JP3477898B2 - Projection exposure equipment - Google Patents
Projection exposure equipmentInfo
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、投影露光装置に係り、
更に詳しくはマスクステージ上に保持されたマスクに形
成されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に転
写する投影露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus,
More specifically, it relates to a projection exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask held on a mask stage onto a photosensitive substrate via a projection optical system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、液晶や半導体素子の製造工程にお
けるフォトリソグラフィ工程で用いられる投影露光装置
にあっては、投影光学系の露光光の吸収による結像特性
の変化を補正したり、あるいはマスクの熱吸収による横
方向の熱変形に対して投影光学系の結像特性を補正する
ものはあった（特開平４−１９２３１７号公報参照）
が、マスクの撓み変形に対して補正を行なうものは、見
受けられない。2. Description of the Related Art Conventionally, in a projection exposure apparatus used in a photolithography process in a liquid crystal or semiconductor device manufacturing process, a change in imaging characteristics due to absorption of exposure light of a projection optical system is corrected or a mask is used. There is one that corrects the image forming characteristic of the projection optical system against the thermal deformation in the lateral direction due to the heat absorption of the above (see Japanese Patent Laid-Open No. 4-192317).
However, there is no one that corrects the bending deformation of the mask.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パター
ン線幅の微細化やマスク又はレチクル（以下、この欄に
おいて「レチクル」という）と基板のアライメント精度
に対する要求は、年々厳しくなり、最近ではレチクルの
撓み変形と言えども無視できないようなってきた。これ
は、レチクルの撓みによってパターン面が湾曲し、パタ
ーンの位置ずれが発生して、以下のような不都合の要因
となるからである。However, the demand for finer pattern line width and alignment accuracy between a mask or a reticle (hereinafter referred to as "reticle" in this section) and a substrate becomes stricter year by year, and recently, the deflection of the reticle becomes more severe. Even though it is a transformation, it seems that it cannot be ignored. This is because the pattern surface is curved due to the bending of the reticle, and the pattern is displaced, which causes the following inconvenience.
【０００４】 湾曲しているレチクルのパターン面上
のパターンを投影光学系を介してほぼ平面性を維持して
いる（撓んでいない）基板プレートやウエハ上に転写す
るため、転写された像はパターンの形状を所定の倍率で
忠実に再現した像ではなく、パターン面の湾曲の影響に
より湾曲方向に結像特性、主として倍率が変化した像と
なる。Since the pattern on the pattern surface of the curved reticle is transferred onto the substrate plate or the wafer which maintains substantially flatness (not bent) through the projection optical system, the transferred image is a pattern. The image is not an image in which the shape of (1) is faithfully reproduced at a predetermined magnification, but an image in which the imaging characteristic, mainly the magnification is changed in the bending direction due to the influence of the curvature of the pattern surface.
【０００５】 ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式の
アライメント装置を用いてレチクルの位置合わせを行う
際に、レチクルの位置ズレを起こす可能性があった。When the reticle is aligned using a TTL (through-the-lens) alignment device, there is a possibility that the reticle may be misaligned.
【０００６】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、その目的は、マスク（レチク
ル）上に描画されているパターンの像を忠実に感光基板
上に形成することができる投影露光装置を提供すること
にある。The present invention has been made in view of the disadvantages of the prior art, and an object thereof is to faithfully form an image of a pattern drawn on a mask (reticle) on a photosensitive substrate. It is to provide a projection exposure apparatus.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、マスクステー
ジ上に保持されたマスクに形成されたパターンを投影光
学系を介して感光基板上に転写する投影露光装置であっ
て、前記マスクステージに保持されたマスクの面内の所
定方向に沿った撓みに関連する物理量を検出する検出手
段と；前記検出手段で検出された物理量に基づいて前記
所定方向に沿って前記マスクのパターンに生じる変形量
を算出する演算手段と；前記演算手段の演算結果に基づ
いて前記投影光学系の結像特性を補正する補正手段とを
有する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a projection exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask held on a mask stage onto a photosensitive substrate via a projection optical system. Detection means for detecting a physical quantity related to bending of the held mask in a plane along a predetermined direction; and an amount of deformation generated in the pattern of the mask along the predetermined direction based on the physical quantity detected by the detection means. And a correcting means for correcting the image forming characteristic of the projection optical system based on the calculation result of the calculating means.
【０００８】この場合において、前記検出手段は、基準
面から前記マスクの一方の面までの距離を計測する手段
によって構成することができる。In this case, the detecting means can be constituted by means for measuring the distance from the reference surface to one surface of the mask.
【０００９】また、前記演算手段は、前記検出手段で検
出された撓みに関連する物理量に基づいて前記マスクの
所定方向に沿って生じる撓み曲線を近似的に求め、この
撓み曲線に基づいて前記所定方向に沿って前記マスクの
パターンに生じる変形量を算出するようにすることが望
ましい。Further, the calculating means approximately obtains a bending curve generated along a predetermined direction of the mask based on a physical quantity related to the bending detected by the detecting means, and based on the bending curve, the predetermined bending curve is obtained. It is desirable to calculate the amount of deformation of the mask pattern along the direction.
【００１０】さらに、前記補正手段は、前記投影光学系
を介して前記感光基板上に転写される像の少なくとも前
記所定方向の倍率を補正する倍率補正手段によって構成
することが望ましい。さらに、前記補正手段は、前記投
影光学系を構成するレンズエレメントのうち特定のレン
ズエレメントを移動させて、前記投影光学系の結像特性
を補正することとすることができる。 Further, it is preferable that the correction means is composed of magnification correction means for correcting at least the magnification in the predetermined direction of the image transferred onto the photosensitive substrate via the projection optical system. Further, the correction means is
Of the lens elements that make up the shadow optical system,
Of the projection optical system by moving the zoom element
Can be corrected.
【００１１】[0011]
【作用】上記構成によれば、検出手段により、マスクス
テージに保持されたマスクの面内の所定方向に沿った撓
みに関連する物理量が検出され、演算手段により、検出
手段で検出された物理量に基づいて前記所定方向に沿っ
てマスクのパターンに生じる変形量が算出される。そし
て、補正手段によって演算手段の演算結果に基づいて投
影光学系の結像特性が補正される。According to the above construction, the detecting means detects the physical quantity related to the bending of the mask held on the mask stage along the predetermined direction in the plane, and the calculating means detects the physical quantity detected by the detecting means. Based on the predetermined direction, the amount of deformation of the mask pattern is calculated based on the calculated direction. Then, the image forming characteristic of the projection optical system is corrected by the correcting unit based on the calculation result of the calculating unit.
【００１２】ここで、マスクの面内の所定方向に沿った
撓みに関連する物理量としては、撓み角、マスクパター
ン面の応力（歪）、モーメント等が考えられる。Here, as the physical quantity related to the bending of the mask along a predetermined direction, the bending angle, the stress (strain) of the mask pattern surface, the moment, and the like can be considered.
【００１３】これによれば、マスクステージ上に保持さ
れたマスクの撓みに起因するレチクルのパターンの変形
量、即ち撓みが生じる方向のパターンの位置ずれ量に対
応して投影光学系の結像特性（ディストーション、倍率
等）の補正がなされる。従って、マスクの撓みによって
生じるパターンの変形の影響を取り除いた状態で、マス
ク上のパターンを投影光学系を介して感光基板上に転写
することが可能となる。According to this, the image forming characteristics of the projection optical system corresponding to the deformation amount of the pattern of the reticle caused by the bending of the mask held on the mask stage, that is, the positional displacement amount of the pattern in the direction in which the bending occurs. (Distortion, magnification, etc.) is corrected. Therefore, it becomes possible to transfer the pattern on the mask onto the photosensitive substrate via the projection optical system in a state where the influence of the pattern deformation caused by the bending of the mask is removed.
【００１４】この場合において、前記検出手段が、基準
面からマスクの一方の面までの距離を計測する手段によ
って構成した場合には、マスクの面内の所定方向に沿っ
た撓みに関連する物理量の内、検出が最も容易と考えら
れる基準面からマスクの一方の面までの距離を最大撓み
が生じるマスクの中央の一点あるいは、複数の計測点
で、簡単な構成の光学的変位計等によって容易かつ正確
に計測することが可能となる。In this case, when the detecting means is constituted by means for measuring the distance from the reference surface to one surface of the mask, the physical quantity related to the bending along the predetermined direction in the surface of the mask is calculated. The distance from the reference surface, which is considered to be the easiest to detect, to one surface of the mask, and the maximum deflection can be easily measured by a simple configuration such as an optical displacement meter at one point in the center of the mask or at multiple measurement points. It is possible to measure accurately.
【００１５】また、演算手段が、検出手段で検出された
撓みに関連する物理量に基づいてマスクの所定方向に沿
って生じる撓み曲線を近似的に求め、この撓み曲線に基
づいて所定方向に沿ってマスクのパターンに生じる変形
量を算出するようにした場合には、マスクのパターンに
生じる変形量（パターンの所定方向の位置ずれ量）を直
接検出する必要がない。Further, the calculating means approximately obtains a bending curve generated along a predetermined direction of the mask based on the physical quantity related to the bending detected by the detecting means, and based on this bending curve, along the predetermined direction. When the amount of deformation of the mask pattern is calculated, it is not necessary to directly detect the amount of deformation of the mask pattern (positional shift amount of the pattern in the predetermined direction).
【００１６】さらに、補正手段を、投影光学系を介して
感光基板上に転写される像の少なくとも所定方向の倍率
を補正する倍率補正手段によって構成した場合には、マ
スクの撓みによって最も影響の大きい、所定方向のパタ
ーンの位置ずれの影響を取り除くことができる。Further, when the correction means is constituted by a magnification correction means for correcting the magnification in at least a predetermined direction of the image transferred onto the photosensitive substrate via the projection optical system, the bending of the mask has the greatest influence. , It is possible to remove the influence of the positional deviation of the pattern in the predetermined direction.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４に
基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１８】図１には、一実施例に係る露光装置１０の
概略構成が示されている。この露光装置１０は、基準平
面内をＸＹ２次元方向に移動するＸＹステージ１２と、
このＸＹステージ１２の上方にその光軸ＡＸが前記基準
平面に直交するＺ軸方向となる状態で配置された投影光
学系としての投影レンズＰＬと、この投影レンズＰＬの
上方に光軸ＡＸとほぼ直交して配置されたマスクステー
ジとしてのレチクルステージ１４と、このレチクルステ
ージ１４上に設けられた検出手段としての距離センサ１
６（この距離センサ１６は、図１における手前側と奥側
に各一つ設けられているが、図１では奥側の距離センサ
１６は隠れて見えなくなっている）と、これらの距離セ
ンサ１６の出力信号を処理する信号処理部１８と、この
信号処理部１８からの情報に基づいてレチクルステージ
１４上に保持されたマスクとしてのレチクルＲのパター
ン面に形成されたパターンの変形量を算出する演算手段
としての演算部２０と、この演算部２０で演算された変
形量に基づいて投影レンズＰＬの結像特性を補正する倍
率補正コントローラ２２とを備えている。FIG. 1 shows a schematic structure of an exposure apparatus 10 according to one embodiment. The exposure apparatus 10 includes an XY stage 12 that moves in a XY two-dimensional direction on a reference plane,
A projection lens PL as a projection optical system arranged above the XY stage 12 in a state where the optical axis AX is in the Z-axis direction orthogonal to the reference plane, and above the projection lens PL, the optical axis AX is almost the same. A reticle stage 14 as a mask stage arranged orthogonally to each other, and a distance sensor 1 as detection means provided on the reticle stage 14.
6 (the distance sensors 16 are provided one on the front side and one on the back side in FIG. 1, but the distance sensors 16 on the back side are hidden and invisible in FIG. 1) and these distance sensors 16 Signal processing section 18 for processing the output signal of the reticle R, and the amount of deformation of the pattern formed on the pattern surface of the reticle R as a mask held on the reticle stage 14 is calculated based on the information from the signal processing section 18. An arithmetic unit 20 as an arithmetic unit and a magnification correction controller 22 that corrects the image forming characteristic of the projection lens PL based on the deformation amount calculated by the arithmetic unit 20 are provided.
【００１９】ＸＹステージ１２は、図示しない駆動系に
よりＸＹ２次元方向に駆動されるようになっており、そ
の位置が図示しない干渉計システムにより常時検出され
るようになっている。このＸＹステージ１２上には、感
光基板２４が載置されている。The XY stage 12 is driven in a two-dimensional XY direction by a drive system (not shown), and its position is always detected by an interferometer system (not shown). A photosensitive substrate 24 is placed on the XY stage 12.
【００２０】投影レンズＰＬは、光軸ＡＸ方向に配置さ
れた複数のレンズエレメント（いずれも図示せず）から
構成されており、これらのレンズエレメントのうち、特
定の複数枚（倍率、ディストーション特性に与える影響
が他のレンズエレメントに比べて制御しやすいものが予
め選択されている）は光軸ＡＸに対する傾斜角度が変更
可能でかつ光軸ＡＸ方向に移動可能に構成されている。
また、この投影レンズＰＬとしては、両側（あるいは片
側）テレセントリックなものが使用されている。The projection lens PL is composed of a plurality of lens elements (none of which are shown) arranged in the optical axis AX direction, and among these lens elements, a specific plurality of lenses (in terms of magnification and distortion characteristics) are provided. A lens element whose influence is easier to control than other lens elements is selected in advance) is configured such that the tilt angle with respect to the optical axis AX can be changed and the lens element can be moved in the optical axis AX direction.
As the projection lens PL, a telecentric lens on both sides (or one side) is used.
【００２１】レチクルステージ１４は、投影レンズＰＬ
の光軸ＡＸの直交面上を２次元方向に移動可能に構成さ
れていると共に、光軸ＡＸと平行な軸回りに所定角度範
囲で回動可能に構成されている。このレチクルステージ
１４は図示しない駆動系により駆動されるようになって
いる。また、このレチクルステージ１４は、正方形状と
され、その上面にはレチクルＲを保持するための４つの
保持部材２６が設けられている。これらの４つの保持部
材２６は、レチクルＲがアライメントされた状態では、
図２（Ｂ）の平面図に示されるように、レチクルＲのＸ
方向に所定距離離れたＹ方向両端寄りの位置に左右対称
となるように、Ｙ方向に延設されている。これにより、
４つの保持部材２６によって図１における下面側に所望
のパターンが形成されたレチクルＲの両端部が一定の高
さで保持され、この保持状態ではレチクルＲのパターン
面の平均平面は投影レンズＰＬに関して感光基板２４の
表面と共役となっている。なお、レチクルＲの保持を確
実にするため、各保持部材２６が真空吸着等による所定
の保持力Ｐ（図３（Ａ）参照）によりレチクルＲを保持
するような構成にしても良い。The reticle stage 14 has a projection lens PL.
Is configured to be movable in a two-dimensional direction on a plane orthogonal to the optical axis AX, and is also configured to be rotatable about an axis parallel to the optical axis AX within a predetermined angle range. The reticle stage 14 is driven by a drive system (not shown). The reticle stage 14 has a square shape, and four holding members 26 for holding the reticle R are provided on the upper surface of the reticle stage 14. These four holding members 26, when the reticle R is aligned,
As shown in the plan view of FIG. 2B, X of the reticle R is
It extends in the Y direction so as to be bilaterally symmetrical at positions near both ends in the Y direction that are apart from each other by a predetermined distance in the direction. This allows
Both ends of the reticle R having a desired pattern formed on the lower surface in FIG. 1 are held at a constant height by the four holding members 26. In this holding state, the average plane of the pattern surface of the reticle R is related to the projection lens PL. It is conjugated with the surface of the photosensitive substrate 24. Note that, in order to ensure the holding of the reticle R, each holding member 26 may be configured to hold the reticle R by a predetermined holding force P (see FIG. 3A) by vacuum suction or the like.
【００２２】更に、レチクルステージ１４上の各一対の
保持部材２６、２６相互間には、前述した距離センサ１
６が、Ｙ方向の両端にほぼＸ方向（以下、適宜「所定の
一方向」と呼ぶ）に沿って延設されている（図２（Ｂ）
参照）。Further, the distance sensor 1 described above is provided between each pair of holding members 26, 26 on the reticle stage 14.
6 extend substantially along the X direction (hereinafter, appropriately referred to as “predetermined one direction”) at both ends in the Y direction (FIG. 2B).
reference).
【００２３】各距離センサ１６は、実際には、図２
（Ａ）に示されるように、ほぼＸ方向に沿って所定間隔
で配置された複数のレーザ変位計１６Ａ、１６Ａ……に
よって構成されている。各レーザ変位計１６Ａは、ＰＳ
Ｄ（半導体光位置検出器）を有し、光学的三角測距方式
の原理により対象物で反射されたレーザ光がＰＳＤ上で
スポットを結び、その位置（入射角度）に応じた検出信
号を出力する。即ち、これらのレーザ変位計１６Ａ、１
６Ａ……は、基準面ＳＬからレチクルＲのパターン面
（下面）ＰＡまでの距離に応じた検出信号を出力する。Each distance sensor 16 is actually
As shown in (A), it is composed of a plurality of laser displacement meters 16A, 16A, ... Arranged at a predetermined interval substantially along the X direction. Each laser displacement meter 16A is PS
It has a D (semiconductor optical position detector), and the laser light reflected by the object forms a spot on the PSD by the principle of the optical triangulation method, and outputs a detection signal according to its position (incident angle). To do. That is, these laser displacement meters 16A, 1
6A ... Outputs a detection signal according to the distance from the reference surface SL to the pattern surface (lower surface) PA of the reticle R.
【００２４】前記信号処理部１８は、この距離センサ１
６からの検出信号に所定の信号処理を施して各レーザ変
位計１６Ａが配置された各計測点における基準平面ＳＬ
からレチクルＲのパターン面ＰＡまでの距離情報を出力
する。The signal processing unit 18 uses the distance sensor 1
Reference plane SL at each measurement point where each laser displacement meter 16A is arranged by subjecting the detection signal from 6 to predetermined signal processing
To the pattern surface PA of the reticle R are output.
【００２５】演算部２０は、いわゆるマイクロコンピュ
ータ等で構成され、信号処理部１８から送られて来た各
計測点の距離情報に基づいて、後述するようにしてレチ
クルパターン面上に形成されたパターンの所定の一方向
の変形量（位置ずれ量）を算出する。The calculation unit 20 is composed of a so-called microcomputer or the like, and based on the distance information of each measurement point sent from the signal processing unit 18, a pattern formed on the reticle pattern surface as described later. A predetermined unidirectional deformation amount (positional shift amount) of is calculated.
【００２６】倍率補正コントローラ２２は、前述した投
影レンズＰＬを構成する特定の複数のレンズエレメント
の傾斜を調整したり、光軸方向に駆動して投影レンズＰ
Ｌの結像特性（主として倍率）を補正するためのもの
で、前記所定の一方向の変形量を対応する補正量に換算
し、この補正量に応じて図示しない前記特定の複数のレ
ンズエレメントの駆動系を制御する。本実施例ではこの
倍率補正コントローラ２２と前記特定の複数のレンズエ
レメントの駆動系とによって、投影レンズＰＬの倍率を
Ｘ方向、Ｙ方向独立で調整可能な補正手段が構成されて
いる。複数のレンズエレメントの駆動系は、例えば、特
開平４−１９２３１７号公報に開示されるように、伸縮
可能な駆動素子等を含んで構成されている。The magnification correction controller 22 adjusts the inclinations of a plurality of specific lens elements forming the projection lens PL, or drives the projection lens PL in the optical axis direction to project the projection lens P.
It is for correcting the image forming characteristic (mainly magnification) of L, and converts the predetermined deformation amount in one direction into a corresponding correction amount, and according to the correction amount, a plurality of specific lens elements (not shown) Control the drive system. In this embodiment, the magnification correction controller 22 and the drive system for the specific plurality of lens elements constitute a correction means capable of independently adjusting the magnification of the projection lens PL in the X and Y directions. The drive system of the plurality of lens elements is configured to include an expandable / contractible drive element and the like, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-192317.
【００２７】次に、上記装置１０の動作を演算部２０に
おけるレチクルＲのパターンの位置ずれ量の算出及びこ
れに基づく倍率補正を中心として説明する。Next, the operation of the apparatus 10 will be described focusing on the calculation of the positional deviation amount of the pattern of the reticle R in the calculation unit 20 and the magnification correction based on the calculation.
【００２８】レチクルＲがレチクルステージ１４上の４
つの保持部材２６によって保持されると、図３（Ａ）に
示されるように、レチクルＲには自重Ｗ（及び保持力
Ｐ）によってパターン面ＰＡがＸ軸方向に沿って凸状に
湾曲する撓みが生じ、これに伴なってパターン面ＰＡ上
のパターンには、図３（Ｂ）に矢印で示されるようなＸ
方向の位置ずれを生じる。この位置ずれは、図３（Ｂ）
のようなＸＹ座標を考えると、Ｙ軸に対称に生じ、第
１、４象限は正の方向、第２、３象限は負の方向、即ち
パターン面ＰＡがＸ軸方向に沿って両側に伸びる方向に
パターンの位置ずれが生じる。この位置ずれは、Ｙ軸上
が零でＸ軸方向の正・負両方向に絶対値が大きくなるに
従って大きくなる。なお、図３（Ａ）では自重Ｗが重心
位置に作用する集中荷重として示されているが、実際に
は分布荷重であり、従ってレチクルＲには分布荷重を受
けた両端支持梁に近似した変形（撓み）が生じる。The reticle R is placed on the reticle stage 14 at 4
When the reticle R is held by one holding member 26, the reticle R is bent by its own weight W (and holding force P) so that the pattern surface PA is curved in a convex shape along the X-axis direction, as shown in FIG. Occurs, and the pattern on the pattern surface PA is accompanied by X as indicated by an arrow in FIG. 3B.
A positional shift in the direction occurs. This positional shift is shown in FIG.
, The quadrants are symmetrical with respect to the Y axis, and the first and fourth quadrants are in the positive direction, the second and third quadrants are in the negative direction, that is, the pattern surface PA extends to both sides along the X axis direction. The pattern is displaced in the direction. This positional deviation increases as the absolute value increases in both the positive and negative directions of the X axis and zero on the Y axis. In FIG. 3 (A), the own weight W is shown as a concentrated load acting on the center of gravity, but it is actually a distributed load, and therefore the reticle R is deformed in a manner similar to a double-ended support beam subjected to a distributed load. (Deflection) occurs.
【００２９】距離センサ１６では、各計測点における基
準面ＳＬからレチクルＲのパターン面ＰＡまでの距離を
計測し、この距離ｚ1 、ｚ2 、ｚ3 、……の情報が信号
処理部１８から演算部２０に送出される。The distance sensor 16 measures the distance from the reference plane SL to the pattern surface PA of the reticle R at each measurement point, and the information of the distances z 1 , z 2 , z 3 , ... It is sent to the arithmetic unit 20.
【００３０】演算処理部２０では、この距離ｚ1 、
ｚ2 、ｚ3 、……を一定値（図３（Ａ）に示される保持
部材２６の基準面ＳＬからパターン面ＰＡまでの高さ
Ｈ）からそれぞれ減じて各計測点における撓みを求め
る。この各計測点における撓みを、ＸＺ直交座標上にプ
ロットして、２次（あるいは４次）の回帰曲線で近似し
て撓み曲線の方程式ｚ＝ｆ（Ｘ）を求める。In the arithmetic processing section 20, this distance z 1 ,
z 2, z 3, subtracting each ...... from a constant value (the height H from the reference plane SL of the holding member 26 to the pattern surface PA shown in FIG. 3 (A)) determine the deflection at each measuring point. The flexure at each measurement point is plotted on the XZ orthogonal coordinates and approximated by a quadratic (or quartic) regression curve to obtain the flexure curve equation z = f (X).
【００３１】図４には、撓み曲線ｚ＝ｆ（Ｘ）を求めた
後に、パターン面ＰＡのＸ方向の変形量、即ちパターン
の位置ずれ量Δｘの求め方を説明するための図が示され
ている。FIG. 4 is a diagram for explaining how to obtain the amount of deformation of the pattern surface PA in the X direction, that is, the amount of positional deviation Δx of the pattern after obtaining the bending curve z = f (X). ing.
【００３２】即ち、この図４に示されるように、任意の
Ｘ座標における位置ずれ量をΔｘとすれば、ｘ＝ａのＡ
点における位置ずれ量Δａは、以下の式（１）で近似で
きる。That is, as shown in FIG. 4, if the positional deviation amount at an arbitrary X coordinate is Δx, A of x = a
The positional deviation amount Δa at the point can be approximated by the following equation (1).
【００３３】[0033]
【数１】 Δａ＝Ｋ・［ｄｆ（ｘ）／ｄ（ｘ）・ｆ（ｘ）］x=a ………（１） ここで、Ｋは比例定数である。## EQU1 ## Δa = K [df (x) / d (x) f (x)] x = a (1) where K is a proportional constant.
【００３４】演算部２０では、信号処理部２０から送ら
れて来た各計測点の距離情報ｚ1 、ｚ2 、ｚ3 、……に
基づいて、上記の如くしてＸ軸上のパターンの位置ずれ
量を求める。In the calculation section 20, based on the distance information z 1 , z 2 , z 3 , ... Of the measuring points sent from the signal processing section 20, the pattern on the X-axis is calculated as described above. Find the amount of displacement.
【００３５】倍率補正コントローラ２２では、このパタ
ーンの位置ずれ量をこれに対応する投影光学系ＰＬの倍
率補正量に換算し、この倍率補正量に応じて前記特定の
レンズエレメントの駆動系を制御して投影光学計ＰＬの
結像特性（主としてＸ軸方向の倍率）を補正する。これ
により、レチクルＲ上に露光光が照射されると、投影レ
ンズＰＬを介して感光基板２４上にＸ方向の位置ずれが
補正されたパターンの像、即ちレチクルＲ上のパターン
を所定の倍率で縮小した同一形状の像が形成される。The magnification correction controller 22 converts the positional deviation amount of this pattern into the corresponding magnification correction amount of the projection optical system PL, and controls the drive system of the specific lens element according to the magnification correction amount. Then, the imaging characteristic of the projection optical meter PL (mainly the magnification in the X-axis direction) is corrected. As a result, when the reticle R is irradiated with the exposure light, the image of the pattern in which the positional deviation in the X direction is corrected on the photosensitive substrate 24 via the projection lens PL, that is, the pattern on the reticle R at a predetermined magnification. A reduced image of the same shape is formed.
【００３６】以上説明したように本実施例によると、基
準面ＳＬからレチクル・ステージ１４上に保持されたレ
チクルＲのパターン面ＰＡまでの距離を所定の一方向
（Ｘ軸方向）に沿って複数点で計測することにより、レ
チクルＲの所定の一方向のたわみ量を間接的に計測し、
これに基づいてパターン面の所定の一方向の変形量、即
ちパターンの所定の一方向の位置ずれ量を算出し、この
位置ずれ量を投影レンズＰＬの倍率補正コントローラ２
２にフィードバックすることによって、レチクルＲ上に
描画されたパターンを撓みによるパターン変形を補正し
た上で、より正確に感光基板上に転写することが可能に
なる。As described above, according to the present embodiment, the distance from the reference surface SL to the pattern surface PA of the reticle R held on the reticle stage 14 is set to a plurality of distances along a predetermined one direction (X-axis direction). By measuring at a point, the amount of deflection of the reticle R in one predetermined direction is indirectly measured,
Based on this, a predetermined unidirectional deformation amount of the pattern surface, that is, a predetermined unidirectional positional deviation amount of the pattern is calculated, and this positional deviation amount is calculated by the magnification correction controller 2 of the projection lens PL.
By feeding back to 2, the pattern drawn on the reticle R can be more accurately transferred onto the photosensitive substrate after correcting the pattern deformation due to bending.
【００３７】なお、本実施例では、結像状態を補正する
手段として、投影レンズＰＬを構成するレンズエレメン
トの光軸ＡＸに対する傾斜角度を調整したり、光軸ＡＸ
方向に駆動したりするタイプの補正手段を採用する場合
を例示したが、これに代えて、投影レンズＰＬを構成す
るレンズエレメント相互間の気密空間の圧力を調整した
り、あるいは平行平板ガラスを投影レンズの上方又は下
方に設置し、内部をコントロールすることによりガラス
を撓ませる方法等が考えれる。しかし、これらの方法で
は空間の気体の屈折率が変わるため、像の倍率は等方的
に変化するので、主として所定の一方向の倍率を調整す
る本実施例のような場合には不適であり、本実施例の方
法を採用することが望ましい。あるいは、本実施例の方
法とこれらの方法を適宜組み合わせて採用してもよい。In this embodiment, as means for correcting the image formation state, the inclination angle of the lens element forming the projection lens PL with respect to the optical axis AX is adjusted, and the optical axis AX is adjusted.
Although the case of adopting the correction means of driving in the direction has been exemplified, instead of this, the pressure of the airtight space between the lens elements forming the projection lens PL is adjusted, or the parallel flat glass is projected. A method of bending the glass by installing the lens above or below the lens and controlling the inside can be considered. However, in these methods, since the refractive index of the gas in the space changes, the magnification of the image changes isotropically, which is unsuitable mainly in the case of this embodiment in which the magnification in a predetermined one direction is adjusted. It is desirable to adopt the method of this embodiment. Alternatively, the method of this embodiment and these methods may be appropriately combined and employed.
【００３８】また、上記実施例では、Ｘ方向、Ｙ方向の
倍率を独立して補正することができる補正手段を採用す
る場合を例示したが、ＸＹ方向独立の補正機能を有しな
い場合には、算出された一方向（Ｘ方向）の倍率補正値
の１／２倍の値をＹ方向の倍率補正値としたり、あるい
は上記Δｘ、Δｙ（＝０）の２つのパラメータから倍率
補正値を算出し倍率補正コントローラ２２にて投影光学
系ＰＬの結像特性を変化させるようにすれば良い。この
ようにしても、それによってレチクルＲ上に描画されて
いるパターンを忠実にプレート等の感光基板２４上に転
写することが可能である。Further, in the above embodiment, the case where the correction means capable of independently correcting the magnification in the X direction and the Y direction is adopted has been exemplified, but when the correction function independent of the XY directions is not provided, A value that is 1/2 the calculated magnification correction value in one direction (X direction) is used as the Y direction magnification correction value, or the magnification correction value is calculated from the two parameters Δx and Δy (= 0). The magnification correction controller 22 may change the image forming characteristic of the projection optical system PL. Even in this way, it is possible to faithfully transfer the pattern drawn on the reticle R onto the photosensitive substrate 24 such as a plate.
【００３９】なお、上記実施例では、レチクルステージ
１４上に複数のレーザ変位計１６Ａから成る距離センサ
１６を２つ設ける場合について例示したが、図５に示さ
れるように、レチクルステージ１４のみでなく、レチク
ル・チェンジャー２８上にも保持部材２６及び距離セン
サ１６をレチクルステージ１４上と同様にして設けても
よい。このようにすれば、レチクルチェンジャー２８上
に保持されたレチクルＲの撓み量ひいては倍率補正値
を、同様にして算出することが出来る。In the above embodiment, the case where two distance sensors 16 each composed of a plurality of laser displacement gauges 16A are provided on the reticle stage 14 has been exemplified, but as shown in FIG. The holding member 26 and the distance sensor 16 may be provided on the reticle changer 28 in the same manner as on the reticle stage 14. By doing so, the amount of deflection of the reticle R held on the reticle changer 28 and thus the magnification correction value can be calculated in the same manner.
【００４０】更には、図６（Ａ）に示されるように、装
置手前側と奥側で１つづつ計２つのレーザ変位計１６Ａ
を設け、これらのレーザ変位計１６Ａを矢印Ａで示され
るように走査するように構成することも可能であり、こ
のようにしても上記実施例と同等の効果を得ることがで
きる。Further, as shown in FIG. 6A, two laser displacement gauges 16A are provided, one on the front side and one on the back side of the apparatus.
Can be provided, and these laser displacement gauges 16A can be configured to scan as shown by arrow A. Even in this case, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
【００４１】あるいは、図６（Ｂ）に示されるように、
レチクルＲを保持部材２６上に保持した時、最大撓みが
生じると推測されるレチクルＲの中心（保持部材２６相
互間隔の中心）でかつ装置手前側と奥側の各１ケ所のス
テージ上の位置に、レーザ変位計１６Ａ等の距離センサ
を設けても良い。この場合には、端末条件と荷重分布条
件とから定まる撓み曲線の一般方程式（未定係数を含
む）を予め用意し、中心位置に設けられたレーザ変位計
１６Ａによって直接あるいは間接的に測定された最大た
わみ量から未定係数を決定して撓み曲線の方程式を決定
し、これに基づいて倍率補正値を算出するようにすれば
良い。Alternatively, as shown in FIG.
Positions on the stage at the center of the reticle R (center of the mutual spacing between the holding members 26), which is presumed to cause the maximum deflection when the reticle R is held on the holding member 26, and at each of the front side and the back side of the apparatus Further, a distance sensor such as the laser displacement meter 16A may be provided. In this case, a general equation (including an undetermined coefficient) of the deflection curve determined from the terminal condition and the load distribution condition is prepared in advance, and the maximum measured directly or indirectly by the laser displacement meter 16A provided at the center position. It suffices to determine an undetermined coefficient from the amount of deflection, determine the equation of the bending curve, and calculate the magnification correction value based on this.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスクの撓みによって生じるパターンの変形の影響を取
り除いた状態で、マスク上のパターンを投影光学系を介
して感光基板上に転写することが可能となることから、
マスク上に描画されているパターンの像を忠実に感光基
板上に形成することができるという従来にない優れた効
果がある。As described above, according to the present invention,
Since the pattern on the mask can be transferred onto the photosensitive substrate via the projection optical system in a state where the influence of the deformation of the pattern caused by the bending of the mask is removed,
There is an unprecedented excellent effect that the image of the pattern drawn on the mask can be faithfully formed on the photosensitive substrate.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】一実施例に係る投影露光装置の概略構成を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment.
【図２】（Ａ）は図１のレチクルステージ部分の正面
図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。2A is a front view of the reticle stage portion of FIG. 1, and FIG. 2B is a plan view of FIG.
【図３】（Ａ）は自重（及び保持力）によって撓んだ状
態のレチクルを示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）に対応する
レチクルパターン面上のパターンの位置ずれを示す図で
ある。FIG. 3A is a front view showing the reticle bent by its own weight (and holding force), and FIG. 3B is a diagram showing a positional deviation of the pattern on the reticle pattern surface corresponding to FIG. 3A. .
【図４】撓み曲線に基づいてレチクル上のパターンの位
置ずれ量を算出する方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating a positional deviation amount of a pattern on a reticle based on a bending curve.
【図５】変形例を示す図であって、レチクル・チェンジ
ャー上に距離センサを配置した投影露光装置の概略構成
を示す斜視図である。FIG. 5 is a view showing a modified example, and is a perspective view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus in which a distance sensor is arranged on a reticle changer.
【図６】他の変形例を示す図であって、（Ａ）は距離セ
ンサとして所定の一方向に移動可能なレーザ変位計を設
けた場合のレチクルステージ部分の正面図、（Ｂ）はレ
チクルの撓みが最大となる位置に固定のレーザ変位計を
設けた場合のレチクルステージ部分の正面図である。6A and 6B are views showing another modification, in which FIG. 6A is a front view of a reticle stage portion when a laser displacement meter movable in a predetermined direction is provided as a distance sensor, and FIG. 6B is a reticle. FIG. 6 is a front view of a reticle stage portion when a fixed laser displacement meter is provided at a position where the bending of the laser beam is maximum.
１０ 投影露光装置
１４ レチクルステージ（マスクステージ）
１６ 距離センサ（検出手段）
２０ 演算部（演算手段）
２２ 倍率補正コントローラ（倍率補正手段、補正手
段）
２４ 感光基板
Ｒ レチクル（マスク）
ＰＬ 投影レンズ（投影光学系）10 Projection Exposure Device 14 Reticle Stage (Mask Stage) 16 Distance Sensor (Detection Unit) 20 Calculator (Calculation Means) 22 Magnification Correction Controller (Magnification Correction Means, Correction Means) 24 Photosensitive Substrate R Reticle (Mask) PL Projection Lens (Projection) Optical system)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−36987（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−41344（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−130711（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−152191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74334（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291112（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 Continuation of front page (56) Reference JP-A-6-36987 (JP, A) JP-A-5-41344 (JP, A) JP-A-4-130711 (JP, A) JP-A-5-152191 (JP , A) JP 61-74334 (JP, A) JP 5-291112 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 521
Claims (5)
形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に
転写する投影露光装置であって、 前記マスクステージに保持されたマスクの面内の所定方
向に沿った撓みに関連する物理量を検出する検出手段
と； 前記検出手段で検出された物理量に基づいて前記所定方
向に沿って前記マスクのパターンに生じる変形量を算出
する演算手段と； 前記演算手段の演算結果に基づいて前記投影光学系の結
像特性を補正する補正手段とを有する投影露光装置。1. A projection exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask held on a mask stage onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein: Detecting means for detecting a physical quantity related to bending along a predetermined direction; computing means for calculating the amount of deformation of the mask pattern along the predetermined direction based on the physical quantity detected by the detecting means; A projection exposure apparatus comprising: a correction unit that corrects the image formation characteristic of the projection optical system based on the calculation result of the calculation unit.
の一方の面までの距離を計測する手段であることを特徴
とする請求項１記載の投影露光装置。2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the detection unit is a unit that measures a distance from a reference surface to one surface of the mask.
れた撓みに関連する物理量に基づいて前記マスクの所定
方向に沿って生じる撓み曲線を近似的に求め、この撓み
曲線に基づいて前記所定方向に沿って前記マスクのパタ
ーンに生じる変形量を算出することを特徴とする請求項
１又は２記載の投影露光装置。3. The calculation means approximately obtains a bending curve generated along a predetermined direction of the mask based on a physical quantity related to the bending detected by the detecting means, and the predetermined curve is obtained based on the bending curve. 3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a deformation amount generated in the pattern of the mask is calculated along the direction.
て前記感光基板上に転写される像の少なくとも前記所定
方向の倍率を補正する倍率補正手段であることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれかに記載の投影露光装
置。4. The correction unit is a magnification correction unit that corrects at least a magnification of an image transferred onto the photosensitive substrate via the projection optical system in at least the predetermined direction. The projection exposure apparatus according to any one of 3 above.
するレンズエレメントのうち特定のレンズエレメントをSelect a specific lens element
移動させて、前記投影光学系の結像特性を補正することMoving to correct the imaging characteristics of the projection optics
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の投影Projection according to any one of claims 1 to 4, characterized in that
露光装置。Exposure equipment.
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