JP2000235945A - 走査型露光装置及び走査露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に照射される露光光の光量制御により基
板上の各ショット領域における線幅均一性を向上させ
る。 【解決手段】 基板Ｗ上の１つの区画領域に対する走査
露光中に、センサ４６の検出結果に基づいてレーザ１６
内のエネルギコントローラで算出される積算露光量の変
化と干渉計５４Ｗによって計測される基板Ｗの位置とに
基づいて、制御装置５０では、メモリ５１内に記憶され
たその区画領域の走査方向のパターン線幅の不均一性を
補正する露光量補正データに応じて変化するように、基
板Ｗ上における走査方向の積算露光量を制御する。この
ため、基板上の各区画領域に対する走査露光の結果、各
区画領域に転写されるパターン転写像の走査方向におけ
る線幅均一性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型露光装置及
び走査露光方法に係り、更に詳しくは、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使用さ
れるパルス光源を用いた走査型露光装置及び走査露光方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば半導体素子を製造する
際に、マスク又はレチクル（以下、適宜「レチクル」と
総称する）のパターンを投影光学系を介してレジスト
（感光材料）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等
の基板上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使
用されている。かかる投影露光装置として、従来は、ス
テップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置
（いわゆるステッパ）が用いられていたが、最近では、
半導体素子の高集積化、デバイスルール（最小線幅）の
微細化に伴い、ステッパに比べて大面積で高精度な露光
が可能なステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光
装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）が主流となり
つつある。

【０００３】投影露光装置における１つの基本的な機能
として、ウエハの各ショット領域内の各点に対する積算
露光量（積算露光エネルギ）を適正範囲内に収めるため
の露光量制御機能がある。ステッパのような静止露光型
の投影露光装置では、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、露光量制御
方法としては基本的にはカットオフ制御が採用されてい
た。このカットオフ制御では、感光材料（レジスト）が
塗布されたウエハへの露光光の照射中にその露光光の一
部を分岐してインテグレータセンサと呼ばれる光電検出
器に導き、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を検出し、この検出結果の積算値が
当該感光材料で必要とされる積算露光量（以下、「設定
露光量」と呼ぶ）に対応する所定のレベル（クリティカ
ルレベル）を超えるまでレーザ発光を続ける（連続光の
場合にはクリティカルレベルを超えたらシャッタを閉め
始める）というような制御が行われる。

【０００４】しかし、スキャニング・ステッパ等の走査
露光型の装置では、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に、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、
単純に各パルス照明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、例えば、特開平６ー２５
２０２２号公報に開示されるような、ウエハ上で走査方
向に対してスリット状の露光領域（レチクル上のスリッ
ト状の照明領域に共役な領域であって、ウエハはこの領
域に対して相対走査される）に含まれる領域に対する積
算露光量をパルス照明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照明光の目標エネル
ギを個別に算出して、各パルス照明光のエネルギを制御
する方式（パルス毎露光量制御方式）も使用されてい
る。

【０００５】図１０（Ａ）には、上述したスキャニング
・ステッパを用いて基板としてのウエハＷ上のショット
領域ＳＡにレチクルＲのパターンを転写露光する様子が
模式的に示されている。この図１０（Ａ）に示されるよ
うに、このスキャニング・ステッパでは、レチクルＲ上
のスリット状の照明領域ＩＲＡが不図示の照明光学系か
らの露光光ＩＬにより照明され、この照明領域ＩＲＡ内
部分の回路パターンが投影光学系ＰＬを介して表面にレ
ジストが塗布されたウエハＷ上に投影され、ウエハＷ上
の前記照明領域ＩＲＡと共役な露光領域ＩＡに、照明領
域ＩＲＡ内のパターンの縮小像（部分倒立像）が転写さ
れる。この場合、レチクルＲとウエハＷとは、倒立結像
関係にあるため、レチクルＲを保持したレチクルステー
ジＲＳＴとウエハＷを保持したウエハステージＷＳＴと
は、太矢印で示されるように、走査方向（図１０（Ａ）
における紙面左右方向）に沿って互いに逆向きに、投影
光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比で同期移動（走
査）される。これにより、レチクルＲのパターン領域Ｐ
Ａの全面がウエハＷ上のショット領域ＳＡに正確に転写
される。

【０００６】上記のウエハＷ上の各ショット領域に対す
る走査露光中、不図示の制御装置によって上述した露光
量制御を行うことにより、ショット領域ＳＡ内での照度
の均一性、各ショット領域間での線幅制御精度の均一性
の確保を図るようになっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ステッパや
スキャニング・ステッパ等の投影露光装置の照明光学系
や投影光学系などの光学系では、使用されているガラス
材料等の内部散乱、表面加工やコーティングの凸凹、若
しくは不均質性に基づく散乱、光学部材を保持する部材
表面での漏れ光の散乱等が生じる。このような散乱によ
り生じた散乱光（「フレア」とも呼ばれる）は本来結像
には不要な成分だが、光学系はこのような不要な成分を
内在させる特性がある。かかる散乱光は、結像に寄与す
る露光光の光束に重畳する光成分となり、パターンの像
のコントラストを低下させる原因となるとともに、散乱
光のカブリがある露光（以下、「カブリ露光」という）
となるので、ポジ型の感光材料の場合には、パターン像
の線幅細り現象として観測される。

【０００８】図１０（Ｂ）には、レチクルＲ上のパター
ン領域ＰＡの全体がウエハＷ上のショット領域ＳＡに投
影された場合に散乱光がショット領域ＳＡの外部にしみ
出している様子が平面図にて視覚的に示されている。こ
の場合図１０（Ｃ）に示されるように、ショット領域外
にしみ出した散乱光成分の強度は、同図中に示されるシ
ョット領域へ照射される照明光束の強度の１％程度であ
り、また、ショット領域外へしみだす長さ（しみ出し部
分の幅）は、２０〜３０ｍｍ程度のフィールドサイズを
持つ近年の半導体露光装置用の光学系の場合で数ｍｍ程
度であると言われている。この場合、ウエハＷ上のショ
ット領域の内部にも、当然に散乱光がカブリ露光（重
畳）されている。この結果、次のような現象が生じるこ
とになる。

【０００９】すなわち、半導体チップの露光で通常用い
られるステッパやスキャニング・ステッパによって露光
されるウエハ上のショット領域間の間隔（ストリートラ
インの幅）は、数十〜百μｍ程度であることから、散乱
光がショット外にしみだす長さの方がウエハ上のショッ
ト領域間の間隔よりはるかに大きい。このため、各ショ
ット領域の隣接ショット近傍では隣接するショット領域
の露光の際に生じた散乱光のカブリ露光の影響を受ける
ことになるが、現実の露光結果として得られるショット
領域内のパターンの線幅均一性から考えて、上記の散乱
光のカブリ露光の影響を受けた結果としてウエハ上の内
部に位置する各ショット領域内では光強度分布がほぼ均
一になっているものと考えられる。

【００１０】しかし、ウエハ上の周辺部に位置するエッ
ジショット（本明細書において、「エッジショット」と
は、ウエハＷ周辺部のショット領域であって、その走査
方向の少なくとも一方側、又は非走査方向の少なくとも
一方側に隣接ショットが無いショット領域を意味す
る。）の場合、隣接するショット領域が無い辺があり、
その辺の近傍では、隣接するショット領域の露光の際に
発生した散乱光のカブリ露光がないため、散乱光のカブ
リ露光の影響を受けた他の辺の近傍のような線幅細り現
象が生じず、結果的に、そのエッジショットでは、ウエ
ハ上の内部に位置する他のショット領域とは異なり、シ
ョット領域内で線幅変化（線幅不均一性）が生じること
になる。

【００１１】上記の線幅変化によってエッジショットで
は線幅のばらつきが大きくなるので、これを抑えるため
に、エッジショットの更に外側にチップを取ることを目
的としない露光量補正のためのショット領域（「ダミー
ショット」と呼ばれる）を露光する手法がある。しかし
ながら、ダミーショットの露光は、本来的にチップの生
産に寄与しないショットの露光を行うものであるため、
スループットの低下要因となる。

【００１２】また、走査型露光装置におけるウエハ上の
各ショット領域の線幅不均一は、散乱光以外の種々の要
因によっても生じ得る。

【００１３】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、基板上の各ショット領域（区画領域）における線幅
均一性を向上させることができる走査型露光装置及び走
査露光方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、パルス光源（１６）からのパルス照明光（ＩＬ）で
照明された照明領域に対してマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）
とを所定の走査方向に沿って同期移動して前記マスクに
形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記
基板上に転写する走査型露光装置であって、走査露光中
に前記パルス照明光のそれぞれのエネルギ量を順次検出
するエネルギ検出器（４６）と；前記エネルギ検出器の
検出結果を用いて、単位パルス数ずつずらして順次それ
までの所定のＮパルス分（Ｎは２以上の整数）の積算光
量を算出する演算装置（１６ｄ）と；前記基板上の複数
の区画領域のそれぞれについて予め計測した前記走査方
向のパターン線幅の不均一性を補正する露光量補正デー
タが格納された記憶装置（５１）と；前記基板の位置を
計測する位置検出器（５４Ｗ）と；前記基板上の１つの
区画領域上に走査露光方式で前記マスクのパターンが逐
次転写される間に、前記演算装置により算出される一連
の積算光量の変化と前記位置検出器で検出される前記基
板の位置データとに基づいて、前記露光量補正データに
応じて変化するように前記基板上における走査方向の露
光量を制御する制御装置（５０）とを備える。

【００１５】これによれば、基板上の複数の区画領域の
１つに対する走査露光中に、エネルギ検出器によりパル
ス照明光のそれぞれのエネルギ量が順次検出され、演算
装置により、そのエネルギ検出器の検出結果を用いて、
単位パルス数ずつずらして順次それまでのＮパルス分
（Ｎは２以上の整数であって、設定露光量に応じて予め
定められる基板上の各点に対するパルス照明光の照射パ
ルス数）の積算光量が算出される。すなわち、演算装置
により一連の積算光量の変化が算出され、これにより基
板上の各点での積算露光量が得られることになる。但
し、厳密には、基板上での照明光の強度分布の形状等に
より、例えばエネルギ検出器で検出される光量の積算値
と、基板上での実際の積算露光エネルギとの間には若干
の誤差があり得るが、近似的にその積算値を実際の積算
露光エネルギとみなすことができる。また、この走査露
光中の基板の位置は位置検出器によりリアルタイムで検
出される。

【００１６】そして、制御装置により、上記基板上の１
つの区画領域上に走査露光方式でマスクのパターンが逐
次転写される間に、演算装置により算出される上記の一
連の積算光量の変化と位置検出器で検出される基板の位
置データとに基づいて、記憶装置に記憶された基板上の
複数の区画領域のそれぞれについて予め計測した走査方
向のパターン線幅の不均一性を補正する露光量補正デー
タの内のその区画領域に対応する露光量補正データに応
じて変化するように基板上における走査方向の露光量が
制御される。

【００１７】従って、本発明によれば、基板上の各区画
領域に対する走査露光の結果、各区画領域に転写される
パターン転写像の走査方向における線幅均一性が向上す
る。

【００１８】この場合において、区画領域内のパターン
線幅の不均一性の要因は種々考えられ、露光量補正デー
タはこれらの要因の全て、あるいは任意の組み合わせに
対するものであっても良いが、請求項２に記載の発明の
如く、前記露光量補正データは、フレア影響分のパター
ン線幅の不均一性を補正するデータであることが望まし
い。かかる場合には、基板上の各区画領域について少な
くともフレア影響分のパターン線幅不均一性を補正する
ことができる。

【００１９】上記請求項１又は２に記載の発明におい
て、制御装置による露光量の制御方法は種々考えられ、
例えば請求項３に記載の発明の如く、前記制御装置（５
０）は、前記パルス光源（１６）からの各パルス照明光
（ＩＬ）のパルスエネルギを微調整することにより前記
露光量を制御しても良い。

【００２０】また、上記請求項１〜３に記載の各発明に
おいて、請求項４に記載の発明の如く、前記制御装置
は、前記基板上の各点が前記パルス照明光による照明領
域を走査方向に横切る間に、前記各点に照射される照射
パルス数を調整することにより前記露光量を調整しても
良い。例えば、マスクと基板との走査速度を変更するこ
とにより、かかる露光量調整を実現すれば良い。

【００２１】上記請求項２に記載の走査型露光装置にお
いて、請求項５に記載の発明の如く、前記露光量補正デ
ータには、前記区画領域の走査方向の隣接領域の有無に
対応して、少なくとも３種類のデータが含まれているこ
とが望ましい。かかる場合には、露光対象の区画領域が
走査方向の隣接領域が両方に存在する区画領域である場
合、片方に存在する区画領域である場合、走査方向の隣
接領域が存在しない区画領域のいずれであっても、走査
方向についてのフレア影響分のパターン線幅均一性を向
上させることができ、走査方向の隣接領域に対する前述
したダミーショットの露光が不要になる。

【００２２】上記請求項１に記載の走査型露光装置にお
いて、露光量補正データの元となるマスクパターンは密
集パターン（例えばライン・アンド・スペースパター
ン）であっても良いが、請求項６に記載の発明の如く、
前記露光量補正データは、予め前記基板上の複数の区画
領域に前記マスクのパターンを転写した転写像の内の孤
立パターンの転写像の線幅分布の計測結果に基づいて求
められた前記複数の区画領域それぞれのパターン線幅を
均一化するデータであることが望ましい。孤立パターン
（例えば、孤立ライン、コンタクトホールのパターン）
の方が、密集パターンに比べて露光量に対して敏感であ
るため、かかる孤立パターンの転写像の線幅分布の計測
結果に基づいて求められた複数の区画領域それぞれのパ
ターン線幅を均一化するデータを露光量補正データとし
て用いることにより、より高精度な露光量制御を実現で
き、パターン線幅均一性をより向上させることができ
る。

【００２３】上記請求項１及び２に記載の各発明に係る
走査型露光装置において、請求項７に記載の発明の如
く、前記露光量補正データは、前記基板上の複数の区画
領域のそれぞれについて予め計測した該区画領域内の走
査方向の中央部の線幅に他の部分を合わせるようにパタ
ーン線幅を均一化するデータであっても良い。かかる場
合、基板上のいずれの区画領域においても、走査方向の
中央部の線幅は、一様に露光中のフレアの影響を受けて
いるものの、走査露光中のオートフォーカス・オートレ
ベリング制御精度、その他の要因に起因するパターン線
幅誤差が生じにくいので、かかる部分の線幅に他の部分
を合わせるようにパターン線幅を均一化するデータを露
光量補正データとして用いることにより、基板上の複数
の区画領域間のそれぞれについて走査方向の線幅均一性
を向上させることに加え、区画領域間のパターン線幅の
均一性をも向上させることができる。

【００２４】上記請求項１〜７のいずれか一項に記載の
走査型露光装置において、請求項８に記載の発明の如
く、前記エネルギ検出器（４６）は、前記パルス光源
（１６）からのパルス照明光（ＩＬ）により前記マスク
（Ｒ）を照明する照明光学系の内部に配置されているこ
とが望ましい。通常、パルス光源を用いる露光装置で
は、基板上の露光位置を変えるために基板が移動したと
きのパルス光源と露光装置本体部との間で生じる光軸ず
れにより、パルス光源からエネルギ検出器までのエネル
ギ伝搬効率が変動したり、基板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、又は反射率が変動したりすることがあるが、本
発明では、エネルギ検出器が、パルス光源からのパルス
照明光によりマスクを照明する照明光学系の内部に配置
されているので、上記の各変動はエネルギ検出器よりも
前段（パルス光源側）で主に発生し、それより後段では
殆ど生じないので、上記各変動によって基板上での露光
量制御精度が低下することがない。すなわち、走査露光
中、エネルギ検出器ではそのような変動分をも含んだパ
ルス照明光のそれぞれのエネルギ量を順次検出し、この
エネルギ検出器の検出結果に基づいて、基板に対する露
光量制御が行われるので、上記の各種変動に影響される
ことのない高精度な露光量制御が可能となる。

【００２５】請求項９に記載の発明は、パルス照明光
（ＩＬ）で照明された照明領域に対してマスク（Ｒ）と
基板（Ｗ）とを所定の走査方向に沿って同期移動して前
記マスクに形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を
介して前記基板上に転写する走査露光方法において、前
記基板上の任意の区画領域上に走査露光方式で前記マス
クのパターンが逐次転写される間に、前記パルス照明光
のそれぞれのエネルギ量を順次検出するとともに、その
検出されたエネルギ量に基づき、単位パルス数ずつずら
して、順次それまでの所定のＮパルス分（Ｎは２以上の
整数）の積算光量を算出し、前記算出した一連の積算光
量の変化と前記基板の位置とに基づいて、前記区画領域
のパターン線幅の不均一性を補正する露光量補正データ
に応じて変化するように前記基板上における走査方向の
露光量を制御することを特徴とする。

【００２６】これによれば、基板上の任意の区画領域上
に走査露光方式でマスクのパターンが逐次転写される間
に、パルス照明光のそれぞれのエネルギ量が順次検出さ
れ、その検出されたエネルギ量に基づき、単位パルス数
ずつずらして、順次それまでの所定のＮパルス分（Ｎは
２以上の整数）の積算光量が算出され、これにより一連
の積算光量の変化が算出される。そして、算出された一
連の積算光量の変化と基板の位置とに基づいて、基板上
のその区画領域のパターン線幅の不均一性を補正する露
光量補正データに応じて変化するように基板上における
走査方向の露光量が制御される。従って、本発明によれ
ば、基板上の任意の区画領域に対する走査露光の結果、
その区画領域に転写されるパターン転写像の走査方向に
おける線幅均一性が向上する。

【００２７】この場合において、上記の露光量補正デー
タは、区画領域のパターン線幅の不均一性が補正できる
データであれば、そのデータの決定方法は特に問わない
が、例えば請求項１０に記載の発明の如く、前記走査露
光に先立って、前記基板上の複数の区画領域にそれぞれ
転写された前記マスクのパターンの転写像の線幅分布を
計測するとともに、その線幅分布の計測結果に基づいて
前記複数の区画領域それぞれの前記露光量補正量データ
を求めても良い。かかる場合には、実際のレジストプロ
セス、実際の照明条件、及び実際の露光に使用されるマ
スクを用いた実際の露光の結果得られたマスクのパター
ンの転写像の線幅分布の計測結果に基づいて複数の区画
領域それぞれの露光量補正量データが決定されるので、
結果的にこの露光量補正データに応じて変化するように
基板上における走査方向の露光量を制御することによ
り、各区画領域の走査方向のパターン線幅の均一性を最
も向上させることが可能である。

【００２８】この場合において、請求項１１に記載の発
明の如く、前記基板上の走査方向の少なくとも一方に隣
接する区画領域が無い区画領域の露光量補正データを、
当該区画領域の前記走査方向の線幅分布の計測結果と前
記走査方向の両側に隣接する区画領域がある区画領域の
前記線幅分布の計測結果とを用いて求めても良い。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図９に基づいて説明する。

【００３０】図１には、一実施形態の走査型露光装置１
０の概略構成が示されている。この走査型露光装置１０
は、露光用光源にパルス光源としてのエキシマレーザ光
源を用いたステップ・アンド・スキャン方式の走査型露
光装置である。

【００３１】この走査型露光装置１０は、エキシマレー
ザ光源１６を含む照明系１２、この照明系１２からの露
光用照明光ＩＬにより照明されるマスクとしてのレチク
ルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステー
ジＲＳＴ、レチクルＲから射出された露光用照明光ＩＬ
を基板としてのウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、
ウエハＷを保持する基板ステージとしてのＺチルトステ
ージ５８が搭載されたＸＹステージ１４、及びこれらの
制御系等を備えている。

【００３２】前記照明系１２は、エキシマレーザ光源１
６、ビーム整形光学系１８、エネルギ粗調器２０、フラ
イアイレンズ２２、照明系開口絞り板２４、ビームスプ
リッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレン
ズ２８Ｂ、固定レチクルブラインド３０Ａ、可動レチク
ルブラインド３０Ｂ、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコ
ンデンサレンズ３２等を備えている。

【００３３】ここで、この照明系１２の上記構成各部に
ついて説明する。エキシマレーザ光源１６としては、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、あるい
はＦ₂エキシマレーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）等が
使用される。なお、このエキシマレーザ光源１６に代え
て、金属蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装
置等のパルス光源を露光光源として使用しても良い。

【００３４】図２には、エキシマレーザ光源１６の内部
が、主制御装置５０とともに示されている。エキシマレ
ーザ光源１６は、レーザ共振器１６ａ、ビームスプリッ
タ１６ｂ、エネルギモニタ１６ｃ、演算装置としてのエ
ネルギコントローラ１６ｄ及び高圧電源１６ｅ等を有す
る。

【００３５】レーザ共振器１６ａからパルス的に放出さ
れたレーザビームＬＢ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１６ｂに入射し、ビームスプリ
ッタ１６ｂ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１６ｂで反射されたレー
ザビームＬＢが光電変換素子より成るエネルギモニタ１
６ｃに入射し、エネルギモニタ１６ｃ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
てエネルギコントローラ１６ｄに供給されている。

【００３６】通常の発光時には、エネルギコントローラ
１６ｄは、エネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳが、主制御
装置５０より供給された制御情報ＴＳ中の１パルス当た
りのエネルギの目標値に対応した値となるように、高圧
電源１６ｅでの電源電圧をフィードバック制御する。エ
ネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳに対応するエネルギの制
御量の単位は〔ｍＪ／ｐｕｌｓｅ〕である。エネルギコ
ントローラ１６ｄは、後述するように主制御装置５０か
らの制御情報ＴＳに基づいて高圧電源１６ｅ内の電源電
圧を設定し、これによって、レーザ共振器１６ａから射
出されるレーザビームＬＢのパルスエネルギが所定の値
の近傍に設定される。

【００３７】この場合、エキシマレーザ光源１６の１パ
ルス当たりのエネルギの平均値は通常、所定の中心エネ
ルギＥ₀において安定化されているが、そのエネルギの
平均値はその中心エネルギ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。本実施形態ではその可変範囲でパルスエネルギの
微変調を行う。また、エキシマレーザ光源１６内のビー
ムスプリッタ１６ｂの外側には、主制御装置５０からの
制御情報に応じてレーザビームＬＢを遮光するためのシ
ャッタ１６ｆも配置されている。

【００３８】図１に戻り、前記ビーム整形光学系１８
は、エキシマレーザ光源１６からパルス発光されたレー
ザビームＬＢの断面形状を、該レーザビームＬＢの光路
後方に設けられたフライアイレンズ２２に効率よく入射
するように整形するもので、例えばシリンダレンズやビ
ームエキスパンダ（いずれも図示省略）等で構成され
る。

【００３９】前記エネルギ粗調器２０は、ビーム整形光
学系１８後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、
ここでは、回転板３４の周囲に透過率（＝１−減光率）
の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１で
はその内の２個のＮＤフィルタ３６Ａ、３６Ｄが示され
ている）を配置し、その回転板３４を駆動モータ３８で
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％から等比級数的に複数段階で切り換
えることができるようになっている。駆動モータ３８
は、主制御装置５０によって制御される。なお、その回
転板３４と同様の回転板を２段配置し、２組の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
るようにしても良い。

【００４０】前記フライアイレンズ２２は、エネルギ粗
調器２０から出たレーザビームＬＢの光路上に配置さ
れ、レチクルＲ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。この２次光源から射出されるレ
ーザビームを以下においては、「パルス照明光ＩＬ」と
呼ぶものとする。

【００４１】フライアイレンズ２２の射出面の近傍に、
円板状部材から成る照明系開口絞り板２４が配置されて
いる。この照明系開口絞り板２４には、等角度間隔で、
例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開
口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくす
るための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及
び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る
変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りの
みが図示されている）等が配置されている。この照明系
開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモ
ータ等の駆動装置４０により回転されるようになってお
り、これによりいずれかの開口絞りがパルス照明光ＩＬ
の光路上に選択的に設定される。

【００４２】照明系開口絞り板２４から出たパルス照明
光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビー
ムスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上
に、固定レチクルブラインド３０Ａ及び可動レチクルブ
ラインド３０Ｂを介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及
び第２リレーレンズ２８Ｂから成るリレー光学系が配置
されている。

【００４３】固定レチクルブラインド３０Ａは、レチク
ルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカ
スした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域４２Ｒを
規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レ
チクルブラインド３０Ａ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レチクルブラインド３０Ｂ
が配置されている。この可動レチクルブラインド３０Ｂ
の開口部を規定する複数枚の可動ブレードが、走査露光
の開始時及び終了時に、主制御装置５０により不図示の
駆動系を介して制御され、照明領域４２Ｒを更に制限す
ることによって、不要な部分の露光が防止されるように
なっている。

【００４４】リレー光学系を構成する第２リレーレンズ
２８Ｂ後方のパルス照明光ＩＬの光路上には、当該第２
リレーレンズ２８Ｂを通過したパルス照明光ＩＬをレチ
クルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、
このミラーＭ後方のパルス照明光ＩＬの光路上にコンデ
ンサレンズ３２が配置されている。

【００４５】更に、照明系１２内のビームスプリッタ２
６による反射光路上には、集光レンズ４４及び光電変換
素子よりなるエネルギ検出器としてのインテグレータセ
ンサ４６が配置されている。すなわち、本実施形態で
は、本願出願人及び発明者が先に提案した特願平１０−
１８４２２１号と同様に、エネルギ検出器としてのイン
テグレータセンサ４６をエキシマレーザ光源１６からの
パルス照明光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明光学
系内部に配置している。インテグレータセンサ４６とし
ては、例えば遠紫外域で感度があり、且つエキシマレー
ザ光源１６のパルス発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。

【００４６】このようにして構成された照明系１２の作
用を簡単に説明すると、エキシマレーザ光源１６からパ
ルス発光されたレーザビームＬＢは、ビーム整形光学系
１８に入射して、ここで後方のフライアイレンズ２２に
効率よく入射するようにその断面形状が整形された後、
エネルギ粗調器２０に入射する。そして、このエネルギ
粗調器２０のいずれかのＮＤフィルタを透過したレーザ
ビームＬＢは、フライアイレンズ２２に入射する。これ
により、フライアイレンズ２２の射出端に多数の２次光
源が形成される。この多数の２次光源から射出された露
光光（露光用照明光）としてのパルス照明光ＩＬは、照
明系開口絞り板２４上のいずれかの開口絞りを通過した
後、透過率が大きく反射率が小さなビームスプリッタ２
６に至る。このビームスプリッタ２６を透過したパルス
照明光ＩＬは、第１リレーレンズ２８Ａを経て固定レチ
クルブラインド３０Ａの矩形の開口部及び可動レチクル
ブラインド３０Ｂを通過した後、第２リレーレンズ２８
Ｂを通過してミラーＭによって光路が垂直下方に折り曲
げられた後、コンデンサレンズ３２を経て、レチクルス
テージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩形の照明
領域４２Ｒを均一な照度分布で照明する。

【００４７】一方、ビームスプリッタ２６で反射された
パルス照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介してインテグ
レータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４
６の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及び
アナログ・デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と略述
する）を介して出力ＤＳ（digit/pulse)として主制御装
置５０に供給される。このインテグレータセンサ４６の
出力ＤＳと、ウエハＷの表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（露光量）との相関係
数は予め求められて、主制御装置５０に併設されたメモ
リ５１内に記憶されている。

【００４８】前記レチクルステージＲＳＴ上にレチクル
Ｒが載置され、不図示のバキュームチャック等を介して
吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、水平
面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、レチ
クルステージ駆動部４８によって走査方向（ここでは図
１の紙面左右方向であるＹ方向とする）に所定ストロー
ク範囲で走査されるようになっている。この走査中のレ
チクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳ
Ｔ上に固定された移動鏡５２Ｒを介して外部のレーザ干
渉計５４Ｒによって計測され、このレーザ干渉計５４Ｒ
の計測値が主制御装置５０に供給されるようになってい
る。

【００４９】なお、レチクルＲに用いる材質は、使用す
る光源によって使い分ける必要がある。すなわち、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源を光
源とする場合は、合成石英を用いることができるが、Ｆ
₂エキシマレーザ光源を用いる場合は、ホタル石で形成
する必要がある。

【００５０】前記投影光学系ＰＬは、ここでは両側テレ
セントリックな光学配置になるように配置された共通の
Ｚ軸方向の光軸ＡＸを有する複数枚のレンズエレメント
から構成されている。また、この投影光学系ＰＬとして
は、投影倍率βが例えば１／４や１／５などのものが使
用されている。このため、前記の如くして、パルス照明
光ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域４２Ｒが照明され
ると、そのレチクルＲに形成された照明領域４２Ｒ部分
のパターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小
された像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光材料）
が塗布されたウエハＷ上の照明領域４２Ｒと共役なスリ
ット状の露光領域４２Ｗに形成される。

【００５１】なお、パルス照明光ＩＬとしてＫｒＦエキ
シマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合に
は、投影光学系ＰＬを構成する各レンズエレメントとし
ては合成石英等を用いることができるが、Ｆ₂エキシマ
レーザ光を用いる場合には、この投影光学系ＰＬに使用
されるレンズの材質は、全てホタル石が用いられる。

【００５２】前記ＸＹステージ１４は、ウエハステージ
駆動部５６によってＸＹ面内で走査方向であるＹ方向及
びこれに直交するＸ方向（図１における紙面直交方向）
に２次元駆動されるようになっている。このＸＹステー
ジ１４上に搭載されたＺチルトステージ５８上に不図示
のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等により保
持されている。Ｚチルトステージ５８は、ウエハＷ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Ｗの傾斜角を調整する機能を有す
る。また、ＸＹステージ１４の位置は、Ｚチルトステー
ジ５８上に固定された移動鏡５２Ｗを介して外部のレー
ザ干渉計５４Ｗにより計測され、このレーザ干渉計５４
Ｗの計測値が主制御装置５０に供給されるようになって
いる。

【００５３】また、Ｚチルトステージ５８上のウエハＷ
の近傍に光電変換素子からなる照度むらセンサ５９が常
設され、該照度むらセンサ５９の受光面はウエハＷの表
面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ５９と
しては、遠紫外域で感度があり、且つパルス照明光ＩＬ
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５９の
検出信号が不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換
器を介して露光コントローラとして機能する主制御装置
５０に供給されるようになっている。

【００５４】制御系は、図１中、制御装置としての主制
御装置５０によって主に構成される。主制御装置５０
は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オ
ンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモ
リ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワ
ークステーション）を含んで構成され、露光動作が的確
に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷの同期
走査、ウエハＷのステッピング、露光タイミング等を統
括して制御する。また、本実施形態では、主制御装置５
０は、後述するように走査露光の際の露光量の制御も行
う。

【００５５】具体的には、主制御装置５０は、例えば走
査露光時には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを
介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖ_R＝Ｖで走査
されるのに同期して、ＸＹステージ１４を介してウエハ
Ｗが露光領域４２Ｗに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）
に速度Ｖ_W＝β・Ｖ（βはレチクルＲからウエハＷに対
する投影倍率）で走査されるように、レーザ干渉計５４
Ｒ、５４Ｗの計測値に基づいてレチクルステージ駆動部
４８、ウエハステージ駆動部５６をそれぞれ介してレチ
クルステージＲＳＴ、ＸＹステージ１４の位置及び速度
をそれぞれ制御する。また、ステッピングの際には、主
制御装置５０ではレーザ干渉計５４Ｗの計測値に基づい
てウエハステージ駆動部５６を介してＸＹステージ１４
の位置を制御する。

【００５６】また、主制御装置５０では、制御情報ＴＳ
をエキシマレーザ光源１６に供給することによって、エ
キシマレーザ光源１６の発光パワー等を後述するように
制御する。また、主制御装置５０は、エネルギ粗調器２
０、照明系開口絞り板２４をモータ３８、駆動装置４０
をそれぞれ介して制御し、更にステージ系の動作情報に
同期して可動レチクルブラインド３０Ｂの開閉動作を制
御する。

【００５７】このように本実施形態では、主制御装置５
０が、露光コントローラ及びステージコントローラの役
目をも有している。これらのコントローラを主制御装置
５０とは別に設けても良いことは勿論である。

【００５８】また、主制御装置５０には、記憶装置とし
てのメモリ５１及びコンソール等の入出力装置６２が併
設されている。メモリ５１には、前述したインテグレー
タセンサ４６の出力ＤＳと、ウエハＷの表面上でのパル
ス照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギ（露光
量）との相関係数が格納されている他、露光の際のウエ
ハ上のショットの配列データ及び各ショットの露光順
序、スキャン方向等のデータから成るショットマップデ
ータ等が格納されている。また、本実施形態では、後述
するようにしてウエハＷ上の複数のショット領域（区画
領域）のそれぞれについて予め求めた走査方向のパター
ン線幅の不均一性を補正する露光量補正データが格納さ
れている。

【００５９】次に、上記の露光量補正データの作成方法
について説明する。 まず、実際の露光の際と同一の露光条件、具体的に
は、同一の照明条件（照明系開口絞り板２４による開口
絞りの選択（開口数（Ｎ．Ａ．）、コヒーレンスファク
タσ値の設定）、照明領域４２Ｒの非走査方向の幅（こ
こでは、固定レチクルブラインド３０Ａによって規定さ
れるものとする）の設定等の下、実際の露光に用いられ
るレチクルＲを用いて、上記のショットマップデータに
従って、テス卜用の露光を露光装置１０により行う。こ
の際、露光量制御は、前述した従来のオープン露光量制
御あるいはパルス毎制御により行われる。 次に、上記のテスト露光により、レチクルＲのパタ
ーンが複数のショット領域に転写されたウエハＷを不図
示のコータ・デベロッパにて現像処理し、その結果ウエ
ハＷ上の複数のショット領域（以下、適宜「ショット」
という）にそれぞれ形成されたレジスト像のパターン線
幅の走査方向の分布を、所定の線幅計測装置、例えば走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて計測する。ここで、
このパターン線幅の計測に際しては、ラインアンドスペ
ース（Ｌ／Ｓ）等に比べて露光量に対して敏感な孤立パ
ターンについて計測することが望ましい。

【００６０】上記のテスト用露光を実際の露光に用いら
れるレチクルＲを用いて行うのは、例えば、レチクルの
透過率に応じて散乱光の影響が大きく異なるので、散乱
光の影響を正確に求めるためには重要だからである。ま
た、同一の照明条件の下でテスト露光を行うのは、例え
ば照明条件、より正確には投影光学系の開口数（Ｎ．
Ａ．）、コヒーレンスファクタσ、あるいはレチクルパ
ターンの種類により、照明光学系や投影光学系を通り抜
ける光束の位置が互いに異なり、よって光学系内の散乱
性の場所依存性による、散乱光の強度、拡がり方に差が
生じるため、散乱光の影響を正確に求めるためには重要
だからである。さらに、ショットマップデータに従っ
て、テス卜用の露光を露光装置１０を用いて行うのは、
その他の要因、例えばレチクルステージＲＳＴとＸＹス
テージ１４との同期精度、ウエハＷ上のショット領域の
配置等が転写像の線幅に与える影響がそれぞれ異なるた
めである。

【００６１】図３（Ａ）、（Ｂ）には、上述の線幅計測
の結果得られたウエハＷ上のショットの走査方向の線幅
分布の一例が示されている。この内、図３（Ａ）は、走
査方向の両側に隣接するショットが存在しないショット
（以下、「孤立ショット」と呼ぶ）のショット内におけ
る走査方向の線幅分布の一例を示し、図３（Ｂ）は、走
査方向の両側に隣接するショットが存在するショットの
走査方向の線幅分布の一例を示す。これらの図におい
て、横軸は走査方向位置（Ｙ）であり、縦軸は線幅であ
る。また、横軸のａ点はショットの一端（露光開始点）
を、ｂ点はショットの他端（露光終了点）をそれぞれ示
す。

【００６２】この場合、予め別途、上記と同様の露光を
異なる露光量で複数回繰り返し行い、その露光後の線幅
計測結果から、例えばポジ型レジストの場合に図４に示
されるような露光量と線幅の相関関数（又は変換レー
ト）が求められているものとする。 しかる後、上記の線幅分布の計測結果と、既知の
露光量と線幅の相関関数とに基づいて、コンピュータ、
例えば主制御装置５０を用いて所定の演算を行うことに
より、ウエハＷ上の複数のショットのそれぞれについて
ショット内の走査方向の線幅分布を補正するための露光
量補正データを求める。

【００６３】ポジ型レジストの場合、オーバー露光は線
幅細り現象として観測され、アンダー露光は線幅太り現
象として観測される。従って、線幅が太くなっている位
置では、露光量を増加し、線幅が細くなっている位置で
は露光量を減少させる必要がある。

【００６４】この結果、上記の露光量補正データとして
は、ショット内の走査方向の線幅分布に対応した露光量
補正データが求められることになる。図３（Ａ）、
（Ｂ）のショットの場合、図５（Ａ）、（Ｂ）に示され
るような露光量補正データ（露光量補正曲線）が求めら
れる。これら図５（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は走査
方向位置（Ｙ）であり、縦軸は補正量δ_nm（Ｙ）であ
る。ここで、δ_nm（Ｙ）とは、ショット配列座標（ｎ，
ｍ）のショットのＹ位置における露光量補正値δという
意味である。

【００６５】本実施形態では、図５（Ａ）、（Ｂ）に示
されるような、露光量補正曲線（露光量補正データ）
を、ウエハＷ上の複数のショット領域のそれぞれについ
て求め、これらの露光量補正データが各ショット領域の
配列座標（ｎ，ｍ）と対応づけられて、メモリ５１内の
所定の記憶領域に格納されている。

【００６６】次に、上述のようにして構成された本実施
形態の走査型露光装置１０におけるウエハＷ上の複数の
ショット領域（区画領域）にレチクルパターンを転写す
る場合の露光シーケンスについて、主制御装置５０内の
ＣＰＵの制御アルゴリズムを示す図６及び図７のフロー
チャートに沿って説明する。

【００６７】まず、前提条件等について説明する。

【００６８】以下では、走査型露光装置１０内のエネル
ギ検出器としてのインテグレータセンサ４６を中心にし
て制御を行うため、エキシマレーザ光源１６内のエネル
ギモニタ１６ｃの出力ＥＳに対応する処理量（これもＥ
Ｓとする）の単位（エネルギ制御量の単位）を〔ｍＪ／
pulse〕と仮定する。前述のように、インテグレータセ
ンサ４６の出力ＤＳの単位（エネルギ制御量の単位）は
デジタル量〔digit／pulse〕である。

【００６９】この場合、インテグレータセンサ４６の出
力ＤＳは、予めＺチルトステージ５８上で像面（即ち、
ウエハの表面）と同じ高さに設置された不図示の基準照
度計の出力に対して予め較正（キャリブレーション）さ
れている。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４６の較正とは、インテグレータセンサ４６の出力
ＤＳ〔digit/pulse〕を、像面上の露光量〔ｍＪ／（ｃ
ｍ²・pulse)〕に変換するための変換係数（あるいは変換
関数）を得ることである。この変換係数（あるいは変換
関数）を用いると、インテグレータセンサ４６の出力Ｄ
Ｓ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４６の出力ＤＳより間接的に求められる
像面上での露光量（インテグレータセンサ４６による処
理量）の単位を〔ｍＪ／（ｃｍ²・pulse）〕として説明
する。

【００７０】ここで、以下の説明で用いる量を次のよう
に定義する。 （ａ）Ｓ₀：オぺレータが、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４６にて間接
的に計測される像面上の平均パルスエネルギ密度〔ｍＪ
／（ｃｍ²・pulse）〕。 （ｅ）Ｅ₀：上記のようにエキシマレーザ光源１６のパ
ルスエネルギの中心値。 エキシマレーザ光源１６の出力がＥ₀のときには、エネ
ルギモニタ１６ｃの出力に対応する制御量ＥＳもＥ₀で
ある。

【００７１】前提条件として、オペレータによりコンソ
ール等の入出力装置６２から入力された照明条件（投影
光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）、コヒーレンスファクタσ
値やパターンの種類など）を含む露光条件に応じて、主
制御装置５０により、投影光学系ＰＬの不図示の開口絞
りの設定、照明系開口絞り板２４の開口の選択設定等が
行われているものとする。

【００７２】また、オペレータによりコンソール等の入
出力装置６２から入力されたショット配列、ショットサ
イズ、各ショットの露光順序その他の必要なデータに基
づいて、予めショットマップデータ（各ショット領域の
露光順序と走査方向とを定めたデータ）が作成され、メ
モリ５１内に格納されているものとする。また、上記の
露光条件と同一条件下における各ショットの露光量補正
データが前述の如くして求められ、これらの露光量補正
データ（露光量補正マップ）がショットマップデータと
対応づけてメモリ５１内に格納されているものとする。

【００７３】この図６及び図７の制御アルゴリズムがス
タートするのは、ウエハ交換、レチクルアライメント、
ベースライン計測、サーチアライメント及びファインア
ライメント等の一連の露光のための準備作業が終了した
時点であるものとする。

【００７４】まず、図６のステップ１００において、オ
ぺレータにより入出力装置６２を介してウエハ上のフォ
トレジストに対する目標露光量Ｓ₀が設定されるのを待
つ。そして、目標露光量Ｓ₀が設定されると、次のステ
ップ１０２に進み、エキシマレーザ光源１６のエネルギ
コントローラ１６ｄに対して制御情報ＴＳを送り、パル
ス発光時のエネルギ設定値を中心エネルギＥ₀に設定す
る。

【００７５】次のステッブ１０４では、ＸＹステージ１
４を移動してウエハＷを投影光学系ＰＬの下方から退避
させ、エネルギコントローラ１６ｄを介して、エキシマ
レーザ光源１６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４６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密度Ｐ〔ｍＪ／（ｃｍ²．Puls
e）〕を計測する。このとき、エネルギ粗調器２０の透
過率は最大に設定しているものとする。

【００７６】次のステップ１０６では、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。

【００７７】 Ｎ＝ｃｉｎｔ（Ｓ₀／Ｐ） ……（１）

【００７８】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。ここで、四捨五入を行う
のは、実際にはＳ₀／Ｐは必ずしも整数にはならない一
方、露光パルス数は整数以外有り得ないためである。

【００７９】次のステップ１０８では、上記ステップ１
０６で求めた露光パルス数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判断する（調べる）。こ
こで、最小露光パルス数Ｎ_minとは、必要な露光量制御
再現精度を得るために、エキシマレーザ光源１６のパル
スエネルギの既知のばらつきに基づいて定められたウエ
ハＷ上の各点に対し照射すべきパルス照明光ＩＬの最小
のパルス数を意味する。

【００８０】そして、ステップ１０８における判断が否
定された場合、すなわちＮ＜Ｎ_minである場合には、ス
テッブ１０９に移行してＮ≧Ｎ_minとなるようなエネル
ギ粗調器２０のＮＤフィルタの透過率の選択、及びその
ＮＤフィルタの設定を行った後、ステップ１０４〜１０
８の処理・判断を繰り返す。

【００８１】そして、ステップ１０８にける判断が肯定
された場合、すなわちＮ≧Ｎ_minである場合には、ステ
ップ１１０に進み、ウエハＷの走査速度を次式（２）に
基づいて決定する。

【００８２】Ｖ_W＝Ｄ／（Ｎ／Ｆ） …（２）

【００８３】ここで、Ｄは、ウエハＷ上のスリット状の
露光領域４２Ｗの走査方向の幅（スリット幅を示し、Ｆ
はエキシマレーザ光源１６の発振周波数を示す。パルス
発光間にウエハＷが移動する間隔はＶ_W／Ｆであるた
め、その露光パルス数Ｎは次式で表される。

【００８４】Ｎ＝Ｄ／（Ｖ_W／Ｆ） …（２）’

【００８５】すなわち、その露光パルス数Ｎが得られる
ように、スリット幅Ｄ、及び発振周波数Ｆ、走査速度Ｖ
_Wを決定する必要がある。但し、通常そのスリット幅Ｄ
は一定であるため、（２）’式が成立するように発振周
波数Ｆ及び走査速度Ｖ_Wの少なくとも一方を設定すれば
良いので、ここでは、発振周波数Ｆを例えば所定の発振
周波数に固定して走査速度Ｖ_Wを演算により決定するこ
ととしたものである。この反対に、例えば走査速度Ｖ_W
を固定（例えば最大速度に）し、発振周波数Ｆを演算に
より決定しても良い。

【００８６】次のステップ１１２では、エネルギコント
ローラ１６ｄに対して送るべき所望のＳ₀を得るための
平均パルスエネルギ（あるいは１パルス目の設定エネル
ギ）の発光時の目標パルスエネルギＥ_tを算出して送信
する。このとき、インテグレータセンサ４６を基準とし
た目標パルスエネルギはＳ₀／Ｎ、すなわち（１）式を
用いるとＳ₀／ｃｉｎｔ（Ｓ₀／Ｐ）であるが、これをエ
ネルギモニタ１６ｃの処理量を基準とした目標パルスエ
ネルギＥ_tに変換するために、次のような規格化を行
う。

【００８７】 Ｅ_t＝（Ｓ₀／Ｎ）・（Ｅ₀／Ｐ） ……（３）

【００８８】この規格化は、目標パルスエネルギＥ
_tは、パルス数を整数化するために中心エネルギＥ₀に対
して、（Ｓ₀／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Ｅ_tがエネルギコントローラ１６ｄに供給されると、
エネルギコントローラ１６ｄは１パルス目発光時の目標
パルスエネルギをＥ_tに設定するために、高圧電源１６
ｅの電圧を設定（チャージアップ）する。この場合、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Ｅ_t
は中心エネルギ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１６の出力の可変範囲は、中心エネルギ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
Ｅ_tは余裕をもってその可変範囲内に収まることとな
る。

【００８９】次のステップ１１４では、そのときのショ
ットマップデータに従ってウエハＷを移動し、その露光
すべきショット（最初は、第１ショットである）の露光
量補正データ（露光量補正マップ）をメモリ５１から内
部メモリに取り込んだ後、ステップ１１６に進んで、ウ
エハＷ上の露光対象のショット領域の露光のためのレチ
クルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ＸＹス
テージ１４）の助走（すなわち走査）を開始して両者を
それぞれの目標走査速度（ウエハＷは先にステップ１１
０で決定した走査速度Ｖ_Wであり、レチクルＲはその投
影倍率βの逆数倍の速度である）まで加速し、加速終了
後レチクルＲとウエハＷとを投影倍率βに応じた速度比
で等速走査する。このステップ１１６における処理は、
レーザ干渉計５４Ｒ、５４Ｗの計測値をモニタしつつレ
チクルステージ駆動部４８、ウエハステージ駆動部５６
を介して行われる。従って、レーザ干渉計５４Ｒ、５４
Ｗの計測値は、助走開始時点から所定間隔で主制御装置
５０に供給され続けている。

【００９０】上記のレチクルＲとウエハＷとの等速走査
が開始されるとステップ１１８に進んでレーザ干渉計５
４Ｒ、５４Ｗの計測値をモニタしつつレチクルＲとウエ
ハＷが露光開始位置に到達するのを待つ。そして、レチ
クルＲとウエハＷとが露光開始位置に達すると、図７の
ステップ１２０に進み、その時点のレーザ干渉計５４Ｗ
のＹ方向の計測値、すなわち露光位置（スリット状照明
領域４２Ｒ）に対応するウエハＷ上の露光対象ショット
領域のＹ座標（以下、「露光位置の（Ｙ）情報」と呼
ぶ）に対応する露光量の補正量δ_nm（Ｙ）を内部メモリ
内の露光量補正マップから読み出した後、ステップ１２
２に進んでその補正量δ_nm（Ｙ）を用いてレーザ光源１
６のエネルギコントローラ１６ｄに対する目標１パルス
エネルギＥ _tを次式に従って更新し、その更新後の目標
パルスエネルギＥ_t（Ｙ）をエネルギコントローラ１６
ｄに次の１パルスの目標値として送信する。

【００９１】 Ｅ_t（Ｙ）＝（１＋δ_nm（Ｙ））×Ｅ_t……（４）

【００９２】ここで、Ｅ_tは、上述した（３）式で求め
られたもの（あるいは前回のパルス発光時に更新された
もの）である。

【００９３】次のステッフ１２４では、エネルギコント
ローラ１６ｄに対して発光トリガを指令する。これによ
り、エネルギコントローラ１６ｄから高圧電源１６ｅに
発光トリガ信号が供給されて、レーザ共振器１６ａから
パルス発光が行われる。この場合最初の発光は、（３）
式のＥ_tを目標値として行われる。

【００９４】次のステップ１２６において、インテグレ
ータセンサ４６を介してｉ番目（ｉ＝１，２，…）のパ
ルスエネルギＰ_iの計測を行うとともに、そのパルスエ
ネルギＰ_iを次式によってエキシマレーザ光源１６内の
エネルギモニタ１６ｃの制御量を基準としたパルスエネ
ルギＥ_iに規格化（換算）し、このパルスエネルギＥiを
エネルギコントローラ１６ｄに送信する。

【００９５】Ｅ_i＝（Ｐ_i／Ｐ）・Ｅ₀ ……（５）

【００９６】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１６のパルス発光毎のエネ
ルギ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１６の出力の可変範囲内に収ま
っている。

【００９７】ここで、通常、エネルギモニタ１６ｃの出
力ＥＳは、（３）式の目標エネルギＥ_tにパルスエネル
ギのばらつきの範囲内で合致するが、光軸ずれ等によっ
て必ずしもこのようにならない場合もある。そこで、エ
ネルギコントローラ１６ｄでエネルギモニタ１６ｃの出
力ＥＳを検出し、その検出結果が（３）式の目標エネル
ギＥ_tにパルスエネルギ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
出するようにしても良い。そして、エネルギモニタ１６
ｃの出力ＥＳが目標エネルギ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１６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、エネルギコントローラ１６ｄから
アラーム信号を主制御装置５０に送るようにしておけば
良い。このようにすると、そのアラーム信号に応じて、
主制御装置５０が走査露光を中止するとともに、オペレ
ータに対して警報を発するようにすることができる。こ
の場合、オペレータはその警報により、例えばエキシマ
レーザ光源１６と露光本体部との光軸ずれの調整等を行
うことができる。

【００９８】次のステップ１２８では、上記ステップ１
２６のパルスエネルギＰ_iの計測がＮ回目以内である
か、すなわちｉ≦Ｎであるか否かを判断する。そして、
この判断が肯定された場合には、ステップ１３０に移行
して、エキシマレーザ光源１６内のエネルギコントロー
ラ１６ｄに対してチャージアップを指示する。これによ
り、エネルギコントローラ１６ｄは、上記ステップ１２
２で更新された目標１パルスエネルギＥ_t得るための高
圧電源１６ｅに対する印加電圧をその時のレーザチャン
バ内のガスの状態やチャンバの状態を考慮して算出し、
この印加電圧を高圧電源１６ｅに設定（チャージアッ
プ）する。

【００９９】その後、ステップ１２４〜ステップ１２８
の処理判断を繰り返し、Ｎパルスの発光が行われ、ステ
ップ１２８の判断が否定されると、ステップ１３２に移
行する。このようにして、発光パルス数がＮに達するま
では、インテグレータセンサ４６で計測される各パルス
エネルギの平均値が最初に計測したウエハエネルギ密度
Ｐを露光量補正データに応じて補正した所望の値にほぼ
等しくなるようなほぼ一定値制御を行う。

【０１００】ステップ１３２では、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をレーザ干渉計５４
ＷのＹ方向の計測値に基づいて判断する。そして、この
ステップ１３２における判断が否定された場合には、ス
テップ１３１に移行してエキシマレーザ光源１６内のエ
ネルギコントローラ１６ｄに対して、次パルスの印加電
圧算出、及びチャージアップを指示する。これにより、
エネルギコントローラ１６ｄは、直前の一連の（Ｎ−
１）パルス分のパルスエネルギの計測値（すなわち上記
ステップ１２６で計測されたＰ_iを規格化した値）に基
づいて、次の（ｉ＋１）パルス目のエネルギの目標値Ｅ
_targetを算出する。一例として、一連のＮ _minパルス分
のパルスエネルギの積算値（積算露光量）が、（４）式
の目標パルスエネルギＥ_tを用いてＥ_t・Ｎ_minになるよ
うにその目標値Ｅ_target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。

【０１０１】 Ｅ_target＝Ｅ_t−Σ（Ｅ_n−Ｅ_t）……（６）

【０１０２】ただし、（６）式中の和記号Σの係数ｎの
加算範囲は、ｎ＝（ｉ−Ｎmin＋２）からｎ＝ｉまでで
ある。その後、エネルギコントローラ１６ｄは、そのパ
ルスエネルギの目標値Ｅ_targetを得るための高圧電源１
６ｅに対する印加電圧をその時のレーザチャンバ内のガ
スの状態やチャンバの状態を考慮して算出し、この印加
電圧を高圧電源１６ｅに設定（チャージアップ）する。

【０１０３】その後、ステップ１２０に戻り、以後ステ
ップ１２０〜１３２（ステップ１３０を除く）の動作が
行われるが、この際、ステップ１２４における発光トリ
ガ指令に応答してエネルギコントローラ１６ｄから発光
トリガ信号が出力され、レーザ共振器１６ａにより上記
ステップ１３１で設定されたパルスエネルギの目標値Ｅ
_targetの近傍のパルスエネルギでパルス発光が行われ
る。ここで、この目標値Ｅ_targetには、式（６）から明
らかなように、Ｅ_tが含まれ、このＥ_tとしては、（４）
式で表されるＹ位置毎に更新されたＥ_t（Ｙ）が用いら
れるので、結果的に、露光量補正データ（露光量補正マ
ップ）に沿ってパルスエネルギが調整される。

【０１０４】その後も、走査露光中は連続してステップ
１２０〜１３２（ステップ１３０を除く）の動作が繰り
返されて、インテグレータセンサ４６の出力に基づいて
エキシマレーザ光源１６の次のパルスエネルギの目標値
が設定され、ステップ１３２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、そのショットの露光が終
了する。この１ショットの露光中、前述の如く、当該シ
ョットの露光量補正データに従ったパルスエネルギの調
整が行われ、その結果その露光量補正マップに従った積
算露光量の制御が実現され、そのショットの線幅均一性
が向上する。

【０１０５】上記の１ショットの露光終了後、ステップ
１３４に進んで次ショット、すなわち次に露光対象とな
るショットがあるか否かをメモリ５１内のショットマッ
プデータに基づいて判断し、次ショットがある場合に
は、図６のステップ１１４に戻り、以降ステップ１１４
〜ステップ１３４までの処理・判断を繰り返し、全ての
ショットの露光が終了してステップ１３４の判断が肯定
されると、本ルーチンの一連の処理を終了する。

【０１０６】このように本実施形態の走査型露光装置１
０によると、ウエハＷ上の複数のショット領域（区画領
域）の１つに走査露光方式でレチクルＲのパターンが逐
次転写される間、すなわち走査露光中に、インテグレー
タセンサ４６によりパルス照明光ＩＬのそれぞれのエネ
ルギ量が順次検出され、エネルギコントローラ１６ｄで
は、そのインテグレータセンサ４６の検出結果を用い
て、単位パルス（上記の説明では１パルス）ずつずらし
て順次それまでのＮパルス分（Ｎは２以上の整数であっ
て、設定露光量に応じて予め定められるウエハＷ上の各
点に対するパルス照明光の照射パルス数、例えば
Ｎ_min）の積算光量、すなわち、一連の積算光量の変化
を算出し、そのＮパルス分の積算光量が主制御装置５０
から与えられる１パルスエネルギの目標値Ｅ_tのＮ倍に
対応する積算光量となるようにレーザ共振器１６ａから
発光されるパルス照明光のパルスエネルギを調整する。
一方、主制御装置５０では、上記の走査露光中、ウエハ
干渉計５４Ｗによりリアルタイムで検出されるウエハの
位置データに応じてメモリ５１に記憶されたウエハＷ上
の複数のショット領域のそれぞれについて予め計測した
走査方向のパターン線幅の不均一性を補正する露光量補
正データの内のそのショット領域に対応する露光量補正
データに応じて前記エネルギコントローラ１６ｄに対し
て与えるべき、１パルスエネルギの目標値を更新する。
これにより、エネルギコントローラ１６ｄにより、上記
の如くしてパルス照明光のパルスエネルギが調整され、
結果的に、そのショットの走査方向の各点における露光
量がそのショット領域に対応する露光量補正データに応
じて変化するように制御される。

【０１０７】従って、本実施形態によると、ウエハ上の
各ショット領域に対する走査露光の結果、各ショット領
域に転写されるパターン転写像の走査方向における線幅
均一性が向上する。

【０１０８】なお、上記の説明では、インテグレータセ
ンサ４６によりパルス照明光ＩＬのそれぞれのエネルギ
量が順次検出され、そのエネルギ量を主制御装置５０が
レーザ内のエネルギモニタ１６ｃのスケールに合わせて
正規化した値をエネルギコントローラ１６ｄに与え、こ
れに基づいてエネルギコントローラ１６ｄが積算光量の
変化を算出するものとしたが、これに限らず、露光コン
トローラの機能を有する主制御装置５０がインテグレー
タセンサ４６の検出結果を用いて、単位パルスずつずら
して順次それまでのＮパルス分の積算光量の変化を検出
するようにしても勿論構わない。この場合には、演算装
置及び制御装置が主制御装置５０によって構成される。

【０１０９】また、本実施形態の走査型露光装置１０で
は、照明光学系内のインテグレータセンサ４６の検出結
果を直接エキシマレーザ光源１６にフィードバックし
て、次のパルスエネルギ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１６内のエネルギモニタ１
６ｃの出力と、インテグレータセンサ４６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４６
を基準として高精度に露光量制御が行われる。換言すれ
ば、インテグレータセンサ４６の出力を直接フイードバ
ックする方式によって、エキシマレーザ光源１６からイ
ンテグレータセンサ４６までの光学系で生ずる外乱要素
を相殺できる。これにより、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。

【０１１０】また、本実施形態では、インテグレータセ
ンサ４６は、エキシマレーザ光源１６からのパルス照明
光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明光学系の内部に
配置されているので、例えば、ウエハ上の露光位置を変
えるためにウエハステージＷＳＴが移動したときのエキ
シマレーザ光源１６と露光装置本体部との間で生じる光
軸ずれにより、エキシマレーザ光源１６からインテグレ
ータセンサ４６までのエネルギ伝搬効率が変動したり、
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、又は反射率が変
動したりしても、これらの外乱要素は直接フィードバッ
クによりインテグレータセンサ４６上では相殺される。
また、上記の各変動はインテグレータセンサ４６よりも
前段（光源１６側）で主に発生し、それより後段では殆
ど生じないので、上記各変動によってウエハ上での露光
量制御精度が低下することがない。かかる詳細は、上記
特願平１０−１８４２２１号に開示されている。

【０１１１】なお、上記（６）式は最後の１パルスによ
りＮ_minパルス毎の積算露光量を所望の値に調整しよう
とするものであるが、それまでのパルスについて、例え
ば、本願出願人及び発明者が先に特願平１０−１８２３
０６号で提案したように、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、及びエネルギの変調
幅がある程度小さくなり、エキシマレーザ光源１６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。

【０１１２】また、本実施形態では、エネルギコントロ
ーラ１６ｄが、インテグレータセンサ４６の検出結果を
用いて、１パルスずつずらして順次それまでのＮパルス
分、例えばＮ_minパルス分の積算光量を算出するものと
したが、これはこのようにすると、露光量制御精度、ひ
いては線幅制御精度が最も高くなることを考慮してこの
ようにしたものであるが、これに限らず、単位パルス数
は、何パルスでも良い。

【０１１３】ところで、前述した図３（Ａ）、（Ｂ）の
線幅分布のデータは、線幅の変動要因、具体的は、走査
露光中のレチクルステージとウエハステージとの同期誤
差、走査方向の正・逆、露光対象のショット領域のウエ
ハ上の位置、走査露光中のオートフォーカス・オートレ
ベリング（ＡＦ／ＡＬ）制御精度、及びフレアの影響等
の全てが反映された線幅分布データである。

【０１１４】従って、フレア起因の露光量誤差（線幅不
均一性）のみを補正する場合には、残りの線幅の変動要
因とフレア起因の線幅の変動要因とを切り分けるため
に、次のようにして、露光量補正データを作成すれば良
い。

【０１１５】前述の如く、フレアに起因する露光量の変
動の態様は、大きくは、走査方向の隣接ショットが無い
孤立ショットの場合と、走査方向の一側にのみ隣接ショ
ットがあるショットの場合と、走査方向の両側に隣接シ
ョットがあるショットの場合の３態様に分けられる。さ
らに、走査方向の一側にのみ隣接するショットがあるシ
ョットには、走査方向のスキャン終了点側にのみ隣接す
るショットがあるショットと、走査方向のスキャン開始
点側にのみ隣接するショットがあるショットとの２通り
が含まれる。

【０１１６】従って、例えば、図８に示されるような配
置のウエハＷ上の１８ショットのそれぞれを、いわゆる
完全交互スキャン方式により矢印で示されるスキャン方
向で露光するものとすると、各ショットを４つのグルー
プにグループ分けできる。白抜きのショット（以下、便
宜上「グループＡのショット」と呼ぶ）は、走査方向の
両側に隣接ショットがあるので、このグループＡのショ
ットでは、先に従来技術の欄で説明したように、フレア
の影響はショット内全域でほぼ均等に表れるので、フレ
アに起因するショット領域内の走査方向の線幅のバラツ
キは殆どなく、露光量の補正は必ずしも必要ではない。
また、点線の斜線が施されたショット（以下、便宜上
「グループＢのショット」と呼ぶ）は、走査方向（及び
非走査方向）の両側に隣接するショットがない孤立ショ
ットであり、走査方向の両端部近傍で露光量補正が必要
となるショットである。また、実線の斜線が施されたシ
ョット（以下、便宜上「グループＣのショット」と呼
ぶ）は、スキャン終了端の近傍で露光量補正が必要なシ
ョットである。また、残りの±４５°の斜線（ダブルハ
ッチング）が施されたショット（以下、便宜上「グルー
プＤのショット」と呼ぶ）は、スキャン開始端の近傍で
露光量補正が必要なショットである。

【０１１７】この内、グループＢのショットのフレア起
因の線幅不均一性を補正するための露光量補正データを
作成する際には、例えば、図３（Ａ）に示される当該シ
ョットの走査方向の線幅分布の計測データと、例えば図
３（Ｂ）に示されるグループＡのショット（走査方向の
両側にショットがあるショット）の走査方向の線幅分布
の計測データとを予め前述したようにして求め、図３
（Ａ）の計測データから図３（Ｂ）の計測データを差し
引くことにより、図９（Ａ）に示されるような当該ショ
ットのフレア起因の線幅バラツキのデータを得る。次
に、この得られた線幅バラツキのデータと、図４に示さ
れる既知の露光量と線幅の相関関数（又は変換レート）
とに基づいて露光量補正データを求める。この結果、こ
の例の場合には、図９（Ｂ）に示される露光量補正デー
タが求められることになる。

【０１１８】また、グループＣのショット及びグループ
Ｄのショットのフレア起因の線幅不均一性を補正するた
めの露光量補正データを作成する際には、上記と同様に
それらのショットの走査方向の線幅分布の計測データ
と、グループＡのショットの走査方向の線幅分布の計測
データとを予め前述したようにして求め、グループＣの
ショット、あるいはグループＤのショットの計測データ
からグループＡのショットの計測データを差し引いて、
それらのショットのフレア起因の線幅バラツキのデータ
を得る。次に、この得られた線幅バラツキのデータと、
既知の露光量と線幅の相関関数（又は変換レート）とに
基づいて露光量補正データを求めれば良い。

【０１１９】以上より、フレア起因の露光量誤差（線幅
不均一性）のみを補正する３種類の露光量補正データが
得られることになる。このようにフレア起因の露光量誤
差（線幅不均一性）のみを補正する場合には、ウエハ上
の複数のショットの全てに対して個々に露光量補正デー
タを用意する必要がなく、上記のグループＢ〜Ｄ、ある
いはこれにグループＡを加えた３種類あるいは４種類の
露光量補正データを用意すれば良いので、そのための計
測が簡略化されるという利点がある。

【０１２０】上記のグループ化された各ショット領域に
それぞれの露光量補正データを用いて、図６及び図７の
フローチャートに沿って走査露光を行えば、グループ
Ｂ、Ｃ、及びＤのショット領域内の散乱光の影響が、走
査方向の両側に隣接するショット領域のあるグループＡ
のそれとほぼ同様となり、ウエハ上の複数のショット領
域のそれぞれの走査方向の線幅均一性を向上させること
ができる。従って、この場合、各ショットの走査方向の
線幅均一性の向上のためのいわゆるダミーショットの露
光が不要となる。

【０１２１】なお、上記の露光量補正データは、各ショ
ット領域内で走査方向の位置にかかわらず一様に散乱光
の影響を受けるようにするためのデータであるが、この
反対に例えば、図９（Ｂ）に示される露光量補正データ
を、ａ、ｂ点のδ_nm（Ｙ）が０（零）となるまで下方に
シフトさせた露光量補正データを作成し、この露光量補
正データを用いて、グループＢのショットの露光を行え
ば、フレアの影響を相殺した上で線幅の均一性をも確保
することが可能である。

【０１２２】なお、上記実施形態では、主制御装置５０
によりエネルギコントローラ１６ｄを介してエキシマレ
ーザ光源１６からの各パルス照明光ＩＬのパルスエネル
ギを微調整することによりウエハ上の積算露光量制御を
行う場合について説明したが、これに限らず、主制御装
置５０は、ウエハ上の各点がパルス照明光ＩＬによる照
明領域を走査方向に横切る間に、各点に照射される照射
パルス数を調整することにより前記露光量を調整しても
良い。例えば、その走査露光の際に、エキシマレーザ光
源１６のパワーを一定に保ったまま、かつレチクルステ
ージＲＳＴとＸＹステージ１４との速度比を保ったま
ま、その走査速度を変化させることによって露光量の調
整を行えば良い。あるいは、主制御装置５０が照明系１
２内の可動レチクルブラインド３０Ｂを制御し、照明領
域４２Ｒの走査方向の幅（いわゆるスリット幅）を連続
的に変化させることによっても上記と同様の露光量制御
を実現することができる。あるいは、主制御装置５０で
は、エキシマレーザ光源１６の発振周波数を制御するこ
とによっても露光量制御を行っても良い。なお、主制御
装置５０が走査速度の調整とスリット幅の調整とを組み
合わせて、露光量の調整を行うことも可能である。

【０１２３】以上より、主制御装置５０では、エキシマ
レーザ光源１６のレーザ共振器１６ａの発振周波数、１
パルス当たりのエネルギ、走査速度及びスリット幅の少
なくとも１つを、予め求めた露光量制御データに従って
制御することにより、露光量の調整を行えば良い。

【０１２４】また、上記実施形態では、露光量補正デー
タとして、予め計測したウエハ上の各ショット領域の線
幅分布のバラツキにほぼ応じて露光量を補正するための
データを用いる場合について説明したが、これに限ら
ず、露光量補正データとして、ウエハ上の複数のショッ
ト領域のそれぞれについて予め計測した該ショット領域
内の走査方向の中央部の線幅に他の部分を合わせるよう
にパターン線幅を均一化するデータを用いても良い。か
かる場合には、ウエハ上のいずれのショット領域におい
ても、走査方向の中央部の線幅は、一様に露光中のフレ
アの影響を受けてはいるものの、走査露光中のレチクル
とウエハの同期誤差、フォーカス追従誤差、その他の要
因に起因するパターン線幅誤差が生じにくいので、かか
る部分の線幅に他の部分を合わせるようにパターン線幅
を均一化するデータを露光量補正データとして用いるこ
とにより、ウエハ上の複数のショット領域のそれぞれに
ついて走査方向の線幅均一性をある程度向上できること
に加え、ショット領域間のパターン線幅の均一性をも向
上させることができる。

【０１２５】なお、上記実施形態では、ウエハＷ上の各
ショット領域内のフレアに起因する走査方向における線
幅のバラツキを補正する場合について説明したが、実際
には、量的には小さいものの非走査方向についても隣接
するショットの露光の際のフレアの影響によりその非走
査方向のパターン線幅の不均一性が生じ得る。そこで、
予め計測した線幅分布データを元に非走査方向のフレア
込みの理想的な強度分布を求め、各ショット領域の露光
前にこの理想的な強度分布になるように照明系内の光学
部材を駆動させて、例えば特開平８−６４５１７号公報
に記載される如く、凹凸むら発生させたり、あるいは例
えば特開平７−１３０６００号公報に記載される如く、
傾斜むら補正板を用いて傾斜むらを積極的に発生させて
非走査方向の露光量分布を補正しても良い。なお、上記
の特開平７−１３０６００号公報には、走査型露光装置
について明示的な記載はないが、該公報に開示される傾
斜むら補正板は走査型露光装置にも好適に適用できるも
のである。上記のような非走査方向の補正を上記の走査
方向の露光量補正と併せて行うことにより、一層各ショ
ット領域内の線幅均一性が向上する。かかる非走査方向
の露光量分布の補正も、各ショット毎に理想的な強度分
布を求め、これに応じて行った方が良い。

【０１２６】なお、上記実施形態では、光源としてパル
ス光源の一種であるエキシマレーザ光源を用いる走査型
露光装置及びその走査露光方法について説明したが、例
えば、超高圧水銀ランプ等を光源とし、その光源の発す
る紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）等の連続光を露光用照明
光として用いる走査型露光装置の場合には、前述した走
査露光中の露光量制御を、前述した走査速度、スリット
幅の少なくとも一方を調整することによって容易に実現
できる。あるいは、ランプ光源の出力（ランプパワー）
を制御したり、あるいは照明光学系内に設置された透過
率制御素子、例えば相対位置が調整可能な２枚の回折格
子板を有する透過率可変素子などを制御することによ
り、露光量の調整を行えば良い。

【０１２７】なお、上記実施形態の走査型露光装置は、
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するとともに、多数の
機械部品から成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
度及びクリーン度が管理されたクリーンルームで行うこ
とが望ましい。

【０１２８】また、上記の実施形態の走査型露光装置を
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
テップに基づいてレチクルを製作するステップ、前述し
た実施形態の露光装置１０によりレチクルのパターンを
ウエハに転写するステップ、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。

【０１２９】さらに、本発明は、走査型露光装置であれ
ば、例えば、反射型マスクとオール反射の投影光学系を
用い、波長５〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のパルス照明
光を用いて、７０〜１００ｎｍライン・アンド・スペー
スパターンを基板上に転写するＥＵＶ露光装置にも適用
が可能である。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る走査
型露光装置及び走査露光方法によれば、基板に照射され
る露光光の光量制御により基板上の各ショット領域にお
ける線幅均一性を向上させることができるという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の走査型露光装置の全体構成を概略
的に示す図である。

【図２】図１のエキシマレーザ光源の内部構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図３（Ａ）は、走査方向の両側に隣接するショ
ットが存在しないショットのショット内における走査方
向の線幅分布の一例を示す図、図３（Ｂ）は、走査方向
の両側に隣接するショットが存在するショットの走査方
向の線幅分布の一例を示す図である。

【図４】ポジ型レジストの場合の露光量と線幅の相関関
数の一例を示す線図である。

【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図３（Ａ）、
（Ｂ）の線幅分布に対応する露光量補正データ（露光量
補正曲線）を示す線図である。

【図６】ウエハ上の複数のショット領域にレチクルパタ
ーンを転写する場合の主制御装置内のＣＰＵの制御アル
ゴリズムを示すフローチャートの一部を示す図である。

【図７】上記フローチャートの残りの一部を示す図であ
る。

【図８】フレア起因の線幅バラツキを補正するための露
光量補正データの作成について説明するための図であっ
て、ウエハ上のショット配列の一例を示す図である。

【図９】図９（Ａ）は走査方向の両側に隣接するショッ
トのないショットのフレア起因の線幅バラツキのデータ
の一例を示す線図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のデータに
基づいて得られる露光量補正データの一例を示す線図で
ある。

【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は従来の技術を
説明するための図である。

【符号の説明】

１０…走査型露光装置、１６…エキシマレーザ光源（パ
ルス光源）、１６ｄ…エネルギコントローラ（演算装
置）、４６…インテグレータセンサ（エネルギ検出
器）、５０…主制御装置（制御装置）、５１…メモリ
（記憶装置）、５４Ｗ…ウエハ干渉計（位置検出器）、
ＩＬ…パルス照明光、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウ
エハ（基板）、ＰＬ…投影光学系。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス光源からのパルス照明光で照明さ
   れた照明領域に対してマスクと基板とを所定の走査方向
   に沿って同期移動して前記マスクに形成されたパターン
   を投影光学系を介して前記基板上に転写する走査型露光
   装置であって、 走査露光中に前記パルス照明光のそれぞれのエネルギ量
   を順次検出するエネルギ検出器と；前記エネルギ検出器
   の検出結果を用いて、単位パルス数ずつずらして順次そ
   れまでの所定のＮパルス分（Ｎは２以上の整数）の積算
   光量を算出する演算装置と；前記基板上の複数の区画領
   域のそれぞれについて予め計測した前記走査方向のパタ
   ーン線幅の不均一性を補正する露光量補正データが格納
   された記憶装置と；前記基板の位置を計測する位置検出
   器と；前記基板上の１つの区画領域上に走査露光方式で
   前記マスクのパターンが逐次転写される間に、前記演算
   装置により算出される一連の積算光量の変化と前記位置
   検出器で検出される前記基板の位置データとに基づい
   て、前記露光量補正データに応じて変化するように前記
   基板上における走査方向の露光量を制御する制御装置と
   を備える走査型露光装置。
2. 【請求項２】 前記露光量補正データは、フレア影響分
   のパターン線幅の不均一性を補正するデータであること
   を特徴とする請求項１に記載の走査型露光装置。
3. 【請求項３】 前記制御装置は、前記パルス光源からの
   各パルス照明光のパルスエネルギを微調整することによ
   り前記露光量を制御することを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の走査型露光装置。
4. 【請求項４】 前記制御装置は、前記基板上の各点が前
   記パルス照明光による照明領域を走査方向に横切る間
   に、前記各点に照射される照射パルス数を調整すること
   により前記露光量を調整することを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
5. 【請求項５】 前記露光量補正データには、前記区画領
   域の走査方向の隣接領域の有無に対応して、少なくとも
   ３種類のデータが含まれることを特徴とする請求項２に
   記載の走査型露光装置。
6. 【請求項６】 前記露光量補正データは、予め前記基板
   上の複数の区画領域に前記マスクのパターンを転写した
   転写像の内の孤立パターンの転写像の線幅分布の計測結
   果に基づいて求められた前記複数の区画領域それぞれの
   パターン線幅を均一化するデータであることを特徴とす
   る請求項１に記載の走査型露光装置。
7. 【請求項７】 前記露光量補正データは、前記基板上の
   複数の区画領域のそれぞれについて予め計測した該区画
   領域内の走査方向の中央部の線幅に他の部分を合わせる
   ようにパターン線幅を均一化するデータであることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の走査型露光装置。
8. 【請求項８】 前記エネルギ検出器は、前記パルス光源
   からのパルス照明光により前記マスクを照明する照明光
   学系の内部に配置されていることを特徴とする請求項１
   〜７のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
9. 【請求項９】 パルス照明光で照明された照明領域に対
   してマスクと基板とを所定の走査方向に沿って同期移動
   して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介
   して前記基板上に転写する走査露光方法において、 前記基板上の任意の区画領域上に走査露光方式で前記マ
   スクのパターンが逐次転写される間に、 前記パルス照明光のそれぞれのエネルギ量を順次検出す
   るとともに、その検出されたエネルギ量に基づき、単位
   パルス数ずつずらして、順次それまでの所定のＮパルス
   分（Ｎは２以上の整数）の積算光量を算出し、 前記算出した一連の積算光量の変化と前記基板の位置と
   に基づいて、前記区画領域のパターン線幅の不均一性を
   補正する露光量補正データに応じて変化するように前記
   基板上における走査方向の露光量を制御することを特徴
   とする走査露光方法。
10. 【請求項１０】 前記走査露光に先立って、前記基板上
    の複数の区画領域にそれぞれ転写された前記マスクのパ
    ターンの転写像の線幅分布を計測するとともに、その線
    幅分布の計測結果に基づいて前記複数の区画領域それぞ
    れの前記露光量補正量データを求めることを特徴とする
    請求項１０に記載の走査露光方法。
11. 【請求項１１】 前記基板上の走査方向の少なくとも一
    方に隣接する区画領域が無い区画領域の露光量補正デー
    タを、当該区画領域の前記走査方向の線幅分布の計測結
    果と前記走査方向の両側に隣接する区画領域がある区画
    領域の前記線幅分布の計測結果とを用いて求めることを
    特徴とする請求項１０に記載の走査露光方法。