JP2006261151A - Instrument and method for optical characteristic measurement, exposure apparatus and exposure method - Google Patents

Instrument and method for optical characteristic measurement, exposure apparatus and exposure method Download PDF

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to highly accurately measure an optical characteristic by manufacturing an inexpensive sensor having high resolution. <P>SOLUTION: The optical characteristic measurement instrument has a pixel in which detectors 95 for outputting a detection signal including information about the optical characteristic of a projection optical system PL are arranged in a Z-axis direction, and the linear sensor 95a successively outputs a detection signal including information about the optical characteristic of the projection optical system PL while moving in an X-axis direction via linear motors LM1, LM2. Thus, although a linear sensor is used more easily manufactured than an area sensor having pixels arranged in an XZ surface, detection signals in the entire XZ surface can be output, and the instrument has the function similar to that of the area sensor having pixels arranged in the XZ surface. In this case, since a sensor having high resolution can be inexpensively manufactured, the measurement of highly accurate optical characteristic (wavefront aberration etc. ) can be performed, and the entire instrument can be inexpensively manufactured. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光学特性計測装置及び光学特性計測方法、並びに露光装置及び露光方法に係り、更に詳しくは被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置及び光学特性計測方法、並びに該光学特性計測装置を備える露光装置及び前記光学特性計測方法を用いる露光方法に関する。   The present invention relates to an optical characteristic measuring apparatus, an optical characteristic measuring method, an exposure apparatus, and an exposure method, and more specifically, an optical characteristic measuring apparatus and an optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of a test optical system, and the optical characteristic. The present invention relates to an exposure apparatus including a measurement apparatus and an exposure method using the optical characteristic measurement method.

従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「ウエハ」ともいう）上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、近年では、スループットを重視する観点から、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆる「ステッパ」）や、このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置などの逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like, a resist or the like is applied to a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as “reticle”) via a projection optical system. In addition, an exposure apparatus is used that transfers onto a substrate such as a wafer or glass plate (hereinafter also referred to as “wafer” as appropriate). In recent years, as this type of apparatus, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called “stepper”), a step-and-scan type scanning type improved from this stepper, from the viewpoint of emphasizing throughput. A sequential movement type projection exposure apparatus such as an exposure apparatus is mainly used.

この種の露光装置では、レチクルのパターンの縮小像をウエハ上に既に形成されたショット領域に正確に重ね合わせて転写することが重要であり、そのためには投影光学系による像の形成状態が所望の状態となるように投影光学系や照明光学系の光学特性を調整する必要がある。   In this type of exposure apparatus, it is important to accurately transfer a reduced image of a reticle pattern onto a shot area that has already been formed on a wafer. For this purpose, the image formation state by the projection optical system is desired. It is necessary to adjust the optical characteristics of the projection optical system and the illumination optical system so that the above state is obtained.

しかるに、上記の光学特性の調整のためには、投影光学系などの光学系の光学特性を精度良く計測することが前提となる。そして、近年における半導体素子の高集積化に伴うデバイスパターンの微細化に対応すべく、近年では、投影光学系の結像特性として、総合的な収差である波面収差を計測することが比較的多く行われるようになってきた。   However, in order to adjust the above optical characteristics, it is assumed that the optical characteristics of an optical system such as a projection optical system are accurately measured. In recent years, in order to cope with the miniaturization of device patterns due to the high integration of semiconductor elements in recent years, wavefront aberration, which is a comprehensive aberration, is relatively often measured as the imaging characteristics of a projection optical system. Has come to be done.

ところで、近年、投影光学系の波面収差は、投影光学系を露光装置のボディに搭載した後、いわゆるオン・ボディにて種々の計測装置により計測されている。この種の計測装置の１つとして、受光光学系内にマイクロレンズアレイ及びＣＣＤ（エリアセンサ）を用いたシャック−ハルトマン（Shack-Hartmann）方式の波面収差計測器が知られている（例えば、特許文献１参照）。   By the way, in recent years, the wavefront aberration of the projection optical system is measured by various measuring apparatuses so-called on-body after the projection optical system is mounted on the body of the exposure apparatus. As one of this type of measuring device, a Shack-Hartmann wavefront aberration measuring device using a microlens array and a CCD (area sensor) in a light receiving optical system is known (for example, a patent). Reference 1).

しかるに、前記ＣＣＤ（エリアセンサ）としては、比較的画素の多いものを必要とするが、画素の多いエリアセンサを製造するのは比較的困難である。   However, the CCD (area sensor) requires a relatively large number of pixels, but it is relatively difficult to manufacture an area sensor with a large number of pixels.

特開２００３−２６２９４８号公報JP 2003-262948 A

本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、前記被検光学系を介した光を所定面上で受光し、前記被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力する、前記所定面内の一軸方向に検出領域が配列されたセンサと；前記センサを前記所定面内の前記一軸方向に直交する他軸方向に移動する移動機構と；を備える光学特性計測装置。   The present invention has been made under the circumstances described above. From a first viewpoint, the present invention is an optical characteristic measuring apparatus for measuring the optical characteristics of a test optical system, and includes light that passes through the test optical system. A sensor having a detection region arranged in one axial direction within the predetermined surface; and a sensor within the predetermined surface, the detection signal including information on optical characteristics of the optical system under test being output. An optical characteristic measuring device comprising: a moving mechanism that moves in the other axis direction orthogonal to the one axis direction.

これによれば、被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力するセンサが、所定面内の一軸方向に配列された検出領域を有し、移動機構が、センサを所定面内の一軸方向に直交する他軸方向に移動しつつ、他軸方向への移動中に順次被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力するので、一軸方向と他軸方向に検出領域が配列されたセンサよりも製造が容易なセンサを用いているにもかかわらず、所定面全域における検出信号を出力することが可能となり、一軸方向と他軸方向に検出領域が配列されたセンサと同等の機能を有することとなる。この場合、分解能の高いセンサを安価で製造することができるので、高精度な光学特性の計測を行うことができ、かつ装置全体を低コストで製造することが可能となる。   According to this, the sensor that outputs a detection signal including information on the optical characteristics of the optical system to be tested has a detection region arranged in a uniaxial direction within the predetermined plane, and the moving mechanism moves the sensor within the predetermined plane. While moving in the other axis direction orthogonal to the one axis direction, the detection signal including information on the optical characteristics of the test optical system is sequentially output during the movement in the other axis direction. Despite using a sensor that is easier to manufacture than an arrayed sensor, it is possible to output detection signals over the entire predetermined surface, equivalent to a sensor in which detection areas are arrayed in one axis direction and the other axis direction. It has the function of. In this case, since a high-resolution sensor can be manufactured at low cost, it is possible to measure optical characteristics with high accuracy and to manufacture the entire apparatus at low cost.

本発明は第２の観点からすると、被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、前記移動機構が前記センサを前記一軸方向に移動する本発明の光学特性計測装置が備える前記センサの前記一軸方向に配列された検出領域のうち、その他の検出領域に比べて感度が低い特定検出領域を特定する特定工程と；前記センサを前記他軸方向に移動しつつ、前記センサの検出領域からの信号を検出する第１検出工程と；前記移動機構を介して、前記センサを前記一軸方向に所定距離だけ移動し、位置決めする位置決め工程と；前記位置決め工程で位置決めされた状態の前記センサを、前記他軸方向に移動しつつ、前記センサの検出領域からの信号を検出する第２検出工程と；前記第１、第２検出工程で検出された検出結果のうち、前記特定検出領域以外の検出領域からの信号の検出結果を用いて、前記被検光学系の光学特性を算出する算出工程と；を含む光学特性計測方法。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical characteristic measuring method for measuring an optical characteristic of a test optical system, wherein the moving mechanism moves the sensor in the uniaxial direction. A specifying step of specifying a specific detection region having a lower sensitivity than other detection regions among the detection regions arranged in the uniaxial direction of the sensor; and moving the sensor in the other axis direction, A first detection step of detecting a signal from a detection region; a positioning step of positioning the sensor by moving the sensor by a predetermined distance in the one-axis direction via the moving mechanism; and the positioning in the positioning step A second detection step of detecting a signal from a detection region of the sensor while moving the sensor in the direction of the other axis; among the detection results detected in the first and second detection steps; Using the detection result of a signal from the detection area other than the detection area, said calculating step and calculating the optical characteristic of the optical system; optical characteristic measuring method comprising.

これによれば、センサを他軸方向に移動しつつ、センサの一軸方向に配列された検出領域からの信号を検出する（第１検出工程）とともに、移動機構を介して、センサを一軸方向に所定距離だけ移動し、位置決めした状態で、センサを他軸方向に移動しつつ、センサの検出領域からの信号を検出し（第２検出工程）、これら第１、第２検出工程で検出された検出結果のうち、その他の検出領域に比べて感度が低い特定検出領域以外の検出領域からの信号の検出結果を用いて、被検光学系の光学特性を算出する（算出工程）。このため、第１検出工程で検出できなかった部分の信号を第２検出工程の結果で補完できるため、たとえ特定検出領域がある場合であっても、その影響を受けることなく、光学特性の計測を精度良く行うことが可能である。   According to this, while moving the sensor in the other axis direction, the signal from the detection region arranged in the one axis direction of the sensor is detected (first detection step), and the sensor is moved in the one axis direction via the moving mechanism. While the sensor is moved by a predetermined distance and positioned, the signal from the detection area of the sensor is detected while moving the sensor in the direction of the other axis (second detection process), and detected by these first and second detection processes. Of the detection results, the optical characteristics of the optical system to be measured are calculated using the detection results of the signals from the detection areas other than the specific detection area, which are less sensitive than the other detection areas (calculation step). For this reason, since the signal of the part which could not be detected in the first detection step can be complemented by the result of the second detection step, even if there is a specific detection region, the optical characteristics can be measured without being affected by it. Can be performed with high accuracy.

本発明は、第３の観点からすると、マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置であって、前記マスクを照明光で照明する照明光学系と；前記マスクから射出される前記照明光を前記物体上に投射する投影光学系と；前記物体を保持して２次元移動する物体ステージと；前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方が前記被検光学系となるように前記物体ステージに設けられた本発明の光学特性計測装置と；を備える露光装置である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto an object, an illumination optical system for illuminating the mask with illumination light; and the illumination emitted from the mask A projection optical system that projects light onto the object; an object stage that moves two-dimensionally while holding the object; and at least one of the illumination optical system and the projection optical system is the test optical system. And an optical property measuring device of the present invention provided on an object stage.

これによれば、本発明の光学特性計測装置を備えることにより、高精度な光学特性の計測を行うことができるので、計測された光学特性を考慮して露光することにより、高精度な露光を実現することが可能となる。   According to this, since the optical characteristic measuring device of the present invention is provided, it is possible to measure the optical characteristics with high accuracy. Therefore, by performing exposure in consideration of the measured optical characteristics, high-accuracy exposure can be performed. It can be realized.

本発明は、第４の観点からすると、マスクを照明光で照明する照明光学系と、前記マスクから射出される前記照明光を前記物体上に投射する投影光学系との少なくとも一方を被検光学系とし、本発明の光学特性計測方法を用いて、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方の光学特性を計測する計測工程と；前記計測結果を用いて、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方の光学特性を調整する調整工程と；前記調整後に、前記マスクのパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する転写工程と；を含む露光方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, at least one of an illumination optical system that illuminates a mask with illumination light and a projection optical system that projects the illumination light emitted from the mask onto the object is optical to be tested. A measurement step of measuring at least one optical characteristic of the illumination optical system and the projection optical system using the optical characteristic measurement method of the present invention; and using the measurement result, the illumination optical system and the projection An exposure method comprising: an adjustment step of adjusting at least one optical characteristic of the optical system; and a transfer step of transferring the mask pattern onto the object via the projection optical system after the adjustment.

これによれば、本発明の光学特性計測方法を用いることにより、高精度な光学特性の計測を行うことができるので、計測された光学特性を用いて照明光学系と投影光学系の少なくとも一方の光学特性を調整した後に、マスクのパターンを投影光学系を介して物体上に転写することで、高精度な露光を実現することが可能となる。   According to this, since it is possible to measure the optical characteristics with high accuracy by using the optical characteristic measuring method of the present invention, at least one of the illumination optical system and the projection optical system using the measured optical characteristics. After adjusting the optical characteristics, the mask pattern is transferred onto the object via the projection optical system, so that highly accurate exposure can be realized.

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１１（Ｂ）に基づいて説明する。 << First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１には、本発明の第１の実施形態の露光装置１００の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置１００は、露光装置本体６０と、波面センサ９０とを備えている。   FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus. The exposure apparatus 100 includes an exposure apparatus main body 60 and a wavefront sensor 90.

前記露光装置本体６０は、光源及び照明光学系を含む照明系１２、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、物体としてのウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ、オフアクシス方式のアライメント検出系ＡＳ、及びワークステーションなどのコンピュータから成り、装置全体を統括制御する主制御装置２０等を備えている。   The exposure apparatus main body 60 includes an illumination system 12 including a light source and an illumination optical system, a reticle stage RST that holds a reticle R as a mask, a projection optical system PL, and a wafer stage WST on which a wafer W as an object is placed, off It is composed of an axis-type alignment detection system AS and a computer such as a workstation, and is provided with a main controller 20 and the like for overall control of the entire apparatus.

前記照明系１２は、例えば特開２００１−３１３２５０号（対応する米国特許出願公開２００３／００２５８９０号）号公報などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。この照明系１０では、レチクルブラインドで規定されレチクルＲ上でＸ軸方向に細長く伸びるスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、照明光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。   The illumination system 12 includes, for example, an illuminance uniformizing optical system including a light source, an optical integrator, and a beam splitter, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding US Patent Application Publication No. 2003/0025890). , A relay lens, a variable ND filter, a reticle blind, etc. (all not shown). In the illumination system 10, a slit-shaped illumination area that is defined by a reticle blind and extends elongated in the X-axis direction on the reticle R is illuminated with substantially uniform illuminance by the illumination light IL. Here, as the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used. As illumination light IL, it is also possible to use far ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), or ultraviolet emission lines (g-line, i-line, etc.) from an ultrahigh pressure mercury lamp. As the optical integrator, a fly-eye lens, a rod integrator (an internal reflection type integrator), a diffractive optical element, or the like can be used.

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、リニアモータ等から成るレチクルステージ駆動部３４によって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、所定の走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。   On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. Here, the reticle stage RST can be finely driven in an XY plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL by a reticle stage driving unit 34 formed of a linear motor or the like, and has a predetermined scanning direction (Y-axis direction). ) Can be driven at the scanning speed specified in (1).

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０ではその位置情報（又は速度情報）に基づいてレチクルステージ駆動部３４を介してレチクルステージＲＳＴを移動させる。   The position of the reticle stage RST in the stage moving surface is always detected by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 16 via the moving mirror 15 with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. . Position information (or velocity information) of reticle stage RST from reticle interferometer 16 is sent to main controller 20, and main controller 20 passes reticle stage drive unit 34 based on the position information (or velocity information). To move reticle stage RST.

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軸方向とされている。投影光学系ＰＬは、例えば、両側テレセントリックな縮小系であり、共通のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する不図示の複数のレンズエレメントから構成されている。また、この投影光学系ＰＬとしては、投影倍率βが例えば１／４、１／５、１／６などのものが使用されている。このため、上述のようにして、照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域が照明されると、そのレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小された像（部分倒立像）が、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上のスリット状の露光領域に投影され転写される。   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. The projection optical system PL is, for example, a double-sided telecentric reduction system, and includes a plurality of lens elements (not shown) having a common optical axis AX in the Z-axis direction. Further, as the projection optical system PL, one having a projection magnification β of, for example, 1/4, 1/5, 1/6, or the like is used. Therefore, as described above, when the illumination area on the reticle R is illuminated by the illumination light (exposure light) IL, the pattern formed on the reticle R is reduced by the projection magnification β by the projection optical system PL. The image (partially inverted image) is projected and transferred onto a slit-like exposure region on the wafer W having a resist (photosensitive agent) coated on the surface.

なお、本実施形態では、上記の複数のレンズエレメントのうち、特定のレンズエレメント（例えば、所定の５つのレンズエレメント）がそれぞれ独立に移動可能となっている。かかる特定のレンズエレメントの移動は、特定のレンズエレメント毎に設けられた３個のピエゾ素子等の駆動素子によって行われる。すなわち、これらの駆動素子を個別に駆動することにより、特定のレンズエレメントを、それぞれ独立に、各駆動素子の変位量に応じて光軸ＡＸに沿って平行移動させることもできるし、光軸ＡＸと垂直な平面に対して所望の傾斜を与えることもできるようになっている。本実施形態では、上記の駆動素子を駆動するための駆動指示信号は、主制御装置２０からの指令ＭＣＤに基づいて結像特性補正コントローラ２５１によって出力され、これによって各駆動素子の変位量が制御されるようになっている。   In the present embodiment, among the plurality of lens elements described above, specific lens elements (for example, predetermined five lens elements) can be independently moved. The movement of the specific lens element is performed by driving elements such as three piezo elements provided for each specific lens element. That is, by individually driving these drive elements, a specific lens element can be independently translated along the optical axis AX according to the displacement amount of each drive element, or the optical axis AX It is also possible to give a desired inclination to a plane perpendicular to the vertical axis. In the present embodiment, the drive instruction signal for driving the drive element is output by the imaging characteristic correction controller 251 based on the command MCD from the main controller 20, and the displacement amount of each drive element is thereby controlled. It has come to be.

こうして構成された投影光学系ＰＬでは、主制御装置２０による結像特性補正コントローラ２５１を介したレンズエレメントの移動制御により、ディストーション、像面湾曲、非点収差、コマ収差、又は球面収差等の諸収差（光学特性の一種）が調整可能となっている。   In the projection optical system PL constructed in this way, various operations such as distortion, field curvature, astigmatism, coma aberration, spherical aberration, etc. are controlled by the movement control of the lens element via the imaging characteristic correction controller 251 by the main controller 20. Aberration (a kind of optical characteristic) can be adjusted.

前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置され、その上面にウエハホルダ２５が載置されている。このウエハホルダ２５上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。   Wafer stage WST is disposed on a base (not shown) below projection optical system PL in FIG. 1, and wafer holder 25 is placed on the upper surface thereof. A wafer W is fixed on the wafer holder 25 by, for example, vacuum suction.

ウエハステージＷＳＴは、モータ等を含むウエハステージ駆動部２４により走査方向（Ｙ軸方向）及び走査方向に垂直な非走査方向（Ｘ軸方向）に駆動される。そして、このウエハステージＷＳＴによって、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光するウエハＷをレチクルＲに対して相対走査する動作と、次のショットの露光のための走査開始位置（加速開始位置）まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が実行される。   Wafer stage WST is driven in a scanning direction (Y-axis direction) and a non-scanning direction (X-axis direction) perpendicular to the scanning direction by wafer stage drive unit 24 including a motor and the like. Then, the wafer stage WST scans each shot area on the wafer W by scanning the wafer W relative to the reticle R, and the scanning start position (acceleration start) for the next shot exposure. Step-and-scan operation that repeats the movement to the position) is executed.

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０ではその位置情報（又は速度情報）に基づきウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴの駆動制御を行う。   The position of wafer stage WST in the XY plane is always detected by a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as “wafer interferometer”) 18 through moving mirror 17 with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. . Position information (or speed information) of wafer stage WST is sent to main controller 20, and main controller 20 controls driving of wafer stage WST via wafer stage drive unit 24 based on the position information (or speed information). I do.

また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動部２４によりＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向：ピッチング方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向：ローリング方向）及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向：ヨーイング方向）にも微小駆動される。   Wafer stage WST is moved by wafer stage driving unit 24 in the Z-axis direction, θx direction (rotation direction around X axis: pitching direction), θy direction (rotation direction around Y axis: rolling direction), and θz direction (Z-axis). It is also finely driven in the direction of rotation (yaw direction).

また、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向側には、後述する波面センサ９０が嵌合可能な形状のセンサ取付部が形成されている。   Further, a sensor mounting portion having a shape capable of fitting a wavefront sensor 90 described later is formed on the + Y direction side of wafer stage WST.

前記アライメント検出系ＡＳは、投影光学系ＰＬの側面に配置されている。本実施形態では、ウエハＷ上に形成されたストリートラインや位置検出用マーク（ファインアライメントマーク）を観測する結像式アライメントセンサがアライメント検出系ＡＳとして用いられている。このアライメント検出系ＡＳの詳細な構成は、例えば、特開平９−２１９３５４号公報に開示されている。アライメント検出系ＡＳによる観測結果は、主制御装置２０に供給される。   The alignment detection system AS is disposed on the side surface of the projection optical system PL. In the present embodiment, an imaging type alignment sensor that observes street lines and position detection marks (fine alignment marks) formed on the wafer W is used as the alignment detection system AS. The detailed configuration of the alignment detection system AS is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219354. The observation result by the alignment detection system AS is supplied to the main controller 20.

更に、図１の装置には、ウエハＷ表面の露光領域内部及びその近傍の領域のＺ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つである、多点フォーカス位置検出系（２１，２２）が設けられている。この多点フォーカス位置検出系（２１，２２）の詳細な構成等については、例えば、特開平６−２８３４０３号公報に開示されている。多点フォーカス位置検出系（２１，２２）による検出結果は、主制御装置２０に供給される。   Further, the apparatus of FIG. 1 includes an oblique incidence type focus detection system (focus detection system) for detecting the position in the Z-axis direction (optical axis AX direction) of the exposure area on the surface of the wafer W and the vicinity thereof. A multi-point focus position detection system (21, 22) is provided. The detailed configuration of the multipoint focus position detection system (21, 22) is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403. The detection result by the multipoint focus position detection system (21, 22) is supplied to the main controller 20.

前記波面センサ９０としては、受光光学系内にマイクロレンズアレイを用いたシャック−ハルトマン（Shack-Hartmann）方式の波面センサが用いられている。この波面センサ９０は、図２に示されるように、ＹＺ断面が概略Ｌ字状の内部空間を有する筐体９７と、該筐体９７の内部に所定の位置関係で配置された複数の光学素子から成る受光光学系と、筐体９７の内部の＋Ｙ側端部に配置された検出器９５とを備えている。   As the wavefront sensor 90, a Shack-Hartmann wavefront sensor using a microlens array in a light receiving optical system is used. As shown in FIG. 2, the wavefront sensor 90 includes a casing 97 having an internal space whose YZ cross section is substantially L-shaped, and a plurality of optical elements arranged in a predetermined positional relationship inside the casing 97. And a detector 95 disposed at the end on the + Y side inside the housing 97.

前記筐体９７は、ＹＺ断面Ｌ字状で内部に空間が形成され、その最上部（＋Ｚ側端面）が開口した部材から成る。この筐体９７の最上部の平面視円形の開口９７ａが、標示板９１によって閉塞されている。   The casing 97 is formed of a member having an L-shaped YZ section, a space formed therein, and an uppermost portion (+ Z side end face) opened. An opening 97 a having a circular shape in plan view at the top of the housing 97 is closed by a sign plate 91.

前記標示板９１は、例えばガラス基板を基材とし、ウエハホルダ２５に固定されたウエハＷの表面と同じ高さ位置（Ｚ軸方向位置）に配置されている（図１参照）。この標示板９１の表面には、クロム等の金属の蒸着により反射膜を兼ねる遮光膜が形成されている。この遮光膜の中央部に、図２に示されるように、円形の開口９１ａが形成されている。この場合、遮光膜によって投影光学系ＰＬの波面収差の計測の際に周囲からの不要な光が受光光学系に入射するのが遮られている。また、遮光膜の開口９１ａの周辺には、該開口９１ａとの位置関係が設計上既知の３組以上の２次元位置検出用マークが形成されている。この２次元位置検出用マークとしては、本実施形態では、Ｙ軸方向に沿って形成されたラインアンドスペースマークと、Ｘ軸方向に沿って形成されたラインアンドスペースマークとの組合せが採用されている。なお、ラインアンドスペースマークは、上述のアライメント検出系ＡＳによって検出可能となっている。   The marking plate 91 is, for example, made of a glass substrate as a base material, and is disposed at the same height position (Z-axis direction position) as the surface of the wafer W fixed to the wafer holder 25 (see FIG. 1). A light-shielding film that also serves as a reflective film is formed on the surface of the marking plate 91 by vapor deposition of a metal such as chromium. As shown in FIG. 2, a circular opening 91a is formed at the center of the light shielding film. In this case, when the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured, the light shielding film prevents unnecessary light from entering the light receiving optical system. In addition, three or more sets of two-dimensional position detection marks whose positional relationship with the opening 91a is known by design are formed around the opening 91a of the light shielding film. As the two-dimensional position detection mark, in this embodiment, a combination of a line and space mark formed along the Y-axis direction and a line and space mark formed along the X-axis direction is employed. Yes. The line and space mark can be detected by the above-described alignment detection system AS.

前記受光光学系は、筐体９７内部の標示板９１の下方に、上から下に順次配置された、コリメータレンズ９２，折り曲げミラー９６と、該折り曲げミラー９６の＋Ｙ側に順次配置されたレンズ９３ａ及びレンズ９３ｂから成るリレーレンズ系９３、並びにマイクロレンズアレイ９４とから構成されている。折り曲げミラー９６は、筐体９７に４５°で斜設される状態で取り付けられており、該折り曲げミラー９６によって、上方から標示板９１の開口９１ａを介して鉛直下向きにコリメータレンズ９２に対して入射した光の光路がリレーレンズ系９３に向けて折り曲げられるようになっている。なお、受光光学系を構成するコリメータレンズ９２、レンズ９３ａ及びレンズ９３ｂなどは、筐体９７の壁の内側に不図示の保持部材を介してそれぞれ固定されている。   The light receiving optical system includes a collimator lens 92, a folding mirror 96, and a lens 93a sequentially arranged on the + Y side of the folding mirror 96, which are sequentially arranged from the top to the bottom below the sign plate 91 inside the housing 97. And a relay lens system 93 including a lens 93 b and a microlens array 94. The folding mirror 96 is attached to the housing 97 so as to be inclined at 45 °, and is incident on the collimator lens 92 vertically downward from above through the opening 91a of the sign plate 91. The optical path of the light is bent toward the relay lens system 93. Note that the collimator lens 92, the lens 93a, the lens 93b, and the like constituting the light receiving optical system are respectively fixed to the inside of the wall of the casing 97 via a holding member (not shown).

この場合、コリメータレンズ９２に入射した光は、コリメータレンズ９２によって平行光に変換された後、折り曲げミラー９６、リレーレンズ系９３を介してマイクロレンズアレイ９４に入射する。   In this case, the light incident on the collimator lens 92 is converted into parallel light by the collimator lens 92 and then incident on the microlens array 94 via the bending mirror 96 and the relay lens system 93.

前記マイクロレンズアレイ９４は、正方形枠状の保持部材８２に保持され、これらマイクロレンズアレイ９４と保持部材８２とによって、波面分割ユニット８４が構成されている。   The microlens array 94 is held by a holding member 82 having a square frame shape. The microlens array 94 and the holding member 82 constitute a wavefront division unit 84.

前記保持部材８２の上端（＋Ｚ側端）に、ピストンロッド８６の一端が固定されており、ピストンロッド８６の他端には、不図示のピストンが設けられており、該ピストンが図２に示されるエアシリンダ８８の内部に収納されている。エアシリンダ８８には、不図示の真空ポンプ及びエア供給機構が接続され、該真空ポンプ及びエア供給機構のオン・オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）が図４に示される主制御装置２０内のタイミング制御部４０によって制御されることにより、波面分割ユニット８４が、前述の光路上から退避している第１位置（例えば上側移動限界位置）から図２に示される第２位置（下側移動限界位置）に移動するようになっている。なお、上記の波面分割ユニット８４の上下方向の移動をより円滑かつ確実に行うために、保持部材８２を案内するガイドを設けても良い。   One end of a piston rod 86 is fixed to the upper end (+ Z side end) of the holding member 82, and a piston (not shown) is provided at the other end of the piston rod 86. The piston is shown in FIG. The air cylinder 88 is housed inside. A vacuum pump and an air supply mechanism (not shown) are connected to the air cylinder 88, and ON / OFF (ON / OFF) of the vacuum pump and the air supply mechanism is a timing control unit in the main controller 20 shown in FIG. 40, the wavefront dividing unit 84 moves from the first position (for example, the upper movement limit position) retracted from the optical path to the second position (lower movement limit position) shown in FIG. It is supposed to move. Note that a guide for guiding the holding member 82 may be provided in order to smoothly and surely move the wavefront dividing unit 84 in the vertical direction.

前記マイクロレンズアレイ９４は、複数の小さなレンズ（マイクロレンズ）が光路に対して直交する面内にアレイ状に配置されて構成されている。これを更に詳述すると、マイクロレンズアレイ９４は、正方形状の多数のマイクロレンズがマトリクス状に稠密に配列されたものである。なお、各マイクロレンズは、正の屈折力を有するレンズである。ここで、各マイクロレンズの光軸は互いにほぼ平行になっている。こうしたマイクロレンズアレイ９４は、平行平面ガラス板にエッチング処理を施すことにより作成される。マイクロレンズアレイ９４では、各マイクロレンズ毎に、標示板９１の開口９１ａに形成された後述するピンホールパターンを介した像の結像光束を射出する。   The microlens array 94 is configured by arranging a plurality of small lenses (microlenses) in an array in a plane orthogonal to the optical path. More specifically, the microlens array 94 has a large number of square microlenses arranged densely in a matrix. Each microlens is a lens having a positive refractive power. Here, the optical axes of the microlenses are substantially parallel to each other. Such a microlens array 94 is formed by performing an etching process on a parallel flat glass plate. In the microlens array 94, an image forming light beam is emitted for each microlens through an after-mentioned pinhole pattern formed in the opening 91a of the marking plate 91.

前記検出器９５は、例えばＺ軸方向にのみ画素が配列された１次元イメージセンサ（リニアセンサ）等から成る受光素子（以下、「リニアセンサ」と呼ぶ）９５ａと、例えば電荷転送制御回路等の電気回路９５ｂ等から構成されている。   The detector 95 includes, for example, a light receiving element (hereinafter referred to as “linear sensor”) 95a including a one-dimensional image sensor (linear sensor) in which pixels are arranged only in the Z-axis direction, and a charge transfer control circuit, for example. It consists of an electric circuit 95b and the like.

検出器９５は、実際には、図３に示されるように、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２により、Ｘ軸方向に移動されるようになっている。リニアモータＬＭ１は、例えば電機子ユニットから成る固定子６４ａと例えば磁極ユニットから成る可動子６２ａとを備え、リニアモータＬＭ２は、例えば電機子ユニットから成る固定子６４ｂと例えば磁極ユニットから成る可動子６２ｂとを備えている。固定子６４ａ及び６４ｂは、筐体９７の内面に固定されている（図２参照）。   In practice, the detector 95 is moved in the X-axis direction by linear motors LM1, LM2, as shown in FIG. The linear motor LM1 includes, for example, a stator 64a made of an armature unit and a mover 62a made of, for example, a magnetic pole unit. The linear motor LM2 has a stator 64b made of, for example, an armature unit, and a mover 62b made of, for example, a magnetic pole unit. And. The stators 64a and 64b are fixed to the inner surface of the casing 97 (see FIG. 2).

検出器９５の位置は、リニアモータの固定子と可動子との間に設けられたリニアエンコーダから成る位置検出装置４１（図４参照）により検出され、該検出結果は、図４に示される主制御装置２０内のタイミング制御部４０に送られるようになっている。   The position of the detector 95 is detected by a position detection device 41 (see FIG. 4) comprising a linear encoder provided between the stator and the movable element of the linear motor, and the detection result is shown in FIG. It is sent to the timing control unit 40 in the control device 20.

検出器９５は、前述のように、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２によりＸ軸方向に移動することができるので、図３に示されるように、マイクロレンズアレイ９４から出射される光束（図３では白丸で示されている）のすべてを受光することができる。また、リニアセンサ９５ａは、開口９１ａに形成される後述するピンホールパターンの像がマイクロレンズアレイ９４の各マイクロレンズによって再結像される結像面であって、開口９１ａの形成面の光学的な共役面に受光面を有している。また、この受光面は、マイクロレンズアレイ９４が、上記の光路上から退避している状態では、投影光学系ＰＬの瞳面の共役面から少しだけずれた面に位置する。   Since the detector 95 can be moved in the X-axis direction by the linear motors LM1 and LM2 as described above, the light beam emitted from the microlens array 94 (in FIG. 3, white circles). (Shown) can be received. The linear sensor 95a is an image formation surface on which an image of a pinhole pattern (described later) formed in the opening 91a is re-imaged by each microlens of the microlens array 94, and the optical surface of the formation surface of the opening 91a It has a light receiving surface on a complex conjugate surface. Further, this light receiving surface is located on a surface slightly shifted from the conjugate surface of the pupil plane of the projection optical system PL when the microlens array 94 is retracted from the optical path.

検出器９５では、マイクロレンズアレイ９４が前述の第２位置（図２に示される位置）にあるときに、各マイクロレンズによって再結像される上記ピンホールパターンの像の撮像結果を撮像データＩＭＤ１として図４のＡ／Ｄ変換器４２に送信する。また、検出器９５では、マイクロレンズアレイ９４が前述の第１位置にあるときには、その受光面に結像された像の撮像結果を撮像データＩＭＤ２としてＡ／Ｄ変換器４２に送信する。   In the detector 95, when the microlens array 94 is in the second position (position shown in FIG. 2), the imaging result of the image of the pinhole pattern re-imaged by each microlens is obtained as imaging data IMD1. To the A / D converter 42 in FIG. In addition, when the microlens array 94 is in the first position, the detector 95 transmits the imaging result of the image formed on the light receiving surface to the A / D converter 42 as imaging data IMD2.

図１に戻り、前記筐体９７の外形は、上述したウエハステージＷＳＴのセンサ取付部と嵌合する形状となっており、ウエハステージＷＳＴに対して着脱自在となっている。   Returning to FIG. 1, the outer shape of the casing 97 is fitted to the sensor mounting portion of the wafer stage WST described above, and is detachable from the wafer stage WST.

さらに、本実施形態の露光装置１００では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークと基準マーク板のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。これらのレチクルアライメント系としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。   Further, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, although not shown, in order to simultaneously observe the reticle mark on the reticle R and the mark on the reference mark plate above the reticle R via the projection optical system PL. A pair of reticle alignment systems comprising a TTR (Through The Reticle) alignment optical system using the exposure wavelength of 1 is provided. As these reticle alignment systems, for example, those having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468 are used.

図４には、本実施形態の制御系の光学特性計測に関する部分が概略的に示されている。主制御装置２０は、タイミング制御部４０及び演算部４４を含み、タイミング制御部４０は、前述した位置検出装置４１による位置情報に基づいて、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２の駆動制御を行うとともに、照明系１２による発光も制御する。また、検出器９５、該検出器９５による撮像結果をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４２、２次元の画像メモリ４３、及び前記演算部４４のタイミング制御も行う。また、主制御装置２０は、図１に示されるように、露光装置１０の各部の制御も行う。   FIG. 4 schematically shows a portion related to optical characteristic measurement of the control system of the present embodiment. The main control device 20 includes a timing control unit 40 and a calculation unit 44. The timing control unit 40 performs drive control of the linear motors LM1 and LM2 based on the position information obtained by the position detection device 41 described above, and an illumination system. The light emission by 12 is also controlled. Further, timing control is also performed for the detector 95, the A / D converter 42 for A / D converting the imaging result of the detector 95, the two-dimensional image memory 43, and the arithmetic unit 44. The main controller 20 also controls each part of the exposure apparatus 10 as shown in FIG.

次に、本実施形態の露光装置１００による光学特性の計測動作を、主制御装置２０の処理アルゴリズムを示す図５〜図９のフローチャートに沿って、適宜他の図面を参照しながら説明する。また、以下の動作の前提として、波面センサ９０は、ウエハステージＷＳＴに装着されており、その波面センサ９０と主制御装置２０とが接続されているものとする。   Next, the measurement operation of the optical characteristics by the exposure apparatus 100 of the present embodiment will be described along the flowcharts of FIGS. 5 to 9 showing the processing algorithm of the main controller 20 with reference to other drawings as appropriate. Further, as a premise of the following operation, it is assumed that wavefront sensor 90 is mounted on wafer stage WST, and that wavefront sensor 90 and main controller 20 are connected.

なお、波面センサ９０内部の受光光学系の収差は、無視できるレベルであるものとする。   It is assumed that the aberration of the light receiving optical system inside the wavefront sensor 90 is at a negligible level.

まず、図５のステップ１０２の投影光学系ＰＬの波面収差計測のサブルーチンの処理を行う。   First, the subroutine of the wavefront aberration measurement of the projection optical system PL in step 102 of FIG. 5 is performed.

このサブルーチン１０２では、まず、図６のステップ１２２において、不図示のレチクルローダを用いて、図１０に示される計測用レチクルＲＴをレチクルステージＲＳＴにロードするとともに、所定の準備作業を行う。   In this subroutine 102, first, in step 122 of FIG. 6, using a reticle loader (not shown), the measurement reticle RT shown in FIG. 10 is loaded onto the reticle stage RST and predetermined preparation work is performed.

計測用レチクルＲＴには、図１０に示されるように、複数個（図１０では、３×１１＝３３個のピンホールパターンＰＨn（ｎ＝１〜３３））がレチクルステージＲＳＴにロードされた状態で、Ｘ軸方向及びＹ軸方向をそれぞれ行方向及び列方向とするマトリクス状の配列で形成されている。なお、ピンホールパターンＰＨ1〜ＰＨ33は、図１０において点線で示されるスリット状の照明領域の大きさの領域内に形成されている。 As shown in FIG. 10, a plurality of measurement reticles RT (3 × 11 = 33 pinhole patterns PH n (n = 1 to 33) in FIG. 10) are loaded on reticle stage RST. In the state, it is formed in a matrix arrangement in which the X-axis direction and the Y-axis direction are the row direction and the column direction, respectively. The pinhole patterns PH 1 to PH 33 are formed in a region having a size of a slit-like illumination region indicated by a dotted line in FIG.

ここで、上記の所定の準備作業として、計測用レチクルＲＴの投影光学系ＰＬに対する相対位置の検出、アライメント検出系ＡＳのベースラインの計測などが行われる。   Here, as the predetermined preparatory work, detection of the relative position of the measurement reticle RT with respect to the projection optical system PL, measurement of the baseline of the alignment detection system AS, and the like are performed.

次のステップ１２４では、不図示の真空ポンプ及びエア供給機構を用いて前述したようにして、波面分割ユニット８４を波面センサ９０内部の光路（光軸ＡＸ１）上に挿入する。なお、既に光路上に波面分割ユニット８４が光路上に挿入されている場合には、そのままの状態を維持する。   In the next step 124, the wavefront splitting unit 84 is inserted on the optical path (optical axis AX1) inside the wavefront sensor 90 using the vacuum pump and air supply mechanism (not shown) as described above. When the wavefront splitting unit 84 has already been inserted on the optical path, the state is maintained as it is.

次のステップ１２５では、ウエハステージＷＳＴに装着された波面センサ９０とウエハステージＷＳＴとの位置関係の計測を行う。具体的には、ウエハステージＷＳＴを順次移動してアライメント検出系ＡＳを用いて波面センサ９０の標示板９１上の４つの２次元位置マークそれぞれのウエハステージ座標系上における位置の検出を行い、その位置の検出結果に基づいて、所定の演算を行うことにより波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａとウエハステージＷＳＴとの位置関係を正確に求める。   In the next step 125, the positional relationship between wavefront sensor 90 mounted on wafer stage WST and wafer stage WST is measured. Specifically, the wafer stage WST is sequentially moved to detect the position of each of the four two-dimensional position marks on the sign plate 91 of the wavefront sensor 90 on the wafer stage coordinate system using the alignment detection system AS. Based on the position detection result, the positional relationship between the opening 91a of the marking plate 91 of the wavefront sensor 90 and the wafer stage WST is accurately obtained by performing a predetermined calculation.

この結果、ウエハ干渉計１８から出力される位置情報（速度情報）に基づいて、開口９１ａのＸＹ位置を正確に検出することができ、かつ、このＸＹ位置の検出結果と予め計測したアライメント検出系ＡＳのベースラインとに基づいて、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを移動制御することにより、開口９１ａを所望のＸＹ位置に精度良く位置決めできるようになる。   As a result, the XY position of the opening 91a can be accurately detected based on the position information (velocity information) output from the wafer interferometer 18, and the detection result of the XY position and the previously measured alignment detection system. By controlling the movement of wafer stage WST via wafer stage drive unit 24 based on the AS baseline, opening 91a can be accurately positioned at a desired XY position.

次のステップ１２６では、多点フォーカス位置検出系（２１，２２）を用いて、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに直交する面（ＸＹ平面）に対する標示板９１の傾斜を計測する。   In the next step 126, the inclination of the marking plate 91 with respect to a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL is measured using the multipoint focus position detection system (21, 22).

次のステップ１２８では、上記の傾斜の計測結果に基づいてウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴの傾斜を調整することで、標示板９１の上面の傾斜を投影光学系ＰＬの像面（又は像面の近似平面）の傾斜と一致させる。   In the next step 128, the inclination of wafer stage WST is adjusted via wafer stage drive unit 24 based on the measurement result of the above inclination, whereby the inclination of the upper surface of sign plate 91 is changed to the image plane of projection optical system PL ( Or the inclination of the approximate plane of the image plane).

次のステップ１３０では、投影光学系ＰＬの視野内の基準計測点、例えば視野中心の計測点、すなわち図１１に示されるピンホールパターンＰＨ17の投影光学系ＰＬに関する共役位置（光軸ＡＸ上）の計測点に波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａが一致するようにウエハステージＷＳＴを移動する。 In the next step 130, the reference measurement point within the field of projection optical system PL, for example, the measurement points of the visual field center, i.e. conjugate position relative to the projection optical system PL of the pinhole pattern PH 17 shown in FIG. 11 (on the optical axis AX) Wafer stage WST is moved so that opening 91a of marking plate 91 of wavefront sensor 90 coincides with this measurement point.

次のステップ１３６では、真空ポンプ及びエア供給機構を用いて前述したようにして、波面分割ユニット８４を波面センサ９０内部の光路（光軸ＡＸ１）上から退避（離脱）する。   In the next step 136, the wavefront splitting unit 84 is retracted (removed) from the optical path (optical axis AX1) inside the wavefront sensor 90 using the vacuum pump and the air supply mechanism as described above.

なお、ステップ１３０とステップ１３６との間にウエハステージＷＳＴの最適Ｚ位置（ベストフォーカス位置）のサーチ、及び波面収差計測時の最適露光量の決定を所定の手順に従って行うとともに、ステップ１３６終了後に、後述する瞳像計測時の最適露光量を所定の手順に従って決定することとしても良い。   A search for the optimum Z position (best focus position) of wafer stage WST and determination of the optimum exposure amount at the time of wavefront aberration measurement are performed between step 130 and step 136 according to a predetermined procedure. An optimal exposure amount at the time of pupil image measurement described later may be determined according to a predetermined procedure.

次のステップ１４２（図７）では、計測点の番号を示すカウンタｎを１に初期化し（ｎ←１）、ステップ１４６に移行する。ステップ１４６では、波面センサ９０をｎ番目（ここでは１番目）の計測点に移動する。すなわち、ｎ番目のピンホールパターンＰＨn（ここでは、ＰＨ1）の投影光学系ＰＬに関する共役位置の計測点に波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａが一致するようにウエハステージＷＳＴを移動する。 In the next step 142 (FIG. 7), the counter n indicating the number of the measurement point is initialized to 1 (n ← 1), and the process proceeds to step 146. In step 146, the wavefront sensor 90 is moved to the nth (here, the first) measurement point. That is, wafer stage WST is moved so that opening 91a of sign plate 91 of wavefront sensor 90 coincides with the measurement point at the conjugate position of n-th pinhole pattern PH n (here, PH 1 ) with respect to projection optical system PL. .

次のステップ１４８では、瞳像計測を行う。具体的には、まず、図８のステップ２０２において、検出器９５の位置を示すカウンタｍを１に初期化する（ｍ←１）。   In the next step 148, pupil image measurement is performed. Specifically, first, in step 202 of FIG. 8, a counter m indicating the position of the detector 95 is initialized to 1 (m ← 1).

次いで、ステップ２０４において、検出器９５の位置をｍ番目（ここでは１番目）の位置に位置決めする。ここで、検出器９５は、図３に示されるように、Ｘ軸方向に関して１番目の位置からＭ番目の位置までリニアモータＬＭ１，ＬＭ２により移動可能であり、１番目の位置は検出器９５の可動域のうちの−Ｘ側端部の位置であり、Ｍ番目の位置は検出器９５の可動域のうちの＋Ｘ側端部の位置であるものとする。   Next, in step 204, the position of the detector 95 is positioned at the mth (here, the first) position. Here, as shown in FIG. 3, the detector 95 can be moved by the linear motors LM1 and LM2 from the first position to the M-th position in the X-axis direction. It is assumed that the position of the −X side end of the movable range is the Mth position, and the position of the + X side end of the movable range of the detector 95 is assumed.

次のステップ２０６では、照明系１２内の光源の発光を開始し、検出器９５による電荷蓄積を開始する。   In the next step 206, light emission from the light source in the illumination system 12 is started, and charge accumulation by the detector 95 is started.

次のステップ２０８では、所定時間（ここでは、例えば電荷蓄積に必要な微小時間）が経過するまで待ち、所定時間経過した段階でステップ２１０において、光源の発光を終了し、検出器９５による電荷蓄積を終了する。   In the next step 208, the process waits until a predetermined time (here, for example, a minute time necessary for charge accumulation) elapses. When the predetermined time elapses, the light emission of the light source is terminated in step 210, and the charge accumulation by the detector 95 is performed. Exit.

次のステップ２１２では、検出器９５からの信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器４２を用いてデジタル信号に変換し、ステップ２１４では、変換したデジタル信号を画像メモリ４３のｍ番目（ここでは１番目）に対応した領域に記憶する。   In the next step 212, the signal from the detector 95 is read out and converted into a digital signal using the A / D converter 42. In step 214, the converted digital signal is converted to the mth (here, the first) in the image memory 43. ) Is stored in the area corresponding to.

次のステップ２１６では、ｍ＝Ｍか否かを判断し、ここでの判断が否定されると、ステップ２１８において、ｍを１インクリメント（ｍ←ｍ＋１）した後に、ステップ２０４に戻る。   In the next step 216, it is determined whether m = M. If the determination here is negative, in step 218, m is incremented by 1 (m ← m + 1), and then the process returns to step 204.

その後、ステップ２０４において、検出器９５の位置をｍ番目（ここでは２番目）の位置に位置決めし、ステップ２０６〜ステップ２１４の処理を行う。ここで、検出器９５のｍ番目の位置と（ｍ＋１）番目の位置とでは、その中心間距離が、検出器９５のＸ軸方向に関する幅と同一距離であるものとする。   Thereafter, in step 204, the position of the detector 95 is positioned at the m-th (here, second) position, and the processing of step 206 to step 214 is performed. Here, it is assumed that the distance between the centers of the mth position and the (m + 1) th position of the detector 95 is the same distance as the width of the detector 95 in the X-axis direction.

このようにして、ステップ２０４〜２１８の処理・判断を繰り返し、１番目からＭ番目の位置における検出が終了すると、瞳像全域にわたった検出が終了するので、ステップ２１６の判断が肯定され、ステップ２２０に移行する。   In this way, the processes and determinations in steps 204 to 218 are repeated, and when the detection from the first to Mth positions is completed, the detection over the entire pupil image is completed, so the determination in step 216 is affirmed and the step 220.

ステップ２２０では、画像メモリ４３に記憶された信号を処理して、瞳像を求め、図７のステップ１５０に移行する。   In step 220, the signal stored in the image memory 43 is processed to obtain a pupil image, and the process proceeds to step 150 in FIG.

次のステップ１５０では、カウンタｎの値が計測点の総数Ｎ（ここではＮ＝３３）以上であるか否かを判断することで、全ての計測点において瞳像計測が終了したか否かを判断する。ここでは、最初の計測点について瞳像計測が終了したのみなので、ここでの判断は否定され、ステップ１５２に移行して、カウンタｎを１インクリメントした後、ステップ１４６に戻る。   In the next step 150, it is determined whether the value of the counter n is equal to or greater than the total number N of measurement points (N = 33 in this case), thereby determining whether or not pupil image measurement has been completed at all measurement points. to decide. Here, since the pupil image measurement has only been completed for the first measurement point, the determination here is denied, and the routine proceeds to step 152 where the counter n is incremented by 1, and then the procedure returns to step 146.

以後、ステップ１５０における判断が肯定されるまで、ステップ１４６→１４８→１５０→１５２のループの処理を繰り返す。これにより、投影光学系ＰＬの視野内の２〜３３番目の計測点、すなわちピンホールパターンＰＨ2〜ＰＨ33の投影光学系ＰＬに関する共役位置の計測点について、瞳像計測が行われ、ピンホールパターンＰＨ2〜ＰＨ33それぞれを介した光源像のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報）が抽出され、メモリ内に記憶される。 Thereafter, the loop processing of steps 146 → 148 → 150 → 152 is repeated until the determination in step 150 is affirmed. As a result, pupil image measurement is performed on the second to thirty-third measurement points in the field of the projection optical system PL, that is, the measurement points at the conjugate positions of the pinhole patterns PH 2 to PH 33 with respect to the projection optical system PL, and the pinhole is measured. Light source image data (position information of the light source image such as the center position and size) via each of the patterns PH 2 to PH 33 is extracted and stored in the memory.

そして、全ての計測点についての瞳像計測が終了すると、ステップ１５４に進んで、カウンタｎを１に初期化する。   When pupil image measurement is completed for all measurement points, the process proceeds to step 154 to initialize the counter n to 1.

次のステップ１５６では、波面分割ユニット８４を再度光路上に挿入し、その後、ステップ１５８では、波面センサ９０をｎ番目（ここでは１番目）の計測点に移動する。すなわち、ｎ番目のピンホールパターンＰＨnの投影光学系ＰＬに関する共役位置の計測点に波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａが一致するようにウエハステージＷＳＴを移動する。 In the next step 156, the wavefront splitting unit 84 is inserted again on the optical path, and then in step 158, the wavefront sensor 90 is moved to the nth (here, the first) measurement point. That is, wafer stage WST is moved so that opening 91a of sign plate 91 of wavefront sensor 90 coincides with the measurement point at the conjugate position of projection optical system PL of nth pinhole pattern PHn.

次のステップ１６０では、図９のステップ３０２〜３１８までを、ステップ３１６の判断が肯定されるまで、前述した図８のステップ２０２〜２１８と同様にして行い、画像メモリ４３にデジタル信号を記憶しておく。ただし、ステップ３０２〜３１８では、光路上に波面分割ユニット８４が配置されている点がステップ２０２〜２１８とは異なる。従って、この場合においては、図３に示されるように、第１の位置から第Ｍの位置まで移動しつつ、スポット像を検出し、該検出結果をＡ／Ｄ変換器４２でデジタル信号に変換した後、撮像データＩＭＤ１として画像メモリ４３に記憶する。   In the next step 160, steps 302 to 318 in FIG. 9 are performed in the same manner as steps 202 to 218 in FIG. 8 described above until the determination in step 316 is affirmed, and the digital signal is stored in the image memory 43. Keep it. However, Steps 302 to 318 are different from Steps 202 to 218 in that the wavefront division unit 84 is arranged on the optical path. Therefore, in this case, as shown in FIG. 3, the spot image is detected while moving from the first position to the Mth position, and the detection result is converted into a digital signal by the A / D converter 42. After that, it is stored in the image memory 43 as imaging data IMD1.

そして、ステップ３２０では、画像メモリ４３から撮像データＩＭＤ１を読み出して、スポット像の位置を算出し、計測用レチクルＲＴにおけるｎ番目（ここでは１番目）のピンホールパターンＰＨ1を介した光に関する投影光学系ＰＬの波面収差を後述するようにして算出する。なお、スポット像の位置の算出は、具体的には、各スポット像の光強度分布の重心を算出することにより行われる。 Then, in step 320, reads the imaging data IMD1 from the image memory 43, calculates the position of the spot image, n-th in the measurement reticle RT projection for light through the pinhole pattern PH 1 of (the first in this case) The wavefront aberration of the optical system PL is calculated as described later. The calculation of the position of the spot image is specifically performed by calculating the center of gravity of the light intensity distribution of each spot image.

ところで、スポット像の位置情報から波面収差を計測できる理由は、上記のスポット像の撮像に際し、マイクロレンズアレイ９４に入射する光の波面が、投影光学系ＰＬの波面収差を反映したものとなっているからである。   By the way, the reason why the wavefront aberration can be measured from the position information of the spot image is that the wavefront of the light incident on the microlens array 94 reflects the wavefront aberration of the projection optical system PL when the spot image is captured. Because.

すなわち、投影光学系ＰＬに波面収差が無い場合には、図１１（Ａ）において点線で示されるように、その波面ＷＦは光軸ＡＸ１と直交する平面となり、この場合、マイクロレンズに入射した光の波面がマイクロレンズの光軸と直交し、そのマイクロレンズの光軸とリニアセンサ９５ａの撮像面の交点を中心とするスポット像が、リニアセンサ９５ａの撮像面に結像される。これに対し、投影光学系ＰＬに波面収差が有る場合には、図１１（Ａ）において二点鎖線で示されるように、その波面ＷＦ'は光軸ＡＸ１と直交する平面とはならず、その平面上の位置に応じた角度の傾きを有する面となる。この場合、マイクロレンズに入射した光の波面は傾いており、その傾き量に応じた距離だけ、そのマイクロレンズの光軸と撮像面の交点からずれた点を中心とするスポット像がリニアセンサ９５ａの撮像面に結像される。   That is, when there is no wavefront aberration in the projection optical system PL, the wavefront WF is a plane orthogonal to the optical axis AX1, as shown by a dotted line in FIG. 11A. In this case, the light incident on the microlens The spot image centering on the intersection of the optical axis of the microlens and the imaging surface of the linear sensor 95a is formed on the imaging surface of the linear sensor 95a. On the other hand, when the projection optical system PL has a wavefront aberration, the wavefront WF ′ is not a plane orthogonal to the optical axis AX1, as indicated by a two-dot chain line in FIG. The surface has an inclination of an angle corresponding to the position on the plane. In this case, the wavefront of the light incident on the microlens is tilted, and a spot image centered on a point deviated from the intersection of the optical axis of the microlens and the imaging surface by a distance corresponding to the tilt amount is a linear sensor 95a. The image is formed on the imaging surface.

従って、このステップ３２０では、波面収差が無いときに期待される各スポット像位置（上記のマイクロレンズの光軸とリニアセンサ９５ａの撮像面の交点）と検出された各スポット像位置との差（位置誤差）から、波面を展開したツェルニケ多項式の係数を求めることで、計測用レチクルＲＴにおけるｎ番目のピンホールパターンＰＨnを介した光に関する投影光学系ＰＬの波面収差を算出する。 Therefore, in this step 320, the difference between each spot image position expected when there is no wavefront aberration (the intersection of the optical axis of the microlens and the imaging surface of the linear sensor 95a) and each detected spot image position ( The wavefront aberration of the projection optical system PL related to light via the nth pinhole pattern PHn in the measurement reticle RT is calculated by obtaining the coefficient of the Zernike polynomial that expands the wavefront from the position error).

但し、波面収差が無いときに期待される各スポット像位置が、上記のマイクロレンズの光軸とリニアセンサ９５ａの撮像面の交点と一致するのは、入射する光の光軸にずれがなく、光軸ＡＸ１とリニアセンサ９５ａとが正確に直交する理想的な場合のみである。そこで、本実施形態では、上記の位置誤差を算出するに際し、主制御装置２０内のメモリに記憶されている、対応する計測点における光源像のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報）に基づいて、波面収差が無いときに期待される各スポット像位置（各スポット像のずれ量を算出するための基準位置）をそれぞれ補正し、検出された各スポット像位置と補正後の各基準位置との差を算出している。これにより、波面センサ９０に入射される光の光軸のずれに起因する、波面収差が無いときの各スポット像の基準位置の誤差をキャンセルすることができ、より高精度に波面収差を求めることができる。   However, each spot image position expected when there is no wavefront aberration coincides with the intersection of the optical axis of the microlens and the imaging surface of the linear sensor 95a, and the optical axis of the incident light is not shifted. This is only an ideal case where the optical axis AX1 and the linear sensor 95a are accurately orthogonal. Therefore, in the present embodiment, when calculating the above position error, the light source image data (the position of the light source image such as the center position and size) stored in the memory in the main controller 20 at the corresponding measurement point. Information), each spot image position expected when there is no wavefront aberration (reference position for calculating the shift amount of each spot image) is corrected, and each detected spot image position and the corrected position are corrected. The difference from each reference position is calculated. Thereby, it is possible to cancel the error of the reference position of each spot image when there is no wavefront aberration due to the deviation of the optical axis of the light incident on the wavefront sensor 90, and to obtain the wavefront aberration with higher accuracy. Can do.

図７の説明に戻り、次のステップ１６６では、カウンタｎの値が計測点の総数Ｎ（ここではＮ＝３３）以上であるか否かを判断することで、全ての計測点において波面収差の計測が終了したか否かを判断する。ここでは、最初の計測点について波面収差の計測が終了したのみなので、ここでの判断は否定され、ステップ１６８に移行して、カウンタｎを１インクリメントした後、ステップ１５８に戻る。   Returning to the description of FIG. 7, in the next step 166, it is determined whether or not the value of the counter n is equal to or greater than the total number N of measurement points (N = 33 in this case). It is determined whether or not the measurement is finished. Here, since the measurement of the wavefront aberration has only been completed for the first measurement point, the determination here is denied, the process proceeds to step 168, the counter n is incremented by 1, and then the process returns to step 158.

以後、ステップ１６６における判断が肯定されるまで、ステップ１５８→１６０→１６６→１６８のループの処理を繰り返す。これにより、投影光学系ＰＬの視野内の２〜３３番目の計測点、すなわち２〜３３番目のピンホールパターンＰＨ2〜ＰＨ33の投影光学系ＰＬに関する共役位置の計測点について、波面収差計測が行われ、ピンホールパターンそれぞれを介した光に関する波面収差が算出され、メモリ内に記憶される。 Thereafter, the processing of the loop of steps 158 → 160 → 166 → 168 is repeated until the determination in step 166 is affirmed. As a result, wavefront aberration measurement is performed for the measurement points at the conjugate positions of the projection optical system PL in the visual field of the projection optical system PL with respect to the projection optical system PL of the second to 33rd pinhole patterns PH 2 to PH 33. As a result, the wavefront aberration for the light via each pinhole pattern is calculated and stored in the memory.

そして、全ての計測点についての波面収差計測が終了し、ステップ１６６における判断が肯定されると、図５のメインルーチンのステップ１０４にリターンする。   When the wavefront aberration measurement is completed for all measurement points and the determination in step 166 is affirmative, the process returns to step 104 of the main routine of FIG.

このステップ１０４では、上で求めた投影光学系ＰＬの視野内のＮ個（ここでは３３個）の計測点における波面収差のデータに基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差が全ての計測点で許容値以下であるか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ１０６に移行して、投影光学系ＰＬの波面収差の計測結果に基づき、現在発生している波面収差を低減させるように、結像特性補正コントローラ２５１を介してレンズエレメントを駆動して投影光学系ＰＬの波面収差の調整を行う。なお、場合によっては、人手により投影光学系ＰＬのレンズエレメントのＸＹ平面内での移動やレンズエレメントの交換を行うこととしても良い。   In this step 104, the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured at all measurement points based on the wavefront aberration data at N (here, 33) measurement points in the field of the projection optical system PL obtained above. It is determined whether or not it is less than the allowable value. If this determination is negative, the process proceeds to step 106, and the imaging characteristic correction controller is configured so as to reduce the currently generated wavefront aberration based on the measurement result of the wavefront aberration of the projection optical system PL. The lens element is driven via 251 to adjust the wavefront aberration of the projection optical system PL. In some cases, the lens element of the projection optical system PL may be manually moved or replaced in the XY plane.

その後、ステップ１０２のサブルーチンの処理を行い、調整された投影光学系ＰＬに関する波面収差を上記と同様にして計測する。以後、ステップ１０４において肯定的な判断がなされるまで、投影光学系ＰＬの波面収差の調整（ステップ１０６）と、波面収差の計測（ステップ１０２）とを繰り返し実行する。そして、ステップ１０４において肯定的な判断がなされると、ステップ１０８に移行する。   Thereafter, the subroutine of step 102 is performed, and the wavefront aberration related to the adjusted projection optical system PL is measured in the same manner as described above. Thereafter, the adjustment of the wavefront aberration of the projection optical system PL (step 106) and the measurement of the wavefront aberration (step 102) are repeatedly executed until a positive determination is made in step 104. If a positive determination is made in step 104, the process proceeds to step 108.

ステップ１０８では、不図示の入出力装置を介してアラーム音を発するとともにディスプレイ画面上に「波面収差計測終了」を表示するなどして、オペレータに波面収差を計測した旨を通知する。   In step 108, an alarm sound is generated via an input / output device (not shown) and “wavefront aberration measurement end” is displayed on the display screen to notify the operator that the wavefront aberration has been measured.

その後、波面センサ９０がウエハステージＷＳＴから取り外されるのを待ち、ステップ１１０において、波面センサ９０がウエハステージＷＳＴから取り外されたことを例えば不図示のセンサの出力又はオペレータからの通知などにより確認すると、本実施形態の光学特性計測の一連の動作が終了する。   Thereafter, it waits for the wavefront sensor 90 to be removed from the wafer stage WST, and in step 110, confirming that the wavefront sensor 90 has been removed from the wafer stage WST by, for example, an output of a sensor (not shown) or a notification from an operator. A series of operations for measuring optical characteristics according to this embodiment is completed.

その後は、通常の露光動作を以下のようにして行う。   Thereafter, a normal exposure operation is performed as follows.

まず、不図示のレチクルローダを介してレチクルステージＲＳＴ上にロードされている計測用レチクルＲＴをアンロードするとともに、転写したいパターンが形成されたレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。そして、前述のレチクルアライメント系及び不図示の基準マーク板を用いたレチクルアライメント、アライメント検出系ＡＳ及び基準マーク板を用いたベースライン計測を、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順で行う。そして、不図示のウエハローダを介してウエハステージＷＳＴ上のウエハ交換を行い（但し、ウエハステージＷＳＴ上にウエハがロードされていない場合は、ウエハを単にロードする）、ウエハＷに対するアライメント（例えばＥＧＡ方式のウエハアライメントなど）を行った後、アライメント結果に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のために走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージＷＳＴを移動させる動作と、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期してＹ軸方向に相対走査しつつレチクルＲを照明光ＩＬで照明してレチクルＲのパターンをウエハＷ上のショット領域に転写する動作とを繰り返す、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行う。   First, the measurement reticle RT loaded on the reticle stage RST is unloaded via a reticle loader (not shown), and the reticle R on which a pattern to be transferred is formed is loaded on the reticle stage RST. Then, reticle alignment using the above-described reticle alignment system and a reference mark plate (not shown), and baseline measurement using the alignment detection system AS and the reference mark plate are performed in the same procedure as a normal scanning stepper. Then, the wafer on the wafer stage WST is exchanged via a wafer loader (not shown) (however, if the wafer is not loaded on the wafer stage WST), the wafer W is aligned (for example, EGA method). And the wafer stage WST is moved to the scanning start position (acceleration start position) for exposure of each shot area on the wafer W based on the alignment result, the reticle stage RST, Step-and-scan that repeats the operation of illuminating the reticle R with the illumination light IL and transferring the pattern of the reticle R to the shot area on the wafer W while performing relative scanning in the Y-axis direction in synchronization with the wafer stage WST. System exposure is performed.

なお、上記の相対走査中、特に走査露光中には、レチクル干渉計１６によって検出されるレチクルステージＲＳＴのＸＹ位置の情報、ウエハ干渉計１８によって検出されるウエハステージＷＳＴの位置情報、及び多点フォーカス位置検出系（２１，２２）によって検出されるウエハＷのＺ位置及びレベリング情報などに基づいて、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの位置関係が適切に保たれるよう、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置制御が行われる。   During the relative scanning, particularly during scanning exposure, information on the XY position of reticle stage RST detected by reticle interferometer 16, position information on wafer stage WST detected by wafer interferometer 18, and multipoints Based on the Z position and leveling information of the wafer W detected by the focus position detection system (21, 22), the reticle stage RST and the wafer are maintained so that the positional relationship between the reticle stage RST and the wafer stage WST is appropriately maintained. The position control of stage WST is performed.

以上詳細に説明したように、本実施形態の波面センサ９０によると、投影光学系ＰＬの光学特性に関する情報を含む検出信号を出力するリニアセンサ９５ａが、Ｚ軸方向に配列された画素を有し、このリニアセンサ９５ａがリニアモータＬＭ１、ＬＭ２を介してＸ軸方向に移動しつつ、順次投影光学系ＰＬの光学特性に関する情報を含む検出信号を出力するので、ＸＺ面内に画素が配列されたエリアセンサよりも製造が容易なリニアセンサを用いているにもかかわらず、ＸＺ面全域における検出信号を出力することが可能となり、ＸＺ面内に画素が配列されたエリアセンサと同等の機能を有することとなる。この場合、分解能の高いセンサを安価で製造することができるので、高精度な光学特性（波面収差等）の計測を行うことができ、かつ装置全体を低コストで製造することが可能となる。   As described above in detail, according to the wavefront sensor 90 of the present embodiment, the linear sensor 95a that outputs a detection signal including information on the optical characteristics of the projection optical system PL has pixels arranged in the Z-axis direction. Since the linear sensor 95a sequentially outputs detection signals including information on the optical characteristics of the projection optical system PL while moving in the X-axis direction via the linear motors LM1 and LM2, pixels are arranged in the XZ plane. Despite the use of a linear sensor that is easier to manufacture than an area sensor, it is possible to output detection signals in the entire XZ plane, and has the same functions as an area sensor in which pixels are arranged in the XZ plane. It will be. In this case, since a sensor with high resolution can be manufactured at low cost, it is possible to measure optical characteristics (such as wavefront aberration) with high accuracy and to manufacture the entire apparatus at low cost.

また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの波面収差の計測に際して、主制御装置２０は、マイクロレンズアレイ９４が前記光路上に挿入されている状態（前述した第２位置にある状態）では、検出器９５からの検出信号に基づいて、投影光学系ＰＬ（被検光学系）の光学特性として波面収差を算出する。より正確には、投影光学系ＰＬの波面収差を計測に際して、計測用レチクルＲＴのピンホールパターンＰＨnに照明光ＩＬを照射することによって形成される波面をマイクロレンズアレイ９４によって分割し、マイクロレンズアレイ９４のマイクロレンズ毎に得られるスポット像と基準位置とのずれを検出し、例えばツェルニケの多項式等を用いて投影光学系ＰＬ（被検光学系）の波面収差を求めている。 Further, in the present embodiment, when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL, the main controller 20 is in a state where the microlens array 94 is inserted on the optical path (in the second position described above). Based on the detection signal from the detector 95, the wavefront aberration is calculated as the optical characteristic of the projection optical system PL (test optical system). More precisely, when measured wavefront aberration of the projection optical system PL, and divides the wavefront is formed by irradiating the illumination light IL to the pin hole pattern PH n of measurement reticle RT by the microlens array 94, micro lenses The deviation between the spot image obtained for each microlens of the array 94 and the reference position is detected, and the wavefront aberration of the projection optical system PL (test optical system) is obtained using, for example, a Zernike polynomial.

また、主制御装置２０は、マイクロレンズアレイ９４が前記光路上から離脱されている状態（前述した第１位置にある状態）では、検出器９５からの検出信号に基づいて、前述の瞳像（光源像）のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報）を算出する。これは、ツェルニケの多項式を用いて波面収差を精度良く求めるためには、投影光学系ＰＬの瞳位置や大きさに基づいて波面収差を求めるための基準位置のずれを補正することが望ましいからである。すなわち、前述のように、検出器９５によって撮像された光源像を検出対象として、その光源像の位置が精度良く検出され、その検出された光源像の位置や大きさに基づいて、基準位置のずれが補正される。したがって、本実施形態では、波面収差を精度良く計測することができる。   Further, the main controller 20 is configured so that, in a state where the microlens array 94 is separated from the optical path (a state where the microlens array 94 is in the first position described above), based on the detection signal from the detector 95, the above-described pupil image ( (Light source image) data (position information of the light source image such as the center position and size) is calculated. This is because it is desirable to correct the deviation of the reference position for obtaining the wavefront aberration based on the pupil position and size of the projection optical system PL in order to accurately obtain the wavefront aberration using the Zernike polynomial. is there. That is, as described above, the position of the light source image is accurately detected using the light source image picked up by the detector 95 as a detection target, and the reference position is determined based on the position and size of the detected light source image. Misalignment is corrected. Therefore, in this embodiment, wavefront aberration can be measured with high accuracy.

また、本実施形態の露光装置１００では、光学特性計測装置により上述のように投影光学系ＰＬの光学特性として、総合的な収差である波面収差をオン・ボディにて精度良く計測することができる。そして、この投影光学系ＰＬの波面収差に基づいて、投影光学系ＰＬを調整した後、十分に諸収差が低減された投影光学系ＰＬを用いて露光が行われるので、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ上に精度良く転写することが可能となる。   In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the wavefront aberration, which is a comprehensive aberration, can be accurately measured on-body as the optical characteristics of the projection optical system PL as described above by the optical characteristic measuring apparatus. . Then, after adjusting the projection optical system PL based on the wavefront aberration of the projection optical system PL, exposure is performed using the projection optical system PL in which various aberrations are sufficiently reduced, so that the reticle R is formed on the reticle R. The pattern can be accurately transferred onto the wafer W.

なお、上記実施形態では、検出器９５のリニアセンサとして、Ｚ軸方向に画素が配列されたリニアセンサを採用し、該リニアセンサをＸ軸方向に移動する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、Ｘ軸方向に画素が配列されたリニアセンサを採用し、該リニアセンサをＺ軸方向に移動するようにすることとしても良い。   In the above-described embodiment, a linear sensor in which pixels are arranged in the Z-axis direction is used as the linear sensor of the detector 95, and the linear sensor is moved in the X-axis direction. However, the present invention is not limited to this, and a linear sensor in which pixels are arranged in the X-axis direction may be adopted, and the linear sensor may be moved in the Z-axis direction.

なお、上記実施形態では、検出器９５を、該検出器９５のＸ軸方向に関する大きさと同一距離だけ移動しつつ、計測することとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、検出器をＸ軸方向に関する大きさの所定数倍の距離だけ移動しつつ計測することとしても良いし、検出器９５のＸ軸方向に関する大きさよりも小さな距離だけ移動しつつ計測することとしても良い。後者の場合には、解像度を向上することが可能となる。   In the above embodiment, the detector 95 is measured while being moved by the same distance as the size of the detector 95 in the X-axis direction. However, the present invention is not limited to this, and the detector 95 May be measured while moving a predetermined number of times the size in the X-axis direction, or may be measured while moving a distance smaller than the size of the detector 95 in the X-axis direction. In the latter case, the resolution can be improved.

≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態について、図１２〜図１５に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略にし、若しくは省略するものとする。本第２の実施形態では、検出器９５（リニアセンサ９５ａ）を移動する移動装置の構成、及び光学特性計測に関するシーケンスが前述の第１の実施形態と異なるのみで、その他の構成等は同様となっている。従って、以下では重複説明を避ける観点から相違点を中心として説明する。 << Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, parts that are the same as or equivalent to those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and a description thereof is simplified or omitted. In the second embodiment, the configuration of the moving device that moves the detector 95 (linear sensor 95a) and the sequence relating to the optical characteristic measurement are different from those of the first embodiment, and the other configurations are the same. It has become. Accordingly, the following description will focus on differences from the viewpoint of avoiding repeated explanation.

図１２には、本第２の実施形態の検出器９５及び該検出器９５を移動する移動装置が平面図にて示されている。この図１２に示されるように検出器９５は、第１の実施形態と同一であるが、検出器９５をＸ軸方向に移動するリニアモータＬＭ１、ＬＭ２に加えて、検出器９５をＺ軸方向に移動するボイスコイルモータが設けられている点に特徴を有している。   FIG. 12 is a plan view showing the detector 95 of the second embodiment and a moving device that moves the detector 95. As shown in FIG. 12, the detector 95 is the same as that of the first embodiment, but in addition to the linear motors LM1 and LM2 that move the detector 95 in the X-axis direction, the detector 95 is moved in the Z-axis direction. It is characterized in that a voice coil motor is provided that moves to the position.

これを更に詳述すると、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２の可動子６２ａ，６２ｂには支持部材５２，５３が設けられ、該支持部材５２，５３により、検出器９５がその上端部及び下端部近傍にて、Ｚ軸方向に摺動可能な状態で支持されている。また、一方の支持部材５３の内部には、Ｚ軸方向の駆動力を発生するボイスコイルモータ（不図示）が設けられている。検出器９５は、このボイスコイルモータによりＺ軸方向に関して微小駆動可能とされている。なお、以下においては、説明の便宜上、ボイスコイルモータを、支持部材の符号を用いて「ボイスコイルモータ５３」とも呼ぶものとする。   More specifically, the movable members 62a and 62b of the linear motors LM1 and LM2 are provided with support members 52 and 53, and the support members 52 and 53 allow the detector 95 to be near the upper end and the lower end. , And is supported in a slidable state in the Z-axis direction. In addition, a voice coil motor (not shown) that generates a driving force in the Z-axis direction is provided inside one support member 53. The detector 95 can be finely driven in the Z-axis direction by this voice coil motor. In the following, for convenience of explanation, the voice coil motor is also referred to as “voice coil motor 53” using the reference numerals of the support members.

検出器９５の位置は、ボイスコイルモータ５３近傍に設けられた、不図示のリニアエンコーダにより検出され、該検出結果は、図４の主制御装置２０のタイミング制御部４０に送られるようになっている。   The position of the detector 95 is detected by a linear encoder (not shown) provided in the vicinity of the voice coil motor 53, and the detection result is sent to the timing control unit 40 of the main controller 20 in FIG. Yes.

その他の構成については、第１の実施形態と同様である。   About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment.

次に、本第２の実施形態の露光装置による光学特性の計測動作について、図１３、図１４に基づいて説明する。   Next, the optical characteristic measuring operation by the exposure apparatus of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

なお、本実施形態の光学特性計測動作においては、図５のメインルーチン及び図６、図７は同様であるが、図７のステップ１４８，１６０の内容が異なっている。この点について説明する。   In the optical characteristic measurement operation of this embodiment, the main routine of FIG. 5 and FIGS. 6 and 7 are the same, but the contents of steps 148 and 160 of FIG. 7 are different. This point will be described.

図１３には、図７のステップ１４８の処理が示されている。この図１３と前述した第１の実施形態の図８とを比較するとわかるように、本第２の実施形態では、ステップ２２２が追加されている点が異なっている。   FIG. 13 shows the processing in step 148 of FIG. As can be seen by comparing FIG. 13 with FIG. 8 of the first embodiment described above, the second embodiment is different in that step 222 is added.

すなわち、ステップ２２２では、ステップ２０２〜２２０において、求められた瞳像を用いて、感度がその他の画素と比較して低い画素（以下、「特定画素」と呼ぶ）を特定する。本実施形態においては、検出器９５をＸ軸方向に移動しつつ瞳像を計測しているので、特定画素が存在すると、その特定画素に対応するＺ位置にＸ軸に沿った線状の低感度部が現れることになる。従って、線状の低感度部のＺ位置を見つけることにより、＋Ｚ端部から（又は−Ｚ端部から）何番目の画素が特定画素であるかを特定することが可能となる。本実施形態では、説明の便宜上１つだけ特定画素が存在したものとし、その特定画素は＋Ｚ側端部から数えてｉ番目に位置する画素であるものとする。   That is, in step 222, using the pupil image obtained in steps 202 to 220, a pixel having a lower sensitivity than other pixels (hereinafter referred to as “specific pixel”) is specified. In the present embodiment, since the pupil image is measured while moving the detector 95 in the X-axis direction, if there is a specific pixel, a linear low line along the X-axis is located at the Z position corresponding to the specific pixel. The sensitivity part will appear. Therefore, by finding the Z position of the linear low-sensitivity portion, it is possible to specify the number of pixels from the + Z end (or from the −Z end) as the specific pixel. In the present embodiment, it is assumed that there is only one specific pixel for convenience of explanation, and that specific pixel is the i th pixel counted from the + Z side end.

このようにして、ステップ２２２において、特定画素を特定すると図７のステップ１５０に戻る。   In this manner, when a specific pixel is specified in step 222, the process returns to step 150 in FIG.

ステップ１５０以降は、ステップ１５０の判断が否定されるとステップ１５２に移行し、ステップ１４６に戻る。そして、ステップ１４６→１４８→１５０→１５２のループを繰り返し、投影光学系ＰＬの視野内の２〜３３番目の計測点、すなわちピンホールパターンＰＨ2〜ＰＨ33の投影光学系ＰＬに関する共役位置の計測点について、瞳像計測が行われ、ピンホールパターンＰＨ2〜ＰＨ33それぞれを介した光源像のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報）が抽出され、メモリ内に記憶される。また、特定画素についてもメモリ内に記憶される。なお、上の説明では、１〜３３番目の計測点についての瞳像計測毎に特定画素を特定しているが、これに限らず、最初の計測でのみ特定画素の特定を行うこととしても良い。 After step 150, if the determination at step 150 is negative, the routine proceeds to step 152 and returns to step 146. Then, the loop of steps 146 → 148 → 150 → 152 is repeated to measure the conjugate position of the projection optical system PL with respect to the projection optical system PL of the second to 33rd measurement points in the field of the projection optical system PL, that is, the pinhole patterns PH 2 to PH 33. The pupil image is measured for the point, and the light source image data (position information of the light source image such as the center position and size) via each of the pinhole patterns PH 2 to PH 33 is extracted and stored in the memory. . The specific pixel is also stored in the memory. In the above description, the specific pixel is specified for each pupil image measurement for the first to 33rd measurement points. However, the present invention is not limited to this, and the specific pixel may be specified only in the first measurement. .

その後、ステップ１５４→１５６→１５８を前述した第１の実施形態と同様に行い、ステップ１６０では、以下のようにして、上記特定画素を利用して、波面収差の計測を行う。   Thereafter, steps 154 → 156 → 158 are performed in the same manner as in the first embodiment described above. In step 160, wavefront aberration is measured using the specific pixel as described below.

このステップ１６０では、図１４に示されるように、ステップ３０２〜ステップ３１８のループにおいては、前述した第１の実施形態と同様の波面収差計測を行う。ここで、ステップ３１２’で得られるデジタル信号は、図１５（Ａ）に示されるような波形を示すものとする。なお、図１５（Ａ）では、検出される波形の一部（＋Ｚ側から数えて１番目の画素からＩ番目の画素までで得られる信号（Ｐ1〜ＰI））が示されており、この図１５（Ａ）から分かるように、特定画素であるｉ番目の画素で得られる信号（Ｐi）は、ほぼ０となっている。 In step 160, as shown in FIG. 14, in the loop of step 302 to step 318, wavefront aberration measurement similar to that of the first embodiment described above is performed. Here, the digital signal obtained in step 312 ′ has a waveform as shown in FIG. In FIG. 15A, a part of the detected waveform (signals (P 1 to P I ) obtained from the first pixel to the I-th pixel counted from the + Z side) is shown. As can be seen from FIG. 15A, the signal (P i ) obtained from the i-th pixel, which is a specific pixel, is almost zero.

上記のような計測をステップ３０２〜ステップ３１８のループを繰り返すことにより１番目からＭ番目の位置における検出が終了すると、ステップ３１６の判断が肯定され、ステップ３２２に移行する。   When the detection at the first to Mth positions is completed by repeating the loop of steps 302 to 318 for the measurement as described above, the determination at step 316 is affirmed and the routine proceeds to step 322.

ステップ３２２では、全Ｚ位置で最低１回、信号が得られたか否かが判断される。ここでは、特定画素の存在する位置での信号がまだ得られていないので、判断は否定されステップ３２４に移行する。   In step 322, it is determined whether or not a signal has been obtained at least once at all Z positions. Here, since the signal at the position where the specific pixel exists has not yet been obtained, the determination is negative and the routine proceeds to step 324.

次のステップ３２４では、検出器９５（リニアセンサ９５ａ）をボイスコイルモータ５３を介してＺ軸方向（ここでは、＋Ｚ方向）に微小距離だけ移動し、ステップ３０２に戻る。この場合の微小距離とは、リニアセンサ９５ａの１画素分の大きさと同一の距離であるものとする。   In the next step 324, the detector 95 (linear sensor 95 a) is moved by a minute distance in the Z-axis direction (here, + Z direction) via the voice coil motor 53, and the process returns to step 302. The minute distance in this case is assumed to be the same distance as the size of one pixel of the linear sensor 95a.

そして、ステップ３０２〜ステップ３１８までは、検出器９５の位置が＋Ｚ方向に１画素分ずれた状態で、同様の計測を行う。このときの検出結果が図１５（Ｂ）に示されている。この図１５（Ｂ）に示されるように、２回目の計測において２番目の画素で得られた信号（Ｑ2）が、１回目の計測において１番目の画素で得られた信号（Ｐ1）と対応し、２回目の計測において（Ｉ＋１）番目の画素で得られた信号（ＱI）が、１回目の計測においてＩ番目の画素で得られた信号（ＰI）と対応する。そして、１回目の計測において得られなかった信号Ｐi（特定画素部分で得られるべき信号）は、２回目の計測において（ｉ＋１）番目の画素で得られることとなる（Ｑi+1）。 From step 302 to step 318, the same measurement is performed with the position of the detector 95 shifted by one pixel in the + Z direction. The detection result at this time is shown in FIG. As shown in FIG. 15B, the signal (Q 2 ) obtained at the second pixel in the second measurement is the signal (P 1 ) obtained at the first pixel in the first measurement. The signal (Q I ) obtained at the (I + 1) -th pixel in the second measurement corresponds to the signal (P I ) obtained at the I-th pixel in the first measurement. The signal P i (signal to be obtained at the specific pixel portion) that was not obtained in the first measurement is obtained at the (i + 1) -th pixel (Q i + 1 ) in the second measurement.

このような計測をステップ３０２〜ステップ３１８のループを繰り返すことにより、１〜３３番目の計測点で実行し、ステップ３１６の判断が肯定されると、ステップ３２２において、全Ｚ位置で最低１回の信号が得られたか否かが判断される。この場合、１回目で得られなかった信号を、２回目で得ているので、ここでの判断が肯定されステップ３２６に移行する。   Such measurement is repeated at the first to 33rd measurement points by repeating the loop of step 302 to step 318. When the determination at step 316 is affirmative, at step 322, at least once at all Z positions. It is determined whether a signal is obtained. In this case, since the signal not obtained at the first time is obtained at the second time, the determination here is affirmed and the routine proceeds to step 326.

次のステップ３２６では、１回目の計測結果と２回目の計測結果を考慮して、波面収差を算出する。具体的には、同一のＺ位置での計測結果に関しては原則的に平均化するものとする。例えば、１回目の１番目の画素による検出結果Ｐ1と２回目の２番目の画素による検出結果Ｑ2は、同一のＺ位置での計測結果であるので、両方の結果を平均化するものとする。同様に、１回目のＩ番目の画素による検出結果と２回目の（Ｉ＋１）番目の画素による検出結果も平均化するものとする。但し、全ての検出結果を平均化すると、図１５（Ｃ）に示されるように、特定画素部分について周囲と比較して極端に凹んだ状態となってしまうので、本第２の実施形態においては、１回目の計測における特定画素による計測結果（Ｐi）は採用せず、２回目の計測における同一Ｚ位置での計測結果（Ｑi+1）のみを採用することとし、同様に、２回目の計測での特定画素による計測結果（Ｑi）は採用せず、１回目の計測での同一Ｚ位置での計測結果（Ｐi-1）のみを採用することとする。 In the next step 326, the wavefront aberration is calculated in consideration of the first measurement result and the second measurement result. Specifically, the measurement results at the same Z position are averaged in principle. For example, since the detection result P 1 by the first pixel for the first time and the detection result Q 2 by the second pixel for the second time are the measurement results at the same Z position, both results are averaged. To do. Similarly, the detection result by the first I-th pixel and the detection result by the second (I + 1) -th pixel are also averaged. However, if all the detection results are averaged, as shown in FIG. 15C, the specific pixel portion is extremely depressed as compared with the surroundings. Therefore, in the second embodiment, The measurement result (P i ) by the specific pixel in the first measurement is not adopted, and only the measurement result (Q i + 1 ) at the same Z position in the second measurement is adopted. In this measurement, the measurement result (Q i ) by the specific pixel is not adopted, and only the measurement result (P i-1 ) at the same Z position in the first measurement is adopted.

このようにして、特定画素を考慮した信号が、図１５（Ｄ）に示されている。ステップ３２６では、上述したようにして特定画素を考慮した信号から、前述した第１の実施形態のステップ３２０（図９参照）と同様にして波面収差を算出し、図７のステップ１６６にリターンする。   In this way, a signal considering a specific pixel is shown in FIG. In step 326, the wavefront aberration is calculated from the signal in consideration of the specific pixel as described above in the same manner as in step 320 (see FIG. 9) of the first embodiment described above, and the process returns to step 166 in FIG. .

その後は、前述した第１の実施形態と同様に処理・判断を繰り返すことで、本第２の実施形態における光学特性計測の一連の動作が終了する。   Thereafter, by repeating processing and determination in the same manner as in the first embodiment described above, a series of operations for measuring optical characteristics in the second embodiment is completed.

以上詳細に説明したように、本第２の実施形態によると、瞳像計測において、検出器９５をＸ軸方向に移動しつつ、検出器９５のＺ軸方向に配列された画素のうちその他の画素に比べて感度が低い特定画素を特定する。また、波面収差計測においては、１回目の計測で特定画素以外の画素からの信号を検出し、ボイスコイルモータ５３を介して、検出器９５をＺ軸方向に所定距離だけ移動・位置決めし、２回目の計測で検出器９５の特定画素以外の検出領域からの信号を検出する。そして、これら１回目、２回目の検出結果を用いて、投影光学系の波面収差を算出する。従って、１回目の計測では検出できなかった部分の信号を２回目の計測による検出結果で補完できるため、たとえ検出器９５に特定画素がある場合であっても、波面収差の計測を精度良く行うことが可能である。   As described above in detail, according to the second embodiment, in pupil image measurement, while moving the detector 95 in the X-axis direction, other pixels out of the pixels arranged in the Z-axis direction of the detector 95 are used. A specific pixel having a lower sensitivity than the pixel is specified. In wavefront aberration measurement, a signal from a pixel other than the specific pixel is detected in the first measurement, and the detector 95 is moved and positioned in the Z-axis direction by a predetermined distance via the voice coil motor 53. The signal from the detection area other than the specific pixel of the detector 95 is detected by the second measurement. Then, the wavefront aberration of the projection optical system is calculated using the first and second detection results. Therefore, since the signal of the portion that could not be detected by the first measurement can be complemented by the detection result by the second measurement, the wavefront aberration can be accurately measured even when the detector 95 has a specific pixel. It is possible.

なお、上記第２の実施形態では、ステップ３２４において検出器９５を＋Ｚ方向に移動することとしたが、これに限らず−Ｚ方向に移動することとしても良い。また、検出器９５を１画素分だけ移動することとしたが、これに限らず、任意のｊ（ｊは自然数）画素分だけ移動することとしても良い。但し、特定画素が複数存在する場合においては、１回目の計測で得られなかったＺ位置の信号を２回目の計測で得られるように考慮することが望ましい。例えば、特定画素が２つ連続している場合には、２画素分以上移動することが望ましい。   In the second embodiment, the detector 95 is moved in the + Z direction in step 324. However, the present invention is not limited to this, and the detector 95 may be moved in the −Z direction. In addition, the detector 95 is moved by one pixel. However, the present invention is not limited to this, and the detector 95 may be moved by an arbitrary j (j is a natural number) pixels. However, in the case where there are a plurality of specific pixels, it is desirable to consider so that a signal at the Z position that was not obtained by the first measurement can be obtained by the second measurement. For example, when two specific pixels are continuous, it is desirable to move two or more pixels.

また、特定画素のＺ軸方向に関する大きさの所定数倍の距離だけ移動する場合に限らず、特定画素よりも短い距離だけＺ軸方向に移動することにより、高分解能を得ることとしても良い。   Further, not only when the specific pixel moves by a predetermined number of times the size in the Z-axis direction, high resolution may be obtained by moving in the Z-axis direction by a distance shorter than the specific pixel.

なお、上記第２の実施形態では、特定画素以外の画素による計測結果に関しては、１回目と２回目の計測結果を平均化することとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、特定画素以外の画素による計測結果については、例えば１回目の計測結果を原則的に採用し、１回目の計測では特定画素に対応する部分だったため信号を得られなかった部分についてのみ２回目の計測結果を用いて補完することとしても良い。   In the second embodiment, the measurement results of the pixels other than the specific pixel are averaged between the first measurement result and the second measurement result. However, the present invention is not limited to this, and a specific result For the measurement result by pixels other than the pixels, for example, the first measurement result is adopted in principle, and the second measurement result is obtained only for the portion where the signal is not obtained because the first measurement corresponds to the specific pixel. It is good also as complementing using.

なお、上記第２の実施形態では、特定画素を考慮した計測を波面収差計測に適用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、瞳像計測に適用することも可能である。また、波面計測、瞳像計測時に、投影光学系に入射する光の光量の確保と、瞳面内の全域で均一性の高い光量の分布を確保するために、ピンホールパターンを拡散板を通過した光で照明しても良い。   In the second embodiment, the case where measurement in consideration of a specific pixel is applied to wavefront aberration measurement has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, pupil image measurement. Is possible. Also, during wavefront measurement and pupil image measurement, the pinhole pattern is passed through the diffuser plate to ensure the amount of light incident on the projection optical system and to ensure a highly uniform light amount distribution throughout the entire pupil plane. You may illuminate with the light.

また、上記各実施形態では、複数のピンホールパターンが形成された計測用レチクルＲＴをレチクルステージＲＳＴ上にロードし、計測用レチクルＲＴを照明光ＩＬで照明し、その計測用レチクルＲＴに形成されたピンホールパターンで発生した球面波を投影光学系ＰＬに入射させて、波面センサ９０を用いて、瞳像計測又はピンホールパターンの像の計測を行う場合について説明したが、本発明の光学特性計測装置の計測対象がこれらに限定されないことは勿論である。   Further, in each of the above embodiments, the measurement reticle RT on which a plurality of pinhole patterns are formed is loaded on the reticle stage RST, and the measurement reticle RT is illuminated with the illumination light IL to be formed on the measurement reticle RT. The case where the spherical wave generated by the pinhole pattern is incident on the projection optical system PL and the pupil image measurement or the pinhole pattern image measurement is performed using the wavefront sensor 90 has been described. Of course, the measurement target of the measurement device is not limited to these.

すなわち、光学特性計測装置は、光学系の収差計測以外の様々な光学系の光学特性の計測にも適用することができる。例えば、この光学特性計測装置を用いて、照明系１２の開口数（照明Ｎ．Ａ．）又はコヒーレンスファクタσ値の計測も実行することができる。例えば、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴに保持しない状態、あるいはレチクルステージＲＳＴ上に照射される光を遮蔽しないガラスレチクルを保持した状態とし、波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａが光軸ＡＸ上に位置するように、ウエハステージＷＳＴを移動させる。かかる移動は、前述と同様に、主制御装置２０が、ウエハ干渉計１８によって検出されたウエハステージＷＳＴの位置情報（速度情報）に基づいて、ウエハステージ駆動部２４を制御することにより行われる。このとき、波面センサ９０の波面分割ユニット８４は、光路上から退避した状態となっている。   That is, the optical characteristic measuring apparatus can be applied to measurement of optical characteristics of various optical systems other than the aberration measurement of the optical system. For example, using this optical characteristic measuring device, the numerical aperture (illumination NA) or coherence factor σ value of the illumination system 12 can also be measured. For example, the reticle R is not held on the reticle stage RST, or the glass reticle that does not block the light irradiated on the reticle stage RST is held, and the opening 91a of the sign plate 91 of the wavefront sensor 90 is on the optical axis AX. Wafer stage WST is moved so as to be positioned. Similar to the above, this movement is performed by main controller 20 controlling wafer stage drive unit 24 based on position information (speed information) of wafer stage WST detected by wafer interferometer 18. At this time, the wavefront dividing unit 84 of the wavefront sensor 90 is in a state of being retracted from the optical path.

こうした光学配置において、照明系から射出された照明光ＩＬが、投影光学系ＰＬを介した後、波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａに到達するようになる。開口９１ａを通過した光は、コリメータレンズ９２により平行光に変換され、さらにリレーレンズ系９３を介した後、リニアセンサ９５ａに入射する。このとき、リニアセンサ９５ａにより、それら撮像面（受光面）に形成された光源像の撮像が行われる。   In such an optical arrangement, the illumination light IL emitted from the illumination system reaches the opening 91a of the sign plate 91 of the wavefront sensor 90 after passing through the projection optical system PL. The light that has passed through the opening 91a is converted into parallel light by the collimator lens 92, and after passing through the relay lens system 93, enters the linear sensor 95a. At this time, the linear sensor 95a captures the light source image formed on the imaging surface (light receiving surface).

その撮像データＩＭＤ２は、主制御装置２０内の演算部４４に送られ、前述の瞳像計測と同様に、主制御装置２０により光源像に対応する各画素が抽出され、その光源像の位置や大きさが検出される。   The imaging data IMD2 is sent to the calculation unit 44 in the main controller 20, and each pixel corresponding to the light source image is extracted by the main controller 20 in the same manner as the pupil image measurement described above. The size is detected.

コヒーレンスファクタσ値（照明σ）は、投影光学系ＰＬにおける入射瞳面における光源像の大きさと、その入射瞳の大きさとの比で定義される。入射瞳の大きさが既知であり、投影光学系ＰＬにおける入射瞳面の位置及びその入射瞳面の概略共役面である波面センサ９０のリニアセンサ９５ａの撮像面の位置が既知であり、投影光学系ＰＬにおける入射瞳面における光源像に対するリニアセンサ９５ａの撮像面における光源像の倍率も既知であるとすると、主制御装置２０において、リニアセンサ９５ａによって撮像された光源像の大きさからコヒーレンスファクタσ値（照明σ）を求めることができる。   The coherence factor σ value (illumination σ) is defined by the ratio between the size of the light source image on the entrance pupil plane in the projection optical system PL and the size of the entrance pupil. The size of the entrance pupil is known, the position of the entrance pupil plane in the projection optical system PL, and the position of the imaging surface of the linear sensor 95a of the wavefront sensor 90, which is the approximate conjugate plane of the entrance pupil plane, are known. Assuming that the magnification of the light source image on the imaging surface of the linear sensor 95a with respect to the light source image on the entrance pupil surface in the system PL is also known, the main controller 20 determines the coherence factor σ from the size of the light source image captured by the linear sensor 95a. A value (lighting σ) can be obtained.

また、照明Ｎ．Ａ．は、上で求めたコヒーレンスファクタσと、既知の投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．とから計算により求めることもできるが、投影光学系ＰＬにおける入射瞳面の位置及びその入射瞳面の概略共役面である波面センサ９０のリニアセンサ９５ａの撮像面の位置が既知であり、投影光学系ＰＬにおける入射瞳面における光源像に対するリニアセンサ９５ａの撮像面における光源像の倍率も既知であるとすると、主制御装置２０において、リニアセンサ９５ａによって撮像された光源像の大きさから照明Ｎ．Ａ．を簡単な計算で求めることができる。   In addition, illumination N. A. Is the coherence factor σ obtained above and the N. of the known projection optical system PL. A. However, the position of the entrance pupil plane in the projection optical system PL and the position of the imaging surface of the linear sensor 95a of the wavefront sensor 90, which is an approximate conjugate plane of the entrance pupil plane, are already known. Assuming that the magnification of the light source image on the imaging surface of the linear sensor 95a with respect to the light source image on the entrance pupil plane in the system PL is also known, the main controller 20 determines the illumination N.P. from the size of the light source image captured by the linear sensor 95a. A. Can be obtained by a simple calculation.

このように、照明σ又は照明Ｎ．Ａ．を求める際にも、マイクロレンズアレイ９４が光路上から退避した状態でリニアセンサ９５ａによって撮像された光源像の大きさを主制御装置２０が精度良く検出することができる。   Thus, the illumination σ or the illumination N.I. A. The main controller 20 can accurately detect the size of the light source image captured by the linear sensor 95a with the microlens array 94 retracted from the optical path.

なお、照明σが計測される照明条件は、通常照明に限られるものではなく、輪帯照明や４極照明等でもよい。すなわち、照明光学系の瞳面上で照明光が分布する領域は、円形や楕円形等に限られるものではなく、輪帯、あるいは照明光学系の光軸からほぼ等距離に分布する複数の局所領域等であってもよい。   Note that the illumination condition for measuring the illumination σ is not limited to normal illumination, but may be annular illumination, quadrupole illumination, or the like. That is, the region where the illumination light is distributed on the pupil plane of the illumination optical system is not limited to a circle or an ellipse, but a plurality of local areas distributed at almost equal distances from the ring zone or the optical axis of the illumination optical system. It may be a region or the like.

なお、上記各実施形態では、計測用レチクルＲＴにおける開口パターンの数を１１×３＝３３としたが、所望の波面収差の計測精度に応じて、数を増減することが可能である。また、マイクロレンズアレイ９４におけるマイクロレンズの配列数や配列態様も、所望の波面収差の計測精度に応じて変更することが可能である。   In each of the above embodiments, the number of opening patterns in the measurement reticle RT is 11 × 3 = 33, but the number can be increased or decreased according to the desired measurement accuracy of the wavefront aberration. Also, the number and arrangement of the microlenses in the microlens array 94 can be changed according to the desired measurement accuracy of the wavefront aberration.

また、上記各実施形態では、エアシリンダ、真空ポンプ及びエア供給機構によりマイクロレンズアレイ９４が、コリメータレンズ９２に入射した光の光路上に挿入及び離脱される場合について説明したが、これに限らず、マイクロレンズの前記光路上への挿脱を手動にて行う挿脱機構を採用しても良い。このような挿脱機構は、例えば波面分割ユニット８４を上下方向に案内するガイドを含んで構成することができる。   In the above embodiments, the case where the microlens array 94 is inserted into and removed from the optical path of the light incident on the collimator lens 92 by the air cylinder, the vacuum pump, and the air supply mechanism has been described. An insertion / removal mechanism for manually inserting / removing the microlens on the optical path may be employed. Such an insertion / removal mechanism can be configured to include, for example, a guide for guiding the wavefront division unit 84 in the vertical direction.

なお、検出器としては、いわゆるＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを採用することとしても良い。このＴＤＩセンサは、ラインセンサの一種ではあるが、一軸方向のみならず、該一軸方向に垂直な他軸方向にも画素が配列された二次元構造を有している。このＴＤＩセンサは、他軸方向に移動しつつ、他軸方向の画素による情報を積分していくことで一つの画像とするため、通常のＣＣＤラインセンサに比べて高速・高感度な計測を行うことができる。   Note that a so-called TDI (Time Delay Integration) sensor may be employed as the detector. This TDI sensor is a kind of line sensor, but has a two-dimensional structure in which pixels are arranged not only in one axis direction but also in another axis direction perpendicular to the one axis direction. This TDI sensor moves in the direction of the other axis and integrates information from the pixels in the direction of the other axis to form one image. Therefore, the TDI sensor performs measurement with higher speed and higher sensitivity than a normal CCD line sensor. be able to.

なお、上記各実施形態では、検出器９５の位置を計測するための装置として、リニアエンコーダを用いることとしたが、これに限らず、レーザ干渉計等のその他の検出装置を用いることとしても良い。   In each of the above embodiments, the linear encoder is used as a device for measuring the position of the detector 95. However, the present invention is not limited to this, and other detection devices such as a laser interferometer may be used. .

なお、上記各実施形態では、検出器９５を移動する移動装置として、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２を少なくとも含む場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、回転モータを用いたボールネジ方式の移動装置など種々の移動装置を用いることが可能である。   In each of the above-described embodiments, the case where at least the linear motors LM1 and LM2 are included as moving devices that move the detector 95 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a rotary motor is used. Various moving devices such as a ball screw type moving device can be used.

また、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬの波面収差の計測に際し、レチクルステージＲＳＴ上に計測用レチクルＲＴをロードするものとしたが、計測用レチクルと同様のピンホールパターンが形成されたパターン板をレチクルステージＲＳＴに常設しておき、このパターン板を投影光学系ＰＬの視野に対して位置合わせして、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を行うようにしても良い。   In each of the above embodiments, the measurement reticle RT is loaded on the reticle stage RST when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL. However, a pattern in which the same pinhole pattern as that of the measurement reticle is formed. The plate may be permanently installed on the reticle stage RST, and the pattern plate may be aligned with the field of the projection optical system PL to measure the wavefront aberration of the projection optical system PL.

また、上記各実施形態では、波面センサ９０内部の受光光学系の収差は、無視できる程小さいものとしたが、さらに高い精度の波面収差計測を行う場合などには、波面収差を算出するまでのいずれかの時点で、受光光学系単独の波面収差を計測しておいても良い。かかる受光光学系単独の波面収差の計測は、投影光学系ＰＬを介した照明光ＩＬの照射により球面波を発生する程度の大きさのピンホールパターンが形成されたパターン板を、標示板９１の近傍に設け、このパターン板のピンホールパターンで開口９１ａを更に制限した状態で、投影光学系ＰＬから射出される照明光ＩＬをパターン板に照射して、上述と同様の波面収差の計測を行うことで実現できる。そして、投影光学系ＰＬの波面収差の算出の際に、上記の受光光学系単独の波面収差を補正値として用いることとしても良い。   In each of the above embodiments, the aberration of the light receiving optical system in the wavefront sensor 90 is negligibly small. However, when measuring wavefront aberration with higher accuracy, the calculation of the wavefront aberration is not performed. At any point in time, the wavefront aberration of the light receiving optical system alone may be measured. The measurement of the wavefront aberration of the light receiving optical system alone is performed by using a pattern plate on which a pinhole pattern having a size that generates a spherical wave by irradiation of the illumination light IL via the projection optical system PL is formed on the marking plate 91. In the state where the aperture 91a is further restricted by the pinhole pattern of this pattern plate, the pattern plate is irradiated with the illumination light IL emitted from the projection optical system PL, and the same wavefront aberration is measured as described above. This can be achieved. Then, when calculating the wavefront aberration of the projection optical system PL, the wavefront aberration of the light receiving optical system alone may be used as a correction value.

また、同様に、波面収差を精度良く求めるために、波面収差を算出するまでのいずれかの時点で、リニアセンサ９５ａの暗電流を計測しておき、各画素の値（輝度値）を求める際に、この暗電流に起因するオフセットを補正しても良い。かかるオフセット補正は、前述した瞳像計測などの場合に行うと良い。   Similarly, in order to obtain the wavefront aberration accurately, the dark current of the linear sensor 95a is measured at any point in time until the wavefront aberration is calculated, and the value (luminance value) of each pixel is obtained. In addition, the offset due to the dark current may be corrected. Such offset correction may be performed in the case of the above-described pupil image measurement or the like.

また、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬの波面収差計測及び波面収差調整を、露光装置が組み立てられた後の定期メンテナンス時等に行い、その後のウエハの露光に備える場合について説明したが、露光装置の製造における投影光学系ＰＬの調整時に、上記の実施形態と同様にして、波面収差の調整を行っても良い。なお、露光装置の製造時における投影光学系ＰＬの調整にあたっては、上記の実施形態において行われる投影光学系ＰＬを構成する一部のレンズエレメントの位置調整に加えて、他のレンズエレメントの位置調整、レンズエレメントの再加工、レンズエレメントの交換等を行うことが可能である。   Further, in each of the embodiments described above, the wavefront aberration measurement and the wavefront aberration adjustment of the projection optical system PL are performed at the time of regular maintenance after the exposure apparatus is assembled, and the case of preparing for the subsequent wafer exposure has been described. When adjusting the projection optical system PL in the manufacture of the exposure apparatus, the wavefront aberration may be adjusted in the same manner as in the above embodiment. When adjusting the projection optical system PL during manufacture of the exposure apparatus, in addition to the position adjustment of some lens elements constituting the projection optical system PL performed in the above embodiment, the position adjustment of other lens elements is performed. It is possible to rework the lens element, exchange the lens element, and the like.

また、上記各実施形態では、波面センサ９０がウエハステージＷＳＴに対して着脱自在になっている場合について説明したが、これに限らず、波面センサ９０はウエハステージＷＳＴに常設されても良い。また、ウエハステージとは異なる別のステージに常設しても良い。   Further, in each of the above embodiments, the case where the wavefront sensor 90 is detachable from the wafer stage WST has been described. However, the present invention is not limited to this, and the wavefront sensor 90 may be permanently installed in the wafer stage WST. Further, it may be permanently installed on a stage different from the wafer stage.

なお、上記各実施形態では、シャック−ハルトマン方式の波面センサ９０を含む光学特性計測装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、いわゆる、シアリング干渉法を用いた波面センサにも適用することが可能である。この波面センサとしては、例えば図１６に概略的に示される波面センサ９０'のように、回折光学素子７２と上記第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の検出器９５とを有する構成を採用することができ、投影光学系ＰＬに計測用レチクルＲＴから射出した球面波を入射させるとともに、投影光学系ＰＬから射出した光束を回折光学素子７２によって互いに波面のずれた２つの光束Ｌ１、Ｌ２に分割し、それらの光束Ｌ１、Ｌ２による干渉縞を検出器９５で検出し、この干渉縞から投影光学系ＰＬの波面の形状を求めることとすることができる。この場合、検出器９５をその長手方向（Ｙ軸方向）と直交するＸ軸方向に移動しつつ干渉縞を検出することで、２次元エリアセンサを用いた場合と同様の検出結果を得られるとともに、上述した第１、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to an optical characteristic measuring device including a Shack-Hartmann wavefront sensor 90 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a wavefront sensor using a so-called shearing interferometry. It is also possible to apply to. As this wavefront sensor, for example, a wavefront sensor 90 ′ schematically shown in FIG. 16 includes a diffractive optical element 72 and a detector 95 similar to the first embodiment or the second embodiment. The spherical light beam emitted from the measurement reticle RT is made incident on the projection optical system PL, and the light beam emitted from the projection optical system PL is made to be two light beams L1 whose wavefronts are shifted from each other by the diffractive optical element 72, The interference fringes due to the light beams L1 and L2 are detected by the detector 95, and the wavefront shape of the projection optical system PL can be obtained from the interference fringes. In this case, by detecting the interference fringes while moving the detector 95 in the X-axis direction orthogonal to the longitudinal direction (Y-axis direction), a detection result similar to that obtained when the two-dimensional area sensor is used can be obtained. The same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained.

また、上記各実施形態の露光装置の光源としては、Ｆ2レーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源などの紫外パルス光源に限らず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能である。また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。 Further, the light source of the exposure apparatus of each of the above embodiments is not limited to an ultraviolet pulse light source such as an F 2 laser light source, an ArF excimer laser light source, or a KrF excimer laser light source, but g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm). It is also possible to use an ultra-high pressure mercury lamp that emits a bright line such as. In addition, a single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium), and a nonlinear optical crystal is obtained. It is also possible to use harmonics that have been converted into ultraviolet light. The magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also an equal magnification or an enlargement system.

また、上記各実施形態では、走査型露光装置の場合を説明したが、本発明は、投影光学系を備える露光装置であれば、ステップ・アンド・リピート機、ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティッチング機を問わず適用することができる。   In each of the above embodiments, the case of a scanning exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to a step-and-repeat machine, a step-and-scan machine, a step-and-scan machine, and any other exposure apparatus provided with a projection optical system. It can be applied to any stitching machine.

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

以上説明したように、本発明の光学特性計測装置及び光学特性計測方法は、被検光学系の光学特性を計測するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写するのに適している。   As described above, the optical characteristic measuring device and the optical characteristic measuring method of the present invention are suitable for measuring the optical characteristic of the optical system to be tested. The exposure apparatus and exposure method of the present invention are suitable for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive object.

本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図１の波面センサの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the wavefront sensor of FIG. 検出器９５及び検出器の移動装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detector 95 and the moving apparatus of a detector. 図１の露光装置の制御系の光学特性計測に関する部分を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a portion related to optical characteristic measurement of a control system of the exposure apparatus of FIG. 図１の露光装置における光学特性計測に際しての主制御装置の処理アルゴリズムを簡略化して示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a simplified processing algorithm of a main control device when measuring optical characteristics in the exposure apparatus of FIG. 1. 図５のステップ１０２の処理を示すフローチャート（その１）である。It is a flowchart (the 1) which shows the process of step 102 of FIG. 図５のステップ１０２の処理を示すフローチャート（その２）である。6 is a flowchart (No. 2) showing a process of step 102 in FIG. 図７のステップ１４８の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of step 148 of FIG. 図７のステップ１６０の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of step 160 of FIG. 計測用レチクルの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the reticle for measurement. 図１１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるスポット像の撮像時における光学配置を示す図、図１１（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態における瞳像の撮像時における光学配置を示す図である。FIG. 11A is a diagram showing an optical arrangement at the time of spot image capturing in the first embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a diagram at the time of pupil image capturing in the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows optical arrangement | positioning. 第２の実施形態の検出器及び検出器の移動装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detector and moving apparatus of a detector of 2nd Embodiment. 第２の実施形態における、図７のステップ１４８の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of step 148 of FIG. 7 in 2nd Embodiment. 第２の実施形態における、図７のステップ１６０の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of step 160 of FIG. 7 in 2nd Embodiment. 図１５（Ａ）〜図１５（Ｂ）は、第２の実施形態における波面収差計測を説明するための図である。FIG. 15A to FIG. 15B are diagrams for explaining wavefront aberration measurement in the second embodiment. 変形例に係る波面センサ９０'を示す図である。It is a figure which shows wavefront sensor 90 'which concerns on a modification.

符号の説明Explanation of symbols

１２…照明系（照明光学系）、４０…タイミング制御部（タイミング制御装置）、４１…位置検出装置（計測装置）、７２…回折光学素子、９０…波面センサ（光学特性計測装置）、９４…マイクロレンズアレイ（波面分割光学素子）、９５…検出器（センサ）、１００…露光装置、ＥＬ…照明光、ＬＭ１，ＬＭ２…リニアモータ（移動機構）、ＰＬ…投影光学系（被検光学系）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ（物体ステージ）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Illumination system (illumination optical system), 40 ... Timing control part (timing control apparatus), 41 ... Position detection apparatus (measurement apparatus), 72 ... Diffraction optical element, 90 ... Wavefront sensor (optical characteristic measurement apparatus), 94 ... Microlens array (wavefront splitting optical element), 95 ... detector (sensor), 100 ... exposure device, EL ... illumination light, LM1, LM2 ... linear motor (movement mechanism), PL ... projection optical system (test optical system) , R ... reticle (mask), W ... wafer (object), WST ... wafer stage (object stage).

Claims (13)

被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、
前記被検光学系を介した光を所定面上で受光し、前記被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力する、前記所定面内の一軸方向に検出領域が配列されたセンサと；
前記センサを前記所定面内の前記一軸方向に直交する他軸方向に移動する移動機構と；を備える光学特性計測装置。 An optical property measuring device for measuring optical properties of a test optical system,
A sensor in which detection areas are arranged in a uniaxial direction within the predetermined plane, which receives light through the predetermined optical system on a predetermined surface and outputs a detection signal including information on optical characteristics of the optical system to be detected. When;
An optical characteristic measuring device comprising: a moving mechanism that moves the sensor in another axis direction orthogonal to the one axis direction in the predetermined plane. 前記被検光学系と前記センサとの間に配置され、前記被検光学系を経由した光を波面分割する波面分割光学素子を更に備える請求項１に記載の光学特性計測装置。   The optical characteristic measurement apparatus according to claim 1, further comprising a wavefront dividing optical element that is disposed between the test optical system and the sensor and divides the wavefront of the light that has passed through the test optical system. 前記波面分割光学素子は、前記光の光路に対して挿入及び離脱可能であることを特徴とする請求項２に記載の光学特性計測装置。   The optical characteristic measuring apparatus according to claim 2, wherein the wavefront splitting optical element can be inserted into and removed from the optical path of the light. 前記被検光学系と前記センサとの間に配置され、前記被検光学系を介した光を、互いに波面のずれた２光束に分割する回折光学素子を更に備え、
前記センサは、前記２光束による干渉縞を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学特性計測装置。 A diffractive optical element that is disposed between the test optical system and the sensor and divides the light that has passed through the test optical system into two light fluxes whose wavefronts are shifted from each other;
The optical sensor according to claim 1, wherein the sensor detects interference fringes due to the two light beams. 前記センサの前記他軸方向に関する位置を計測する計測装置を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。   The optical characteristic measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a measuring device that measures a position of the sensor in the other axis direction. 前記移動機構による前記センサの移動と、前記センサによる検出とのタイミングを制御するタイミング制御装置を更に備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。   The optical characteristic measuring device according to claim 1, further comprising a timing control device that controls timing of movement of the sensor by the moving mechanism and detection by the sensor. 前記センサは、ＴＤＩセンサであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。   The optical characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the sensor is a TDI sensor. 前記移動機構は、
前記センサを、前記一軸方向に更に移動することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。 The moving mechanism is
The optical property measuring apparatus according to claim 1, wherein the sensor is further moved in the uniaxial direction. 被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、
請求項８に記載の光学特性計測装置が備える前記センサの前記一軸方向に配列された検出領域のうち、その他の検出領域に比べて感度が低い特定検出領域を特定する特定工程と；
前記センサを前記他軸方向に移動しつつ、前記センサの検出領域からの信号を検出する第１検出工程と；
前記移動機構を介して、前記センサを前記一軸方向に所定距離だけ移動し、位置決めする位置決め工程と；
前記位置決め工程で位置決めされた状態の前記センサを、前記他軸方向に移動しつつ、前記センサの検出領域からの信号を検出する第２検出工程と；
前記第１、第２検出工程で検出された検出結果のうち、前記特定検出領域以外の検出領域からの信号の検出結果を用いて、前記被検光学系の光学特性を算出する算出工程と；を含む光学特性計測方法。 An optical property measurement method for measuring optical properties of a test optical system,
A specifying step of specifying a specific detection region having a lower sensitivity than the other detection regions among the detection regions arranged in the uniaxial direction of the sensor included in the optical characteristic measuring device according to claim 8;
A first detection step of detecting a signal from a detection region of the sensor while moving the sensor in the direction of the other axis;
A positioning step of moving and positioning the sensor by a predetermined distance in the uniaxial direction via the moving mechanism;
A second detection step of detecting a signal from a detection region of the sensor while moving the sensor positioned in the positioning step in the direction of the other axis;
A calculation step of calculating optical characteristics of the optical system to be detected using detection results of signals from detection regions other than the specific detection region among detection results detected in the first and second detection steps; An optical characteristic measuring method including: 前記位置決め工程では、前記センサを前記検出領域の前記他軸方向に関する大きさの所定数倍の距離だけ、前記他軸方向に移動することを特徴とする請求項９に記載の光学特性計測方法。   The optical characteristic measuring method according to claim 9, wherein in the positioning step, the sensor is moved in the other axis direction by a distance that is a predetermined number of times larger than the size of the detection region in the other axis direction. 前記位置決め工程では、前記センサを前記１つの検出領域の前記他軸方向に関する大きさよりも小さな距離だけ前記他軸方向に移動することを特徴とする請求項９に記載の光学特性計測方法。   The optical characteristic measurement method according to claim 9, wherein in the positioning step, the sensor is moved in the other axis direction by a distance smaller than a size of the one detection region in the other axis direction. マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置であって、
前記マスクを照明光で照明する照明光学系と；
前記マスクから射出される前記照明光を前記物体上に投射する投影光学系と；
前記物体を保持して２次元移動する物体ステージと；
前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方が前記被検光学系となるように前記物体ステージに設けられた請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性計測装置と；を備える露光装置。 An exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto an object,
An illumination optical system for illuminating the mask with illumination light;
A projection optical system that projects the illumination light emitted from the mask onto the object;
An object stage that holds the object and moves two-dimensionally;
The optical characteristic measurement apparatus according to claim 1, wherein the optical stage is provided on the object stage so that at least one of the illumination optical system and the projection optical system is the optical system to be detected. Exposure device. マスクを照明光で照明する照明光学系と、前記マスクから射出される前記照明光を前記物体上に投射する投影光学系との少なくとも一方を被検光学系とし、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光学特性計測方法を用いて、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方の光学特性を計測する計測工程と；
前記計測結果を用いて、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方の光学特性を調整する調整工程と；
前記調整後に、前記マスクのパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する転写工程と；を含む露光方法。
12. The test optical system according to claim 9, wherein at least one of an illumination optical system that illuminates the mask with illumination light and a projection optical system that projects the illumination light emitted from the mask onto the object is a test optical system. A measuring step of measuring at least one of the optical characteristics of the illumination optical system and the projection optical system using the optical characteristic measuring method according to claim 1;
An adjusting step of adjusting at least one optical characteristic of the illumination optical system and the projection optical system using the measurement result;
A transfer step of transferring the pattern of the mask onto the object through the projection optical system after the adjustment.
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WO2011114407A1 (en) * 2010-03-18 2011-09-22 株式会社日立製作所 Method for measuring wavefront aberration and device of same

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