JP3278892B2 - Exposure apparatus and method, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure apparatus and method, and device manufacturing method

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JP3278892B2
JP3278892B2 JP07396992A JP7396992A JP3278892B2 JP 3278892 B2 JP3278892 B2 JP 3278892B2 JP 07396992 A JP07396992 A JP 07396992A JP 7396992 A JP7396992 A JP 7396992A JP 3278892 B2 JP3278892 B2 JP 3278892B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザーを光源とした
照明装置を有する露光装置及び露光方法、並びにデバイ
ス製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus having an illumination device using a laser as a light source , an exposure method, and a device.
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスは微細化の一途を
たどり、回路パターンの最小線幅は、サブミクロンの領
域からクォータミクロンの領域に達しようとしている。
このため、縮小投影露光装置(ステッパー等)において
は、開口数の大きな投影レンズの開発を行ってきたが、
半導体デバイスの微細化をより一層進めるためには、露
光光の波長を更に短波長化する必要がある。そこで、現
在多用されている水銀ランプのg線(435mm)及びi
線(365mm)に代わりさらに短波長の光が得られるエ
キシマレーザが用いられ始めている。この中で、特にK
rF、ArFエキシマレーザが有望視されている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been steadily miniaturized, and the minimum line width of a circuit pattern has been approaching from a submicron region to a quarter micron region.
For this reason, in reduction projection exposure apparatuses (such as steppers), a projection lens with a large numerical aperture has been developed.
In order to further advance the miniaturization of semiconductor devices, it is necessary to further shorten the wavelength of exposure light. Therefore, the g-line (435 mm) and i
Excimer lasers that can obtain light of a shorter wavelength instead of the line (365 mm) have begun to be used. Among them, especially K
rF and ArF excimer lasers are promising.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】特に、KrF、ArF
エキシマレーザ光源はパルス発振型であって、空間的コ
ヒーレンスが高いビームを射出するので、この空間的コ
ヒーレンスによって、投影露光装置の照明光学系内に設
けられた照度均一用のフライアイレンズ(オプチカルイ
ンテグレータ)による干渉パターンが感光基板としての
ウエハ上に発生する。この干渉パターンは、露光中の照
明光をパルス発振毎に振動させることにより平均化する
ことができる。今後、高感度のレジストが開発された
り、KrF、ArFエキシマレーザの出力が上がると、
露光に必要なパルス数が減少することになる。また露光
装置側でも、スループットを上げるために干渉パターン
の消去に必要なパルス数を極力減らす傾向にある。その
ために、エキシマレーザの空間的コヒーレンスの状況を
露光装置側で管理する必要がでてくる。すなわち、ウエ
ハ上に生じる干渉パターンのコントラストは、エキシマ
レーザの空間的コヒーレンスの程度に依存しているた
め、ウエハ上の1つの領域を露光するのに必要な最小パ
ルス数が予め定められていると、空間的コヒーレンスの
変化によって干渉パターンが確実に消去されないといっ
た問題が生ずる。
In particular, KrF, ArF
The excimer laser light source is of a pulse oscillation type and emits a beam with high spatial coherence. This spatial coherence allows a fly-eye lens (optical integrator) for uniform illumination to be provided in the illumination optical system of the projection exposure apparatus. ) Occurs on the wafer as the photosensitive substrate. This interference pattern can be averaged by oscillating the illumination light during exposure for each pulse oscillation. In the future, if a highly sensitive resist is developed or the output of KrF or ArF excimer laser increases,
The number of pulses required for exposure will be reduced. Also, on the exposure apparatus side, the number of pulses required for erasing the interference pattern in order to increase the throughput tends to be reduced as much as possible. Therefore, it is necessary to manage the state of the spatial coherence of the excimer laser on the exposure apparatus side. That is, since the contrast of the interference pattern generated on the wafer depends on the degree of spatial coherence of the excimer laser, the minimum number of pulses required to expose one region on the wafer is predetermined. In addition, there arises a problem that the interference pattern is not reliably erased due to a change in spatial coherence.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで請求項1に記載の
本発明では、所定の空間的コヒーレンスを有するビーム
を射出するレーザ光源(1)と、そのビームを照明対象
にほぼ均一な強度分布で照射するための強度分布均一化
手段(2〜5、7、9、11、15、17、21、2
5、27)とを備えた照明装置を有する露光装置であっ
て、その照明装置は、そのビームの空間的コヒーレンス
に応じた値を検知する検知手段(CCD30、画像処理
系31)と、その検知された値が予め定められた範囲内
に設定されるように、レーザ光源内の光学条件を調整す
る調整手段(リアミラー102、駆動部107)とを備
え、そのビームでマスクを照明するとともに、そのマス
クのパターンを基板上の複数の領域に転写するためにス
テップアンドリピート方式又はステップアンドスキャン
方式でその基板を露光することを特徴とするものであ
る。 また、請求項9に記載の本発明は、所定の空間的コ
ヒーレンスを有するビームを射出するレーザ光源(1)
と、そのビームを入射してマスクをほぼ一様な強度分布
で照明する照明光学系(2〜5、7、9、11、15、
17、21、25、27)と、そのマスクのパターンが
転写される基板を保持する基板ステージ(WST)とを
備えた露光装置において、その照明光学系に入射するビ
ームの少なくとも一部を受光して、そのビームの発散角
に応じた値を検知する検知手段(30、31)と、その
レーザ光源内の光学条件を変化させてそのビームの発散
角を調整する調整手段(102、107)と、その基板
にそのパターンを転写する露光動作に先立ち、その検知
された値が所定の範囲内であるか否かを判断し、範囲外
のときはその調整手段を作動させてそのビームの発散角
を補正する補正制御手段(120)とを備えることを特
徴とするものである。また、請求項12に記載の本発明
は、所定の空間的コヒーレンスを有するパルスビームを
射出するパルス発振型レーザ光源(1)と、そのパルス
ビームでマスクを照明する照明系(2〜5、7、9、1
1、15、17、21、25、27)と、そのマスクの
パターンを転写すべき基板上の1つの領域を複数のパル
スビームで露光するために、予め設定された目標パルス
数に応じて前記レーザ光源の発振回数を制御する制御手
段(105)とを備えた露光装置において、そのレーザ
光源からのパルスビームの一部を受光して、そのパルス
ビームの空間的コヒーレンスの変化に応じた信号を出力
する検知手段(30、31)と、その検知手段からの信
号に基づいてその空間的コヒーレンスの変化の程度を判
定する判定手段(120)と、その判定結果に応じて、
その1つの領域の露光に対して設定される目標パルス数
を補正するパルス数補正手段(120)とを備えること
を特徴とするものである。また、請求項14に記載の本
発明は、請求項1〜13のいずれか一項に記載の露光装
置を用いたデバイス製造方法である。さらに、請求項1
5に記載の本発明は、照明光学系を通してレーザ光源か
らのパルスビームをマスクに照射するとともに、そのマ
スクを介して前記パルスビームで基板を露光する方法に
おいて、その照明ビームの空間的コヒーレンスに応じた
値を検出するとともに、その検出値に応じてそのレーザ
光源内の光学条件の調整とその基板の露光パルス数の変
更との少なくとも一方を行うことを特徴とするものであ
る。
In <br/> present invention according to where claim 1 SUMMARY OF THE INVENTION, a laser light source (1) for emitting a beam having a predetermined spatial coherence, illumination target the beam
Of intensity distribution for irradiating with almost uniform intensity distribution
Means (2 to 5, 7, 9, 11, 15, 17, 21, 2
5, 27).
And the lighting system is capable of spatial coherence of the beam.
(CCD 30, image processing
System 31) and the detected value is within a predetermined range.
Adjust the optical conditions in the laser light source so that
Adjustment means (rear mirror 102, drive unit 107)
Illuminating the mask with the beam,
To transfer the pattern of the mask to multiple areas on the substrate.
Step and repeat method or step and scan
And exposing the substrate by a method.
You. Further, the present invention described in claim 9 provides a predetermined spatial code.
Laser light source for emitting beam with coherence (1)
When the beam is incident, the mask is almost uniform in intensity distribution
Illumination optical system (2-5, 7, 9, 11, 15,
17, 21, 25, 27) and the mask pattern
A substrate stage (WST) for holding a substrate to be transferred
In the exposure apparatus equipped with
The divergence angle of the beam
Detecting means (30, 31) for detecting a value corresponding to
Varying the optical conditions in the laser source to diverge its beam
Adjusting means (102, 107) for adjusting the angle and its substrate
Prior to the exposure operation to transfer the pattern to the
It is determined whether the set value is within a predetermined range.
In the case of, the adjustment means is activated and the divergence angle of the beam
And a correction control means (120) for correcting the
It is a sign. Further, the present invention according to claim 12 is provided.
Generates a pulse beam having a predetermined spatial coherence.
Emitted pulsed laser light source (1) and its pulse
An illumination system (2 to 5, 7, 9, 1, 1) for illuminating the mask with the beam
1, 15, 17, 21, 25, 27) and the mask
One area on the substrate where the pattern is to be transferred
Preset target pulse for exposure with beam
Control means for controlling the number of oscillations of the laser light source according to the number
An exposure apparatus having a step (105),
Part of the pulse beam from the light source is received and the pulse
Outputs signals according to changes in the spatial coherence of the beam
Detecting means (30, 31) for detecting
The degree of change in its spatial coherence based on the
Determining means (120) for determining
Target number of pulses set for exposure of that one area
Pulse number correcting means (120) for correcting
It is characterized by the following. The book according to claim 14
The invention provides an exposure apparatus according to any one of claims 1 to 13.
This is a device manufacturing method using a device. Further, claim 1
The present invention as described in 5, wherein the laser light source through the illumination optical system
These pulse beams are irradiated on the mask,
A method of exposing a substrate with the pulse beam through a mask
In accordance with the spatial coherence of the illumination beam
Value and, depending on the detected value, the laser
Adjusting the optical conditions in the light source and changing the number of exposure pulses on the substrate
Or at least one of
You.

【0005】[0005]

【作用】ここで、空間的コヒーレンスとエキシマレーザ
のビーム発散角との関係について説明する。KrF、A
rFエキシマレーザのビーム発散角θd(full angle bea
m divergence) は、 θd ≒3a/L (1) と表わされる。ここでaはレーザビームの半径、Lは共
振器の長さである。
Here, the relationship between the spatial coherence and the beam divergence angle of the excimer laser will be described. KrF, A
rF excimer laser beam divergence angle θd (full angle bea
m divergence) is expressed as θd ≒ 3a / L (1). Here, a is the radius of the laser beam, and L is the length of the resonator.

【0006】簡易的な見積りによると、コヒーレンス長
Xcは Xc=λL/2a (2) と表わされる。λはビームの波長である。(1)、
(2)式より Xc・θd ≒(λL/2a)(4a/L)=2λ となり、ビームの発散角がわかれば、コヒーレンス長が
求まることがわかる。
According to a simple estimation, the coherence length Xc is expressed as Xc = λL / 2a (2) λ is the wavelength of the beam. (1),
From equation (2), Xc · θd ≒ (λL / 2a) (4a / L) = 2λ, which indicates that the coherence length can be obtained by knowing the divergence angle of the beam.

【0007】そこで、本発明においては、露光装置側等
でエキシマレーザビームの発散角の変化を空間的コヒー
レンスの変化として常時モニターするように構成し、そ
の発散角の変化に応じてビームの空間的コヒーレンスを
管理するようにしたのである。
Therefore, in the present invention, a change in the divergence angle of the excimer laser beam is constantly monitored as a change in the spatial coherence on the exposure apparatus side or the like, and the spatial variation of the beam is changed according to the change in the divergence angle. He managed coherence.

【0008】[0008]

【実施例】図1を用いてエキシマステッパーの構成を説
明する。エキシマレーザ光源1を出射したビームは、紫
外用反射ミラーM1 、M2 、M3 、M4 を介して、シリ
ドリカルレンズを含む光学系11に入射し、断面形状が
長方形のビームLB0 からほぼ正方形なビームLBに整
形される。そのビームLBは紫外用反射ミラーM5で曲
折されてビームエクスパンダー(又はズームレンズ)1
5に入射し、所定の断面寸法まで拡大される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of an excimer stepper will be described with reference to FIG. The beam emitted from the excimer laser light source 1 is incident on an optical system 11 including a cylindrical lens via ultraviolet reflecting mirrors M 1 , M 2 , M 3 , and M 4, and has a rectangular cross section LB 0. To a substantially square beam LB. The beam LB is bent in Murasakigaiyo reflection mirror M 5 with the beam expander (or zoom lens) 1
5 and is enlarged to a predetermined cross-sectional dimension.

【0009】ビームエクスパンダー15を射出したほぼ
正方形断面の平行ビームは、水晶プリズム7(偏光手
段)に入射し、2種類の偏光に分離される。続いて、分
離された2種類のビームは、補正用の石英ガラスプリズ
ム9に入射しビームの進行方向を補正する。このような
構成は詳しくは、例えば特開平3−16114号公報に
開示されている。
The parallel beam having a substantially square cross section emitted from the beam expander 15 enters the quartz prism 7 (polarizing means) and is separated into two types of polarized light. Subsequently, the two kinds of separated beams are incident on a quartz glass prism 9 for correction, and correct the traveling direction of the beams. Such a configuration is disclosed in detail in, for example, JP-A-3-16114.

【0010】その後、分離された2種類のビームは、一
段目のフライアイレンズ3及びレンズ4を介して走査ミ
ラー17に入射する。走査ミラー17は、ガルバノメー
タ、ピエゾ素子、あるいはねじれ振動子等の振動源19
に接続され、制御された振幅(振れ角)、速度で揺動さ
れる。このような構成は詳しくは、例えば特開昭63−
159837号公報に開示されている。
After that, the two kinds of separated beams enter the scanning mirror 17 via the first-stage fly-eye lens 3 and the lens 4. The scanning mirror 17 includes a vibration source 19 such as a galvanometer, a piezo element, or a torsional vibrator.
And is swung at a controlled amplitude (deflection angle) and speed. Such a configuration is described in detail in, for example,
No. 1,598,737.

【0011】次に、走査ミラー17によって振られたビ
ームは、レンズ21を通って第2フライアイレンズ5に
入射し、その射出側に多数の3次光源(スポット光)と
して集光した後に発散し、さらに集光レンズ25によっ
て集光された後、ミラー27で曲折されてメインコンデ
ンサーレンズ2に入射する。多数の3次光源の夫々から
のビームは、メインコンデンサーレンズ2によってレチ
クルRのパターン領域上に重畳して照射され、これによ
りレチクルRの回路パターン領域が一様な強度分布で照
射される。そして回路パターン領域の像は、投影レンズ
PLによってウエハW上に投影露光される。
Next, the beam oscillated by the scanning mirror 17 is incident on the second fly-eye lens 5 through the lens 21, and is diverged after being condensed on its exit side as a number of tertiary light sources (spot lights). After being condensed by the condenser lens 25, the light is bent by the mirror 27 and enters the main condenser lens 2. Beams from each of a number of tertiary light sources are superimposed on the pattern area of the reticle R by the main condenser lens 2 to irradiate the circuit pattern area of the reticle R with a uniform intensity distribution. Then, the image of the circuit pattern area is projected and exposed on the wafer W by the projection lens PL.

【0012】図1では、干渉パターンを低減させるため
に、偏光手段(水晶プリズム7)によりレーザ光源1か
ら射出されたビームを所定の角度をなす2つの偏光ビー
ムに分離してレチクルRを照明している。それぞれのビ
ームによって生じる干渉パターンの明暗の周期だけずれ
た2つの干渉パターンが生成し、その2つの干渉パター
ンが互いに打消し合って結果として干渉パターンのコン
トラストが低減される。
In FIG. 1, in order to reduce the interference pattern, the beam emitted from the laser light source 1 is separated into two polarized beams having a predetermined angle by a polarizing means (quartz prism 7) to illuminate the reticle R. ing. Two interference patterns are generated which are shifted by the light and dark period of the interference pattern generated by each beam, and the two interference patterns cancel each other, resulting in a reduction in the contrast of the interference pattern.

【0013】さらに、ウエハW上に生成される干渉パタ
ーンには、フライアイレンズのエレメントレンズの間隔
に対応した周期的な成分も含まれているので、走査ミラ
ー17を露光中(複数のビームパルスを発振している
間)に振動させることにより干渉パターンを移動させて
平均化を図り、積算効果によって干渉パターンのコント
ラストを消去している。
Further, since the interference pattern generated on the wafer W also includes a periodic component corresponding to the distance between the element lenses of the fly-eye lens, the scanning mirror 17 is being exposed (a plurality of beam pulses). During the oscillation, the interference pattern is moved and averaged, and the contrast of the interference pattern is eliminated by the integration effect.

【0014】ここで本実施例では、KrFエキシマレー
ザ、又はArFエキシマレーザの空間的コヒーレンスを
調べる目的で、レーザビームの発散角をモニターするた
めの集光レンズL1 を紫外用反射ミラーM5 の後ろに設
置し、このミラーM5 での漏れ光をレンズL1 の焦点に
集光させるようにし、さらにその焦点に2次元の撮像素
子としてのCCD30を設置した。そして、CCD30
からの画像信号を処理系31で解析することで発散角を
測定するようにした。発散角をモニターする光はミラー
5 の漏れ光でなくても良く、シリドリカルレンズを含
む光学系11を通った後で第1フライアイ3に入射する
前の光であれば良い。例えば図2に示すように、シリド
リカルレンズを含む光学系11を通った光の一部をビー
ムスプリッタ(ここでは低反射率、高透過率)で分岐し
て集光レンズL1 に導き、図1と同様にCCD30で受
光して発散角を測定しても良い。
[0014] In the present embodiment here, a KrF excimer laser, or the purpose of examining the spatial coherence of the ArF excimer laser, a focusing lens L 1 for monitoring the divergence angle of the laser beam of violet external reflecting mirror M 5 placed behind, so as to focus the light leakage in the mirror M 5 at the focal point of the lens L 1, and further established a CCD30 as a two-dimensional image sensor to the focal point. And CCD30
The divergence angle is measured by analyzing the image signal from the processing system 31. Light monitoring divergence angle may not be leaked light of the mirror M 5, it may be a light before entering the first fly's eye 3 after passing through the optical system 11 including a silicon lenses. For example, as shown in FIG. 2, guides the part of the light passing through the optical system 11 including a silicon lenses beam splitter (here low reflectance, high transmittance) branches to the condenser lens L 1, the Similarly to FIG. 1, the divergence angle may be measured by receiving light with the CCD 30.

【0015】図3は図1、又は図2に示した構成のステ
ッパーを制御する系の全体構成を示す。図3において、
レーザ光源1内にはレーザ媒体となるガスや発振トリガ
用の電極を封入したレーザチューブ100、共振器を構
成する所定の反射率(100%未満)をもったフロント
ミラー101、リアミラー102、波長選択及び狭帯化
用のプリズム103、格子104等が光学素子として設
けられている。さらにレーザ光源1には、レーザチュー
ブ100内の電極に高電圧を印加して発振(トリガ)を
行なうための発振制御部105、発振されるレーザビー
ムの絶対波長を常に一定にするために格子104の傾き
を調整する波長調整駆動部106、及びリアミラー10
2の傾きを調整するための駆動部107等が設けられて
いる。波長調整用の駆動部106は、フロントミラー1
01から射出されたビームの一部を受光する波長検出器
(分光器)110で検出されたビーム波長に応じて、予
め定められた絶対波長との差が規格内になるように格子
104の角度を変化させる。尚、図3において波長検出
器110はレーザ光源1の本体の外に設けたが、この波
長検出器110もレーザ光源1の本体の一部として構成
しても良い。
FIG. 3 shows an overall configuration of a system for controlling the stepper having the configuration shown in FIG. 1 or FIG. In FIG.
In the laser light source 1, a laser tube 100 enclosing a gas serving as a laser medium and an electrode for oscillation trigger, a front mirror 101 having a predetermined reflectance (less than 100%) constituting a resonator, a rear mirror 102, wavelength selection A prism 103 for narrowing the band, a grating 104, and the like are provided as optical elements. Further, the laser light source 1 has an oscillation control unit 105 for applying a high voltage to the electrodes in the laser tube 100 to perform oscillation (trigger), and a grating 104 for always keeping the absolute wavelength of the oscillated laser beam constant. Adjustment drive unit 106 for adjusting the inclination of the mirror and the rear mirror 10
A drive unit 107 and the like for adjusting the inclination of 2 are provided. The drive unit 106 for wavelength adjustment includes the front mirror 1
In accordance with the beam wavelength detected by the wavelength detector (spectroscope) 110 that receives a part of the beam emitted from the light source 01, the angle of the grating 104 is adjusted so that the difference from a predetermined absolute wavelength falls within a standard. To change. Although the wavelength detector 110 is provided outside the main body of the laser light source 1 in FIG. 3, the wavelength detector 110 may be configured as a part of the main body of the laser light source 1.

【0016】また、図1、又は図2に示したCCD3
0、画像処理系31によって検知されたビーム発散角に
応じた信号(具体的にはCCD30上に作られたビーム
スポットの大きさに応じた値)は、レーザ光源1のリア
ミラー102の駆動部107へフィードバックされると
ともに、露光制御系120へも送られる。駆動部107
は予め定められた値に対して実測されたビーム発散角の
値が許容範囲以上に外れているときは、リアミラー10
2の角度を変化させる。
The CCD 3 shown in FIG. 1 or FIG.
0, a signal corresponding to the beam divergence angle detected by the image processing system 31 (specifically, a value corresponding to the size of the beam spot formed on the CCD 30) is a driving unit 107 of the rear mirror 102 of the laser light source 1. And is also sent to the exposure control system 120. Drive unit 107
When the value of the beam divergence angle actually measured with respect to a predetermined value is out of an allowable range, the rear mirror 10
2 is changed.

【0017】露光制御系120は、レーザ光源1の発振
制御部105へ発振パルス数、パルス毎の発光強度、あ
るいは発振周期等の情報を送るとともに、図1に示した
走査ミラー17の振動源19へパルス発振に周期した駆
動指令を出力し、また必要に応じて、照明光学系(図1
中のミラーM1 からメインコンデンサーレンズ2)内に
設けられた減光フィルター(光量絞り)の減光率を調整
する指令を出力する。さらに露光制御系120は画像処
理系31からの発散角に関する値を入力して、ウエハW
上の1つのショット領域の露光に必要な最低パルス数の
値(Nmin)を、ビーム発散角の変化に応じて変更する機
能も備えている。
The exposure control system 120 sends information such as the number of oscillation pulses, the emission intensity of each pulse, or the oscillation period to the oscillation control unit 105 of the laser light source 1 and the oscillation source 19 of the scanning mirror 17 shown in FIG. And outputs a drive command that is periodic to the pulse oscillation, and, if necessary, an illumination optical system (FIG. 1).
Outputs a command to adjust the extinction ratio of the dimming filter from the mirror M 1 provided in the main condenser lens 2) in in (aperture diaphragm). Further, the exposure control system 120 inputs a value relating to the divergence angle from the image processing system 31, and
It also has a function of changing the value (Nmin) of the minimum number of pulses required for exposure of the above one shot area in accordance with a change in the beam divergence angle.

【0018】主制御装置(マスター・コントロール・シ
ステム)121は、露光制御系120やウエハステージ
WSTの移動、位置決めを制御するステージ制御系12
3等を統括的に制御するもので、入力装置としてのキー
ボードKBや出力装置としての表示部(CRT、アラー
ム、メーター等)122等が接続されている。ウエハス
テージWSTはウエハW上の複数のショット領域の夫々
に対してレチクルRのパターン像が露光されるように、
X、Y方向にステップアンドリピート方式で移動するも
のである。またキーボードKBは、あるウエハWの露光
処理にあたって、1ショット当り何パルスで露光するか
を予め指定することの他に、種々のシーケンス設定やパ
ラメータ設定のために使われる。またキーボードKBか
らの指定により、主制御装置121は露光時のビーム発
散角変化への対応策として少なくとも2つのモードを用
意し、そのうちのどちらのモードを選択するか、又は混
用するかを切り換える機能を備えている。その2つのモ
ードとは、レーザ光源1からのビームの発散角自体をフ
ィードバック制御により補正するモードと、ビームの発
散角変化に応じて1ショット当りの必要最低パルス数N
min を変更するモードである。
A main control device (master control system) 121 includes an exposure control system 120 and a stage control system 12 for controlling movement and positioning of wafer stage WST.
For example, a keyboard KB as an input device and a display unit (CRT, alarm, meter, etc.) 122 as an output device are connected. Wafer stage WST exposes a pattern image of reticle R to each of a plurality of shot areas on wafer W,
It moves in a step-and-repeat manner in the X and Y directions. The keyboard KB is used for various sequence settings and parameter settings, in addition to specifying in advance how many pulses are to be exposed per shot when exposing a certain wafer W. The main controller 121 prepares at least two modes in response to a change in the beam divergence angle at the time of exposure in accordance with designation from the keyboard KB, and switches between which mode is selected and which mode is used. It has. The two modes are a mode in which the divergence angle of the beam from the laser light source 1 is corrected by feedback control, and a mode in which the required minimum number of pulses N per shot according to a change in the divergence angle of the beam.
This is the mode for changing min.

【0019】最低パルス数Nmin とは、1ショットの露
光中に走査ミラー17を振ってウエハW上に生ずる干渉
パターンを移動させて平滑化するときの平滑化の程度に
効いてくる。すなわち、走査ミラー17を一定の角度だ
け振っている間に発振されるビームパルスの数が多けれ
ば多い程、干渉パターンの1パルス当りの移動量も微小
なものとなって平滑化効果が向上する。逆の場合、1パ
ルス当りの干渉パターンの移動量が荒くなるので、平滑
化効果が低下する。そこで、1ショット当りのビームパ
ルス数として、干渉パターンの平滑化効果を低下させず
に、かつスループットも落さないという条件のもとで最
低の値を設定するのである。また干渉パターンの平均的
なコントラストが相対的に大きいときは、最低パルス数
Nmin もそれなりに大きくなる傾向にある。すなわち、
ビームの発散角が所期の値に比べて相対的に小さくなる
と、空間的コヒーレンスも高くなって、干渉パターンの
平均コントラストも大きくなるので、それに応じて最低
パルス数Nmin も大きくなるように、すなわち1パルス
当たりの干渉パターンの移動量を小さくするように変更
するのが良い。
The minimum pulse number Nmin affects the degree of smoothing when the scanning mirror 17 is swung during the exposure of one shot to move and smooth the interference pattern generated on the wafer W. That is, as the number of beam pulses oscillated while the scanning mirror 17 is swung by a certain angle increases, the amount of movement of the interference pattern per pulse becomes smaller and the smoothing effect is improved. . In the opposite case, the amount of movement of the interference pattern per pulse becomes rough, so that the smoothing effect is reduced. Therefore, the minimum value is set as the number of beam pulses per shot under the condition that the effect of smoothing the interference pattern is not reduced and the throughput is not reduced. Further, when the average contrast of the interference pattern is relatively large, the minimum pulse number Nmin tends to increase accordingly. That is,
When the divergence angle of the beam becomes relatively small as compared with the expected value, the spatial coherence also increases, and the average contrast of the interference pattern also increases, so that the minimum pulse number Nmin increases accordingly, that is, It is preferable to change the amount of movement of the interference pattern per pulse to be small.

【0020】このようにして2次元CCD30と画像処
理系31とによって検出された発散角は、先に述べたよ
うに検出時のビームの空間的コヒーレンスに対応したも
のである。露光制御系120には、主制御装置121か
ら干渉パターンを消去可能な空間的コヒーレンスの値、
すなわち発散角の標準値が設定されており、ビームの空
間的コヒーレンスが設定値より高くなると、露光制御系
120はエラー検出をし、レーザ光源1の駆動部107
にフィードバックをかける。そのシーケンスのフローチ
ャートを図4に示す。図4は、先に述べた2つのモード
のうち、ビーム発散角自体をフィードバック制御で補正
するモードのみを使って1枚のウエハをステップアンド
リピート法で露光するシーケンス例である。
The divergence angle detected by the two-dimensional CCD 30 and the image processing system 31 in this way corresponds to the spatial coherence of the beam at the time of detection, as described above. Exposure control system 120 has a spatial coherence value capable of erasing the interference pattern from main controller 121,
That is, the standard value of the divergence angle is set, and when the spatial coherence of the beam becomes higher than the set value, the exposure control system 120 detects an error and the drive unit 107 of the laser light source 1
Give feedback to. FIG. 4 shows a flowchart of the sequence. FIG. 4 shows a sequence example in which one wafer is exposed by the step-and-repeat method using only the mode in which the beam divergence angle itself is corrected by feedback control among the two modes described above.

【0021】図4のステップ200で露光開始の指令が
出されると、ウエハを実際に露光する前に、レーザビー
ムの空間的コヒーレンスを調べる目的で発散角を計測す
る(ステップ201)。これは、適正露光量を設定する
ためにウエハ露光前に行っているエネルギーチェック
(ビームパルスの平均強度の計測)と同時に行えば、ス
ループットを下げることなく、空間的コヒーレンスをチ
ェックすることができる。そして、その空間的コヒーレ
ンスの値(発散角の値)が干渉パターンを消去可能な範
囲内であれば、主制御装置121に設定されている初期
の最低パルス数Nmin を露光制御系120にセット(ス
テップ204)して、露光を開始する(ステップ20
5)。もし、そうでない場合は、レーザ光源1側にリカ
バリー(調整)を実行するように指令を出力して、レー
ザ光源1側でリアミラー102の角度調整を行う(ステ
ップ202)。この間、ステッパー側は待機状態になる
が、リカバリーの動作中に他の動作、例えばウエハアラ
イメント等を実行するようにシーケンスを組めば、実質
的な待機時間は存在しない。すなわち、図1、又は図2
に示したミラーM5 とビームエクスパンダ15との間に
ビーム遮断用のシャッターを配置し、このシャッターを
閉じた状態で図4のステップ201を実行すると同時に
ウエハアライメント(マーク検出)動作を開始すれば、
ウエハアライメント動作(数秒〜十数秒)の間にステッ
プ202のリカバリー動作を完了させることができる。
When an exposure start command is issued in step 200 of FIG. 4, the divergence angle is measured before actually exposing the wafer to check the spatial coherence of the laser beam (step 201). If this is performed at the same time as the energy check (measurement of the average intensity of the beam pulse) performed before the wafer exposure in order to set an appropriate exposure amount, the spatial coherence can be checked without lowering the throughput. If the value of the spatial coherence (the value of the divergence angle) is within the range in which the interference pattern can be eliminated, the initial minimum pulse number Nmin set in the main controller 121 is set in the exposure control system 120 ( Step 204) to start exposure (Step 20)
5). If not, a command is issued to the laser light source 1 to execute recovery (adjustment), and the angle of the rear mirror 102 is adjusted on the laser light source 1 side (step 202). During this time, the stepper is in a standby state, but if a sequence is arranged to execute another operation, for example, wafer alignment, during the recovery operation, there is substantially no standby time. That is, FIG. 1 or FIG.
Place a shutter for beam blocking between the mirror M 5 and the beam expander 15 shown in, when performing step 201 of FIG. 4 in a closed state the shutter simultaneously wafer alignment (mark detection) by starting the operation If
The recovery operation of Step 202 can be completed during the wafer alignment operation (several seconds to several tens of seconds).

【0022】さらに図4に示すように、ステップ202
の終了後、ステップ203で1枚のウエハに対する露光
が終了したか否かを判断し、否のときはステップ201
で再びビーム発散角のチェックを実行するまでの一連の
動作を、ウエハアライメント動作と並行して実行してお
くこともできる。尚、最初のステップ201でビーム発
散角が許容値内であると判断されると、ステップ204
に進んでウエハに対する露光が開始されるが、その前に
当然のことながらウエハアライメント動作が実行される
ことは言うまでもない。
Further, as shown in FIG.
Is completed, it is determined in step 203 whether or not exposure of one wafer has been completed.
, A series of operations until the beam divergence angle is checked again can be executed in parallel with the wafer alignment operation. If it is determined in the first step 201 that the beam divergence angle is within the allowable value, the process proceeds to step 204.
, The exposure of the wafer is started. Needless to say, before that, the wafer alignment operation is executed.

【0023】次に主制御装置121は、ステップ205
でシャッターを開いてウエハ上の1つのショット領域に
対する露光を開始する。このとき、露光制御系120は
減光フィルターの設定指令、振動源19への駆動指令、
及び発振制御部105への発振トリガ指令等を出力し、
最低パルス数Nmin で1ショットの露光を行う。この1
ショットに対する露光の間、CCD30、画像処理系3
1、露光制御系120はビーム発散角の変化を検出し続
け、主制御装置121は露光終了と同時に、ステップ2
07でビーム発散角が許容値(初期設定値)から外れた
か否か、すなわちエラーになったか否かを検知する。こ
のステップ207でエラーが起こったと判断されると、
ステッパーはウエハ上の次のショット領域に対してウエ
ハステージWSTをステッピングさせて停止する。そし
てシャッターを閉じて先のステップ202、203、2
01を実行して、ビームの発散角を許容値内に戻す。そ
の後、ステップ204で次のショット領域に対して最低
パルス数Nmin を設定し、シャッターを開いてステップ
205、206、207の実行を再開する。
Next, main controller 121 proceeds to step 205.
To open the shutter and start exposure for one shot area on the wafer. At this time, the exposure control system 120 issues a setting command for the neutral density filter, a driving command to the vibration source 19,
And outputs an oscillation trigger command and the like to the oscillation control unit 105,
One shot exposure is performed with the minimum pulse number Nmin. This one
During exposure to a shot, the CCD 30 and the image processing system 3
1. The exposure control system 120 continues to detect a change in the beam divergence angle.
At 07, it is detected whether or not the beam divergence angle has deviated from the allowable value (initial setting value), that is, whether or not an error has occurred. If it is determined in step 207 that an error has occurred,
The stepper stops the wafer stage WST by stepping on the next shot area on the wafer. Then, the user closes the shutter and proceeds to steps 202, 203,
01 to return the divergence angle of the beam to within the tolerance. Thereafter, in step 204, the minimum pulse number Nmin is set for the next shot area, the shutter is opened, and the execution of steps 205, 206, and 207 is resumed.

【0024】1ショットの露光後、ステップ207でエ
ラーがないと判断されると、ステップ208で1枚のウ
エハに対する全ショットの露光が終了したか否かが判断
され、否のときはウエハステージWSTをステッピング
させて次のショット領域の露光のためにステップ205
からの動作を繰り返す。この際、ステップ208で否と
なったときの戻り先をステップ204にしておくと、各
ショット領域毎に最低パルス数Nmin を微妙に変更する
ことも可能になる。すなわち、図4のシーケンスの場
合、1つのショット領域の露光の間、画像処理系31は
逐次ビーム発散角の変化を検知するので、ビーム発散角
が初期設定値に対して比較的大きな場合(空間的コヒー
レンスが充分に小さい場合)、予め標準的に設定された
最低パルス数Nmin をステップ204で若干(5〜10
%程度)少なめに再設定することができるので、1枚の
ウエハに対する露光時間を短縮することが可能となる。
After the exposure of one shot, if it is determined in step 207 that there is no error, it is determined in step 208 whether or not the exposure of all shots on one wafer has been completed. Step 205 for exposing the next shot area.
Repeat the operation from. At this time, if the return destination when the determination in step 208 is negative is made to step 204, the minimum pulse number Nmin can be delicately changed for each shot area. That is, in the case of the sequence of FIG. 4, the image processing system 31 sequentially detects a change in the beam divergence angle during the exposure of one shot area. If the standard coherence is sufficiently small), the minimum pulse number Nmin set in advance as a standard is slightly (5-10
%) The exposure time for one wafer can be shortened because it can be reset slightly.

【0025】一般的に、この種のレーザ光源1から射出
されるビームの空間的コヒーレンスは、レーザチューブ
100内のガスの状態や電極の状態によって変化するの
で、分単位の短時間のうちに急激に変化することはほと
んどない。従って、図4に示したシーケンスのうちステ
ップ207を省略して、1枚のウエハに対する露光の開
始直前に1度だけ、ステップ201、又は202を実行
するようにしても良い。このようなシーケンスを実現す
るためには、ウエハに対する露光の前に、ステップ20
1でビーム発散角をチェックしたとき、許容値に対して
どれ位余裕があるかを定量的に求め、余裕がないときは
安全のためにステップ202でリアミラー102の角度
を調整してビーム発散角を大きくする方向に補正してお
くことが望ましい。
In general, the spatial coherence of a beam emitted from this type of laser light source 1 changes depending on the state of the gas in the laser tube 100 and the state of the electrodes. It hardly changes. Therefore, step 207 in the sequence shown in FIG. 4 may be omitted, and step 201 or 202 may be performed only once immediately before the start of exposure on one wafer. In order to realize such a sequence, it is necessary to perform step 20 before exposing the wafer.
When the beam divergence angle is checked in step 1, the amount of allowance for the allowable value is quantitatively obtained. If there is no allowance, the angle of the rear mirror 102 is adjusted in step 202 for safety for safety. Is desirably corrected in a direction to increase.

【0026】一方、図5に示したシーケンスは、ビーム
発散角自体を補正するモードと、最低パルス数Nmin を
変更するモードとを積極的に併用させた場合を示す。こ
の図5において、図4と同一機能のステップについては
同じ符号(200〜202、204、205〜208)
を付けてある。図4と異なる点は、1ショットの露光が
終了した後にステップ207でビーム発散角のエラーが
検知されたとき、ステップ209、210を実行するこ
とである。
On the other hand, the sequence shown in FIG. 5 shows a case in which the mode for correcting the beam divergence angle itself and the mode for changing the minimum pulse number Nmin are actively used. In FIG. 5, steps having the same functions as those in FIG. 4 have the same reference numerals (200 to 202, 204, 205 to 208).
Is attached. The difference from FIG. 4 is that when an error of the beam divergence angle is detected in step 207 after the exposure of one shot is completed, steps 209 and 210 are executed.

【0027】ステップアンドリピート法(又はステップ
スキャン方式)でウエハを露光しているとき、あるショ
ット領域の露光中にビーム発散角が許容値を越えたこと
がステップ207で検知されると、ステップ209の判
断は否(No)であるので、ステップ210を実行す
る。先にも述べたように、ビーム発散角が小さくなる
と、ウエハ上に生じる干渉パターンのコントラストは増
大するので、初めに設定されていた最低パルス数Nmin
を増やす(上げる)方向に再設定する。最低パルス数N
min をどれ位増やすかは、ビーム発散角の許容値からの
変化と干渉パターンのコントラストとの相関を、予め実
験等によって求めることで決めることができる。また前
述のように、ビームの空間的コヒーレンスは短時間のう
ちに急激に変動するものではないので、ステップ210
でのNmin の増加量は、そのウエハのショット領域の全
て(又は残りのショット領域の全て)を露光するのに要
する時間とビーム発散角の変化率とに基づいて予想され
る一定値にしても良い。このようにすると、1枚のウエ
ハの露光中にビーム発散角のエラーが生じたときのNmi
n の再設定動作(ステップ210)を1回だけにするこ
ともできる。
When the wafer is exposed by the step-and-repeat method (or the step-scan method), when it is detected in step 207 that the beam divergence angle exceeds an allowable value during exposure of a certain shot area, step 209 is performed. Is negative (No), so that step 210 is executed. As described above, as the beam divergence angle decreases, the contrast of the interference pattern generated on the wafer increases, so the initially set minimum pulse number Nmin
Is set in the direction of increasing (raising). Minimum pulse number N
The extent to which min is increased can be determined by previously obtaining the correlation between the change from the allowable value of the beam divergence angle and the contrast of the interference pattern through experiments or the like. Also, as described above, since the spatial coherence of the beam does not fluctuate rapidly in a short time, step 210
The increase amount of Nmin in the above is set to a constant value which is expected based on the time required to expose all of the shot areas (or all of the remaining shot areas) of the wafer and the rate of change of the beam divergence angle. good. In this way, when the error of the beam divergence angle occurs during the exposure of one wafer, Nmi
The reset operation of n (step 210) can be performed only once.

【0028】また、ステップ209で1枚のウエハ露光
が終了したと判断された場合、そのまま次のウエハ露光
を実行しようとしても、先のステップ207でエラーが
検知されているので、そのままでは干渉パターンの消去
の正しい動作が保証されない。そこで、ステップ209
で1枚のウエハ露光が終了した後は、シャッターを閉じ
て直ちにステップ202のリカバリー動作を実行し、ビ
ーム発散角自体を補正しておく。
If it is determined in step 209 that the exposure of one wafer has been completed, even if the next wafer exposure is to be executed as it is, an error has been detected in the previous step 207. The correct operation of erasing is not guaranteed. Therefore, step 209
After one wafer exposure is completed, the shutter is closed and the recovery operation of step 202 is immediately executed to correct the beam divergence angle itself.

【0029】以上のように図5のシーケンスによれば、
少なくとも1枚のウエハに対する露光中は、最低パルス
数Nmin の変更のみによって有効に干渉パターンのコン
トラストがホモナイズされるので、ステップアンドリピ
ート動作はレーザ光源1のリカバリーのために待つこと
がなく、図4のシーケンスに比べスループット上は有利
である。尚、より忠実にスループットを考慮する場合
は、最低パルス数Nminを初期の値から増加させたこと
によって、1枚のウエハ上の残りの全ショットを露光し
たときに増加する時間と、ステップ202のリカバリー
動作(シャッターの開閉動作も含む)の時間とを比較
し、リカバリー動作の時間の方が短いときは、先の図4
のシーケンスのように、次のショット露光に入る前にリ
カバリー動作を実行するようにしても良い。この場合
は、ステップ210の直前に、Nmin を上げたときに増
加する時間とリカバリー動作の時間とを比較するステッ
プを設け、さらにその比較結果に応じてステップ210
を実行してからステップ205へ進むか、リカバリー動
作を実行してからステップ205へ進むかを選択できる
ようにしておけば良い。
As described above, according to the sequence of FIG.
During the exposure of at least one wafer, the contrast of the interference pattern is effectively homogenized only by changing the minimum pulse number Nmin, so that the step-and-repeat operation does not have to wait for the recovery of the laser light source 1; This is advantageous in terms of throughput as compared with the above sequence. When the throughput is considered more faithfully, the time required for exposing all the remaining shots on one wafer is increased by increasing the minimum pulse number Nmin from the initial value, and Compare the time of the recovery operation (including the opening and closing operation of the shutter) with the time of the recovery operation, and if the time of the recovery operation is shorter,
The recovery operation may be executed before starting the next shot exposure as in the sequence of (1). In this case, immediately before step 210, there is provided a step of comparing the time that increases when Nmin is raised with the time of the recovery operation, and further according to the comparison result, step 210 is performed.
And then go to step 205 or execute the recovery operation and then go to step 205.

【0030】以上、本実施例の装置の動作を説明した
が、ビームの空間的コヒーレンスはあまりにも低くなり
すぎると、ビーム発散角が大きくなってビーム送光路
(照明光学系内、又はレーザ光源1から露光装置までの
伝送部)での光量損失が大きくなることもある。従っ
て、画像処理系31で逐次検知されるビーム発散角の値
が極端に大きくなるようなときは、その旨を表示部12
2等に表示してエラーとするようにしても良い。もちろ
ん、ビーム発散角が極端に大きくなったときも、レーザ
光源1内のリアミラー102の調整によって発散角を小
さくする方向に補正できるときは、ステップ202のよ
うにリカバリー動作を実行すれば良い。
The operation of the apparatus according to the present embodiment has been described above. If the spatial coherence of the beam is too low, the beam divergence angle increases and the beam transmission path (in the illumination optical system or in the laser light source 1) is increased. In some cases, the light amount loss in the transmission section from the exposure apparatus to the exposure apparatus becomes large. Therefore, when the value of the beam divergence angle sequentially detected by the image processing system 31 becomes extremely large, this fact is indicated on the display unit 12.
The error may be displayed as 2 or the like. Of course, even when the beam divergence angle becomes extremely large, if the divergence angle can be corrected to be smaller by adjusting the rear mirror 102 in the laser light source 1, a recovery operation may be performed as in step 202.

【0031】また、本実施例では2次元CCD30と画
像処理系31とを用いてレーザビーム断面の短辺方向と
長辺方向との両方に関するビーム発散角(空間的コヒー
レンス)を一度に測定しているが、通常のエキシマレー
ザを使用した照明装置では、レーザビーム断面の短辺方
向の空間的コヒーレンスが高くなるため、2次元CCD
30の代わりに1次元のラインセンサを使用して、レー
ザビーム断面の短辺方向のみを測定するようにしても良
い。さらに、集光レンズL1 とセンサとの途中にレーザ
光を2分割するビームスプリッタを設け、2分割された
光路の夫々に1次元ラインセンサを配置して、レーザビ
ーム断面の短辺方向と長辺方向とに関するビーム発散角
を個別に測定することも考えられる。また、本実施例は
エキシマレーザを使用した照明装置について述べたが、
当然本発明はエキシマレーザだけでなく、空間的コヒー
レンスの高いその他のレーザ、例えば銅蒸気レーザ、Y
AGレーザを使用した照明装置にも有効である。
In this embodiment, the beam divergence angle (spatial coherence) in both the short side direction and the long side direction of the laser beam cross section is measured at a time by using the two-dimensional CCD 30 and the image processing system 31. However, in an illumination device using a normal excimer laser, the spatial coherence in the short side direction of the laser beam cross section becomes high, so that a two-dimensional CCD is used.
A one-dimensional line sensor may be used instead of 30 to measure only the short side direction of the laser beam cross section. Furthermore, a beam splitter for 2 divides the laser beam in the middle of the condenser lens L 1 and the sensor is provided, by placing a one-dimensional line sensor in each of the two divided light paths, the long and the short side direction of the laser beam cross section It is also conceivable to separately measure the beam divergence angle with respect to the side direction. Further, the present embodiment has described the illumination device using the excimer laser,
Naturally, the invention is not limited to excimer lasers, but also other lasers with high spatial coherence, such as copper vapor lasers, Y
It is also effective for a lighting device using an AG laser.

【0032】また、本発明の実施例ではレーザ光源1内
のリアミラー102の傾きを微小変化させてビームの空
間的コヒーレンス(発散角)を変化させるようにした
が、レーザチューブ100内の電極の配置を微動させた
り、その他、ビーム発散角を変化させることのできる光
学素子の配置を微動させたりしても良い。
In the embodiment of the present invention, the spatial coherence (divergence angle) of the beam is changed by minutely changing the inclination of the rear mirror 102 in the laser light source 1. May be finely moved, or the arrangement of the optical element capable of changing the beam divergence angle may be finely moved.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、照明用のビ
ームの空間的コヒーレンスの状況を常時管理しているの
で、干渉パターンを低減させるのに必要なパルス数を小
さくすることができ、高感度のレジストを用いたり、レ
ーザのパワーが上がっても、スループットを下げること
なく露光が行え、非常に有益である。
As described above, according to the present invention, the state of the spatial coherence of the illumination beam is constantly controlled, so that the number of pulses required to reduce the interference pattern can be reduced. Even if a highly sensitive resist is used or the laser power is increased, exposure can be performed without lowering the throughput, which is very useful.

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

【図1】本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した装置の変形例を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a modification of the apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示した装置の制御系の構成を示すブロッ
ク図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system of the apparatus shown in FIG.

【図4】図1に示した装置の第1の動作シーケンスを説
明するフローチャート図。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a first operation sequence of the apparatus shown in FIG. 1;

【図5】図1に示した装置の第2の動作シーケンスを説
明するフローチャート図。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a second operation sequence of the device shown in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源 3、5 フライアイレンズ 30 CCD 31 画像処理系 100 レーザチューブ 101 フロントミラー 102 リアミラー 107 駆動部 R レチクル PL 投影レンズ W ウエハ REFERENCE SIGNS LIST 1 laser light source 3, 5 fly-eye lens 30 CCD 31 image processing system 100 laser tube 101 front mirror 102 rear mirror 107 driver R reticle PL projection lens W wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/30 527 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/30 527

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定の空間的コヒーレンスを有するビー
ムを射出するレーザ光源と、前記ビームを照明対象にほ
ぼ均一な強度分布で照射するための強度分布均一化手段
とを備えた照明装置を有する露光装置であって、 前記照明装置は、 前記ビームの空間的コヒーレンスに応
じた値を検知する検知手段と、前記検知された値が予め
定められた範囲内に設定されるように、前記レーザ光源
内の光学条件を調整する調整手段とを備え 前記ビームでマスクを照明するとともに、前記マスクの
パターンを基板上の複数の領域に転写するためにステッ
プアンドリピート方式又はステップアンドスキャン方式
で前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus comprising: a laser light source that emits a beam having a predetermined spatial coherence; and an illumination apparatus including an intensity distribution uniforming unit that irradiates the beam with an almost uniform intensity distribution to an illumination target. An apparatus, wherein the illuminating device includes a detecting unit configured to detect a value corresponding to a spatial coherence of the beam, and the laser light source so that the detected value is set within a predetermined range. Adjusting means for adjusting the optical conditions of the mask, while illuminating the mask with the beam,
Step to transfer the pattern to multiple areas on the substrate
Pull-and-repeat method or step-and-scan method
An exposure apparatus for exposing the substrate by using
【請求項2】 前記調整手段は、前記レーザ光源を構成
するリアミラーの角度を可変にすることによって前記光
学条件を調整する角度調整部材を含むことを特徴とする
請求項1に記載の露光装置。
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the adjustment unit includes an angle adjustment member that adjusts the optical condition by changing an angle of a rear mirror that forms the laser light source.
【請求項3】 前記調整手段は、前記検知手段で検知さ
れた値と予め設定された目標値との偏差に応じて前記レ
ーザ光源内の光学条件をフィードバック制御により自動
的に補正するフィードバック制御系を含むことを特徴と
する請求項1又は2に記載の露光装置。
3. A feedback control system for automatically correcting an optical condition in the laser light source by feedback control according to a deviation between a value detected by the detection means and a preset target value. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 前記検知手段によって検知された値が予
め定められた範囲外になったとき、前記レーザ光源から
のビームが前記照明対象に達することを禁止する禁止手
段と、前記禁止状態になることを表示する表示手段とを
更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一
項に記載の露光装置。
4. A prohibition unit for prohibiting a beam from the laser light source from reaching the illumination target when the value detected by the detection unit is out of a predetermined range, and the prohibition state is set. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a display unit for displaying the fact.
【請求項5】 前記検知手段は、前記ビーム断面で少な
くとも短辺方向に関する空間的コヒーレンスに応じた値
を検知することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一
項に記載の露光装置。
5. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the detection unit detects a value corresponding to spatial coherence in at least a short side direction in the beam cross section.
【請求項6】 前記検知手段は、前記ビームを受光して
その発散角に応じた情報を出力する光検出器を含むこと
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 exposure apparatus according to claim 1, wherein the detection unit includes a photodetector that receives the beam and outputs information according to a divergence angle of the beam. <br/> Device.
【請求項7】 前記レーザ光源はパルスビームを射出
し、前記パターンが前記各領域に転写されるように前記
レーザ光源を制御するとともに、前記検知された値に基
づいて露光パルス数を変更する露光制御手段を更に備え
ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載
露光装置。
7. An exposure apparatus, wherein the laser light source emits a pulse beam, controls the laser light source so that the pattern is transferred to each of the regions, and changes the number of exposure pulses based on the detected value. according to any one of claims 1 to 6, further comprising a control means
Of the exposure apparatus.
【請求項8】 前記検知手段によって検知された値が予
め定められた範囲外になったとき、前記調整手段による
前記光学条件の調整と、前記露光制御手段による前記露
光パルス数の変更との少なくとも一方を実行する制御手
段を更に備えることを特徴とする請求項記載の露光装
置。
8. When the value detected by the detection means is out of a predetermined range, at least one of the adjustment of the optical condition by the adjustment means and the change of the number of exposure pulses by the exposure control means. 8. The exposure apparatus according to claim 7 , further comprising control means for performing one of the operations.
【請求項9】 所定の空間的コヒーレンスを有するビー
ムを射出するレーザ光源と、前記ビームを入射してマス
クをほぼ一様な強度分布で照明する照明光学系と、前記
マスクのパターンが転写される基板を保持する基板ステ
ージとを備えた露光装置において、 前記照明光学系に入射するビームの少なくとも一部を受
光して、前記ビームの発散角に応じた値を検知する検知
手段と、 前記レーザ光源内の光学条件を変化させて前記ビームの
発散角を調整する調整手段と、 前記基板に前記パターンを転写する露光動作に先立ち、
前記検知された値が所定の範囲内であるか否かを判断
し、範囲外のときは前記調整手段を作動させて前記ビー
ムの発散角を補正する補正制御手段とを備えることを特
徴とする露光装置。
9. A laser light source for emitting a beam having a predetermined spatial coherence, an illumination optical system for illuminating the mask with a substantially uniform intensity distribution by entering the beam, and a pattern of the mask is transferred. An exposure apparatus comprising: a substrate stage for holding a substrate; a detecting unit configured to receive at least a part of a beam incident on the illumination optical system and detect a value corresponding to a divergence angle of the beam; and the laser light source. Adjusting means for adjusting the divergence angle of the beam by changing the optical conditions within, and prior to an exposure operation of transferring the pattern to the substrate,
And determining whether or not the detected value is within a predetermined range, and when the detected value is outside the range, operating the adjusting unit to correct the divergence angle of the beam. Exposure equipment.
【請求項10】 前記基板ステージは、前記基板上の複
数の領域にそれぞれ前記パターンが転写されるように2
次元移動し、 前記補正制御手段は、前記基板上の1つの領域に対して
露光が行われているときに前記検知手段で検知される値
をモニターし、該モニター結果に基づいて、次の領域に
対する露光が開始される前に前記調整手段を作動させる
ことを特徴とする請求項に記載の露光装置。
10. The substrate stage may be configured to transfer the pattern to a plurality of regions on the substrate.
The correction control unit monitors a value detected by the detection unit when exposure is performed on one region on the substrate, and based on the monitoring result, a next region 10. The exposure apparatus according to claim 9 , wherein the adjusting unit is operated before the exposure of the exposure is started.
【請求項11】 前記照明光学系は、前記強度分布を一
様化するためのオプチカルインテグレータを含み、 前記検知手段は、前記オプチカルインテグレータへの入
射前に前記パルスビームを分割するビームスプリッタ
と、前記分割された一部のビームを所定位置に集光する
レンズ系と、前記集光されたビームの断面寸法の変化を
計測する光電検出器とを有することを特徴とする請求項
9又は10に記載の露光装置。
11. The illumination optical system includes an optical integrator for equalizing the intensity distribution, the detection unit includes: a beam splitter that splits the pulse beam before entering the optical integrator; A lens system for condensing a part of the divided beams at a predetermined position, and a photoelectric detector for measuring a change in a cross-sectional dimension of the condensed beam.
The exposure apparatus according to 9 or 10 .
【請求項12】 所定の空間的コヒーレンスを有するパ
ルスビームを射出するパルス発振型レーザ光源と、前記
パルスビームでマスクを照明する照明系と、前記マスク
のパターンを転写すべき基板上の1つの領域を複数のパ
ルスビームで露光するために、予め設定された目標パル
ス数に応じて前記レーザ光源の発振回数を制御する制御
手段とを備えた露光装置において、 前記レーザ光源からのパルスビームの一部を受光して、
前記パルスビームの空間的コヒーレンスの変化に応じた
信号を出力する検知手段と、 前記検知手段からの信号に基づいて前記空間的コヒーレ
ンスの変化の程度を判定する判定手段と、 前記判定結果に応じて、前記1つの領域の露光に対して
設定される目標パルス数を補正するパルス数補正手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
12. A pulsed laser light source for emitting a pulse beam having a predetermined spatial coherence, an illumination system for illuminating a mask with the pulse beam, and one region on a substrate on which a pattern of the mask is to be transferred. Control means for controlling the number of oscillations of the laser light source according to a preset target number of pulses, in order to expose a plurality of pulse beams, a part of the pulse beam from the laser light source Receiving
Detecting means for outputting a signal corresponding to a change in spatial coherence of the pulse beam; determining means for determining a degree of change in the spatial coherence based on a signal from the detecting means; and An exposure apparatus comprising: a pulse number correcting unit configured to correct a target pulse number set for exposure of the one area.
【請求項13】 前記パルス数補正手段は、前記空間的
コヒーレンスが所定値に対して高くなるときは、前記目
標パルス数を増加させるように補正することを特徴とす
る請求項12に記載の露光装置。
13. The exposure apparatus according to claim 12 , wherein the pulse number correction unit corrects the target pulse number to be increased when the spatial coherence is higher than a predetermined value. apparatus.
【請求項14】 請求項1〜13のいずれか一項に記載
の露光装置を用いたデバイス製造方法。
14. The device manufacturing method using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 13.
【請求項15】 照明光学系を通してレーザ光源からの
パルスビームをマスクに照射するとともに、前記マスク
を介して前記パルスビームで基板を露光する方法におい
て、 前記照明ビームの空間的コヒーレンスに応じた値を検出
するとともに、前記検出値に応じて前記レーザ光源内の
光学条件の調整と前記基板の露光パルス数の変更との少
なくとも一方を行うことを特徴とする露光方法。
15. A method of irradiating a mask with a pulse beam from a laser light source through an illumination optical system, and exposing a substrate with the pulse beam through the mask, wherein a value corresponding to a spatial coherence of the illumination beam is determined. An exposure method, comprising: detecting and adjusting at least one of an optical condition in the laser light source and a change in the number of exposure pulses of the substrate according to the detection value.
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