JP2001042505A - Mask and exposure device - Google Patents

Mask and exposure device

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JP2001042505A
JP2001042505A JP21441199A JP21441199A JP2001042505A JP 2001042505 A JP2001042505 A JP 2001042505A JP 21441199 A JP21441199 A JP 21441199A JP 21441199 A JP21441199 A JP 21441199A JP 2001042505 A JP2001042505 A JP 2001042505A
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JP
Japan
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light
exposure
mask
pattern
reticle
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JP21441199A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Nei
正洋 根井
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Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately and easily control quantity of exposure light while a mask is mounted. SOLUTION: The mask R having a pattern to be illuminated with exposure light has measurement regions 38a, 38b to be used to measure changes in the quantity of exposure light and to transmit a part of the exposure light. Since the changes in the light quantity can be measured by passing the light in the measurement regions of the mask, it is not necessary to exchange the masks for every measurement. Moreover, the real quantity of exposure light passing the mask can be measured so that the quantity of exposure light can be controlled with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
液晶表示デバイス等に転写されるパターンを有するマス
ク、およびマスクのパターンをフォトリソグラフィー技
術を用いて基板に露光転写する露光装置に関するもので
ある。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a mask having a pattern to be transferred to a semiconductor device, a liquid crystal display device or the like, and an exposure apparatus for exposing and transferring the pattern of the mask onto a substrate by using photolithography technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体デバイスや液晶表示デバ
イス等をフォトリソグラフィー技術を用いて製造する際
には、レチクル(マスク)のパターンを直接、または所
定の倍率で縮小、拡大して感光剤が塗布された基板に露
光する露光装置が使用されている。この感光剤には、適
正露光量が定められているので、従来の露光装置では、
露光光の照明光学系中にビームスプリッタを配置して、
このビームスプリッタにより分岐した露光光の光量をモ
ニターすることにより、その基板、例えばウエハ上での
露光量をモニターしている。そして、モニターした結果
に応じて上記適正露光量となるように露光量制御を行っ
ている。
2. Description of the Related Art Generally, when a semiconductor device or a liquid crystal display device is manufactured by using a photolithography technique, a reticle (mask) pattern is coated with a photosensitive agent by reducing or enlarging the pattern directly or at a predetermined magnification. An exposure apparatus that exposes the substrate thus exposed is used. Since an appropriate exposure amount is determined for this photosensitive agent, in a conventional exposure apparatus,
Arrange the beam splitter in the illumination optical system of the exposure light,
By monitoring the amount of exposure light branched by the beam splitter, the amount of exposure on a substrate, for example, a wafer, is monitored. Then, the exposure amount is controlled so that the above-mentioned appropriate exposure amount is obtained according to the monitored result.

【0003】これに関して近年、半導体デバイス等が微
細化の一途を辿ることに伴って、回路パターンの線幅も
微細化している。このため、例えば縮小投影型の露光装
置においては、より大きい開口数の露光装置が開発され
ているが、半導体デバイス等の更なる微細化に対応する
ためには、露光光の波長を更に短くする必要がある。
[0003] In recent years, as semiconductor devices and the like have been miniaturized, the line width of circuit patterns has also been miniaturized. For this reason, for example, in a reduction projection type exposure apparatus, an exposure apparatus having a larger numerical aperture has been developed, but in order to cope with further miniaturization of semiconductor devices and the like, the wavelength of exposure light is further shortened. There is a need.

【0004】そこで、現在多用されている水銀ランプの
g線(波長436nm)、i線(波長365nm)等の
露光光の代わりに、さらに短波長の光であるエキシマレ
ーザ光が採用されてきている。エキシマレーザ光は、レ
ーザ光源の発振媒体のガスの種類により異なる波長にな
るが、例えば発振媒体としてフッ化クリプトン(Kr
F)を用いる波長248nmのエキシマレーザ光、発振
媒体としてフッ化アルゴン(ArF)を用いる波長19
3nmのエキシマレーザ光等の採用が検討されている。
Therefore, excimer laser light, which is light having a shorter wavelength, has been employed instead of g-line (wavelength: 436 nm) and i-line (wavelength: 365 nm) exposure light of a mercury lamp that is currently widely used. . Excimer laser light has a different wavelength depending on the type of gas of the oscillation medium of the laser light source. For example, krypton fluoride (Kr
Excimer laser light having a wavelength of 248 nm using F) and a wavelength of 19 using argon fluoride (ArF) as an oscillation medium.
The use of a 3 nm excimer laser beam or the like is being studied.

【0005】ところが、露光光としてエキシマレーザ光
を使用した場合、露光光用の照明光学系や投影光学系等
の光学素子の硝材およびコーティング膜の光学特性(例
えば、透過率)が、エキシマレーザ光の照射により次第
に変化することが判明している。図5に、光学系の透過
率の時間変化特性を示す。この図に示すように、KrF
エキシマレーザ光の波長よりも短い波長域においては、
レーザ光の照射直後に光学系の透過率が一旦低下する。
これは、レーザ光の照射により光学素子自身の透過率が
変動するからである。
However, when excimer laser light is used as the exposure light, the optical characteristics (eg, transmittance) of the glass material and the coating film of optical elements such as an illumination optical system and a projection optical system for the exposure light are changed. Has been found to gradually change with irradiation. FIG. 5 shows a time change characteristic of the transmittance of the optical system. As shown in this figure, KrF
In the wavelength range shorter than the wavelength of the excimer laser light,
Immediately after the irradiation of the laser beam, the transmittance of the optical system temporarily decreases.
This is because the transmittance of the optical element itself changes due to the irradiation of the laser beam.

【0006】そして、レーザ光の照射直後に大きく低下
した透過率は、その後は徐々に上昇してある程度時間が
経過するとほぼ飽和状態となる。これは、光学素子に付
着した水分や有機物がレーザ光の照射により光学素子表
面から取り除かれる、いわゆる光洗浄が起こるためであ
る。
[0006] The transmittance, which has greatly decreased immediately after the irradiation of the laser beam, gradually increases thereafter, and becomes substantially saturated after a certain period of time. This is because so-called light cleaning occurs in which moisture and organic substances attached to the optical element are removed from the surface of the optical element by irradiation with laser light.

【0007】一方、ウエハの交換作業等で露光処理が中
断した場合の透過率の変化を図中、一点鎖線で示してい
る。時刻t1でレーザ光の照射を中断すると、光学素子
における光洗浄も中断し、一旦取り除かれた光学系内の
浮遊汚染物が光学素子の表面に再び付着したり、光学素
子自身の透過率が変動して低下する。時間t2でレーザ
光の照射が再開されると、光学素子は再び光洗浄されて
透過率が上昇する。このように、露光光としてエキシマ
レーザ光を用いた場合、短時間の間でも光学素子の透過
率は変動する。
On the other hand, a change in transmittance when the exposure processing is interrupted due to a wafer exchange operation or the like is shown by a dashed line in the figure. When the laser beam irradiation is interrupted at time t1, the optical cleaning of the optical element is also interrupted, and the suspended contaminants in the optical system once removed adhere to the surface of the optical element again, or the transmittance of the optical element itself fluctuates. And drop. When the irradiation of the laser beam is restarted at the time t2, the optical element is optically cleaned again and the transmittance increases. Thus, when excimer laser light is used as the exposure light, the transmittance of the optical element fluctuates even in a short time.

【0008】したがって、ビームスプリッタによって分
岐されたエキシマレーザ光の光量(エネルギ量)とウエ
ハ上に達するエキシマレーザ光の光量との比も変動する
ことになり、この比が一定であると仮定して上記露光量
制御を行うと、実際の露光量と適正露光量との差が所定
の許容値を越えることがある。このような問題を避ける
ために、ウエハ近傍に配置された第2の受光素子によっ
て照明光学系内の光量モニターの感度を補正する露光装
置が知られている。
Accordingly, the ratio between the light amount (energy amount) of the excimer laser light branched by the beam splitter and the light amount of the excimer laser light reaching the wafer also varies, and it is assumed that this ratio is constant. When the above exposure amount control is performed, the difference between the actual exposure amount and the appropriate exposure amount may exceed a predetermined allowable value. In order to avoid such a problem, there is known an exposure apparatus that corrects the sensitivity of a light amount monitor in an illumination optical system by using a second light receiving element disposed near a wafer.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のマスクおよび露光装置には、以下のよう
な問題が存在する。照明光学系内の光量モニターの感度
を補正する際、実際に露光に用いるレチクル(マスク)
を感度補正用のパターンを有した専用のテストレチクル
に交換したり、あるいはレチクルをレチクルステージか
ら取り外す必要がある。ところが、上記のように短時間
の間にも透過率が変動するのに対応して光量モニターの
感度補正を頻繁に実施すると生産効率が低下するため、
補正するタイミングは事実上レチクルの交換時に限定さ
れていた。
However, the above-described conventional mask and exposure apparatus have the following problems. When correcting the sensitivity of the light amount monitor in the illumination optical system, the reticle (mask) actually used for exposure
Needs to be replaced with a dedicated test reticle having a pattern for sensitivity correction, or the reticle needs to be removed from the reticle stage. However, if the sensitivity correction of the light amount monitor is frequently performed in response to the fluctuation of the transmittance even in a short time as described above, the production efficiency decreases.
The timing of the correction has been practically limited when the reticle is replaced.

【0010】そこで、この問題を解決する技術として、
例えば特開平9−96908号公報が開示されている。
この技術は、レチクルを保持するレチクルステージに露
光光が透過する透過部を設けることにより、レチクルを
交換したり、取り外さなくても、透過部を透過した露光
光の光量を上記第2の受光素子でモニターすることを可
能にしている。
Therefore, as a technique for solving this problem,
For example, JP-A-9-96908 is disclosed.
According to this technique, a reticle stage for holding a reticle is provided with a transmission portion through which exposure light is transmitted, so that the amount of exposure light transmitted through the transmission portion can be reduced without changing or removing the reticle. It is possible to monitor with.

【0011】ところが、ウエハには、レチクルを透過し
た露光光が照射されるのにも係わらず、上記技術ではレ
チクルを透過しない露光光をモニターしている。レチク
ルを透過する場合と透過しない場合とでは、ウエハに到
達する露光光の光量が異なるため、レチクルを透過しな
い露光光をモニターしただけでは正確な露光量制御を実
施できないという問題があった。
However, although the wafer is irradiated with the exposure light transmitted through the reticle, the above technique monitors the exposure light not transmitted through the reticle. Since the amount of exposure light reaching the wafer differs between the case where light passes through the reticle and the case where light does not pass therethrough, there is a problem that accurate exposure amount control cannot be performed only by monitoring exposure light that does not pass through the reticle.

【0012】そこで、実際に露光に用いるレチクルに露
光光を透過して光量をモニターするということも考えら
れるが、レチクル毎に形成されるパターンが異なってい
るため、透過する場所のパターンによっては露光量が変
動してしまう。また、コンタクトホール形成用のレチク
ルの場合のように、パターン領域がほぼ全面に亙って遮
光されることもあり、レチクルを透過した露光光をモニ
ターすることは容易ではなかった。
It is conceivable to monitor the amount of light by transmitting the exposure light to a reticle actually used for exposure. However, since the pattern formed for each reticle is different, depending on the pattern at the place where the light is transmitted, the reticle may be exposed. The amount fluctuates. Further, as in the case of a reticle for forming a contact hole, the pattern area may be shielded from light over substantially the entire surface, and it is not easy to monitor the exposure light transmitted through the reticle.

【0013】また、上記技術では、透過部が露光光の光
路に位置するようにレチクルステージを移動させる必要
があるため、レチクルステージの移動ストロークを大き
くしなければならず、装置の大型化および高価格化を招
くという問題もあった。
Further, in the above technique, since the reticle stage needs to be moved so that the transmitting portion is located in the optical path of the exposure light, the moving stroke of the reticle stage must be increased, which results in an increase in size and height of the apparatus. There was also the problem of inviting price increases.

【0014】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、ステージの移動ストロークを大きくするこ
となく、マスクを搭載した状態で正確、且つ容易に露光
量制御を実施できるマスクおよび露光装置を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and provides a mask capable of performing exposure amount control accurately and easily with a mask mounted thereon without increasing the stage movement stroke. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図1ないし図4に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明のマスク
は、露光光で照明されるパターンを有したマスク(R)
において、露光光の光量変化測定に用いられ、露光光の
一部が透過する測定領域(38a、38b、40a〜4
0f)を備えることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following structure corresponding to FIGS. 1 to 4 showing an embodiment. The mask of the present invention is a mask (R) having a pattern illuminated with exposure light.
In the measurement area (38a, 38b, 40a-4), which is used for measuring the change in the amount of exposure light and through which a part of the exposure light passes.
0f).

【0016】従って、本発明のマスクでは、マスク
(R)毎にパターンが異なっていても、光量変化測定に
用いられる露光光の一部をマスク(R)を搭載した状態
で測定領域(38a、38b、40a〜40f)におい
て透過させることができる。また、測定領域(38a、
38b、40a〜40f)をパターン領域(36)外に
設定することで、コンタクトホール形成用のマスクのよ
うに、パターン領域(36)のほぼ全面に亙って遮光さ
れる場合でも露光光を透過することができる。この場
合、測定領域(38a、38b、40a〜40f)をパ
ターン領域(36)を挟んだ両側に設定することで、測
定時、より近い位置にある測定領域(38a、38b、
40a〜40f)に露光光を透過することができる。さ
らに、測定領域(38a、38b、40a〜40f)を
パターン領域(36)の中央近傍に設定することが光学
系の中央近傍で計測できるため好ましい。測定領域(3
8a、38b、40a〜40f)をパターン領域(3
6)に沿ってそれぞれ複数設定することで、各測定領域
(38a、38b、40a〜40f)を透過した露光光
の光量を平均化した計測も可能になる。
Therefore, in the mask of the present invention, even if the pattern is different for each mask (R), a part of the exposure light used for the light quantity change measurement is measured in the measurement area (38a, 38a, 38b, 40a to 40f). The measurement area (38a,
38b, 40a to 40f) are set outside the pattern region (36), so that the exposure light is transmitted even when the light is shielded over almost the entire surface of the pattern region (36) like a mask for forming a contact hole. can do. In this case, by setting the measurement areas (38a, 38b, 40a to 40f) on both sides of the pattern area (36), the measurement areas (38a, 38b,
40a to 40f), the exposure light can be transmitted. Further, it is preferable to set the measurement area (38a, 38b, 40a to 40f) near the center of the pattern area (36) because measurement can be performed near the center of the optical system. Measurement area (3
8a, 38b, 40a to 40f) in the pattern area (3
By setting a plurality of values along 6), it is also possible to perform measurement by averaging the amounts of exposure light transmitted through the respective measurement areas (38a, 38b, 40a to 40f).

【0017】また、本発明の露光装置は、パターンを有
したマスク(R)を保持するマスクステージ(23)
と、露光光によりマスク(R)を照明する照明光学系と
を備え、マスク(R)のパターンを基板(W)に転写す
る露光装置(1)において、マスクステージ(23)に
は、請求項1から請求項5のいずれかに記載のマスク
(R)が保持されており、マスク(R)を照明する露光
光の一部を受光する第1の受光手段(15)と、マスク
(R)の測定領域を透過した露光光を受光する第2の受
光手段(33)と、第1の受光手段(15)および第2
の受光手段(33)の出力信号に基づいて露光光の光量
を補正する光量補正手段(16)とを備えることを特徴
とするものである。
Further, the exposure apparatus of the present invention provides a mask stage (23) for holding a mask (R) having a pattern.
And an illumination optical system that illuminates the mask (R) with the exposure light, and wherein the mask stage (23) is configured to transfer a pattern of the mask (R) to the substrate (W). The mask (R), wherein the mask (R) according to any one of claims 1 to 5 is held, the first light receiving means (15) receiving a part of exposure light illuminating the mask (R), and the mask (R). A second light receiving means (33) for receiving the exposure light transmitted through the measurement area, a first light receiving means (15) and a second light receiving means (15).
And a light quantity correcting means (16) for correcting the light quantity of the exposure light based on the output signal of the light receiving means (33).

【0018】従って、本発明の露光装置では、マスクス
テージ(23)を移動して露光光の光路にマスク(R)
の測定領域(38a、38b、40a〜40f)を位置
させることにより、マスクステージ(23)にマスク
(R)を搭載した状態でも露光光の一部をマスク(R)
を透過させることができる。そして、光量補正手段(1
6)が、マスク(R)を照明する露光光と、上記マスク
(R)の測定領域(38a、38b、40a〜40f)
を透過した露光光に基づいて、露光光の光量を補正する
ことができる。
Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, the mask (R) is moved in the optical path of the exposure light by moving the mask stage (23).
Are positioned so that even if the mask (R) is mounted on the mask stage (23), a part of the exposure light is masked (R).
Can be transmitted. Then, the light amount correction means (1
6) exposure light for illuminating the mask (R) and measurement areas (38a, 38b, 40a to 40f) of the mask (R)
The amount of exposure light can be corrected based on the exposure light that has passed through.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明のマスクおよび露光
装置の第1の実施の形態を、図1ないし図3を参照して
説明する。ここでは、基板を半導体デバイス製造用のウ
エハとし、露光装置をレチクルとウエハとを同期移動し
てレチクルのパターンをウエハに走査露光する走査型露
光装置とする例を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of a mask and an exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a description will be given using an example in which the substrate is a wafer for manufacturing a semiconductor device, and the exposure apparatus is a scanning type exposure apparatus that scans and exposes the reticle pattern onto the wafer by synchronously moving the reticle and the wafer.

【0020】図2は、本発明による露光装置1の概略構
成図である。この図に示すように、露光装置本体2の外
部に設けられた、例えば193nmの出力波長を持つパ
ルス光を発振するArFエキシマレーザ光源3からほぼ
平行光束としてのレーザ光(露光光)が出射され、露光
装置本体2側の光透過窓5へ導かれる。
FIG. 2 is a schematic structural view of the exposure apparatus 1 according to the present invention. As shown in this figure, a laser light (exposure light) as a substantially parallel light beam is emitted from an ArF excimer laser light source 3 provided outside the exposure apparatus main body 2 and oscillating a pulse light having an output wavelength of, for example, 193 nm. Is guided to the light transmission window 5 on the side of the exposure apparatus main body 2.

【0021】ここで、露光装置本体2は、チャンバー6
内に収容されており、温度が一定に保たれるように制御
されている。光透過窓5を通過したレーザ光は、ビーム
整形光学系7で所定断面形状のレーザ光に整形され、タ
ーレット板TPに設けられた互いに透過率(減光率)が
異なる複数のNDフィルタの一つ(図2では、ND1)
を通過して反射ミラー8で反射して、オプティカルイン
テグレータとしてのフライアイレンズ9に導かれる。フ
ライアイレンズ9は、多数のレンズ素子が束ねられて構
成されており、このレンズ素子の射出面側には、それを
構成するレンズ素子の数に対応した多数の光源像(二次
光源)が形成される。
Here, the exposure apparatus main body 2 includes a chamber 6
And is controlled so that the temperature is kept constant. The laser beam that has passed through the light transmission window 5 is shaped into a laser beam having a predetermined cross-sectional shape by a beam shaping optical system 7, and a plurality of ND filters provided on a turret plate TP having different transmittances (light reduction ratios) from one another. (In FIG. 2, ND1)
, And is reflected by a reflection mirror 8 and guided to a fly-eye lens 9 as an optical integrator. The fly-eye lens 9 is configured by bundling a large number of lens elements, and on the exit surface side of this lens element, a large number of light source images (secondary light sources) corresponding to the number of lens elements constituting the lens element are provided. It is formed.

【0022】ターレット板TPは、6つのNDフィルタ
ND1〜ND6(ND1、ND2のみ図示)を保持して
おり、モータ35によってターレット板TPを回転させ
ることにより、6つのNDフィルタがそれぞれ選択的に
照明光学系内に配置されるようになっている。NDフィ
ルタND1〜ND6は、ウエハW上のレジストの感度、
光源3の発振強度のばらつき、およびウエハW上での露
光量(露光ドーズ)の制御精度等で決定され、走査露光
中にウエハW上の1点に照射すべきパルス光の数(露光
パルス数)に応じて適宜選択される。この露光パルス数
は、可変視野絞り(レチクルブラインド)10によって
規定されるレチクルR上の照明領域と投影光学系11に
関して共役な領域をウエハW上の1点がその走査方向
(同期移動方向)に沿って横切る間に、その1点に照射
されるパルス光の数で表される。
The turret plate TP holds six ND filters ND1 to ND6 (only ND1 and ND2 are shown). When the turret plate TP is rotated by the motor 35, the six ND filters are selectively illuminated. It is arranged in the optical system. The ND filters ND1 to ND6 are used to determine the sensitivity of the resist
The number of pulse lights (the number of exposure pulses) to be applied to one point on the wafer W during scanning exposure is determined by the variation in the oscillation intensity of the light source 3 and the control accuracy of the exposure amount (exposure dose) on the wafer W. ) Is selected as appropriate. The number of exposure pulses is such that one point on the wafer W corresponds to an illumination area on the reticle R defined by the variable field stop (reticle blind) 10 and a conjugate area with respect to the projection optical system 11 in the scanning direction (synchronous movement direction). It is expressed by the number of pulsed lights radiated to one point while traversing along.

【0023】なお、図2中のターレット板TPの代わり
に、例えば複数のスリットをそれぞれ有する2枚のプレ
ートを対向配置し、その2枚のプレートをスリットの配
列方向に相対移動してパルス光の強度を調整してもよ
い。
In place of the turret plate TP shown in FIG. 2, for example, two plates each having a plurality of slits are arranged to face each other, and the two plates are relatively moved in the direction in which the slits are arranged, so that pulsed light is emitted. The strength may be adjusted.

【0024】また、光源3は、不図示の光源制御回路か
ら送出されるトリガパルスに応じてパルス光を発振する
とともに、光源制御回路は光源3への印加電圧(充電電
圧)を調整して、光源3から射出されるパルス光の強度
を調整する。また、本実施の形態では、光源制御回路に
よる光源3の発振強度の調整と、ターレット板TPによ
るパルス光の透過率(減光率)の調整との少なくとも一
方によって、レチクルR、すなわちウエハW上でのパル
ス光の強度、すなわち積算光量を調整できるようになっ
ている。なお、光源制御回路は、露光装置1全体を統括
制御するメインコントローラ(光量補正手段)16から
の指令に従って光源3を制御している。
The light source 3 oscillates pulsed light in response to a trigger pulse sent from a light source control circuit (not shown), and the light source control circuit adjusts a voltage applied to the light source 3 (charging voltage). The intensity of the pulse light emitted from the light source 3 is adjusted. In the present embodiment, the reticle R, that is, the wafer W, is adjusted by at least one of the adjustment of the oscillation intensity of the light source 3 by the light source control circuit and the adjustment of the transmittance (dimming rate) of the pulse light by the turret plate TP. , The intensity of the pulse light, that is, the integrated light amount can be adjusted. The light source control circuit controls the light source 3 in accordance with a command from a main controller (light amount correction unit) 16 that controls the entire exposure apparatus 1.

【0025】フライアイレンズ9により形成される多数
の二次光源の位置には、互いに形状と大きさの異なる複
数の開口絞りを有するターレット板12が配設されてい
る。ターレット板12はモータ13で回転駆動され、ウ
エハW上に転写すべきレチクルRのパターンに応じて、
開口絞りの一つが選択されて照明光学系の光路中に挿入
されるようになっている。ターレット板12とモータ1
3とは、照明系用可変開口絞りを構成している。
At the positions of a number of secondary light sources formed by the fly-eye lens 9, a turret plate 12 having a plurality of aperture stops having different shapes and sizes from each other is provided. The turret plate 12 is rotatably driven by a motor 13, and according to the pattern of the reticle R to be transferred onto the wafer W,
One of the aperture stops is selected and inserted into the optical path of the illumination optical system. Turret plate 12 and motor 1
Reference numeral 3 denotes a variable aperture stop for an illumination system.

【0026】フライアイレンズ9によって形成された二
次光源からの光束は、ターレット板12の可変開口絞り
を通過してビームスプリッタ14で二つの光路に分岐さ
れ、光束の一部である反射光はインテグレータセンサ
(第1の受光手段)15で受光されて照明系の照度(強
度)が検出される。なお、インテグレータセンサ15
は、ウエハWと共役な面に配置されている。検出された
照度に応じた信号S1は、メインコントローラ16に入
力される。
The light beam from the secondary light source formed by the fly-eye lens 9 passes through the variable aperture stop of the turret plate 12, is split into two light paths by the beam splitter 14, and the reflected light as a part of the light beam is The light is received by the integrator sensor (first light receiving means) 15 and the illuminance (intensity) of the illumination system is detected. The integrator sensor 15
Are arranged on a plane conjugate with the wafer W. The signal S1 corresponding to the detected illuminance is input to the main controller 16.

【0027】一方、ビームスプリッタ14を透過した透
過光は、リレーレンズ17、長方形の開口を規定する可
変視野絞り10、リレーレンズ18を通って反射ミラー
19で反射された後、複数のレンズ等の屈折性光学素子
で構成されるコンデンサ光学系20にて集光される。こ
れにより、可変視野絞り10の開口によって規定される
レチクルR上の照明領域が重畳的にほぼ均一照明され
る。そして、投影光学系11によってウエハW上にレチ
クルR上の回路パターンの像が形成され、ウエハW上に
塗布されたレジストが感光して、ウエハW上に回路パタ
ーン像が転写される。
On the other hand, the transmitted light transmitted through the beam splitter 14 is reflected by a reflection mirror 19 through a relay lens 17, a variable field stop 10 defining a rectangular aperture, and a relay lens 18, and then is reflected by a plurality of lenses. The light is condensed by a condenser optical system 20 composed of a refractive optical element. As a result, the illumination area on the reticle R defined by the opening of the variable field stop 10 is illuminated almost uniformly in a superimposed manner. Then, the image of the circuit pattern on the reticle R is formed on the wafer W by the projection optical system 11, the resist applied on the wafer W is exposed, and the circuit pattern image is transferred onto the wafer W.

【0028】なお、モータ21により可変視野絞り10
を構成する少なくとも一つのブレードを移動することに
より、可変視野絞り10の矩形開口の形状や大きさを変
更できるようになっている。特に、その矩形開口の短手
方向の幅を変更することで、レチクルR上での照明領域
の走査方向の幅が変化する。これにより、走査露光によ
ってウエハW上の1点に照射される複数のパルス光の積
算光量(露光ドーズ)を調整することが可能になってい
る。また、ウエハWおよびレチクルRの走査速度を変更
することによっても、走査露光中にウエハW上の1点に
照射されるパルス光の積算光量を調整できる。これは、
レチクルRの照明領域と共役な投影領域をウエハW上の
1点がその走査方向に沿って横切る間にその1点に照射
されるパルス光の数が変更されるためである。
The variable field stop 10 is controlled by the motor 21.
By moving at least one of the blades, the shape and size of the rectangular aperture of the variable field stop 10 can be changed. In particular, by changing the width of the rectangular opening in the short direction, the width of the illumination area on the reticle R in the scanning direction changes. This makes it possible to adjust the integrated light amount (exposure dose) of a plurality of pulsed lights irradiated to one point on the wafer W by the scanning exposure. Also, by changing the scanning speed of the wafer W and the reticle R, it is possible to adjust the integrated light amount of the pulse light applied to one point on the wafer W during the scanning exposure. this is,
This is because the number of pulsed lights applied to one point on the wafer W changes while the point crosses the projection area conjugate to the illumination area of the reticle R along the scanning direction.

【0029】すなわち、本露光装置1では、光源3の発
振強度とパルス光の透過率(減光率)との少なくとも一
方を変更してウエハW上でのパルス光の強度を調整する
か、あるいはウエハW上でのパルス光の走査方向の幅、
光源3の発信周波数、ウエハWの走査速度の少なくとも
一つを変更してウエハW上の各点に照射されるパルス光
の数を調整することにより、レチクルRのパターン像で
露光されるウエハW上の領域内の各点にそれぞれ照射さ
れるパルス光の積算光量を、ウエハW上のレジストの感
度に応じた適正値に制御可能になっている。
That is, in the present exposure apparatus 1, the intensity of the pulse light on the wafer W is adjusted by changing at least one of the oscillation intensity of the light source 3 and the transmittance (dimming rate) of the pulse light, or The width of the pulse light on the wafer W in the scanning direction,
By changing at least one of the transmission frequency of the light source 3 and the scanning speed of the wafer W to adjust the number of pulsed lights applied to each point on the wafer W, the wafer W exposed with the pattern image of the reticle R The integrated light amount of the pulse light applied to each point in the upper region can be controlled to an appropriate value according to the sensitivity of the resist on the wafer W.

【0030】図1に示すように、レチクルRには、ウエ
ハWに転写されるパターン(不図示)を形成するための
パターン領域36が設定されており、パターン領域36
の周囲には露光光を遮光するための遮光帯37がCr等
で形成されている。また、パターン領域36の外部に
は、パターン領域36を挟んだ走査方向(図1中、上下
方向)両側に位置して、露光光の一部が透過する平面視
矩形の測定領域38a、38bが特定の位置に設定され
ている。測定領域38a、38bは、露光光の光量変化
測定に用いられるものであって、パターン領域36の非
走査方向(図1中、左右方向)の中央近傍にそれぞれ設
定されている。
As shown in FIG. 1, a pattern area 36 for forming a pattern (not shown) to be transferred to the wafer W is set on the reticle R.
A light-shielding band 37 for blocking exposure light is formed of Cr or the like around the periphery. Outside the pattern area 36, rectangular measurement areas 38a and 38b in a plan view through which a part of the exposure light passes are located on both sides of the pattern area 36 in the scanning direction (vertical direction in FIG. 1). Set to a specific location. The measurement areas 38a and 38b are used for measuring the change in the amount of exposure light, and are set near the center of the pattern area 36 in the non-scanning direction (the horizontal direction in FIG. 1).

【0031】なお、この測定領域38a、38bは、パ
ターン領域36の外部が全面的に遮光部になっている場
合、上記特定位置においてこの遮光部が除かれることで
露光光が透過可能に設定される。また、本実施の形態の
ように、パターン領域36の外部が全面的に遮光部とな
っていない場合、測定領域38a、38bは仮想領域と
して設定される。
When the light-shielding portion is entirely formed outside the pattern region 36, the measurement regions 38a and 38b are set so that the exposure light can be transmitted by removing the light-shielding portion at the specific position. You. When the entire area outside the pattern area 36 is not a light-shielding portion as in the present embodiment, the measurement areas 38a and 38b are set as virtual areas.

【0032】一方、パターン領域36の外部には、パタ
ーン領域36を挟んだ非走査方向両側に位置して、アラ
イメント時に用いられるレチクルアライメントマーク3
9…39がそれぞれ六つずつ形成されている。そして、
レチクルRの上方には、このレチクルアライメントマー
ク39…39を検出するためのレチクルアライメント系
(不図示)が設けられている。
On the other hand, outside the pattern area 36, the reticle alignment marks 3 used at the time of alignment are located on both sides of the pattern area 36 in the non-scanning direction.
9 to 39 are formed respectively. And
Above the reticle R, a reticle alignment system (not shown) for detecting the reticle alignment marks 39... 39 is provided.

【0033】レチクルRは、レチクルホルダ22により
レチクルステージ(マスクステージ)23に保持固定さ
れている。レチクルステージ23には、パターン領域3
6および測定領域38a、38bを透過した露光光が通
過できるように貫通孔23a(一部のみ図示)が形成さ
れている。また、レチクルステージ23は、図2の紙面
と直交する面内に沿って移動するようにベース24に設
けられている。レチクルホルダ22には移動鏡25が配
置されている。レチクルステージ23の位置は、レーザ
干渉計26から出射されたレーザ光が移動鏡25で反射
されてレーザ干渉計26に入射することで計測される。
計測された位置情報は、メインコントローラ16に入力
される。メインコントローラ16は、入力した位置情報
に基づいてレチクルステージ駆動用モータ27を駆動し
て、レチクルRの位置、および走査露光中のレチクルR
の速度等を制御している。
The reticle R is held and fixed to a reticle stage (mask stage) 23 by a reticle holder 22. The reticle stage 23 has a pattern area 3
A through hole 23a (only a part is shown) is formed so that the exposure light transmitted through 6 and the measurement regions 38a and 38b can pass therethrough. The reticle stage 23 is provided on the base 24 so as to move along a plane orthogonal to the plane of FIG. A movable mirror 25 is arranged on the reticle holder 22. The position of the reticle stage 23 is measured when the laser light emitted from the laser interferometer 26 is reflected by the movable mirror 25 and enters the laser interferometer 26.
The measured position information is input to the main controller 16. The main controller 16 drives the reticle stage driving motor 27 based on the input position information, and the position of the reticle R and the reticle R during the scanning exposure.
Is controlled.

【0034】ウエハWは、ウエハホルダ28によりウエ
ハステージ29に保持固定されている。ウエハステージ
29は、図2の紙面と直交する面内に沿って移動するよ
うにに設けられている。ウエハステージ29には移動鏡
30が設置されている。ウエハステージ29の位置は、
レーザ干渉計31から出射されたレーザ光が移動鏡30
で反射されてレーザ干渉計31に入射することで計測さ
れる。計測された位置情報は、メインコントローラ16
に入力される。メインコントローラ16は、入力した位
置情報に基づいてウエハステージ駆動用モータ32を駆
動してウエハWの位置、および走査露光中のウエハWの
速度等を制御している。
The wafer W is held and fixed on a wafer stage 29 by a wafer holder 28. The wafer stage 29 is provided so as to move along a plane orthogonal to the plane of FIG. A movable mirror 30 is provided on the wafer stage 29. The position of the wafer stage 29 is
The laser light emitted from the laser interferometer 31 is
Is measured by being reflected by and entering the laser interferometer 31. The measured position information is transmitted to the main controller 16.
Is input to The main controller 16 drives the wafer stage driving motor 32 based on the input position information to control the position of the wafer W, the speed of the wafer W during scanning exposure, and the like.

【0035】また、ウエハステージ29上には、光電変
換素子よりなる照度センサ(第2の受光手段)33およ
び照射量モニター34がそれぞれ受光面をウエハWの表
面とほぼ一致させて設けられている。照度センサ33
は、ウエハWに照射される露光光を受光してその照度
を、具体的には単位面積当たりの露光エネルギを検出す
るものであって、測定領域38a、38bに対応させて
二ヶ所配置されている。照度センサ33が検出した照度
に対応する信号は、メインコントローラ16へ出力され
る。照射量モニター34は、露光光の総エネルギ量を検
出するものであって、検出した信号はメインコントロー
ラ16へ出力される。なお、照度センサ33を測定領域
38a、38bのいずれか一方に対応させて配置し、測
定領域38a、38bの他方を通過した露光光を受光す
る場合は、照度センサ33をステージ29を介して移動
させればよい。
On the wafer stage 29, an illuminance sensor (second light receiving means) 33 composed of a photoelectric conversion element and an irradiation amount monitor 34 are provided so that the light receiving surface thereof substantially coincides with the surface of the wafer W. . Illuminance sensor 33
Is for detecting the illuminance of the exposure light applied to the wafer W and specifically detecting the exposure energy per unit area, and is provided at two places corresponding to the measurement areas 38a and 38b. I have. A signal corresponding to the illuminance detected by the illuminance sensor 33 is output to the main controller 16. The irradiation amount monitor 34 detects the total energy amount of the exposure light, and a detected signal is output to the main controller 16. When the illuminance sensor 33 is arranged corresponding to one of the measurement areas 38a and 38b and receives the exposure light passing through the other of the measurement areas 38a and 38b, the illuminance sensor 33 is moved via the stage 29. It should be done.

【0036】上記の構成のレチクル(マスク)および露
光装置の作用について説明する。まず、予め照射量モニ
ター34を用いて照度センサ33の較正を行う。具体的
には、レチクルRがレチクルステージ23にセットされ
ない状態で照射量モニター34を投影光学系11の光軸
上に移動するとともにレーザ光源3を駆動する。そし
て、レーザ光源3からの露光光をビームスプリッタ14
を介してインテグレータセンサ15で受光してその出力
信号S1を計測すると同時に、照射量モニター34で投
影光学系11を透過した露光光を受光してその出力信号
S2を計測する。次に、計測された信号S1、S2が次
式を満足するように係数αを設定する。 S1×α=S2 さらに、照度センサ33を投影光学系11の光軸上に移
動して、露光光を受光することでその出力信号S3を計
測する。そして、上記の係数αを用いて、次式が成立す
るように照度センサ33の出力信号S3のゲインを調整
することで照度センサ33の較正が完了する。 S1×α=S3
The operation of the reticle (mask) and the exposure apparatus having the above configuration will be described. First, the illuminance sensor 33 is calibrated using the irradiation amount monitor 34 in advance. Specifically, the irradiation amount monitor 34 is moved on the optical axis of the projection optical system 11 while the reticle R is not set on the reticle stage 23, and the laser light source 3 is driven. Then, the exposure light from the laser light source 3 is applied to the beam splitter 14.
At the same time, the integrator sensor 15 receives the light and measures its output signal S1. At the same time, the irradiation amount monitor 34 receives the exposure light transmitted through the projection optical system 11 and measures the output signal S2. Next, the coefficient α is set so that the measured signals S1 and S2 satisfy the following equation. S1 × α = S2 Further, the illuminance sensor 33 is moved on the optical axis of the projection optical system 11, and the output signal S3 is measured by receiving the exposure light. Then, the calibration of the illuminance sensor 33 is completed by adjusting the gain of the output signal S3 of the illuminance sensor 33 using the above-mentioned coefficient α so that the following equation is satisfied. S1 × α = S3

【0037】なお、この較正の手順は一例であり、固定
された係数αおよび出力信号S2に対して出力信号S1
のゲインを調整した後に、この出力信号S1を基準にし
て照度センサ33の出力信号S3のゲインを調整した
り、固定された係数αを用い最初に出力信号S2を用い
て照度センサ33の出力信号の較正を行い、次に出力信
号S2を基準にしてインテグレータセンサ15の出力信
号S1のゲインを調整してもよい。
Note that this calibration procedure is merely an example, and the output signal S1 is compared with the fixed coefficient α and the output signal S2.
After adjusting the gain of the illuminance sensor 33, the gain of the output signal S3 of the illuminance sensor 33 is adjusted with reference to the output signal S1, or the output signal of the illuminance sensor 33 is firstly used by using the output signal S2 using a fixed coefficient α. And then adjust the gain of the output signal S1 of the integrator sensor 15 with reference to the output signal S2.

【0038】照度センサ33の較正が完了すると、この
照度センサ33を用いてウエハW上の照度むらを計測す
る。具体的には、ウエハステージ29を駆動して投影光
学系11の投影領域全域を照度センサ33で走査させ
る。その際に、レーザ干渉計31を介して照度センサ3
3の座標を読み取る。同時に、レーザ光源3から出射さ
れる露光光をインテグレータセンサ15および照度セン
サ33で受光する。メインコントローラ16は、インテ
グレータセンサ15の出力L1と照度センサ33の出力
LWとの比LW/L1を算出するとともに、これらの比
を座標に対応する形式で記憶する。
When the calibration of the illuminance sensor 33 is completed, the illuminance sensor 33 is used to measure the illuminance unevenness on the wafer W. Specifically, the illuminance sensor 33 scans the entire projection area of the projection optical system 11 by driving the wafer stage 29. At that time, the illuminance sensor 3
Read the coordinates of 3. At the same time, exposure light emitted from the laser light source 3 is received by the integrator sensor 15 and the illuminance sensor 33. The main controller 16 calculates a ratio LW / L1 between the output L1 of the integrator sensor 15 and the output LW of the illuminance sensor 33, and stores the ratio in a format corresponding to the coordinates.

【0039】次いで、不図示のレチクルローディング機
構により、転写の目的となるパターンが形成されたレチ
クルRをレチクルステージ23上に搬送して載置する。
このとき、レチクルRが所定の位置に設置されるよう
に、レチクルアライメント系によりレチクルアライメン
トマーク39を検出し、その結果に基づいて不図示のレ
チクル位置制御回路によりレチクルRの位置を設定す
る。
Next, the reticle R on which the pattern to be transferred is formed is transported and placed on the reticle stage 23 by a reticle loading mechanism (not shown).
At this time, the reticle alignment mark 39 is detected by the reticle alignment system so that the reticle R is set at a predetermined position, and the position of the reticle R is set by a reticle position control circuit (not shown) based on the detection result.

【0040】続いて、露光工程を開始する前に、図3で
符合C1で示すような投影光学系11の透過率時間変化
予測直線(透過率時間変化特性)を算出する。図3は、
横軸に露光時間を、縦軸に透過率を取ったグラフであ
る。この図に示す透過率は、インテグレータセンサ15
へ露光光を分岐するビームスプリッタ14からウエハW
面までの光学系(以下、透過率計測光学系と称する)の
透過率である。
Subsequently, before the exposure step is started, a transmittance time change prediction straight line (transmittance time change characteristic) of the projection optical system 11 as shown by reference numeral C1 in FIG. 3 is calculated. FIG.
5 is a graph in which the horizontal axis represents exposure time and the vertical axis represents transmittance. The transmittance shown in FIG.
From the beam splitter 14 that splits the exposure light to the wafer W
This is the transmittance of an optical system up to the surface (hereinafter, referred to as a transmittance measurement optical system).

【0041】まず、レチクルステージ23およびウエハ
ステージ29を移動して、レチクルRの測定領域38
a、38bと照度センサ33、33のうち、投影光学系
11の光軸に近い方(38aと33とする)を投影光学
系11の光軸上に位置させ、レーザ光源3を駆動して、
例えば20000パルスの空打ちを行う。これにより、
レーザ光源3から出射された露光光は、一部がインテグ
レータセンサ15に入力し、他の一部が透過率計測光学
系およびレチクルRの測定領域38aを透過して照度セ
ンサ33に入力する。ここで、例えば、1回目のパルス
に同期してインテグレータセンサ15と照度センサ33
とでそれぞれ露光光を受光して、その照度を取り込む。
このときのインテグレータセンサ15の出力L1と照度
センサ33の出力LWとの比率LW/L1を算出する。
これが図3における露光開始時の透過率P0である。
First, the reticle stage 23 and the wafer stage 29 are moved and the measurement area 38 of the reticle R is moved.
a, 38b and the illuminance sensors 33, 33, which are closer to the optical axis of the projection optical system 11 (referred to as 38a and 33), are positioned on the optical axis of the projection optical system 11, and the laser light source 3 is driven.
For example, idle driving of 20,000 pulses is performed. This allows
A part of the exposure light emitted from the laser light source 3 is input to the integrator sensor 15, and the other part is transmitted to the transmittance measurement optical system and the measurement area 38 a of the reticle R and input to the illuminance sensor 33. Here, for example, the integrator sensor 15 and the illuminance sensor 33 are synchronized with the first pulse.
1 and 2 respectively receive the exposure light and capture the illuminance.
At this time, the ratio LW / L1 of the output L1 of the integrator sensor 15 and the output LW of the illuminance sensor 33 is calculated.
This is the transmittance P0 at the start of exposure in FIG.

【0042】次に、例えば、20001回目のパルスに
同期して、インテグレータセンサ15と照度センサ33
とでそれぞれ露光光を受光してその照度を取り込む。こ
のときの、インテグレータセンサ15の出力L1と照度
センサ33の出力LWとの比率LW/L1を算出する。
これが図3中、露光時間t1における透過率P1であ
る。
Next, for example, in synchronism with the 200001-th pulse, the integrator sensor 15 and the illuminance sensor 33
And the exposure light is received, and its illuminance is captured. At this time, the ratio LW / L1 of the output L1 of the integrator sensor 15 and the output LW of the illuminance sensor 33 is calculated.
This is the transmittance P1 at the exposure time t1 in FIG.

【0043】レーザパルスの空打ちによる光洗浄効果に
より投影光学系11を含む透過率計測光学系の表面に付
着していた水分や有機物質がレンズ面から剥離し、透過
率計測光学系の透過率は向上して、透過率P1>P0と
なる。この2つの透過率P0とP1とを直線で結ぶこと
により、透過率時間変化予測直線C1を算出することが
できる。この直線C1は、1次関数として記憶したり、
あるいは露光時間に対する透過率のテーブルとして記憶
される。なお、上記演算および記憶は、メインコントロ
ーラ16により行われる。
The moisture and organic substances adhering to the surface of the transmittance measuring optical system including the projection optical system 11 are peeled off from the lens surface by the light cleaning effect by the idle firing of the laser pulse, and the transmittance of the transmittance measuring optical system is changed. Is improved, and the transmittance P1> P0. By connecting these two transmittances P0 and P1 with a straight line, a transmittance time change prediction straight line C1 can be calculated. This straight line C1 is stored as a linear function,
Alternatively, it is stored as a table of the transmittance with respect to the exposure time. Note that the above calculation and storage are performed by the main controller 16.

【0044】透過率時間変化直線C1が決定されたら、
1枚目のウエハWを投影光学系11の光軸に対向させ
る。ウエハWの表面には、感光剤であるレジストが予め
塗布されており、その状態で不図示のウエハローディン
グ機構によりウエハWが搬送されてウエハステージ29
上の所定位置に、例えば外径基準で設置される。ウエハ
Wは、ウエハステージ29上でアライメントされて保持
固定される。
When the transmittance time change line C1 is determined,
The first wafer W is opposed to the optical axis of the projection optical system 11. A resist, which is a photosensitive agent, is previously applied to the surface of the wafer W. In this state, the wafer W is transported by a wafer loading mechanism (not shown), and
It is installed at an upper predetermined position, for example, based on the outer diameter. The wafer W is aligned and held and fixed on the wafer stage 29.

【0045】この後、可変視野絞り10によってレチク
ルR上のパターンを、例えば非走査方向に延びるスリッ
ト形状の露光光で選択的に照明し、レチクルステージ2
3によってレチクルRをこの照明領域に対して相対移動
させる。同時に、ウエハステージ29によってウエハW
を、投影光学系11に関して上記照明領域と共役な投影
領域に対して相対移動させる。換言すれば、露光光に対
してレチクルRとウエハWとを走査方向に同期移動させ
る。これにより、レチクルRに形成されたパターンがウ
エハW上の投影領域に逐次転写される。
Thereafter, the pattern on the reticle R is selectively illuminated by the variable field stop 10 with, for example, slit-shaped exposure light extending in the non-scanning direction, and the reticle stage 2
3 moves the reticle R relative to this illumination area. At the same time, the wafer W
Is moved relative to the projection area conjugate to the illumination area with respect to the projection optical system 11. In other words, the reticle R and the wafer W are synchronously moved in the scanning direction with respect to the exposure light. Thereby, the pattern formed on reticle R is sequentially transferred to the projection area on wafer W.

【0046】なお、上記露光開始時には、レチクルRが
助走後等速度になり、レチクルRのパターン領域36が
照明領域に達する直前に可変視野絞り10が開くことで
レチクルR上の所定領域が照明され、露光完了時にはレ
チクルRの遮光帯37が照明領域に達すると可変視野絞
り10が閉じて露光光を遮光している。
At the start of the above-mentioned exposure, the reticle R has a constant speed after the run-in, and the variable field stop 10 is opened immediately before the pattern area 36 of the reticle R reaches the illumination area, so that a predetermined area on the reticle R is illuminated. Upon completion of the exposure, when the light-shielding band 37 of the reticle R reaches the illumination area, the variable field stop 10 closes to shield the exposure light.

【0047】ここで、露光を開始させるに当たり、メイ
ンコントローラ16は、上記インテグレータセンサ15
の出力L1と照度センサ33の出力LWとの比(LW/
L1)に所定の係数K1を乗じてゲインG1を算出す
る。そして、露光作業中は、インテグレータセンサ15
の出力信号にゲインG1を乗じ、ウエハW上での推定実
照度Lを出力する。このゲインG1は、透過率の変動が
ないものとしたときに最適な値として設定される。
Here, when the exposure is started, the main controller 16 controls the integrator sensor 15.
Of the output L1 of the illuminance sensor 33 to the output L1 of the illuminance sensor 33 (LW /
L1) is multiplied by a predetermined coefficient K1 to calculate a gain G1. During the exposure operation, the integrator sensor 15
Is multiplied by the gain G1 to output the estimated actual illuminance L on the wafer W. This gain G1 is set as an optimal value when there is no change in transmittance.

【0048】推定実照度Lには、さらにゲインG2が乗
じられて、補正後のウエハW上での推定実照度LCが算
出される。このゲインG2は、露光開始からの経過時間
と記憶された透過率時間変化予測直線C1とから透過率
を求め、求められた透過率に所定の係数K2を乗じるこ
とで算出される。なお、図3の時点t1〜t2の間でウ
エハWにパターン像が投影されるとすると、t1〜t2
の間の露光中に使用される透過率は、その間の経過時間
(露光時間)に基づいて透過率時間変化予測直線C1か
ら算出される。そして、メインコントローラ16は、予
め設定されているウエハW上の目標照度と、算出された
推定実照度LCとの偏差を計算し、この偏差を補正する
ように、光源制御回路を介してレーザ光源3の発振強
度、すなわち光量を調整する。これにより、露光光に対
して光量の時間変化特性を予測し、その予測結果に基づ
いて光量を補正することができる。
The estimated actual illuminance L is further multiplied by a gain G2 to calculate the estimated actual illuminance LC on the corrected wafer W. The gain G2 is calculated by calculating the transmittance from the elapsed time from the start of exposure and the stored transmittance time change prediction straight line C1, and multiplying the obtained transmittance by a predetermined coefficient K2. It is assumed that a pattern image is projected on the wafer W between the time points t1 and t2 in FIG.
Is used from the transmittance time change prediction line C1 based on the elapsed time (exposure time) during the exposure. The main controller 16 calculates a deviation between a preset target illuminance on the wafer W and the calculated estimated actual illuminance LC, and corrects the deviation by using a laser light source control circuit via a light source control circuit. The oscillation intensity of No. 3, that is, the light amount is adjusted. Thus, it is possible to predict the time change characteristic of the light amount with respect to the exposure light, and correct the light amount based on the prediction result.

【0049】図3の時点t2で1枚目のウエハW上の所
定の投影領域への露光が完了すると、上述したように、
可変視野絞り10を閉じるとともに、レチクルステージ
23およびウエハステージ29を移動して、レチクルR
の測定領域38a、38bと照度センサ33、33のう
ち、投影光学系11の光軸に近い方(38bと33とす
る)を投影光学系11の光軸上に位置させる。そして、
上記と同様の手順によって、時点t2でのインテグレー
タセンサ15の出力L1と照度センサ33の出力LWと
の比LW/L1から透過率P2を算出し記憶するととも
に、時点t1の透過率P1と時点t2の透過率P2とを
結び、透過率時間変化予測直線C2を算出する。
When the exposure to the predetermined projection area on the first wafer W is completed at time t2 in FIG. 3, as described above,
The reticle R is moved by moving the reticle stage 23 and the wafer stage 29 while closing the variable field stop 10.
Of the measurement areas 38a and 38b and the illuminance sensors 33 and 33, the one closer to the optical axis of the projection optical system 11 (referred to as 38b and 33) is positioned on the optical axis of the projection optical system 11. And
By the same procedure as described above, the transmittance P2 is calculated and stored from the ratio LW / L1 of the output L1 of the integrator sensor 15 and the output LW of the illuminance sensor 33 at the time t2, and the transmittance P1 at the time t1 and the time t2 are calculated. To calculate the transmittance time change prediction straight line C2.

【0050】次いで、ウエハローディング機構によりウ
エハWの交換が行われ、2枚目のウエハWがウエハステ
ージ29上の所定位置に設置されると、ウエハWへの露
光が開始される。この露光に関しても、1枚目の露光と
同様に、透過率時間変化予測直線C2に基づいて、時点
t2〜t3の経過時間から透過率を算出し、この透過率
から算出されるゲインG2を使用して露光量が制御され
る。
Next, the wafer W is exchanged by the wafer loading mechanism, and when the second wafer W is set at a predetermined position on the wafer stage 29, exposure of the wafer W is started. For this exposure, similarly to the first exposure, the transmittance is calculated from the elapsed time from time t2 to t3 based on the transmittance time change prediction line C2, and the gain G2 calculated from this transmittance is used. Thus, the exposure amount is controlled.

【0051】なお、ウエハWに対する第2回目以降のパ
ターンの転写の場合には、ウエハW上にパターンが存在
するため、予め転写されたパターンに付設されるマーク
を不図示のウエハアライメント系で計測することによ
り、ウエハW上に先に転写されたパターンに対して、こ
れから転写するパターンが所定の位置関係になるよう
に、レチクルステージ23やウエハステージ29の位置
を制御する。
In the case of the second and subsequent transfer of the pattern to the wafer W, since the pattern exists on the wafer W, the mark attached to the previously transferred pattern is measured by a wafer alignment system (not shown). By doing so, the positions of the reticle stage 23 and the wafer stage 29 are controlled such that the pattern to be transferred has a predetermined positional relationship with respect to the pattern previously transferred on the wafer W.

【0052】また、3枚目以降のウエハWを露光する際
には、2枚目のウエハWと同様の手順で透過率時間変化
予測直線を算出するが、レーザ光源3を駆動して空打ち
を行うのではなく、例えば透過率時間変化予測直線C
1、C2の傾きの変化から透過率時間変化予測直線を演
算により求めてもよい。すなわち、直前の2つの予測直
線の傾きの変化から次の予測直線を演算により求めても
よい。
When exposing the third and subsequent wafers W, a transmittance time change prediction straight line is calculated in the same procedure as that for the second wafer W. , For example, the transmittance time change prediction line C
1, a transmittance time change prediction straight line may be calculated from the change in the slope of C2. That is, the next prediction line may be obtained by calculation from the change in the slopes of the two previous prediction lines.

【0053】本実施の形態のマスクおよび露光装置で
は、レチクルRに設定された測定領域38a、38bに
露光光を透過させているので、照度センサ33で光量を
計測する際にその都度レチクルRを交換する必要がなく
なることに加えて、実際にレチクルRを透過した露光光
の光量を計測することが可能になり、高精度な露光量制
御を実施することができる。そのため、光量計測を頻繁
に実施することが可能になり、光洗浄により透過率計測
光学系の透過率が変動しても、ウエハW上の目標照度を
容易、且つ確実に維持することができる。また、元々レ
チクルステージ23は助走用のストロークを有してお
り、測定領域38a、38bをレチクルRに設ければ、
このストローク内で測定領域38a、38bに露光光を
透過させられるので、ストロークを必要以上に大きくす
る必要もなく、装置の大型化、高価格化も防ぐことがで
きる。
In the mask and exposure apparatus of the present embodiment, the exposure light is transmitted through the measurement areas 38a and 38b set on the reticle R. Therefore, when the illuminance sensor 33 measures the amount of light, In addition to eliminating the need for replacement, it is also possible to measure the amount of exposure light that has actually passed through the reticle R, and to perform highly accurate exposure control. Therefore, the light quantity measurement can be performed frequently, and the target illuminance on the wafer W can be easily and reliably maintained even if the transmittance of the transmittance measurement optical system changes due to the optical cleaning. Also, the reticle stage 23 originally has a stroke for approaching, and if the measurement areas 38a and 38b are provided on the reticle R,
Since the exposure light can be transmitted through the measurement areas 38a and 38b within this stroke, it is not necessary to make the stroke unnecessarily large, and it is possible to prevent the apparatus from becoming large and expensive.

【0054】また、本実施の形態のマスクおよび露光装
置では、測定領域38a、38bをパターン領域36の
外部に設定しているので、コンタクトホール形成用のレ
チクルのように、パターン領域がほぼ全面的に亙って遮
光されていても照度センサ3による光量計測に支障を来
すことなく確実に露光光の光量を補正することができ
る。
In the mask and exposure apparatus of the present embodiment, since the measurement areas 38a and 38b are set outside the pattern area 36, the pattern area is almost entirely formed like a reticle for forming a contact hole. , The light amount of the exposure light can be surely corrected without interfering with the measurement of the light amount by the illuminance sensor 3.

【0055】さらに、本実施の形態のマスクおよび露光
装置では、測定領域38a、38bをパターン領域36
を挟んだ走査方向両側に設定しているので、走査露光
後、光量を計測するためにレチクルステージ23を移動
させる際にも、投影光学系11の光軸に近い測定領域を
選択することができるので、レチクルステージ23の移
動距離を短くすることが可能になり露光工程のタクトア
ップを実現することができる。また、測定領域38a、
38bを非走査方向のパターン領域36の中央に設定し
ているので、投影光学系11において最も重要な中央近
傍を透過した露光光の光量を計測することが可能にな
り、より高精度の露光量制御が実現する。なお、これ
は、測定領域38a、38bの中、一方だけの場合でも
同様の結果が得られる。
Further, in the mask and exposure apparatus of the present embodiment, the measurement areas 38a and 38b are
Is set on both sides in the scanning direction with respect to the reticle stage 23 after scanning exposure, it is possible to select a measurement area close to the optical axis of the projection optical system 11 even when the reticle stage 23 is moved to measure the amount of light. Therefore, the moving distance of the reticle stage 23 can be shortened, and the tact time of the exposure process can be increased. In addition, the measurement area 38a,
Since 38b is set at the center of the pattern area 36 in the non-scanning direction, it is possible to measure the amount of exposure light transmitted through the vicinity of the center, which is most important in the projection optical system 11, and to achieve a more accurate exposure Control is realized. Note that the same result can be obtained even when only one of the measurement areas 38a and 38b is used.

【0056】加えて、本実施の形態のマスクおよび露光
装置では、透過率時間変化予測直線を算出することで露
光光の光量の時間変化特性を予測し、この予測結果に基
づいて光量を補正しているので、照明光学系や投影光学
系11の透過率計測光学系の透過率が露光中や装置の停
止中に変動してもウエハWを適正に露光することができ
る。例えば、ウエハW上での照度を適正値に補正した
り、ウエハW上での露光光の積算光量(露光ドーズ)を
常にウエハWの感度に応じた適正値に補正することがで
きる。
In addition, in the mask and the exposure apparatus according to the present embodiment, the time change characteristic of the light quantity of the exposure light is predicted by calculating the transmittance time change prediction line, and the light quantity is corrected based on the prediction result. Therefore, the wafer W can be properly exposed even if the transmittance of the transmittance measurement optical system of the illumination optical system or the projection optical system 11 changes during exposure or when the apparatus is stopped. For example, the illuminance on the wafer W can be corrected to an appropriate value, and the integrated light amount (exposure dose) of the exposure light on the wafer W can always be corrected to an appropriate value according to the sensitivity of the wafer W.

【0057】図4および図5は、本発明のマスクおよび
露光装置の第2の実施の形態を示す図である。これの図
において、図1から図3に示す第1の実施の形態の構成
要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明
を省略する。第2の実施の形態と上記の第1の実施の形
態とが異なる点は、レチクルRにおける測定領域の構成
および透過率の算出方法である。
FIGS. 4 and 5 are views showing a mask and an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. In these figures, the same components as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the configuration of the measurement area on the reticle R and the method of calculating the transmittance.

【0058】すなわち、図4に示すように、レチクルR
のパターン領域36の外部には、パターン領域36を挟
んだ走査方向両側に位置して、測定領域40a〜40c
および40d〜40fがそれぞれパターン領域36に沿
った非走査方向に設定されている。測定領域40b、4
0eは、パターン領域36の非走査方向中央近傍にそれ
ぞれ配置されている。測定領域40a、40c、40
d、40eは、パターン領域36の非走査方向端部近傍
にそれぞれ配置されている。また、ウエハステージ29
には、測定領域40a〜40fにそれぞれ対応させて照
度センサ33…33が六ヶ所配置されている。
That is, as shown in FIG.
Outside the pattern region 36, the measurement regions 40a to 40c are located on both sides in the scanning direction with the pattern region 36 interposed therebetween.
And 40d to 40f are set in the non-scanning direction along the pattern area 36, respectively. Measurement area 40b, 4
0e are arranged near the center of the pattern area 36 in the non-scanning direction. Measurement areas 40a, 40c, 40
d and 40e are respectively arranged near the end of the pattern area 36 in the non-scanning direction. Also, the wafer stage 29
Are provided with six illuminance sensors 33... 33 corresponding to the measurement areas 40a to 40f, respectively.

【0059】一方、メインコントローラ16には、図6
に実線で示すような透過率の時間変化特性が、レチクル
Rのパターンの種類、レチクルRの種類に応じた照明条
件、投影光学系11の開口数とをそれぞれ組み合わせた
露光条件に対応するテーブルとして予め計測されて記憶
されている。他の構成は、上記第1の実施の形態と同様
である。
On the other hand, the main controller 16
Is a table corresponding to the exposure condition obtained by combining the transmittance time change characteristic as indicated by the solid line with the pattern type of the reticle R, the illumination condition according to the type of the reticle R, and the numerical aperture of the projection optical system 11. It is measured and stored in advance. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0060】上記の構成のレチクルおよび露光装置で
は、設定された露光条件に応じたテーブルを参照して、
露光動作開始からの経過時間に基づいて透過率を読み出
す。そして、この透過率を用いて上記第1の実施の形態
と同様の手順によりレーザ光源3の光量を調整する。
In the reticle and the exposure apparatus having the above-described structures, the table according to the set exposure condition is referred to.
The transmittance is read based on the elapsed time from the start of the exposure operation. Then, using this transmittance, the light amount of the laser light source 3 is adjusted in the same procedure as in the first embodiment.

【0061】また、ウエハWの交換毎に、露光光の光量
を計測する際には、レチクルステージ23およびウエハ
ステージ29を移動させて、レチクルの測定領域40a
〜40c、40d〜40fおよび照度センサ33…33
のうち、投影光学系11の光軸に近い方(40a〜40
c、33…33とする)を、該光軸上に位置させる。そ
して、レーザ光源3から出射された露光光を、インテグ
レータセンサ15で受光するとともに、測定領域40a
〜40cを介して照度センサ33…33で受光する。次
いで、各センサの出力をそれぞれ平均化することで、光
学素子のディストーション等の影響を低減させた光量を
求めることができる。
When the amount of exposure light is measured each time the wafer W is replaced, the reticle stage 23 and the wafer stage 29 are moved to measure the reticle measurement area 40a.
To 40c, 40d to 40f and illuminance sensors 33 ... 33
Of which is closer to the optical axis of the projection optical system 11 (40a-40
c, 33... 33) on the optical axis. Then, the exposure light emitted from the laser light source 3 is received by the integrator sensor 15 and the measurement area 40 a
The light is received by the illuminance sensors 33... Next, by averaging the outputs of the respective sensors, it is possible to obtain a light amount in which the influence of distortion or the like of the optical element is reduced.

【0062】そして、これらの光量から透過率計測光学
系の透過率を算出し、テーブルに設定された透過率の時
間変化曲線と参照する。この曲線から得られる透過率
と、実際に計測して算出した透過率とがずれている場合
は、算出した透過率が曲線上に位置するようにテーブル
に設定された曲線をオフセット補正して記憶する。以
後、次の光量計測までは、オフセット補正した曲線から
透過率を読み出して用いることになる。
Then, the transmittance of the transmittance measuring optical system is calculated from these light amounts, and the transmittance is referred to the transmittance time change curve set in the table. If the transmittance obtained from this curve is different from the transmittance actually measured and calculated, the curve set in the table is offset-corrected and stored so that the calculated transmittance is positioned on the curve. I do. Thereafter, the transmittance is read from the offset-corrected curve and used until the next light quantity measurement.

【0063】本実施の形態のマスクおよび露光装置で
は、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られるとと
もに、複数の測定領域40a〜40cを透過した露光光
を受光することにより、光学素子のディストーション等
の影響を低減させた光量を求めることができ、より高精
度の露光量制御を実施することができる。また、露光中
の透過率変化も予めテーブルに記憶してあるので、経過
時間に対応する透過率を迅速に決定することができる。
In the mask and the exposure apparatus of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the optical element can receive the exposure light transmitted through the plurality of measurement areas 40a to 40c. In this case, the amount of light in which the influence of distortion or the like is reduced can be obtained, and more accurate exposure amount control can be performed. Further, since the transmittance change during the exposure is stored in the table in advance, the transmittance corresponding to the elapsed time can be quickly determined.

【0064】なお、上記実施の形態において、測定領域
38a、38b、40a〜40fをパターン領域36の
外部に設定する構成としたが、これに限定されるもので
はなく、露光光の一部が透過可能であり、且つ予め決め
られた特定位置であれば、パターン領域36の内部に設
定してもよい。この場合、露光光が測定領域内の全てを
透過する必要はなく、測定領域内にパターンの一部が含
まれていてもよい。
In the above embodiment, the measurement areas 38a, 38b, and 40a to 40f are set outside the pattern area 36. However, the present invention is not limited to this. If it is possible and at a specific position determined in advance, it may be set inside the pattern area 36. In this case, the exposure light does not need to pass through the entire measurement area, and a part of the pattern may be included in the measurement area.

【0065】また、測定領域38a、38b、40a〜
40fをパターン領域36を挟んだ走査方向両側に設定
したが、片側にだけ設定する構成でもよく、さらにレチ
クルステージ23の非走査方向の移動ストロークを確保
すれば、非走査方向両側に設ける構成であってもよい。
また、必ずしも非走査方向中央近傍に設定する必要はな
く、端部側に設定してもよい。非走査方向に複数設定す
る場合、3ヶ所の設定に限定するものではなく、2ヶ所
や4ヶ所以上設定する構成であってもよい。投影光学系
11を、複数の投影レンズを用いた、いわゆるマルチレ
ンズ方式とした場合、測定領域を投影レンズ毎に設定す
れば、より高精度の露光量制御を実施することができ
る。
The measurement areas 38a, 38b, 40a-
Although 40f is set on both sides in the scanning direction with the pattern region 36 interposed therebetween, it may be set on only one side, and if the moving stroke of the reticle stage 23 in the non-scanning direction is secured, it may be provided on both sides in the non-scanning direction. You may.
Also, it is not always necessary to set near the center in the non-scanning direction, and it may be set near the end. When a plurality of settings are made in the non-scanning direction, the setting is not limited to three, but may be a setting of two or four or more. When the projection optical system 11 is a so-called multi-lens system using a plurality of projection lenses, setting a measurement area for each projection lens enables more accurate exposure amount control.

【0066】また、上記実施の形態において、時点t0
〜t1との間に20001パルスの空打ちを行うものと
したが、このパルス数は20001パルスに限定するも
のではない。また、時点t0とt1、時点t1とt2の
2つの透過率をそれぞれ結んで透過率時間変化予測直線
を算出して透過率を予測するようにしたが、3点以上の
透過率を用いてもよい。近似方法も直線近似ではなく、
算出された透過率を直接結ばない回帰直線や回帰曲線で
もよい。また、多項式近似、累乗近似、修正指数近似な
どいずれの方法でもよい。
In the above embodiment, the time t0
Although the idle firing of 20001 pulses is performed during the period from to t1, the number of pulses is not limited to 20001 pulses. In addition, the transmittance is predicted by calculating the transmittance time change prediction line by connecting the two transmittances at the time points t0 and t1 and the time points t1 and t2. However, even if three or more transmittances are used. Good. The approximation method is not linear approximation,
A regression line or regression curve that does not directly connect the calculated transmittance may be used. In addition, any method such as polynomial approximation, power approximation, and modified exponential approximation may be used.

【0067】上記実施の形態では、目標照度と推定実照
度との偏差を補正するためにレーザ光源3の発振強度を
調整する構成としたが、これに限られず、上述したよう
に、ターレット板TPによりレーザ光源3のパルス光の
透過率を調整するか、あるいはウエハW上でのパルス光
の走査方向の幅、レーザ光源3の発信周波数、ウエハW
の走査速度の少なくとも一つを変更してウエハW上の各
点に照射されるパルス光の数を調整することにより、ウ
エハW上に照射される露光光の積算光量をウエハW上の
レジストの感度に応じた適正値に制御してもよい。
In the above embodiment, the oscillation intensity of the laser light source 3 is adjusted in order to correct the deviation between the target illuminance and the estimated actual illuminance. However, the present invention is not limited to this. As described above, the turret plate TP To adjust the transmittance of the laser light source 3 for the pulse light, or the width of the pulse light on the wafer W in the scanning direction, the transmission frequency of the laser light source 3, the wafer W
By changing at least one of the scanning speeds of the laser light and adjusting the number of pulsed lights applied to each point on the wafer W, the integrated light amount of the exposure light applied to the wafer W can be reduced. It may be controlled to an appropriate value according to the sensitivity.

【0068】一方、上記実施の形態では、スループット
を向上させるために、ウエハWを交換する毎に、照度セ
ンサ33による露光量計測を実施するシーケンスとした
が、露光中の透過率の変動が大きくて無視できない場合
は、より高精度の露光量補正をするために1枚のウエハ
Wに対しても、ショット毎に露光量計測を実施したり、
光源の種類によってはパルス毎に露光量計測を実施して
もよい。また、この露光量計測を実施するために、照度
むら計測用の照度センサ33を共用する構成としたが、
露光量計測用のセンサを別途設置する構成でもよい。
On the other hand, in the above-described embodiment, in order to improve the throughput, the sequence in which the exposure amount is measured by the illuminance sensor 33 every time when the wafer W is replaced, but the transmittance fluctuates greatly during the exposure. If it is not negligible, the exposure amount is measured for each shot even for one wafer W in order to perform the exposure amount correction with higher accuracy.
Depending on the type of light source, the exposure amount may be measured for each pulse. Further, in order to perform the exposure amount measurement, the illuminance sensor 33 for measuring the illuminance unevenness is commonly used.
A configuration in which a sensor for measuring the amount of exposure is separately provided may be employed.

【0069】さらに、投影光学系11の透過率が変動し
ない、あるいは少ない場合には、照明光学系についての
み透過率の時間変化特性を求めればよい。この場合、レ
チクルステージ23上に照度センサ33を配置し、イン
テグレータセンサ15とその照度センサ33の出力値に
基づいて透過率を計測する。その反対に、照明光学系の
透過率が変動しない、あるいは少ない場合には、投影光
学系11についてのみ透過率の時間変化特性を求めれば
よい。この場合、照明光学系と投影光学系11との間か
ら露光光を分岐して照度を計測すればよい。
Further, when the transmittance of the projection optical system 11 does not fluctuate or is small, it is only necessary to determine the time-dependent characteristics of the transmittance of the illumination optical system only. In this case, the illuminance sensor 33 is disposed on the reticle stage 23, and the transmittance is measured based on the output values of the integrator sensor 15 and the illuminance sensor 33. Conversely, when the transmittance of the illumination optical system does not fluctuate or is small, the time change characteristic of the transmittance of only the projection optical system 11 may be obtained. In this case, the illuminance may be measured by splitting the exposure light from between the illumination optical system and the projection optical system 11.

【0070】なお、レチクルRへ照明される露光光を遮
光する手段として可変視野絞り10を用いる構成とした
が、これに限られず、例えばレーザ光源3とチャンバー
6との間にシャッタを設け、シャッタの開閉により露光
光を遮光、遮光解除するような構成であってもよい。
Although the variable field stop 10 is used as a means for blocking the exposure light illuminated on the reticle R, the present invention is not limited to this. For example, a shutter is provided between the laser light source 3 and the chamber 6 and the shutter is provided. The exposure light may be blocked or released by opening and closing.

【0071】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス用の半導体ウエハのみならず、液晶ディスプ
レイデバイス用のガラスプレートや、薄膜磁気ヘッド用
のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマ
スクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエ
ハ)等が適用される。
The substrate of the present embodiment is not limited to a semiconductor wafer for a semiconductor device, but also a glass plate for a liquid crystal display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or a mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) and the like are applied.

【0072】露光装置1としては、レチクルRとウエハ
Wとを同期移動してレチクルRのパターンを露光するス
テップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置
(USP5,473,410)、いわゆるスキャニング・ステッパー
のみならず、レチクルRとウエハWとを静止した状態で
レチクルRのパターンを露光し、ウエハWを順次ステッ
プ移動させるステップ・アンド・リピート方式の露光装
置(ステッパー)にも適用することができる。ステッパ
ーでの露光量の調整は、ウエハW上での露光光の強度
(パルス光源の発振強度等)とパルス数の少なくとも一
方を調整する。また、連続光を露光光として用いる場合
には、ウエハW上での露光光の強度(光源の発光強度
等)とその照射時間の少なくとも一方を調整する。ま
た、露光装置1として、投影光学系11を用いることな
くレチクルRとウエハWとを密接させてレチクルRのパ
ターンをウエハWに露光するプロキシミティ露光装置に
も適用することができる。
As the exposure apparatus 1, only a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus (US Pat. No. 5,473,410) for exposing the pattern of the reticle R by synchronously moving the reticle R and the wafer W, a so-called scanning stepper However, the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus (stepper) that exposes the pattern of the reticle R while the reticle R and the wafer W are stationary and sequentially moves the wafer W stepwise. The adjustment of the exposure amount by the stepper adjusts at least one of the intensity of the exposure light on the wafer W (such as the oscillation intensity of a pulse light source) and the number of pulses. When continuous light is used as the exposure light, at least one of the intensity of the exposure light on the wafer W (emission intensity of the light source, etc.) and the irradiation time is adjusted. Further, the exposure apparatus 1 can also be applied to a proximity exposure apparatus that exposes the pattern of the reticle R to the wafer W by bringing the reticle R and the wafer W into close contact without using the projection optical system 11.

【0073】露光装置1の用途としては、半導体製造用
の露光装置に限定されることなく、例えば、角形のガラ
スプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の
露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)ある
いはレチクルRなどを製造するための露光装置などにも
広く適用できる。
The application of the exposure apparatus 1 is not limited to an exposure apparatus for manufacturing semiconductors. For example, an exposure apparatus for a liquid crystal for exposing a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, a thin film magnetic head, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a device (CCD) or a reticle R.

【0074】なお、露光光としてArFレーザについて
説明したが、KrFレーザや、さらに波長の短い軟X線
などのEUVLを使用した露光装置にも本発明を適用で
きる。また、露光光を用いて複数の時点で光学系の透過
率を計測するようにしたが、露光光の波長と略同一の波
長の光を出射する別光源を用いてもよい。
Although the description has been given of the ArF laser as the exposure light, the present invention can be applied to an exposure apparatus using a KrF laser or EUVL such as soft X-ray having a shorter wavelength. Further, the transmittance of the optical system is measured at a plurality of times using the exposure light, but another light source that emits light having substantially the same wavelength as the wavelength of the exposure light may be used.

【0075】投影光学系11の倍率は、縮小系のみなら
ず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学
系11としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用い
る場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過す
る材料を用い、F2レーザを用いる場合は反射屈折系ま
たは屈折系の光学系にし(レチクルRも反射型タイプの
ものを用いる)、また、電子線を用いる場合には光学系
として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用
いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態
にすることはいうまでもない。
The magnification of the projection optical system 11 may be not only a reduction system but also any one of an equal magnification and an enlargement system. Further, as the projection optical system 11, when using a far ultraviolet rays such as an excimer laser using a material which transmits far ultraviolet rays such as quartz and fluorite as glass material, a catadioptric or refractive system when using a F 2 laser An optical system (a reticle R of a reflection type is also used), and when an electron beam is used, an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the optical system. It is needless to say that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.

【0076】ウエハステージ29やレチクルステージ2
3にリニアモータ(USP5,623,853またはUSP5,528,118参
照)を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上
型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁
気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ2
9、23は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、
ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
The wafer stage 29 and the reticle stage 2
When a linear motor (see US Pat. No. 5,623,853 or US Pat. No. 5,528,118) is used for 3, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. In addition, each stage 2
9, 23 may be of a type that moves along a guide,
A guideless type without a guide may be used.

【0077】ステージの23、29の駆動装置として
は、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元に
コイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力に
よりステージを駆動する平面モータを用いてもよい。こ
の場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一
方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニット
との他方をステージの移動面側に設ければよい。
As a driving device for the stages 23 and 29, a planar motor that drives a stage by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil opposed thereto is used. You may. In this case, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stage.

【0078】ウエハステージ29の移動により発生する
反力は、特開平8−166475号公報(USP5,528,11
8)に記載されているように、フレーム部材を用いて機
械的に床(大地)に逃がしてもよい。レチクルステージ
23の移動により発生する反力は、特開平8−3302
24号公報(US S/N 08/416,558)に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃が
してもよい。
The reaction force generated by the movement of the wafer stage 29 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166475 (US Pat. No. 5,528,11).
As described in 8), the frame member may be mechanically released to the floor (ground). The reaction force generated by the movement of the reticle stage 23 is disclosed in
As described in Japanese Patent Publication No. 24 (US S / N 08 / 416,558), a frame member may be used to mechanically escape to the floor (ground).

【0079】複数の光学素子から構成される照明光学系
および投影光学系11をそれぞれ露光装置本体2に組み
込んでその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23やウエハステージ29を露
光装置本体2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)をすることにより本実
施の形態の露光装置1を製造することができる。なお、
露光装置1の製造は、温度およ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。
The illumination optical system and the projection optical system 11 composed of a plurality of optical elements are respectively incorporated in the exposure apparatus main body 2 to perform optical adjustment, and the reticle stage 23 and the wafer stage 29 composed of many mechanical parts are exposed. The exposure apparatus 1 according to the present embodiment can be manufactured by attaching to the apparatus main body 2, connecting wiring and piping, and performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, and the like). In addition,
It is desirable to manufacture the exposure apparatus 1 in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.

【0080】半導体デバイスは、各デバイスの機能・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Rを製作するステップ、シリコン材料からウエハ
Wを製作するステップ、前述した実施の形態の露光装置
1によりレチクルRのパターンをウエハWに露光するス
テップ、各デバイスを組み立てるステップ(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。
In the semiconductor device, a step of designing the function and performance of each device, a step of manufacturing a reticle R based on the design step, a step of manufacturing a wafer W from a silicon material, and the exposure apparatus 1 of the above-described embodiment. To expose the pattern of the reticle R on the wafer W, to assemble each device (including a dicing process, a bonding process, and a package process), and to perform an inspection step.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係るマ
スクは、露光光の光量変化測定に用いられ、露光光の一
部が透過する測定領域を備える構成となっている。これ
により、このマスクでは、測定領域を透過させて光量変
化測定を実施することができるので、測定の都度マスク
を交換する必要がなくなることに加えて、実際にマスク
を透過した露光光の光量を測定することが可能になり、
高精度な露光量制御を実施することができる。また、光
量計測を頻繁に実施することが可能になり、光洗浄によ
り透過率が変動しても、基板上の目標照度を容易、且つ
確実に維持できるという効果が得られる。
As described above, the mask according to the first aspect is used for measuring a change in the amount of exposure light, and has a measurement area through which a part of the exposure light passes. As a result, with this mask, the light quantity change measurement can be performed by transmitting the light through the measurement area, so that it is not necessary to replace the mask each time the measurement is performed. Can be measured,
Highly accurate exposure amount control can be performed. Further, it is possible to frequently measure the light quantity, and it is possible to obtain the effect that the target illuminance on the substrate can be easily and reliably maintained even if the transmittance changes due to the light cleaning.

【0082】請求項2に係るマスクは、測定領域がパタ
ーン領域の外部に設定される構成となっている。これに
より、このマスクでは、コンタクトホール形成用のマス
クのように、パターン領域がほぼ全面的に亙って遮光さ
れていても確実に露光光の光量を計測できるという効果
が得られる。
The mask according to claim 2 has a configuration in which the measurement region is set outside the pattern region. As a result, with this mask, the effect of reliably measuring the amount of exposure light can be obtained even when the pattern region is almost completely shielded from light, as in the case of a contact hole forming mask.

【0083】請求項3に係るマスクは、測定領域がパタ
ーン領域を挟んだ両側に設定される構成となっている。
これにより、このマスクでは、光量を計測するためにマ
スクを移動させる際にも、露光光の光軸に近い測定領域
を選択することができるので、マスクの移動距離を短く
することが可能になり露光工程のタクトアップを実現で
きるという効果が得られる。
The mask according to claim 3 is configured such that the measurement area is set on both sides of the pattern area.
As a result, in this mask, even when the mask is moved to measure the amount of light, a measurement area close to the optical axis of the exposure light can be selected, so that the movement distance of the mask can be shortened. The advantage is that the tact time of the exposure process can be increased.

【0084】請求項4に係るマスクは、測定領域がパタ
ーン領域の中央近傍に設定される構成となっている。こ
れにより、このマスクでは、露光光の中央近傍の光量を
計測することが可能になり、より高精度の露光量制御が
実現するという効果が得られる。
The mask according to claim 4 is configured such that the measurement region is set near the center of the pattern region. As a result, with this mask, it is possible to measure the amount of light near the center of the exposure light, and the effect of achieving more accurate exposure amount control is obtained.

【0085】請求項5に係るマスクは、測定領域がパタ
ーン領域に沿ってそれぞれ複数設定される構成となって
いる。これにより、このマスクでは、光学素子のディス
トーション等の影響を低減させた光量を求めることがで
き、より高精度の露光量制御を実施できるという効果が
得られる。
The mask according to claim 5 has a configuration in which a plurality of measurement areas are set along the pattern area. Thus, with this mask, it is possible to obtain an amount of light in which the influence of distortion or the like of the optical element is reduced, and it is possible to obtain an effect that more accurate exposure amount control can be performed.

【0086】請求項6に係る露光装置は、第1の受光手
段がマスクを照明する露光光の一部を受光し、第2の受
光手段がマスクの測定領域を透過した露光光を受光し、
光量補正手段が第1、第2の受光手段の出力信号に基づ
いて露光光の光量を補正する構成となっている。これに
より、この露光装置では、測定の都度マスクを交換する
必要がなくなることに加えて、実際にマスクを透過した
露光光の光量を測定することが可能になり、高精度な露
光量制御を実施することができる。また、光量計測を頻
繁に実施することが可能になり、光洗浄により透過率が
変動しても、基板上の目標照度を容易、且つ確実に維持
できるとともに、ストロークを必要以上に大きくする必
要もなく、装置の大型化、高価格化も防ぐことができる
という優れた効果が得られる。
The exposure apparatus according to claim 6, wherein the first light receiving means receives a part of the exposure light illuminating the mask, the second light receiving means receives the exposure light transmitted through the measurement area of the mask,
The light quantity correcting means corrects the light quantity of the exposure light based on the output signals of the first and second light receiving means. This eliminates the need to change the mask each time the exposure apparatus is used, and allows the amount of exposure light that has actually passed through the mask to be measured. can do. In addition, the light amount measurement can be performed frequently, and even if the transmittance changes due to light cleaning, the target illuminance on the substrate can be easily and reliably maintained, and the stroke needs to be increased more than necessary. In addition, an excellent effect that an increase in the size and cost of the apparatus can be prevented can be obtained.

【0087】請求項7に係る露光装置は、光量補正手段
が露光光の光量の時間変化特性を予測し、この予測結果
に基づいて光量を補正する構成となっている。これによ
り、この露光装置では、照明光学系や投影光学系の透過
率が露光中や装置の停止中に変動しても、基板上での照
度を適正値に補正したり、基板上での露光光の積算光量
(露光ドーズ)を常に基板の感度に応じた適正値に補正
できるという効果が得られる。
The exposure apparatus according to claim 7 is configured such that the light quantity correction means predicts the time change characteristic of the light quantity of the exposure light, and corrects the light quantity based on the prediction result. Thus, in this exposure apparatus, even if the transmittance of the illumination optical system or the projection optical system fluctuates during the exposure or when the apparatus is stopped, the illuminance on the substrate is corrected to an appropriate value, and the exposure on the substrate is not performed. The effect is obtained that the integrated light quantity (exposure dose) of the light can always be corrected to an appropriate value according to the sensitivity of the substrate.

【0088】請求項8に係る露光装置は、測定領域がパ
ターン領域を挟んだ同期移動方向両側に設定される構成
となっている。これにより、この露光装置では、走査露
光後、光量を計測するためにマスクステージを移動させ
る際にも、露光光の光軸に近い測定領域を選択すること
ができるので、マスクステージの移動距離を短くするこ
とが可能になり露光工程のタクトアップを実現できると
いう効果が得られる。
The exposure apparatus according to claim 8 is configured such that the measurement areas are set on both sides in the synchronous movement direction with the pattern area interposed therebetween. This allows the exposure apparatus to select a measurement area close to the optical axis of the exposure light even when the mask stage is moved to measure the amount of light after the scanning exposure. It is possible to shorten the length, and to achieve an effect that the tact time of the exposure process can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す図であっ
て、パターン領域の外部に測定領域が設定されたレチク
ルの平面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, and is a plan view of a reticle in which a measurement region is set outside a pattern region.

【図2】 本発明の第1の実施の形態を示す図であっ
て、露光装置の概略構成図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of an exposure apparatus.

【図3】 本発明の第1の実施の形態を示す図であっ
て、露光時間と透過率との関係を示す関係図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the first embodiment of the present invention, and is a relationship diagram illustrating a relationship between exposure time and transmittance.

【図4】 本発明の第2の実施の形態を示す図であっ
て、パターン領域の外部に測定領域が非走査方向に沿っ
て複数設定されたレチクルの平面図である。
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the present invention, and is a plan view of a reticle in which a plurality of measurement regions are set outside a pattern region along a non-scanning direction.

【図5】 露光開始からの経過時間と透過率との関係を
示す時間変化特性図である。
FIG. 5 is a time change characteristic diagram showing a relationship between an elapsed time from the start of exposure and a transmittance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル(マスク) W ウエハ(基板) 1 露光装置 15 インテグレータセンサ(第1の受光手段) 16 メインコントローラ(光量補正手段) 23 レチクルステージ(マスクステージ) 33 照度センサ(第2の受光手段) 36 パターン領域 38a、38b、40a〜40f 測定領域 R Reticle (mask) W Wafer (substrate) 1 Exposure device 15 Integrator sensor (first light receiving means) 16 Main controller (light amount correction means) 23 Reticle stage (mask stage) 33 Illuminance sensor (second light receiving means) 36 pattern Area 38a, 38b, 40a-40f Measurement area

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光光で照明されるパターンを有したマ
スクにおいて、 前記露光光の光量変化測定に用いられ、該露光光の一部
が透過する測定領域を備えることを特徴とするマスク。
1. A mask having a pattern illuminated with exposure light, the mask having a measurement region used for measuring a change in the amount of light of the exposure light and transmitting a part of the exposure light.
【請求項2】 請求項1記載のマスクにおいて、 前記測定領域は、前記パターンが形成されるパターン領
域外に設定されることを特徴とするマスク。
2. The mask according to claim 1, wherein the measurement area is set outside a pattern area where the pattern is formed.
【請求項3】 請求項2記載のマスクにおいて、 前記測定領域は、前記パターン領域を挟んだ両側に設定
されることを特徴とするマスク。
3. The mask according to claim 2, wherein the measurement area is set on both sides of the pattern area.
【請求項4】 請求項3記載のマスクにおいて、 前記測定領域は、前記パターン領域の中央近傍にそれぞ
れ設定されていることを特徴とするマスク。
4. The mask according to claim 3, wherein the measurement areas are respectively set near the center of the pattern area.
【請求項5】 請求項3または4記載のマスクにおい
て、 前記測定領域は、前記パターン領域に沿ってそれぞれ複
数設定されていることを特徴とするマスク。
5. The mask according to claim 3, wherein a plurality of the measurement areas are set along the pattern area.
【請求項6】 パターンを有したマスクを保持するマス
クステージと、露光光により前記マスクを照明する照明
光学系とを備え、前記マスクのパターンを基板に転写す
る露光装置において、 前記マスクステージには、請求項1から請求項5のいず
れかに記載のマスクが保持されており、 前記マスクを照明する前記露光光の一部を受光する第1
の受光手段と、 前記マスクの測定領域を透過した前記露光光を受光する
第2の受光手段と、 前記第1の受光手段および前記第2の受光手段の出力信
号に基づいて前記露光光の光量を補正する光量補正手段
と、 を備えることを特徴とする露光装置。
6. An exposure apparatus, comprising: a mask stage for holding a mask having a pattern; and an illumination optical system for illuminating the mask with exposure light, and transferring the pattern of the mask to a substrate. A mask for holding the mask according to any one of claims 1 to 5, and receiving a part of the exposure light for illuminating the mask.
A light-receiving means, a second light-receiving means for receiving the exposure light transmitted through the measurement area of the mask, and an amount of the exposure light based on output signals of the first light-receiving means and the second light-receiving means. An exposure apparatus, comprising: a light amount correction unit that corrects the light amount.
【請求項7】 請求項6記載の露光装置において、 前記光量補正手段は、前記出力信号から前記露光光の光
量の時間変化特性を予測し、その予測結果に基づいて前
記光量を補正することを特徴とする露光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the light quantity correction unit predicts a time change characteristic of the light quantity of the exposure light from the output signal, and corrects the light quantity based on the prediction result. Exposure equipment characterized.
【請求項8】 請求項6または7記載の露光装置におい
て、 前記マスクと前記基板とを前記露光光に対して同期移動
させる同期移動手段を備え、 前記測定領域は、前記パターンが形成されるパターン領
域を挟んだ前記同期移動方向両側に設定されることを特
徴とする露光装置。
8. The exposure apparatus according to claim 6, further comprising: a synchronous movement unit configured to synchronously move the mask and the substrate with respect to the exposure light, wherein the measurement area includes a pattern on which the pattern is formed. An exposure apparatus, wherein the exposure apparatus is set on both sides of the synchronous movement direction across an area.
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