JP2000021717A

JP2000021717A - 露光量制御方法及び露光装置

Info

Publication number: JP2000021717A
Application number: JP10184221A
Authority: JP
Inventors: Ken Ozawa; 謙小澤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】パルス光源を用いて露光を行う場合の露光量
制御精度を向上できる露光量制御方法を提供する。【解決手段】エキシマレーザ光源１からのパルス光が
フライアイレンズ５に導かれ、フライアイレンズ５から
射出されるパルス光の一部がインテグレータセンサ２５
に入射し、残りの大部分のパルス光がレチクル１１に照
射され、そのパルス光のもとでレチクル１１のパターン
の像が投影光学系１３を介してウエハ１４上に走査露光
される。インテグレータセンサ２５を介してウエハ１４
上でのパルスエネルギーを検出し、この検出結果に基づ
いて次のパルス発光時のエキシマレーザ光源１の印加電
圧を設定し、この目標値に基づいてエキシマレーザ光源
１にパルス発光を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）又は薄膜磁気
ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中で、マス
クパターンを基板上に転写する際にその基板に対する露
光量を制御するための露光量制御方法に関し、特に露光
ビームとしてパルスビームを用いる露光装置に使用して
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の投影露光装置では、露光量制御を
行うために、感光材料が塗布されたウエハ（又はガラス
プレート等）への露光中に露光光から分岐された光束を
受光するための光電変換素子よりなるインテグレータセ
ンサが配置されており、このインテグレータセンサを介
して間接的にウエハ上での露光量が検出されていた。そ
して、従来のステッパーのような一括露光型の投影露光
装置での露光量制御としては、露光光源として超高圧水
銀ランプのような連続光源、又はエキシマレーザ光源の
ようなパルスレーザ光源の何れを使用する場合でも、基
本的にはカットオフ制御が行われていた。

【０００３】これに対して、露光光源としてパルスレー
ザ光源を用いる場合においては、パルス光毎にエネルギ
ーのばらつきを有するため、或る一定数（以下「最小露
光パルス数」と呼ぶ）以上の複数のパルス光で露光する
ことにより、所望の露光量制御精度再現性を得ていた。
この場合、例えば高感度レジストを露光する際には、目
標露光量が小さいため、パルスレーザ光源からのレーザ
光をそのまま使用したのでは、最小露光パルス数以上で
の露光ができなくなる。このように目標露光量が小さい
ときには、例えばレーザ光源自体の出力を低下させる
か、又は光路に設置された減光部材を介してパルス光を
減光することにより、最小露光パルス数以上のパルス数
で露光できるようにしていた。

【０００４】これに対して、ステップ・アンド・スキャ
ン方式のような走査露光型の投影露光装置では、ウエハ
上の１点だけに着目した露光量制御が適用できないた
め、上述のカットオフ制御が適用できない。そこで、従
来は第１の制御方式として、単純に各パルス光の光量を
積算して露光量制御を行う方式（オープン露光量制御方
式）が使用されていた。また、第２の制御方式として、
特開平６−２５２０２２号公報で開示されているよう
に、ウエハ上で走査方向に対してスリット状の露光領域
（照野フィールド）に含まれる領域に対する積算露光量
をパルス光毎にリアルタイムで計測し、その積算露光量
に基づいて次のパルス光の目標エネルギーを個別に算出
して、各パルス光のエネルギーを制御する方式（パルス
毎露光量制御方式）も使用されていた。

【０００５】前者の第１の制御方式においては、所望の
露光量制御の直線性を得るために次の関係が成立するよ
うに、即ち、露光パルス数が整数になるように、パルス
エネルギーを微調する必要がある。（目標露光量）＝（パルス数）×（１パルスの平均エネ
ルギー）ここで、１パルスの平均エネルギーは露光直前にインテ
グレータセンサにて計測される値である。この制御方式
を使用するためには、パルスエネルギーの微変調を行う
必要があるが、そのためにパルスレーザ光源自体の出力
を微変調する方法が提案されている。

【０００６】また、その第１の制御方式では、露光動作
の前に１パルスのエネルギー量を微変調し、露光自体は
複数パルスの露光による平均化を行って、ショット内積
算露光量均一性を所望の値以下に抑えていた。このよう
なオープン露光量制御方式では、積算露光量のばらつき
の低減効果は統計的に１／Ｎ^1/2(Ｎは１点当たりの露光
パルス数）である。即ち、パルス光間の各パルスエネル
ギーのばらつき量をδｐ、平均値をｐとすると、パルス
光間のエネルギーのばらつき（統計的分散）が小さくな
るようにパルスエネルギーを制御したときのＮパルス積
算後の露光量のばらつきは、（δｐ／ｐ）／Ｎ^1/2と表
わすことができる。

【０００７】これに対して、後者の第２の制御方式（パ
ルス毎露光量制御方式）では、パルス発光毎にパルスエ
ネルギーを微調することによって、積算露光量のばらつ
きを１／Ｎ^1/2よりも小さくすることができる。更に、
パルスレーザ光源のエネルギー制御を、例えば連続する
或る単位時間毎の積算パルスエネルギーが一定になるよ
うにリアルタイムでフィードバック制御して行うことに
よって、Ｎパルス露光後の積算露光量のばらつきとして
（δｐ／ｐ）／Ｎに近い高い精度が得られることが分か
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の走査
露光型の投影露光装置において、複数パルス毎、又は各
パルス毎にパルスレーザ光のエネルギーを微調整する場
合に、パルスレーザ光源自体の出力を微調整する方法も
使用されていた。この場合に従来の制御方式では、照明
系中に配置されたインテグレータセンサとは別に、パル
スレーザ光源の出力部に光電変換素子よりなるエネルギ
ーモニタが配置され、パルスレーザ光源の出力はそのエ
ネルギーモニタの出力をフィードバックすることによっ
て可変の目標値に設定されていた。そして、一例として
予めインテグレータセンサの出力とエネルギーモニタの
出力との相関関係が実測されて記憶されており、露光時
には、インテグレータセンサの出力に基づいて設定され
る目標露光量がエネルギーモニタの目標出力に換算さ
れ、このように換算された目標出力がパルスレーザ光源
に供給され、パルスレーザ光源ではエネルギーモニタの
出力がその目標出力となるようにパルスエネルギーが制
御されていた。

【０００９】このような制御方法は、インテグレータセ
ンサの出力とエネルギーモニタの出力との相関関係が実
質的に不変である場合には、高い露光量制御精度が得ら
れる。しかしながら、実際にはインテグレータセンサの
出力とエネルギーモニタの出力との相関関係（例えば比
例係数）は、次のような要因によって露光中に変動する
ことがある。

【００１０】（イ）ウエハ上の露光位置を変えるために
ウエハステージが移動したときの、レーザ光源と露光装
置本体部との間で生じる光軸ずれによる、レーザ光源か
らインテグレータセンサまでのエネルギー伝搬効率の変
動。これは主にウエハ上の異なるショット領域に露光す
る間に発生する。（ロ）ウエハ上のショット領域内、及びショット領域間
で発生する照明光学系内の光学部材の透過率、又は反射
率の変動。

【００１１】（ハ）随時発生する両センサの出力の直線
性の相対的ずれ。これらの要因によって両センサの出力
の相関関係が露光中に変動すると、インテグレータセン
サの出力に基づいてエネルギーモニタの目標出力を設定
する方式では、実際の露光量が次第に目標値から外れる
ため、露光量制御精度が低下する恐れがあった。今後、
半導体素子の集積度が一層向上するにつれて、露光量制
御精度を更に高めることが求められているため、そのよ
うな２つのセンサの出力の相関関係の経時変化による露
光量制御精度の低下を抑制する必要がある。

【００１２】本発明は斯かる点に鑑み、パルス光源を用
いて露光を行う場合の露光量制御精度を向上できる露光
量制御方法を提供することを第１の目的とする。更に本
発明は、パルス光源を用いて走査露光を行う場合の露光
量制御精度を向上できる露光量制御方法を提供すること
を第２の目的とする。更に本発明は、そのような露光量
制御方法を使用できる露光装置を提供することをも目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による露光量制御
方法は、パルスエネルギー源（１ａ）からパルス発光さ
れる露光ビームでマスク（１１）を照明し、そのマスク
のパターンを基板（１４）上に露光する際に、その基板
に対する積算露光量を制御するための露光量制御方法に
おいて、その基板の露光中にその基板上でのその露光ビ
ームのエネルギーを直接、又は間接的に継続して検出
し、この検出結果に基づいてそのパルスエネルギー源
（１ａ）の出力を所定数のパルス発光毎に制御するもの
である。

【００１４】斯かる本発明によれば、例えば露光装置の
照明光学系中に露光ビームから分岐されたビームを受光
する光電変換素子よりなるエネルギーセンサ（２５）を
配置しておき、このエネルギーセンサを用いてその基板
上での露光ビームのエネルギー（露光量）を間接的に継
続して（各パルス発光毎に）検出する。そして、そのエ
ネルギーセンサの検出結果を直接そのパルスエネルギー
源にフィードバックして、そのパルスエネルギー源の次
のパルス発光の出力を制御する。即ち、そのエネルギー
センサの検出結果に基づいて、例えば走査露光型の露光
装置であれば、一例として所定の単位パルス数当たりの
積算露光量が一定になるように次のパルス発光時の目標
パルスエネルギーを定め、この目標パルスエネルギーに
応じてそのパルスエネルギー源の出力を制御する。

【００１５】この場合、仮にそのパルスエネルギー源か
ら出力された直後のパルスエネルギーをモニタするため
の光電変換素子よりなる出力センサ（１ｃ）が設けられ
ていても、その出力センサの出力は例えばそのパルスエ
ネルギー源の出力が許容範囲内かどうかを確認するた
め、又は定期的にそのパルスエネルギー源の自己発振を
行い、その出力センサの出力を用いて自己診断を行うた
め等に使用される。従って、その出力センサの出力が露
光動作中に直接フィードバックされることはない。

【００１６】また、そのエネルギーセンサ（２５）によ
って基板上の露光量を常に高精度にモニタできるかに関
して、上記の２つのセンサの出力の相関関係の経時変化
の要因の内の（イ）パルスエネルギー源と露光本体部と
の間の光軸ずれ、及び（ロ）照明光学系内の光学部材の
透過率、又は反射率の変動は、主にその露光量センサ
（２５）よりも前段（パルスエネルギー源側）で発生す
るために、本発明では誤差要因とはならない。また、
（ハ）随時発生するそのエネルギーセンサの出力の直線
性のずれに起因する変動量は、（イ）、（ロ）に比べて
かなり小さいため、大きな誤差は発生しない。従って、
本発明によれば、そのエネルギーセンサ（２５）とその
出力センサ（１ｃ）との出力の相関関係が経時変化して
も、そのエネルギーセンサ（２５）の検出結果に基づい
て被露光基板に対する露光量制御が高精度に行われる。

【００１７】次に、本発明による第１の露光装置は、露
光ビームをパルス発光するパルスエネルギー源（１ａ）
を有し、その露光ビームでマスク（１１）を照明し、そ
のマスクのパターンを基板（１４）上に露光する露光装
置において、その基板の露光中にその基板上でのその露
光ビームのエネルギーを直接、又は間接的に継続して検
出するエネルギーセンサ（２５）と、そのエネルギーセ
ンサの検出結果に基づいてそのパルスエネルギー源の出
力を所定数のパルス発光毎に制御する制御系（１ｄ）
と、を有するものである。斯かる本発明によって本発明
の露光量制御方法が実施できる。

【００１８】この場合、更にその基板の露光中にそのエ
ネルギーセンサの出力をそのパルスエネルギー源（１
ａ）から出力された直後の露光ビームのパルスエネルギ
ーに換算して、その制御系に供給する演算器（２６）を
設け、その制御系は、この演算器によって換算されたパ
ルスエネルギーに基づいて、そのパルスエネルギー源か
ら出力された直後の露光ビームのパルスエネルギーが所
定の目標パルスエネルギーとなるように、そのパルスエ
ネルギー源の出力を制御することが望ましい。これによ
ってパルスエネルギー源用の制御系（１ｄ）の演算量が
少なくなり、応答速度が向上する。

【００１９】次に、本発明による第２の露光装置は、露
光ビームでマスク（１１）を照明し、そのマスクのパタ
ーンを基板（１４）上に露光する露光装置において、そ
の露光ビームをパルス発光するパルスエネルギー源
（１）と、その露光ビームのエネルギー情報を検出する
エネルギーセンサ（２５）とを有し、そのパルスエネル
ギー源（１）は、その基板の露光中にそのエネルギーセ
ンサで検出されたその露光ビームのエネルギー情報に関
する値に基づいて、次にパルス発光される露光ビームの
目標エネルギーを決定するものである。斯かる露光装置
によっても本発明の露光量制御方法が実施できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は、パルスエネル
ギー源としてエキシマレーザ光源を使用するステップ・
アンド・スキャン方式の投影露光装置において、露光量
制御を行う場合に本発明を適用したものである。

【００２１】図１は本例の投影露光装置を示し、この図
１において、エキシマレーザ光源１からパルス発光され
たレーザビームＬＢは、シリンダレンズやビームエキス
パンダ等で構成されるビーム整形光学系２により、後続
のフライアイレンズ５に効率よく入射するようにビーム
の断面形状が整形される。エキシマレーザ光源１として
は、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、又はＡｒＦ（波長１９
３ｎｍ）等のエキシマレーザ光源が使用できる。なお、
パルスエネルギー源として、Ｆ₂(波長１５７ｎｍ）等の
レーザ光源、金属蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調
波発生装置等のパルス光源、更には軟Ｘ線のような極端
紫外光（ＥＵＶ光）のビーム発生装置を使用する場合に
も本発明が適用できる。

【００２２】ビーム整形光学系２から射出されたレーザ
ビームＬＢは、エネルギー調整器としてのエネルギー粗
調器３に入射する。エネルギー粗調器３は、回転自在な
レボルバ上に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個の
ＮＤフィルタを配置したものであり、そのレボルバを回
転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する
透過率を１００％から複数段階で切り換えることができ
るように構成されている。なお、そのレボルバと同様の
レボルバを直列に２段配置し、２段のＮＤフィルタの組
み合わせによってより細かく透過率を調整できるように
してもよい。

【００２３】エネルギー粗調器３から射出されたレーザ
ビームＬＢは、光路折り曲げ用のミラーＭを介してフラ
イアイレンズ５に入射する。フライアイレンズ５は、後
述のレチクル１１を均一な照度分布で照明するために多
数の２次光源を形成する。フライアイレンズ５の射出面
には照明系の開口絞り（所謂σ絞り）６が配置され、そ
の開口絞り６内の２次光源から射出されるレーザビーム
（以下、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶ）は、反射率が小
さく透過率の大きなビームスプリッタ７に入射し、ビー
ムスプリッタ７を透過した露光ビームとしてのパルス照
明光ＩＬは、第１リレーレンズ８Ａを経て固定視野絞り
（固定レチクルブラインド）９Ａの矩形の開口部を通過
する。固定視野絞り９Ａは、レチクルのパターン面に対
する共役面の近傍に配置されている。また、固定視野絞
り９Ａの近傍に走査方向の位置及び幅が可変の開口部を
有する可動視野絞り９Ｂも配置され、スキャン方向の羽
根については、走査露光の開始時及び終了時にその可動
視野絞り９Ｂを介して照明領域を更に制限することによ
って、不要な部分への露光が防止される。

【００２４】固定視野絞り９Ａ、及び可動視野絞り９Ｂ
を通過したパルス照明光ＩＬは、第２リレーレンズ８
Ｂ、及びコンデンサレンズ１０を経て、レチクルステー
ジ１５上に保持されたレチクル１１上の矩形の照明領域
１２Ｒを均一な照度分布で照明する。レチクル１１上の
照明領域１２Ｒ内のパターンを投影光学系１３を介して
投影倍率α（αは例えば１／４，１／５等）で縮小した
像が、フォトレジストが塗布されたウエハ１４上の矩形
の露光領域（照野フィールド）１２Ｗに投影露光され
る。ウエハ１４は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon
on insulator)等のウエハ（wafer)である。以下、投影
光学系１３の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、その光軸Ａ
Ｘに垂直な平面内で照明領域１２Ｒに対するレチクル１
１の走査方向（即ち、図１の紙面に平行な方向）をＹ方
向、その走査方向に垂直な非走査方向をＸ方向として説
明する。

【００２５】このとき、レチクルステージ１５はレチク
ルステージ駆動部１８によりＹ方向に駆動される。レチ
クルステージ１５上に固定された移動鏡、及び外部のレ
ーザ干渉計１６により計測されるレチクルステージ１５
のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角がステージコントローラ
１７に供給され、ステージコントローラ１７は供給され
た座標等に基づいてレチクルステージ駆動部１８を介し
て、レチクルステージ１５の位置及び速度を制御する。

【００２６】一方、ウエハ１４は、不図示のウエハホル
ダを介してＺチルトステージ１９上に載置され、Ｚチル
トステージ１９はＸＹステージ２０上に載置されてい
る。ＸＹステージ２０は、Ｘ方向、Ｙ方向にウエハ１４
の位置決めを行うと共に、Ｙ方向にウエハ１４を等速移
動（走査）する。また、Ｚチルトステージ１９は、ウエ
ハ１４のＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整すると
共に、ＸＹ平面に対するウエハ１４の傾斜角を調整する
機能を有する。Ｚチルトステージ１９上に固定された移
動鏡、及び外部のレーザ干渉計２２により計測されるＸ
Ｙステージ２０のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角がステー
ジコントローラ１７に供給され、ステージコントローラ
１７は供給された座標等に基づいてウエハステージ駆動
部２３を介してＸＹステージ２０の位置、及び速度を制
御する。

【００２７】また、ステージコントローラ１７の動作
は、不図示の装置全体を統轄制御する主制御系によって
制御されている。そして、走査露光時には、レチクル１
１がレチクルステージ１５を介して、照明領域１２Ｒに
対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖ_Rで走査され
るのに同期して、ＸＹステージ２０を介してウエハ１４
は、露光領域１２Ｗに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）
に速度α・Ｖ_R（αはレチクル１１からウエハ１４に対
する投影倍率）で走査される。

【００２８】また、Ｚチルトステージ１９上のウエハ１
４の近傍に光電変換素子からなる照度むらセンサ２１が
常設され、照度むらセンサ２１の受光面はウエハ１４の
表面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ２１
としては、遠紫外域で感度があり、且つパルス照明光を
検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォ
トダイオード等が使用できる。照度むらセンサ２１の検
出信号が不図示のピークホールド回路、及びアナログ／
デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２
６に供給されている。

【００２９】図１において、ビームスプリッタ７で反射
されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２４を介してエ
ネルギーセンサとしての光電変換素子よりなるインテグ
レータセンサ２５で受光され、インテグレータセンサ２
５の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及び
Ａ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳ（digit)として露光コン
トローラ２６に供給される。インテグレータセンサ２５
の出力ＤＳと、ウエハ１４の表面（像面）上でのパルス
照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギー（露光
量）との相関係数は予め求められて露光コントローラ２
６内に記憶されている。露光コントローラ２６は、ステ
ージコントローラ１７からのステージ系の動作情報に同
期して、制御情報ＴＳをエキシマレーザ光源１に供給す
ることによって、エキシマレーザ光源１の発光タイミン
グ、及び発光パワー等を制御する。更に、露光コントロ
ーラ２６は、エネルギー粗調器３のＮＤフィルタを切り
換えることによって透過率を制御し、ステージコントロ
ーラ１７は、ステージ系の動作情報に同期して可動視野
絞り９Ｂの開閉動作を制御する。

【００３０】次に、本例の投影露光装置のミラーＭから
ＸＹステージ２０までの部材を含む露光本体部は、内部
に温度制御された所定の気体が供給されているチャンバ
内に収納されているため、その露光本体部とエキシマレ
ーザ光源１との配置につき図２を参照して説明する。図
２は、本例の投影露光装置の配置を示す断面図であり、
この図２において、クリーンルーム内の床上に防振台３
４Ａ，３４Ｂを介して露光本体部３５が設置され、露光
本体部３５を覆うようにチャンバ３３が設置されてい
る。即ち、チャンバ３３内の定盤３６上にウエハステー
ジ３８（図１のＺチルトステージ１９、及びＸＹステー
ジ２０に対応する）が移動自在に設置され、ウエハステ
ージ３８上にウエハ１４が載置されている。また、定盤
３６上に４脚のコラム３７が埋め込まれ、コラム３７の
底部の仕切り板に投影光学系１３が設置され、その上部
の仕切り板上にレチクル１１を保持するレチクルステー
ジ１５が移動自在に設置され、その上面に照明系４０
（図１の第１リレーレンズ８Ａからコンデンサレンズ１
０までの部材に対応する）が設置されている。また、照
明系４０の前方でそのコラム３７に固定された不図示の
支持部材に、ビームスプリッタ７、インテグレータセン
サ２５、フライアイレンズ５、及びミラーＭ等が設置さ
れ、ミラーＭまでレーザビームＬＢを導くようにコラム
３７の底部にミラー３９が設置されている。

【００３１】更に、チャンバ３３の側面に、図１のビー
ム整形光学系２及びエネルギー粗調器３が収納されたケ
ーシング３２と、エキシマレーザ光源１の機構部である
レーザ共振器１ａ、ビームスプリッタ１ｂ、及びエネル
ギーモニタ１ｃ（詳細後述）が収納されたケーシング３
１とが設置されている。そして、露光時にエキシマレー
ザ光源１から射出されたレーザビームＬＢは、ケーシン
グ３２を経てチャンバ３３内に入射した後、ミラー３９
及びミラーＭを介してフライアイレンズ５に入射し、フ
ライアイレンズ５から射出される光束の一部がインテグ
レータセンサ２５に入射している。

【００３２】次に、本例の露光量制御系の構成につき図
３を参照して説明する。図３は、図１の投影露光装置の
露光量制御系を示し、この図３のエキシマレーザ光源１
の内部において、パルスエネルギー源としてのレーザ共
振器１ａからパルス的に放出されたレーザビームは、透
過率が高く僅かな反射率を有するビームスプリッタ１ｂ
に入射し、ビームスプリッタ１ｂを透過したレーザビー
ムＬＢが外部に射出される。また、ビームスプリッタ１
ｂで反射されたレーザビームが、出力センサとしての光
電変換素子よりなるエネルギーモニタ１ｃに入射し、エ
ネルギーモニタ１ｃからの光電変換信号が、不図示のピ
ークホールド回路を介して出力ＥＳとして本発明の制御
系に対応するエネルギーコントローラ１ｄに供給されて
いる。エネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳに対応するエネ
ルギーの制御量の単位は（ｍＪ／pulse)である。エネル
ギーコントローラ１ｄは、後述のように本発明の演算器
としての露光コントローラ２６からの制御情報ＴＳに基
づいて高圧電源１ｅ内の電源電圧を設定し、これによっ
て、レーザ共振器１ａから射出されるレーザビームＬＢ
のパルスエネルギーが所定の値の近傍に設定される。

【００３３】この場合、エキシマレーザ光源１の１パル
ス当たりのエネルギーの平均値は通常、所定の中心エネ
ルギーＥ₀において安定化されているが、そのエネルギ
ーの平均値はその中心エネルギーＥ₀の上下の所定の可
変範囲（例えば±１０％程度）で制御できるように構成
されている。本例ではその可変範囲でパルスエネルギー
の微変調を行う。また、エキシマレーザ光源１内のビー
ムスプリッタ１ｂの外側には、露光コントローラ２６か
らの制御情報に応じてレーザビームＬＢを随時遮光する
ためのシャッタ１ｆも配置されている。

【００３４】本例の走査露光時の基本的な露光量制御動
作として、露光コントローラ２６は、インテグレータセ
ンサ２５の出力ＤＳを直接フィードバックすることによ
ってエキシマレーザ光源１の次のパルス発光時のパルス
エネルギーの目標値を設定する。即ち、例えばオペレー
タによって、まず図１のウエハ１４上のレジストの既知
の感度に応じて、ウエハ１４上の各点に対する積算露光
量の目標値である目標露光量Ｓ₀が定められると共に、
エキシマレーザ光源１のパルスエネルギーの既知のばら
つき、及び予め設定されている必要な露光量制御再現精
度よりウエハ１４上の各点に対するパルス照明光ＩＬの
最小露光パルス数Ｎ_minが定められている。

【００３５】これらのパラメータに基づいて露光コント
ローラ２６は、エネルギー粗調器３の透過率を最大にし
て、実際に例えば上記の中心エネルギーＥ₀の近傍でエ
キシマレーザ光源１に所定回数パルス発光を行わせて、
インテグレータセンサ２５を介してウエハ１４上での平
均的なパルスエネルギーＰを計測し、この計測結果でそ
の積算露光量の目標値Ｓ₀を割ることによって露光パル
ス数Ｎを求める。なお、実際にはＳ₀／Ｐは必ずしも整
数にはならないため、後述のようにＳ₀／Ｐを四捨五入
した値が使用される。しかしながら、ここでは簡単のた
め、Ｓ₀／Ｐが整数であるとして説明する。

【００３６】そして、求められた露光パルス数Ｎが既に
Ｎ_min以上であれば、そのまま露光に移行するが、露光
パルス数ＮがＮ_minより小さいときには、露光コントロ
ーラ２６は、その露光パルス数ＮがＮ_min以上となる範
囲で、かつ例えば最も大きな透過率を持つＮＤフィルタ
をエネルギー粗調器３中から選択し、選択されたＮＤフ
ィルタを設定する。選択された透過率をＴ_NDとすると、
露光パルス数Ｎは（Ｓ ₀／（Ｐ・Ｔ_ND））となる。実際
には、（Ｓ₀／（Ｐ・Ｔ_ND））も必ずしも整数とはなら
ないため四捨五入する必要があるが、ここでは簡単のた
めに（Ｓ₀／（Ｐ・Ｔ_ND））が整数であるとする。この
結果、１パルス当たりの目標エネルギーはＳ₀／Ｎとな
る。

【００３７】また、図１のウエハ１４上のスリット状の
露光領域１２Ｗの走査方向の幅（スリット幅）をＤ_W、
エキシマレーザ光源１の発振周波数をＦ_W、走査露光時
のウエハ１４の走査速度をＶ_Wとすると、パルス発光間
にウエハ１４が移動する間隔はＶ_W／Ｆ_Wであるため、
その露光パルス数Ｎは次式で表される。即ち、その露光
パルス数Ｎが得られるように、スリット幅Ｄ_W、及び発
振周波数Ｆ_W等を設定し直す必要がある。

【００３８】Ｎ＝Ｄ_W／（Ｖ_W／Ｆ_W) （１）ただし、通常そのスリット幅Ｄ_Wは一定であるため、
（１）式が成立するように発振周波数Ｆ_W、及び走査速
度Ｖ_Wの少なくとも一方が設定され、走査速度Ｖ _Wの情
報はステージコントローラ１７に供給される。その後の
走査露光時に露光コントローラ２６は、エネルギーコン
トローラ１ｄにパルス発光を開始する指令を発した後、
一例として発光パルス数がＮ_min（又は所定の数）に達
するまでは、インテグレータセンサ２５で検出されるウ
エハ１４上での各パルスエネルギーの平均値がＳ₀／Ｎ
となるように、レーザ共振器１ａに周波数Ｆ_Wでパルス
発光を行わしめる。これと並行して、露光コントローラ
２６は、各パルス照明光毎にインテグレータセンサ２５
からの出力ＤＳよりウエハ１４上での露光量Ｐ_iを求
め、この露光量Ｐ_iを積算して、ウエハ１４上での実際
の積算露光量（移動和）を求める。そして、発光パルス
数がＮ_minに達してからは、順次一連のＮ_minパルス分
の積算露光量（移動ウィンドウ）ＳＴが常に次の目標値
となるように、エネルギーコントローラ１ｄを介してレ
ーザ共振器１ａの次のパルス発光時の高圧電源１ｅの電
圧を制御する。Ｎ_minパルス分の時間は制御系にとって
の単位時間ともみなすことができる。なお、その電圧
は、レーザ共振器１ａ内のガスの状態、及びレーザ共振
器１ａの状態等を考慮して決定される。

【００３９】ＳＴ＝Ｎ_min・（Ｓ₀／Ｎ）（２）そして、図４に示すように、ｋ番目、（ｋ＋１）番目、
（ｋ＋２）番目、…のパルス発光時にはそれぞれそれま
でのＮ_minパルス分の積算露光量ＳＴが（２）式に近付
くように、高圧電源１ｅを制御して、エキシマレーザ光
源１における１パルス当たりのエネルギーの微調整を行
う。これによって、走査露光後のウエハ１４上の各点に
は、必要な露光量制御精度で目標値Ｓ₀となる積算露光
量が与えられる。

【００４０】このように本例では、インテグレータセン
サ２５の出力ＤＳに基づいてエキシマレーザ光源１の次
のパルス発光時の目標エネルギーを設定している。この
結果、仮に図２において、フライアイレンズ５に対して
入射するレーザビームＬＢの光軸ずれが生じても、ウエ
ハ１４上の各点では適正な露光量が得られる。この場
合、走査露光時のレチクル１１及びウエハ１４の走査方
向は、図２の紙面に平行な方向であり、例えばウエハ１
４上の各ショット領域への露光中にレチクルステージ１
５が左右に移動すると、コラム３７の傾斜角が周期的に
微妙に変化し、これに伴ってフライアイレンズ５の光軸
に対するレーザビームＬＢの光軸ずれ量が微妙に変化す
る。更に、ウエハ１４上の周辺のショット領域に露光を
行うために、ウエハステージ３８の平均位置が２点鎖線
で示す位置４１Ａに移動すると、コラム３７の傾斜角が
変化してミラー３９及びミラーＭの傾斜角も位置４１Ｂ
及び４１Ｃで示すように変化するため、レーザビームＬ
Ｂの光軸が位置４１Ｄで示すように、フライアイレンズ
５に対して比較的大きくずれることがある。このような
光軸のずれを、エキシマレーザ光源１と露光本体部３５
との間のレーザビームＬＢの光軸ずれと呼ぶ。

【００４１】このような光軸ずれが生じているときに、
図３のエキシマレーザ光源１に対して内部のエネルギー
モニタ１ｃの出力ＥＳを基準として一定出力でパルス発
光を行わせると、インテグレータセンサ２５を介して計
測されるウエハ１４上でのパルス毎の露光量Ｐ１_iのＮ
_minパルス毎の平均値は、図５（ａ）の曲線５１Ａ，５
１Ｂ，５１Ｃ，…，５１Ｄのようにショット内、ショッ
ト間において次第に変化してしまう。図５（ａ）〜
（ｃ）の横軸は露光開始からの経過時間ｔであり、曲線
５１Ａ〜５１Ｄは互いに異なるショット領域に露光する
際の露光量の変化を示している。

【００４２】これに対して、本例では実際にインテグレ
ータセンサ２５で計測されるウエハ１４上でのパルス発
光毎の露光量Ｐ_iが一定になるように、図５（ｂ）の曲
線５２Ａ〜５２Ｄに示すように、エキシマレーザ光源１
のパルス発光毎のパルスエネルギーの目標値Ｅ_iをフィ
ードバック制御している。曲線５２Ａ〜５２Ｄは、曲線
５１Ａ〜５１Ｄに対応する各ショット領域への露光中の
パルスエネルギーの目標値の変化を表している。この結
果、光軸ずれが生じても、最終的にウエハ１４上でのパ
ルス発光毎の露光量Ｐ_iは、図５（ｃ）に示すように目
標値の近傍でばらつくようになるため、走査露光後に必
要な露光量制御精度が得られる。同様に、図２におい
て、例えばミラーＭにおけるレーザビームＬＢに対する
反射率が経時変化して、エネルギーモニタ１ｃとインテ
グレータセンサ２５との出力の相関関係が変化するよう
な場合でも、インテグレータセンサ２５の出力を直接フ
ィードバックすることによって高い露光量制御精度が得
られる。

【００４３】上記のように本例では、エキシマレーザ光
源１の出力はインテグレータセンサ２５の出力ＤＳに基
づいて設定されているため、原理的にはエキシマレーザ
光源１内のエネルギーモニタ１ｃを使用する必要は無
い。しかしながら、単にインテグレータセンサ２５の出
力ＤＳのみを用いた場合には、例えば光軸ずれが大きく
なったときに、エキシマレーザ光源１の出力が可変範囲
の上限、又は下限に達したかどうかを正確に判定するこ
とが困難である。更に、実際には露光パルス数Ｎを決定
するための上記の式（Ｓ₀／（Ｐ・Ｔ_ND））は必ずしも
整数とはならないため、通常は最初からエキシマレーザ
光源１の出力は中心エネルギーＥ₀から所定の割合でず
らした値に設定される。このような場合には、エネルギ
ーモニタ１ｃの出力を用いて、エキシマレーザ光源１の
出力の目標値を直接中心エネルギーから外れた値に設定
することによって、高速にその出力制御を行うことがで
きる。また、エネルギーモニタ１ｃを用いてエキシマレ
ーザ光源１の自己診断も可能となる。

【００４４】そこで、本例ではインテグレータセンサ２
５と共に図３のエネルギーモニタ１ｃをも使用して、エ
キシマレーザ光源１の出力を制御する。以下では、それ
らを使用して走査露光時の露光量制御を行う場合の動作
の一例につき、図６のフローチャートを参照して説明す
る。以下では、投影露光装置内のエネルギーセンサとし
てのインテグレータセンサ２５を中心にして制御を行う
ため、エキシマレーザ光源１内の出力センサとしてのエ
ネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳに対応する処理量（これ
もＥＳとする）の単位（エネルギー制御量の単位）を
（ｍＪ／pulse)と仮定する。上述のように、インテグレ
ータセンサ２５の出力ＤＳの単位（エネルギー制御量の
単位）はデジタル量（digit)である。

【００４５】この場合本例では、インテグレータセンサ
２５の出力ＤＳは予め図１のＺチルトステージ１９上で
像面（即ち、ウエハの表面）と同じ高さに設置された基
準照度計（不図示）の出力に対して較正されているもの
とする。その基準照度計のデータ処理単位は（ｍＪ／
（ｃｍ²・pulse)）なる物理量であり、インテグレータセ
ンサ２５の較正とは、インテグレータセンサ２５の出力
ＤＳ（digit)を、像面上の露光量（ｍＪ／ｃｍ²)に変換
するための変換係数、或いは変換関数を得ることであ
る。この変換係数、或いは変換関数を用いると、インテ
グレータセンサ２５の出力ＤＳより間接的に像面上に与
えられている露光量を計測できることになる。そこで、
以下では簡単のため、インテグレータセンサ２５の出力
ＤＳより間接的に求められる像面上での露光量を、イン
テグレータセンサ２５による処理量Ｉ（ｍＪ／（ｃｍ²・
pulse)）として説明する。

【００４６】なお、図１のエキシマレーザ光源１からの
レーザビームＬＢに対するエネルギー粗調器３による透
過率は、単に露光パルス数が必要露光パルス数以上にな
るように設定すればよいため、ここでは主に、レーザビ
ームＬＢのエネルギーの微変調動作に着目して説明す
る。先ず、以下の説明で用いる量を次のように定義す
る。（ａ）Ｓ₀：オペレータが設定するウエハ上のレジスト
に対して与えるべき露光量（目標露光量）。（ｂ）Ｎ：ウエハ上の１点当たりに照射されるパルス照
明光ＩＬのパルス数（露光パルス数）。（ｃ）Ｎ_min：所望の露光量再現精度を得るために必要
な、ウエハ上の１点当たりの最小露光パルス数。（ｄ）Ｐ：露光前にインテグレータセンサ２５にて間接
的に計測される像面上の平均パルスエネルギー密度（ｍ
Ｊ／（ｃｍ²・pulse)）。（ｅ）Ｅ₀：上記のようにエキシマレーザ光源１のパル
スエネルギーの中心値。エキシマレーザ光源１の出力が
Ｅ₀のときには、エネルギーモニタ１ｃの出力に対応す
る制御量ＥＳもＥ₀である。

【００４７】そして、露光量制御シーケンスは以下によ
うになる。先ず、図６のステップ１０１において、オペ
レータが不図示の主制御系を介して露光コントローラ２
６に対してウエハ上のフォトレジストに対する目標露光
量Ｓ₀を設定する。次のステップ１０２において、露光
コントローラ２６は、エキシマレーザ光源１のエネルギ
ーコントローラ１ｄに対して、パルス発光時のエネルギ
ー設定値を中心エネルギーＥ₀に設定する。

【００４８】次のステップ１０３において、露光コント
ローラ２６はエネルギーコントローラ１ｄを介して、エ
キシマレーザ光源１に複数回（例えば数１００回）パル
ス発光を行わせて、インテグレータセンサ２５の出力を
積算して総パルス数で割ることによって、間接的にウエ
ハ上での平均パルスエネルギー密度Ｐ（ｍＪ／（ｃｍ ²・
pulse)）を計測する。その後、ステップ１０４におい
て、次式よりウエハ上の１点当たりの露光パルス数Ｎを
算出する。

【００４９】Ｎ＝ｃｉｎｔ（Ｓ₀／Ｐ）（３）ここで、関数ｃｉｎｔは小数点以下１桁目の四捨五入を
行う関数である。次に、ステップ１０４において、その
露光パルス数Ｎが、必要な最小露光パルス数Ｎ _min以上
であるかどうかを調べる。この場合、Ｎ＜Ｎ_minである
ときには、ステップ１０６に移行して、Ｎ≧Ｎ_minとな
るようなエネルギー粗調器３のＮＤフィルタの透過率の
選択、及びそのＮＤフィルタの設定が行われた後、ステ
ップ１０３〜１０５が繰り返される。そして、ステップ
１０５でＮ≧Ｎ_minであるときには、ステップ１０７に
移行して、露光コントローラ２６はエネルギーコントロ
ーラ１ｄに対して次のパルス発光時の目標パルスエネル
ギーを設定する。このとき、インテグレータセンサ２５
を基準とした目標パルスエネルギーはＳ₀／Ｎ、即ち
（３）式を用いるとＳ₀／ｃｉｎｔ（Ｓ₀／Ｐ）である
が、これをエネルギーモニタ１ｃの処理量を基準とした
目標パルスエネルギーＥ_tに変換するために、次のよう
な規格化を行う。

【００５０】Ｅ_t＝（Ｓ₀／Ｎ）・（Ｅ₀／Ｐ）（４）この規格化は、目標パルスエネルギーＥ_tは、パルス数
を整数化するために中心エネルギーＥ₀に対して、（Ｓ
₀／Ｎ）・（１／Ｐ）なる変調を行って得られることを
意味する。その規格化後の目標パルスエネルギーＥ_tが
エネルギーコントローラ１ｄに供給され、エネルギーコ
ントローラ１ｄは次の発光時の目標パルスエネルギーを
Ｅ_tに設定するために、高圧電源１ｅの電圧を設定す
る。最小露光パルス数Ｎ_minを例えば３０とすると、露
光パルス数ＮはＮ_min以上であるため、目標パルスエネ
ルギーＥ_tは中心エネルギーＥ₀に対してせいぜい±
１．５％程度変化しているのみである。これに対して、
エキシマレーザ光源１の出力の可変範囲は、中心エネル
ギーＥ₀に対して例えば±１０％程度であるため、目標
パルスエネルギーＥ_tは余裕をもってその可変範囲内に
収まっている。

【００５１】その後、ステップ１０８において、レチク
ル１１及びウエハ１４上の露光対象のショット領域の助
走が開始され、レチクル１１及びウエハ１４が互いに投
影倍率比で等速走査されるようになってから、ステップ
１０９において露光動作が開始される。そして、ステッ
プ１１０において、エネルギーコントローラ１ｄから高
圧電源１ｅに発光トリガ信号が供給されて、レーザ共振
器１ａからパルス発光が行われる。そして、ステップ１
１１において、インテグレータセンサ２５を介してｉ番
目（ｉ＝１，２，…）のパルスエネルギーＰ_iの計測が
行われる。

【００５２】この際に、エネルギーコントローラ１ｄで
はエネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳを検出し、この検出
結果が（４）式の目標エネルギーＥ_tにパルスエネルギ
ーのばらつきの範囲内で合致しているかどうかを確かめ
ることによって、異常の有無を検出する。そして、エネ
ルギーモニタ１ｃの出力ＥＳが目標エネルギーＥ_tから
所定の許容範囲を超えてずれている場合、又はその出力
ＥＳがエキシマレーザ光源１の出力の可変範囲の上限、
又は下限にほぼ達している場合には、エネルギーコント
ローラ１ｄは露光コントローラ２６に対してアラームを
発する。そのアラームに応じて一例として走査露光が中
止されて、例えばエキシマレーザ光源１と露光本体部と
の光軸ずれの調整等が行われる。

【００５３】一方、エネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳが
許容範囲内であるときには、エネルギーコントローラ１
ｄから露光コントローラ２６に出力が正常である旨の情
報が供給される。これに応じて、露光コントローラ２６
は、そのパルスエネルギーＰ _iを次式によってエキシマ
レーザ光源１内のエネルギーモニタ１ｃの制御量を基準
としたパルスエネルギーＥ_iに規格化し、このパルスエ
ネルギーＥ_iをエネルギーコントローラ１ｄに供給す
る。

【００５４】Ｅ_i＝（Ｐ_i／Ｐ）・Ｅ₀ （５）この場合の変調量に相当する係数（Ｐ_i／Ｐ）は、エキ
シマレーザ光源１のパルス発光毎のエネルギーの制御の
ばらつきに相当し、その係数（Ｐ_i／Ｐ）は、エキシマ
レーザ光源１の出力の可変範囲内に収まっている。次
に、ステップ１１２において、露光中のショット領域の
露光終了点に到達したかどうかが判定され、露光終了点
に到達していない場合には、ステップ１１３に移行して
エキシマレーザ光源１内のエネルギーコントローラ１ｄ
は、それまでのｉパルスのパルスエネルギーの計測値
（規格化された値）に基づいて、次の（ｉ＋１）番目の
パルスエネルギーの目標値Ｅ_targetを算出する。一例と
して、一連のＮ_minパルス分のパルスエネルギーの積算
値（積算露光量）が、（４）式の目標パルスエネルギー
Ｅ_tを用いてＥ_t・Ｎ_minになるようにその目標値Ｅ
_targ _etを決定するものとすると、最も簡単な計算式の一
つは次のようなる。

【００５５】Ｅ_target＝Ｅ_t・Ｎ_min−（Ｅ_i-Nmin+2＋Ｅ_i-Nmin+3＋…＋Ｅ_i）＝Ｅ_t−Σ（Ｅ_n−Ｅ_t）（６）ただし、（６）式中の和記号Σの係数ｎの加算範囲は、
（ｉ−Ｎ_min＋２）からｉまでである。その後、エネル
ギーコントローラ１ｄは、その目標値Ｅ_targetを得るた
めの高圧電源１ｅにおける印加電圧を算出し、この印加
電圧を高圧電源１ｅに設定（チャージアップ）する。そ
の後、ステップ１１０でエネルギーコントローラ１ｄが
発光トリガ信号を出力することによって、その目標値Ｅ
_targetの近傍のパルスエネルギーでパルス発光が行われ
る。その後も、走査露光中は連続してステップ１１０〜
１１３の動作が繰り返されて、インテグレータセンサ２
５の出力に基づいてエキシマレーザ光源１の次のパルス
エネルギーの目標値が設定され、ステップ１１２で露光
終了地点に到達したときにパルス発光が停止される。な
お、（６）式は最後の１パルスによりＮ_minパルス毎の
露光量を一定化しようとするものであるが、それまでの
パルスについて、例えば近いパルスほど大きくなるよう
な色々な重み付けをし、次の目標値を決めることも可能
である。即ち、露光量制御精度、及びエネルギーの変調
幅がある程度小さくなり、エキシマレーザ光源１側に負
担をできるだけかけないように、制御方式を最適化する
ことが望ましい。

【００５６】上記のように本例によれば、インテグレー
タセンサ２５の検出結果を直接エキシマレーザ光源１に
フィードバックして、次のパルスエネルギーの目標値が
設定されているため、仮にエキシマレーザ光源１内のエ
ネルギーモニタ１ｃの出力と、露光装置本体内のインテ
グレータセンサ２５の出力との相関関係が変化した場合
でも、インテグレータセンサ２５を基準として高精度に
露光量制御が行われる。言い換えると、インテグレータ
センサ２５の出力を直接フィードバックする方式によっ
て、予め求めてある相関関係に基づいてインテグレータ
センサ２５の出力ＤＳをエネルギーモニタ１ｃの出力Ｅ
Ｓに変換し、この出力ＥＳに基づいて次のパルスエネル
ギーの目標値を設定する方式に比べて露光量制御精度、
即ちウエハの表面での露光量制御精度が向上する。

【００５７】なお、図１において、露光を継続して行う
過程で、投影光学系１３におけるパルス照明光ＩＬに対
する透過率が次第に変化することがある。このように投
影光学系１３における透過率が変化すると、インテグレ
ータセンサ２５の出力に基づいて露光量制御を行うと、
ウエハ１４上での積算露光量が目標露光量から次第にず
れることになる。そこで、予め例えばパルス照明光ＩＬ
の照射時間によって投影光学系１３の透過率の変動量
（変動後の値をＴＰ２、初期値をＴＰ１とする）が予測
できる場合には、露光コントローラ２６は、インテグレ
ータセンサ２５を介して計測される露光量Ｐ_iに、その
透過率の変動量に応じた係数（ＴＰ２／ＴＰ１）を乗じ
て得られる次の露光量Ｐ_i'をエネルギーコントローラ１
ｄに供給することが望ましい。

【００５８】Ｐ_i'＝Ｐ_i・（ＴＰ２／ＴＰ１）（７）そして、エキシマレーザ光源１側では、その露光量Ｐ_i'
の積算露光量が目標値になるようにパルスエネルギーの
目標値を設定するため、投影光学系１３の透過率が変動
しても、所望の露光量制御精度が得られる。なお、上記
の実施の形態では、パルス発光毎にパルスエネルギーの
目標値を設定しているが、それ以外に例えば２パルス発
光毎、又は３パルス発光毎等の複数パルス発光毎にパル
スエネルギーの目標値を設定するようにしてもよい。パ
ルス発光毎に目標値を設定する方法によって最も高い露
光量制御精度が得られるが、走査速度等の関係によって
露光パルス数ＮをＮ_minに比べてかなり大きくできるよ
うな場合には、複数パルス発光毎にパルスエネルギーの
目標値を設定しても、必要な露光量制御精度が得られる
と共に、演算量が少なくなり露光量制御が容易になる。

【００５９】また、変動後の透過率ＴＰ２が、経過時間
ｔの関数ＴＰ２（ｔ）、又は総照射量ΣＰの関数ＴＰ２
（ΣＰ）として予め求められている場合には、（７）式
において透過率ＴＰ２をＴＰ２（ｔ）、又はＴＰ２（Σ
Ｐ）で置きかえることによって、露光量制御精度が向上
する。また、上記の実施の形態では、次のパルスエネル
ギーの目標値を定めるために、一連の最小露光パルス数
Ｎ_min毎の積算露光量が一定になるような制御を行って
いるが、それ以外に一連の例えば２パルス、３パルス、
４パルス等の所定の単位パルス数毎の積算露光量が一定
になるような制御を行ってもよい。更に、本例ではウエ
ハ上の各点の露光パルス数はＮであるため、それまでの
（Ｎ−１）パルスのインテグレータセンサ２５によるパ
ルスエネルギーの計測値に、例えば次パルスに近い計測
値ほど大きくなるような重みを付けて次パルスの目標エ
ネルギーを算出するようにしてもよい。

【００６０】なお、上記の実施の形態の露光装置は、複
数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露
光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の
機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを
露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総
合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造
することができる。この場合、その露光装置の製造は温
度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行う
ことが望ましい。

【００６１】また、上記の実施の形態の露光装置を用い
てレチクルのパターンが転写されるウエハより、半導体
デバイスが製造される。即ち、半導体デバイスは、デバ
イスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステッ
プに基づいたレチクルを制作するステップ、前述した実
施の形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハ
に露光するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイ
シング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含
む）、検査ステップ等を経て製造される。

【００６２】更に本発明は、ステッパーのような一括露
光型の投影露光装置で露光量制御を行う場合にも適用で
きる。一括露光型の場合には、例えばインテグレータセ
ンサ２５の出力に基づいてカットオフ制御を行えばよ
い。このように、本発明は上述の実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００６３】

【発明の効果】本発明の露光量制御方法によれば、基板
上での露光ビームの露光量を直接、又は間接的に継続し
て検出し、この検出結果をフィードバックしてパルスエ
ネルギー源の出力を所定数のパルス発光毎に制御してい
るため、パルス光源を用いて露光を行う場合の露光量制
御精度を向上できる利点がある。

【００６４】本発明は一括露光型でも有効であるが、特
に走査露光型においては、走査露光中に継続してパルス
エネルギーを所定のレベルの近傍に正確に設定できる本
発明は有効である。また、本発明の露光装置によれば、
その露光量制御方法を使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例で使用されるステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を示す構成
図である。

【図２】図１の投影露光装置のエキシマレーザ光源１
と露光本体部３５との配置を示す断面図である。

【図３】図１の投影露光装置の露光量制御系を示すブ
ロック図である。

【図４】一連のＮ_minパルス発光毎の積算露光量を一
定にするように露光量制御を行う際の説明図である。

【図５】（ａ）はエキシマレーザ光源１の出力を一定
にして露光を行う場合のウエハ上での露光量の変化の一
例を示す図、（ｂ）はウエハ上での所定数のパルス発光
毎の積算露光量が一定になるように定めた次のパルスエ
ネルギーの目標値の変化の一例を示す図、（ｃ）は図５
（ｂ）のようにパルスエネルギーの目標値を定めた場合
のウエハ上でのパルス発光毎の露光量の変化を示す図で
ある。

【図６】図１の投影露光装置で走査露光を行う際の露
光量制御動作の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…エキシマレーザ光源、１ｃ…エネルギーモニタ、１
ｄ…エネルギーコントローラ、１ｅ…高圧電源、２…ビ
ーム整形光学系、３…エネルギー粗調器、７…ビームス
プリッタ、１１…レチクル、１３…投影光学系、１４…
ウエハ、１５…レチクルステージ、１７…ステージコン
トローラ、１９…Ｚチルトステージ、２０…ＸＹステー
ジ、２１…照度むらセンサ、２５…インテグレータセン
サ、２６…露光コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルスエネルギー源からパルス発光され
る露光ビームでマスクを照明し、前記マスクのパターン
を基板上に露光する際に、前記基板に対する積算露光量
を制御するための露光量制御方法において、前記基板の露光中に、前記基板上での前記露光ビームの
エネルギーを直接、又は間接的に継続して検出し、該検出結果に基づいて前記パルスエネルギー源の出力を
所定数のパルス発光毎に制御することを特徴とする露光
量制御方法。
【請求項２】予め前記露光ビームの前記基板上でのエ
ネルギーと前記パルスエネルギー源から出力された直後
のパルスエネルギーとの関係を計測しておき、前記基
板上での前記露光ビームのエネルギーを直接、又は間接
的に継続して検出し、該検出されたエネルギーを前記パ
ルスエネルギー源から出力された直後のパルスエネルギ
ーに換算し、前記換算されたパルスエネルギーと所定の目標パルスエ
ネルギーに基づいて、前記パルスエネルギー源の出力を
制御することを特徴とする請求項１記載の露光量制御方
法。
【請求項３】前記マスクのパターンは投影光学系を介
して前記基板上に露光され、前記基板上での前記露光ビームのエネルギーを直接、又
は間接的に検出した結果を前記投影光学系の前記露光ビ
ームに対する透過率変動の予測値で補正して得られる結
果に基づいて前記パルスエネルギー源の出力を所定数の
パルス発光毎に制御することを特徴とする請求項１、又
は２記載の露光量制御方法。
【請求項４】前記マスクのパターンを前記基板上に露
光する際に、前記マスクと前記基板とを同期して移動す
ると共に、前記基板上での前記露光ビームのエネルギーを直接、又
は間接的に継続して検出した結果に基づいて、前記基板上の各点に対する最小露光パルス数当たり、所
定の単位パルス数当たり、又は所定の単位時間当たりの
積算露光量を一定にするように、前記パルスエネルギー
源の出力をパルス発光毎に制御することを特徴とする請
求項１、２、又は３記載の露光量制御方法。
【請求項５】露光ビームをパルス発光するパルスエネ
ルギー源を有し、前記露光ビームでマスクを照明し、前
記マスクのパターンを基板上に露光する露光装置におい
て、前記基板の露光中に前記基板上での前記露光ビームのエ
ネルギーを直接、又は間接的に継続して検出するエネル
ギーセンサと、前記エネルギーセンサの検出結果に基づいて前記パルス
エネルギー源の出力を所定数のパルス発光毎に制御する
制御系と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項６】前記基板の露光中に、前記エネルギーセ
ンサの出力を前記パルスエネルギー源から出力された直
後の露光ビームのパルスエネルギーに換算して、前記制
御系に供給する演算器を設け、前記制御系は、該演算器によって換算されたパルスエネ
ルギーに基づいて、前記パルスエネルギー源から出力さ
れた直後の露光ビームのパルスエネルギーが所定の目標
パルスエネルギーとなるように、前記パルスエネルギー
源の出力を制御することを特徴とする請求項５記載の露
光装置。
【請求項７】前記パルスエネルギー源から出力された
露光ビームのエネルギーを調整するエネルギー調整器を
更に有し、前記エネルギーセンサは、前記基板の露光中に前記エネ
ルギー調整器と前記マスクとの間を通過する露光ビーム
のエネルギーを検出することを特徴とする請求項５記載
の露光装置。
【請求項８】前記パルスエネルギー源から出力された
直後のパルスエネルギーを検出する出力センサを備え、前記制御系は、前記出力センサからの出力に基づいて前
記パルスエネルギー源の動作状態を診断することを特徴
とする請求項５記載の露光装置。
【請求項９】露光ビームでマスクを照明し、前記マス
クのパターンを基板上に露光する露光装置において、前記露光ビームをパルス発光するパルスエネルギー源
と、前記露光ビームのエネルギー情報を検出するエネルギー
センサとを有し、前記パルスエネルギー源は、前記基板の露光中に、前記
エネルギーセンサで検出された前記露光ビームのエネル
ギー情報に関する値に基づいて、次にパルス発光される
露光ビームの目標エネルギーを決定することを特徴とす
る露光装置。
【請求項１０】前記パルスエネルギー源から発射され
た露光ビームのエネルギーを調整するエネルギー調整器
を更に有し、前記エネルギーセンサは、前記エネルギー調整器と前記
マスクとの間を通過する露光ビームのエネルギー情報を
検出することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】前記パルスエネルギー源は、前記エネ
ルギーセンサで検出された前記露光ビームのエネルギー
情報に関する値を所定の条件で積算し、該積算結果に基
づいて、前記次にパルス発光される露光ビームの目標エ
ネルギーを決定することを特徴とする請求項９又は１０
記載の露光装置。
【請求項１２】前記パルスエネルギー源は、前記露光
ビームのエネルギー情報に関する値を所定の単位パルス
数毎に積算し、該積算結果に基づいて、前記次にパルス
発光される露光ビームの目標エネルギーを決定すること
を特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】前記パルスエネルギー源は、前記基板
に照射されるべき最小パルス数毎に、前記露光ビームの
エネルギー情報に関する値を積算し、該積算結果に基づ
いて、前記次にパルス発光される露光ビームの目標エネ
ルギーを決定することを特徴とする請求項１２記載の露
光装置。
【請求項１４】前記パルスエネルギー源は、前記露光
ビームのエネルギー情報に関する値を所定の単位時間毎
に積算し、該積算結果に基づいて、前記次にパルス発光
される露光ビームの目標エネルギーを決定することを特
徴とする請求項１１記載の露光装置。