JPH09237755A - Projection exposure equipment - Google Patents
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- JPH09237755A JPH09237755A JP8067224A JP6722496A JPH09237755A JP H09237755 A JPH09237755 A JP H09237755A JP 8067224 A JP8067224 A JP 8067224A JP 6722496 A JP6722496 A JP 6722496A JP H09237755 A JPH09237755 A JP H09237755A
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 投影光学系を介して形成されるマスクパター
ンの空間像の強度分布を随時検出する機能を備えた投影
露光装置。
【解決手段】 照明光を透過する透過部と照明光を遮光
する遮光部とを有し、透過部と遮光部との境界線から形
成されたナイフエッジを有するナイフエッジ部材と、投
影光学系を介してナイフエッジ部材上に形成されたマス
クパターンの空間像からの光を受光するための受光手段
とを備えている。そして、マスクパターンの空間像とナ
イフエッジ部材とを所定の方向に沿って相対移動させる
ことにより得られる受光手段の出力に基づいて、マスク
パターンの空間像の強度分布を検出する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection exposure apparatus having a function of detecting an intensity distribution of an aerial image of a mask pattern formed via a projection optical system at any time. A knife edge member having a transmitting portion that transmits illumination light and a light shielding portion that shields the illumination light, and a knife edge member having a knife edge formed from a boundary line between the transmission portion and the light shielding portion, and a projection optical system are provided. And a light receiving means for receiving light from the aerial image of the mask pattern formed on the knife edge member. Then, the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern is detected based on the output of the light receiving means obtained by relatively moving the aerial image of the mask pattern and the knife edge member along a predetermined direction.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置に関
し、特に半導体素子または液晶表示素子等をリソグラフ
ィー工程で製造する際に使用される投影露光装置におい
て投影光学系を介して形成されるマスクパターンの空間
像の強度分布の検出に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus, and more particularly, to a mask pattern formed through a projection optical system in a projection exposure apparatus used when manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like in a lithography process. Detecting the intensity distribution of an aerial image.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は、従来の投影露光装置におけるマ
スクパターンの空間像の強度分布測定を説明する図であ
る。図8の従来の投影露光装置では、図示を省略した照
明光学系によりマスク51を均一照明する。マスク51
を透過した光は、投影光学系52を介して、マスクパタ
ーンの空間像53を形成する。空間像53からの光は、
結像光学系54を介して2次元撮像素子55の撮像面上
にマスクパターンの拡大像を再形成する。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a diagram for explaining the intensity distribution measurement of an aerial image of a mask pattern in a conventional projection exposure apparatus. In the conventional projection exposure apparatus of FIG. 8, the mask 51 is uniformly illuminated by an illumination optical system (not shown). Mask 51
The light transmitted through forms a mask pattern aerial image 53 through the projection optical system 52. The light from the aerial image 53
An enlarged image of the mask pattern is re-formed on the image pickup surface of the two-dimensional image pickup element 55 via the image forming optical system 54.
【0003】こうして、従来の投影露光装置では、2次
元撮像素子55がマスクパターンの空間像53を画像検
出し、2次元撮像素子55の出力に基づいてマスクパタ
ーンの空間像53の強度分布を測定する。なお、投影露
光装置において投影光学系に対して最終的に要求される
のは、空間像の強度分布が良好であることではなく、た
とえばウエハのような感光性基板に塗布されたレジスト
(感光部材)上にマスクパターン像を投影した後にレジ
ストの現像により得られた像すなわちレジスト像が良好
であることである。Thus, in the conventional projection exposure apparatus, the two-dimensional image sensor 55 detects the aerial image 53 of the mask pattern, and the intensity distribution of the aerial image 53 of the mask pattern is measured based on the output of the two-dimensional image sensor 55. To do. In the projection exposure apparatus, what is finally required for the projection optical system is not that the intensity distribution of the aerial image is good, but a resist (photosensitive member) applied to a photosensitive substrate such as a wafer. ) The image obtained by developing the resist after projecting the mask pattern image on it, that is, the resist image is good.
【0004】したがって、投影光学系を介して形成され
るマスクパターンの空間像の強度分布の良否は投影光学
系の調整の目安とはなり得るが、最終的には投影光学系
のレンズ性能はレジスト像が良好になるように調整され
る。以上の理由により、図8に示す従来の投影露光装置
において、結像光学系54および2次元撮像素子55を
有する強度分布測定装置の機能は、製造段階における投
影光学系52の検査装置としての機能に限定されてい
る。したがって、この種の強度分布測定装置は、最終的
な製品としての投影露光装置に搭載されていない。Therefore, the quality of the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern formed through the projection optical system can be an index for adjusting the projection optical system, but in the end, the lens performance of the projection optical system is resist. The image is adjusted to be good. For the above reason, in the conventional projection exposure apparatus shown in FIG. 8, the function of the intensity distribution measuring device having the image forming optical system 54 and the two-dimensional image pickup element 55 is the function as the inspection device of the projection optical system 52 in the manufacturing stage. Is limited to. Therefore, this type of intensity distribution measuring device is not mounted in the projection exposure apparatus as a final product.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
投影露光装置では、投影光学系の最終的なレンズ性能の
調整のために、レジスト像の良否を確認する必要があ
る。そして、レジスト像の良否を判定するためには、レ
ジストを塗布したウエハにパターンを焼き付け、現像処
理を行い、さらに電子顕微鏡によりレジスト像を観察す
るという、非常に煩わしさが伴う工程が必要であった。As described above, in the conventional projection exposure apparatus, it is necessary to confirm the quality of the resist image in order to adjust the final lens performance of the projection optical system. Then, in order to judge the quality of the resist image, it is necessary to perform a very troublesome process of printing a pattern on a resist-coated wafer, performing a development process, and observing the resist image with an electron microscope. It was
【0006】ところで、近年のシミュレーション技術の
進歩により、マスクパターンの空間像の強度分布に基づ
いて、実際の露光で形成されるレジスト像の良否をある
程度高い精度で予想することができるようになってい
る。また、空間像の強度分布の測定は、非常に簡単であ
る。このため、投影露光装置に搭載可能な強度分布測定
装置への要求が高まっている。By the way, with the recent progress of simulation technology, it has become possible to predict the quality of a resist image formed by actual exposure with a high degree of accuracy based on the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern. There is. Moreover, the measurement of the intensity distribution of the aerial image is very simple. Therefore, there is an increasing demand for an intensity distribution measuring device that can be mounted on a projection exposure apparatus.
【0007】このような要求に対して、従来から投影光
学系の検査装置として使用している画像検出方式の強度
分布測定装置を投影露光装置に搭載する方法が考えられ
る。この場合、実際の投影露光装置においてマスクパタ
ーンの空間像を画像検出するためには、ウエハステージ
上に結像光学系を載置しなければならない。一般に、ウ
エハステージ上の空間は限られており、ウエハステージ
上に載置される結像光学系の大きさも制約を受けること
になる。したがって、結像光学系は、小型の光学系であ
る必要がある。In response to such a demand, a method of mounting an image distribution type intensity distribution measuring device, which has been conventionally used as an inspection device of a projection optical system, on a projection exposure apparatus can be considered. In this case, in order to perform image detection of the aerial image of the mask pattern in the actual projection exposure apparatus, it is necessary to mount the image forming optical system on the wafer stage. In general, the space on the wafer stage is limited, and the size of the imaging optical system mounted on the wafer stage is also restricted. Therefore, the imaging optical system needs to be a small optical system.
【0008】一方、前述したように、結像光学系は、投
影光学系を介して形成された空間像からの光に基づいて
像を再形成する光学系である。したがって、結像光学系
では、その性質上、投影光学系と比較して十分小さな収
差しか許容されない。その結果、結像光学系を十分小型
化することは困難であり、従来の画像検出方式の強度分
布測定装置を投影露光装置に搭載することは現実的では
ない。また、高速度で移動を繰り返すウエハステージ上
に上述のようにほぼ無収差の結像光学系を載置した場
合、発生する振動や熱の結像光学系への影響を無視する
ことができない。この点においても、従来の画像検出方
式の強度分布測定装置を投影露光装置に搭載することは
現実的ではない。On the other hand, as described above, the imaging optical system is an optical system that re-forms an image based on the light from the aerial image formed via the projection optical system. Therefore, the imaging optical system, by its nature, allows only a sufficiently small aberration as compared with the projection optical system. As a result, it is difficult to reduce the size of the imaging optical system sufficiently, and it is not realistic to mount a conventional image distribution type intensity distribution measuring device in a projection exposure apparatus. In addition, when the imaging optical system having almost no aberration is mounted on the wafer stage which repeats the movement at high speed, the influence of the generated vibration or heat on the imaging optical system cannot be ignored. Also in this respect, it is not realistic to mount the conventional image distribution type intensity distribution measuring device in the projection exposure apparatus.
【0009】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、投影光学系を介して形成されるマスクパター
ンの空間像の強度分布を随時検出する機能を備えた投影
露光装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a projection exposure apparatus having a function of detecting the intensity distribution of an aerial image of a mask pattern formed via a projection optical system at any time. The purpose is to
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、所定のパターンが形成されたマ
スクに照明光を照射するための照明光学系と、前記マス
クのパターン像を感光性の基板上に投影するための投影
光学系とを備えた投影露光装置において、前記照明光を
透過する透過部と前記照明光を遮光する遮光部とを有
し、前記透過部と前記遮光部との境界線から形成された
ナイフエッジを有するナイフエッジ部材と、前記投影光
学系を介して前記ナイフエッジ部材上に形成された前記
マスクパターンの空間像からの光を受光するための受光
手段と、前記マスクパターンの空間像と前記ナイフエッ
ジ部材とを所定の方向に沿って相対移動させることによ
り得られる前記受光手段の出力に基づいて、前記マスク
パターンの空間像の強度分布を検出するための検出手段
とを備えていることを特徴とする投影露光装置を提供す
る。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, an illumination optical system for irradiating a mask having a predetermined pattern with illumination light, and a pattern image of the mask are exposed. In a projection exposure apparatus including a projection optical system for projecting onto a transparent substrate, the projection exposure apparatus includes a transmissive portion that transmits the illumination light and a light shielding portion that shields the illumination light, and the transmissive portion and the light shielding portion. A knife edge member having a knife edge formed from a boundary line between the knife edge member and a light receiving means for receiving light from an aerial image of the mask pattern formed on the knife edge member via the projection optical system. , The aerial image of the mask pattern based on the output of the light receiving means obtained by relatively moving the aerial image of the mask pattern and the knife edge member along a predetermined direction. To provide a projection exposure apparatus according to claim which comprises a detecting means for detecting the degree distribution.
【0011】本発明の好ましい態様によれば、前記基板
を保持し且つ前記投影光学系に対して前記基板を位置決
めするための基板ステージをさらに備え、前記ナイフエ
ッジ部材は前記基板ステージ上に設けられ、前記受光手
段は前記基板ステージの内部または外部に設けられてい
る。また、前記検出手段は、前記パターン空間像と前記
ナイフエッジ部材とを前記ナイフエッジとほぼ直交する
方向に沿って相対移動させることにより得られる前記受
光手段の出力に基づいて、前記マスクパターンの空間像
の強度分布を検出するのが好ましい。According to a preferred aspect of the present invention, there is further provided a substrate stage for holding the substrate and positioning the substrate with respect to the projection optical system, and the knife edge member is provided on the substrate stage. The light receiving means is provided inside or outside the substrate stage. In addition, the detection means, based on the output of the light receiving means obtained by relatively moving the pattern space image and the knife edge member along a direction substantially orthogonal to the knife edge, the space of the mask pattern. It is preferable to detect the intensity distribution of the image.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明では、透過部と遮光部との
境界線から形成されたナイフエッジが、たとえば基板ス
テージ上に設けられている。また、投影光学系を介して
ナイフエッジ上に形成されたマスクパターン空間像から
の光を受光する受光センサが、たとえば基板ステージ内
に設けられている。したがって、たとえば基板ステージ
を投影光学系に対して相対移動させてマスクパターンの
空間像をナイフエッジで走査することにより得られる受
光センサの出力に基づいて、マスクパターンの空間像の
強度分布を検出することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a knife edge formed by a boundary line between a transmitting portion and a light shielding portion is provided on, for example, a substrate stage. Further, a light receiving sensor for receiving light from the mask pattern aerial image formed on the knife edge via the projection optical system is provided, for example, in the substrate stage. Therefore, for example, the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern is detected based on the output of the light receiving sensor obtained by moving the substrate stage relative to the projection optical system and scanning the aerial image of the mask pattern with the knife edge. be able to.
【0013】このように、本発明では、パターンの焼付
け、現像処理、電子顕微鏡によるレジスト像の観察など
の工程を経ることなく、投影光学系を介して形成される
マスクパターンの空間像の強度分布を随時検出すること
ができる。こうして、検出された空間像の強度分布に基
づいて、実際の露光を行うことなく、投影光学系の光学
性能の調整を行うことができる。As described above, according to the present invention, the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern formed through the projection optical system is not subjected to steps such as pattern printing, development processing, and observation of a resist image with an electron microscope. Can be detected at any time. In this way, the optical performance of the projection optical system can be adjusted based on the detected intensity distribution of the aerial image without actually performing the exposure.
【0014】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の実施例にかかる投影露光装置
の構成を概略的に示す図である。また、図2は、図1の
ステージ基板15の上面図である。図1では、投影光学
系10の光軸AXに平行にZ軸が、投影光学系10の光
軸AXに垂直な面内において図1の紙面に平行にX軸
が、投影光学系10の光軸AXに垂直な面内において図
1の紙面に垂直にY軸がそれぞれ設定されている。An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a top view of the stage substrate 15 of FIG. In FIG. 1, the Z axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system 10, and the X axis is parallel to the plane of the paper of FIG. 1 in the plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 10. In the plane perpendicular to the axis AX, the Y axis is set perpendicularly to the paper surface of FIG.
【0015】図1の投影露光装置は、たとえば水銀ラン
プからなる光源1を備えている。光源1は、回転楕円面
からなる反射面を有する楕円反射鏡2の第1焦点位置に
位置決めされている。したがって、光源1から射出され
た照明光束は、楕円反射鏡2の第2焦点位置3に光源像
(一次光源)を形成する。The projection exposure apparatus of FIG. 1 is equipped with a light source 1 which is, for example, a mercury lamp. The light source 1 is positioned at a first focal position of an elliptical reflecting mirror 2 having a reflecting surface formed of a spheroidal surface. Therefore, the illumination light flux emitted from the light source 1 forms a light source image (primary light source) at the second focus position 3 of the elliptical reflecting mirror 2.
【0016】この光源像からの光束は、インプットレン
ズ4によりほぼ平行な光束に変換された後、所望の波長
域の光束のみを透過するバンドパスフィルター(不図
示)に入射する。バンドパスフィルターで選択された露
光波長(たとえば波長365nmのi線、または波長4
36nmのg線等)の照明光は、フライアイインテグレ
ータ5に入射する。フライアイインテグレータ5に入射
した光束は、フライアイインテグレータ5を構成する複
数のレンズエレメントにより分割され、複数の光源像か
らなる二次光源を形成する。The light beam from the light source image is converted into a substantially parallel light beam by the input lens 4, and then enters a bandpass filter (not shown) which transmits only a light beam in a desired wavelength range. Exposure wavelength selected by bandpass filter (for example, i-line with wavelength 365nm or wavelength 4
The illumination light of the 36 nm g-line or the like is incident on the fly-eye integrator 5. The light flux incident on the fly-eye integrator 5 is divided by a plurality of lens elements forming the fly-eye integrator 5 to form a secondary light source composed of a plurality of light source images.
【0017】二次光源からの光束は、開口絞り6により
制限された後、コンデンサーレンズ7および折り曲げミ
ラー8を介して、所定のパターンが形成されたマスク9
を重畳的に照明する。マスク9は、XY平面内において
マスクステージ12上に支持されている。マスクステー
ジ12のXY座標、ひいてはマスク9のXY座標は、不
図示のマスクステージ用レーザ干渉計により常時計測さ
れている。マスク9のパターンを透過した光束は、投影
光学系10を介して、感光基板であるウエハ11に達す
る。こうして、ウエハ11上には、マスク9のパターン
像が形成される。The light flux from the secondary light source is limited by the aperture stop 6, and then passes through the condenser lens 7 and the bending mirror 8 to form a mask 9 on which a predetermined pattern is formed.
Are illuminated in a superimposed manner. The mask 9 is supported on the mask stage 12 in the XY plane. The XY coordinates of the mask stage 12, and by extension, the XY coordinates of the mask 9 are constantly measured by a mask stage laser interferometer (not shown). The light flux that has passed through the pattern of the mask 9 reaches the wafer 11, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system 10. Thus, the pattern image of the mask 9 is formed on the wafer 11.
【0018】ウエハ11は、ウエハホルダ13を介して
XY平面内においてウエハステージ14上に支持されて
いる。ウエハステージ14は、XY平面内において二次
元的にウエハ11の位置決めを行うXYステージ、Z方
向に沿ってウエハ11の位置決めを行うZステージ、お
よびウエハ11の傾斜角の補正を行うレベリングステー
ジ等から構成されている。ウエハステージ14のXY座
標、ひいてはウエハ11のXY座標は、不図示のウエハ
ステージ用レーザ干渉計により常時計測されている。し
たがって、ウエハ11を二次元的に駆動制御しながら露
光を行うことにより、ウエハ11の各露光領域にマスク
9のパターンを逐次転写することができる。The wafer 11 is supported on the wafer stage 14 in the XY plane via the wafer holder 13. The wafer stage 14 includes an XY stage that two-dimensionally positions the wafer 11 in the XY plane, a Z stage that positions the wafer 11 along the Z direction, and a leveling stage that corrects the tilt angle of the wafer 11. It is configured. The XY coordinates of the wafer stage 14, and hence the XY coordinates of the wafer 11, are constantly measured by a wafer stage laser interferometer (not shown). Therefore, the pattern of the mask 9 can be sequentially transferred to each exposure region of the wafer 11 by performing the exposure while controlling the two-dimensionally driving of the wafer 11.
【0019】ウエハステージ14上のウエハホルダ13
の近傍には、たとえばガラス基板からなるステージ基板
15が設けられている。なお、ステージ基板15の上面
は、ウエハ11の露光面とほぼ同じ高さ(Z方向にほぼ
同じ位置)に設定されている。また、ステージ基板15
は、図2に示すように、露光光を透過する透過部21と
露光光を遮光する遮光部22とから形成されている。そ
して、透過部21と遮光部22との境界線は、Y方向に
沿って延びるナイフエッジ23を構成している。なお、
遮光部22は、たとえば遮光性を有するクロムなどの蒸
着膜により形成されている。Wafer holder 13 on wafer stage 14
A stage substrate 15 made of, for example, a glass substrate is provided in the vicinity of. The upper surface of the stage substrate 15 is set to have substantially the same height (the same position in the Z direction) as the exposed surface of the wafer 11. In addition, the stage substrate 15
As shown in FIG. 2, is formed of a transmissive portion 21 that transmits the exposure light and a light shielding portion 22 that shields the exposure light. Then, the boundary line between the transmissive portion 21 and the light shielding portion 22 constitutes a knife edge 23 extending along the Y direction. In addition,
The light shielding portion 22 is formed of, for example, a vapor deposition film of chromium or the like having a light shielding property.
【0020】さらに、ステージ基板15の図中下方に
は、受光センサ16が配置されている。この受光センサ
16は、受光する光束に対して十分広い受光面を有し、
受光位置に関する感度ムラおよび受光角度に関する感度
ムラが十分小さいことが好ましい。受光センサ16の出
力は、信号処理系17に供給される。図3は、図1のマ
スク9に形成されたパターンを模式的に示す図である。
本実施例では、図3に示すように、マスク9のパターン
領域PAには、Y方向に沿って延びた矩形状の光透過部
31がX方向に沿って所定ピッチで配列されている。す
なわち、図3のマスクパターンは、X方向に沿ったライ
ンアンドスペースの抜きパターンである。Further, a light receiving sensor 16 is arranged below the stage substrate 15 in the figure. The light receiving sensor 16 has a light receiving surface that is sufficiently wide for a light beam to be received,
It is preferable that the sensitivity unevenness regarding the light receiving position and the sensitivity unevenness regarding the light receiving angle are sufficiently small. The output of the light receiving sensor 16 is supplied to the signal processing system 17. FIG. 3 is a diagram schematically showing the pattern formed on the mask 9 of FIG.
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the pattern area PA of the mask 9, rectangular light transmitting portions 31 extending along the Y direction are arranged at a predetermined pitch along the X direction. That is, the mask pattern of FIG. 3 is a line-and-space blank pattern along the X direction.
【0021】次に、本実施例において投影光学系10を
介して形成されるマスクパターンの空間像の強度分布の
検出動作について説明する。空間像の強度分布の検出に
際して、まず、投影光学系10の下方にステージ基板1
5が位置するように、ウエハステージ14を移動させ
る。この状態において、ステージ基板15上には、投影
光学系10を介してマスク9のパターンの空間像が形成
される。図4は、ステージ基板15上に形成されたマス
クパターンの空間像の実際の強度分布を示す図である。Next, the operation of detecting the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern formed via the projection optical system 10 in this embodiment will be described. When detecting the intensity distribution of the aerial image, first, the stage substrate 1 is placed below the projection optical system 10.
The wafer stage 14 is moved so that 5 is positioned. In this state, a spatial image of the pattern of the mask 9 is formed on the stage substrate 15 via the projection optical system 10. FIG. 4 is a diagram showing an actual intensity distribution of the aerial image of the mask pattern formed on the stage substrate 15.
【0022】次いで、ウエハステージ14をX方向に沿
って移動させてステージ基板15のナイフエッジ23で
マスクパターンの空間像を走査しながら、ナイフエッジ
23を介したマスクパターンの空間像からの光を受光セ
ンサ16で受光する。こうして、信号処理系17では、
図5に示すように、受光センサ16からの出力に基づい
て、空間像の光量分布が得られる。なお、図5におい
て、横軸は時間であり、縦軸は光量である。信号処理系
17では、図5に示す光量分布を時間で微分することに
よって、図6に示すように、空間像の時間に関する強度
分布(縦軸が強度で横軸が時間)を検出することができ
る。Then, the wafer stage 14 is moved along the X direction to scan the aerial image of the mask pattern with the knife edge 23 of the stage substrate 15, while the light from the aerial image of the mask pattern is passed through the knife edge 23. The light receiving sensor 16 receives light. Thus, in the signal processing system 17,
As shown in FIG. 5, the light quantity distribution of the aerial image is obtained based on the output from the light receiving sensor 16. In FIG. 5, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the amount of light. The signal processing system 17 can detect the intensity distribution with respect to time of the aerial image (the vertical axis is intensity and the horizontal axis is time) by differentiating the light amount distribution shown in FIG. 5 with respect to time, as shown in FIG. it can.
【0023】さらに、信号処理系17では、図6の空間
像の時間に関する強度分布とウエハステージ用のレーザ
干渉計からの位置情報とに基づいて時間情報を位置情報
に換算し、図7に示すように、空間像の位置に関する強
度分布(縦軸が強度で横軸が位置)を検出することがで
きる。図4と図7とを参照すると、信号処理系17にお
いて最終的に検出された空間像の強度分布が、投影光学
系10を介してステージ基板15上に形成されるマスク
パターンの空間像の実際の強度分布とほぼ一致すること
がわかる。Further, the signal processing system 17 converts the time information into position information based on the time-related intensity distribution of the aerial image of FIG. 6 and the position information from the laser interferometer for the wafer stage, as shown in FIG. Thus, the intensity distribution (the vertical axis is the intensity and the horizontal axis is the position) related to the position of the aerial image can be detected. Referring to FIGS. 4 and 7, the intensity distribution of the aerial image finally detected in the signal processing system 17 indicates the actual aerial image of the mask pattern formed on the stage substrate 15 via the projection optical system 10. It can be seen that the intensity distribution is almost the same.
【0024】このように、本実施例では、パターンの焼
付け、現像処理、電子顕微鏡によるレジスト像の観察な
どの工程を経ることなく、投影光学系を介して形成され
るマスクパターンの空間像の強度分布を随時検出するこ
とができる。こうして、検出された空間像の強度分布に
基づくシミュレーション技術により、実際の露光を行う
ことなく、投影光学系の光学性能の随時調整を行うこと
ができる。As described above, in the present embodiment, the intensity of the aerial image of the mask pattern formed through the projection optical system is not passed through steps such as pattern printing, development processing, and observation of a resist image with an electron microscope. The distribution can be detected at any time. In this way, the simulation technique based on the intensity distribution of the detected aerial image allows the optical performance of the projection optical system to be adjusted at any time without actually performing the exposure.
【0025】また、空間像の強度分布を検出することに
より、マスクパターンの空間像のウエハ上での絶対位置
情報を得ることができる。一方、マスクパターンのマス
ク上での絶対位置情報は既知である。したがって、マス
クパターンの空間像のウエハ上での絶対位置情報とマス
クパターンのマスク上での絶対位置情報とに基づいて、
投影光学系の倍率の計測、投影光学系のディストーショ
ンの計測、マスク位置の計測などを行うことができる。Further, by detecting the intensity distribution of the aerial image, absolute position information of the aerial image of the mask pattern on the wafer can be obtained. On the other hand, the absolute position information of the mask pattern on the mask is known. Therefore, based on the absolute position information on the wafer of the aerial image of the mask pattern and the absolute position information on the mask of the mask pattern,
It is possible to measure the magnification of the projection optical system, measure the distortion of the projection optical system, and measure the mask position.
【0026】さらに、投影露光装置では、投影光学系の
結像性能に重要な影響を及ぼすファクターである投影光
学系のNA(開口数)や、照明光学系のNAや、照明方
法(通常照明、輪帯照明、変形照明等)などの条件を変
更する場合がある。この場合、投影光学系を介して形成
される各種マスクパターンの空間像の強度分布を随時検
出し、変更された条件の下で実際に形成されるであろう
レジスト像をシミュレーション技術により予想し、投影
光学系による各種マスクパターンの解像状態を知ること
ができる。Further, in the projection exposure apparatus, the NA (numerical aperture) of the projection optical system, the NA of the illumination optical system, and the illumination method (normal illumination, which are important factors that affect the imaging performance of the projection optical system). Conditions such as annular illumination, modified illumination, etc.) may be changed. In this case, the intensity distribution of the aerial image of various mask patterns formed via the projection optical system is detected at any time, and the resist image that will actually be formed under the changed conditions is predicted by the simulation technique. It is possible to know the resolution state of various mask patterns by the projection optical system.
【0027】また、ウエハステージを投影光学系の光軸
に沿って移動させながら各種マスクパターンの空間像の
強度分布を検出し、各デフォーカス状態で実際に形成さ
れるであろうレジスト像をシミュレーション技術により
予想し、投影光学系の各種マスクパターンに対する焦点
深度(DOF)を知ることができる。このように、各条
件を変えたときに得られる各種マスクパターンの空間像
強度分布をデータ蓄積すれば、蓄積したデータに基づい
て各条件を最適化することができ、各種マスクパターン
に対して最適な解像力および焦点深度を実現することが
できる。Further, while moving the wafer stage along the optical axis of the projection optical system, the intensity distribution of the aerial image of various mask patterns is detected, and the resist image that is actually formed in each defocus state is simulated. It is possible to predict the depth of focus (DOF) for various mask patterns of the projection optical system by using technology. In this way, by accumulating the aerial image intensity distributions of various mask patterns obtained by changing each condition, each condition can be optimized based on the accumulated data, and it is optimal for various mask patterns. A wide range of resolution and depth of focus can be achieved.
【0028】また、図9には、図1に示した実施例の変
形例を示している。図1の実施例では受光センサ16を
ウエハステージ14の内部に配置した例を示している
が、図9の実施例では受光センサ16をウエハステージ
14の外部に配置した例を示している。なお、図9で
は、図1と同一機能の部材には図1と同じ参照符号を付
している。具体的には、図9に示すように、ステージ基
板15上のナイフエッジパターン23からの光を、ライ
トガイド手段としての光ファイバー20の入射端面へ集
光して導く集光レンズ18を配置し、光ファイバー20
を介した光を光ファイバー20の射出端面に配置された
外部の受光センサ16へ導く構成としている。なお、集
光レンズ18と光ファイバー20の入射端面との間に
は、光路偏向用のミラー19が配置されている。FIG. 9 shows a modification of the embodiment shown in FIG. In the embodiment of FIG. 1, the light receiving sensor 16 is arranged inside the wafer stage 14, but in the embodiment of FIG. 9, the light receiving sensor 16 is arranged outside the wafer stage 14. In FIG. 9, members having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those in FIG. Specifically, as shown in FIG. 9, a condenser lens 18 for arranging and guiding the light from the knife edge pattern 23 on the stage substrate 15 to the incident end face of the optical fiber 20 as a light guide unit is arranged, Optical fiber 20
The light passing through is guided to the external light receiving sensor 16 arranged on the exit end face of the optical fiber 20. A mirror 19 for deflecting the optical path is arranged between the condenser lens 18 and the incident end face of the optical fiber 20.
【0029】このような構成に基づいて、受光センサ1
6をウエハステージ14の外部に配置することにより、
受光センサ16の発熱によるウエハステージ14の熱膨
張やウエハステージ14の位置を計測する干渉計の計測
光路中のゆらぎを防止することができるという効果が期
待される。したがって、受光センサ16をウエハステー
ジ14の外部に配置する構成により、ウエハステージ1
4の安定した計測精度を維持することが可能となる。Based on such a configuration, the light receiving sensor 1
By disposing 6 outside the wafer stage 14,
It is expected that the thermal expansion of the wafer stage 14 due to the heat generation of the light receiving sensor 16 and the fluctuation in the measurement optical path of the interferometer for measuring the position of the wafer stage 14 can be prevented. Therefore, by arranging the light receiving sensor 16 outside the wafer stage 14, the wafer stage 1
It is possible to maintain the stable measurement accuracy of 4.
【0030】なお、上述の実施例では、投影光学系に対
してウエハを二次元的に駆動しながら露光を行う投影露
光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、
投影光学系に対してウエハおよびマスクをともに相対移
動させながら露光を行うスキャン型の投影露光装置に対
しても本発明を適用することができることはいうまでも
ない。In the above embodiment, the present invention is applied to the projection exposure apparatus that performs exposure while driving the wafer two-dimensionally with respect to the projection optical system. However,
It goes without saying that the present invention can also be applied to a scan type projection exposure apparatus that performs exposure while moving the wafer and the mask relative to the projection optical system.
【0031】[0031]
【効果】以上説明したように、本発明によれば、投影光
学系を介して形成されるマスクパターンの空間像の強度
分布を随時検出することができるので、実際の露光を行
うことなく投影光学系の光学性能の調整を随時行うこと
ができる。As described above, according to the present invention, since the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern formed through the projection optical system can be detected at any time, the projection optical system can be used without performing actual exposure. The optical performance of the system can be adjusted at any time.
【図1】本発明の実施例にかかる投影露光装置の構成を
概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のステージ基板15の上面図である。FIG. 2 is a top view of a stage substrate 15 shown in FIG.
【図3】図1のマスク9に形成されたパターンを模式的
に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a pattern formed on the mask 9 of FIG.
【図4】ステージ基板15上に形成されたマスクパター
ンの空間像の実際の強度分布を示す図である。4 is a diagram showing an actual intensity distribution of an aerial image of a mask pattern formed on a stage substrate 15. FIG.
【図5】受光センサ16からの出力に基づいて得られた
空間像の光量分布を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a light amount distribution of an aerial image obtained based on an output from a light receiving sensor 16.
【図6】図5の光量分布に基づいて得られた空間像の時
間に関する強度分布を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an intensity distribution with respect to time of an aerial image obtained based on the light amount distribution of FIG.
【図7】図6の空間像の時間に関する強度分布とウエハ
ステージ用のレーザ干渉計からの位置情報とに基づいて
得られた空間像の位置に関する強度分布を示す図であ
る。7 is a diagram showing the intensity distribution with respect to the position of the aerial image obtained based on the intensity distribution with respect to time of the aerial image of FIG. 6 and the position information from the laser interferometer for the wafer stage.
【図8】従来の投影露光装置におけるマスクパターンの
空間像の強度分布測定を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating intensity distribution measurement of an aerial image of a mask pattern in a conventional projection exposure apparatus.
【図9】図1に示した実施例の変形例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.
1 光源 2 楕円反射鏡 3 第2焦点位置 4 インプットレンズ 5 フライアイインテグレータ 6 開口絞り 7 コンデンサーレンズ 8 折り曲げミラー 9 マスク 10 投影光学系 11 ウエハ 12 マスクステージ 13 ウエハホルダ 14 ウエハステージ 15 ステージ基板 16 受光センサ 17 信号処理系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 2 elliptical reflecting mirror 3 second focal position 4 input lens 5 fly eye integrator 6 aperture stop 7 condenser lens 8 folding mirror 9 mask 10 projection optical system 11 wafer 12 mask stage 13 wafer holder 14 wafer stage 15 stage substrate 16 light receiving sensor 17 Signal processing system
Claims (3)
明光を照射するための照明光学系と、前記マスクのパタ
ーン像を感光性の基板上に投影するための投影光学系と
を備えた投影露光装置において、 前記照明光を透過する透過部と前記照明光を遮光する遮
光部とを有し、前記透過部と前記遮光部との境界線から
形成されたナイフエッジを有するナイフエッジ部材と、 前記投影光学系を介して前記ナイフエッジ部材上に形成
された前記マスクパターンの空間像からの光を受光する
ための受光手段と、 前記マスクパターンの空間像と前記ナイフエッジ部材と
を所定の方向に沿って相対移動させることにより得られ
る前記受光手段の出力に基づいて、前記マスクパターン
の空間像の強度分布を検出するための検出手段とを備え
ていることを特徴とする投影露光装置。1. A projection including an illumination optical system for irradiating a mask having a predetermined pattern with illumination light, and a projection optical system for projecting a pattern image of the mask onto a photosensitive substrate. In the exposure apparatus, a knife edge member having a transmissive portion that transmits the illumination light and a light shielding portion that shields the illumination light, and a knife edge member having a knife edge formed from a boundary line between the transmissive portion and the light shielding portion, Light receiving means for receiving light from the aerial image of the mask pattern formed on the knife edge member via the projection optical system, and the aerial image of the mask pattern and the knife edge member in a predetermined direction. A detection means for detecting the intensity distribution of the aerial image of the mask pattern, based on the output of the light receiving means obtained by relative movement along the Projection exposure system.
対して前記基板を位置決めするための基板ステージをさ
らに備え、 前記ナイフエッジ部材は前記基板ステージ上に設けら
れ、前記受光手段は前記基板ステージの内部または外部
に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の投
影露光装置。2. A substrate stage for holding the substrate and positioning the substrate with respect to the projection optical system, wherein the knife edge member is provided on the substrate stage, and the light receiving means is the substrate. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is provided inside or outside the stage.
前記ナイフエッジ部材とを前記ナイフエッジとほぼ直交
する方向に沿って相対移動させることにより得られる前
記受光手段の出力に基づいて、前記マスクパターンの空
間像の強度分布を検出することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の投影露光装置。3. The mask based on the output of the light receiving means obtained by relatively moving the pattern space image and the knife edge member along a direction substantially orthogonal to the knife edge. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the intensity distribution of the aerial image of the pattern is detected.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8067224A JPH09237755A (en) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Projection exposure equipment |
| US08/713,719 US5798838A (en) | 1996-02-28 | 1996-09-13 | Projection exposure apparatus having function of detecting intensity distribution of spatial image, and method of detecting the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8067224A JPH09237755A (en) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Projection exposure equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237755A true JPH09237755A (en) | 1997-09-09 |
Family
ID=13338734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8067224A Pending JPH09237755A (en) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Projection exposure equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09237755A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639651B2 (en) | 2000-12-14 | 2003-10-28 | Nikon Corporation | Fabrication method for correcting member, fabrication method for projection optical system, and exposure apparatus |
| JP2015142036A (en) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 株式会社オーク製作所 | Exposure apparatus and exposure method |
| JP2019518233A (en) * | 2016-04-26 | 2019-06-27 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Measurement system, calibration method, lithographic apparatus and positioner |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP8067224A patent/JPH09237755A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639651B2 (en) | 2000-12-14 | 2003-10-28 | Nikon Corporation | Fabrication method for correcting member, fabrication method for projection optical system, and exposure apparatus |
| JP2015142036A (en) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 株式会社オーク製作所 | Exposure apparatus and exposure method |
| JP2019518233A (en) * | 2016-04-26 | 2019-06-27 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Measurement system, calibration method, lithographic apparatus and positioner |
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