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JP2006024763A - Evaluating method for exposure apparatus, exposure system, and manufacturing method for device - Google Patents

Evaluating method for exposure apparatus, exposure system, and manufacturing method for device Download PDF

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Publication number
JP2006024763A
JP2006024763A JP2004201839A JP2004201839A JP2006024763A JP 2006024763 A JP2006024763 A JP 2006024763A JP 2004201839 A JP2004201839 A JP 2004201839A JP 2004201839 A JP2004201839 A JP 2004201839A JP 2006024763 A JP2006024763 A JP 2006024763A
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JP
Japan
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exposure
substrate
information
exposure apparatus
characteristic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2004201839A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Kaneko
謙一郎 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2004201839A priority Critical patent/JP2006024763A/en
Publication of JP2006024763A publication Critical patent/JP2006024763A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluating method for exposure apparatuses whereby the more quantitative evaluations than conventional ones are made possible. <P>SOLUTION: The evaluating method for exposure apparatuses has a first process (S102) for memorizing the operational sequences required when performing the exposures of patterns to partitioned regions, a second process (S103) for operating a scanning type exposure apparatus while altering the settings of the operational parameters relative to exposure operations which are included in the abovementioned operational sequences, a third process (S104) for measuring by using the measuring devices provided in the scanning type exposure apparatus with the informations relative to a first characteristic of the scanning type exposure apparatus at the every alteration of the operational parameters, when operating the scanning type exposure apparatus in the second process; and a fourth process (S105) for performing the estimating computations (simulations) of the predetermined performances of the scanning type exposure apparatus, based on the plurality of informations relative to the first characteristic which have been measured in the third process. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、露光装置の評価方法、露光システム、デバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus evaluation method, an exposure system, and a device manufacturing method.

従来より、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、マスク(又はレチクル)に形成された回路パターンを、投影光学系を介してレジスト(感光剤)が塗布された基板(ウエハやガラスプレートなど)上に転写する露光装置が用いられている。露光装置としては、例えば、マスクと基板とを一次元方向に同期移動してマスクのパターンを基板上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ)がある。   Conventionally, in a manufacturing process of an electronic device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element, a circuit pattern formed on a mask (or reticle) is applied to a substrate (wafer or photo resist) coated with a resist (photosensitive agent) via a projection optical system. An exposure apparatus that transfers onto a glass plate or the like is used. As an exposure apparatus, for example, a step-and-scan type scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper) that transfers a mask pattern to each shot area on the substrate by synchronously moving the mask and the substrate in a one-dimensional direction. There is.

露光装置の評価方法としては、感光基板上に転写されたパターンの線幅を走査型電子顕微鏡(SEM)等によって実測し、その測定結果に基づいて投影光学系の結像性能等を算出する方法が一般に知られている。
この他、実際に露光を行うことなく、計測用マスクを照明光により照明し投影光学系によって形成された計測用パターンの空間像(投影像)を計測することにより露光装置の評価を行う方法がある(特許文献1参照)。この方法は、上述したSEM等を用いた実測法に比べて処理時間が短縮されるという利点がある。
特開平10−209031号公報
As an evaluation method for an exposure apparatus, a method is used in which the line width of a pattern transferred onto a photosensitive substrate is measured with a scanning electron microscope (SEM) or the like, and the imaging performance of the projection optical system is calculated based on the measurement result. Is generally known.
In addition to this, there is a method for evaluating an exposure apparatus by actually illuminating a measurement mask with illumination light and measuring a spatial image (projected image) of a measurement pattern formed by a projection optical system without actually performing exposure. Yes (see Patent Document 1). This method has an advantage that the processing time is shortened as compared with the actual measurement method using SEM or the like.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-209031

近年、集積回路の高密度集積化、すなわち回路パターンの微細化が進められており、これに伴い、露光装置に対しても、性能や歩留まり、スループット等に関してより一層の向上が望まれている。特に、性能の向上を図る上で、より定量的な露光装置の評価方法が望まれている。   In recent years, integrated circuits have been integrated at a high density, that is, circuit patterns have been miniaturized, and accordingly, further improvements in performance, yield, throughput, and the like are desired for exposure apparatuses. In particular, in order to improve performance, a more quantitative exposure apparatus evaluation method is desired.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、より定量的な評価が可能な露光装置の評価方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、高品質なデバイスを製造可能なデバイス製造方法を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、露光精度の向上を図ることが可能な露光システムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an exposure apparatus evaluation method capable of more quantitative evaluation.
Another object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of manufacturing a high-quality device.
Another object of the present invention is to provide an exposure system capable of improving exposure accuracy.

本発明は、マスク(R)を載置して二次元平面内を移動するマスクステージ(RST)と、基板(W)を載置して二次元平面内を移動する基板ステージ(WST)とを備え、前記両ステージ(RST,WST)を同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を評価する露光装置の評価方法であって、前記基板上の所定の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する第1工程と、前記動作シーケンスのうち、前記露光動作に関わる動作パラメータの設定を変更しながら前記走査型露光装置を動作せしめる第2工程と、前記第2工程において前記走査型露光装置を動作せしめている時に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を前記走査型露光装置内に設けられている測定装置(54W,54R,60a,60b,46)を用いて、前記動作パラメータが変更される度に測定する第3工程と、前記第3工程で測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算(シミュレーション)する第4工程と、を有することを特徴としている。
上記の評価方法において、前記動作パラメータは、例えば、前記両ステージの同期移動速度と、前記区画領域を露光する際に前記露光ビームが前記基板上で走査される長さと、前記複数の区画領域の前記二次元平面上での位置とのうちの少なくとも一つを含む。
The present invention includes a mask stage (RST) on which a mask (R) is placed and moved in a two-dimensional plane, and a substrate stage (WST) on which a substrate (W) is placed and moved in a two-dimensional plane. A scanning exposure apparatus that sequentially irradiates the pattern on the mask onto a plurality of partitioned areas on the substrate by illuminating the mask with an exposure beam while moving both the stages (RST, WST) synchronously. An exposure apparatus evaluation method for evaluating performance, wherein a first step of storing an operation sequence at the time of performing exposure of the pattern on a predetermined partition region on the substrate, and the exposure of the operation sequence. A second step of operating the scanning exposure apparatus while changing the setting of operation parameters relating to the operation, and the scanning exposure when operating the scanning exposure apparatus in the second step. A third step of measuring information on the first characteristic of the device each time the operating parameter is changed using a measuring device (54W, 54R, 60a, 60b, 46) provided in the scanning exposure apparatus And a fourth step of estimating (simulating) the predetermined performance of the scanning exposure apparatus based on information on the plurality of first characteristics measured in the third step. .
In the above evaluation method, the operating parameters include, for example, the synchronous movement speed of the two stages, the length that the exposure beam is scanned on the substrate when exposing the partitioned area, and the plurality of partitioned areas. At least one of the positions on the two-dimensional plane.

この評価方法によれば、動作パラメータの設定を変更しながら露光装置の特性を測定し、その測定結果に基づいて露光装置の所定性能を推定演算することにより、露光装置の所定性能について、より定量的な評価が可能となる。   According to this evaluation method, the characteristics of the exposure apparatus are measured while changing the setting of the operation parameter, and the predetermined performance of the exposure apparatus is estimated and calculated based on the measurement result, thereby further quantifying the predetermined performance of the exposure apparatus. Evaluation is possible.

また、本発明は、マスク(R)を載置して二次元平面内を移動するマスクステージ(RST)と、基板(W)を載置して二次元平面内を移動する基板ステージ(WST)とを備え、前記両ステージ(RST,WST)を同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を評価する露光装置の評価方法であって、前記基板上の複数の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する第1工程と、前記動作シーケンスに基づいて前記走査型露光装置を動作せしめる第2工程と、前記第2工程において前記複数の区画領域に対して前記走査型露光装置を動作せしめている時に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を、前記走査型露光装置内に設けられている測定装置(54W,54R,60a,60b,46)を用いて前記複数の区画領域毎に測定する第3工程と、前記第3工程で前記複数の区画領域毎に測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算(シミュレーション)する第4工程と、を有することを特徴としている。   The present invention also provides a mask stage (RST) on which a mask (R) is placed and moved in a two-dimensional plane, and a substrate stage (WST) on which a substrate (W) is placed and moved in a two-dimensional plane. A scanning exposure apparatus that sequentially irradiates the pattern on the mask onto a plurality of partitioned regions on the substrate by illuminating the mask with an exposure beam while moving both the stages (RST, WST) synchronously. An exposure apparatus evaluation method for evaluating a predetermined performance of a first step of storing an operation sequence when performing exposure of the pattern on a plurality of partitioned regions on the substrate, and based on the operation sequence A second step of operating the scanning exposure apparatus, and a first characteristic of the scanning exposure apparatus when the scanning exposure apparatus is operated for the plurality of partitioned areas in the second step. A third step of measuring information for each of the plurality of partitioned regions using a measuring device (54W, 54R, 60a, 60b, 46) provided in the scanning exposure apparatus; and the third step And a fourth step of estimating and calculating (simulating) the predetermined performance of the scanning exposure apparatus based on information on the plurality of first characteristics measured for each of the plurality of partitioned regions.

この評価方法によれば、複数の区画領域毎に露光装置の特性を測定し、その測定結果に基づいて露光装置の所定性能を推定演算することにより、露光装置の所定性能について、より定量的な評価が可能となる。   According to this evaluation method, the characteristics of the exposure apparatus are measured for each of a plurality of divided regions, and the predetermined performance of the exposure apparatus is estimated and calculated based on the measurement result, whereby the predetermined performance of the exposure apparatus is more quantitatively determined. Evaluation is possible.

上記の各評価方法において、前記所定性能は、例えば、前記走査型露光措置の露光動作により前記基板上に転写されるパターン像の線幅の均一性、及び該パターン像のコントラストのうちの少なくとも一方を含む。   In each of the above evaluation methods, the predetermined performance is, for example, at least one of the uniformity of the line width of the pattern image transferred onto the substrate by the exposure operation of the scanning exposure measure and the contrast of the pattern image. including.

また、上記の各評価方法において、前記動作シーケンスは、前記マスクステージ及び前記基板ステージの、前記二次元平面内における移動シーケンスを含み、前記第2工程では、前記移動シーケンスに基づいて前記両ステージを移動せしめ、前記測定装置は、前記マスクステージの位置情報を測定する第1干渉計(54R)と、前記基板ステージの位置情報を測定する第2干渉計(54W)とを含み、前記第3工程では、前記第1特性としての前記両ステージ間の同期精度に関する情報を、前記第1干渉計からの出力と前記第2干渉計からの出力とに基づいて測定するとよい。   Further, in each of the evaluation methods, the operation sequence includes a movement sequence of the mask stage and the substrate stage in the two-dimensional plane. In the second step, both stages are performed based on the movement sequence. The measurement apparatus includes a first interferometer (54R) that measures position information of the mask stage and a second interferometer (54W) that measures position information of the substrate stage, and the third step Then, the information regarding the synchronization accuracy between the two stages as the first characteristic may be measured based on the output from the first interferometer and the output from the second interferometer.

また、上記の各評価方法において、前記動作シーケンスは、前記二次元平面と直交する方向における前記基板ステージのフォーカス・レベリング移動シーケンスを含み、前記第2工程では、前記フォーカス・レベリング移動シーケンスに基づいて前記基板ステージを移動せしめ、前記測定装置は、前記基板ステージ上に載置された基板の前記直交方向における位置及び該直交方向に対する傾きに関する情報を測定するフォーカス・レベリングセンサー(60a,60b)を含み、前記第3工程では、前記第1特性としての前記基板ステージの、目標フォーカス・レベリング位置に対する追従性に関する情報を、前記フォーカス・レベリングセンサーからの出力に基づいて測定するとよい。   In each of the evaluation methods, the operation sequence includes a focus / leveling movement sequence of the substrate stage in a direction orthogonal to the two-dimensional plane. In the second step, the operation sequence is based on the focus / leveling movement sequence. The substrate stage is moved, and the measuring device includes focus leveling sensors (60a, 60b) for measuring information on the position of the substrate placed on the substrate stage in the orthogonal direction and the inclination with respect to the orthogonal direction. In the third step, information on the followability of the substrate stage with respect to a target focus / leveling position as the first characteristic may be measured based on an output from the focus / leveling sensor.

また、上記の各評価方法において、前記動作シーケンスは、前記基板を露光する際の露光エネルギー量の設定シーケンスを含み、前記第2工程では、前記設定シーケンスに基づいて、前記複数の区画領域に対する露光エネルギー量を設定し、前記測定装置は、前記第2工程で設定された目標露光エネルギー量で射出される露光ビームの、実際の露光エネルギー量を測定する光電センサ(46)を含み、前記第3工程では、前記第1特性としての、前記目標露光エネルギー量に対する実際の露光エネルギー量の誤差に関する情報を、前記光電センサからの出力に基づいて測定するとよい。   In each evaluation method, the operation sequence includes an exposure energy amount setting sequence for exposing the substrate. In the second step, exposure to the plurality of partitioned regions is performed based on the setting sequence. An energy amount is set, and the measurement apparatus includes a photoelectric sensor (46) for measuring an actual exposure energy amount of an exposure beam emitted with the target exposure energy amount set in the second step, and the third sensor In the step, information regarding an error in an actual exposure energy amount with respect to the target exposure energy amount as the first characteristic may be measured based on an output from the photoelectric sensor.

また、上記の各評価方法において、前記第2工程を行うよりも前に、前記走査型露光装置の第2特性に関する情報を予め測定する第5工程を更に含み、前記第4工程では、前記第3工程で得られた前記第1特性に関する情報と、前記第5工程で得られた前記第2特性に関する情報とを用いた前記推定演算を実行することにより前記所定性能を推定するのがより好ましい。
ここで、前記第2特性は、例えば、前記基板を露光する露光ビームが前記基板上に照射される照射領域内における前記露光ビームのエネルギー均一性を含む。
また、前記第2特性は、例えば、前記マスク上のパターンを前記基板上に投影する投影光学系(PL)の結像特性等を含む。
Each of the evaluation methods further includes a fifth step of measuring in advance information relating to the second characteristic of the scanning exposure apparatus before performing the second step, and in the fourth step, More preferably, the predetermined performance is estimated by executing the estimation calculation using the information on the first characteristic obtained in the third step and the information on the second characteristic obtained in the fifth step. .
Here, the second characteristic includes, for example, energy uniformity of the exposure beam in an irradiation region where the exposure beam for exposing the substrate is irradiated onto the substrate.
The second characteristic includes, for example, an imaging characteristic of a projection optical system (PL) that projects a pattern on the mask onto the substrate.

また、上記の各評価方法において、前記基板上への感光物質の塗布処理に関する情報、及び前記基板に対する現像処理に関する情報のうちの少なくとも一方の情報を入力する第6工程を更に含み、前記第4工程では、前記第3工程で得られた前記第1特性に関する情報と、前記第5工程で得られた前記第2特性に関する情報と、前記第6工程で得られた情報とを用いた前記推定演算を実行することにより前記所定性能を推定するのがさらに好ましい。   Each of the evaluation methods may further include a sixth step of inputting at least one of information related to a photosensitive material coating process on the substrate and information related to a developing process on the substrate, In the step, the estimation using the information on the first characteristic obtained in the third step, the information on the second characteristic obtained in the fifth step, and the information obtained in the sixth step More preferably, the predetermined performance is estimated by performing an operation.

また、本発明は、デバイス製造方法であって、上記評価方法による評価結果に基づいて、前記所定性能が最も良くなるように前記走査型露光装置内で設定される露光条件を最適化する工程と、前記最適化された露光装置を用いて、前記マスク上に形成されたデバイスパターンを前記基板上に転写する工程と、を含むことを特徴としている。   Further, the present invention is a device manufacturing method, the step of optimizing exposure conditions set in the scanning exposure apparatus so that the predetermined performance is the best based on the evaluation result by the evaluation method, And transferring the device pattern formed on the mask onto the substrate using the optimized exposure apparatus.

また、本発明は、マスク(R)を載置して二次元平面内を移動するマスクステージ(RST)と、基板(W)を載置して二次元平面内を移動する基板ステージ(WST)とを備え、前記両ステージ(RST,WST)を同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を推定する露光システムであって、前記基板上の所定の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する記憶装置(11C)と、前記動作シーケンスのうち、前記露光動作に関わる動作パラメータの設定を変更しながら前記走査型露光装置を動作せしめる制御装置(50)と、前記制御装置による制御の下で前記走査型露光装置が動作している時に、前記動作パラメータが変更される度に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を測定する測定装置(54W,54R,60a,60b,46)と、前記測定装置で測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算する演算装置(11)と、を有することを特徴としている。   The present invention also provides a mask stage (RST) on which a mask (R) is placed and moved in a two-dimensional plane, and a substrate stage (WST) on which a substrate (W) is placed and moved in a two-dimensional plane. A scanning exposure apparatus that sequentially irradiates the pattern on the mask onto a plurality of partitioned regions on the substrate by illuminating the mask with an exposure beam while moving both the stages (RST, WST) synchronously. An exposure system for estimating a predetermined performance of the storage device (11C) for storing an operation sequence for performing exposure of the pattern on a predetermined partition region on the substrate; A control device (50) for operating the scanning exposure apparatus while changing the setting of operation parameters relating to the exposure operation; and the scanning exposure apparatus is operating under the control of the control device. Sometimes, each time the operating parameter is changed, a measuring device (54W, 54R, 60a, 60b, 46) that measures information about the first characteristic of the scanning exposure apparatus, and a plurality of measurements measured by the measuring device And an arithmetic unit (11) for estimating and calculating the predetermined performance of the scanning exposure apparatus based on the information on the first characteristic.

また、本発明は、マスク(R)を載置して二次元平面内を移動するマスクステージ(RST)と、基板(W)を載置して二次元平面内を移動する基板ステージ(WST)とを備え、前記両ステージ(RST,WST)を同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を推定する露光システムであって、前記基板上の複数の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する記憶装置(11C)と、前記動作シーケンスに基づいて前記走査型露光装置を動作せしめる制御装置(50)と、前記制御装置による制御の下で前記走査型露光装置を動作せしめている時に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を前記複数の区画領域毎に測定する測定装置(54W,54R,60a,60b,46)と、前記測定装置で前記複数の区画領域毎に測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算する演算装置(11)と、を有することを特徴としている。   The present invention also provides a mask stage (RST) on which a mask (R) is placed and moved in a two-dimensional plane, and a substrate stage (WST) on which a substrate (W) is placed and moved in a two-dimensional plane. A scanning exposure apparatus that sequentially irradiates the pattern on the mask onto a plurality of partitioned regions on the substrate by illuminating the mask with an exposure beam while moving both the stages (RST, WST) synchronously. An exposure system that estimates a predetermined performance of the storage device (11C) that stores an operation sequence when the pattern is exposed to a plurality of partitioned areas on the substrate, and the storage device (11C) based on the operation sequence Information on the first characteristic of the scanning exposure apparatus when the scanning exposure apparatus is operated under the control of the control apparatus (50) for operating the scanning exposure apparatus and the control apparatus Based on the measurement device (54W, 54R, 60a, 60b, 46) for measuring each of the plurality of partitioned areas, and information on the plurality of first characteristics measured for each of the plurality of partitioned areas by the measuring device, And an arithmetic unit (11) for estimating and calculating the predetermined performance of the scanning exposure apparatus.

本発明の露光装置の評価方法によれば、定量的な評価により、露光装置の所定性能についてより正確な評価が可能となる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、露光装置の性能がより定量的に評価されることから、それに基づいて高品質なデバイスの製造が可能となる。
また、本発明の露光システムによれば、露光装置の所定性能がより定量的に評価されることから、それに基づいて露光精度の向上を図ることができる。
According to the exposure apparatus evaluation method of the present invention, it is possible to more accurately evaluate the predetermined performance of the exposure apparatus by quantitative evaluation.
In addition, according to the device manufacturing method of the present invention, the performance of the exposure apparatus is more quantitatively evaluated, so that a high-quality device can be manufactured based on this.
Further, according to the exposure system of the present invention, the predetermined performance of the exposure apparatus is more quantitatively evaluated, so that the exposure accuracy can be improved based on the predetermined performance.

以下、本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
図1は、半導体デバイス製造用の縮小投影型投影露光装置10と、それを管理する管理装置11とを備える露光システム100の構成を概略的に示している。本例の露光装置10は、マスクとしてのレチクルR上に形成されたパターンをステップアンドスキャン方式(スリット状のパターンを投影中に、マスクと感光基板とを互いに逆方向に同期移動させることにより、マスクパターンを基板上に投影露光する方式)により投影光学系PLを介して感光基板としてのウエハWのショット領域(区画領域)に投影する走査型露光装置(スキャニング・ステッパ)である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure system 100 including a reduction projection type projection exposure apparatus 10 for manufacturing a semiconductor device and a management apparatus 11 for managing the same. The exposure apparatus 10 of this example uses a step-and-scan method (by moving the mask and the photosensitive substrate synchronously in opposite directions while projecting a slit-like pattern, by forming a pattern formed on the reticle R as a mask. This is a scanning exposure apparatus (scanning stepper) that projects a mask pattern onto a shot area (partition area) of a wafer W as a photosensitive substrate through a projection optical system PL).

露光装置10は、光源14及び照明光学系12を含む照明系、マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、基板としてのウエハWを保持してXY平面内を自在に移動可能な基板ステージとしてのウエハステージ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、上記各構成要素のうち、光源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 freely moves in an XY plane while holding an illumination system including a light source 14 and an illumination optical system 12, a reticle stage RST that holds a reticle R as a mask, a projection optical system PL, and a wafer W as a substrate. A wafer stage WST as a possible substrate stage and a control system for controlling these are provided. Although not shown in the drawings, the components other than the light source and the control system in the above components are actually environments (not shown) in which environmental conditions such as internal temperature and pressure are maintained with high accuracy. It is housed in a control chamber (environmental chamber).

前記光源14としては、ここでは、一例として、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)又はArFエキシマレーザ光(波長193nm)を出力するエキシマレーザ光源が用いられるものとする。この光源14は、実際には、上記環境制御チャンバが設置されるクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルーム等に設置され、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、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)から成る主制御装置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。   Here, as the light source 14, for example, an excimer laser light source that outputs KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used. This light source 14 is actually installed in a service room or the like having a low degree of cleanness other than the clean room in which the environment control chamber is installed, and illumination light inside the environment control chamber is transmitted via a light transmission optical system (not shown). It is connected to the system 12. The light source 14 is controlled to turn on / off the laser emission, the center wavelength, the spectral half width, the repetition frequency, and the like by a main controller 50 including a workstation (or a microcomputer).

前記照明光学系12は、ビーム整形光学系18、オプティカルインテグレータ(ホモジナイザー)としてのフライアイレンズ22、照明系開口絞り板24、リレー光学系28A,28B、固定レチクルブラインド30A、可動レチクルブラインド30B、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、ロッド型(内面反射型)インテグレータ等を用いても良い。   The illumination optical system 12 includes a beam shaping optical system 18, a fly-eye lens 22 as an optical integrator (homogenizer), an illumination system aperture stop plate 24, relay optical systems 28A and 28B, a fixed reticle blind 30A, a movable reticle blind 30B, a mirror. M, a condenser lens 32, and the like. Note that a rod-type (internal reflection type) integrator or the like may be used as the optical integrator.

前記ビーム整形光学系18内には、光源14でパルス発光されたレーザビームLBの断面形状を、該レーザビームLBの光路後方に設けられたフライアイレンズ22に効率良く入射するように整形するための、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ(いずれも図示省略)等が含まれている。   In the beam shaping optical system 18, in order to shape the cross-sectional shape of the laser beam LB pulsed by the light source 14 so as to efficiently enter the fly-eye lens 22 provided behind the optical path of the laser beam LB. For example, a cylinder lens and a beam expander (both not shown) are included.

前記フライアイレンズ22は、ビーム整形光学系18から出たレーザビームLBの光路上に配置され、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ビーム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 is disposed on the optical path of the laser beam LB emitted from the beam shaping optical system 18, and is a surface light source composed of a number of point light sources (light source images) for illuminating the reticle R with a uniform illuminance distribution. That is, a secondary light source is formed. In this specification, the laser beam emitted from the secondary light source is also referred to as “illumination light IL”.

フライアイレンズ22の射出側焦点面の近傍には、円板状部材から成る照明系開口絞り板24が配置されている。この照明系開口絞り板24には、等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り、輪帯照明用の開口絞り及び変形光源法用の開口絞り等が配置されている。この照明系開口絞り板24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、これによりいずれかの開口絞りが照明光ILの光路上に選択的に設定される。   An illumination system aperture stop plate 24 made of a disk-shaped member is disposed in the vicinity of the exit-side focal plane of the fly-eye lens 22. In this illumination system aperture stop plate 24, an aperture stop made of, for example, a normal circular aperture, an aperture stop for annular illumination, an aperture stop for a modified light source method, and the like are arranged at equal angular intervals. The illumination system aperture stop plate 24 is rotated by a drive device 40 such as a motor controlled by the main control device 50, whereby any aperture stop is selectively placed on the optical path of the illumination light IL. Set to

照明系開口絞り板24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30A,30Bを介在させてリレー光学系(28A,28B)が配置されている。   A beam splitter 26 having a low reflectance and a high transmittance is disposed on the optical path of the illumination light IL emitted from the illumination system aperture stop plate 24, and further, relays are provided on the rear optical path with reticle blinds 30A and 30B interposed therebetween. Optical systems (28A, 28B) are arranged.

固定レチクルブラインド30Aは、レチクルRのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルR上の照明領域IARを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド30Aの近傍に走査方向(ここではX軸方向とする)及び非走査方向(Y軸方向)にそれぞれ対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド30Bが配置され、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を介して照明領域IARを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。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。   The fixed reticle blind 30A is disposed on a surface slightly defocused from the conjugate surface with respect to the pattern surface of the reticle R, and a rectangular opening that defines the illumination area IAR on the reticle R is formed. Further, a movable reticle blind 30B having an opening having a variable position and width in the direction corresponding to the scanning direction (X-axis direction here) and the non-scanning direction (Y-axis direction) in the vicinity of the fixed reticle blind 30A. Is arranged, and the exposure area IAR is further restricted via the movable reticle blind 30B at the start and end of the scanning exposure, thereby preventing unnecessary exposure. 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.

一方、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、且つ光源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。   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 high, and it is high in order to detect the pulse emission of the light source 14. An integrator sensor 46 composed of a light receiving element such as a PIN photodiode having a response frequency is disposed.

このようにして構成された照明系の作用を簡単に説明すると、光源14からパルス発光されたレーザビームは、ビーム整形光学系18に入射して、ここで後方のフライアイレンズ22に効率よく入射するようにその断面形状が整形された後、フライアイレンズ22に入射する。これにより、フライアイレンズ22の射出側焦点面(照明光学系12の瞳面)に2次光源が形成される。この2次光源から射出された照明光ILは、照明系開口絞り板24上のいずれかの開口絞りを通過した後、透過率が大きく反射率が小さなビームスプリッタ26に至る。このビームスプリッタ26を透過した照明光ILは、第1リレーレンズ28Aを経て固定レチクルブラインド30Aの矩形の開口部及び可動レチクルブラインド30Bを通過した後、第2リレーレンズ28Bを通過してミラー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上の照明領域IARを均一な照度分布で照明する。   The operation of the illumination system configured in this way will be briefly described. The laser beam pulsed from the light source 14 enters the beam shaping optical system 18 and efficiently enters the rear fly-eye lens 22 here. After the cross-sectional shape is shaped as described above, the light enters the fly-eye lens 22. Thereby, a secondary light source is formed on the exit-side focal plane of the fly-eye lens 22 (the pupil plane of the illumination optical system 12). The illumination light IL emitted from the secondary light source passes through one of the aperture stops on the illumination system aperture stop plate 24 and then reaches the beam splitter 26 having a high transmittance and a low reflectivity. The illumination light IL transmitted through the beam splitter 26 passes through the first relay lens 28A, passes through the rectangular opening of the fixed reticle blind 30A and the movable reticle blind 30B, passes through the second relay lens 28B, and is reflected by the mirror M. After the optical path is bent vertically downward, the illumination area IAR on the reticle R held on the reticle stage RST is illuminated with a uniform illuminance distribution through the condenser lens 32.

一方、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, 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 passes through a peak hold circuit and an A / D converter (not shown). It is supplied to the main controller 50 through the signal processing device 80 having the same.

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、後述する投影光学系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移動可能となっている。このレチクルステージRSTは、レチクルRの全面が少なくとも投影光学系PLの光軸AXを横切ることができるだけのY軸方向の移動ストロークを有している。   On reticle stage RST, reticle R is fixed by, for example, vacuum suction (or electrostatic suction). Here, the reticle stage RST is two-dimensionally (in the X-axis direction and orthogonal to the X-axis direction) in an XY plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL described later by a reticle stage drive system 56R including a linear motor or the like. It can be finely driven in the Y-axis direction and the rotation direction (θz direction) about the Z-axis orthogonal to the XY plane, and can move on the reticle base RBS at a scanning speed specified in the Y-axis direction. The reticle stage RST has a movement stroke in the Y-axis direction that allows the entire surface of the reticle R to cross at least the optical axis AX of the projection optical system PL.

レチクルステージRST上には、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクルステージ干渉計」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面内の位置はレチクルステージ干渉計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。ここで、実際には、レチクルステージRST上には走査露光時の走査方向(Y軸方向)に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向(X軸方向)に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクルステージ干渉計54RはY軸方向に少なくとも2軸、X軸方向に少なくとも1軸設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡52R、レチクルステージ干渉計54Rとして示されている。   A movable mirror 52R that reflects a laser beam from a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as a “reticle stage interferometer”) 54R is fixed on the reticle stage RST. The position of the reticle stage RST in the XY plane is fixed to the reticle stage RST. The stage interferometer 54R always detects with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. Here, actually, on the reticle stage RST, a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the scanning direction (Y-axis direction) at the time of scanning exposure and a movement having a reflecting surface orthogonal to the non-scanning direction (X-axis direction). The reticle stage interferometer 54R is provided with at least two axes in the Y-axis direction and at least one axis in the X-axis direction. In FIG. 1, these are typically the movable mirror 52R and the reticle stage interferometer 54R. Is shown as

レチクルステージ干渉計54RからのレチクルステージRSTの位置情報は、テーブル制御系としてのステージ制御装置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 stage interferometer 54R is sent to stage controller 70 as a table control system 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等となっている。このため、照明光学系12からの照明光ILによってレチクルR上のスリット状照明領域IARが照明されると、このレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介してそのスリット状照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(部分倒立像)が表面にフォトレジストが塗布されたウエハW上の前記照明領域IARと共役な露光領域IAに形成される。   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 comprising a plurality of lens elements arranged at intervals is used. The projection magnification of the projection optical system PL is, for example, 1/4 or 1/5. For this reason, when the slit illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination optical system 12, the slit illumination is passed through the projection optical system PL by the illumination light IL that has passed through the reticle R. A reduced image (partial inverted image) of the circuit pattern of the reticle R in the area IAR is formed in an exposure area IA conjugate with the illumination area IAR on the wafer W whose surface is coated with a photoresist.

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、その一部の複数枚のレンズエレメントは、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。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特性補正コントローラ78により制御され、これによって、投影光学系PLの結像特性、例えば、像面湾曲、ディストーション、倍率等が補正されるようになっている。すなわち、本実施形態では、上記の駆動可能なレンズエレメントを駆動する駆動素子及びこの駆動量を制御する結像特性補正コントローラ78によって、結像特性補正装置が構成されている。   Among the plurality of lens elements constituting the projection optical system PL, some of the plurality of lens elements are minutely driven by a drive element (not shown) (for example, a piezo element) in the optical axis AX direction and the tilt direction with respect to the XY plane. It is configured to be possible. The drive voltage of each drive element (drive amount of the drive element) is controlled by the imaging characteristic correction controller 78 in accordance with a command from the main controller 50, and thereby the imaging characteristic of the projection optical system PL, for example, the image plane Curves, distortion, magnification, etc. are corrected. That is, in the present embodiment, an imaging characteristic correction device is configured by the driving element that drives the above-described drivable lens element and the imaging characteristic correction controller 78 that controls the driving amount.

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上に搭載された基板テーブルとしてのZチルトステージ38とを含んで構成されている。   Wafer stage WST includes XY stage 42 and Z tilt stage 38 as a substrate table mounted on 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例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持され、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(図1における紙面内左右方向)及びこれに直交するX軸方向(図1における紙面直交方向)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 above the upper surface of the wafer base 16 by an air bearing (not shown) through a clearance of about several μm, for example, and is scanned in the scanning direction by a linear motor (not shown) constituting the wafer stage drive system 56W. Are configured to be capable of two-dimensional drive in the Y-axis direction (left-right direction in the drawing in FIG. 1) and the X-axis direction (direction orthogonal to the drawing in FIG. 1) perpendicular thereto. 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、図2に示されように、3つのZ位置駆動部27A,27B,27C(但し、紙面奥側のZ位置駆動部27Cは不図示)によってXYステージ42上に3点で支持されている。これらのZ位置駆動部27A〜27Cは、Zチルトステージ38下面のそれぞれの支持点を投影光学系PLの光軸方向(Z方向)に独立して駆動する3つのアクチュエータ(例えばボイスコイルモータなど)21A,21B,21C(但し、図2における紙面奥側のアクチュエータ21Cは不図示)と、Zチルトステージ38のZ位置駆動部27A,27B,27Cによる各支持点のアクチュエータ21A,21B,21CによるZ軸方向の駆動量(基準位置からの変位)を検出するセンサとしてのエンコーダ23A〜23C(但し、図2における紙面奥側のエンコーダ23Cは不図示)とを含んで構成されている。ここでエンコーダ23A〜23Cとしては、例えば光学式又は静電容量式等のリニアエンコーダが使用されている。本実施形態では、上記アクチュエータ21A,21B,21CによってZチルトステージ38を、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、すなわち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方向に駆動する駆動装置が構成されている。また、エンコーダ23A〜23Cで計測されるZチルトステージ38のZ位置駆動部27A,27B,27C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では、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)を算出するようになっている。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Z位置駆動部27A〜27C(アクチュエータ21A〜21C及びエンコーダ23A〜23C)を含めてウエハステージ駆動系56Wとして示されている。   As shown in FIG. 2, the Z tilt stage 38 has three points on the XY stage 42 by three Z position driving units 27A, 27B, and 27C (however, the Z position driving unit 27C on the back side of the paper is not shown). It is supported. These Z position driving units 27A to 27C have three actuators (for example, a voice coil motor) that independently drive the respective support points on the lower surface of the Z tilt stage 38 in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL. 21A, 21B, 21C (however, the actuator 21C at the back of the paper surface in FIG. 2 is not shown), and Z by the actuators 21A, 21B, 21C at the respective support points by the Z position driving units 27A, 27B, 27C of the Z tilt stage It includes encoders 23A to 23C (however, the encoder 23C on the back side in FIG. 2 is not shown) as sensors for detecting an axial driving amount (displacement from the reference position). Here, as the encoders 23 </ b> A to 23 </ b> C, for example, optical or electrostatic linear encoders are used. In the present embodiment, the actuator 21A, 21B, 21C causes the Z tilt stage 38 to be tilted with respect to the optical axis AX direction (Z-axis direction) and the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis, that is, the rotational direction around the X axis. The driving device is configured to drive in the θx direction that is and the θy direction that is the rotation direction around the Y axis. Further, the driving amount (displacement amount from the reference point) of each supporting point by the Z position driving units 27A, 27B, and 27C of the Z tilt stage 38 measured by the encoders 23A to 23C is determined by the stage controller 70 and This is supplied to the main controller 50, and the main controller 50 calculates the position and leveling amount (θx rotation amount, θy rotation amount) of the Z tilt stage 38 in the Z-axis direction. In FIG. 1, a linear motor or the like that drives the XY stage 42 and Z position driving units 27A to 27C (actuators 21A to 21C and encoders 23A to 23C) are shown as a wafer stage driving system 56W.

Zチルトステージ38上には、ウエハホルダ25が載置され、このウエハホルダ25によってウエハWが真空吸着(又は静電吸着)によって保持されている。   The wafer holder 25 is placed on the Z tilt stage 38, and the wafer W is held by the wafer holder 25 by vacuum suction (or electrostatic suction).

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、「ウエハステージ干渉計」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ステージ干渉計54Wにより、Zチルトステージ38(ウエハステージWST)のXY面内の位置が例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。   On the Z tilt stage 38, a movable mirror 52W that reflects a laser beam from a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as “wafer stage interferometer”) 54W is fixed. The position in the XY plane of the Z tilt stage 38 (wafer stage WST) is always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example.

ここで、実際には、Zチルトステージ38上には、走査露光時の走査方向であるY軸方向に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向であるX軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これに対応してウエハステージ干渉計もX軸方向、Y軸方向にそれぞれ複数軸設けられ、Zチルトステージ38の4自由度方向(X軸方向、Y軸方向、θx方向、θy方向)の位置が計測可能となっているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡52W、ウエハステージ干渉計54Wとして示されている。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を介してウエハステージWSTのXY面内の位置を制御する。   Here, actually, on the Z tilt stage 38, a movable mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction that is the scanning direction at the time of scanning exposure and a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction that is the non-scanning direction are provided. Corresponding to this, a plurality of wafer stage interferometers are also provided in the X-axis direction and Y-axis direction, respectively, and the four-degree-of-freedom direction of the Z tilt stage 38 (X-axis direction, Y-axis direction, The positions in the [theta] x direction and [theta] y direction) can be measured, but in FIG. 1, these are typically shown as a movable mirror 52W and a wafer stage interferometer 54W. Position information (or speed information) of wafer stage WST is supplied to stage controller 70 and main controller 50 via this. Stage controller 70 controls the position of wafer stage WST in the XY plane via wafer stage drive system 56W in accordance with an instruction from 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。   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.

ここで、この空間像計測装置59の構成について詳述する。この空間像計測装置59は、図3に示されるように、Zチルトステージ38に設けられたステージ側構成部分、すなわちパターン形成部材としてのスリット板90、レンズ84,86から成るリレー光学系、光路折り曲げ用のミラー88、送光レンズ87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、すなわちミラー96、受光レンズ89、光電変換素子としての光センサ95等とを備えている。   Here, the configuration of the aerial image measurement device 59 will be described in detail. As shown in FIG. 3, the aerial image measuring device 59 includes a stage-side component provided on the Z tilt stage 38, that is, a slit plate 90 as a pattern forming member, a relay optical system including lenses 84 and 86, an optical path, and the like. A bending mirror 88, a light transmission lens 87, and a component outside the stage provided outside the wafer stage WST, that is, a mirror 96, a light receiving lens 89, an optical sensor 95 as a photoelectric conversion element, and the like are provided.

これを更に詳述すると、スリット板90は、図3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、平面視長方形の受光ガラス82の上面に遮光膜を兼ねる反射膜83が形成され、その反射膜83の一部に計測用パターンとしての所定幅2Dのスリット状の開口パターン(以下、「スリット」と呼ぶ)94がパターンニングされて形成されている。   More specifically, as shown in FIG. 3, the slit plate 90 is viewed from above in a state where the opening is closed against the protruding portion 58 provided on the upper surface of one end of the wafer stage WST. It is inserted. In this slit plate 90, a reflection film 83 also serving as a light shielding film is formed on the upper surface of a light receiving glass 82 having a rectangular shape in plan view, and a slit-shaped opening pattern (a predetermined width 2D) as a measurement pattern is formed on a part of the reflection film 83. (Hereinafter referred to as “slit”) 94 is formed by patterning.

前記受光ガラス82の素材としては、ここでは、KrFエキシマレーザ光、あるいはArFエキシマレーザ光の透過性の良い、合成石英、あるいはホタル石などが用いられる。   As the material of the light receiving glass 82, here, KrF excimer laser light, synthetic quartz, fluorite, or the like having good transparency of ArF excimer laser light is used.

スリット94下方のZチルトステージ38内部には、スリット94を介して鉛直下向きに入射した照明光束(像光束)の光路を水平に折り曲げるミラー88を介在させてレンズ84,86から成るリレー光学系(84、86)が配置され、このリレー光学系(84、86)の光路後方のウエハステージWSTの+Y側の側壁に、リレー光学系(84、86)によって所定光路長分だけリレーされた照明光束をウエハステージWSTの外部に送光する送光レンズ87が固定されている。   In the Z tilt stage 38 below the slit 94, a relay optical system (comprising lenses 84, 86) is interposed via a mirror 88 that horizontally folds the optical path of an illumination light beam (image light beam) incident vertically downward through the slit 94. 84, 86), and the illumination light beam relayed by the relay optical system (84, 86) for a predetermined optical path length on the side wall on the + Y side of wafer stage WST behind the optical path of this relay optical system (84, 86). A light transmission lens 87 for transmitting the light to the outside of wafer stage WST is fixed.

送光レンズ87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束の光路上には、X軸方向に所定長さを有するミラー96が傾斜角45°で斜設されている。このミラー96によって、ウエハステージWSTの外部に送り出された照明光束の光路が鉛直上方に向けて90°折り曲げられるようになっている。この折り曲げられた光路上に送光レンズ87に比べて大径の受光レンズ89が配置されている。この受光レンズ89の上方には、光センサ95が配置されている。これら受光レンズ89及び光センサ95は、所定の位置関係を保ってケース92内に収納され、該ケース92は取付け部材93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。   A mirror 96 having a predetermined length in the X-axis direction is provided obliquely at an inclination angle of 45 ° on the optical path of the illumination light beam sent out of wafer stage WST by light transmission lens 87. By this mirror 96, the optical path of the illumination light beam sent to the outside of wafer stage WST is bent 90 ° vertically upward. A light receiving lens 89 having a diameter larger than that of the light transmitting lens 87 is disposed on the bent optical path. An optical sensor 95 is disposed above the light receiving lens 89. The light receiving lens 89 and the optical sensor 95 are housed in a case 92 while maintaining a predetermined positional relationship, and the case 92 is located near the upper end portion of a support column 97 that is implanted on the upper surface of the base 16 via an attachment member 93. It is fixed.

前記光センサ95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95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。なお、信号処理装置80は、例えば増幅器、サンプルホルダ、A/Dコンバータ(通常16ビットの分解能のものが用いられる)などを含んで構成することができる。   As the optical sensor 95, 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 95 is sent to the main control device 50 via the signal processing device 80 of FIG. The signal processing device 80 can be configured to include, for example, an amplifier, a sample holder, an A / D converter (usually having a resolution of 16 bits).

なお、前述の如く、スリット94は反射膜83に形成されているが、以下においては、便宜上スリット板90にスリット94が形成されているものとして説明を行う。   Although the slit 94 is formed in the reflective film 83 as described above, the following description will be made assuming that the slit 94 is formed in the slit plate 90 for convenience.

上述のようにして構成された空間像計測装置59によると、後述する、レチクルRに形成された計測マークの投影光学系PLを介しての投影像(空間像)の計測の際に、投影光学系PLを透過してきた照明光ILによって空間像計測装置59を構成するスリット板90が照明されると、そのスリット板90上のスリット94を透過した照明光ILがレンズ84、ミラー88及びレンズ86、送光レンズ87を介してウエハステージWSTの外部に導き出される。そして、そのウエハステージWSTの外部に導き出された光は、ミラー96によって光路が鉛直上方に折り曲げられ、受光レンズ89を介して光センサ95によって受光され、該光センサ95からその受光量に応じた光電変換信号(光量信号)Pが信号処理装置80を介して主制御装置50に出力される。   According to the aerial image measurement device 59 configured as described above, projection optics is used when measuring a projection image (aerial image) of a measurement mark formed on the reticle R through the projection optical system PL, which will be described later. When the slit plate 90 constituting the aerial image measuring device 59 is illuminated by the illumination light IL transmitted through the system PL, the illumination light IL transmitted through the slit 94 on the slit plate 90 is converted into the lens 84, the mirror 88, and the lens 86. Then, it is led out of wafer stage WST via light transmission lens 87. Then, the light guided to the outside of the wafer stage WST is bent vertically upward by the mirror 96 and received by the optical sensor 95 through the light receiving lens 89, and the light received from the optical sensor 95 according to the amount of light received. A photoelectric conversion signal (light quantity signal) P is output to the main control device 50 via the signal processing device 80.

本実施形態の場合、計測マークの投影像(空間像)の計測はスリットスキャン方式により行われるので、その際には、送光レンズ87が、受光レンズ89及び光センサ95に対して移動することになる。そこで、空間像計測装置59では、所定の範囲内で移動する送光レンズ87を介した光がすべて受光レンズ89に入射するように、各レンズ、及びミラー96の大きさが設定されている。   In the case of this embodiment, the measurement of the projected image (aerial image) of the measurement mark is performed by the slit scan method, and in this case, the light transmitting lens 87 moves relative to the light receiving lens 89 and the optical sensor 95. become. Therefore, in the aerial image measuring device 59, the size of each lens and the mirror 96 is set so that all the light passing through the light transmitting lens 87 that moves within a predetermined range is incident on the light receiving lens 89.

このように、空間像計測装置59では、スリット板90、レンズ84,86、ミラー88、及び送光レンズ87により、スリット94を介した光をウエハステージWST外に導出する光導出部が構成され、受光レンズ89及び光センサ95によって、ウエハステージWST外へ導出された光を受光する受光部が構成されている。この場合、これら光導出部と受光部とは、機械的に分離されている。そして、空間像計測に際してのみ、光導出部と受光部とは、ミラー96を介して光学的に接続される。   As described above, in the aerial image measurement device 59, the slit plate 90, the lenses 84 and 86, the mirror 88, and the light transmission lens 87 constitute a light derivation unit that derives light through the slit 94 to the outside of the wafer stage WST. The light receiving lens 89 and the optical sensor 95 constitute a light receiving unit that receives light led out of the wafer stage WST. In this case, the light derivation unit and the light receiving unit are mechanically separated. Then, only when the aerial image is measured, the light derivation unit and the light receiving unit are optically connected via the mirror 96.

すなわち、空間像計測装置59では、光センサ95がウエハステージWSTの外部の所定位置に設けられているため、光センサ95の発熱に起因するウエハステージ干渉計54Wの計測精度等に悪影響を可能な範囲で抑制するようにしている。また、ウエハステージWSTの外部と内部とをライトガイド等により接続していないので、ウエハステージWSTの外部と内部とがライトガイドにより接続された場合のようにウエハステージWSTの駆動精度が悪影響を受けることがない。   That is, in the aerial image measurement device 59, since the optical sensor 95 is provided at a predetermined position outside the wafer stage WST, the measurement accuracy of the wafer stage interferometer 54W caused by the heat generation of the optical sensor 95 can be adversely affected. I try to suppress it in range. Further, since the outside and inside of wafer stage WST are not connected by a light guide or the like, the driving accuracy of wafer stage WST is adversely affected as in the case where the outside and inside of wafer stage WST are connected by a light guide. There is nothing.

勿論、熱の影響等を無視、あるいは排除できるような場合には、光センサ95をウエハステージWSTの内部に設けても良い。なお、空間像計測装置59を用いて行われる空間像計測方法及び光学特性計測方法などについては、後に詳述する。   Of course, when the influence of heat or the like can be ignored or eliminated, the optical sensor 95 may be provided inside the wafer stage WST. An aerial image measurement method and an optical property measurement method performed using the aerial image measurement device 59 will be described in detail later.

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)を検出するマーク検出系としてのオフアクシス・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 as a mark detection system for detecting an alignment mark (positioning 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、主制御装置50によってオンオフが制御される光源を有し、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結像光束を、光軸AXに対して斜め方向より照射する照射系60aと、それらの結像光束のウエハW表面での反射光束を受光する受光系60bとから成る斜入射光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, as shown in FIG. 1, the exposure apparatus 10 of the present embodiment has a light source whose on / off is controlled by the main controller 50, and has a large number of pinholes or holes toward the image plane of the projection optical system PL. From an irradiation system 60 a that irradiates an image forming light beam for forming an image of the slit from an oblique direction with respect to the optical axis AX, and a light receiving system 60 b that receives a reflected light beam on the surface of the wafer W of the image forming light beam. An oblique incident light type multi-point focal position detection system is provided. The detailed configuration of the multipoint focal position detection system similar to the focal position detection system (60a, 60b) of the present embodiment is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403.

主制御装置50では、後述する走査露光時等に、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系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次元的に傾斜(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)を用いてZチルトステージ38の移動を制御することにより、照明光ILの照射領域(照明領域IARと結像関係)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オートフォーカス(自動焦点合わせ)及びオートレベリング(フォーカス・レベリング)を実行する。   The main controller 50 sets the wafer stage drive system 56W so that the focus shift becomes zero based on a defocus signal (defocus signal) from the light receiving system 60b, for example, an S curve signal, at the time of scanning exposure described later. The Z tilt stage 38 is moved in the Z-axis direction and the tilt (that is, the rotation in the θx and θy directions) is controlled two-dimensionally, that is, the multipoint focal position detection system (60a, 60b) is used to perform Z By controlling the movement of the tilt stage 38, autofocusing that substantially matches the imaging surface of the projection optical system PL and the surface of the wafer W within the irradiation region of the illumination light IL (image formation relationship with the illumination region IAR). (Auto focus) and auto leveling (focus leveling) are executed.

また、前述した不図示の環境制御チャンバ内の投影光学系PL近傍には、大気圧変動や、温度変動を検知する環境センサ81が設けられている。この環境センサ81による計測結果は主制御装置50に供給されている。   An environmental sensor 81 for detecting atmospheric pressure fluctuations and temperature fluctuations is provided in the vicinity of the projection optical system PL in the environmental control chamber (not shown). The measurement result by the environment sensor 81 is supplied to the main controller 50.

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置10における露光工程の動作について簡単に説明する。   Next, the operation of the exposure process in the exposure apparatus 10 of the present embodiment configured as described above will be briefly described.

まず、不図示のレチクル搬送系によりレチクルRが搬送され、ローディングポジションにあるレチクルステージRSTに吸着保持される。次いで、主制御装置50の指示の下、ステージ制御装置70によりウエハステージWST及びレチクルステージRSTの位置が制御され、主制御装置50により、レチクルR上に形成された不図示のレチクルアライメントマークの投影像(空間像)が空間像計測装置59を用いて後述するようにして計測され、レチクルパターン像の投影位置が求められる。すなわち、レチクルアライメントが行われる。   First, reticle R is transported by a reticle transport system (not shown), and is sucked and held on reticle stage RST at the loading position. Next, under the instruction of the main controller 50, the positions of the wafer stage WST and the reticle stage RST are controlled by the stage controller 70, and the main controller 50 projects a reticle alignment mark (not shown) formed on the reticle R. An image (aerial image) is measured using the aerial image measuring device 59 as described later, and the projection position of the reticle pattern image is obtained. That is, reticle alignment is performed.

次に、ステージ制御装置70により、主制御装置50からの指示に応じて空間像計測装置59を構成するスリット板90がアライメント系ALGの直下へ位置するように、ウエハステージWSTが移動され、アライメント系ALGによって空間像計測装置59の位置基準となるスリット94が検出される。主制御装置50では、このアライメント系ALGの検出信号及びそのときのウエハステージ干渉計54Wの計測値、並びに先に求めたレチクルパターン像の投影位置に基づいて、レチクルRのパターン像の投影位置とアライメント系ALGとの相対位置、すなわちアライメント系ALGのベースライン量を求める。   Next, in accordance with an instruction from main controller 50, stage controller 70 moves wafer stage WST so that slit plate 90 constituting aerial image measuring device 59 is positioned directly below alignment system ALG, and alignment is performed. A slit 94 serving as a position reference for the aerial image measurement device 59 is detected by the system ALG. In main controller 50, based on the detection signal of alignment system ALG, the measurement value of wafer stage interferometer 54W at that time, and the projection position of reticle pattern image obtained earlier, the projection position of pattern image of reticle R A relative position with respect to the alignment system ALG, that is, a baseline amount of the alignment system ALG is obtained.

かかるベースライン計測が終了すると、主制御装置50により、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が行われ、ウエハW上の全てのショット領域の位置が求められる。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定められた所定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。   When such baseline measurement is completed, the main controller 50 performs wafer alignment such as EGA (Enhanced Global Alignment), which is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429 and the like on the wafer W. The positions of all shot areas are obtained. In this wafer alignment, a wafer alignment mark of a predetermined sample shot out of a plurality of shot areas on the wafer W is measured using the alignment system ALG.

次いで、主制御装置50では、上で求めたウエハW上の各ショット領域の位置情報及びベースライン量に基づいて、ステージ制御装置70を介してレーザ干渉計54W、54Rから送られる位置情報をモニタしつつ、ステージ制御装置70に指示を出す。そして、ステージ制御装置70は、ウエハステージWSTを第1ショット領域の走査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して、その第1ショット領域の露光のための両ステージRST,WSTの移動(走査)を開始する。   Next, main controller 50 monitors position information sent from laser interferometers 54W and 54R via stage controller 70 based on the position information and baseline amount of each shot area on wafer W obtained above. At the same time, the stage controller 70 is instructed. Then, stage control device 70 positions wafer stage WST at the scanning start position of the first shot area, positions reticle stage RST at the scanning start position, and both stages RST for exposure of the first shot area. , WST starts moving (scanning).

そして、ステージ制御装置70では、両ステージRST、WSTがそれぞれの目標走査速度に達すると、照明光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。   In stage controller 70, when both stages RST and WST reach their target scanning speeds, the pattern area of reticle R begins to be illuminated by illumination light IL, and scanning exposure is started.

ステージ制御装置70では、特に上記の走査露光時にレチクルステージRSTのY軸方向の移動速度VrとウエハステージWSTのX軸方向の移動速度Vwとが投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比に維持されるように、レチクルステージRST及びウエハステージWSTを同期制御する。   In the stage controller 70, the moving speed Vr of the reticle stage RST in the Y-axis direction and the moving speed Vw of the wafer stage WST in the X-axis direction have a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL, particularly during the above-described scanning exposure. The reticle stage RST and wafer stage WST are synchronously controlled so as to be maintained.

そして、レチクルRのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハW上の第1ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルRの回路パターンが投影光学系PLを介して第1ショット領域に縮小転写される。   Then, different areas of the pattern area of the reticle R are sequentially illuminated with ultraviolet pulse light, and the illumination of the entire pattern area is completed, whereby the scanning exposure of the first shot area on the wafer W is completed. Thereby, the circuit pattern of the reticle R is reduced and transferred to the first shot area via the projection optical system PL.

こうして第1ショット領域の走査露光が終了すると、主制御装置50の指示の下、ステージ制御装置70によって、ウエハステージWSTを第2ショット領域の走査開始位置へ移動させるショット間のステッピング動作を行う。そして、その第2ショット領域の走査露光を上述と同様にして行う。以後、第3ショット領域以降も同様の動作を行う。   When the scanning exposure of the first shot area is thus completed, under the instruction of the main controller 50, the stage controller 70 performs a stepping operation between shots to move the wafer stage WST to the scanning start position of the second shot area. Then, scanning exposure of the second shot area is performed in the same manner as described above. Thereafter, the same operation is performed after the third shot area.

このようにして、ショット間のステッピング動作とショットの走査露光動作とが繰り返され、ステップアンドスキャン方式でウエハW上の全てのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。   In this manner, the stepping operation between shots and the scanning exposure operation of shots are repeated, and the pattern of the reticle R is transferred to all shot regions on the wafer W by the step-and-scan method.

次に、空間像計測装置59を用いた空間像計測について説明する。
図3には、空間像計測装置59を用いて、レチクルRに形成された計測マークPMyの空間像が計測されている最中の状態が示されている。レチクルRとしては、空間像計測専用のもの、あるいはデバイスの製造に用いられるデバイスレチクルに専用の計測用マークを形成したものなどが用いられる。これらのレチクルの代わりに、レチクルステージRSTにレチクルと同材質のガラス素材から成る固定のマーク板(レチクルフィデューシャルマーク板とも呼ばれる)を設け、このマーク板に計測用マーク(計測マーク)を形成したものを用いても良い。
Next, aerial image measurement using the aerial image measurement device 59 will be described.
FIG. 3 shows a state in which the aerial image of the measurement mark PMy formed on the reticle R is being measured using the aerial image measurement device 59. As the reticle R, a dedicated one for aerial image measurement or a device reticle used for manufacturing a device with a dedicated measurement mark is used. Instead of these reticles, a fixed mark plate (also called reticle fiducial mark plate) made of the same glass material as the reticle is provided on the reticle stage RST, and a measurement mark (measurement mark) is formed on this mark plate. You may use what you did.

なお、レチクルRには、所定の箇所にY軸方向に周期性を有するライン部の幅とスペース部の幅の比(デューティ比)が1:1のラインアンドスペース(L/S)マークから成る計測マークPMyとX軸方向に周期性を有するデューティ比が1:1のL/Sマークから成る計測マークPMxが相互に近接して形成されているものとする。これら計測マークPMy,PMxは同一線幅のラインパターンから成る。また、空間像計測装置59を構成するスリット板90には、図4(A)に示されるように、Y軸方向に伸びる所定幅2Dのスリット94yと、X軸方向に伸びる所定幅2Dのスリット94xとが、図に示されるような位置関係で形成されているものとする。   The reticle R is composed of a line-and-space (L / S) mark in which a ratio (duty ratio) of the width of the line portion and the width of the space portion having a periodicity in the Y-axis direction is 1: 1 at a predetermined location. It is assumed that the measurement mark PMy and the measurement mark PMx composed of L / S marks having a periodicity ratio of 1: 1 in the X-axis direction are formed close to each other. These measurement marks PMy and PMx are composed of line patterns having the same line width. Further, as shown in FIG. 4A, the slit plate 90 constituting the aerial image measuring device 59 includes a slit 94y having a predetermined width 2D extending in the Y-axis direction and a slit having a predetermined width 2D extending in the X-axis direction. 94x is formed in a positional relationship as shown in the figure.

例えば、計測マークPMyの空間像の計測にあたり、主制御装置50により、図1に示される可動レチクルブラインド30Bが不図示のブラインド駆動装置を介して駆動され、照明光ILの照明領域が計測マークPM部分を含む所定領域に制限される(図3参照)。この状態で、主制御装置50により光源14の発光が開始され、照明光ILが計測マークPMyに照射されると、計測マークPMyによって回折、散乱した光(照明光IL)は投影光学系PLにより屈折され、該投影光学系PLの像面に計測マークPMyの空間像(投影像)が形成される。このとき、ウエハステージWSTは、図4(A)に示されるように、スリット板90上のスリット94yの+Y側(又は−Y側)に計測マークPMyの空間像PMy’が形成される位置に設定されているものとする。   For example, in measuring the aerial image of the measurement mark PMy, the main reticle 50 drives the movable reticle blind 30B shown in FIG. 1 via a blind drive device (not shown), and the illumination area of the illumination light IL is changed to the measurement mark PM. It is limited to a predetermined area including the portion (see FIG. 3). In this state, when light emission of the light source 14 is started by the main controller 50 and the illumination light IL is irradiated onto the measurement mark PMy, the light diffracted and scattered by the measurement mark PMy (illumination light IL) is caused by the projection optical system PL. Refracted and a spatial image (projected image) of the measurement mark PMy is formed on the image plane of the projection optical system PL. At this time, as shown in FIG. 4A, wafer stage WST is at a position where a spatial image PMy ′ of measurement mark PMy is formed on the + Y side (or −Y side) of slit 94y on slit plate 90. It is assumed that it is set.

そして、主制御装置50の指示の下、ステージ制御装置70により、ウエハステージWSTが図4(A)中に矢印Fyで示されるように+Y方向に駆動されると、スリット94yが空間像PMy’に対してY軸方向に走査される。この走査中に、スリット94yを通過する光(照明光IL)がウエハステージWST内の受光光学系、ウエハステージWST外部の反射ミラー96及び受光レンズ89を介して光センサ95で受光され、その光電変換信号Pが図1に示される信号処理装置80に供給される。信号処理装置80では、その光電変換信号に所定の処理を施して、空間像PMy’に対応する光強度信号を主制御装置50に供給する。なお、この際、信号処理装置80では、光源14からの照明光ILの発光強度のばらつきによる影響を抑えるために、図1に示されるインテグレータセンサ46の信号により光センサ95からの信号を規格化した信号を主制御装置50に供給するようになっている。   Under the instruction of main controller 50, when stage controller 70 drives wafer stage WST in the + Y direction as indicated by arrow Fy in FIG. 4A, slit 94y is aerial image PMy ′. Are scanned in the Y-axis direction. During this scanning, light (illumination light IL) passing through the slit 94y is received by the optical sensor 95 via the light receiving optical system in the wafer stage WST, the reflection mirror 96 outside the wafer stage WST, and the light receiving lens 89, and the photoelectric The converted signal P is supplied to the signal processing device 80 shown in FIG. In the signal processing device 80, the photoelectric conversion signal is subjected to predetermined processing, and a light intensity signal corresponding to the aerial image PMy ′ is supplied to the main control device 50. At this time, the signal processing device 80 normalizes the signal from the optical sensor 95 with the signal from the integrator sensor 46 shown in FIG. 1 in order to suppress the influence of the variation in the emission intensity of the illumination light IL from the light source 14. The received signal is supplied to the main controller 50.

図4(B)には、上記の空間像計測の際に得られる光電変換信号(光強度信号)Pの一例が示されている。   FIG. 4B shows an example of a photoelectric conversion signal (light intensity signal) P obtained at the time of the aerial image measurement.

計測マークPMxの空間像を計測する場合には、ウエハステージWSTを、スリット板90上のスリット94xの+X側(又は−X側)に計測マークPMxの空間像が形成される位置に設定して、上記と同様のスリットスキャン方式による計測を行うことにより、計測マークPMxの空間像に対応する光電変換信号(光強度信号)を得ることができる。   When measuring the aerial image of the measurement mark PMx, the wafer stage WST is set to a position where the aerial image of the measurement mark PMx is formed on the + X side (or −X side) of the slit 94x on the slit plate 90. The photoelectric conversion signal (light intensity signal) corresponding to the aerial image of the measurement mark PMx can be obtained by performing measurement by the slit scan method similar to the above.

さて、上記露光装置10を用いた実際の露光処理においては、露光装置10内で設定される露光条件の最適化のために、露光装置10の所定性能の評価が適宜行われる。この評価は、露光処理に先立ってあるいは露光処理を一時中断して、主に管理装置11の管理の下で行われる。なお、管理装置11は、情報の入出力を行うための入力装置11A、所定の情報を記憶するための記憶装置11B、11C、及び不図示の演算回路等を備えている。   Now, in actual exposure processing using the exposure apparatus 10, evaluation of predetermined performance of the exposure apparatus 10 is appropriately performed in order to optimize exposure conditions set in the exposure apparatus 10. This evaluation is performed mainly under the management of the management apparatus 11 prior to the exposure process or by temporarily suspending the exposure process. The management device 11 includes an input device 11A for inputting and outputting information, storage devices 11B and 11C for storing predetermined information, an arithmetic circuit (not shown), and the like.

以下、上記露光装置10の評価方法として、上記露光装置10によってウエハW上に転写されるパターン像の線幅の均一性を評価する方法について、図5の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詳しく説明する。   Hereinafter, as a method for evaluating the exposure apparatus 10, a method for evaluating the uniformity of the line width of a pattern image transferred onto the wafer W by the exposure apparatus 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. This will be described in detail with reference to FIG.

(プロセス情報の入力)
まず、評価に先立って、処理プロセスに関する情報(プロセスデータ)を管理装置11に入力する(ステップ100)。プロセス情報としては、露光装置10で使用するウエハWへの塗布処理に関する情報(例えば、レジストの材料係数(レジストごとの固定値)など)、露光後の現像処理に関する情報(例えば、現像液の材料係数(現像液ごとの固定値)、処理温度など)、及び他の処理プロセスに関わるパラメータ等を含む。このプロセス情報の入力は、例えば、オペレータや処理ライン全体を統括的に管理する上位の管理装置からの情報の供給により入力装置11A(例えばキーボード、通信機器など)を介して行われる。
(Input process information)
First, prior to the evaluation, information (process data) relating to the processing process is input to the management apparatus 11 (step 100). As process information, information (for example, resist material coefficient (fixed value for each resist)) on the wafer W used in the exposure apparatus 10, information on development processing after exposure (for example, developer material) Coefficient (fixed value for each developing solution), processing temperature, etc.) and parameters related to other processing processes. The process information is input via the input device 11A (for example, a keyboard, a communication device, etc.) by supplying information from an operator or a higher-level management device that comprehensively manages the entire processing line.

(事前情報の測定)
次に、露光装置10の特性のうち、露光装置10の光学的な特性の測定を行い、その測定結果を管理装置11に設けられた記憶装置11Bに記憶する(ステップ101)。具体的には、露光領域IA(照射領域)内における照明光IL(露光ビーム)のエネルギー均一性(照度均一性)、及び投影光学系PLの結像性能(例えば、像面湾曲、面傾斜、焦点深度等のZ方向の結像特性)等の測定を行う。
(Measurement of prior information)
Next, of the characteristics of the exposure apparatus 10, the optical characteristics of the exposure apparatus 10 are measured, and the measurement results are stored in the storage device 11B provided in the management apparatus 11 (step 101). Specifically, the energy uniformity (illuminance uniformity) of the illumination light IL (exposure beam) in the exposure area IA (irradiation area), and the imaging performance of the projection optical system PL (for example, field curvature, surface inclination, Measurement of imaging characteristics in the Z direction such as depth of focus) is performed.

ここで、照度均一性は、例えば、ウエハステージWST上に照度計(ディテクタなど)を設置し、露光領域IA内の複数の箇所における照明光ILの光量を計測することにより求めることができる。また、投影光学系PLの結像性能(例えば、投影光学系PLの像面湾曲や像面傾斜、焦点深度等のZ方向(投影光学系の光軸方向)の結像特性)は、所定の複数位置に評価マークが形成された計測用マスクを用いて求めることができる。例えば、ウエハステージ(Zチルトステージ38)のZ方向位置(合焦位置)を少しずつ変えながら、投影光学系PLを介して投影された評価マーク(空間像)のパターン線幅を空間像計測装置59を用いて計測し、そのマークがジャストフォーカス状態で検出されたときのウエハステージのZ方向位置を求めることにより、投影光学系のZ方向の結像特性を求めることができる。   Here, the illuminance uniformity can be obtained, for example, by installing an illuminometer (detector or the like) on wafer stage WST and measuring the amount of illumination light IL at a plurality of locations in exposure area IA. The imaging performance of the projection optical system PL (for example, imaging characteristics in the Z direction (the optical axis direction of the projection optical system) such as the curvature of field, the tilt of the image plane, and the depth of focus) of the projection optical system PL is a predetermined value. It can be obtained using a measurement mask in which evaluation marks are formed at a plurality of positions. For example, an aerial image measuring device is used to change the pattern line width of an evaluation mark (aerial image) projected via the projection optical system PL while gradually changing the Z-direction position (focus position) of the wafer stage (Z tilt stage 38). The image forming characteristic in the Z direction of the projection optical system can be obtained by measuring using 59 and obtaining the Z direction position of the wafer stage when the mark is detected in the just focus state.

なお、この空間像計測装置59を用いた投影光学系PLの結像性能の測定方法については、特開2002−198299号公報、特開2002−203762号公報、特開2002−203763号公報、特開2002−324752号公報等に詳しく記載されている。なお、空間像計測に代えて、感光基板(ウエハ)に評価マークを露光し、そのマークのパターン線幅を、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)、OCD法等による実測法により行ってもよい。   Note that a method for measuring the imaging performance of the projection optical system PL using this aerial image measuring device 59 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-198299, 2002-203762, and 2002-203763. This is described in detail in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-324752. Instead of aerial image measurement, an evaluation mark may be exposed on a photosensitive substrate (wafer), and the pattern line width of the mark may be measured by an actual measurement method such as a scanning electron microscope (SEM) or an OCD method.

(動作シーケンスの記憶)
次に、管理装置11は、後述する自己測定動作時における露光装置10の動作シーケンスを定める(ステップ102)。すなわち、管理装置11に設けられた記憶装置11Cには、露光装置10の動作シーケンスが複数種類記憶されており、管理装置11は、そのうちの一つを次に実行する動作シーケンスとして選択する。この動作シーケンスの選択は、例えば、オペレータや、処理ライン全体を統括的に管理する上位の管理装置からの指示に基づいて行われる。
(Memory of operation sequence)
Next, the management apparatus 11 determines an operation sequence of the exposure apparatus 10 during a self-measuring operation described later (step 102). That is, the storage device 11C provided in the management apparatus 11 stores a plurality of types of operation sequences of the exposure apparatus 10, and the management apparatus 11 selects one of them as an operation sequence to be executed next. The selection of the operation sequence is performed based on, for example, an instruction from an operator or a higher-level management device that comprehensively manages the entire processing line.

ここで、上記動作シーケンスとしては、レチクルステージRST及びウエハステージWSTのX,Y平面内での移動(走査)シーケンス、オートフォーカス及びオートレベリングに関わるZチルトステージ38の移動シーケンス(フォーカス・レベリング移動シーケンス)、及び光源14からのレーザビームLBのエネルギー量(露光エネルギー量)の設定シーケンス等を含む。   Here, the operation sequence includes a movement (scanning) sequence of the reticle stage RST and the wafer stage WST in the X and Y planes, a movement sequence of the Z tilt stage 38 related to autofocus and autoleveling (focus / leveling movement sequence). ), A setting sequence of the energy amount (exposure energy amount) of the laser beam LB from the light source 14, and the like.

このうち、レチクルステージRST及びウエハステージWSTの移動シーケンスは、走査露光動作時における各ステージRST,WSTの同期移動速度(スキャン速度)、走査長さ(スキャン長)、及び露光位置等の動作パラメータを含む。ここで、上記走査長さは、各ショット領域を露光する際に照明光IL(露光ビーム)がウエハW上で走査される長さであり、上記露光位置は、複数のショット領域のX,Y平面内での位置であり、露光対象となるショット領域を定めるものである。また、露光エネルギー量の設定シーケンスは、各ショット領域に対する露光エネルギー量の目標値を定めるものであり、レーザ発光のオン・オフや、中心波長、スペクトル半値幅、繰り返し周波数等の動作パラメータを含む。   Of these, the movement sequence of reticle stage RST and wafer stage WST includes operation parameters such as the synchronous movement speed (scan speed), scan length (scan length), and exposure position of each stage RST and WST during the scanning exposure operation. Including. Here, the scanning length is a length by which the illumination light IL (exposure beam) is scanned on the wafer W when exposing each shot area, and the exposure position is the X, Y of the plurality of shot areas. This is a position in the plane and defines a shot area to be exposed. The exposure energy amount setting sequence determines a target value of the exposure energy amount for each shot area, and includes operation parameters such as on / off of laser light emission, center wavelength, spectrum half width, and repetition frequency.

(露光装置動作)
次に、管理装置11は、上記動作シーケンスに基づいて、露光装置10を動作せしめる(ステップ103)。このときの露光装置10の動作は、ウエハステージWST上に実際にウエハW(テストウエハもしくは実処理用のプロセスウエハ)を載置した状態で行う。またこのとき、管理装置11は、露光装置10の動作シーケンスのうち、レチクルステージRST及びウエハステージWSTの移動シーケンスにおける動作パラメータである、同期移動速度、走査長さ、露光位置、を適宜変更する。
(Exposure device operation)
Next, the management apparatus 11 operates the exposure apparatus 10 based on the operation sequence (step 103). The operation of exposure apparatus 10 at this time is performed in a state where wafer W (test wafer or process wafer for actual processing) is actually placed on wafer stage WST. At this time, the management apparatus 11 appropriately changes the synchronous movement speed, the scanning length, and the exposure position, which are the operation parameters in the movement sequence of the reticle stage RST and the wafer stage WST in the operation sequence of the exposure apparatus 10.

例えば、管理装置11は、露光装置10に対して、一定の同期移動速度及び走査長さのままでウエハW上のすべてのショット領域に対して走査露光動作せしめたり、あるいは同期移動速度及び走査長さの少なくとも一方を変化させながら単数あるいは複数のショット領域に対して走査露光動作せしめる。   For example, the management apparatus 11 causes the exposure apparatus 10 to perform a scanning exposure operation on all shot areas on the wafer W while maintaining a constant synchronous moving speed and scanning length, or synchronous moving speed and scanning length. The scanning exposure operation is performed with respect to one or a plurality of shot areas while changing at least one of them.

(自己測定動作)
そして、管理装置11は、露光装置10を動作せしめながら、露光装置10の所定の性能、具体的には、(a)ステージ同期精度、(b)フォーカスレベリング追従性、(c)露光制御精度、に関わる情報を露光装置10に設けられている所定の測定装置を用いて測定する(ステップ104)。この自己測定動作は、上述した動作パラメータ(同期移動速度、走査長さ、露光位置)を変更するたびに行う。すなわち、管理装置11は、露光装置10に対して複数の動作パラメータを順次ロードするとともに、動作パラメータを変更するたびに露光装置10から、上記(a)〜(c)に関するデータを受け取る。
(Self-measurement operation)
The management apparatus 11 operates the exposure apparatus 10 while operating the predetermined performance of the exposure apparatus 10, specifically, (a) stage synchronization accuracy, (b) focus leveling followability, (c) exposure control accuracy, Information relating to the above is measured using a predetermined measuring apparatus provided in the exposure apparatus 10 (step 104). This self-measuring operation is performed every time the above-described operation parameters (synchronous movement speed, scanning length, exposure position) are changed. That is, the management apparatus 11 sequentially loads a plurality of operation parameters to the exposure apparatus 10 and receives data related to the above (a) to (c) from the exposure apparatus 10 every time the operation parameters are changed.

ここで、ステージ同期精度は、走査露光動作時のレチクルR(レチクルステージRST)とウエハW(ウエハステージWST)との同期移動(同期走査)の精度に関する情報であり、ウエハW上の各ショット領域を露光する際にレチクルステージ干渉計54R及びウエハステージ干渉計54Wから出力される検出信号等から求められる。具体的には、管理装置11は、レチクルステージ干渉計54R及びウエハステージ干渉計54Wを介して計測される各ステージRST,WSTの位置情報から、走査露光時のウエハステージWSTに対するレチクルステージRSTの追従誤差(X、Y)に関するデータを収集し、このデータからステージ同期精度として、移動平均値(Xmean,Ymean)と移動標準偏差値(Xmsd,Ymsd、MSD:Moving Standard Deviation)とを算出する。   Here, the stage synchronization accuracy is information relating to the accuracy of the synchronous movement (synchronous scanning) between the reticle R (reticle stage RST) and the wafer W (wafer stage WST) during the scanning exposure operation. Is obtained from detection signals and the like output from reticle stage interferometer 54R and wafer stage interferometer 54W. Specifically, the management apparatus 11 follows the reticle stage RST with respect to the wafer stage WST during scanning exposure from the position information of each stage RST and WST measured via the reticle stage interferometer 54R and the wafer stage interferometer 54W. Data on errors (X, Y) is collected, and moving average values (Xmean, Ymean) and moving standard deviation values (Xmsd, Ymsd, MSD: Moving Standard Deviation) are calculated as stage synchronization accuracy from this data.

フォーカスレベリング追従性は、走査露光時のウエハWの姿勢制御(焦点合わせ制御)に関する情報であり、ウエハW上の各ショット領域を露光する際の焦点位置検出系(60a、60b)の検出信号等から求められる。具体的には、管理装置11は、走査露光時に焦点位置検出系(60a、60b)を介して計測されるウエハW(Zチルトステージ38)上の各ショット領域の位置情報(光軸方向の高さ(Z)、X軸周りの傾き(ロールθx)、及びY軸周りの傾き(ピッチθy))に関するデータを収集し、フォーカスレベリング追従性として、目標フォーカス・レベリング位置に対するウエハステージWSTの追従誤差(Z、θx、θy)を求める。なお、ステージ同期精度のデータ収集、及びフォーカスレベリング追従性の測定方法については特開2003−100599号公報等に詳しく記載されている。   The focus leveling followability is information related to the attitude control (focusing control) of the wafer W during scanning exposure, and the detection signal of the focus position detection system (60a, 60b) when exposing each shot area on the wafer W. It is requested from. Specifically, the management device 11 detects position information (high in the optical axis direction) of each shot area on the wafer W (Z tilt stage 38) measured through the focus position detection system (60a, 60b) during scanning exposure. (Z), tilt about the X axis (roll θx), and tilt about the Y axis (pitch θy)) are collected, and the tracking error of wafer stage WST with respect to the target focus / leveling position as the focus leveling tracking capability (Z, θx, θy) is obtained. Note that the data collection of the stage synchronization accuracy and the measurement method of the focus leveling followability are described in detail in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-100599.

露光制御精度は、走査露光時の露光エネルギー量に関する情報であり、ウエハW上の各ショット領域を露光する際のインテグレータセンサ46の検出信号等から求められる。具体的には、露光装置10では一定時間間隔ごとにインテグレータセンサ46を介して照明光ILのエネルギー量(露光エネルギー量)を測定しており、管理装置11は、その測定データから、露光制御精度として、各ショット領域を露光する際の目標露光エネルギー量に対する実際の露光エネルギー量の誤差を求める。   The exposure control accuracy is information relating to the exposure energy amount at the time of scanning exposure, and is obtained from the detection signal of the integrator sensor 46 when exposing each shot area on the wafer W. Specifically, the exposure apparatus 10 measures the energy amount (exposure energy amount) of the illumination light IL via the integrator sensor 46 at regular time intervals, and the management apparatus 11 determines the exposure control accuracy from the measurement data. As described above, an error of the actual exposure energy amount with respect to the target exposure energy amount when each shot area is exposed is obtained.

(推定演算)
そして、上記ステージ同期精度、フォーカスレベリング追従性、露光制御精度、に関わる情報を自己測定すると、管理装置11は、それらの自己測定情報と、事前に入力されたあるいは計測したプロセス情報及び事前情報とに基づいて、露光装置10の動作によりウエハW上に転写されるパターン像の線幅均一性(パターン像のコントラストを含む)を推定演算(シミュレート)する(ステップ105)。
(Estimation calculation)
Then, when information related to the stage synchronization accuracy, focus leveling followability, exposure control accuracy is self-measured, the management device 11 includes the self-measurement information, process information and pre-information input or measured in advance. Based on the above, the line width uniformity (including the contrast of the pattern image) of the pattern image transferred onto the wafer W by the operation of the exposure apparatus 10 is estimated (simulated) (step 105).

ここで、ステージ同期精度:MS、フォーカスレベリング追従性:FO、露光制御精度:IA、照明均一性:IU、投影光学系の結像特性:AB、レジスト性能:RE、現像液の材料係数:DE、その他のプロセスパラメータ:OT、とするとき、線幅均一性:△CDは、次式(1)で表される(Function:関数)。なお、その他のプロセスパラメータ(OT)としては、例えば、露光波長、投影レンズの開口数(N.A.)、照明σ、照明条件、評価マークのパターン種類(バイナリ/ハーフトーン/レベンソン等)、評価マーク線幅、評価用マークの製造ばらつき、ターゲット線幅、パターンピッチ、評価用マークの製造ばらつき等が挙げられる。
△CD=Function(MS、FO、IA、IU、AB、RE、DE、OT)…(1)
Here, stage synchronization accuracy: MS, focus leveling followability: FO, exposure control accuracy: IA, illumination uniformity: IU, imaging optical system imaging characteristics: AB, resist performance: RE, developer material coefficient: DE When the other process parameter is OT, the line width uniformity: ΔCD is expressed by the following equation (1) (Function: function). Other process parameters (OT) include, for example, exposure wavelength, projection lens numerical aperture (NA), illumination σ, illumination conditions, evaluation mark pattern type (binary / halftone / Levenson, etc.), Evaluation mark line width, manufacturing variation of evaluation mark, target line width, pattern pitch, manufacturing variation of evaluation mark, and the like.
ΔCD = Function (MS, FO, IA, IU, AB, RE, DE, OT) (1)

すなわち、上記MS〜OTの各情報と線幅均一性との関係を予め求めてテーブル(蓄積データ)を作成しておき、実際の評価時に得られた上記各情報MS〜OTを蓄積データと照合することにより線幅均一性△CDを推定することができる。本例では、IU、AB、RE、DE、OT、の各情報が自己測定動作前に求められており、管理装置11は、これらの情報を蓄積データと照合して関数を作成し、この関数の基で、MS、FO、IAの自己測定された各情報を演算上で加味(コンボリューション(掛け合わせ)演算によるシミュレーション。なお、ここで言うコンボリューションとは、各関数(f(x):空間像、g(x):同期精度、…等)をフーリエ変換し、各関数の積を計算し、その積を逆フーリエ変換すること。)することにより、線幅均一性△CDを推定演算する。そして、このときの推定演算は、自己測定時に設定された動作パラメータごとに行う。なお、蓄積データの作成時におけるパターン像の線幅測定は、空間像計測装置59を用いて行ってもよく、走査型電子顕微鏡(SEM)、OCD法等による実測法により行ってもよい。   That is, a table (accumulated data) is created by previously obtaining the relationship between each information of MS to OT and line width uniformity, and the information MS to OT obtained at the time of actual evaluation is collated with the accumulated data. By doing so, the line width uniformity ΔCD can be estimated. In this example, each information of IU, AB, RE, DE, and OT is obtained before the self-measurement operation, and the management apparatus 11 creates a function by collating these pieces of information with the accumulated data. Based on the above, each information measured by MS, FO, and IA is added to the calculation (simulation based on convolution). Note that convolution refers to each function (f (x): Aerial image, g (x): synchronization accuracy,...)), Fourier transform of each function, product of each function is calculated, and inverse Fourier transform is performed on the product. To do. And the estimation calculation at this time is performed for every operation parameter set at the time of self-measurement. Note that the measurement of the line width of the pattern image at the time of creating the accumulated data may be performed using the aerial image measurement device 59 or may be performed by an actual measurement method such as a scanning electron microscope (SEM) or an OCD method.

図6は、以上説明した本例の評価方法を模式的に示す図である。
図6に示されるように、上述した本例の評価方法では、前記した実際の走査露光動作と同様に露光装置10を動作(ステップアンドスキャン)せしめながら、露光装置10の所定の性能、具体的には、(a)ステージ同期精度、(b)フォーカスレベリング追従性、(c)露光制御精度、に関わる情報を、露光装置10内に設けられている所定の測定装置(ウエハステージ干渉計54W、レチクルステージ干渉計54R、焦点位置検出系60a、60b、インテグレータセンサ46)等によって自己測定する。また、(d)照明均一性、(e)投影光学系PLの結像特性、に関する情報(事前測定データ)について上記自己測定に先立って測定しておく。そして、(d)及び(e)の事前測定データに加えて、(f)プロセス情報を基に、上記(a)〜(c)の情報を演算上で加味し、上記露光装置10によってウエハW上に転写されるパターン像の線幅の均一性(及びそのパターン像のコントラスト)を推定演算する。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the evaluation method of this example described above.
As shown in FIG. 6, in the evaluation method of this example described above, the predetermined performance of the exposure apparatus 10, specifically, while the exposure apparatus 10 is operated (step-and-scan) in the same manner as the actual scanning exposure operation described above. Includes information relating to (a) stage synchronization accuracy, (b) focus leveling followability, and (c) exposure control accuracy, by using a predetermined measuring device (wafer stage interferometer 54W, Self-measurement is performed by reticle stage interferometer 54R, focus position detection systems 60a and 60b, integrator sensor 46), and the like. Prior to the self-measurement, information (prior measurement data) regarding (d) illumination uniformity and (e) imaging characteristics of the projection optical system PL is measured. Then, in addition to the pre-measurement data of (d) and (e), (f) based on the process information, the above information (a) to (c) is added in calculation, and the wafer W is processed by the exposure apparatus 10. The line width uniformity (and the contrast of the pattern image) transferred onto the pattern image is estimated and calculated.

このように、本例の評価方法では、様々な情報を加味した推定演算により、露光装置10の線幅均一性について簡易かつ定量的な評価を行うことができる。   As described above, in the evaluation method of this example, simple and quantitative evaluation can be performed on the line width uniformity of the exposure apparatus 10 by an estimation calculation taking various information into account.

特に、本例の評価方法では、上記(a)〜(c)の情報を自己測定する際に走査露光動作に関わる動作パラメータ(同期移動速度、走査長さ、ショット領域)を適宜変更し、各動作パラメータごとに線幅均一性を算出することから、露光装置10についてより定量的な評価が可能となる。   In particular, in the evaluation method of this example, when self-measuring the information of (a) to (c) above, operation parameters (synchronous movement speed, scanning length, shot area) related to the scanning exposure operation are appropriately changed, Since the line width uniformity is calculated for each operation parameter, the exposure apparatus 10 can be more quantitatively evaluated.

例えば、ウエハW上のすべてのショット領域に対して露光動作を行ったときの上記(a)〜(c)の情報を自己測定することで、ウエハWの全面に対する走査露光動作の評価を行うことができる。そして、こうした評価の結果は、露光装置10の総合的な評価に好ましく利用される。   For example, the scanning exposure operation on the entire surface of the wafer W is evaluated by self-measuring the information (a) to (c) when the exposure operation is performed on all shot areas on the wafer W. Can do. The results of such evaluation are preferably used for comprehensive evaluation of the exposure apparatus 10.

また、同期移動速度(スキャン速度)や走査長さ(スキャン長さ)を変更しながら、上記(a)〜(c)の情報を自己測定してその評価を行うことで、動作パラメータと線幅均一性との関係についてより多くの情報を得ることができる。その結果、その評価結果に基づいて、露光装置10の走査露光動作についてより好ましい露光条件を設定することが可能となる。   In addition, while changing the synchronous movement speed (scan speed) and the scan length (scan length), the information of the above (a) to (c) is self-measured and evaluated, so that the operation parameter and the line width are obtained. More information about the relationship with uniformity can be obtained. As a result, more preferable exposure conditions can be set for the scanning exposure operation of the exposure apparatus 10 based on the evaluation result.

なお、上記した露光装置10の評価に際しては、自己測定用の測定装置(ウエハステージ干渉計54W、レチクルステージ干渉計54R、焦点位置検出系60a、60b、インテグレータセンサ46)について、キャリブレーションを行っておくのが好ましい。上記測定装置のうち、焦点位置検出系60a、60b、インテグレータセンサ46のキャリブレーションは、空間像計測装置59を用いた空間像計測法を用いて行うことが可能である。空間像計測法を用いたキャリブレーションに関する技術は、特開2002−198299号公報、特開2002−203762号公報、特開2002−203763号公報等に詳しく記載されている。また、このキャリブレーションの工程を利用して、上記評価方法に用いる情報を測定してもよい。   When the exposure apparatus 10 described above is evaluated, calibration is performed on the self-measuring measurement apparatus (wafer stage interferometer 54W, reticle stage interferometer 54R, focus position detection systems 60a and 60b, integrator sensor 46). It is preferable to leave. Among the measurement devices, the calibration of the focus position detection systems 60 a and 60 b and the integrator sensor 46 can be performed using an aerial image measurement method using the aerial image measurement device 59. Techniques relating to calibration using the aerial image measurement method are described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-198299, 2002-203762, 2002-203763, and the like. Further, information used in the evaluation method may be measured using this calibration process.

なお、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の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、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、薄膜磁気へッド、撮像素子、マイクロマシン、DNAチップ、及びレチクルやマスクなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, exposure for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate. The present invention can be widely applied to an apparatus, an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head, an image sensor, a micromachine, a DNA chip, a reticle, a mask, and the like.

また、上記実施形態では、露光用照明光としてKrFエキシマレーザ光(248nm)、ArFエキシマレーザ光(193nm)などを用いる場合について説明したが、これに限らず、g線(436nm)、i線(365nm)、Fレーザ光(157nm)、銅蒸気レーザ、YAGレーザの高調波等を露光用照明光として用いることができる。 In the above-described embodiment, the case where KrF excimer laser light (248 nm), ArF excimer laser light (193 nm), or the like is used as the illumination light for exposure has been described. However, the present invention is not limited to this. 365 nm), F 2 laser light (157 nm), copper vapor laser, harmonics of YAG laser, and the like can be used as illumination light for exposure.

また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系として等倍あるいは拡大系を用いても良いし、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれであっても良い。   In the above embodiment, the case where the reduction system is used as the projection optical system has been described. However, the present invention is not limited to this, and an equal magnification or enlargement system may be used as the projection optical system. Any of the reflection systems may be used.

複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより本実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   An illumination optical system and projection optical system composed of multiple lenses are incorporated into the exposure apparatus body for optical adjustment, and a reticle stage and wafer stage consisting of numerous mechanical parts are attached to the exposure apparatus body to connect wiring and piping. Furthermore, the exposure apparatus of the present embodiment can be manufactured by further comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus in a lithography process will be described.

図7には、デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示されている。図7に示されるように、まず、ステップ201(設計ステップ)において、デバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ202(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ203(ウエハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。   FIG. 7 shows a flowchart of a manufacturing example of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 7, first, in step 201 (design step), device function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step 202 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

次に、ステップ204(ウエハ処理ステップ)において、ステップ201〜ステップ203で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ205(デバイス組立てステップ)において、ステップ204で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ205には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。   Next, in step 204 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in steps 201 to 203, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like as will be described later. Next, in step 205 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 204. Step 205 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary.

最後に、ステップ206(検査ステップ)において、ステップ205で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。   Finally, in step 206 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and durability test of the device created in step 205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.

図8には、半導体デバイスにおける、上記ステップ204の詳細なフロー例が示されている。図8において、ステップ211(酸化ステップ)においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ212(CVDステップ)においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ213(電極形成ステップ)においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ214(イオン打ち込みステップ)においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ211〜ステップ214それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。   FIG. 8 shows a detailed flow example of step 204 in the semiconductor device. In FIG. 8, in step 211 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step 212 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 213 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 214 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above-described steps 211 to 214 constitutes a pre-processing process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.

ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ215(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ216(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ218(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ219(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。   At each stage of the wafer process, when the above pre-process is completed, the post-process is executed as follows. In this post-processing process, first, in step 215 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step 218 (etching step), the exposed member in a portion other than the portion where the resist remains is removed by etching. In step 219 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.

これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。   By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程(ステップ216)において上記実施形態の露光装置が用いられるので、最適化された露光条件の下で精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイスの生産性(歩留まりを含む)を向上させることが可能になる。   If the device manufacturing method of this embodiment described above is used, the exposure apparatus of the above embodiment is used in the exposure step (step 216). Therefore, the reticle pattern can be accurately placed on the wafer under optimized exposure conditions. Can be transferred. As a result, it becomes possible to improve the productivity (including yield) of highly integrated devices.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.

本発明一実施形態に係る露光システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure system which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のウエハステージ近傍を拡大し、Zチルトステージの駆動装置とともに示す図である。FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the wafer stage of FIG. 図1の空間像計測装置の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the aerial image measuring device of FIG. 図4(A)は、空間像の計測に際してスリット板上に空間像PMy’が形成された状態を示す図であり、図4(B)は、その空間像計測の際に得られる光電変換信号(光強度信号)の一例を示す線図である。FIG. 4A is a diagram showing a state in which the aerial image PMy ′ is formed on the slit plate during the aerial image measurement, and FIG. 4B is a photoelectric conversion signal obtained during the aerial image measurement. It is a diagram which shows an example of (light intensity signal). 管理装置による露光装置の評価方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the evaluation method of the exposure apparatus by a management apparatus. 図5の評価方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the evaluation method of FIG. 本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating embodiment of the device manufacturing method which concerns on this invention. 半導体素子の製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of a semiconductor element.

符号の説明Explanation of symbols

R…レチクル(マスク)、RST…レチクルステージ(マスクステージ)、W…ウエハ(基板)、WST…ウエハステージ(基板ステージ)、10…露光装置、11…管理装置(演算装置)、11A…入力装置、11B、11C…記憶装置、46…インテグレータセンサ(光電センサ)、50…制御装置、54W…ウエハステージ干渉計(第2干渉計)、54R…レチクルステージ干渉計(第1干渉計)、60a、60b…焦点位置検出系(フォーカス・レベリングセンサー)、100…露光システム。   R ... reticle (mask), RST ... reticle stage (mask stage), W ... wafer (substrate), WST ... wafer stage (substrate stage), 10 ... exposure device, 11 ... management device (arithmetic device), 11A ... input device , 11B, 11C ... storage device, 46 ... integrator sensor (photoelectric sensor), 50 ... control device, 54W ... wafer stage interferometer (second interferometer), 54R ... reticle stage interferometer (first interferometer), 60a, 60b: Focus position detection system (focus / leveling sensor), 100: Exposure system.

Claims (22)

マスクを載置して二次元平面内を移動するマスクステージと、基板を載置して二次元平面内を移動する基板ステージとを備え、前記両ステージを同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を評価する露光装置の評価方法であって、
前記基板上の所定の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する第1工程と、
前記動作シーケンスのうち、前記露光動作に関わる動作パラメータの設定を変更しながら前記走査型露光装置を動作せしめる第2工程と、
前記第2工程において前記走査型露光装置を動作せしめている時に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を前記走査型露光装置内に設けられている測定装置を用いて、前記動作パラメータが変更される度に測定する第3工程と、
前記第3工程で測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算(シミュレーション)する第4工程と、を有することを特徴とする露光装置の評価方法。
A mask stage for placing a mask and moving in a two-dimensional plane and a substrate stage for placing a substrate and moving in a two-dimensional plane are provided, and the mask is moved with an exposure beam while both stages are moved synchronously. An exposure apparatus evaluation method for illuminating and evaluating a predetermined performance of a scanning exposure apparatus that sequentially exposes a pattern on the mask on a plurality of partitioned regions on the substrate,
A first step of storing an operation sequence when performing exposure of the pattern on a predetermined partition region on the substrate;
A second step of operating the scanning exposure apparatus while changing the setting of operation parameters related to the exposure operation in the operation sequence;
When operating the scanning exposure apparatus in the second step, information on the first characteristic of the scanning exposure apparatus is obtained using a measuring device provided in the scanning exposure apparatus, A third step of measuring each time it is changed;
And a fourth step of estimating (simulating) the predetermined performance of the scanning exposure apparatus based on information on the plurality of first characteristics measured in the third step. Evaluation method.
前記動作パラメータは、前記両ステージの同期移動速度と、前記区画領域を露光する際に前記露光ビームが前記基板上で走査される長さと、前記複数の区画領域の前記二次元平面上での位置とのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の評価方法。   The operating parameters include a synchronous movement speed of the two stages, a length of scanning of the exposure beam on the substrate when exposing the partition area, and positions of the plurality of partition areas on the two-dimensional plane. The evaluation method according to claim 1, comprising at least one of the following. マスクを載置して二次元平面内を移動するマスクステージと、基板を載置して二次元平面内を移動する基板ステージとを備え、前記両ステージを同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を評価する露光装置の評価方法であって、
前記基板上の複数の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する第1工程と、
前記動作シーケンスに基づいて前記走査型露光装置を動作せしめる第2工程と、
前記第2工程において前記複数の区画領域に対して前記走査型露光装置を動作せしめている時に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を、前記走査型露光装置内に設けられている測定装置を用いて前記複数の区画領域毎に測定する第3工程と、
前記第3工程で前記複数の区画領域毎に測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算(シミュレーション)する第4工程と、を有することを特徴とする露光装置の評価方法。
A mask stage for placing a mask and moving in a two-dimensional plane and a substrate stage for placing a substrate and moving in a two-dimensional plane are provided, and the mask is moved with an exposure beam while both stages are moved synchronously. An exposure apparatus evaluation method for illuminating and evaluating a predetermined performance of a scanning exposure apparatus that sequentially exposes a pattern on the mask on a plurality of partitioned regions on the substrate,
A first step of storing an operation sequence when performing exposure of the pattern on a plurality of partitioned regions on the substrate;
A second step of operating the scanning exposure apparatus based on the operation sequence;
A measurement provided in the scanning exposure apparatus for information related to the first characteristic of the scanning exposure apparatus when the scanning exposure apparatus is operated for the plurality of partitioned areas in the second step. A third step of measuring for each of the plurality of partitioned areas using an apparatus;
And a fourth step of estimating (simulating) the predetermined performance of the scanning exposure apparatus based on information on the plurality of first characteristics measured for each of the plurality of partitioned regions in the third step. An evaluation method of an exposure apparatus characterized by the above.
前記所定性能は、前記走査型露光措置の露光動作により前記基板上に転写されるパターン像の線幅の均一性、及び該パターン像のコントラストのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の評価方法。   The predetermined performance includes at least one of a uniformity of a line width of a pattern image transferred onto the substrate by an exposure operation of the scanning exposure measure and a contrast of the pattern image. The evaluation method as described in any one of 1-3. 前記動作シーケンスは、前記マスクステージ及び前記基板ステージの、前記二次元平面内における移動シーケンスを含み、
前記第2工程では、前記移動シーケンスに基づいて前記両ステージを移動せしめ、
前記測定装置は、前記マスクステージの位置情報を測定する第1干渉計と、前記基板ステージの位置情報を測定する第2干渉計とを含み、
前記第3工程では、前記第1特性としての前記両ステージ間の同期精度に関する情報を、前記第1干渉計からの出力と前記第2干渉計からの出力とに基づいて測定することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の評価方法。
The operation sequence includes a movement sequence of the mask stage and the substrate stage in the two-dimensional plane,
In the second step, both stages are moved based on the movement sequence,
The measurement apparatus includes a first interferometer that measures position information of the mask stage, and a second interferometer that measures position information of the substrate stage,
In the third step, information on the synchronization accuracy between the two stages as the first characteristic is measured based on an output from the first interferometer and an output from the second interferometer. The evaluation method according to any one of claims 1 to 4.
前記動作シーケンスは、前記二次元平面と直交する方向における前記基板ステージのフォーカス・レベリング移動シーケンスを含み、
前記第2工程では、前記フォーカス・レベリング移動シーケンスに基づいて前記基板ステージを移動せしめ、
前記測定装置は、前記基板ステージ上に載置された基板の前記直交方向における位置及び該直交方向に対する傾きに関する情報を測定するフォーカス・レベリングセンサーを含み、
前記第3工程では、前記第1特性としての前記基板ステージの、目標フォーカス・レベリング位置に対する追従性に関する情報を、前記フォーカス・レベリングセンサーからの出力に基づいて測定することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の評価方法。
The operation sequence includes a focus / leveling movement sequence of the substrate stage in a direction orthogonal to the two-dimensional plane,
In the second step, the substrate stage is moved based on the focus / leveling movement sequence,
The measurement apparatus includes a focus / leveling sensor that measures information on the position of the substrate placed on the substrate stage in the orthogonal direction and the tilt with respect to the orthogonal direction,
2. In the third step, information on the followability of the substrate stage as the first characteristic with respect to a target focus / leveling position is measured based on an output from the focus / leveling sensor. The evaluation method as described in any one of -5.
前記動作シーケンスは、前記基板を露光する際の露光エネルギー量の設定シーケンスを含み、
前記第2工程では、前記設定シーケンスに基づいて、前記複数の区画領域に対する露光エネルギー量を設定し、
前記測定装置は、前記第2工程で設定された目標露光エネルギー量で射出される露光ビームの、実際の露光エネルギー量を測定する光電センサを含み、
前記第3工程では、前記第1特性としての、前記目標露光エネルギー量に対する実際の露光エネルギー量の誤差に関する情報を、前記光電センサからの出力に基づいて測定することを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の評価方法。
The operation sequence includes a setting sequence of an exposure energy amount when exposing the substrate,
In the second step, an exposure energy amount for the plurality of partitioned areas is set based on the setting sequence,
The measuring device includes a photoelectric sensor that measures an actual exposure energy amount of an exposure beam emitted with a target exposure energy amount set in the second step,
In the third step, information relating to an error of an actual exposure energy amount with respect to the target exposure energy amount as the first characteristic is measured based on an output from the photoelectric sensor. The evaluation method as described in any one of 6.
前記第2工程を行うよりも前に、前記走査型露光装置の第2特性に関する情報を予め測定する第5工程を更に含み、
前記第4工程では、前記第3工程で得られた前記第1特性に関する情報と、前記第5工程で得られた前記第2特性に関する情報とを用いた前記推定演算を実行することにより前記所定性能を推定することを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の評価方法。
Before performing the second step, further includes a fifth step of measuring in advance information relating to the second characteristic of the scanning exposure apparatus;
In the fourth step, the predetermined calculation is performed by executing the estimation calculation using the information on the first characteristic obtained in the third step and the information on the second characteristic obtained in the fifth step. The evaluation method according to claim 1, wherein the performance is estimated.
前記第2特性は、前記基板を露光する露光ビームが前記基板上に照射される照射領域内における前記露光ビームのエネルギー均一性を含むことを特徴とする請求項8に記載の評価方法。   9. The evaluation method according to claim 8, wherein the second characteristic includes energy uniformity of the exposure beam in an irradiation region where the exposure beam for exposing the substrate is irradiated onto the substrate. 前記第2特性は、前記マスク上のパターンを前記基板上に投影する投影光学系の結像特性を含むことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 8 or 9, wherein the second characteristic includes an imaging characteristic of a projection optical system that projects a pattern on the mask onto the substrate. 前記基板上への感光物質の塗布処理に関する情報、及び前記基板に対する現像処理に関する情報のうちの少なくとも一方の情報を入力する第6工程を更に含み、
前記第4工程では、前記第3工程で得られた前記第1特性に関する情報と、前記第5工程で得られた前記第2特性に関する情報と、前記第6工程で得られた情報とを用いた前記推定演算を実行することにより前記所定性能を推定することを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の評価方法。
A sixth step of inputting information on at least one of information on a photosensitive material coating process on the substrate and information on a development process on the substrate;
In the fourth step, the information on the first characteristic obtained in the third step, the information on the second characteristic obtained in the fifth step, and the information obtained in the sixth step are used. The evaluation method according to claim 1, wherein the predetermined performance is estimated by executing the estimation calculation.
請求項1〜11の何れか一項に記載の評価方法による評価結果に基づいて、前記所定性能が最も良くなるように前記走査型露光装置内で設定される露光条件を最適化する工程と、
前記最適化された露光装置を用いて、前記マスク上に形成されたデバイスパターンを前記基板上に転写する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
A step of optimizing exposure conditions set in the scanning exposure apparatus so that the predetermined performance is best based on the evaluation result by the evaluation method according to any one of claims 1 to 11,
Transferring the device pattern formed on the mask onto the substrate using the optimized exposure apparatus.
マスクを載置して二次元平面内を移動するマスクステージと、基板を載置して二次元平面内を移動する基板ステージとを備え、前記両ステージを同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を推定する露光システムであって、
前記基板上の所定の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する記憶装置と、
前記動作シーケンスのうち、前記露光動作に関わる動作パラメータの設定を変更しながら前記走査型露光装置を動作せしめる制御装置と、
前記制御装置による制御の下で前記走査型露光装置が動作している時に、前記動作パラメータが変更される度に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を測定する測定装置と、
前記測定装置で測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算する演算装置と、を有することを特徴とする露光システム。
A mask stage for placing a mask and moving in a two-dimensional plane and a substrate stage for placing a substrate and moving in a two-dimensional plane are provided, and the mask is moved with an exposure beam while both stages are moved synchronously. An exposure system for illuminating and estimating a predetermined performance of a scanning exposure apparatus that sequentially exposes a pattern on the mask on a plurality of partitioned regions on the substrate,
A storage device for storing an operation sequence when the pattern is exposed to a predetermined partition area on the substrate;
A control device for operating the scanning exposure apparatus while changing the setting of operation parameters related to the exposure operation in the operation sequence;
A measuring device for measuring information on the first characteristic of the scanning exposure apparatus each time the operating parameter is changed when the scanning exposure apparatus is operating under the control of the control device;
An exposure system comprising: an arithmetic unit that estimates and calculates the predetermined performance of the scanning exposure apparatus based on information on the plurality of first characteristics measured by the measurement apparatus.
前記動作パラメータは、前記両ステージの同期移動速度と、前記区画領域を露光する際に前記露光ビームが前記基板上で走査される長さと、前記複数の区画領域の前記二次元平面上での位置とのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項13に記載の露光システム。   The operating parameters include a synchronous movement speed of the two stages, a length of scanning of the exposure beam on the substrate when exposing the partition area, and positions of the plurality of partition areas on the two-dimensional plane. 14. The exposure system according to claim 13, comprising at least one of the following. マスクを載置して二次元平面内を移動するマスクステージと、基板を載置して二次元平面内を移動する基板ステージとを備え、前記両ステージを同期移動しながら前記マスクを露光ビームで照明して、前記基板上の複数の区画領域上に前記マスク上のパターンを順次露光する走査型露光装置の所定性能を推定する露光システムであって、
前記基板上の複数の区画領域に対して前記パターンの露光を行う際の動作シーケンスを記憶する記憶装置と、
前記動作シーケンスに基づいて前記走査型露光装置を動作せしめる制御装置と、
前記制御装置による制御の下で前記走査型露光装置を動作せしめている時に、前記走査型露光装置の第1特性に関する情報を前記複数の区画領域毎に測定する測定装置と、
前記測定装置で前記複数の区画領域毎に測定された複数の前記第1特性に関する情報に基づいて、前記走査型露光装置の前記所定性能を推定演算する演算装置と、を有することを特徴とする露光システム。
A mask stage for placing a mask and moving in a two-dimensional plane and a substrate stage for placing a substrate and moving in a two-dimensional plane are provided, and the mask is moved with an exposure beam while both stages are moved synchronously. An exposure system for illuminating and estimating a predetermined performance of a scanning exposure apparatus that sequentially exposes a pattern on the mask on a plurality of partitioned regions on the substrate,
A storage device for storing an operation sequence when the pattern is exposed to a plurality of partitioned regions on the substrate;
A control device for operating the scanning exposure apparatus based on the operation sequence;
A measuring device that measures information about the first characteristic of the scanning exposure apparatus for each of the plurality of partitioned areas when the scanning exposure apparatus is operated under the control of the control device;
An arithmetic unit that estimates and calculates the predetermined performance of the scanning exposure apparatus based on information about the plurality of first characteristics measured for each of the plurality of partitioned regions by the measurement apparatus. Exposure system.
前記所定性能は、前記走査型露光装置により前記基板上に転写されるパターン像の線幅の均一性、及び該パターン像のコントラストのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項13〜15の何れか一項に記載の露光システム。   16. The predetermined performance includes at least one of a uniformity of a line width of a pattern image transferred onto the substrate by the scanning exposure apparatus and a contrast of the pattern image. The exposure system according to any one of the above. 前記動作シーケンスは、前記マスクステージ及び前記基板ステージの、前記二次元平面内における移動シーケンスを含み、
前記制御装置は、前記移動シーケンスに基づいて前記両ステージを移動せしめ、
前記測定装置は、前記マスクステージの位置情報を測定する第1干渉計と、前記基板ステージの位置情報を測定する第2干渉計とを含み、且つ前記第1特性としての前記両ステージ間の同期精度に関する情報を、前記第1干渉計からの出力と前記第2干渉計からの出力とに基づいて測定することを特徴とする請求項13〜16の何れか一項に記載の露光システム。
The operation sequence includes a movement sequence of the mask stage and the substrate stage in the two-dimensional plane,
The control device moves the both stages based on the movement sequence,
The measurement apparatus includes a first interferometer that measures position information of the mask stage, and a second interferometer that measures position information of the substrate stage, and synchronization between the two stages as the first characteristic. The exposure system according to any one of claims 13 to 16, wherein information on accuracy is measured based on an output from the first interferometer and an output from the second interferometer.
前記動作シーケンスは、前記二次元平面と直交する方向における前記基板ステージのフォーカス・レベリング移動シーケンスを含み、
前記制御装置は、前記フォーカス・レベリング移動シーケンスに基づいて前記基板ステージを移動せしめ、
前記測定装置は、前記基板ステージ上に載置された基板の前記直交方向における位置及び該直交方向に対する傾きに関する情報を測定するフォーカス・レベリングセンサーを含み、且つ前記第1特性としての前記基板ステージの、目標フォーカス・レベリング位置に対する追従性に関する情報を、前記フォーカス・レベリングセンサからの出力に基づいて測定することを特徴とする請求項13〜17の何れか一項に記載の露光システム。
The operation sequence includes a focus / leveling movement sequence of the substrate stage in a direction orthogonal to the two-dimensional plane,
The control apparatus moves the substrate stage based on the focus / leveling movement sequence,
The measurement apparatus includes a focus / leveling sensor that measures information on a position of the substrate placed on the substrate stage in the orthogonal direction and an inclination with respect to the orthogonal direction, and the substrate stage as the first characteristic The exposure system according to any one of claims 13 to 17, wherein information relating to the followability to the target focus / leveling position is measured based on an output from the focus / leveling sensor.
前記動作シーケンスは、前記基板を露光する際の露光エネルギー量の設定シーケンスを含み、
前記制御装置は、前記設定シーケンスに基づいて、前記複数の区画領域に対する露光エネルギー量を設定し、
前記測定装置は、前記制御装置で設定された目標露光エネルギー量で射出される露光ビームの、実際の露光エネルギー量を測定する光電センサを含み、且つ前記第1特性としての、前記目標露光エネルギー量に対する実際の露光エネルギー量の誤差に関する情報を、前記光電センサからの出力に基づいて測定することを特徴とする請求項13〜18の何れか一項に記載の露光システム。
The operation sequence includes a setting sequence of an exposure energy amount when exposing the substrate,
The control device sets an exposure energy amount for the plurality of partitioned regions based on the setting sequence,
The measuring device includes a photoelectric sensor for measuring an actual exposure energy amount of an exposure beam emitted with a target exposure energy amount set by the control device, and the target exposure energy amount as the first characteristic 19. The exposure system according to claim 13, wherein information relating to an error in an actual exposure energy amount with respect to is measured based on an output from the photoelectric sensor.
前記測定装置とは別に設けられており、前記露光装置の、前記第1特性とは異なる第2特性に関する情報を記憶する第2記憶装置を更に含み、
前記演算装置は、前記第1特性に関する情報と、前記第2特性に関する情報とを用いた前記推定演算を実行することにより前記所定性能を推定することを特徴とする請求項13〜19の何れか一項に記載の露光システム。
A second storage device that is provided separately from the measurement device and stores information related to a second characteristic of the exposure apparatus different from the first characteristic;
The said arithmetic unit estimates the said predetermined performance by performing the said estimation calculation using the information regarding the said 1st characteristic, and the information regarding the said 2nd characteristic, The any one of Claims 13-19 characterized by the above-mentioned. The exposure system according to one item.
前記第2特性に関する情報は、前記基板を露光する露光ビームが前記基板上に照射される照射領域内における前記露光ビームのエネルギー均一性に関する情報、及び前記マスク上のパターンを前記基板上に投影する投影光学系の結像特性に関する情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項20に記載の露光システム。   The information on the second characteristic is information on energy uniformity of the exposure beam in an irradiation region where the exposure beam for exposing the substrate is irradiated onto the substrate, and a pattern on the mask is projected onto the substrate. 21. The exposure system according to claim 20, comprising at least one of information relating to imaging characteristics of the projection optical system. 前記基板上への感光物質の塗布処理に関する情報、及び前記基板に対する現像処理に関する情報のうちの少なくとも一方の情報を入力する入力装置を更に含み、
前記演算装置は、前記第1特性に関する情報と、前記第2特性に関する情報と、前記入力装置に入力された情報とを用いた前記推定演算を実行することにより前記所定性能を推定することを特徴とする請求項13〜21の何れか一項に記載の露光システム。
An input device that inputs information on at least one of information on a coating process of a photosensitive material on the substrate and information on a development process on the substrate;
The arithmetic device estimates the predetermined performance by executing the estimation operation using information related to the first characteristic, information related to the second characteristic, and information input to the input device. The exposure system according to any one of claims 13 to 21.
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