JP2006134995A - 露光装置、露光量制御方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積算露光量の均一化を図ることは勿論のこと、積算露光量の制御の自由度を高めることができる露光装置及び露光量制御方法、並びに当該露光装置又は露光量制御方法を用いたデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の露光装置は、エキシマレーザ光源１と露光本体部とを含んで構成されており、露光本体部に設けられた露光コントローラ２３は、インテグレータセンサ２２の検出結果に基づいて、次にエキシマレータ光源１から射出されるレーザビームＬＢのエネルギーを指示するエネルギー目標値をエキシマレーザ光源１に出力する。露光コントローラ２３は、エキシマレーザ光源１から射出されるレーザビームＬＢのパルス毎にエネルギー目標値を出力してレーザビームＬＢのエネルギーをパルス毎に制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光源装置から射出されるパルス状の露光光を用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置、当該露光装置で用いられる露光光の露光量を制御する露光量制御方法、及び当該露光装置又は露光量制御方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の１つとして通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としての基板（フォトレジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート）にマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）に形成されたパターンの縮小像を投影露光する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。

上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進（ステッピング）させて、マスクのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光をマスクに照射している状態で、マスクを載置したマスクステージと基板を載置した基板ステージとを投影光学系に対して互いに同期移動させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。

露光装置を用いてマスクに形成されたパターンを基板上に転写する際には、線幅の不均一性を防止するために、ショット領域全体に亘って積算光量（積算露光量）を制御する必要がある。積算露光量の制御は、基本的に露光装置に設けられた露光コントローラが光源装置に対してエネルギー目標値を出力し、光源装置がこのエネルギー目標値に応じたエネルギーを有するパルス状の露光光を射出することによって行われる。
特開２０００−０２１７１７号公報 特開２００１−１４４００４号公報

ところで、近年においては、基板に露光転写するパターンが微細化されてきているため、露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等）を高める必要がある。特に、半導体素子を製造する場合には、基板上に形成されるパターンが極めて微細であるため、一連の製造工程の各々の工程での精度を向上させるのみならず、最終的に製造される半導体素子の出来上がりまでを見越した設計が必要になっている。かかる設計がなされた半導体素子を製造する場合には、１つのショット領域内におけるパターン線幅の均一性を高める必要がある。しかしながら、現状においては、基板上に塗布されている感光剤の厚さムラ等の種々の要因によって１ショット領域内におけるパターン線幅の不均一性が生じる場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、パターン線幅の均一性を高めることができる露光装置及び露光量制御方法、並びに当該露光装置又は露光量制御方法を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、パルス状の露光光（ＬＢ）を射出する光源装置（１）と、当該光源装置からの露光光でマスク（Ｒ）を照明して当該マスクのパターンを基板（Ｗ）上に露光する露光手段（１０、ＰＬ等）を備える露光本体部とを含んで構成される露光装置（ＥＸ）において、前記露光本体部は、前記光源装置から射出される前記露光光のエネルギーをパルス毎に検出する検出装置（２２）と、前記検出装置の検出結果に基づいて、その後に、前記光源装置から射出される前記露光光のパルス毎のエネルギーを制御する露光量制御部（２３）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、光源装置から射出された露光光は露光本体部に設けられた検出装置によってそのエネルギーがパルス毎に検出され、検出装置の検出結果に基づいて光源装置から射出される露光光のパルス毎のエネルギーが露光本体部に設けられた露光量制御部により制御される。
上記課題を解決するために、本発明の露光量制御方法は、パルス状の露光光（ＬＢ）を射出する光源装置（１）と、当該光源装置からの露光光でマスク（Ｒ）を照明して当該マスクのパターンを基板（Ｗ）上に露光する露光手段（１０、ＰＬ等）を備える露光本体部とを含んで構成される露光装置（ＥＸ）の露光量制御方法において、前記基板の露光中に、前記光源装置から射出される前記露光光のエネルギーをパルス毎に検出する検出ステップ（Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ２７）と、前記検出ステップの検出結果に基づいて、その後に、前記光源装置から射出される前記露光光のパルス毎のエネルギーを制御する制御信号を前記露光本体部から前記光源装置に対して出力する出力ステップ（Ｓ１６、Ｓ２４）とを含むことを特徴としている。
この発明によると、基板の露光中に光源装置から射出される露光光のエネルギーがパルス毎に検出され、この検出結果に基づいて光源装置から射出される露光光のパルス毎のエネルギーを制御する制御信号が露光本体部から光源装置に対して出力される。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置、又は上記の露光量制御方法を用いて前記光源装置からの露光光で前記マスクを照明して前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光工程（Ｓ２６）と、前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程（Ｓ２７）とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、基板上に形成されるパターンの線幅均一性を高めることができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による露光装置、露光量制御方法、及びデバイス製造方法について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による露光装置の構成を示すブロック図である。図１に示す露光装置ＥＸは、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置である。

尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷの移動面に平行な面に含まれるよう設定され、Ｚ軸が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿う方向に設定されている。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを同期移動させる方向（走査方向）をＹ方向に設定している。また、レチクルＲとウェハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ方向に設定し、その走査方向に垂直な非走査方向をＸ方向として説明する。

図１に示す露光装置ＥＸは、光源装置としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）よりなるエキシマレーザ光源１を備えている。尚、光源装置としては、エキシマレーザ光源１に代えて、Ｆ_２レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ光源（波長１２６ｎｍ）等の紫外レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）等も使用することができる。

エキシマレーザ光源１から射出される露光光としてのレーザビームＬＢは、ビーム整形光学系２に入射する。このビーム整形光学系２は、シリンダレンズ及びビームエキスパンダ等で構成され、レーザビームＬＢが後続のフライアイレンズ５に効率よく入射するように入射するレーザビームＬＢの断面形状を整形する。ビーム整形光学系２を通過したレーザビームＬＢはエネルギー粗調器３に入射する。このエネルギー粗調器３は、回転自在なレボルバ上に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個のＮＤフィルタを配置したものであり、そのレボルバを回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることでレーザビームＬＢの射出エネルギーを調整するものである。尚、そのレボルバと同様のレボルバを直列に２段配置し、２段のＮＤフィルタの組み合わせによってより細かく透過率を調整できるようにしてもよい。

エネルギー粗調器３から射出されたレーザビームＬＢは、ミラー４によってその光路が折り曲げられ、フライアイレンズ５に入射する。フライアイレンズ５は、後述のレチクルＲを均一な照度分布で照明するためにミラー４を介して入射されるレーザビームＬＢから多数の２次光源を形成する。フライアイレンズ５の射出面には照明系の開口絞り（所謂絞り）６が配置されている。尚、開口絞り６内の２次光源から射出されるレーザビームを以下、「パルス照明光ＩＬ」という。パルス照明光ＩＬは、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ７によって２方向に分岐される。

ビームスプリツタ７を透過したパルス照明光ＩＬは、第１リレーレンズ８ａを経て固定視野絞り（固定レチクルブラインド）９ａの矩形の開口部を通過する。固定視野絞り９ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面の近傍に配置されている。また、固定視野絞り９ａの近傍に走査方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可変視野絞り９ｂも配置されている、この可変視野絞り９ｂは、ステップ・アンド・スキャン等の走査露光動作を行う場合の走査方向の羽根について、走査露光の開始時及び終了時にその可変視野絞り９ｂを介して照明領域を更に制限して、不要な部分への露光を防止する。

固定視野絞り９ａ及び可変視野絞り９ｂを通過したパルス照明光ＩＬは、第２リレーレンズ８ｂ、及びコンデンサレンズ１０を経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＲを均一な照度分布で照明する。レチクルＲ上の照明領域ＩＲ内のパターンを投影光学系ＰＬを介して投影倍率α（αは例えば１／４，１／５等）で縮小した像が、フォトレジストが塗布されたウェハＷ上の矩形の露光領域（照野フィールド）ＥＲに投影露光される。ウェハＷは、例えばシリコン又はＳＯＩ（Silicon On Insulator）等のウェハ（wafer）である。

レチクルステージ駆動部１１はステージコントローラ１２の制御の下で、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。つまり、レチクルステージＲＳＴ上の一端には移動鏡１３が固定されて設けられており、外部のレーザ干渉計１４によって計測されるレチクルステージＲＳＴのＸ座標、Ｙ座標、及びＺ軸周りの回転角がステージコントローラ１２に供給され、ステージコントローラ１２は供給された座標等に基づいてレチクルステージ駆動動部１８を介して、レチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。

一方、ウェハＷは、不図示のウェハホルダを介してＺチルトステージ１５上に載置されており、Ｚチルトステージ１５はＸＹステージ１６上に載置されている。ＸＹステージ１６は、Ｘ方向及びＹ方向にウェハＷの位置決めを行うとともに、Ｙ方向にウェハＷを等速移動（走査）させる。また、Ｚチルトステージ１５は、ウェハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整すると共に、ＸＹ平面に対するウェハＷの傾斜角を調整する機能を有する。Ｚチルトステージ１５上に固定された移動鏡１７、及び外部のレーザ干渉計１８により計測されるＸＹステージ１６のＸ座標、Ｙ座標、及びＺ軸周りの回転角がステージコントローラ１２に供給され、ステージコントローラ１２は供給された座標等に基づいてウェハステージ駆動部１９を介してＸＹステージ１６の位置及び速度を制御する。

また、Ｚチルトステージ１５の内部には、図示は省略しているが、レチクルＲとウェハＷが載置されたステージとの相対的な位置関係を調整するため及びフォーカスを調整するための位置検出用センサが配置されている。尚、以上のＺチルトステージ１５及びＸＹステージ１６を含んでウェハステージＷＳＴが構成されている。また、ステージコントローラ１２の動作は、装置全体を統轄制御する主制御装置２５によって制御されている。主制御装置２５は、露光装置の各部を制御することで露光時における露光動作を制御する。尚、主制御装置２５についての詳細は後述する。

主制御装置２５の制御の下で走査露光が行われる場合には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して照明領域ＩＲに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲで走査されるのに同期して、ウェハＷがＸＹステージ１６を介して露光領域ＥＲに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度α・Ｖ_Ｒ（αはレチクルＲからウェハＷに対する投影倍率）で走査される。

また、Ｚチルトステージ１５上のウェハＷの近傍には光電変換素子からなる照度むらセンサ２０が常設されている。この照度むらセンサ２０の受光面は、ウェハＷの表面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ２０としては、遠紫外域で感度があり、且つパルス照明光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等を使用することができる。照度むらセンサ２０の検出信号は、不図示のピークホールド回路、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２３に供給される。

図１において、前述したビームスプリッタ７へ入射したパルス照明光ＩＬの内、ビームスプリッタ７で反射されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２１を介して検出装置としての光電変換素子よりなる検出装置としてのインテグレータセンサ２２で受光される。インテグレータセンサ２２で光電変換された信号は、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介してディジタル化され出力信号ＤＳとして露光コントローラ２３に供給される。

インテグレータセンサ２２の出力信号ＤＳと、ウェハＷの表面（投影光学系ＰＬの像面）上でのパルス照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギー（露光量）との相関係数は予め求められて露光コントローラ２３内に記憶されている。露光コントローラ２３は、主制御装置２５の制御の下、ステージコントローラ１２からのステージ系の動作情報に同期して、レーザビームＬＢの制御信号ＴＳをエキシマレーザ光源１に供給することによって、エキシマレーザ光源１の発光タイミング、及び発光パワー等を制御する。更に、露光コントローラ２３はエネルギー粗調器３のＮＤフィルタを切り換えることによって透過率を制御し、ステージコントローラ１２はステージ系の動作情報に同期して可変視野絞り９ｂの開閉動作を制御する。また、ステージコントローラ１２は主制御装置２５の制御の下で計測時における動作の制御も行う。

以上説明した投影光学系ＰＬを含み、エキシマレーザ光源１から射出されたパルス照明光ＩＬでウェハＷを露光する露光本体部は、内部に温度制御された所定の気体が供給されているチャンバ内に収納されている。尚、露光本体部の構成は、以上説明したものに限らず、必要に応じて様々な形態を採用することができる。

次に、エキシマレーザ光源１から射出されるレーザビームＬＢのエネルギーを制御する制御系について説明する。図２は、レーザビームＬＢのエネルギー制御系を示すブロック図である。尚、図２においては、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付している。図２のエキシマレーザ光源１の内部において、パルスエネルギー源としてのレーザ共振器１ａからパルス的に放出されたレーザビームは、透過率が高く僅かな反射率を有するビームスプリッタ１ｂに入射する。ビームスプリッタ１ｂを透過したレーザビームＬＢは外部に射出され、ビームスプリッタ１ｂで反射されたレーザビームは光電変換素子よりなるエネルギーモニタ１ｃに入射する。尚、エキシマレーザ光源１内のビームスプリッタ１ｂの外側には、露光コントローラ２３からの制御情報に応じてレーザビームＬＢを随時遮光するためのシャッタ１ｆも配置されている。

エネルギーモニタ１ｃからの光電変換信号は、不図示のピークホールド回路を介して出力ＥＳとしてエネルギーコントローラ１ｄに供給される。尚、エネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳに対応するエネルギーの制御量の単位は（mJ/pulse）である。エネルギーコントローラ１ｄは、露光コントローラ２３からの制御信号ＴＳに基づいて高圧電源１ｅの電源電圧を設定し、これによって、レーザ共振器１ａから射出されるレーザビームＬＢのパルスエネルギーが所定の値の近傍に設定される。また、エネルギーコントローラ１ｄは、制御信号ＴＳに加えてエネルギーモニタ１ｃからの光電変換信号をエネルギー制御に用いることもできる。

露光コントローラ２３は、インテグレータセンサ２２からの出力信号ＤＳに基づいて、その後にエキシマレーザ光源１から射出されるレーザビームＬＢのエネルギー制御信号ＴＳをエキシマレーザ光源１に設けられたエネルギーコントローラ１ｄに対してパルス毎に出力する。エネルギーコントローラ１ｄは、エキシマレーザ光源１から所望のエネルギーのレーザビームＬＢが射出されるように露光コントローラ２３から出力される制御信号ＴＳに基づいて高圧電源１ｅの電源電圧を設定する。つまり、本実施形態においては、エキシマレーザ光源１から射出されるレーザビームＬＢのパルス毎のエネルギーが、露光本体部に設けられた露光コントローラ２３からの制御信号ＴＳによって制御される。

次に、上記構成の露光装置ＥＸにおける露光時の動作について詳細に説明する。露光動作が開始されると、まず主制御装置２５は、不図示のレチクルローダに制御信号を出力して所定のレチクルＲを搬送させてレチクルステージＲＳＴ上に保持させるとともに、不図示のウェハローダに制御信号を出力してウェハＷを搬送させてウェハステージＷＳＴ上に保持させる。次に、レチクルＲとウェハステージＷＳＴとの相対位置の位置合わせ（アライメント）を行った上で、ウェハＷ上に設定された複数のショット領域の内の所定の数個のショット領域に形成されたアライメントマークの位置計測が行われる。次いで、この計測結果を用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）演算が行われ、ウェハＷ上の全ショット領域の配列座標が求められる。

以上の処理が終了すると、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力してレチクルステージ駆動部１１を駆動させ、レチクルステージＲＳＴを加速開始位置に移動させる。また、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力してウェハステージ駆動部１９を駆動させ、ウェハＷの最初に露光すべきショット領域が加速開始位置に配置されるようウェハステージＷＳＴを移動させる。次に、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力し、例えばレチクルステージＲＳＴの＋Ｙ方向への加速を開始させるとともに、ウェハステージＷＳＴの−Ｙ方向への加速を開始させる。レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速が開始されてから各々のステージが所定の速度に達すると、主制御装置２５は露光コントローラ２３に制御信号を出力し、エキシマレーザ光源１からレーザビームＬＢを射出させる。レーザビームＬＢが射出されている間は図３に示すフローチャートに従って露光量制御が行われる。

図３は、本発明の第１実施形態による露光量制御方法を示すフローチャートである。尚、図３に示すフローチャートは、１つのショット領域に対する露光量制御を示すフローチャートであって、露光コントローラ２３から出力されるレーザビームＬＢの射出開始指令とともに開始される。処理が開始されると、まず、露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に対して、射出開始指令とともに所望のエネルギー目標値（デジタル値）ＥＲ（１）が制御信号ＴＳとして出力される（ステップＳ１１）。この制御信号ＴＳはエキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄに入力される。

エネルギーコントローラ１ｄは入力された制御信号ＴＳをＤ／Ａ変換するとともに、その制御信号で指示されるエネルギー目標値ＥＲ（１）に基づいて高圧電源１ｅの電源電圧の設定値を決定するとともに、その決定された電源電圧をレーザ共振器１ａに供給する。そして、電源電圧１ｅで設定された電源電圧に応じたエネルギーを有するレーザビームがレーザ共振器１ａから放出される。放出されたレーザビームは、ビームスプリッタ１ｂを透過してエキシマレーザ光源１から１パルス目のレーザビームＬＢ（１）として射出される（ステップＳ１２）。このレーザビームＬＢ（１）は、ビーム整形光学系２及びエネルギー粗調器３を順に介して露光本体部内に入射し、ミラー４（図１参照）で偏向された後でフライアイレンズ５に入射する。フライアイレンズ５により形成される２次光源からはパルス照明光ＩＬが射出され、ビームスプリッタ７に入射する。

ビームスプリツタ７を透過したパルス照明光ＩＬは、第１リレーレンズ８ａを透過した後、レチクルＲのパターン面に対する共役面の近傍に配置された固定視野絞り９ａの矩形の開口部を通過する。これにより、パルス照明光ＩＬの断面形状はＸ方向に延びるスリット状に整形される。固定視野絞り９ａを透過したパルス照明光ＩＬは、可変視野絞り９ｂの開口部を通過した後で、第２リレーレンズ８ｂ及びコンデンサレンズ１０を経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＲを均一な照度分布で照明する。レチクルＲ上の照明領域ＩＲ内のパターンを投影光学系ＰＬを介して投影倍率αで縮小した像が、フォトレジストが塗布されたウェハＷ上の矩形の露光領域（照野フィールド）ＥＲに投影露光される。この露光領域にはウェハＷ上の最初に露光すべきショット領域が配置されており、そのショット領域の一部（端部）がパルス照明光ＩＬにより露光される。

前述したビームスプリッタ７へ入射したパルス照明光ＩＬの内、ビームスプリッタ７で反射されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２１を介してインテグレータセンサ２２で受光される（ステップＳ１３）。インテグレータセンサ２２で光電変換された信号は、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介してディジタル化され出力信号ＤＳとして露光コントローラ２３に供給される。次に、露光コントローラ２３は、１つのショット領域に対する露光処理を終えたか否かを判断する（ステップＳ１４）。露光処理を終えていないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、露光コントローラ２３は、先にエキシマレーザ光源１へ出力したエネルギー目標値ＥＲ（１）と、インテグレータセンサ２２から供給される出力信号ＤＳで示される値（先のエネルギー目標値ＥＲ（１）に基づいてエキシマレーザ光源１から射出されたレーザビームＬＢ（１）のインテグレータセンサ２２で検出されたエネルギーＥ（１））との差に基づいて次のエネルギー目標値を算出する（ステップＳ１５）。

例えば、出力信号ＤＳで示される値Ｅ（１）が先のエネルギー目標値ＥＲ（１）よりも小さいときには、その差の分を先のエネルギー目標値ＥＲ（１）に加算したものを２パルス目のエネルギー目標値ＥＲ（２）として算出する。逆に、出力信号ＤＳで示される値Ｅ（１）が先のエネルギー目標値ＥＲ（１）よりも大きいときには、先のエネルギー目標値ＥＲ（１）からその差の分を減算したものを２パルス目のエネルギー目標値ＥＲ（２）として算出する。また、先のエネルギー目標値ＥＲ（１）よりも所定量変化させて２パルス目のレーザビームＬＢ（２）を発射させたい場合には、更にその所定量分を加減したものを２パルス目のエネルギー目標値ＥＲ（２）として算出すればよい。

２パルス目のエネルギー目標値ＥＲ（２）が算出されると、露光コントローラ２３は、エキシマレーザ光源１に対して算出したエネルギー目標値ＥＲ（２）を制御信号ＴＳとして出力する（ステップＳ１６）。この制御信号ＴＳはエキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄに入力される。エキシマレーザ光源１は、この制御信号ＴＳで示されるエネルギー目標値ＥＲ（２）に基づいたエネルギーを有する２パルス目のレーザビームＬＢ（２）を射出し（ステップＳ１２）、ウェハＷの露光すべきショット領域の他の部分（先に露光した部分と重複する場合もある）を露光する。１つのショット領域の露光中（ステップＳ１４の判断結果が「ＮＯ」である間）はステップＳ１２〜ステップＳ１６の処理が繰り返される。一方、露光コントローラ２３が１つのショット領域に対する露光処理を終えたと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、図３のフローチャートに示す処理は終了する。

１つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力してレチクルステージ駆動部１１を駆動させ、レチクルステージＲＳＴを加速開始位置に移動させる。また、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力してウェハステージ駆動部１９を駆動させ、ウェハＷの次に露光すべきショット領域が加速開始位置に配置されるようウェハステージＷＳＴを移動させる。次いで、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力し、例えばレチクルステージＲＳＴの−Ｙ方向への加速を開始させるとともに、ウェハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への加速を開始させる。レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速が開始されてから各々のステージが所定の速度に達すると、再度図３に示すフローチャートに従って露光量制御が行われ、ウェハＷ上の全てのショット領域の露光が図３のフローチャートに従って実行される。

以上説明した通り、本実施形態では、図３に示すステップＳ１５において、先のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）と、そのエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）に基づいて発射されたレーザビームＬＢ（ｎ）のインテグレータセンサ２２の検出結果とに基づいて次のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ＋１）を算出している。ここで、次のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ＋１）の算出方法は任意に設定することができる。例えば、インテグレータセンサ２２の検出結果として、直前の一つのパルスのエネルギー値のみならず、直前の数〜数十パルスのエネルギーに基づいて、次のエネルギー目標値を決定しても良い。

また、１つのショット領域の露光中のエネルギー目標値は、そのショット領域に形成されるパターンの線幅均一性を高めるために任意に変化させることができる。そのエネルギー目標値の変化は、例えば、国際公開９９／４６８０７号公報に開示されているようにテスト基板に対するテスト露光の結果に基づいて決定することができる。従って、１つのショット領域に対する露光中に、エネルギー目標値は徐々に小さくなることもあるし、徐々に大きくなることもあるし、その両方の場合もあり得る。

図４は、本発明の第１実施形態において、エネルギー目標値ＥＲ（ｎ）とｎパルス目のレーザビームＬＢ（ｎ）のエネルギーＥ（ｎ）との関係の一例を示す図である。図４の例では、エキシマレーザ光源１から射出されるレーザビームＬＢのパルス数の増加につれて露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に出力される制御信号ＴＳのエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）が大きくなるよう図３のステップＳ１５の算出方法が設定されている。図４に示す通り、エキシマレーザ光源１から射出されるレーザビームＬＢ（ｎ）のエネルギーはエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）に追従して徐々に高くなる。つまり、本実施形態では、露光中におけるレーザビームＬＢ（ｎ）のエネルギーをエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）に応じて自在に変化させることができる。

図５は、ショット領域毎のエネルギー目標値の変化の例を示す図である。図５（ａ）に示す例では１つのショット領域の露光中にエネルギー目標値を線形的に増加又は減少させており、図５（ｂ）に示す例は１つのショット領域の露光中にエネルギー目標値を曲線的に増加又は減少させている。また、図５（ａ），（ｂ）に示す通り、エネルギー目標値の増減率及び初期値は各ショット毎に個別に設定することができ、予め露光コントローラ２３に入力されている。このように、本実施形態では、露光中にエネルギー目標値をパルス毎に可変させることにより、１つのショット領域内での積算露光量を部分的に異ならせることもできる。

尚、上述の実施形態においては、先のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）とそれに基づいて発射されたレーザビームＬＢ（ｎ）のエネルギーＥ（ｎ）との差分、及び先のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）から変化させたい分を考慮して次のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ＋１）を露光コントローラ２３で算出しているが、パターン線幅誤差情報等に基づいて予めエネルギー目標値ＥＲ（１），ＥＲ（２），…，ＥＲ（ｎ），ＥＲ（ｎ＋１）を定めておき、エネルギー目標値ＥＲ（ｎ）に基づいて発射されたレーザビームＬＢ（ｎ）のエネルギー値Ｅ（ｎ）と、予め定められた次のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ＋１）とを制御信号ＴＳとしてエネルギーコントローラ１ｄに出力し、エネルギーコントローラ１ｄで、先のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ）、エネルギー値Ｅ（ｎ）、及び次のエネルギー目標値ＥＲ（ｎ＋１）に基づいて次のレーザビームＬＢ（ｎ＋１）のためにレーザ共振器１ａに供給される印加電圧等の射出条件を最適化するようにしても良い。

以上説明した通り、本発明の第１実施形態によればレーザビームＬＢのパルス毎に、露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に対してエネルギー目標値を出力しているため、１つのショット領域の走査露光中に、積算露光量を自由に変化させることができる。また、露光コントローラ２３からエネルギー目標値をパルス毎にエキシマレーザ光源１に出力しているだけであるため、エキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄによるエネルギー制御の自由度を高めることができる。例えば、エキシマレーザ光源１は、露光コントローラ２３から入力されたエネルギー目標値に基づいて、レーザ共振器１ａ内のガス状態、電極の状態、光学部品の状態等を考慮して次のレーザパルスを発射するための印加電圧を決定することができる。従って、１つのショット領域の走査露光中でも、レーザ共振器１ａ内のガス注入等の作業も並行して行うことが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態による露光装置の構成は、図１に示す本発明の第１実施形態による露光装置とほぼ同様である。但し、本実施形態では、露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に、インテグレータセンサ２２の検出結果が制御信号ＴＳとしてパルス毎に出力される点が第１実施形態と相違する。

また、本実施形態では１つのショット領域の露光のために、露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に出力されるエネルギー目標値ＥＲ（０）が一定であり、エネルギーコントローラ１ｄは、インテグレータセンサ２２の検出結果に基づいて、エネルギー目標値ＥＲ（０）を有するレーザビームＬＢが射出されるようにレーザ共振器１ａへの印加電圧等を制御する点も第１実施形態と相違する。

以下、本発明の第２実施形態による露光装置における露光時の動作について詳細に説明する。露光動作が開始されると、第１実施形態と同様に、レチクルＲ及びウェハＷの搬送、アライメント、アライメントマークの計測、及びＥＧＡ演算が行われ、ウェハＷ上の全ショット領域の配列座標が求められる。次に、手制御装置２５は、レチクルステージＲＳＴを加速開始位置に移動させるとともに、ウェハＷの最初に露光すべきショット領域が加速開始位置に配置されるようウェハステージＷＳＴを移動させる。

次いで、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力し、例えばレチクルステージＲＳＴの＋Ｙ方向への加速を開始させるとともに、ウェハステージＷＳＴの−Ｙ方向への加速を開始させる。レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速が開始されてから各々のステージが所定の速度に達すると、主制御装置２５は露光コントローラ２３に制御信号を出力し、エキシマレーザ光源１からレーザビームＬＢを射出させる。レーザビームＬＢが射出されている間は図６に示すフローチャートに従って露光量制御が行われる。

図６は、本発明の第２実施形態による露光量制御方法を示すフローチャートである。尚、図６に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートと同様に、１つのショット領域に対する露光量制御を示すフローチャートであって、露光コントローラ２３から出力されるレーザビームＬＢの射出開始指令とともに開始される。処理が開始されると、まず、露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に対して、射出開始指令とともに所望のエネルギー目標値ＥＲ（０）が制御信号ＴＳとして出力される（ステップＳ２１）。ここで出力されるエネルギー目標値（基準目標値）は、ウェハＷ上の感光剤の感度等に応じて定められた所定のエネルギーを示す値である。１つのショット領域の露光のため、露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に対して出力されるエネルギー目標値はステップＳ２１で出力されるもののみである。この制御信号ＴＳはエキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄに入力される。

エネルギーコントローラ１ｄは入力された制御信号ＴＳで指示されるエネルギー目標値ＥＲ（０）に基づいて高圧電源１ｅの電源電圧を設定する。高圧電源１ｅで設定された電源電圧はレーザ共振器１ａに供給され、電源電圧１ｅで設定された電源電圧に応じたエネルギーを有するレーザビームがレーザ共振器１ａから放出される。放出されたレーザビームは、ビームスプリッタ１ｂを透過してエキシマレーザ光源１から１パルス目のレーザビームＬＢ（１）として射出される（ステップＳ２２）。このレーザビームＬＢ（１）は、ビーム整形光学系２及びエネルギー粗調器３を順に介して露光本体部内に入射し、ミラー４（図１参照）〜コンデンサレンズ１０を順に経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＲを均一な照度分布で照明する。レチクルＲ上の照明領域ＩＲ内のパターンを投影光学系ＰＬを介して投影倍率αで縮小した像が、フォトレジストが塗布されたウェハＷ上の矩形の露光領域（照野フィールド）ＥＲに投影露光される。この露光領域にはウェハＷ上の最初に露光すべきショット領域が配置されており、そのショット領域の一部（端部）がパルス照明光ＩＬにより露光される。

前述したビームスプリッタ７へ入射したパルス照明光ＩＬの内、ビームスプリッタ７で反射されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２１を介してインテグレータセンサ２２で受光される（ステップＳ２３）。インテグレータセンサ２２で光電変換された信号は、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介してディジタル化され出力信号ＤＳとして露光コントローラ２３に供給される。露光コントローラ２３は、インテグレータセンサ２２から供給される出力信号ＤＳで示される値（エネルギー目標値ＥＲ（０）に基づいてエキシマレーザ光源１から射出された１パルス目のレーザビームＬＢ（１）のインテグレータセンサ２２で検出されたエネルギーＥ（１））に基づいて先のエネルギー目標値ＥＲ（０）に所定のオフセットを加減したダミーのエネルギー値ＥＤ（１）をインテグレータセンサ２２での検出結果として制御信号ＴＳに含めてエキシマレーザ光源１に出力する（ステップＳ２４）。

露光コントローラ２３からインテグレータセンサ２２の検出結果（ダミーのエネルギー値ＥＤ（１））が入力されると、エキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄは、先に露光コントローラ２３から入力されたエネルギー目標値ＥＲ（０）と、露光コントローラ２３から出力されてきたインテグレータセンサ２２の検出結果（ＥＤ（１））とに基づいて２パルス目のレーザパルスを射出するための高圧電源１ｅの電源電圧を決定する（ステップＳ２５）。

次いで、エネルギーコントローラ１ｄが決定した電源電圧はレーザ共振器１ａに供給され、電源電圧１ｅで設定された電源電圧に応じたエネルギーを有するレーザビームがレーザ共振器１ａから放出される。放出されたレーザビームは、ビームスプリッタ１ｂを透過してエキシマレーザ光源１から２パルス目のレーザビームＬＢ（２）として射出される（ステップＳ２６）。そしてウェハＷの露光すべきショット領域の他の部分（先に露光した部分と重複する場合もある）を露光する。また、エキシマレーザ光源１から射出されたレーザビームＬＢはインテグレータセンサ２２で受光される（ステップＳ２７）。インテグレータセンサ２２で光電変換された信号は、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介してディジタル化され出力信号ＤＳとして露光コントローラ２３に供給される。

次に、露光コントローラ２３は、１つのショット領域に対する露光処理を終えたか否かを判断する（ステップＳ２８）。露光処理を終えていないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、インテグレータセンサ２２の検出結果（エネルギー目標値ＥＲ（０））に所定のオフセットを加減したダミーのエネルギー値ＥＤ（２）をエキシマレーザ光源１に出力し（ステップＳ２４）、次のレーザビームＬＢ（３）が射出される。１つのショット領域の露光中（ステップＳ２８の判断結果が「ＮＯ」である間）はステップＳ２４〜ステップＳ２７の処理が繰り返される。一方、露光コントローラ２３が１つのショット領域に対する露光処理を終えたと判断した場合（ステップＳ２８の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、図６のフローチャートに示す処理は終了する。

１つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御装置２５は、レチクルステージＲＳＴを加速開始位置に移動させとともに、ウェハＷの次に露光すべきショット領域が加速開始位置に配置されるようウェハステージＷＳＴを移動させる。次いで、主制御装置２５はステージコントローラ１２に制御信号を出力し、例えばレチクルステージＲＳＴの−Ｙ方向への加速を開始させるとともに、ウェハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への加速を開始させる。レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速が開始されてから各々のステージが所定の速度に達すると、再度図６に示すフローチャートに従って露光量制御が行われ、ウェハＷ上の全てのショット領域の露光処理が図６のフローチャートに従って実行される。

以上説明した通り、本実施形態では、図６に示すステップＳ２４において、インテグレータセンサ２２の検出結果に基づいてエネルギー目標値ＥＲ（０）に所定のオフセットを加減したダミーのエネルギー値ＥＤ（ｎ）をインテグレータセンサ２２の検出結果としてエキシマレーザ光源１に出力している。このため、加減するオフセットに応じてエキシマレーザ光源１から次に射出されるレーザビームＬＢ（ｎ＋１）のエネルギーを自在に制御することができる。

例えば、先に発射されたレーザビームＬＢ（ｎ）よりも小さいエネルギーのレーザビームＬＢ（ｎ＋１）をエキシマレーザ光源１から出力させたい場合には、ステップＳ２４においてインテグレータセンサ２２の検出結果Ｅ（ｎ）に基づいてエネルギー目標値ＥＲ（０）にオフセットを加えたダミーのエネルギー値ＥＤ（ｎ）を、エキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄに出力する。エネルギーコントローラ１ｄは、常に目標のエネルギーＥＲ（０）を有するレーザビームを発射するように共振器１ａに供給される印加電圧等の発射条件を制御しているので、エネルギー目標値ＥＲ（０）にオフセットを加えたダミーのエネルギー値ＥＤ（ｎ）が露光コントローラ２３から入力されると、先のレーザビームＬＢ（ｎ）を発射したときの発射条件では、エネルギー目標値Ｅ（０）よりも大きなエネルギーのレーザビームＬＢ（ｎ）が出力されたと認識する。

エネルギーコントローラ１ｄは、露光コントローラ２３からの出力されるインテグレータセンサ２２の検出結果ＥＤ（ｎ）とステップＳ２１で指定されたエネルギー目標値ＥＲ（０）との差が小さくなるようにレーザビームＬＢ（ｎ＋１）が発射されるように共振器１ａに供給される印加電圧等の発射条件を変更する。従って、この印加電圧を共振器１ａに供給することで、先のレーザビームＬＢ（ｎ）よりも小さい所望のエネルギーのレーザビームＬＢ（ｎ＋１）を発射することができる。逆に、先のレーザビームＬＢ（ｎ）よりも大きいエネルギーのレーザビームＬＢ（ｎ＋１）をエキシマレーザ光源１から出力させたい場合には、ステップＳ２４においてインテグレータセンサ２２の検出結果Ｅ（ｎ）に基づいてエネルギー目標値ＥＲ（０）に所定のオフセット分だけ減じたダミーのエネルギー値ＥＤ（ｎ）をエキシマレーザ光源１に出力すればよい。

ここで、オフセットの加減は任意に設定することができる。即ち、１つのショット領域の走査露光中にインテグレータセンサ２２の検出結果に基づいてエネルギー目標値ＥＲ（０）に加減されるオフセット値は、そのショット領域に形成されるパターンの線幅均一性を高めるために任意に変化させることができる。即ち、そのショット領域に形成されるパターンの線幅均一性を高めるための積算露光量に応じた真のエネルギー目標値ＥＢ（ｎ）に合わせて任意に設定することができる。そのオフセット値は、例えば、国際公開９９／４６８０７号公報に開示されているようにテスト基板に対するテスト露光の結果に基づいて決定することができる。従って、１つのショット領域に対する走査露光中に、そのオフセット値を制御することでレーザビームのエネルギーを自由に制御することが可能となり、走査露光中にレーザビームのエネルギーを徐々に小さくしたり、徐々に大きくしたりすることもできる。

図７は、本発明の第２実施形態において、真のエネルギー目標値、エネルギーコントローラ１ｄに入力されるダミーのエネルギー値、及びレーザビームのエネルギー（実際にインテグレータセンサで検出されたエネルギー）の関係の一例を示す図である。本実施形態では、真のエネルギー目標値を一定量ずつ徐々に大きくする場合の例を示し、このような真のエネルギー目標値は予め露光コントローラ２３に入力されている。本実施形態では、１つのショット領域に対する露光処理が開始された時点（ステップＳ２１）で所定のエネルギー目標値ＥＲ（０）が露光コントローラ２３からエキシマレーザ光源１に対して出力される。このエネルギー目標値に基づいた印加電圧Ｖ（１）が共振器１ａに供給され、１パルス目のレーザビームＬＢ（１）がエキシマレーザ光源１から射出されると（ステップＳ２２）、インテグレータセンサ２２でそのエネルギーＥ（１）が検出される（ステップＳ２３）。

この場合は、レーザビームＬＢ（１）のエネルギーＥ（１）は、エネルギー目標値ＥＲ（０）とほぼ一致する。インテグレータセンサ２２で検出されたエネルギーＥ（１）は、真のエネルギー目標値ＥＢ（１）よりも大きいので、露光コントローラ２３は、エネルギーＥ（１）とエネルギー目標値ＥＲ（０）との差、及び２パルス目の真のエネルギー目標値ＥＢ（２）を考慮して、エネルギー目標値ＥＲ（０）に所定のオフセットを加算したダミーのエネルギー値ＥＤ（１）を、インテグレータセンサ２２の検出結果としてエキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄに出力する（ステップＳ２４）。エネルギーコントローラ１ｄは、エネルギー目標値ＥＲ（０）と露光コントローラ２３からインテグレータセンサ２２の検出結果として出力されたエネルギー値ＥＤ（１）に基づいて、エネルギー目標値ＥＲ（０）とエネルギー値ＥＤ（１）との差が小さくなるように、共振器１ａに供給される印加電圧をＶ（１）からＶ（２）に変更し（ステップＳ２５）、その印加電圧Ｖ（２）で２パルス目のレーザビームＬＢ（２）を射出する（ステップＳ２６）。そして、２パルス目のレーザビームＬＢ（２）のエネルギーＥ（２）がインテグレータセンサ２２で検出される（ステップＳ２７）。

ここで、エキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄは、露光コントローラ２３から入力されたエネルギー値ＥＤ（１）に基づいて、２パルス目のレーザビームＬＢ２がエネルギー目標値ＥＲ（０）に近づくように共振器１ａに供給される印加電圧をＶ（１）からＶ（２）に変更しているが、実際には露光コントローラ２３からはインテグレータセンサ２２の検出結果として、エネルギー目標値ＥＲ（０）よりも大きいダミーのエネルギー値ＥＤ（１）が入力されているので、レーザビームＬＢ（１）のエネルギーＥ（１）よりも小さく、真のエネルギー目標値ＥＢ（２）とほぼ同じエネルギーを有するレーザビームＬＢ（２）がエキシマレーザ光源１から射出させることができる。次に、露光コントローラ２３は、エキシマレーザ光源１から真のエネルギー目標値ＥＢ（３）を有する３パルス目のレーザビームＬＢ（３）が射出されるようにダミーのエネルギー値ＥＤ（２）をインテグレータセンサ２２の検出結果としてエネルギーコントローラ１ｄへ出力する。

図７の例においては、３パルス目のレーザビームＬＢ（３）の真の目標値ＥＢ（３）は、２パルス目のレーザビームＬＢ（２）の真の目標値ＥＢ（２）よりも所定量Δだけ大きいので、エネルギー目標値ＥＲ（０）から所定量Δに対するオフセットを減じたダミーのエネルギー値ＥＤ（２）が、インテグレータセンサ２２の検出結果としてエキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄに入力される（ステップＳ２４）。エネルギーコントローラ１ｄは、露光コントローラ２３から入力されたエネルギー目標値ＥＲ（０）とエネルギー値ＥＤ（２）とに基づいて、エネルギー目標値ＥＲ（０）とエネルギー値ＥＤ（２）との差が小さくなるように、共振器１ａに供給される印加電圧をＶ（２）からＶ（３）に変更し（ステップＳ２５）、その印加電圧Ｖ（３）で３パルス目のレーザビームＬＢ（３）を射出する（ステップＳ２６）。そして、３パルス目のレーザビームＬＢ３のエネルギーＥ（３）がインテグレータセンサ２２で検出される（ステップＳ２７）。

ここで、エキシマレーザ光源１のエネルギーコントローラ１ｄは、露光コントローラ２３から入力されたエネルギー値ＥＤ（２）に基づいて、３パルス目のレーザビームＬＢ（３）がエネルギー目標値ＥＲ（０）に近づくように共振器１ａに供給される印加電圧をＶ（２）からＶ（３）に変更しているが、実際には露光コントローラ２３からはインテグレータセンサ２２の検出結果として、エネルギー目標値ＥＲ（０）よりも小さいダミーのエネルギー値ＥＤ（２）が入力されているので、レーザビームＬＢ（２）のエネルギー値Ｅ（２）よりも大きく、真のエネルギー目標値ＥＢ（３）とほぼ同じエネルギーＥ（３）を有するレーザビームＬＢ（３）をエキシマレーザ光源１から射出させることができる。以上のステップＳ２４〜ステップＳ２７の処理を繰り返すことによって、図７に示す通り、エキシマレーザ光源１から射出されるレーザビームＬＢ（ｎ）のエネルギーを真のエネルギー目標値ＥＢ（ｎ）に追従して徐々に高くすることができる。つまり、本実施形態においても、走査露光中におけるレーザビームＬＢのエネルギーを自在に変化させることができる。

以上説明した通り、本発明の第２実施形態においても走査露光中に積算露光量を自由に変化させることができる。従って、１つのショット領域内において部分的に積算露光量を変えることができ、１つのショット領域内のパターンの線幅均一性を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも本発明を適用することができる。ステップ・アンド・リピート方式の露光装置の場合には、ウェハＷの位置が固定されたままショット領域に複数のパルスが照射されるため、ショット領域内において部分的に積算露光量を異ならせることはないが、各々のショット領域に照射されるパルス照明光ＩＬの積算露光量を目標とする積算露光量にする上で極めて好適である。

また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。

また、本発明は、国際公開第９９／４９５０４号公報に開示されているような液浸法を用いる露光装置にも適用することができる。ここで、本発明は、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の何れの露光装置にも適用可能である。
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図８は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図９は、半導体デバイスの場合における、図８のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図９において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。

以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ２６）において、パルス毎のエネルギーが制御されたパルス照明光ＩＬでウェハＷが露光されるため、レチクルＲに形成された微細なパターンをウェハＷ上へ精確に転写することができるため、結果的に微細な線幅を有する高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。

本発明の第１実施形態による露光装置の構成を示すブロック図である。 レーザビームＬＢのエネルギー制御系を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による露光量制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態において、エネルギー目標値ＥＲ（ｎ）とｎパルス目のレーザビームＬＢ（ｎ）のエネルギーＥ（ｎ）との関係の一例を示す図である。 ショット領域毎のエネルギー目標値の変化の例を示す図である。 本発明の第２実施形態による露光量制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態において、真のエネルギー目標値、エネルギーコントローラ１ｄに入力されるダミーのエネルギー値、及びレーザビームのエネルギー（実際にインテグレータセンサで検出されたエネルギー）の関係の一例を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 半導体デバイスの場合における、図８のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。

符号の説明

１ 光源装置（エキシマレーザ光源）
５ フライアイレンズ（露光手段）
６ 開口絞り（露光手段）
７ ビームスプリッタ（露光手段）
８ａ 第１リレーレンズ（露光手段）
８ｂ 例２リレーレンズ（露光手段）
９ａ 固定視野絞り（露光手段）
９ｂ 可変視野絞り（露光手段）
１０ コンデンサレンズ（露光手段）
２２ インテグレータセンサ（検出装置）
２３ 露光コントローラ（露光量制御部）
ＥＸ 露光装置
ＬＢ レーザビーム（露光光）
ＰＬ 投影光学系（露光手段）
Ｒ レチクル（マスク）
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (11)

1. パルス状の露光光を射出する光源装置と、当該光源装置からの露光光でマスクを照明して当該マスクのパターンを基板上に露光する露光手段を備える露光本体部とを含んで構成される露光装置において、
   前記露光本体部は、前記光源装置から射出される前記露光光のエネルギーをパルス毎に検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果に基づいて、その後に、前記光源装置から射出される前記露光光のパルス毎のエネルギーを制御する露光量制御部と
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記露光量制御部は、前記検出装置の検出結果に基づいて、その後に、前記光源装置から射出される前記露光光のエネルギー目標値を求め、当該目標値を前記光源装置に対してパルス毎に出力することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記露光量制御部は、前記光源装置に対して先に出力した目標値と、当該目標値に基づいて射出された露光光の前記検出装置で検出されるエネルギーとの差に基づいて次の目標値を求め、当該目標値を前記光源装置に出力することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. 前記露光光と前記基板上の１つのショット領域とを相対的に移動することによって前記基板上の当該ショット領域が走査露光され、
   前記露光量制御部は、前記ショット領域の走査露光中に、前記基板上の１つの前記露光光のエネルギー目標値をパルス毎に前記光源装置に出力することによって、前記ショット領域内での前記露光光による積算露光量を部分的に異ならせることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の露光装置。
5. 前記露光量制御部は、前記基板上のショット領域毎に一定に定められた前記露光光のパルスエネルギーの基準目標値を予め前記光源装置に出力するとともに、該基準目標値に基づき前記光源装置から出力された露光光の前記検出装置で検出されたエネルギー検出値を前記光源装置にパルス毎に出力し、
   前記光源装置は、前記基準目標値と前記エネルギー検出値とに基づいて次のエネルギー目標値を決定して、次の露光光のパルスを射出するものであって、
   前記露光光と前記基板上の１つのショット領域とを相対的に移動しながら前記基板上の当該ショット領域を走査露光するときに、前記露光量制御部は、前記検出装置で検出されたエネルギー検出値に基づいて、前記基準目標値に所定のオフセットを加減して、該オフセットを加減した基準目標値をエネルギー検出値として前記光源装置に出力することによって、前記ショット領域内での前記露光光による積算露光量を部分的に異ならせることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
6. パルス状の露光光を射出する光源装置と、当該光源装置からの露光光でマスクを照明して当該マスクのパターンを基板上に露光する露光手段を備える露光本体部とを含んで構成される露光装置の露光量制御方法において、
   前記基板の露光中に、前記光源装置から射出される前記露光光のエネルギーをパルス毎に検出する検出ステップと、
   前記検出ステップの検出結果に基づいて、その後に、前記光源装置から射出される前記露光光のパルス毎のエネルギーを制御する制御信号を前記露光本体部から前記光源装置に対して出力する出力ステップと
   を含むことを特徴とする露光量制御方法。
7. 前記出力ステップは、前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記光源装置から射出される前記露光光のエネルギー目標値を求め、当該目標値を前記制御信号として前記光源装置に出力するステップであることを特徴とする請求項６記載の露光量制御方法。
8. 前記光源装置に対して先に出力した目標値と、当該目標値に基づいて射出された露光光の前記検出装置で検出されるエネルギーとに基づいて次の目標値を求める算出ステップを含み、
   前記出力ステップは、前記算出ステップで求められた前記目標値を次の目標値として前記光源装置に出力することを特徴とする請求項７記載の露光量制御方法。
9. 前記露光光と前記基板上の１つのショット領域とを相対的に移動することによって前記基板上の当該ショット領域を走査露光するときに、前記露光光のエネルギー目標値をパルス毎に前記光源装置に出力することによって、前記ショット領域内での前記露光光による積算露光量を部分的に異ならせることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の露光量制御方法。
10. 前記基板上のショット領域毎に一定に定められた前記露光光のパルスエネルギーの基準目標値を予め前記光源装置に出力する基準目標値出力ステップを更に含み、
    前記検出ステップは、前記基準目標値に基づいて射出された露光光のパルスのエネルギーを検出するステップであり、
    前記出力ステップは、前記検出されたエネルギーに対応するエネルギー検出値を、前記制御信号として前記光源装置に出力するステップであって、
    前記露光光と前記基板上の１つのショット領域とを相対的に移動しながら前記基板上の当該ショット領域を走査露光するときに、前記検出されたエネルギーに基づいて、前記基準目標値に所定のオフセットを加減して、当該オフセットが加減された基準目標値をエネルギー検出値として前記光源装置に出力することによって、前記ショット領域内での前記露光光による積算露光量を部分的に異ならせることを特徴とする請求項６記載の露光量制御方法。
11. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の露光装置、又は請求項６から請求項１０の何れか一項に記載の露光量制御方法を用いて前記光源装置からの露光光で前記マスクを照明して前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
    

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