JP2007109926A - Object optical system, aberration measuring device, and aligner - Google Patents

Object optical system, aberration measuring device, and aligner Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective optical system which can prevent the occurrence of an aberration due to a change in the ambient pressure. <P>SOLUTION: The objective optical system is used for an apparatus that measures an image-creating characteristic of an image-creating optical system. The objective optical system has a plurality of optical members (L1 to L8) made of a single kind of an optical material, and the wavelength of working light changes according to a change in the ambient pressure to prevent the occurrence of an aberration due to the change in the ambient pressure. Specifically, the wavelength of the working light so changes that a ratio between a refraction index of each optical member and a refraction index of an atmosphere at each optical member before a change in the ambient pressure and the wavelength of the working light, almost coincides with a ratio between a refraction index of each optical member and a refraction index of an atmosphere at each optical member after the change in the ambient pressure and the wavelength of the working light. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、対物光学系、収差測定装置、および露光装置に関し、特に露光装置に搭載される投影光学系の波面収差を測定する装置に好適な対物光学系に関するものである。   The present invention relates to an objective optical system, an aberration measuring apparatus, and an exposure apparatus, and more particularly to an objective optical system suitable for an apparatus for measuring wavefront aberration of a projection optical system mounted on the exposure apparatus.

たとえば半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に搭載される投影光学系には、高解像度の実現のために、その残存収差が極めて小さいことが要求される。したがって、露光装置の製造に際して、所定の収差測定装置（波面測定装置）を用いて投影光学系の波面収差の測定を行い、その測定結果に基づいて投影光学系の光学調整を行っている。   For example, a projection optical system mounted on an exposure apparatus used when manufacturing a microdevice such as a semiconductor element or a liquid crystal display element in a photolithography process has a very small residual aberration in order to realize high resolution. Is required. Therefore, when manufacturing the exposure apparatus, the wavefront aberration of the projection optical system is measured using a predetermined aberration measuring apparatus (wavefront measuring apparatus), and the projection optical system is optically adjusted based on the measurement result.

この場合、この種の収差測定装置に用いられる対物光学系において、最も物体側（投影光学系側）には、物体側の面にピンホールやアライメントマークのようなパターンが形成されたピンホール部材が配置されることが多い（たとえば特許文献１を参照）。   In this case, in the objective optical system used in this type of aberration measuring apparatus, a pinhole member in which a pattern such as a pinhole or an alignment mark is formed on the object side surface closest to the object side (projection optical system side) Is often arranged (see, for example, Patent Document 1).

特開２００２−１６９０８３号公報JP 2002-169083 A

特許文献１には投影光学系（結像光学系）の波面収差をシャック・ハルトマン方式で検出する収差測定装置が開示されており、この収差測定装置の対物光学系は複数種類の光学材料により形成されている。その結果、従来の収差測定装置では、対物光学系において大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができず、結像光学系の波面収差を所要の精度で測定することができない。   Patent Document 1 discloses an aberration measuring device that detects the wavefront aberration of a projection optical system (imaging optical system) by the Shack-Hartmann method, and the objective optical system of this aberration measuring device is formed of a plurality of types of optical materials. Has been. As a result, the conventional aberration measuring apparatus cannot suppress the occurrence of aberration due to the change in atmospheric pressure in the objective optical system, and cannot measure the wavefront aberration of the imaging optical system with a required accuracy.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる対物光学系を提供することを目的とする。また、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる対物光学系を用いて、結像光学系の波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を提供することを目的とする。また、波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を用いて高精度に光学調整された投影光学系を介して、高精度で良好な投影露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an objective optical system that can suppress the occurrence of aberration due to a change in atmospheric pressure. Another object of the present invention is to provide an aberration measuring apparatus that can measure the wavefront aberration of an imaging optical system with high accuracy by using an objective optical system that can suppress the occurrence of aberration due to changes in atmospheric pressure. To do. Also provided is an exposure apparatus capable of performing high-accuracy and good projection exposure through a projection optical system optically adjusted with high accuracy using an aberration measuring apparatus capable of measuring wavefront aberration with high precision. For the purpose.

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、結像光学系の結像特性を測定するための装置に用いられる対物光学系において、単一種類の光学材料により形成された複数の光学部材を備え、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えるために、前記大気圧の変化に応じて使用光の波長が変化することを特徴とする対物光学系を提供する。   In order to solve the above-described problems, in the first embodiment of the present invention, in an objective optical system used in an apparatus for measuring the imaging characteristics of an imaging optical system, a plurality of optical materials formed of a single type of optical material are used. Provided is an objective optical system comprising an optical member, wherein the wavelength of used light changes according to the change in atmospheric pressure in order to suppress the occurrence of aberration due to the change in atmospheric pressure.

本発明の第２形態では、結像光学系の波面収差を測定する収差測定装置において、第１形態の対物光学系を備えていることを特徴とする収差測定装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an aberration measuring apparatus for measuring the wavefront aberration of an imaging optical system, comprising the objective optical system of the first aspect.

本発明の第３形態では、所定のパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に露光する露光装置において、前記投影光学系の波面収差を測定するための第２形態の収差測定装置を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an aberration measuring apparatus according to the second aspect for measuring a wavefront aberration of the projection optical system in an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern onto a photosensitive substrate via the projection optical system. An exposure apparatus is provided.

本発明の典型的な態様にしたがう対物光学系では、光学系を構成するすべての光学部材を単一種類の光学材料により形成し、大気圧の変化に応じて使用光の波長を変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えている。具体的には、たとえば大気圧および使用光の波長の変化前における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比が、大気圧および使用光の波長の変化後における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比とほぼ一致するように、使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができる。   In the objective optical system according to the typical aspect of the present invention, all optical members constituting the optical system are formed of a single type of optical material, and the wavelength of light used is changed in accordance with changes in atmospheric pressure. The occurrence of aberrations due to changes in atmospheric pressure is suppressed. Specifically, for example, the ratio of the refractive index of each optical member before the change of the atmospheric pressure and the wavelength of the used light to the refractive index of the atmosphere between the optical members is By changing the wavelength of the used light by a required amount so as to substantially match the ratio between the refractive index of the optical member and the refractive index of the atmosphere between the optical members, the occurrence of aberration due to changes in atmospheric pressure is suppressed. be able to.

このように、本発明では、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる対物光学系を実現することができる。その結果、本発明では、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる対物光学系を用いて、結像光学系の波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を実現することができる。また、本発明の露光装置では、波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を用いて高精度に光学調整された投影光学系を介して、高精度で良好な投影露光を行うことができ、ひいては高精度で良好なデバイスを製造することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize an objective optical system that can suppress the occurrence of aberration due to a change in atmospheric pressure. As a result, the present invention realizes an aberration measuring apparatus that can measure the wavefront aberration of the imaging optical system with high accuracy by using an objective optical system that can suppress the occurrence of aberration due to changes in atmospheric pressure. can do. In the exposure apparatus of the present invention, high-accuracy and good projection exposure can be performed via a projection optical system optically adjusted with high accuracy using an aberration measuring apparatus capable of measuring wavefront aberration with high accuracy. As a result, a good device can be manufactured with high accuracy.

まず、本発明の具体的な実施形態の説明に先立って、本発明の基本的な考え方（原理）を説明する。大気圧が変化すると、光学系を構成する光学部材（光透過部材）間の雰囲気（気体）の屈折率が変化する。波長λａの光線が特定のレンズの入射側光学面で屈折される場合、当該光学面の入射側雰囲気の波長λａでの屈折率をｎ1とし、当該光学面へ入射する光線の入射角をθ1とし、当該光学面の射出側媒質（つまり上記特定のレンズを形成する光学材料）の波長λａでの屈折率をｎ2とし、当該光学面からの上記光線の射出角をθ2とすると、以下の式（ａ）に示す関係が成立する。また、式（ａ）を変形すると、式（ｂ）に示す関係が得られる。
ｎ1×sinθ1＝ｎ2×sinθ2 （ａ）
ｎ1／ｎ2＝sinθ2／sinθ1 （ｂ） First, prior to the description of specific embodiments of the present invention, the basic concept (principle) of the present invention will be described. When the atmospheric pressure changes, the refractive index of the atmosphere (gas) between the optical members (light transmitting members) constituting the optical system changes. When a light beam having a wavelength λa is refracted by the incident-side optical surface of a specific lens, the refractive index at the wavelength λa of the incident-side atmosphere of the optical surface is n 1 and the incident angle of the light beam incident on the optical surface is 1 , the refractive index at the wavelength λa of the exit side medium (that is, the optical material forming the specific lens) of the optical surface is n 2, and the exit angle of the light beam from the optical surface is θ 2 The relationship shown in the following formula (a) is established. Further, when the equation (a) is transformed, the relationship shown in the equation (b) is obtained.
n 1 × sinθ 1 = n 2 × sinθ 2 (a)
n 1 / n 2 = sin θ 2 / sin θ 1 (b)

大気圧が変化すると、入射側雰囲気の屈折率ｎ1がｎ1'に変化するが、射出側媒質の屈折率ｎ2は変化しない。その結果、式（ｂ）の左辺に対応する値が変化し、ひいては上記光線の入射角θ1と射出角θ2との関係が変化するため、大気圧の変化に起因して収差が発生することになる。一方、屈折率は光の波長の関数で表わされるため、大気圧の変化後に光の波長をλａからλｂに変化させると、入射側雰囲気の大気圧変化後の屈折率ｎ1'がｎ1''に変化し、射出側媒質の屈折率ｎ2はｎ2'に変化する。このとき、次の式（ｃ）に示す関係が成立するように大気圧の変化に応じて光の波長を所要量だけ変化させることにより、上記光線の入射角θ1と射出角θ2との関係を変化させることなく、大気圧の変化に起因する収差の発生を回避することができる。
ｎ1／ｎ2＝ｎ1''／ｎ2' （ｃ） When the atmospheric pressure changes, the refractive index n 1 of the incident side atmosphere changes to n 1 ′, but the refractive index n 2 of the exit side medium does not change. As a result, the value corresponding to the left side of the equation (b) changes, and as a result, the relationship between the incident angle θ 1 and the exit angle θ 2 of the light beam changes, so that aberration occurs due to a change in atmospheric pressure. It will be. On the other hand, since the refractive index is expressed as a function of the wavelength of light, if the wavelength of light is changed from λa to λb after the change in atmospheric pressure, the refractive index n 1 ′ after the change in atmospheric pressure of the incident side atmosphere becomes n 1 ′. The refractive index n 2 of the exit side medium changes to n 2 ′. At this time, by changing the wavelength of the light by a required amount according to the change in atmospheric pressure so that the relationship shown in the following equation (c) is satisfied, the incident angle θ 1 and the emission angle θ 2 of the light beam are changed. Occurrence of aberrations due to changes in atmospheric pressure can be avoided without changing the relationship.
n 1 / n 2 = n 1 ″ / n 2 ′ (c)

光学系は、複数の光学面（屈折面）を備えているため、すべての光学面において式（ｃ）に対応する関係を満たすには、光学系を構成するすべての光学部材（レンズや平行平面板のような光透過部材）を単一種類の光学材料により形成する必要がある。そこで、本発明の対物光学系では、光学系を構成する複数の光学部材を単一種類の光学材料により形成し、大気圧の変化に応じて使用光の波長を変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えている。   Since the optical system includes a plurality of optical surfaces (refractive surfaces), in order to satisfy the relationship corresponding to the expression (c) on all the optical surfaces, all the optical members (lenses and parallel flat surfaces) constituting the optical system are satisfied. It is necessary to form a light transmitting member such as a face plate with a single type of optical material. Therefore, in the objective optical system of the present invention, a plurality of optical members constituting the optical system are formed of a single type of optical material, and the wavelength of the used light is changed in accordance with the change in the atmospheric pressure. Occurrence of aberration due to change is suppressed.

具体的には、大気圧および使用光の波長の変化前における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比（ｎ1／ｎ2に対応）が、大気圧および使用光の波長の変化後における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比（ｎ1''／ｎ2'に対応）とほぼ一致するように、使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができる。 Specifically, the ratio (corresponding to n 1 / n 2 ) between the refractive index of each optical member and the refractive index of the atmosphere between each optical member before the change in the atmospheric pressure and the wavelength of the used light is the atmospheric pressure and the usage The wavelength of the used light is set so that it substantially matches the ratio (corresponding to n 1 ″ / n 2 ′) of the refractive index of each optical member and the refractive index of the atmosphere between the optical members after the change of the wavelength of light. By changing the required amount, it is possible to suppress the occurrence of aberration due to the change in atmospheric pressure.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。また、図２は、本実施形態にかかる収差測定装置の内部構成を概略的に示す図である。なお、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing an internal configuration of the aberration measuring apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, the Z axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is parallel to the paper surface of FIG. 1 in the plane perpendicular to the optical axis AX, and the X axis is perpendicular to the paper surface of FIG. Are set respectively.

図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源１００として、たとえばＡｒＦエキシマレーザ光源やＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。光源１００から射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、所定のパターンが形成されたレチクル（マスク）Ｒを重畳的に照明する。なお、光源１００として例えばＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、光源１００と照明光学系ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源１００から照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。   Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes, for example, an ArF excimer laser light source or a KrF excimer laser light source as a light source 100 for supplying illumination light in the ultraviolet region. The light emitted from the light source 100 illuminates the reticle (mask) R on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner via the illumination optical system IL. When an ArF excimer laser light source is used as the light source 100, for example, the optical path between the light source 100 and the illumination optical system IL is sealed with a casing (not shown), and the most reticle side in the illumination optical system IL from the light source 100 is sealed. The space to the optical member is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, which is a gas having a low exposure light absorption rate, or is maintained in a substantially vacuum state.

レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、矩形状のパターン領域が照明される。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパターン像を形成する。   The reticle R is held parallel to the XY plane on the reticle stage RS via the reticle holder RH. A pattern to be transferred is formed on the reticle R, and a rectangular pattern region is illuminated. Reticle stage RS can be moved two-dimensionally along the reticle plane (ie, XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by interferometer RIF using reticle moving mirror RM. And the position is controlled. Light from the pattern formed on the reticle R forms a reticle pattern image on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL.

ウェハＷは、ウェハホルダテーブルＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上では矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。   The wafer W is held parallel to the XY plane on the wafer stage WS via the wafer holder table WT. Then, a pattern image is formed in the rectangular still exposure region (effective exposure region) on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination region on the reticle R. The wafer stage WS can be moved two-dimensionally along the wafer surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer WIF using a wafer moving mirror WM. In addition, the position is controlled.

光源１００として例えばＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。   For example, when an ArF excimer laser light source is used as the light source 100, the inside of the projection optical system PL is configured to be kept airtight, and the gas inside the projection optical system PL is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen. Or kept in a vacuum. Further, a reticle R and a reticle stage RS are arranged in a narrow optical path between the illumination optical system IL and the projection optical system PL, but a casing (not shown) that hermetically surrounds the reticle R and the reticle stage RS. Is filled with an inert gas such as nitrogen or helium gas, or is kept in a vacuum state.

こうして、駆動系および干渉計（ＲＩＦ，ＷＩＦ）などを用いて、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウェハＷのショット領域にはレチクルＲのパターンが逐次露光される。あるいは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてレチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対して相対移動させながら、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、ウェハＷの各露光領域にレチクルＲのパターンをスキャン露光する。   In this way, collective exposure is performed using a drive system and an interferometer (RIF, WIF) or the like while two-dimensionally driving and controlling the wafer W in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL. Thus, the pattern of the reticle R is sequentially exposed on the shot area of the wafer W in accordance with the so-called step-and-repeat method. Alternatively, the wafer W is moved according to a so-called step-and-scan method while moving the reticle R and the wafer W relative to the projection optical system PL in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL. The reticle R pattern is scanned and exposed in each of the exposure regions.

本実施形態の露光装置は、結像光学系としての投影光学系ＰＬの波面収差を測定するための収差測定装置１０（図１では不図示）を備えている。図２を参照すると、本実施形態の収差測定装置１０では、被検光学系である投影光学系ＰＬの波面収差の測定に際して、レチクルステージＲＳ上に収差測定用のテストマスクＴＭが設置される。テストマスクＴＭには、収差測定用の円形状の開口部ＴＭａが二次元的に（たとえばＸ方向およびＹ方向に沿ってマトリックス状に）複数個形成されている。   The exposure apparatus of this embodiment includes an aberration measuring apparatus 10 (not shown in FIG. 1) for measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL as an imaging optical system. Referring to FIG. 2, in the aberration measuring apparatus 10 of the present embodiment, when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL that is a test optical system, a test mask TM for measuring aberration is installed on the reticle stage RS. In the test mask TM, a plurality of circular openings TMa for measuring aberration are two-dimensionally formed (for example, in a matrix along the X and Y directions).

また、本実施形態の収差測定装置１０は、ウェハステージＷＳ上においてウェハＷの露光面とほぼ同じ高さ位置（Ｚ方向位置）に取り付けられたピンホール部材１１ａと後続レンズ群１１ｂとからなる対物光学系１１を備えている。すなわち、ピンホール部材１１ａの物体側（投影光学系ＰＬ側）の光学面は、投影光学系ＰＬの像面に位置決めされ、その光学面の中央部にはピンホール１１ａａが形成されている。ピンホール部材１１ａの物体側の光学面においてピンホール１１ａａの周辺には、投影光学系ＰＬに対するピンホール部材１１ａのアライメント（位置合わせ）を行うためのアライメントマーク（不図示）が形成されている。なお、ピンホール１１ａａは、投影光学系ＰＬを介して形成されるテストマスクＴＭの開口部ＴＭａの像よりも大きく設定されている。   In addition, the aberration measuring apparatus 10 of the present embodiment has an objective composed of a pinhole member 11a and a subsequent lens group 11b mounted on the wafer stage WS at substantially the same height position (Z-direction position) as the exposure surface of the wafer W. An optical system 11 is provided. That is, the object side (projection optical system PL side) optical surface of the pinhole member 11a is positioned on the image plane of the projection optical system PL, and a pinhole 11aa is formed at the center of the optical surface. On the object-side optical surface of the pinhole member 11a, an alignment mark (not shown) for aligning the pinhole member 11a with the projection optical system PL is formed around the pinhole 11aa. The pinhole 11aa is set larger than the image of the opening TMa of the test mask TM formed through the projection optical system PL.

本実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合、投影光学系ＰＬとしてウェハ（基板）Ｗとの間に純水のような液体を満たした液浸型の光学系が用いられ、対物光学系１１として後述する第１実施例の対物光学系が用いられる。また、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光を用いる場合、投影光学系ＰＬとしてウェハＷとの間に気体を満たした乾燥型の光学系が用いられ、対物光学系１１として後述する第２実施例の対物光学系が用いられる。なお、液浸型の投影光学系の構成および作用については、たとえば国際公開第ＷＯ２００４／０１９１２８号パンフレットを参照することができる。   In this embodiment, when ArF excimer laser light is used as exposure light, an immersion type optical system in which a liquid such as pure water is filled between the wafer (substrate) W and the projection optical system PL is used. As the optical system 11, the objective optical system of the first embodiment described later is used. When KrF excimer laser light is used as exposure light, a dry optical system filled with a gas is used as the projection optical system PL between the wafer W and the objective optical system 11 of the second embodiment described later is used. An optical system is used. For the configuration and operation of the immersion type projection optical system, reference can be made to, for example, International Publication No. WO2004 / 019128.

収差測定装置１０では、テストマスクＴＭの１つの開口部ＴＭａ、投影光学系ＰＬ、ピンホール部材１１ａのピンホール１１ａａを通過した光が、対物光学系１１およびアフォーカルリレーレンズ（不図示）を介して、マイクロフライアイレンズ（マイクロレンズアレイ）１２に入射する。マイクロフライアイレンズ１２は、その入射面が対物光学系１１の射出瞳の位置またはその近傍に位置するように配置されている。マイクロフライアイレンズ１２は、たとえば正方形状の断面を有し且つ正屈折力を有する多数の微小レンズ１２ａを縦横に且つ稠密に配列して構成された光学素子である。マイクロフライアイレンズ１２は、例えば平行平面ガラス板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成され、波面分割素子として機能する。   In the aberration measuring apparatus 10, light that has passed through one opening TMa of the test mask TM, the projection optical system PL, and the pinhole 11aa of the pinhole member 11a passes through the objective optical system 11 and an afocal relay lens (not shown). Then, the light enters the micro fly's eye lens (micro lens array) 12. The micro fly's eye lens 12 is arranged such that its incident surface is located at or near the position of the exit pupil of the objective optical system 11. The micro fly's eye lens 12 is an optical element configured by, for example, a large number of microlenses 12a having a square cross section and having positive refractive power arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye lens 12 is configured, for example, by performing etching processing on a parallel flat glass plate to form a micro lens group, and functions as a wavefront dividing element.

したがって、マイクロフライアイレンズ１２に入射した光束は、多数の微小レンズ１２ａにより二次元的に分割され、各微小レンズ１２ａの後側焦点面の近傍にはそれぞれ１つの開口部ＴＭａの像が形成される。換言すると、マイクロフライアイレンズ１２の後側焦点面の近傍には、開口部ＴＭａの像が多数形成される。こうして形成された多数の開口部ＴＭａの像は、二次元撮像素子としてのＣＣＤ１３によって検出される。ＣＣＤ１３の出力は、信号処理ユニット１４に供給される。   Therefore, the light beam incident on the micro fly's eye lens 12 is two-dimensionally divided by a large number of microlenses 12a, and an image of one opening TMa is formed in the vicinity of the rear focal plane of each microlens 12a. The In other words, many images of the opening TMa are formed in the vicinity of the rear focal plane of the micro fly's eye lens 12. The images of the numerous openings TMa formed in this way are detected by the CCD 13 as a two-dimensional image sensor. The output of the CCD 13 is supplied to the signal processing unit 14.

本実施形態の収差測定装置１０では、ＣＣＤ１３から信号処理ユニット１４へ供給された多数の開口部ＴＭａの像に関する情報に基づいて、ピンホール１１ａａの位置に関する投影光学系ＰＬの波面収差を測定することができる。なお、対物光学系１１を除く収差測定装置１０の詳細な構成および作用については、たとえば特開２００２−１６９０８３号公報を参照することができる。以下、本実施形態にかかる対物光学系１１の構成および作用について説明する。   In the aberration measuring apparatus 10 of the present embodiment, the wavefront aberration of the projection optical system PL related to the position of the pinhole 11aa is measured based on the information related to the images of the many openings TMa supplied from the CCD 13 to the signal processing unit 14. Can do. Note that the detailed configuration and operation of the aberration measuring apparatus 10 excluding the objective optical system 11 can be referred to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-169083. Hereinafter, the configuration and operation of the objective optical system 11 according to the present embodiment will be described.

本実施形態の各実施例では、海抜５６ｍの高さ位置に初期的に設置された露光装置を、海抜２０００ｍの高さ位置に移設するものとする。一般に、標高が高くなると気圧が下がる。空気の温度がｔ（°Ｃ）である場合、標高ｈ（ｍ）と気圧Ｂ（ｈＰａ）との関係は、次の式（ｄ）で表わされる。式（ｄ）において、Ｂ0（ｈＰａ）は空気の温度が０°Ｃのときの標高０ｍ（海抜０ｍ）における大気圧であり、αは空気の膨張係数（α＝０．００３６７２８（１／°Ｃ））である。
ｈ＝１８４００×（1ogＢ0−1ogＢ）（１＋αｔ） （ｄ） In each example of the present embodiment, the exposure apparatus initially installed at a height of 56 m above sea level is moved to a height of 2000 m above sea level. In general, the atmospheric pressure decreases as the altitude increases. When the temperature of the air is t (° C.), the relationship between the altitude h (m) and the atmospheric pressure B (hPa) is expressed by the following equation (d). In the equation (d), B 0 (hPa) is the atmospheric pressure at an altitude of 0 m (0 m above sea level) when the air temperature is 0 ° C., and α is the air expansion coefficient (α = 0.367728 (1 / ° C)).
h = 18400 × (1 ogB 0 −1 ogB) (1 + αt) (d)

本実施形態の各実施例において、対物光学系１１は無限遠設計されているので、対物光学系１１の像側（射出側）に所定の空気間隔を隔てて第２対物レンズを配置し、対物光学系１１と第２対物レンズとの組合せにより有限光学系を形成して対物光学系１１の性能評価を行っている。   In each example of the present embodiment, the objective optical system 11 is designed at infinity. Therefore, a second objective lens is arranged on the image side (exit side) of the objective optical system 11 with a predetermined air interval, and the objective The performance evaluation of the objective optical system 11 is performed by forming a finite optical system by combining the optical system 11 and the second objective lens.

［第１実施例］
図３は、本実施形態の第１実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。図３を参照すると、第１実施例の対物光学系は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１（ピンホール部材１１ａ）と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸レンズＬ７と、両凹レンズＬ８とにより構成されている。 [First embodiment]
FIG. 3 is a diagram schematically showing a lens configuration of the objective optical system according to the first example of the present embodiment. Referring to FIG. 3, the objective optical system of the first example includes, in order from the object side, a planoconvex lens L1 (pinhole member 11a) having a plane facing the object side and a positive meniscus lens L2 having a concave surface facing the object side. A positive meniscus lens L3 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L4 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L5 having a concave surface facing the object side, and a negative meniscus having a convex surface facing the object side The lens L6 includes a biconvex lens L7 and a biconcave lens L8.

第１実施例では、対物光学系を構成するすべての光学部材（レンズＬ１〜Ｌ８）が石英により形成されている。また、第１実施例において露光装置を海抜５６ｍの高さ位置に設置した初期状態では、使用光（ＡｒＦエキシマレーザ光）の波長を１９３．３０６ｎｍに設定している。初期状態の大気圧において使用波長（λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５６０３２６であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は１．００００００である。   In the first embodiment, all optical members (lenses L1 to L8) constituting the objective optical system are made of quartz. In the first embodiment, the wavelength of the used light (ArF excimer laser light) is set to 193.306 nm in the initial state where the exposure apparatus is installed at a height of 56 m above sea level. At the atmospheric pressure in the initial state, the quartz has a refractive index of 1.560326 with respect to the wavelength used (λ = 193.306 nm), and the refractive index of air (atmosphere) between the optical members is 1.000000.

露光装置を海抜２０００ｍの高さ位置へ移設した高地状態では、海抜５６ｍにおける大気圧から海抜２０００ｍにおける大気圧への変化に応じて、上述の式（ｃ）に示す関係がほぼ成立するように、使用光（ＡｒＦエキシマレーザ光）の波長を１９３．３０６ｎｍから１９３．３６８８ｎｍに変更している。高地状態の大気圧において使用波長（λ＝１９３．３６８８ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５６０２２６であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は０．９９９９３６である。   In the high altitude state where the exposure apparatus is moved to a height of 2000 m above sea level, the relationship shown in the above equation (c) is substantially established according to the change from atmospheric pressure at 56 m above sea level to atmospheric pressure at 2000 m above sea level. The wavelength of the used light (ArF excimer laser light) is changed from 193.306 nm to 193.3688 nm. The quartz has a refractive index of 1.560226 with respect to the wavelength used (λ = 193.3688 nm) at atmospheric pressure in a high altitude state, and the refractive index of air (atmosphere) between the optical members is 0.999936.

次の表（１）に、第１実施例にかかる対物光学系の諸元の値を掲げる。表（１）の主要諸元の欄において、ＮＡは対物光学系の開口数を、ＨＴは最大物体高をそれぞれ表している。また、表（１）の光学部材諸元の欄において、面番号は物体側からの各面の順序を、ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の間隔（ｍｍ）を、ｎは使用波長（海抜５６ｍの場合にはλ＝１９３．３０６ｎｍ，海抜２０００ｍの場合にはλ＝１９３．３６８８ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表（１）における表記は、以降の表（２）においても同様である。   The following table (1) lists the values of the specifications of the objective optical system according to the first example. In the column of main specifications in Table (1), NA represents the numerical aperture of the objective optical system, and HT represents the maximum object height. Also, in the column of optical member specifications in Table (1), the surface number is the order of each surface from the object side, r is the radius of curvature (mm) of each surface, and d is the spacing (mm) between the surfaces. , N represents the refractive index with respect to the wavelength used (λ = 193.306 nm for an altitude of 56 m and λ = 193.688 nm for an altitude of 2000 m). The notation in Table (1) is the same in the following Table (2).

（表１）
（主要諸元）
ＮＡ＝１．０８， ＨＴ＝０．０１０ｍｍ
（海抜５６ｍの初期状態における光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
1 ∞ 6.508395 1.560326 （Ｌ１：１１ａ）
2 -5.12316 0.51389 1.000000
3 -11.87294 4.447252 1.560326 （Ｌ２）
4 -9.51361 0.621988 1.000000
5 -17.70407 3.988077 1.560326 （Ｌ３）
6 -12.88577 1.258768 1.000000
7 -37.75488 4.300539 1.560326 （Ｌ４）
8 -21.00936 0.3 1.000000
9 -1081.46327 3.736443 1.560326 （Ｌ５）
10 -43.00058 0.6 1.000000
11 29.10571 2 1.560326 （Ｌ６）
12 21.34442 1.126269 1.000000
13 30.64185 5.049233 1.560326 （Ｌ７）
14 -47.9042 8.265614 1.000000
15 -32.44069 2 1.560326 （Ｌ８）
16 29.85656
（海抜２０００ｍの高地状態における光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
1 ∞ 6.508395 1.560226 （Ｌ１：１１ａ）
2 -5.12316 0.51389 0.999936
3 -11.87294 4.447252 1.560226 （Ｌ２）
4 -9.51361 0.621988 0.999936
5 -17.70407 3.988077 1.560226 （Ｌ３）
6 -12.88577 1.258768 0.999936
7 -37.75488 4.300539 1.560226 （Ｌ４）
8 -21.00936 0.3 0.999936
9 -1081.46327 3.736443 1.560226 （Ｌ５）
10 -43.00058 0.6 0.999936
11 29.10571 2 1.560226 （Ｌ６）
12 21.34442 1.126269 0.999936
13 30.64185 5.049233 1.560226 （Ｌ７）
14 -47.9042 8.265614 0.999936
15 -32.44069 2 1.560226 （Ｌ８）
16 29.85656 (Table 1)
(Main specifications)
NA = 1.08, HT = 0.010mm
(Specifications of optical members in the initial state at 56m above sea level)
Surface number r dn optical member
1 ∞ 6.508395 1.560326 (L1: 11a)
2 -5.12316 0.51389 1.000000
3 -11.87294 4.447252 1.560326 (L2)
4 -9.51361 0.621988 1.000000
5 -17.70407 3.988077 1.560326 (L3)
6 -12.88577 1.258768 1.000000
7 -37.75488 4.300539 1.560326 (L4)
8 -21.00936 0.3 1.000000
9 -1081.46327 3.736443 1.560326 (L5)
10 -43.00058 0.6 1.000000
11 29.10571 2 1.560326 (L6)
12 21.34442 1.126269 1.000000
13 30.64185 5.049233 1.560326 (L7)
14 -47.9042 8.265614 1.000000
15 -32.44069 2 1.560326 (L8)
16 29.85656
(Specifications of optical components in a high altitude state 2000 m above sea level)
Surface number r dn optical member
1 ∞ 6.508395 1.560226 (L1: 11a)
2 -5.12316 0.51389 0.999936
3 -11.87294 4.447252 1.560226 (L2)
4 -9.51361 0.621988 0.999936
5 -17.70407 3.988077 1.560226 (L3)
6 -12.88577 1.258768 0.999936
7 -37.75488 4.300539 1.560226 (L4)
8 -21.00936 0.3 0.999936
9 -1081.46327 3.736443 1.560226 (L5)
10 -43.00058 0.6 0.999936
11 29.10571 2 1.560226 (L6)
12 21.34442 1.126269 0.999936
13 30.64185 5.049233 1.560226 (L7)
14 -47.9042 8.265614 0.999936
15 -32.44069 2 1.560226 (L8)
16 29.85656

図４は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図５は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における横収差を示す図である。図６は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図７は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における横収差を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing astigmatism, distortion, and spherical aberration in the initial state of the finite optical system constituted by the objective optical system of the first embodiment and the second objective lens at an altitude of 56 m. FIG. 5 is a diagram showing transverse aberration in an initial state of 56 m above sea level of the finite optical system constituted by the objective optical system of the first example and the second objective lens. FIG. 6 is a diagram showing astigmatism, distortion aberration, and spherical aberration in the high altitude state of 2000 m above sea level of the finite optical system constituted by the objective optical system of the first example and the second objective lens. FIG. 7 is a diagram showing transverse aberration in a high altitude state at 2000 m above sea level of the finite optical system constituted by the objective optical system of the first example and the second objective lens.

各収差図において、ＨＴは最大物体高（ｍｍ）を、ＮＡは対物光学系の開口数をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はタンジェンシャル像面を示している。海抜５６ｍの初期状態における収差図を示す図４および図５と、海抜２０００ｍの高地状態における収差図を示す図６および図７とを比較参照すると、海抜５６ｍの初期状態から海抜２０００ｍの高地状態への大気圧の比較的大きな変化にもかかわらず、本発明にしたがって使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生が良好に抑えられていることがわかる。   In each aberration diagram, HT represents the maximum object height (mm), and NA represents the numerical aperture of the objective optical system. In the aberration diagrams showing astigmatism, the solid line shows the sagittal image plane, and the broken line shows the tangential image plane. 4 and 5 showing an aberration diagram in an initial state at an altitude of 56 m, and FIGS. 6 and 7 showing an aberration diagram in an altitude state at an altitude of 2000 m, a comparison is made from an initial state at an altitude of 56 m to an altitude state at an altitude of 2000 m. In spite of the relatively large change in atmospheric pressure, it is understood that the occurrence of aberration due to the change in atmospheric pressure is suppressed satisfactorily by changing the wavelength of the used light by the required amount according to the present invention. .

［第２実施例］
図８は、本実施形態の第２実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。図８を参照すると、第２実施例の対物光学系は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１（ピンホール部材１１ａ）と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、両凸レンズＬ６と、両凹レンズＬ７と、平行平面板Ｌ８とにより構成されている。 [Second Embodiment]
FIG. 8 is a diagram schematically showing a lens configuration of the objective optical system according to the second example of the present embodiment. Referring to FIG. 8, the objective optical system of the second example includes, in order from the object side, a planoconvex lens L1 (pinhole member 11a) having a plane facing the object side and a positive meniscus lens L2 having a concave surface facing the object side. And a positive meniscus lens L3 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L4 having a concave surface facing the object side, a biconvex lens L5, a biconvex lens L6, a biconcave lens L7, and a plane parallel plate L8. Has been.

第２実施例においても、対物光学系を構成するすべての光学部材（レンズＬ１〜Ｌ７、平行平面板Ｌ８）が石英により形成されている。また、第２実施例において露光装置を海抜５６ｍの高さ位置に設置した初期状態では、使用光（ＫｒＦエキシマレーザ光）の波長を２４８．３８５ｎｍに設定している。初期状態の大気圧において使用波長（λ＝２４８．３８５ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５０８３９であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は１．０００００である。   Also in the second embodiment, all optical members (lenses L1 to L7, parallel plane plate L8) constituting the objective optical system are made of quartz. In the second embodiment, in the initial state where the exposure apparatus is installed at a height of 56 m above sea level, the wavelength of the used light (KrF excimer laser light) is set to 248.385 nm. The quartz has a refractive index of 1.50839 with respect to the wavelength used (λ = 248.385 nm) at the atmospheric pressure in the initial state, and the refractive index of air (atmosphere) between the optical members is 1.0000.

露光装置を海抜２０００ｍの高さ位置へ移設した高地状態では、海抜５６ｍにおける大気圧から海抜２０００ｍにおける大気圧への変化に応じて、上述の式（ｃ）に示す関係がほぼ成立するように、使用光（ＫｒＦエキシマレーザ光）の波長を２４８．３８５ｎｍから２４８．４４７ｎｍに変更している。高地状態の大気圧において使用波長（λ＝２４８．４４７ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５０８３０１であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は０．９９９９４１である。次の表（２）に、第２実施例にかかる対物光学系の諸元の値を掲げる。   In the high altitude state where the exposure apparatus is moved to a height of 2000 m above sea level, the relationship shown in the above equation (c) is substantially established according to the change from atmospheric pressure at 56 m above sea level to atmospheric pressure at 2000 m above sea level. The wavelength of the used light (KrF excimer laser light) is changed from 248.385 nm to 248.447 nm. The quartz has a refractive index of 1.508301 with respect to the wavelength used (λ = 248.447 nm) at atmospheric pressure in a high altitude state, and the refractive index of air (atmosphere) between the optical members is 0.999941. The following table (2) lists the values of the specifications of the objective optical system according to the second example.

（表２）
（主要諸元）
ＮＡ＝０．８３， ＨＴ＝０．０１０ｍｍ
（海抜５６ｍの初期状態における光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
1 ∞ 3.192022 1.50839 （Ｌ１：１１ａ）
2 -3.51122 0.3 1.00000
3 -5.81449 5.856379 1.50839 （Ｌ２）
4 -6.6087 0.3 1.00000
5 -15.74794 3.459872 1.50839 （Ｌ３）
6 -10.19402 10.959271 1.00000
7 -73.97009 3.736926 1.50839 （Ｌ４）
8 -24.12158 0.3 1.00000
9 55.21545 5 1.50839 （Ｌ５）
10 -56.36477 4.52052 1.00000
11 31.45664 6 1.50839 （Ｌ６）
12 -94.02919 0.37501 1.00000
13 -64.23673 6 1.50839 （Ｌ７）
14 17.49236 87.447763 1.00000
15 ∞ 1.230766 1.50839 （Ｌ８）
16 ∞
（海抜２０００ｍの高地状態における光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
1 ∞ 3.192022 1.508301 （Ｌ１：１１ａ）
2 -3.51122 0.3 0.999941
3 -5.81449 5.856379 1.508301 （Ｌ２）
4 -6.6087 0.3 0.999941
5 -15.74794 3.459872 1.508301 （Ｌ３）
6 -10.19402 10.959271 0.999941
7 -73.97009 3.736926 1.508301 （Ｌ４）
8 -24.12158 0.3 0.999941
9 55.21545 5 1.508301 （Ｌ５）
10 -56.36477 4.52052 0.999941
11 31.45664 6 1.508301 （Ｌ６）
12 -94.02919 0.37501 0.999941
13 -64.23673 6 1.508301 （Ｌ７）
14 17.49236 87.447763 0.999941
15 ∞ 1.230766 1.508301 （Ｌ８）
16 ∞ (Table 2)
(Main specifications)
NA = 0.83, HT = 0.010mm
(Specifications of optical members in the initial state at 56m above sea level)
Surface number r dn optical member
1 ∞ 3.192022 1.50839 (L1: 11a)
2 -3.51122 0.3 1.00000
3 -5.81449 5.856379 1.50839 (L2)
4 -6.6087 0.3 1.00000
5 -15.74794 3.459872 1.50839 (L3)
6 -10.19402 10.959271 1.00000
7 -73.97009 3.736926 1.50839 (L4)
8 -24.12158 0.3 1.00000
9 55.21545 5 1.50839 (L5)
10 -56.36477 4.52052 1.00000
11 31.45664 6 1.50839 (L6)
12 -94.02919 0.37501 1.00000
13 -64.23673 6 1.50839 (L7)
14 17.49236 87.447763 1.00000
15 ∞ 1.230766 1.50839 (L8)
16 ∞
(Specifications of optical components in a high altitude state 2000 m above sea level)
Surface number r dn optical member
1 ∞ 3.192022 1.508301 (L1: 11a)
2 -3.51122 0.3 0.999941
3 -5.81449 5.856379 1.508301 (L2)
4 -6.6087 0.3 0.999941
5 -15.74794 3.459872 1.508301 (L3)
6 -10.19402 10.959271 0.999941
7 -73.97009 3.736926 1.508301 (L4)
8 -24.12158 0.3 0.999941
9 55.21545 5 1.508301 (L5)
10 -56.36477 4.52052 0.999941
11 31.45664 6 1.508301 (L6)
12 -94.02919 0.37501 0.999941
13 -64.23673 6 1.508301 (L7)
14 17.49236 87.447763 0.999941
15 ∞ 1.230766 1.508301 (L8)
16 ∞

図９は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図１０は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における横収差を示す図である。図１１は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図１２は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における横収差を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing astigmatism, distortion, and spherical aberration in the initial state of the 56 m above sea level of the finite optical system constituted by the objective optical system of the second example and the second objective lens. FIG. 10 is a diagram showing lateral aberrations in the initial state of the finite optical system composed of the objective optical system of the second example and the second objective lens at an elevation of 56 m above sea level. FIG. 11 is a diagram showing astigmatism, distortion aberration, and spherical aberration in the high altitude state of 2000 m above sea level of the finite optical system constituted by the objective optical system of the second example and the second objective lens. FIG. 12 is a diagram showing lateral aberration in a high altitude state at 2000 m above sea level of the finite optical system constituted by the objective optical system of the second example and the second objective lens.

各収差図において、ＨＴは最大物体高（ｍｍ）を、ＮＡは対物光学系の開口数をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はタンジェンシャル像面を示している。海抜５６ｍの初期状態における収差図を示す図９および図１０と、海抜２０００ｍの高地状態における収差図を示す図１１および図１２とを比較参照すると、第２実施例においても、海抜５６ｍの初期状態から海抜２０００ｍの高地状態への大気圧の比較的大きな変化にもかかわらず、本発明にしたがって使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生が良好に抑えられていることがわかる。   In each aberration diagram, HT represents the maximum object height (mm), and NA represents the numerical aperture of the objective optical system. In the aberration diagrams showing astigmatism, the solid line shows the sagittal image plane, and the broken line shows the tangential image plane. 9 and 10 showing the aberration diagrams in the initial state at an altitude of 56 m, and FIGS. 11 and 12 showing the aberration diagrams in the high altitude state at an altitude of 2000 m, comparing and referring to FIG. 11 and FIG. Despite the relatively large change in atmospheric pressure from high to 2000 m above sea level, by changing the wavelength of the light used by the required amount according to the present invention, the occurrence of aberration due to the change in atmospheric pressure is improved. You can see that it is suppressed.

なお、上述の説明では、対物光学系に本発明を適用しているが、投影光学系にも本発明を適用して大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができる。この場合、投影光学系を単一種類の光学材料（対物光学系を形成する光学材料と同一種類の光学材料、あるいは対物光学系を形成する光学材料とほぼ同じ屈折率特性を有する光学材料）により形成し、上述の式（ｃ）に示す関係がほぼ成立するように、大気圧の変化に応じて使用光の波長を変化させることになる。   In the above description, the present invention is applied to the objective optical system, but the present invention can also be applied to the projection optical system to suppress the occurrence of aberrations due to changes in atmospheric pressure. In this case, the projection optical system is made of a single type of optical material (the same optical material as the optical material forming the objective optical system, or an optical material having almost the same refractive index characteristics as the optical material forming the objective optical system). The wavelength of the used light is changed according to the change in the atmospheric pressure so that the relationship shown in the above formula (c) is substantially established.

また、上述の実施形態では、最も物体側に配置されて物体側の面にピンホールが形成されたピンホール部材を備えた対物光学系に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、一般に結像光学系の結像特性を測定するための装置に用いられる対物光学系に本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to an objective optical system including a pinhole member that is disposed closest to the object side and has a pinhole formed on the object-side surface. However, the present invention is not limited thereto. The present invention can be applied to an objective optical system that is generally used in an apparatus for measuring the imaging characteristics of an imaging optical system.

上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１３のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure process). Thus, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 13 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of this embodiment. I will explain.

先ず、図１３のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。   First, in step 301 of FIG. 13, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer.

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。   Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. In steps 301 to 305, a metal is deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, on the wafer. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.

また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１４を参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１４において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。   In the exposure apparatus of this embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to FIG. In FIG. 14, in a pattern forming process 401, a so-called photolithography process is performed in which a mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。   Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like.

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。   In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ). Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

なお、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光源やＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態の収差測定装置１０は、ウェハステージＷＳに取り付け可能に構成されていても良いし、ウェハステージとは別の計測ステージに設けられていても良い。   In the above-described embodiment, an ArF excimer laser light source or a KrF excimer laser light source is used. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate light sources can also be used. Further, the aberration measuring apparatus 10 of the above-described embodiment may be configured to be attachable to the wafer stage WS, or may be provided on a measurement stage different from the wafer stage.

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 本実施形態にかかる収差測定装置の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the aberration measuring device concerning this embodiment. 第１実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the lens structure of the objective optical system concerning 1st Example. 第１実施例の初期状態における非点収差などを示す図である。It is a figure which shows the astigmatism in the initial state of 1st Example. 第１実施例の初期状態における横収差を示す図である。It is a figure which shows the lateral aberration in the initial state of 1st Example. 第１実施例の高地状態における非点収差などを示す図である。It is a figure which shows the astigmatism etc. in the high altitude state of 1st Example. 第１実施例の高地状態における横収差を示す図である。It is a figure which shows the lateral aberration in the high altitude state of 1st Example. 第２実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the lens structure of the objective optical system concerning 2nd Example. 第２実施例の初期状態における非点収差などを示す図である。It is a figure which shows the astigmatism in the initial state of 2nd Example. 第２実施例の初期状態における横収差を示す図である。It is a figure which shows the lateral aberration in the initial state of 2nd Example. 第２実施例の高地状態における非点収差などを示す図である。It is a figure which shows the astigmatism etc. in the high altitude state of 2nd Example. 第２実施例の高地状態における横収差を示す図である。It is a figure which shows the lateral aberration in the high altitude state of 2nd Example. 半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining a semiconductor device. 液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining a liquid crystal display element.

符号の説明Explanation of symbols

Ｒ レチクル
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
１０ 収差測定装置
１１ 対物光学系
１１ａ ピンホール部材 R reticle PL projection optical system W wafer 10 aberration measuring apparatus 11 objective optical system 11a pinhole member

Claims (7)

結像光学系の結像特性を測定するための装置に用いられる対物光学系において、
単一種類の光学材料により形成された複数の光学部材を備え、
大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えるために、前記大気圧の変化に応じて使用光の波長が変化することを特徴とする対物光学系。 In an objective optical system used in an apparatus for measuring the imaging characteristics of an imaging optical system,
A plurality of optical members formed of a single type of optical material;
An objective optical system characterized in that the wavelength of light used changes in accordance with the change in atmospheric pressure in order to suppress the occurrence of aberration due to the change in atmospheric pressure. 前記大気圧および前記使用光の波長の変化前における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比が、前記大気圧および前記使用光の波長の変化後における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比とほぼ一致するように、前記使用光の波長が変化することを特徴とする請求項１に記載の対物光学系。 The ratio of the refractive index of each optical member before the change of the atmospheric pressure and the wavelength of the used light to the refractive index of the atmosphere between the optical members is the optical member after the change of the atmospheric pressure and the wavelength of the used light. 2. The objective optical system according to claim 1, wherein the wavelength of the used light is changed so as to be approximately equal to a ratio of the refractive index of the light and the refractive index of the atmosphere between the optical members. 結像光学系の波面収差を測定する収差測定装置において、
請求項１または２に記載の対物光学系を備えていることを特徴とする収差測定装置。 In an aberration measuring apparatus for measuring the wavefront aberration of an imaging optical system,
An aberration measuring apparatus comprising the objective optical system according to claim 1. 前記対物光学系中の最も物体側に配置された第１光学部材の物体側の面は、前記結像光学系の像面にほぼ一致するように位置決めされていることを特徴とする請求項３に記載の収差測定装置。 4. The object side surface of the first optical member arranged closest to the object side in the objective optical system is positioned so as to substantially coincide with an image surface of the imaging optical system. The aberration measuring device described in 1. 前記結像光学系は、単一種類の結像用光学材料により形成された複数の結像用光学部材を備え、
前記結像用光学材料は、前記大気圧および前記使用光の波長の変化前における各結像用光学部材の屈折率と各結像用光学部材間の雰囲気の屈折率との比が、前記大気圧および前記使用光の波長の変化後における各結像用光学部材の屈折率と各結像用光学部材間の雰囲気の屈折率との比とほぼ一致するように選定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の収差測定装置。 The imaging optical system includes a plurality of imaging optical members formed of a single type of imaging optical material,
The imaging optical material has a ratio between the refractive index of each imaging optical member and the refractive index of the atmosphere between the imaging optical members before the change in the atmospheric pressure and the wavelength of the used light. It is selected so that the ratio between the refractive index of each imaging optical member and the refractive index of the atmosphere between the imaging optical members after the change of the atmospheric pressure and the wavelength of the used light is substantially the same. The aberration measuring device according to claim 3 or 4. 前記結像用光学材料は、前記対物光学系の各光学部材を形成する前記光学材料と同一種類であることを特徴とする請求項５に記載の収差測定装置。 6. The aberration measuring apparatus according to claim 5, wherein the imaging optical material is the same type as the optical material forming each optical member of the objective optical system. 所定のパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に露光する露光装置において、
前記投影光学系の波面収差を測定するための請求項３乃至６のいずれか１項に記載の収差測定装置を備えていることを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern onto a photosensitive substrate via a projection optical system,
An exposure apparatus comprising the aberration measuring device according to claim 3 for measuring wavefront aberration of the projection optical system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111025591A (en) * 2019-12-28 2020-04-17 瑞声通讯科技(常州)有限公司 Image pickup optical lens

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