JPH1012957A - Beam controller and aligner employing the same - Google Patents

Beam controller and aligner employing the same

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JPH1012957A
JPH1012957A JP8184009A JP18400996A JPH1012957A JP H1012957 A JPH1012957 A JP H1012957A JP 8184009 A JP8184009 A JP 8184009A JP 18400996 A JP18400996 A JP 18400996A JP H1012957 A JPH1012957 A JP H1012957A
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JP
Japan
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laser beam
performance
light source
laser
exposure apparatus
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Application number
JP8184009A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiji Nakajima
利治 中島
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH1012957A publication Critical patent/JPH1012957A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Lasers (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sustain the performance of laser beam (beam quality) in good conditions constantly. SOLUTION: Detecting means 13, 14 detect the performance of a laser beam emitted from a laser light source 1. Based on the detection results, an arithmetic means 28 calculates the error of a detected performance with respect to the normal performance of laser beam. Based on the calculated error correcting means 29, 30-36 correct the performance of laser beam.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム制御装置及
びこれを用いた露光装置に関し、特に、露光装置の露光
用の光として使用されるレーザビームの性能を制御する
技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam control apparatus and an exposure apparatus using the same, and more particularly to a technique for controlling the performance of a laser beam used as exposure light of the exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体製造装置をはじめ種々の技
術分野においてレーザビームの使用及び研究が盛んに行
われている。半導体製造用の露光装置においては、製造
されるべきLSIの高密度化に伴い、高解像性能が要求
されてきている。露光装置の解像力を向上させるために
は、露光光の波長を短くする必要がある。歴史的に見
て、露光用の光としては、水銀ランプのg線(波長43
6nm)、i線(波長365nm)、KrFエキシマレ
ーザ(波長248nm)というように、DRAM(ダイ
ナミック型・ランダム・アクセス・メモリ)の容量が増
加するに伴って、露光光の波長が短くなってきている。
そして、1GDRAMの製造には、光源としてArFエ
キシマレーザ(波長193nm)の使用が検討されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, laser beams have been actively used and studied in various technical fields such as semiconductor manufacturing equipment. 2. Description of the Related Art In an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, a high resolution performance has been demanded with an increase in the density of an LSI to be manufactured. In order to improve the resolving power of the exposure device, it is necessary to shorten the wavelength of the exposure light. Historically, the light for exposure was g-line from a mercury lamp (wavelength 43
6 nm), i-line (365 nm wavelength), KrF excimer laser (248 nm wavelength), the wavelength of the exposure light is becoming shorter as the capacity of DRAM (dynamic random access memory) is increased. I have.
The use of an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) as a light source has been studied for the manufacture of 1GDRAM.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、露光光
の短波長化により高解像度が得られる反面、光源を長期
間使用した場合に、放電チャンバー内の金属製の放電電
極が放電によって削られてしまうことがある。特に、A
rFエキシマレーザ光は、これまで使用されてきた露光
光に比べて波長が更に短いため、電極の磨耗が顕著であ
る。水銀ランプは、光源の構造上、放電電極の磨耗の問
題はあまり生じない。また、KrFエキシマレーザは、
放電方法(回路)の改良及び放電電極の材質、形状の改
良により、放電による電極の劣化をある程度抑えること
ができる。
However, while a high resolution can be obtained by shortening the wavelength of the exposure light, when the light source is used for a long time, the metal discharge electrode in the discharge chamber is scraped by the discharge. Sometimes. In particular, A
Since the rF excimer laser light has a shorter wavelength than the exposure light used so far, the electrodes are significantly worn. In the mercury lamp, the problem of wear of the discharge electrode does not occur much due to the structure of the light source. Also, KrF excimer laser is
By improving the discharge method (circuit) and the material and shape of the discharge electrode, deterioration of the electrode due to discharge can be suppressed to some extent.

【0004】光源の放電電極が磨耗すると、光源から出
力されるレーザ光の出射位置,ビームの大きさ,ビーム
の広がり角及び射出方向が徐々に変化してしまう。その
結果、露光装置においては、オプティカルインテグレー
タ(フライアイレンズ)の照射領域が変わり、以下のよ
うな(1)〜(4)のような不都合が生じる。
When the discharge electrode of the light source wears, the emission position, beam size, beam divergence angle, and emission direction of the laser light output from the light source gradually change. As a result, in the exposure apparatus, the irradiation area of the optical integrator (fly-eye lens) changes, and the following problems (1) to (4) occur.

【0005】(1)ビームの大きさの変化 フライアイレンズに入射するビームの断面積が大きくな
ると、フライアイレンズの周辺で遮光される光の量が多
くなり、ウエハ等の感光基板上での照度が低下してしま
う。また、逆に、ビームの大きさが小さくなると、フラ
イアイレンズ内のレンズエレメントの中に光が入射しな
いエレメントが存在し、ウエハ面上での照度ムラが発生
する。
(1) Change in Beam Size When the cross-sectional area of the beam incident on the fly-eye lens increases, the amount of light blocked around the fly-eye lens increases, and the amount of light blocked on a photosensitive substrate such as a wafer is increased. Illuminance will decrease. Conversely, when the beam size is reduced, there are elements to which light does not enter among the lens elements in the fly-eye lens, and illuminance unevenness occurs on the wafer surface.

【0006】(2)ビーム出射位置の変化 光源から出射するビームの出射位置が変化すると、フラ
イアイレンズ全体にビームが照射されなくなり、フライ
アイレンズの周辺で遮光される光の量が増加し、ウエハ
上での照度が低下することになる。また、ビームの射出
位置の変化により、ビームの大きさが小さくなった場合
と同様に、フライアイレンズ内のレンズエレメントの中
に光が入射しないエレメントが存在し、ウエハ面上での
照度ムラを生じる。
(2) Change in Beam Output Position When the output position of the beam emitted from the light source changes, the entire fly-eye lens is not irradiated with the beam, and the amount of light blocked around the fly-eye lens increases. The illuminance on the wafer will be reduced. In addition, as in the case where the beam size is reduced due to a change in the beam emission position, there is an element to which light does not enter among the lens elements in the fly-eye lens, and uneven illuminance on the wafer surface is reduced. Occurs.

【0007】(3)ビームの広がり角の変化 光源から出射するビームの広がり角が変化すると、露光
装置の照明系内での共役位置がずれてしまい、フライア
イレンズの入射面での照射領域の変化により、照度低下
及び照度ムラが発生する。
(3) Change in beam divergence angle When the beam divergence angle emitted from the light source changes, the conjugate position in the illumination system of the exposure apparatus shifts, and the illuminated area on the incident surface of the fly-eye lens is shifted. The change causes a decrease in illuminance and uneven illuminance.

【0008】(4)ビームの出射方向の変化 光源から出射するビームの出射方向(角度)が変化する
と、フライアイレンズの入射端面での照度低下及び照度
ムラが発生し、露光装置の照明系内で共役をとる位置が
変化するため、テレセントリック系のずれが生じる。ま
た、他の光学部材(リレーレンズ,シリンダズーム,ズ
ームエキスパンダ等)上でビームが、光学部材の径から
はみ出してしまう(所謂ケラレ)という問題もある。
(4) Change in Beam Outgoing Direction When the outgoing direction (angle) of the beam emitted from the light source changes, illuminance lowering and illuminance non-uniformity occur at the incident end face of the fly-eye lens. , The position of the conjugate changes, which causes a shift in the telecentric system. In addition, there is a problem that a beam is projected out of the diameter of the optical member (so-called vignetting) on another optical member (a relay lens, a cylinder zoom, a zoom expander, or the like).

【0009】本発明は上記のような状況に鑑みて成され
たものであり、レーザビームの性能(ビーム品質)を常
に良好な状態に保つことができるビーム制御装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a beam control device capable of always maintaining good performance (beam quality) of a laser beam. .

【0010】また、レーザビームの性能(ビーム品質)
を常に良好な状態に保つことによって、常に良好な照明
状態で露光作業を行い得る露光装置を提供することを他
の目的とする。
Further, the performance (beam quality) of the laser beam
Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can always perform an exposure operation in a good illumination state by maintaining the exposure apparatus in a good state.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために、本発明のビーム制御装置は、レーザ光源
(1)から出射したレーザビームの性能を検出する検出
手段(13,14)と;この検出の結果に基づき、レー
ザビームの正常時の性能に対する検出された性能の誤差
量を算出する演算手段(28)と;このように算出され
た誤差量に基づいて、レーザビームの性能を補正する補
正手段(29,30〜36他)とを備えている。検出手
段(13,14)は、上記性能として、レーザ光源
(1)から出射するレーザビームの出射位置,ビームの
大きさ,広がり角及び出射方向の内の少なくとも1つを
検出するように構成することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, a beam control device according to the present invention comprises detecting means (13, 14) for detecting the performance of a laser beam emitted from a laser light source (1). Calculating means (28) for calculating an error amount of the detected performance with respect to the normal performance of the laser beam based on the result of the detection; and a performance of the laser beam based on the calculated error amount. (29, 30 to 36, etc.). The detecting means (13, 14) is configured to detect at least one of the emission position, the beam size, the spread angle, and the emission direction of the laser beam emitted from the laser light source (1) as the performance. be able to.

【0012】また、上記のようなビーム制御装置を使用
した本発明の露光装置においては、レーザ光源(1)の
性能を監視する検査モード中に、マスク(24)に向か
う光を検出手段(13,14)に導く光路切換手段(8
8)を備えるように構成しても良い。この時、検出手段
(13,14)と光路切換手段(88)の間に、レーザ
ビームのエネルギーを減衰させる減衰手段(90)を設
けることが望ましい。
Further, in the exposure apparatus of the present invention using the above-described beam control device, the detection means (13) detects the light traveling toward the mask (24) during the inspection mode for monitoring the performance of the laser light source (1). , 14) leading to the optical path switching means (8
8). At this time, it is desirable to provide an attenuating means (90) for attenuating the energy of the laser beam between the detecting means (13, 14) and the optical path switching means (88).

【0013】[0013]

【作用】上記のような構成の本発明において、例えば、
レーザビームの照度分布を均一化するフライアイレンズ
(16)を使用した場合、光源(1)からの光学距離が
フライアイレンズ(16)と同じになる位置に、ビーム
位置・大きさモニタ(13)を配置してビームの位置と
大きさを検出する。また、このモニタ(13)から得ら
れた情報を基に、照明光学系内の折り曲げミラー(3,
5,8)、ズームエキスパンダー(10)、シリンダズ
ームレンズ(4)、リレーレンズ(2,7)等の光学部
品を微調整して、フライアイレンズ(16)でのビーム
のずれが最少になるような制御を行う。
In the present invention having the above structure, for example,
When a fly-eye lens (16) for uniformizing the illuminance distribution of a laser beam is used, a beam position / size monitor (13) is placed at a position where the optical distance from the light source (1) is the same as that of the fly-eye lens (16). ) To detect the position and size of the beam. Further, based on the information obtained from the monitor (13), the folding mirror (3, 3) in the illumination optical system is used.
5, 8), zoom expander (10), cylinder zoom lens (4), relay lens (2, 7), and other optical components are finely adjusted to minimize the beam displacement at fly-eye lens (16). Such control is performed.

【0014】また、ビーム位置・大きさを計測するモニ
タ系(13)への光をさらに分割し、分割した光の光路
上にそれぞれレンズを配置し、そのレンズを透過するレ
ーザビームの集光点のデフォーカスおよび、光路に垂直
な面内での集光点の位置ずれを計測する。そして、この
ような計測結果に基づいて、光源(1)のビーム出射方
向のずれ、ビーム発散角(広がり角)の変化を検出す
る。その後、このように検出されたデータに基づき、例
えば、照明光学系内の折り曲げミラー(3,5,8)、
ズームエキスパンダー(10)、シリンダズームレンズ
(4)、リレーレンズ(2,7)等の光学部品を微調整
して、フライアイレンズ(16)に入射するレーザビー
ムの角度ずれが最少になるような制御を行う。
Further, the light to the monitor system (13) for measuring the beam position and size is further divided, lenses are arranged on the optical paths of the divided light, and the focal point of the laser beam passing through the lens is focused. And the displacement of the focal point in a plane perpendicular to the optical path are measured. Then, based on such a measurement result, a deviation in the beam emission direction of the light source (1) and a change in the beam divergence angle (spread angle) are detected. Thereafter, based on the data thus detected, for example, the bending mirrors (3, 5, 8) in the illumination optical system,
Fine adjustment of optical components such as a zoom expander (10), a cylinder zoom lens (4), and a relay lens (2, 7) to minimize the angle deviation of the laser beam incident on the fly-eye lens (16). Perform control.

【0015】上記のようなレーザビームの性能の検出及
び補正は、光源(16)の諸性能を確認するためのセル
フロック発光時に行う。すなわち、露光装置における露
光作業やアライメント作業以外の時間に、レーザビーム
の性能制御を行うことにより、スループットを低下させ
ることなく光学系の微調整を行なうことができる。
The detection and correction of the performance of the laser beam as described above are performed at the time of self-lock emission for confirming various performances of the light source (16). That is, by performing the performance control of the laser beam at a time other than the exposure operation and the alignment operation in the exposure apparatus, the fine adjustment of the optical system can be performed without lowering the throughput.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、半導体
デバイス製造用の投影露光装置に本発明を適用したもの
である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the following examples. In this embodiment, the present invention is applied to a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、本実施例にかかる投影露光装置の全
体の構成を照明系を中心に示す。本実施例において、露
光用のレーザ光を射出する光源1は、ArFエキシマレ
ーザである。光源1から出射したレーザ光をレチクル2
4側に導く照明光学系は、リレーレンズ2,7と、レー
ザ光源1から出射したビームの方向を変えるミラー3,
5,8,11,22と、長方形状のビームを成形するシ
リンダズームレンズ4と、減光手段としてのメッシュフ
ィルター9(あるいはNDフィルター)と、ビームの大
きさを調整するズームエキスパンダ10と、レチクル2
4上を均一に照明するための第1フライアイレンズ16
及び第2フライアイレンズ17と、照明系のNA(開口
数)を形成するためのσ絞り18と、レチクル24の照
射範囲を規制するレチクルブラインド20と、第2フラ
イアイレンズ17の出口,レチクルブラインド20及び
レチクル24の共役をとるためのリレー系19,21
と、レチクル24上に焦点を合わせるためのコンデンサ
レンズ23とを備えている。
FIG. 1 shows the overall configuration of a projection exposure apparatus according to this embodiment, focusing on an illumination system. In this embodiment, the light source 1 that emits a laser beam for exposure is an ArF excimer laser. Laser light emitted from light source 1 is applied to reticle 2
The illumination optical system for guiding to the side 4 includes relay lenses 2 and 7 and mirrors 3 for changing the direction of a beam emitted from the laser light source 1.
5, 8, 11, 22; a cylinder zoom lens 4 for shaping a rectangular beam; a mesh filter 9 (or ND filter) as dimming means; and a zoom expander 10 for adjusting the beam size. Reticle 2
First fly-eye lens 16 for uniformly illuminating the area above 4
And a second fly-eye lens 17, a σ-stop 18 for forming an NA (numerical aperture) of an illumination system, a reticle blind 20 for regulating an irradiation range of a reticle 24, an exit of the second fly-eye lens 17, and a reticle. Relay systems 19 and 21 for conjugating blind 20 and reticle 24
And a condenser lens 23 for focusing on the reticle 24.

【0018】上記のような照明光学系の中で、レーザ光
源1の出射口あるいはレーザ共振器の出口ミラー(図示
せず)と第1フライアイレンズ16とは、リレーレンズ
2,7によって共役な関係が保たれている。シリンダズ
ームレンズ4は、レーザ光源1から出射したレーザビー
ムを第1フライアイレンズ16の形状に合わせた長方形
状に成形する。また、ズームエキスパンダ10は、ビー
ムの大きさを第1フライアイレンズ16の大きさに合わ
せるように構成されている。
In the above-described illumination optical system, the exit of the laser light source 1 or the exit mirror (not shown) of the laser resonator and the first fly-eye lens 16 are conjugated by the relay lenses 2 and 7. Relationships are maintained. The cylinder zoom lens 4 shapes the laser beam emitted from the laser light source 1 into a rectangular shape that matches the shape of the first fly-eye lens 16. Further, the zoom expander 10 is configured to adjust the size of the beam to the size of the first fly-eye lens 16.

【0019】上記のような構成の本実施例において、レ
ーザ光源1から出射し照明系内に導かれたエキシマレー
ザ光は、リレーレンズ2を透過し、ミラー3で反射した
後、シリンダズームレンズ4に入射する。シリンダズー
ムレンズ4において、断面形状を長方形に成形されたレ
ーザビームは、ミラー5,リレーレンズ7,ミラー8,
メッシュフィルタ9を介してズームエキスパンダ10に
入射する。ミラー5を透過した光は、エネルギーモニタ
6によって検出される。ズームエキスパンダ10で大き
さを調整されたレーザビームは、ミラー11で反射して
第1フライアイレンズ16に入射する。一方、ミラー1
1を透過した僅かな光は、ミラー12,15によって出
射位置・大きさモニタ13と広がり角・出射方向モニタ
14で検出される。
In this embodiment having the above-described configuration, the excimer laser light emitted from the laser light source 1 and guided into the illumination system passes through the relay lens 2 and is reflected by the mirror 3 before being reflected by the cylinder zoom lens 4. Incident on. In the cylinder zoom lens 4, the laser beam having a rectangular cross-sectional shape is applied to a mirror 5, a relay lens 7, a mirror 8,
The light enters the zoom expander 10 via the mesh filter 9. The light transmitted through the mirror 5 is detected by the energy monitor 6. The laser beam whose size has been adjusted by the zoom expander 10 is reflected by the mirror 11 and enters the first fly-eye lens 16. Meanwhile, mirror 1
The slight light transmitted through 1 is detected by the mirrors 12 and 15 at the emission position / size monitor 13 and the spread angle / emission direction monitor 14.

【0020】第1フライアイレンズ16によって照度均
一化が図られた光は、第2フライアイレンズ17,σ絞
り18,リレー系19,レチクルブラインド20,リレ
ー系21及びミラー22を介してコンデンサレンズ23
に入射する。コンデンサレンズ23を透過したレーザ光
は、レチクル上24に均一な照度分布で照射され、レチ
クル24に形成されたパターンの像が投影光学系(投影
レンズ)25によって所定の倍率に縮小され、ウエハな
どの感光基板26上に投影される。基板ステージ27上
に載置された感光基板26上には、エキシマレーザ光に
感度を有するフォトレジストが塗布されており、レチク
ル24に形成されたパターンの像で露光されるようにな
っている。
The light whose illuminance has been made uniform by the first fly-eye lens 16 passes through the second fly-eye lens 17, the σ-stop 18, the relay system 19, the reticle blind 20, the relay system 21, and the condenser lens 22. 23
Incident on. The laser light transmitted through the condenser lens 23 is irradiated onto the reticle 24 with a uniform illuminance distribution, and the image of the pattern formed on the reticle 24 is reduced to a predetermined magnification by the projection optical system (projection lens) 25, and the wafer Is projected on the photosensitive substrate 26. A photoresist having sensitivity to excimer laser light is applied on a photosensitive substrate 26 placed on the substrate stage 27, and is exposed with an image of a pattern formed on the reticle 24.

【0021】本実施例の照明系には、以上のような光学
的な構成の他に、エキシマレーザ光源1のエネルギーの
ばらつきを計測するエネルギーモニタ6と、レーザ光源
1から出射したレーザビームの出射位置及び大きさを計
測する出射位置・大きさモニタ13と、当該レーザビー
ムの広がり角及び出射方向(角度)を計測する広がり角
・出射方向モニタ14と、レチクル24上で照射される
エネルギー密度を計測するインデグレータセンサ(図示
せず)とから成る計測系が備えられている。このような
計測系の中で、出射位置・大きさモニタ13と広がり角
・出射方向モニタ14とは、ズームエキスパンダ10と
第1フライアイレンズ16の間に配置されたミラー11
の透過光を利用して計測を行うようになっている。ま
た、出射位置・大きさモニタ13は、当該モニタ13の
受光面からエキシマレーザ光源1の出口までの光学距離
と、第1フライアイレンズ16の入り口からエキシマレ
ーザ光源1の出口までの光学距離とが互いに等しくなる
ような位置に配置されている。
In the illumination system of this embodiment, in addition to the above-described optical configuration, an energy monitor 6 for measuring a variation in energy of the excimer laser light source 1 and an emission of a laser beam emitted from the laser light source 1 are provided. An emission position / size monitor 13 for measuring the position and size, a spread angle / emission direction monitor 14 for measuring the spread angle and emission direction (angle) of the laser beam, and an energy density irradiated on the reticle 24 are shown. A measurement system including an integrator sensor (not shown) for measurement is provided. In such a measurement system, the emission position / size monitor 13 and the spread angle / emission direction monitor 14 include a mirror 11 disposed between the zoom expander 10 and the first fly-eye lens 16.
The measurement is performed by using the transmitted light of. The emission position / size monitor 13 has an optical distance from a light receiving surface of the monitor 13 to an exit of the excimer laser light source 1 and an optical distance from an entrance of the first fly-eye lens 16 to an exit of the excimer laser light source 1. Are arranged so that are equal to each other.

【0022】図2に示すように、エネルギーモニタ6、
出射位置・大きさモニタ13、広がり角・出射方向モニ
タ14の出力信号は、演算処理ユニット28に供給され
るようになっている。演算処理ユニット28は、各モニ
タ(6,13,14)からの検出信号に基づいて、駆動
系30〜36の駆動量等に関する所定の演算を行うよう
になっている。すなわち、光源1から出射したレーザビ
ームの諸性能(ビーム出射位置,大きさ,広がり角,出
射方向)を正常状態に補正するための演算を行う。正常
状態とは、例えば、光源1の初期調整時の状態とするこ
とができる。制御装置29は、演算処理ユニット28の
出力信号に基づき、駆動系30〜36を介して、リレー
レンズ2,ミラー3,シリンダズームレンズ4,ミラー
5,リレーレンズ7,ミラー8,ズームエキスパンダ1
0を駆動制御するようになっている。
As shown in FIG. 2, the energy monitor 6,
Output signals from the emission position / size monitor 13 and the spread angle / emission direction monitor 14 are supplied to the arithmetic processing unit 28. The arithmetic processing unit 28 performs a predetermined arithmetic operation on the drive amounts of the drive systems 30 to 36 based on the detection signals from the monitors (6, 13, 14). That is, an operation for correcting various performances (beam emission position, size, divergence angle, emission direction) of the laser beam emitted from the light source 1 to a normal state is performed. The normal state may be, for example, a state at the time of initial adjustment of the light source 1. The control device 29 controls the relay lens 2, mirror 3, cylinder zoom lens 4, mirror 5, relay lens 7, mirror 8, and zoom expander 1 based on the output signal of the arithmetic processing unit 28 via drive systems 30 to 36.
0 is drive-controlled.

【0023】次に、出射位置・大きさモニタ13による
レーザ光の出射位置及び大きさの検出方法及び、補正方
法について図3〜図5を参照して説明する。照明光学系
内を通過して第1フライアイレンズ16に入る直前のエ
キシマレーザ光は、図3(A)のように四角形状のビー
ム60となっている。図3(A)において、縦方向がレ
ーザ光源1のカソード・アノード間の方向を示し、横方
向がエキシマレーザガスが流れる方向に相当する。ビー
ム60の強度分布は、横方向の強度分布がガウシアン関
数形状64、縦方向がトップハット形状62となってい
る。このようなビーム60に対して出射位置・大きさモ
ニタ13を図3(B)のように配置する。
Next, a method for detecting the emission position and size of the laser beam by the emission position / size monitor 13 and a correction method will be described with reference to FIGS. The excimer laser light immediately before entering the first fly-eye lens 16 after passing through the illumination optical system is a square beam 60 as shown in FIG. In FIG. 3A, the vertical direction indicates the direction between the cathode and the anode of the laser light source 1, and the horizontal direction corresponds to the direction in which the excimer laser gas flows. The intensity distribution of the beam 60 has a Gaussian function shape 64 in the horizontal direction and a top hat shape 62 in the vertical direction. The emission position / size monitor 13 is arranged for such a beam 60 as shown in FIG.

【0024】出射位置・大きさモニタ13は、正方形状
に配置された4つの2分割センサA,B,R,Lと、そ
の中心に配置された1つの非分割センサCとから構成さ
れている。2分割センサA,B,R,Lは、それぞれ内
側受光部(AI,BI,RI,LI)と外側受光部(A
O,BO,RO,LO)とから構成されている。各セン
サの内側受光部と外側受光部の分割位置(境界線)の向
きは、図3(B)に示すように、センサA,Bは横向き
に、センサR,Lは縦向きになるようにそれぞれ配置す
る。センサCは、ビーム60中心の光量を計測し、ビー
ム全体のエネルギー量を代表させるようになっている。
The emission position / size monitor 13 is composed of four two-divided sensors A, B, R, L arranged in a square shape and one non-divided sensor C arranged at the center thereof. . The two-divided sensors A, B, R, and L each include an inner light receiving unit (AI, BI, RI, LI) and an outer light receiving unit (A
O, BO, RO, LO). As shown in FIG. 3B, the direction of the division position (boundary line) between the inner light receiving portion and the outer light receiving portion of each sensor is such that the sensors A and B are in the horizontal direction and the sensors R and L are in the vertical direction. Place each. The sensor C measures the amount of light at the center of the beam 60 and represents the energy amount of the entire beam.

【0025】センサAの分割線の位置、回転角度、セン
サ本体の傾斜は、内側受光部AIによる検出値AIと、
外側受光部AOによる検出値AOに関する以下の式
(1)に示す値が最大になるように調整される。
The position of the division line of the sensor A, the rotation angle, and the inclination of the sensor main body are determined by the detection value AI detected by the inner light receiving portion AI,
Adjustment is performed so that the value shown in the following expression (1) regarding the detection value AO by the outer light receiving unit AO is maximized.

【0026】(AI−AO)/C ・・・・(1)(AI-AO) / C (1)

【0027】ここで、上記式(1)に示す値が最大にな
るのは、強度分布波形64の傾きが最大になる位置、す
なわち、傾斜の略中央付近にセンサAの分割部分が対応
するように当該センサを配置した場合となる。
Here, the value shown in the above equation (1) becomes maximum so that the divided portion of the sensor A corresponds to the position where the gradient of the intensity distribution waveform 64 becomes maximum, that is, substantially near the center of the gradient. This is the case where the sensor is arranged.

【0028】センサB、L、Rについても同様に下記の
式(2),(3),(4)に示す値がそれぞれ最大にな
るように微調整して取り付ける。各センサA,B,L,
Rを以上のように配置することにより、出射位置・大き
さモニタ13は、ビーム射出位置及びビーム形状の変化
を最も高い感度で検出できることになる。
Similarly, the sensors B, L, and R are similarly fine-adjusted so that the values shown in the following equations (2), (3), and (4) are maximized. Each sensor A, B, L,
By arranging R as described above, the emission position / size monitor 13 can detect changes in the beam emission position and the beam shape with the highest sensitivity.

【0029】(BI−BO)/C ・・・・(2) (LI−LO)/C ・・・・(3) (RI−RO)/C ・・・・(4)(BI-BO) / C (2) (LI-LO) / C (3) (RI-RO) / C (4)

【0030】演算処理ユニット28においては、センサ
A,B,L,Rの各分割受光部の和(AIとAO,BI
とBO,RIとRO,LIとLO)を以下の式(5)〜
(8)ように、それぞれAw,Bw,Lw,Rwとして
求める。
In the arithmetic processing unit 28, the sum (AI, AO, BI) of the divided light receiving portions of the sensors A, B, L, R
And BO, RI and RO, LI and LO) by the following equations (5) to
(8) As Aw, Bw, Lw, and Rw, respectively.

【0031】Aw=AI+AO ・・・・(5) Bw=BI+BO ・・・・(6) Lw=LI+LO ・・・・(7) Rw=RI+RO ・・・・(8)Aw = AI + AO (5) Bw = BI + BO (6) Lw = LI + LO (7) Rw = RI + RO (8)

【0032】次に、上記のような出射位置・大きさモニ
タ13の各センサA,B,L,Rの出力値に基づく、レ
ーザビームの出射位置の計測方法及び補正方法について
説明する。演算処理ユニット28は、ビームの縦方向の
位置PVおよび横方向の位置PHを以下の式(9),
(10)のように表す。
Next, a description will be given of a method of measuring and correcting a laser beam emission position based on the output values of the sensors A, B, L, and R of the emission position / size monitor 13 as described above. The arithmetic processing unit 28 calculates the vertical position PV and the horizontal position PH of the beam by the following equations (9),
Expressed as (10).

【0033】 PV=(Aw−Bw)/2C ・・・・(9) PH=(Lw−Rw)/2C ・・・・(10)PV = (Aw−Bw) / 2C (9) PH = (Lw−Rw) / 2C (10)

【0034】演算処理ユニット28は、露光装置の光軸
調整直後における第1フライアイレンズ16に入射する
光の縦方向及び横方向の値PV0とPH0を初期値とし
て以下の式(11),(12)ように予め求め、記憶し
ておく。
The arithmetic processing unit 28 sets the vertical and horizontal values PV0 and PH0 of the light incident on the first fly-eye lens 16 immediately after the adjustment of the optical axis of the exposure apparatus as initial values, using the following equations (11) and (11). 12) and is stored in advance as described above.

【0035】 PV0=(Aw−Bw)/2C ・・・・(11) PH0=(Lw−Rw)/2C ・・・・(12)PV0 = (Aw−Bw) / 2C (11) PH0 = (Lw−Rw) / 2C (12)

【0036】図4は、光源1の初期調整時の状態(正常
状態)でのビーム60と、縦方向にずれたビーム66と
を2分割センサA,Bで検出する様子を示す。ここで、
初期状態のビーム60においては、センサA,Bによっ
て検出される値Aw(=AI+AO)とBw(=BI+
BO)がほぼ等しくなるため、値PVは約0となる。一
方、縦方向上にずれたレーザビーム66においては、値
Awが初期状態の時より大きくなり、値Bwは初期状態
の時より小さくなるため、値PV(=(Aw−Bw)/
2C)は初期状態の時より大きな値となる。そこで、演
算処理ユニット28は、初期状態(正常状態)でのビー
ム60の縦方向及び横方向の値PV0,PH0と、縦方
向にずれたビーム66の実際の計測値PV,PHとの差
を求める。また、その差が以下の式(13),(14)
に示すように0となるような、照明光学系のミラー3,
5,8の位置(駆動量)を算出する。そして、このよう
に算出されたデータに基づき、制御装置29により駆動
系35,33,31を介してミラー3,5,8を前後に
移動させる。
FIG. 4 shows a state where the beam 60 in the state of the initial adjustment of the light source 1 (normal state) and the beam 66 shifted in the vertical direction are detected by the two-part sensors A and B. here,
In the beam 60 in the initial state, the values Aw (= AI + AO) and Bw (= BI +) detected by the sensors A and B are used.
BO) are substantially equal, so the value PV is about 0. On the other hand, in the laser beam 66 shifted vertically upward, the value Aw is larger than in the initial state, and the value Bw is smaller than in the initial state, so that the value PV (= (Aw−Bw) /
2C) is larger than in the initial state. Therefore, the arithmetic processing unit 28 calculates the difference between the vertical and horizontal values PV0 and PH0 of the beam 60 in the initial state (normal state) and the actual measured values PV and PH of the beam 66 shifted in the vertical direction. Ask. The difference is expressed by the following equations (13) and (14).
The mirror 3 of the illumination optical system is set to 0 as shown in FIG.
The positions (drive amounts) of 5 and 8 are calculated. Then, based on the data thus calculated, the control device 29 moves the mirrors 3, 5, 8 back and forth via the drive systems 35, 33, 31.

【0037】 |PV−PV0| → 0 ・・・・(13) |PH−PH0| → 0 ・・・・(14)| PV−PV0 | → 0 (13) | PH−PH0 | → 0 (14)

【0038】次に、出射位置・大きさモニタ13を用い
たレーザビームの大きさの検出及び、補正方法について
説明する。本実施例においては、レーザビームの縦方向
および横方向の大きさSV,SHは、演算処理ユニット
28により、以下の式(15),(16)のように表さ
れる。
Next, a method for detecting and correcting the size of the laser beam using the emission position / size monitor 13 will be described. In this embodiment, the vertical and horizontal magnitudes SV and SH of the laser beam are represented by the arithmetic processing unit 28 as in the following equations (15) and (16).

【0039】 SV=(Aw+Bw)/2C ・・・・(15) SH=(Lw+Rw)/2C ・・・・(16)SV = (Aw + Bw) / 2C (15) SH = (Lw + Rw) / 2C (16)

【0040】演算処理ユニット28は、露光装置の光軸
調整直後における第1フライアイレンズ16に入射する
光の縦方向及び横方向の値SV0とSH0を初期値とし
て以下の式(17),(18)ように求め、記憶してお
く。
The arithmetic processing unit 28 sets the vertical and horizontal values SV0 and SH0 of the light incident on the first fly-eye lens 16 immediately after the adjustment of the optical axis of the exposure apparatus as initial values, using the following equations (17) and (17). 18) and store it.

【0041】 SV0=(Aw+Bw)/2C ・・・・(17) SH0=(Lw+Rw)/2C ・・・・(18)SV0 = (Aw + Bw) / 2C (17) SH0 = (Lw + Rw) / 2C (18)

【0042】図5は、初期状態(正常状態)でのビーム
60と、縮小したビーム68と拡大したビーム70とを
2分割センサA,Bで検出する様子を示す。ここで、縮
小したビーム68に対する値SVは、初期状態のビーム
60の値SV0に比べて小さくなる。また、拡大したビ
ーム70に対する値SVは、初期状態のビーム60の値
SV0に比べて大きくなる。そこで、演算処理ユニット
28は、初期状態(正常状態)でのビームの縦方向及び
横方向の値SV0,SH0と、実際に計測された値S
V,SHとの差を求める。また、その差が以下の式(1
9),(20)のように0となるような、シリンダズー
ムレンズ4、ズームエキスパンダ10の駆動量を算出す
る。そして、このように算出されたデータに基づき、制
御装置29により駆動系34,30を介してシリンダズ
ームレンズ4、ズームエキスパンダ10を駆動調整す
る。
FIG. 5 shows how the beam 60 in the initial state (normal state), the reduced beam 68 and the expanded beam 70 are detected by the two-part sensors A and B. Here, the value SV for the reduced beam 68 is smaller than the value SV0 of the beam 60 in the initial state. Also, the value SV for the expanded beam 70 is larger than the value SV0 of the beam 60 in the initial state. Therefore, the arithmetic processing unit 28 calculates the values SV0 and SH0 in the vertical direction and the horizontal direction of the beam in the initial state (normal state) and the value S0 actually measured.
Find the difference between V and SH. The difference is expressed by the following equation (1).
The drive amounts of the cylinder zoom lens 4 and the zoom expander 10 are calculated such that the drive amounts become 0 as in 9) and 20). Then, based on the data calculated in this way, the control device 29 drives and adjusts the cylinder zoom lens 4 and the zoom expander 10 via the drive systems 34 and 30.

【0043】 |SV−SV0| → 0 ・・・・(19) |SH−SH0| → 0 ・・・・(20)| SV-SV0 | → 0 (19) | SH-SH0 | → 0 (20)

【0044】以上、光源1から出射したレーザビームの
出射位置及び大きさについて、センサA,Bによる1方
向(上下方向)の計測方法及び補正方法について説明し
たが、センサL,Rによる他方向(左右方向)の計測及
び補正動作もセンサA,Bの場合と同様に行う。ここで
は、その説明を省略する。
As described above, the method of measuring and correcting the emission position and the size of the laser beam emitted from the light source 1 in one direction (vertical direction) by the sensors A and B have been described. The measurement and correction operations (in the left-right direction) are performed in the same manner as the sensors A and B. Here, the description is omitted.

【0045】次に、本実施例によるレーザビームの広が
り角及び出射方向(角度)の検出方法及び補正方法につ
いて説明する。図6は、レーザ光源1から出射したレー
ザビームの広がり角及び出射方向(角度)を検出する広
がり角・出射方向モニタ14の構成を示す。広がり角・
出射方向モニタ14は、ミラー15(図1参照)で反射
したレーザビームをミラー51によって2分割し、ミラ
ー51で反射した光を出射方向の検出用とし、ミラー5
2で反射した光を広がり角の検出用として使用するよう
になっている。
Next, a method of detecting and correcting a divergence angle and an emission direction (angle) of a laser beam according to the present embodiment will be described. FIG. 6 shows a configuration of the spread angle / emission direction monitor 14 for detecting the spread angle and the emission direction (angle) of the laser beam emitted from the laser light source 1. Spread angle
The emission direction monitor 14 splits the laser beam reflected by the mirror 15 (see FIG. 1) into two by a mirror 51, and uses the light reflected by the mirror 51 to detect the emission direction.
The light reflected at 2 is used for detecting the spread angle.

【0046】ビームの広がり角を検出する系は、ミラー
52の後方に配置された集光レンズ54と、該レンズ5
4の焦点の位置に配置されたピンホールセンサ56とか
ら構成されている。そして、このセンサ56、あるいは
集光レンズ54をレーザビームの進行方向に沿って前後
に振動させることにより、レーザ光源1から出射したレ
ーザビームの広がり角を検出するようになっている。す
なわち、レーザビームの広がり角によって変化する集光
レンズ54の焦点位置を観察することによってレーザビ
ームの広がり角を計測する。
The system for detecting the divergence angle of the beam includes a condenser lens 54 disposed behind the mirror 52 and a lens 5.
And a pinhole sensor 56 arranged at the four focal positions. By oscillating the sensor 56 or the condensing lens 54 back and forth along the traveling direction of the laser beam, the spread angle of the laser beam emitted from the laser light source 1 is detected. That is, the divergence angle of the laser beam is measured by observing the focal position of the condenser lens 54 that changes according to the divergence angle of the laser beam.

【0047】まず、図7及び図8を用いて、ピンホール
センサ56による広がり角の検出動作について説明す
る。光源1から出射したレーザビームの広がり角が正常
であり、図7(A)に示すように、集光レンズ54の焦
点位置とピンホールセンサ56との位置が一致する場合
には、ピンホールセンサ56が集光レンズ54の焦点の
前後に振動することになる。従って、ピンホールセンサ
56によって2周期分の光強度波形が検出される(図7
(B)参照)。そこで、最初に、集光レンズ54の焦点
位置F0にピンホールセンサ56を配置して初期キャリ
ブレーションを行う。図7(A)において、波形C1は
ピンホールセンサ56を初期焦点位置F0に対して1方
向(往路)に駆動したときに検出されるレーザビームの
強度を示し、波形C2はピンホールセンサ56を他方向
(復路)に駆動したときに検出されるレーザビームの強
度を示す。また、図7(B)は、上記のように検出され
た波形C1とC2とを合成した1サイクル分の波形C3
を示す。波形C3から分かるように、レーザ光源1から
出射するレーザビームの広がり角が正常の場合(初期状
態)には、レーザビームの強度分布は2周期分の周期関
数として検出される。
First, the operation of detecting the spread angle by the pinhole sensor 56 will be described with reference to FIGS. If the spread angle of the laser beam emitted from the light source 1 is normal and the focal position of the condenser lens 54 and the position of the pinhole sensor 56 match as shown in FIG. 56 vibrates before and after the focal point of the condenser lens 54. Therefore, the light intensity waveform for two cycles is detected by the pinhole sensor 56 (FIG. 7).
(B)). Therefore, first, the pinhole sensor 56 is arranged at the focal position F0 of the condenser lens 54, and the initial calibration is performed. In FIG. 7A, a waveform C1 indicates the intensity of the laser beam detected when the pinhole sensor 56 is driven in one direction (outward) with respect to the initial focal position F0, and a waveform C2 indicates the intensity of the pinhole sensor 56. It shows the intensity of the laser beam detected when driving in the other direction (return path). FIG. 7B shows a waveform C3 for one cycle obtained by combining the waveforms C1 and C2 detected as described above.
Is shown. As can be seen from the waveform C3, when the spread angle of the laser beam emitted from the laser light source 1 is normal (initial state), the intensity distribution of the laser beam is detected as a periodic function for two periods.

【0048】その後、レーザ光源1から出射するレーザ
ビームの広がり角が変化し、図8(A)に示すように、
初期焦点位置F0より手前で焦点が合っている場合に
は、ピンホールセンサ56を初期焦点位置F0の前後に
1方向(右から左)に駆動したときに検出される強度波
形はC4のようになる。また、他方向(左から右)に駆
動したときに検出される強度波形はC5のようになる。
図8(B)は、上記のように検出された波形C4とC5
を合成した1サイクル分の波形C6を示す。波形C6か
ら分かるように、レーザ光源1から出射するレーザビー
ムの広がり角が正常な状態からずれている場合には、図
7(B)に示すような2周期分の波形C3は得られず、
図8(B)のような波形C6となる。
Thereafter, the divergence angle of the laser beam emitted from the laser light source 1 changes, and as shown in FIG.
When the focus is in focus before the initial focus position F0, the intensity waveform detected when the pinhole sensor 56 is driven in one direction (from right to left) before and after the initial focus position F0 is indicated by C4. Become. Further, the intensity waveform detected when driving in the other direction (from left to right) is as indicated by C5.
FIG. 8B shows waveforms C4 and C5 detected as described above.
Shows a waveform C6 for one cycle in which is synthesized. As can be seen from the waveform C6, when the spread angle of the laser beam emitted from the laser light source 1 deviates from the normal state, the waveform C3 for two cycles as shown in FIG.
A waveform C6 as shown in FIG.

【0049】そこで、レンズ54の初期焦点位置F0と
実際に計測した焦点位置Fとの差を求める。また、レン
ズ54の焦点Fが初期焦点位置F0に位置するように、
すなわち、以下の条件式(21)を満たすように、演算
処理ユニット28によって、リレー系2,7、シリンダ
ーズーム4、ズームエキスパンダ10の調整量を算出す
る。そして、演算処理ユニット28の出力データに基づ
き、制御装置29により、駆動系36,32,34,3
0を介してリレー系2,7、シリンダーズームレンズ
4、ズームエキスパンダ10を駆動調整を行う。
Therefore, a difference between the initial focal position F0 of the lens 54 and the actually measured focal position F is obtained. Also, the focal point F of the lens 54 is located at the initial focal position F0.
That is, the arithmetic processing unit 28 calculates the adjustment amounts of the relay systems 2, 7, the cylinder zoom 4, and the zoom expander 10 so as to satisfy the following conditional expression (21). Then, based on the output data of the arithmetic processing unit 28, the control system 29 controls the driving systems 36, 32, 34, 3
Drive adjustment of the relay systems 2 and 7, the cylinder zoom lens 4, and the zoom expander 10 is performed via 0.

【0050】 |F−F0| → 0 ・・・・(21)| F−F0 | → 0 (21)

【0051】次に、広がり角・出射方向モニタ14によ
るビーム出射方向の検出及び補正手順について、図6に
加え図9を参照して説明する。ビーム出射方向の検出系
は、ミラー51の後方に配置されたピンホール55及び
集光レンズ53と、レンズ53の焦点位置に配置された
4分割センサ57とから構成されている。図9に示すよ
うに、4分割センサ57は4つの受光部80,82,8
4,86から構成され、これらの受光部80,82,8
4,86において検出される光量の割合によって、レー
ザビーム85の出射方向を検出するようになっている。
Next, the procedure for detecting and correcting the beam emission direction by the spread angle / emission direction monitor 14 will be described with reference to FIG. 9 in addition to FIG. The beam emission direction detection system includes a pinhole 55 and a condenser lens 53 disposed behind the mirror 51, and a four-division sensor 57 disposed at the focal position of the lens 53. As shown in FIG. 9, the four-divided sensor 57 includes four light receiving sections 80, 82, 8
4, 86, and these light receiving sections 80, 82, 8
The emission direction of the laser beam 85 is detected based on the ratio of the amount of light detected in the light sources 4 and 86.

【0052】予め、露光装置本体の光軸の調整直後に、
4分割センサ57の各受光部80,82,84,86の
出力が互いに等しくなるような位置B0に当該センサ5
7を配置して初期キャリブレーションを行う。この位置
B0を初期値として、光源のエキシマレーザ1を使い始
めた後も、常時4分割センサ57によってレーザビーム
85の位置Bを検出すると共に、初期位置B0との差を
求める。そして、以下の条件式(22)を満たすように
照明系のミラー3,5,8,の角度を調整する。
Immediately after adjusting the optical axis of the exposure apparatus body,
The sensor 5 is located at a position B0 where the outputs of the light receiving sections 80, 82, 84, 86 of the four-divided sensor 57 are equal to each other.
7 for initial calibration. Even when the excimer laser 1 as a light source is started using the position B0 as an initial value, the position B of the laser beam 85 is always detected by the four-divided sensor 57, and a difference from the initial position B0 is obtained. Then, the angles of the mirrors 3, 5, 8 of the illumination system are adjusted so as to satisfy the following conditional expression (22).

【0053】 |B−B0| → 0 ・・・・(22)| B−B0 | → 0 (22)

【0054】すなわち、演算処理ユニット28が、4分
割センサ57(モニタ13)からの信号に基づいて、ミ
ラー3,5,8の調整角度を算出し、算出されたデータ
を制御装置29に供給する。制御装置29は、演算処理
ユニット28からのデータに基づいて、駆動系35,3
3,31を介して、ミラー3,5,8の駆動制御を行
う。
That is, the arithmetic processing unit 28 calculates the adjustment angles of the mirrors 3, 5, and 8 based on the signal from the four-divided sensor 57 (monitor 13), and supplies the calculated data to the control device 29. . The control device 29 controls the driving systems 35, 3 based on the data from the arithmetic processing unit 28.
Drive control of the mirrors 3, 5, 8 is performed via 3, 31.

【0055】以上の説明では、レーザビームの性能検出
及び補正について、レーザビームの出射位置、大きさ、
広がり角、出射方向の順で説明したが、実際には、最初
にビームの広がり角と出射方向を補正し、その後、ビー
ムの位置及び大きさの補正を行う。なお、照明光学系内
のリレー系2,7、シリンダーズームレンズ4、ズーム
エキスパンダ10、ミラー3,5,8の位置を移動させ
たり、角度を変えることは、ビームの各性能(出射位
置,大きさ,広がり角,出射方向)と一対一に対応して
いるわけではないため、それぞれを理想の状態に一度の
操作で追い込むことは難しい。一度の操作で所定の性能
に追い込めない場合には、各々の補正を交互に繰り返
す。
In the above description, regarding the detection and correction of the performance of the laser beam, the emission position, size,
Although the description has been given in the order of the divergence angle and the emission direction, actually, the divergence angle and the emission direction of the beam are corrected first, and then the position and size of the beam are corrected. It is to be noted that moving or changing the position of the relay systems 2, 7 in the illumination optical system, the cylinder zoom lens 4, the zoom expander 10, and the mirrors 3, 5, 8 changes the performance of the beam (the emission position, (Size, divergence angle, emission direction) does not correspond one-to-one, and it is difficult to drive each to the ideal state by one operation. If it is not possible to achieve the predetermined performance by one operation, each correction is repeated alternately.

【0056】以上説明したように、本実施例において
は、出射位置・大きさモニタ13及び広がり角・出射方
向モニタ14によって、ArFエキシマレーザ1の電極
の磨耗などによるビームの性能を計測し、補正している
ため、第1フライアイレンズ16に常に正常な状態のレ
ーザビームが入射する。このため、感光基板26上での
照度均一性が確保されるとともに、十分な照度を得るこ
とができる。また、露光装置の照明系内で共役をとる位
置が安定し、テレセントリック系のずれを生じることが
ない。
As described above, in the present embodiment, the emission position / size monitor 13 and the spread angle / emission direction monitor 14 measure and correct the beam performance due to wear of the electrodes of the ArF excimer laser 1 and the like. Therefore, the laser beam in a normal state always enters the first fly-eye lens 16. Therefore, uniformity of illuminance on the photosensitive substrate 26 is secured, and sufficient illuminance can be obtained. In addition, the conjugate position in the illumination system of the exposure apparatus is stabilized, and the telecentric system does not shift.

【0057】図10は、上記実施例の一部を改良した本
発明の他の実施例の要部の構成を示す。上記実施例にお
いては、計測系(射出位置・大きさモニタ13,広がり
角・射出方向モニタ14)において、ミラー11の透過
光を利用しているが、本実施例においては、レーザビー
ムの光路の中に光路変換ミラー88を挿入し、露光用の
光路と計測用の光路を切り替えて計測を行うようになっ
ている。この場合、露光装置がレーザ光源1を使用して
いない時、すなわち、レーザ光源1がレーザ自身の出力
ビームのエネルギーやスペクトル幅を確認するための発
振を行っているセルフロックモードの時に、ビームの出
射位置,大きさ,広がり角,出射方向をそれぞれ計測
し、補正する。これにより、露光装置のスループットを
下げることなく、高い信頼でレーザビーム性能を維持す
ることができる。本実施例のように、露光用の光路と計
測用の光路を切り替えて使用する場合には、計測系の光
路に大エネルギーの光が入ってしまうことがあるため、
計測系の光学素子の寿命を延ばすため、計測系の光路の
途中にNDフィルター90、或いはメッシュフィルター
といった減光手段を配置する。
FIG. 10 shows a configuration of a main part of another embodiment of the present invention in which a part of the above embodiment is improved. In the above embodiment, the transmitted light of the mirror 11 is used in the measurement system (the emission position / size monitor 13, the divergence angle / the emission direction monitor 14), but in this embodiment, the optical path of the laser beam is An optical path conversion mirror 88 is inserted thereinto, and the measurement is performed by switching the optical path for exposure and the optical path for measurement. In this case, when the exposure apparatus does not use the laser light source 1, that is, in the self-lock mode in which the laser light source 1 oscillates to confirm the energy and the spectrum width of the output beam of the laser itself, the beam is emitted. The emission position, size, spread angle, and emission direction are each measured and corrected. This makes it possible to maintain the laser beam performance with high reliability without lowering the throughput of the exposure apparatus. In the case of switching and using the optical path for exposure and the optical path for measurement as in the present embodiment, since high-energy light may enter the optical path of the measurement system,
In order to extend the life of the optical element of the measurement system, a light reduction unit such as an ND filter 90 or a mesh filter is arranged in the optical path of the measurement system.

【0058】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、ビームの大きさおよび位置を検出するモニタ1
3には、2分割センサ(A,B,R,L)を用いている
が、全面にCCD素子を配置した構成のセンサを用いて
も良い。CCD素子を用いることにより、分解能が向上
し、ビーム全体の形状が把握できる等、ビーム形状に関
する詳細な変化を検出することができる。また、上記実
施例では、静止露光タイプの露光装置を念頭にして説明
したが、本発明は、走査型(スキャンタイプ)の露光装
置に適用できることは言うまでもない。また、光源とし
ては、ArFエキシマレーザの他に、KrFエキシマレ
ーザでも、大出力を取り出すために電極の消耗が激しく
なったときは、本発明の採用が有効になる。また、固体
レーザあるいはYAGレーザの高調波を使う装置で高調
波を作り出すための光学素子が経時変化したり、使用パ
ルス数によって変化するような場合にも本発明は有効で
ある。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and does not depart from the gist of the technical idea of the present invention shown in the claims. Various changes are possible within the scope.
For example, a monitor 1 for detecting the size and position of a beam
For 3, a two-divided sensor (A, B, R, L) is used, but a sensor having a configuration in which a CCD element is arranged on the entire surface may be used. By using the CCD element, it is possible to detect a detailed change in the beam shape, for example, the resolution is improved and the shape of the entire beam can be grasped. In the above embodiment, the description has been made with the exposure apparatus of the static exposure type in mind. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a scanning type exposure apparatus. In addition to an ArF excimer laser as a light source, a KrF excimer laser can be used when the electrodes become intense to take out a large output, and the use of the present invention is effective. The present invention is also effective in a case where an optical element for generating harmonics changes with time or changes with the number of pulses used in a device using harmonics of a solid-state laser or a YAG laser.

【0059】[0059]

【効果】以上説明したように、本発明によれば、レーザ
ビームの性能(ビーム品質)を常に良好な状態に保つこ
とができるという効果がある。また、これにより、常に
良好な照明状態で露光作業を行い得ることになる。
As described above, according to the present invention, there is an effect that the performance (beam quality) of a laser beam can always be kept in a good state. In addition, this makes it possible to always perform the exposure operation in a good illumination state.

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

【図1】図1は、本発明の実施例にかかる露光装置の構
成を照明系を中心に示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, focusing on an illumination system.

【図2】図2は、実施例の制御系の構成を示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control system according to the embodiment;

【図3】図3(A),(B)は、実施例の要部の構成を
示す説明図及び平面図である。
FIGS. 3A and 3B are an explanatory diagram and a plan view showing a configuration of a main part of the embodiment.

【図4】図4は、実施例の作用を説明するための説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図5】図5は、実施例の作用を説明するための説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the embodiment;

【図6】図6は、実施例の要部の構成を示す概念図であ
る。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of a main part of the embodiment.

【図7】図7(A),(B)は、実施例の動作及び作用
を示す説明図である。
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams showing the operation and operation of the embodiment.

【図8】図8(A),(B)は、実施例の動作及び作用
を示す説明図である。
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams showing the operation and operation of the embodiment.

【図9】図9は、実施例の要部の構成を示す概念図であ
る。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a configuration of a main part of the embodiment.

【図10】図10は、本発明の他の実施例の構成を示す
概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ArFエキシマレーザ光源 2,7・・・リレーレンズ 3,5,8,11・・・ミラー 4・・・シリンダズームレンズ 6・・・エネルギーモニタ 10・・・ズームエキスパンダ 16,17・・・フライアイレンズ 13・・・出射位置・大きさモニタ 14・・・広がり角・出射方向モニタ 24・・・レチクル 25・・・投影レンズ 26・・・感光基板 28・・・演算処理ユニット 29・・・制御装置 30〜36・・・駆動系 53,54・・・集光レンズ 55・・・ピンホール 56・・・ピンホールセンサ 57・・・4分割センサ 88・・・光路切換ミラー 90・・・NDフィルター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... ArF excimer laser light source 2,7 ... Relay lens 3,5,8,11 ... Mirror 4 ... Cylinder zoom lens 6 ... Energy monitor 10 ... Zoom expander 16,17 ... Fly eye lens 13 ... Outgoing position / size monitor 14 ... Spread angle / outgoing direction monitor 24 ... Reticle 25 ... Projection lens 26 ... Photosensitive substrate 28 ... Calculation processing unit 29 ... Control device 30-36 ... Drive system 53,54 ... Condenser lens 55 ... Pinhole 56 ... Pinhole sensor 57 ... 4 split sensor 88 ... Optical path switching mirror 90 ... ND filter

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 516D H01S 3/223 E Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location H01L 21/30 516D H01S 3/223 E

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光源から出射したレーザビームの性
能を検出する検出手段と;前記検出の結果に基づき、前
記レーザビームの正常時の性能に対する前記検出された
性能の誤差量を算出する演算手段と;前記算出された誤
差量に基づいて、前記レーザビームの性能を補正する補
正手段とを備えたことを特徴とするビーム制御装置。
1. A detecting means for detecting a performance of a laser beam emitted from a laser light source; and an arithmetic means for calculating an error amount of the detected performance with respect to a normal performance of the laser beam based on a result of the detection. And a correcting means for correcting the performance of the laser beam based on the calculated error amount.
【請求項2】前記検出手段は前記性能として、前記レー
ザ光源から出射するレーザビームの出射位置,ビームの
大きさ,広がり角及び出射方向の内の少なくとも1つを
検出することを特徴とする請求項1に記載のビーム制御
装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said detecting means detects at least one of an emission position, a beam size, a spread angle, and an emission direction of a laser beam emitted from said laser light source as said performance. Item 2. The beam control device according to item 1.
【請求項3】レーザ光源から出射したレーザビームを所
定パターンが形成されたマスクに照射し、前記パターン
の像を感光基板上に転写する露光装置において、 前記レーザ光源から出射したレーザビームの性能を検出
する検出手段と;前記検出の結果に基づき、前記レーザ
ビームの正常時の性能に対する前記検出された性能の誤
差量を算出する演算手段と;前記算出された誤差量に基
づいて、前記レーザビームの性能を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする露光装置。
3. An exposure apparatus for irradiating a laser beam emitted from a laser light source onto a mask having a predetermined pattern formed thereon and transferring an image of the pattern onto a photosensitive substrate, wherein the performance of the laser beam emitted from the laser light source is measured. Detecting means for detecting; calculating means for calculating an error amount of the detected performance with respect to normal performance of the laser beam based on a result of the detection; and the laser beam based on the calculated error amount An exposure apparatus comprising: a correction unit configured to correct the performance of the exposure apparatus.
【請求項4】前記レーザ光源の性能を監視する検査モー
ド中に、前記マスクに向かうレーザビームを前記検出手
段に導くための光路切換手段を更に備えたことを特徴と
する請求項3に記載の露光装置。
4. The apparatus according to claim 3, further comprising an optical path switching means for guiding a laser beam directed to said mask to said detection means during an inspection mode for monitoring the performance of said laser light source. Exposure equipment.
【請求項5】前記検出手段と前記光路切換手段の間に、
前記レーザビームのエネルギーを減衰させる減衰手段を
更に備えたことを特徴とする請求項4に記載の露光装
置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein said detecting means and said optical path switching means include:
5. The exposure apparatus according to claim 4, further comprising an attenuation unit that attenuates the energy of the laser beam.
【請求項6】前記検出手段は前記性能として、前記レー
ザ光源から射出されるレーザビームの出射位置,ビーム
の大きさ,広がり角及び射出方向の内の少なくとも1つ
を検出することを特徴とする請求項3,4又は5に記載
の露光装置。
6. The detecting means detects at least one of an emission position, a beam size, a spread angle, and an emission direction of a laser beam emitted from the laser light source as the performance. An exposure apparatus according to claim 3, 4 or 5.
【請求項7】前記レーザ光源は、ArFエキシマレーザ
であることを特徴とする請求項3,4,5又は6に記載
の露光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 3, wherein said laser light source is an ArF excimer laser.
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