aerial image measurement device similar to the aerial image measurement device 59 is disclosed in, for example, International Publication No. 2004/0597101 pamphlet.

図1に戻り、投影光学系PLの側面には、ウエハW上のアライメントマーク(位置合わせマーク)を検出するオフアクシス・アライメント系ALGが設けられている。本実施形態では、このアライメント系ALGとして、画像処理方式のアライメントセンサ、いわゆるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。このアライメント系ALGの検出信号は、主制御装置50に供給されるようになっている。   Returning to FIG. 1, an off-axis alignment system ALG for detecting an alignment mark (alignment mark) on the wafer W is provided on the side surface of the projection optical system PL. In this embodiment, as this alignment system ALG, an image processing type alignment sensor, a so-called FIA (Field Image Alignment) system is used. The detection signal of the alignment system ALG is supplied to the main controller 50.

更に、本実施形態の露光装置10では、図1に示されるように、投影光学系PLの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための光束を、光軸AXに対して斜め方向より照射する照射系60aと、それらの光束のウエハW表面での反射光束を受光する受光系60bとから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。なお、本実施形態の多点焦点位置検出系(60a、60b)と同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平6−283403号公報等に開示されている。   Further, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a light beam for forming images of a large number of pinholes or slits on the optical axis AX toward the image plane of the projection optical system PL. On the other hand, there is provided an oblique incidence type multi-point focal position detection system comprising an irradiation system 60a for irradiating from an oblique direction and a light receiving system 60b for receiving a reflected light beam on the surface of the wafer W. The detailed configuration of a multipoint focal position detection system similar to the multipoint focal position detection system (60a, 60b) of the present embodiment is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-283403.

主制御装置50では、走査露光時等に、受光系60bからの焦点ずれ信号(デフォーカス信号)、例えばSカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるように、ウエハステージ駆動部56Wを介してZチルトステージ38のZ軸方向への移動、及び2次元的な傾斜(すなわち、θx,θy方向の回転)を制御する、すなわち多点焦点位置検出系(60a、60b)の出力に基づいてステージ制御装置70及びウエハステージ駆動系56Wを介してZチルトステージ38を制御することにより、照明領域IARと共役な露光領域(照明光ILの照射領域)IA内で投影光学系PLの結像面とウエハWの表面とを実質的に合致させるフォーカス・レベリング制御を実行する。   In main controller 50, during scanning exposure or the like, via wafer stage drive unit 56W so that the focus shift becomes zero based on a defocus signal (defocus signal) from light receiving system 60b, for example, an S curve signal. A stage that controls the movement of the Z tilt stage 38 in the Z-axis direction and two-dimensional tilt (that is, rotation in the θx and θy directions), that is, based on the output of the multipoint focus position detection system (60a, 60b). By controlling the Z tilt stage 38 via the control device 70 and the wafer stage drive system 56W, the imaging plane of the projection optical system PL is exposed in the exposure area (irradiation area of the illumination light IL) IA conjugate with the illumination area IAR. Focus leveling control is executed to substantially match the surface of the wafer W.

前記制御系は、図1中、前記主制御装置50を中心として、その配下にあるステージ制御装置70等を含んで構成される。主制御装置50は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等からなるいわゆるワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等から構成され、前述した種々の制御動作を行う他、装置全体を統括して制御する。   The control system is configured to include a stage controller 70 and the like under the main controller 50 in FIG. The main controller 50 includes a so-called workstation (or microcomputer) including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. In addition to performing the above control operation, the entire apparatus is controlled in an integrated manner.

また、主制御装置50には、例えばハードディスクから成る記憶装置32、キーボード,マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置34,CRTディスプレイ(又は液晶ディスプレイ)等の表示装置36、及びCD(compact disc),DVD(digital versatile disc),MO(magneto-optical disc)あるいはFD(flexible disc)等の情報記録媒体のドライブ装置37が、外付けで接続されている。   The main controller 50 includes, for example, a storage device 32 including a hard disk, an input device 34 including a pointing device such as a keyboard and a mouse, a display device 36 such as a CRT display (or liquid crystal display), and a CD. A drive device 37 of an information recording medium such as (compact disc), DVD (digital versatile disc), MO (magneto-optical disc) or FD (flexible disc) is connected externally.

前記情報記録媒体には、任意の目標とする露光条件下におけるパターンの投影像の物体上での形成状態を最適化する最適化プログラム及び該最適化プログラムに付属する第1データベース及び第2データベースが記録されている。   The information recording medium includes an optimization program for optimizing a formation state of a projected image of a pattern on an object under an arbitrary target exposure condition, and a first database and a second database attached to the optimization program. It is recorded.

前記記憶装置32には、上記最適化プログラムがインストールされるとともに、上記第1データベース及び第2データベースがコピーされ、格納されている。   In the storage device 32, the optimization program is installed, and the first database and the second database are copied and stored.

前記第1データベースは、露光装置10が備える投影光学系PLの波面収差変化表のデータベースである。ここで、波面収差変化表とは、投影光学系PLと実質的に等価なモデルを用いて、シミュレーションを行い、このシミュレーション結果として得られた、パターンの投影像の物体上での形成状態を最適化するのに使用できる調整パラメータの単位調整量の変化と、投影光学系PLの視野内の複数の計測点それぞれに対応する結像性能、具体的には波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の第1項〜第37項の係数の変動量との関係を示すデータを所定の規則に従って並べたデータ群から成る変化表である。   The first database is a database of wavefront aberration change tables of the projection optical system PL provided in the exposure apparatus 10. Here, the wavefront aberration change table is simulated using a model substantially equivalent to the projection optical system PL, and the formation state of the pattern projection image on the object obtained as a result of the simulation is optimized. Change of the unit adjustment amount of the adjustment parameter that can be used to convert the image, and imaging performance corresponding to each of a plurality of measurement points in the field of the projection optical system PL, specifically, wavefront data, for example, the first of the Zernike polynomial It is a change table which consists of the data group which arranged the data which show the relationship with the variation | change_quantity of the coefficient of a term-the 37th term according to the predetermined rule.

本実施形態では、上記の調整パラメータとしては、可動レンズ131,132,133,134、135の3自由度方向の駆動量z1、θx1、θy1、z2、θx2、θy2、z3、θx3、θy3、z4、θx4、θy4、z5、θx5、θy5と、ウエハW表面(Zチルトステージ38)の3自由度方向の駆動量Wz、Wθx、Wθy、及び照明光ILの波長のシフト量Δλの合計19の調整パラメータ(PARA1〜PARA19)が用いられる。 In the present embodiment, the adjustment parameters include the driving amounts z 1 , θx 1 , θy 1 , z 2 , θx 2 of the movable lenses 13 1 , 13 2 , 13 3 , 13 4 , 13 5 in the three degrees of freedom direction. , Θy 2 , z 3 , θx 3 , θy 3 , z 4 , θx 4 , θy 4 , z 5 , θx 5 , θy 5 and the driving amount Wz in the three-degree-of-freedom direction of the wafer W surface (Z tilt stage 38). , Wθx, Wθy, and a total of 19 adjustment parameters (PARA1 to PARA19) of the wavelength shift amount Δλ of the illumination light IL are used.

本実施形態では、1つの調整パラメータPARA1について次式(1)に代表的に示されるような、19個の調整パラメータ毎の波面収差変化表が、第1データベースとして、記憶装置32の内部に格納されている。P1〜Pnは、n点(例えば33点)の計測点を意味する。なお、波面収差変化表の作成方法については、例えば国際公開第03/065428号パンフレットなどに詳細に開示されているので、ここではその説明を省略する。   In the present embodiment, a wavefront aberration change table for each of 19 adjustment parameters as represented by the following expression (1) for one adjustment parameter PARA1 is stored in the storage device 32 as a first database. Has been. P1 to Pn mean n measurement points (for example, 33 points). The method for creating the wavefront aberration change table is disclosed in detail in, for example, the pamphlet of International Publication No. 03/065428, and the description thereof is omitted here.

Figure 0004793683
Figure 0004793683

前記第2データベースは、それぞれ異なる露光条件、すなわち光学条件(露光波長、投影光学系の開口数N.A.(最大N.A.、露光時に設定されるN.A.など)、及び照明条件(照明N.A.(照明光学系の開口数N.A.)又は照明σ(コヒーレンスファクタ)、回折光学素子ユニット20の設定状態(照明光学系12の瞳面上での照明光の光量分布、すなわち2次光源の形状))など)、評価項目(マスク種、線幅、評価量、パターンの情報など)と、これら光学条件と評価項目との組み合わせにより定まる複数の露光条件の下でそれぞれ求めた、投影光学系の結像性能、例えば諸収差(あるいはその指標値)の、ツェルニケ多項式の各項、例えば第1項〜第37項それぞれにおける1λ当たりの変化量であるツェルニケ感度(Zernike Sensitivity)から成る表、すなわちツェルニケ感度表とを含むデータベースである。   The second database stores different exposure conditions, that is, optical conditions (exposure wavelength, numerical aperture NA of the projection optical system (maximum NA, NA set during exposure, etc.), and illumination conditions. (Illumination NA (numerical aperture NA of illumination optical system)) or illumination σ (coherence factor), setting state of diffractive optical element unit 20 (light quantity distribution of illumination light on pupil plane of illumination optical system 12 That is, the shape of the secondary light source)))), evaluation items (mask type, line width, evaluation amount, pattern information, etc.), and a plurality of exposure conditions determined by a combination of these optical conditions and evaluation items, respectively. The obtained imaging performance of the projection optical system, such as various aberrations (or their index values), Zernike sensitivity (Zernike Sensitivity), which is the amount of change per 1λ in each term of the Zernike polynomial, for example, the first to 37th terms, respectively. From) That Table, i.e. a database that contains a Zernike sensitivity table.

なお、以下の説明ではツェルニケ感度をZernike SensitivityあるいはZSとも呼び、また、ツェルニケ感度表をZSファイルとも呼ぶ。   In the following description, Zernike sensitivity is also referred to as Zernike Sensitivity or ZS, and the Zernike sensitivity table is also referred to as a ZS file.

本実施形態では、各ツェルニケ感度表には、結像性能として次の12種類の収差、すなわち、X軸方向、Y軸方向のディストーションDisx、Disy、4種類のコマ収差の指標値である線幅異常値CMV、CMH、CMR、CML、4種類の像面湾曲であるCFV、CFH、CFR、CFL、2種類の球面収差であるSAV、SAHが、含まれている。 In the present embodiment, each Zernike sensitivity table includes the following 12 types of aberration as imaging performance, that is, index values of distortion Dis x and Dis y in the X-axis direction and Y-axis direction, and four types of coma aberration. Line width abnormal values CM V , CM H , CM R , CM L , four types of curvature of field CF V , CF H , CF R , CF L , and two types of spherical aberration SA V , SA H , include.

次に、本実施形態の露光装置10における、露光処理動作について、主制御装置50(内のCPU)の処理アルゴリズムを簡略化して示す、図3フローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。   Next, with respect to the exposure processing operation in the exposure apparatus 10 of the present embodiment, the processing algorithm of the main controller 50 (inside the CPU) is simplified and shown in the flowchart of FIG. 3 and with reference to other drawings as appropriate. I will explain.

この図3のフローチャートがスタートするのは、レチクルステージRST上に回路パターンが形成されたレチクルRが、不図示のレチクルローダを介してロードされ、レチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が終了したときである。また、前提として、ウエハ番号を示す不図示の第1カウンタのカウント値nが「1」に初期設定されているものとする。さらに、前述したレチクル基準板RFMと空間像計測装置59とを用いて、投影光学系PLの波面収差、例えばツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第1項〜第37項までの係数Z1〜Z37が、高精度に計測され、その波面収差のデータが、メモリ(RAM)の所定領域内にテーブルデータの形式で格納されているものとする。なお、波面収差計測には、前述の国際公開第03/065428号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン(Shack-Hartman)方式の波面収差計測器を用いても良い。 The flowchart of FIG. 3 starts when a reticle R having a circuit pattern formed on the reticle stage RST is loaded via a reticle loader (not shown), and preparation operations such as reticle alignment and baseline measurement are completed. Is the time. Further, it is assumed that the count value n of the first counter (not shown) indicating the wafer number is initially set to “1”. Further, by using the reticle reference plate RFM and the aerial image measurement device 59 described above, wavefront aberration of the projection optical system PL, for example, coefficients of each term of the Zernike polynomial, for example, coefficients Z 1 to Z 1 to 37 Z 37 is measured with high precision, data of the wavefront aberration, and what is stored in the table data format in a predetermined area of the memory (RAM). For wavefront aberration measurement, a Shack-Hartman wavefront aberration measuring instrument disclosed in the above-mentioned pamphlet of International Publication No. 03/065428 may be used.

まず、ステップ100では、現在の露光条件(最適化露光条件)に対応するZSファイルを第2データベースから検索し、メモリに読み込む。ここでは、現在の露光条件(最適化露光条件)に対応するZSファイルが第2データベースに存在するものとする。ここで、最適化露光条件とは、露光装置の現在の投影光学系のN.A.、照明条件(照明N.A.又は照明σ、開口絞りの種類など)、及び対象パターンの情報などを含む。この対象パターンの情報としては、パターンの種類、パターンの数、パターンの配列方向などを含む。パターンの種類としては、例えば抜きパターンか残しパターンかの種別、密集パターンか孤立パターンかの種別、密集線(ラインアンドスペースなど)の場合のピッチ、線幅、デューティ比、孤立線の場合の線幅、コンタクトホールの場合の縦幅、横幅、ホールパターン間の距離(ピッチなど)、位相シフトパターン(ハーフトーン型を含む)あるいは位相シフトレチクルか否か及びその種類(例えば空間周波数変調型、ハーフトーン型)などが挙げられる。   First, in step 100, a ZS file corresponding to the current exposure condition (optimized exposure condition) is retrieved from the second database and read into the memory. Here, it is assumed that a ZS file corresponding to the current exposure condition (optimized exposure condition) exists in the second database. Here, the optimized exposure condition means the N.D. of the current projection optical system of the exposure apparatus. A. , Illumination conditions (illumination NA or illumination σ, aperture stop type, etc.), and information on the target pattern. The target pattern information includes the type of pattern, the number of patterns, the pattern arrangement direction, and the like. The types of patterns include, for example, the type of blank pattern or remaining pattern, the type of dense pattern or isolated pattern, the pitch in the case of dense lines (line and space, etc.), the line width, the duty ratio, and the line in the case of isolated lines. Width, vertical width in case of contact hole, horizontal width, distance between hole patterns (pitch, etc.), phase shift pattern (including halftone type) or phase shift reticle and its type (for example, spatial frequency modulation type, half Tone type).

なお、そのZSファイルが第2データベースに存在しない場合には、所定の演算(例えば補間演算)で算出することが可能である。   When the ZS file does not exist in the second database, it can be calculated by a predetermined calculation (for example, interpolation calculation).

次のステップ101では、第1データベース内の調整パラメータ毎の波面収差変化表と、ZSファイルとを用いて、調整パラメータ毎の結像性能変化表を作成する。これを式で示せば、次式(2)のようになる。   In the next step 101, an imaging performance change table for each adjustment parameter is created using the wavefront aberration change table for each adjustment parameter in the first database and the ZS file. This can be expressed by the following equation (2).

結像性能変化表=波面収差変化表・ZSファイル ……(2)
この式(2)の演算は、波面収差変化表(33行37列のマトリックス)とZSファイル(37行12列のマトリックス)との掛け算であるから、得られる結像性能変化表B1は、例えば次式(3)で示される33行12列のマトリックスとなる。
Imaging performance change table = Wavefront aberration change table / ZS file (2)
Since the calculation of equation (2) is a multiplication of the wavefront aberration change table (matrix with 33 rows and 37 columns) and the ZS file (matrix with 37 rows and 12 columns), the obtained imaging performance change table B1 is, for example, This is a matrix of 33 rows and 12 columns represented by the following equation (3).

Figure 0004793683
かかる結像性能変化表を19個の調整パラメータ毎に算出する。この結果、それぞれが33行12列のマトリックスから成る19個の結像性能変化表B1〜B19が得られる。
Figure 0004793683
The imaging performance change table is calculated for each of 19 adjustment parameters. As a result, 19 image formation performance change tables B1 to B19 each having a matrix of 33 rows and 12 columns are obtained.

次にステップ102において、上記ステップ101で作成した19個の調整パラメータ毎の結像性能変化表を2次元化する。ここで、結像性能変化表の2次元化とは、それぞれが33行12列のマトリックスである19種類の結像性能変化表を、1つの調整パラメータに対する各評価点(計測点)の結像性能変化を一列化して、396行19列に形式変換することを意味する。この2次元化後の結像性能変化表は例えば次式(4)で示されるBのようになる。   Next, in step 102, the imaging performance change table for each of the 19 adjustment parameters created in step 101 is two-dimensionalized. Here, the two-dimensionalization of the imaging performance change table refers to 19 types of imaging performance change tables, each of which is a matrix of 33 rows and 12 columns, and images of each evaluation point (measurement point) for one adjustment parameter. It means that the performance change is made into one column and the format is converted to 396 rows and 19 columns. The imaging performance change table after the two-dimensionalization is, for example, B shown in the following equation (4).

Figure 0004793683
Figure 0004793683

次のステップ103では、前述したように、レチクル基準板RFMと空間像計測装置59とを用いて、波面収差、ここでは偶関数収差(ツェルニケ多項式の所定の項の係数Z4,Z5,Z6,Z9,Z12,Z13,Z16,Z21,Z22,Z25,Z28,Z29,Z32,Z33,Z36,Z37)の計測を、次のようにして行う。 In the next step 103, as described above, using the reticle reference plate RFM and the aerial image measuring device 59, wavefront aberration, here, even function aberration (coefficients Z 4 , Z 5 , Z of predetermined terms of the Zernike polynomial) is used. 6, the Z 9, Z 12, Z 13 , Z 16, Z 21, Z 22, Z 25, Z 28, Z 29, Z 32, Z 33, Z 36, measurement of the Z 37), as follows Do.

先ず、主制御装置50は、レチクル基準板RFMと空間像計測装置59とを用いて、周知のスリットスキャン方式により、特定のスリット(ここでは、スリット9Dを用いるものとする)を使用して、レチクル基準板RFMに形成された波面計測用のマーク(ここでは、X軸に対して反時計周りに30°で交差する方向に周期的に配列されたマーク(マークdとする)を計測するものとする)の空間像を計測し、この空間像に対応する光強度分布情報を取得する。   First, the main controller 50 uses a specific slit (here, the slit 9D is used) by a known slit scanning method using the reticle reference plate RFM and the aerial image measuring device 59, and Wavefront measurement marks formed on reticle reference plate RFM (here, marks that are periodically arranged in a direction that intersects counterclockwise at 30 ° with respect to the X axis (referred to as mark d)) And the light intensity distribution information corresponding to the aerial image is acquired.

主制御装置50は、この光強度分布情報をフーリエ解析することによって、波面収差計測用のマークのウエハW上でのピッチを基準とする所定次数の空間周波数成分(ここでは1次の基本波成分)の振幅(コントラスト情報)、その3次の高調波成分の振幅、その5次の高調波成分の振幅を求める。   The main controller 50 performs a Fourier analysis on the light intensity distribution information to thereby obtain a spatial frequency component of a predetermined order with reference to the pitch of the wavefront aberration measurement mark on the wafer W (here, the first-order fundamental wave component). ) (Contrast information), the amplitude of the third-order harmonic component, and the amplitude of the fifth-order harmonic component.

そして、波面収差計測用マークdの空間像の光強度分布を得る動作を、投影光学系PLの光軸方向(Z軸方向)に関して空間像計測装置59(スリット板)の位置を所定量ずつ変化させながら繰り返して実行する。この動作によって、主制御装置50は、その投影光学系PLに対するスリット9Dのフォーカス位置と、空間像計測装置59からの光源変換信号Pに基づく光強度分布に含まれるその所定次数の空間周波数成分のコントラスト、すなわち、1次の基本波成分のコントラスト、3次の高調波成分のコントラスト、5次の高調波成分のコントラストのそれぞれのコントラストカーブを求め、そのコントラストカーブの情報をメモリに記憶しておく。   Then, the operation of obtaining the light intensity distribution of the aerial image of the wavefront aberration measurement mark d is changed by a predetermined amount with respect to the optical axis direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL by the position of the aerial image measurement device 59 (slit plate). Execute repeatedly. By this operation, the main controller 50 detects the spatial frequency component of the predetermined order included in the light intensity distribution based on the focus position of the slit 9D with respect to the projection optical system PL and the light source conversion signal P from the aerial image measuring device 59. The contrast, that is, the contrast of the first fundamental wave component, the contrast of the third harmonic component, and the contrast curve of the fifth harmonic component are obtained, and the information of the contrast curve is stored in the memory. .

この場合、投影光学系PLに偶関数収差がある場合には、1次の基本波成分のコントラストカーブが最大となるフォーカス位置と、3次の高調波成分のコントラストカーブが最大となるフォーカス位置との間には位置ずれ、いわゆるフォーカス差が生じる。   In this case, when there is even function aberration in the projection optical system PL, the focus position at which the contrast curve of the first-order fundamental component becomes maximum, and the focus position at which the contrast curve of the third-order harmonic component becomes maximum There is a position shift, a so-called focus difference.

偶関数収差の収差量とそれらのベストフォーカス位置同士のフォーカス差とは、比例関係にあり、このフォーカス差を計測すれば、そのときの偶関数収差の収差量を求めることが可能となる。なお、このようなフォーカス差と偶関数収差の収差量との関係は、投影光学系PLの数学モデルを用いた空間像シミュレーションによって求められており、メモリに記憶されているものとする。   The aberration amount of the even function aberration and the focus difference between the best focus positions are proportional to each other. If this focus difference is measured, the aberration amount of the even function aberration at that time can be obtained. It is assumed that such a relationship between the focus difference and the aberration amount of the even function aberration is obtained by aerial image simulation using a mathematical model of the projection optical system PL and is stored in the memory.

従って、主制御装置50は、1次の基本波成分のコントラストカーブと、3次の高調波成分のコントラストカーブとを求め、そしてこれらコントラストカーブからそれぞれのベストフォーカス位置を求め、ベストフォーカス位置のフォーカス差を求めた後、そのフォーカス差に対応する偶関数収差の収差量をメモリ51に記憶されたフォーカス差と偶関数収差の収差量との特性を参照して算出する。なお、フォーカス差は、符号付きで求められるので、この方法では、収差量の大きさとともにその極性も同時に求めることができる。   Therefore, main controller 50 obtains the contrast curve of the first-order fundamental wave component and the contrast curve of the third-order harmonic component, finds the best focus position from these contrast curves, and focuses at the best focus position. After obtaining the difference, the aberration amount of the even function aberration corresponding to the focus difference is calculated with reference to the characteristics of the focus difference and the aberration amount of the even function aberration stored in the memory 51. Since the focus difference is obtained with a sign, this method can simultaneously obtain the polarity as well as the magnitude of the aberration.

例えば、計測された偶関数収差の収差量からZ9までの低次の球面収差(Z9)とそれよりも高次の球面収差(Z16、Z25、Z36、Z37)とを分離するためには、ピッチの異なる複数のL/Sパターンの空間像を計測する必要がある。このため、本実施形態では、レチクルマーク板RFM上に、周期方向が異なる、異なるピッチ(ハーフピッチ)を有する複数の周期パターン(例えばそれぞれの空間像のピッチが0.5μm、0.7μm、及び1.0μmなどになるような複数のL/Sパターン)を含む波面収差計測用のマークが、3×11=33箇所に配置されている。 For example, low order spherical aberration (Z 9 ) up to Z 9 from the measured aberration amount of even function aberration is separated from higher order spherical aberration (Z 16 , Z 25 , Z 36 , Z 37 ). In order to do so, it is necessary to measure aerial images of a plurality of L / S patterns having different pitches. For this reason, in the present embodiment, a plurality of periodic patterns having different pitch directions (half pitches) on the reticle mark plate RFM (for example, the pitch of each aerial image is 0.5 μm, 0.7 μm, and Wavefront aberration measurement marks including a plurality of L / S patterns such as 1.0 μm are arranged at 3 × 11 = 33 locations.

そして、33箇所のマークそれぞれについて、各L/Sパターン毎に前述のようにして空間像計測を行い、その計測結果に基づいて偶関数収差の収差量を算出する。   Then, for each of the 33 marks, the aerial image measurement is performed for each L / S pattern as described above, and the aberration amount of the even function aberration is calculated based on the measurement result.

L/Sパターンのピッチによって、低次の球面収差と高次の球面収差とのフォーカス差に関する寄与度、即ちフォーカス差に対するツェルニケ感度(以下、「フォーカス差感度」とも言う)がそれぞれ異なる。そのため、低次の球面収差と高次の球面収差との分離が可能となる。   Depending on the pitch of the L / S pattern, the contribution to the focus difference between the low-order spherical aberration and the high-order spherical aberration, that is, the Zernike sensitivity to the focus difference (hereinafter also referred to as “focus difference sensitivity”) varies. Therefore, it is possible to separate low-order spherical aberration and high-order spherical aberration.

上述したフォーカス差感度は、投影光学系PLの数学モデルを用いた空間像シミュレーションによって求めることができる。例えば、5つの球面収差Z9、Z16、Z25、Z36、Z37を分離するためには、L/Sパターンのピッチ及び高調波の次数の組合せであって、少なくとも5種類の組合せについての基本波成分とその所定次数(3次又は5次)の高調波成分とのフォーカス差δFを算出し、そのフォーカス差δFと、下の表2に示されるその組合せでのツェルニケ感度を用いて連立方程式を作成し、それを解けば良い。なお、求められたフォーカス差の数が、求める球面収差の数よりも多い場合などには、最小二乗法を用いて、各偶関数収差の各々の収差量を求めるようにしても良い。また、デューティ50%のL/Sパターンには、基本的に偶数次の空間周波数成分が存在しないため、所定次数の空間周波数成分として、奇数次の空間周波数成分を用いるのが望ましい。 The focus difference sensitivity described above can be obtained by aerial image simulation using a mathematical model of the projection optical system PL. For example, in order to separate five spherical aberrations Z 9 , Z 16 , Z 25 , Z 36 , and Z 37 , a combination of the pitch of the L / S pattern and the harmonic order, and at least five combinations The focus difference δF between the fundamental wave component and the harmonic component of the predetermined order (third or fifth order) is calculated, and the focus difference δF and the Zernike sensitivity in the combination shown in Table 2 below are used. Create simultaneous equations and solve them. Note that when the number of obtained focus differences is larger than the number of spherical aberrations to be obtained, the aberration amount of each even function aberration may be obtained by using the least square method. Further, since there is basically no even-order spatial frequency component in the 50% duty L / S pattern, it is desirable to use an odd-order spatial frequency component as the spatial frequency component of a predetermined order.

上で説明した方法を含む、空間像計測装置を用いた種々の波面収差の計測方法については、例えば国際公開第2004/0597101号パンフレットなどに詳細に開示されている。上記の方法に代えて、上記国際公開第2004/0597101号パンフレットに開示される他の方法を採用しても良い。   Various wavefront aberration measurement methods using the aerial image measurement device, including the method described above, are disclosed in detail in, for example, International Publication No. 2004/0597101. Instead of the above method, another method disclosed in the above-mentioned WO 2004/0597101 pamphlet may be adopted.

次のステップ104に進んで、計測結果に基づいて波面データを補正する。これにより、ツェルニケ多項式の第37項以下の偶関数収差、すなわち0θ成分(Z4,Z9,Z16,Z36,Z37)、2θ成分(Z5,Z6,Z12,Z13,Z21,Z22,Z32,Z33)及び4θ成分(Z17,Z18,Z28,Z29)が更新される。但し、奇関数収差は予め計測された収差量を基準とする後述するタイマー割り込み処理時に算出され更新された値のままとなる。 Proceeding to the next step 104, the wavefront data is corrected based on the measurement result. Thus, even function aberrations of the 37th term or less of the Zernike polynomial, that is, 0θ component (Z 4 , Z 9 , Z 16 , Z 36 , Z 37 ), 2θ component (Z 5 , Z 6 , Z 12 , Z 13 , Z 21 , Z 22 , Z 32 , Z 33 ) and the 4θ component (Z 17 , Z 18 , Z 28 , Z 29 ) are updated. However, the odd function aberration remains the value calculated and updated at the time of timer interruption processing described later with reference to the aberration amount measured in advance.

次のステップ106では、タイマー割り込みを許可する。これと同時に、後述するフラグFをリセットする(F←0)。これにより、この時点以後、Δtの間隔で、波面収差の照射変動量の予測演算を含むタイマー割り込み処理が繰り返し実行される。このタイマー割り込み処理については後述する。   In the next step 106, timer interruption is permitted. At the same time, a flag F described later is reset (F ← 0). As a result, after this time point, timer interruption processing including prediction calculation of the irradiation fluctuation amount of the wavefront aberration is repeatedly executed at intervals of Δt. This timer interruption process will be described later.

次のステップ108では、不図示のウエハローダを介して、第n番目(ここでは第1番目)のウエハWをウエハステージWST上にロードする。次のステップ110では、例えば特開昭61−44429号公報などに詳細に開示されるEGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)等のウエハアライメントを行い、ウエハW上の全てのショット領域(ここでは、M個のショット領域)の配列座標が求められる。なお、このウエハアライメントに際して、ウエハW上の複数のショット領域のうちの予め選択された所定の複数(少なくとも3個)のサンプルショットのウエハアライメントマークがアライメント系ALGを用いて計測される。   In the next step 108, the nth (here, the first) wafer W is loaded onto wafer stage WST via a wafer loader (not shown). In the next step 110, wafer alignment such as EGA (Enhanced Global Alignment) disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 is performed, and all shot areas on the wafer W (here, M The array coordinates of the shot areas) are obtained. In this wafer alignment, wafer alignment marks of a predetermined plurality (at least three) of sample shots selected from a plurality of shot areas on the wafer W are measured using the alignment system ALG.

次のステップ112では、ウエハW上のショット番号を示す不図示の第2カウンタのカウント値mを「1」に初期化する(m←1)。   In the next step 112, the count value m of a second counter (not shown) indicating the shot number on the wafer W is initialized to “1” (m ← 1).

次のステップ114では、上記ステップ110で求めたウエハW上の各ショット領域の配列座標、及び予め求めたベースライン量に基づいて、ウエハ干渉計54W、レチクル干渉計54Rから送られる位置情報をモニタしつつ、ウエハステージWSTをウエハW上の第m番目(ここではm=1)のショット領域(ここでは、第1ショット領域)の露光のための走査開始位置(加速開始位置)に位置決めするとともに、レチクルステージRSTを走査開始位置に位置決めする。   In the next step 114, the positional information sent from the wafer interferometer 54W and the reticle interferometer 54R is monitored based on the array coordinates of each shot area on the wafer W obtained in step 110 and the baseline amount obtained in advance. However, wafer stage WST is positioned at the scan start position (acceleration start position) for exposure of the mth (here, m = 1) shot area (here, the first shot area) on wafer W. Then, the reticle stage RST is positioned at the scanning start position.

そして、次のステップ116では、第m番目、ここでは第1ショット領域に対する走査露光を行い、レチクルRの回路パターンを投影光学系PLを介してウエハW上の第1ショット領域に縮小転写する。   In the next step 116, scanning exposure is performed on the mth, here, first shot area, and the circuit pattern of the reticle R is reduced and transferred to the first shot area on the wafer W via the projection optical system PL.

この走査露光が終了すると、次のステップ118に進み、m≧M(M:全ショット数)となったかを判断することにより、ウエハW上の全ショット領域への露光が終了したか否かを判断する。ここでは、まだ第1ショット領域への露光が終了したのみであり、m=1であることからここでの判断は否定され、ステップ120に移行し、上記第2カウンタのカウント値mを1インクリメントした後、ステップ114に戻り、ステップ114→116→118→120のループの処理、判断を、ステップ118の判断が肯定されるまで繰り返す。そして、ウエハW上のM個のショット領域に対する露光が終了し、ステップ118における判断が肯定されると、ステップ122に進み、不図示のウエハアンローダを介して、第n枚目(ここでは第1枚目)のウエハWをウエハステージWST上からアンロードする。   When this scanning exposure is completed, the process proceeds to the next step 118, where it is determined whether m ≧ M (M: number of all shots), thereby determining whether exposure to all shot areas on the wafer W has been completed. to decide. Here, the exposure to the first shot area has only been completed. Since m = 1, the determination here is denied, and the routine proceeds to step 120 where the count value m of the second counter is incremented by 1. After that, the process returns to step 114, and the processing and determination of the loop of steps 114 → 116 → 118 → 120 are repeated until the determination of step 118 is affirmed. When the exposure on the M shot areas on the wafer W is completed and the determination in step 118 is affirmed, the process proceeds to step 122, and the nth sheet (here, the first one) is passed through a wafer unloader (not shown). The first wafer W is unloaded from the wafer stage WST.

次のステップ124では、第1カウンタのカウント値n=N(N:露光予定のウエハ枚数)である、及び露光終了の指示がオペレータによりなされた、のいずれかの条件を満足するか否かを判断することにより、露光終了か否かを判断する。ここでは、まだ1枚目のウエハに対する露光が終了しただけなので、このステップ124における判断は否定され、ステップ126に移行してタイマー割り込みを禁止する。これにより、Δtの間隔で、繰り返し実行されていたタイマー割り込み処理が行われなくなる。   In the next step 124, it is determined whether or not a condition that the count value of the first counter is n = N (N: the number of wafers to be exposed) and that an instruction to end exposure is given by the operator is satisfied. By determining, it is determined whether or not the exposure is completed. Here, since the exposure for the first wafer has only been completed, the determination at step 124 is denied, and the routine proceeds to step 126 to prohibit timer interruption. As a result, the timer interrupt process that has been repeatedly executed at intervals of Δt is not performed.

次のステップ128では、第1カウンタのカウント値nを1インクリメントした後、ステップ103に戻り、以後ステップ103以降の処理、判断を繰り返す。   In the next step 128, after the count value n of the first counter is incremented by 1, the process returns to step 103, and thereafter, the processing and determination after step 103 are repeated.

これにより、第2枚目以降のウエハWに対して前述した第1枚目のウエハと同様の処理が行われ、このようにして、第N枚目のウエハ上の各ショット領域に対するステップ・アンド・スキャン方式でのレチクルRのパターン転写が終了する、あるいはその途中で露光終了の指示がオペレータによってなされる、のいずれかの条件が満足されると、ステップ124における判断が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。   As a result, the same processing as that for the first wafer described above is performed on the second and subsequent wafers W. In this way, step-and-steps for each shot area on the N-th wafer are performed. If any of the conditions that the pattern transfer of the reticle R in the scanning mode is completed or an exposure end instruction is given in the middle of the scanning is satisfied, the determination in step 124 is affirmed, and this routine A series of processing ends.

次に、サンプリング時間Δtの間隔で行われる、上述のタイマー割り込み処理について説明する。図4には、この割り込み処理ルーチンのフローチャートが示されている。この場合、前述の如く、フラグFはリセットされている(F=0)。   Next, the above-described timer interruption process performed at the sampling time Δt will be described. FIG. 4 shows a flowchart of this interrupt processing routine. In this case, as described above, the flag F is reset (F = 0).

この割り込み処理ルーチンでは、まず、ステップ200において、上記のフラグF=0であるか否かを判断することにより、第1回目の処理であるか否かを判断する。ここで、第1回目の処理の場合には、前述の如く、フラグF=0であるから、ここでの判断は肯定され、ステップ202に進んでフラグFを立てる(F←1)。その後、ステップ206において、前述のステップ104で更新された新しい波面のデータ(第1計測点〜第n計測点に対応する波面を展開したツェルニケ多項式の第1項の係数Z1〜第37項の係数Z37)及びそれに関連する必要情報、具体的には、その波面収差の算出時における調整量(調整パラメータ)の値、すなわち可動レンズ131〜135の3自由度方向の位置情報などの現在の値を取得する。 In this interrupt processing routine, first, in step 200, it is determined whether or not it is the first processing by determining whether or not the flag F = 0. Here, in the case of the first processing, since the flag F = 0 as described above, the determination here is affirmed, and the routine proceeds to step 202 where the flag F is set (F ← 1). Thereafter, in step 206, the new wavefront data updated in the above-described step 104 (the coefficients Z 1 to 37 of the first term of the Zernike polynomial that expands the wavefront corresponding to the first to nth measurement points) Coefficient Z 37 ) and necessary information related thereto, specifically, the value of the adjustment amount (adjustment parameter) at the time of calculating the wavefront aberration, that is, the position information of the movable lenses 13 1 to 13 5 in the three degrees of freedom direction, etc. Get the current value.

次にステップ210において、次式(5)に基づいて、現在の結像性能を演算する。   Next, in step 210, the current imaging performance is calculated based on the following equation (5).

f=Wa・ZS ……(5)
ここで、fは、次式(6)で表される結像性能であり、ZSは、前述のステップ100で取得した次式(8)で示されるZSファイルのデータである。また、Waは前記ステップ206で取得した次式(7)で示される波面(波面収差)のデータである。
f = Wa · ZS (5)
Here, f is the imaging performance represented by the following equation (6), and ZS is the data of the ZS file represented by the following equation (8) acquired in step 100 described above. Wa is the data of the wavefront (wavefront aberration) represented by the following equation (7) acquired in step 206.

Figure 0004793683
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Figure 0004793683
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Figure 0004793683
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式(6)において、fi,1(i=1〜33)は、i番目の計測点におけるDisx、fi,2はi番目の計測点におけるDisy、fi,3はi番目の計測点におけるCMV、fi,4はi番目の計測点におけるCMH、fi,5はi番目の計測点におけるCMR、fi,6はi番目の計測点におけるCML、fi,7はi番目の計測点におけるCFV、fi,8はi番目の計測点におけるCFH、fi,9はi番目の計測点におけるCFR、fi,10はi番目の計測点におけるCFL、fi,11はi番目の計測点におけるSAV、fi,12はi番目の計測点におけるSAHを、それぞれ示す。 In Equation (6), f i, 1 (i = 1 to 33) is Dis x at the i-th measurement point, f i, 2 is Dis y at the i-th measurement point, and f i, 3 is the i-th measurement point. CM V and fi , 4 at the measurement point are CM H at the i-th measurement point, fi , 5 are CM R at the i-th measurement point, and fi , 6 are CM L and fi at the i- th measurement point. , 7 is CF V at the i-th measurement point, f i, 8 is CF H at the i-th measurement point, f i, 9 is CF R at the i-th measurement point, and fi , 10 are the i-th measurement point. CF L , f i, 11 in FIG. 4 indicate SA V at the i-th measurement point, and f i, 12 indicate SA H at the i-th measurement point, respectively.

また、式(7)において、Zi,jは、i番目の計測点における波面を展開したツェルニケ多項式の第j項(j=1〜37)の係数を示す。 In Equation (7), Z i, j represents the coefficient of the j-th term (j = 1 to 37) of the Zernike polynomial that expands the wavefront at the i-th measurement point.

また、式(8)において、bp,q(p=1〜37、q=1〜12)は、ZSファイルの各要素を示し、このうちbp,1は波面収差を展開したツェルニケ多項式の第p項の1λ当たりのDisxの変化、bp,2は第p項の1λ当たりのDisyの変化、bp,3は第p項の1λ当たりのCMVの変化、bp,4は第p項の1λ当たりのCMHの変化、bp,5は第p項の1λ当たりのCMRの変化、bp,6は第p項の1λ当たりのCMLの変化、bp,7は第p項の1λ当たりのCFVの変化、bp,8は第p項の1λ当たりのCFHの変化、bp,9は第p項の1λ当たりのCFRの変化、bp,10は第p項の1λ当たりのCFLの変化、bp,11は第p項の1λ当たりのSAVの変化、bp,12は第p項の1λ当たりのSAHの変化をそれぞれ示す。 In the equation (8), b p, q (p = 1 to 37, q = 1 to 12) represents each element of the ZS file, among which b p, 1 is a Zernike polynomial in which wavefront aberration is developed. Change of Dis x per 1λ of p-term, b p, 2 is change of Dis y per 1λ of p-term, b p, 3 is change of CM V per 1λ of p-term, b p, 4 Is the change in CM H per 1λ of the p term, b p, 5 is the change in CM R per 1λ of the p term, b p, 6 is the change in CM L per 1λ of the p term, b p, 7 is the change in CF V per 1λ of the p term, b p, 8 is the change in CF H per 1λ of the p term, b p, 9 is the change in CF R per 1λ of the p term, b p , 10 change in CF L per 1λ of the p sections, b p, 11 changes in SA V per 1λ of the p sections, b p, 12 is a variation of the SA H per 1λ of the p sections respectively Show.

次のステップ212では、ステップ210で算出した結像性能f及びそのターゲットftの一列化(1次元化)を行う。ターゲットftは、次式(9)のような33行12列のマトリックスで表される。通常、結像性能(収差)の目標値は零であることが望ましいので、この式(20)の右辺のマトリックスの各要素は、通常は全て0である。 In the next step 212, the imaging performance f calculated in step 210 and its target ft are aligned (one-dimensional). The target f t is represented by a matrix of 33 rows and 12 columns as in the following equation (9). Usually, it is desirable that the target value of the imaging performance (aberration) is zero, and therefore, each element of the matrix on the right side of the equation (20) is usually zero.

Figure 0004793683
Figure 0004793683

次のステップ216では、調整パラメータの変化量(調整量)を計算する。以下、このステップ216における処理を詳述する。前述の一列化後の結像性能のターゲットftと、一列化後の結像性能fと、前述の2次元化後の結像性能変化表Bと、調整パラメータの調整量dxとの間には、次式(10)の関係がある。 In the next step 216, a change amount (adjustment amount) of the adjustment parameter is calculated. Hereinafter, the processing in step 216 will be described in detail. And target f t of the imaging performance after a row of the foregoing, the imaging performance f after a row of, between the imaging performance change table B after two-dimensional described above, the adjustment amount dx of the adjustment parameters Is related by the following equation (10).

(ft−f)=B・dx ……(10)
ここで、dxは、各調整パラメータの調整量を要素とする次式(11)で示される19行1列のマトリックスである。また、(ft−f)は、次式(12)で示される396行1列のマトリックスである。
(F t −f) = B · dx (10)
Here, dx is a matrix of 19 rows and 1 column represented by the following expression (11) having the adjustment amount of each adjustment parameter as an element. Further, ( ft− f) is a 396 × 1 matrix expressed by the following equation (12).

Figure 0004793683
Figure 0004793683

Figure 0004793683
上式(10)を最小自乗法で解くと、次式のようになる。
Figure 0004793683
When the above equation (10) is solved by the least square method, the following equation is obtained.

dx=(BT・B)-1・BT・(ft−f) ……(13)
ここで、BTは、前述の結像性能変化表Bの転置行列であり、(BT・B)-1は、(BT・B)の逆行列である。
dx = (B T · B) −1 · B T · ( ft −f) (13)
Here, B T is a transposed matrix of the aforementioned imaging performance change table B, and (B T · B) −1 is an inverse matrix of (B T · B).

次のステップ218では、その求めた19個の調整パラメータの調整量に基づいて、各調整部(可動レンズ131〜135及びウエハWのZ位置及び傾斜、並びに照明光の波長シフト量の少なくとも一つ)を制御する。これにより、露光装置が最適化され、露光の際のレチクルパターンの投影像のウエハW上での形成状態が最適化されることとなる。 In the next step 218, based on the obtained adjustment amounts of the 19 adjustment parameters, each adjustment unit (Z position and inclination of the movable lenses 13 1 to 13 5 and the wafer W, and at least the wavelength shift amount of the illumination light). One). As a result, the exposure apparatus is optimized, and the formation state of the projected image of the reticle pattern on the wafer W during exposure is optimized.

次のステップ220では、インテグレータセンサ46の出力DSと、該出力DSに基づいて、像面上の照明光ILの照射領域(露光領域)IAにおける照明光ILの単位面積当たりのパルスエネルギ(露光量)、すなわち像面におけるパルスエネルギ密度[mJ/cm2]を推定する相関係数αとを含む所定の演算式を用いて、投影光学系PLに照射される照明光のエネルギ(照射パワー)を算出する。なお、この照射パワーの算出方法は、例えば特開平11−258498号公報などに詳細に開示される照射量の算出方法と同様であるから、詳細説明は省略する。 In the next step 220, based on the output DS of the integrator sensor 46 and the output DS, the pulse energy (exposure amount) per unit area of the illumination light IL in the irradiation area (exposure area) IA of the illumination light IL on the image plane ), That is, the energy (irradiation power) of the illumination light irradiated to the projection optical system PL using a predetermined arithmetic expression including the correlation coefficient α for estimating the pulse energy density [mJ / cm 2 ] on the image plane. calculate. Note that the method for calculating the irradiation power is the same as the method for calculating the irradiation amount disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-258498, and detailed description thereof will be omitted.

次のステップ222では、その時点でメモリ内に記憶されている波面収差の値を基準とする、波面収差の照射変動量を算出し、メモリ内に保存する。具体的には、上記ステップ220で算出した照射パワーを、予めシミュレーション又は実験等によって取得した波面収差の照射変動の予測演算式に代入し、波面収差(第1計測点〜第n計測点に対応する波面を展開したツェルニケ多項式の第1項の係数Z1〜第37項の係数Z37)の照射変動量を算出する。ここで、上記波面収差の照射変動の予測演算式は、次のような形の式となる。 In the next step 222, an irradiation fluctuation amount of wavefront aberration based on the value of the wavefront aberration stored in the memory at that time is calculated and stored in the memory. Specifically, the irradiation power calculated in step 220 is substituted into a prediction calculation formula for wavefront aberration variation obtained in advance by simulation or experiment, and wavefront aberration (corresponding to the first measurement point to the nth measurement point). The irradiation fluctuation amount of the first term coefficient Z 1 to the 37th term coefficient Z 37 ) of the Zernike polynomial in which the wavefront is expanded is calculated. Here, the calculation formula for predicting the irradiation fluctuation of the wavefront aberration is an expression of the following form.

δX(t)=δX(t−Δt)・exp(−Δt/τ)
+C・W(t)・[1−exp(−Δt/τ)] ……(14)
ここで、上式(14)の左辺のδX(t)は、波面収差(ツェルニケ多項式の各項の係数)の照射変動量、右辺第1項は緩和項、右辺第2項は照射項であり、各変数の意味は以下の通りである。
τ:投影光学系の波面収差の変動の時定数であり、露光条件毎に予め求めてメモリ内にパラメータとして記憶されている定数である。ここで、露光条件とは、前述した光学条件(露光波長、投影光学系の開口数N.A.(最大N.A.、露光時に設定されるN.A.など)、及び照明条件(照明N.A.(照明光学系の開口数N.A.)又は照明σ(コヒーレンスファクタ)、照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布、すなわち2次光源の形状)など)を含む。
C:投影光学系の波面収差の変動率であり、露光条件毎に予め求めてメモリ内にパラメータとして記憶されている定数である。
δX (t) = δX (t−Δt) · exp (−Δt / τ)
+ C · W (t) · [1-exp (−Δt / τ)] (14)
Here, δX (t) on the left side of the above equation (14) is an irradiation fluctuation amount of wavefront aberration (coefficient of each term of the Zernike polynomial), the first term on the right side is the relaxation term, and the second term on the right side is the irradiation term. The meaning of each variable is as follows.
τ: a time constant of fluctuation of wavefront aberration of the projection optical system, which is a constant obtained in advance for each exposure condition and stored as a parameter in the memory. Here, the exposure conditions are the optical conditions described above (exposure wavelength, numerical aperture NA of the projection optical system (maximum NA, NA set during exposure, etc.), and illumination conditions (illumination). NA (the numerical aperture NA of the illumination optical system) or illumination σ (coherence factor), the light quantity distribution of illumination light on the pupil plane of the illumination optical system, that is, the shape of the secondary light source), etc. .
C: Fluctuation rate of wavefront aberration of the projection optical system, which is a constant obtained in advance for each exposure condition and stored as a parameter in the memory.

また、式(14)中の関数W(t)は、前述した照射パワーである。   Further, the function W (t) in the equation (14) is the irradiation power described above.

上記の波面収差の照射変動量を算出した後、本割り込み処理ルーチンの処理を終了する。   After calculating the irradiation fluctuation amount of the wavefront aberration, the processing of this interrupt processing routine is finished.

この一方、第2回目以降の処理に際しては、フラグF=1となっているため、上記ステップ200における判断が否定され、ステップ208に移行して、その時点でメモリ内に格納されている、波面収差の照射変動量δX(t−Δt)の読み込みが行われるとともに、最新の波面のデータが算出された後、前述のステップ210〜220の処理が行われる。   On the other hand, in the second and subsequent processes, since the flag F = 1, the determination in step 200 is negative, the process proceeds to step 208, and the wavefront stored in the memory at that time The reading of the aberration fluctuation amount δX (t−Δt) is performed, and the latest wavefront data is calculated, and then the processing of steps 210 to 220 described above is performed.

以上説明したように、本実施形態に係る露光装置10によると、主制御装置50によって、前述の割り込み処理ルーチンの処理により、照明光ILの照射に伴う投影光学系PLの波面収差の変動情報(照射変動量)の算出(ステップ222)、及びその算出された波面収差の変動情報と現在の露光条件(最適化露光条件)に対応するZSファイル(パターンに関する情報)とに基づいて、照明光ILによりパターンの像を形成する投影光学系PLの光学特性を調整する調整データの算出(ステップ208〜216)が、時間Δtの間隔で繰り返し実行される。これにより、ZSファイル(又はZS)に基づいた投影光学系PLの光学特性の調整データ(調整量)の算出が可能となる。従って、従来のように計測マークを用いて光学系の結像性能の変化を求める場合に比べて、より精度の高い投影光学系PLの光学特性(より正確には投影光学系PLを介したパターンの像の形成状態)の調整データの算出が可能になる。   As described above, according to the exposure apparatus 10 according to the present embodiment, the main controller 50 causes the wavefront aberration variation information (in the projection optical system PL associated with the irradiation of the illumination light IL) by the processing of the interrupt processing routine described above ( The illumination light IL is calculated based on the calculation of the irradiation fluctuation amount (step 222), the fluctuation information of the calculated wavefront aberration, and the ZS file (information on the pattern) corresponding to the current exposure condition (optimized exposure condition). Thus, calculation of adjustment data (steps 208 to 216) for adjusting the optical characteristics of the projection optical system PL that forms the pattern image is repeatedly executed at intervals of time Δt. Thereby, adjustment data (adjustment amount) of the optical characteristics of the projection optical system PL based on the ZS file (or ZS) can be calculated. Therefore, the optical characteristics of the projection optical system PL with higher accuracy (more precisely, the pattern via the projection optical system PL is compared with the conventional case where the change in the imaging performance of the optical system is obtained using the measurement mark. It is possible to calculate adjustment data of the image formation state.

また、本実施形態に係る露光装置10によると、前述の割り込み処理ルーチンの処理により、照明光ILの照射に伴う投影光学系PLの波面収差の変動情報(照射変動量)の算出(ステップ222)、及びその算出された波面収差の変動情報と、現在の露光条件(最適化露光条件)に対応するZSファイル(パターンに関する情報)とに基づく投影光学系PLの光学特性の調整(ステップ208〜216)が、時間Δtの間隔で繰り返し実行される。従って、像形成対象のパターンに関する情報に基づいて投影光学系PLの光学特性が調整されることから、高精度な投影光学系PLの光学特性の調整が可能になる。ここで、本実施形態では、投影光学系PLの光学特性の調整には、結像性能補正コントローラ78を介した可動レンズ131〜135の駆動による調整に加え、Zチルトステージ38の駆動による調整、及び照明光ILの波長のシフトによる調整を含むので、投影光学系PLの光学特性の調整は、厳密には、投影光学系PLにより形成されるパターン像の形成状態の調整を意味する。 Further, according to the exposure apparatus 10 according to the present embodiment, calculation of fluctuation information (irradiation fluctuation amount) of the wavefront aberration of the projection optical system PL accompanying irradiation of the illumination light IL is performed by the processing of the above-described interrupt processing routine (step 222). And adjustment of the optical characteristics of the projection optical system PL based on the calculated wavefront aberration variation information and the ZS file (information on the pattern) corresponding to the current exposure condition (optimized exposure condition) (steps 208 to 216) ) Is repeatedly executed at intervals of time Δt. Therefore, since the optical characteristics of the projection optical system PL are adjusted based on the information related to the pattern to be imaged, the optical characteristics of the projection optical system PL can be adjusted with high accuracy. Here, in the present embodiment, the adjustment of the optical characteristics of the projection optical system PL is performed by driving the Z tilt stage 38 in addition to the adjustment by driving the movable lenses 13 1 to 13 5 via the imaging performance correction controller 78. Since adjustment and adjustment by shifting the wavelength of the illumination light IL are included, the adjustment of the optical characteristics of the projection optical system PL strictly means adjustment of the formation state of the pattern image formed by the projection optical system PL.

また、本実施形態では、前述のステップ103において、偶関数収差(Z4,Z5,Z6,Z9,Z12,Z13,Z16,Z21,Z22,Z25,Z28,Z29,Z32,Z33,Z36,Z37)が計測され、ステップ104において更新される。そして、その後許可されるタイマー割り込み処理において、その更新後の新たな波面データが用いられるので、投影光学系PLの光学特性のうち、特定の成分、この場合偶関数収差を、他の成分(奇関数収差)に比べて、より精度良く調整するための調整データが算出される。 In the present embodiment, even in the above-described step 103, even function aberrations (Z 4 , Z 5 , Z 6 , Z 9 , Z 12 , Z 13 , Z 16 , Z 21 , Z 22 , Z 25 , Z 28 , Z 29 , Z 32 , Z 33 , Z 36 , Z 37 ) are measured and updated in step 104. Then, in the timer interruption process that is permitted thereafter, the new wavefront data after the update is used, so that a specific component of the optical characteristics of the projection optical system PL, in this case even function aberration, is changed to another component (odd). Adjustment data for adjusting with higher accuracy than (function aberration) is calculated.

また、本実施形態の露光装置10によると、前述の割り込み処理ルーチンの処理により、像形成対象のパターン(レチクルR上のデバイスパターン)に応じて高精度に光学特性が調整された投影光学系PLを介して照明光ILによりウエハが露光され、そのウエハ上の各ショット領域にデバイスパターンの像が形成される(ステップ116参照)。従って、ウエハ上の各ショット領域に精度良くパターンの像を形成することが可能になる。   Further, according to the exposure apparatus 10 of the present embodiment, the projection optical system PL in which the optical characteristics are adjusted with high accuracy according to the pattern of the image formation target (device pattern on the reticle R) by the processing of the interrupt processing routine described above. Then, the wafer is exposed to the illumination light IL, and a device pattern image is formed in each shot area on the wafer (see step 116). Therefore, a pattern image can be accurately formed in each shot area on the wafer.

また、本実施形態では、前述の波面収差(ツェルニケ多項式の各項の係数)の照射変動量δX(t)の予測演算式中の時定数τは、露光条件毎に予め求められているので、照明条件、例えば照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布、すなわち2次光源の形状などが変更されても、これに応じた投影光学系PLの波面収差の照射変動量を算出することができ、算出した波面収差の照射変動量と、変更後の照明条件に応じたZSファイルとを用いることで、照明条件の変更に影響を受けることなく、投影光学系PLの光学特性(より正確には投影光学系PLを介したパターンの像の形成状態)の調整データを精度良く算出することができる。   In the present embodiment, the time constant τ in the prediction calculation formula of the irradiation fluctuation amount δX (t) of the wavefront aberration (the coefficient of each term of the Zernike polynomial) is obtained in advance for each exposure condition. Even if the illumination condition, for example, the light amount distribution of illumination light on the pupil plane of the illumination optical system, that is, the shape of the secondary light source is changed, the irradiation fluctuation amount of the wavefront aberration of the projection optical system PL corresponding to this is calculated. By using the calculated irradiation fluctuation amount of the wavefront aberration and the ZS file corresponding to the changed illumination condition, the optical characteristics of the projection optical system PL (more Precisely, the adjustment data of the pattern image formation state via the projection optical system PL can be calculated with high accuracy.

なお、上記実施形態では、パターンに関する情報として、ZSファイル又はZSを用いる場合について説明したが、これに限らず、実際の露光に用いられるレチクルR上に形成されたパターンの種類、パターンの数、パターンの配列方向の少なくとも1つを含む情報を、ZSファイル又はZSに代えて用いることとしても良い。かかる場合、上記実施形態と同様にして算出された波面収差の変動情報と、そのパターンに関する情報とに基づいて、投影光学系の光学特性を調整する調整データを算出することで、従来のように計測マークを用いる場合、換言すれば露光に用いられるパターン(像形成対象のパターン)を考慮しない場合に比べて、より精度の高い投影光学系の光学特性(又は投影光学系を介したパターンの像の形成状態)の調整データの算出が可能になる。   In the above-described embodiment, the case where a ZS file or ZS is used as the information on the pattern has been described. However, the present invention is not limited to this, and the type of pattern formed on the reticle R used for actual exposure, the number of patterns, Information including at least one of the pattern arrangement directions may be used in place of the ZS file or ZS. In this case, the adjustment data for adjusting the optical characteristics of the projection optical system is calculated based on the fluctuation information of the wavefront aberration calculated in the same manner as in the above embodiment and the information related to the pattern, as in the conventional case. In the case of using the measurement mark, in other words, the optical characteristics of the projection optical system with higher accuracy (or the image of the pattern via the projection optical system) than in the case where the pattern used for exposure (pattern for image formation) is not considered. Adjustment data) can be calculated.

また、上記実施形態において、レチクルR上のパターン領域に複数種類のパターン、例えば線幅(ハーフピッチ)の異なる複数種類のL/Sパターンが形成されている場合、そのうちの1つのパターン(最適化対象パターン)の像の形成条件を、他のパターンの像の形成条件に比べてより最適化したい場合などには、その最適化対象パターンに対応したZSファイル又はZSを、前述の最適化演算(ステップ210〜216)で用いるように、予めオペレータが主制御装置50に対して入力装置34を介して指示できるように、処理アルゴリズム(ソフトウェアプログラム)を変更しておけば良い。このようにすることにより、前述の最適化演算の演算結果として、最適化対象パターンの像の形成条件を、他のパターンの像の形成条件に比べてより最適化できる投影光学系によるパターン像の形成状態の調整データを得ることができる。   In the above embodiment, when a plurality of types of patterns, for example, a plurality of types of L / S patterns having different line widths (half pitches) are formed in the pattern region on the reticle R, one of the patterns (optimization) For example, when it is desired to optimize the image formation conditions of the target pattern) as compared to the image formation conditions of other patterns, the ZS file or ZS corresponding to the optimization target pattern is converted into the optimization calculation ( As used in steps 210 to 216), the processing algorithm (software program) may be changed so that the operator can instruct the main controller 50 via the input device 34 in advance. In this way, as a result of the above-described optimization calculation, the image formation condition of the pattern to be optimized can be optimized more appropriately than the image formation conditions of other pattern images. Formation state adjustment data can be obtained.

また、上記の場合において、複数種類のパターンの像の全ての形成条件を同程度に最適化したい場合には、個々のパターンに対応したZSファイル又はZSを、前述の最適化演算(ステップ210〜216)で用いるように、予めオペレータが主制御装置50に対して入力装置34を介して指示できるように、処理アルゴリズム(ソフトウェアプログラム)を変更しておけば良い。   Further, in the above case, when it is desired to optimize all the formation conditions of the images of the plurality of types of patterns to the same extent, the ZS file or ZS corresponding to each pattern is converted into the optimization calculation (steps 210 to 210). 216), the processing algorithm (software program) may be changed in advance so that the operator can instruct the main controller 50 via the input device 34.

なお、上記実施形態では、ステップ103で、偶関数収差のみを計測し、ステップ104において偶関数収差のみを更新するものとしたが、これは次のような理由による。   In the above embodiment, only the even function aberration is measured in Step 103 and only the even function aberration is updated in Step 104. This is for the following reason.

すなわち、照射変動の影響では、像面がシフトするだけであり、結像性能には影響しないからである。また、そのため、照射変動による波面収差量が残っていても、ウエハ上の照射領域内の収差量が均一になるように、投影光学系PLの光学特性の調整データを算出しており、それで十分だからである。ここで、調整データとは、波面収差量が零になっていないが、照射領域内の収差量がほぼ均一になるようなデータ、すなわち、照射変動によってシフトした像面の位置を変化させるデータを含む。   In other words, the effect of irradiation variation only shifts the image plane and does not affect the imaging performance. For this reason, adjustment data for the optical characteristics of the projection optical system PL is calculated so that the amount of aberration in the irradiation area on the wafer is uniform even if the amount of wavefront aberration due to irradiation fluctuation remains. That's why. Here, the adjustment data refers to data that the wavefront aberration amount is not zero, but that the aberration amount in the irradiation area is substantially uniform, that is, data that changes the position of the image plane shifted by irradiation fluctuation. Including.

なお、上記実施形態の露光装置において、前述の最適化演算に関する条件設定として、例えば国際公開第03/065428号パンフレットに開示されるように、投影光学系の光学特性(結像性能(収差など)を含む)の許容値、制約条件、光学特性(結像性能(収差など)を含む)のウエイトなどを設定できるようにしておいても良い。例えば、光学特性のウエイトを設定できるようにすることにより、投影光学系の光学特性のうち、特定の成分を、他の成分に比べて、より最適に調整する調整データを、前述の最適化演算で得ることができる。例えば、ディストーションDisx、Disyのウエイトを1より大きく、他の10種類の結像性能のウエイトを1とすることで、主としてディストーションを調整するための調整データを得ることができる。また、2種類の球面収差であるSAV、SAHのウエイトを1より大きく、他の10種類の結像性能のウエイトを1とすることで、主として球面収差及びデフォーカスを調整するための調整データを得ることができる。 In the exposure apparatus of the above-described embodiment, as the condition setting related to the optimization calculation, as disclosed in, for example, International Publication No. 03/065428, optical characteristics (imaging performance (aberration, etc.) of the projection optical system. It is also possible to set a tolerance value, a constraint condition, and a weight of optical characteristics (including imaging performance (including aberration)). For example, by making it possible to set the weight of the optical characteristics, adjustment data that adjusts the specific component of the optical characteristics of the projection optical system more optimally than other components can be calculated using the aforementioned optimization calculation. Can be obtained at For example, adjustment data for mainly adjusting distortion can be obtained by setting the weights of distortions Dis x and Dis y to be greater than 1 and setting the weights of the other 10 types of imaging performance to 1. Also, the adjustment for mainly adjusting the spherical aberration and the defocus is made by setting the weights of the two types of spherical aberrations SA V and SA H to be larger than 1 and the other 10 types of imaging performance weights to 1. Data can be obtained.

この他、前述の式(8)の右辺のマトリックスの第1行、第2行の要素bp,1とbp.,2(p=1〜37)以外の要素が全て0である、ZSファイルを予め用意し、このZSファイルを最適化演算で使用することを、オペレータが外部から指示できるようにしておくことで、主としてディストーションを調整するための調整データを得ることができる。同様に、前述の式(8)の右辺のマトリックスの第11行、第12行の要素bp,11とbp.,12以外の要素が全て0である、ZSファイルを予め用意し、このZSファイルを最適化演算で使用することを、オペレータが外部から指示できるようにしておくことで、主として球面収差及びデフォーカスを調整するための調整データを得ることができる。 In addition, all elements other than the elements b p, 1 and b p., 2 (p = 1 to 37) in the first row and the second row of the matrix on the right side of the above equation (8) are all zero. By preparing a file in advance and allowing the operator to instruct from the outside that this ZS file should be used in the optimization calculation, adjustment data mainly for adjusting distortion can be obtained. Similarly, a ZS file is prepared in advance, in which the elements b p, 11 and b p., 12 other than the elements b p, 11 and b p., 12 in the matrix on the right side of the above equation (8) are all zero . By allowing the operator to instruct the use of the ZS file in the optimization calculation from the outside, adjustment data for mainly adjusting the spherical aberration and the defocus can be obtained.

また、上記実施形態では、ステップ103において、空間像計測装置59を用いて波面収差を計測する場合について説明したが、これは、計測時間を必要以上に長くしないために、このようにしたものであって、計測にある程度の時間をかけても良いのであれば、前述したシャック−ハルトマン(Shack-Hartman)方式の波面収差計測器を用いて、投影光学系の波面収差を計測しても良い。この場合、ツェルニケ多項式の第37項以下の全ての係数(収差成分)を求め、ステップ104において、その計測結果に基づいて、Z1〜Z37の全てを更新しても良い。このようにすると、前述した実施形態に比べてもより高精度な投影光学系の光学特性の調整が可能になる。 In the above embodiment, the case where the wavefront aberration is measured using the aerial image measurement device 59 in step 103 has been described. This is done in order to prevent the measurement time from becoming longer than necessary. If a certain amount of time may be taken for measurement, the wavefront aberration of the projection optical system may be measured using the aforementioned Shack-Hartman wavefront aberration measuring instrument. In this case, all coefficients (aberration components) in the 37th term or less of the Zernike polynomial may be obtained, and in step 104, all of Z 1 to Z 37 may be updated based on the measurement result. In this way, it is possible to adjust the optical characteristics of the projection optical system with higher accuracy than in the embodiment described above.

また、上記実施形態では、各ウエハのロード直前に投影光学系の波面収差を計測して波面のデータを更新する、波面収差のキャリブレーションを行うものとしたが、これに限らず、所定枚数のウエハの露光が終了する度、あるいは所定の時間的インターバルで波面収差のキャリブレーションを行うようにしても良い。   Further, in the above embodiment, the wavefront aberration is calibrated by measuring the wavefront aberration of the projection optical system and updating the wavefront data immediately before each wafer is loaded. The wavefront aberration may be calibrated every time the wafer exposure is completed or at a predetermined time interval.

また、ステップ103の計測によって、ツェルニケ多項式の第37項以下の偶関数収差のみならず、第37項までの奇関数収差をも求めても良いし、第37項以下の項のうち、一部の項の係数のみを求めても良い。この他、例えば第1項〜81項までの少なくとも一部の項の係数を求めても良いし、ツェルニケ多項式の任意のn項までの少なくとも一部の項の係数を求めても良い。いずれにしても、そのn項までに応じた計算式を用いて、投影光学系の光学特性を調整する調整データを算出することとすれば良い。   In addition, by the measurement in step 103, not only the even function aberration of the Zernike polynomial in the 37th term but also the odd function aberration up to the 37th term may be obtained. Only the coefficient of the term may be obtained. In addition, for example, the coefficients of at least some of the terms from the first term to the 81st term may be obtained, or the coefficients of at least some of the terms up to any n terms of the Zernike polynomial may be obtained. In any case, adjustment data for adjusting the optical characteristics of the projection optical system may be calculated using a calculation formula corresponding to the n term.

また、上記実施形態において、照明光として、例えばDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。   In the above embodiment, as illumination light, for example, erbium (or both erbium and ytterbium) is doped with, for example, a single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser. A harmonic wave amplified by a fiber amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

また、光源としては、ArFエキシマレーザ光源に限らず、波長248nmのレーザ光を発生するKrFエキシマレーザ光源や、波長157nmのF2レーザ光、波長146nmのKr2レーザ光、波長126nmのAr2レーザ光などの真空紫外光を発生する光源を使用しても良い。 The light source is not limited to an ArF excimer laser light source, but a KrF excimer laser light source that generates laser light with a wavelength of 248 nm, an F 2 laser light with a wavelength of 157 nm, a Kr 2 laser light with a wavelength of 146 nm, or an Ar 2 laser with a wavelength of 126 nm. A light source that generates vacuum ultraviolet light such as light may be used.

また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。   The magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also an equal magnification or an enlargement system. The projection optical system may be not only a refractive system but also a reflective system or a catadioptric system, and the projected image may be an inverted image or an erect image.

なお、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(いわゆるステッパ)あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも好適に適用することができる。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the step-and-scan type scanning exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the step-and-repeat type exposure apparatus ( The present invention can also be suitably applied to a so-called stepper) or step-and-stitch type exposure apparatus.

この他、例えば国際公開第2004/053955号パンフレットなどに開示される、投影光学系PLとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。   In addition, the present invention may be applied to an immersion type exposure apparatus in which a liquid is filled between the projection optical system PL and the wafer, which is disclosed in, for example, pamphlet of International Publication No. 2004/053955.

なお、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6,778,257号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク)を用いても良い。   In the above embodiment, a light transmission type mask (reticle) in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used. Instead of this mask, for example, As disclosed in US Pat. No. 6,778,257, an electronic mask (variable molding mask) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed is used. May be.

また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はウエハに限られるものでなく、例えばガラスプレートなどでも良い。   Further, the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, a thin film magnetic head, a micromachine, and DNA The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a chip or the like. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern. Note that the object to be exposed is not limited to a wafer, and may be a glass plate, for example.

また、例えば半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいてレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、及び検査ステップ等を経て製造される。   In addition, for example, in the case of a semiconductor device, a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on this design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment. Manufactured through a wafer transfer step, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like.

以上説明したように、本発明の算出方法及び調整方法は、光学系の光学特性を調整するのに適している。また、本発明の露光方法は、物体上にパターンの像を形成するのに適している。また、本発明の像形成状態調整システムは、パターンの像の形成状態を調整するのに適している。また、本発明の露光装置は、物体上にパターンの像を形成するのに適している。   As described above, the calculation method and adjustment method of the present invention are suitable for adjusting the optical characteristics of the optical system. The exposure method of the present invention is suitable for forming a pattern image on an object. The image forming state adjusting system of the present invention is suitable for adjusting the image forming state of the pattern. The exposure apparatus of the present invention is suitable for forming a pattern image on an object.

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment. スリット板に形成された複数のスリットの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the some slit formed in the slit board. 露光処理動作についての主制御装置50の処理アルゴリズムを簡略化して示すフローチャートである。It is a flowchart which simplifies and shows the processing algorithm of the main controller 50 about exposure processing operation. 割り込み処理ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of an interrupt processing routine.

符号の説明Explanation of symbols

10…露光装置、131〜135…可動レンズ、38…Z・チルトステージ、14…光源(ビーム源)、50…主制御装置、78…結像性能補正コントローラ、IL…照明光(エネルギビーム)、PL…投影光学系(光学系)、W…ウエハ(物体)。 10 ... exposure apparatus, 131-134 5 ... movable lens, 38 ... Z · tilt stage, 14 ... light source (radiation source), 50 ... main control unit, 78 ... imaging performance correction controller, IL ... illumination light (energy beam ), PL: projection optical system (optical system), W: wafer (object).

Claims (17)

エネルギビームにより複数のパターンの像を形成する光学系の光学特性を調整する調整データを算出する算出方法であって、
前記エネルギビームの照射に伴う前記光学系の波面収差の変動情報を算出する工程と;
算出された前記波面収差の変動情報と、前記複数のパターンに関する情報とに基づいて、前記エネルギビームの照射による前記光学系の光学特性の変化を、前記複数のパターンに含まれる第1パターン及び前記第1パターンと異なる第2パターンのうち、前記第2パターンに対して最適になるように補正するための前記調整データを算出する工程と;を含む算出方法。
A calculation method for calculating adjustment data for adjusting optical characteristics of an optical system that forms an image of a plurality of patterns by an energy beam,
Calculating fluctuation information of wavefront aberration of the optical system accompanying the irradiation of the energy beam;
Based on the calculated fluctuation information of the wavefront aberration and information on the plurality of patterns, a change in optical characteristics of the optical system due to irradiation of the energy beam is included in the first pattern and the plurality of patterns. Calculating the adjustment data for correcting the second pattern different from the first pattern so as to be optimal with respect to the second pattern .
前記変動情報は、前記パターンの形成時に、前記エネルギビームの照射により変動する前記光学系の波面収差の予測情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の算出方法。   The calculation method according to claim 1, wherein the variation information includes prediction information of wavefront aberration of the optical system that varies due to irradiation of the energy beam when the pattern is formed. 前記パターンに関する情報は、パターンの種類、パターンの数、パターンの配列方向の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の算出方法。   The calculation method according to claim 1, wherein the information about the pattern includes at least one of a pattern type, a number of patterns, and a pattern arrangement direction. 記調整データは、前記第1パターンの像の形成条件に比べて前記第2パターンの像の形成条件を最適化するデータを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の算出方法。 Before SL adjustment data, before Symbol claim 1, characterized in that it comprises a data for optimizing the formation conditions of the image of the second pattern in comparison with the conditions for forming the image of the first pattern The calculation method described in 1. 前記調整データは、前記光学系の光学特性のうち、特定の成分を調整するデータであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の算出方法。   The calculation method according to claim 1, wherein the adjustment data is data for adjusting a specific component of the optical characteristics of the optical system. 前記特定の成分は、ディストーション成分、フォーカス成分の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項5に記載の算出方法。   The calculation method according to claim 5, wherein the specific component includes at least one of a distortion component and a focus component. エネルギビームにより複数のパターンの像を形成する光学系の光学特性を調整する調整方法であって、
出された前記波面収差の変動情報と、前記複数のパターンに関する情報とに基づいて、前記エネルギビームの照射による前記光学系の光学特性の変化を、前記複数のパターンに含まれる第1パターン及び前記第1パターンと異なる第2パターンのうち、前記第2パターンに対して最適になるように調整する工程含む調整方法。
An adjustment method for adjusting optical characteristics of an optical system that forms an image of a plurality of patterns with an energy beam,
And fluctuation information calculated out the above wavefront aberration, based on the information regarding the plurality of patterns, a change in the optical properties of the optical system due to irradiation of the energy beam, the first pattern and included in the plurality of patterns It said first pattern and of the different second pattern, the adjustment method comprising the step of adjusting to be optimal with respect to the second pattern.
請求項7に記載の調整方法を用いて前記光学系の光学特性を調整する工程と;
その光学特性が調整された光学系を介してエネルギビームにより物体を露光し、前記物体上にパターンの像を形成する工程と;を含む露光方法。
Adjusting the optical characteristics of the optical system using the adjustment method according to claim 7;
Exposing an object with an energy beam through an optical system whose optical characteristics are adjusted, and forming an image of a pattern on the object.
エネルギビームにより光学系を介して形成される複数のパターンの像の形成状態を調整する像形成状態調整システムであって、
前記エネルギビームの照射に伴う前記光学系の波面収差の変動情報を算出する第1算出装置と;
算出された前記波面収差の変動情報と、前記複数のパターンに関する情報とに基づいて、前記エネルギビームの照射による前記光学系の光学特性の変化を、前記複数のパターンに含まれる第1パターン及び前記第1パターンと異なる第2パターンのうち、前記第2パターンに対して最適になるように補正して、前記光学系を介して形成されるパターンの像の形成状態を調整する調整データを算出する第2算出装置と;を備える像形成状態調整システム。
An image formation state adjustment system that adjusts an image formation state of a plurality of patterns formed by an energy beam through an optical system,
A first calculation device for calculating fluctuation information of the wavefront aberration of the optical system accompanying the irradiation of the energy beam;
Based on the calculated fluctuation information of the wavefront aberration and information on the plurality of patterns, a change in optical characteristics of the optical system due to irradiation of the energy beam is included in the first pattern and the plurality of patterns. Among the second patterns different from the first pattern, correction is made so as to be optimal with respect to the second pattern, and adjustment data for adjusting the image forming state of the pattern formed through the optical system is calculated. An image forming state adjustment system comprising: a second calculation device;
前記変動情報は、前記パターンの形成時に、前記エネルギビームの照射により変動する前記光学系の波面収差の予測情報を含むことを特徴とする請求項9に記載の像形成状態調整システム。   The image forming state adjusting system according to claim 9, wherein the fluctuation information includes prediction information of wavefront aberration of the optical system that fluctuates due to irradiation of the energy beam when the pattern is formed. 前記変動情報は、前記光学系の瞳面における前記エネルギビームの強度分布の変化を含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の像形成状態調整システム。   11. The image forming state adjustment system according to claim 9, wherein the variation information includes a change in intensity distribution of the energy beam on a pupil plane of the optical system. 前記パターンに関する情報は、パターンの種類、パターンの数、パターンの配列方向の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の像形成状態調整システム。   12. The image forming state adjustment system according to claim 9, wherein the information about the pattern includes at least one of a pattern type, a number of patterns, and a pattern arrangement direction. 記調整データは、前記第1パターンの像の形成条件に比べて前記第2パターンの像の形成条件を最適化するデータを含むことを特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の像形成状態調整システム。 Before SL adjustment data, any one of claims 9 to 12, characterized in that pre-Symbol compared to the conditions for forming the image of the first pattern comprising the data to optimize the conditions for forming the image of the second pattern The image forming state adjusting system according to 1. 前記調整データは、前記光学系の光学特性のうち、特定の成分を調整するデータであることを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の像形成状態調整システム。   The image formation state adjustment system according to claim 9, wherein the adjustment data is data for adjusting a specific component of the optical characteristics of the optical system. 前記特定の成分は、ディストーション成分、フォーカス成分の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項14に記載の像形成状態調整システム。   15. The image forming state adjustment system according to claim 14, wherein the specific component includes at least one of a distortion component and a focus component. 算出された前記調整データに基づいて前記光学系の光学特性を調整する調整装置をさらに備える請求項9〜15のいずれか一項に記載の像形成状態調整システム。   The image formation state adjustment system according to any one of claims 9 to 15, further comprising an adjustment device that adjusts optical characteristics of the optical system based on the calculated adjustment data. エネルギビームにより光学系を介して物体上にパターンの像を形成する露光装置であって、
前記光学系の光学特性を調整する請求項9〜16のいずれか一項に記載の像形成状態調整システムと;
前記光学系を介してエネルギビームを照射して前記物体を露光するビーム源と;を備える露光装置。
An exposure apparatus that forms an image of a pattern on an object via an optical system with an energy beam,
The image forming state adjusting system according to any one of claims 9 to 16, which adjusts optical characteristics of the optical system;
A beam source that irradiates the object with an energy beam through the optical system.
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