JP2001102291A - Method and device for exposure, and mask used for the method - Google Patents

Method and device for exposure, and mask used for the method

Info

Publication number
JP2001102291A
JP2001102291A JP28065699A JP28065699A JP2001102291A JP 2001102291 A JP2001102291 A JP 2001102291A JP 28065699 A JP28065699 A JP 28065699A JP 28065699 A JP28065699 A JP 28065699A JP 2001102291 A JP2001102291 A JP 2001102291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure
scanning direction
pattern
reticle
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP28065699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Nishinaga
壽 西永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP28065699A priority Critical patent/JP2001102291A/en
Publication of JP2001102291A publication Critical patent/JP2001102291A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make errors in the exposure of a substrate small, when the pattern of a mask is transferred to the substrate by a scanning exposure system. SOLUTION: While a lit area 21R on a reticle R, having a pattern with an uneven transmissivity distribution in a non-scanning direction (X-direction) is lit with pulse ultraviolet light and an exposed region 21W on the wafer W is exposed to a pattern image in the lit region 21R via a projection optical system PL, scanning exposure is carried out by synchronously moving the reticle R and wafer W in the scanning direction (Y-direction). The transmissivity distribution of the projection optical system P varies gradually and unevenly in the non-scanning direction, because of the unevenness of the transmissivity distribution of the reticle R, so the non-scanning directional transmissivity distribution of light made incident on the exposed region 21W is measured each time a prescribed number of wafers are exposed, and the quantity of exposure of wafers W is controlled by using the transmissivity distribution.

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、例えば半導体素
子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ又は薄膜磁気
ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程
で、マスクパターンを投影光学系を介して基板上に転写
するために使用される露光方法及び露光装置に関する。
更に本発明は、その露光方法を実施する際に使用できる
マスクに関する。
The present invention relates to a lithography process for manufacturing a device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, a plasma display or a thin-film magnetic head, and transfers a mask pattern onto a substrate via a projection optical system. The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus used for performing the exposure.
Further, the present invention relates to a mask that can be used when performing the exposure method.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば半導体素子を製造する際に使用さ
れるステッパー等の一括露光型の露光装置、及びステッ
プ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の露光装
置においては、被露光基板としてのウエハ上のフォトレ
ジストに対する露光量を適正露光量に対して許容範囲内
に収める必要がある。そこで、従来は照明光学系中に露
光光から分岐された光を受光する光電検出器よりなるイ
ンテグレータセンサを配置し、予めこのインテグレータ
センサの計測値とウエハ上での露光量との関係を求めて
おき、露光中はそのインテグレータセンサの計測値に基
づいて露光量制御を行っていた。
2. Description of the Related Art For example, in a batch exposure type exposure apparatus such as a stepper used for manufacturing a semiconductor element and a scanning exposure type exposure apparatus such as a step-and-scan method, a substrate to be exposed is It is necessary to keep the exposure of the photoresist on the wafer within an allowable range with respect to the proper exposure. Therefore, conventionally, an integrator sensor including a photoelectric detector that receives light branched from exposure light is arranged in an illumination optical system, and a relationship between a measured value of the integrator sensor and an exposure amount on a wafer is determined in advance. During the exposure, the exposure amount is controlled based on the measured value of the integrator sensor.

【0003】これらの露光装置においては、解像度を高
めるために露光光が短波長化して来ており、現在は露光
光として主に波長248nmのKrFエキシマレーザ光
が使用されている。最近は、更に短い波長193nmの
ArFエキシマレーザ光の使用も開始されつつあり、よ
り短波長のF2 レーザ(波長157nm)の使用も検討
されている。ところが、これらの遠紫外域から真空紫外
域にかけてのレーザ光はパルス光であり、これらの紫外
パルス光を露光光として使用することによって、投影光
学系を構成する光学部材(硝材)及びこれらの光学部材
の表面の光学膜(反射防止膜等)の透過率が変動する現
象が知られている。更に投影光学系のみならず、照明光
学系中の光学部材等においても、透過率の変動が生じ
る。
In these exposure apparatuses, the wavelength of the exposure light has been shortened in order to increase the resolution. At present, KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm is mainly used as the exposure light. Recently, the use of shorter wavelength 193 nm ArF excimer laser light has begun to be used, and the use of shorter wavelength F 2 laser (wavelength 157 nm) is also being studied. However, the laser light from the far ultraviolet region to the vacuum ultraviolet region is pulsed light, and by using these ultraviolet pulsed light as exposure light, an optical member (glass material) constituting a projection optical system and these optical members are used. A phenomenon in which the transmittance of an optical film (such as an antireflection film) on the surface of a member fluctuates is known. Further, not only the projection optical system but also the optical members and the like in the illumination optical system vary in transmittance.

【0004】その透過率が変動する現象は、雰囲気中の
有機物等が紫外光によって化学反応を起こして曇り物質
に変換され、この曇り物質が光学部材の表面に付着する
現象、紫外パルス光の照射による熱エネルギーの飽和効
果(コンパクション)によって光学部材自体の透過率が
変動する現象、紫外パルス光の照射停止によってその透
過率が回復する現象、及び紫外パルス光の照射により光
学部材の表面の塵等が除去されるクリーニング効果(洗
浄効果)によって短期的に透過率が向上する現象等に分
けられる。実際には、これらの複数の現象が複合的に寄
与していると考えられる。
The phenomenon in which the transmittance fluctuates is a phenomenon in which organic substances and the like in the atmosphere undergo a chemical reaction by ultraviolet light and are converted into a cloudy substance, and this cloudy substance adheres to the surface of an optical member. Phenomena in which the transmittance of the optical member itself fluctuates due to the thermal energy saturation effect (compaction), the phenomenon in which the transmittance is recovered by stopping the irradiation of the ultraviolet pulse light, and dust on the surface of the optical member due to the irradiation of the ultraviolet pulse light. A phenomenon in which the transmittance is improved in a short term due to a cleaning effect (cleaning effect) from which is removed. Actually, it is considered that these plural phenomena contribute in a composite manner.

【0005】このように複数の現象がそれぞれの時定数
で並行して進行するために、その透過率の変動量を正確
に予測して露光量制御を行うことは困難である。特に露
光光としてArFエキシマレーザ光を使用して、光学部
材として石英ガラスを使用する場合には、透過率の変動
量が大きくなるため、露光中にインテグレータセンサか
ら像面(ウエハの表面)までの光学部材の全体の透過率
の変動量を計測することが望ましい。そこで、露光光と
してArFエキシマレーザ光を使用する露光装置では、
露光中に所定のタイミングで投影光学系の像面上での露
光光の照度(パルスエネルギー)を計測し、この計測結
果を用いてインテグレータセンサの計測値から像面上で
の照度を算出するための係数αのキャリブレーションを
行うことが考えられている。
Since a plurality of phenomena proceed in parallel with their respective time constants as described above, it is difficult to control the exposure amount by accurately predicting the variation in the transmittance. In particular, when ArF excimer laser light is used as the exposure light and quartz glass is used as the optical member, the amount of change in transmittance becomes large, so that the distance from the integrator sensor to the image plane (wafer surface) during the exposure is large. It is desirable to measure the amount of change in the transmittance of the entire optical member. Therefore, in an exposure apparatus using ArF excimer laser light as exposure light,
To measure the illuminance (pulse energy) of the exposure light on the image plane of the projection optical system at a predetermined timing during the exposure, and calculate the illuminance on the image plane from the measurement value of the integrator sensor using this measurement result It is considered that the calibration of the coefficient α is performed.

【0006】このキャリブレーションのシーケンスの一
例は以下のように想定される。即ち、その係数αの初期
値αAは、例えば投影光学系の像面上に配置した着脱自
在の照度計とインテグレータセンサとで同時に露光光の
計測を行うことで算出される。その後、ウエハ上の複数
のショット領域への露光が終了してから、再びその像面
上にその照度計を配置して、インテグレータセンサとそ
の照度計とで同時に露光光の計測を行うことによって、
その係数αの更新値αBが算出されるため、これ以後は
その更新値αB及びインテグレータセンサの計測値を用
いて露光量制御を行うことになる。そして、随時その照
度計及びインテグレータセンサによる計測を行って、そ
の係数αを更新していくことにより、光学部材の透過率
が変動しても、正確に露光量制御を行うことができる。
その係数αの更新は、透過率の変動の時定数に応じて、
例えばウエハ毎、複数ウエハ毎、又はロット毎に行うこ
とになる。このキャリブレーション方法であれば、光学
系の空間的に均一な透過率変動に対しては正確に対応す
ることができる。
An example of this calibration sequence is assumed as follows. That is, the initial value αA of the coefficient α is calculated by, for example, simultaneously measuring the exposure light with the detachable illuminometer and the integrator sensor arranged on the image plane of the projection optical system. Then, after the exposure to the plurality of shot areas on the wafer is completed, the illuminometer is arranged again on the image plane, and the exposure light is measured simultaneously by the integrator sensor and the illuminometer.
Since the updated value αB of the coefficient α is calculated, thereafter, the exposure amount control is performed using the updated value αB and the measurement value of the integrator sensor. Then, by performing measurement by the illuminometer and the integrator sensor at any time and updating the coefficient α, even if the transmittance of the optical member fluctuates, the exposure amount can be accurately controlled.
The update of the coefficient α is performed according to the time constant of the change of the transmittance,
For example, it is performed for each wafer, for each of a plurality of wafers, or for each lot. With this calibration method, it is possible to accurately cope with spatially uniform transmittance fluctuations of the optical system.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、インテグ
レータセンサから像面までの光学部材の透過率が空間的
にほぼ均一に変動する場合には、所定の時間間隔で像面
上の例えば中心で露光光の照度を実際に計測することに
よって、インテグレータセンサの計測値に基づいて高精
度に露光量制御を行うことができる。
As described above, when the transmittance of the optical member from the integrator sensor to the image plane fluctuates substantially uniformly in space, as described above, for example, at the center on the image plane at predetermined time intervals. By actually measuring the illuminance of the exposure light, it is possible to control the exposure amount with high accuracy based on the measurement value of the integrator sensor.

【0008】しかしながら、実際にはレチクルの照明領
域内のパターン存在率には粗密の分布があり、ひいては
その照明領域内の透過率には高低の分布があるため、投
影光学系を構成する光学部材の位置によって入射する露
光光の光量が異なっている。特に、投影光学系中の光学
部材中で、レチクルやウエハの近傍に存在する光学部材
(レンズ等)は、入射光量の空間分布がレチクルの照明
領域内の透過率の分布にほぼ対応しているため、それら
の光学部材では、その照明領域内のレチクルの透過率分
布が不均一であると、入射光量の空間分布も不均一にな
って、透過率の変動量も位置によって不均一になる。
However, actually, since the pattern abundance in the illumination area of the reticle has a coarse and dense distribution, and the transmittance in the illumination area has a high and low distribution, the optical member constituting the projection optical system is actually used. The amount of the incident exposure light varies depending on the position of. In particular, among optical members in the projection optical system, for an optical member (a lens or the like) existing near the reticle or the wafer, the spatial distribution of the amount of incident light substantially corresponds to the distribution of transmittance in the illumination area of the reticle. Therefore, in those optical members, if the transmittance distribution of the reticle in the illumination area is not uniform, the spatial distribution of the incident light amount is also uneven, and the variation amount of the transmittance is also uneven depending on the position.

【0009】従って、レチクルのパターン存在率の分布
が不均一である場合には、投影光学系の透過率の変動量
も不均一になり、上記のように像面上の例えば中心のみ
で露光光の照度を計測し、この計測値に基づいて上記の
係数αのキャリブレーションを行ったのでは、ウエハ上
の位置によって露光量の誤差が許容範囲を超えてしまう
恐れがある。
Therefore, when the distribution of the pattern existence rate of the reticle is non-uniform, the variation of the transmittance of the projection optical system also becomes non-uniform. Is measured and the coefficient α is calibrated based on the measured value, the error of the exposure amount may exceed the allowable range depending on the position on the wafer.

【0010】これに関して、走査露光型の露光装置の場
合には、レチクルの走査方向におけるパターン存在率の
粗密の分布の影響は、走査露光時の積分効果によって相
殺される。従って、走査方向にレチクルのパターン存在
率の粗密があっても、これが投影光学系の透過率変動の
不均一性を招くことはない。一方、走査方向に直交する
非走査方向にパターン存在率の粗密分布がある場合に
は、走査露光動作によってもその粗密分布がそのまま残
ってしまうため、投影光学系の透過率の変動量が非走査
方向の位置によって変化してしまう。従って、仮に像面
の中心で露光光の照度を計測して上記の係数αのキャリ
ブレーションを行ったとしても、ウエハ上の各ショット
領域内の位置によって露光量が過剰になったり、不足し
たりする恐れがある。
[0010] In this regard, in the case of a scanning exposure type exposure apparatus, the influence of the distribution of the pattern density in the scanning direction of the reticle is offset by the integration effect at the time of scanning exposure. Therefore, even if the pattern existence ratio of the reticle varies in the scanning direction, this does not cause non-uniformity of the fluctuation of the transmittance of the projection optical system. On the other hand, when there is a density distribution of the pattern existence rate in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction, the density distribution remains even by the scanning exposure operation. It changes depending on the position in the direction. Therefore, even if the illuminance of the exposure light is measured at the center of the image plane and the above-described coefficient α is calibrated, the exposure amount becomes excessive or insufficient depending on the position in each shot area on the wafer. Might be.

【0011】本発明は斯かる点に鑑み、走査露光方式で
マスクのパターンを基板上に転写する場合に、そのマス
クの走査方向に交差する方向にそのマスクのパターン存
在率が不均一であっても、その基板に対する露光量の誤
差を小さくできる露光方法を提供することを第1の目的
とする。また、本発明は、走査露光方式でレチクル等の
マスクのパターンをウエハ等の基板上に転写する場合
に、その基板に対する露光量制御を高速かつ高精度に行
うことができる露光方法を提供することを第2の目的と
する。
In view of the foregoing, the present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and when a mask pattern is transferred onto a substrate by a scanning exposure method, the pattern existence ratio of the mask is not uniform in a direction intersecting the scanning direction of the mask. It is also a first object of the present invention to provide an exposure method capable of reducing an error in the exposure amount for the substrate. Further, the present invention provides an exposure method capable of controlling the exposure amount on a substrate such as a wafer at high speed and with high accuracy when a pattern of a mask such as a reticle is transferred onto a substrate such as a wafer by a scanning exposure method. As a second object.

【0012】更に本発明は、そのような露光方法を実施
する際に使用できるマスク及び露光装置を提供すること
を第3の目的とする。
Further, it is a third object of the present invention to provide a mask and an exposure apparatus which can be used when performing such an exposure method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の露光
方法は、露光ビームで第1物体(R)を照明し、この第
1物体のパターンを経た露光ビームで投影光学系(P
L)を介して第2物体(W)上の露光領域(21W)を
露光した状態で、その第1物体とその第2物体とを同期
走査する露光方法において、予め露光前にその第1物体
に至る光路上の参照点(14)でのその露光ビームの強
度とその露光領域でのその露光ビームの強度との関係を
計測しておく第1工程と、この計測結果に基づいて露光
量制御を行いながらその露光領域において、その第2物
体の走査方向に交差する方向に沿った複数の計測点(P
1 ,P2 ,…)でその露光ビームの強度を計測する第2
工程と、この計測結果に基づいて、その第2物体に対す
る露光量制御を行う第3工程とを有するものである。
According to a first exposure method of the present invention, a first object (R) is illuminated with an exposure beam, and a projection optical system (P) is irradiated with an exposure beam passing through the pattern of the first object.
L), the exposure area (21W) on the second object (W) is exposed, and the first object and the second object are synchronously scanned in an exposure method. A first step of measuring the relationship between the intensity of the exposure beam at the reference point (14) on the optical path leading to and the intensity of the exposure beam in the exposure area, and controlling the amount of exposure based on the measurement result. In the exposure area, a plurality of measurement points (P
1, P 2, a second to measure the intensity of the exposure beam ...)
And a third step of controlling the amount of exposure for the second object based on the measurement result.

【0014】斯かる本発明によれば、その第1工程での
計測結果に基づいて、その参照点での露光ビームの強度
からその露光領域での強度を算出するための係数(相関
係数)αが算出され、この後の露光中は一例としてその
参照点での強度の計測値とその係数αとに基づいて、そ
の露光領域での強度が間接的に算出され、その強度が所
定の値になるように露光量制御が行われる。この場合、
露光ビームとして例えば紫外パルス光が使用され、その
第1物体のパターン存在率がその第1物体の走査方向に
交差する方向(交差方向)に不均一であると、露光中に
その投影光学系の透過率がその交差方向に不均一に変動
し、透過率分布が空間的に不均一となる。
According to the present invention, a coefficient (correlation coefficient) for calculating the intensity in the exposure area from the intensity of the exposure beam at the reference point based on the measurement result in the first step. α is calculated, and during the subsequent exposure, the intensity in the exposure area is indirectly calculated based on the measured value of the intensity at the reference point and the coefficient α as an example, and the intensity is set to a predetermined value. Exposure amount control is performed so that in this case,
If, for example, ultraviolet pulse light is used as the exposure beam, and the pattern existence rate of the first object is not uniform in a direction (intersecting direction) intersecting the scanning direction of the first object, the projection optical system of the projection optical system is exposed during the exposure. The transmittance fluctuates non-uniformly in the cross direction, and the transmissivity distribution becomes spatially non-uniform.

【0015】そこで、本発明ではその第2工程におい
て、その露光領域内の交差方向に沿った複数の計測点で
露光ビームの強度を計測しているため、この計測値より
各計測点でその参照点の強度からその露光領域での強度
を算出するための係数αi (i=1,2,…)を求める
ことができる。係数αi は各計測点での参照点から像面
までの光学系(投影光学系を含む)の透過率に対応して
いる。そして、例えば係数αi の平均値で上記の係数α
を更新して露光量制御を行うことによって、その第2物
体上の交差方向における露光量の誤差を小さくできる。
言い換えると、透過率変動の不均一性に起因する露光領
域内の露光量制御誤差を、目標露光量に対して振り分け
ることで、誤差を小さくできる。
Therefore, in the present invention, in the second step, the intensity of the exposure beam is measured at a plurality of measurement points along the intersecting direction in the exposure area. A coefficient α i (i = 1, 2,...) For calculating the intensity in the exposure area can be obtained from the intensity of the point. The coefficient α i corresponds to the transmittance of the optical system (including the projection optical system) from the reference point to the image plane at each measurement point. Then, the above-mentioned coefficient alpha for example, the average value of the coefficient alpha i
Is updated and the exposure amount is controlled, thereby reducing the error of the exposure amount in the cross direction on the second object.
In other words, by allocating the exposure amount control error in the exposure area due to the non-uniformity of the transmittance variation to the target exposure amount, the error can be reduced.

【0016】また、本発明による第2の露光方法は、そ
の第1の露光方法の第2工程が、その第1工程の計測結
果に基づいて露光量制御を行いながら所定面に対する露
光を行う工程と、その第1物体を介さない状態で、又は
その第1物体の走査方向に交差する方向(交差方向)の
パターン存在率の分布が既知の物体を介して、その露光
領域において、その交差方向に沿った複数の計測点(P
1 ,P2 ,…)でその露光ビームの強度を計測する工程
とに分かれているものである。この場合、その所定面は
その第2物体であってもよいし、その第2物体とは異な
る例えばテスト露光用のダミーの物体でもよい。
In a second exposure method according to the present invention, the second step of the first exposure method is a step of performing exposure on a predetermined surface while controlling an exposure amount based on a measurement result of the first step. And an object in which the distribution of the pattern abundance in a direction (intersecting direction) intersecting with the scanning direction of the first object (intersecting direction) does not pass through the first object, and in the exposure area, the intersecting direction Measurement points (P
1, P 2, in which is divided into a step of measuring the intensity of the exposure beam ...). In this case, the predetermined surface may be the second object, or may be a dummy object different from the second object, for example, for test exposure.

【0017】斯かる露光方法によれば、その第1物体の
パターン存在率の分布とは独立にその複数の計測点にお
いて、実質的にその参照点から像面までの光学系の透過
率が計測できる。従って、仮にその第1物体を別の物体
(第2のマスク)と交換して露光を継続するような場合
でも、露光量制御を高精度に行うことができる。言い換
えれば、その第1物体を交換する毎に光学系の透過率を
計測できる。その露光領域の複数の計測点で露光ビーム
の強度を計測するためのセンサは、露光領域内の強度の
均一性を計測するためのピンホール状の受光部を持つセ
ンサ、又は露光領域を一括で計測できる大口径の受光部
を持つセンサの何れでも構わない。大口径の受光部を持
つセンサを使用する場合は、1回の計測で実質的に露光
領域内の不均一な透過率の平均値を得ることができる。
また、ピンホール状の受光部を持つセンサを使用した場
合には、露光領域内の特に露光量制御精度を高く維持し
たい部分を任意に選択できる。
According to such an exposure method, the transmittance of the optical system from the reference point to the image plane is measured at the plurality of measurement points independently of the distribution of the pattern existence rate of the first object. it can. Therefore, even if the first object is replaced with another object (second mask) and the exposure is continued, the exposure amount control can be performed with high accuracy. In other words, the transmittance of the optical system can be measured each time the first object is replaced. A sensor for measuring the intensity of the exposure beam at a plurality of measurement points in the exposure area can be a sensor with a pinhole-shaped light receiving section for measuring the uniformity of the intensity in the exposure area, or the exposure area can be collectively measured. Any sensor having a large-diameter light-receiving unit capable of measurement may be used. When a sensor having a large-diameter light receiving unit is used, an average value of non-uniform transmittance substantially in the exposure area can be obtained by one measurement.
When a sensor having a pinhole-shaped light receiving section is used, a portion in the exposure area where particularly high exposure amount control accuracy is desired to be maintained can be arbitrarily selected.

【0018】また、本発明による第3の露光方法は、露
光ビームで第1物体(R)を照明し、この第1物体のパ
ターンを経た露光ビームで投影光学系(PL)を介して
第2物体(W)上の露光領域(21W)を露光した状態
で、その第1物体とその第2物体とを同期走査する露光
方法において、その第1物体上のパターン存在率の分布
を、その第1物体の走査方向の分布に対してこの走査方
向に交差する方向(交差方向)の分布がより均一になる
ようにしたものである。
In a third exposure method according to the present invention, the first object (R) is illuminated with an exposure beam, and the second object is irradiated with an exposure beam having passed through the pattern of the first object via a projection optical system (PL). In an exposure method in which the first object and the second object are synchronously scanned in a state where the exposure area (21W) on the object (W) is exposed, the distribution of the pattern existence rate on the first object is determined by the The distribution in the direction (intersecting direction) intersecting the scanning direction with respect to the distribution of one object in the scanning direction is made more uniform.

【0019】斯かる本発明によれば、その投影光学系の
透過率分布の不均一性の発生が抑制される。即ち、投影
光学系の透過率変動の不均一性は、その交差方向でその
第1物体のパターン存在率の粗密が存在する場合に発生
するため、例えばその第1物体のパターン配置を走査露
光動作によってその粗密が打ち消し合うような配置にす
れば、走査露光後の投影光学系への入射光量の積分値は
空間的にほぼ均一になる。このため、透過率変動も投影
光学系の位置によって同程度に起こり、露光領域内のど
の位置で露光ビームの強度の計測を行っても問題ないこ
とになり、露光量制御を高速かつ高精度に行うことがで
きる。
According to the present invention, the occurrence of non-uniformity in the transmittance distribution of the projection optical system is suppressed. That is, the non-uniformity of the transmittance variation of the projection optical system occurs when the density of the pattern abundance of the first object exists in the intersecting direction. If the arrangement is made such that the densities cancel each other, the integrated value of the amount of light incident on the projection optical system after the scanning exposure becomes spatially substantially uniform. For this reason, the transmittance variation also occurs to the same extent depending on the position of the projection optical system, and there is no problem in measuring the intensity of the exposure beam at any position within the exposure area, and the exposure amount control can be performed at high speed and with high accuracy. It can be carried out.

【0020】そして、本発明によるマスクは、転写用の
パターンが形成された走査露光用のマスクであって、そ
のパターンの存在率の分布が、露光時の走査方向の分布
に対してこの走査方向に直交する非走査方向の分布がよ
り均一になるようにされたものである。このマスクを用
いると、本発明の第3の露光方法を実施することができ
る。このマスクは、マスクのパターンを走査方向に積分
した際に、パターン存在率(例えばパターン領域の面積
に対する遮光部の面積の割合)が非走査方向で実質的に
均一になるように最適化して設計すればよい。
The mask according to the present invention is a mask for scanning exposure in which a pattern for transfer is formed, and the distribution of the pattern presence ratio is different from the distribution in the scanning direction at the time of exposure. The distribution in the non-scanning direction perpendicular to the direction is made more uniform. By using this mask, the third exposure method of the present invention can be performed. This mask is optimized and designed so that when the mask pattern is integrated in the scanning direction, the pattern abundance (for example, the ratio of the area of the light-shielding portion to the area of the pattern region) is substantially uniform in the non-scanning direction. do it.

【0021】次に、本発明による露光装置は、露光ビー
ムで第1物体(R)を照明し、この第1物体のパターン
を経た露光ビームで投影光学系(PL)を介して第2物
体(W)上の露光領域(21W)を露光した状態で、そ
の第1物体とその第2物体とを同期走査する露光装置に
おいて、その第1物体上のパターン存在率の分布が、そ
の第1物体の走査方向の分布に対してこの走査方向に交
差する方向の分布がより均一になるように、その第1物
体の走査方向を定めるステージ系(22,23)を有す
るものである。この露光装置によって、本発明の第3の
露光方法を実施することができる。
Next, the exposure apparatus according to the present invention illuminates the first object (R) with an exposure beam, and transmits the second object (R) via the projection optical system (PL) with the exposure beam passing through the pattern of the first object. In an exposure apparatus that synchronously scans the first object and the second object while exposing the exposure area (21W) on the first object, the distribution of the pattern existence rate on the first object is determined by the first object. And a stage system (22, 23) for determining the scanning direction of the first object so that the distribution in the direction intersecting the scanning direction becomes more uniform with respect to the distribution in the scanning direction. With this exposure apparatus, the third exposure method of the present invention can be performed.

【0022】次に、本発明による第4の露光方法は、露
光ビームで第1物体(R)を照明し、この第1物体のパ
ターンを経た露光ビームで投影光学系(PL)を介して
第2物体(W)上の露光領域(21W)を露光した状態
で、その第1物体とその第2物体とを同期走査する露光
方法において、所定の露光時間の経過後に、その第1物
体とその投影光学系の少なくとも一部の光学部材とを相
対回転するものである。
Next, in a fourth exposure method according to the present invention, a first object (R) is illuminated with an exposure beam, and the first object (R) is irradiated with an exposure beam having passed the pattern of the first object via a projection optical system (PL). In an exposure method for synchronously scanning the first object and the second object in a state where the exposure area (21W) on the two objects (W) is exposed, the first object and the second object are exposed after a predetermined exposure time has elapsed. At least a part of the optical member of the projection optical system is relatively rotated.

【0023】斯かる露光方法によれば、その第1物体の
パターン存在率の分布が走査方向に交差する方向(交差
方向)で不均一な場合に、或る時間だけ露光を行った段
階で例えばその投影光学系の第1物体側又は第2物体側
の光学部材を所定の角度だけ回転させてから、再び露光
を行うことによって、投影光学系に入射する露光ビーム
の光量が空間的に均一化される。従って、投影光学系の
露光領域内のその交差方向で透過率の変動量の不均一性
が解消されて、露光量制御を高速かつ高精度に行うこと
ができる。
According to such an exposure method, when the distribution of the pattern existence rate of the first object is not uniform in a direction intersecting the scanning direction (intersecting direction), for example, at the stage where the exposure is performed for a certain time, for example, By rotating the optical member on the first object side or the second object side of the projection optical system by a predetermined angle and then performing exposure again, the light quantity of the exposure beam incident on the projection optical system is spatially uniform. Is done. Therefore, the non-uniformity of the variation of the transmittance in the crossing direction in the exposure area of the projection optical system is eliminated, and the exposure control can be performed at high speed and with high accuracy.

【0024】また、例えばその第2物体上の複数のショ
ット領域に順次その第1物体上のパターンを走査露光方
式で転写する場合に、その第1物体を順次180°回転
して走査露光を行うことによって、その投影光学系に入
射する露光ビームの光量が空間的に均一化される。
For example, when the pattern on the first object is sequentially transferred to a plurality of shot areas on the second object by the scanning exposure method, the first object is sequentially rotated by 180 ° to perform the scanning exposure. Thereby, the light amount of the exposure beam incident on the projection optical system is spatially uniformed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
につき図1〜図6を参照して説明する。図1は本例で使
用されるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装
置を示し、この図1において、ArFエキシマレーザ光
源よりなる露光光源6から射出される波長193nmの
パルス紫外レーザ光よりなる露光光ILは、光路折り曲
げ用のミラー7で反射された後、第1レンズ8A、光路
折り曲げ用のミラー9、及び第2レンズ8Bを介してオ
プティカル・インテグレータ(ホモジナイザー)として
のフライアイレンズ10に入射する。露光光源6から射
出される露光光ILの発光タイミング、発光周波数、及
びパルスエネルギーは露光量制御系2によって制御され
ており、露光量制御系2の動作は装置全体の動作を統轄
制御する主制御系1によって制御されている。なお、露
光光としては、KrFエキシマレーザ光(波長248n
m)等の他のエキシマレーザ光、F2 レーザ光(波長1
57nm)、YAGレーザの高調波、又は半導体レーザ
の高調波等も使用できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of a step-and-scan method used in this embodiment. In FIG. 1, an exposure composed of a pulsed ultraviolet laser beam having a wavelength of 193 nm emitted from an exposure light source 6 composed of an ArF excimer laser light source. The light IL is reflected by the optical path bending mirror 7, and then enters the fly-eye lens 10 as an optical integrator (homogenizer) via the first lens 8A, the optical path bending mirror 9, and the second lens 8B. I do. The light emission timing, light emission frequency, and pulse energy of the exposure light IL emitted from the exposure light source 6 are controlled by the exposure control system 2, and the operation of the exposure control system 2 is a main control for controlling the operation of the entire apparatus. It is controlled by system 1. The exposure light is KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm).
m) and other excimer laser light, F 2 laser light (wavelength 1
57 nm), a harmonic of a YAG laser, a harmonic of a semiconductor laser, or the like.

【0026】フライアイレンズ10の射出面には、照明
系の開口絞り板11が回転自在に配置され、開口絞り板
11の回転軸の周りには、通常照明用の円形の開口絞り
13A、複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開
口絞り13B、輪帯照明用の開口絞り13C、及び小さ
い円形開口よりなる小さいコヒーレンスファクタ(σ
値)用の開口絞り13Dが形成されている。そして、主
制御系1の制御のもとで、開口絞り板11を駆動モータ
12で回転することによって、フライアイレンズ10の
射出面に選択された照明条件に応じた照明系開口絞りを
配置できるように構成されている。
An aperture stop plate 11 of an illumination system is rotatably disposed on the exit surface of the fly-eye lens 10. Around the rotation axis of the aperture stop plate 11, a circular aperture stop 13 A for normal illumination is provided. , An aperture stop 13B for deformed illumination composed of an eccentric small aperture, an aperture stop 13C for annular illumination, and a small coherence factor (σ) composed of a small circular aperture.
) Is formed. Then, by rotating the aperture stop plate 11 by the drive motor 12 under the control of the main control system 1, an illumination system aperture stop according to the selected illumination condition can be arranged on the exit surface of the fly-eye lens 10. It is configured as follows.

【0027】フライアイレンズ10の射出面の開口絞り
を通過した露光光ILの一部は、ビームスプリッタ14
にて反射された後、集光レンズ15を介して光電検出器
よりなるインテグレータセンサ16に入射する。インテ
グレータセンサ16の検出信号は露光量制御系2に供給
され、露光量制御系2中でピークホールド回路及びアナ
ログ/デジタル(A/D)変換器を介してデジタルデー
タに変換される。本例では後述のように、予めインテグ
レータセンサ16の検出信号のデジタルデータ[digi
t]から被露光基板としてのウエハ上での露光光の単位
面積当たりのパルスエネルギー[mJ/cm2 ]を算出
するための係数(相関係数)α[mJ/cm2 ]を求
め、この係数αを露光量制御系2内に記憶しておく。そ
して、露光時にはインテグレータセンサ16の検出信号
に係数αを乗算することで、ウエハ上でのパルスエネル
ギーを間接的にモニタする。従って、ビームスプリッタ
14が本発明の参照点に対応する。
A part of the exposure light IL that has passed through the aperture stop on the exit surface of the fly-eye lens 10 is
After being reflected by the, it is incident on an integrator sensor 16 composed of a photoelectric detector via a condenser lens 15. The detection signal of the integrator sensor 16 is supplied to the exposure amount control system 2 and is converted into digital data in the exposure amount control system 2 via a peak hold circuit and an analog / digital (A / D) converter. In this example, as will be described later, the digital data [digi
t], a coefficient (correlation coefficient) α [mJ / cm 2 ] for calculating a pulse energy [mJ / cm 2 ] per unit area of exposure light on a wafer as a substrate to be exposed is obtained. α is stored in the exposure control system 2. Then, at the time of exposure, the pulse energy on the wafer is indirectly monitored by multiplying the detection signal of the integrator sensor 16 by the coefficient α. Therefore, the beam splitter 14 corresponds to the reference point of the present invention.

【0028】ビームスプリッタ14を透過した露光光I
Lは、第1リレーレンズ17Aを経て順次固定視野絞り
(レチクルブラインド)18A、及び可動視野絞り18
Bを通過する。固定視野絞り18Aは、レチクルR上の
矩形の照明領域の形状を規定する視野絞りであり、可動
視野絞り18Bは、走査露光の開始時及び終了時に不要
な部分への露光が行われないように照明領域を閉じるた
めに使用される。可動視野絞り18Bは、レチクルRの
パターン面との共役面上に配置され、固定視野絞り18
Aはその共役面に対して所定間隔だけデフォーカスした
位置に配置されている。
Exposure light I transmitted through beam splitter 14
L denotes a fixed field stop (reticle blind) 18A and a movable field stop 18 sequentially through a first relay lens 17A.
Pass B. The fixed field stop 18A is a field stop that defines the shape of a rectangular illumination area on the reticle R, and the movable field stop 18B is configured to prevent unnecessary portions from being exposed at the start and end of scanning exposure. Used to close the lighting area. The movable field stop 18B is disposed on a conjugate plane with the pattern surface of the reticle R,
A is arranged at a position defocused by a predetermined distance from the conjugate plane.

【0029】可動視野絞り18Bを通過した露光光IL
は、第2リレーレンズ17B、光路折り曲げ用のミラー
19、及びコンデンサレンズ20を経て、レチクルRの
パターン面(下面)に設けられたパターン領域42内の
細長い矩形の照明領域21Rを照明する。露光光ILの
もとで、レチクルRの照明領域21R内のパターンは、
両側(又はウエハ側に片側)テレセントリックな投影光
学系PLを介して、所定の投影倍率MRW(本例ではMRW
は1/4,1/5,1/6等)でフォトレジストが塗布
されたウエハW上の矩形の露光領域21Wに縮小投影さ
れる。ウエハ(wafer)Wは例えば半導体(シリコン等)
又はSOI(silicon on insulator)等の円板状の基板で
ある。マスクとしてのレチクルR及び被露光基板として
のウエハWがそれぞれ本発明の第1物体及び第2物体に
対応している。以下、投影光学系PLの光軸AXに平行
にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で走査露光時のレチ
クルR及びウエハWの走査方向SDに沿ってY軸を取
り、走査方向SDに垂直な非走査方向に沿ってX軸を取
って説明する。この場合、照明領域21R及び露光領域
21Wは、それぞれ非走査方向(X方向)に細長いスリ
ット状の領域である。
Exposure light IL that has passed through movable field stop 18B
Illuminates the elongated rectangular illumination area 21R in the pattern area 42 provided on the pattern surface (lower surface) of the reticle R via the second relay lens 17B, the mirror 19 for bending the optical path, and the condenser lens 20. Under the exposure light IL, the pattern in the illumination area 21R of the reticle R is
A predetermined projection magnification M RW (in this example, M RW ) via a telecentric projection optical system PL on both sides (or one side on the wafer side).
Is reduced to 1/4, 1/5, 1/6, etc.) and projected onto a rectangular exposure area 21W on the wafer W coated with a photoresist. The wafer (wafer) W is, for example, a semiconductor (silicon or the like).
Alternatively, it is a disc-shaped substrate such as SOI (silicon on insulator). A reticle R as a mask and a wafer W as a substrate to be exposed correspond to a first object and a second object of the present invention, respectively. Hereinafter, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is taken along the scanning direction SD of the reticle R and the wafer W during scanning exposure in a plane perpendicular to the Z axis, and the scanning direction SD The description will be made by taking the X-axis along the non-scanning direction perpendicular to. In this case, the illumination region 21R and the exposure region 21W are slit-shaped regions that are elongated in the non-scanning direction (X direction).

【0030】また、レチクルRはレチクルステージ22
上に吸着保持され、レチクルステージ22はレチクルベ
ース23上にリニアモータによってY方向に連続移動で
きるように載置されている。更に、レチクルステージ2
2には、レチクルRをX方向、Y方向、回転方向に微動
する機構も組み込まれている。レチクルステージ駆動系
3内のレーザ干渉計によってレチクルステージ22の位
置及び回転角が計測され、この計測値及び主制御系1か
らの制御情報に基づいて、レチクルステージ駆動系3が
レチクルステージ22の動作を制御する。不図示である
が、レチクルステージ22の近傍には、レチクルRを1
80°回転させて再びレチクルステージ22上に載置す
るレチクルローダ系も配置されている。
The reticle R is a reticle stage 22
The reticle stage 22 is mounted on the reticle base 23 so as to be continuously movable in the Y direction by a linear motor. Furthermore, reticle stage 2
2 also incorporates a mechanism for finely moving the reticle R in the X, Y, and rotation directions. The position and rotation angle of the reticle stage 22 are measured by a laser interferometer in the reticle stage drive system 3, and the reticle stage drive system 3 operates the reticle stage 22 based on the measured values and control information from the main control system 1. Control. Although not shown, a reticle R is located near the reticle stage 22.
A reticle loader system that is rotated by 80 ° and placed on the reticle stage 22 again is also provided.

【0031】一方、ウエハWはウエハホルダ24上に吸
着保持され、ウエハホルダ24はウエハWのフォーカス
位置(Z方向の位置)及び傾斜角を制御するZチルトス
テージ25上に固定され、Zチルトステージ25はXY
ステージ26上に固定され、XYステージ26は例えば
リニアモータ方式によって、ウエハベース27上でZチ
ルトステージ25(ウエハW)をY方向に連続移動させ
ると共に、X方向及びY方向にステップ移動させる。Z
チルトステージ25、XYステージ26、及びウエハベ
ース27よりウエハステージ28が構成されている。ウ
エハステージ駆動系4内のレーザ干渉計によってZチル
トステージ25の位置及び回転角が計測され、この計測
値及び主制御系1からの制御情報に基づいて、ウエハス
テージ駆動系4がウエハステージ28の動作を制御す
る。ウエハステージ28の近傍にはウエハWを所望の回
転角でウエハホルダ24上に載置することができるウエ
ハローダ系(不図示)も配置されている。
On the other hand, the wafer W is held by suction on a wafer holder 24, and the wafer holder 24 is fixed on a Z tilt stage 25 for controlling the focus position (position in the Z direction) and the tilt angle of the wafer W. XY
The XY stage 26 is fixed on the stage 26, and continuously moves the Z tilt stage 25 (wafer W) on the wafer base 27 in the Y direction and stepwise moves in the X and Y directions by, for example, a linear motor system. Z
A wafer stage 28 is constituted by the tilt stage 25, the XY stage 26, and the wafer base 27. The position and the rotation angle of the Z tilt stage 25 are measured by a laser interferometer in the wafer stage drive system 4, and based on the measured values and the control information from the main control system 1, the wafer stage drive system 4 Control behavior. A wafer loader system (not shown) that can place the wafer W on the wafer holder 24 at a desired rotation angle is also arranged near the wafer stage 28.

【0032】更に、不図示であるが、レチクルステージ
22の上方、及びウエハステージ28の上方にはそれぞ
れレチクルR及びウエハWのアライメントマークの位置
検出を行うためのアライメントセンサが配置されてお
り、このアライメントセンサの検出結果に基づいてレチ
クルRとウエハW上の各ショット領域とのアライメント
が行われる。
Although not shown, alignment sensors for detecting the positions of alignment marks on the reticle R and the wafer W are arranged above the reticle stage 22 and above the wafer stage 28, respectively. Alignment between reticle R and each shot area on wafer W is performed based on the detection result of the alignment sensor.

【0033】走査露光時には、照明領域21Rに露光光
ILを照射して、レチクルステージ22を介してレチク
ルRを照明領域21Rに対して+Y方向(又は−Y方
向)に速度VRで走査するのと同期して、XYステージ
26を介してウエハWを露光領域21Wに対して−Y方
向(又は+Y方向)に速度MRW・VR(MRWはレチクル
RからウエハWへの投影倍率)で走査することによっ
て、レチクルRのパターン領域42内のパターン像がウ
エハW上の1つのショット領域SAに逐次転写される。
レチクルRとウエハWとの走査方向が逆であるのは、投
影光学系PLが反転投影を行うからであり、投影光学系
PLが正立像を投影する場合には、レチクルRとウエハ
Wとの走査方向は同一(+Y方向又は−Y方向)とな
る。その後、XYステージ26をステッピングさせてウ
エハW上の次のショット領域を走査開始位置に移動した
後、同期走査を行うという動作がステップ・アンド・ス
キャン方式で繰り返されて、ウエハW上の各ショット領
域への露光が行われる。その後にウエハW上のフォトレ
ジストの現像、及びエッチングやイオン注入等のパター
ン形成を行うことによって、当該レイヤの回路パターン
が形成される。
During scanning exposure, the illumination area 21R is irradiated with exposure light IL, and the reticle R is scanned via the reticle stage 22 with respect to the illumination area 21R in the + Y direction (or -Y direction) at a speed VR. Synchronously, the wafer W is scanned via the XY stage 26 with respect to the exposure area 21W in the −Y direction (or + Y direction) at a speed M RW · VR (M RW is a projection magnification from the reticle R to the wafer W). Thereby, the pattern image in the pattern area 42 of the reticle R is sequentially transferred to one shot area SA on the wafer W.
The reason that the scanning directions of the reticle R and the wafer W are opposite is that the projection optical system PL performs reverse projection. When the projection optical system PL projects an erect image, the scanning direction of the reticle R and the wafer W is different. The scanning direction is the same (+ Y direction or -Y direction). Thereafter, the XY stage 26 is stepped to move the next shot area on the wafer W to the scanning start position, and then the operation of performing synchronous scanning is repeated in a step-and-scan manner, and each shot on the wafer W is repeated. Exposure to the area is performed. Thereafter, by developing the photoresist on the wafer W and forming a pattern such as etching or ion implantation, a circuit pattern of the layer is formed.

【0034】さて、このような露光に際して、ウエハW
上に塗布されたフォトレジストには適正露光量が定めら
れており、フォトレジストに対する積算露光量の誤差が
所定の許容範囲を超えると、その後に形成される回路パ
ターンの線幅が許容範囲を超えて増減し、最終的に製造
される半導体デバイスの歩留りが低下する。そこで、本
例の投影露光装置においては、ウエハW上の各ショット
領域の全面で積算露光量の誤差がその許容範囲内に収ま
るように露光量制御が行われる。
At the time of such exposure, the wafer W
The appropriate amount of exposure is specified for the photoresist applied on top, and if the error of the integrated exposure amount for the photoresist exceeds a predetermined allowable range, the line width of the circuit pattern formed thereafter exceeds the allowable range. As a result, the yield of the finally manufactured semiconductor device decreases. Therefore, in the projection exposure apparatus of this example, the exposure control is performed so that the error of the integrated exposure falls within the allowable range over the entire surface of each shot area on the wafer W.

【0035】そのため、Zチルトステージ25上に露光
光ILの照度を計測するための光電検出器よりなる照射
量モニタ29、及び露光領域21W内での露光光ILの
照度むらを計測するための光電検出器よりなる照度むら
センサ30が設置されており、照射量モニタ29及び照
度むらセンサ30の検出信号が主制御系1に供給されて
いる。照射量モニタ29及び照度むらセンサ30の受光
面はウエハWの表面と同じ高さに設定されており、照射
量モニタ29の受光部29aは露光領域21Wよりも広
く設定されている。また、照度むらセンサ30は第1及
び第2の光電検出器を有し、第1の光電検出器はピンホ
ール状の受光部31を備え、第2の光電検出器は露光領
域21WよりもX方向(非走査方向)に長くなるように
多数の微細な光電変換部をアレイ状に配列して構成され
る細長い受光部32を備えたCCD型の光電変換素子で
ある。この場合、照射量モニタ29、照度むらセンサ3
0の検出信号は、例えば不図示の携帯型の基準となる照
度計を用いることによって、互いに同じレベルの露光光
の照射に対して同じ照度(パルス光では単位面積当たり
のパルスエネルギー)が計測されるようにキャリブレー
ションが行われている。更に、アレイ状の受光部32を
持つ光電検出器についても、多数の光電変換部間の感度
のばらつきのキャリブレーションが行われている。
Therefore, an irradiation amount monitor 29 comprising a photoelectric detector for measuring the illuminance of the exposure light IL on the Z tilt stage 25 and a photoelectric monitor for measuring the illuminance unevenness of the exposure light IL in the exposure area 21W. An uneven illuminance sensor 30 including a detector is provided, and detection signals from the irradiation amount monitor 29 and the uneven illuminance sensor 30 are supplied to the main control system 1. The light receiving surfaces of the irradiation amount monitor 29 and the uneven illuminance sensor 30 are set at the same height as the surface of the wafer W, and the light receiving portion 29a of the irradiation amount monitor 29 is set wider than the exposure area 21W. Further, the uneven illuminance sensor 30 has first and second photoelectric detectors, the first photoelectric detector has a pinhole-shaped light receiving section 31, and the second photoelectric detector has a position X more than the exposure area 21W. This is a CCD type photoelectric conversion element provided with an elongated light receiving section 32 in which a number of fine photoelectric conversion sections are arranged in an array so as to be longer in a direction (non-scanning direction). In this case, the irradiation amount monitor 29, the illuminance unevenness sensor 3
As for the detection signal of 0, the same illuminance (pulse energy per unit area for pulsed light) is measured with respect to irradiation of exposure light of the same level by using, for example, a portable reference illuminometer (not shown). Calibration is performed as follows. Further, with respect to the photoelectric detector having the light receiving section 32 in the form of an array, the calibration of the sensitivity variation among a large number of photoelectric conversion sections is performed.

【0036】次に、本例で使用される投影光学系PLの
光学材料及びレチクルRのパターン存在率の分布の一例
につき図2を参照して説明する。図2は、図1中のレチ
クルRからウエハWまでを示す斜視図であり、この図2
において、投影光学系PLはレチクルR側から順にレン
ズ系L1,L2,…,L5を配置して構成されている。
本例の露光光ILの波長は193nm(ArFエキシマ
レーザ光)であり、この波長域で比較的高い透過率の光
学材料は合成石英ガラス(SiO2)、フッ素等の不純物
をドープした石英ガラス、蛍石(CaF2)、及びフッ化
マグネシウム(MgF2)等である。そこで、レンズ系L
1〜L5中の各レンズの光学材料としては、合成石英ガ
ラス(SiO2)と蛍石(CaF2)とが使用されている。
この場合、特に前者の石英ガラスは、紫外パルス光の継
続的な照射によって透過率が次第に比較的大きく変動す
るため、露光動作中に例えば所定の時間間隔で透過率を
実際に計測することが望ましい。
Next, an example of the distribution of the optical material of the projection optical system PL and the pattern existence ratio of the reticle R used in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view showing from reticle R to wafer W in FIG.
, The projection optical system PL is configured by arranging lens systems L1, L2,..., L5 in order from the reticle R side.
The wavelength of the exposure light IL of this example is 193 nm (ArF excimer laser light), and an optical material having a relatively high transmittance in this wavelength range is synthetic quartz glass (SiO 2 ), quartz glass doped with impurities such as fluorine, and the like. Fluorite (CaF 2 ) and magnesium fluoride (MgF 2 ). Therefore, the lens system L
As the optical material of each lens in 1 to L5, synthetic quartz glass (SiO 2 ) and fluorite (CaF 2 ) are used.
In this case, in particular, in the former quartz glass, since the transmittance gradually changes relatively largely by continuous irradiation of ultraviolet pulse light, it is desirable to actually measure the transmittance at a predetermined time interval during the exposure operation, for example. .

【0037】図2において、レチクルRのパターン領域
は実際には合成石英又は蛍石よりなるガラス基板の下面
に形成されているが、説明の便宜上そのパターン領域は
ガラス基板の上面に現れている。レチクルRのパターン
領域は四角の枠状の遮光帯41に囲まれると共に、その
パターン領域内のパターン存在率kP(0≦kP≦
1)、即ちパターン領域の面積に対する遮光部の面積の
割合がレチクルRの非走査方向(X方向)で不均一とな
っている。即ち、レチクルRのパターン領域を、非走査
方向に対して5個の互いに異なる幅の領域42A〜42
Eに分けて(もっと細かく分けることも可能である)、
領域42A,42Cのパターン存在率をkP1、領域4
2B,42Dのパターン存在率をkP2、領域42Eの
パターン存在率をkP3とすると、次のようにパターン
存在率kP2が最も高く、パターン存在率kP1が最も
低くなっている。
In FIG. 2, the pattern region of the reticle R is actually formed on the lower surface of a glass substrate made of synthetic quartz or fluorite, but for convenience of explanation, the pattern region appears on the upper surface of the glass substrate. The pattern area of the reticle R is surrounded by a rectangular frame-shaped light-shielding band 41, and the pattern existence rate kP (0 ≦ kP ≦
1) That is, the ratio of the area of the light-shielding portion to the area of the pattern region is not uniform in the non-scanning direction (X direction) of the reticle R. That is, the pattern area of the reticle R is divided into five areas 42A to 42 of different widths in the non-scanning direction.
Divided into E (it is also possible to subdivide it)
The pattern existence rates of the areas 42A and 42C are kP1, the area 4 is
Assuming that the pattern existence rates of 2B and 42D are kP2 and the pattern existence rate of the area 42E is kP3, the pattern existence rate kP2 is highest and the pattern existence rate kP1 is lowest as follows.

【0038】kP1<kP3<kP2 (1) また、パターン存在率kPの領域の透過率はほぼ(1−
kP)となるため、レチクルRのガラス基板自体の露光
光ILに対する透過率をTGPとすると、パターン存在率
がkPの部分の透過率の平均値はほぼTGP(1−kP)
で表される。従って、レチクルRの透過率分布は非走査
方向において領域42A,42Cが最も高く、領域42
B,42Dが最も低くなっている。但し、実際にはレチ
クルRについては、一例として露光光ILの波長に対す
るパターン領域全体の透過率TR、即ち領域42A〜4
2Eの平均的な透過率が予め計算又は実測によって求め
られており、その透過率TRが図1の主制御系1に露光
データとして記憶されており、透過率分布自体のデータ
は必ずしも求められていない。
KP1 <kP3 <kP2 (1) Further, the transmittance of the region having the pattern abundance kP is substantially (1-
kP). Therefore, if the transmittance for exposure light IL of the glass substrate itself of the reticle R and T GP, the average value of the transmittance of the portion of the pattern presence rate kP is substantially T GP (1-kP)
It is represented by Therefore, the transmittance distribution of the reticle R is highest in the areas 42A and 42C in the non-scanning direction,
B and 42D are the lowest. However, actually, as for the reticle R, as an example, the transmittance TR of the entire pattern area with respect to the wavelength of the exposure light IL, that is, the areas 42A to 42A
The average transmittance of 2E is obtained in advance by calculation or actual measurement, the transmittance TR is stored as exposure data in the main control system 1 in FIG. 1, and the data of the transmittance distribution itself is not necessarily obtained. Absent.

【0039】そして、レチクルR上の照明領域21Rに
露光光ILを照射すると、投影光学系PL中の最もレチ
クル側のレンズ系L1及び最もウエハ側のレンズ系L5
の主に0次光による照射領域43及び47は、それぞれ
照明領域21Rとほぼ相似な非走査方向に細長いスリッ
ト状の領域となり、内側のレンズ系L2及びL4の照射
領域44及び46は非走査方向に細長いほぼ楕円状の領
域となり、レチクルRのパターン面に対する光学的なフ
ーリエ変換面(瞳面)の近傍のレンズ系L3の照射領域
45はほぼ円形領域となる。照射領域43及び47にお
いて領域42A〜42Eに対応する領域をそれぞれ領域
43A〜43E、及び領域47A〜47Eとすると、領
域43A〜43E及び領域47A〜47Eを通過する光
量は、照明領域21R内の領域42A〜42Eの透過率
にほぼ比例する。
When the exposure area IL on the reticle R is irradiated with the exposure light IL, the lens system L1 closest to the reticle and the lens system L5 closest to the wafer in the projection optical system PL.
The illumination regions 43 and 47 mainly by the zero-order light are slit-like regions elongated in the non-scanning direction, which are substantially similar to the illumination region 21R, and the illumination regions 44 and 46 of the inner lens systems L2 and L4 are in the non-scanning direction. The illumination area 45 of the lens system L3 near the optical Fourier transform plane (pupil plane) with respect to the pattern surface of the reticle R becomes a substantially circular area. Assuming that the regions corresponding to the regions 42A to 42E in the irradiation regions 43 and 47 are the regions 43A to 43E and the regions 47A to 47E, respectively, the amount of light passing through the regions 43A to 43E and the regions 47A to 47E is the region within the illumination region 21R. It is almost proportional to the transmittance of 42A to 42E.

【0040】以下、本例の露光量制御動作の一例につき
説明する。 [第1工程]先ず、図1において、レチクルステージ2
2上からレチクルRを取り外した後、ウエハステージ2
8を駆動して、投影光学系PLの露光領域21Wを完全
に覆うように照射量モニタ29の受光面29aを移動す
る。そして、主制御系1は、露光量制御系2を介して露
光光源6にパルス発光を行わせて、パルス発光毎にイン
テグレータセンサ16の検出信号S1[digit ]と照射
量モニタ29の検出信号S2とを並列に取り込み、検出
信号S2を単位面積当たりのパルスエネルギーS3[m
J/cm2 ]に換算し、検出信号S1に対するパルスエ
ネルギーS3の比の値β(=S3/S1)を算出する。
そして、主制御系1は、例えば露光光源6に複数パルス
の発光を行わせて、パルス発光毎に得られる値βの平均
値β0を求める。次に、主制御系1はその値β0にレチ
クルRの既知の全体の透過率TRを乗じて、インテグレ
ータセンサ16の検出信号S1から露光領域21Wでの
単位面積当たりのパルスエネルギー(露光量)を算出す
るための係数αを次のように算出する。
Hereinafter, an example of the exposure amount control operation of this embodiment will be described. [First Step] First, in FIG.
After removing reticle R from above, wafer stage 2
8, the light receiving surface 29a of the irradiation amount monitor 29 is moved so as to completely cover the exposure area 21W of the projection optical system PL. Then, the main control system 1 causes the exposure light source 6 to perform pulse emission through the exposure amount control system 2, and performs a detection signal S 1 [digit] of the integrator sensor 16 and a detection signal S 2 of the irradiation amount monitor 29 for each pulse emission. And the detection signal S2 is converted into the pulse energy S3 [m
J / cm 2 ], and the value β (= S3 / S1) of the ratio of the pulse energy S3 to the detection signal S1 is calculated.
Then, the main control system 1 causes the exposure light source 6 to emit a plurality of pulses, for example, and obtains an average value β0 of the values β obtained for each pulse emission. Next, the main control system 1 multiplies the value β0 by the known overall transmittance TR of the reticle R, and calculates the pulse energy (exposure amount) per unit area in the exposure area 21W from the detection signal S1 of the integrator sensor 16. The coefficient α for the calculation is calculated as follows.

【0041】α=β0・TR (2) なお、上記の値βを求めるに際して、露光領域21Wの
例えば中央に照度むらセンサ30のピンホール状の受光
部31を移動して、照度むらセンサ30の検出信号から
露光領域21Wでの露光量を実測してもよい。この後は
次式によって、インテグレータセンサ16の検出信号S
1から露光領域21Wでの単位面積当たりのパルスエネ
ルギーS3を算出することができる。
Α = β0 · TR (2) When obtaining the above value β, the pinhole-shaped light receiving section 31 of the illuminance unevenness sensor 30 is moved to, for example, the center of the exposure area 21W, and The exposure amount in the exposure area 21W may be actually measured from the detection signal. Thereafter, the detection signal S of the integrator sensor 16 is calculated by the following equation.
From 1, the pulse energy S3 per unit area in the exposure region 21W can be calculated.

【0042】S3=α・S1 (3) [第2工程]次に、レチクルステージ22上にレチクル
Rを載置して、図2に示すようにレチクルR及びウエハ
Wを同期走査して露光を行う。この際に、露光光ILの
発光周波数をf、ウエハWの走査方向SD(Y方向)へ
の走査速度をVW、露光領域21Wの走査方向SDの幅
をD、露光光ILのパルス発光毎のばらつきによって定
められる最小露光パルス数をNmin とすると、ウエハW
上の各点への露光パルス数Nが次の条件を満たす整数と
なるように、発光周波数f及び走査速度VWが決定され
る。主制御系1及び露光量制御系2は以下の条件が満た
されるように走査露光を行う。
S3 = α · S1 (3) [Second Step] Next, the reticle R is placed on the reticle stage 22, and the reticle R and the wafer W are scanned synchronously as shown in FIG. Do. At this time, the emission frequency of the exposure light IL is f, the scanning speed of the wafer W in the scanning direction SD (Y direction) is VW, the width of the exposure region 21W in the scanning direction SD is D, and the pulse width of the exposure light IL is Assuming that the minimum number of exposure pulses determined by the variation is N min , the wafer W
The emission frequency f and the scanning speed VW are determined so that the number N of exposure pulses to each point above is an integer satisfying the following condition. The main control system 1 and the exposure control system 2 perform scanning exposure so that the following conditions are satisfied.

【0043】N=f・D/VW≧Nmin (4) 更に、ウエハW上のフォトレジストに対する適正露光量
(単位面積当たりのエネルギー)をP[mJ/c
2 ]、露光光ILのパルス発光毎の露光量をS3とす
ると、(3)式を用いてパルス発光毎に次式が成立する
ときにウエハW上の各点に対して適正露光量が得られ
る。
[0043] N = f · D / VW ≧ N min (4) In addition, the proper amount of exposure for the photoresist on the wafer W (energy per unit area) P [mJ / c
m 2 ], assuming that the exposure amount for each pulse emission of the exposure light IL is S3, the appropriate exposure amount is obtained for each point on the wafer W when the following expression is satisfied for each pulse emission using Expression (3). can get.

【0044】P=N・S3=N・α・S1 (5) そこで、露光量制御系2はインテグレータセンサ16の
検出信号S1が(5)式の条件を所定の許容範囲内で満
たすように、露光光源6の出力を制御する。なお、実際
に、適正露光量Pに対するインテグレータセンサ16の
検出信号S1の正確なレベルを設定する際には、検出信
号S1を所定レベルずつ変えながらテストプリントを行
って、現像後に最良のパターンが形成されるときの検出
信号S1の値を求めるようにしてもよい。
P = N · S3 = N · α · S1 (5) Therefore, the exposure control system 2 sets the detection signal S1 of the integrator sensor 16 so as to satisfy the condition of the expression (5) within a predetermined allowable range. The output of the exposure light source 6 is controlled. When actually setting the accurate level of the detection signal S1 of the integrator sensor 16 with respect to the appropriate exposure amount P, test printing is performed while changing the detection signal S1 by a predetermined level, and the best pattern is formed after development. The value of the detection signal S1 at the time of the execution may be obtained.

【0045】上記の走査露光を継続して行うと、(5)
式の係数αが次第に変化する。即ち図2において、露光
光ILの照明領域21Rに対してレチクルRのパターン
領域が走査方向SD(Y方向)に移動するのと同期し
て、露光領域21Wに対してウエハWが走査方向SDに
移動すると、照射領域43及び47の領域43A〜43
E及び領域47A〜47Eに対する照射エネルギーは、
それぞれほぼ領域42A〜42Eの透過率に比例する。
従って、レンズL1及びL5に対する露光光ILの照射
エネルギーの非走査方向(X方向)の分布は、走査露光
によっても平均化されることなく不均一となり、レンズ
系L1及びL5の透過率の変動量は非走査方向において
不均一となる。同様に内側のレンズ系L2及びL4の透
過率の変動量も非走査方向においてほぼ不均一となる。
そのため、投影光学系PLの全体としての透過率の変動
量も非走査方向に不均一となり、例えば露光領域21W
内の1点での計測によってその変動量の状態を正確に求
めるのは困難である。そこで、本例では、例えば所定枚
数又は所定ロット(例えば1ロット)のウエハに走査露
光を行う毎に、図1のビームスプリッタ14(参照点)
からウエハWまでの光学系の透過率分布の計測を行う。
When the above scanning exposure is continuously performed, (5)
The coefficient α in the equation changes gradually. That is, in FIG. 2, the wafer W moves in the scanning direction SD with respect to the exposure region 21W in synchronization with the movement of the pattern region of the reticle R in the scanning direction SD (Y direction) with respect to the illumination region 21R of the exposure light IL. When moved, the areas 43A to 43 of the irradiation areas 43 and 47 are moved.
The irradiation energy for E and the regions 47A to 47E is
Each of them is approximately proportional to the transmittance of the regions 42A to 42E.
Therefore, the distribution of the irradiation energy of the exposure light IL to the lenses L1 and L5 in the non-scanning direction (X direction) becomes non-uniform without being averaged even by the scanning exposure, and the transmittance of the lens systems L1 and L5 varies. Becomes non-uniform in the non-scanning direction. Similarly, the amount of change in the transmittance of the inner lens systems L2 and L4 is also substantially non-uniform in the non-scanning direction.
Therefore, the fluctuation amount of the transmittance of the projection optical system PL as a whole also becomes non-uniform in the non-scanning direction.
It is difficult to accurately determine the state of the amount of fluctuation by measurement at one of the points. Therefore, in this example, each time a predetermined number of wafers or a predetermined lot (for example, one lot) of wafers are subjected to scanning exposure, the beam splitter 14 (reference point) of FIG.
Of the transmittance distribution of the optical system from the wafer W to the wafer W is measured.

【0046】[第3工程]この工程では、ビームスプリ
ッタ14からウエハWまでの光学系の透過率分布の計測
を行うために、図1の状態でレチクルステージ22から
レチクルRを取り外し、露光領域21Wの非走査方向
(X方向)の外側に照度むらセンサ30のピンホール状
の受光部31を移動する。
[Third Step] In this step, in order to measure the transmittance distribution of the optical system from the beam splitter 14 to the wafer W, the reticle R is removed from the reticle stage 22 in the state of FIG. The pinhole-shaped light receiving section 31 of the uneven illuminance sensor 30 is moved outward in the non-scanning direction (X direction).

【0047】図3は、図1において、レチクルRを取り
外してピンホール状の受光部31を露光領域21Wの外
側に移動した状態を示し、この図3において、透過率分
布を計測するために照明領域21Rに露光光ILを所定
パルス数だけ照射する。この際に、レンズ系L1及びL
5の照射領域43及び47ではそれぞれ領域43A,4
3C及び47A,47Cの透過率が最も低く、領域43
B,43C及び47B,47Cの透過率が最も高いた
め、露光領域21W中では領域48A,48Cの光量が
最も小さく、領域48B,48Dの光量が最も高くなっ
ている。図3の状態から主制御系1は、照度むらセンサ
30を矢印49で示す−X方向に移動させて、ピンホー
ル状の受光部31で露光領域21Wを非走査方向に走査
して、パルス発光毎に図1のインテグレータセンサ16
の検出信号S1[digit ]及びピンホール状の受光部3
1での検出信号S4を取り込む。更に主制御系1は、検
出信号S4を単位面積当たりのパルスエネルギーS5
[mJ/cm2 ]に換算し、検出信号S1に対するパル
スエネルギーS5の比の値β(=S5/S1)を算出す
る。この比の値βは、ビームスプリッタ14からウエハ
Wまでの投影光学系PLを含む光学系(レチクルRは除
く)の透過率に対応する値でもある。
FIG. 3 shows a state in which the reticle R has been removed and the pinhole-shaped light receiving section 31 has been moved outside the exposure area 21W in FIG. 1. In FIG. 3, the illumination for measuring the transmittance distribution is shown. The region 21R is irradiated with the exposure light IL for a predetermined number of pulses. At this time, the lens systems L1 and L1
In the irradiation regions 43 and 47 of FIG.
3C and 47A, 47C have the lowest transmittance, and the area 43
Since the transmittances of B, 43C and 47B, 47C are the highest, the light quantity of the areas 48A, 48C is the smallest in the exposure area 21W, and the light quantity of the areas 48B, 48D is the highest. From the state of FIG. 3, the main control system 1 moves the uneven illuminance sensor 30 in the −X direction indicated by the arrow 49, scans the exposure area 21 </ b> W in the non-scanning direction with the pinhole-shaped light receiving unit 31, and emits pulsed light. Each time the integrator sensor 16 of FIG.
Detection signal S1 [digit] and pinhole-shaped light receiving section 3
The detection signal S4 at 1 is taken in. Further, the main control system 1 converts the detection signal S4 into a pulse energy S5 per unit area.
The value β (= S5 / S1) of the ratio of the pulse energy S5 to the detection signal S1 is calculated in terms of [mJ / cm 2 ]. The value β of this ratio is also a value corresponding to the transmittance of the optical system (excluding the reticle R) including the projection optical system PL from the beam splitter 14 to the wafer W.

【0048】また、図4(A)に示すように、露光領域
21W中でのピンホール状の受光部31の非走査方向の
位置は、パルス発光毎に所定間隔ずつ離れた計測点
1 ,P 2 ,…Pn (nは2以上の整数)に移動する。
その計測点中で露光領域21Wの非走査方向の中心に最
も近い計測点をPa としている。計測点の数(n)は例
えば10〜50程度であり、図4(A)の例ではn=1
3である。従って、計測点は露光領域21Wの非走査方
向の全面に均等に分布しており、各計測点Pk(k=1〜
n)においてそれぞれ比の値β(以下「βk 」と言う)
(=S5/S1)が算出される。これは、投影光学系P
Lを含む光学系の透過率の非走査方向の分布が計測され
るのと等価である。
Also, as shown in FIG.
21W in the non-scanning direction of the pinhole-shaped light receiving portion 31
The position is a measurement point separated by a predetermined interval for each pulse emission
P1, P Two, ... Pn(N is an integer of 2 or more).
The center of the exposure area 21W in the non-scanning direction is
The closest measurement point is PaAnd Example of the number of measurement points (n)
For example, it is about 10 to 50, and in the example of FIG.
3. Therefore, the measurement point is the non-scanning method of the exposure area 21W.
Are distributed evenly over the entire surface, and each measurement point Pk(k = 1 ~
n), the ratio value β (hereinafter “βk")
(= S5 / S1) is calculated. This is the projection optical system P
The distribution of the transmittance of the optical system including L in the non-scanning direction is measured.
Is equivalent to

【0049】図4(B)はそのように算出される比の値
βの一例を示し、この図4(B)において、横軸は非走
査方向(X方向)の各計測点Pk の位置、縦軸は各計測
点P k での比の値βk を示している。図4(A)及び
(B)より、光量が小さい領域48A,48Cでは比の
値βも小さくなり、光量が大きい領域48B,48Dで
は比の値βも大きくなることが分かる。次に、主制御系
1は、n個の比の値βkの平均値β1を求め、この値β
1にレチクルRの既知の全体の透過率TRを乗じて、イ
ンテグレータセンサ16の検出信号S1から露光領域2
1Wでの単位面積当たりのパルスエネルギー(露光量)
を算出するための係数αを次のように算出する。
FIG. 4B shows the ratio value thus calculated.
An example of β is shown, and in FIG.
Each measurement point P in the inspection direction (X direction)kPosition, vertical axis is each measurement
Point P kThe value of the ratio βkIs shown. FIG. 4 (A) and
(B), in the regions 48A and 48C where the amount of light is small, the ratio
The value β is also small, and in the areas 48B and 48D where the amount of light is large,
It can be seen that the ratio value β also increases. Next, the main control system
1 is the n ratio values βkThe average value β1 is obtained, and this value β
1 multiplied by the known total transmittance TR of the reticle R
From the detection signal S1 of the integrator sensor 16 to the exposure area 2
Pulse energy per unit area at 1 W (exposure amount)
Is calculated as follows.

【0050】 β1=(β1 +β2 +…+βn )/n (6) α=β1・TR (7) [第4工程]この工程では、図1のレチクルステージ2
2上に再びレチクルRを載置して、次の露光対象のウエ
ハに対して走査露光を行う。この際にも(4)式及び
(5)式に基づいて露光量制御を行うが、(5)式の係
数αとしては(7)式の係数αを使用する。また、レチ
クルRを別のレチクルと交換して露光を行う場合には、
(7)式のレチクルの透過率TRを交換後のレチクルの
全体の透過率TR1で置き換えればよい。
Β1 = (β 1 + β 2 +... + Β n ) / n (6) α = β 1 · TR (7) [Fourth Step] In this step, the reticle stage 2 shown in FIG.
The reticle R is placed on the wafer 2 again, and scanning exposure is performed on the next wafer to be exposed. Also in this case, the exposure amount control is performed based on the expressions (4) and (5), but the coefficient α in the expression (7) is used as the coefficient α in the expression (5). When exposing by exchanging the reticle R with another reticle,
The transmittance TR of the reticle in the equation (7) may be replaced with the overall transmittance TR1 of the reticle after replacement.

【0051】このように本例では、投影光学系PLの透
過率が非走査方向に不均一に変化した場合でも、投影光
学系PLを含むビームスプリッタ14からウエハWまで
の光学系の全体の透過率に対応する比の値βの非走査方
向への分布を計測し、その平均値β1を用いて係数αを
更新しているため、ウエハW上の各点に対する積算露光
量の誤差を目標値に対して±で振り分けることができ
る。従って、その誤差を平均的に最も小さくすることが
でき、露光量の制御精度が向上する。
As described above, in this embodiment, even when the transmittance of the projection optical system PL varies non-uniformly in the non-scanning direction, the entire transmission of the optical system from the beam splitter 14 including the projection optical system PL to the wafer W is performed. Since the distribution of the ratio value β corresponding to the ratio in the non-scanning direction is measured, and the coefficient α is updated using the average value β1, the error of the integrated exposure amount for each point on the wafer W is set to the target value. Can be sorted by ±. Therefore, the error can be minimized on average, and the control accuracy of the exposure amount is improved.

【0052】これについて更に説明すると、例えば図4
(A)において露光領域21Wのほぼ中央の計測点Pa
での計測値のみを用いて比の値βを決定するものとする
と、図4(C)に示すように、その比の値βは最も小さ
い値β2となり、非走査方向の全体での比の値βの最大
の誤差Δβ2は、上記の実施の形態である図4(B)の
場合の最大の誤差Δβ1の2倍程度になる。従って、露
光領域21W中の1点でのみ透過率を計測して係数αの
更新を行う場合に比べて、露光領域21Wの全体での透
過率分布の平均値を用いて係数αの更新を行うことによ
って、露光量の制御精度が向上する。
This will be further described. For example, FIG.
In (A), a measurement point P a substantially at the center of the exposure area 21W.
Assuming that the ratio value β is determined using only the measured value of the ratio, the ratio value β becomes the smallest value β2 as shown in FIG. The maximum error Δβ2 of the value β is about twice the maximum error Δβ1 in the case of FIG. 4B in the above embodiment. Therefore, the coefficient α is updated using the average value of the transmittance distribution over the entire exposure area 21W, as compared with the case where the transmittance is measured only at one point in the exposure area 21W and the coefficient α is updated. Thereby, the control accuracy of the exposure amount is improved.

【0053】また、上記のようにレチクルRのパターン
存在率の分布が非走査方向に不均一の場合以外にも、例
えば図1において、フライアイレンズ10の射出面の開
口絞りを開口絞り13Dから開口絞り13Aに切り換え
て、照明条件を小σ値の照明から大σ値の照明に突発的
に変更した場合は、レチクルパターンとは無関係に透過
率の不均一性が現れることがある。しかも、この不均一
性は投影光学系PLだけではなくリレーレンズ系17
A,17Bにも関係しているため、後述のようなレチク
ルパターンの変更によっても対応できない。
In addition to the case where the distribution of the pattern existence rate of the reticle R is not uniform in the non-scanning direction as described above, for example, in FIG. When switching to the aperture stop 13A and suddenly changing the illumination condition from illumination with a small σ value to illumination with a large σ value, nonuniformity of transmittance may appear irrespective of the reticle pattern. Moreover, this non-uniformity is caused not only by the projection optical system PL but also by the relay lens system 17.
A and 17B also cannot be dealt with by changing the reticle pattern as described below.

【0054】このような場合にも、上記の実施の形態の
方法で係数αのキャリブレーションを行うことによっ
て、露光量制御精度を高く維持することができる。な
お、上記の実施の形態では、(6)式に示すように比の
値βk の単純平均β1を用いているが、計測点Pk 毎に
重みWGk を設定し、高い露光量制御精度が必要である
部分、例えば線幅の狭いパターンを含む部分ほど重みW
k を高くして、比の値βk の加重平均β4を求め、こ
の加重平均β4を(7)式のβ1の代わりに代入して係
数αを更新するようにしてもよい。これによって、線幅
の狭い領域ほど露光量の誤差を小さくすることが可能と
なり、最終的に形成される回路パターンの線幅の誤差を
全体として小さくすることができ、デバイスの歩留りが
向上する。
In such a case as well, the calibration of the coefficient α by the method of the above embodiment can maintain a high exposure amount control accuracy. Incidentally, in the above embodiment, (6) is used the simple average β1 value beta k of the ratio as shown in equation sets weights WG k for each measuring point P k, high exposure amount control accuracy Is necessary, for example, a portion including a pattern with a small line width has a weight W
The coefficient α may be updated by increasing G k to obtain a weighted average β4 of the ratio value β k , and substituting the weighted average β4 for β1 in the equation (7). As a result, it is possible to reduce the error in the amount of exposure in a region having a smaller line width, and to reduce the error in the line width of the finally formed circuit pattern as a whole, thereby improving the device yield.

【0055】なお、単純平均を行う場合に、高い露光量
制御精度が必要である部分の計測点の数を多くしてもよ
い。これによって、加重平均と同様の効果が得られる。
また、ピンホール状の受光部31で露光領域21Wを走
査する代わりに、図5に示すように、露光領域21Wを
非走査方向に覆うように照度むらセンサ30のアレイ状
の細長い受光部32を移動してもよい。この場合、図5
において、受光部32の各光電変換部での検出信号を単
位面積当たりのパルスエネルギーに換算することによっ
て、一度に図4(B)の一連の比の値βを求めることが
でき、計測時間を短縮することができる。
In the case where simple averaging is performed, the number of measurement points in a portion requiring high exposure amount control accuracy may be increased. Thereby, the same effect as that of the weighted average can be obtained.
In addition, instead of scanning the exposure area 21W with the pinhole-shaped light-receiving section 31, as shown in FIG. 5, the array-shaped elongated light-receiving section 32 of the illuminance unevenness sensor 30 is covered so as to cover the exposure area 21W in the non-scanning direction. You may move. In this case, FIG.
By converting the detection signal at each photoelectric conversion unit of the light receiving unit 32 into pulse energy per unit area, a series of ratio values β in FIG. 4B can be obtained at a time, and the measurement time can be reduced. Can be shortened.

【0056】更に、照度むらセンサ30を使用する代わ
りに、図6(A)に示すように、図1の照射量モニタ2
9の大口径の受光部29aを露光領域21Wを覆う位置
に移動して、露光領域21Wに入射する露光光ILの全
エネルギーを計測してもよい。この場合にもインテグレ
ータセンサ16の検出信号S1と照射量モニタ29の検
出信号S2とを同時に取り込み、照射量モニタ29の検
出信号S2を単位面積当たりのパルスエネルギーS3に
換算し、検出信号S1に対するパルスエネルギーS3の
比の値β3(=S3/S1)を算出する。この比の値β
3は、図6(B)の曲線49で示す露光領域21Wの非
走査方向の全面での比の値(=S3/S1)の平均値と
みなすことができる。従って、その透過率分布のばらつ
きの平均値に対応する値β3を(7)式のβ1の代わり
に代入して係数αを算出し、この係数αを用いて露光量
制御を行うことによって、露光量の誤差を目標露光量の
上下に振り分けて小さくすることができる。
Further, instead of using the uneven illuminance sensor 30, as shown in FIG.
Alternatively, the total energy of the exposure light IL incident on the exposure area 21W may be measured by moving the large-diameter light receiving section 29a to a position covering the exposure area 21W. Also in this case, the detection signal S1 of the integrator sensor 16 and the detection signal S2 of the irradiation amount monitor 29 are simultaneously taken in, the detection signal S2 of the irradiation amount monitor 29 is converted into pulse energy S3 per unit area, and the pulse for the detection signal S1 is converted. The value β3 (= S3 / S1) of the ratio of the energy S3 is calculated. The value β of this ratio
3 can be regarded as the average value of the ratio value (= S3 / S1) over the entire non-scanning direction of the exposure region 21W indicated by the curve 49 in FIG. 6B. Therefore, the value β3 corresponding to the average value of the variation of the transmittance distribution is substituted for β1 in the equation (7) to calculate the coefficient α, and the exposure amount is controlled by using the coefficient α to thereby control the exposure. The amount error can be distributed above and below the target exposure amount to reduce it.

【0057】照射量モニタ29を用いた計測では、露光
領域21W内の透過率分布のばらつきを1回の計測で実
質的に平均化することができ、係数αのキャリブレーシ
ョンを高速に実行できるため、頻繁に透過率計測を行わ
なければならないプロセスや露光条件を頻繁に変更する
場合に有効である。なお、上記の実施の形態では、第1
工程及び第3工程においてレチクルRをレチクルステー
ジ22から取り外して透過率の計測を行っているが、例
えばレチクルステージ22上のレチクルRに対して走査
方向に離れた位置に、素通しのガラス基板よりなる基準
板(透過率分布が既知の物体に対応する)を配置してお
き、この基準板を照明領域21Rに移動して透過率の計
測を行うようにしてもよい。これによって、計測効率を
高めることができる。
In the measurement using the irradiation amount monitor 29, the dispersion of the transmittance distribution in the exposure area 21W can be substantially averaged by one measurement, and the calibration of the coefficient α can be performed at high speed. This is effective when frequently changing the process or the exposure condition in which the transmittance needs to be frequently measured. In the above embodiment, the first
In the step and the third step, the reticle R is detached from the reticle stage 22 to measure the transmittance. For example, a transparent glass substrate is provided at a position on the reticle stage 22 away from the reticle R in the scanning direction. A reference plate (corresponding to an object having a known transmittance distribution) may be arranged, and the reference plate may be moved to the illumination area 21R to measure the transmittance. Thereby, measurement efficiency can be increased.

【0058】更に、その第1工程及び第3工程におい
て、レチクルRを介して透過率の計測を行うようにして
もよい。この場合には、計測中にレチクルRのパターン
領域の全面を照明領域21Rに対して走査して、得られ
た透過率分布(比の値βの分布)を走査方向に平均化す
ればよい。次に、本発明の第2の実施の形態につき図1
及び図7、図8を参照して説明する。本例でも図1の投
影露光装置を使用して露光を行うが、レチクルRの代わ
りにパターン存在率を非走査方向にできるだけ均一化し
たレチクルを使用する点が異なっている。
Further, in the first step and the third step, the transmittance may be measured through the reticle R. In this case, the entire area of the pattern area of the reticle R is scanned with respect to the illumination area 21R during measurement, and the obtained transmittance distribution (distribution of the ratio value β) may be averaged in the scanning direction. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A description will be given with reference to FIGS. Also in this example, exposure is performed using the projection exposure apparatus shown in FIG. 1, except that a reticle in which the pattern presence ratio is made as uniform as possible in the non-scanning direction is used instead of the reticle R.

【0059】図7(A)は本例で使用されるレチクルR
Aを図1のレチクルステージ22上に載置した状態を示
し、この図7(A)において、レチクルRAの遮光帯4
1中のパターン領域には、平均透過率の高いパターン5
0Aと、このパターン50Aに対して走査方向SD(Y
方向)に離れるように配置されたそれぞれ平均透過率の
高いパターン50B,50Cとが形成されている。従っ
て、レチクルRAのパターン存在率の走査方向SDへの
積分値の非走査方向(X方向)への分布、即ちレチクル
RAの全体としての透過率の非走査方向への分布は、両
端部を除いてほぼ均一となっている。この場合、露光光
の照明領域21Rに対してレチクルRAを走査方向SD
に走査するときの平均的な透過率ΣTの非走査方向への
分布は、そのパターン存在率の走査方向への積分値にほ
ぼ比例するため、その透過率ΣTは、図7(B)の曲線
52で示すように非走査方向(X方向)でほぼ均一とな
る。
FIG. 7A shows a reticle R used in this embodiment.
FIG. 7A shows a state where A is mounted on the reticle stage 22 of FIG. 1. In FIG.
In the pattern area 1, a pattern 5 having a high average transmittance is provided.
0A and the scanning direction SD (Y
(Patterns) 50B and 50C having high average transmittances, respectively, are formed so as to be separated from each other in the direction (direction). Therefore, the distribution in the non-scanning direction (X direction) of the integral value of the pattern existence ratio of the reticle RA in the scanning direction SD in the non-scanning direction (X direction), that is, the distribution in the non-scanning direction of the transmittance of the reticle RA as a whole excluding both ends. It is almost uniform. In this case, the reticle RA is moved in the scanning direction SD with respect to the illumination area 21R of the exposure light.
The distribution of the average transmittance ΔT in the non-scanning direction when scanning in the non-scanning direction is almost proportional to the integral value of the pattern abundance in the scanning direction, and the transmittance ΔT is represented by the curve in FIG. As shown by 52, the light is substantially uniform in the non-scanning direction (X direction).

【0060】この場合、その透過率ΣTの非走査方向へ
の分布の均一性の許容値は、一例として両端部を除いて
露光装置の像面での照度むらの規格値の1/5程度であ
る。その規格値を例えば0.5〜1%とすると、その透
過率ΣTの均一性の許容値は0.1〜0.2%程度とな
る。この結果、そのレチクルRAを用いて走査露光を行
うと、投影光学系PL中の各レンズ系には非走査方向に
対してほぼ均一な強度分布で露光光が照射されるため、
透過率は非走査方向にほぼ一様に変化する。従って、投
影光学系PLの透過率の変動量は非走査方向にほぼ一様
であるため、例えば露光領域21Wの中央部の計測点の
みにピンホール状の受光部31を移動して、インテグレ
ータセンサ16及び照度むらセンサ30で透過率の計測
を行って、上記の係数αの更新を行うことで、係数αの
キャリブレーションの時間を短縮できると共に、高い露
光量制御精度が得られる。この場合には、露光工程のス
ループットも向上する。
In this case, the allowable value of the uniformity of the distribution of the transmittance ΔT in the non-scanning direction is, for example, about 1/5 of the standard value of the illuminance unevenness on the image plane of the exposure apparatus except for both ends. is there. Assuming that the standard value is, for example, 0.5 to 1%, the allowable value of the uniformity of the transmittance ΔT is about 0.1 to 0.2%. As a result, when scanning exposure is performed using the reticle RA, each lens system in the projection optical system PL is irradiated with exposure light with a substantially uniform intensity distribution in the non-scanning direction.
The transmittance changes almost uniformly in the non-scanning direction. Therefore, since the amount of change in the transmittance of the projection optical system PL is substantially uniform in the non-scanning direction, the pinhole-shaped light receiving unit 31 is moved to only the measurement point at the center of the exposure area 21W, for example. 16 and the uneven illuminance sensor 30, the transmittance is measured and the coefficient α is updated, so that the calibration time of the coefficient α can be shortened and high exposure amount control accuracy can be obtained. In this case, the throughput of the exposure step is also improved.

【0061】更に、照度むらセンサ30の代わりに照射
量モニタ29を用いてもよい。また、投影光学系PLの
透過率の変動量が非走査方向にほぼ一様であるため、例
えばその透過率の変動の状態に所定の規則性が見られる
ような場合には、その露光領域21Wで実際に露光量を
計測して係数αのキャリブレーションを行うまでの間
に、予測制御によってその係数αの変動量を予測し、こ
の予測値に基づいて露光量制御を行ってもよい。これに
よって露光量の制御精度が向上する。
Further, the irradiation amount monitor 29 may be used instead of the uneven illuminance sensor 30. Further, since the variation of the transmittance of the projection optical system PL is substantially uniform in the non-scanning direction, for example, when a predetermined regularity is observed in the variation of the transmittance, the exposure area 21W In the period before the exposure amount is actually measured and the coefficient α is calibrated, the fluctuation amount of the coefficient α may be predicted by predictive control, and the exposure amount control may be performed based on the predicted value. Thereby, the control accuracy of the exposure amount is improved.

【0062】これに対して、図7(C)はパターン存在
率の非走査方向への分布が不均一であるレチクルRBを
示し、この図7(C)において、レチクルRBの遮光帯
41で囲まれたパターン領域には、平均透過率の高いパ
ターン51A,51Cと、このパターン51A,51C
に対して非走査方向(X方向)に離れるように配置され
たそれぞれ平均透過率の高いパターン51B,51D,
51Eとが形成されている。従って、レチクルRBのパ
ターン存在率の走査方向SDへの積分値の非走査方向へ
の分布、即ちレチクルRBを照明領域21Rに対して走
査するときの平均的な透過率ΣTの非走査方向への分布
は、図7(D)の曲線53で示すように不均一となる。
On the other hand, FIG. 7C shows a reticle RB in which the distribution of the pattern presence ratio in the non-scanning direction is non-uniform. In FIG. 7C, the reticle RB is surrounded by a light-shielding band 41. The patterns 51A and 51C having a high average transmittance and the patterns 51A and 51C
, Patterns 51B, 51D, and 51B, each having a high average transmissivity, are arranged so as to be separated from each other in the non-scanning direction (X direction).
51E are formed. Accordingly, the distribution of the integral value of the pattern presence ratio of the reticle RB in the scanning direction SD in the non-scanning direction, that is, the average transmittance ΔT in the non-scanning direction when the reticle RB scans the illumination region 21R. The distribution becomes non-uniform as shown by the curve 53 in FIG.

【0063】この結果、そのレチクルRBを用いて走査
露光を行うと、投影光学系PL中の各レンズ系には非走
査方向に対して不均一な強度分布で露光光が照射される
ため、透過率は非走査方向に不均一に変化する。そのた
め、レチクルRBを用いる場合には、既に説明した第1
の実施の形態の方法で露光量制御を行うことが望まし
い。
As a result, when scanning exposure is performed using the reticle RB, each lens system in the projection optical system PL is irradiated with exposure light having an uneven intensity distribution in the non-scanning direction. The rate varies non-uniformly in the non-scanning direction. Therefore, when reticle RB is used, the first
It is desirable to control the exposure amount by the method of the embodiment.

【0064】同様に、図8(A)のように非走査方向に
遮光部55で分離されたパターン54A,54Bを持つ
レチクルRCを使用して走査露光を行う場合には、投影
光学系PLの透過率変動が非走査方向に不均一となるた
め、第1の実施の形態の方法で露光量制御を行うことが
望ましい。一方、図8(B)のように走査方向に遮光部
57で分離されたパターン56A,56Bを持つレチク
ルRDを使用して走査露光を行う場合には、投影光学系
PLの透過率変動が非走査方向にほぼ均一となるため、
少ない計測点で透過率を計測する方法によって高速、か
つ高精度に露光量制御を行うことができる。
Similarly, when scanning exposure is performed using a reticle RC having patterns 54A and 54B separated by a light shielding portion 55 in the non-scanning direction as shown in FIG. Since the transmittance variation becomes non-uniform in the non-scanning direction, it is desirable to control the exposure amount by the method of the first embodiment. On the other hand, when the scanning exposure is performed using the reticle RD having the patterns 56A and 56B separated in the scanning direction by the light shielding portion 57 as shown in FIG. Because it is almost uniform in the scanning direction,
Exposure amount control can be performed at high speed and with high accuracy by a method of measuring the transmittance at a small number of measurement points.

【0065】次に、本発明の第3の実施の形態につき図
1、図2及び図9を参照して説明する。本例でも図1の
投影露光装置を使用するが、本例では透過率分布が不均
一となる投影光学系PL自体と、透過率分布の不均一性
の要因となるレチクルとの相対位置を随時変化させる点
が異なっている。図2は、本例で露光を行う状態を示
し、この図2で示すように本例でも始めはレチクルR及
びウエハWを走査方向SDに同期走査することで露光が
行われる。レチクルRの透過率分布が非走査方向(X方
向)に不均一であるため、そのように露光を継続する
と、投影光学系PLの各レンズ系L1〜L5の透過率分
布、特にレチクルR及びウエハWに近いレンズ系L1,
L5の透過率分布が非走査方向に不均一になる。そこ
で、本例では、レンズ系L1〜L5の一部が過度な照射
を受けることを防止するために、例えば複数枚のウエハ
を露光処理した後に、投影光学系PL中の所定のレンズ
を2点鎖線の位置43R〜47Rで示すように、光軸A
Xの回りのΘ方向に所定角度(例えば10°程度)ずつ
回転させる。このように回転させるレンズは、投影光学
系PL中で照射エネルギーの分布がレチクルRの透過率
分布にほぼ相似となるレンズ、即ちレチクル近傍のレン
ズ系L1及びウエハ近傍のレンズ系L5のみとしても良
い。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 9. In this example, the projection exposure apparatus shown in FIG. 1 is used. In this example, the relative position between the projection optical system PL itself having a non-uniform transmittance distribution and the reticle causing the non-uniform transmittance distribution is changed as needed. The point of change is different. FIG. 2 shows a state in which exposure is performed in the present example. As shown in FIG. 2, exposure is performed by first synchronously scanning the reticle R and the wafer W in the scanning direction SD. Since the transmittance distribution of the reticle R is non-uniform in the non-scanning direction (X direction), if such exposure is continued, the transmittance distribution of each of the lens systems L1 to L5 of the projection optical system PL, in particular, the reticle R and the wafer Lens system L1 close to W
The transmittance distribution of L5 becomes non-uniform in the non-scanning direction. Therefore, in this example, in order to prevent a part of the lens systems L1 to L5 from being excessively irradiated, for example, after exposing a plurality of wafers, a predetermined number of lenses in the projection optical system PL are set to two points. As indicated by the dashed lines 43R to 47R, the optical axis A
It is rotated by a predetermined angle (for example, about 10 °) in the Θ direction around X. The lens to be rotated in this way may be a lens in which the distribution of the irradiation energy in the projection optical system PL is substantially similar to the transmittance distribution of the reticle R, that is, only the lens system L1 near the reticle and the lens system L5 near the wafer. .

【0066】このように次第に投影光学系PL中の所定
のレンズを回転させることによって、投影光学系PL中
のレンズ系L1〜L5にはほぼ均一なエネルギー分布で
露光光ILが照射されるため、投影光学系PLの透過率
は非走査方向にほぼ均一に変化する。従って、第2の実
施の形態と同様に少ない計測点での透過率計測に基づく
露光量制御を行うことによって、露光量の誤差を小さく
できる。
By gradually rotating the predetermined lens in the projection optical system PL as described above, the exposure light IL is irradiated to the lens systems L1 to L5 in the projection optical system PL with a substantially uniform energy distribution. The transmittance of the projection optical system PL changes almost uniformly in the non-scanning direction. Therefore, by performing the exposure control based on the transmittance measurement at a small number of measurement points as in the second embodiment, the error in the exposure can be reduced.

【0067】このように投影光学系PL中のレンズを回
転する方法は、特に照明領域21Rの外周部でレチクル
Rの透過率が高く、投影光学系PL中のレンズ系L1〜
L5の外周部で露光光の強度分布が高くなる場合に有効
である。また、投影光学系PLとレチクルRのパターン
との相対位置を変える他の方法として、露光中にレチク
ルを180°回転させる方法も考えられる。
As described above, the method of rotating the lens in the projection optical system PL is such that the transmittance of the reticle R is high particularly in the outer peripheral portion of the illumination area 21R, and the lens systems L1 to L1 in the projection optical system PL are high.
This is effective when the intensity distribution of the exposure light is high at the outer periphery of L5. As another method of changing the relative position between the projection optical system PL and the pattern of the reticle R, a method of rotating the reticle by 180 ° during exposure can be considered.

【0068】図9は、レチクルを180°回転させる場
合の説明図であり、先ず最初は図9(A)に示すよう
に、レチクルRE及びウエハWを投影光学系PLに対し
てY方向に同期走査することで、ウエハW上のショット
領域SA1にレチクルREのパターンの縮小像が転写さ
れる。この場合、レチクルREのパターン領域は非走査
方向(X方向)にほぼ等しい幅で複数の領域58A〜5
8Dに分かれており、これらの領域58A〜58Dのパ
ターン存在率(遮光部の割合)を走査方向(Y方向)に
積分した値は、領域58Aから領域58Dにかけて次第
に小さくなっている。従って、図9(A)のレチクルR
Eの平均的な透過率は、領域58Aから領域58Dにか
けて次第に高くなり、その透過率分布は投影光学系PL
の光軸を中心として非走査方向にほぼ反対称になってい
る。そのため、投影光学系PL中の特にレンズ系L1及
びL5の照射領域43及び47では、領域58Aから領
域58Dに対応する部分にかけて透過率が次第に大きく
変動する。
FIG. 9 is an explanatory view in the case of rotating the reticle by 180 °. First, as shown in FIG. 9A, the reticle RE and the wafer W are synchronized with the projection optical system PL in the Y direction. By scanning, a reduced image of the pattern of the reticle RE is transferred to the shot area SA1 on the wafer W. In this case, the pattern region of the reticle RE has a width substantially equal to the non-scanning direction (X direction) and a plurality of regions 58A to 58A-5.
8D, and the value obtained by integrating the pattern existence ratio (the ratio of the light-shielding portion) of these regions 58A to 58D in the scanning direction (Y direction) gradually decreases from the region 58A to the region 58D. Therefore, the reticle R shown in FIG.
The average transmittance of E gradually increases from the region 58A to the region 58D, and the transmittance distribution of the projection optical system PL
Are substantially antisymmetric with respect to the non-scanning direction about the optical axis. Therefore, in the irradiation regions 43 and 47 of the projection optical system PL, particularly, in the irradiation regions 43 and 47 of the lens systems L1 and L5, the transmittance gradually largely changes from the region 58A to the portion corresponding to the region 58D.

【0069】そこで、本例では例えば複数枚のウエハに
露光を行った後、図9(B)に示すようにレチクルRE
を180°回転させると共に、露光対象のウエハW’も
図9(A)の場合に対して180°回転させる。露光対
象のウエハW’を180°回転させるのは、ウエハW’
上の各ショット領域に転写される回路パターンが、ウエ
ハW上の各ショット領域に転写される回路パターンと同
一になるようにするためである。そして、レチクルRE
及びウエハW’を投影光学系PLに対してY方向に同期
走査することによって、ウエハW’上のショット領域S
A2にレチクルREのパターンの像を転写する。この際
に、レチクルREの平均的な非走査方向への透過率分布
は、図9(A)のレチクルREの透過率分布を光軸を中
心として反転させた分布となっているため、図9(B)
の投影光学系PL中のレンズ系L1及びL5上の照射領
域43及び47には、図9(A)の場合とは非走査方向
に反対称な強度分布で露光光ILが照射される。
Therefore, in this example, after exposing a plurality of wafers, for example, the reticle RE is exposed as shown in FIG.
Is rotated by 180 °, and the wafer W ′ to be exposed is also rotated by 180 ° with respect to the case of FIG. The wafer W ′ to be exposed is rotated by 180 °
This is to ensure that the circuit pattern transferred to each upper shot area is the same as the circuit pattern transferred to each shot area on the wafer W. And reticle RE
And the wafer W ′ is synchronously scanned with respect to the projection optical system PL in the Y direction, so that the shot area S on the wafer W ′ is
A pattern image of the reticle RE is transferred to A2. At this time, the average transmittance distribution of the reticle RE in the non-scanning direction is a distribution obtained by inverting the transmittance distribution of the reticle RE in FIG. 9A about the optical axis. (B)
The irradiation areas 43 and 47 on the lens systems L1 and L5 in the projection optical system PL are irradiated with the exposure light IL with an intensity distribution that is antisymmetric in the non-scanning direction with respect to the case of FIG.

【0070】その後は、ほぼ同じ枚数のウエハに対して
露光を行う毎に、レチクルRE及びウエハを180°回
転して露光を行う。この結果、投影光学系PL中のレン
ズ系L1及びL5に照射される露光光ILのエネルギー
は非走査方向に均一となり、投影光学系PLの透過率の
変動量も非走査方向で均一化される。従って、第2の実
施の形態と同様に少ない計測点で透過率計測を行うこと
で、高精度に露光量制御を行うことができる。この方法
は、パターン存在率の走査方向への積分値の非走査方向
への分布、ひいては平均的な透過率の非走査方向への分
布が、光軸を中心としてほぼ反対称になる場合に特に有
効である。
Thereafter, each time substantially the same number of wafers are exposed, the reticle RE and the wafer are rotated by 180 ° to perform exposure. As a result, the energy of the exposure light IL applied to the lens systems L1 and L5 in the projection optical system PL becomes uniform in the non-scanning direction, and the variation in the transmittance of the projection optical system PL is also made uniform in the non-scanning direction. . Therefore, by performing transmittance measurement at a small number of measurement points as in the second embodiment, it is possible to perform exposure amount control with high accuracy. This method is particularly effective when the distribution of the integration value of the pattern abundance in the scanning direction in the non-scanning direction, and hence the distribution of the average transmittance in the non-scanning direction, are almost antisymmetric about the optical axis. It is valid.

【0071】なお、上記の実施の形態の露光光ILとし
ては、エキシマレーザやF2 レーザ等の代わりに、DF
B(Distributed feedback:分布帰還型)半導体レーザ
又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視
域の単一波長レーザを、例えばエルビウム(Er)(又
はエルビウムとイッテルビウム(Yb)との両方)がド
ープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶
を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。
It should be noted that the exposure light IL of the above embodiment is replaced with a DF instead of an excimer laser or an F 2 laser.
B (Distributed feedback) A single wavelength laser in the infrared or visible region oscillated from a semiconductor laser or a fiber laser, for example, doped with erbium (Er) (or both erbium and ytterbium (Yb)). It is also possible to use harmonics that have been amplified by a fiber amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal.

【0072】例えば、単一波長レーザの発振波長を1.
544〜1.553μmの範囲内とすると、193〜1
94nmの範囲内の8倍高調波、即ちArFエキシマレ
ーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を
1.57〜1.58μmの範囲内とすると、157〜1
58nmの範囲内の10倍高調波、即ちF2 レーザとほ
ぼ同一波長となる紫外光が得られる。更に、発振波長を
1.03〜1.12μmの範囲内とすると、発生波長が
147〜160nmの範囲内である7倍高調波が出力さ
れ、特に発振波長を1.09〜1.106μmの範囲内
とすると、発生波長が157〜158nmの範囲内であ
る7倍高調波、即ちF2 レーザとほぼ同一波長となる紫
外光が得られる。この場合の単一波長発振レーザとして
は、例えばイッテルビウム・ドープ・ファイバーレーザ
を用いることができる。
For example, the oscillation wavelength of a single-wavelength laser is set to 1.
If it is in the range of 544 to 1.553 μm, 193-1
An 8th harmonic within the range of 94 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser is obtained, and when the oscillation wavelength is within the range of 1.57 to 1.58 μm, 157 to 1
The 10th harmonic within the range of 58 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as that of the F 2 laser is obtained. Further, when the oscillation wavelength is in the range of 1.03 to 1.12 μm, a seventh harmonic having a generation wavelength in the range of 147 to 160 nm is output, and particularly, the oscillation wavelength is in the range of 1.09 to 1.106 μm. When the inner, generation wavelength 7 harmonic in the range of 157~158Nm, i.e. F 2 laser and ultraviolet light having almost the same wavelength can be obtained. As the single-wavelength oscillation laser in this case, for example, an ytterbium-doped fiber laser can be used.

【0073】また、上記の実施の形態の投影露光装置
は、照明光学系や投影光学系の調整を行うと共に、各構
成要素を、電気的、機械的又は光学的に連結して組み上
げられる。この際に、図1において、インテグレータセ
ンサ16、及び照射量モニタ29、照度むらセンサ30
もそれぞれビームスプリッタ14及びZレベリングステ
ージ25に対して所定の位置関係で取り付けられる。こ
れらの場合の作業は温度管理が行われたクリーンルーム
内で行うことが望ましい。
Further, the projection exposure apparatus of the above embodiment adjusts the illumination optical system and the projection optical system and assembles each component electrically, mechanically or optically. At this time, in FIG. 1, the integrator sensor 16, the irradiation amount monitor 29, the illuminance unevenness sensor 30
Are also attached to the beam splitter 14 and the Z leveling stage 25 in a predetermined positional relationship. It is desirable that the work in these cases be performed in a clean room where the temperature is controlled.

【0074】そして、上記のように露光が行われたウエ
ハが、現像工程、パターン形成工程、ボンディング工
程、パッケージング等を経ることによって、半導体素子
等のデバイスが製造される。更に、本発明は液晶表示素
子やプラズマディスプレイ素子等の表示素子、又は薄膜
磁気ディスク等のデバイスを製造する際にも適用するこ
とができる。また、投影露光装置用のフォトマスクを製
造する際にも本発明を適用することができる。
Then, a device such as a semiconductor element is manufactured by subjecting the wafer exposed as described above to a developing step, a pattern forming step, a bonding step, packaging, and the like. Further, the present invention can be applied to the production of a display device such as a liquid crystal display device or a plasma display device, or a device such as a thin film magnetic disk. In addition, the present invention can be applied to manufacturing a photomask for a projection exposure apparatus.

【0075】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の第1及び第2の露光方法によれ
ば、走査露光方式で第1物体(マスク)のパターンを第
2物体(基板)上に転写する場合に、露光ビームとして
光学系の透過率の変動量が大きい紫外パルス光を使用し
ても、実質的にその変動後の透過率の状態を計測できる
ため、その第2物体に対する露光量の誤差を小さくでき
る。
According to the first and second exposure methods of the present invention, when a pattern of a first object (mask) is transferred onto a second object (substrate) by a scanning exposure method, an optical beam is used as an exposure beam. Even if an ultraviolet pulse light having a large fluctuation amount of the transmittance of the system is used, the transmittance state after the fluctuation can be substantially measured, so that the error of the exposure amount for the second object can be reduced.

【0077】また、本発明の第3の露光方法によれば、
第1物体の走査方向に交差する方向で走査露光後の透過
率の積分値の分布をほぼ均一にできるため、投影光学系
の光学部材の透過率の変動量もほぼ均一になる。従っ
て、第2物体に対する露光量制御を高速にかつ高精度に
行うことができる。そして、本発明のマスクによれば、
本発明の第3の露光方法を使用することができる。
According to the third exposure method of the present invention,
Since the distribution of the integrated value of the transmittance after the scanning exposure can be made substantially uniform in the direction intersecting the scanning direction of the first object, the variation of the transmittance of the optical member of the projection optical system also becomes substantially uniform. Therefore, the exposure amount control for the second object can be performed at high speed and with high accuracy. And according to the mask of the present invention,
The third exposure method of the present invention can be used.

【0078】また、本発明の第4の露光方法によれば、
その第1物体の走査方向に交差する方向にその第1物体
のパターン存在率が不均一であっても、光学系の透過率
変動の不均一性そのものを大きく抑制できるため、その
第2物体に対する露光量制御を高速かつ高精度に行うこ
とができる。
According to the fourth exposure method of the present invention,
Even if the pattern existence rate of the first object is non-uniform in the direction intersecting with the scanning direction of the first object, the non-uniformity of the transmittance fluctuation of the optical system itself can be largely suppressed. Exposure amount control can be performed at high speed and with high accuracy.

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

【図1】 本発明の実施の形態で使用される投影露光装
置を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a projection exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図2】 図1中のレチクルR、投影光学系PL及びウ
エハWを示す拡大斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a reticle R, a projection optical system PL, and a wafer W in FIG.

【図3】 図1の露光領域21Wの外側に照度むらセン
サ30のピンホール状の受光部31を移動した状態を示
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a pinhole-shaped light receiving section 31 of the uneven illuminance sensor 30 is moved outside an exposure area 21W of FIG.

【図4】 (A)はピンホール状の受光部31で露光領
域21Wを走査する状態を示す拡大平面図、(B)は露
光領域21Wの各点で計測される比の値βの一例を示す
図、(C)は露光領域21Wの中央部で計測される比の
値βの一例を示す図である。
4A is an enlarged plan view showing a state in which a pinhole-shaped light receiving section 31 scans an exposure area 21W, and FIG. 4B is an example of a ratio value β measured at each point of the exposure area 21W. FIG. 3C is a diagram illustrating an example of a ratio value β measured at the center of the exposure area 21W.

【図5】 露光領域21Wを覆うようにアレイ状の細長
い受光部32を移動した状態を示す拡大平面図である。
FIG. 5 is an enlarged plan view showing a state in which an elongated light receiving section 32 in an array is moved so as to cover an exposure area 21W.

【図6】 (A)は照射量モニタ29で露光領域21W
の光量を一括して計測する状態を示す拡大平面図、
(B)は照射量モニタ29によって計測される比の値β
の一例を示す図である。
FIG. 6A shows an exposure area 21W on an irradiation amount monitor 29;
Enlarged plan view showing a state in which the light quantity of
(B) is a ratio value β measured by the irradiation amount monitor 29.
It is a figure showing an example of.

【図7】 本発明の第2の実施の形態で使用されるパタ
ーン存在率が非走査方向に均一化されたレチクル、及び
比較用のレチクルを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a reticle used in a second embodiment of the present invention, in which the pattern presence ratio is made uniform in the non-scanning direction, and a reticle for comparison.

【図8】 (A)はパターン存在率が非走査方向に不均
一なレチクルを示す図、(B)はパターン存在率が非走
査方向に均一なレチクルを示す図である。
FIG. 8A is a diagram showing a reticle having a pattern existence ratio non-uniform in the non-scanning direction, and FIG. 8B is a diagram showing a reticle having a pattern existence ratio uniform in the non-scanning direction.

【図9】 本発明の第3の実施の形態において、レチク
ルREを180°回転して露光を行う場合の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram in the case where exposure is performed by rotating the reticle RE by 180 ° in the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…主制御系、2…露光量制御系、6…露光光源、11
…開口絞り板、18A…固定視野絞り、R,RA,R
D,RE…レチクル、PL…投影光学系、L1〜L5…
レンズ系、W…ウエハ、14…ビームスプリッタ、16
…インテグレータセンサ、21R…照明領域、21W…
露光領域、22…レチクルステージ、28…ウエハステ
ージ、29…照射量モニタ、30…照度むらセンサ、3
1…ピンホール状の受光部、32…アレイ状の細長い受
光部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main control system, 2 ... Exposure amount control system, 6 ... Exposure light source, 11
... Aperture stop plate, 18A ... Fixed field stop, R, RA, R
D, RE: reticle, PL: projection optical system, L1 to L5 ...
Lens system, W: wafer, 14: beam splitter, 16
... Integrator sensor, 21R ... Illumination area, 21W ...
Exposure area, 22: reticle stage, 28: wafer stage, 29: irradiation amount monitor, 30: uneven illuminance sensor, 3
1. Pinhole-shaped light-receiving part, 32 ... Array-shaped elongated light-receiving part

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光ビームで第1物体を照明し、該第1
物体のパターンを経た露光ビームで投影光学系を介して
第2物体上の露光領域を露光した状態で、前記第1物体
と前記第2物体とを同期走査する露光方法において、 予め露光前に前記第1物体に至る光路上の参照点での前
記露光ビームの強度と前記露光領域での前記露光ビーム
の強度との関係を計測しておく第1工程と、 該計測結果に基づいて露光量制御を行いながら前記露光
領域において、前記第2物体の走査方向に交差する方向
に沿った複数の計測点で前記露光ビームの強度を計測す
る第2工程と、 該計測結果に基づいて、前記第2物体に対する露光量制
御を行う第3工程とを有することを特徴とする露光方
法。
Illuminating a first object with an exposure beam;
In an exposure method for synchronously scanning the first object and the second object while exposing an exposure area on a second object via a projection optical system with an exposure beam having passed through the pattern of the object, A first step of measuring the relationship between the intensity of the exposure beam at a reference point on the optical path to the first object and the intensity of the exposure beam in the exposure area; and controlling the amount of exposure based on the measurement result. Performing a second step of measuring the intensity of the exposure beam at a plurality of measurement points along a direction intersecting the scanning direction of the second object in the exposure area while performing the second step, based on the measurement result, A third step of controlling the amount of exposure of the object.
【請求項2】 露光ビームで第1物体を照明し、該第1
物体のパターンを経た露光ビームで投影光学系を介して
第2物体上の露光領域を露光した状態で、前記第1物体
と前記第2物体とを同期走査する露光方法において、 予め露光前に前記第1物体に至る光路上の参照点での前
記露光ビームの強度と前記露光領域での前記露光ビーム
の強度との関係を計測しておく第1工程と、 該計測結果に基づいて露光量制御を行いながら所定面に
対する露光を行う第2工程と、 前記第1物体を介さない状態で、又は前記第1物体の走
査方向に交差する方向のパターン存在率の分布が既知の
物体を介して、前記露光領域において、前記第2物体の
走査方向に交差する方向に沿った複数の計測点で前記露
光ビームの強度を計測する第3工程と、 該計測結果に基づいて前記第2物体に対する露光量制御
を行う第4工程とを有することを特徴とする露光方法。
Illuminating a first object with an exposure beam;
In an exposure method for synchronously scanning the first object and the second object while exposing an exposure area on a second object via a projection optical system with an exposure beam having passed through the pattern of the object, A first step of measuring the relationship between the intensity of the exposure beam at a reference point on the optical path to the first object and the intensity of the exposure beam in the exposure area; and controlling the amount of exposure based on the measurement result. A second step of performing exposure on a predetermined surface while performing, without passing through the first object, or through an object whose distribution of pattern abundance in a direction intersecting the scanning direction of the first object is known, A third step of measuring the intensity of the exposure beam at a plurality of measurement points along a direction intersecting the scanning direction of the second object in the exposure area; and an exposure amount for the second object based on the measurement result. 4th process to control An exposure method, comprising:
【請求項3】 前記複数の計測点で前記露光ビームの強
度を計測する際に、前記露光領域の全面における前記露
光ビームの強度を計測することを特徴とする請求項1又
は2記載の露光方法。
3. The exposure method according to claim 1, wherein when measuring the intensity of the exposure beam at the plurality of measurement points, the intensity of the exposure beam is measured over the entire surface of the exposure area. .
【請求項4】 露光ビームで第1物体を照明し、該第1
物体のパターンを経た露光ビームで投影光学系を介して
第2物体上の露光領域を露光した状態で、前記第1物体
と前記第2物体とを同期走査する露光方法において、 前記第1物体上のパターン存在率の分布を、前記第1物
体の走査方向の分布に対して該走査方向に交差する方向
の分布がより均一になるようにしたことを特徴とする露
光方法。
Illuminating a first object with an exposure beam;
An exposure method for synchronously scanning the first object and the second object while exposing an exposure area on a second object via a projection optical system with an exposure beam having passed through the pattern of the object, comprising: An exposure method, wherein the distribution of the pattern abundance ratio is made more uniform in a direction intersecting the scanning direction with respect to the distribution of the first object in the scanning direction.
【請求項5】 転写用のパターンが形成された走査露光
用のマスクであって、 前記パターンの存在率の分布が、露光時の走査方向の分
布に対して該走査方向に直交する非走査方向の分布がよ
り均一になるようにされたことを特徴とするマスク。
5. A scanning exposure mask on which a transfer pattern is formed, wherein the distribution of the pattern abundance is in a non-scanning direction perpendicular to the scanning direction distribution at the time of exposure. Characterized in that the distribution of the colors is made more uniform.
【請求項6】 露光ビームで第1物体を照明し、該第1
物体のパターンを経た露光ビームで投影光学系を介して
第2物体上の露光領域を露光した状態で、前記第1物体
と前記第2物体とを同期走査する露光装置において、 前記第1物体上のパターン存在率の分布が、前記第1物
体の走査方向の分布に対して該走査方向に交差する方向
の分布がより均一になるように、前記第1物体の走査方
向を定めるステージ系を有することを特徴とする露光装
置。
6. illuminating a first object with an exposure beam;
An exposure apparatus that synchronously scans the first object and the second object while exposing an exposure area on a second object via a projection optical system with an exposure beam having passed through the pattern of the object; Has a stage system that determines the scanning direction of the first object such that the distribution of the pattern existence ratio becomes uniform in the direction intersecting the scanning direction with respect to the distribution of the first object in the scanning direction. An exposure apparatus comprising:
【請求項7】 露光ビームで第1物体を照明し、該第1
物体のパターンを経た露光ビームで投影光学系を介して
第2物体上の露光領域を露光した状態で、前記第1物体
と前記第2物体とを同期走査する露光方法において、 所定の露光時間の経過後に、前記第1物体と前記投影光
学系の少なくとも一部の光学部材とを相対回転すること
を特徴とする露光方法。
7. illuminating a first object with an exposure beam;
In an exposure method of synchronously scanning the first object and the second object while exposing an exposure area on a second object via a projection optical system with an exposure beam having passed through a pattern of the object, An exposure method, wherein after the lapse of time, the first object and at least a part of the optical members of the projection optical system are relatively rotated.
【請求項8】 前記投影光学系の少なくとも一部の光学
部材を回転することを特徴とする請求項7記載の露光方
法。
8. The exposure method according to claim 7, wherein at least a part of the optical member of the projection optical system is rotated.
【請求項9】 前記第1物体を180°回転することを
特徴とする請求項7記載の露光方法。
9. The exposure method according to claim 7, wherein the first object is rotated by 180 °.
JP28065699A 1999-09-30 1999-09-30 Method and device for exposure, and mask used for the method Withdrawn JP2001102291A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28065699A JP2001102291A (en) 1999-09-30 1999-09-30 Method and device for exposure, and mask used for the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28065699A JP2001102291A (en) 1999-09-30 1999-09-30 Method and device for exposure, and mask used for the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001102291A true JP2001102291A (en) 2001-04-13

Family

ID=17628107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28065699A Withdrawn JP2001102291A (en) 1999-09-30 1999-09-30 Method and device for exposure, and mask used for the method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001102291A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008010754A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Canon Inc Exposure device and method for fabrication thereof
JP2009004632A (en) * 2007-06-22 2009-01-08 Canon Inc Exposure apparatus and device manufacturing method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008010754A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Canon Inc Exposure device and method for fabrication thereof
JP2009004632A (en) * 2007-06-22 2009-01-08 Canon Inc Exposure apparatus and device manufacturing method
KR100971561B1 (en) * 2007-06-22 2010-07-20 캐논 가부시끼가이샤 Exposure apparatus and method of manufacturing device
US8625069B2 (en) 2007-06-22 2014-01-07 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus and method of manufacturing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6721039B2 (en) Exposure method, exposure apparatus and device producing method
US5663784A (en) Slit-scanning type light exposure apparatus
JPH08250402A (en) Method and device for scanning exposure
WO1998059364A1 (en) Projection aligner, method of manufacturing the aligner, method of exposure using the aligner, and method of manufacturing circuit devices by using the aligner
US9360778B2 (en) System and method for lithography patterning
JP2001144004A (en) Exposing method, aligner and method of manufacturing device
US7083290B2 (en) Adjustment method and apparatus of optical system, and exposure apparatus
JP2001110710A (en) Aligner, exposing method and manufacturing method of semiconductor device
NL2007052A (en) Calibration method and inspection apparatus.
JPWO2003023832A1 (en) Exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US6850313B2 (en) Exposure method, exposure apparatus and its making method, device manufacturing method, and device
US6813004B1 (en) Exposure method, exposure apparatus and making method of the apparatus, and device and manufacturing method of the device
KR100564437B1 (en) Projection aligner, projection exposure method, optical cleaning method and method of fabricating semiconductor device
US20090027647A1 (en) Exposure apparatus and device fabrication method
US6211947B1 (en) Illuminance distribution measuring method, exposing method and device manufacturing method
WO2001003170A1 (en) Exposure method and device
US7924405B2 (en) Compensation of reticle flatness on focus deviation in optical lithography
JP2005347749A (en) Lithography equipment, method of manufacturing device, and method of forming pattern forming equipment
JP2001102291A (en) Method and device for exposure, and mask used for the method
US6744492B2 (en) Exposure apparatus
JPH1050600A (en) Method and device for projection exposure
JP2001044114A (en) Signal processing method, and method and aligner for exposure
JP3884968B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, device manufacturing method, and device
JP2002025880A (en) Projection aligner, projection aligning method, optics cleaning method and method for manufacturing semiconductor device
JP2001118784A (en) Exposure, system and method of correcting difference of density line width in that exposure, system and exposure method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20061205