JP3259222B2 - Exposure apparatus and method for manufacturing semiconductor element - Google Patents

Exposure apparatus and method for manufacturing semiconductor element

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JP3259222B2
JP3259222B2 JP12571099A JP12571099A JP3259222B2 JP 3259222 B2 JP3259222 B2 JP 3259222B2 JP 12571099 A JP12571099 A JP 12571099A JP 12571099 A JP12571099 A JP 12571099A JP 3259222 B2 JP3259222 B2 JP 3259222B2
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energy
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一明 鈴木
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、感応物体に対する
照射エネルギー量の制御、特にパルス発振型のエネルギ
ー発生源からのエネルギー量が経時的な変化を有する場
合の総照射エネルギー量の制御に係るものであり、例え
ば露光光としてエキシマ等のパルスレーザを使用する露
光装置の露光量制御に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to control of the amount of irradiation energy to a sensitive object, and more particularly to control of the total amount of irradiation energy when the amount of energy from a pulse oscillation type energy source changes with time. For example, the present invention relates to exposure amount control of an exposure apparatus that uses a pulse laser such as an excimer as exposure light.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子製造のリソグラフィ工程で使
われるパルスレーザを光源とした露光装置(ステッパ
ー、アライナー等)では、レーザ光が一般にパルス毎に
±10%程度のばらつきを有している上、露光面(レチ
クル若しくはウエハ)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。
2. Description of the Related Art In an exposure apparatus (stepper, aligner, etc.) using a pulse laser as a light source used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a laser beam generally has a variation of about ± 10% for each pulse. On the exposure surface (reticle or wafer), a regular interference pattern due to the coherence of the laser light, as well as scratches in the illumination optical system,
Irregular interference patterns (speckles) in which a large number of light beams having different phases caused by dust, surface defects, and the like are superimposed, may cause uneven illuminance on the exposed surface.

【0003】上記2つの干渉パターン、特に規則的な干
渉パターンは、半導体素子製造の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
報或いは特開平1−259533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)によりレーザ光を一定周
期で一次元又は二次元移動(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
元又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2
0nsec程度と極めて短く、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パルスは、
振動ミラーの振動周期中は恰も制止しているように振る
舞う。
[0003] The above two interference patterns, particularly regular interference patterns, have a significant effect on the control of the pattern line width in the photolithography process of manufacturing semiconductor devices. Therefore, for example, a regular interference pattern or speckle (hereinafter collectively referred to as an interference pattern) is smoothed by a method equivalent to the method disclosed in JP-A-59-226317 or JP-A-1-259533. Is also considered. The interference pattern disclosed in the above publication is smoothed (incoherent) by moving a laser beam one-dimensionally or two-dimensionally (raster scan) at a fixed cycle by a vibrating mirror (galvano mirror, polygon mirror) to spatially coherence. This is to reduce energy consumption. In other words, the interference pattern is moved on the reticle by changing the incident angle of the laser beam to the illuminance equalizing means (optical integrator) for each pulse, and finally the interference pattern is smoothed, in other words, the illuminance This is to improve uniformity. 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 2
It is extremely short, about 0 nsec. Even if the vibrating mirror is vibrated at about 10 Hz, one pulse of the excimer laser is
During the oscillation period of the oscillating mirror, it behaves as if it were stopped.

【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制度とを達成
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。
Therefore, in order to achieve the smoothing of the interference pattern by a plurality of pulses (uniform illuminance) and the desired control of the amount of exposure, (1) the energy amount per pulse is kept substantially constant during the exposure. (2) It is important to obtain the target exposure amount with an integral multiple of the half cycle of the mirror vibration in one-dimensional or two-dimensional scanning by the vibrating mirror.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ光は
パルス毎に±10%程度のばらつきを有している上、短
期的、長期的にレーザ密度の低下現象がある。このレー
ザ密度の低下現象は、特に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(例えば、K
rF,XeCl等)の混合ガスの劣化に伴って出力の低
下が起こる。一般に、パルスレーザ光源に対する印加電
圧と、その印加電圧のもとで射出されるパルスのエネル
ギー量(以下、簡単に発振エネルギー量と呼ぶ)との関
係に経時的な変化が生じると、例えばガスレーザにあっ
ては活性媒質の混合ガスの劣化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。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ガス
劣化による出力低下が生じた場合には、従来からレーザ
光の一部を受光してそのエネルギー量を検出するモニタ
部の出力に基づいて、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、出力の低下を少なくするよ
うな工夫がなされている。しかしながら、上記の如きエ
ネルギー制御では常に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(即ち、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が行えず、高精度な
エネルギー量制御を達成することができないという問題
点があった。
By the way, the laser light has a variation of about ± 10% for each pulse, and there is a short-term and long-term decrease in the laser density. This phenomenon of reduction in laser density is particularly remarkable in a gas laser, and an active medium (for example, K
(RF, XeCl, etc.), the output decreases with the deterioration of the mixed gas. In general, when the relationship between the applied voltage to the pulse laser light source and the energy amount of a pulse emitted under the applied voltage (hereinafter simply referred to as oscillation energy amount) changes over time, for example, the gas laser If the output of the laser light source decreases with the deterioration of the mixed gas of the active medium, a desired oscillation energy amount can be obtained even if the applied voltage corresponding to the pulse energy amount to be emitted next is determined from the above relationship. I couldn't do that. Generally, a laser light source has a constant applied voltage mode and a constant energy amount mode. In particular, when the output decreases due to gas deterioration in the constant energy mode, two electrodes inside the chamber are conventionally based on the output of the monitor unit that receives a part of the laser beam and detects the energy amount. The device is designed to gradually increase the applied voltage during the period so as to reduce the output reduction. However, in the energy control as described above, a constant oscillation energy amount is always obtained, but it is not possible to obtain a desired oscillation energy amount (that is, an applied voltage corresponding to the oscillation energy amount) over the entire range of a predetermined energy amount control range. In other words, there is a problem that accurate fine adjustment of the oscillation energy amount cannot be performed for each pulse, and high-accuracy energy amount control cannot be achieved.

【0006】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、エネルギー発生源における制御パラメータ(例え
ば、印加電圧など)と発振エネルギー量との関係に経時
変化が生じても、その制御パラメータの調整によって高
精度なエネルギー量制御を達成することができる露光
、及び露光装置を用いるリソグラフィ工程を含む半導
体素子の製造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points, and has been made in consideration of the control parameters (for example,
If, such as the applied voltage) and even if aging on the relationship between the oscillation energy amount, exposure instrumentation <br/> location that can achieve highly accurate amount of energy controlled by adjustment of the control parameters, and an exposure apparatus Semiconductor including lithography process using
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a body element .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
した露光装置は、パルスビーム(LB0)を発生するエ
ネルギー発生装置(1)と、パルスビームをマスク
(R)に照射する照明系(14、15、17〜19、
2、CL)とを備え、マスクを介して複数のパルスビー
ムで基板(W)上の所定領域(ショット)を露光するも
のである。さらに、パルスビームのエネルギー量に応じ
た値を検出する検出手段(4'、5')と、エネルギー発
生装置をその設定された制御パラメータ(例えば、印加
電圧など)に応じて制御する制御手段(11)と、複数
のパルスビームの少なくとも一部に対応する検出手段に
よる検出値に基づいて、制御パラメータの設定値とパル
スビームのエネルギー量との関係を求め、この関係に基
づいて以降のパルス発振における制御パラメータの設定
値を決定する決定手段(6)とを備えるものである。
発明の請求項2に記載した露光装置は、請求項1に記載
した露光装置において、前記決定手段は、露光前に制御
パラメータの設定値とパルスビームのエネルギー量との
関係を求めてメモリ(7)に格納しておき、前記検出値
に基づいて格納された関係を更新するものである。 本発
明の請求項3に記載した露光装置は、請求項2に記載し
た露光装置において、前記決定手段は、制御パラメータ
を順次変化させながら前記制御手段によりエネルギー発
生装置から複数のパルスビームを発生させ、この複数の
パルスビームに対応する前記検出手段による検出値に基
づいて、前記メモリに格納される関係を求めるものであ
る。 本発明の請求項4に記載した露光装置は、パルスビ
ーム(LB0)を発生するエネルギー発生装置(1)
と、パルスビームをマスク(R)に照射する照明系(1
4、15、17〜19、2、CL)とを備え、マスクを
介して複数のパルスビームで基板(W)上の所定領域
(ショット)を露光するものである。さらに、パルスビ
ームのエネルギー量に応じた値を検出する検出手段
(4'、5')と、エネルギー発生装置をその設定された
制御パラメータ(例えば、印加電圧など)に応じて制御
する制御手段(11)と、制御パラメータを順次変化さ
せながら前記制御手段によりエネルギー発生装置から複
数のパルスビームを発生させ、この複 数のパルスビーム
に対応する前記検出手段による検出値に基づいて、制御
パラメータの設定値とパルスビームのエネルギー量との
関係を求め、この関係に基づいて以降のパルス発振にお
ける制御パラメータの設定値を決定する決定手段(6)
とを備えるものである。 本発明の請求項5に記載した露
光装置は、請求項4に記載した露光装置において、前記
決定手段は、基板を実際に露光する際に前記関係を求め
るものである。 本発明の請求項6に記載した露光装置
は、請求項1〜5のいずれか一項に記載した露光装置に
おいて、前記決定手段は、基板上の所定領域に照射され
る複数のパルスビームの積算エネルギー量が、レジスト
の感度特性に応じた所定量(例えば、適正露光量)とな
るように、制御パラメータの設定値を決定するものであ
る。 本発明の請求項7に記載した露光装置は、請求項1
〜6のいずれか一項に記載した露光装置において、前記
制御パラメータは、エネルギー発生装置の印加電圧、又
は充電電圧である。 本発明の請求項8に記載した露光装
置は、請求項1〜7のいずれか一項に記載した露光装置
において、前記エネルギー発生装置は、狭帯化波長安定
化機構を有するエキシマレーザである。 以上のように本
発明の露光装置では、パルス光源などのエネルギー発生
装置における制御パラメータ(例えば印加電圧、あるい
はエネルギー発振時の実際の充電電圧)の設定値と発振
エネルギー量との関係を求めるとともに、この関係に基
づいて以降のパルス発振における制御パラメータの設定
値を決定することとした。このため、制御パラメータの
設定値と発振エネルギー量との関係が経時変化を起こし
ても、常に良好なエネルギー量制御を達成することが可
能となる。
Means for Solving the Problems According to the first aspect of the present invention.
The exposed exposure apparatus generates the pulse beam (LB0).
Energy generator (1) and masking pulse beam
(R) illumination system (14, 15, 17-19,
2, CL), and a plurality of pulse beads
A predetermined area (shot) on the substrate (W)
It is. Furthermore, depending on the energy of the pulse beam
Detecting means (4 ', 5') for detecting the value
The raw device is adjusted to its set control parameters (eg,
Control means (11) for controlling according to voltage, etc.)
Detection means corresponding to at least a part of the pulse beam of
Control parameter setting and pulse
The relationship with the energy amount of the beam is determined, and based on this relationship,
Of control parameters for subsequent pulse oscillation
Determining means (6) for determining a value. Book
The exposure apparatus according to the second aspect of the present invention is the exposure apparatus according to the first aspect.
In the exposure apparatus, the deciding means controls before exposure.
Between the set value of the parameter and the energy amount of the pulse beam
The relationship is obtained and stored in the memory (7), and the detected value is stored.
Is used to update the stored relationship. Departure
The exposure apparatus described in claim 3 is described in claim 2.
In the exposure apparatus, the determining means includes:
Energy is generated by the control means while sequentially changing
Generate multiple pulse beams from the raw device,
Based on the value detected by the detection means corresponding to the pulse beam
The relationship stored in the memory.
You. An exposure apparatus according to a fourth aspect of the present invention is a pulse exposure apparatus.
Generator (1) for generating a beam (LB0)
And an illumination system (1) for irradiating the mask (R) with a pulse beam.
4, 15, 17 to 19, 2, CL).
Region on the substrate (W) with a plurality of pulsed beams through
(Shot) is exposed. In addition, pulse
Detecting means for detecting a value corresponding to the energy amount of the beam
(4 ', 5') and set the energy generator to its set
Control according to control parameters (eg, applied voltage)
Control means (11), and the control parameters are sequentially changed.
While controlling the energy generation device by the control means.
It generates a number of pulse beams, pulsed beam of the multiple
Control based on the detection value of the detection means corresponding to
Between the set value of the parameter and the energy amount of the pulse beam
Relationship, and based on this relationship,
(6) for determining a set value of a control parameter to be set
Is provided. The dew according to claim 5 of the present invention.
The optical device according to claim 4, wherein
The determining means determines the relationship when the substrate is actually exposed.
Things. An exposure apparatus according to claim 6 of the present invention.
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the determining means irradiates a predetermined area on the substrate.
The integrated energy of multiple pulse beams
Is a predetermined amount (for example, an appropriate exposure amount) corresponding to the sensitivity characteristic of
To determine the set values of the control parameters.
You. An exposure apparatus according to a seventh aspect of the present invention provides the exposure apparatus according to the first aspect.
7. The exposure apparatus according to claim 1, wherein
The control parameters are the applied voltage of the energy generator,
Is the charging voltage. An exposure apparatus according to claim 8 of the present invention.
An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7,
In the above, the energy generating device has a narrow band wavelength stable
This is an excimer laser having a conversion mechanism. Book as above
In the exposure apparatus of the invention, energy generation such as a pulsed light source
Control parameters (e.g. applied voltage or
Is the set value of the actual charging voltage during energy oscillation) and oscillation
Determine the relationship with the amount of energy and, based on this relationship,
Of control parameters for subsequent pulse oscillation
The value was determined. Therefore, the control parameters
The relationship between the set value and the amount of oscillation energy changes over time.
Can always achieve good energy control.
It works.

【0008】本発明の請求項9に記載した半導体素子の
製造方法は、マスク(R)を介して複数のパルスビーム
で基板(W)上の所定領域(ショット)を露光し、マス
クのパターンを基板上に転写する露光装置(例えば図
4)を用いるリソグラフィ工程を含むものである。そし
て、複数のパルスビームによる所定領域の露光中、例え
ば受光素子4'及び光量モニタ部5'によって、パルスビ
ームのエネルギー量に応じた値を検出するとともに、例
えば印加電圧制御部11によって、パルスビームの発振
をその設定された制御パラメータ(例えば、印加電圧な
ど)に応じて制御する工程と、その制御パラメータを順
次変化させながら複数のパルスビームを発振させ、この
複数のパルスビームに対応するそのエネルギー量に応じ
た検出値に基づいて、例えば演算部6にて、制御パラメ
ータの設定値とパルスビームのエネルギー量との関係を
求め、この関係に基づいて以降のパルス発振における制
御パラメータの設定値を決定する工程とを含むものであ
る。 本発明の請求項10に記載した半導体素子の製造方
法は、請求項9に記載した半導体素子の製造方法におい
て、前記関係が基板を実際に露光する際に求められるも
のである。 本発明の請求項11に記載した半導体素子の
製造方法は、請求項9に記載した半導体素子の製造方法
において、前記関係を単位パルス数毎、又は一定時間毎
に更新するものである。 本発明の請求項12に記載した
半導体素子の製造方法は、請求項9〜11のいずれか一
項に記載した半導体素子の製造方法において、前記所定
領域に照射される複数のパルスビームの積算エネルギー
量が、レジストの感度特性に応じた所定量(例えば、適
正露光量)となるように制御パラメータの設定値を決定
するものである。 本発明の請求項13に記載した半導体
素子の製造方法は、請求項9〜12のいずれか一項に記
載した半導体素子の製造方法において、パルスビームの
発振毎に制御パラメータの設定値を決定するものであ
る。 本発明の請求項14に記載した半導体素子の製造方
法は、請求項9〜13のいずれか一項に記載した半導体
素子の製造方法において、前記制御パラメータは、 パル
スビームを発生するエネルギー発生装置の印加電圧、又
は充電電圧である。 本発明の請求項15に記載した半導
体素子の製造方法は、請求項9〜14のいずれか一項に
記載した半導体素子の製造方法において、前記所定領域
に照射される複数のパルスビームの平均エネルギー量P
avを、そのパルス間のばらつきをΔPavとして、エネル
ギー発生装置から発振されるパルスビームの最大エネル
ギー量の(1−ΔPav/Pav)倍以下に設定するもので
ある。 本発明の請求項16に記載した半導体素子の製造
方法は、請求項9〜15のいずれか一項に記載した半導
体素子の製造方法において、パルスビームはエキシマレ
ーザ光である。 本発明の請求項17に記載した半導体素
子の製造方法は、請求項9〜16のいずれか一項に記載
した半導体素子の製造方法において、前記基板の露光動
作では、制御パラメータを調整してパルスビームの発振
を制御する第1モード(例えば、印加電圧制御モード)
を利用し、前記露光動作以外の少なくとも1つの動作で
は、制御パラメータ又はパルスビームのエネルギー量を
一定としてパルスビームを発振させる第2モード(例え
ば、印加電圧一定モードまたはエネルギー量一定モー
ド)を利用するものである。 本発明の請求項18に記載
した半導体素子の製造方法は、請求項17に記載した半
導体素子の製造方法において、前記第2モードを利用す
る少なくとも1つの動作は、マスクに形成されるマーク
にパルスビームを照射し、当該マークの位置情報を検出
する動作(例えば、ベースライン計測動作)である。
上のように本発明の半導体素子の製造方法では、リソグ
ラフィ工程でパルスビームの発振における制御パラメー
タの設定値と発振エネルギー量との関係を求めるととも
に、この関係に基づいて以降のパルス発振における制御
パラメータの設定値を決定することとした。このため、
常に良好なエネルギー量制御を達成できる、即ち基板上
に形成されるパターン像の線幅を精度良く所定値に設定
することができ、所期の特性を満足する半導体素子を製
造することが可能となる。
[0008] The semiconductor device according to claim 9 of the present invention
The manufacturing method includes a plurality of pulse beams through a mask (R).
Expose a predetermined area (shot) on the substrate (W) with
Exposure device that transfers the pattern of the pattern onto the substrate (for example,
This includes a lithography step using 4). Soshi
During exposure of a predetermined area by a plurality of pulse beams, for example,
For example, the light receiving element 4 'and the light quantity monitor 5'
Detect the value corresponding to the energy amount of the
For example, the applied voltage control unit 11 oscillates a pulse beam.
With the set control parameters (for example, applied voltage
) And the control parameters
Oscillating multiple pulse beams while changing the next
Depending on the amount of energy corresponding to multiple pulse beams
Based on the detected values, for example, the arithmetic unit 6 controls the control parameters.
The relationship between the data set value and the energy amount of the pulse beam
Control based on this relationship.
Determining the set value of the control parameter.
You. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 of the present invention.
The method according to claim 9, wherein the method comprises the steps of:
Therefore, the relationship is required when the substrate is actually exposed.
It is. The semiconductor device according to claim 11 of the present invention
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein:
In the above, the relationship is determined for each unit pulse number or for a fixed time.
Is to be updated. Claim 12 of the present invention
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above item, the predetermined
Integrated energy of multiple pulse beams applied to the area
The amount is a predetermined amount (for example, an appropriate amount) corresponding to the sensitivity characteristics of the resist.
Determine the set value of the control parameter so that it becomes
Is what you do. A semiconductor according to claim 13 of the present invention.
The method for manufacturing an element is described in any one of claims 9 to 12.
In the method of manufacturing the semiconductor device described above,
Determines the set value of the control parameter for each oscillation.
You. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14 of the present invention.
The method according to any one of claims 9 to 13, wherein:
In the manufacturing method for the device, the control parameters, Pal
Voltage applied to the energy generator that generates the beam,
Is the charging voltage. A semiconductor according to claim 15 of the present invention.
The method for manufacturing a body element according to any one of claims 9 to 14
In the method for manufacturing a semiconductor device described above, the predetermined region
Energy P of a plurality of pulsed beams applied to
av, and the variation between the pulses as ΔPav, the energy
Maximum energy of pulse beam oscillated from energy generator
Energy is set to (1-ΔPav / Pav) times or less.
is there. Manufacturing a semiconductor device according to claim 16 of the present invention.
A method according to any one of claims 9 to 15, wherein the method comprises:
In the manufacturing method of the body element, the pulse beam is excimer
It is a light. A semiconductor device according to claim 17 of the present invention.
The method for manufacturing a child is described in any one of claims 9 to 16.
In the method of manufacturing a semiconductor device,
In operation, the control parameters are adjusted to oscillate the pulse beam.
Mode (for example, applied voltage control mode)
Using at least one operation other than the exposure operation
Is the control parameter or energy amount of the pulse beam.
The second mode in which a pulse beam is oscillated as a constant (for example,
For example, the constant applied voltage mode or the constant energy mode
C). Claim 18 of the present invention
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17,
In the method for manufacturing a conductor element, the second mode is used.
At least one operation is performed by a mark formed on the mask.
Irradiates a pulse beam to detect the position information of the mark
(For example, a baseline measurement operation). Less than
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the lithography
Control parameters for pulse beam oscillation in luffy process
The relationship between the set value of the
In addition, based on this relationship, control in subsequent pulse oscillation
The set value of the parameter was decided. For this reason,
Always good energy control can be achieved, ie on the substrate
Set the line width of the pattern image to be formed to a predetermined value with high accuracy
Semiconductor devices that meet the desired characteristics.
Can be manufactured.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1〜図3を参照して本発明にお
けるエネルギー量制御装置の基本的な構成と動作を説明
する。図1は、第1の実施例によるエネルギー量制御装
置の概略的な構成を示すブロック図であって、ここでは
最も簡単で基本的な構成とするべく、入出力装置8から
入力された所定の発振条件に従って、パルス発振型エネ
ルギー発生源1から発振されるパルスエネルギーを被照
射物体3に照射する構成をとっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS.
Of the basic configuration and operation of the energy control device
I do. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the energy amount control device according to the first embodiment . Here, in order to make the simplest and basic configuration, a predetermined input from the input / output device 8 is performed. According to the oscillation condition, a configuration is adopted in which pulsed energy oscillated from the pulse oscillation type energy generation source 1 is applied to the irradiation target 3.

【0010】図1において、印加電圧制御部11はパル
ス発振型エネルギー発生源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、次に照射すべきパル
スエネルギーのエネルギー量に対応する印加電圧をエネ
ルギー発生源1に与えることで、パルス毎にそのエネル
ギー量の調整を行うものである。トリガ制御部10は、
エネルギー発生源1にて必要な所定の充電時間が経過し
たのち、外部トリガパルスをエネルギー発生源1に送っ
てその発振(パルス数、発振間隔等)を制御する。ここ
で、トリガ制御部10と印加電圧制御部11とは共に、
主制御系9(後述)から出力される所定指令に応じて動
作する。尚、エネルギー発生源1から発振されるパルス
エネルギーは、可干渉性のレーザ光、非干渉性のパルス
光、或いは電子線等の光以外のパルスエネルギー等であ
れば良い。
In FIG. 1, an applied voltage control unit 11 controls a high-voltage discharge voltage (corresponding to an applied voltage) of a pulse oscillation type energy generation source 1 and corresponds to an energy amount of pulse energy to be irradiated next. By applying the applied voltage to the energy generating source 1, the energy amount is adjusted for each pulse. The trigger control unit 10
After a predetermined charging time required by the energy generation source 1 has elapsed, an external trigger pulse is sent to the energy generation source 1 to control its oscillation (number of pulses, oscillation interval, etc.). Here, both the trigger control unit 10 and the applied voltage control unit 11
It operates according to a predetermined command output from a main control system 9 (described later). The pulse energy oscillated from the energy generation source 1 may be any coherent laser light, non-coherent pulse light, or pulse energy other than light such as an electron beam.

【0011】さて、エネルギー発生源1から射出される
エネルギービームEBはビームスプリッター2で分割さ
れ、エネルギービームEBの大部分はここを通過して非
照射物体3に照射される。一方、ビームスプリッター2
で反射されたエネルギービームEBの一部は、エネルギ
ーモニタ素子4(例えばエキシマレーザであっては、焦
電型のパワーメータやPINフォトダイオード等)に入
射し、モニタ素子4はエネルギービームEBの各パルス
毎のエネルギー量に応じた信号を正確に出力する。モニ
タ素子4からの出力信号はエネルギー量モニタ部5に入
力し、ここで各パルス毎にエネルギー量に変換されてい
く。従って、モニタ素子4とエネルギー量モニタ部5と
は本発明のエネルギー量計測手段を構成し、被照射物体
3に照射されるエネルギービームと所定の関係で対応付
けられる、即ちビームスプリッター2の光学性能により
一義的に定められるエネルギービームのエネルギー量を
計測する。
The energy beam EB emitted from the energy source 1 is split by the beam splitter 2, and most of the energy beam EB passes through the beam and irradiates the non-irradiated object 3. Meanwhile, beam splitter 2
A part of the energy beam EB reflected by the laser beam enters the energy monitor element 4 (for example, a pyroelectric power meter or a PIN photodiode in the case of an excimer laser). A signal corresponding to the energy amount of each pulse is accurately output. The output signal from the monitor element 4 is input to an energy amount monitor 5, where it is converted into an energy amount for each pulse. Therefore, the monitor element 4 and the energy amount monitoring unit 5 constitute an energy amount measuring means of the present invention, and are associated with the energy beam irradiated on the irradiation target 3 in a predetermined relationship, that is, the optical performance of the beam splitter 2. The energy amount of the energy beam uniquely determined by is measured.

【0012】エネルギー量モニタ部5にて計測された実
測値(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エネルギー量が順次積算さ
れる一方、演算器はエネルギー発生源1に対する印加電
圧と、その印加電圧のもとでの発振エネルギー量、若し
くは被照射物体3へ与えられる実際のエネルギー量(所
謂ドーズ量)との関係に関する情報の更新する(詳細後
述)。尚、モニタ素子4は予めパワーメータによりエネ
ルギービームの実際のエネルギー量とモニタ素子4の感
度との関係が求められ、メモリ7に記憶されている。ま
た、演算器6にて積算エネルギー量を求める代わりに、
エネルギー量モニタ部5においてパルス毎のエネルギー
量を順次積算しても良く、この場合にはパルス毎の発振
エネルギー量と積算エネルギー量とを演算器6に出力す
る。
The actually measured value measured by the energy monitor 5 (the value may be any value corresponding to the actually measured energy, and need not be the energy itself) is sent to the calculator 6 where each pulse is While the amount of energy for each is sequentially accumulated, the arithmetic unit calculates the voltage applied to the energy source 1 and the amount of oscillation energy under the applied voltage or the actual amount of energy given to the irradiation target 3 (so-called dose). The information on the relationship with the amount is updated (details will be described later). Note that the relationship between the actual energy amount of the energy beam and the sensitivity of the monitor element 4 is determined in advance by the power meter for the monitor element 4 and stored in the memory 7. Also, instead of calculating the integrated energy amount by the arithmetic unit 6,
The energy amount monitor unit 5 may sequentially accumulate the energy amount for each pulse. In this case, the oscillation energy amount and the accumulated energy amount for each pulse are output to the calculator 6.

【0013】演算器6は、本発明における印加電圧と発
振エネルギー量(若しくはドーズ量)との関係を更新す
る演算手段を備え、メモリ7に格納された上記情報、前
パルスの発振時の印加電圧、及びエネルギー量モニタ部
5からの発振エネルギー量を取り込み、これらのデータ
に基づき、所定の演算処理に従って印加電圧と発振エネ
ルギー量との関係に関する情報を更新し、メモリ7に格
納する(詳細後述)。さらに、演算器6は本発明におけ
る印加電圧の決定手段も含み、エネルギー量モニタ部5
にて検出される発振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、所定のエネルギ
ー量制御ロジック(後述)に従って、次に照射すべきエ
ネルギービームのエネルギー量を求める。そして、演算
器6は更新した印加電圧と発振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より決定し、主制御系9に送る。
The arithmetic unit 6 includes arithmetic means for updating the relationship between the applied voltage and the amount of oscillation energy (or dose) according to the present invention. The information stored in the memory 7 and the applied voltage during the oscillation of the previous pulse , And the oscillating energy amount from the energy amount monitoring unit 5, and based on these data, updates the information on the relationship between the applied voltage and the oscillating energy amount according to a predetermined calculation process, and stores it in the memory 7 (details will be described later). . Further, the arithmetic unit 6 includes means for determining an applied voltage in the present invention, and the energy amount monitoring unit 5
The energy amount of the energy beam to be irradiated next is obtained in accordance with a predetermined energy amount control logic (to be described later) based on the integrated energy amount obtained by sequentially integrating the oscillation energy amounts detected by the above for each pulse. Based on the updated relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount, the computing unit 6 determines the applied voltage corresponding to the pulse energy amount to be irradiated next by calculation, and sends it to the main control system 9.

【0014】主制御系9は、印加電圧制御11とトリガ
制御部10との各々に、上記演算器6にて決定した印加
電圧および発振トリガパルスの指令信号を出力する。入
出力装置8は、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、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。また、メモリ7に
は入出力装置8から入力された発振動作、各種演算等に
必要なパラメータ(定数)やテーブル等が記憶されてい
る。
The main control system 9 outputs the applied voltage and the oscillation trigger pulse command signal determined by the arithmetic unit 6 to each of the applied voltage control 11 and the trigger control unit 10. The input / output device 8 receives various parameters required for oscillation from the operator, and notifies the operator of the energy amount of the final pulse as necessary. The memory 7 stores parameters (constants), tables, and the like necessary for the oscillating operation, various calculations, and the like input from the input / output device 8.

【0015】ここで、図1中にはエネルギー発生源1に
おけるエネルギー発振時の2枚の電極間の充電電圧(エ
ネルギー発生源1に与えられる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、エネルギー
発生源1に充電電圧計測手段を設ける場合には、充電電
圧計測手段による計測結果を演算手段6に取り込み、印
加電圧の代わりに充電電圧と発振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。
In FIG. 1, a charging voltage (uniquely corresponding to the applied voltage applied to the energy generating source 1) between the two electrodes during energy oscillation in the energy generating source 1 is detected. The means (charging voltage measuring means of the present invention) is not shown, and the present embodiment will describe a case where there is no charging voltage measuring means. In the case where the charging voltage measuring means is provided in the energy generation source 1, the measurement result by the charging voltage measuring means is taken into the calculating means 6, and information on the relationship between the charging voltage and the oscillation energy amount is updated instead of the applied voltage. Therefore, the description is omitted here.

【0016】次に、本発明の中枢をなす印加電圧と発振
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2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2において黒丸が実際のデータで
あり、実戦はそのデータを最小二乗法により2次関数で
あてはめた曲線である。そこで、最小二乗法による2次
関数のあてはめ(fitting)について述べる。
尚、本実施例では2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消化する方法等を採用
しても構わない。従って、印加電圧をV、パルスエネル
ギー量をPとおくと、モデル関数は、次式で表される。
Next, a method of updating the information relating to the relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount, which is the center of the present invention, will be described in detail. FIG. 2 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. 2, the black circles are actual data, and the actual battle is a curve obtained by fitting the data with a quadratic function by the least squares method. Therefore, fitting of a quadratic function by the least squares method will be described.
In this embodiment, the least squares method is used for fitting a quadratic function. However, other than the least squares method described below, for example, a method of maximizing 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 is expressed by the following equation.

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】ここで、a,b,cは最小二乗法により求
める未知数である。次に、実際の印加電圧とパルスエネ
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を以下の通り定める。
Here, a, b, and c are unknowns determined by the least squares method. Next, each data regarding the actual applied voltage and the pulse energy amount is set as Vi and Pi. 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 defined as follows.

【0019】[0019]

【数2】 (Equation 2)

【0020】但し、γi はデータ(Vi ,Pi )に対す
る重み(後述)である。さて、評価関数Eを最小にする
未知数a,b,cを求めるためには、以下の3次元連立
方程式を解けばよい。
Here, γi is a weight (described later) for the data (Vi, Pi). Now, in order to obtain the unknowns a, b, and c that minimize the evaluation function E, the following three-dimensional simultaneous equations may be solved.

【0021】[0021]

【数3】 (Equation 3)

【0022】即ち未知数a,b,cは、最小二乗法の理
論により、この3次元連立方程式を解くことによって次
式から求まる。
That is, the unknowns a, b, and c can be obtained from the following equations by solving the simultaneous three-dimensional equations according to the theory of the least squares method.

【0023】[0023]

【数4】 (Equation 4)

【0024】但し、式(3)中のBは以下の通りであ
る。
However, B in the formula (3) is as follows.

【0025】[0025]

【数5】 (Equation 5)

【0026】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と発振エネル
ギー量Pとの関係は、その経時変化(ガスレーザであっ
てはチャンバー内部の混合ガスの劣化)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 を次式のように規定す
る。
Incidentally, γi is a weight for the data (Vi, Pi). As described above, the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P gradually changes in accordance with the change over time (for a gas laser, the deterioration of the mixed gas inside the chamber). Therefore, the weight γi is calculated as γ1>γ2>
By setting γ3..., 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 γi is defined as in the following equation.

【0027】[0027]

【数6】 (Equation 6)

【0028】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と発振エネルギー量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920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
(3)式にて明らかなように多数のデータ(Vi ,Pi
)から未知数a〜c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a〜cの検出精度の低下を防止できる。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と発振エネルギー量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a〜c
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a〜c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の値をエネルギー発生源1の安定性等に応
じて両者のバランスを考慮し、実験により決定すること
が望ましい。
Here, ε is a constant satisfying 0 <ε <1, and specifically, is a value determined in advance in accordance with the rate of change with time of the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P. . For example, if ε = 0.995, the contribution (weight) to the evaluation function E of the data (Vi, Pi) about the oscillation pulse before about 920 shots is about 1% compared to the latest pulse. Therefore, when the value of the constant ε approaches 1, as is apparent from the above equation (3), a large number of data (Vi, Pi)
), The unknowns a to c are determined, so that it is possible to prevent a decrease in the detection accuracy of the unknowns a to c due to a variation (about ± 10%) in the energy amount for each pulse. However, if the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P fluctuates more than the above-mentioned fluctuation due to any cause, there is a large number of past data (Vi, Pi), so that the fluctuation is not delayed. Follow unknowns a to c
Can be difficult to calculate. Conversely, the value of the constant ε is set to 0
, The unknowns a to c are determined from a small amount of data (Vi, Pi), and the followability to the fluctuation of the above relationship is improved, but the influence of the variation of the energy amount for each pulse is great. become. Therefore, in practice, it is desirable to determine the value of the constant ε by experiment in consideration of the balance between the two according to the stability of the energy generation source 1 and the like.

【0029】次に、上記(3)式の右辺の行列の各要素
を次式の通り定める。
Next, each element of the matrix on the right side of the above equation (3) is determined as follows.

【0030】[0030]

【数7】 (Equation 7)

【0031】そして、印加電圧Vと発振エネルギー量P
との関係に関する情報として上記各要素、即ちパラメー
タC1 〜C5 ,D1 〜D3 をメモリ7に格納する。そし
て、新たにデータ(Vi ,Pi )、即ち最新のデータ
(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C1 〜C5 ,D1 〜D3 を取り込み、定
数であるC1 (C1 =1/(1−ε2 ))以外は、以下
に示す漸化式によりパラメータC2 〜C5 ,D1 〜D3
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と発振エネルギー量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。
Then, the applied voltage V and the oscillation energy amount P
The above elements, that is, the parameters C1 to C5 and D1 to D3 are stored in the memory 7 as information relating to the relationship. When new data (Vi, Pi), that is, the latest data (V1, P1) is obtained, the arithmetic unit 6 stores the data in the memory 7
, The parameters C1 to C5 and D1 to D3 are fetched, and the parameters C2 to C5 and D1 to D3 are calculated by the following recurrence formula except for the constant C1 (C1 = 1 / (1-.epsilon.2)).
Shall be updated. As a result, by applying the recurrence formula, the operation time required for updating the information on the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P can be shortened, and the arithmetic unit 6 newly stores the updated information in the memory 7. Will do.

【0032】[0032]

【数8】 (Equation 8)

【0033】ところで、先に述べた(1)式を印加電圧
Vについて解き、V≧0なる解のみ採用すれば、以下の
ように表される。
By solving the above-described equation (1) for the applied voltage V and employing only the solution satisfying V ≧ 0, the following equation is obtained.

【0034】[0034]

【数9】 (Equation 9)

【0035】従って、単位パルス数毎、若しくは一定時
間毎に、適宜上記(6)にて更新されたパラメータC1
〜C5 ,D1 〜D3 から(3)式を計算して未知数a〜
cを求めれば、印加電圧Vと発振エネルギー量Pの関係
式((1)式)が更新され、さらには(7)式により所
定のエネルギー量制御ロジックのもとで決定された次パ
ルスの発振エネルギー量Pに対応する印加電圧Vを求め
ることが可能となるわけである。
Therefore, the parameter C1 updated in the above (6) is appropriately updated every unit pulse number or every fixed time.
Equation (3) is calculated from C5, D1 to D3 to obtain an unknown a
When c is obtained, the relational expression (Equation (1)) between the applied voltage V and the oscillation energy amount P is updated, and furthermore, the oscillation of the next pulse determined based on the predetermined energy amount control logic by Expression (7). This makes it possible to determine the applied voltage V corresponding to the energy amount P.

【0036】次に、本実施例のエネルギー量制御ロジッ
クの一例について述べる。複数パルスの照射により被照
射物体3に与えるべき目標積算エネルギー量をS0 、必
要とされるエネルギー量制御精度をA0 (但し、0<A
0 <1)、同一印加電圧のものでのパルス間の発振エネ
ルギー量のばらつきをΔP(例えば、ΔP/P=10%
程度)、上記(1)式において最大印加電圧Vmaxに
対応する発振エネルギー量をPmax(最大値)とおく
と、第1発目のパルスエネルギーのエネルギー量P1
は、次式から定められる。
Next, an example of the energy amount control logic of this embodiment will be described. The target integrated energy amount to be given to the irradiated object 3 by irradiation of a plurality of pulses is S0, and the required energy amount control accuracy is A0 (where 0 <A
0 <1) The variation in the amount of oscillation energy between pulses at the same applied voltage is ΔP (for example, ΔP / P = 10%
If the oscillation energy amount corresponding to the maximum applied voltage Vmax in the above equation (1) is set to Pmax (maximum value), the energy amount P1 of the first pulse energy is obtained.
Is determined from the following equation.

【0037】[0037]

【数10】 (Equation 10)

【0038】また、第k発目のパルスのエネルギー量を
Pk とおくと、第j発目のパルスエネルギーまでの積算
エネルギー量(実測値)Ij は、次式の通り表される。
Further, assuming that the energy amount of the k-th pulse is Pk, the integrated energy amount (measured value) Ij up to the j-th pulse energy is expressed by the following equation.

【0039】[0039]

【数11】 [Equation 11]

【0040】従って、第(j+1)発目のパルスエネル
ギー量Pj+1 は、次式から決定される。尚、min
(σ,ρ)は、σ,ρのうちの大きくない方の値を採用
することを示す。
Accordingly, the (j + 1) -th pulse energy amount Pj + 1 is determined by the following equation. In addition, min
(Σ, ρ) indicates that the smaller value of σ and ρ is adopted.

【0041】[0041]

【数12】 (Equation 12)

【0042】このエネルギー量制御ロジックはエネルギ
ー制御のダイナミックレンジ(即ち、印加電圧Vの調整
範囲)は大きいものの、目標積算エネルギー量S0 が最
大パルスエネルギー量Pmaxに比べてそれほど大きく
なければ、ほんのわずかなパルス数で所望の照射エネル
ギー量を得られるといった利点がある。次に、図3を参
照して本実施例の動作について説明する。図3は本実施
例の動作の一例を示す概略的なフローチャート図であ
る。ステップ100において、メモリ7に格納された印
加電圧Vと発振エネルギー量Pとの関係に関する情報で
あるパラメータC1 〜C5 ,D1 〜D3 をイニシャライ
ズするか否かを判断する。これはオペレータによる判断
であっても、所定のプログラムに従って自動に行うもの
であっても構わない。図1に示したエネルギー量制御装
置において、実際には演算器6がエネルギー発生源1の
発振停止時間等に基づいてイニシャライズするか否かを
判断し、エネルギー発生源1が発振し続けている場合、
さらに発振が停止していてもその停止時間が短く、メモ
リ7内のパラメータC1 〜C5 ,D1〜D3 が十分信頼
できる時には、ステップ103に進む。一方、イニシャ
ライズが必要な場合、例えばエネルギー発生源1の立ち
上げ時、若しくはその発振を長時間停止していた時には
ステップ101に進み、ここで印加電圧Vを順次変化さ
せながら、各電圧値のもとで発振されたパルス毎のパル
スエネルギー量Pをエネルギー量モニタ部5から取り込
み、例えば図2に示した関係を得る。尚、本ステップの
計測動作は短時間で済み、上記動作中に経時変化による
パルスエネルギーの出力低下が生じることはない。ま
た、ここでの動作は予めプログラムされていて自動で行
われる。次のステップ102で演算器6は、ステップ1
01で得られたデータ(Vi ,Pi )に基づき、上記
(6)式からパラメータC1 〜C5 ,D1 〜D3 を算出
し、メモリ7に格納する。
Although the energy control logic has a large dynamic range of the energy control (that is, the adjustment range of the applied voltage V), if the target integrated energy S0 is not so large as compared with the maximum pulse energy Pmax, the energy control logic becomes very small. There is an advantage that a desired irradiation energy amount can be obtained by the number of pulses. Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic flowchart illustrating an example of the operation of the present embodiment. In step 100, it is determined whether or not the parameters C1 to C5 and D1 to D3, which are information on the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P stored in the memory 7, are to be initialized. This may be determined by the operator or automatically performed according to a predetermined program. In the energy control device shown in FIG. 1, the computing unit 6 actually determines whether or not to initialize based on the oscillation stop time of the energy generation source 1 and the like, and the energy generation source 1 continues to oscillate. ,
Further, even if the oscillation is stopped, when the stop time is short and the parameters C1 to C5 and D1 to D3 in the memory 7 are sufficiently reliable, the process proceeds to step 103. On the other hand, when initialization is necessary, for example, when the energy generation source 1 is started up or its oscillation has been stopped for a long time, the process proceeds to step 101, where the applied voltage V is sequentially changed, and the value of each voltage value is changed. The pulse energy amount P for each pulse oscillated by (1) and (2) is fetched from the energy amount monitoring unit 5, and the relationship shown in FIG. The measurement operation in this step is completed in a short time, and the output of the pulse energy does not decrease due to a change with time during the operation. The operation here is programmed in advance and performed automatically. In the next step 102, the arithmetic unit 6 executes step 1
Based on the data (Vi, Pi) obtained in step 01, the parameters C1 to C5 and D1 to D3 are calculated from the above equation (6) and stored in the memory 7.

【0043】次のステップ103において、演算器6は
入出力装置8から与えられる目標積算エネルギー量S0
と、メモリ7に格納されたエネルギー量制御精度A0 、
パルス間のパルスエネルギーのばらつき(ΔP/P)、
及び最大印加電圧Vmaxとを取り込む。尚、ばらつき
(ΔP/P)は先のステップ101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。そして、演算器6は(8)式に従って第1発目のパ
ルスエネルギー量P1 を決定すると共に、(3)式にて
求めた未知数a〜cから(7)式を計算し、第1発目の
パルスエネルギー量P1 に対応する印加電圧V1 を算出
する(ステップ104)。しかる後、主制御系9は演算
器6での演算結果に応じた指令信号を印加電圧制御部1
1とトリガ制御部10とに与え、印加電圧制御部11に
よるエネルギー発生源1への印加電圧の設定終了後、一
定時間経過して充電が完了してから、トリガ制御部10
はトリガパルスをエネルギー発生源1に送る(ステップ
105)。この結果、エネルギー発生源1からはパルス
エネルギー量のばらつきが(ΔP/P)以内に抑えられ
てエネルギービームEBが射出されることになる。
In the next step 103, the calculator 6 sets the target integrated energy S0 given from the input / output device 8.
And the energy amount control accuracy A0 stored in the memory 7,
Variation in pulse energy between pulses (ΔP / P),
And the maximum applied voltage Vmax. The variation (ΔP / P) may be a value obtained from the actual data (Vi, Pi) obtained in the previous step 101. The computing unit 6 determines the first pulse energy amount P1 according to the equation (8), and calculates the equation (7) from the unknowns a to c obtained by the equation (3). The applied voltage V1 corresponding to the pulse energy amount P1 is calculated (step 104). Thereafter, the main control system 9 sends a command signal corresponding to the calculation result of the calculator 6 to the applied voltage control unit 1.
1 and the trigger control unit 10, and after the application of the applied voltage to the energy generation source 1 by the applied voltage control unit 11 is completed, charging is completed after a certain period of time.
Sends a trigger pulse to the energy source 1 (step 105). As a result, the energy source 1 emits the energy beam EB with the variation of the pulse energy amount suppressed within (ΔP / P).

【0044】次に、エネルギー量モニタ部5はモニタ素
子4により発振エネルギー量を計測し、演算器6はパル
ス毎のエネルギー量を順次積算していき、積算エネルギ
ー量I0 を算出する(ステップ106)。そして、ステ
ップ107において演算器6は、積算エネルギー量I0
(実測値)がエネルギー量制御精度A0 を満足するか否
かを判断する。つまり、積算エネルギー量I0 が以下に
示す(11)式を満足するか否かを判断し、満足してい
れば被照射物体3に対する1つのエネルギー照射のシー
ケンスを終了する。
Next, the energy amount monitoring unit 5 measures the oscillation energy amount using the monitor element 4, and the calculator 6 sequentially integrates the energy amount for each pulse to calculate the integrated energy amount I0 (step 106). . Then, in step 107, the calculator 6 sets the integrated energy amount I0
It is determined whether or not (actually measured value) satisfies the energy control accuracy A0. That is, it is determined whether or not the integrated energy amount I0 satisfies the following equation (11). If so, the sequence of one energy irradiation on the irradiation target 3 is completed.

【0045】[0045]

【数13】 (Equation 13)

【0046】一方、上記(11)式を満足しない場合に
はステップ108に進み、ここで前パルスのデータ(V
i ,Pi )に基づいて、上記(6)式からパラメータC
1 〜C5 ,D1 〜D3 を更新する。尚、本実施例では1
パルス毎にパラメータを更新するシーケンスを採用して
いる。そして、次のステップ109において演算器6
は、(10)式に従って第2発目のパルスエネルギー量
P2 を決定し、さらに(7)式からパルスエネルギー量
P2 に対応する印加電圧V2 を算出した後、ステップ1
05へ戻る。このステップ105において主制御系9は
印加電圧V2 に基づき、上記動作と同様に印加電圧制御
部11及びトリガ制御10に指令信号を与え、さらに演
算器6により積算エネルギー量I0 を算出し(ステップ
106)、ステップ107にて積算エネルギー量I0 が
上記(11)式を満足するか否かを判断する。満足して
いなければ、再度ステップ108に進み、上記(11)
式を満足するまでステップ105〜109を繰り返し実
行することとし、(11)式が満たされた時点でエネル
ギー照射動作を終了する。
On the other hand, if the above expression (11) is not satisfied, the routine proceeds to step 108, where the data (V
i, Pi) and the parameter C
1 to C5 and D1 to D3 are updated. In this embodiment, 1
A sequence for updating parameters for each pulse is employed. Then, in the next step 109, the arithmetic unit 6
Is to determine the second pulse energy P2 according to the equation (10) and calculate the applied voltage V2 corresponding to the pulse energy P2 from the equation (7).
Return to 05. In step 105, the main control system 9 supplies a command signal to the applied voltage control unit 11 and the trigger control 10 based on the applied voltage V2 in the same manner as the above operation, and further calculates the integrated energy amount I0 by the calculator 6 (step 106). In step 107, it is determined whether or not the integrated energy amount I0 satisfies the above equation (11). If not satisfied, the process proceeds to step 108 again, and the above (11)
Steps 105 to 109 are repeatedly executed until the expression is satisfied, and the energy irradiation operation ends when the expression (11) is satisfied.

【0047】従って、以上の動作を繰り返し行うことに
より、エネルギー照射動作中に印加電圧Vと発振エネル
ギー量P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(上記(3)式)は経時変化に応じて適宜更
新されるので、常に良好なエネルギー量制御精度を達成
することが可能となる。次に、図4〜図7を参照して本
発明の露光装置について説明する。図4は第2の実施例
によるエネルギー量制御装置の概略的な構成を示す平面
図であって、ここではエネルギー発生源1として遠紫外
域のパルス光を射出するパルスレーザ光源を用いるもの
とし、レチクルRのパターンを所定の露光量でウエハW
へ転写するステッパーに応用した構成を示す。尚、図4
において第1の実施例(図1)と同じ機能、作用の部材
には同一の符号を付してある。
Therefore, by repeatedly performing the above operation, even if the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P changes with time during the energy irradiation operation, the relational expression expressing the change (formula (3) above) ) Is appropriately updated according to the change over time, so that it is possible to always achieve good energy amount control accuracy. Next, the exposure apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the energy amount control device according to the second embodiment. Here, a pulse laser light source that emits pulsed light in the far ultraviolet region is used as the energy generation source 1, The pattern of the reticle R is exposed to the wafer W at a predetermined exposure amount.
2 shows a configuration applied to a stepper for transferring data to a printer. FIG.
In FIG. 7, members having the same functions and functions as those of the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals.

【0048】図4において、トリガ制御部10、印加電
圧制御部11は先の第1実施例で説明した如く、主制御
系9からの指令に基づいてパルスレーザ光源1にトリガ
パルス、及び次に照射すべきパルス光のエネルギー量に
対応する印加電圧を送るものである。パルスレーザ光源
1は、レーザチューブを挟んで両端に配置される2枚の
共振ミラーの間の一部にエタロン、分散素子等で構成さ
れる狭帯化波長安定化機構を有し、安定共振器を持つレ
ーザ光源として構成されている。さらに、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2
48nm)を発振する。
In FIG. 4, the trigger control unit 10 and the applied voltage control unit 11 send a trigger pulse to the pulse laser light source 1 based on a command from the main control system 9 as described in the first embodiment. It sends an applied voltage corresponding to the energy amount of the pulse light to be irradiated. The pulse laser light source 1 has a band narrowing wavelength stabilizing mechanism composed of an etalon, a dispersing element, and the like at a part between two resonance mirrors disposed at both ends of a laser tube. As a laser light source. Further, 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 as to expose the resist layer, for example, a KrF excimer laser light (wavelength 2
48 nm).

【0049】パルスレーザ光源1から射出されるレーザ
ビームLB0 は、2枚の電極の配置形状に応じた矩形断
面、即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LB0 は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、ビームエクスパンダー14はレーザビームLB0
の短手方向の幅を拡大して、ビーム断面が略正方形に変
換されたレーザビームLB1 として射出する。
The laser beam LB0 emitted from the pulse laser light source 1 has a rectangular section corresponding to the arrangement of the two electrodes, that is, a rectangular section having an aspect ratio of about 1/2 to 1/5. . Therefore, the laser beam LB0 is incident on a beam expander 14 (beam cross-sectional shape conversion optical system) in which two sets (irregularities) of cylindrical lenses are combined, and the beam expander 14 emits the laser beam LB0.
Of the laser beam LB1 whose beam cross section has been converted into a substantially square beam.

【0050】エクスパンダー14からの射出ビームLB
1 は減光部15に入射し、ここでそのビーム光量(エネ
ルギー)が0%(完全透過)から100%(完全遮光)
の間で連続的若しくは段階的に減衰させられる。減光制
御部12は減光部15へ所定の駆動指令を送って、その
減光率(又は透過率)を制御するものである。減光部1
5の減光率(又は透過率)は、レチクルR、又はウエハ
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露光に必要なパルス数Nex
p、及び適正露光量から決定されるものである。
Emission beam LB from expander 14
1 is incident on the light reduction section 15, where the beam light amount (energy) is from 0% (complete transmission) to 100% (complete light shielding)
Between a continuous and stepwise decay. The dimming control unit 12 sends a predetermined driving command to the dimming unit 15 to control the dimming rate (or transmittance). Darkening part 1
The extinction ratio (or transmittance) of 5 is determined by controlling the number of pulses Nsp required to smooth an interference pattern generated on the reticle R or the wafer W and the integrated light amount given to the wafer W to a desired exposure amount control accuracy. Ne required for control
The number of pulses Nex required for the actual exposure determined from
p and the appropriate exposure.

【0051】ここで、例えば減光部15の減効率が離散
的な6段階に設定されるものとすると、その減効率は露
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(減効率の切替速
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, assuming that the light reduction efficiency of the light reduction unit 15 is set in six discrete steps, the light reduction efficiency is selected based on the pulse number Nexp and the proper exposure amount before the start of the exposure. It does not change to another value during the exposure of one shot. In other words, the dimming unit 15 always reduces the light amounts of all the pulse lights by a predetermined amount unless there is a change in the exposure condition for the wafer W (for example, an appropriate exposure amount per shot according to the sensitivity characteristic of the resist). A light amount adjusting mechanism which uniformly attenuates at a light rate and has a relatively low response speed (switching speed of the reduction efficiency) may be used.

【0052】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5は、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%(即ち、透過率10
0%)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
フィルターがエキスパンダー2からのほぼ正方形なビー
ムLB1 の光路中に位置するように構成されている。
The light reduction unit 15 suitable for use in this embodiment.
For example, a method in which six types of mesh filters having different attenuation rates (transmittances) are attached to a turret plate and the turret plate is rotated is adopted. FIG. 5 shows an example of the structure of the rotating turret plate 16 and the six types of mesh filters 16a to 16f. The filter 16a is a mere opening (transparent) portion and has an attenuation rate of 0% (that is, a transmittance of 10%).
0%). Each filter 16a-16f
Are arranged at about six positions along a circle centered on the rotation axis of the rotating turret plate 16 at an interval of about 60 ° so that any one filter is located in the optical path of the substantially square beam LB1 from the expander 2. Is configured.

【0053】図6は、図5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ものである。ここで
は、フィルター16aがビームLB1 の光路中に位置す
る時の回転量を零とし、図5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6では、回転ターレット板16を約60°
(π/3)ずつ回転させると、所定の割合でビームLB
1 が減光される。尚、回転量が2π(360°又は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。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%,
70%,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、両者の組み合わせで、
計36通りの透過率が実現できる。
FIG. 6 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 located in the optical path of the beam LB1 is set to zero, and the rotating turret plate 16 is rotated counterclockwise in FIG. In FIG. 6, the rotating turret plate 16 is set at about 60 °.
When rotated by (π / 3), the beam LB at a predetermined rate
1 is dimmed. The rotation amount is 2π (360 ° or 0 °).
In the case of (°), the transmittance is 100% because the filter 16a is selected. 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. In addition, two sets of rotating turret plates 16 are provided so as to be relatively rotatable at regular intervals, and for example, the transmittance of the dimming element of the first rotating turret plate is set to 100%, 90%, 80%,
70%, 60%, and 50%, and the transmittance of the dimming element of the second rotating turret plate is 100%, 40%, 30%, and 20%.
%, 10%, and 5%, the combination of the two
A total of 36 transmittances can be realized.

【0054】尚、減光部15として所定の矩形アパーチ
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。
Incidentally, a system in which a predetermined rectangular aperture and a zoom lens system are combined as the dimming section 15 to continuously dimm the light by changing the zoom ratio and the aperture diameter, two glass plates (quartz, etc.) Were held substantially parallel at predetermined intervals,
A method of rotating a so-called etalon, a method of relatively moving two phase gratings or light and dark gratings, or a method of rotating a polarizing plate when linearly polarized laser light is used as exposure light may be used. Absent.

【0055】図4の説明に戻って、減光部15において
所定の減衰を受けた略平行なビームLB1 ’は、干渉パ
ターンを平滑化する干渉パターン低減部17に入射す
る。干渉パターン低減部17は、アクチュエータ(ピエ
ゾ素子等)によって一次元(又は二次元)に振動する振
動ミラー(ガルバノミラー、ポリゴンミラー等)を有
し、1パルス毎にフライアイレンズ19へのビームLB
1 ’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。
Returning to the description of FIG. 4, the substantially parallel beam LB1 ', which has undergone a predetermined attenuation in the light reduction unit 15, enters an interference pattern reduction unit 17 for smoothing an interference pattern. The interference pattern reduction unit 17 has a vibrating mirror (galvanometer mirror, polygon mirror, or the like) that vibrates one-dimensionally (or two-dimensionally) by an actuator (a piezo element or the like), and the beam LB to the fly-eye lens 19 for each pulse.
By changing the incident angle of 1 ', the interference pattern is moved one-dimensionally (or two-dimensionally) on the reticle and finally smoothed, in other words, the illuminance uniformity is improved.

【0056】さて、干渉パターン低減部17を通過した
ビームLB1 ’は、微小な角度で一次元(又は二次元)
に振れる振動ビームとなった後、ミラー18で折り返さ
れてオプチカルインテグレータとしてのフライアイレン
ズ19に入射する。従って、フライアイレンズ19に入
射するビームLB1 ’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(ここではビームLB1 ’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。
The beam LB1 'that has passed through the interference pattern reduction unit 17 is one-dimensional (or two-dimensional) at a small angle.
After being turned into an oscillating beam, the beam is turned back by the mirror 18 and enters a fly-eye lens 19 as an optical integrator. Accordingly, the angle of incidence of the beam LB1 '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 secondary light source images (here, the partial light beams of the beam LB1 ′) are condensed at the exit end by the number of element lenses. Spots) are formed.

【0057】図7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
59−226317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、又は射出
端から所定量だけ空気中に出た位置には、スポット光S
Pbが集光する。このスポット光SPbは図7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SPbは、ロッドレンズの射出面の略中心に集光
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、
干渉パターン低減部13による平行ビームLB1 ’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. 7 is a schematic explanatory view showing the relationship between the incident beam of the fly-eye lens 19 and the secondary light source image (spot light) according to the principle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-226317. . Each rod lens 19a of the fly-eye lens 19 is a quadrangular prism 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 the position where a predetermined amount of the light exits from the exit end into the air, Spot light S
Pb condenses. Although this spot light SPb is shown for only one rod lens in FIG. 7, it is actually formed on all the emission sides of the rod lens irradiated with the beam LBb. Moreover, each spot 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 collected as spot light SPa on the right side of the exit surface of the rod lens 19a. Therefore,
Due to the one-dimensional vibration of the parallel beam LB1 'by the interference pattern reduction unit 13, all of the plurality of spot lights generated on the exit side of the fly-eye lens 19
9 (optical axis AX) in one direction.

【0058】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LB2 は、図
4に示されるようにビームスプリッター2で大部分が透
過して、コンデンサーレンズCLに入射した後、レチク
ルR上でそれぞれ重ね合わされる。これによって、レチ
クルRは略一様な照度分布で照明され、レチクルRのパ
ターンは投影レンズPLによってステージ(不図示)上
に載置されたウエハW(第1の実施例での被照射物体3
に相当)のレジスト層に所定の露光量で転写される。こ
の際、少なくとも像(ウエハ)側テレセントリックの投
影レンズPLの瞳(入射瞳)Ep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が再結像さ
れ、所謂ケーラー照明系が構成される。
As described above, most of the plurality of beams LB2 forming each spot light formed on the exit side of the fly-eye lens 19 are transmitted through the beam splitter 2 and incident on the condenser lens CL as shown in FIG. Thereafter, they are superimposed on the reticle R, respectively. As a result, the reticle R is illuminated with a substantially uniform illuminance distribution, and the pattern of the reticle R is changed by the projection lens PL onto the wafer W (the illuminated object 3 in the first embodiment) mounted on a stage (not shown).
Is transferred to the resist layer at a predetermined exposure amount. At this time, a plurality of spot lights formed at the exit end of the fly-eye lens 19 are re-imaged on at least the pupil (entrance pupil) Ep of the image (wafer) side telecentric projection lens PL, and a so-called Koehler illumination system is configured. You.

【0059】以上のように、干渉パターン低減部17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、レチクル面又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て、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1
9に入射するレーザ光を振動させているが、この他に例
えば回転ターレット板拡散板をパルス板の発光に同期し
て回転させる構成としても良い。
As described above, the interference pattern reduction unit 17 vibrates 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. The purpose is to smooth the light and dark fringes transferred to the resist layer, thereby reducing the visibility of interference fringes. In the present embodiment, the fly-eye lens 1 is used to smooth the interference pattern.
The laser beam incident on the laser beam 9 is vibrated. Alternatively, for example, a rotating turret plate diffuser may be rotated in synchronization with light emission of the pulse plate.

【0060】次に、ビームスプリッター2で分割された
ビームLB2 の一部は、集光光学系20により受光素子
4’の受光面上に集光される。受光素子4’は、ビーム
LB2 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一方、演算器6に
おいて上記実測値(光量)は、露光量制御、パルスレー
ザ光源1の印加電圧と発振エネルギー量との関係に関す
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基礎データとな
っている。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。
Next, a part of the beam LB2 split by the beam splitter 2 is condensed on the light receiving surface of the light receiving element 4 'by the condensing optical system 20. The light receiving element 4 'accurately outputs a photoelectric signal corresponding to the light amount (light intensity) of each pulse of the beam LB2, and is constituted by a PIN photodiode or the like having sufficient sensitivity in the ultraviolet region. The photoelectric signal output from the light receiving element 4 'is input to a light quantity monitor 5', and is converted into an actual light quantity for each pulse by the light quantity monitor 5 '. Therefore, the light receiving element 4 'and the light amount monitor 5' constitute an energy amount measuring means of the present invention, and the energy amount thus measured is sent to the calculator 6, where the light amount for each pulse is sequentially integrated. On the other hand, in the arithmetic unit 6, the measured value (light amount) is used for controlling the exposure amount, updating information relating to the relationship between the applied voltage of the pulse laser light source 1 and the oscillation energy amount, and the trigger pulse oscillated from the trigger control unit 10. Is the basic data of the oscillation control for each shot. Note that 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 determined in advance for the light receiving element 4', and the two are correlated in a fixed relationship. Is stored in Also,
The light quantity monitor unit 5 'sequentially integrates the light quantity for each pulse, and calculates the accumulated light quantity and the light quantity for each previous pulse by a calculator 6
May be output.

【0061】演算器6は、本発明での印加電圧(若しく
は、充電電圧)と発振エネルギー量(若しくは、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
すべきパルス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、その役割は第1の実施例で述べたとお
りである。但し、本実施例では干渉パターンの平滑化
(照度均一化)を行う点が第1の実施例と異なる。従っ
て、本実施例における演算器6でのエネルギー量制御ロ
ジックは第1の実施例と異なるので、これについては後
で詳述する。尚、本実施例においても第1の実施例と同
様に充電電圧計測手段を図示していないが、演算器6に
て印加電圧の代わりに充電電圧と発振エネルギー量との
関係に関する情報を更新するように構成しても構わない
ことは言うまでもない。
The calculator 6 updates the information on the relationship between the applied voltage (or charging voltage) and the oscillation energy (or dose) in the present invention, and updates the information on the pulse energy to be irradiated next. Means for determining a corresponding applied voltage, the role of which is as described in the first embodiment. However, this embodiment is different from the first embodiment in that the interference pattern is smoothed (illuminance uniform). Therefore, the energy control logic in the arithmetic unit 6 in this embodiment is different from that in the first embodiment, and will be described later in detail. Although the charging voltage measuring means is not shown in the present embodiment as in the first embodiment, the arithmetic unit 6 updates information on the relationship between the charging voltage and the oscillation energy amount instead of the applied voltage. Needless to say, such a configuration may be adopted.

【0062】主制御系9は、印加電圧制御11とトリガ
制御部10との各々に、上記演算器6にて決定した印加
電圧及び発振トリガパルスの指令を出力する他、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に送って、ステッパー全体の動作
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。
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
ッパーの動作状態をオペレータに知らせる。
The main control system 9 outputs the command of the applied voltage and the oscillation trigger pulse determined by the arithmetic unit 6 to each of the applied voltage control 11 and the trigger control unit 10, and also controls the dimming degree according to various calculation results. And a predetermined command signal relating to interference pattern control is sent to each control unit to control the overall operation of the stepper. Further, it outputs the final integrated light amount (total exposure amount to the wafer W) to the input / output device 8 as necessary.
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 from the operator and notifies the operator of the operation state of the stepper.

【0063】また、メモリ7には入出力装置8から入力
された露光動作、及び各種演算等に必要なパラメータ
(定数)やテーブル、或いは上記受光素子4’の感度特
性等が記憶されている。特に本実施例では、干渉パター
ン低減部17によりビームLB1 ’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7におい
てスポット光をSPa→SPb→SPcの順(又は逆)
に移動させるのに、ビームをLBa→LBb→LBcの
順(又は逆)に振動角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 required for the exposure operation and various calculations input from the input / output device 8 or the sensitivity characteristics of the light receiving element 4 '. In particular, in the present embodiment, while the beam LB1 'oscillates by a half cycle by the interference pattern reduction unit 17, information for determining the minimum number of pulses (Nvib to be described later) necessary for smoothing an excellent interference pattern is provided. It is remembered. Here, the half cycle of the beam refers to the order of spot light SPa → SPb → SPc (or reverse) in FIG.
Corresponds to tilting the beam by the vibration angle α ° in the order of LBa → LBb → LBc (or vice versa). Note that the actual amount of tilt of the oscillating mirror is α from the double angle theorem.
° / 2.

【0064】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路光量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に基づいてパルスレーザ光源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 advance in the memory 7 and a necessary exposure amount control accuracy for one-shot exposure. Based on the pulse number Ne and the data on the appropriate road light amount S per shot according to the sensitivity characteristic of the resist, the light reduction rate β of the light reduction unit 15 and the average light amount value per pulse (PAV · β) described later. ) Is calculated. The arithmetic unit 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 actual measurement amount transmitted from the light amount monitoring unit 5 ′. The difference D from the actual integrated light amount obtained by sequentially integrating the values (energy amounts) is calculated. Then, an applied voltage of the pulse 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

【0065】言い換えれば、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
(PAV・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、印加電圧制御部11はパ
ルスレーザ光源1の印加電圧を制御する、即ち上記補正
値に対応した分だけ印加電圧を修正してパルスレーザ光
源1に与えることになる。尚、パルスレーザ光源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2に示したとおりである。
In other words, the arithmetic unit 6 obtains the light quantity of the pulse light to be irradiated next from the average light quantity value (PAV · β) based on the difference D, and sends it to the main control system 9. Then, based on this correction value, the applied voltage control unit 11 controls the applied voltage of the pulse laser light source 1, that is, corrects the applied voltage by an amount corresponding to the correction value and gives it to the pulse laser light source 1. . Incidentally, the voltage applied to the pulse laser light source 1 and the light quantity (pulse energy) of the emission pulse thereof
An example of the relationship is as shown in FIG.

【0066】また、主制御系9は、パルスレーザ光源1
のパルス発光と干渉パターン低減部17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、パルス
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 pulse laser light source 1
The driving signal is output to the interference pattern control unit 13 so that the pulse emission of the light beam and the deflection angle of the beam by the interference pattern reduction unit 17 are synchronized. Note that this synchronization follows the output of a detector that monitors the beam deflection angle with high precision, and sends an oscillation start and stop signal to the trigger control unit 10 so that the pulse laser light source 1 triggers pulse emission. You may make it output.

【0067】ここで、先に述べた減光部15は図4にて
示した位置のみでなく、パルスレーザ光源1とエクスパ
ンダー14との間、若しくはパルスレーザ光源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、上述した干渉パターン低減部17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、干渉パター
ン低減部17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 aforementioned dimming section 15 is not limited to the position shown in FIG. 4, but also between the pulse laser light source 1 and the expander 14, or of the resonator mirror inside the pulse laser light source 1. The same effect can be obtained even if it is interposed.
Further, in the case where the above-described method of causing the beam to vibrate at a small angle by the interference pattern reduction unit 17 is not adopted, it may be inserted between the interference pattern reduction unit 17 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 in illuminance uniformity in a beam cross section, and it is necessary to eliminate this by the fly-eye lens 19.

【0068】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(又はウエハ)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 to smooth 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 lights are irradiated while moving an interference pattern formed on a reticle (or a 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 predetermined 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.

【0069】さて、図7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、或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. 7, the interference pattern is generated when the spot lights formed by the respective rod lenses of the fly-eye lens 19 interfere 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.

【0070】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振動ミラーによ
るビーム振動の半周期中に照射すべき最小パルス数Nv
ib(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 spot lights which interfere with each other among the numbers of the rod lenses constituting the fly-eye lens 19 in the arrangement direction. Pulse number Nsp, and the minimum pulse number Nv to be irradiated during a half cycle of the beam vibration by the vibrating mirror required for one pitch movement of the interference pattern
ib (Nvib is an arbitrary integer satisfying Nvib ≧ Nsp) is also determined.

【0071】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. .

【0072】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, considering the intensity distribution in one direction (for example, Y direction) of an interference pattern generated when one pulse is emitted 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, etc., 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 generated. It may appear overlapping.
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.

【0073】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
ように振動ミラー(不図示)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
い、制度上影響のない程度に微小量のリップル分を含む
略一定の照度分布を得るようにするものである。
In the present embodiment, based on the minimum pulse number Nsp obtained by experiment, the angle change of the vibrating mirror (not shown) and the light emission pulse interval (frequency) are set so as to satisfy the relationship of N · ΔY ≧ Yp. Set. 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,
At the completion of the exposure, the interference pattern is smoothed (illuminance uniformity) to obtain a substantially constant illuminance distribution including a minute amount of ripple so as not to affect the accuracy.

【0074】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(ビーム振動角が0°から
α°まで変化する期間)内に、略均一にある数Nsp以
上のパルス発光が行われること。ここで、パルス数Ns
pは干渉パターンのビジビリティ(visibilit
y)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、N
spよりも小さい数のパルス発光をビーム振動角変化
(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 are given. (1) Within a half cycle of the mirror vibration (a period in which the beam vibration angle changes from 0 ° to α °), pulse light emission of a certain number Nsp or more is performed substantially uniformly. Here, the pulse number Ns
p is the visibility of the interference pattern
y), and the greater the visibility, the greater the value of Nsp. Further, the pulse number Nsp is determined in advance by an experiment such as trial printing, and the numerical value differs between apparatuses having different optical systems. Therefore, N
When pulse light emission of a number smaller than sp is almost equally distributed within a half cycle of a beam vibration angle change (0 ° → α °),
In terms of uniformity of illuminance (illumination unevenness on the image plane), the accuracy does not fall within a desired accuracy.

【0075】(2) 振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、ビーム振動
範囲(0°→α°)内のどの角度に対しても略一定であ
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がビーム振動の半周期中のパルス
数Nvib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
4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) 1 at a predetermined angle of the vibrating mirror
The average exposure energy per pulse should be substantially constant for any angle within the beam oscillation range (0 ° → α °). The second condition is that the total number of pulses Nexp actually required for one-shot exposure is an integral multiple of the number of pulses Nvib in a half cycle of the beam vibration, and the first pulse light is transmitted through the mirror vibration (0 This is achieved by emitting light at the maximum angle (for example, the angle 0 ° at which the beam LBa in FIG. 4 is obtained) of (° to α ° / 2). When the pulse number Nexp is an integral multiple of the number of pulses in one cycle of the mirror vibration (0 ° to α ° / 2), the first pulse light is transmitted by the mirror vibration (0 ° to α).
Light emission may be started at an arbitrary angle of (° / 2).

【0076】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、振動ミラーの振動周期(振動速度)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, if the average exposure energy per pulse is adjusted to determine the optimum number of pulses so that the above two conditions (1) and (2) are simultaneously satisfied, the illuminance uniformity can be improved. And light exposure control can be made extremely efficient at the same time. Further, if not only the exposure energy but also the oscillation period (oscillation speed) of the oscillation mirror is changed, the number of exposure pulses is not increased more than necessary, which is advantageous in throughput.

【0077】さて、パルスレーザ光源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、パルスレーザ光源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は第2発目以降のパルス毎にその印加
電圧を演算器6にて算出される電圧値に順次制御する。
そこで、次にパルスレーザ光源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
せたものとすると、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(12)式で表される。
The voltage applied to the pulse laser light source 1 is set to a value slightly smaller than the maximum applied voltage Vmax to the pulse laser light source 1 in consideration of the variation in exposure energy for each oscillation pulse. In one-shot exposure, after the first pulse light is emitted under the above set value, the main control system 9 calculates the applied voltage by the computing unit 6 for each of the second and subsequent pulses. The voltage is controlled sequentially.
Therefore, an exposure energy control range by controlling the applied voltage of the pulse 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), and the variation between pulses of this exposure energy is ΔPAV, and pulse emission is performed N times in one shot exposure. Then, the variation of the actual integrated light amount I with respect to the target integrated light amount PAV · N (appropriate exposure amount S, S = PAV · N) is expressed by the following equation (12).

【0078】[0078]

【数14】 [Equation 14]

【0079】上記(12)式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±
(ΔPAV/PAV)/(1−ΔPAV/PAV)}となる。従
って、この制御比率の最大値{1/(1−ΔPAV/PA
V)}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−ΔP
AV/PAV)倍以下にしておけば良い。
As is apparent from the above equation (12), the control ratio of the amount of light by the applied voltage control is 0 <ΔPAV / PAV <
1. Assuming that the number of pulses N is a relatively large integer, あ る 程度 1 ±
(ΔPAV / PAV) / (1−ΔPAV / PAV)}. Therefore, the maximum value of this control ratio {1 / (1−ΔPAV / PA)
V) In order to prevent} from exceeding the maximum value of the exposure energy control range, the average exposure energy control value set before the exposure is changed to the maximum value of the control range (1−ΔP
(AV / PAV) times or less.

【0080】実際には、平均露光エネルギーPAVがパル
スレーザ光源1の最大出力の(1−ΔPAV/PAV)倍以
下となるように、図2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パルスレーザ光源1への印加電
圧(電極間放電電圧)を設定すれば良い。例えばエキシ
マレーザの場合、通常(ΔPAV/PAV)=10%程度で
あるから、パルスレーザ光源1の最大印加電圧時の露光
エネルギーを10mJ/cm2 とすると、露光エネルギ
ーPAVが9mJ/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、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. 2 such that the average exposure energy PAV is (1−ΔPAV / PAV) times or less of the maximum output of the pulse laser light source 1. What is necessary is just to set the voltage applied to the pulse laser light source 1 (discharge voltage between electrodes). For example, in the case of an excimer laser, (ΔPAV / PAV) is usually about 10%. Therefore, if the exposure energy at the maximum applied voltage of the pulse laser light source 1 is 10 mJ / cm 2, the exposure energy PAV becomes 9 mJ / cm 2 or less. May be set to the applied voltage. In practice, the applied voltage should be set so that the exposure energy PAV is, for example, 5 mJ / cm2 or less in consideration of the phenomenon of laser density decrease (output decrease due to deterioration of the mixed gas) and the life of optical components. Is desirable.

【0081】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、パルスレーザ光源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エネルギーとの関
係は、図2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。
In the present embodiment, the light reduction section 15 is adjusted according to 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 variations between pulses. Therefore, it is not necessary to greatly change the inter-electrode discharge voltage in the pulse laser light source 1, and the dynamic range of the applied voltage control unit 11 can be reduced. Therefore, the relationship between the applied voltage and the exposure energy in one-shot exposure needs to use only a small part of the graph shown in FIG. 2, and the relationship can be sufficiently approximated by a linear expression.

【0082】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(A=1−I/PAV・N)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。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、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(12)式において(ΔPAV/PAV)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、次式のように表される。
Next, a brief description will be given of the pulse number Ne required to achieve a desired exposure amount control accuracy A (A = 1−I / PAV · N) in one-shot exposure. Since the exposure amount control in the present embodiment adjusts the exposure energy for each pulse and makes the actual integrated light amount I substantially equal to the target integrated light amount PAV · N, the final error of the integrated light amount is obtained. Is the variation in the exposure energy of the final pulse light. Therefore, the variation of the exposure energy must be within the tolerance of the exposure amount control accuracy. That is, the exposure energy PAV must be set to a small value, and the number of pulses N required for one-shot exposure (N = S /
PAV) must be a relatively large number. From this, in the above equation (12), (ΔPAV / PAV) N can be regarded as zero, and if each side is divided by PAV · N to arrange, the exposure amount control accuracy A is expressed as the following equation. .

【0083】[0083]

【数15】 (Equation 15)

【0084】ここで(13)式において露光量制御精度
Aが最大許容誤差となる時、即ち
Here, when the exposure amount control accuracy A becomes the maximum allowable error in the equation (13), ie,

【0085】[0085]

【数16】 (Equation 16)

【0086】となる時、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。これより、上記パ
ルス数Neは以下の(15)式で表される。
, The number of pulses N required to achieve the exposure amount control accuracy becomes the smallest. Thus, the pulse number Ne is expressed by the following equation (15).

【0087】[0087]

【数17】 [Equation 17]

【0088】従って、少なくとも上記(15)式で表さ
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Nexp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。尚、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。
Accordingly, if exposure is performed with at least the pulse number Ne equal to or more than the pulse number Ne represented by the above equation (15),
The final integrated light quantity I is the target integrated light quantity PAV · N,
Control accuracy of ± A (for example, in the case of 1%, A = 0.01) is guaranteed. Next, a method for determining the number Nexp of exposure pulses for one shot will be described. In general, the number of exposure pulses Nexp is Nexp = iNT (S / PAV)
Becomes Note that iNT (ω) indicates that the decimal portion of the real value ω is rounded up and converted to an integer value.

【0089】さて、パルスレーザ光源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(16)を満たすことが要求される。
Now, the pulse light oscillated from the pulse laser light source 1 has a predetermined dimming rate β (0 ≦ β)
≦ 1), the light is uniformly attenuated and irradiated onto the reticle R. For this reason, the number of exposure pulses Nexp is required to satisfy the following conditional expression (16).

【0090】[0090]

【数18】 (Equation 18)

【0091】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(17)式も満たす必要がある。
In order to achieve the exposure amount control accuracy A described above, the following expression (17) must be satisfied.

【0092】[0092]

【数19】 [Equation 19]

【0093】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は振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(18)式で表され
る。
Further, in order to 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 vibrating mirror. For this reason, the number of exposure pulses Nexp is expressed by the following equation (18).

【0094】[0094]

【数20】 (Equation 20)

【0095】従って、減光部15の減光率βは(15)
〜(17)式から、
Therefore, the dimming rate β of the dimming section 15 is (15)
From equation (17),

【0096】[0096]

【数21】 (Equation 21)

【0097】と表される。また、整数mは(15)、
(17)、(18)式より、以下の(20)式で表され
る。
Is represented by The integer m is (15),
From the expressions (17) and (18), it is expressed by the following expression (20).

【0098】[0098]

【数22】 (Equation 22)

【0099】さらに、減光率βは1以下であるため、
(16)、(18)式より、以下のように表される。
Further, since the extinction ratio β is 1 or less,
From equations (16) and (18), they are expressed as follows.

【0100】[0100]

【数23】 (Equation 23)

【0101】以上のことから、本実施例においてはまず
始めに(19)式を満たすように減光部15の減光率を
定める、即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
(16)式から算出されるパルス数Nexpが、(1
7)及び(18)式を満足するか否かをチェックする。
満足しない場合は、(19)式を満たすさらに減光率が
小さいフィルターを選択して、露光パルス数Nexpが
(17)、(18)式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、(20)及び(2
1)式を同時に満たすようにm,Nvibを定めてやれ
ば良い。
As described above, in this embodiment, first, the extinction ratio of the extinction section 15 is determined so as to satisfy the expression (19), that is, the filter of the rotary turret plate 16 is selected. Next, the pulse number Nexp calculated from the equation (16) under the extinction ratio of the selected filter is (1).
It is checked whether the expressions (7) and (18) are satisfied.
If not satisfied, a filter that satisfies the expression (19) and has a smaller extinction ratio is selected so that the number of exposure pulses Nexp satisfies the expressions (17) and (18). When the number of exposure pulses Nexp is determined in this manner, (20) and (2)
It suffices to determine m and Nvib so as to simultaneously satisfy the expression (1).

【0102】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、(15)式からパルス数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50パルスとすると、(16)式から露光
パルス数Nexpは40パルスとなるが、このパルス数
Nexpは(18)式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、即ち平均露光エネルギーPAV・βのもとで(1
6)式から算出される露光パルス数Nexpが(18)
式を満たすようにする。
As an example, the variation ΔPAV / PAV between the 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 (15). On the other hand, when the dimming rate β of the dimming section 15 is 1, the average exposure energy PAV is 2 mJ / cm2, the appropriate exposure amount S is 80 mJ / cm2, and the number of pulses Nsp required for smoothing the interference pattern is 50 pulses. Then, the exposure pulse number Nexp becomes 40 pulses from the equation (16), but this pulse number Nexp does not satisfy the equation (18). Therefore, the dimming rate of the dimming section 15 is set to be smaller than 1, and based on this dimming rate, that is, the average exposure energy PAV.beta.
The number of exposure pulses Nexp calculated from the expression 6) is (18)
Try to satisfy the formula.

【0103】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、(20)、(21)式に基づいて
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=5
0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。この結果、(16)式から減光部
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ΔP
AV・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、即ち最終的な積算
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。
Here, when it is possible to continuously set the dimming rate β of the dimming unit 15, Ne = 12 and Nsp = 50 pulses, and therefore, based on the equations (20) and (21). m, Nvib are set. At this time, the combination of (m, Nvib) is, for example, (1,50), (1,60), (2,
100), but here, the number of exposure pulses Nexp (Nexp = m
M = 1, Nvib = 5 to minimize Nvib)
The exposure pulse number Nexp is set to 50 by setting to 0. If exposure is performed with Nexp = 50, optimization of the exposure amount and smoothing of the interference pattern can be performed with the minimum number of pulses Nexp. As a result, the dimming rate β of the dimming unit 15 is set to 0.80 according to the expression (16). Further, ΔPAV is ± 0.2 mJ from ΔPAV / PAV = ± 10%.
/ Cm 2, the variation ΔP of the average light amount PAV · β
AV · β is ± 0.160 mJ / cm 2. Accordingly, since 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, the exposure amount control accuracy (1%) is sufficiently achieved. You can see that

【0104】一方、減光部15の減光率βの設定が非連
続の場合(減光部15が回転ターレット板等である場
合)は、まず(19)式を満足する回転ターレット板1
6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(16)式か
ら算出されるパルス数Nexpが、(18)式を満足す
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、(19)式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(即ち、PAV・β=1mJ/cm2 )の場合
にはNexp=80パルスとなって、(17)、(1
8)式を満足することになる。このようにパルス数Ne
xpを決定すれば、後はNexp=80であることから
(20)、(21)式を同時に満たす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, when the setting of the dimming rate β of the dimming unit 15 is discontinuous (when the dimming unit 15 is a rotary turret plate or the like), first, the rotary turret plate 1 satisfying the expression (19) is used.
6 is selected, and whether or not the pulse number Nexp calculated from the expression (16) under the extinction ratio (for example, β = 0.5) of the filter satisfies the expression (18) Check if. Here, in order to minimize the above Nexp, a filter satisfying the equation (19) is selected from the filter having the largest dimming rate. β
= 0.50 (that is, PAV.beta. = 1 mJ / cm @ 2), Nexp = 80 pulses, and (17), (1)
8) will be satisfied. Thus, the pulse number Ne
Once xp is determined, since Nexp = 80, it is only necessary to determine m and Nvib that simultaneously satisfy the expressions (20) and (21). Here, m = 1 and Nvib = 80.

【0105】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15としては減光率の設定が連続的に可能なも
の、若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 apparent from the above description, when the setting of the dimming rate of the dimming unit 15 is discontinuous, the dimming rate cannot always be set to the optimum value obtained from the calculation.
The number of pulses Nexp becomes large as compared with the case where continuous setting is possible, which may be disadvantageous in throughput. For this reason,
As the light reduction section 15, a light reduction rate can be set continuously, or a light reduction rate can be set finely even if the light reduction rate is discontinuous (for example, two rotating turret plates are used). It is desirable to use a combination thereof.

【0106】次に、本実施例において中枢をなす印加電
圧と発振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。さて、前述したよう本実施例では印
加電圧制御による露光エネルギー制御のダイナミックレ
ンジが小さいので、図2に示した関係のうち一部を使用
する形となる。このため、印加電圧と発振エネルギー量
との関係は1次関数で十分近似できることになる。従っ
て、印加電圧と発振エネルギー量との関係に対して関数
をあてはめる際には、1次関数で議論を進めれば良いこ
とになる。そこで、本実施例におけるモデル関数は、以
下のように表される。
Next, a method of updating the information relating to the relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount, which are central in this embodiment, will be described in detail. As described above, in this embodiment, since the dynamic range of the exposure energy control by the applied voltage control is small, a part of the relationship shown in FIG. 2 is used. Therefore, the relationship between the applied voltage and the amount of oscillation energy can be sufficiently approximated by a linear function. Therefore, when a function is applied to the relationship between the applied voltage and the amount of oscillation energy, it is sufficient to proceed with the linear function. Therefore, the model function in the present embodiment is expressed as follows.

【0107】[0107]

【数24】 (Equation 24)

【0108】ここで、s,tは最小二乗法により求める
パラメータである。また、本実施例において評価関数E
は、データ(Vi ,Pi )に与える重みγi を考慮し
て、次式で表される。
Here, s and t are parameters obtained by the least square method. In this embodiment, the evaluation function E
Is expressed by the following equation in consideration of the weight γi given to the data (Vi, Pi).

【0109】[0109]

【数25】 (Equation 25)

【0110】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り、
Now, the unknowns s, which minimize the evaluation function E,
t is, according to the theory of least squares,

【0111】[0111]

【数26】 (Equation 26)

【0112】なる2元連立方程式を解くことによって、
次式から求めることができる。
By solving the system of two simultaneous equations,
It can be obtained from the following equation.

【0113】[0113]

【数27】 [Equation 27]

【0114】但し、However,

【0115】[0115]

【数28】 [Equation 28]

【0116】ここで、第1の実施例と全く同様にデータ
に対する重みγi を(4)式のようにおき、上記(2
4)式の右辺の行列の各要素を次式のように表す。
Here, just as in the first embodiment, the weight γi for the data is set as in equation (4), and
4) Each element of the matrix on the right side of the equation is expressed as the following equation.

【0117】[0117]

【数29】 (Equation 29)

【0118】この際、印加電圧と発振エネルギー量との
関係に関する情報として、上記各要素、即ちパラメータ
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 )、即ち最新データ(V
1 ,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と発振エネルギー量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-mentioned elements, that is, the parameters G1 to G3, H1, and H2 are stored in the memory 7 as information relating to the relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount. Then, new data (Vi, Pi), that is, the latest data (V
When (1, P1) is obtained, the arithmetic unit 6 fetches the parameters G1 to G3, H1, and H2 from the memory 7, and except for the constant G1 (G1 = 1 / (1-ε2)), It is assumed that G2, G3 and H1, H2 are updated using the formulas. As a result, by applying the recurrence formula, the operation time required for updating the information on the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P can be shortened, and the arithmetic unit 6 newly stores the updated information in the memory 7. Will do.

【0119】[0119]

【数30】 [Equation 30]

【0120】従って、単位パルス数、若しくは、一定時
間毎に、適宜上記(26)式にてG2 ,G3 及びH1 ,
H2 を更新し、さらに(24)式を計算して未知数s,
tを求めれば、印加電圧Vと発振エネルギー量Pとの関
係式((22)式)が更新され、次に照射すべきパルス
光の発振エネルギー量Pに対応する印加電圧Vを(2
2)式により求めることができる。
Accordingly, G2, G3, H1,
H2 is updated, and the equation (24) is calculated, and the unknowns s,
When t is obtained, the relational expression (Equation (22)) between the applied voltage V and the oscillation energy P is updated, and the applied voltage V corresponding to the oscillation energy P of the pulse light to be irradiated next is changed to (2
It can be obtained by the equation 2).

【0121】次に、図8を参照して本実施例の動作につ
いて説明する。図8は本実施例の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G
1 〜G3 ,H1 ,H2 をイニシャライズするか否かを判
断し、パラメータG1 〜G3 ,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、例えばパルスレーザ光源1の立ち上
げ、若しくはその発振を長時間停止していた時、或いは
チャンバー内の活性媒質のガス交換を行った直後にはス
テップ201に進み、ここで印加電圧Vを使用予定範囲
内(関係式(22)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20
1で求めたデータ(Vi ,Pi )に基づき、上記(2
6)式からパラメータG1 〜G3 、及びH1 ,H2 を算
出し、メモリ7に格納する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic flowchart showing an example of the operation of the present embodiment. First, in step 200, the arithmetic unit 6 sets the parameter G stored in the memory 7
It is determined whether or not 1 to G3, H1, and H2 are to be initialized. If the parameters G1 to G3, H1, and H2 are sufficiently reliable, the process proceeds to step 203. On the other hand, when initialization is necessary, for example, when the pulse laser light source 1 is started or its oscillation is stopped for a long time, or immediately after the gas exchange of the active medium in the chamber is performed, the process proceeds to step 201. , The applied voltage V is changed in several ways within a range to be used (within a range where the relational expression (22) can be sufficiently approximated by a linear function), and the light amount of each pulse oscillated under each voltage value is monitored. Take in from section 5 '. Thereafter, in step 202, the arithmetic unit 6 executes step 20.
Based on the data (Vi, Pi) obtained in (1), (2)
6) Calculate the parameters G1 to G3 and H1 and H2 from the equations and store them in the memory 7.

【0122】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。
勿論、平均露光エネルギーのパルス間のばらつき(ΔP
AV/PAV)は、第1の実施例と同様にステップ201で
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P
AV・β)、即ち回転ターレット板16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Nvi
b及び整数mを算出する(ステップ204)。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15の減光率をベータに設定し、さらにステ
ップ206で(22)式から平均露光エネルギーPAV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のもとでパルス
レーザ光源1から発振される露光エネルギーPAVmax
(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 pulses of the average exposure energy (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.
Of course, the variation between the pulses of the average exposure energy (ΔP
(AV / PAV) may be a value obtained from the data (Vi, Pi) in step 201 as in the first embodiment. Next, the arithmetic unit 6 calculates the extinction rate β (the average light amount P
AV · β), that is, the number of exposure pulses Nexp under the dimming rate of the filter of the rotating turret plate 16 and the selected filter, and the number of pulses Nvi in the half cycle of the vibrating mirror.
b and an integer m are calculated (step 204). continue,
In step 205, the rotary turret plate 16 is rotated to set the dimming rate of the dimming unit 15 to beta, and in step 206, the applied voltage V for obtaining the average exposure energy PAV is calculated from equation (22). Here, the average exposure energy PAV is the exposure energy PAVmax oscillated from the pulse laser light source 1 under the maximum applied voltage Vmax.
It is desirable to set it to (1-ΔPAV / PAV) times or less of (maximum value).

【0123】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では印加電圧制御部11によりパルスレーザ光源
1の印加電圧を設定した後、トリガ制御部10からトリ
ガパルスをパルスレーザ光源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’に
より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、光量モニタ部5’を介して演算器6に送
る。次に、ステップ211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+PAVa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. In step 209, after the applied voltage of the pulse laser light source 1 is set by the applied voltage control unit 11, a trigger pulse is sent from the trigger control unit 10 to the pulse laser light source 1 to emit one pulse. In the following step 210, a value PAV corresponding to the actual light amount of the pulse light oscillated by the light receiving element 4 '
a is detected and sent to the computing unit 6 via the light amount monitoring unit 5 '. Next, in step 211, the calculator 6 calculates the integrated light amount I, sets the integrated light amount to I = I + PAVa, and sets the pulse counter to (Nexp-1).

【0124】次にステップ212では、(27)式に従
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、及びこの目標積
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 average light amount value PAV · β determined at the previous step 204 according to equation (27).
And the difference D between the target integrated light amount and the actual integrated light amount I obtained by the calculator 6 are obtained.

【0125】[0125]

【数31】 (Equation 31)

【0126】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、
(28)式によってステップ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 follows.
It is obtained by correcting from the average light amount PAV · β determined in step 204 by the equation (28).

【0127】[0127]

【数32】 (Equation 32)

【0128】次のステップ214において、演算器6は
前パルスのデータ、即ちステップ209にてパルスレー
ザ光源1に与えられた印加電圧Vと、ステップ210に
て検出された1パルス分の光量PAVaとに基づいて、上
記(26)式からパラメータG1 〜G3 ,H1 ,H2 を
更新し、メモリ7に収納する。そして、次のステップ2
15において演算器6は、(22)式により上記光量P
AV’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209〜21
5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 calculates the data of the previous pulse, that is, the applied voltage V applied to the pulse laser light source 1 in step 209 and the light amount PAVA for one pulse detected in step 210. , The parameters G1 to G3, H1, H2 are updated from the above equation (26) and stored in the memory 7. And the next step 2
At 15, the computing unit 6 calculates the light amount P by the equation (22).
An applied voltage corresponding to AV ′ is calculated, and the process 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, the process proceeds to step 209 and steps 209 to 21
After performing the same operation as described above in step 5, the process returns to step 208 again, and repeatedly executes steps 209 to 215 until the pulse counter n becomes zero.
The exposure operation is terminated at the time point when becomes zero.

【0129】次に、図9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9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
9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
発明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発目以降のパルスごと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. 9 is a graph showing the relationship between the number of pulses and the integrated exposure amount when one shot is exposed. Here, the case where 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. In FIG. 9, a straight line indicated by a two-dot chain line indicates a 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 invention, the light amount is adjusted for each of the second and subsequent pulses so that the exposure amount is controlled in accordance with the target value.

【0130】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
−PAV1 ’)=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PAV2 に対応した印加電圧をパルスレーザ光源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
PAV2 ’であったとすると、第3発目のパルス光は(3
PAV1 −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 PAV1 as a target, and that the actually detected exposure amount after emission is PAV1 ', the second pulse light is emitted at the target amount of PAV1'. The difference between the exposure amount 2PAV1 and PAV1 '(2PAV1
-PAV1 ') = PAV2, and light emission is performed. At this time, the applied voltage controller 11 only needs to apply an applied voltage corresponding to the light amount PAV2 to the pulse laser light source 1. Similarly, assuming that the actually measured value of the second pulse light amount is PAV2 ', the third pulse light is (3
Light emission is performed with the light amount set as PAV1-PAV1 '-PAV2') = PAV3.

【0131】従って、以上の動作を繰り返し行うことに
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。以上の通り本発明の第2の実施例で
は、1ショットを複数のパルス光で露光するのに当た
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
It is clear that the light amount error (variation) of the eighth pulse light is caused. As described above, in the second embodiment of the present invention, when exposing one shot with a plurality of pulsed lights, the target value of the integrated exposure amount up to the (i + 1) -th shot and the past value (up to the i-th shot) are obtained. The light quantity of the (i + 1) th pulse light to be irradiated next is set based on the difference from the integrated exposure amount. 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.

【0132】また、上記第2の実施例では露光用照明光
源から発振されるパルスエネルギーが可干渉性のレーザ
光である場合について述べたが、露光装置の光源が非干
渉性のパルス光を射出する場合や、例えば電子線等の光
以外のパルスエネルギーを射出する場合には、干渉パル
スの低減(平滑化)ということについては全く考慮する
必要がない。従って、複数のパルス光の照射によってウ
エハWへ与えられる実際の積算露光量のばらつきを、目
標とする適正路光量に対して所望の露光量制御精度で制
御するために最低限必要なパルス数(本実施例のパルス
数Neに対応)を、1パルス当たりのパルスエネルギー
の変動範囲と露光量制御精度とから定め、このパルス数
と最適露光量とに基づいてパルス毎にそのパルスエネル
ギーの目標値を設定すれば良い。即ち、最終的な積算露
光量の適正露光量に対する誤差は、最終パルス光の光量
誤差によって決定されるわけであるから、最終パルスの
ばらつきが露光量制御精度の許容誤差内に入るように
(15)式に従ってパルス数を定め、(16)式に従っ
て1パルス当たりの平均的なエネルギー量を設定すれば
良い。
In the second embodiment, the case where the pulse energy oscillated from the exposure illumination light source is coherent laser light has been described. However, the light source of the exposure apparatus emits incoherent pulse light. In the case where the pulse energy other than light such as an electron beam is emitted, there is no need to consider the reduction (smoothing) of the interference pulse. Therefore, the minimum number of pulses (the number of pulses necessary to control the variation in the actual integrated exposure amount given to the wafer W by the irradiation of the plurality of pulse lights with the desired exposure amount control accuracy with respect to the target appropriate path light amount). (Corresponding to the pulse number Ne of the present embodiment) is determined from the fluctuation range of the pulse energy per pulse and the exposure amount control accuracy, and the target value of the pulse energy is determined for each pulse based on the pulse number and the optimum exposure amount. Should be set. That is, the error of the final integrated exposure amount with respect to the proper exposure amount is determined by the light amount error of the final pulse light, so that the variation of the final pulse falls within the allowable error of the exposure amount control accuracy (15). )), The number of pulses is determined, and the average amount of energy per pulse may be set according to the expression (16).

【0133】さらに、上記実施例の露光装置(図4)に
おいてパルスレーザ光源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エ
ネルギーとの関係に関する情報を得るためのデータ収集
(図8のステップ201)である。通常、露光装置にお
けるパルスレーザ光源1の発振は、例えば投影レンズP
Lと別設され、専らウエハW上のアライメントマークの
みを検出するオフ・アクシス方式のアライメント系の検
出基準位置(マーク検出中心位置)と、レチクルRの投
影像の投影位置(露光位置)との距離、所謂ベースライ
ンの計測時にも必要となる。ここで、パルスレーザを光
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
いるので説明は略称するが、複数の反射部材(又は光フ
ァイバー)によりパルスレーザ光源から伝送された照明
光で、ウエハステージ上に設けられた基準マークを下方
(ウエハステージ内部)から照明光することによって、
レチクルRのアライメントマークとウエハステージ上の
基準マークの投影像とが合致した時のウエハステージの
位置を検出する。さらに、アライメント系を用いてその
マーク検出中心位置とウエハステージ上の基準マークと
が合致した時のウエハステージの位置を求め、この2点
間の間隔を持ってベースラインとしている。このため、
上記の如きベースライン計測時には、必ずしもパルスレ
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パルスレーザ光源
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(或いは印加電圧一定モード)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。
Further, in the exposure apparatus of the above embodiment (FIG. 4), the operation in which the applied voltage control for the pulse laser light source 1 is effective (necessary) is performed in order to obtain information on wafer exposure and the relationship between the applied voltage and the exposure energy. (Step 201 in FIG. 8). Usually, the oscillation of the pulse laser light source 1 in the exposure apparatus
L and a detection reference position (mark detection center position) of an off-axis alignment system that exclusively detects only alignment marks on the wafer W, and a projection position (exposure position) of a projected image of the reticle R. It is also required when measuring the distance, the so-called baseline. Here, the operation of measuring a baseline in an exposure apparatus using a pulse laser as a light source is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-10105, and therefore will not be described in detail. However, a plurality of reflecting members (or optical fibers) By illuminating the reference mark provided on the wafer stage from below (inside the wafer stage) with the illumination light transmitted from the pulse laser light source,
The position of the wafer stage when the alignment mark of the reticle R matches the projected image of the reference mark on the wafer stage is detected. Further, the position of the wafer stage when the center position of the mark detection and the reference mark on the wafer stage coincide with each other is obtained using an alignment system, and the interval between these two points is set as the baseline. For this reason,
At the time of the baseline measurement as described above, it is not always necessary to control the applied voltage to the pulse laser light source 1. Therefore, the oscillation mode of the pulsed laser light source 1 can be switched between the applied voltage control mode and the constant energy amount mode (or the constant applied voltage mode) in accordance with the operation mode of the exposure apparatus, so that wafer exposure and data collection in step 201 can be performed. It is desirable to use the constant energy mode in operations other than the above.

【0134】以上、本発明の第1、第2の実施例におい
ては、エネルギー発生源における制御パラメータとして
印加電圧(若しくは充電電圧)と発振エネルギー量
(若しくはドーズ量)との関係に関する情報を(5)又
は(25)式で示した行列要素として表したが、各要
素、即ちパラメータC1〜C5,D1〜D3、又はG1
〜G3,H1,H2の代わりに、例えば上記関係のイニ
シャライズ時(ステップ102、又は202)の未知数
a〜c、又はs,tに対する更新時(ステップ108、
又は214)の未知数a’〜c’又はs’,t’の比率
を上記情報としても良く、さらに所定のパルスエネルギ
ーを得るのに必要な印加電圧の上記関係のイニシャライ
ズ時の印加電圧に対する補正率をパルスエネルギーの関
数として持ち、この関数を適宜更新していくこととして
も構わない。
As described above, in the first and second embodiments of the present invention, the control parameters in the energy source are
The information on the relationship between the applied voltage (or charging voltage) and the oscillation energy amount (or dose amount) is represented as the matrix element represented by the equation (5) or (25), but each element, that is, the parameters C1 to C5, D1 to D3 or G1
Instead of G3, H1, and H2, for example, when updating the unknowns a to c or s, t at the time of initializing the above relationship (step 102 or 202) (step 108,
Or 214) the unknowns a ′ to c ′ or the ratio of s ′, t ′ may be used as the information, and the correction ratio of the applied voltage necessary to obtain a predetermined pulse energy to the applied voltage at the time of initialization of the above relationship As a function of the pulse energy, and this function may be updated as appropriate.

【0135】また、本発明の第1、第2の実施例では
御パラメータとしての印加電圧(若しくは充電電圧)と
発振エネルギー量(若しくはドーズ量)との関係に関す
る情報を1パルス毎に更新する場合について述べたが、
パルス発振周波数が高く、しかも1パルス毎の演算時間
が十分に得られない場合には、単位パルス毎(例えば、
5パルス毎)、又は一定時間毎に上記情報の更新を行う
こととしても構わない。この際、上記情報の更新間隔を
両者の関係の経時変化よりも十分に短い時間に設定する
ことが望ましい。上記方式の場合、単位パルス数毎、又
は一定時間毎のデータのみを用い、その他のデータは使
わない方式(間引き方式)が最も演算量が少なく、有効
であると予測される。以上のように、前述の各実施例で
は制御パラメータとしての印加電圧(若しくは、充電電
圧)と発振エネルギー量(若しくは、ドーズ量)とを、
例えば単位パルス数毎、又は単位時間毎に適宜取り込
み、演算により両者の関係式を更新していくこととし
た。従って、制御パラメータの設定値と発振エネルギー
量との関係の経時的な変化に応じて上記関係式が逐次更
新されていくので、常に良好なエネルギー量制御が可能
となる。
[0135] In the first and second embodiments control of the present invention
The case where the information on the relationship between the applied voltage (or charging voltage) as the control parameter and the oscillation energy amount (or dose amount) is updated for each pulse has been described.
If the pulse oscillation frequency is high and the operation time for each pulse is not sufficiently obtained, for example,
The above information may be updated every five pulses) or every certain time. At this time, it is desirable to set the update interval of the information to a time sufficiently shorter than the temporal change of the relationship between the two. In the case of the above method, a method (thinning method) that uses only data for each unit pulse number or for every fixed time and does not use other data is expected to be the least computational and effective. As described above, in each of the above-described embodiments,
Is the applied voltage (or charging
Pressure) and oscillation energy (or dose)
For example, capture every unit pulse or unit time
Only, the relational expression between them is updated by calculation.
Was. Therefore, the set value of the control parameter and the oscillation energy
The above relational expression is successively updated according to the temporal change in the relationship with the quantity.
As it is renewed, always good energy control is possible
Becomes

【0136】[0136]

【発明の効果】以上のように、本発明においてはエネル
ギー発生装置における制御パラメータ(例えば、印加電
圧や充電電圧など)の設定値と発振エネルギー量(もし
くは、ドーズ量)との関係を求めるとともに、この関係
に基づいて以降のパルス発振における制御パラメータの
設定値を決定することとした。このため、制御パラメー
タの設定値と発振エネルギー量との関係が経時変化を起
こしても、常に良好なエネルギー量制御を達成すること
が可能となる。
As described above, in the present invention, the energy
Control parameters (for example, applied
Pressure and charging voltage) and the amount of oscillation energy (if
Or dose), and this relationship
Of the control parameters in the subsequent pulse oscillation based on
The set value was decided. Therefore, the control parameters
The relationship between the set value of the parameter and the amount of oscillation energy
Even after rubbing, always achieve good energy control.
Becomes possible.

【0137】また、例えばエネルギー発生源がパルスレ
ーザであって、レーザの部分ガス交換等が露光動作に伴
って行われる場合に制御パラメータとしての印加電
圧と発振エネルギー量との関係の経時変化(即ち、チャ
ンバー内の混合ガスの劣化による出力低下)に追従して
上記関係式の更新を行うようにしてもよいこれは、
光装置にて最終的な干渉パターンをほぼ完全に平滑化
(照度均一化)する上で好都合であり、パルスレーザ光
源の出力低下等があっても従来に比較してより高精度に
露光量の最適化及び干渉パターンの平滑化を行いなが
ら、しかも必要最低限のパルス数で1ショットの露光を
行うことが可能となる。また、1枚の基板の露光に必要
なパルス数が少なくて済むので、エネルギー発生源の延
命と露光装置のスループットの向上を図ることができ、
ひいては半導体素子などの生産性の向上を図ることがで
きる。
For example, when the energy generation source is a pulsed laser and the partial gas exchange of the laser is performed along with the exposure operation, the temporal change in the relationship between the applied voltage as the control parameter and the amount of oscillation energy is obtained. The above-mentioned relational expression may be updated in accordance with (i.e., the output decrease due to the deterioration of the mixed gas in the chamber). This is advantageous in order to almost completely smoothed final interference pattern by the exposure apparatus (the illumination equalizing), in comparison with the conventional even if the output reduction and the like of the pulse laser source more accurately while smoothing the exposure optimization and interference patterns, yet can be performed one shot exposure with minimum necessary number of pulses that do. Also required for exposure of one substrate
The number of pulses required is small, so the energy source
Life and throughput of the exposure apparatus can be improved,
As a result, the productivity of semiconductor elements and the like can be improved.

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

【図1】本発明の第1の実施例によるエネルギー量制御
装置の概略的な構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an energy amount control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】エネルギー発生源における印加電圧とその印加
電圧のもとでの出力(パルスエネルギー)との関係の一
例を表す図。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between an applied voltage in an energy generation source and an output (pulse energy) under the applied voltage.

【図3】図1に示した第1の実施例によるエネルギー量
制御装置の動作の一例を示すフローチャート図。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the energy amount control device according to the first embodiment shown in FIG. 1;

【図4】本発明の第2の実施例によるエネルギー量制御
装置を備えたステッパーの概略的な構成を示す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of a stepper provided with an energy amount control device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】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. 5 is a configuration diagram showing an example of a rotating turret plate suitable for being applied to a dimming unit.

【図6】図5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. 6 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.

【図7】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. 7 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8】図4に示した第2の実施例によるエネルギー量
制御の動作の一例を示すフローチャート図。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of an operation of energy amount control according to the second embodiment shown in FIG. 4;

【図9】図4に示された第2の実施例による露光量制御
の様子を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing a state of exposure amount control according to the second embodiment shown in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・パルス発振型エネルギー発生源、5・・・エネ
ルギー量モニタ部、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、R・・・レチクル、PL・・・投影
レンズ、Ep・・・入射値、W・・・ウエハ
1 ... pulse oscillation type energy generation source, 5 ... energy amount monitor unit, 5 '... light amount monitor unit, 6 ...
Arithmetic unit, 7: memory, 8: input / output device, 9 ...
Main control system, 10: trigger control unit, 11: applied voltage control unit, 12: dimming control unit, 13: interference pattern control unit, 15: dimming unit, 16 ..Rotating turret plate, 17 ... interference pattern reduction unit, 19 ...
Fly-eye lens, R: reticle, PL: projection lens, Ep: incident value, W: wafer

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−28087(JP,A) 特開 平1−94687(JP,A) 特開 昭57−202794(JP,A) 特開 昭64−80082(JP,A) 特開 平2−111090(JP,A) 特開 昭63−86593(JP,A) 特開 昭61−209790(JP,A) 特開 昭63−190333(JP,A) 特開 平1−183873(JP,A) 特開 平1−173684(JP,A) 特開 昭64−57774(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 H01S 3/104 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-28087 (JP, A) JP-A-1-94687 (JP, A) JP-A-57-202794 (JP, A) JP-A-64-80082 (JP) JP-A-2-111090 (JP, A) JP-A-63-86593 (JP, A) JP-A-61-209790 (JP, A) JP-A-63-190333 (JP, A) 1-183873 (JP, A) JP-A-1-173684 (JP, A) JP-A-64-57774 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 H01S 3/104

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】パルスビームを発生するエネルギー発生装
置と、前記パルスビームをマスクに照射する照明系とを
備え、前記マスクを介して複数のパルスビームで基板上
の所定領域を露光する装置において、 前記パルスビームのエネルギー量に応じた値を検出する
検出手段と、 前記エネルギー発生装置をその設定された制御パラメー
タに応じて制御する制御手段と、 前記複数のパルスビームの少なくとも一部に対応する前
記検出手段による検出値に基づいて、前記制御パラメー
タの設定値と前記パルスビームのエネルギー量との関係
を求め、該関係に基づいて以降のパルス発振における前
記制御パラメータの設定値を決定する決定手段とを備え
ることを特徴とする露光装置。
1. An apparatus for exposing a predetermined area on a substrate with a plurality of pulse beams through the mask, comprising: an energy generating device that generates a pulse beam; and an illumination system that irradiates the pulse beam to a mask. Detection means for detecting a value corresponding to the energy amount of the pulse beam; control means for controlling the energy generation device according to the set control parameter; and the control means corresponding to at least a part of the plurality of pulse beams. Determining means for determining the relationship between the set value of the control parameter and the energy amount of the pulse beam based on the value detected by the detection means, and determining the set value of the control parameter in subsequent pulse oscillation based on the relationship; An exposure apparatus comprising:
【請求項2】前記決定手段は、露光前に前記制御パラメ
ータの設定値と前記パルスビームのエネルギー量との関
係を求めてメモリに格納しておき、前記検出値に基づい
て前記格納された関係を更新することを特徴とする請求
項1に記載の露光装置。
2. The method according to claim 1, wherein the determining unit obtains a relationship between a set value of the control parameter and an energy amount of the pulse beam before exposure and stores the relationship in a memory, and stores the relationship based on the detected value. The exposure apparatus according to claim 1, wherein is updated.
【請求項3】前記決定手段は、前記制御パラメータを順
次変化させながら前記制御手段により前記エネルギー発
生装置から複数のパルスビームを発生させ、該複数のパ
ルスビームに対応する前記検出手段による検出値に基づ
いて、前記メモリに格納される関係を求めることを特徴
とする請求項2に記載の露光装置。
3. The determining means generates a plurality of pulse beams from the energy generating device by the control means while sequentially changing the control parameters, and generates a plurality of pulse beams by the detecting means corresponding to the plurality of pulse beams. 3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein a relationship stored in the memory is determined based on the relationship.
【請求項4】パルスビームを発生するエネルギー発生装
置と、前記パルスビームをマスクに照射する照明系とを
備え、前記マスクを介して複数のパルスビームで基板上
の所定領域を露光する装置において、 前記パルスビームのエネルギー量に応じた値を検出する
検出手段と、 前記エネルギー発生装置をその設定された制御パラメー
タに応じて制御する制御手段と、 前記制御パラメータを順次変化させながら前記制御手段
により前記エネルギー発生装置から複数のパルスビーム
を発生させ、該複数のパルスビームに対応する前記検出
手段による検出値に基づいて、前記制御パラメータの設
定値と前記パルスビームのエネルギー量との関係を求
め、該関係に基づいて以降のパルス発振における前記制
御パラメータの設定値を決定する決定手段とを備えるこ
とを特徴とする露光装置。
4. An apparatus for exposing a predetermined region on a substrate with a plurality of pulse beams via the mask, comprising: an energy generating device for generating a pulse beam; and an illumination system for irradiating the pulse beam to a mask. Detecting means for detecting a value corresponding to the energy amount of the pulse beam; control means for controlling the energy generating device according to the set control parameters; and the control means while sequentially changing the control parameters. A plurality of pulse beams are generated from an energy generating device, and a relationship between a set value of the control parameter and an energy amount of the pulse beam is obtained based on a detection value by the detection unit corresponding to the plurality of pulse beams. Determining means for determining a set value of the control parameter in the subsequent pulse oscillation based on the relationship Exposure apparatus, characterized in that it comprises.
【請求項5】前記決定手段は、基板を実際に露光する際
に前記関係を求めることを特徴とする請求項4に記載の
露光装置。
5. An exposure apparatus according to claim 4, wherein said determining means obtains said relationship when actually exposing the substrate.
【請求項6】前記決定手段は、前記基板上の所定領域に
照射される複数のパルスビームの積算エネルギー量が、
レジストの感度特性に応じた所定量となるように、前記
制御パラメータの設定値を決定することを特徴とする請
求項1〜5のいずれか一項に記載の露光装置。
6. The determining means according to claim 1, wherein the integrated energy amounts of the plurality of pulse beams applied to a predetermined area on the substrate are:
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a set value of the control parameter is determined so as to be a predetermined amount according to a sensitivity characteristic of the resist.
【請求項7】前記制御パラメータは、前記エネルギー発
生装置の印加電圧、又は充電電圧であることを特徴とす
る請求項1〜6のいずれか一項に記載の露光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the control parameter is an applied voltage or a charging voltage of the energy generation device.
【請求項8】前記エネルギー発生装置は、狭帯化波長安
定化機構を有するエキシマレーザであることを特徴とす
る請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光装置。
8. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said energy generating device is an excimer laser having a band narrowing wavelength stabilizing mechanism.
【請求項9】マスクを介して複数のパルスビームで基板
上の所定領域を露光し、前記マスクのパターンを前記基
板上に転写する半導体素子の製造方法において、 前記複数のパルスビームによる前記所定領域の露光中、
前記パルスビームのエネルギー量に応じた値を検出する
とともに、前記パルスビームの発振をその設定された制
御パラメータに応じて制御する工程と、 前記制御パラメータを順次変化させながら複数のパルス
ビームを発振させ、該複数のパルスビームに対応するそ
のエネルギー量に応じた検出値に基づいて、前記制御パ
ラメータの設定値と前記パルスビームのエネルギー量と
の関係を求め、該関係に基づいて以降のパルス発振にお
ける前記制御パラメータの設定値を決定する工程とを含
むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
9. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising exposing a predetermined region on a substrate with a plurality of pulse beams through a mask and transferring a pattern of the mask onto the substrate, wherein the predetermined region is formed by the plurality of pulse beams. During the exposure of
Detecting a value corresponding to the energy amount of the pulse beam, controlling the oscillation of the pulse beam according to the set control parameter, and oscillating a plurality of pulse beams while sequentially changing the control parameter A relationship between a set value of the control parameter and an energy amount of the pulse beam is determined based on a detected value corresponding to the energy amount corresponding to the plurality of pulse beams, and a subsequent pulse oscillation is performed based on the relationship. Deciding a set value of the control parameter.
【請求項10】前記関係は、基板を実際に露光する際に
求められることを特徴とする請求項9に記載の半導体素
子の製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein the relationship is obtained when the substrate is actually exposed.
【請求項11】前記関係を単位パルス数毎、又は一定時
間毎に更新することを特徴とする請求項9に記載の半導
体素子の製造方法。
11. The method according to claim 9, wherein the relationship is updated every unit number of pulses or every fixed time.
【請求項12】前記所定領域に照射される複数のパルス
ビームの積算エネルギー量がレジストの感度特性に応じ
た所定量となるように前記制御パラメータの設定値を決
定することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項
に記載の半導体素子の製造方法。
12. The control parameter setting value is determined so that the integrated energy amount of the plurality of pulse beams applied to the predetermined area becomes a predetermined amount corresponding to a sensitivity characteristic of a resist. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 9 to 11.
【請求項13】前記パルスビームの発振毎に前記制御パ
ラメータの設定値を決定することを特徴とする請求項9
〜12のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
13. The control parameter setting value is determined every time the pulse beam oscillates.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 12 to 12.
【請求項14】前記制御パラメータは、前記パルスビー
ムを発生するエネルギー発生装置の印加電圧、又は充電
電圧であることを特徴とする請求項9〜13のいずれか
一項に記載の半導体素子の製造方法。
14. The semiconductor device according to claim 9, wherein the control parameter is an applied voltage or a charging voltage of an energy generator for generating the pulse beam. Method.
【請求項15】前記所定領域に照射される複数のパルス
ビームの平均エネルギー量Pavを、そのパルス間のばら
つきをΔPavとして、エネルギー発生装置から発振され
るパルスビームの最大エネルギー量の(1−ΔPav/P
av)倍以下に設定することを特徴とする請求項9〜14
のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
15. The maximum energy amount (1−ΔPav) of a pulse beam oscillated from an energy generating device, wherein an average energy amount Pav of a plurality of pulse beams applied to the predetermined area is defined as ΔPav, and a variation between pulses is ΔPav. / P
av) It is set to be equal to or less than twice.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項16】前記パルスビームはエキシマレーザ光で
あることを特徴とする請求項9〜15のいずれか一項に
記載の半導体素子の製造方法。
16. The method according to claim 9, wherein the pulse beam is excimer laser light.
【請求項17】前記基板の露光動作では、前記制御パラ
メータを調整して前記パルスビームの発振を制御する第
1モードを利用し、前記露光動作以外の少なくとも1つ
の動作では、前記制御パラメータ又は前記パルスビーム
のエネルギー量を一定として前記パルスビームを発振さ
せる第2モードを利用することを特徴とする請求項9〜
16のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
17. An exposure operation of the substrate uses a first mode in which the control parameter is adjusted to control the oscillation of the pulse beam, and in at least one operation other than the exposure operation, the control parameter or the control parameter is adjusted. 10. The method according to claim 9, wherein a second mode in which the pulse beam is oscillated while the energy amount of the pulse beam is kept constant is used.
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 16.
【請求項18】前記第2モードを利用する前記少なくと
も1つの動作は、前記マスクに形成されるマークに前記
パルスビームを照射し、前記マークの位置情報を検出す
る動作であることを特徴とする請求項17に記載の半導
体素子の製造方法。
18. The method according to claim 18, wherein the at least one operation using the second mode is an operation of irradiating a mark formed on the mask with the pulse beam and detecting positional information of the mark. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17.
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