JP3125307B2 - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents
Exposure apparatus and exposure methodInfo
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- JP3125307B2 JP3125307B2 JP03008616A JP861691A JP3125307B2 JP 3125307 B2 JP3125307 B2 JP 3125307B2 JP 03008616 A JP03008616 A JP 03008616A JP 861691 A JP861691 A JP 861691A JP 3125307 B2 JP3125307 B2 JP 3125307B2
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、部分ガス交換、ガス注
入等を必要とするエキシマレーザ等を露光光源とする半
導体素子製造用の露光装置(ステッパー等)に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus (such as a stepper) for manufacturing a semiconductor device using an excimer laser or the like which requires partial gas exchange, gas injection, or the like as an exposure light source.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体素子製造のフォトリソグラ
フィ工程で使われる露光装置においては、素子の高集積
化に伴って回路の最小パターン寸法も微細化しており、
露光用光源として従来主流であった水銀ランプに代わ
り、エキシマレーザを用いた露光装置が開発されてきて
いる。エキシマレーザと露光装置本体とは、電線または
光ファイバーのインターフェイスケーブルで結合され、
露光装置本体内のメインコンピューターのシーケンスに
従ってレーザを発光する方式が一般的である。インター
フェイスの信号としては、例えば露光装置本体からエキ
シマレーザへは発光トリガ、高電圧の充電開始、発振開
始、停止等を表わす信号、エキシマレーザから露光装置
本体へは発振スタンバイ完了、内部シャッターポジショ
ン、インターロック作動中等を表わす信号が挙げられ
る。2. Description of the Related Art In recent years, in an exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device, the minimum pattern size of a circuit has been reduced along with the high integration of the device.
An exposure apparatus using an excimer laser has been developed as a light source for exposure, instead of a mercury lamp that has conventionally been mainstream. The excimer laser and the exposure apparatus main body are connected by an electric wire or an optical fiber interface cable,
A method of emitting a laser according to a sequence of a main computer in an exposure apparatus main body is generally used. Interface signals include, for example, a light emission trigger from the exposure apparatus main body to the excimer laser, a signal indicating the start of high-voltage charging, oscillation start and stop, an oscillation standby completion from the excimer laser to the exposure apparatus main body, an internal shutter position, an A signal indicating that the lock operation is being performed is exemplified.
【0003】さて、この種の露光装置ではレーザ光がパ
ルス毎に±10%程度のばらつきを有している上、露光
面(レチクルまたはウエハ)上にはレーザ光の持つ可干
渉性による規則的な干渉パターン、さらに照明光学系内
の傷、ゴミ、面不良等によって生じる位相の異なった多
数の光束が重なった不規則な干渉パターン(スペック
ル)が発生し、これらにより露光面には照度むらが生じ
得る。上記2つの干渉パターン、特に規則的な干渉パタ
ーンは、フォトリソグラフィ工程におけるパターン線幅
のコントロールに重大な影響を与える。そこで、例えば
特開昭59−226317号公報、または特開平1−2
59533号公報に開示された手法と同等の手法で、規
則的な干渉パターンやスペックル(以下、まとめて干渉
パターンと呼ぶ)を平滑化することも考えられている。
上記公報に開示された干渉パターンの平滑化(インコヒ
ーレント化)は、振動ミラー(ガルバノミラー、ポリゴ
ンミラー)によってレーザ光を一定周期で一次元または
二次元移動(ラスタースキャン)させて、空間的にコヒ
ーレンシィを低減させていくものである。つまり、1パ
ルス毎に照度均一化手段(オプチカルインテグレータ)
へのレーザ光の入射角を変化させることによって、干渉
パターンをレチクル上で1パルス毎に移動させ、最終的
に干渉パターンを平滑化する、換言すれば照度均一性を
高めるものである。この際、振動ミラーによる一次元ま
たは二次元走査に同期させて複数のパルスを照射するこ
とになる。通常、エキシマレーザの発振パルス幅は20
nsec程度と極めて短いため、振動ミラーを10Hz程度で
振動させたとしても、エキシマレーザの1パルス中、振
動ミラーは恰も静止しているように振る舞う。In this type of exposure apparatus, the laser light has a variation of about ± 10% for each pulse, and the exposure surface (reticle or wafer) is regularly arranged due to the coherence of the laser light. Interference patterns (speckles) resulting from the superposition of a large number of light beams having different phases caused by scratches, dust, surface defects, etc. in the illumination optical system. Can occur. The above two interference patterns, particularly regular interference patterns, have a significant effect on controlling the pattern line width in the photolithography process. Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-226317 or Japanese Patent Application Laid-Open
It is also considered to smooth regular interference patterns and speckles (hereinafter collectively referred to as interference patterns) by a method equivalent to the method disclosed in Japanese Patent No. 59533.
The smoothing (incoherent) of the interference pattern disclosed in the above publication is performed by moving a laser beam one-dimensionally or two-dimensionally (raster scan) at a constant period by a vibrating mirror (galvano mirror, polygon mirror), and spatially. This is to reduce coherency. In other words, illuminance equalization means for each pulse (optical integrator)
By changing the incident angle of the laser beam on the reticle, the interference pattern is moved on a reticle every pulse, and finally the interference pattern is smoothed, in other words, the illuminance uniformity is improved. At this time, a plurality of pulses are emitted in synchronization with one-dimensional or two-dimensional scanning by the vibrating mirror. Usually, the oscillation pulse width of an excimer laser is 20
Since the vibration mirror is extremely short at about nsec, even if the vibration mirror is vibrated at about 10 Hz, the vibration mirror behaves as if it is stationary during one pulse of the excimer laser.
【0004】従って、複数パルスによる干渉パターンの
平滑化(照度均一化)と所望の露光量制御精度とを達成
するためには、(1) 露光中は1パルス当たりのエネルギ
ー量をほぼ一定に保つこと、(2) 振動ミラーによる一次
元又は二次元走査におけるミラー振動半周期の整数倍の
パルス数にて目標露光量を得ることが重要となる。とこ
ろで、レーザ光源には短期的、長期的にレーザ密度の低
下現象もある。このレーザ密度の低下現象はガスレーザ
において顕著であり、チャンバー内部に密封された活性
媒質の混合ガスの劣化に伴って出力の低下が起こる。例
えばエキシマレーザは、フッ素等のハロゲンガス、クリ
プトン、アルゴン等の不活性ガス、及びヘリウム、ネオ
ン等の希ガスの3種の混合ガスをレーザチャンバーに封
入し、チャンバー内の放電によりハロゲンガスと不活性
ガスとが反応してレーザ光を放出するが、レーザ光放出
を繰り返すうち、ハロゲンガスがチャンバー内に発生す
る不純物と結合したり、チャンバーの内側に付着したり
するため、ハロゲンガスの濃度が低下してレーザ光のパ
ルスエネルギーが低下してしまう。一般に、エキシマレ
ーザ光源に対する印加電圧(または充電電圧)と、その
印加電圧のもとで射出される露光パルスのエネルギー量
との関係に経時的な変化、例えば活性媒質の混合ガスの
劣化(ハロゲンガスの濃度低下)に伴ってレーザ光源の
出力が低下すると、上記関係から次に射出すべきパルス
エネルギー量に対応する印加電圧を決定しても、所望の
発振エネルギー量を得ることができなかった。Accordingly, in order to achieve the smoothing of the interference pattern by a plurality of pulses (uniform illuminance) and the desired accuracy of exposure amount control, (1) the energy amount per pulse is kept substantially constant during exposure. (2) It is important to obtain the target exposure with an integral number of pulses of a half cycle of the mirror vibration in one-dimensional or two-dimensional scanning by the vibrating mirror. By the way, the laser light source also has a phenomenon that the laser density decreases in a short term and a long term. This phenomenon of a decrease in laser density is remarkable in a gas laser, and the output decreases with the deterioration of the mixed gas of the active medium sealed in the chamber. For example, an excimer laser encloses three kinds of mixed gas of a halogen gas such as fluorine, an inert gas such as krypton and argon, and a rare gas such as helium and neon in a laser chamber, and discharges the halogen gas and the inert gas by discharge in the chamber. The active gas reacts with the active gas and emits laser light.As the laser light is emitted repeatedly, the halogen gas is combined with impurities generated in the chamber or adheres to the inside of the chamber. As a result, the pulse energy of the laser light decreases. In general, the relationship between the applied voltage (or charging voltage) applied to an excimer laser light source and the energy amount of an exposure pulse emitted under the applied voltage changes over time, for example, deterioration of a mixed gas of an active medium (halogen gas). When the output of the laser light source decreases with the decrease in the density, the desired oscillation energy cannot be obtained even if the applied voltage corresponding to the pulse energy to be emitted next is determined from the above relationship.
【0005】通常、レーザ光源には印加電圧一定モード
とエネルギー量一定モードとがある。特にエネルギー量
一定モードにおいてハロゲンガスの濃度低下等による出
力低下が生じた場合には、従来よりレーザ光の一部を受
光してそのエネルギー量を検出し、この検出値を印加電
圧にフィードバックすることによって、チャンバー内部
の2枚の電極間の印加電圧を徐々に増加させていき、出
力の低下を少なくするような工夫がなされている。とこ
ろが、印加電圧には上限があるため、印加電圧が上限に
達した際には、ハロゲンガス注入(HI:HalogenInject
ion) 動作を行って、ハロゲンガス濃度を適正値に戻
し、印加電圧を下げる必要があった。また、HI動作を
繰り返すうち、レーザチャンバー内の不純物が増加する
ので、HI動作を実行しても、ハロゲンガスがこれら不
純物と結合し、ガス濃度の低下により印加電圧が上昇す
ることになる。この結果、HI動作の周期が徐々に短く
なり、印加電圧が上限値近傍にあるにもかかわらず、パ
ルスエネルギー量は徐々に低下していってしまう。従っ
て、HI動作の効果がなくなった場合、または所定の条
件まで低下した場合、3種の混合ガスを部分的に入れ換
える、いわゆる部分ガス交換(PGR:Partial GasRepl
acement)動作を実行する必要があった。尚、PGR動
作が再度必要となるまでは、先のHI動作を繰り返し実
行している。以上のHI動作、PGR動作はエキシマレ
ーザ光源内の制御プロセッサーの指令でほぼ自動的に行
なわれていた。Generally, laser light sources include a constant applied voltage mode and a constant energy amount mode. In particular, when the output decreases due to a decrease in the concentration of halogen gas, etc. in the constant energy mode, it is necessary to receive part of the laser beam, detect the energy amount, and feed back the detected value to the applied voltage. Thus, a device has been devised so as to gradually increase the applied voltage between two electrodes inside the chamber and reduce the decrease in output. However, since the applied voltage has an upper limit, when the applied voltage reaches the upper limit, halogen gas injection (HI: Halogen Injection) is performed.
ion) operation to return the halogen gas concentration to an appropriate value and reduce the applied voltage. In addition, the impurities in the laser chamber increase while the HI operation is repeated. Therefore, even if the HI operation is performed, the halogen gas is combined with these impurities, and the applied voltage increases due to a decrease in the gas concentration. As a result, the cycle of the HI operation is gradually shortened, and the pulse energy amount is gradually reduced even though the applied voltage is near the upper limit. Therefore, when the effect of the HI operation is lost or reduced to a predetermined condition, so-called partial gas exchange (PGR: Partial Gas Repl
acement) needed to perform the action. Note that the above HI operation is repeatedly executed until the PGR operation is required again. The above-described HI operation and PGR operation were almost automatically performed by a command from a control processor in the excimer laser light source.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の露光装置においては、エキシマレーザ光源を
エネルギー量一定モードで発振させることにより常にほ
ぼ一定の発振エネルギー量は得られるが、所定のエネル
ギー量制御範囲の全域で所望の発振エネルギー量(すな
わち、その発振エネルギー量に対応する印加電圧)を得
ることはできない。換言すれば、パルス毎に正確な発振
エネルギー量の微調整を行えず、高精度な露光量制御を
達成することができずに歩留り等が低下するという問題
点があった。さらに、HI動作、PGR動作が専らレー
ザ光源側で単独に制御されているため、ステップアンド
リピート方式でウエハを露光していく時に、1つのショ
ット領域の露光中(通常数十パルス以上が必要)にHI
動作、PGR動作が非同期に実行されると、当該ショッ
ト、さらには次ショットの露光に大きなダメージを与え
る可能性がある。However, in the conventional exposure apparatus as described above, a substantially constant oscillation energy can always be obtained by oscillating the excimer laser light source in the constant energy mode. It is impossible to obtain a desired oscillation energy amount (that is, an applied voltage corresponding to the oscillation energy amount) in the entire control range. In other words, there is a problem in that fine adjustment of the oscillation energy amount cannot be accurately performed for each pulse, and high-precision exposure amount control cannot be achieved, thereby lowering the yield and the like. Furthermore, since the HI operation and the PGR operation are exclusively controlled by the laser light source alone, during exposure of one shot area during exposure of a wafer by the step-and-repeat method (typically several tens or more pulses are required) HI
If the operation and the PGR operation are performed asynchronously, there is a possibility that the shot and the next shot will be significantly damaged.
【0007】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、部分ガス交換、ガス注入等を必要とするレーザ光源
を使用する露光装置において、高精度な露光量制御を達
成でき、ガス注入等を要因とした歩留りの低下も防止す
ることを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points. In an exposure apparatus using a laser light source requiring partial gas exchange, gas injection, etc., highly accurate exposure amount control can be achieved. It is intended to prevent a decrease in yield due to factors such as the above.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本発明においては、部分ガス交換、もしくはガス注
入を必要とし、発振のたびに所定の範囲内でエネルギー
変動を伴うパルス光を射出するエキシマレーザ光源1
と、レーザ光源に対する印加電圧を調整する手段〔印加
電圧制御部11〕とを備え、調整手段により所定のエネ
ルギー量に制御された複数のパルス光をレチクルRに照
射することによって、レチクルRに形成されたパターン
を所定の露光量で感応基板〔ウエハW〕上に露光する装
置において、感応基板に対する露光状態に対応して、レ
ーザ光源の部分ガス交換、もしくはガス注入の要否に対
応した信号〔要求信号SA及び禁止信号SB〕を出力す
る第1の制御手段〔主制御系9〕と;レーザ光源の発振
状態に対応して、部分ガス交換、もしくはガス注入の要
否に対応した信号〔要求信号LA及び禁止信号LB〕を
発生するとともに、この発生した信号と第1の制御手段
から入力した信号とに基づいて、レーザ光源の部分ガス
交換、もしくはガス注入の時期を検知して実行する第2
の制御手段〔制御系25〕と;レーザ光源への印加電圧
と、この印加電圧のもとでレーザ光源から射出されるパ
ルス光のレチクルまたはウエハ上でのエネルギー量との
関係に関する情報を格納する記憶手段〔メモリ7〕と;
レーザ光源から実際に射出されたパルス光のレチクルま
たはウエハ上でのエネルギー量を検出するエネルギー量
計測手段〔受光素子4及び光量モニター部5〕と;所定
の単位パルス数、もしくは単位時間毎、または部分ガス
交換、もしくはガス注入が実行されるたびに、レーザ光
源に与えられた印加電圧とエネルギー量計測手段にて検
出されたエネルギー量とに基づいて記憶手段に格納され
た上記情報を更新する演算手段〔演算器6〕と;この更
新された情報に基づいて、次に射出すべきパルス光のエ
ネルギー量に対応するレーザ光源への印加電圧を決定す
る決定手段〔演算器6〕とを設ける。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention requires partial gas exchange or gas injection, and emits pulsed light with energy fluctuation within a predetermined range every time oscillation occurs. Excimer laser light source 1
And a means for adjusting the applied voltage to the laser light source (applied voltage control unit 11). In an apparatus for exposing the formed pattern on a sensitive substrate [wafer W] with a predetermined exposure amount, a signal corresponding to the necessity of partial gas exchange of a laser light source or gas injection [ A first control means [main control system 9] for outputting a request signal SA and a prohibition signal SB]; a signal [request corresponding to the necessity of partial gas exchange or gas injection according to the oscillation state of the laser light source] Signal LA and prohibition signal LB], and based on the generated signal and the signal input from the first control means, perform partial gas exchange or gas Second executing the timing of injection by detecting
And control information [control system 25] for storing information relating to the relationship between the voltage applied to the laser light source and the amount of energy of the pulse light emitted from the laser light source under this applied voltage on the reticle or wafer. Storage means [memory 7];
Energy amount measuring means [light receiving element 4 and light amount monitoring unit 5] for detecting the amount of energy of the pulse light actually emitted from the laser light source on the reticle or wafer; and at a predetermined unit pulse number or unit time, or An operation for updating the information stored in the storage unit based on the applied voltage applied to the laser light source and the energy amount detected by the energy amount measurement unit each time partial gas exchange or gas injection is performed. Means [arithmetic unit 6]; and deciding means [arithmetic unit 6] for determining an applied voltage to the laser light source corresponding to the energy amount of the pulse light to be emitted next based on this updated information.
【0009】[0009]
【作用】本発明においては、少なくとも1つのショット
領域の露光中に、レーザ光源側での非同期な部分ガス交
換、ガス注入によって引き起こされるレーザ出力の変動
を避けるため、レーザ光源の発振状態と感応基板に対す
る露光状態とに対応して、レーザ光源と露光装置本体と
の各々に、上記動作の要求条件と禁止条件とを持たせ、
2つの要求条件の少なくとも一方が満たされ、かつ2つ
の禁止条件がともに満たされていない時のみ、上記動作
を実行するように、露光装置本体との連携でレーザ光源
を協調制御する。さらに、露光量制御のために1パルス
毎にレーザ光源への印加電圧を制御するにあたって、レ
ーザ光源に対する印加電圧(またはエネルギー発振時の
実際の充電電圧)とパルスエネルギー量とに関するデー
タを、単位パルス数もしくは単位時間毎、または部分ガ
ス交換もしくはガス注入動作が実行されるたびに取り込
み、予め記憶手段に格納された印加電圧とパルスエネル
ギー量との関係式を逐次更新していくこととした。In the present invention, during exposure of at least one shot area, the oscillation state of the laser light source and the sensitive substrate are avoided in order to avoid fluctuations in laser output caused by asynchronous partial gas exchange and gas injection on the laser light source side. Corresponding to the exposure state with respect to each of the laser light source and the exposure apparatus body, having the required conditions and the prohibited conditions of the above operation,
The laser light source is cooperatively controlled with the exposure apparatus main body so that the above operation is performed only when at least one of the two required conditions is satisfied and the two prohibition conditions are not both satisfied. Further, in controlling the applied voltage to the laser light source for each pulse for controlling the exposure amount, data on the applied voltage to the laser light source (or the actual charging voltage at the time of energy oscillation) and the pulse energy amount are stored in a unit pulse. The relational expression between the applied voltage and the pulse energy amount stored in the storage means in advance is taken in every several or unit time, or every time the partial gas exchange or the gas injection operation is executed, and is sequentially updated.
【0010】このため、1つのショット領域の露光中は
部分ガス交換、ガス注入動作の実行を避けることができ
るとともに、印加電圧とパルスエネルギー量との関係が
経時変化を起こしても、それを表現する関係式は経時変
化に応じて適宜更新されるので、常に良好な露光量制御
を達成することが可能になる。Therefore, during the exposure of one shot area, the execution of the partial gas exchange and gas injection operations can be avoided, and even if the relationship between the applied voltage and the pulse energy amount changes over time, it is expressed. Since the relational expression is appropriately updated in accordance with the change with time, it is possible to always achieve good exposure amount control.
【0011】[0011]
【実施例】図1は本発明の実施例による露光装置の概略
的な構成を示す斜視図、図2は図1に示した露光装置の
制御系のブロック図である。以下、図1及び図2を参照
して本実施例の装置の構成について説明する。図1にお
いて、エキシマレーザ光源1はその内部に希ガスハライ
ド等の混合ガスが封入されたレーザチャンバー、レーザ
チャンバーを挟んで両端に配置されるフロントミラー
(半透過性)とリアミラー、2枚の共振ミラーの間の一
部に配置される波長狭帯化のための波長選択素子(回折
格子、プリズム、エタロン等)、発振波長の絶対値をモ
ニターするための分光器、レーザパワーのモニター用の
ディテクター、及びシャッターSH等を有し、安定共振
器を持つレーザ光源として構成されている。そして、レ
ーザ光の光軸に沿って平行に設けられた2枚の電極間に
高電圧の放電を起こすことにより、レジスト層を感光す
るような波長の遠紫外光、例えばKrFエキシマレーザ
光(波長248nm)を発振する。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system of the exposure apparatus shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, an excimer laser light source 1 has a laser chamber in which a mixed gas such as a rare gas halide is sealed, a front mirror (semi-transmissive) and a rear mirror disposed at both ends of the laser chamber with the two resonators. A wavelength selection element (diffraction grating, prism, etalon, etc.) for narrowing the wavelength band, a spectroscope for monitoring the absolute value of the oscillation wavelength, and a detector for monitoring the laser power , A shutter SH and the like, and is configured as a laser light source having a stable resonator. Then, a high-voltage discharge is generated between two electrodes provided in parallel along the optical axis of the laser light, so that a deep ultraviolet light having a wavelength such that the resist layer is exposed, for example, a KrF excimer laser light (wavelength 248 nm).
【0012】エキシマレーザ光源1に対するPGR動
作、HI動作は制御系25(本発明の第2の制御手段)
によって行われるが、本実施例では制御系25のみによ
る単独制御は行わず、露光装置本体(主制御系9)との
連携で協調制御するようになっている。ここで、図2に
示すようにトリガ制御部10はエキシマレーザ光源1に
て必要な所定の充電時間が経過した後、外部トリガパル
スをエキシマレーザ光源1に送ってその発振(パルス
数、発振間隔等)を制御する。印加電圧制御部11は、
エキシマレーザ光源1の高圧放電電圧(印加電圧に対
応)を制御するものであって、主制御系9からの指令に
応じて印加電圧を変化することで、次に照射すべきパル
ス光のエネルギー量の微調整を行う。ガス供給制御部2
4は、エキシマレーザ光源1に対するPGR動作、HI
動作の実行を制御するものであるが、上記の如く露光装
置本体との連携で協調制御する。以上のトリガ制御部1
0、印加電圧制御部11及びガス供給制御部24によっ
て制御系25(図1)が構成されており、制御系25は
エキシマレーザ光源1の波長安定化のための制御等もあ
わせて行う。The PGR operation and the HI operation for the excimer laser light source 1 are controlled by a control system 25 (second control means of the present invention).
However, in the present embodiment, independent control is not performed only by the control system 25, and cooperative control is performed in cooperation with the exposure apparatus main body (main control system 9). Here, as shown in FIG. 2, after a predetermined charging time required in the excimer laser light source 1 has elapsed, the trigger control unit 10 sends an external trigger pulse to the excimer laser light source 1 and oscillates (pulse number, oscillation interval). Control). The applied voltage control unit 11
The high-voltage discharge voltage (corresponding to the applied voltage) of the excimer laser light source 1 is controlled. By changing the applied voltage in accordance with a command from the main control system 9, the energy amount of the pulse light to be irradiated next is changed. Fine adjustment of. Gas supply control unit 2
4 is a PGR operation for the excimer laser light source 1 and HI
The execution of the operation is controlled, and the cooperative control is performed in cooperation with the exposure apparatus main body as described above. The above trigger control unit 1
A control system 25 (FIG. 1) is configured by 0, the applied voltage control unit 11 and the gas supply control unit 24, and the control system 25 also performs control for stabilizing the wavelength of the excimer laser light source 1.
【0013】さて、エキシマレーザ光源1から射出され
るレーザビームExBは、2枚の電極の配置形状に応じ
た矩形断面、すなわちビーム断面の縦横比が1/2〜1
/5程度の長方形となっている。そこで、レーザビーム
ExBは可動ミラーM1 、固定ミラーM2 を介して2組
(凹凸)のシリンドリカルレンズを組み合わせたビーム
エクスパンダー14(ビーム断面形状変換光学系)に入
射し、ここで所定の断面形状、サイズに成形される。つ
まり、ビームエクスパンダー14はレーザビームの短手
方向の幅を拡大し、ビーム断面をほぼ正方形に変換して
射出する。The laser beam ExB emitted from the excimer laser light source 1 has a rectangular cross section corresponding to the arrangement of the two electrodes, that is, an aspect ratio of the beam cross section of 1/2 to 1.
It is a rectangle of about / 5. Therefore, the laser beam ExB is incident on the beam expander 14 (beam cross-sectional shape conversion optical system) combining two sets (concavities and convexities) of cylindrical lenses via the movable mirror M 1 and the fixed mirror M 2 , where a predetermined cross section is formed. Shaped and shaped. That is, the beam expander 14 enlarges the width of the laser beam in the lateral direction, converts the beam cross section into a substantially square shape, and emits the beam.
【0014】さらに、ビームエクスパンダー14からの
射出ビームは減光部15に入射し、ここでビーム光量
(エネルギー)が0%(完全透過)から100%(完全
遮光)の間で連続的、もしくは段階的に減衰させられ
る。図2に示すように、減光部15は減光制御部12に
よってその減光率(透過率)が所定値に制御される。
尚、後述するように減光部15の減光率は、レチクル
R、またはウエハW上に生じる干渉パターンを平滑化す
るために必要なパルス数Nspと、ウエハWへ与えられる
積算光量を所望の露光量制御精度で制御するために必要
なパルス数Ne とから定められる実際のパターン露光に
必要なパルス数Nexp 、及び適正露光量から決定される
ものである。Further, the beam emitted from the beam expander 14 is incident on the dimming unit 15, where the light intensity (energy) is continuously between 0% (complete transmission) and 100% (complete light shielding), or It is attenuated stepwise. As shown in FIG. 2, the dimming unit 15 controls the dimming rate (transmittance) to a predetermined value by the dimming control unit 12.
As will be described later, the dimming rate of the dimming unit 15 is determined by a desired number of pulses Nsp for smoothing an interference pattern generated on the reticle R or the wafer W and an integrated light amount given to the wafer W. This is determined from the pulse number Nexp required for actual pattern exposure determined from the pulse number Ne required for control with the exposure amount control accuracy, and the appropriate exposure amount.
【0015】ここで、例えば減光部15の減光率が離散
的な6段階に設定されるものとすると、その減光率は露
光開始前にパルス数Nexp 及び適正露光量に基づいて選
択され、少なくとも1つのショットの露光中に別の値に
変更されることはない。換言すれば、減光部15はウエ
ハWへの露光条件(例えば、レジストの感度特性に応じ
た1ショット当たりの適正露光量)に変化がない限り、
常に全てのパルス光の光量を所定の減光率で一律に減衰
させるものであって、応答速度(減光率の切替速度)が
比較的低い光量調整機構で構わないことになる。Here, for example, if the dimming rate of the dimming section 15 is set to six discrete steps, the dimming rate is selected based on the pulse number Nexp and the proper exposure amount before the start of exposure. , During exposure of at least one shot. In other words, the dimming unit 15 does not change the exposure condition for the wafer W (for example, an appropriate exposure amount per shot according to the sensitivity characteristic of the resist).
The light amount of all the pulse lights is always attenuated uniformly at a predetermined light reduction rate, and a light amount adjustment mechanism having a relatively low response speed (light reduction rate switching speed) may be used.
【0016】本実施例で使用するのに好適な減光部15
は、例えばターレット板に6種の減衰率(透過率)の異
なるメッシュフィルターを取付け、このターレット板を
回転させる方式が採用される。図3は減光部15として
の回転ターレット板16と6種類のメッシュフィルター
16a〜16fとの構造の一例を示すもので、フィルタ
ー16aは単なる開口(透明)部であり、減衰率0%
(すなわち透過率100%)に定められている。各フィ
ルター16a〜16fは回転ターレット板16の回転軸
を中心とする円に沿った6ケ所に、約60°おきに配置
され、いずれか1つのフィルターがビームエキスバンダ
ー14からのほぼ正方形なレーザビームExBの光路中
に位置するように構成されている。A light reduction unit 15 suitable for use in the present embodiment.
For example, a method is used in which six types of mesh filters having different attenuation rates (transmittances) are attached to a turret plate and the turret plate is rotated. FIG. 3 shows an example of the structure of the rotating turret plate 16 as the light reduction unit 15 and the six types of mesh filters 16a to 16f.
(That is, 100% transmittance). Each of the filters 16a to 16f is arranged at about six positions along a circle centered on the rotation axis of the rotating turret plate 16 at approximately 60 ° intervals. It is configured to be located in the optical path of ExB.
【0017】図4は、図3に示した回転ターレット板1
6の回転量と透過率との関係を示するものである。ここ
では、フィルター16aがレーザビームの光路中に位置
する時の回転量を零とし、図3において紙面内で反時計
回りに回転ターレット板16を回転させたものとして示
している。図4では回転ターレット板16を約60°
(π/3)ずつ回転させると、所定の割合でレーザビー
ムが減光される。尚、回転量が2π(360°または0
°)の時はフィルター16aが選ばれるため、透過率は
100%になる。FIG. 4 shows the rotary turret plate 1 shown in FIG.
6 shows the relationship between the rotation amount and the transmittance. Here, the amount of rotation when the filter 16a is positioned in the optical path of the laser beam is set to zero, and the rotary turret plate 16 is rotated counterclockwise in FIG. In FIG. 4, the rotating turret plate 16 is set at about 60 °.
When rotated by (π / 3), the laser beam is dimmed at a predetermined rate. Note that the rotation amount is 2π (360 ° or 0 °).
In the case of (°), since the filter 16a is selected, the transmittance becomes 100%.
【0018】ここで、回転ターレット板16に取り付け
る減光素子としては、メッシュフィルター以外のものと
して、異なる透過率を持った誘電体ミラーでも構わな
い。また、2組の回転ターレット板16を一定の間隔を
おいて相対回転可能に設け、例えば第1回転ターレット
板の減光素子の透過率を100%,90%,80%,7
0%,60%,50%とし、第2回転ターレット板の減
光素子の透過率を100%,40%,30%,20%,
10%,5%に設定すれば、両者の組合せで、計36通
りの透過率が実現できる。Here, as the dimming element attached to the rotating turret plate 16, a dielectric mirror having a different transmittance may be used other than the mesh filter. Further, two sets of rotating turret plates 16 are provided so as to be relatively rotatable at a predetermined interval, and for example, the transmittance of the dimming element of the first rotating turret plate is set to 100%, 90%, 80%, 7%.
0%, 60%, and 50%, and the transmittance of the dimming element of the second rotating turret plate is 100%, 40%, 30%, 20%,
If they are set to 10% and 5%, a total of 36 different transmittances can be realized by a combination of the two.
【0019】尚、減光部15として所定の短形アパーチ
ャとズームレンズ系とを組み合わせて、ズーム比やアパ
ーチャー径を変えることで連続的に減光を行う方式、2
枚のガラス板(石英等)を所定間隔で略平行に保持し
た、所謂エタロンを回転させる方式、2枚の位相格子若
しくは明暗格子を相対的に移動させる方式、或いは露光
光として直線偏光のレーザ光を用いる場合には偏光板を
回転させる方式等を採用しても構わない。It is to be noted that a predetermined short aperture and a zoom lens system are combined as the dimming unit 15 to continuously dimm the light by changing the zoom ratio and the aperture diameter.
A method of rotating a so-called etalon in which two glass plates (quartz or the like) are held substantially in parallel at a predetermined interval, a method of relatively moving two phase gratings or light and dark gratings, or a linearly polarized laser beam as exposure light When using a method, a method of rotating a polarizing plate or the like may be adopted.
【0020】図1の説明に戻って、減光部15において
所定の減衰を受けたほぼ平行なビームは、干渉パターン
を平滑化する干渉パターン低減部材としての揺動ミラー
M3 で反射された後、微小な角度で一次元(または二次
元)に振れる振動ビームとなって、オプチカルインテグ
レータとして機能するフライアイレンズ19に入射す
る。揺動ミラーM3 (ガルバノミラー、ポリゴンミラー
等)は、アクチュエータ(例えばピエゾ素子)等から成
る駆動部MTによって所定角度内で一次元(又は二次
元)に振動され、1パルス毎にフライアイレンズ19へ
のレーザビームの入射角を変化させることで、干渉パタ
ーンをレチクル上で一次元(又は二次元)移動させて最
終的に平滑化する、換言すれば照度均一性を高めるもの
である。[0020] Returning to the description of FIG. 1, the substantially parallel beam subjected to a predetermined attenuation in the light reducing portion 15, after being reflected by the oscillating mirror M 3 as an interference pattern reducing member for smoothing an interference pattern Then, a vibrating beam that swings one-dimensionally (or two-dimensionally) at a small angle is incident on the fly-eye lens 19 that functions as an optical integrator. The oscillating mirror M 3 (galvanometer mirror, polygon mirror, etc.) is vibrated one-dimensionally (or two-dimensionally) within a predetermined angle by a driving unit MT including an actuator (for example, a piezo element), and a fly-eye lens is provided for each pulse. By changing the angle of incidence of the laser beam on the reticle 19, the interference pattern is moved one-dimensionally (or two-dimensionally) on the reticle and finally smoothed, in other words, the illuminance uniformity is improved.
【0021】従って、フライアイレンズ19に入射する
レーザビームは、そのフライアイレンズ19に入射面に
おける入射角が時々刻々変化する。ここで、フライアイ
レンズ19は複数本のロッド状のエレメントレンズを束
ねたもので、その射出端にはエレメントレンズの数だけ
2次光源像(ここではレーザビームの部分光束の夫々の
集光スポット)が形成されることになる。Therefore, the angle of incidence of the laser beam incident on the fly-eye lens 19 at the plane of incidence on the fly-eye lens 19 changes every moment. Here, the fly-eye lens 19 is formed by bundling a plurality of rod-shaped element lenses, and the exit end thereof has as many secondary light source images as the number of element lenses (here, the respective condensed spots of the partial luminous flux of the laser beam). ) Is formed.
【0022】図5はフライアイレンズ19の入射ビーム
と2次光源像(スポット光)との関係を示し、特開昭5
9−226317号公報に開示された原理に従う模式的
な説明図である。フライアイレンズ19の各ロッドレン
ズ19aは、両端に凸球面が形成された石英ガラスの四
角柱である。光軸AXと平行にビームLBb(平行光
束)がフライアイレンズ19に入射すると、フライアイ
レンズ19の各ロッドレンズ19aの射出端、または射
出端から所定量だけ空気中に出た位置には、スポット光
SPb が集光する。このスポット光SPbは図5では1
つのロッドレンズのみについて表したが、実際にはビー
ムLBbが照射されるロッドレンズの全ての射出側に形
成されることになる。しかも、ビームLBbに対して各
スポット光SPbは、ロッドレンズの射出面のほぼ中心
に集光される。一方、光軸AXに対して右方に傾いた平
行なビームLBcがフライアイレンズ19に入射する
と、各ロッドレンズ19aの射出面の左側にスポット光
SPcとして集光される。同様に、光軸AXに対して左
方に傾いた平行なビームLBaは、ロッドレンズ19a
の射出面の右側にスポット光SPaとして集光される。
従って、干渉パターン制御部13による平行ビームの一
次元の振動によって、フライアイレンズ19の射出側に
生じる複数のスポット光の全てが、フライアイレンズ1
9(光軸AX)に対して一方向に同時に往復移動するこ
とになる。FIG. 5 shows the relationship between the incident beam of the fly-eye lens 19 and the secondary light source image (spot light).
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram according to the principle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-226317. Each rod lens 19a of the fly-eye lens 19 is a quadrangular prism made of quartz glass having convex spherical surfaces formed at both ends. When the beam LBb (parallel light beam) is incident on the fly-eye lens 19 in parallel with the optical axis AX, the exit end of each rod lens 19a of the fly-eye lens 19, or a position where a predetermined amount of the light exits from the exit end into the air, The spot light SPb is collected. This spot light SPb is 1 in FIG.
Although only one rod lens is shown, the beam LBb is actually formed on all the exit sides of the irradiated rod lens. Moreover, each spot light SPb is focused on the beam LBb substantially at the center of the exit surface of the rod lens. On the other hand, when the parallel beam LBc inclined rightward with respect to the optical axis AX enters the fly-eye lens 19, it is collected as a spot light SPc on the left side of the exit surface of each rod lens 19a. Similarly, the parallel beam LBa inclined leftward with respect to the optical axis AX is transmitted to the rod lens 19a.
Is condensed as spot light SPa on the right side of the exit surface of.
Therefore, all of the plurality of spot lights generated on the exit side of the fly-eye lens 19 by the one-dimensional vibration of the parallel beam by the interference pattern
9 (optical axis AX) in one direction.
【0023】こうして、フライアイレンズ19の射出側
にできた各スポット光を成す複数のビームは、図1に示
すようにビームスプリッターBS1 、BS2 を透過し、
コンデンサーレンズ系21によってレチクルブラインド
(照明視野絞り)RB上でほぼ一様な強度分布となるよ
うに重ね合わされる。レチクルブラインドRBを通った
レーザビームはレンズ系22、固定ミラーM4 、コンデ
ンサーレンズCL、及び固定ミラー2を介してレチクル
Rの回路パターン領域をほぼ均一な照度分布で照明す
る。ここで、レチクルブラインドRBはレンズ系22と
コンデンサーレンズCLとによって、レチクルRと共役
になっている。レチクルRは専用のレチクルアライメン
ト系30X、30Yによって装置本体に対してX、Y、
θ方向に位置決めされている。As described above, a plurality of beams forming each spot light formed on the exit side of the fly-eye lens 19 pass through the beam splitters BS 1 and BS 2 as shown in FIG.
The condenser lens system 21 overlaps the reticle blind (illumination field stop) RB so as to have a substantially uniform intensity distribution. The laser beam having passed through the reticle blind RB illuminates the circuit pattern area of the reticle R with a substantially uniform illuminance distribution via the lens system 22, the fixed mirror M 4 , the condenser lens CL, and the fixed mirror 2. Here, the reticle blind RB is conjugated with the reticle R by the lens system 22 and the condenser lens CL. The reticle R is moved to the main body of the apparatus by dedicated reticle alignment systems 30X and 30Y.
It is positioned in the θ direction.
【0024】以上のように、揺動ミラーM3 はフライア
イレンズ19に入射するビームを振動させることによ
り、レチクル面またはウエハ面に生じる干渉縞を微小量
移動させ、露光完了時においては、結果的にレジスト層
に転写された明暗縞を平滑化し、干渉縞のビジビリティ
を低減させるものである。尚、本実施例では干渉パター
ンを平滑化するにあたって、フライアイレンズ19に入
射するレーザ光を振動させているが、この他に例えば回
転拡散板をパルス光の発光に同期して回転させる構成と
しても良い。As described above, the oscillating mirror M 3 oscillates the beam incident on the fly-eye lens 19 to move the interference fringes generated on the reticle surface or wafer surface by a very small amount. This is intended to smooth the light and dark fringes transferred to the resist layer, thereby reducing the visibility of interference fringes. In the present embodiment, the laser light incident on the fly-eye lens 19 is vibrated when the interference pattern is smoothed. In addition, for example, the rotating diffuser may be rotated in synchronization with the emission of the pulse light. Is also good.
【0025】さて、レチクルRの回路パターンの像は投
影レンズPLによって、レジスト層が形成されたウエハ
W上に所定の露光量で転写される。この際、少なくとも
像側(ウエハ側)テレセントリックの投影レンズPLの
瞳面(入射瞳)には、フライアイレンズ19の射出端に
できる複数のスポット光(2次光源像)が再結像され、
いわゆるケーラー照明系が構成される。ウエハWはXス
テージ32X上に載置され、このXステージ32Xはベ
ース上をY方向に移動するYステージ32Y上をX方向
に移動する。これによってウエハWは投影像面に沿って
2次元移動し、ステップアンドリピート方式の露光等が
行なわれる。The image of the circuit pattern of the reticle R is transferred by the projection lens PL onto the wafer W on which the resist layer has been formed at a predetermined exposure amount. At this time, a plurality of spot lights (secondary light source images) formed at the exit end of the fly-eye lens 19 are re-formed on at least the pupil plane (entrance pupil) of the image-side (wafer-side) telecentric projection lens PL,
A so-called Koehler illumination system is configured. The wafer W is mounted on an X stage 32X, and the X stage 32X moves in the X direction on a Y stage 32Y that moves on the base in the Y direction. As a result, the wafer W moves two-dimensionally along the projection image plane, and exposure by a step-and-repeat method or the like is performed.
【0026】また、Xステージ32X上にはウエハWと
ほぼ同じ高さで、透過型の基準スリットをもつ基準マー
ク板FMが設けられている。基準マーク板FMの下に
は、Xステージ32Xに固定されたミラー(不図示)が
設けられている。基準マーク板FMは、可動ミラーM1
が図示の位置から退避した時、エキシマレーザ光源1か
らのパルス光を、複数のミラー及びYステージ32Y上
に固定されたミラーM6 を介して下面から受けるように
配置されている。ミラーM6 に入射するエキシマビーム
はほぼ平行光束で、かつY軸と平行であり、ミラーM6
によってX方向に直角に反射され、基準マーク板FMの
下のミラーで垂直に上方へ反射される。従って、Xステ
ージ32X、Yステージ32Yがどのように移動して
も、エキシマビームはかならず基準マーク板FMの下面
に入射する。On the X stage 32X, there is provided a reference mark plate FM having a transmission type reference slit at substantially the same height as the wafer W. Below the reference mark plate FM, a mirror (not shown) fixed to the X stage 32X is provided. The reference mark plate FM is a movable mirror M 1
There when retracted from the position shown, the pulse light from an excimer laser light source 1 is arranged to receive from the lower surface via a mirror M 6 fixed on a plurality of mirrors and the Y stage 32Y. Excimer beam is substantially parallel beam, and is parallel to the Y axis, the mirror M 6 incident on the mirror M 6
Is reflected at right angles in the X direction, and is reflected vertically upward by a mirror below the reference mark plate FM. Therefore, no matter how the X stage 32X and the Y stage 32Y move, the excimer beam always enters the lower surface of the reference mark plate FM.
【0027】ウエハWのアライメント(マーク検出)
は、オフ・アクシス方式のウエハアライメント系34で
行なわれる。ウエハアライメント系34はウエハW上の
レジスト層を感光させない波長域の照明光(一様照明ま
たはスポット光)を用いて、ウエハW上の特定位置のア
ライメントマークを光電検出する。ウエハアライメント
系34は投影レンズPLに対して一定の位置関係で固定
されているが、ウエハW上のマークの検出中心(アライ
メント系内の指標やスポット光)と、レチクルRの回路
パターンの投影像の中心との相対位置関係、いわゆるベ
ースラインは、レチクルRの交換毎にわずかに異なって
くるので、基準マーク板FMを用いてベースラインを計
測できるようにしてある。このため、照明光学系の光路
中に配置されたビームスプリッターBS2 によって基準
マーク板FMの発光スリットからのパルス光を一部分岐
させ、レンズ系23を通して光電素子(フォトマル等)
26で受光する。この光電素子26の受光面は、レンズ
系CL、21、23等によって投影レンズPLの瞳面
(入射瞳もしくは出射瞳)とほぼ共役に配置されてい
る。Alignment of wafer W (mark detection)
Is performed by an off-axis type wafer alignment system 34. The wafer alignment system 34 photoelectrically detects an alignment mark at a specific position on the wafer W using illumination light (uniform illumination or spot light) in a wavelength range that does not expose the resist layer on the wafer W. The wafer alignment system 34 is fixed in a fixed positional relationship with respect to the projection lens PL, but the detection center of the mark on the wafer W (index or spot light in the alignment system) and the projected image of the circuit pattern of the reticle R Is slightly different every time the reticle R is exchanged, so that the reference line can be measured using the reference mark plate FM. Therefore, by partially branched pulsed light from the light-emitting slit of the reference mark plate FM by the beam splitter BS 2 which is disposed in the optical path of the illumination optical system, photoelectric elements through a lens system 23 (photomultiplier, etc.)
At 26, light is received. The light receiving surface of the photoelectric element 26 is arranged almost conjugate with the pupil plane (the entrance pupil or the exit pupil) of the projection lens PL by the lens systems CL, 21, 23 and the like.
【0028】さて、上記構成の装置において、可動ミラ
ーM1 とエキシマレーザ光源1との間には、露光装置
(ステッパー)本体を収納するサーマルチャンバーの隔
壁があり、レーザ光源1はサーマルチャンバーの外部に
設置されている。また、ステッパー本体は主制御系9に
よって統括制御され、XYステージ32X、32Yの移
動、レチクルアライメント系30X、30Yによるレチ
クルRの位置決め、ウエハアライメント系34によるウ
エハWの位置検出、動作、レチクルブラインドRBの設
定、光電素子26と基準マーク板FMを使った一連の相
対位置関係のチェック動作、ビームスプリッターBS1
で反射されたパルス光の一部を受光する光電素子4(例
えば焦電型パワーメータやPINフォトダイオード等)
を用いた露光量制御動作、あるいは振動ミラーM3 の振
動による干渉パターンの平滑化動作等を実行する。尚、
XYステージ32X、32Yの位置は、不図示のレーザ
干渉式測長器(干渉計)によって座標値として逐次計測
されており、この座標値は主制御系9にも入力され、各
種位置計測に使われる。[0028] Now, in the apparatus having the above structure, between the movable mirror M 1 and the excimer laser light source 1, there is thermal chamber partition wall for accommodating the exposure apparatus (stepper) body, laser light source 1 is the thermal chamber outer It is installed in. Further, the main body of the stepper is integrally controlled by the main control system 9, and moves the XY stages 32X and 32Y, positions the reticle R by the reticle alignment systems 30X and 30Y, detects the position of the wafer W by the wafer alignment system 34, operates, and performs reticle blind RB. Setting, a series of relative positional check operations using the photoelectric element 26 and the reference mark plate FM, the beam splitter BS 1
Element 4 (for example, a pyroelectric power meter, a PIN photodiode, or the like) that receives a part of the pulse light reflected by the light source
Exposure control operation using, or to perform a smoothing operation, etc. of the interference pattern due to vibration of the vibration mirror M 3. still,
The positions of the XY stages 32X and 32Y are sequentially measured as coordinate values by a laser interferometer (interferometer) (not shown). These coordinate values are also input to the main control system 9 and used for various position measurements. Is
【0029】以上のステッパー側の構成は、本発明では
あくまでも一例にすぎず、上記構成に限られるものでは
ない。さて、図2に示すように受光素子4は、エキシマ
レーザ光源1から射出されるレーザビームの各パルス毎
の光量(光強度)に応じた光電信号を正確に出力するも
ので、紫外域において十分な感度を有するPINフォト
ダイオード等で構成される。受光素子4から出力される
光電信号は光量モニタ部5に入力し、光量モニタ部5に
て各パルス毎に実際の光量に変換される。従って、受光
素子4及び光量モニタ部5は本発明のエネルギー量計測
手段を構成し、このように計測されたエネルギー量(実
測したエネルギー量に対応した値であれば良く、エネル
ギー量自体である必要はない)は演算器6に送られ、こ
こで各パルス毎の光量が順次積算される。さらに演算器
6において上記実測値(光量)は、露光量制御、エキシ
マレーザ光源1の印加電圧と露光パルスエネルギー量
(もしくはウエハWへ与えられる実際のエネルギー量、
いわゆるドーズ量)との関係に関する情報の更新、及び
トリガ制御部10から発振されるトリガパルスの1ショ
ット毎の発振制御のための基礎データとなっている。The above configuration on the stepper side is merely an example in the present invention, and is not limited to the above configuration. Now, as shown in FIG. 2, the light receiving element 4 accurately outputs a photoelectric signal corresponding to the light quantity (light intensity) of each pulse of the laser beam emitted from the excimer laser light source 1, and is sufficient in the ultraviolet region. Composed of a PIN photodiode having high sensitivity. The photoelectric signal output from the light receiving element 4 is input to a light amount monitor 5, and is converted into an actual light amount for each pulse by the light amount monitor 5. Therefore, the light receiving element 4 and the light amount monitor 5 constitute the energy amount measuring means of the present invention, and the energy amount measured in this way (a value corresponding to the actually measured energy amount is sufficient, and the energy amount itself is required. Is sent to the arithmetic unit 6, where the light amounts of the respective pulses are sequentially integrated. Further, the actual measurement value (light amount) in the arithmetic unit 6 is controlled by the exposure amount control, the applied voltage of the excimer laser light source 1 and the exposure pulse energy amount (or the actual energy amount given to the wafer W,
This is basic data for updating information relating to the relationship with a so-called dose amount, and controlling the oscillation of the trigger pulse oscillated from the trigger control unit 10 for each shot.
【0030】尚、受光素子4は予めパワーメータにより
ウエハWに照射されるレーザビームの実際の光量と、受
光素子4の感度との関係が求められ、両者は一定の関係
で対応付けられてメモリ7に記憶されている。また、光
量モニタ部5にてパルス毎の光量を順次積算することと
し、この積算光量と先のパルス毎の光量を演算器6に出
力するようにしても構わない。In the light receiving element 4, the relationship between the actual light amount of the laser beam irradiated on the wafer W by the power meter and the sensitivity of the light receiving element 4 is obtained in advance. 7 is stored. Alternatively, the light quantity monitor unit 5 may sequentially integrate the light quantity for each pulse, and the integrated light quantity and the light quantity for each previous pulse may be output to the calculator 6.
【0031】演算器6は、本発明での印加電圧(または
充電電圧)と露光パルスエネルギー量(もしくはドーズ
量)との関係に関する情報を更新する手段と、次に照射
すべき露光パルスのエネルギー量に対応する印加電圧を
決定する手段とを備えている。例えば1枚のウエハを露
光している間、単位パルス数毎、もしくは単位時間毎に
上記情報を更新する場合には、予め前パルスまでの複数
パルスの発振時の印加電圧と、光量モニタ部5にて検出
された露光パルスエネルギー量とを取り込んでおき、こ
れらのデータに基づいて所定の演算処理(詳細後述)に
より上記情報を更新してメモリ7に格納する。従って、
1ショットの露光中であっても、露光を中断することな
く上記情報を更新することが可能となっている。The arithmetic unit 6 updates the information on the relationship between the applied voltage (or charging voltage) and the exposure pulse energy amount (or dose amount) in the present invention, and updates the energy amount of the next exposure pulse to be irradiated. Means for determining an applied voltage corresponding to. For example, when the above information is updated every unit number of pulses or every unit time while exposing one wafer, the applied voltage at the time of oscillating a plurality of pulses up to the previous pulse, the light amount monitoring unit 5 Then, the exposure pulse energy amount detected at step (1) is fetched, and the information is updated and stored in the memory 7 by a predetermined arithmetic processing (details will be described later) based on these data. Therefore,
Even during the exposure of one shot, the information can be updated without interrupting the exposure.
【0032】尚、ステッパーの立ち上げ時に上記情報を
得る場合、またはパルス発振を長時間停止した後に発振
を再開する時、もしくはPGR動作、HI動作が実行さ
れた後に上記情報を更新する場合であって、XYステー
ジ上にウエハWが載置されている時には、露光動作に先
立ち、例えばウエハWが感光しないようにXYステージ
を所定の退避位置まで移動した後、印加電圧を変化させ
ながらエキシマレーザを複数回発振させ、印加電圧とそ
の露光パルスエネルギー量との関係から上記情報を算
出、または更新すれば良い。The above information is obtained when the stepper is started, when the pulse oscillation is stopped for a long time and the oscillation is restarted, or when the PGR operation and the HI operation are executed, the information is updated. When the wafer W is mounted on the XY stage, prior to the exposure operation, for example, the XY stage is moved to a predetermined retreat position so that the wafer W is not exposed, and then the excimer laser is switched while changing the applied voltage. Oscillation may be performed a plurality of times, and the information may be calculated or updated from the relationship between the applied voltage and the amount of exposure pulse energy.
【0033】また、演算器6は光量モニタ部5にて検出
される露光パルスエネルギー量をパルス毎に順次積算し
て求めた積算エネルギー量に基づき、所定の露光量制御
ロジックに従って、次に照射すべきパルス光のエネルギ
ー量を求めた後、先に更新した印加電圧と露光パルスエ
ネルギー量との関係に基づいて、次に照射すべきパルス
エネルギー量に対応する印加電圧を演算にて決定し、主
制御系9に送る。尚、露光量制御ロジックについては後
で詳しく説明するが、本実施例では干渉パターンの平滑
化(照度均一化)も行うようになっている。The arithmetic unit 6 irradiates the next exposure light in accordance with a predetermined exposure amount control logic based on the integrated energy amount obtained by sequentially integrating the exposure pulse energy amounts detected by the light amount monitor unit 5 for each pulse. After calculating the energy amount of the pulse light to be applied, the applied voltage corresponding to the pulse energy amount to be irradiated next is determined by calculation based on the relationship between the previously updated applied voltage and the exposure pulse energy amount. Send to control system 9. Although the exposure amount control logic will be described later in detail, in this embodiment, the interference pattern is also smoothed (illumination uniformity).
【0034】ここで、図1中にはエキシマレーザ光源1
におけるパルス発振時の2枚の電極間の充電電圧(エキ
シマレーザ光源1への印加電圧と一義的に対応してい
る)を検出する手段(本発明の充電電圧計測手段)を図
示しておらず、本実施例では充電電圧計測手段がない場
合について述べることとする。尚、エキシマレーザ光源
1に充電電圧計測手段を設ける場合は、充電電圧計測手
段による計測結果を演算器6に取り込み、印加電圧の代
わりに充電電圧と露光パルスエネルギー量との関係に関
する情報を更新するだけで良いので、ここでは説明を省
略する。Here, the excimer laser light source 1 is shown in FIG.
(A charging voltage measuring means of the present invention) for detecting the charging voltage between the two electrodes during pulse oscillation in (1) (corresponding to the voltage applied to the excimer laser light source 1) is not shown. In this embodiment, the case where there is no charging voltage measuring means will be described. When the charging voltage measuring means is provided in the excimer laser light source 1, the measurement result by the charging voltage measuring means is taken into the calculator 6, and the information on the relationship between the charging voltage and the exposure pulse energy amount is updated instead of the applied voltage. Therefore, the description is omitted here.
【0035】主制御系9(本発明の第1の制御手段)
は、上記演算器6にて決定した印加電圧、発振トリガパ
ルス等に関する情報等を、制御系25(トリガ制御部1
0、印加電圧制御部11)に出力する。また、露光装置
本体側でのウエハに対する露光状態に対応して、エキシ
マレーザ光源1のHI動作、PGR動作の要否に対応し
た信号(後述の要求信号SA、禁止信号SB)を発生
し、この2つの信号も制御系25(ガス供給制御部2
4)に出力する。さらに、各種演算結果に従って減光度
や干渉パターン制御に関する所定の指令信号を各制御部
12、13に与える他、装置全体の動作を統括制御す
る。また、必要に応じて最終的な積算光量(ウエハWへ
の総露光量)を入出力装置8に出力する。Main control system 9 (first control means of the present invention)
The control system 25 (trigger control unit 1) stores information on the applied voltage, oscillation trigger pulse, and the like determined by the arithmetic unit 6 and the like.
0, output to the applied voltage controller 11). Further, in accordance with the exposure state of the wafer on the exposure apparatus main body side, signals (request signals SA and inhibition signals SB described later) corresponding to the necessity of the HI operation and the PGR operation of the excimer laser light source 1 are generated. The two signals are also supplied to the control system 25 (gas supply control unit 2).
Output to 4). Further, in addition to giving predetermined command signals relating to the dimming degree and the interference pattern control to each of the control units 12 and 13 in accordance with various calculation results, it also controls the overall operation of the apparatus. Further, the final integrated light amount (total exposure amount to the wafer W) is output to the input / output device 8 as necessary.
【0036】尚、詳しくは後で述べるが、ガス供給制御
部24はエキシマレーザ光源1の発振状態に対応して、
HI動作、PGR動作の要否に対応した信号(後述の要
求信号LA、禁止信号LB)を発生するとともに、この
発生した2つの信号と主制御系9から入力した2つの信
号とに基づいてPGR動作、HI動作の実施時期を検知
して実行する。As will be described in detail later, the gas supply control unit 24 responds to the oscillation state of the excimer laser light source 1 by
Signals corresponding to the necessity of the HI operation and the PGR operation (a request signal LA and a prohibition signal LB to be described later) are generated. The operation and the execution time of the HI operation are detected and executed.
【0037】入出力装置8は、オペレータとステッパー
本体とのマン・マシーン・インターフェイスであり、露
光やパルス発振に必要な各種パラメータをオペレータか
ら受け付けると共に、ステッパーやエキシマレーザ光源
の動作状態をオペレータに知らせる。また、必要に応じ
て最終パルスのエネルギー量をオペレータに知らせる。The input / output device 8 is a man-machine interface between the operator and the main body of the stepper. The input / output device 8 receives various parameters required for exposure and pulse oscillation from the operator, and informs the operator of the operation state of the stepper and the excimer laser light source. . Also, the energy amount of the final pulse is notified to the operator as needed.
【0038】また、メモリ7には入出力装置8から入力
された露光及び発振動作、さらに各種演算等に必要なパ
ラメータ(定数)やテーブル、あるいは上記受光素子4
の感度特性等が記憶されている。特に本実施例では、揺
動ミラーM3によってレーザビームが半周期だけ振動す
る間に、良好な干渉パターンの平滑化に最低限必要なパ
ルス数(後述のNvib)を決定するための情報が記憶され
ている。ここで、ビームの半周期とは、図5においてス
ポット光をSPa →SPb →SPc の順(または逆)に
移動させるのに、ビームをLBa →LBb →LBc の順
(または逆)に揺動角α°だけ傾けることに対応してい
る。尚、実際の振動ミラーの傾き量は、倍角定理からα
°/2になる。The memory 7 stores parameters (constants) and tables necessary for the exposure and oscillation operations input from the input / output device 8 and various operations, or the light receiving element 4.
Are stored. In particular, in this embodiment, while the laser beam by the swinging mirror M 3 is vibrated by the half-period, information is stored for determining the minimum necessary number of pulses for smoothing a good interference pattern (Nvib below) Have been. Here, the half cycle of the beam means the swing angle of the beam in the order of LBa → LBb → LBc (or the reverse) to move the spot light in the order of SPa → SPb → SPc (or the reverse) in FIG. It corresponds to tilting by α °. Note that the actual amount of tilt of the oscillating mirror is α from the double angle theorem.
° / 2.
【0039】さて、演算器6はメモリ7に予め記憶され
ている干渉パターンを平滑化するために必要なパルス数
Nspと、1ショットの露光において所望の露光量制御精
度を達成するのに必要なパルス数Ne と、レジストの感
度特性に応じた1ショット当たりの適正露光量Sに関す
るデータとに基づいて、減光部15の減光率βと後述す
る1パルス当たりの平均光量値(Pav・β)とを算出す
る。また、演算器6はこの平均光量値で各パルスを照射
した時に、ウエハWに与えられるべき目標積算光量を算
出した後、この目標積算光量と前述した光量モニタ部5
から送られてきた実測値(エネルギー量)を順次積算し
て求めた実際の積算光量との差分Dを算出する。そし
て、この差分Dに基づいてエキシマレーザ光源1の印加
電圧を算出し、この印加電圧に関する情報を主制御系9
へ出力する。The arithmetic unit 6 has a pulse number Nsp necessary for smoothing the interference pattern stored in the memory 7 in advance, and an arithmetic unit 6 necessary for achieving a desired exposure amount control accuracy in one-shot exposure. Based on the pulse number Ne and data on the proper exposure amount S per shot according to the sensitivity characteristics of the resist, the light reduction rate β of the light reduction unit 15 and the average light amount per pulse (Pav · β) described later. ) Is calculated. The calculator 6 calculates a target integrated light amount to be given to the wafer W when each pulse is irradiated with the average light amount value, and then calculates the target integrated light amount and the light amount monitor unit 5 described above.
, The difference D from the actual integrated light amount obtained by sequentially integrating the actually measured values (energy amounts) sent from the computer is calculated. Then, an applied voltage of the excimer laser light source 1 is calculated based on the difference D, and information on the applied voltage is stored in the main control system 9.
Output to
【0040】換言すれば、演算器6は上記差分Dに基づ
いて、次に照射すべきパルス光の光量を平均光量値(P
av・β)から補正して求め、主制御系9に送る。そし
て、この補正値に基づいて、エキシマレーザ制御系25
は印加電圧制御部11によってエキシマレーザ光源1の
印加電圧を制御する、すなわち上記補正値に対応した分
だけ印加電圧を修正してエキシマレーザ光源1に与える
ことになる。尚、エキシマレーザ光源1への印加電圧と
その射出パルスの光量(パルスエネルギー)との関係の
一例は、図6に示した通りである。本実施例ではガス劣
化等に追従して上記関係の更新を行うが、これについて
は後で詳述する。In other words, based on the difference D, the arithmetic unit 6 calculates the light quantity of the pulse light to be irradiated next to the average light quantity (P
av · β) and sends it to the main control system 9. Then, based on this correction value, the excimer laser control system 25
Means that the applied voltage of the excimer laser light source 1 is controlled by the applied voltage control unit 11, that is, the applied voltage is corrected by the amount corresponding to the above-mentioned correction value and applied to the excimer laser light source 1. An example of the relationship between the voltage applied to the excimer laser light source 1 and the light quantity (pulse energy) of the emission pulse is as shown in FIG. In the present embodiment, the above relationship is updated in accordance with gas deterioration or the like, which will be described later in detail.
【0041】また、主制御系9はエキシマレーザ光源1
のパルス発光と揺動ミラーM3 によるビームの振れ角と
が同期するように、干渉パターン制御部13に駆動信号
を出力する。尚、この同期はビームの振れ角を高精度に
モニターする検出器の出力に追従して、エキシマレーザ
光源1にパルス発光のトリガをかけるように、トリガ制
御部10へ発振開始及び停止の信号を出力するようにし
ても良い。The main control system 9 includes the excimer laser light source 1.
As the deflection angle of the beam due to pulse emission and oscillating mirror M 3 of sync, and outputs a drive signal to the interference pattern control unit 13. Note that this synchronization follows the output of a detector that monitors the beam deflection angle with high accuracy, and sends an oscillation start and stop signal to the trigger control unit 10 so as to trigger a pulse emission to the excimer laser light source 1. You may make it output.
【0042】ここで、先に説明した減光部15は図1中
に示した位置のみでなく、エキシマレーザ光源1とビー
ムエクスパンダー14との間、もしくはエキシマレーザ
光源1の内部の共振器ミラーの間に入れても同様の効果
が得られる。さらに、上述した揺動ミラーM3 によりビ
ームを微小角振動させる方式を採らない場合は、揺動ミ
ラーM3 とフライアイレンズ19との間に入れても良
い。しかしながら、いずれにしても減光部15は、フラ
イアイレンズ19にレーザ光が入射する前の段階に入れ
ておく必要がある。なんとなれば、メッシュフィルター
等の減光素子は、ビーム断面での照度均一性の劣化を招
くことが多いため、これをフライアイレンズ19によっ
て解消する必要があるからである。Here, the dimming unit 15 described above is not limited to the position shown in FIG. 1, but may be a cavity mirror between the excimer laser light source 1 and the beam expander 14, or inside the excimer laser light source 1. The same effect can be obtained even if it is inserted between the two. Furthermore, if the oscillating mirror M 3 described above does not take the system to vibrate small angle of beam may be placed between the oscillating mirror M 3 and the fly-eye lens 19. However, in any case, the dimming unit 15 needs to be placed in a stage before the laser light is incident on the fly-eye lens 19. This is because a dimming element such as a mesh filter often causes deterioration of illuminance uniformity in a beam cross section, and it is necessary to eliminate this by the fly-eye lens 19.
【0043】次に、干渉パターンの平滑化(照度均一
化)を行うために最低限必要なパルス数Nspについて述
べるが、干渉パターンの平滑化については、例えば特開
平1−257327号公報に開示されているので、ここ
では簡単に説明する。上記公報では、オプチカルインテ
グレータ、特にフライアイレンズを備えた照明光学系を
採用する場合、レチクル(またはウエハ)上に形成され
る干渉パターンをある範囲内で移動させつつ、複数のパ
ルス光を照射することで平滑化を行う際には、干渉パタ
ーンを1ピッチ分移動させる間に照射すべき最小のパル
ス数が予めある一定値に制限され、その最小パルス数以
上の数のパルス光を照射しなければならないという原理
を利用している。Next, the minimum number of pulses Nsp required for smoothing the interference pattern (uniform illuminance) will be described. The smoothing of the interference pattern is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-257327. Therefore, a brief description will be given here. In the above publication, when an optical integrator, particularly an illumination optical system having a fly-eye lens is employed, a plurality of pulsed light beams are irradiated while moving an interference pattern formed on a reticle (or wafer) within a certain range. Therefore, when performing the smoothing, the minimum number of pulses to be irradiated during the movement of the interference pattern by one pitch is limited to a certain fixed value in advance, and the pulse light of the number equal to or more than the minimum number of pulses must be irradiated. It uses the principle that it must be.
【0044】さて、図5にも示したように干渉パターン
は、フライアイレンズ19の各ロッドレンズによって作
られたスポット光が互いに干渉し合うことで生じる。こ
の時、互いに隣り合った2つのロッドレンズのスポット
光のみが干渉する場合、あるいはロッドレンズの配列方
向の3つのスポット光が互いに干渉し合う場合等でも良
いが、最大でもロッドレンズの配列方向の数だけのスポ
ット光が互いに干渉し合う場合について考えれば良い。Now, as shown in FIG. 5, the interference pattern is generated by the interference of the spot lights formed by the rod lenses of the fly-eye lens 19 with each other. At this time, a case where only the spot lights of two rod lenses adjacent to each other interfere with each other or a case where three spot lights in the arrangement direction of the rod lenses interfere with each other may be used. What is necessary is just to consider a case where a number of spot lights interfere with each other.
【0045】従って、理論上はフライアイレンズ19を
構成するロッドレンズの配列方向の数のうち、互いに干
渉し合うスポット光をもつ数等に応じて、良好な干渉パ
ターンの平滑化に最低限必要なパルス数Nsp、さらには
干渉パターンの1ピッチ移動に必要な揺動ミラーM3 に
よるビーム揺動の半周期中に照射すべき最小パルス数N
vib (Nvib はNvib ≧Nspなる任意の整数)も決定さ
れることになる。Therefore, theoretically, the minimum necessary for smoothing an excellent interference pattern depends on the number of the rod lenses constituting the fly-eye lens 19 in the arrangement direction and the number of spot lights that interfere with each other. a pulse number Nsp, more minimum number of pulses to be irradiated during the half period of the beam oscillating by oscillating mirror M 3 required one pitch movement of the interference pattern N
vib (Nvib is an arbitrary integer satisfying Nvib ≧ Nsp) is also determined.
【0046】例えば、互いに隣り合った2つのスポット
光のみが干渉する場合、干渉パターンの強度分布は数学
上、理論的には単純な正弦波状になる。この干渉パター
ンを平滑化するためには、2つのスポット光の位相差を
πだけずらす(干渉パターンの1/2周期の移動)前後
で1パルスずつ、計2パルスを照射すれば良いことにな
る。また、一般にn個のスポット光が互いに干渉し合う
場合は、理論的には、干渉パターンを1/n周期ずつ移
動させつつ、1パルスを照射して、計nパルスで平滑化
が可能である。For example, when only two adjacent spot lights interfere with each other, the intensity distribution of the interference pattern is mathematically and theoretically a simple sine wave. In order to smooth this interference pattern, two pulses, one pulse before and after shifting the phase difference between the two spot lights by π (movement of a half cycle of the interference pattern), are required. . In general, when n spot lights interfere with each other, theoretically, it is possible to irradiate one pulse while moving the interference pattern by 1 / n period, and to smooth it with a total of n pulses. .
【0047】ここで、レチクル上に1パルス発光時に生
じる干渉パターンの一方向(例えばY方向)の強度分布
について考えてみると、一般的にはY方向に所定のピッ
チYpで明るい縞と暗い縞が交互に並ぶ。但し、フライ
アイレンズの2段化等の構成によっては、フライアイレ
ンズのロッドレンズの配列ピッチ、レーザ光波長等で決
まるピッチYpの基本成分以外に、さらに細いピッチで
強度変化する弱い干渉縞が重畳して現われることもあ
る。従って、実際には上記条件で完全に平滑化が達成さ
れることは少なく、干渉パターンの平滑化に必要な最小
パルス数Nspの最適値は実験等によって決める必要があ
る。Here, when considering the intensity distribution in one direction (for example, Y direction) of an interference pattern generated upon emission of one pulse on the reticle, generally, bright stripes and dark stripes are formed at a predetermined pitch Yp in the Y direction. Are alternately arranged. However, depending on the configuration of the fly-eye lens in two stages or the like, in addition to the basic component of the pitch Yp determined by the arrangement pitch of the rod lenses of the fly-eye lens, the wavelength of the laser beam, and the like, a weak interference fringe whose intensity changes at a finer pitch is also generated. It may appear superimposed. Therefore, in practice, complete smoothing is rarely achieved under the above conditions, and the optimum value of the minimum pulse number Nsp required for smoothing the interference pattern needs to be determined by experiments or the like.
【0048】本実施例では、実験により求めた最小パル
ス数Nspに基づいて、n・ΔY≧Ypなる関係を満すよ
うに揺動ミラーM3 の角度変化と発光パルス間隔(周波
数)とを設定する。そして、干渉パターンを単数乃至複
数パルスの発光毎にレジスト層上で順次Y方向に微小量
ΔY(ΔY<Yp)だけずらしていくことで、露光完了
時に干渉パターンの平滑化(照度均一化)を行ない、精
度上影響のない程度に微小量のリップル分を含むほぼ一
定の照度分布を得るようにするものである。[0048] In this embodiment, based on the minimum number of pulses Nsp obtained by experiments, set the angle change of the oscillating mirror M 3 and the light emitting pulse interval (frequency) of n · ΔY ≧ Yp become involved in Mitsurusu so I do. Then, the interference pattern is sequentially shifted in the Y direction by a minute amount ΔY (ΔY <Yp) on the resist layer for each emission of one or more pulses, so that the interference pattern is smoothed (illuminance uniformity) at the completion of exposure. This is intended to obtain a substantially constant illuminance distribution including a minute amount of ripple so as not to affect the accuracy.
【0049】そこで、照度均一化に必要な条件を考える
と、以下の2つの条件が挙げられる。 (1) ミラー振動の半周期(ビーム揺動角が0°からα°
まで変化する期間)内に、ほぼ均一にある数Nsp以上の
パルス発光が行なわれること。ここで、パルス数Nspは
干渉パターンのビジビリティ(visibility)によって決
まるもので、ビジビリティが大きいほどNspも大きな値
になる。また、パルス数Nspは予め試し焼き等の実験に
よって決定され、異なる光学系を備えた装置間では、そ
の数値も異なってくる。従って、Nspよりも小さい数の
パルス発光をビーム揺動角変化(0°→α°)の半周期
内で略均等に振り分けた場合、照度均一化(像面での照
明むら)の点で所望の精度内に納まらないことになる。Considering the conditions required for uniform illuminance, the following two conditions can be given. (1) Half period of mirror oscillation (beam oscillation angle is 0 ° to α °
), Pulse light emission of a certain number Nsp or more is performed almost uniformly. Here, the pulse number Nsp is determined by the visibility of the interference pattern, and the larger the visibility, the larger the value of Nsp. Further, the pulse number Nsp is determined in advance by experiments such as trial printing, and the numerical value differs between apparatuses having different optical systems. Therefore, when the pulse light emission of a number smaller than Nsp is almost uniformly distributed within the half cycle of the beam swing angle change (0 ° → α °), it is desirable in terms of uniform illuminance (illumination unevenness on the image plane). It will not be within the precision of.
【0050】(2) 揺動ミラーの所定角度における1パル
ス当たりの平均的な露光エネルギーは、ビーム揺動範囲
(0°→α°)内のどの角度に対してもほぼ一定である
こと。第2の条件は、実際に1ショットの露光に必要な
総パルス数Nexp がビーム揺動の半周期中のパルス数N
vib の整数倍であること、及び第1発目のパルス光をミ
ラー振動(0°〜α°/2)の最大角(例えば図5中の
ビームLBaが得られる角0°)で発光させることで達
成される。また、パルス数Nexp がミラー振動(0°〜
α°/2)の1周期中のパルス数の整数倍である場合
は、第1発目のパルス光をミラー振動(0°〜α°/
2)の任意の角度で発光させ始めて良い。(2) The average exposure energy per pulse at a predetermined angle of the oscillating mirror should be substantially constant at any angle within the beam oscillating range (0 ° → α °). The second condition is that the total number of pulses Nexp actually required for one-shot exposure is equal to the number of pulses N in a half cycle of beam oscillation.
vib, and the first pulsed light is emitted at the maximum angle of the mirror oscillation (0 ° to α ° / 2) (for example, 0 ° at which the beam LBa in FIG. 5 is obtained). Is achieved in. Also, the pulse number Nexp is equal to the mirror oscillation (0 ° to
When the pulse number is an integral multiple of the number of pulses in one cycle of (α ° / 2), the first pulse light is transmitted through mirror oscillation (0 ° to α ° /
Light emission may be started at an arbitrary angle in 2).
【0051】以上のことから、上述した2つの条件(1)
、(2)を同時に満すように、1パルス当たりの平均露光
エネルギーを調整して、最適なパルス数を決定してやれ
ば、照度均一化と露光量制御とを極めて効率的に両立さ
せることができる。また、露光エネルギーのみならず、
揺動ミラーの振動周期(揺動速度)も変化させてやれ
ば、必要以上に露光パルスを増加させることがなくな
り、スループット上有利である。From the above, the above two conditions (1)
By adjusting the average exposure energy per pulse and simultaneously determining the optimal number of pulses so as to simultaneously satisfy (2), it is possible to achieve both illuminance uniformity and exposure amount control extremely efficiently. . In addition to the exposure energy,
If the oscillation cycle (oscillation speed) of the oscillating mirror is also changed, the number of exposure pulses is not increased more than necessary, which is advantageous in throughput.
【0052】さて、エキシマレーザ光源1に対する印加
電圧は、発振パルス毎の露光エネルギーのばらつきを考
慮し、エキシマレーザ光源1への最大印加電圧Vmax よ
りもやや小さい値に設定される。1ショットの露光にお
いては、上記設定値のもとで第1発目のパルス光を射出
した後、主制御系9は演算器6にて算出される電圧値に
関する情報を印加電圧制御部11に与え、第2発目以降
のパルス毎にその印加電圧を上記電圧値に順次制御す
る。そこで、次にエキシマレーザ光源1の印加電圧制御
による露光エネルギー制御範囲について述べる。1パル
ス当たりの平均露光エネルギーをPav(減光部15の減
光率が1のもとで)、この露光エネルギーのパルス間の
ばらつきをΔPavとし、1ショットの露光でN回パルス
発光させるものとするとともに、第2発目以降のパルス
毎に、第k発目までの積算光量(目標値)をPav・k
(k≦N)と順次更新させる露光量制御を行うと、目標
積算光量Pav・N(適正露光量Sで、S=Pav・N)に
対する実際の積算光量Iのばらつきは、以下の数式1で
表される。The voltage applied to the excimer laser light source 1 is set to a value slightly smaller than the maximum applied voltage Vmax to the excimer laser light source 1 in consideration of the variation in exposure energy for each oscillation pulse. In one-shot exposure, after emitting the first pulse light under the above set value, the main control system 9 sends information on the voltage value calculated by the arithmetic unit 6 to the applied voltage control unit 11. The applied voltage is sequentially controlled to the above-mentioned voltage value for every second and subsequent pulses. Therefore, the exposure energy control range by controlling the applied voltage of the excimer laser light source 1 will be described next. The average exposure energy per pulse is Pav (under the dimming rate of the dimming unit 15 is 1), the variation between the exposure energy pulses is ΔPav, and pulse emission is performed N times in one shot exposure. At the same time, the accumulated light amount (target value) up to the k-th pulse is calculated by Pav · k for each pulse after the second pulse.
(K ≦ N), the variation of the actual integrated light amount I with respect to the target integrated light amount Pav · N (S = Pav · N with the appropriate exposure amount S) is calculated by the following equation 1. expressed.
【0053】[0053]
【数1】 (Equation 1)
【0054】上記数式1から明らかなように、印加電圧
制御による光量の制御比率は、0<ΔPav/Pav<1、
パルス数Nをある程度大きい整数として、{1±(ΔP
av/Pav)/(1−ΔPav/Pav)}となる。従って、
この制御比率の最大値{1/(1−ΔPav/Pav)}が
露光エネルギー制御範囲の最大値を越えないようにする
ためには、露光前に設定される平均的な露光エネルギー
制御値を、上記制御範囲の最大値の(1−ΔPav/Pa
v)倍以下にしておけば良い。As is apparent from the above equation 1, the control ratio of the light amount by the applied voltage control is 0 <ΔPav / Pav <1,
Assuming that the number of pulses N is a somewhat large integer, {1 ± (ΔP
av / Pav) / (1−ΔPav / Pav)}. Therefore,
In order that the maximum value {1 / (1−ΔPav / Pav)} of the control ratio does not exceed the maximum value of the exposure energy control range, the average exposure energy control value set before the exposure should be The maximum value of the control range (1−ΔPav / Pa)
v) It should be less than twice.
【0055】実際には、平均露光エネルギーPavがエキ
シマレーザ光源の最大出力の(1−ΔPav/Pav)倍以
下となるように、図6に示した関係に基づいて、所望の
露光エネルギーが得られるレーザ光源1への印加電圧
(電極間放電電圧)を設定すれば良い。エキシマレーザ
の場合、通常(ΔPav/Pav)=10%程度であるか
ら、レーザ光源1の最大印加電圧時の露光エネルギーを
10mJ/cm2とすると、平均露光エネルギーPavが9m
J/cm2以下となるように印加電圧を設定すれば良い。実
際には、レーザ密度の低下現象(混合ガスの劣化に伴う
出力の低下)や光学部品の寿命等も考慮して、平均露光
エネルギーPavが例えば5mJ/cm2以下となるように印
加電圧を設定することが望ましい。Actually, a desired exposure energy is obtained based on the relationship shown in FIG. 6 such that the average exposure energy Pav is not more than (1−ΔPav / Pav) times the maximum output of the excimer laser light source. What is necessary is just to set the applied voltage (discharge voltage between electrodes) to the laser light source 1. In the case of an excimer laser, since (ΔPav / Pav) = about 10%, if the exposure energy at the maximum applied voltage of the laser light source 1 is 10 mJ / cm 2 , the average exposure energy Pav is 9 mJ / cm 2.
The applied voltage may be set so as to be J / cm 2 or less. Actually, the applied voltage is set so that the average exposure energy Pav is, for example, 5 mJ / cm 2 or less in consideration of the phenomenon of the decrease in the laser density (the decrease in output due to the deterioration of the mixed gas) and the life of the optical components. It is desirable to do.
【0056】尚、本実施例ではウエハWへの露光条件
(レジストの種類、適正露光量等)に応じて減光部15
の減光率を変化させるため、第2発目以降のパルス光の
露光エネルギーはパルス間のばらつきによる積算光量の
誤差を補正するためだけに微調整されることになる。従
って、エキシマレーザ光源1での電極間放電電圧を大き
く変化させる必要がなく、印加電圧制御部11のダイナ
ミックレンジが小さくて済むことになる。このため、1
ショットの露光における印加電圧と露光パルスエネルギ
ー量との関係は、図6に示したグラフのごく一部のみを
使用するだけで良く、その関係式は1次式で十分近似で
きることになる(後述)。In the present embodiment, the light reduction section 15 is set in accordance with the exposure conditions (type of resist, appropriate exposure amount, etc.) on the wafer W.
, The exposure energy of the second and subsequent pulsed light is finely adjusted only to correct an error in the integrated light amount due to variation between pulses. Therefore, there is no need to greatly change the discharge voltage between the electrodes in the excimer laser light source 1, and the dynamic range of the applied voltage control unit 11 can be reduced. Therefore, 1
The relationship between the applied voltage and the amount of exposure pulse energy in the exposure of the shot only needs to use a very small portion of the graph shown in FIG. .
【0057】次に、1ショットの露光において所望の露
光量制御精度A(数式19)を達成するのに必要なパル
ス数Ne について簡単に説明する。Next, a brief description will be given of the pulse number Ne required to achieve the desired exposure amount control accuracy A (Equation 19) in one-shot exposure.
【0058】[0058]
【数19】 [Equation 19]
【0059】本実施例における露光量制御は、1パルス
毎にその露光エネルギーを調整しながら、実際の積算光
量Iと目標積算光量Pav・Nとをほぼ一致させるもので
あるため、最終的な積算光量の誤差は最終パルス光の露
光エネルギーのばらつきとなる。従って、露光量制御精
度を達成するには、最終パルス光の露光エネルギーのば
らつきを露光量制御精度の許容誤差内に入れなければな
らない。つまり、平均露光エネルギーPavを小さな値に
設定しなければならず、1ショットの露光に必要なパル
ス数N(N=S/Pav)はある程度大きな数でなければ
ならない。これより、上記数式1において(ΔPav/P
av)N は零と見做せるから、各辺をPav・Nで割って整
理すると、露光量制御精度Aは以下の数式2のように表
される。The exposure amount control in this embodiment is to adjust the exposure energy for each pulse while making the actual integrated light amount I substantially equal to the target integrated light amount Pav · N. The error in the light quantity results in a variation in the exposure energy of the final pulse light. Therefore, in order to achieve the exposure amount control accuracy, the variation in the exposure energy of the final pulse light must be within the tolerance of the exposure amount control accuracy. That is, the average exposure energy Pav must be set to a small value, and the number of pulses N (N = S / Pav) required for one-shot exposure must be a relatively large number. From this, in the above equation 1, (ΔPav / P
av) Since N can be regarded as zero, if each side is divided by Pav · N and arranged, the exposure amount control accuracy A is expressed by the following equation (2).
【0060】[0060]
【数2】 (Equation 2)
【0061】ここで、数式2において露光量制御精度A
が最大許容誤差となる時、すなわち以下に示す数式3の
ようになる時、露光量制御精度を達成するのに必要なパ
ルス数Nが最も少なくなる。Here, in equation 2, the exposure amount control accuracy A
Is the maximum allowable error, that is, when the following equation 3 is satisfied, the number of pulses N required to achieve the exposure amount control accuracy becomes the smallest.
【0062】[0062]
【数3】 (Equation 3)
【0063】これより、上記パルス数Ne は以下の数式
4で表される。Thus, the pulse number Ne is expressed by the following equation (4).
【0064】[0064]
【数4】 (Equation 4)
【0065】従って、少なくとも上記数式4で表される
パルス数Ne 以上の数のパルス光で露光を行えば、最終
的な積算光量Iは、目標積算光量Pav・Nに対して±A
(例えば1%の場合、A=0.01)の制御精度が保証
されることになる。次に、1ショットの露光パルス数N
exp を決定する方法について述べる。一般に、露光パル
ス数Nexp は、Nexp =int(S/Pav)となる。但
し、int(ω)は実数値ωの小数点以下を切り上げて
整数値に変換することを示している。Therefore, if the exposure is performed with at least the pulse number Ne equal to or larger than the pulse number Ne represented by the above equation 4, the final integrated light amount I is ± A with respect to the target integrated light amount Pav · N.
(For example, in the case of 1%, A = 0.01), the control accuracy is guaranteed. Next, the number of exposure pulses N for one shot
Here is how to determine exp. Generally, the number of exposure pulses Nexp is Nexp = int (S / Pav). However, int (ω) indicates that the decimal point of the real value ω is rounded up and converted to an integer value.
【0066】さて、エキシマレーザ光源1から発振され
るパルス光は、減光部15により所定の減光率β(0≦
β≦1)で一律に減衰されてレチクルRに照射されるこ
とになる。このため、露光パルス数Nexp は、下記の条
件式(数式5)を満たすことが要求される。The pulse light oscillated from the excimer laser light source 1 has a predetermined dimming rate β (0 ≦
Irradiated on the reticle R after being uniformly attenuated by β ≦ 1). For this reason, the number Nexp of exposure pulses is required to satisfy the following conditional expression (Equation 5).
【0067】[0067]
【数5】 (Equation 5)
【0068】また、先に述べた露光量制御精度Aを達成
するためには、以下の数式6も満たす必要がある。In order to achieve the exposure amount control accuracy A described above, it is necessary to satisfy the following expression (6).
【0069】[0069]
【数6】 (Equation 6)
【0070】さらに干渉パターンを平滑化するために
は、露光パルス数Nexp は揺動ミラーの半周期中のパル
ス数Nvib の整数倍でなければならない。このため、露
光パルス数Nexp は以下の数式7で表される。In order to further smooth the interference pattern, the number of exposure pulses Nexp must be an integral multiple of the number of pulses Nvib in a half cycle of the oscillating mirror. Therefore, the number of exposure pulses Nexp is represented by the following equation (7).
【0071】[0071]
【数7】 (Equation 7)
【0072】従って、減光部15の減光率βは数式4、
5、6から、以下の数式8のように表される。Therefore, the extinction ratio β of the extinction section 15 is given by
From Equations (5) and (6), the following Equation 8 is used.
【0073】[0073]
【数8】 (Equation 8)
【0074】また、整数mは数式4、6、7より、以下
の数式9で表される。The integer m is represented by the following equation (9) from equations (4), (6) and (7).
【0075】[0075]
【数9】 (Equation 9)
【0076】さらに、減光率βは1以下であるため、数
式5、7より、以下の数式10のように表される。Further, since the extinction ratio β is 1 or less, it is expressed by the following Expression 10 from Expressions 5 and 7.
【0077】[0077]
【数10】 (Equation 10)
【0078】以上のことから、本実施例においてはまず
始めに数式8を満たすように減光部の減光率を定める、
すなわち回転ターレット板16のフィルターを選択す
る。次に、この選択したフィルターの減光率のもとで、
数式5から算出されるパルス数Nexp が、数式6及び7
を満足するか否かをチェックする。満足しない場合は、
数式8を満たすさらに減光率が小さいフィルターを選択
し、露光パルス数Nexpが数式6、7を満たすようにす
る。このように露光パルス数Nexp が決まれば、数式
9、10を同時に満たすようにm、Nvib を定めてやれ
ば良い。From the above, in the present embodiment, first, the extinction ratio of the extinction section is determined so as to satisfy Expression 8.
That is, the filter of the rotating turret plate 16 is selected. Next, under the extinction rate of this selected filter,
The number of pulses Nexp calculated from Expression 5 is expressed by Expressions 6 and 7
Check whether or not is satisfied. If you are not satisfied,
A filter that satisfies Expression 8 and has a smaller dimming rate is selected so that the number Nexp of exposure pulses satisfies Expressions 6 and 7. When the number Nexp of the exposure pulses is determined in this way, m and Nvib may be determined so as to simultaneously satisfy Expressions 9 and 10.
【0079】一例として、平均露光エネルギーのパルス
間のばらつきΔPav/Pavを10%(ΔPav/Pav=
0.1)、露光量制御精度Aを1%(A=0.01)と
すると、数式4からパルス数Ne は12パルスとなる。
一方、減光部15の減光率βが1となる場合の平均露光
エネルギーPavを2mJ/cm2、適正露光量Sを80mJ
/cm2、干渉パターンの平滑化に必要なパルス数Nspを5
0パルスとすると、上記数式5から露光パルス数Nexp
は40パルスとなるが、このパルス数Nexp は数式7を
満たさないことになる。そこで、減光部15の減光率を
1より小さく設定し、この減光率、すなわち平均露光エ
ネルギーPav・βのもとで数式5から算出される露光パ
ルス数Nexp が数式7を満たすようにする。As an example, the variation ΔPav / Pav between pulses of the average exposure energy is reduced by 10% (ΔPav / Pav =
0.1), assuming that the exposure amount control accuracy A is 1% (A = 0.01), the number of pulses Ne is 12 from Equation 4.
On the other hand, when the dimming rate β of the dimming section 15 is 1, the average exposure energy Pav is 2 mJ / cm 2 , and the appropriate exposure S is 80 mJ.
/ cm 2 , the number of pulses Nsp required for smoothing the interference pattern is 5
If the number of exposure pulses is 0, the number of exposure pulses Nexp
Is 40 pulses, but this pulse number Nexp does not satisfy Expression 7. Therefore, the dimming rate of the dimming unit 15 is set to be smaller than 1, so that the dimming rate, that is, the number of exposure pulses Nexp calculated from Equation 5 under the average exposure energy Pav · β satisfies Equation 7. I do.
【0080】ここで、減光部15の減光率βの設定が連
続的に可能である場合、Ne =12、Nsp=50パルス
であることから、数式9、10に基づいてm、Nvib を
設定する。この時、(m、Nvib )の組合せは、例えば
(1、50)、(1、60)、(2、100) 等のよう
に種々考えられるが、ここではスループットを考慮して
露光パルス数Nexp (Nexp =m・Nvib )を最小にす
るため、m=1、Nvib =50に設定して露光パルス数
Nexp を50パルスとする。Nexp =50として露光を
行えば、最小のパルス数Nexp で露光量の最適化及び干
渉パターンの平滑化を行うことができる。Here, if the extinction ratio β of the extinction section 15 can be set continuously, Ne = 12 and Nsp = 50 pulses, so that m and Nvib are calculated based on equations 9 and 10. Set. At this time, the combination of (m, Nvib)
Various methods such as (1, 50), (1, 60), (2, 100), etc. can be considered. Here, in order to minimize the number of exposure pulses Nexp (Nexp = mNvib) in consideration of throughput, The number of exposure pulses Nexp is set to 50 by setting m = 1 and Nvib = 50. If exposure is performed with Nexp = 50, it is possible to optimize the exposure amount and smooth the interference pattern with the minimum number of pulses Nexp.
【0081】この結果、数式5から減光部15の減光率
βは0.80に設定されることになる。また、ΔPav/
Pav=±10%からΔPavは±0.2mJ/cm2となっ
て、平均光量値Pav・βのばらつきΔPav・βは±0.
160mJ/cm2となる。従って、最終パルス光の平均光
量値のばらつき、すなわち最終的な積算露光量の誤差は
±0.160mJ/cm2程度であると見做せるから、十分
に露光量制御精度(1%)が達成されることが分かる。As a result, from equation (5), the dimming rate β of the dimming unit 15 is set to 0.80. Also, ΔPav /
From Pav = ± 10%, ΔPav becomes ± 0.2 mJ / cm 2, and the variation ΔPav · β of the average light amount Pav · β is ± 0.
It is 160 mJ / cm 2 . Therefore, the variation of the average light amount of the final pulse light, that is, the error of the final integrated exposure amount can be considered to be about ± 0.160 mJ / cm 2 , and the exposure amount control accuracy (1%) is sufficiently achieved. It is understood that it is done.
【0082】一方、本実施例のように減光部の減光率β
の設定が非連続の場合は、まず数式8を満足する回転タ
ーレット板16のメッシュフィルターを選択し、このフ
ィルターの減光率(例えばβ=0.5とする)のもと
で、数式5から算出されるパルス数Nexp が、数式7を
満足するか否かをチェックする。ここでは上記Nexp を
最小とするため、数式8を満たすフィルターのうち、減
光率が一番大きいものから選択していくようにする。β
=0.50(すなわちPav・β=1mJ/cm2)の場合に
はNexp =80パルスとなって、数式6、7を満足する
ことになる。このようにパルス数Nexp を決定すれば、
後はNexp =80であることから数式9、10を同時に
満たすm、Nvib を定めるだけで良く、ここではm=
1、Nvib =80となる。On the other hand, as in the present embodiment, the extinction ratio β
Is discontinuous, first, a mesh filter of the rotating turret plate 16 that satisfies the expression 8 is selected. It is checked whether the calculated pulse number Nexp satisfies Equation 7. Here, in order to minimize the above-mentioned Nexp, a filter that satisfies Expression 8 is selected from the filter having the largest dimming rate. β
= 0.50 (i.e. Pav · β = 1mJ / cm 2 ) in the case of become Nexp = 80 pulses, thus satisfying the formula 6,7. By determining the number of pulses Nexp in this way,
After that, since Nexp = 80, it is only necessary to determine m and Nvib which simultaneously satisfy Expressions 9 and 10. Here, m = Nvib.
1, Nvib = 80.
【0083】尚、上記のことから明らかなように、減光
部15の減光率の設定が非連続である場合、必ずしもそ
の減光率を計算から求めた最適値に設定できないので、
連続設定可能な場合と比較してパルス数Nexp が大きく
なって、スループット上不利となり得る。このため、減
光部としては減光率の設定が連続的に可能なもの、もし
くは非連続的なものであっても減衰率(透過率)を細か
く設定できるもの(例えば、2枚の回転ターレット板を
組合せたもの)等を用いることが望ましい。As is clear from the above, if the setting of the dimming rate of the dimming section 15 is discontinuous, the dimming rate cannot always be set to the optimum value obtained from the calculation.
The number of pulses Nexp becomes larger than in the case where continuous setting is possible, which may be disadvantageous in throughput. For this reason, the light-attenuating section is one that can continuously set the light-attenuation rate, or one that can set the attenuation rate (transmittance) finely even if it is discontinuous (for example, two rotating turrets). It is desirable to use a combination of plates).
【0084】次に、エキシマレーザ光源1への印加電圧
と露光パルスエネルギー量との関係に関する情報の更新
方法について詳述する。図6は印加電圧とその射出パル
スのエネルギー量との関係の一例を示す図であって、こ
こでは2次関数形となっている。図6において黒丸が実
際のデータであり、実線はそのデータを最小二乗法によ
り2次関数にあてはめた曲線である。一般に、PGR動
作、HI動作が必要なレーザ光源を用いたステッパーを
始めとする加工装置では、上記関係(図6)に対して、
例えば最小二乗法による2次関数のあてはめ(fitting)
を行う必要がある。しかしながら、前述したように本実
施例では減光部15を設けているため、印加電圧制御部
11のダイナミックレンジが小さくて済む。このため、
1ショットの露光における印加電圧と露光パルスエネル
ギー量との関係は、図6に示した関係のごく一部を使用
する形となる。従って、印加電圧と露光パルスエネルギ
ー量との関係は1次関数で十分近似できることになる。
尚、本実施例では1次関数のあてはめに関して最小二乗
法を用いているが、以下に述べる最小二乗法以外に、例
えばデータに対する最大ずれを最小化する方法等を採用
しても構わない。そこで、印加電圧をV、パルスエネル
ギー量をPとおくと、上記関係のモデル関数は、以下の
数式11で表される。Next, a method of updating information relating to the relationship between the voltage applied to the excimer laser light source 1 and the amount of exposure pulse energy will be described in detail. FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the applied voltage and the energy amount of the emission pulse, and has a quadratic function here. In FIG. 6, black circles represent actual data, and solid lines represent curves obtained by applying the data to a quadratic function by the least squares method. Generally, in a processing apparatus such as a stepper using a laser light source that requires a PGR operation and an HI operation, the above relationship (FIG. 6)
For example, fitting a quadratic function by the least squares method (fitting)
Need to do. However, as described above, since the dimming unit 15 is provided in the present embodiment, the dynamic range of the applied voltage control unit 11 can be small. For this reason,
The relationship between the applied voltage and the amount of exposure pulse energy in one-shot exposure uses a small part of the relationship shown in FIG. Therefore, the relationship between the applied voltage and the exposure pulse energy can be sufficiently approximated by a linear function.
In this embodiment, the least squares method is used for fitting a linear function. However, other than the least squares method described below, for example, a method of minimizing the maximum deviation from data may be adopted. Therefore, if the applied voltage is V and the pulse energy amount is P, the model function of the above relationship is expressed by the following equation (11).
【0085】[0085]
【数11】 [Equation 11]
【0086】ここで、s、tは最小二乗法により求める
未知数である。また、実際の印加電圧と露光パルスエネ
ルギー量とに関する各データをVi ,Pi とおく。添字
iはデータの新しさを表し、i=1が最新のデータで、
以下iが大きくなるに従って過去のデータとなる。さら
に評価関数Eを、以下の数式12のように表す。但し、
γi はデータ(Vi 、Pi )に対する重み(後述)であ
る。Here, s and t are unknowns obtained by the least squares method. In addition, each data regarding the actual applied voltage and the exposure pulse energy amount is set as V i and P i . The subscript i represents the newness of the data, i = 1 is the latest data,
Hereinafter, past data becomes larger as i becomes larger. Further, the evaluation function E is expressed as in the following Expression 12. However,
γ i is a weight (described later) for the data (V i , P i ).
【0087】[0087]
【数12】 (Equation 12)
【0088】さて、評価関数Eを最小にする未知数s、
tは、最小二乗法の理論によって、∂E/∂s=0、∂
E/∂t=0なる2元連立方程式を解くことによって、
以下の数式13から求めることができる。Now, the unknown s that minimizes the evaluation function E,
t is given by 最小 E / ∂s = 0, ∂
By solving the system of binary equations with E / ∂t = 0,
It can be obtained from the following Expression 13.
【0089】[0089]
【数13】 (Equation 13)
【0090】ところで、γi はデータ(Vi 、Pi )に
対する重みである。上述の如く印加電圧Vと露光パルス
エネルギー量Pとの関係は、その経時変化(混合ガスの
劣化等)に応じて徐々に変化していく。このため、上記
重みγi をγ1 >γ2 >γ3 ・・・・とすることで、最新デ
ータの重みを最も重くし、データが古くなるに従って順
次重みを軽くすることが必要である。そこで、重みγi
を、以下の数式14のように規定する。Incidentally, γ i is a weight for the data (V i , P i ). As described above, the relationship between the applied voltage V and the exposure pulse energy amount P gradually changes according to the temporal change (deterioration of the mixed gas or the like). Therefore, by setting the weight γ i to γ 1 > γ 2 > γ 3 ..., It is necessary to make the weight of the latest data the heaviest and to gradually reduce the weight as the data becomes older. Therefore, the weight γ i
Is defined as in the following Expression 14.
【0091】[0091]
【数14】 [Equation 14]
【0092】ここで、εは0<ε<1なる定数であっ
て、具体的には印加電圧Vと露光パルスエネルギー量P
との関係の経時変化による変化率等に応じて予め定めら
れる値である。例えばε=0.995とおくと、約92
0発前の発振パルスに関するデータ(Vi 、Pi )の評
価関数Eに対する寄与(重み)は、最新パルスに比べ1
%程度となる。従って、定数εの値を1に近づけると、
上記数式13にて明らかなように多数のデータ(Vi 、
Pi )から未知数s、tが決定されることになって、パ
ルス毎のエネルギー量のばらつき(±10%程度)を要
因とした未知数s、tの決定精度の低下を防止できる。Here, ε is a constant that satisfies 0 <ε <1. Specifically, the applied voltage V and the exposure pulse energy amount P
Is a value determined in advance according to a change rate of the relationship with time due to a change with time. For example, if ε = 0.995, about 92
The contribution (weight) to the evaluation function E of the data (V i , P i ) relating to the oscillating pulse before 0 is 1 compared to the latest pulse.
%. Therefore, when the value of the constant ε approaches 1,
As is apparent from the above equation 13, a large number of data (V i ,
Since the unknowns s and t are determined from P i ), it is possible to prevent a decrease in the accuracy of determining the unknowns s and t due to a variation (about ± 10%) in the energy amount of each pulse.
【0093】しかしながら、何等かの原因により上記ば
らつき以上に印加電圧Vと露光パルスエネルギー量Pと
の関係が大きく変動すると、過去のデータ(Vi 、
Pi )を多数有しているが故に、上記変動に遅れること
なく追従して未知数s、tを算出することが困難になり
得る。逆に、定数εの値を0に近づけると、わずかなデ
ータ(Vi 、Pi )から未知数s、tが決定されること
になり、上記関係の変動に対する追従性は良くなるが、
パルス毎のエネルギー量のばらつきの影響を大きく受け
ることになる。このため、実際には定数εの値をエキシ
マレーザ光源1の安定性等に応じて両者のバランスを考
慮し、実験等により決定することが望ましい。However, if the relationship between the applied voltage V and the exposure pulse energy amount P fluctuates more than the above-mentioned fluctuation due to some reason, the past data (V i ,
Since there are many P i ), it may be difficult to calculate the unknowns s, t by following the fluctuation without delay. Conversely, when the value of the constant ε approaches 0, the unknowns s and t are determined from a small amount of data (V i , P i ).
It is greatly affected by the variation of the energy amount for each pulse. Therefore, in practice, it is desirable to determine the value of the constant ε by experiment or the like in consideration of the balance between the two depending on the stability of the excimer laser light source 1 and the like.
【0094】次に、上記数式13の右辺の行列の各要素
を以下の数式15のように表す。Next, each element of the matrix on the right side of Expression 13 is represented as Expression 15 below.
【0095】[0095]
【数15】 (Equation 15)
【0096】この際、印加電圧と露光パルスエネルギー
量との関係に関する情報として、上記各要素、すなわち
パラメータG1 〜G3 、H1 ,H2 をメモリ7に格納す
る。そして、新たにデータ(Vi 、Pi )、すなわち最
新データ(V1 、P1 )が得られた時には、演算器6は
メモリ7からパラメータG1〜G3 、H1 、H2 を取り
込み、定数であるG1 (G1 =1/(1−ε2))以外は
以下に示す漸化式(数式16)を用いてG2 、G3 及び
H1 、H2 を更新することとする。この結果、漸化式を
適用することにより印加電圧Vと露光パルスエネルギー
量Pとの関係に関する情報の更新に要する演算時間が短
くて済み、演算器6はこの更新した情報を新たにメモリ
7に格納することになる。At this time, the above elements, that is, the parameters G 1 to G 3 , H 1 , and H 2 are stored in the memory 7 as information relating to the relationship between the applied voltage and the exposure pulse energy amount. Then, when new data (V i , P i ), that is, the latest data (V 1 , P 1 ) is obtained, the computing unit 6 fetches the parameters G 1 to G 3 , H 1 , H 2 from the memory 7. , G 2 , G 3 and H 1 , H 2 are updated using the recurrence formula (Equation 16) shown below except for G 1 (G 1 = 1 / (1−ε 2 )) which is a constant. I do. As a result, by applying the recurrence formula, the calculation time required for updating the information on the relationship between the applied voltage V and the exposure pulse energy amount P can be reduced, and the arithmetic unit 6 newly stores the updated information in the memory 7. Will be stored.
【0097】[0097]
【数16】 (Equation 16)
【0098】従って、単位パルス数、もしくは一定時間
毎に、さらにはPGR動作またはHI動作を実行するた
びに、適宜上記数式16にてG2 、G3 及びH1 、H2
を更新し、さらに数式13を計算して未知数s、tを求
めれば、印加電圧Vと露光パルスエネルギー量Pとの関
係式(数式11)が更新され、次に照射すべき露光パル
スエネルギー量Pに対応する印加電圧Vを、数式11に
より求めることができる。尚、本実施例では1次関数形
(数式11)で、印加電圧と露光パルスエネルギー量と
の関係(図6)のあてはめを行ったが、2次関数形で行
っても構わないことは言うまでもない。[0098] Thus, the unit number of pulses, or a predetermined time every, every time a further executes PGR operation or HI operation, appropriate G 2 in the formula 16, G 3 and H 1, H 2
Is updated, and the unknowns s and t are calculated by calculating Expression 13, the relational expression (Expression 11) between the applied voltage V and the exposure pulse energy P is updated, and the exposure pulse energy P to be irradiated next is updated. Can be obtained by the following equation (11). In the present embodiment, the relationship between the applied voltage and the amount of exposure pulse energy (FIG. 6) was applied in the form of a linear function (Equation 11), but it is needless to say that the function may be applied in the form of a quadratic function. No.
【0099】次に、図7を参照して本実施例の露光動作
について説明する。図7は本実施例の露光動作の一例を
示す概略的なフローチャート図である。まず、ステップ
200において演算器6は、メモリ7に格納されたパラ
メータG1 〜G3 及びH1 、H2 をイニシャライズする
か否か判断し、パラメータG1 〜G3 及びH1、H2 が
十分信頼できる時には、ステップ203に進む。一方、
イニシャライズが必要な場合、例えばエキシマレーザ光
源1の立ち上げ時、もしくはその発振を長時間停止して
いた時、あるいはPGR動作、HI動作を実行した直後
にはステップ201に進み、ここで印加電圧Vを使用予
定範囲内(数式11が1次関数で十分近似できる範囲
内)で数通りに変化させ、各電圧値のもとで発振された
パルス毎の光量を光量モニタ部5から取り込む。しかる
後、ステップ202において演算器6はステップ201
で求めたデータ(Vi 、Pi )に基づき、上記数式16
からパラメータG1 〜G3 及びH1 、H2 を算出し、メ
モリ7に格納する。尚、イニシャライズ時にはε=1と
して、全てのデータに対して同等の重みを与えるように
しても良い。Next, the exposure operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic flowchart showing an example of the exposure operation of the present embodiment. First, the computing unit 6 in step 200, it is determined whether or not to initialize the parameters G 1 ~G 3 and H 1, H 2 stored in the memory 7, the parameters G 1 ~G 3 and H 1, H 2 If it is sufficiently reliable, proceed to step 203. on the other hand,
If initialization is necessary, for example, when the excimer laser light source 1 is started up or its oscillation has been stopped for a long time, or immediately after executing the PGR operation or the HI operation, the process proceeds to step 201, where the applied voltage V Is changed several times within the range of use (in a range where Equation 11 can be sufficiently approximated by a linear function), and the light amount of each pulse oscillated under each voltage value is taken in from the light amount monitoring unit 5. Thereafter, in step 202, the arithmetic unit 6 executes step 201
Based on the data (V i , P i ) obtained in
, The parameters G 1 to G 3 and H 1 , H 2 are calculated and stored in the memory 7. At the time of initialization, ε = 1 may be set so that equal weights are given to all data.
【0100】次のステップ203において、演算器6は
入出力装置8から目標積算光量Sを、メモリ7から露光
量制御精度A、平均露光エネルギーのパルス間のばらつ
き(ΔPav/Pav)、最大印加電圧Vmax 、及び干渉パ
ターンの平滑化に必要なパルス数Nspを取り込む。尚、
上記ばらつき(ΔPav/Pav)は、先のステップ201
にて得られた実際のデータ(Vi 、Pi )から求めた値
であっても構わない。次に、演算器6はステップ203
にて取り込んだ各データに基づき、減光部15の減光率
β(平均光量値Pav・β)、すなわち回転ターレット板
のフィルター、及びこの選択したフィルターの減光率の
もとでの露光パルス数Nexp 、振動ミラーの半周期中の
パルス数Nvib 、及び整数mを算出する(ステップ20
4)。続いて、ステップ205において回転ターレット
板16を回転させて減光部の減光率をβに設定し、さら
にステップ206で数式11から平均露光エネルギーP
avを得るための印加電圧Vを算出する。ここで、平均露
光エネルギーPavは、最大印加電圧Vmax のもとでエキ
シマレーザ光源1から発振される露光エネルギー(Pa
v)max(最大値)の(1−ΔPav/Pav)倍以下に設定
しておくことが望ましい。In the next step 203, the arithmetic unit 6 calculates the target integrated light amount S from the input / output device 8, the exposure amount control accuracy A, the variation between the average exposure energy pulses (ΔPav / Pav), the maximum applied voltage from the memory 7. Vmax and the number of pulses Nsp required for smoothing the interference pattern are fetched. still,
The above variation (ΔPav / Pav) is calculated by
May be values obtained from the actual data (V i , P i ) obtained in step (1). Next, the arithmetic unit 6 performs step 203
Based on the data captured in step (1), the light emission rate β of the light reduction unit 15 (average light amount value Pav · β), that is, the exposure pulse under the light reduction rate of the filter of the rotating turret plate and the selected filter. The number Nexp, the number of pulses Nvib in a half cycle of the oscillating mirror, and an integer m are calculated (step 20).
4). Subsequently, in step 205, the rotating turret plate 16 is rotated to set the dimming rate of the dimming section to β, and in step 206, the average exposure energy P
The applied voltage V for obtaining av is calculated. Here, the average exposure energy Pav is the exposure energy (Pa) oscillated from the excimer laser light source 1 under the maximum applied voltage Vmax.
v) It is desirable to set it to (1-ΔPav / Pav) times or less of max (maximum value).
【0101】さて、次のステップ207においてパルス
カウンタn、及び積算光量Iを、それぞれNexp 及び零
に設定する。続くステップ208において、主制御系9
はパルスカウンタnが零であるか否かを判断し、零でな
ければ、次のステップ209に進む。そして、ステップ
209ではエキシマレーザ制御系25が印加電圧制御部
11によりエキシマレーザ光源1の印加電圧を設定した
後、トリガ制御部10からトリガパルスをエキシマレー
ザ光源1に送って1パルスを発光させる。続くステップ
210において、受光素子4を用いて発振されたパルス
光の実際の光量に対応する値(Pav)aを検出し、光量モ
ニター部5を介して演算器6に送る。次に、ステップ2
11において演算器6は積算光量Iを算出して、積算光
量の設定をI=I+(Pav)aとすると共に、パルスカウ
ンタの設定を(Nexp −1)とする。In the next step 207, the pulse counter n and the integrated light amount I are set to Nexp and zero, respectively. In the following step 208, the main control system 9
Determines whether the pulse counter n is zero, and if not, proceeds to the next step 209. Then, in step 209, after the excimer laser control system 25 sets the applied voltage of the excimer laser light source 1 by the applied voltage control unit 11, the trigger control unit 10 sends a trigger pulse to the excimer laser light source 1 to emit one pulse. In the following step 210, a value (Pav) a corresponding to the actual light quantity of the pulsed light oscillated by using the light receiving element 4 is detected and sent to the arithmetic unit 6 via the light quantity monitoring unit 5. Next, step 2
At 11, the computing unit 6 calculates the integrated light amount I, sets the integrated light amount to I = I + (Pav) a, and sets the pulse counter to (Nexp-1).
【0102】次にステップ212では、以下に示す数式
17に従って、先のステップ204で決定した平均光量
値(Pav・β)によって与えられるべき目標積算光量
と、この目標積算光量と演算器6にて求めた実際の積算
光量Iとの差分Dを求める。Next, at step 212, the target integrated light amount to be given by the average light amount value (Pav · β) determined at the previous step 204, and the target integrated light amount and A difference D from the obtained actual integrated light amount I is obtained.
【0103】[0103]
【数17】 [Equation 17]
【0104】続いて、ステップ213において上記差分
Dに基づき、次に照射すべきパルス光の光量Pav’を、
以下の数式18によってステップ204で決定した平均
光量Pav・βから補正して求める。Subsequently, in step 213, based on the difference D, the light amount Pav ′ of the pulse light to be irradiated next is calculated as
It is obtained by correcting from the average light amount Pav · β determined in step 204 by the following equation (18).
【0105】[0105]
【数18】 (Equation 18)
【0106】次のステップ214において、演算器6は
前パルスのデータ、すなわちステップ209にてエキシ
マレーザ光源1に与えられた印加電圧Vと、ステップ2
10にて検出された1パルス分の光量(Pav)aとに基づ
いて、上記数式16からパラメータG1 〜G3 及び
H1 、H2 を更新し、メモリ7に収納する。そして、次
のステップ215において演算器6は、数式11により
上記光量Pav’に対応した印加電圧を算出し、ステップ
208に戻る。このステップ208において前述した動
作と同様にパルスカウンタnが零であるか否かを判断す
る。零でなければステップ209に進み、ステップ20
9〜215において上述と同様の動作を行った後、再び
ステップ208に戻り、パルスカウンタnが零となるま
でステップ209〜215を繰り返し実行し、パルスカ
ウンタnが零となった時点で露光動作を終了する。In the next step 214, the arithmetic unit 6 sets the data of the previous pulse, that is, the applied voltage V applied to the excimer laser light source 1 in step 209 and the step 2
Based on the light amount (Pav) a for one pulse detected at 10, the parameters G 1 to G 3 and H 1 , H 2 are updated from the above equation (16) and stored in the memory 7. Then, in the next step 215, the arithmetic unit 6 calculates the applied voltage corresponding to the light amount Pav ′ by using the equation 11, and returns to step 208. In this step 208, it is determined whether or not the pulse counter n is zero as in the operation described above. If not zero, go to step 209,
After performing the same operation as described above in Steps 9 to 215, the process returns to Step 208 again, and repeats Steps 209 to 215 until the pulse counter n becomes zero. When the pulse counter n becomes zero, the exposure operation is started. finish.
【0107】次に、図8を用いて本実施例による装置に
おける露光量制御の状態を説明する。図8は1つのショ
ットを露光する際のパルス数と積算露光量との関係を示
すグラフであって、ここでは8パルスで露光が終了する
場合を示している。尚、説明を簡単にするため、減光部
15の減光率βは1に設定されているものとする。図8
において、二点鎖線で示した直線はステップ204で決
定した平均光量値(Pav・β)のパルス光によって与え
られるべき積算露光量の目標値を示している。従って、
本実施例では上記目標値に沿って露光量制御が行われる
ように、第2発目以降のパルス毎にその光量が調整され
る。Next, the state of exposure control in the apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of pulses and the integrated exposure amount when exposing one shot. Here, the case where the exposure is completed by eight pulses is shown. For simplicity of explanation, it is assumed that the dimming rate β of the dimming unit 15 is set to 1. FIG.
In FIG. 7, the straight line indicated by the two-dot chain line indicates the target value of the integrated exposure amount to be given by the pulse light having the average light amount value (Pav · β) determined in step 204. Therefore,
In the present embodiment, the light amount is adjusted for each of the second and subsequent pulses so that the exposure amount control is performed according to the target value.
【0108】さて、第1発目のパルス光がPav1 という
露光量を目標として発光され、発光後の実際に検出され
た露光量がPav1'であったとすると、第2発目のパルス
光は目標露光量2Pav1 とPav1'との差(2Pav1 −P
av1') =Pav2 なる光量に設定されて発光が行われるこ
とになる。この際、印加電圧制御部11は上記光量Pav
2 に対応した印加電圧をエキシマレーザ光源1へ与えれ
ば良い。同様に、第2発目のパルス光量の実測値がPav
2'であったとすると、第3発目のパルス光は(3Pav1
−Pav1'−Pav2') =Pav3 なる光量に設定されて発光
が行われる。Now, assuming that the first pulse light is emitted with an exposure amount of Pav 1 as a target, and that the actually detected exposure amount after light emission is Pav 1 ′, the second pulse light is emitted. the difference between the target exposure amount 2Pav 1 and Pav 1 '(2Pav 1 -P
av 1 ′) = Pav 2 and light emission is performed. At this time, the applied voltage control unit 11
The applied voltage corresponding to 2 may be applied to the excimer laser light source 1. Similarly, the actually measured value of the second pulse light amount is Pav
2 ′, the third pulse light is (3Pav 1
−Pav 1 ′ −Pav 2 ′) = Pav 3 is set, and light emission is performed.
【0109】従って、以上の動作を繰り返して行うこと
により、二点鎖線の目標ラインからのずれが少ない状態
で8パルス目で露光が完了する。この際、最終的な露光
量制御精度(適正露光量に対する実測値のばらつき)
は、第8発目のパルス光の光量誤差(ばらつき)となる
ことは明らかである。ここで、本実施例では1ショット
を複数のパルス光で露光するのにあたり、第(i+1)
発目までの積算露光量の目標値と過去(第i発目まで)
の積算露光量との差に基づいて、次に照射すべき第(i
+1)発目のパルス光の光量を設定していた。しかしな
がら、パルス毎のばらつき方に何等かの傾向がある場合
には、単位パルス毎の目標値と単位パルス毎の実測値の
比を過去の複数パルスに対して平均化し、目標値をこの
比の平均値で除算したもので新たな目標値を設定しても
良い。Therefore, by repeating the above operation, the exposure is completed at the eighth pulse while the deviation from the target line of the two-dot chain line is small. At this time, the final exposure control accuracy (variation of the measured value with respect to the appropriate exposure)
Is apparently a light amount error (variation) of the eighth pulse light. Here, in this embodiment, when one shot is exposed with a plurality of pulsed lights, the (i + 1) th
The target value and the past value of the integrated exposure amount up to the first exposure (until the i-th exposure)
(I) to be irradiated next based on the difference between
+1) The light amount of the first pulse light was set. However, if there is any tendency in the variation method for each pulse, the ratio between the target value for each unit pulse and the actually measured value for each unit pulse is averaged over a plurality of past pulses, and the target value is calculated based on this ratio. A new target value may be set by dividing by the average value.
【0110】ところで、上記構成の露光装置(図1)に
おいてエキシマレーザ光源1に対する印加電圧制御が有
効(必要)な動作は、ウエハ露光、及び印加電圧と露光
パルスエネルギーとの関係式(数式11)を得るための
データ収集(図7のステップ201)である。通常、露
光装置におけるエキシマレーザ光源1の発振は、先に述
べたベースライン計測時にも必要となる。Incidentally, in the exposure apparatus having the above configuration (FIG. 1), the operation in which the applied voltage control for the excimer laser light source 1 is effective (necessary) is performed by the wafer exposure and the relational expression between the applied voltage and the exposure pulse energy (Equation 11). (Step 201 in FIG. 7). Usually, the oscillation of the excimer laser light source 1 in the exposure apparatus is also required at the time of the above-described baseline measurement.
【0111】ここで、エキシマレーザを光源とする露光
装置でのベースラインの計測動作については、例えば特
開昭64−10105号公報に開示されているので、こ
こでは簡単に説明する。図1において、複数の反射部材
(または光ファイバー)によりエキシマレーザ光源1か
ら伝送されたレーザ光で、基準マーク板FMの透過スリ
ットを下方(ステージ内部)から照明するとともに、X
Yステージ32X、32Yによって投影像面内で一次元
に透過スリットの長手方向と交差する方向に走らせ、レ
チクルRのパターン面上に結像されたスリット像で透過
スリットマークを走査する。そして、スリットマークを
透過したレーザ光をミラー2、コンデンサーレンズC
L、ミラーM4 、レンズ系22、21、及びビームスプ
リッターBS2 を介して光電素子26で受光し、スリッ
ト像とスリットマークとが合致した時のステージ位置を
検出することによって、スリットマークの投影位置がX
Yステージの移動座標系上で認識される。The operation of measuring the baseline in an exposure apparatus using an excimer laser as a light source is disclosed in, for example, JP-A-64-10105, and will be briefly described here. In FIG. 1, a laser beam transmitted from an excimer laser light source 1 by a plurality of reflecting members (or optical fibers) illuminates a transmission slit of a fiducial mark plate FM from below (inside a stage).
The Y-stages 32X and 32Y are driven one-dimensionally in a direction crossing the longitudinal direction of the transmission slit in the projection image plane, and scan the transmission slit mark with the slit image formed on the pattern surface of the reticle R. Then, the laser beam transmitted through the slit mark is reflected by the mirror 2 and the condenser lens C.
L, mirror M 4 , lens systems 22 and 21, and light received by photoelectric element 26 via beam splitter BS 2 , and by detecting the stage position when the slit image matches the slit mark, the projection of the slit mark is performed. Position X
It is recognized on the moving coordinate system of the Y stage.
【0112】以上の動作によって、レチクルRのスリッ
トマーク(またはレチクル中心点)の投影位置がXYス
テージの移動座標系の値として規定される。さらに、ウ
エハアライメント系34を用いて基準マーク板FM上の
バーマーク(クロム)等を検出し、そのマーク検出中心
位置とマークとが合致した時のXYステージの位置をレ
ーザ干渉計で読み取る。この結果、レチクルRの投影像
中心とウエハアライメント系34の検出中心との移動座
標系における相対位置関係が規定され、この2点間の間
隔をもってベースラインとしている。By the above operation, the projection position of the slit mark (or the center of the reticle) of the reticle R is defined as the value of the moving coordinate system of the XY stage. Further, a bar mark (chrome) or the like on the reference mark plate FM is detected by using the wafer alignment system 34, and the position of the XY stage when the mark detection center position matches the mark is read by the laser interferometer. As a result, the relative positional relationship in the moving coordinate system between the center of the projected image of the reticle R and the detection center of the wafer alignment system 34 is defined, and the interval between these two points is used as the baseline.
【0113】但し、エキシマレーザ光のパルスエネルギ
ーは、1パルス毎に±数%〜数十%程度のばらつきがあ
るため、例えばレーザ光源1内のパワーディテクターか
らの光電信号を各パルス発光毎に取り込み、光電素子2
6の光電信号のレベルを割算器等で規格化することが必
要である。尚、規格化のためのディテクターは露光装置
本体内に設けても良く、具体的には図1中のステージ上
のミラーM6 の近傍のビームスプリッターで分岐された
パルス光を受光するように設けるようにしても良い。However, since the pulse energy of the excimer laser beam has a variation of ± several% to several tens% for each pulse, for example, a photoelectric signal from a power detector in the laser light source 1 is captured for each pulse emission. , Photoelectric element 2
It is necessary to normalize the level of the photoelectric signal of No. 6 with a divider or the like. Note that detector for normalization may be provided in the exposure apparatus body, specifically provided to receive pulsed light branched by the beam splitter in the vicinity of the mirror M 6 on the stage in FIG. 1 You may do it.
【0114】以上のことから、上記の如きベースライン
計測時には、必ずしもエキシマレーザ光源1に対する印
加電圧制御を行う必要はない。従って、露光装置の動作
モードに応じてエキシマレーザ光源1の発振モードを、
印加電圧制御モードとエネルギー量一定モードとに切替
可能とし、ウエハ露光及びステップ201でのデータ収
集を除く動作ではエネルギー量一定モードを使用するこ
とが望ましい。As described above, it is not always necessary to control the applied voltage to the excimer laser light source 1 at the time of the baseline measurement as described above. Therefore, the oscillation mode of the excimer laser light source 1 is changed according to the operation mode of the exposure apparatus.
It is desirable to be able to switch between the applied voltage control mode and the constant energy amount mode, and to use the constant energy amount mode in operations other than wafer exposure and data collection in step 201.
【0115】さて、上記の如くウエハW上の1つのショ
ット領域は、干渉パターンの平滑化と露光量制御精度と
の関係で数十パルス以上で露光される。従って、1ショ
ットの露光中にPGR動作、HI動作が開始されると、
先に述べた露光量制御ロジックに従って、1パルス毎に
エキシマレーザ光源1への印加電圧を調整しても、上記
動作中は印加電圧(または充電電圧)と露光パルスエネ
ルギー量との関係が激しく変動し、この変動に追従して
上記関係を表現する関係式を良好に更新することは難し
いため、所望の露光量制御精度を達成することができな
い。そこで、次に本実施例の装置においてPGR動作、
HI動作を実行するタイミングを判定する方法、及び上
記装置での露光動作について、図9〜図12を参照して
説明する。Now, as described above, one shot area on the wafer W is exposed with several tens of pulses or more due to the relationship between the smoothing of the interference pattern and the exposure amount control accuracy. Therefore, when the PGR operation and the HI operation are started during the exposure of one shot,
Even if the voltage applied to the excimer laser light source 1 is adjusted for each pulse in accordance with the exposure amount control logic described above, the relationship between the applied voltage (or charging voltage) and the amount of exposure pulse energy fluctuates drastically during the above operation. However, it is difficult to satisfactorily update the relational expression expressing the above-mentioned relation in accordance with the fluctuation, and thus it is impossible to achieve a desired exposure amount control accuracy. Therefore, next, the PGR operation in the device of the present embodiment,
A method for determining the timing for executing the HI operation and the exposure operation in the above apparatus will be described with reference to FIGS.
【0116】ここで、本実施例ではエキシマレーザ光源
1(制御系25)側と露光装置本体(主制御系9)側と
の各々で、PGR動作、HI動作の要否に対応した信
号、すなわち上記動作の実行を要求する信号と、その実
行を禁止する信号とが作成され、これら4つの信号に基
づいて上記動作を実行するタイミングが決定される。そ
こで、まず制御系25、主制御系9の各々で作成される
要求信号と禁止信号とについて述べる。In this embodiment, the signals corresponding to the necessity of the PGR operation and the HI operation on the excimer laser light source 1 (control system 25) side and the exposure apparatus main body (main control system 9) side, that is, A signal for requesting the execution of the operation and a signal for inhibiting the execution are created, and the timing for executing the operation is determined based on these four signals. Therefore, first, a request signal and a prohibition signal generated by each of the control system 25 and the main control system 9 will be described.
【0117】制御系25は、エキシマレーザ光源1の発
振状態に対応して、PGR動作、またはHI動作の実行
を要求する信号LAと、その実行を禁止する信号LBと
を常時発生している。本実施例では上記信号LA、LB
の各信号レベルをHi→Lo、またはLo→Hiに変化
させることによって、エキシマレーザ光源側で上記動作
を実行する必要が迫っていることや、上記動作を禁止し
ておく必要があることを、上記動作を実行するタイミン
グ(時期)を決定するための判定回路(後述)に知らせ
る。The control system 25 constantly generates a signal LA for requesting the execution of the PGR operation or the HI operation and a signal LB for inhibiting the execution, in accordance with the oscillation state of the excimer laser light source 1. In this embodiment, the signals LA, LB
By changing each signal level of Hi to Lo or Lo to Hi, it is necessary to execute the above-mentioned operation on the excimer laser light source side, and it is necessary to prohibit the above-mentioned operation. A determination circuit (to be described later) for determining a timing (timing) for executing the above operation is notified.
【0118】例えば、エキシマレーザ光源1の発振モー
ドがエネルギー量一定モードである場合、ガス供給制御
部24はエキシマレーザ光源1に与えられる印加電圧を
モニターしておき、そのモニター値が所定の上限値(例
えば最大印加電圧よりもやや小さい値)に達した時点
で、要求信号LAの信号レベルを(本実施例ではLo→
Hiに)変化させる。またはレーザの立ち上げ、もしく
は前回のPGR動作、HI動作後に発振されたパルス数
(または発振時間)をカウントしておき、総パルス数
(または総発振時間)が所定値(発振条件等によって異
なる)に達した時点で、要求信号LAの信号レベルを変
化させるようにしても構わない。尚、ガス供給制御部2
4は上記動作が終了した時点で、要求信号LAの信号レ
ベルをHi→Loに変化させる。For example, when the oscillation mode of the excimer laser light source 1 is the constant energy mode, the gas supply control unit 24 monitors the applied voltage applied to the excimer laser light source 1, and the monitored value is set to a predetermined upper limit value. (Eg, a value slightly lower than the maximum applied voltage), the signal level of the request signal LA is changed to (Lo → in the present embodiment).
Hi). Alternatively, the number of pulses (or oscillation time) oscillated after the start-up of the laser or the previous PGR operation or HI operation is counted, and the total number of pulses (or total oscillation time) is a predetermined value (depending on oscillation conditions and the like). , The signal level of the request signal LA may be changed. The gas supply control unit 2
4 changes the signal level of the request signal LA from Hi to Lo when the above operation is completed.
【0119】一方、エキシマレーザ光源1の発振モード
が印加電圧制御モードである場合、ガス供給制御部24
はエキシマレーザ光源1の本体内に設けられたレーザパ
ワーモニター用のディテクターの出力をモニターしてお
き、エキシマレーザ光源1に対する印加電圧とその印加
電圧のもとで実際に射出されるパルス光のエネルギー量
との関係(またはそれを表現する関係式)を求めるよう
にする。そして、上記関係(式)が内部ガスの劣化等に
より変化していき、所定の判定基準となる関係(式)に
達した時点で、要求信号LAの信号レベルを変化させれ
ば良い。尚、上記関係(式)は逐次更新していっても、
単位パルス数、もしくは単位時間毎に更新するようにし
ても構わない。On the other hand, when the oscillation mode of the excimer laser light source 1 is the applied voltage control mode, the gas supply control unit 24
Monitors the output of a laser power monitor detector provided in the body of the excimer laser light source 1, and applies the applied voltage to the excimer laser light source 1 and the energy of the pulse light actually emitted under the applied voltage. Try to find the relationship with the quantity (or the relational expression that expresses it). Then, the relationship (expression) changes due to deterioration of the internal gas and the like, and when the relationship (expression) serving as a predetermined determination criterion is reached, the signal level of the request signal LA may be changed. It should be noted that even if the above relation (expression) is updated sequentially,
It may be updated every unit number of pulses or every unit time.
【0120】さらに制御系25は、PGR動作、または
HI動作後に生じ得るレーザチャンバー内部でのハロゲ
ンガスの過多を防止するため、上記動作の実行を禁止す
るための信号LBも発生している。つまり、ガス供給制
御部24は所定の印加電圧のもとで発振されるパルス光
のエネルギー量、もしくはPGR動作、HI動作後に発
振された総パルス数(または総発振時間)、またはチャ
ンバー内部のガス濃度のいずれか1つをモニターしなが
ら、そのモニター値が所定値に達するまでの間は禁止信
号LBの信号レベルを、本実施例ではHiにしておき、
上記動作が実行されるのを禁止しておく。そしてパルス
発振を続けていき、モニター値が所定値に達した時点で
信号レベルを、Hi→Loに変化させて、上記動作の禁
止状態が解除されたことを知らせる。Further, the control system 25 also generates a signal LB for prohibiting the execution of the above operation in order to prevent an excessive amount of halogen gas inside the laser chamber which may occur after the PGR operation or the HI operation. That is, the gas supply control unit 24 determines the energy amount of the pulsed light oscillated under a predetermined applied voltage, or the total number of pulses (or the total oscillation time) oscillated after the PGR operation, the HI operation, or the gas inside the chamber. While monitoring any one of the densities, the signal level of the prohibition signal LB is set to Hi in this embodiment until the monitored value reaches a predetermined value.
Execution of the above operation is prohibited. Then, the pulse oscillation is continued, and when the monitor value reaches the predetermined value, the signal level is changed from Hi to Lo to notify that the prohibition state of the operation has been released.
【0121】ここで、禁止信号LBはハロゲンガスの過
多を防止するためのものであるから、通常その信号レベ
ルはLoとなっており、上記動作が実行された直後から
所定の発振時間が経過するまでの間だけ、信号レベルが
Hiになり得るものである。尚、上記のパルスエネルギ
ー量、総パルス数(総発振時間)、及びガス濃度の各々
をモニターしておき、これらのうちのいずれか1つ、な
いし全てが所定値に達した時点で、信号レベルをHi→
Loに変化させるようにしても構わない。Here, since the prohibition signal LB is for preventing an excessive amount of halogen gas, its signal level is usually Lo, and a predetermined oscillation time elapses immediately after the above operation is executed. The signal level can become Hi only during this period. The pulse energy amount, the total number of pulses (total oscillation time), and the gas concentration are monitored, and when one or all of them reach a predetermined value, the signal level is monitored. To Hi →
It may be changed to Lo.
【0122】一方、露光装置本体側も主制御系9におい
て、PGR動作、またはHI動作の実行を要求する信号
SAと、その実行を禁止する信号SBとを常時作成して
おり、主制御系9はこれら信号SA、SBを制御系25
(ガス供給制御部24)に出力する。つまり、主制御系
9は露光装置本体側でのウエハWに対する露光状態、例
えば露光量制御ロジックに従って次に照射すべきパルス
光のエネルギー量に対応した印加電圧を決定するための
印加電圧とレチクル(またはウエハ)面上でのパルスエ
ネルギー量との関係(図6)、及び露光装置本体側の露
光シーケンス上での動作状態の各々に対応して、ガス供
給制御部24(後述の判定回路)に入力する上記信号S
A、SBの各信号レベルを変化させる。これによって、
露光装置本体側で上記動作を実行する必要が迫っている
ことや、上記動作を禁止しておく必要があることを、ガ
ス供給制御部24に対して知らせる。On the other hand, the main body of the exposure apparatus also constantly generates a signal SA for requesting the execution of the PGR operation or the HI operation and a signal SB for inhibiting the execution of the PGR operation or the HI operation. Transmits these signals SA and SB to the control system 25.
(The gas supply control unit 24). In other words, the main control system 9 determines the exposure state of the wafer W on the exposure apparatus main body side, for example, the applied voltage and the reticle ( The gas supply control unit 24 (a determination circuit to be described later) corresponds to each of the relationship with the pulse energy amount on the (wafer) surface (FIG. 6) and the operation state in the exposure sequence on the exposure apparatus main body side. The above signal S to be input
The signal levels of A and SB are changed. by this,
The gas supply control unit 24 is notified that the operation needs to be performed on the exposure apparatus main body side or that the operation needs to be prohibited.
【0123】例えば、エキシマレーザ光源1の発振モー
ドが印加電圧制御モードである場合、主制御系9はレチ
クル面上に実際に照射されるパルス光のエネルギー量
(光量モニタ部5の出力)をモニターしながら、印加電
圧とレチクル面上でのパルスエネルギー量との関係(ま
たはそれを表現する関係式)を適宜チェックしておき、
上記関係(式)が所定の判定基準となる関係(式)に達
した時点で、要求信号SAの信号レベルを、本実施例で
はLo→Hiに変化させる。For example, when the oscillation mode of the excimer laser light source 1 is the applied voltage control mode, the main control system 9 monitors the energy amount (output of the light amount monitor unit 5) of the pulse light actually irradiated on the reticle surface. Meanwhile, the relation between the applied voltage and the amount of pulse energy on the reticle surface (or a relational expression expressing the relation) is appropriately checked,
When the relationship (expression) reaches the relationship (expression) serving as a predetermined criterion, the signal level of the request signal SA is changed from Lo to Hi in the present embodiment.
【0124】ここで、図9はエキシマレーザ光源1に対
する印加電圧とその印加電圧のもとで実際に発振される
パルス光のレチクル(またはウエハ)面上でのエネルギ
ー量との関係の一例を表す図であって、PGR動作、ま
たはHI動作を実行した直後の上記関係は実線で、先に
述べた判定基準となる関係は点線で示してある。図9か
ら明らかなように、実線にて示した関係は内部ガスの劣
化とともに徐々に変化していき、ついには判定基準の関
係(点線)に達するので、主制御系9はその時点で信号
レベルを変化させることになる。尚、主制御系9は上記
動作が終了した時点で、要求信号SAの信号レベルをH
i→Loに変化させる。Here, FIG. 9 shows an example of the relationship between the voltage applied to the excimer laser light source 1 and the amount of energy of the pulse light actually oscillated under the applied voltage on the reticle (or wafer) surface. In the figure, the relationship immediately after executing the PGR operation or the HI operation is indicated by a solid line, and the above-described relationship serving as a criterion is indicated by a dotted line. As is clear from FIG. 9, the relationship shown by the solid line gradually changes with the deterioration of the internal gas, and finally reaches the relationship of the criterion (dotted line). Will be changed. Note that the main control system 9 changes the signal level of the request signal SA to H
Change from i to Lo.
【0125】また、本実施例においてウエハ露光、及び
上記関係(図6)を作成、もしくは更新するためのデー
タ収集(イニシャライズ)時のみ、エキシマレーザ光源
1の発振モードが印加電圧制御モードになっているもの
とすると、要求信号SAは発振モードが印加電圧制御モ
ードであって、特にウエハWに対する露光動作を実行し
ている時、またはイニシャライズ動作終了時のみ出力さ
れる(その信号レベルがLo→Hiに変化する)ことに
なる。これは、エネルギー量一定モードの場合には要求
信号SAを用いずとも、先の要求信号LAのみで十分に
PGR動作、HI動作の実行の要否を判定できるためで
あり、またイニシャライズ動作中は上記関係(図6)を
作成、もしくは更新している途中だからである。さらに
上記理由から、主制御系9は光量モニタ部5の出力から
上記関係(図6)を常時求めておく必要はなく、露光動
作中に先の露光量制御ロジックに従って上記関係が更新
される際に、この更新された関係に基づいて要求信号S
Aの信号レベルを変化させるか否かを判断するだけで良
い。In this embodiment, the oscillation mode of the excimer laser light source 1 is changed to the applied voltage control mode only at the time of wafer exposure and data collection (initialization) for creating or updating the relationship (FIG. 6). In this case, the request signal SA is output only when the oscillation mode is the applied voltage control mode, and particularly when the exposure operation for the wafer W is being performed or when the initialization operation is completed (the signal level is Lo → Hi). To change). This is because, in the constant energy amount mode, the necessity of execution of the PGR operation and the HI operation can be sufficiently determined only by the previous request signal LA without using the request signal SA, and during the initialization operation, This is because the relationship (FIG. 6) is being created or updated. Further, for the above reason, the main control system 9 does not need to always obtain the above relationship (FIG. 6) from the output of the light amount monitoring unit 5, and when the relationship is updated according to the previous exposure amount control logic during the exposure operation. The request signal S based on this updated relationship
It is only necessary to determine whether or not to change the signal level of A.
【0126】さらに主制御系9は、例えば1つのショッ
ト領域の露光中にPGR動作、HI動作が開始されるの
を防止するため、露光装置本体側の露光シーケンス上で
の動作状態に対応して、ガス供給制御部24に入力する
上記動作の実行を禁止するための信号SBのレベルを変
化させる。本実施例では、露光量制御ロジックに従った
印加電圧制御モードによるウエハ露光、及び印加電圧と
レチクル(またはウエハ)面上に照射されるパルス光の
エネルギー量との関係に関する情報(図6)を作成、ま
たは更新するためのデータ収集(イニシャライズ)を実
行している間は上記動作の実行を禁止するように、禁止
信号SBの信号レベルを、例えばHiにしておき、1つ
のショット領域ないし1枚のウエハに対する露光動作、
またはイニシャライズ動作が終了した時点で、信号レベ
ルをHi→Loに変化させる。尚、禁止信号SBは露光
動作、またはイニシャライズ動作が開始される時点で、
その信号レベルがLo→Hiに変化する。Further, the main control system 9 responds to the operation state in the exposure sequence on the exposure apparatus main body side, for example, in order to prevent the PGR operation and the HI operation from being started during the exposure of one shot area. , The level of the signal SB input to the gas supply control unit 24 for inhibiting the execution of the above operation is changed. In the present embodiment, information (FIG. 6) relating to wafer exposure in an applied voltage control mode in accordance with an exposure amount control logic, and the relationship between the applied voltage and the energy amount of pulsed light irradiated on a reticle (or wafer) surface is described. During execution of data collection (initialization) for creating or updating, the signal level of the inhibition signal SB is set to, for example, Hi so as to inhibit execution of the above operation, and one shot area or one shot is set. Exposure operation on the wafer,
Alternatively, when the initialization operation is completed, the signal level is changed from Hi to Lo. The inhibition signal SB is set at the time when the exposure operation or the initialization operation is started.
The signal level changes from Lo to Hi.
【0127】さて、以上の4つの信号LA、LB、S
A、SBはガス供給制御部24、すなわち本実施例では
その内部に設けられた判定回路に入力し、ここでPGR
動作、HI動作を実行するか否かが決定される。ガス供
給制御部24は、判定回路にて上記動作の実行が決定さ
れる、すなわちその出力信号のレベルが変化した時点
で、PGR動作、またはHI動作を実行する。図10は
PGR動作、またはHI動作を実行するタイミング(時
期)を決定するための判定回路の一例を示すブロック図
であって、要求信号LA、SAはOR回路51に入力す
る一方、禁止信号LB、SBはNOR回路52に入力し
ている。従って、判定回路50において要求信号LA、
SAの少なくとも一方の信号レベルがHiとなり、かつ
禁止信号LB、SBの信号レベルが共にLoとなった時
のみ、AND回路53からの信号REQ.のレベルがL
o→Hiに変化することになり、この時点でガス供給制
御部24はPGR動作、またはHI動作を開始すること
になる。ここで、上記信号REQ.のレベルがLo→H
iに変化した時点で、エキシマレーザ光源1のシャッタ
ーSHは駆動され、ガス供給制御部24はシャッターS
Hが閉じた時点で上記動作、すなわちレーザチャンバー
へのガス注入等を開始する。Now, the above four signals LA, LB, S
A and SB are input to a gas supply control unit 24, that is, a determination circuit provided therein in the present embodiment.
It is determined whether to execute the operation and the HI operation. The gas supply control unit 24 executes the PGR operation or the HI operation when the execution of the above operation is determined by the determination circuit, that is, when the level of the output signal changes. FIG. 10 is a block diagram showing an example of a determination circuit for determining the timing (timing) for executing the PGR operation or the HI operation. The request signals LA and SA are input to the OR circuit 51, while the inhibition signal LB is input. , SB are input to a NOR circuit 52. Therefore, the request signal LA,
Only when at least one of the signal levels of SA becomes Hi and the signal levels of the inhibit signals LB and SB both become Lo, the signal REQ. Level is L
It changes from o to Hi, and at this time, the gas supply control unit 24 starts the PGR operation or the HI operation. Here, the signal REQ. Level is Lo → H
i, the shutter SH of the excimer laser light source 1 is driven, and the gas supply control unit 24
When H is closed, the above operation, that is, gas injection into the laser chamber or the like is started.
【0128】次に、図11を参照して本実施例による露
光装置の動作を説明する。図11は本実施例における動
作のタイムチャートの一例を示すものである。まず、以
上までに説明を行っていない信号の機能について簡単に
述べる。 (1)信号EXT.TRG.(EXTERNAL TR
IGGER) 露光装置本体からエキシマレーザ光源1へのレーザ光発
振のトリガ信号であり、レーザ光源側は本信号の検出に
よりレーザ光を発振する。トリガ信号1つが、1パルス
のレーザ光発振に対応する。 (2)信号STEP.ST.(STEPPER STA
TUS) 露光装置本体からエキシマレーザ光源へ、その動作モー
ドを指令するレベル信号であり、Loの時、エキシマレ
ーザ光源1は露光装置本体からのEXT.TRG.信号
に同期してレーザ光を1パルスずつ放出する。本信号が
Hiの時のエキシマレーザの動作モードは、次の2通り
がある。判定回路50からの信号REQ.がLoになっ
ている間、すなわちエキシマレーザ光源1に対するPG
R動作、またはHI動作の実行命令がない間に本信号が
Lo→Hiに変化すると、エキシマレーザ光源1はレー
ザ光放出口にあるシャッターSHを閉じ、適当な低い周
波数で自己発振して露光パルスエネルギー、絶対波長等
のロックを行う。また、信号REQ.がHiの時に本信
号がLo→Hiに変化すると、エキシマレーザ光源1は
シャッターSHを閉じ、PGR動作、またはHI動作を
実行する。Next, the operation of the exposure apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows an example of a time chart of the operation in the present embodiment. First, functions of signals not described above will be briefly described. (1) The signal EXT. TRG. (EXTERNAL TR
IGGER) This is a trigger signal for laser light oscillation from the exposure apparatus main body to the excimer laser light source 1. The laser light source oscillates laser light upon detection of this signal. One trigger signal corresponds to one pulse of laser light oscillation. (2) The signal STEP. ST. (STEPPER STA
TUS) This is a level signal for instructing the operation mode from the exposure apparatus main body to the excimer laser light source. TRG. Laser light is emitted one pulse at a time in synchronization with the signal. The operation mode of the excimer laser when this signal is Hi has the following two modes. The signal REQ. Is Lo, that is, PG for the excimer laser light source 1
If this signal changes from Lo to Hi while there is no execution instruction of the R operation or the HI operation, the excimer laser light source 1 closes the shutter SH at the laser light emission port and self-oscillates at an appropriate low frequency to expose the exposure pulse. Locks energy, absolute wavelength, etc. The signal REQ. When this signal changes from Lo to Hi when is High, the excimer laser light source 1 closes the shutter SH and performs the PGR operation or the HI operation.
【0129】尚、イニシャライズ動作(またはPGR、
HI動作)を実行するに際して投影レンズPLの下にウ
エハWがある場合、主制御系9はステージコントローラ
(不図示)へ与える信号SDをLo→Hiに変化させ、
XYステージ32X、32Yを所定の退避位置まで移動
する。ここで、図11(A)、(C)〜(H)及び
(J)は、信号EXT.TRG、要求信号LA、禁止信
号LB、要求信号SA、禁止信号SB、信号REQ.、
信号STEP.ST及び信号SDの状態、図11(B)
はエキシマレーザ光源1の発振モードを表している。図
11(I)はエキシマレーザ光源1のシャッターSHの
位置状態、図11(K)はXYステージ32X、32Y
の位置状態を示している。尚、図11(F)に示す禁止
信号SBから明らかなように、ここでは少なくとも1つ
のショット領域の露光中にはPGR動作、またはHI動
作を実行しないようになっている。また、本シーケンス
ではHI動作のみを行う場合について述べる。The initialization operation (or PGR,
If the wafer W is below the projection lens PL when performing the HI operation), the main control system 9 changes the signal SD applied to the stage controller (not shown) from Lo to Hi,
The XY stages 32X and 32Y are moved to a predetermined retreat position. Here, FIGS. 11A, 11C, 11H and 11J show the signal EXT. TRG, request signal LA, inhibit signal LB, request signal SA, inhibit signal SB, signal REQ. ,
The signal STEP. ST and state of signal SD, FIG. 11 (B)
Represents the oscillation mode of the excimer laser light source 1. FIG. 11I shows the position of the shutter SH of the excimer laser light source 1, and FIG. 11K shows the XY stages 32X and 32Y.
3 shows the position state of. Note that, as is apparent from the inhibition signal SB shown in FIG. 11F, the PGR operation or the HI operation is not executed during the exposure of at least one shot area. In this sequence, a case where only the HI operation is performed will be described.
【0130】ところで、図11(H)において信号ST
EP.ST.がLoとなっている期間は、通常のウエハ
露光の実行を示し、Hiとなっている期間は、露光装置
本体がエキシマレーザ光源1に対して数秒、もしくはそ
れ以上の間、発光トリガを送出しない動作、例えばウエ
ハ交換、レチクルアライメント系30X、30Yによる
レチクルアライメント、またはウエハアライメント系3
4によるウエハアライメント等の動作を実行している状
態を示している。上記信号がLoとなっている期間で
は、1枚のウエハに対してステップアンドリピート方式
で各ショット領域毎に露光が繰り返されるが、この時図
11(A)に示した信号EXT.TRG.のトリガパル
ス列の各集合S1 、S2 、S3 が1ショットの露光に対
応している。Incidentally, the signal ST in FIG.
EP. ST. Is Lo during the normal wafer exposure execution, and during the Hi period, the exposure apparatus main body does not send out the light emission trigger to the excimer laser light source 1 for several seconds or more. Operation, for example, wafer exchange, reticle alignment by reticle alignment systems 30X and 30Y, or wafer alignment system 3
4 shows a state where an operation such as wafer alignment is performed. During the period in which the signal is Lo, exposure of one shot is repeated for each shot area in a step-and-repeat manner. At this time, the signal EXT. Shown in FIG. TRG. , Each set S 1 , S 2 , S 3 of the trigger pulse train corresponds to one shot exposure.
【0131】さて、図11(A)に示すように露光装置
本体(主制御系9)は、1枚目のウエハW1 に対する露
光を終了すると、信号STEP.ST.をLo→Hiに
変化させる(a)。これを認識したエキシマレーザ光源
(制御系25)はシャッターSHを閉じ始め(b)、シ
ャッターSHが完全に閉じた時点で、数Hz以下の低い
周波数で自己発振を開始して(c)、絶対波長等のロッ
ク(フィードバック制御)を行う。露光装置本体は、エ
キシマレーザ光源が自己発振している間に前述の発光ト
リガを送出しない動作を行った後、信号STEP.S
T.をHi→Loに変える(d)。これを認識したエキ
シマレーザ光源は自己発振を停止させた後、シャッター
SHを開き始める(e)。露光装置本体は、シャッター
SHが完全に開いた時点で、次のウエハW2 に対する露
光動作を開始すべく、信号EXT.TRG.としてトリ
ガパルス列の集合S2を出力する。尚、トリガパルス列
S1 、S2 、S3 の間はXYステージ32X、32Yの
ステッピングである。As shown in FIG. 11A, when the exposure apparatus main body (main control system 9) finishes exposing the first wafer W1, the signal STEP. ST. Is changed from Lo to Hi (a). The excimer laser light source (control system 25) recognizing this starts closing the shutter SH (b), and when the shutter SH is completely closed, starts self-oscillation at a low frequency of several Hz or less (c). Lock (feedback control) such as wavelength. The exposure apparatus main body performs the operation of not sending out the above-mentioned light emission trigger while the excimer laser light source is self-oscillating, and then outputs the signal STEP. S
T. Is changed from Hi to Lo (d). The excimer laser light source that recognizes this stops the self-oscillation and then starts opening the shutter SH (e). The exposure apparatus main body, when the shutter SH is completely opened, so as to start an exposure operation for the next wafer W 2, signal EXT. TRG. And outputs the set S 2 of the trigger pulse train as. The steps between the trigger pulse trains S 1 , S 2 , and S 3 are stepping of the XY stages 32X and 32Y.
【0132】ところで、上記の如き露光装置本体の露光
シーケンスとは非同期に、エキシマレーザ光源1はPG
R動作、またはHI動作を実行する必要性が生じる。そ
こで、露光装置本体はウエハ上の各ショット領域の露光
を開始する前に、図11(G)に示す信号REQ.の状
態をチェックし、その信号レベルがLoならば、次ショ
ットの露光を実行する。一方、トリガパルス列S2 の送
出中、すなわち2枚目のウエハW2 の2番目のショット
領域の露光中に、図11(C)に示すエキシマレーザ光
源側の要求信号LAがLo→Hiに変化した場合
(f)、エキシマレーザ光源は信号LAに同期してHI
動作を開始するのではなく、信号REQ.がLo→Hi
に変化した時点、すなわち2番目のショット領域の露光
が終了した時点で、HI動作の実行を開始する(g)。
ここで、要求信号LAがLo→Hiに変化した時、図1
1(D)に示す禁止条件LBはLoになっているが、図
11(F)に示す禁止条件SBはHiとなっている。By the way, the excimer laser light source 1 is not synchronized with the exposure sequence of the exposure apparatus body as described above.
There is a need to perform an R operation or an HI operation. Therefore, before the exposure apparatus body starts exposing each shot area on the wafer, the signal REQ. Is checked, and if the signal level is Lo, exposure of the next shot is executed. On the other hand, during delivery of the trigger pulse train S 2, i.e. the change in the exposure of the second sheet of the second shot area of the wafer W 2, request signal LA of the excimer laser light source side to the Lo → Hi shown in FIG. 11 (C) (F), the excimer laser light source HI is synchronized with the signal LA.
Instead of starting the operation, the signal REQ. Is Lo → Hi
, That is, when the exposure of the second shot area is completed, execution of the HI operation is started (g).
Here, when the request signal LA changes from Lo to Hi, FIG.
The prohibition condition LB shown in FIG. 1 (D) is Lo, but the prohibition condition SB shown in FIG. 11 (F) is Hi.
【0133】さて、ここでは2番目のショット領域を露
光中に要求信号LAがLo→Hiに変化しているため、
露光装置本体は2番目のショット領域の露光終了後(3
番目のショット領域へXYステージ32X、32Yをス
テッピングさせる前)、信号REQ.をチェックしてそ
のレベルがHiになっていることを認識する。これによ
り、露光装置本体のシーケンスは3番目のショット領域
へのステッピングを中断し、信号STEP.ST.をL
o→Hiに変える(h)。エキシマレーザ光源は信号R
EQ.がLo→Hiに変化した時は、それをHI動作の
開始指令と認識し、露光装置本体からの信号STEP.
ST.によりシャッターSHを閉じ始める(i)。この
際、露光装置本体は信号SDもLo→Hiに変化させ
(j)、XYステージ32X、32Yを所定の退避位置
まで移動しておく(k)。エキシマレーザ光源は、シャ
ッターSHが完全に閉じた後、適切な周波数(例えば
(c)の場合よりは高い周波数)で自己発振しながらH
I動作を実行する(l)。Here, since the request signal LA changes from Lo to Hi during exposure of the second shot area,
After the exposure of the second shot area is completed (3.
Before stepping the XY stages 32X and 32Y to the second shot area), the signal REQ. To recognize that the level is Hi. As a result, the sequence of the exposure apparatus main body interrupts the stepping to the third shot area, and the signal STEP. ST. To L
Change from o to Hi (h). Excimer laser light source is signal R
EQ. Is changed from Lo to Hi, it is recognized as an HI operation start command, and the signal STEP.
ST. To start closing the shutter SH (i). At this time, the exposure apparatus main body also changes the signal SD from Lo → Hi (j), and moves the XY stages 32X and 32Y to a predetermined retreat position (k). After the shutter SH is completely closed, the excimer laser light source self-oscillates at an appropriate frequency (for example, a higher frequency than in the case of (c)), and
The I operation is performed (l).
【0134】しかる後、エキシマレーザ光源はHI動作
(ハロゲンガス注入)が終了した時点で、自己発振を停
止して信号REQ.をHi→Loに変化させる(m)。
これを認識した露光装置本体は、エキシマレーザ光源に
対するイニシャライズ動作の開始指令として、信号ST
EP.ST.をHi→Loに変える(n)。さらに、こ
れを認識したエキシマレーザ光源はシャッターSHを開
き始め(o)、シャッターSHが完全に開いた時点で、
露光装置本体はイニシャライズ動作(図6に示した関係
を作成するためのデータ収集)を開始する(p)。そし
て上記動作が終了した時点で、露光装置本体は信号SD
をHi→Loに変化させ(q)、XYステージを駆動し
てウエハW2 を所定の露光位置まで移動した後(r)、
信号EXT.TRG.としてトリガパルス列S2 を送出
して、3番目以降のショット領域の露光を開始する。Thereafter, when the HI operation (halogen gas injection) is completed, the excimer laser light source stops self-oscillation and outputs the signal REQ. Is changed from Hi to Lo (m).
When recognizing this, the exposure apparatus main body issues a signal ST as a command to start an initialization operation to the excimer laser light source.
EP. ST. Is changed from Hi to Lo (n). Further, the excimer laser light source that recognizes this starts opening the shutter SH (o), and when the shutter SH is completely opened,
The exposure apparatus body starts an initialization operation (data collection for creating the relationship shown in FIG. 6) (p). When the above operation is completed, the exposure apparatus main body outputs the signal SD.
Was changed to Hi → Lo (q), after moving the wafer W 2 to a predetermined exposure position by driving the XY stage (r),
The signal EXT. TRG. It sends out a trigger pulse train S 2 as to initiate the exposure of the third and subsequent shot area.
【0135】尚、ここではHI動作終了後に、レーザチ
ャンバー内のハロゲンガス濃度が所定値以上になってい
るため、図11(D)では禁止信号LBがLo→Hiに
変化している。また、上記シーケンスではシャッターS
Hを閉じ始める(i)と同時に、XYステージも退避位
置まで移動し始めるが(j)、XYステージはイニシャ
ライズ動作を開始する前までに退避位置まで移動させて
おけば良い。In this case, since the halogen gas concentration in the laser chamber has become equal to or higher than the predetermined value after the end of the HI operation, the prohibition signal LB changes from Lo to Hi in FIG. 11D. In the above sequence, the shutter S
The XY stage also starts to move to the retreat position at the same time when H is closed (i), but the XY stage may be moved to the retreat position before the initialization operation is started.
【0136】さらに2枚目のウエハW2 に対する露光を
終了すると、露光装置本体は上記動作と同様に信号ST
EP.ST.をLo→Hiに変える(s)。これを認識
したエキシマレーザ光源はシャッターSHを閉じ始め
(t)、シャッターSHが完全に閉じた時点で、数Hz
以下の低い周波数で自己発振を開始して(u)、絶対波
長等のロックを行う。露光装置本体は、この間にウエハ
交換、ウエハアライメント系34による基準マーク板F
M上のバーマークの検出等の動作を行った後、信号ST
EP.ST.をHi→Loに変える(v)。これを認識
したエキシマレーザ光源は自己発振を停止させた後、シ
ャッターSHを開き始める(w)。露光装置本体は、シ
ャッターSHが完全に開いた時点で可動ミラーM1 を駆
動するとともに、エキシマレーザ光源は発振モードを印
加電圧制御モードからエネルギー量一定モードへ切り替
える(x)。これによって、露光装置本体はエキシマレ
ーザで基準マーク板FMを下方から照明することによ
り、レチクルRのスリットマークの投影位置を計測し
(y)、この計測値と先に求めたウエハアライメント系
34のマーク検出位置からベースライン量を算出する。When the exposure of the second wafer W2 is completed, the exposure apparatus main body receives the signal ST in the same manner as the above operation.
EP. ST. Is changed from Lo to Hi (s). The excimer laser light source that recognizes this starts closing the shutter SH (t), and when the shutter SH is completely closed, a few Hz.
Self-oscillation is started at the following low frequency (u) to lock the absolute wavelength and the like. During this period, the main body of the exposure apparatus replaces the reference mark plate F
After performing operations such as detection of a bar mark on M, the signal ST
EP. ST. Is changed from Hi to Lo (v). The excimer laser light source that recognizes this stops the self-oscillation, and then starts opening the shutter SH (w). The exposure apparatus main body is configured to drive the movable mirror M 1 at the time the shutter SH is completely opened, the excimer laser light source changes the oscillation mode from the application voltage control mode to the energy amount constant mode (x). Thus, the main body of the exposure apparatus illuminates the reference mark plate FM with the excimer laser from below, thereby measuring the projection position of the slit mark of the reticle R (y). A baseline amount is calculated from the mark detection position.
【0137】しかる後、エキシマレーザ光源は発振モー
ドを印加電圧制御モードに切り替え(z)、露光装置本
体は次のウエハW3 に対する露光動作を開始すべく、信
号EXT.TRG.(トリガパルス列の集合S3 )を出
力する。以下、3枚目のウエハW3 の露光中に信号RE
Q.がLo→Hiに変化したら、エキシマレーザ光源は
上記と全く同様の動作でHI動作を実行すれば良い。[0137] Thereafter, an excimer laser light source switches the oscillation mode to the applied voltage control mode (z), the exposure apparatus main body so as to start an exposure operation for the next wafer W 3, signal EXT. TRG. (Set S 3 of the trigger pulse train) is output. Hereinafter, during the exposure of the third wafer W3, the signal RE is output.
Q. Is changed from Lo to Hi, the excimer laser light source may execute the HI operation in exactly the same operation as described above.
【0138】尚、上記シーケンスではHI動作について
説明したが、PGR動作についても全く同様に実行でき
ることは言うまでもない。またエキシマレーザ光源は、
レーザチャンバー内の混合ガスを全面的に交換する間
に、HI動作のみを複数回行うものであっても、複数回
だけHI動作を行った後にPGR動作を行うという動作
を繰り返し行うものであっも構わない。さらに、エキシ
マレーザ光源側がPGR動作またはHI動作を開始した
ら、露光装置本体側は待期状態、あるいはエキシマレー
ザ光を用いない他の動作(ウエハ交換、ウエハアライメ
ント等)を優先的に実行するようにする。Although the HI operation has been described in the above sequence, it is needless to say that the PGR operation can be executed in the same manner. The excimer laser light source is
Even if only the HI operation is performed a plurality of times during the entire exchange of the mixed gas in the laser chamber, the operation of performing the PGR operation after performing the HI operation only a plurality of times is repeated. I do not care. Further, when the excimer laser light source side starts the PGR operation or the HI operation, the exposure apparatus body side preferentially executes a waiting state or another operation (wafer replacement, wafer alignment, etc.) not using the excimer laser light. I do.
【0139】以上のように、本実施例ではエキシマレー
ザ光源側と露光装置本体側との各々で、PGR動作また
はHI動作を実行するか否かを決定するための要求信号
と禁止信号とを作成し、これら4つの信号から判定回路
50が上記動作を実行するタイミングを決定している。
このため、1つのショット領域の露光中、もしくはハロ
ゲンガスが過多の状態で上記動作が実行されることがな
く、歩留り等を低下させることなく、最適なタイミング
で上記動作を実行することが可能となっている。As described above, in this embodiment, the request signal and the prohibition signal for determining whether or not to execute the PGR operation or the HI operation are generated on each of the excimer laser light source side and the exposure apparatus main body side. The timing at which the determination circuit 50 executes the above operation is determined from these four signals.
Therefore, the above operation is not executed during exposure of one shot area or in a state where the halogen gas is excessive, and the above operation can be executed at an optimal timing without lowering the yield and the like. Has become.
【0140】ここで図11(A)の(c)、(l)、
(u)では、シャッターSHが閉じている状態で、低い
周波数のもとでパルス光を発振させているが、これは1
つには、エキシマレーザ光源内部の分光器に発振パルス
光の狭帯化後の波長変化を検出させる必要があるからで
ある。もう1つは、次のショット領域の露光に対するパ
ルスエネルギー設定のために、エキシマレーザ光源1内
に設けられたパワーモニター(光電素子)にパルス光を
受光させる必要があるからである。また、本実施例の信
号REQ.は露光装置本体への露光中断、または再開を
意味するので、エキシマレーザ光源1の絶対波長制御や
スペクトル半値幅制御(狭帯化)がPGR動作、HI動
作時に、露光装置本体にとって不都合な挙動を示すこと
を分光器等で検知するようにし、不都合な時は信号RE
Q.をHiにすればその不都合を回避することが可能で
ある。Here, (c), (l), and (c) of FIG.
In (u), the pulse light is oscillated at a low frequency with the shutter SH closed, but this is because
One reason is that it is necessary to cause a spectroscope inside the excimer laser light source to detect a change in the wavelength of the oscillation pulse light after the band is narrowed. Another reason is that it is necessary to cause a power monitor (photoelectric element) provided in the excimer laser light source 1 to receive pulsed light in order to set pulse energy for exposure of the next shot area. Further, the signal REQ. Means that the exposure to the exposure apparatus main body is interrupted or resumed, so that the absolute wavelength control and the spectrum half-width control (narrowing of the band) of the excimer laser light source 1 cause inconvenient behavior for the exposure main body during PGR operation and HI operation. Is detected by a spectroscope or the like.
Q. Is set to Hi, the inconvenience can be avoided.
【0141】また、本実施例の信号REQ.による実行
指令(Lo→Hi)に対し、露光装置本体で実行中のシ
ーケンスが、PGR動作またはHI動作によるパルスエ
ネルギー変動に対して許容可能である場合は、そのシー
ケンスを中断してシャッターSHを閉じることなしに、
PGR動作またはHI動作を実行させても良い。さら
に、PGR動作またはHI動作要求とを別の信号線とし
て、露光装置本体のシーケンスが各々の実行要求に対
し、シャッターSHを閉じて各々の要求に対して実行す
るか否かを判断するようにしても良い。The signal REQ. If the sequence being executed by the exposure apparatus main body in response to the execution command (Lo → Hi) is acceptable for the pulse energy fluctuation due to the PGR operation or the HI operation, the sequence is interrupted and the shutter SH is closed. Without any
The PGR operation or the HI operation may be executed. Further, the PGR operation or the HI operation request is used as another signal line, and the sequence of the exposure apparatus body determines whether or not to execute each request by closing the shutter SH for each execution request. May be.
【0142】尚、シャッターSHは露光装置本体側に設
けても構わない。また、信号REQ.による実行指令発
生に対し、シャッターSHを閉じてPGR動作またはH
I動作を行う際のレーザ発生のトリガは、本実施例では
エキシマレーザ光源側の自己発振としているが、露光装
置本体からのトリガ信号(EXT.TRG.)により発
光するようにしても構わない。さらに上記シーケンスで
は、イニシャライズ動作時にXYステージを所定の退避
位置まで移動するようにしていたが、図1においてビー
ムスプリッターBS1 とレチクルRとの間の光路中にシ
ャッターを配置し、イニシャライズ動作時にはシャッタ
ーにより光路の閉鎖を行うようにしても構わない。Note that the shutter SH may be provided on the exposure apparatus main body side. The signal REQ. The shutter SH is closed and the PGR operation or H
In this embodiment, the laser generation trigger for performing the I operation is self-oscillation on the side of the excimer laser light source. However, light emission may be performed by a trigger signal (EXT.TRG.) From the exposure apparatus main body. In addition the sequence, but the XY stage during initializing operation had to be moved to a predetermined retracted position, the shutter in the optical path between the beam splitter BS 1 and the reticle R arranged in FIG. 1, the shutter during initialization operation May be used to close the optical path.
【0143】次に、図12を参照して上記構成の装置の
別の露光シーケンスについて簡単に説明するが、ここで
は図11に示したシーケンスにはなかった動作のみにつ
いて述べる。尚、図12では1枚のウエハの露光を行っ
ている間は、PGR動作またはHI動作を実行しないよ
うになっている。すなわち、1枚のウエハの露光を行っ
ている間は、図12(F)に示す露光装置本体側の禁止
信号SBがHiとなっている。Next, another exposure sequence of the apparatus having the above configuration will be briefly described with reference to FIG. 12, but here, only operations that are not included in the sequence shown in FIG. 11 will be described. In FIG. 12, the PGR operation or the HI operation is not performed during the exposure of one wafer. In other words, during the exposure of one wafer, the inhibition signal SB on the exposure apparatus main body side shown in FIG.
【0144】さて、ここでは2枚目のウエハW2 の露光
中に、図12(E)に示す露光装置本体側の要求信号S
AがLo→Hiに変化しているため、露光装置本体は2
枚目のウエハW2 の露光終了後、信号REQ.をチェッ
クしてそのレベルがHiになっていることを認識する。
これにより、露光装置本体は信号STEP.ST.をL
o→Hiに変えるとともに、信号SDをLo→Hiに変
化させて、XYステージ32X、32Yをウエハ交換を
行うための所定位置まで移動し、ウエハW2 をXYステ
ージ上から搬出しておく。エキシマレーザ光源は信号R
EQ.がLo→Hiに変化した時は、それをHI動作の
開始指令と認識し、露光装置本体からの信号STEP.
ST.によりシャッターSHを閉じ始める。さらにエキ
シマレーザ光源は、シャッターSHが完全に閉じた後、
適切な周波数で自己発振しながらHI動作を実行する。Now, during the exposure of the second wafer W2, the request signal S on the side of the exposure apparatus main body shown in FIG.
Since A changes from Lo to Hi, the exposure apparatus main body is 2
After the exposure of the second wafer W2 is completed, the signal REQ. To recognize that the level is Hi.
As a result, the exposure apparatus main body receives the signal STEP. ST. To L
with changing the o → Hi, by changing the signal SD to the Lo → Hi, XY stage 32X, 32Y move to a predetermined position for performing wafer exchange, keep out the wafer W 2 from the XY stage. Excimer laser light source is signal R
EQ. Is changed from Lo to Hi, it is recognized as an HI operation start command, and the signal STEP.
ST. To start closing the shutter SH. Further, the excimer laser light source, after the shutter SH is completely closed,
The HI operation is executed while self-oscillating at an appropriate frequency.
【0145】しかる後、エキシマレーザ光源はHI動作
(ハロゲンガス注入)が終了した時点で、自己発振を停
止して信号REQ.をHi→Loに変化させる。これを
認識した露光装置本体は、エキシマレーザ光源に対する
イニシャライズ動作の開始指令として、信号STEP.
ST.をHi→Loに変える。さらに、これを認識した
エキシマレーザ光源はシャッターSHを開き始め、シャ
ッターSHが完全に開いた時点で、露光装置本体はイニ
シャライズ動作(図6に示した関係を作成するためのデ
ータ収集)を開始する。そして上記動作が終了した時点
で、露光装置本体は信号SDをHi→Loに変化させる
とともに、3枚目のウエハW3 をXYステージ上にロー
ディングした後、XYステージによりウエハW3 を所定
の露光位置まで移動する。しかる後、露光装置本体は信
号EXT.TRG.としてトリガパルス列S3 を送出
し、ショット領域の露光を開始する。尚、スループット
を考慮してイニシャライズ動作中に予め3枚目のウエハ
W3 をXYステージ上にローディングしておいても良
い。しかしながら、このような場合にはイニシャライズ
動作に伴って投影レンズPLを介して照射されるパルス
光が迷光となってウエハW3 を感光させ得るので、上記
の如くイニシャライズ動作後にウエハW3 をXYステー
ジ上にローディングすることが望ましい。Thereafter, when the HI operation (halogen gas injection) is completed, the excimer laser light source stops self-oscillation and outputs the signal REQ. Is changed from Hi to Lo. After recognizing this, the exposure apparatus main body issues a signal STEP. As a command to start an initialization operation to the excimer laser light source.
ST. Is changed from Hi to Lo. Further, the excimer laser light source recognizing this starts opening the shutter SH, and when the shutter SH is completely opened, the exposure apparatus body starts an initialization operation (data collection for creating the relationship shown in FIG. 6). . And when the operation is completed, the exposure apparatus main body in conjunction with changing the signal SD to Hi → Lo, after loading the third wafer W 3 on the XY stage, exposing the wafer W 3 given by the XY stage Move to the position. Thereafter, the exposure apparatus main body outputs the signal EXT. TRG. It sends a trigger pulse train S 3 as to start exposure of the shot area. It should be noted that the throughput may be allowed to loading in advance of the third piece of the wafer W 3 on the XY stage during the initialization operation in consideration of the. However, since such may then exposed wafer W 3 pulse light irradiated through the projection lens PL along with the initializing operations, as stray light in the case, XY stage wafer W 3 after initializing operation as described above It is desirable to load on top.
【0146】さらに3枚目のウエハW3 に対する露光を
終了すると、露光装置本体は信号STEP.ST.をL
o→Hiに変化させる。これを認識したエキシマレーザ
光源はシャッターSHを閉じ始め、シャッターSHが完
全に閉じた時点で、数Hz以下の低い周波数で自己発振
を開始して、絶対波長等のロックを行う。露光装置本体
は、エキシマレーザ光源が自己発振している間に、ウエ
ハ交換、ウエハアライメント系34による基準マーク板
FM上のバーマークの検出等の動作を行った後、信号S
TEP.ST.をHi→Loに変える。これを認識した
エキシマレーザ光源は自己発振を停止させた後、シャッ
ターSHを開き始める。露光装置本体は、シャッターS
Hが完全に開いた時点で可動ミラーM1 を駆動し、エキ
シマレーザ光源は発振モードを印加電圧制御モードから
エネルギー量一定モードへ切り替える。これによって、
露光装置本体はエキシマレーザで基準マーク板FMを下
方から照明することにより、レチクルRのスリットマー
クの投影位置を計測し、この計測値と先に求めたウエハ
アライメント系34のマーク検出位置からベースライン
量を算出する。When the exposure of the third wafer W3 is completed, the exposure apparatus main body outputs the signal STEP. ST. To L
Change from o to Hi. The excimer laser light source recognizing this starts closing the shutter SH, and when the shutter SH is completely closed, starts self-oscillation at a low frequency of several Hz or less to lock the absolute wavelength or the like. The exposure apparatus main body performs operations such as wafer exchange and bar mark detection on the reference mark plate FM by the wafer alignment system 34 while the excimer laser light source is self-oscillating.
TEP. ST. Is changed from Hi to Lo. The excimer laser light source that recognizes this stops the self-oscillation and then starts opening the shutter SH. The exposure apparatus body has a shutter S
H drives the movable mirror M 1 when fully open, the excimer laser light source changes the oscillation mode from the application voltage control mode to the energy amount constant mode. by this,
The main body of the exposure apparatus illuminates the reference mark plate FM from below with an excimer laser to measure the projection position of the slit mark of the reticle R, and obtains a baseline from the measured value and the mark detection position of the wafer alignment system 34 previously obtained. Calculate the amount.
【0147】ここで、エネルギー量一定モードにてレチ
クルRのスリットマークの投影位置を計測している際、
すなわち露光装置本体が図12(A)に示すトリガパル
ス列S’を出力している際、図12(C)に示すエキシ
マレーザ光源側の要求信号LAがLo→Hiに変化して
いる。この時、図12(D)、(F)に示す禁止信号L
B、SBは共にLoとなっている。従って、要求信号L
AがLo→Hiに変化した時点で、信号REQ.はLo
→Hiに変化するため、ベースライン計測中であって
も、エキシマレーザ光源は直ちにHI動作を実行する。
この際、当然ながらエキシマレーザ光源はシャッターS
Hを閉じない。そして、HI動作が終了して信号RE
Q.がHi→Loに変化した時点で、エキシマレーザ光
源側の要求信号LAもHi→Loに変化する。しかる
後、エキシマレーザ光源はベースライン計測が終了した
時点で発振モードを印加電圧制御モードに切り替え、イ
ニシャライズ動作を行って、露光装置本体は次のウエハ
W4 に対する露光動作を開始すべく、信号EXT.TR
G.(トリガパルス列の集合S4 )を出力する。Here, when measuring the projection position of the slit mark of the reticle R in the constant energy amount mode,
That is, when the exposure apparatus main body outputs the trigger pulse train S 'shown in FIG. 12A, the request signal LA on the excimer laser light source side shown in FIG. 12C changes from Lo to Hi. At this time, the prohibition signal L shown in FIGS.
Both B and SB are Lo. Therefore, the request signal L
A changes from Lo to Hi when the signal REQ. Is Lo
Since it changes to Hi, the excimer laser light source immediately executes the HI operation even during the baseline measurement.
At this time, of course, the excimer laser light source is the shutter S
Do not close H. Then, the HI operation is completed and the signal RE is output.
Q. Is changed from Hi to Lo, the request signal LA on the excimer laser light source side also changes from Hi to Lo. Thereafter, the excimer laser light source switches the oscillation mode to the applied voltage control mode at the time of baseline measurement has been completed, perform the initializing operation, the exposure apparatus main body so as to start an exposure operation for the next wafer W 4, signal EXT . TR
G. FIG. (Set S 4 of the trigger pulse train) is output.
【0148】以上のように、上記シーケンスにおいても
1枚のウエハの露光中、もしくはハロゲンガスが過多の
状態で上記動作が実行されることがなく、歩留り等を低
下させることなく、最適なタイミングで上記動作を実行
することが可能となっている。尚、図11、図12に示
したタイムチャートでは、それぞれウエハW3 、W4 へ
の露光を開始する前にベースライン計測を行っていた
が、ベースライン計測はウエハ交換毎に行っても、また
はレチクル交換時のみに行うこととしても構わない。As described above, even in the above sequence, the above operation is not executed during exposure of one wafer or in a state in which the amount of halogen gas is excessive, so that the yield and the like are not reduced and the optimal timing is obtained. The above operation can be performed. In the time charts shown in FIGS. 11 and 12, the baseline measurement was performed before the exposure of the wafers W 3 and W 4 was started. However, the baseline measurement was performed every time the wafer was replaced. Alternatively, it may be performed only when the reticle is replaced.
【0149】さて、上記実施例では図9に示す如くエキ
シマレーザ光源1への印加電圧とその印加電圧のもとで
実際に発振されるパルス光のレチクル面上でのエネルギ
ー量との関係が、所定の判定基準となる関係に達した時
点で、露光装置本体側の要求信号SAをLo→Hiに変
化させるものとした。ここで、上記実施例では予め1シ
ョット当たりの露光パルス数Nexp 、減光率β等を定め
ているため、減光率がβ<1であれば(但し、露光パル
ス数Nexp は一定とする)、上記関係が判定基準に近づ
いた時点で減光率βを大きくすることにより、印加電圧
を下げることができる。つまり、PGR動作またはHI
動作の実施間隔を長くすることができる。従って、減光
率がβ<1である限りは、上記関係が判定基準に近づい
た時点で、減光率βを段階的(または連続的)に大きく
するようにしても良い。尚、上記実施例では露光パルス
数Nexp 、減光率βが共に一定であるものとしている。
また、減光率βを変える場合には、再度パルスエネルギ
ーPav(すなわち印加電圧)を調整する必要があること
は言うまでもない。さらに、減光率βが1になった場合
でも、露光パルス数Nexpを大きくすれば、減光率βを
変化させる場合と全く同様の効果を得ることができる。
しかしながら、露光パルス数Nexp を大きくすると、ス
ループットが低下するため、実際には減光率βが1とな
り、かつ上記関係が判定基準に達した時点で、要求信号
SAをLo→Hiに変化させることが望ましい。尚、上
記の如く減光率β、さらには露光パルス数Nexp を変化
させた場合には、PGR動作またはHI動作を実行した
後で、再度減光率β及びパルスエネルギーPav(印加電
圧)、さらには露光パルス数Nexp までも設定し直す必
要がある。In the above embodiment, as shown in FIG. 9, the relationship between the voltage applied to the excimer laser light source 1 and the amount of energy of the pulse light actually oscillated under the applied voltage on the reticle surface is as follows. At the point in time when a predetermined reference criterion is reached, the request signal SA on the exposure apparatus main body side is changed from Lo to Hi. Here, in the above embodiment, since the number Nexp of exposure pulses per shot, the extinction rate β, and the like are determined in advance, if the extinction rate is β <1, the number of exposure pulses Nexp is constant. The applied voltage can be reduced by increasing the dimming rate β when the above relationship approaches the determination standard. That is, PGR operation or HI
The operation interval can be extended. Therefore, as long as the dimming rate is β <1, the dimming rate β may be increased stepwise (or continuously) when the above-mentioned relationship approaches the determination standard. In the above embodiment, the number of exposure pulses Nexp and the extinction ratio β are both constant.
Needless to say, when changing the extinction ratio β, it is necessary to adjust the pulse energy Pav (that is, the applied voltage) again. Further, even when the extinction ratio β is 1, if the number of exposure pulses Nexp is increased, the same effect as in the case of changing the extinction ratio β can be obtained.
However, if the number of exposure pulses Nexp is increased, the throughput is reduced. Therefore, when the dimming rate β actually becomes 1 and the above-mentioned relationship reaches the determination criterion, the request signal SA is changed from Lo to Hi. Is desirable. When the extinction ratio β and the number of exposure pulses Nexp are changed as described above, the extinction ratio β and the pulse energy Pav (applied voltage), and again the PGR operation or the HI operation are executed. Needs to be reset to the number of exposure pulses Nexp.
【0150】さらに本実施例では、ウエハ露光時には常
にエキシマレーザ光源1の発振モードが印加電圧制御モ
ードであるものとした。しかしながら、印加電圧制御モ
ードにより少ないパルス数(干渉パターンの平滑化と所
望の露光量制御精度とを達成するのに必要なパルス数)
で1ショットの露光を行うことが有効なのは、比較的感
度の高いレジストに対して露光を行う場合である。比較
的感度の低いレジストに対しては、1ショットの露光に
際して十分なパルス数を必要とするため、印加電圧制御
モードで露光を行わなくとも、多数のパルス光の照射に
よる平均化により十分な露光量制御精度を達成すること
ができる。従って、レジストの感度に応じて発振モード
を印加電圧制御モードとエネルギー量一定モードとに切
り替えるようにしても良いことは勿論のことである。Further, in this embodiment, the oscillation mode of the excimer laser light source 1 is always the applied voltage control mode during wafer exposure. However, the number of pulses is smaller in the applied voltage control mode (the number of pulses required to achieve the smoothing of the interference pattern and the desired exposure amount control accuracy).
Exposure of one shot is effective when exposure is performed on a resist having relatively high sensitivity. For a resist with relatively low sensitivity, a sufficient number of pulses are required for one-shot exposure. Therefore, even if exposure is not performed in the applied voltage control mode, sufficient exposure is achieved by averaging by irradiation with a large number of pulsed lights. Amount control accuracy can be achieved. Therefore, the oscillation mode may be switched between the applied voltage control mode and the constant energy amount mode according to the sensitivity of the resist.
【0151】また、上記実施例では投影レンズを用いた
露光装置、いわゆるステッパーについて説明したが、本
発明は他のいかなる型式、方式の露光装置でも全く同様
に適用できるものである。さらに、レーザ光源としては
希ガスハライドを用いるエキシマレーザとしたが、レー
ザチャンバー内の部分ガス交換、ガス注入、ガス循環等
を必要とする他のレーザ光源を用いても同様の効果が得
られる。In the above embodiments, an exposure apparatus using a projection lens, that is, a so-called stepper has been described. However, the present invention can be applied to exposure apparatuses of any other types and systems in the same manner. Furthermore, although an excimer laser using a rare gas halide is used as the laser light source, a similar effect can be obtained by using another laser light source that requires partial gas exchange, gas injection, gas circulation, and the like in the laser chamber.
【0152】[0152]
【発明の効果】以上のように、本発明ではレーザ光源と
露光装置本体との各々での動作状態から、部分ガス交
換、ガス注入を実行するタイミングを決定しているた
め、少なくとも1つのショット領域の露光中はガス注入
等が行われることがなく、しかも印加電圧(充電電圧)
とその印加電圧のもとで射出されたパルス光のマスクま
たは感応基板面上でのエネルギー量(ドーズ量)との関
係に関する情報を、ガス注入等が実行されるたびに更新
しているため、ガス注入等が実行された後であっても、
常に良好な露光量制御を行うことができるといった利点
が得られる。As described above, in the present invention, the timing for executing the partial gas exchange and the gas injection is determined based on the operation states of the laser light source and the exposure apparatus main body, and therefore, at least one shot area is required. During the exposure, no gas injection is performed, and the applied voltage (charging voltage)
And information on the relationship between the amount of energy (dose amount) of the pulsed light emitted under the applied voltage and the mask or the sensitive substrate surface, is updated each time gas injection or the like is performed. Even after gas injection etc. is performed,
The advantage that good exposure dose control can always be performed is obtained.
【図1】本発明の実施例による露光装置の概略的な構成
を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した露光装置の制御系のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of a control system of the exposure apparatus shown in FIG.
【図3】減光部に適用するのに好適な回転ターレット板
の一例を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a rotating turret plate suitable for being applied to a dimming unit.
【図4】図3に示した回転ターレット板により減光を行
う場合の減光素子の回転量と透過率との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a rotation amount of a dimming element and transmittance when dimming is performed by the rotating turret plate shown in FIG. 3;
【図5】オプチカルインテグレータ(フライアイレン
ズ)へ入射するビームとその2次光源像(スポット光)
との関係を模式的に示す図。FIG. 5 shows a beam incident on an optical integrator (fly-eye lens) and its secondary light source image (spot light).
The figure which shows the relationship typically with.
【図6】エキシマレーザ光源への印加電圧とその印加電
圧のもとで射出されるパルス光のレチクル(またはウエ
ハ)面上での光量(パルスエネルギー)との関係の一例
を表す図。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between an applied voltage to an excimer laser light source and the amount of light (pulse energy) on a reticle (or wafer) surface of pulsed light emitted under the applied voltage.
【図7】本発明の実施例による露光装置の動作の一例を
示す概略的なフローチャート図。FIG. 7 is a schematic flowchart showing an example of the operation of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施例における露光量制御の様子を示
すグラフ。FIG. 8 is a graph showing a state of exposure amount control in the embodiment of the present invention.
【図9】露光装置本体側での部分ガス交換またはガス注
入の実行を要求する信号の作成について説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating generation of a signal requesting execution of partial gas exchange or gas injection on the exposure apparatus main body side.
【図10】部分ガス交換またはガス注入を実行するタイ
ミング(時期)を決定するための判定回路の一例を示す
ブロック図。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a determination circuit for determining a timing (timing) at which partial gas exchange or gas injection is performed.
【図11】本発明の実施例による露光装置での動作の一
例を表すタイムチャート。FIG. 11 is a time chart illustrating an example of an operation of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施例による露光装置での別の動作
を表すタイムチャート。FIG. 12 is a time chart illustrating another operation of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
1…エキシマレーザ光源 5…光量モニタ部 6…演算器 7…メモリ 8…入出力装置 9…主制御系 10…トリガ制御部 11…印加電圧制御部 12…減光制御部 13…干渉パターン制御部 15…減光部 16…回転ターレット板 17…干渉パターン低減部 19…フライアイレンズ 24…ガス供給制御部 34…ウエハアライメント系 50…判定回路 R…レチクル PL…投影レンズ W…ウエハ SH…シャッター FM…基準マーク板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excimer laser light source 5 ... Light amount monitor 6 ... Calculator 7 ... Memory 8 ... I / O device 9 ... Main control system 10 ... Trigger control unit 11 ... Applied voltage control unit 12 ... Dimming control unit 13 ... Interference pattern control unit 15: Attenuator 16: Rotating turret 17: Interference pattern reducer 19: Fly-eye lens 24: Gas supply controller 34: Wafer alignment system 50: Judgment circuit R: Reticle PL: Projection lens W: Wafer SH: Shutter FM … Fiducial mark plate
Claims (11)
発振のたびにエネルギー量が変動するパルス光を発振す
る光源と、前記パルス光のエネルギー量を決める前記光
源に対する制御パラメータを調整する手段とを備え、前
記調整手段によってエネルギー量が制御された複数のパ
ルス光をマスクに照射して、前記マスクに形成されたパ
ターンを感応基板上に転写する露光装置において、 前記感応基板に対する露光状態に対応して、前記光源の
部分ガス交換、又はガス注入の要否に対応した第1信号
を出力する第1の制御手段と、 前記光源の発振状態に対応して、前記光源の部分ガス交
換、又はガス注入の要否に対応した第2信号を発生する
とともに、前記第1及び第2信号に基づいて前記光源の
部分ガス交換、又はガス注入の時期を検知して実行する
第2の制御手段と、 前記光源の制御パラメータと、該制御パラメータのもと
で前記光源から発振されるパルス光の前記マスク又は感
応基板上でのエネルギー量との関係に関する情報を格納
する記憶手段と、 前記光源から実際に発振されたパルス光の前記マスク又
は感応基板上でのエネルギー量を検出する検出手段と、 所定の単位パルス数毎もしくは単位時間毎、または前記
部分ガス交換もしくはガス注入が実行されるたびに、前
記光源の制御パラメータと前記検出されたエネルギー量
とに基づいて、前記記憶手段に格納された情報を更新す
る演算手段と、 前記更新された情報に基づいて、次に射出すべきパルス
光のエネルギー量に対応する前記光源の制御パラメータ
を決定する決定手段とを備えたことを特徴とする露光装
置。1. requires partial gas exchange or gas injection,
A light source that oscillates pulsed light whose energy amount fluctuates with each oscillation, and a unit that adjusts a control parameter for the light source that determines the energy amount of the pulsed light, wherein a plurality of energy amounts are controlled by the adjusting unit. An exposure apparatus that irradiates a mask with pulsed light and transfers a pattern formed on the mask onto a sensitive substrate, wherein a partial gas exchange or gas injection of the light source is required according to an exposure state of the sensitive substrate. A first control means for outputting a first signal corresponding to the necessity, and a second signal corresponding to the necessity of partial gas exchange or gas injection of the light source corresponding to the oscillation state of the light source. A second control means for detecting and executing a timing of partial gas exchange or gas injection of the light source based on the first and second signals, and a control parameter of the light source. And storage means for storing information relating to the relationship between the amount of energy of the pulse light oscillated from the light source under the control parameter and the amount of energy on the mask or the sensitive substrate; and the pulse light actually oscillated from the light source. Detection means for detecting the amount of energy on the mask or sensitive substrate of the above, every predetermined unit number of pulses or per unit time, or every time the partial gas exchange or gas injection is performed, the control parameters of the light source and Calculating means for updating the information stored in the storage means based on the detected energy amount; and the light source corresponding to the energy amount of the pulse light to be emitted next based on the updated information And an deciding means for deciding the control parameters.
前記光源に与える印加電圧、又は前記パルス光の発振時
における前記光源の充電電圧と、前記パルス光のエネル
ギー量との関係を表す関数、又はそのパラメータを格納
することを特徴とする請求項1記載の露光装置。2. A function representing a relationship between an applied voltage applied to the light source during oscillation of the pulse light, or a charging voltage of the light source during oscillation of the pulse light, and an energy amount of the pulse light. 2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said parameter is stored.
への印加電圧を調整して前記パルス光のエネルギー量を
制御するように、前記制御パラメータとして前記光源へ
の印加電圧を決定することを特徴とする請求項1又は2
記載の露光装置。3. The determining means determines an applied voltage to the light source as the control parameter so that the adjusting means adjusts an applied voltage to the light source to control an energy amount of the pulsed light. 3. The method according to claim 1, wherein
Exposure apparatus according to the above.
源と、前記パルス光を受光してそのエネルギー量を検出
する光検出器と、前記パルス光のエネルギー量を決める
前記光源に対する制御パラメータを調整する手段とを有
し、前記マスクを介して前記パルス光で感応基板を露光
する装置において、 前記光源に対する制御パラメータと、該制御パラメータ
のもとで前記光源から発振されるパルス光のエネルギー
量との関係に関する情報を格納する記憶手段と、 前記光源から複数のパルス光を発振させたときの前記光
源に対する制御パラメータと前記光検出器によって検出
されるエネルギー量とに重み付けを行って、前記格納さ
れた情報を更新する演算手段とを備え、 前記調整手段は、前記更新された情報を利用して前記パ
ルス光のエネルギー量を制御することを特徴とする露光
装置。4. A light source that oscillates pulsed light applied to a mask, a photodetector that receives the pulsed light and detects an energy amount thereof, and a control parameter for the light source that determines the energy amount of the pulsed light. Means for exposing a sensitive substrate with the pulsed light through the mask, comprising: a control parameter for the light source; and an energy amount of the pulsed light oscillated from the light source under the control parameter. Storage means for storing information about the relationship between the light source, and a control parameter for the light source when a plurality of pulsed lights are oscillated from the light source and weighting the energy amount detected by the photodetector, and the storage Computing means for updating the updated information, wherein the adjusting means utilizes the updated information to determine the energy of the pulsed light. Exposure apparatus characterized by controlling the amount.
ち最初に発振されたパルス光のエネルギー量に与える重
みを最も軽くすることを特徴とする請求項4記載の露光
装置。5. An exposure apparatus according to claim 4, wherein said calculating means makes the weight given to the energy amount of the pulse light initially oscillated out of said plurality of pulse lights the lightest.
印加電圧、又は前記パルス光の発振時における前記光源
の充電電圧であることを特徴とする請求項4又は5記載
の露光装置。6. The exposure apparatus according to claim 4, wherein the control parameter is a voltage applied to the light source or a charging voltage of the light source when the pulsed light oscillates.
射し、前記マスクを介して前記パルス光で感応基板を露
光する方法において、 前記光源の部分ガス交換、又はガス注入を実行する段階
と、 前記部分ガス交換、又はガス注入後、前記光源から複数
のパルス光を発振させ、前記パルス光のエネルギー量を
決める前記光源に対する制御パラメータに対応付けて前
記パルス光のエネルギー量を順次計測し、前記パルス光
のエネルギー量の制御に使用される前記制御パラメータ
と前記パルス光のエネルギー量との関係を表すパラメー
タを決定する段階とを含むことを特徴とする露光方法。7. A method of irradiating a mask with pulsed light oscillated from a light source and exposing a sensitive substrate with the pulsed light through the mask, wherein a partial gas exchange or gas injection of the light source is performed. After the partial gas exchange, or gas injection, oscillate a plurality of pulsed light from the light source, sequentially measure the energy amount of the pulsed light in association with a control parameter for the light source that determines the energy amount of the pulsed light, Determining a parameter representing a relationship between the control parameter used for controlling the energy amount of the pulsed light and the energy amount of the pulsed light.
感応基板の露光では、前記決定されたパラメータに従っ
て前記光源に対する制御パラメータを調整して、前記パ
ルス光のエネルギー量を制御することを特徴とする請求
項7記載の露光方法。8. In the exposure of the sensitive substrate after the partial gas exchange or the gas injection, a control parameter for the light source is adjusted according to the determined parameter to control an energy amount of the pulse light. The exposure method according to claim 7, wherein
パルス光のエネルギー量、又は前記マスクのパターンを
前記感応基板上に転写するのに必要なパルス数に応じて
そのタイミングが決定されることを特徴とする請求項7
又は8記載の露光方法。9. The timing of the partial gas exchange or gas injection is determined according to the energy amount of the pulsed light or the number of pulses required to transfer the pattern of the mask onto the sensitive substrate. 8. The method according to claim 7, wherein
Or the exposure method according to 8.
照射し、前記マスクを介して前記パルス光で感応基板を
露光する方法において、 前記感応基板の感度特性に応じて、前記光源に対する制
御パラメータを調整して前記光源から発振されるパルス
光のエネルギー量を制御する第1モードと、前記制御パ
ラメータ、又は前記エネルギー量を一定として前記光源
から前記パルス光を発振させる第2モードとの一方を選
択し、該選択されたモードを用いて前記感応基板の露光
を実行することを特徴とする露光方法。10. A method of irradiating a mask with pulsed light oscillated from a light source, and exposing a sensitive substrate with the pulsed light via the mask, wherein a control parameter for the light source is set according to sensitivity characteristics of the sensitive substrate. The first mode of controlling the energy amount of pulsed light oscillated from the light source by adjusting the control parameter, or the second mode of oscillating the pulsed light from the light source with the control parameter or the energy amount constant. An exposure method, comprising selecting and exposing the sensitive substrate using the selected mode.
る印加電圧、又は前記パルス光の発振時における前記光
源の充電電圧であることを特徴とする請求項7〜請求項
10のいずれか一項に記載の露光方法。11. The method according to claim 7, wherein the control parameter is a voltage applied to the light source or a charging voltage of the light source when the pulsed light oscillates. Exposure method.
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- 1991-01-28 JP JP03008616A patent/JP3125307B2/en not_active Expired - Lifetime
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