JP3316850B2 - Energy control device - Google Patents

Energy control device

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JP3316850B2
JP3316850B2 JP10929190A JP10929190A JP3316850B2 JP 3316850 B2 JP3316850 B2 JP 3316850B2 JP 10929190 A JP10929190 A JP 10929190A JP 10929190 A JP10929190 A JP 10929190A JP 3316850 B2 JP3316850 B2 JP 3316850B2
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energy amount
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一明 鈴木
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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
好適なエネルギー量制御装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to control of irradiation energy amount to a sensitive object, and particularly to total irradiation when the energy amount from a pulse oscillation type energy source has a temporal change. The present invention relates to control of an energy amount, for example, to an energy amount control device suitable for controlling an exposure amount of an exposure apparatus that uses a pulse laser such as an excimer as exposure light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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。
In an exposure apparatus (stepper, aligner, etc.) using a pulse laser as a light source used in a lithography process for manufacturing semiconductor devices, the laser light generally has a variation of about ± 10% for each pulse, and the exposure surface (reticle or On the wafer), a regular interference pattern due to the coherence of the laser light, and an irregular interference pattern in which a large number of light beams having different phases caused by scratches, dust, surface defects, etc. in the illumination optical system are overlapped. Speckles), which may cause uneven illuminance on the exposed surface.

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20nsec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静止し
ているように振る舞う。
The above two interference patterns, especially regular interference patterns, have a significant effect on the control of the pattern line width in the photolithography process of manufacturing a semiconductor device. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-226317 or Japanese Patent Application Laid-Open
It is also considered to smooth regular interference patterns and speckles (hereinafter collectively referred to as interference patterns) by a method equivalent to the method disclosed in Japanese Patent No. 259533. The smoothing (incoherence) of the interference pattern disclosed in the above publication is performed by moving the laser beam one-dimensionally or two-dimensionally (raster scan) at a fixed period by a vibrating mirror (galvano mirror, polygon mirror), and spatially. This is to reduce coherency. 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. Normally, the oscillation pulse width of an excimer laser is extremely short, about 20 nsec. Even if the oscillating mirror is oscillated at about 10 Hz, one pulse of the excimer laser behaves as if it is stationary during the oscillation cycle of the oscillating mirror.

従って、複数パルスによる干渉パターンの平滑化(照
度均一化)と所望の露光量制御精度とを達成するために
は、(1)露光中は1パルス当たりのエネルギー量をほ
ぼ一定に保つこと、(2)振動ミラーによる一次元又は
二次元走査におけるミラー振動半周期の整数倍のパルス
数にて目標露光量を得ることが重要となる。
Therefore, in order to achieve the smoothing of the interference pattern by a plurality of pulses (uniform illuminance) and the desired exposure amount control accuracy, (1) the energy amount per pulse is kept substantially constant during the exposure; 2) It is important to obtain a target exposure with an integer multiple of the half cycle of the mirror oscillation in one-dimensional or two-dimensional scanning by the oscillation mirror.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

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、KrF、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量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 phenomenon that the laser density decreases in a short term and a long term. This phenomenon of a decrease in laser density is particularly remarkable in a gas laser, in which the output decreases with the deterioration of a mixed gas of an active medium (for example, KrF, XeCl, or the like) sealed inside the chamber. 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. Especially when the output decreases due to gas deterioration in the constant energy mode,
Conventionally, based on the output of a monitor unit that receives a part of a laser beam and detects the amount of energy, a voltage applied between two electrodes inside a chamber is gradually increased to reduce a decrease in output. Something has been devised. However, in the above-described energy amount control, a constant oscillation energy amount is always obtained, but a desired oscillation energy amount (that is, an applied voltage corresponding to the oscillation energy amount) is obtained in the entire range of a predetermined energy amount control range. Can not,
In other words, there has been a problem that accurate fine adjustment of the oscillation energy amount cannot be performed for each pulse, and high-precision energy amount control cannot be achieved.

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印加電圧と発振エネルギー量との関
係に経時変化が生じても、印加電圧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エネルギー
量制御装置を得ることを目的としている。
The present invention has been made in consideration of the above points, and achieves high-precision energy amount control by adjusting the applied voltage even when the relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount in the energy generation source changes over time. It is an object of the present invention to obtain an energy amount control device capable of performing the above.

〔課題を解決する為の手段〕[Means for solving the problem]

かかる問題点を解決する為本発明においては、発振の
たびに所定の範囲内でエネルギー変動を伴うパルスエネ
ルギーを射出するエネルギー発生源1を備え、エネルギ
ー発生源1に対する印加電圧を調整することによって、
パルスエネルギーのエネルギー量を制御する装置におい
て、エネルギー発生源1に対する印加電圧と、この印加
電圧のもとでエネルギー発生源1から射出されるパルス
エネルギーのエネルギー量との関係に関する情報を格納
する記憶手段〔メモリ7〕と;エネルギー発生源1から
実際に射出されたパルスエネルギーのエネルギー量を検
出するエネルギー量計測手段〔エネルギーモニタ素子4
及びエネルギー量モニタ部5、又は受光素子4'及び光量
モニタ部5'〕と;所定の単位パルス数毎、若しくは単位
時間毎に、エネルギー発生源1に与えられた印加電圧
と、エネルギー量計測手段にて検出されたエネルギー量
とに基づいて、記憶手段に格納された印加電圧とエネル
ギー量との関係に関する情報を更新する演算手段〔演算
器6〕と;演算手段により更新された情報に基づいて、
次に射出すべきパルスエネルギーのエネルギー量に対応
したエネルギー発生源1に対する印加電圧を決定する決
定手段〔演算器6〕とを設ける。
In order to solve such a problem, the present invention includes an energy source 1 that emits pulse energy with energy fluctuation within a predetermined range every time oscillation occurs, and adjusts a voltage applied to the energy source 1 by
In an apparatus for controlling the energy amount of pulse energy, storage means for storing information on a relationship between an applied voltage to the energy source 1 and an energy amount of pulse energy emitted from the energy source 1 under the applied voltage. [Memory 7]; energy amount measuring means for detecting the energy amount of pulse energy actually emitted from the energy generation source 1 [energy monitoring element 4
And an energy amount monitoring unit 5 or a light receiving element 4 ′ and a light amount monitoring unit 5 ′]; an applied voltage applied to the energy generation source 1 for each predetermined number of pulses or for each unit time; Calculating means [arithmetic unit 6] for updating the information on the relationship between the applied voltage and the energy amount stored in the storage means based on the energy amount detected in [1]; and based on the information updated by the arithmetic means. ,
A determination means (calculator 6) for determining an applied voltage to the energy generation source 1 corresponding to the energy amount of the pulse energy to be emitted next is provided.

〔作 用〕(Operation)

本発明においては、エネルギー発生源に対する印加電
圧(若しくは、エネルギー発振時の実際の充電電圧)と
発振エネルギー量とに関するデータを単位パルス数又は
単位時間毎に取り込み、予め記憶手段に格納された印加
電圧と発振エネルギー量との関係式を演算により逐次更
新していくこととした。このため、印加電圧若しくは充
電電圧と発振エネルギー量との関係が経時変化を起こし
ても、それを表現する関係式は経時変化に応じて適宜更
新されるので、常に良好なエネルギー量制御を達成する
ことが可能となる。
In the present invention, data relating to the applied voltage to the energy generation source (or the actual charging voltage at the time of energy oscillation) and the amount of oscillation energy are fetched for each unit pulse or unit time, and the applied voltage stored in the storage means in advance is stored. The relational expression between the energy and the oscillation energy is sequentially updated by calculation. For this reason, even if the relationship between the applied voltage or the charging voltage and the oscillation energy amount changes over time, the relational expression expressing the change is appropriately updated according to the change over time, so that good energy amount control is always achieved. It becomes possible.

〔実 施 例〕〔Example〕

第1図は、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。
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. Here, in order to obtain the simplest and basic configuration, an input from an input / output device 8 is performed. In accordance with the specified oscillation condition, pulse energy oscillated from the pulse oscillation type energy generation source 1 is applied to the irradiation target 3.

第1図において、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後、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 section 11 controls a high-voltage discharge voltage (corresponding to an applied voltage) of a pulse oscillation type energy generating source 1, and applies an applied voltage corresponding to an energy amount of pulse energy to be irradiated next. By applying a voltage to the energy generation source 1, the amount of energy is adjusted for each pulse. After a predetermined charging time required by the energy generation source 1 has elapsed, the trigger control unit 10 sends an external trigger pulse to the energy generation source 1 to control its oscillation (number of pulses, oscillation interval, and the like). Here, the trigger control unit 10 and the applied voltage control unit 11 are both connected to the main control system 9 (described later).
It operates in response to a predetermined command output from. 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.

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被照射物体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 irradiated object 3. On the other hand, part of the energy beam EB reflected by the beam splitter 2 is
(For example, in the case of an excimer laser, a pyroelectric power meter, a PIN photodiode, or the like), and the monitor element 4 accurately outputs a signal corresponding to the energy amount of each pulse of the energy beam EB. 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.

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6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 amount monitoring unit 5 (the value may be any value corresponding to the actually measured energy amount and does not need to be the energy amount itself) is sent to the arithmetic unit 6, where the energy of each pulse is calculated. While the amounts are sequentially accumulated, the arithmetic unit 6 applies the applied voltage to the energy generating 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 amount). The information about the relationship with 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. Instead of calculating the integrated energy amount by the arithmetic unit 6, the energy amount for each pulse may be sequentially integrated in the energy amount monitoring unit 5. In this case, the oscillation energy amount and the integrated energy amount for each pulse are calculated. Output to arithmetic unit 6.

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, and stores the above information stored in the memory 7, the applied voltage during the oscillation of the previous pulse, and the energy. The oscillation energy amount from the amount monitor unit 5 is taken in, and based on these data,
The information regarding the relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount is updated according to a predetermined calculation process, and stored in the memory 7 (details will be described later). Further, the computing unit 6 also includes means for determining an applied voltage in the present invention, and based on the integrated energy amount obtained by sequentially integrating the oscillation energy amounts detected by the energy amount monitoring unit 5 for each pulse, a predetermined energy amount is calculated. The energy amount of the energy beam to be irradiated next is obtained according to the control logic (described later). Then, the arithmetic unit 6 calculates the relationship between the updated applied voltage and the oscillation energy amount,
Next, the applied voltage corresponding to the amount of pulse energy to be irradiated is determined by calculation and sent to the main control system 9.

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 command signal of the oscillation trigger pulse determined by the computing 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.

ここで、第1図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。
Here, in FIG. 1, means for detecting the charging voltage between the two electrodes during energy oscillation in the energy generation source 1 (which uniquely corresponds to the applied voltage applied to the energy generation source 1) ( The charging voltage measuring means of the present invention is not shown, and the present embodiment describes a case where there is no charging voltage measuring means. Energy source 1
In the case where the charging voltage measuring means is provided, the calculation result by the charging voltage measuring means is taken into the calculating means 6 and the information on the relationship between the charging voltage and the oscillation energy amount can be updated instead of the applied voltage. Then, the description is omitted.

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。
第2図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。第2図において黒丸が実際のデータであり、
実線はそのデータを最小二乗法により2次関数であては
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
する最大ずれを最小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 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 ejection pulse, and has a quadratic function here. In FIG. 2, the black circles are actual data,
The solid line is a curve obtained by fitting the data as a quadratic function by the least square 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 minimizing the maximum deviation from data may be adopted. Therefore, if the applied voltage is V and the pulse energy amount is P, the model function is expressed by the following equation.

P=a+bV+cV2 ……(1) 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、 とおく。但し、γ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は、最小二乗法の理論により、 なる3元連立方程式を解くことによって、次式から求ま
る。
P = a + bV + cV 2 (1) where a, b, and c are unknowns determined by the least squares method. Next, respective data regarding the actual applied voltage and the pulse energy amount are set as V i and P i . The subscript i represents the newness of the data, i = 1 being the latest data, and the data becomes past data as i increases. Further, the evaluation function E
To far. Here, γ i is a weight (described later) for the data (V i , P i ). Now, the unknowns a, b, and c that minimize the evaluation function E are calculated according to the least squares theory. By solving the following ternary simultaneous equations, it can be obtained from the following equation.

但し、 ところで、γ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γをγ>γ>γ……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γを次式のように規定する。
However, By the way, γ i is a weight for the data (V i , P i ). 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).
For this reason, by setting the weight γ i to γ 1 > γ 2 > γ 3 ..., It is necessary to make the weight of the latest data the heaviest and to gradually reduce the weight as the data becomes older. Therefore, the weight γ i is defined as in the following equation.

γ=εi-1 ……(4) 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,P
i)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。
γ i = ε i-1 (4) Here, ε is a constant satisfying 0 <ε <1, and specifically, a rate of change of the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P over time. Is a value determined in advance in accordance with. For example, when ε is set to 0.995, the contribution (weight) of the data (V i , P i ) regarding the oscillation pulse about 920 times before to the evaluation function E is obtained.
Is about 1% of the latest pulse. Therefore, the constant ε
Approaching 1, the unknowns a to c are determined from a large number of data (V i , P i ) as is apparent from the above equation (3), and the variation in energy amount for each pulse is determined. (About ± 10%) can be prevented from lowering the detection accuracy of the unknowns a to c. 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, the fluctuation is delayed due to the large number of past data (V i , P i ). It may be difficult to follow and calculate the unknowns a to c without any change. When brought close to the value of the constant ε 0 Conversely, a slight data (V i, P
The unknowns a to c are determined from i ), and the followability to the change in the above relationship is improved, but the influence of the variation in the energy amount for each pulse is greatly affected.
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.

次に、上記(3)式の右辺の行列の各要素を、 とおき、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−ε))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。
Next, each element of the matrix on the right side of the above equation (3) is Each of the above-mentioned elements, that is, parameters C 1 to C 5 , D 1 , is used as information on the relationship between the applied voltage V and the oscillation energy amount P.
DD 3 are stored in the memory 7. Then, when new data (V i , P i ), that is, the latest data (V 1 , P 1 ) is obtained, the arithmetic unit 6 stores the parameters C 1 to C 5 and D 1 to D 3 from the memory 7.
Except for the constant C 1 (C 1 = 1 / (1−ε 2 )), the parameters C 2 to C 5 and D 1 to D 3 are obtained by the following recurrence formula.
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.

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 the way, if the above-mentioned equation (1) is solved for the applied voltage V and only the solution satisfying V ≧ 0 is adopted, the following equation is obtained.

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, every unit pulse number or every certain time. Parameters are updated appropriately in the above (6) C 1 ~C 5, D 1 ~D 3
When the unknowns a to c are obtained by calculating Expression (3) from Equation (3), the relational expression (Expression (1)) between the applied voltage V and the oscillation energy amount P is updated, and further, the predetermined energy amount control is performed by Expression (7). The applied voltage V corresponding to the oscillation energy amount P of the next pulse determined under the logic can be obtained.

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<A0<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 the present embodiment will be described. The target integrated energy amount to be given to the irradiation target 3 by irradiation of a plurality of pulses is S 0 , the required energy amount control accuracy is A 0 (however, 0 <A 0 <1), and a pulse with the same applied voltage If the variation in the amount of oscillation energy between ΔP (eg, ΔP / P = about 10%) and the amount of oscillation energy corresponding to the maximum applied voltage Vmax in the above equation (1) is Pmax (maximum value), energy P 1 eye pulse energy is determined from the following equation.

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、 と表され、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。
When the energy amount of the k-th pulse is set to P k , the integrated energy amount (actually measured value) I j up to the j-th pulse energy is And the (j + 1) -th pulse energy amount P j + 1
Is determined from the following equation. Note that min (σ, ρ) is σ,
This means that the smaller value of ρ is adopted.

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。
This energy amount control logic of energy control dynamic range (i.e., adjustment range of the applied voltage V) although large, if there is no target integrated energy amount S 0 is much larger than the maximum pulse energy amount Pmax, only a small number of pulses Has the advantage that a desired amount of irradiation energy can be obtained.

次に、第3図を参照して本実施例の動作について説明
する。第3図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。第1図に示したエネルギ
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、例えば第2図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101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。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic flowchart showing an example of the operation of the present embodiment. In step 100, it is determined whether or not to initialize the parameters C 1 ~C 5, D 1 ~D 3 is information about the relationship between the applied voltage V stored in the memory 7 and the oscillation energy amount P. This may be determined by the operator or automatically performed according to a predetermined program. In the energy control apparatus 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 keeps oscillating. If, shorter its stopping time even if the oscillation is not stopped, when the parameter C 1 ~C 5, D 1 ~D 3 in the memory 7 can be 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 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. Calculator 6 in the next step 102, based on the data obtained in step 101 (V i, P i), and calculates a parameter C 1 ~C 5, D 1 ~D 3 from equation (6), the memory 7 is stored.

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Vma
x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11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 arithmetic unit 6 sets the input / output device 8
Integrated energy amount S 0 given from the above, the energy amount control accuracy A 0 stored in the memory 7, the pulse energy variation between pulses (ΔP / P), and the maximum applied voltage Vma
Take x and The variation (ΔP / P) is calculated in the previous step.
It may be a value obtained from the actual data (V i , P i ) obtained in 101. Then, the computing unit 6 determines the first pulse energy amount P1 according to the equation (8), calculates the equation (7) from the unknowns a to c obtained by the equation (3), and calculates the first pulse energy amount P1. calculates the applied voltages V 1 corresponding to the eyes of the pulse energy P 1 (step 104). Thereafter, the main control system 9 supplies a command signal corresponding to the calculation result of the arithmetic unit 6 to the applied voltage control unit 11 and the trigger control unit 10, and the applied voltage control unit
After the setting of the applied voltage to the energy generation source 1 by 11 is completed, the charging is completed after a lapse of a predetermined time, and then the trigger control unit 10 sends a trigger pulse to the energy generation 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).

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。
Then, the energy amount monitor unit 5 measures the oscillation energy amount by the monitor device 4, the calculator 6 will sequentially accumulating the amount of energy per pulse, and calculates the cumulative energy amount I 0 (step 106). Then, in step 107, the calculator 6 determines whether or not the integrated energy amount I 0 (actually measured value) satisfies the energy amount control accuracy A 0 . That is,
It is determined whether or not the integrated energy amount I 0 satisfies the following equation (11).
The sequence of two energy irradiations ends.

|1−(I0/S0)|≦A ……(11) 一方、上記(11)式を満足しない場合にはステップ10
8に進み、ここで前パルスのデータ(V1,P1)に基づい
て、上記(6)式からパラメータC1〜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105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(1
1)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。
| 1− (I 0 / S 0 ) | ≦ A (11) On the other hand, if the above equation (11) is not satisfied, step 10
Advances to 8, wherein on the basis of the data before the pulse (V 1, P 1), and updates the parameters C 1 ~C 5, D 1 ~D 3 from equation (6). In this embodiment, a sequence for updating a parameter for each pulse is employed. And the next step
Calculator 6 in 109, after calculating the applied voltage V 2 second shot-th determines the pulse energy P 2, further (7) corresponding to the pulse energy P 2 from the equation according to equation (10), a step Return to 105. The main control system 9 in step 105 based on the applied voltage V 2, provides an instruction signal to the operation similar to the applied voltage control unit 11 and the trigger control 10, further calculates a cumulative energy amount I 0 by the computing unit 6 ( Steps
106), cumulative energy amount I 0 is the step 107 (1
1) Judge whether the expression is satisfied. If not, the process proceeds to step 108 again, and steps 105 to 109 are repeatedly executed until the above expression (11) is satisfied.
When the expression (11) is satisfied, the energy irradiation operation ends.

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。
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 (formula (3)) expressing the change with time changes. Since it is appropriately updated according to the change, it is possible to always achieve good energy amount control accuracy.

次に、第4図〜第7図を参照して本発明の第2の実施
例について説明する。第4図は本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、第4図において第1
の実施例(第1図)と同じ機能、作用の部材には同一の
符号を付してある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of an energy amount control device according to the present embodiment. Here, a pulse laser light source that emits pulsed light in the far ultraviolet region is used as the energy generation source 1, and a reticle A configuration applied to a stepper that transfers an R pattern onto a wafer W with a predetermined exposure amount is shown. In FIG. 4, the first
Members having the same functions and functions as those of the embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals.

第4図において、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248nm)を発振す
る。
In FIG. 4, a trigger control unit 10, an applied voltage control unit 11
Sends a trigger pulse to the pulse laser light source 1 based on a command from the main control system 9 and an applied voltage corresponding to the energy amount of the pulse light to be irradiated next, as described in the first embodiment. is there. 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, by generating a high-voltage discharge between two electrodes provided in parallel along the optical axis of the laser light, far-ultraviolet light having a wavelength sensitive to the resist layer, for example, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm).

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
して射出する。
Laser beam LB 0 emitted from pulsed laser light source 1
Has a rectangular cross section corresponding to the arrangement shape of the two electrodes, that is, a rectangle whose beam cross section has an aspect ratio of about 1/2 to 1/5.
Therefore, the laser beam LB 0 is incident on a beam expander 14 (beam cross-sectional shape conversion optical system) combining two sets (irregularities) of cylindrical lenses, and the beam expander 14 reduces the width of the laser beam LB 0 in the width direction. Expand,
Beam cross section is emitted as a laser beam LB 1 that has been converted into a substantially square shape.

エクスパンダー14からの射出ビームLB1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15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Nexp、及び適正露光量から決定され
るものである。
The exit beam LB 1 from the expander 14 enters the light reduction unit 15, where the beam light amount (energy) is 0%
It is attenuated continuously or stepwise between (complete transmission) and 100% (complete light blocking). The dimming control unit 12 is the dimming unit 15
To send a predetermined drive command to the dim ratio (or transmittance)
Is controlled. The extinction ratio (or transmittance) of the extinction unit 15 is determined by 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. This is determined from the pulse number Nexp required for actual exposure, which is determined from the pulse number Ne required for control with the amount control accuracy, and the appropriate exposure amount.

ここで、例えば減光部15の減光率が離散的な6段階に
設定されるものとすると、その減光率は露光開始前にパ
ルス数Nexp及び適正露光量に基づいて選択され、少なく
とも1つのショットの露光中に別の値に変更されること
はない。換言すれば、減光部15はウエハWへの露光条件
(例えば、レジストの感度特性に応じた1ショット当た
りの適正露光量)に変化がない限り、常に全てのパルス
光の光量を所定の減光率で一律に減衰させるものであっ
て、応答速度(減光率の切替速度)が比較的低い光量調
整機構で構わないことになる。
Here, for example, assuming that the dimming rate of the dimming unit 15 is set to six discrete steps, the dimming rate is selected based on the pulse number Nexp and the appropriate exposure amount before the start of exposure, and at least 1 It is not changed 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 the exposure conditions for the wafer W (for example, an appropriate exposure amount per shot according to the sensitivity characteristics of the resist) change. The light amount is uniformly attenuated by the light rate, and a light amount adjusting mechanism having a relatively low response speed (light-changing rate switching speed) may be used.

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。第5図は、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100%)に定められてい
る。各フィルター16a〜16fは回転ターレット板16の回転
軸を中心とする円に沿った6ケ所に、約60゜おきに配置
され、いずれか1つのフィルターがエキスバンダー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。
As the light reducing unit 15 suitable for use in the present 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) part and has an attenuation factor of 0% (that is, a transmittance of 100%). %). Each of the filters 16a to 16f is arranged at approximately six positions along a circle centered on the rotation axis of the rotary turret plate 16 at an interval of about 60 °, and one of the filters is a substantially square beam LB 1 from the expander 2. Are arranged in the optical path.

第6図は、第5図に示した回転ターレット板16の回転
量と透過率との関係を示するものである。ここでは、フ
ィルター16aがビームLB1の光路中に位置する時の回転量
を零とし、第5図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。第6
図では、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LB1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。
FIG. 6 shows the relationship between the amount of rotation of the rotating turret plate 16 shown in FIG. 5 and the transmittance. Here, it is shown as a filter 16a is a rotation amount zero when positioned in the optical path of the beam LB 1, it rotates the rotary turret plate 16 counterclockwise in the drawing sheet of Figure 5. Sixth
In the figure, when the rotary turret plate 16 by about 60 ° (π / 3), the beam LB 1 is dimmed at a predetermined rate. still,
When the rotation amount is 2π (360 ° or 0 °), the filter 16a is selected, and the transmittance becomes 100%.

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、両者の組合せで、計36通り
の透過率が実現できる。
Here, as the dimming element attached to the rotating turret plate 16, a dielectric mirror having a different transmittance may be used other than the mesh filter. Further, two sets of rotating turret plates 16 are provided so as to be relatively rotatable at a fixed interval, and for example, the transmittance of the dimming element of the first rotating turret plate is set to 100%, 90%, 80%, 70%, 60%. , 50%, and the transmittance of the dimming element of the second rotating turret plate is 100%, 40%, 30%, 20%.
If set to%, 10%, and 5%, a total of 36 transmittances can be realized by a combination of the two.

尚、減光部15として所定の短形アパーチャとズームレ
ンズ系とを組み合わせて、ズーム比やアパーチャー径を
変えることで連続的に減光を行う方式、2枚のガラス板
(石英等)を所定間隔で略平行に保持した、所謂エタロ
ンを回転させる方式、2枚の位相格子若しくは明暗格子
を相対的に移動させる方式、或いは露光光として直線偏
光のレーザ光を用いる場合には偏光板を回転させる方式
等を採用しても構わない。
It is to be noted that a predetermined short aperture and a zoom lens system are combined as the dimming unit 15 to continuously dimm the light by changing the zoom ratio and the aperture diameter. A method of rotating a so-called etalon, which is held substantially in parallel at intervals, a method of relatively moving two phase gratings or light and dark gratings, or rotating a polarizing plate when linearly polarized laser light is used as exposure light. A system or the like may be adopted.

第4図の説明に戻って、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LB1'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 LB 1 ′ that has undergone a predetermined attenuation in the light reduction unit 15 enters an interference pattern reduction unit 17 that smoothes an interference pattern. The interference pattern reduction unit 17 has a vibrating mirror (galvanometer mirror, polygon mirror, etc.) that vibrates one-dimensionally (or two-dimensionally) by an actuator (piezo element, etc.), and the beam LB to the fly-eye lens 19 is provided for each pulse. By changing the 1 'angle of incidence, the interference pattern can be one-dimensional (or two-dimensional) on the reticle
It is moved and finally smoothed, in other words, the illuminance uniformity is improved.

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。
Now, the beam LB 1 ′ that has passed through the interference pattern reduction unit 17
Is turned into a vibrating beam that swings one-dimensionally (or two-dimensionally) at a minute angle, is then turned back by a mirror 18 and is incident on a fly-eye lens 19 as an optical integrator.
Therefore, the beam LB 1 ′ incident on the fly-eye lens 19 is
The angle of incidence on the plane of incidence of 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. The exit end of the fly-eye lens 19 has the same number of secondary light source images as the number of element lenses (here, each of the partial luminous fluxes of the beam LB 1 ′). (Light spot).

第7図は、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SPbが集光する。このスポット光SPbは
第7図では1つのロッドレンズのみについて表したが、
実際にはビームLBbが照射されるロッドレンズの全ての
射出側に形成されることになる。しかも、ビームLBbに
対して各スポット光SPbは、ロッドレンズの射出面の略
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19(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 shows the relationship between the incident beam of the fly-eye lens 19 and the secondary light source image (spot light).
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram according to the principle disclosed in Japanese Patent Application Publication No. H10-115,004.
Each rod lens 19a of the fly-eye lens 19 is a quadrangular prism made of quartz glass having convex spherical surfaces formed at both ends. When a beam LBb (parallel light beam) enters the fly-eye lens 19 in parallel with the optical axis AX, each rod lens 19a of the fly-eye lens 19
The spot light SPb is condensed at the exit end of the lens or at a position where it comes into the air by a predetermined amount from the exit end. Although this spot light SPb is shown for only one rod lens in FIG. 7,
Actually, the beam LBb is formed on all the emission sides of the rod lens to be irradiated. Moreover, each spot light SPb is focused on the beam LBb substantially at the center of the exit surface of the rod lens. On the other hand, when a parallel beam LBc inclined rightward with respect to the optical axis AX enters the fly-eye lens 19,
The light is condensed as 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 condensed 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 LB 1 ′ 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 are one-shot with respect to the fly-eye lens 19 (optical axis AX). In the same direction.

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、第4図に示される
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。
In this way, a plurality of beams LB 2 forming each spot light formed on the exit side of the fly-eye lens 19 are transmitted through the beam splitter 2 as shown in FIG. 4, and are incident on the condenser lens CL. , On the reticle R. 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 irradiation 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 at least on the pupil (entrance pupil) Ep of the image (wafer) side telecentric projection lens PL, and a so-called Koehler illumination system is configured. You.

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19に入射するレー
ザ光を振動させているが、この他に例えば回転拡散板を
パルス光の発光に同期して回転させる構成としても良
い。
As described above, the interference pattern reduction unit 17 moves the interference fringes generated on the reticle surface or the wafer surface by a small amount by vibrating the beam incident on the fly-eye lens 19,
When the exposure is completed, the resulting bright and dark fringes transferred to the resist layer are smoothed to reduce the visibility of interference fringes. In the present embodiment, when smoothing the interference pattern, the laser light incident on the fly-eye lens 19 is vibrated. In addition to this, for example, a configuration in which the rotary diffuser is rotated in synchronization with the emission of the pulse light is used. Is also good.

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, the beam LB 2 split by the beam splitter 2
Is collected on the light receiving surface of the light receiving element 4 'by the light collecting optical system 20. Light-receiving element 4 'is for outputting a photoelectric signal corresponding to the amount (light intensity) of each of the beam LB 2 pulses correctly, composed of a PIN photodiode or the like having a 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 monitoring unit 5 ′ constitute an energy amount measuring unit of the present invention, and the energy amount measured in this way is sent to the calculator 6, where the light amount for each pulse is sequentially integrated, The measured value (light amount) in the arithmetic unit 6 is used for controlling the exposure amount, updating the information on the relationship between the applied voltage of the pulse laser light source 1 and the oscillation energy amount, and for each shot of the trigger pulse oscillated from the trigger control unit 10. This is the basic data for oscillation control. Note that the relationship between the actual light amount of the laser beam irradiated onto 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'. Is stored in Further, the light amount for each pulse may be sequentially integrated by the light amount monitoring unit 5 ′, and the integrated light amount and the light amount for each previous pulse may be output to the arithmetic unit 6.

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の実施例で述べた通りである。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 arithmetic unit 6 updates the information on the relationship between the applied voltage (or charging voltage) and the oscillation energy amount (or dose amount) according to the present invention, and applies an application corresponding to the pulse energy amount to be irradiated next. Means for determining a voltage, the role of which is as described in the first embodiment. However, in this embodiment, the interference pattern is smoothed (illuminance uniform).
Is different from the first embodiment. 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.

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 computing unit 6 to each of the applied voltage control 11 and the trigger control unit 10, and furthermore, the dimming degree and the interference pattern in accordance with various calculation results. A predetermined command signal relating to 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. I / O device 8
Is a man-machine
An interface that receives various parameters required for exposure from an operator and notifies the operator of the operation state of the stepper.

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、第7図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)に揺動角α゜だけ傾けることに
対応している。尚、実際の振動ミラーの傾き量は、倍角
定理からα゜/2になる。
The memory 7 stores parameters (constants) and tables 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 this embodiment, while the beam LB 1 ′ oscillates for a half cycle by the interference pattern reduction unit 17, the minimum number of pulses necessary for smoothing the interference pattern (Nvib described later)
Is stored. Here, the half cycle of the beam means the spot light is SPa → SPb in FIG.
→ To move in the order of SPc (or reverse), the beam is moved to LBa →
This corresponds to inclining the swing angle α ゜ in the order of LBb → LBc (or reversely). Note that the actual tilt amount of the oscillating mirror is α ゜ / 2 from the double angle theorem.

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性露光量Sに関するデータとに
基づいて、減光部15の減光率βと後述する1パルス当た
りの平均光量値(・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。
Now, the arithmetic unit 6 calculates the number of pulses Nsp required to smooth the interference pattern stored in the memory 7 in advance, and 1
Based on the pulse number Ne required to achieve the desired exposure amount control accuracy in the shot exposure and the data on the appropriate exposure amount S per shot according to the sensitivity characteristics of the resist, the dimming unit 15 is reduced. The light rate β and the average light amount per pulse (· β) described later are 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 output to the main control system 9.

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(・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、第2図に示した通りである。
In other words, the computing unit 6 calculates the light quantity of the pulse light to be irradiated next from the average light quantity value (· 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
In other words, the applied voltage is controlled, that is, the applied voltage is corrected by the amount corresponding to the above-mentioned correction value and applied to the pulse laser light source 1. Incidentally, an example of the relationship between the voltage applied to the pulse laser light source 1 and the light quantity (pulse energy) of the emission pulse is as shown in FIG.

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。
Further, the main control system 9 outputs a drive signal to the interference pattern control unit 13 so that the pulse emission of the pulse laser light source 1 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 as to trigger the pulse emission of the pulse laser light source 1. You may make it output.

ここで、先に述べた減光部15は第4図にて示した位置
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 dimming unit 15 described above is not only at the position shown in FIG. 4, but also between the pulse laser light source 1 and the expander 14, or between the cavity mirror inside the pulse laser light source 1. The same effect can be obtained even if it is inserted. Further, when the method of causing the beam to vibrate at a small angle by the interference pattern reducing unit 17 described above is not adopted, the beam may be inserted between the interference pattern reducing 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 enters the fly-eye lens 19.
Since light-reducing elements such as mesh filters often cause deterioration of illuminance uniformity in the beam cross section,
This is because the fly-eye lens 19 needs to solve this.

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 for smoothing the interference pattern (uniform illuminance) will be described. For the smoothing of the interference pattern, see, for example, JP-A-1-257327.
Since it is disclosed in the official gazette, it will be briefly described 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.

さて、第7図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 also in FIG. 7, the interference pattern is generated when the spot lights generated by the 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.

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揺動の
半周期中に照射すべき最小パルス数Nvib(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 number of pulses necessary for smoothing an excellent interference pattern is determined according to the number of spot lights that interfere with each other among the numbers in the arrangement direction of the rod lenses constituting the fly-eye lens 19. Nsp, and the minimum number of pulses Nvib to be irradiated during a half cycle of the beam swing by the vibrating mirror required for one pitch movement of the interference pattern (Nvib is Nvib ≧ Nvib)
Nsp) is also determined.

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, it is sufficient to irradiate 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). . In general, when n spot lights interfere with each other, theoretically, the interference pattern is shifted by 1 / n period while being 1 / n.
Irradiation with pulses enables smoothing with a total of n pulses.

ここで、レチクル上に1パルス発光時に生じる干渉パ
ターンの一方向(例えばY方向)の強度分布について考
えてみると、一般的にはY方向に所定のピッチYpで明る
い縞と暗い縞が交互に並ぶ。但し、フライアイレンズの
2段化等の構成によっては、フライアイレンズのロッド
レンズの配列ピッチ、レーザ光波長等で決まるピッチYp
の基本成分以外に、さらに細いピッチで強度変化する弱
い干渉縞が重畳して現われることもある。従って、実際
には上記条件で完全に平滑化が達成されることは少な
く、干渉パターンの平滑化に必要な最小パルス数Nspの
最適値は実験等によって決める必要がある。
Here, considering the intensity distribution in one direction (for example, the Y direction) of the interference pattern generated on the reticle when one pulse is emitted, generally, bright stripes and dark stripes alternate with a predetermined pitch Yp in the Y direction. line up. However, 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 depends on the configuration of the fly-eye lens, such as a two-stage structure.
In addition to the basic component, weak interference fringes whose intensity changes at a finer pitch may appear in a superimposed manner. 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.

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)を行ない、精度上影
響のない程度に微小量のリップル分を含む略一定の照度
分布を得るようにするものである。
In the present embodiment, the angle change of the vibrating mirror (not shown) and the light emission pulse interval (frequency) are set based on the minimum pulse number Nsp obtained by experiments so as to satisfy the relationship of n · ΔY ≧ Yp. Then, an interference pattern is sequentially formed on the resist layer by a minute amount ΔY in the Y direction for each emission of one or more pulses.
By shifting by (ΔY <Yp), the interference pattern is smoothed (illuminance uniformity) at the time of completion of exposure, and a substantially constant illuminance distribution including a minute amount of ripple is obtained so as not to affect accuracy. It is to be.

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。
Then, considering the conditions required for uniformity of illuminance, the following two conditions are given.

(1) ミラー振動の半周期(ビーム揺動角が0゜から
α゜まで変化する期間)内に、略均一にある数Nsp以上
のパルス発光が行なわれること。
(1) Within a half cycle of the mirror oscillation (a period during which the beam swing angle changes from 0 ° to α °), pulse emission of a certain number Nsp or more is performed substantially uniformly.

ここで、パルス数Nspは干渉パターンのビジビリティ
(visibility)によって決まるもので、ビジビリティが
大きいほどNspも大きな値になる。また、パルス数Nspは
予め試し焼き等の実験によって決定され、異なる光学系
を備えた装置間では、その数値も異なってくる。従っ
て、Nspよりも小さい数のパルス発光をビーム揺動角変
化(0゜→α゜)の半周期内で略均等に振り分けた場
合、照度均一化(像面での照明むら)の点で所望の精度
内に納まらないことになる。
Here, the pulse number Nsp is determined by the visibility of the interference pattern, and the larger the visibility, the larger the value of Nsp. Further, the pulse number Nsp is determined in advance by an experiment such as trial printing, and the numerical value differs between apparatuses having different optical systems. Therefore, when the pulse light emission of a number smaller than Nsp is almost uniformly distributed within a half cycle of the beam swing angle change (0 ° → α ゜), it is desirable in terms of uniform illuminance (illumination unevenness on the image plane). Within the precision of

(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、ビーム揺動範囲(0゜→
α゜)内のどの角度に対しても略一定であること。
(2) The average exposure energy per pulse at a predetermined angle of the vibrating mirror is calculated in the beam swing range (0 ° →
α ゜) must be substantially constant for any angle in the range.

第2の条件は、実際に1ショットの露光に必要な総パ
ルス数Nexpがビーム揺動の半周期中のパルス数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(例えば第4図のビーム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。
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 oscillation, and that the first pulse light is subjected to mirror oscillation ( 0 ° to α ゜ / 2) (eg, beam LBa in FIG. 4)
Is achieved by emitting light at an angle of 0 °). When the pulse number Nexp is an integral multiple of the number of pulses in one cycle of the mirror oscillation (0 ° to α ゜ / 2), the first pulse light is transmitted to the mirror oscillation (0 ゜ to α ゜ / 2). The light emission may be started at an arbitrary angle in (3).

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(揺動速度)も変化させてやれば、必要
以上に露光パルスを増加させることがなくなり、スルー
プット上有利である。
From the above, the above two conditions (1) and (2)
, The average exposure energy per pulse is adjusted to determine the optimal number of pulses, so that uniformity of illuminance and control of the amount of exposure can both be extremely efficiently achieved. 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.

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(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Δ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・N(適正露光量Sで、S=・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 a 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 determines the applied voltage for each of the second and subsequent pulses by the computing unit 6.
Are sequentially controlled to the voltage values calculated by. 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 (under the dimming rate of the dimming unit 15 is 1), the variation between the pulses of the exposure energy is Δ, and the 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 · N (S = · N at the appropriate exposure amount S) is expressed by the following equation (12).

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<Δ/<1、パルス数Nをあ
る程度大きい整数として、{1±(Δ/)/(1−
Δ/)}となる。従って、この制御比率の最大値
{1/(1−Δ/)}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−Δ/)倍以下にしておけば良い。
As is apparent from the above equation (12), the control ratio of the light amount by the applied voltage control is 0 <Δ / <1, and パ ル ス 1 ± (Δ /) / (1-
Δ /)}. Therefore, in order to prevent the maximum value {1 / (1−Δ /)} of the control ratio from exceeding the maximum value of the exposure energy control range, the average exposure energy control value set before the exposure must be adjusted. , The maximum value of the control range may be set to (1-Δ /) times or less.

実際には、平均露光エネルギーがパルスレーザ光源
1の最大出力の(1−Δ/)倍以下となるように、
第2図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(Δ/)=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/c
m2とすると、露光エネルギーが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、露光エネルギーが例えば5m
J/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。
In practice, the average exposure energy is set to be less than (1−Δ /) times the maximum output of the pulse laser light source 1,
The applied voltage (discharge voltage between electrodes) to the pulse laser light source 1 that can obtain the desired exposure energy may be set based on the relationship shown in FIG. For example, in the case of an excimer laser, since (Δ /) = about 10%, the exposure energy at the maximum applied voltage of the pulse laser light source 1 is set to 10 mJ / c.
Assuming m 2 , the applied voltage may be set so that the exposure energy is 9 mJ / cm 2 or less. In actuality, the exposure energy is set to, for example, 5 m in consideration of the phenomenon of a decrease in laser density (a decrease in output due to deterioration of the mixed gas) and the life of optical components.
It is desirable to set the applied voltage so as to be J / cm 2 or less.

尚、本実施例ではウエハWへの露光条件(レジストの
種類、適性露光量等)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ズが小さ
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、第2図に示
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, since the extinction rate of the extinction section 15 is changed according to the exposure conditions (the type of the resist, the appropriate exposure amount, etc.) on the wafer W, the exposure energy of the second and subsequent pulsed light is Fine adjustment is performed only to correct an error in the integrated light amount due to variation 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 lens of the applied voltage control unit 11 can be small. For this reason, the relationship between the applied voltage and the exposure energy in one-shot exposure only needs to use a very small part of the graph shown in FIG. 2, and the relationship can be sufficiently approximated by a linear expression. .

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/・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・Nとをほぼ一
致させるものであるため、最終的な積算光量の誤差は最
終パルス光の露光エネルギーのばらつきとなる。従っ
て、露光量制御精度を達成するには、最終パルス光の露
光エネルギーのばらつきを露光量制御精度の許容誤差内
に入れなければならない。つまり、露光エネルギーを
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/)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(Δ
/)は零と見做せるから、各辺を・Nで割って
整理すると、露光量制御精度Aは、 と表される。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 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。
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 / · 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 / N, the error of the final integrated light amount is The exposure energy of the final pulse light becomes uneven. Therefore, in order to achieve the exposure control accuracy, the variation in the exposure energy of the final pulse light must be within the tolerance of the exposure control accuracy. That is, the exposure energy must be set to a small value, and the number of pulses N (N = S /) required for one-shot exposure must be a relatively large number. From this, in the above equation (12), (Δ
/) Since N can be regarded as zero, dividing each side by .N and rearranging it, the exposure amount control accuracy A becomes It is expressed as Here, in equation (13), the exposure amount control accuracy A
Is the maximum permissible error, ie , The number N of pulses required to achieve the exposure amount control accuracy becomes the smallest. Thus, the pulse number Ne is expressed by the following equation (15).

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・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。
Therefore, at least the number of pulses represented by the above equation (15)
If exposure is performed with pulse light of a number equal to or greater than Ne, the final integrated light amount I is ± A (for example, 1%
In the case of A, the control accuracy of A = 0.01) is guaranteed.

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/)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。
Next, a method of determining the number Nexp of exposure pulses for one shot will be described. Generally, the number of exposure pulses Nexp is Nexp =
iNT (S /). Note that iNT (ω) indicates that the real value ω is rounded up to the nearest whole number and converted to an integer value.

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 is uniformly attenuated by the dimming unit 15 at a predetermined dimming rate β (0 ≦ β ≦ 1) and is irradiated on the reticle R. For this reason, the number Nexp of exposure pulses is required to satisfy the following conditional expression (16).

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 also be satisfied.

Nexp≧Ne ……(17) 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。
Nexp ≧ Ne (17) Further, in order to smooth the interference pattern, the number Nexp of exposure pulses must be an integral multiple of the number Nvib of pulses in a half cycle of the vibrating mirror. Therefore, the number of exposure pulses Nexp
Is represented by the following equation (18).

Nexp=m・Nvib≧m・Nsp (m:m≧1なる整数)……(18) 従って、減光部15の減光率βは(15)〜(17)式か
ら、 と表される。
Nexp = m · Nvib ≧ m · Nsp (m: m ≧ 1 integer) (18) Accordingly, the extinction ratio β of the extinction unit 15 is given by the following equations (15) to (17). It is expressed as

また、整数mは(15)、(17)、(18)式より、以下
の(20)式で表される。
Further, the integer m is represented by the following equation (20) from the equations (15), (17), and (18).

さらに、減光率βは1以下であるため、(16)、(1
8)式より、以下のように表される。
Further, since the extinction ratio β is 1 or less, (16), (1
From equation (8), it is expressed as follows.

以上のことから、本実施例においてはまず始めに(1
9)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、(17)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(21)式を同時に満たすようにm、Nvibを定めてやれ
ば良い。
From the above, in this embodiment, first, (1
9) The dimming rate of the dimming unit 15 is determined so as to satisfy the expression, that is, the filter of the rotating turret plate 16 is selected. Next, it is checked whether the pulse number Nexp calculated from the expression (16) under the extinction ratio of the selected filter satisfies the expressions (17) and (18). If not, select a filter that satisfies equation (19) and has a smaller dimming rate.
The number of exposure pulses Nexp is set to satisfy the expressions (17) and (18). When the number Nexp of exposure pulses is determined in this way, m and Nvib may be determined so as to simultaneously satisfy the expressions (20) and (21).

一例として、平均露光エネルギーのパルス間のばらつ
きΔ/を10%(Δ/=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N
exp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・βのもとで(16)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, assuming that the variation Δ / between pulses of the average exposure energy is 10% (Δ / = 0.1) and the exposure amount control accuracy A is 1% (A = 0.01), the number of pulses is obtained from the equation (15).
Ne has 12 pulses. On the other hand, when the dimming rate β of the dimming unit 15 is 1, the average exposure energy is 2 mJ / cm 2 , the appropriate exposure S is 80 mJ / cm 2 , and the number of pulses Nsp required for smoothing the interference pattern is 50 pulses. From equation (16), the number of exposure pulses N
Although exp becomes 40 pulses, this pulse number Nexp does not satisfy the expression (18). Therefore, the dimming rate of the dimming unit 15 is set to be smaller than 1, and the dimming rate, that is, the number Nexp of the exposure pulses calculated from the equation (16) under the average exposure energy · β Try to meet.

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、(2
0)、(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・Nvi
b)を最小にするため、m=1、Nvib=50に設定して露
光パルス数Nexpを50パルスとする。Nexp=50として露光
を行えば、最小のパルス数Nexpで露光量の最適化及び干
渉パターンの平滑化を行うことができる。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、Δ/=±10%からΔは±0.2mJ/
cm2となって、平均光量値・βのばらつきΔ・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 the extinction ratio β of the extinction unit 15 can be set continuously, since Ne = 12 and Nsp = 50 pulses, (2
0), m, Nvib are set based on equations (21). At this time,
The combination of (m, Nvib) is, for example, (1,50), (1,60),
(2,100) etc., but here, the number of exposure pulses Nexp (Nexp = mNvi
In order to minimize b), m = 1 and Nvib = 50 are set, and the number of exposure pulses Nexp is set to 50. 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,
From equation (16), the dimming rate β of the dimming unit 15 is set to 0.80. From Δ / = ± 10%, Δ is ± 0.2mJ /
cm 2, and the variation Δ · β of the average light amount value / β becomes ± 0.160 mJ / cm 2 . Therefore, the variation of the average light amount value of the final pulse light, that is, the error of the final integrated exposure amount is ± 0.
Since it can be regarded as about 160 mJ / cm 2 , it can be seen that the exposure amount control accuracy (1%) is sufficiently achieved.

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(1
9)式を満足する回転ターレット板16のメッシュフィル
ターを選択し、このフィルターの減光率(例えばβ=0.
5とする)のもとで(16)式から算出されるパルス数Nex
p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、・β=1mJ/cm2)の
場合にはNexp=80パルスとなって、(17)、(18)式を
満足することになる。このようにパルス数Nexpを決定す
れば、後はNexp=80であることから(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 rotating turret plate or the like), (1)
9) A mesh filter of the rotating turret plate 16 that satisfies the expression is selected, and the extinction ratio of this filter (for example, β = 0.
5) pulse number Nex calculated from equation (16)
Check whether p satisfies equation (18). Here, in order to minimize the above-mentioned Nexp, a filter that satisfies the expression (19) is selected from the filter having the largest dimming rate. In the case of β = 0.50 (ie, β = 1 mJ / cm 2 ), Nexp = 80 pulses, which satisfies the expressions (17) and (18). If the number of pulses Nexp is determined in this manner, since Nexp = 80, it is only necessary to determine m and Nvib that simultaneously satisfy the expressions (20) and (21).
= 1, Nvib = 80.

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。
Note that, as is apparent from the above, 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, which may be disadvantageous in throughput. For this reason, the dimming unit 15 can continuously set the dimming rate, or can set the attenuation rate (transmittance) finely even if it is discontinuous (for example, two rotations). It is desirable to use a combination of a turret plate).

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、前述したように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、第2図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 information relating to the relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount, which is central in the present 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.

P=s+tV ……(22) 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γを考慮して、次式で表され
る。
P = s + tV (22) where s and t are parameters obtained by the least squares method. Further, in the present embodiment, the evaluation function E is represented by the following equation in consideration of the weight γ i given to the data (V i , P i ).

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、 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。
Now, the unknowns s, t that minimize the evaluation function E are given by the least squares theory. By solving the following simultaneous equations, the following equation can be obtained.

但し、 ここで、第1の実施例と全く同様にデータに対する重
みγを(4)式のようにおき、上記(24)式の右辺の
行列の各要素を次式のように表す。
However, Here, just as in the first embodiment, the weight γ i for the data is set as in equation (4), and each element of the matrix on the right side of equation (24) is expressed as in the following equation.

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(V
i,Pi)、即ち最新データ(V1,P1)が得られた時には、
演算器6はメモリ7からパラメータG1〜G3、H1,H2を取
り込み、定数であるG1(G1=1/(1−ε))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, as the information on the relationship between the applied voltage and the oscillation energy amount, each of the above-described elements, that is, the parameters G 1 to G 3 ,
H 1 and H 2 are stored in the memory 7. Then, new data (V
i , P i ), that is, when the latest data (V 1 , P 1 ) is obtained,
The arithmetic unit 6 fetches the parameters G 1 to G 3 , H 1 , and H 2 from the memory 7, and except for the constant G 1 (G 1 = 1 / (1−ε 2 ))
G 2 and G 3 and H 1 and H 2 are updated using the recurrence formula shown below. 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.

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(2
4)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(22)式により求めることができ
る。
Therefore, G 2 , G 3 and H 1 , H 2 are appropriately updated by the above equation (26) at the unit pulse number or at regular time intervals, and further (2
4) If the unknowns s and t are obtained by calculating the equation, the applied voltage V
The relational expression (Expression (22)) between the pulse energy and the oscillation energy amount P is updated, and the applied voltage V corresponding to the oscillation energy amount P of the pulse light to be irradiated next can be obtained by Expression (22).

次に、第8図を参照して本実施例の動作について説明
する。第8図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G1〜G3
H1,H2をイニシャライズするか否か判断し、パラメータG
1〜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201で求めたデータ(Vi,Pi)に基づき、上記
(26)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, the computing unit 6 in step 200, the parameters G 1 ~G 3 stored in the memory 7,
Determine whether or not to initialize H 1 and H 2 , and set parameter G
When 1 to G 3 , H 1 and H 2 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 the range to be used (the 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 part 5 '. Thereafter, the data (V i, P i) calculator 6 is calculated in step 201 in step 202 based on the parameters G 1 ~G 3 from above (26), and calculates the H 1, H 2,
It is stored in the memory 7.

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(Δ/
)、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(Δ/)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・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
Nvib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β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max(最大値)の(1−Δ/
)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 sets the input / output device 8
From the memory 7, the exposure control accuracy A from the memory 7 and the variation (Δ /
), The maximum applied voltage Vmax, and the number of pulses Nsp required for smoothing the interference pattern. Of course, the variation (Δ /) between pulses of the average exposure energy may be a value obtained from the data (V i , P i ) in step 201 as in the first embodiment. Next, the arithmetic unit 6 performs step 203
Based on each data captured in, the extinction rate β of the extinction section 15
(Average light value 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, the number of pulses in the half cycle of the oscillating mirror
Nvib 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 β, and in step 206, the applied voltage V for obtaining the average exposure energy is calculated from the equation (22). Here, the average exposure energy is (1-Δ /) of the exposure energy max (maximum value) oscillated from the pulse laser light source 1 under the maximum applied voltage Vmax.
) It is desirable to set it to twice or less.

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+
aとすると共に、パルスカウンタの設定を(Nexp−1)
とする。
In the next step 207, the pulse counter n and the integrated light amount I are set to Nexp and zero, respectively. In the following step 208, the main control system 9 sets the pulse counter n
Is determined to be zero, and if not, the flow proceeds to the next step 209. Then, in step 209, the applied voltage control unit
After setting the applied voltage of the pulse laser light source 1 according to 11,
Pulse laser light source 1 from trigger controller 10
To emit one pulse. In the following step 210, a value a corresponding to the actual light amount of the pulse light oscillated by the light receiving element 4 'is detected and sent to the computing unit 6 via the light amount monitoring unit 5'. Next, in step 211, the arithmetic unit 6
Calculates the integrated light amount I and sets the integrated light amount to I = I +
and set the pulse counter to (Nexp-1)
And

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・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 target integrated light amount to be given by the average light amount value / β determined at the previous step 204 according to the equation (27), the target integrated light amount and the actual integrated light amount I obtained by the arithmetic unit 6, Is obtained.

D=(Nexp−n)・・β−I ……(27) 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’を、(28)式によっ
てステップ204で決定した平均光量・βから補正して
求める。
D = (Nexp−n) ·· β-I (27) Subsequently, in step 213, based on the difference D,
Next, the light amount ′ of the pulse light to be irradiated is obtained by correcting the average light amount · β determined in step 204 by equation (28).

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a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215において演算器6は、(22)
式により上記光量’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〜
215において上述と同様の動作を行った後、再びステッ
プ208に戻り、パルスカウンタnが零となるまでステッ
プ209〜215を繰り返し実行し、パルスカウンタnが零と
なった時点で露光動作を終了する。
In the next step 214, the arithmetic unit 6 determines the value 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 a for one pulse detected in step 210. The parameters G 1 to G 3 , H 1 and H 2 are updated from the above equation (26) and stored in the memory 7.
Then, in the next step 215, the arithmetic unit 6 calculates (22)
The applied voltage corresponding to the light amount ′ is calculated by the equation, 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, go to step 209,
After performing the same operation as described above at 215, the process returns to step 208 again, and repeats steps 209 to 215 until the pulse counter n becomes zero. When the pulse counter n becomes zero, the exposure operation ends. .

次に、第9図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。第9図は、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。
Next, the state of exposure amount 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 exposing one shot, and here, a case where the exposure is completed by eight pulses is shown. For simplicity of explanation, it is assumed that the dimming rate β of the dimming unit 15 is set to 1.

第9図において、二点鎖線で示した直線はステップ20
4で決定した平均光量値・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発目以降のパルス毎にその光量が調整され
る。
In FIG. 9, the straight line indicated by the two-dot chain line
The target value of the integrated exposure amount to be given by the pulse light of the average light amount value / β determined in 4 is shown. Therefore,
In the present invention, the light amount is adjusted for each of the second and subsequent pulses so that the exposure amount control is performed according to the target value.

さて、第1発目のパルス光が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
1'であったとすると、第2発目のパルス光は目標露光量
1'との差(21')=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2'であったとすると、第3発目のパ
ルス光は(31'−2')=なる光量に設定
されて発光が行われる。
Now, the first pulse light is emitted with a target of an exposure amount of 1 , and the actually detected exposure amount after the emission is
'When were, pulsed light of the second shot th target exposure amount 2 1 and 1' 1 the difference between - so that light emission is set to (2 1 1 ') = 2 becomes the light amount is performed. At this time, the applied voltage controller 11 only needs to apply an applied voltage corresponding to the light amount 2 to the pulse laser light source 1. Similarly, 'When a was the third shot th pulsed light (3 1 - 1' - measured value of the second shot th pulse light amount 2 2 ') = is set to 3 comprising light amount emission line Will be

従って、以上の動作を繰り返して行うことにより、二
点鎖線の目標ラインからのずれが少ない状態で8パルス
目で露光が完了する。この際、最終的な露光量制御精度
(適正露光量に対する実測値のばらつき)は、第8発目
のパルス光の光量誤差(ばらつき)となることは明らか
である。
Therefore, by repeating the above operation, the exposure is completed at the eighth pulse in a state where the displacement of the two-dot chain line from the target line is small. At this time, it is clear that the final exposure amount control accuracy (variation of the actually measured value with respect to the appropriate exposure amount) is a light amount error (variation) of the eighth pulse light.

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あたり、第(i+1)発
目までの積算露光量の目標値と過去(第i発目まで)の
積算露光量との差に基づいて、次に照射すべき第(i+
1)発目のパルス光の光量を設定していた。しかしなが
ら、パルス毎のばらつき方に何等かの傾向がある場合に
は、単位パルス毎の目標値と単位パルス毎の実測値の比
を過去の複数パルスに対して平均化し、目標値をこの比
の平均値で除算したもので新たな目標値を設定しても良
い。
As described above, in the second embodiment of the present invention, when one shot is exposed 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. Based on the difference from the integrated exposure amount, the (i +
1) The light quantity of the first pulse light was set. However, if there is any tendency in the variation method for each pulse, the ratio between the target value for each unit pulse and the actually measured value for each unit pulse is averaged over a plurality of past pulses, and the target value is calculated based on this ratio. A new target value may be set by dividing by the average value.

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ェハ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
適正露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。
Further, in the second embodiment, the case where the pulse energy oscillated from the exposure illumination light source is a coherent laser beam has been described. However, the case where the light source of the exposure apparatus emits incoherent pulse light, For example, when emitting pulse energy other than light such as an electron beam, there is no need to consider reduction (smoothing) of interference pulses. Therefore, the minimum number of pulses (the number of pulses necessary to control the variation of 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 exposure amount) (Corresponding to the pulse number Ne in this 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 optimal exposure amount. Should be set. That is, the error of the final integrated exposure amount with respect to the appropriate 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 is set according to the expression (16).

さらに、上記実施例の露光装置(第4図)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(第8図
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PL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省
略するが、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点間の間隔をもって
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 applied voltage control for the pulse laser light source 1 is effective (necessary).
An important operation is wafer exposure and data collection for obtaining information on the relationship between the applied voltage and the exposure energy (step 201 in FIG. 8). Normally, the oscillation of the pulse laser light source 1 in the exposure apparatus is, for example, a detection reference position (mark detection center position) of an off-axis type alignment system that is provided separately from the projection lens PL and exclusively detects only alignment marks on the wafer W. It is also required when measuring the distance between the projection position (exposure position) of the projection image of the reticle R, that is, the so-called baseline. Here, the operation of measuring the baseline in an exposure apparatus using a pulse laser as a light source is disclosed in, for example, JP-A-64-10105, and the description thereof is omitted. However, a plurality of reflecting members (or optical fibers) are used. The illumination light transmitted from the pulse laser light source illuminates the reference mark provided on the wafer stage from below (inside the wafer stage), thereby projecting the alignment mark of the reticle R and the reference mark on the wafer stage. Then, the position of the wafer stage when is matched is detected.
Further, the position of the wafer stage when the mark detection center position matches the reference mark on the wafer stage is obtained using an alignment system, and the interval between these two points is used as a baseline. Therefore, it is not always necessary to control the applied voltage to the pulse laser light source 1 at the time of the baseline measurement as described above. Therefore, the oscillation mode of the pulse 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, thereby performing wafer exposure and data collection in step 201. It is desirable to use the constant energy mode in operations other than the above.

以上、本発明の第1、第2の実施例においては、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 information on the relationship between the applied voltage (or charging voltage) and the amount of oscillation energy (or dose) is described in (5) or (25).
Although expressed as a matrix element indicated by the formula, each element, i.e. the parameter C 1 ~C 5, D 1 ~D 3, or in place of G 1 ~G 3, H 1, H 2,
For example, the ratio of unknowns a ′ to c ′ or s ′, t ′ at the time of updating (step 108 or 214) with respect to unknowns a to c or s, t at the time of initialization (step 102 or 202) of the above relation is calculated as above. Information may be used, and the correction rate of the applied voltage required to obtain a predetermined pulse energy with respect to the applied voltage at the time of the initialization of the above relationship may be provided as a function of the pulse energy, and this function may be updated as appropriate. Absent.

また、本発明の第1、第2の実施例では印加電圧(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
パルス数毎(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。
Further, in the first and second embodiments of the present invention, a case has been described in which the information on the relationship between the applied voltage (or charging voltage) and the amount of oscillation energy (or dose) is updated for each pulse. High frequency and 1
If the operation time for each pulse cannot be sufficiently obtained, the information may be updated every unit number of pulses (for example, every five pulses) or every certain time. On this occasion,
It is desirable to set the update interval of the above 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.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明では印加電圧(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、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、印加電圧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。
As described above, in the present invention, the applied voltage (or charging voltage) and the oscillation energy amount (or dose amount) are appropriately captured for each unit number of pulses or for each unit time,
It was decided to update the relational expression between them by calculation. Therefore, the above relational expression is updated successively according to the temporal change in the relation between the applied voltage and the oscillation energy amount, so that good energy amount control is always possible.

また、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
にも、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ことができる。
特に露光装置では、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って、生産性の向上を図ること
ができる。
Even when the energy generation source is a pulse laser and the partial gas exchange of the laser or the like is performed along with the exposure operation, the temporal change in the relationship between the applied voltage and the oscillation energy (that is, the mixed gas in the chamber). The above-mentioned relational expression can be updated in accordance with the following equation.
In particular, the exposure apparatus is advantageous in that the final interference pattern is almost completely smoothed (uniformity of illuminance), and even if the output of the pulse laser light source is reduced, the exposure amount can be more accurately compared to the conventional method. It is possible to perform one-shot exposure with the minimum necessary number of pulses while optimizing and smoothing the interference pattern, thereby improving productivity.

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

第1図は本発明の第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、第2図はエネル
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、第
3図は第1図に示した第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、第4図
は本発明の第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、第5図
は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、第6図は第5図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、第7図は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、第8図は
第4図に示した第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、第9図は第4図に
示した第2の実施例による露光量制御の様子を示すグラ
フである。 〔主要部分の符号の説明〕 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……入射瞳、W……ウエハ。
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, and FIG. 2 is a diagram showing an applied voltage at an energy generating source and an output (pulse energy) under the applied voltage. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the energy control apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of a stepper provided with an energy amount control device according to an example, FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a rotating turret plate suitable for application to a dimming unit, and FIG. FIG. 7 shows the relationship between the amount of rotation of the dimming element and the transmittance when dimming is performed by the rotating turret plate shown in FIG. 7. FIG. 7 shows a beam incident on an optical integrator (fly-eye lens) and its secondary light source With the image (spot light) FIG. 8 is a diagram schematically showing the relationship, FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the energy amount control according to the second embodiment shown in FIG. 4, and FIG. 9 is the second embodiment shown in FIG. 9 is a graph showing a state of exposure amount control according to an example. [Description of Signs of Main Parts] 1 ... pulse oscillation type energy generation source, 5 ... energy amount monitor unit, 5 '... light amount monitor unit, 6 ... calculator, 7
…… Memory, 8 …… I / O device, 9 …… Main control system, 10…
... trigger control unit, 11 ... applied voltage control unit, 12 ... dimming control unit, 13 ... interference pattern control unit, 15 ... dimming unit, 16 ...
... Rotating turret plate, 17 ... Interference pattern reduction unit, 19 ...
… Fly eye lens, R… Reticle, PL… Projection lens, Ep… Entrance pupil, W… Wafer.

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】発振のたびに所定の範囲内でエネルギー変
動を伴うパルスエネルギーを射出するエネルギー発生源
を備え、該エネルギー発生源に対する印加電圧を調整す
ることによって、前記パルスエネルギーのエネルギー量
を制御する装置において、 前記エネルギー発生源に対する印加電圧と、該印加電圧
のもとで前記エネルギー発生源から射出されるパルスエ
ネルギーのエネルギー量との関係に関する情報を格納す
る記憶手段と、 前記エネルギー発生源から実際に射出されたパルスエネ
ルギーのエネルギー量を検出するエネルギー量計測手段
と、 所定の単位パルス数毎、若しくは単位時間毎に、前記エ
ネルギー発生源に与えられた印加電圧と、前記エネルギ
ー量計測手段にて検出されたエネルギー量とに基づい
て、前記記憶手段に格納された前記情報を更新する演算
手段と、 該演算手段により更新された情報に基づいて、次に射出
すべきパルスエネルギーのエネルギー量に対応する前記
エネルギー発生源への印加電圧を決定する決定手段とを
備えたことを特徴とするエネルギー量制御装置。
1. An energy source for emitting pulse energy with energy fluctuation within a predetermined range every time oscillation occurs, and an energy amount of the pulse energy is controlled by adjusting a voltage applied to the energy source. A storage unit configured to store information on a relationship between an applied voltage to the energy generation source and an energy amount of pulse energy emitted from the energy generation source under the applied voltage; Energy amount measuring means for detecting an energy amount of pulse energy actually ejected; for each predetermined unit number of pulses, or for each unit time, an applied voltage applied to the energy generation source; Stored in the storage means based on the detected energy amount. Calculating means for updating the information, and determining means for determining, based on the information updated by the calculating means, a voltage to be applied to the energy source corresponding to the energy amount of pulse energy to be emitted next. An energy control device, comprising:
【請求項2】前記印加電圧を変化させながら前記パルス
エネルギーを発振させてそのエネルギー量を検出するこ
とにより前記記憶手段に格納される前記情報を得ること
を特徴とする請求項第1項に記載のエネルギー量制御装
置。
2. The information according to claim 1, wherein said information stored in said storage means is obtained by oscillating said pulse energy while changing said applied voltage and detecting the amount of energy. Energy amount control device.
【請求項3】前記演算手段は、前記エネルギー量計測手
段にて検出される複数のエネルギー量にそれぞれ重みを
与えて前記情報を更新することを特徴とする請求項第1
項又は第2項に記載のエネルギー量制御装置。
3. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the calculating means updates the information by assigning a weight to each of the plurality of energy amounts detected by the energy amount measuring means.
Item 3. The energy amount control device according to Item 2.
【請求項4】前記エネルギー量計測手段にて検出される
最新のエネルギー量の重みを最も重くし、古くなるに従
ってその重みを軽くすることを特徴とする請求項第3項
に記載のエネルギー量制御装置。
4. The energy amount control according to claim 3, wherein the weight of the latest energy amount detected by said energy amount measuring means is made the heaviest, and the weight is lightened as it becomes older. apparatus.
【請求項5】発振のたびに所定の範囲内でエネルギー変
動を伴うパルスエネルギーを射出するエネルギー発生源
を備え、該エネルギー発生源に対する印加電圧を調整す
ることによって、前記パルスエネルギーのエネルギー量
を制御する装置において、 前記エネルギー発生源におけるエネルギー発振時の充電
電圧と、該充電電圧のもとで前記エネルギー発生源から
射出されるパルスエネルギーのエネルギー量との関係に
関する情報を格納する記憶手段と、 前記エネルギー発生源の充電電圧を検出する充電電圧計
測手段と、 前記エネルギー発生源から実際に射出されたパルスエネ
ルギーのエネルギー量を検出するエネルギー量計測手段
と、 所定の単位パルス数毎、若しくは単位時間毎に、前記充
電電圧計測手段とエネルギー量計測手段との計測結果に
基づいて、前記記憶手段に格納された前記情報を更新す
る演算手段と、 該演算手段により更新された情報に基づいて、次に射出
すべきパルスエネルギーのエネルギー量に対応する前記
エネルギー発生源への印加電圧を決定する決定手段とを
備えたことを特徴とするエネルギー量制御装置。
5. An energy source for emitting pulse energy with energy fluctuation within a predetermined range every time oscillation occurs, and controlling an energy amount of the pulse energy by adjusting a voltage applied to the energy source. A storage unit for storing information relating to a relationship between a charging voltage at the time of energy oscillation in the energy generation source and an energy amount of pulse energy emitted from the energy generation source under the charging voltage; A charging voltage measuring unit for detecting a charging voltage of an energy generating source; an energy amount measuring unit for detecting an energy amount of pulse energy actually emitted from the energy generating source; for each predetermined number of unit pulses or for each unit time The measurement of the charging voltage measuring means and the energy amount measuring means Calculating means for updating the information stored in the storage means based on the result; and the energy source corresponding to the energy amount of the pulse energy to be emitted next based on the information updated by the calculating means And a determining means for determining a voltage applied to the energy control apparatus.
【請求項6】前記エネルギー発生源は、エキシマレーザ
光を発振することを特徴とする請求項第1項〜第5項の
いずれか一項に記載のエネルギー量制御装置。
6. The energy amount control device according to claim 1, wherein the energy generation source oscillates excimer laser light.
【請求項7】請求項第1項〜第6項のいずれか一項に記
載のエネルギー量制御装置と、 前記エネルギー量制御装置により制御された前記パルス
エネルギーを、第1物体に照射する照明系とを備え、 前記パルスエネルギーを前記照明系を介して前記第1物
体に照射することにより、前記第1物体上に形成された
パターンを第2物体上に転写することを特徴とする露光
装置。
7. An illumination system for irradiating a first object with the energy control device according to claim 1, wherein the pulse energy controlled by the energy control device is applied to a first object. An exposure apparatus, comprising: irradiating the first object with the pulse energy via the illumination system to transfer a pattern formed on the first object onto a second object.
【請求項8】前記エネルギー源への印加電圧を制御する
第1調整手段と、 前記第1調整手段とは別に前記照明系内に設けられる第
2調整手段とを備え、 前記第1及び第2調整手段によって前記第2物体上での
前記パルスエネルギーのエネルギー量を調整することを
特徴とする請求項第7項に記載の露光装置。
8. A lighting system comprising: a first adjusting means for controlling a voltage applied to the energy source; and a second adjusting means provided in the illumination system separately from the first adjusting means. The exposure apparatus according to claim 7, wherein an energy amount of the pulse energy on the second object is adjusted by adjusting means.
【請求項9】前記第2物体上の所定点に照射する複数の
パルスエネルギーの積算エネルギー量を、前記第2物体
の感度特性に応じた所定値に制御する露光制御手段を備
え、 前記露光制御手段は、前記感度特性に関する情報から決
定される前記複数のパルスエネルギーの平均エネルギー
量に基づいて前記第2調整手段を制御することを特徴と
する請求項第8項に記載の露光装置。
9. An exposure control means for controlling an integrated energy amount of a plurality of pulse energies for irradiating a predetermined point on the second object to a predetermined value according to a sensitivity characteristic of the second object. 9. The exposure apparatus according to claim 8, wherein the means controls the second adjusting means based on an average energy amount of the plurality of pulse energies determined from information on the sensitivity characteristic.
【請求項10】前記第2調整手段は、前記照明系内での
前記パルスエネルギーの減衰率、又は透過率を段階的も
しくは連続的に変化させることを特徴とする請求項第9
項に記載の露光装置。
10. The apparatus according to claim 9, wherein the second adjusting means changes the attenuation rate or the transmittance of the pulse energy in the illumination system stepwise or continuously.
Exposure apparatus according to Item.
【請求項11】前記露光制御手段は、前記第2物体上に
前記パルスエネルギーを照射している間、前記決定され
た印加電圧に基づいて前記第1調整手段を制御すること
を特徴とする請求項第9項又は第10項に記載の露光装
置。
11. The exposure control means controls the first adjustment means based on the determined applied voltage while irradiating the pulse energy onto the second object. Item 10. The exposure apparatus according to Item 9 or 10.
【請求項12】前記露光制御手段は、前記計測手段の出
力に基づいて前記第2物体上での前記パルスエネルギー
の積算エネルギー量を算出するとともに、前記積算エネ
ルギー量に応じて次に照射すべきパルスエネルギーのエ
ネルギー量を決定することを特徴とする請求項第11項に
記載の露光装置。
12. The exposure control means calculates an integrated energy amount of the pulse energy on the second object based on an output of the measuring means, and irradiates next in accordance with the integrated energy amount. 12. The exposure apparatus according to claim 11, wherein an energy amount of the pulse energy is determined.
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