KR102206972B1 - Scanning exposure device and article manufacturing method - Google Patents

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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

주사 노광 장치는, 주사 방향을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포를 기판 상에 형성하는 노광광에 의해 해당 기판을 노광한다. 주사 노광 장치는, 상기 사다리꼴 형상에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선의 결상 위치 오차를 검출하는 검출부를 구비한다.The scanning exposure apparatus exposes the substrate by exposure light for forming a light intensity distribution having a trapezoidal shape along the scanning direction on the substrate. The scanning exposure apparatus includes a detection unit that detects an image-forming position error of light rays constituting an inclined portion in the trapezoidal shape.

Figure R1020170063872
Figure R1020170063872

Description

주사 노광 장치 및 물품 제조 방법 {SCANNING EXPOSURE DEVICE AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}Scanning exposure apparatus and article manufacturing method {SCANNING EXPOSURE DEVICE AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 주사 노광 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scanning exposure apparatus and a method for manufacturing an article.

반도체 디바이스 및 디스플레이 디바이스 등의 디바이스의 제조 공정에 있어서, 원판 및 기판을 주사하면서 기판을 노광하는 주사 노광 장치가 사용될 수 있다. 주사 노광 장치에서는, 원판 및 기판의 주사 방향에 직교하는 방향으로 가늘고 긴 형상(예를 들어, 직사각형 형상)의 단면 형상을 갖는 노광광에 대하여 원판 및 기판이 주사된다. 노광광을 발생시키는 광원으로서 펄스광을 발생시키는 광원이 사용되는 경우, 노광량 불균일을 저감하기 위해, 주사 방향을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포를 기판 상에 형성할 필요가 있다. 그를 위해, 원판과 공액인 면으로부터 약간 어긋난 위치에 차광 부재가 배치될 수 있다. 이 차광 부재에 의해, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분이 형성된다. 여기서, 경사 부분이란, 사다리꼴의 다리(상부 바닥 및 하부 바닥 이외의 2개의 변)를 빗변으로 하고, 해당 사다리꼴의 하부 바닥의 일부를 이웃변으로 하는 직각 삼각형을 의미한다.In the manufacturing process of devices such as semiconductor devices and display devices, a scanning exposure apparatus that exposes a substrate while scanning an original plate and a substrate can be used. In the scanning exposure apparatus, the original plate and the substrate are scanned with respect to exposure light having a cross-sectional shape of an elongated shape (for example, a rectangular shape) in a direction orthogonal to the scanning direction of the original plate and the substrate. When a light source for generating pulsed light is used as a light source for generating exposure light, it is necessary to form a light intensity distribution having a trapezoidal shape along the scanning direction on the substrate in order to reduce the exposure amount unevenness. For that purpose, the light blocking member may be disposed at a position slightly shifted from the surface that is conjugated with the original plate. The inclined portion in the light intensity distribution of a trapezoidal shape is formed by this light blocking member. Here, the inclined part means a right-angled triangle in which a trapezoidal leg (two sides other than the upper floor and the lower floor) is a hypotenuse, and a part of the lower floor of the trapezoid is a neighboring side.

일본 특허 공개 제2011-40716호 공보에는, 마스크와 공액인 면의 근방에 차광 부재를 배치하고, 이 차광 부재의 위치를 변경함으로써 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 빗변에 대응하는 부분(경사 부분)의 폭을 변화시키는 것이 기재되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2011-40716호 공보에는, 제조해야 할 디바이스의 패턴에 따라 경사 부분의 폭을 변경하는 것이 기재되어 있다. 일본 특허 공개 제2011-29672호 공보에는, 주사 방향에 있어서의 조도 분포를 계측하고, 계측 결과에 따라 개구 조리개의 위치를 조정하는 것이 기재되어 있다. 일본 특허 공개 제2010-21211호 공보에는, 광 강도 분포의 형상에 따라, 기판이 주사 방향으로 단위량의 이동을 하는 동안에 기판이 수광하는 펄스수와 노광량 오차(노광 불균일)의 관계를 연산하고, 노광 불균일의 크기와 기울기가 역치 이하가 되도록 수광 펄스수를 제어하는 방법이 개시되어 있다.In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-40716, a light-shielding member is disposed in the vicinity of a surface that is conjugated with a mask, and the position of the light-shielding member is changed, so that a portion corresponding to the hypotenuse in the trapezoidal light intensity distribution (inclined portion Changing the width of) is described. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2011-40716 discloses changing the width of the inclined portion according to the pattern of the device to be manufactured. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-29672 describes measuring the illuminance distribution in the scanning direction and adjusting the position of the aperture stop according to the measurement result. In Japanese Patent Laid-Open No. 2010-21211, according to the shape of the light intensity distribution, the relationship between the number of pulses received by the substrate and the exposure amount error (exposure non-uniformity) while the substrate moves by a unit amount in the scanning direction is calculated, Disclosed is a method of controlling the number of light-receiving pulses so that the magnitude and slope of the exposure non-uniformity are less than or equal to a threshold.

사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선은, 광축에 대하여 비대칭성을 가지므로, 기판에 형성되는 패턴의 위치 어긋남을 발생시킬 수 있다. 종래에는, 단순히, 제조해야 할 디바이스의 패턴에 따라 경사 부분의 폭이 변경되고 있었던 것에 지나지 않는다. 그러나, 이러한 방법에서는, 몇 번이고 시험적으로 노광을 반복함으로써 경사 부분의 폭을 최적화할 필요가 있다.Since the light rays constituting the inclined portion in the trapezoidal light intensity distribution have asymmetry with respect to the optical axis, a positional shift of the pattern formed on the substrate can be caused. Conventionally, the width of the inclined portion was simply changed according to the pattern of the device to be manufactured. However, in this method, it is necessary to optimize the width of the inclined portion by repeating the exposure experimentally several times.

본 발명은, 기판에 형성되는 패턴의 위치 어긋남을 예측하기 위한 유리한 기술을 제공한다.The present invention provides an advantageous technique for predicting a positional shift of a pattern formed on a substrate.

본 발명의 하나의 측면은, 주사 방향을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포를 기판 상에 형성하는 노광광에 의해 해당 기판을 노광하는 주사 노광 장치에 관한 것이며, 상기 주사 노광 장치는, 상기 사다리꼴 형상에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선의 결상 위치 오차를 검출하는 검출부를 구비한다.One aspect of the present invention relates to a scanning exposure apparatus for exposing a corresponding substrate by exposure light for forming a light intensity distribution having a trapezoidal shape along the scanning direction on the substrate, wherein the scanning exposure apparatus comprises: A detection unit for detecting an image-forming position error of light rays constituting an inclined portion in a trapezoidal shape is provided.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 주사 노광 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 원판이 노광광에 의해 조명되고 있는 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 폭을 결정하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 링형의 노광광을 광 검출기로 검출할 때의 결상 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 동공면 강도 분포를 계측할 때의 주사 노광 장치를 도시하는 도면이다.
도 6은 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 폭이 큰 경우의 결상 위치 오차를 설명하는 도면이다.
도 7은 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 폭이 작은 경우의 결상 위치 오차를 설명하는 도면이다.
도 8은 1회의 펄스광의 조사에 의한 노광량 분포를 도시하는 도면이다.
도 9는 사다리꼴 형상의 광 강도 분포를 예시하는 도면이다.
도 10은 수광 펄스수와 노광량 오차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 폭의 계측을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태의 주사 노광 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 13은 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 폭을 변경하는 원리를 도시하는 도면이다.
도 14는 노광량 오차, 조사 펄스수 및 요구 정밀도의 관계를 설명하는 도면이다.
도 15는 사중극 형상의 조명 모드를 설명하는 도면이다.
도 16은 사다리꼴 형상의 광 강도 분포와 동공면 광 강도 분포의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 광량 무게 중심의 치우침(텔레센트릭 특성)과 결상 위치 오차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 폭과 결상 위치 오차의 관계를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a configuration of a scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a state in which an original plate is illuminated by exposure light.
3 is a diagram showing a method of determining the width of an inclined portion in a trapezoidal light intensity distribution.
Fig. 4 is a diagram showing an image forming state when a ring-shaped exposure light is detected with an optical detector.
Fig. 5 is a diagram showing a scanning exposure apparatus when measuring a pupil plane intensity distribution.
6 is a diagram for explaining an image-forming position error when the width of an inclined portion is large in a trapezoidal light intensity distribution.
7 is a diagram for explaining an image-forming position error when the width of an inclined portion in a trapezoidal light intensity distribution is small.
Fig. 8 is a diagram showing a distribution of an exposure amount by irradiation of pulsed light once.
9 is a diagram illustrating a trapezoidal light intensity distribution.
10 is a diagram showing the relationship between the number of received pulses and an exposure amount error.
11 is a diagram illustrating measurement of the width of an inclined portion in a trapezoidal light intensity distribution.
12 is a diagram for explaining the operation of the scanning exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
Fig. 13 is a diagram showing a principle of changing the width of an inclined portion in a trapezoidal light intensity distribution.
14 is a diagram for explaining the relationship between the exposure amount error, the number of irradiation pulses, and the required accuracy.
15 is a diagram illustrating a quadrupole-shaped illumination mode.
Fig. 16 is a diagram showing a relationship between a trapezoidal light intensity distribution and a pupil plane light intensity distribution.
Fig. 17 is a diagram showing the relationship between the light intensity and the center of gravity bias (telecentric characteristic) and an image-forming position error.
18 is a diagram showing the relationship between the width of an inclined portion and an image-forming position error in a trapezoidal light intensity distribution.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

도 1에는, 본 발명의 일 실시 형태의 주사 노광 장치(SS)의 구성이 도시되어 있다. 주사 노광 장치(SS)는, 주사 방향(Y 방향)을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포를 기판 상에 형성하는 노광광에 의해 해당 기판을 노광한다. 주사 노광 장치(SS)는, 원판(113) 상 및 기판(115) 상에서 슬릿 형상을 갖는 노광광에 대하여 원판(113) 및 기판(115)을 주사하고, 원판(113)을 통하여 기판(115)의 각 샷 영역을 노광한다. 펄스 레이저 광원(101)은, 예를 들어 KrF 등의 가스로부터 원자외 영역의 파장 248nm의 노광광을 발생시킨다. 펄스 레이저 광원(101)의 가스 교환 동작, 혹은 파장 안정화를 위한 동작, 방전 인가 전압 등은, 레이저 제어 장치(102)에 의해 제어된다. 레이저 제어 장치(102)는, 예를 들어 주 제어 장치(103)로부터의 명령에 따라 펄스 레이저 광원(101)을 제어하도록 구성될 수 있다.Fig. 1 shows a configuration of a scanning exposure apparatus SS according to an embodiment of the present invention. The scanning exposure apparatus SS exposes the substrate by exposure light in which a light intensity distribution having a trapezoidal shape along the scanning direction (Y direction) is formed on the substrate. The scanning exposure apparatus SS scans the original plate 113 and the substrate 115 with respect to exposure light having a slit shape on the original plate 113 and on the substrate 115, and the substrate 115 through the original plate 113 Each shot area of is exposed. The pulsed laser light source 101 generates exposure light having a wavelength of 248 nm in an extra-far region from a gas such as KrF, for example. The gas exchange operation of the pulsed laser light source 101, an operation for stabilizing a wavelength, a discharge applied voltage, and the like are controlled by the laser control device 102. The laser control device 102 can be configured to control the pulsed laser light source 101 according to an instruction from the main control device 103, for example.

펄스 레이저 광원(101)으로부터 사출된 노광광은, 조명 광학계(104)의 정형 광학계(도시하지 않음)를 통하여 소정의 형상(원 형상, 링 형상, 4중극 형상, 2중극 형상 등)으로 정형된 후, 인테그레이터 렌즈(105)에 입사한다. 이 노광광에 의해, 인테그레이터 렌즈(105)의 사출면에 복수의 2차 광원이 형성된다. 콘덴서 렌즈(107)는 원판(레티클)(113)의 조도 분포를 변경하는 기능을 가질 수 있다. 콘덴서 렌즈(107)는, 개구폭을 변경하는 것이 가능한 가변 슬릿 기구(110)에 대하여 인테그레이터 렌즈(105)의 사출면(2차 광원)으로부터의 노광광에 의해 가변 슬릿 기구(110)를 조명한다. 가변 슬릿 기구(110)는, 원판면(RP) 또는 결상면(WP)과 공액인 면인 공액면(MB)에 배치되어 있다. 개구 조리개(106)의 개구부는, 조명 광학계의 개구수(NA)를 규정한다. 개구 조리개(106)의 개구부는 거의 원형일 수 있다. 조명계 제어 장치(108)에 의해 개구 조리개(106)의 개구부의 직경, 즉 조명 광학계의 개구수(NA)가 설정된다. 조명계 제어 장치(108)는, 조명 광학계(104)의 개구 조리개(106)의 개구부를 제어함으로써, σ값을 설정할 수 있게 된다.The exposure light emitted from the pulsed laser light source 101 is shaped into a predetermined shape (circular shape, ring shape, quadrupole shape, double pole shape, etc.) through a fixed optical system (not shown) of the illumination optical system 104. Then, it enters into the integrator lens 105. By this exposure light, a plurality of secondary light sources are formed on the exit surface of the integrator lens 105. The condenser lens 107 may have a function of changing the illuminance distribution of the original plate (reticle) 113. The condenser lens 107 applies the variable slit mechanism 110 by exposure light from the exit surface (secondary light source) of the integrator lens 105 with respect to the variable slit mechanism 110 capable of changing the aperture width. Illuminate. The variable slit mechanism 110 is disposed on a conjugated surface MB that is a surface that is conjugated with the original plate surface RP or the imaging surface WP. The opening of the aperture stop 106 defines the numerical aperture (NA) of the illumination optical system. The opening of the aperture stop 106 may be substantially circular. The illumination system control device 108 sets the diameter of the opening of the aperture stop 106, that is, the numerical aperture NA of the illumination optical system. The illumination system control device 108 can set the? Value by controlling the opening of the aperture stop 106 of the illumination optical system 104.

조명 광학계(104)의 광로 상에는 하프 미러(111)가 배치되고, 원판(113)을 조명하는 노광광의 일부가 하프 미러(111)에 의해 반사되어 취출된다. 하프 미러(111)의 반사광의 광로 상에는 포토 광 검출기(109)가 배치되고, 포토 센서(109)는, 노광광의 강도(노광 에너지양)에 대응하는 출력을 발생시킨다. 포토 센서(109)의 출력은, 펄스 레이저 광원(101)의 펄스 발광마다 적분을 행하는 적분 회로(도시하지 않음)에 의해 1펄스당 노광 에너지양으로 변환되어, 조명계 제어 장치(108)를 통하여 주 제어 장치(103)에 제공된다.The half mirror 111 is disposed on the optical path of the illumination optical system 104, and a part of the exposure light that illuminates the original plate 113 is reflected by the half mirror 111 and extracted. A photo photodetector 109 is disposed on the optical path of the reflected light of the half mirror 111, and the photo sensor 109 generates an output corresponding to the intensity of the exposure light (amount of exposure energy). The output of the photosensor 109 is converted into the amount of exposure energy per pulse by an integrating circuit (not shown) that integrates every pulsed light emission of the pulsed laser light source 101, and is converted into the amount of exposure energy per pulse. It is provided in the control device 103.

원판(113)에는, 반도체 소자의 회로 패턴에 대응한 패턴이 형성되어 있고, 조명 광학계(104)로부터 조명된다. 2차원 방향의 가변 블레이드(112)는, 광축(LA)에 직교하는 면 내에 가동인 복수의 차광 부재를 갖고, 이들의 위치를 조정함으로써 원판(113)의 패턴 영역에 대한 노광광의 조사 영역을 임의로 설정하는 것을 가능하게 하고 있다. 도 2에는, 원판(113)이 노광광(203)에 의해 조명되고 있는 상태가 도시되어 있다. 가변 슬릿 기구(110) 및 가변 블레이드(112)에 의해 형성된 슬릿 형상의 노광광(조명광)(203)이, 사선으로 나타나는 패턴 영역(202)의 일부를 조명한다. 가변 슬릿 기구(110)는, 공액면(MB)의 근방에 배치된 한 쌍의 차광 부재를 갖고, 해당 한 쌍의 차광 부재의 간격인 개구폭을 변경하는 기능을 갖고 있다. 개구폭을 제어함으로써 조명광(203)의 비주사 방향(긴 변)에 있어서의 노광량 분포가 제어된다. 가변 슬릿 기구(110)는, 공액면(MB)의 근방 위치에 있어서, 당해 위치에 있어서의 광축(LA)을 따른 방향으로 한 쌍의 차광 부재를 이동시키는 기구를 갖는다. 한 쌍의 차광 부재를 공액면(MB)으로부터 멀리 떨어지게 함으로써, 노광광(203)은, 주사 방향(Y 방향)을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포를 기판(115) 상에 형성한다. 공액면(MB)과 한 쌍의 차광 부재의 거리를 변경함으로써, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 주사 방향에 있어서의 폭을 변경할 수 있다. 따라서, 가변 슬릿 기구(110)는, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 주사 방향에 있어서의 폭을 변경하는 변경 기구로서 이해할 수 있다.A pattern corresponding to a circuit pattern of a semiconductor element is formed on the original plate 113 and is illuminated from the illumination optical system 104. The variable blade 112 in the two-dimensional direction has a plurality of movable light blocking members in a plane orthogonal to the optical axis LA, and by adjusting their positions, an irradiation area of exposure light to the pattern area of the original plate 113 is arbitrarily selected. It is making it possible to set. In FIG. 2, a state in which the original plate 113 is illuminated by the exposure light 203 is shown. The slit-shaped exposure light (illumination light) 203 formed by the variable slit mechanism 110 and the variable blade 112 illuminates a part of the pattern region 202 indicated by an oblique line. The variable slit mechanism 110 has a pair of light-shielding members arranged in the vicinity of the conjugated surface MB, and has a function of changing an opening width, which is an interval between the pair of light-shielding members. By controlling the aperture width, the distribution of the exposure amount in the non-scanning direction (long side) of the illumination light 203 is controlled. The variable slit mechanism 110 has a mechanism for moving a pair of light shielding members in a direction along the optical axis LA at the position in the vicinity of the conjugated surface MB. By making the pair of light shielding members away from the conjugated surface MB, the exposure light 203 forms a light intensity distribution having a trapezoidal shape along the scanning direction (Y direction) on the substrate 115. By changing the distance between the conjugated surface MB and the pair of light blocking members, the width of the inclined portion in the trapezoidal light intensity distribution in the scanning direction can be changed. Therefore, the variable slit mechanism 110 can be understood as a changing mechanism that changes the width in the scanning direction of the inclined portion in the trapezoidal light intensity distribution.

투영 광학계(114)는, 포토레지스트가 도포된 기판(115) 상에 패턴 영역(202)의 일부를 축소 배율 β(β는 예를 들어 1/4)로 축소 투영한다. 이 상태에서, 원판 스테이지(123) 및 기판 스테이지(116)가 노광광(203)에 대하여, 투영 광학계(114)의 축소 비율 β와 동일한 속도 비율로 서로 역방향(Y: 주사 방향)으로 주사시킨다. 또한, 펄스 레이저 광원(101)은 펄스 발광을 반복한다. 그 결과, 원판(113)의 패턴 영역(202)의 전역이 기판(115) 상의 샷 영역(샷 영역은, 하나 또는 복수의 칩 영역을 포함함)에 전사된다. 또한, 도 2에 있어서, 투영 광학계(114)의 광축에 평행인 축을 Z축이라고 하였을 때, 그것에 직교하고, 또한 서로 직교하는 2축 중, 노광 중에 기판(115) 또는 후술하는 기판 스테이지(116)를 주사시키는 방향인 주사 방향에 평행인 축을 Y축, 나머지 축을 X축으로 하고 있다.The projection optical system 114 reduces and projects a part of the pattern region 202 on the substrate 115 to which the photoresist is applied at a reduction magnification β (β is, for example, 1/4). In this state, the original stage 123 and the substrate stage 116 scan the exposure light 203 in opposite directions (Y: scanning direction) with respect to the exposure light 203 at the same speed ratio as the reduction ratio β of the projection optical system 114. Further, the pulsed laser light source 101 repeats pulsed light emission. As a result, the entire pattern area 202 of the original plate 113 is transferred to the shot area (the shot area includes one or more chip areas) on the substrate 115. In Fig. 2, when the axis parallel to the optical axis of the projection optical system 114 is referred to as the Z axis, among the two axes orthogonal to and orthogonal to each other, the substrate 115 or the substrate stage 116 to be described later. The axis parallel to the scanning direction, which is the direction in which is scanned, is the Y axis, and the other axis is the X axis.

투영 광학계(114)는, 가동식 광학 소자(127)를 갖는다. 가동식 광학 소자(127)는, 투영 광학계(114)의 경통(130)에 의해 보유 지지되어 있고, 구동 기구(128)에 의해 투영 광학계(114)의 광축 방향으로 구동될 수 있다. 구동 기구(128)는, 예를 들어 공기압 또는 압전 소자에 의해 가동식 광학 소자(127)를 구동하도록 구성될 수 있다. 투영 광학계(114)의 광축 방향에 있어서의 가동식 광학 소자(127)의 위치를 조정함으로써 투영 광학계(114)의 투영 배율 및/또는 왜곡 오차를 조정할 수 있다.The projection optical system 114 has a movable optical element 127. The movable optical element 127 is held by the barrel 130 of the projection optical system 114 and can be driven in the direction of the optical axis of the projection optical system 114 by the driving mechanism 128. The drive mechanism 128 may be configured to drive the movable optical element 127 by, for example, pneumatic or piezoelectric elements. The projection magnification and/or distortion error of the projection optical system 114 can be adjusted by adjusting the position of the movable optical element 127 in the optical axis direction of the projection optical system 114.

기판 스테이지(116)는, 기판(115)을 보유 지지하고, 구동 기구(119)에 의해 구동되어, 투영 광학계(114)의 광축 방향(Z 방향) 및 광축 방향에 직교하는 면 내(X-Y면)에서 이동할 수 있다. 기판 스테이지(116)는, 또한 Z축 둘레, X축 둘레, Y축 둘레의 회전에 대해서도 구동될 수 있다. 기판 스테이지(116)에는 이동 거울(117)이 설치되고, 이동 거울(117)의 위치 혹은 변위가 레이저 간섭계(118)에 의해 계측된다. 이에 의해, 기판 스테이지(116)의 X 방향 및 Y 방향의 위치가 검출된다. 주 제어 장치(103)에 의해 제어되는 기판 스테이지 제어 장치(120)는, 레이저 간섭계(118)를 사용하여 검출되는 기판 스테이지(116)의 위치에 기초하여 구동 기구(119)를 제어함으로써, 기판 스테이지(116)의 위치 및 이동을 제어한다. 기판 스테이지(116)에는, 광 검출기(135)가 탑재되어 있다.The substrate stage 116 holds the substrate 115 and is driven by the drive mechanism 119, and is in a plane perpendicular to the optical axis direction (Z direction) and the optical axis direction of the projection optical system 114 (XY plane) You can move from. The substrate stage 116 can also be driven for rotation around the Z axis, around the X axis, and around the Y axis. A moving mirror 117 is installed on the substrate stage 116, and the position or displacement of the moving mirror 117 is measured by a laser interferometer 118. Thereby, the positions of the substrate stage 116 in the X and Y directions are detected. The substrate stage control device 120 controlled by the main control device 103 controls the drive mechanism 119 based on the position of the substrate stage 116 detected using the laser interferometer 118, thereby controlling the substrate stage. Control the position and movement of 116. The photodetector 135 is mounted on the substrate stage 116.

도 3에는, 주사 방향을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분(IP)의 폭을 결정하는 방법이 설명되어 있다. 가변 슬릿 기구(110)의 한 쌍의 차광 부재(110a, 110b)를 광축(LA)을 따른 방향으로 이동시킴으로써 경사 부분(IP)의 폭이 변화한다. 도 3의 (a)에 있어서, 콘덴서 렌즈(107)로부터 사출된 노광광이 한 쌍의 차광 부재(110a, 110b)의 사이의 개구부를 통과하고, 원판면(RP) 또는 결상면(WP)에 공액인 공액면(MB)에, 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포(301)를 형성한다. 도 3의 (a)에서는, 한 쌍의 차광 부재(110a, 110b)는, 공액면(MB)으로부터 거리(s2)의 위치에 배치되어 있다. 콘덴서 렌즈(107)로부터 나온 상측의 광선(302a)은 차광 부재(110a)로 차단되고, 하측의 광선(302b)은 차광 부재(110b)로 차단된다. 도 3의 (b)에는, 도 3의 (a)의 배치에 있어서, 결상면(WP)면에 형성되는 광 강도 분포(304)가 도시되어 있다. 광 강도 분포(304)는, 주사 방향을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는다. 도 3의 (b)의 횡축은 주사 방향에 있어서의 위치, 도 3의 (b)의 종축은 노광광의 에너지양 E를 나타내고 있다. 광 강도 분포(304)에 있어서의 경사 부분(IP)의 폭(305)은, 원판면(RP) 또는 결상면(WP)과 공액인 위치(MB)로부터의 차광 부재(110a, 110b)의 거리(s2)에 의해 제어될 수 있다.In Fig. 3, a method of determining the width of the inclined portion IP in the light intensity distribution in which the shape along the scanning direction has a trapezoidal shape is described. The width of the inclined portion IP is changed by moving the pair of light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110 in the direction along the optical axis LA. In Fig. 3A, the exposure light emitted from the condenser lens 107 passes through the opening between the pair of light blocking members 110a and 110b, and is placed on the original plate surface RP or the imaging surface WP. A light intensity distribution 301 having a trapezoidal shape is formed on the conjugated surface MB that is conjugated. In FIG. 3A, the pair of light blocking members 110a and 110b are disposed at a position of a distance s2 from the conjugated surface MB. The upper light ray 302a from the condenser lens 107 is blocked by the light blocking member 110a, and the lower light ray 302b is blocked by the light blocking member 110b. In FIG. 3B, the light intensity distribution 304 formed on the imaging surface WP surface in the arrangement of FIG. 3A is shown. The light intensity distribution 304 has a trapezoidal shape in a shape along the scanning direction. The horizontal axis in FIG. 3B indicates the position in the scanning direction, and the vertical axis in FIG. 3B indicates the energy amount E of exposure light. The width 305 of the inclined portion IP in the light intensity distribution 304 is the distance between the light blocking members 110a and 110b from the position MB that is conjugated with the original plate surface RP or the imaging surface WP Can be controlled by (s2).

도 3의 (c)는, 도 3의 (a)의 상태로부터, 가변 슬릿 기구(110)의 한 쌍의 차광 부재(110a, 110b)를 공액면(MB)에 근접시킨 경우의 광 강도 분포(306)를 도시하고 있다. 도 3의 (c)에서는, 한 쌍의 차광 부재(110a, 110b)는, 공액면(MB)으로부터 거리(s1)의 위치에 배치되어 있다. 콘덴서 렌즈(107)로부터 나온 상측의 광선(307a)은 차광 부재(110a)로 차단되고, 하측의 광선(307b)은 차광 부재(110b)로 차단되어, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포(306)를 형성한다. 도 3의 (d)에는, 도 3의 (c)의 배치에 있어서, 결상면(WP)면에 형성되는 광 강도 분포(309)가 도시되어 있다. 광 강도 분포(309)는 주사 방향을 따라 사다리꼴 형상을 갖는다. 도 3의 (d)의 광 강도 분포(309)의 사다리꼴 형상에 있어서의 경사 부분(IP)의 폭은, 도 3의 (b)의 광 강도 분포(309)의 사다리꼴 형상에 있어서의 경사 부분(IP)의 폭보다 작다.Fig. 3(c) shows the light intensity distribution when the pair of light blocking members 110a, 110b of the variable slit mechanism 110 is brought close to the conjugated surface MB from the state of Fig. 3(a) ( 306). In Fig. 3C, the pair of light blocking members 110a and 110b are disposed at a position of a distance s1 from the conjugated surface MB. The upper light ray 307a from the condenser lens 107 is blocked by the light blocking member 110a, and the lower light ray 307b is blocked by the light blocking member 110b to form a trapezoidal light intensity distribution 306 do. Fig. 3(d) shows the light intensity distribution 309 formed on the imaging surface WP surface in the arrangement of Fig. 3(c). The light intensity distribution 309 has a trapezoidal shape along the scanning direction. The width of the inclined portion IP in the trapezoidal shape of the light intensity distribution 309 in Fig. 3D is the inclined portion in the trapezoidal shape of the light intensity distribution 309 in Fig. 3B ( IP) is smaller than the width.

이어서, 노광광(조명광)의 동공면 광 강도 분포를 계측하는 광 검출기(135)의 구성과 동공면 광 강도 분포의 계측 방법에 대하여 설명한다. 도 5는, 조명광(501)의 동공면 강도 분포를 계측할 때의 주사 노광 장치(SS)를 도시하고 있다. 도 5에서는, 횡방향이 주사 방향이며, 조명 광학계(104)에 형성되는 광 강도 분포(501)에 있어서의 위치(Ph)에 대응하는 동공면 강도 분포가, 기판 스테이지(116)에 탑재된 광 검출기(135)에 의해 검출된다. 광 검출기(135)는, 결상면(WP)에 핀 홀을 갖고, 광 강도 분포(501)에 있어서의 위치(Ph)에 대응하는 위치(-Yh)에 광 검출기(135)의 핀 홀이 배치되도록, 레이저 간섭계(118)에서 기판 스테이지(116)의 구동 기구(119)에 의해 기판 스테이지(116)가 구동된다. 또한, 원판 스테이지(123)에는, 핀 홀을 갖는 전용 플레이트(136)가 배치되어 있고, 광 강도 분포(501)에 있어서의 위치(Ph)에 대응하는 위치(rh)에 전용 플레이트(136)의 핀 홀이 배치되도록, 원판 스테이지(123)가 구동된다.Next, the configuration of the photodetector 135 for measuring the pupil plane light intensity distribution of exposure light (illumination light) and a method of measuring the pupil plane light intensity distribution will be described. 5 shows the scanning exposure apparatus SS when measuring the pupil surface intensity distribution of the illumination light 501. In FIG. 5, the horizontal direction is the scanning direction, and the pupil surface intensity distribution corresponding to the position Ph in the light intensity distribution 501 formed in the illumination optical system 104 is the light mounted on the substrate stage 116. It is detected by the detector 135. The photodetector 135 has a pinhole on the imaging surface WP, and the pinhole of the photodetector 135 is arranged at a position (-Yh) corresponding to the position Ph in the light intensity distribution 501 As much as possible, the substrate stage 116 is driven by the driving mechanism 119 of the substrate stage 116 in the laser interferometer 118. Further, on the original stage 123, a dedicated plate 136 having a pinhole is disposed, and the dedicated plate 136 is placed at a position rh corresponding to the position Ph in the light intensity distribution 501. The original stage 123 is driven so that the pin hole is disposed.

도 4의 (a)에는, 링형의 노광광을 광 검출기(135)로 검출할 때의 결상 상태가 도시되어 있다. 광 검출기(135)는 핀 홀(403)을 갖는다. 핀 홀(403)은, 예를 들어 수 십㎛의 직경을 갖는다. 핀 홀(403)은, 투영 광학계(114)의 결상면(WP)에 배치된다. 투영 광학계(114)의 동공면에는, 조명 광학계(104)에 설정된 조명 모드에 따른 동공면 광 강도 분포(401)가 노광광에 의해 형성된다. 도 4의 (a)의 예에서는, 조명 모드는 링 조명이며, 동공면 광 강도 분포(401)는 링 형상을 갖는다. 투영 광학계(114)의 동공면으로부터 사출되는 노광광은, 광 검출기(135)의 핀 홀(403)을 통과하여, 동공면 광 강도 분포(401)와 등가의 광 강도 분포(404)를 광 검출기(135)의 수광부(405)에 형성한다. 따라서, 광 검출기(135)에 의해, 결상면(WP)의 임의의 위치(동공면으로부터의 광선이 입사하는 위치)로부터 동공면 광 강도 분포(401)를 관찰할 수 있다.Fig. 4(a) shows an image forming state when the ring-shaped exposure light is detected by the photodetector 135. The photo detector 135 has a pin hole 403. The pinhole 403 has a diameter of several tens of micrometers, for example. The pinhole 403 is disposed on the imaging surface WP of the projection optical system 114. On the pupil plane of the projection optical system 114, a pupil plane light intensity distribution 401 according to the illumination mode set in the illumination optical system 104 is formed by exposure light. In the example of Fig. 4A, the illumination mode is ring illumination, and the pupil surface light intensity distribution 401 has a ring shape. The exposure light emitted from the pupil plane of the projection optical system 114 passes through the pinhole 403 of the photodetector 135, and a light intensity distribution 404 equivalent to the pupil plane light intensity distribution 401 is a photodetector. It is formed in the light receiving part 405 of (135). Therefore, with the photodetector 135, the pupil plane light intensity distribution 401 can be observed from an arbitrary position of the imaging plane WP (a position at which the light rays from the pupil plane enter).

수광부(405)는, 예를 들어 2차원의 이미지 광 검출기(예를 들어, CCD 센서)를 포함하고, 동공면 강도 분포(401)와 등가의 광 강도 분포(404)를 촬상한 화상을 출력한다. 즉, 수광부(405)로부터 출력되는 화상은, 동공면 강도 분포(401)를 나타내는 화상이다. 도 4의 (b)에는, 수광부(405)의 화소 배열(406)이 예시되어 있다. 도 4의 (b)에 있어서의 XY 방향은, 주사 노광 장치(SS)에 있어서 제시되고 있는 XY 방향과 일치하고 있다. 도 4의 (a)의 광 강도 분포(404)는, 도 4의 (b)에 있어서, 광 강도 분포(407)로서 도시되어 있다. 화소 배열(406)을 구성하는 복수의 화소의 화소값은, A(x, y)로 표현된다. x는 X 방향의 좌표값, y는 Y 방향의 좌표값이다.The light-receiving unit 405 includes, for example, a two-dimensional image photodetector (eg, a CCD sensor), and outputs an image obtained by picking up a light intensity distribution 404 equivalent to the pupil surface intensity distribution 401 . That is, the image output from the light receiving unit 405 is an image showing the pupil surface intensity distribution 401. In FIG. 4B, the pixel arrangement 406 of the light receiving unit 405 is illustrated. The XY direction in FIG. 4B coincides with the XY direction presented in the scanning exposure apparatus SS. The light intensity distribution 404 in Fig. 4A is shown as the light intensity distribution 407 in Fig. 4B. Pixel values of a plurality of pixels constituting the pixel array 406 are represented by A(x, y). x is a coordinate value in the X direction, and y is a coordinate value in the Y direction.

본 실시 형태에서는 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선의 결상 위치 오차가 검출된다. 결상 위치 오차는, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선이 입사하는 위치로부터 관찰되는 동공면 광 강도 분포에 기초하여 검출될 수 있다. 보다 상세하게는, 결상 위치 오차는, 동공면 광 강도 분포의 비대칭성(예를 들어, 무게 중심의 치우침)에 기초하여 검출될 수 있다. 이와 같이 하여 검출되는 결상 위치 오차는, 기판에 형성되는 패턴의 위치 어긋남량을 나타내는 지표값으로서 이용할 수 있다. 따라서, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선의 결상 위치 오차에 기초하여, 요구 사양(패턴의 위치 어긋남 허용값)을 충족하도록 경사 부분의 폭을 결정할 수 있다.In this embodiment, an image-forming position error of a light beam constituting an inclined portion in a trapezoidal light intensity distribution is detected. The imaging position error can be detected on the basis of the pupil plane light intensity distribution observed from a position at which the light rays constituting the inclined portion in the trapezoidal light intensity distribution are incident. In more detail, the image-forming position error may be detected based on asymmetry of the light intensity distribution in the pupil plane (eg, a bias in the center of gravity). The image-forming position error detected in this way can be used as an index value indicating the amount of positional displacement of the pattern formed on the substrate. Accordingly, the width of the inclined portion can be determined so as to satisfy the required specification (a pattern position shift allowable value) based on the image-forming position error of the light rays constituting the inclined portion in the light intensity distribution of the trapezoidal shape.

본 실시 형태에서는, 광 검출기(135)와, 광 검출기(135)로부터 제공되는 신호를 처리하는 처리부(200)에 의해 검출부(DP)가 구성되어 있다. 검출부(DP)는, 주사 방향을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선의 결상 위치 오차를 검출하도록 구성된다. 처리부(200)의 기능은, 본 실시 형태에서는 주 제어부(103)에 의해 제공된다. 단, 처리부(200)는, 주 제어부(103)와는 별도로 설치되어도 되고, 광 검출기(135)에 내장되어도 된다.In this embodiment, the detection unit DP is constituted by the photo detector 135 and the processing unit 200 that processes the signal provided from the photo detector 135. The detection unit DP is configured to detect an image-forming position error of light rays constituting an inclined portion in a light intensity distribution having a trapezoidal shape along the scanning direction. The function of the processing unit 200 is provided by the main control unit 103 in the present embodiment. However, the processing unit 200 may be provided separately from the main control unit 103 or may be incorporated in the photo detector 135.

도 6의 (a)에는, 경사 부분의 폭이 비교적 큰 경우에 있어서 결상면(WP)에 형성되는 광 강도 분포(601)가 예시되어 있다. 횡축은 주사 방향(Y 방향)에 있어서의 위치, 종축은 노광광의 에너지양 E를 나타내고 있다. 광 강도 분포(601)에 있어서의 경사 부분(602, 603)은, 도 3을 참조하면서 설명된 바와 같이, 광선의 일부를 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)에 의해 차단함으로써 형성된다. 경사 부분(602)에 있어서의 위치(P1, P2, P3)에 입사해야 할 노광광의 일부는, 가변 슬릿 기구(110)의 한쪽 차광 부재로 차단되고, 경사 부분(603)에 있어서의 위치(P4, P5, P6)에 입사해야 할 노광광의 일부는, 가변 슬릿 기구(110)의 다른 쪽 차광 부재로 차단된다. 이에 의해, 결상면(WP)에 사다리꼴 형상의 광 강도 분포(601)가 형성된다. 경사 부분(602)과 경사 부분(603)의 사이의 강도 분포가 평탄한 중앙 부분(예를 들어, 광축 상의 위치(Pa))에 입사해야 할 노광광은, 가변 슬릿의 차광 부재(110a, 110b) 사이의 개구부를 통과하므로, 차단되지 않는다.In Fig. 6A, the light intensity distribution 601 formed on the imaging surface WP when the width of the inclined portion is relatively large is illustrated. The horizontal axis represents the position in the scanning direction (Y direction), and the vertical axis represents the energy amount E of exposure light. The inclined portions 602 and 603 in the light intensity distribution 601 are partially blocked by the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110 as described with reference to FIG. 3. Is formed. Part of the exposure light to be incident at the positions P1, P2, P3 in the inclined portion 602 is blocked by one light blocking member of the variable slit mechanism 110, and the position P4 in the inclined portion 603 Part of the exposure light to be incident on P5 and P6 is blocked by the other light blocking member of the variable slit mechanism 110. As a result, a trapezoidal light intensity distribution 601 is formed on the imaging surface WP. The exposure light to be incident on the central portion (e.g., position on the optical axis (Pa)) in which the intensity distribution between the inclined portion 602 and the inclined portion 603 is flat is the variable slit light blocking members 110a, 110b Since it passes through the opening between, it is not blocked.

도 6의 (b)에는, 원형 조명 모드(통상 조명 모드)에 있어서 주사 방향의 위치(P1, P2, P3, P4, Pa, P5, P6)로부터 광 검출기(135)에 의해 관찰되는 동공면 광 강도 분포가 예시되어 있다. 여기서, 위치(P1, P2, P3, P4, P5, P6)는, 경사 부분을 구성하는 광선이 입사하는 위치이다. 횡방향은 주사 방향(Y 방향)을 나타내고, 종방향은 주사 방향이 직교하는 방향(X 방향)을 나타내고 있다. 상기 각 위치로부터 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 회색으로 나타나 있다.6B shows pupil plane light observed by the photodetector 135 from positions P1, P2, P3, P4, Pa, P5, and P6 in the scanning direction in the circular illumination mode (normal illumination mode). The intensity distribution is illustrated. Here, the positions P1, P2, P3, P4, P5, and P6 are positions at which light rays constituting the inclined portion are incident. The horizontal direction represents the scanning direction (Y direction), and the vertical direction represents the direction in which the scanning direction is orthogonal (X direction). The pupil plane light intensity distribution observed from each of the positions is shown in gray.

광축(중심(O)) 상의 위치(Pa)로부터 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 노광광이 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)에 의해 차단되는 일이 없으므로 원형이며, 광량 무게 중심(Ga)과 광축(LA)이 일치하고, 무게 중심 치우침은 발생하지 않았다. 경사부(602)에 있어서의 위치(P1, P2, P3)로부터 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 노광광의 일부가 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)에 의해 차단되므로, 비대칭의 형상(치우친 형상)으로 되고, 광량 무게 중심(G1, G2, G3)이 중심(O)으로부터 치우쳐 있다. 경사부(602) 중 중앙 부분 근방의 위치(P3)에서 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 노광광의 차단량이 작고, 광량 무게 중심(G3)이 주사 방향으로 +g3 치우쳐 있다. 경사부(602) 중 단부 근방의 위치(P1)에서 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 노광 광량의 차단량이 크고, 광량 무게 중심(G1)이 주사 방향으로 +g1 치우쳐 있다. 경사부(602)의 위치(P3)로부터 위치(P1)를 향하여 노광광의 차단량이 커짐과 함께, 광량 무게 중심(G)의 치우침량도 커져, 노광광의 텔레센트릭 특성이 악화된다. 경사부(603)의 위치(P4, P5, P6)의 동공면 강도 분포도, 경사부(602)와 마찬가지로 위치(P4)로부터 위치(P6)를 향하여 노광광의 차단량이 커짐과 함께, 광량 무게 중심(G)의 치우침량도 커져, 노광광의 텔레센트릭 특성이 악화된다. 광 강도 분포(601)의 경사 부분(602, 603)은 비교적 크기 때문에, 광량 무게 중심의 치우침이 발생하는 영역이 크다.The pupil plane light intensity distribution observed from the position (Pa) on the optical axis (center (O)) is circular because exposure light is not blocked by the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110, and the amount of light The center of gravity (Ga) and the optical axis (LA) coincide, and the center of gravity bias did not occur. The pupil plane light intensity distribution observed from the positions (P1, P2, P3) in the inclined portion 602 is asymmetric because a part of the exposure light is blocked by the light blocking members 110a, 110b of the variable slit mechanism 110. It becomes the shape (skewed shape) of, and the light quantity center of gravity (G1, G2, G3) is offset from the center (O). The pupil plane light intensity distribution observed at the position P3 in the vicinity of the central portion of the inclined portion 602 has a small blocking amount of exposure light, and the light amount center of gravity G3 is offset by +g3 in the scanning direction. In the pupil plane light intensity distribution observed at the position P1 near the end of the inclined portion 602, the amount of blocking of the exposure light amount is large, and the light amount center of gravity G1 is offset +g1 in the scanning direction. As the blocking amount of the exposure light increases from the position P3 of the inclined portion 602 toward the position P1, the amount of deviation of the light amount and the center of gravity G also increases, and the telecentric characteristics of the exposure light deteriorate. The intensity distribution of the pupil plane at the positions P4, P5, and P6 of the inclined portion 603, similarly to the inclined portion 602, increases the amount of exposure light blocked from the position P4 toward the position P6, and the light amount center of gravity ( The amount of bias in G) also increases, and the telecentric characteristics of exposure light deteriorate. Since the inclined portions 602 and 603 of the light intensity distribution 601 are relatively large, a region in which the light quantity and the center of gravity are biased is large.

도 6의 (c)에는, 노광광의 텔레센트릭 특성의 악화(광선 기울기)로 발생하는 결상 위치 오차가 모식적으로 도시되어 있다. 도 6의 (c)에 있어서, 횡축은 주사 방향을, 종축은 Z 방향(포커스 방향)을 나타내고 있다. 화살표로 나타낸 FC는, 도 6의 (a)와 같은 광 강도 분포(601)를 형성하는 노광광을 연속적으로 펄스 조사하면서 기판을 주사 노광할 때의 기판의 활주면(기판은 활주면을 따라 이동함)을 나타내고 있다. 기판 상의 어떠한 한 점이 위치(P6)(노광 개시 위치)로부터 위치(P1)(노광 종료 위치)를 향하여 이동할 때, 활주면(FC)(기판면)과 결상면(WP)의 사이에 z1 내지 z6으로 나타내는 포커스차(dz)가 발생한다. 도 6의 (b)에 도시된 광량 무게 중심(G)의 치우침(g1 내지 g6)에 의해, 노광광의 텔레센트릭 특성에 의한 광선 기울기(L1 내지 L6)가 발생하고, y1 내지 y6으로 나타나는 결합 위치 오차(dy)(시프트)가 발생한다. 광 강도 분포(601)의 경사부(602, 603)를 구성하는 광선이 입사하는 위치로부터 동공면 광 강도 분포를 관찰하고, 그 동공면 광 강도 분포의 광량 무게 중심의 치우침(dg)(g1 내지 g6)을 구하여, 그 치우침에 기초하여 노광광의 텔레센트릭 특성(광선 기울기(L1 내지 L6))을 구할 수 있다. 그리고, 텔레센트릭 특성에 기초하여, 포커스차(dz)가 발생한 경우의 결상 위치 오차(dy)를 구할 수 있다. 도 6의 예에서는, 광 강도 분포(601)의 경사부(602, 603)의 폭이 비교적 크기 때문에, 광량 무게 중심의 치우침이 발생하는 영역이 크다. 그 때문에, 노광광의 텔레센트릭 특성이 악화되는 영역이 커지고, 결상 위치 오차가 악화되기 쉽다.Fig. 6(c) schematically shows an imaging position error that occurs due to deterioration of the telecentric characteristics of exposure light (light inclination). In Fig. 6C, the horizontal axis represents the scanning direction, and the vertical axis represents the Z direction (focus direction). The FC indicated by the arrow indicates the running surface of the substrate when scanning and exposing the substrate while continuously pulsed irradiating the exposure light forming the light intensity distribution 601 as shown in FIG. 6A (the substrate moves along the slide surface. Is shown). When a point on the substrate moves from the position P6 (exposure start position) toward the position P1 (exposure end position), z1 to z6 between the running surface FC (substrate surface) and the imaging surface WP The focus difference dz indicated by is generated. Due to the bias (g1 to g6) of the center of gravity (G) of the amount of light shown in (b) of FIG. 6, the inclination of the rays (L1 to L6) due to the telecentric characteristic of the exposure light occurs, and the combination represented by y1 to y6 Position error (dy) (shift) occurs. The pupil plane light intensity distribution is observed from the position where the light rays constituting the inclined portions 602 and 603 of the light intensity distribution 601 are incident, and the light intensity of the pupil plane light intensity distribution is biased (dg) (g1 to g6) is obtained, and the telecentric characteristics (ray inclinations L1 to L6) of the exposure light can be obtained based on the bias. In addition, based on the telecentric characteristic, an image-forming position error dy can be obtained when a focus difference dz occurs. In the example of Fig. 6, since the widths of the inclined portions 602 and 603 of the light intensity distribution 601 are relatively large, the area where the light quantity and the center of gravity are biased is large. Therefore, an area in which the telecentric characteristic of exposure light is deteriorated becomes large, and an image-forming position error is liable to deteriorate.

도 7의 (a)에는, 경사 부분의 폭이 비교적 작은 경우에 있어서 결상면(WP)에 형성되는 광 강도 분포(701)가 예시되어 있다. 횡축은 주사 방향(Y 방향)에 있어서의 위치, 종축은 노광광의 에너지양 E를 나타내고 있다. 광 강도 분포(701)에 있어서의 경사 부분(702, 703)은, 도 3을 참조하면서 설명된 바와 같이, 광선의 일부를 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)에 의해 차단함으로써 형성된다. 경사 부분(702)에 있어서의 위치(P1, P2)에 입사해야 할 노광광의 일부는, 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)에 의해 차단된다. 또한, 경사 부분(603)에 있어서의 위치(P5, P6)에 입사해야 할 노광광의 일부는, 가변 슬릿 기구(110)의 다른 쪽 차광 부재로 차단된다. 이에 의해, 결상면(WP)에 사다리꼴 형상의 광 강도 분포(701)가 형성된다. 경사 부분(602)과 경사 부분(603)의 사이의 강도 분포가 평탄한 중앙 부분(예를 들어, 위치(P3), 위치(Pa), 위치(P4))에 입사해야 할 노광광은, 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b) 사이의 개구부를 통과하므로, 차단되지 않는다.In Fig. 7A, the light intensity distribution 701 formed on the imaging surface WP when the width of the inclined portion is relatively small is illustrated. The horizontal axis represents the position in the scanning direction (Y direction), and the vertical axis represents the energy amount E of exposure light. The inclined portions 702 and 703 in the light intensity distribution 701 are partially blocked by the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110 as described with reference to FIG. 3. Is formed. Part of the exposure light to be incident on the positions P1 and P2 in the inclined portion 702 is blocked by the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110. Further, a part of the exposure light to be incident on the positions P5 and P6 in the inclined portion 603 is blocked by the other light blocking member of the variable slit mechanism 110. As a result, a trapezoidal light intensity distribution 701 is formed on the imaging surface WP. The exposure light to be incident on the central portion (e.g., position (P3), position (Pa), position (P4)) where the intensity distribution between the inclined portion 602 and the inclined portion 603 is flat) is a variable slit Since it passes through the opening between the light blocking members 110a and 110b of the mechanism 110, it is not blocked.

도 7의 (b)에는, 원형 조명 모드(통상 조명 모드)에 있어서 주사 방향의 위치(P1, P2, P3, P4, Pa, P5, P6)로부터 광 검출기(135)에 의해 관찰되는 동공면 광 강도 분포가 예시되어 있다. 여기서, 위치(P1, P2, P5, P6)는 경사 부분을 구성하는 광선이 입사하는 위치이다. 횡방향은 주사 방향(Y 방향)을 나타내고, 종방향은 주사 방향이 직교하는 방향(X 방향)을 나타내고 있다. 상기 각 위치로부터 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 회색으로 나타나 있다.In Fig. 7B, pupil plane light observed by the photodetector 135 from positions (P1, P2, P3, P4, Pa, P5, P6) in the scanning direction in a circular illumination mode (normal illumination mode). The intensity distribution is illustrated. Here, the positions P1, P2, P5, and P6 are positions at which light rays constituting the inclined portion are incident. The horizontal direction represents the scanning direction (Y direction), and the vertical direction represents the direction in which the scanning direction is orthogonal (X direction). The pupil plane light intensity distribution observed from each of the positions is shown in gray.

위치(P3), 위치(Pa)(광축 상의 위치), 위치(P4)로부터 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 노광광이 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)에 의해 차단되는 일이 없으므로 원형이며, 광량 무게 중심(Ga)과 광축(LA)이 일치하고, 무게 중심 치우침은 발생하지 않았다. 경사부(702)에 있어서의 위치(P1, P2)의 동공면 광 강도 분포는, 노광광의 일부가 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)에 의해 차단되므로, 비대칭의 형상(치우친 형상)으로 되고, 광량 무게 중심(G1, G2)이 중심(O)으로부터 치우쳐 있다. 경사부(602) 중 중앙 부분 근방의 위치(P2)에서 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 노광광의 차단량이 작고, 광량 무게 중심(G2)이 주사 방향으로 +g2 치우쳐 있다. 경사부(602) 중 단부 근방의 위치(P1)에서 관찰되는 동공면 광 강도 분포는, 노광 광량의 차단량이 크고, 광량 무게 중심(G1)이 주사 방향으로 +g1 치우쳐 있다. 경사부(602)의 위치(P2)로부터 위치(P1)를 향하여 노광광의 차단량이 커짐과 함께, 광량 무게 중심(G)의 치우침량도 커져, 노광광의 텔레센트릭 특성이 악화된다. 경사부(603)의 위치(P5, P6)의 동공면 강도 분포도, 경사부(702)와 마찬가지로 위치(P5)로부터 위치(P6)를 향하여 노광광의 차단량이 커짐과 함께, 광량 무게 중심(G)의 치우침량도 커져, 노광광의 텔레센트릭 특성이 악화된다. 광 강도 분포(701)의 경사 부분(702, 703)은 비교적 작기 때문에, 광량 무게 중심의 치우침이 발생하는 영역이 작다.The pupil plane light intensity distribution observed from the position P3, the position Pa (position on the optical axis), and the position P4 is that exposure light is blocked by the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110. Since there is no work, it is circular, and the light quantity center of gravity (Ga) and the optical axis (LA) coincide, and there is no center of gravity bias. The light intensity distribution of the pupil plane at the positions P1 and P2 in the inclined portion 702 has an asymmetrical shape (biased shape), since a part of the exposure light is blocked by the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110. Shape), and the light quantity and the center of gravity (G1, G2) are offset from the center (O). The pupil plane light intensity distribution observed at the position P2 in the vicinity of the central portion of the inclined portion 602 has a small blocking amount of exposure light, and the light amount center of gravity G2 is offset by +g2 in the scanning direction. In the pupil plane light intensity distribution observed at the position P1 near the end of the inclined portion 602, the amount of blocking of the exposure light amount is large, and the light amount center of gravity G1 is offset +g1 in the scanning direction. As the blocking amount of the exposure light increases from the position P2 of the inclined portion 602 toward the position P1, the amount of deviation of the light amount and the center of gravity G also increases, and the telecentric characteristic of the exposure light deteriorates. The intensity distribution of the pupil plane at the positions P5 and P6 of the inclined portion 603, similarly to the inclined portion 702, from the position P5 toward the position P6, while the amount of blocking exposure light increases, and the light amount center of gravity (G) The amount of bias of the exposure light also increases, and the telecentric characteristic of exposure light deteriorates. Since the inclined portions 702 and 703 of the light intensity distribution 701 are relatively small, the area in which the deviation of the center of gravity of the amount of light occurs is small.

도 7의 (c)에는, 노광광의 텔레센트릭 특성의 악화(광선 기울기)로 발생하는 결상 위치 오차가 모식적으로 도시되어 있다. 도 7의 (c)에 있어서, 횡축은 주사 방향을, 종축은 Z 방향(포커스 방향)을 나타내고 있다. 화살표로 나타낸 FC는, 도 7의 (a)의 광 강도 분포(701)를 형성하는 노광광을 연속적으로 펄스 조사하면서 기판을 주사 노광할 때의 기판의 활주면을 나타내고 있다. 기판 상의 어떠한 한 점이 위치(P6)(노광 개시 위치)로부터 위치(P1)(노광 종료 위치)를 향하여 이동할 때, 활주면(FC)(기판면)과 결상면(WP)의 사이에 z1 내지 z6으로 나타내는 포커스차(dz)가 발생한다. 도 7의 (b)에 도시된 광량 무게 중심(G)의 치우침(g1 내지 g6)에 의해, 노광광의 텔레센트릭 특성에 의한 광선 기울기(L1 내지 L6)가 발생하고, y1 내지 y6으로 나타나는 결합 위치 오차(dy)(시프트)가 발생한다. 도 7의 (b)에 도시된 광량 무게 중심(G)의 치우침(g1 내지 g6)에 의해, 노광광의 텔레센트릭 특성에 의한 광선 기울기(L1 내지 L6)가 발생하고, y1 내지 y6으로 나타나는 결합 위치 오차(dy)(시프트)가 발생한다. 광 강도 분포(701)의 경사부(702, 703)를 구성하는 광선이 입사하는 위치로부터 동공면 광 강도 분포를 관찰하고, 그 동공면 광 강도 분포의 광량 무게 중심의 치우침(dg)(g1 내지 g6)을 구하여, 그 치우침에 기초하여 노광광의 텔레센트릭 특성(광선 기울기(L1 내지 L6))을 구할 수 있다. 그리고, 텔레센트릭 특성에 기초하여, 포커스차(dz)가 발생한 경우의 결상 위치 오차(dy)를 구할 수 있다. 도 7의 예에서는, 광 강도 분포(701)의 경사부(702, 703)의 폭이 비교적 작기 때문에, 광량 무게 중심의 치우침이 발생하는 영역이 작고, 그 때문에, 노광광의 텔레센트릭 특성이 악화되는 영역이 작아져, 결상 위치 오차가 작아진다.Fig. 7(c) schematically shows an imaging position error that occurs due to deterioration of the telecentric characteristics of exposure light (light inclination). In Fig. 7C, the horizontal axis represents the scanning direction, and the vertical axis represents the Z direction (focus direction). The FC indicated by the arrow indicates the running surface of the substrate when the substrate is scanned and exposed while continuously pulsed irradiating the exposure light forming the light intensity distribution 701 in Fig. 7A. When a point on the substrate moves from the position P6 (exposure start position) toward the position P1 (exposure end position), z1 to z6 between the running surface FC (substrate surface) and the imaging surface WP The focus difference dz indicated by is generated. Due to the bias (g1 to g6) of the center of gravity (G) of the amount of light shown in (b) of FIG. 7, the inclination of the rays (L1 to L6) due to the telecentric characteristic of the exposure light occurs, and the combination represented by y1 to y6 Position error (dy) (shift) occurs. Due to the bias (g1 to g6) of the center of gravity (G) of the amount of light shown in (b) of FIG. 7, the inclination of the rays (L1 to L6) due to the telecentric characteristic of the exposure light occurs, and the combination represented by y1 to y6 Position error (dy) (shift) occurs. The pupil plane light intensity distribution is observed from the position where the light rays constituting the inclined portions 702 and 703 of the light intensity distribution 701 are incident, and the light intensity of the pupil plane light intensity distribution is biased (dg) (g1 to g6) is obtained, and the telecentric characteristics (ray inclinations L1 to L6) of the exposure light can be obtained based on the bias. In addition, based on the telecentric characteristic, an image-forming position error dy can be obtained when a focus difference dz occurs. In the example of FIG. 7, since the widths of the inclined portions 702 and 703 of the light intensity distribution 701 are relatively small, the area in which the skew of the light quantity and the center of gravity occurs is small, so that the telecentric characteristic of the exposure light is deteriorated. The resulting area becomes smaller, and the image-forming position error becomes smaller.

이어서, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포로부터 주사 방향의 노광량 오차(노광 불균일)를 구하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8의 (a)는, 기판(115)을 주사 방향 Y로 이동하고 있을 때, 펄스광을 단속적으로 조사하였을 때의 샷 영역을 도시하고 있다. 주사 노광에서는, 1펄스마다 기판(115)이 주사 방향으로 ΔY만큼 변위되면서, 펄스광이 적산되어 간다. 펄스광의 주기를 정하는 펄스 레이저 광원(101)의 발진 주파수를 f, 기판(115)의 주사 속도를 v라고 하면, 변위량 ΔY는 (식 1)로 표시된다.Next, a method of obtaining an exposure amount error (exposure non-uniformity) in the scanning direction from the trapezoidal light intensity distribution will be described. FIG. 8A shows a shot region when pulsed light is intermittently irradiated while the substrate 115 is moving in the scanning direction Y. In the scanning exposure, the substrate 115 is displaced by ?Y in the scanning direction for every pulse, and the pulsed light is accumulated. Assuming that the oscillation frequency of the pulsed laser light source 101 defining the period of the pulsed light is f and the scanning speed of the substrate 115 is v, the displacement amount ΔY is expressed by (Equation 1).

ΔY=v/f … (1)ΔY=v/f… (One)

도 8의 (b)는, 주사 방향의 광 강도 분포(901)를 도시하고 있고, 1펄스마다 변위량 ΔY와의 관계를 도시하고 있다. 도 8의 (b)에 있어서, 횡축은 기판(115)의 주사 방향 Y의 좌표값, 종축은 노광광의 에너지양 E(노광량)를 나타내고 있다. 에너지양 E(노광량)는 광 강도에 비례한다. 기판(115)에는, 1펄스마다, ΔY의 구간마다, e1 내지 e9의 노광량이 적산된다. e1 내지 e9의 노광량을 ΔY의 구간마다 적산한 결과는, ΔY의 구간의 상호간의 노광량차(노광 불균일)를 나타낸다.FIG. 8B shows the light intensity distribution 901 in the scanning direction, and shows the relationship between the displacement amount ΔY for each pulse. In Fig. 8B, the horizontal axis represents the coordinate value of the substrate 115 in the scanning direction Y, and the vertical axis represents the energy amount E (exposure amount) of exposure light. The amount of energy E (the amount of exposure) is proportional to the light intensity. In the substrate 115, the exposure amounts e1 to e9 are accumulated for each pulse and for each ΔY section. The result of integrating the exposure amounts of e1 to e9 for each ΔY section indicates a difference in the exposure amounts (exposure nonuniformity) between the ΔY sections.

주사 방향에 있어서의 노광량 오차와, 광 강도 분포의 형상과, 수광 펄스수의 관계에 대하여, 도 9 및 도 10을 참조하면서 설명한다. 도 9는, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포를 도시하고 있으며, 경사부의 폭은 L1이고, 일정한 광 강도를 갖는 중앙 부분의 폭은 L2이다. 도 10에는, 단위 길이당 수광 펄스수(1/ΔY[pulse/mm])와 노광량 오차(노광량 불균일)의 관계가 예시되어 있다. 일본 특허 공개 제2010-21211호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 기판의 수광 펄스수(1/ΔY)가, 단주기 1/(L1+L2)에서 노광 오차가 작아지는 곳과, 장주기 1/L1에서 노광 오차가 작아지는 곳이 존재한다. 노광량 오차는, 광 강도 분포의 형상(L1, L2) 및 단위 길이당 수광 펄스수(1/ΔY)에 따라 변화한다.The relationship between the exposure amount error in the scanning direction, the shape of the light intensity distribution, and the number of light-receiving pulses will be described with reference to FIGS. 9 and 10. 9 shows a trapezoidal light intensity distribution, the width of the inclined portion is L1, and the width of the central portion having a constant light intensity is L2. In FIG. 10, the relationship between the number of light-receiving pulses per unit length (1/ΔY [pulse/mm]) and an exposure amount error (exposure amount non-uniformity) is illustrated. As described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-21211, the number of light-receiving pulses (1/ΔY) of the substrate is where the exposure error decreases in the short period 1/(L1+L2), and the long period 1/L1. There is a place where the exposure error becomes small at. The exposure amount error varies depending on the shape of the light intensity distribution (L1, L2) and the number of light-receiving pulses per unit length (1/ΔY).

도 12에는, 주사 노광 장치(SS)의 동작이 예시적으로 도시되어 있다. 도 12에 도시된 동작은, 주 제어부(103)에 의해 실행 혹은 제어될 수 있다. 공정 S01에서는, 주 제어부(103)는, 기판(115)을 노광할 때의 조건으로서, 조명 조건, 노광량 및 노광 모드를 오퍼레이터로부터 입력되는 정보에 기초하여 설정한다. 노광 모드는, 결상 위치 오차의 저감을 우선하는 결상 위치 우선 모드와, 노광량 분포 오차의 저감을 갖는 노광량 분포 우선 모드를 포함할 수 있다.In Fig. 12, the operation of the scanning exposure apparatus SS is illustrated by way of example. The operation shown in FIG. 12 may be executed or controlled by the main control unit 103. In step S01, the main control unit 103 sets an illumination condition, an exposure amount, and an exposure mode as conditions for exposing the substrate 115 based on information input from the operator. The exposure mode may include an image-forming position-priority mode in which reduction of an image-forming position error is prioritized, and an exposure amount distribution priority mode having a reduction in an exposure amount distribution error.

공정 S02에서는, 주 제어부(103)는, 공정 S01에서 설정된 조명 조건에 기초하여, 조명 형상을 형성한다. 선택 가능한 조명 형상은, 예를 들어 원 형상, 링 형상 및 다중극 형상을 포함할 수 있다.In step S02, the main control unit 103 forms an illumination shape based on the lighting conditions set in step S01. Selectable lighting shapes may include, for example, a circular shape, a ring shape and a multipole shape.

공정 S03 내지 S05에서는, 주 제어부(103)(처리부(200))는, 주사 방향을 따라 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포에 있어서의 경사 부분의 폭을 변화시키면서 결상 위치 오차를 검출하고, 이에 의해 경사 부분의 폭과 결상 위치 오차의 관계를 취득한다. 여기서, 주 제어부(103)는, 경사 부분을 구성하는 광선이 입사하는 위치로부터 관찰되는 동공면 강도 분포에 기초하여 결상 위치 계측 오차를 검출할 수 있다. 이하에서는, 경사 부분의 폭을 3단계로 변화시키는 예를 설명한다.In steps S03 to S05, the main control unit 103 (processing unit 200) detects an image-forming position error while changing the width of the inclined portion in the light intensity distribution having a trapezoidal shape along the scanning direction. The relationship between the width of the part and the image-forming position error is acquired. Here, the main control unit 103 can detect an image-forming position measurement error based on the pupil plane intensity distribution observed from the position where the light rays constituting the inclined portion are incident. Hereinafter, an example of changing the width of the inclined portion in three steps will be described.

공정 S03에서는, 주 제어부(103)는, 경사 부분의 폭을 설정 또는 변경한다. 이 예에서는, 도 13의 (a1) 내지 (a3)에 예시되는 바와 같이, 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)를 광축(LA)을 따른 방향으로 이동시킴으로써 경사 부분의 폭을 변화시킨다. 도 13의 (a1)은, 차광 부재(110a, 110b)가 공액면(MB)으로부터 거리(s1)의 위치로 제어된 상태가 도시되어 있으며, 이때, 경사 부분의 폭이 최솟값이 된다. 도 13의 (a2)는, 차광 부재(110a, 110b)가 공액면(MB)면으로부터 거리(s2)의 위치로 제어된 상태가 도시되어 있으며, 이때, 경사 부분의 폭이 최댓값이 된다. 도 13의 (a3)은, 차광 부재(110a, 110b)가 공액면(MB)으로부터 거리(s3)의 위치로 제어된 상태가 도시되어 있으며, 이때, 경사 부분의 폭이 최솟값과 최댓값의 중간값이 된다.In step S03, the main control unit 103 sets or changes the width of the inclined portion. In this example, as illustrated in (a1) to (a3) of FIG. 13, the width of the inclined portion is reduced by moving the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110 in the direction along the optical axis LA. Change. 13(a1) shows a state in which the light blocking members 110a and 110b are controlled from the conjugated surface MB to the position of the distance s1, in which case the width of the inclined portion becomes the minimum value. 13(a2) shows a state in which the light blocking members 110a and 110b are controlled from the conjugated surface MB surface to the position of the distance s2, and at this time, the width of the inclined portion becomes the maximum value. 13(a3) shows a state in which the light blocking members 110a and 110b are controlled from the conjugated surface MB to the position of the distance s3, in which case the width of the inclined portion is an intermediate value between the minimum and maximum values. Becomes.

공정 S04에서는, 주 제어부(103)는, 광 검출기(135)를 사용하여 경사 부분의 폭(범위)을 계측한다. 도 11에는, 광 검출기(135)를 사용하여 경사 부분의 폭을 계측하는 모습이 모식적으로 도시되어 있다. 원판면(RP)에는, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포(1101)가 형성되고, 결상면(WP)에는, 광 강도 분포(1101)에 대응하도록 사다리꼴 형상의 광 강도 분포(1102)가 형성된다. 도 11의 (a), (c)에는, 경사 부분의 폭의 계측을 개시하는 상태가 도시되어 있으며, 이 예에서는 광 강도 분포(1101)의 일단(Ps)(광 강도 분포(1102)의 일단)의 외측으로부터 계측이 개시된다. 도 11의 (b), (d)에는, 경사 부분의 폭의 계측을 종료하는 상태가 도시되어 있으며, 이 예에서는 광 강도 분포(1101)의 타단(Pe)(광 강도 분포(1102)의 타단)의 외측에서 계측이 종료된다. 도 11의 (a)의 계측 개시로부터 도 11의 (b)의 계측 종료까지의 동안, 기판 스테이지(116)의 광 검출기(135)가 -Ys로부터 +Ye로 주사 구동됨과 함께, 노광광이 기판 스테이지(116)에 펄스광으로서 단속적으로 조사되고, 광 검출기(135)에 의해 노광광이 검출된다. 또한, 노광광은, 광 검출기(135)에 의해 동공면 광 강도 분포로서 검출될 수 있지만, 공정 S04에서 얻어야 할 정보는, 광 검출기(135)에 소정의 광량 내지 휘도를 갖는 노광광이 입사하였음을 나타내는 정보이면 되며, 동공면 광 강도 분포는 아니어도 된다.In step S04, the main control unit 103 measures the width (range) of the inclined portion using the photodetector 135. In Fig. 11, a mode in which the width of the inclined portion is measured using the photodetector 135 is schematically shown. A trapezoidal light intensity distribution 1101 is formed on the disk surface RP, and a trapezoidal light intensity distribution 1102 is formed on the imaging surface WP so as to correspond to the light intensity distribution 1101. 11A and 11C illustrate a state in which the measurement of the width of the inclined portion is started. In this example, one end Ps of the light intensity distribution 1101 (the end of the light intensity distribution 1102 Measurement starts from the outside of ). 11B and 11D show a state in which the measurement of the width of the inclined portion is terminated, and in this example, the other end Pe of the light intensity distribution 1101 (the other end of the light intensity distribution 1102 Measurement is terminated outside of ). From the start of measurement in Fig. 11 (a) to the end of measurement in Fig. 11 (b), the photodetector 135 of the substrate stage 116 is scanned and driven from -Ys to +Ye, and exposure light is applied to the substrate. The stage 116 is intermittently irradiated as pulsed light, and the exposure light is detected by the photodetector 135. In addition, the exposure light can be detected as a pupil plane light intensity distribution by the photo detector 135, but the information to be obtained in step S04 is that exposure light having a predetermined amount of light or luminance is incident on the photo detector 135. It is sufficient if it is the information which shows and does not need to be the pupil plane light intensity distribution.

이상과 같이, 공정 S04에서는, 주 제어부(103)는, 광 검출기(135)가 주사 방향에 있어서의 복수의 위치에 순차적으로 배치되도록 광 검출기(135)의 위치를 제어하고, 해당 복수의 위치의 각각에 있어서의 광 검출기(135)의 출력에 기초하여 경사 부분이 형성되는 범위를 특정한다. 경사 부분의 폭의 계측을 행하는 범위(계측을 개시하는 위치로부터 계측을 종료하는 위치까지의 범위)는, 그 범위에 경사 부분의 전역이 포함되도록 결정된다. 이러한 범위는, 예를 들어 가변 슬릿 기구(110)의 차광 부재(110a, 110b)의 위치에 의해 정해지는 설계상의 경사 부분의 폭에 대하여 마진을 부가함으로써 결정될 수 있다.As described above, in step S04, the main control unit 103 controls the position of the photo detector 135 so that the photo detector 135 is sequentially disposed at a plurality of positions in the scanning direction, and The range in which the inclined portion is formed is specified based on the output of the photodetector 135 in each. The range in which the width of the inclined portion is measured (range from the position where measurement is started to the position where measurement is terminated) is determined so that the entire inclined portion is included in the range. Such a range can be determined, for example, by adding a margin to the width of the inclined portion in the design determined by the position of the light blocking members 110a and 110b of the variable slit mechanism 110.

도 11의 (e)에는, 광 검출기(135)에 의해 검출된 결상면(W)에 있어서의 광 강도 분포(1101)가 도시되어 있다. 기판 스테이지(116)의 위치와 광 검출부(135)에 의해 검출된 광 강도에 기초하여, 광 강도 분포(1102)의 일단측의 경사 부분의 폭(Ls)과, 광 강도 분포(1102)의 타단측의 경사 부분의 폭(Le)을 검출 혹은 계측할 수 있다.In FIG. 11E, the light intensity distribution 1101 on the imaging surface W detected by the photodetector 135 is shown. Based on the position of the substrate stage 116 and the light intensity detected by the light detection unit 135, the width Ls of the inclined portion at one end of the light intensity distribution 1102 and the other of the light intensity distribution 1102 The width Le of the inclined portion on the short side can be detected or measured.

도 13의 (b1)에는, 도 13의 (a1)의 상태에 있어서 결상면(WP)에 형성되는 광 강도 분포(1301)가 도시되어 있다. 광 강도 분포(1301)의 2개의 경사부의 폭(최소폭)은 Ls1, Le1이다. 도 13의 (a2)에는, 도 13의 (a2)의 상태에 있어서 결상면(WP)에 형성되는 광 강도 분포(1302)가 도시되어 있다. 광 강도 분포(1302)의 2개의 경사부의 폭(최대폭)은 Ls2, Le2이다. 도 13의 (a3)의 상태에 있어서 결상면(WP)에 형성되는 광 강도 분포(1303)가 도시되어 있다. 광 강도 분포(1303)의 2개의 경사부의 폭은 Ls3, Le3이다.In FIG. 13(b1), the light intensity distribution 1301 formed on the imaging surface WP in the state of FIG. 13(a1) is shown. The widths (minimum widths) of the two inclined portions of the light intensity distribution 1301 are Ls1 and Le1. Fig. 13(a2) shows the light intensity distribution 1302 formed on the imaging surface WP in the state of Fig. 13(a2). The widths (maximum widths) of the two slopes of the light intensity distribution 1302 are Ls2 and Le2. The light intensity distribution 1303 formed on the imaging surface WP in the state of FIG. 13A3 is shown. The widths of the two inclined portions of the light intensity distribution 1303 are Ls3 and Le3.

공정 S05에서는, 주 제어부(103)는, 공정 S04에서 계측한 경사 부분의 폭(L)의 범위에 있어서의 소정의 위치에 광 검출부(135)를 배치하고, 광 검출부(135)에 동공면 광 강도 분포를 검출시켜, 이 동공면 광 강도 분포에 기초하여 결상 위치 오차를 구한다. 여기서, 예를 들어 동공면 광 강도 분포에 기초하여 광량 무게 중심의 치우침(텔레센트릭 특성)을 구하고, 이 치우침에 기초하여 결상 위치 오차를 구할 수 있다.In step S05, the main control unit 103 arranges the light detection unit 135 at a predetermined position in the range of the width L of the inclined portion measured in step S04, and the pupil plane light is placed in the light detection unit 135. The intensity distribution is detected, and the image-forming position error is calculated based on this pupil plane light intensity distribution. Here, for example, the bias (telecentric characteristic) of the light quantity and the center of gravity can be calculated based on the light intensity distribution on the pupil plane, and the image-forming position error can be calculated based on this bias.

도 16의 (a)에는, 경사 부분의 폭을 3단계로 변화시켜 얻어진 광 강도 분포(1301, 1302, 1303)를 겹쳐 도시되어 있다. 일단(Ps)측에서는, 폭(Ls1, Ls2, Ls3)의 각각의 범위 내의 공통 범위에 있어서의 소정의 위치에 광 검출부(135)를 배치하고, 광 검출부(135)에 의해 동공면 광 강도 분포가 검출될 수 있다. 타단(Pe)측에서도, 마찬가지로 폭(Le1, Le2, Le3)의 각각의 범위 내의 공통 범위에 있어서의 소정의 위치에 광 검출부(135)를 배치하고, 광 검출부(135)에 의해 동공면 광 강도 분포가 검출될 수 있다.In Fig. 16A, the light intensity distributions 1301, 1302, and 1303 obtained by changing the width of the inclined portion in three steps are superimposed and shown. On the one end (Ps) side, the light detection unit 135 is disposed at a predetermined position in a common range within each range of the widths Ls1, Ls2, Ls3, and the light intensity distribution at the pupil plane is reduced by the light detection unit 135 Can be detected. Likewise on the other end Pe side, the light detection unit 135 is disposed at a predetermined position in a common range within each range of the widths (Le1, Le2, Le3), and the pupil plane light intensity distribution by the light detection unit 135 Can be detected.

여기서, 경사 부분의 폭의 상이에 의한 광량 무게 중심의 치우침의 차를 보다 높은 감도로 계측하기 위해서는, 일단(Ps)측에서는, 폭(Ls1, Ls2, Ls3)의 각각의 범위 내의 공통 범위에 있어서의 소정의 위치(동공면 광 강도 분포의 검출을 행하는 위치)는 Ps1인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 일단(Pe)측에서는, 폭(Le1, Le2, Le3)의 각각의 범위 내의 공통 범위에 있어서의 소정의 위치(동공면 광 강도 분포의 검출을 행하는 위치)는 Pe1인 것이 바람직하다.Here, in order to measure the difference in the light quantity and the center of gravity bias due to the difference in the width of the inclined portion with a higher sensitivity, at the end (Ps) side, in the common range within each range of the widths (Ls1, Ls2, Ls3). It is preferable that the predetermined position (position at which the pupil plane light intensity distribution is detected) is Ps1. Similarly, on the end Pe side, it is preferable that the predetermined position (position at which the pupil plane light intensity distribution is detected) in the common range within each range of the widths Le1, Le2, and Le3 is Pe1.

도 16의 (b)에는, 위치(Ps1, Pe1)에 광 검출기(135)(의 핀 홀)를 배치하고, 광 검출기(135)에 의해 검출한 동공면 광 강도 분포가 도시되어 있다. 도 16의 (b)에는, 위치(Ps1, Pe1)에 광 검출기(135)(의 핀 홀)를 배치하고, 광 검출기(135)에 의해 검출한 동공면 광 강도 분포가 도시되어 있다. 도 16의 (c)에는, 위치(Ps1, Pe1)에 광 검출기(135)(의 핀 홀)를 배치하고, 광 검출기(135)에 의해 검출한 동공면 광 강도 분포가 도시되어 있다.In FIG. 16B, the optical detector 135 (pinhole of) is disposed at the positions Ps1 and Pe1, and the pupil plane light intensity distribution detected by the photodetector 135 is shown. In FIG. 16B, the optical detector 135 (pinhole of) is disposed at the positions Ps1 and Pe1, and the pupil plane light intensity distribution detected by the photodetector 135 is shown. In FIG. 16C, the optical detector 135 (pinhole of) is disposed at the positions Ps1 and Pe1, and the pupil plane light intensity distribution detected by the photodetector 135 is shown.

도 16의 (b)에서는, 가변 슬릿 기구(110)의 한 쌍의 차광 부재에 의한 노광광의 차단이 거의 없고, 그 때문에, 동공면 광 강도 분포의 광량 무게 중심(Gs1, Ge1)이 중심(O)에 일치하고 있어, 광량 무게 중심의 치우침이 거의 발생하지 않았다. 도 16의 (c)에서는, 도 16의 (a)에 Es2, Ee2로서 도시되어 있는 바와 같이, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포(1302)의 광량이 최대 광량의 반값에 미치지 않는 값이며, 가변 슬릿 기구(110)의 한 쌍의 차광 부재에 의한 노광광의 차단량이 크다. 따라서, 도 16의 (c)에서는, 동공면 광 강도 분포의 광량 무게 중심(Gs2, Ge2)은, 중심(O)으로부터의 치우침량은 gs2, ge2이며, 노광광의 텔레센트릭 특성이 나쁜 상태이다.In Fig. 16B, there is hardly any blocking of exposure light by the pair of light blocking members of the variable slit mechanism 110, and therefore, the light intensity centers of gravity (Gs1, Ge1) of the pupil plane light intensity distribution are center (O). ), so that the light intensity and the center of gravity were hardly biased. In Fig. 16(c), as shown as Es2 and Ee2 in Fig. 16(a), the light quantity of the trapezoidal light intensity distribution 1302 is a value that does not reach half the maximum light quantity, and the variable slit mechanism The blocking amount of exposure light by the pair of (110) light blocking members is large. Therefore, in Fig. 16(c), the light intensity center of gravity (Gs2, Ge2) of the pupil plane light intensity distribution is gs2, ge2 from the center (O), and the telecentric characteristic of the exposure light is poor. .

도 16의 (d)에서는, 도 16의 (a)에 Es3, Ee3으로서 도시되어 있는 바와 같이, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포(1303)의 광량이 최대 광량의 반값이며, 노광광의 텔레센트릭 특성은, 도 16의 (c)의 경우보다 좋다. 도 16의 (c)의 경우와 도 16의 (d)의 경우에서 형보다 양을 비교하면, gs2>gs3, ge2>ge3이다. 여기서, 동공면 광 강도 분포로부터 광량 무게 중심의 치우침을 구할 때, 사다리꼴 형상의 광 강도 분포의 일단(Ps)측에 있어서의 광량 무게 중심의 치우침과 사다리꼴 형상의 광 강도 분포의 타단(Pe)측에 있어서의 광량 무게 중심의 치우침의 평균값을 사용해도 되고, 어느 한쪽을 대표값으로서 사용해도 된다. 혹은, 다른 방법을 사용해도 된다.In Fig. 16(d), as shown as Es3 and Ee3 in Fig. 16(a), the light quantity of the trapezoidal light intensity distribution 1303 is half the maximum light quantity, and the telecentric characteristic of the exposure light is , Better than the case of FIG. 16(c). In the case of (c) of FIG. 16 and the case of (d) of FIG. 16, when the amount is compared with that of the type, gs2>gs3, ge2>ge3. Here, when obtaining the bias of the light intensity center of gravity from the light intensity distribution of the pupil plane, the bias of the light intensity center of gravity at one end (Ps) side of the trapezoidal light intensity distribution and the other end (Pe) side of the trapezoidal light intensity distribution The average value of the bias of the light quantity and the center of gravity in the light intensity may be used, or either one may be used as a representative value. Alternatively, you can use another method.

이어서, 도 17을 참조하면서 광량 무게 중심의 치우침(텔레센트릭 특성)으로부터 결상 위치 오차를 구하는 방법에 대하여 설명한다. 도 17의 (a)는, 도 16의 (c)의 동공면 광 강도 분포(경사 부분의 폭=Ls2, Le2)와 동일하며, 노광광의 텔레센트릭 특성이 큰(나쁜) 상태를 도시하고 있다. 도 17의 (b)는, 횡축에 주사 방향, 종축에 Z 방향(포커스 방향)을 나타내고 있다. 도 17의 (b)의 좌측은, 경사 부분의 폭이 Ls2인 노광광을 위치(Ps1)에서 관찰한 상태에 상당하고, 노광광은 광선(1702)과 등가이다. 광선(1702)은, 텔레센트릭 특성이 양호한 광선(1701)(광축에 평행인 광선)에 대한 각도가 θ이며, 텔레센트릭 특성이 나쁨을 나타내고 있다. 광선(1702)은, 광선(1701)에 대하여 기울기 각도(θ)로 결상면(WP)에 입사한다. gs2는, 동공면 광 강도 분포에 기초하여 구해지는 광량 무게 중심의 치우침이다. 동공면 광 강도 분포에 기초하여 광량 무게 중심의 치우침(Gs2)을 구함으로써, 치우침(Gs2)에 기초하여 광선(1702)의 기울기 각도(θ)를 구할 수 있다. 기울기 각도(θ)는, 텔레센트릭 특성을 나타내는 지표값이다.Next, referring to FIG. 17, a description will be given of a method of obtaining an image-forming position error from the bias (telecentric characteristic) of the center of gravity of the amount of light. Fig. 17(a) is the same as the pupil plane light intensity distribution (width of the sloped portion = Ls2, Le2) of Fig. 16(c), and shows a state in which the telecentric characteristic of the exposure light is large (bad). . FIG. 17B shows the scanning direction on the horizontal axis and the Z direction (focus direction) on the vertical axis. The left side of FIG. 17B corresponds to a state in which the exposure light having the width of the inclined portion Ls2 is observed at the position Ps1, and the exposure light is equivalent to the light ray 1702. The light beam 1702 has an angle of θ with respect to the light beam 1701 (a light beam parallel to the optical axis) having good telecentric characteristics, indicating poor telecentric characteristics. The light beam 1702 enters the imaging plane WP at an inclination angle θ with respect to the light beam 1701. gs2 is the deviation of the center of gravity of the amount of light obtained based on the light intensity distribution on the pupil plane. By obtaining the bias Gs2 of the center of gravity of the amount of light based on the light intensity distribution on the pupil plane, the inclination angle θ of the light ray 1702 can be obtained based on the bias Gs2. The inclination angle θ is an index value indicating the telecentric characteristic.

동공면(PP)과 결상면(WP)의 사이의 광선(1701)의 광로 길이(C)는 기지이므로, 동공면 광 강도 분포에 있어서의 광량 무게 중심의 치우침(gs2)을 구함으로써, 광선(1701)에 대한 광선(1702)의 기울기 각도(θ)를 구할 수 있다. 위치(Es2)에 있어서의 기판의 활주면(FC)과 결상면(WP)의 거리(dz)에 있어서의 결상 위치 오차(dys2)는, 거리(dz) 및 기울기 각도(θ)에 기초하여 계산될 수 있다.Since the optical path length (C) of the light beam 1701 between the pupil plane (PP) and the imaging plane (WP) is known, by obtaining the bias (gs2) of the light amount and the center of gravity in the pupil plane light intensity distribution, the light beam ( The inclination angle θ of the light ray 1702 with respect to 1701 may be obtained. The imaging position error (dys2) in the distance (dz) between the running surface (FC) of the substrate and the imaging surface (WP) at the position (Es2) is calculated based on the distance (dz) and the inclination angle (θ). Can be.

도 17의 (b)의 우측은, 경사 부분의 폭이 Le2인 노광광을 위치(Pe1)에서 관찰한 상태에 상당하고, 노광광은 광선(1703)과 등가이다. 도 17의 (b)의 우측에 대해서도, 도 17의 (b)의 좌측과 마찬가지로, 동공면 광 강도 분포에 있어서의 광량 무게 중심의 치우침(ge2)을 구함으로써, 광선(1701)에 대한 광선(1703)의 기울기 각도(θ)를 구할 수 있다. 위치(Pe1)에 있어서의 기판의 활주면(FC)과 결상면(WP)의 거리(dz)에 있어서의 결상 위치 오차(dye2)는, 거리(dz) 및 기울기 각도(θ)에 기초하여 계산될 수 있다.The right side of FIG. 17B corresponds to a state in which the exposure light having the width of the inclined portion of Le2 is observed at the position Pe1, and the exposure light is equivalent to the light beam 1703. Also on the right side of Fig. 17(b), similarly to the left side of Fig. 17(b), by obtaining the bias (ge2) of the light intensity center of gravity in the pupil plane light intensity distribution, the light ray ( 1703) of the inclination angle (θ) can be obtained. The imaging position error (dye2) in the distance (dz) between the running surface (FC) of the substrate and the imaging surface (WP) at the position (Pe1) is calculated based on the distance (dz) and the inclination angle (θ). Can be.

여기서는, 광량 무게 중심의 치우침에 기초하여 텔레센트릭 특성(광선 기울기(θ))을 구하는 방법이 설명되었다. 이 방법 대신에, 경사 부분의 폭을 변화시키면서 원판의 패턴을 기판에 전사하는 노광을 행하여, 전사된 패턴의 결상 위치 오차를 계측함으로써 경사 부분의 폭과 결상 위치 오차의 관계를 특정해도 된다.Here, a method of obtaining a telecentric characteristic (beam inclination (θ)) based on the bias of the center of gravity of the amount of light has been described. Instead of this method, the relationship between the width of the inclined portion and the image-forming position error may be specified by performing exposure in which the pattern of the original plate is transferred to the substrate while changing the width of the inclined portion, and measuring the image-forming position error of the transferred pattern.

주 제어부(103)는, 공정 S03 내지 S05의 반복에 의해 얻어진 정보, 즉 경사 부분의 폭과 결상 위치 오차의 관계를 나타내는 정보(이하, 특성 정보)를 주 제어부(103)의 내부 또는 외부의 메모리에 보존한다.The main control unit 103 stores information obtained by repetition of steps S03 to S05, that is, information indicating the relationship between the width of the inclined portion and the image-forming position error (hereinafter, characteristic information), to an internal or external memory of the main control unit 103. To be preserved.

공정 S06 내지 S08에서는, 주 제어부(103)는, 공정 S01에서 설정된 노광 모드에 따라 사다리꼴 형상의 광 강도 분포의 경사 부분의 폭을 결정한다. 구체적으로는, 공정 S06에서는, 주 제어부(103)는, 노광 모드를 판별하고, 노광 모드가 결상 위치 우선 모드라면, 공정 S07로 진행하고, 노광 모드가 노광량 분포 우선 모드라면, 공정 S08로 진행한다.In steps S06 to S08, the main control unit 103 determines the width of the inclined portion of the trapezoidal light intensity distribution according to the exposure mode set in step S01. Specifically, in step S06, the main control unit 103 determines the exposure mode, and if the exposure mode is an imaging position priority mode, proceeds to step S07, and if the exposure mode is an exposure amount distribution priority mode, proceeds to step S08. .

노광 모드가 결상 위치 우선 모드인 경우, 공정 S07에 있어서, 주 제어부(103)는, 결상 위치 오차의 판정 역치를 저역치로 설정하며, 이 경우, 공정 S09에 있어서, 주 제어부(103)는, 결상 위치 오차가 엄격한 조건에서 경사 부분의 폭을 결정한다. 한편, 노광 모드가 노광량 분포 우선 모드인 경우, 공정 S08에 있어서, 주 제어부(103)는, 결상 위치 오차의 판정 역치를 고역치로 설정하며, 이 경우, 공정 S09에 있어서, 주 제어부(103)는, 결상 위치 오차가 완만한 조건에서 경사 부분의 폭을 결정한다. 여기서, 판정 역치는, 허용되는 결상 위치 오차를 의미한다.When the exposure mode is the image-forming position priority mode, in step S07, the main control unit 103 sets the determination threshold of the image-forming position error to a low threshold. In this case, in step S09, the main control unit 103 Determine the width of the inclined portion under conditions of severe positional error. On the other hand, when the exposure mode is the exposure intensity distribution priority mode, in step S08, the main control unit 103 sets the determination threshold of the imaging position error to a high threshold. In this case, in the step S09, the main control unit 103 , Determine the width of the inclined portion under the condition that the imaging position error is gentle. Here, the determination threshold means an allowable imaging position error.

도 18의 (a)에는, 결상 위치 오차의 요구 정밀도에 따라 복수의 역치가 설정되는 예가 도시되어 있다. 이 예에서는, 결상 위치 우선 모드에서는, 결상 위치 오차의 판정 역치로서 저역치(예를 들어, 단위 길이당 8[nm/um])가 설정되고, 노광량 분포 우선 모드에서는, 결상 위치 오차의 판정 역치로서 고역치(예를 들어, 단위 길이당 15[nm/um])가 설정된다. 도 18의 (b)에는, 결상 위치 오차의 역치에 기초하여 경사 부분의 폭을 결정하는 방법이 도시되어 있다. 도 18의 (b)에 있어서, 횡축은 경사 부분의 폭(L), 종축은 결상 위치 오차(dy)이며, 도면 부호 1801로 나타나는 정보는, 경사 부분의 폭과 결상 위치 오차의 관계를 나타내는 특성 정보이다.In Fig. 18A, an example in which a plurality of threshold values are set according to the required accuracy of the image-forming position error is shown. In this example, in the imaging position priority mode, a low threshold value (e.g., 8 [nm/um] per unit length) is set as the determination threshold for the imaging position error, and in the exposure intensity distribution priority mode, the determination threshold for the imaging position error A high threshold value (for example, 15 [nm/um] per unit length) is set as. In Fig. 18B, a method of determining the width of the inclined portion based on the threshold value of the image-forming position error is shown. In Fig. 18B, the horizontal axis is the width L of the inclined portion, the vertical axis is the image-forming position error (dy), and the information indicated by reference numeral 1801 is a characteristic representing the relationship between the width of the inclined part and the image-forming position error. Information.

결상 위치 우선 모드가 설정되어 있는 경우에는, 공정 S09에 있어서, 주 제어부(103)는, 특성 정보(1801)에 기초하여, 저역치인 8[nm/um] 이하의 결상 위치 오차를 충족하는 폭(Ls1)을 경사 부분의 폭으로서 결정한다. 또한, 노광량 분포 우선 모드가 설정되어 있는 경우, 공정 S09에 있어서, 주 제어부(103)는, 특성 정보(1801)에 기초하여, 고역치인 15[nm/um]와 저역치인 8[nm/um]의 사이의 폭(Ls2)을 경사 부분의 폭으로서 결정한다. 공정 S10에서는, 주 제어부(103)는, 공정 S09에 있어서 결정된 경사 부분의 폭에 따라, 가변 슬릿 기구(110)의 한 쌍의 차광 부재(110a, 110b)의 위치(공액면(MB)으로부터의 거리)를 제어한다.When the imaging position priority mode is set, in step S09, the main control unit 103 has a width satisfying an imaging position error of 8 [nm/um] or less, which is a low threshold, based on the characteristic information 1801 ( Ls1) is determined as the width of the inclined portion. In addition, when the exposure intensity distribution priority mode is set, in step S09, the main control unit 103, based on the characteristic information 1801, has a high threshold of 15 [nm/um] and a low threshold of 8 [nm/um]. The width Ls2 between is determined as the width of the inclined portion. In step S10, the main control unit 103 positions the pair of light shielding members 110a, 110b of the variable slit mechanism 110 (from the conjugated surface MB) according to the width of the inclined portion determined in step S09. Distance).

공정 S11에서는, 주 제어부(103)는, 도 8 내지 도 10을 참조하면서 설명한 방법에 따라 주사 방향에 있어서의 노광량 오차를 구한다. 도 14의 (a)에는, 공정 S09에서 결정한 경사 부분의 폭으로부터 구해지는 노광량 오차가 예시되어 있다. 도 14의 (a)에서는, 단위 길이당 수광 펄스수(1/ΔY[pulse/mm])와 노광량 오차의 관계가 노광 오차 특성(1401)으로 도시되어 있다. 공정 S01에서 설정된 노광량을 달성하기 위해, 공정 S04에서 검출된 동공면 광 강도 분포로부터 얻어지는 펄스 에너지(1펄스당 노광량)에 기초하여 노광량 범위(1402)가 결정된다. 도 14의 예에 있어서, 노광량 범위(1402)는, 조사 펄스수의 하한값이 4펄스, 상한값이 5.1펄스임을 나타내고 있다.In step S11, the main control unit 103 calculates an exposure amount error in the scanning direction according to the method described with reference to FIGS. 8 to 10. In Fig. 14A, the exposure amount error calculated from the width of the inclined portion determined in step S09 is illustrated. In FIG. 14A, the relationship between the number of light-receiving pulses per unit length (1/ΔY [pulse/mm]) and the exposure amount error is shown as the exposure error characteristic 1401. In order to achieve the exposure amount set in step S01, the exposure amount range 1402 is determined based on the pulse energy (exposure amount per pulse) obtained from the pupil plane light intensity distribution detected in step S04. In the example of Fig. 14, the exposure amount range 1402 indicates that the lower limit of the number of irradiation pulses is 4 pulses and the upper limit is 5.1 pulses.

이어서, 공정 S12 내지 S15에서는, 주 제어부(103)는, 공정 S01에서 설정된 노광 모드에 따른 조사 펄스수를 결정한다. 공정 S12에서는, 주 제어부(103)는, 노광 모드를 판별하고, 노광 모드가 결상 위치 우선 모드라면, 공정 S13으로 진행하고, 노광 모드가 노광량 분포 우선 모드라면, 공정 S14로 진행한다.Next, in steps S12 to S15, the main control unit 103 determines the number of irradiation pulses according to the exposure mode set in step S01. In step S12, the main control unit 103 determines the exposure mode, and if the exposure mode is an image-forming position priority mode, it proceeds to step S13, and if the exposure mode is an exposure amount distribution priority mode, it proceeds to step S14.

노광 모드가 결상 위치 우선 모드인 경우, 공정 S13에 있어서, 주 제어부(103)는, 노광량 오차의 판정 역치를 고역치로 설정하고, 노광량 오차가 완만한 조건에서 조사 펄스수를 결정한다. 한편, 노광 모드가 노광량 분포 우선 모드인 경우, 공정 S14에 있어서, 주 제어부(103)는, 노광량 오차의 판정 역치를 저역치로 설정하고, 노광량 오차가 엄격한 조건에서 조사 펄스수를 결정한다. 여기서, 노광량 오차에 관한 판정 역치는, 허용되는 노광량 오차를 의미한다.When the exposure mode is the image-forming position priority mode, in step S13, the main control unit 103 sets the determination threshold of the exposure amount error to a high threshold, and determines the number of irradiation pulses under the condition that the exposure amount error is gentle. On the other hand, when the exposure mode is the exposure-difference priority mode, in step S14, the main control unit 103 sets the determination threshold of the exposure-difference error to a low threshold, and determines the number of irradiation pulses under the condition that the exposure-difference error is severe. Here, the determination threshold for the exposure amount error means an allowable exposure amount error.

도 14의 (b)에는, 노광량 오차의 요구 정밀도에 따라 복수의 역치가 설정되는 예가 도시되어 있다. 이 예에서는, 결상 위치 우선 모드에서는, 노광량 오차의 판정 역치로서 고역치(예를 들어, 노광량 오차≤0.6[％])가 설정되고, 노광량 분포 우선 모드에서는, 노광량 오차의 판정 역치로서 저역치(예를 들어, 노광량 오차≤0.3[％])가 설정된다.14B shows an example in which a plurality of threshold values are set according to the required accuracy of the exposure amount error. In this example, in the imaging position priority mode, a high threshold value (e.g., exposure amount error ≤ 0.6 [%]) is set as the determination threshold value of the exposure amount error, and in the exposure dose distribution priority mode, a low threshold value ( For example, an exposure amount error ≤ 0.3 [%]) is set.

결상 위치 우선 모드가 설정되어 있는 경우에는, 공정 S13에 있어서, 주 제어부(103)는, 노광 오차 특성(1401)에 기초하여, 노광량 오차가 고역치 0.6[％] 이하가 되는 조건(1403)에서, 조사 펄스수가 작아지는(단시간으로 노광하는) 방향(1404)으로 검색한다. 그리고, 주 제어부(103)는, 조건에 합치한 교점(1405)으로부터 조사 펄스수를 결정한다. 노광량 분포 우선 모드가 설정되어 있는 경우, 공정 S14에 있어서, 주 제어부(103)는, 노광량 오차 특성(1401)에 기초하여, 노광량 오차가 저역치 0.3[％] 이하가 되는 조건(1406)에서, 조사 펄스수가 커지는(장시간으로 노광하는) 방향(1407)으로 검색한다. 그리고, 주 제어부(103)는, 조건에 합치한 교점(1408)으로부터 조사 펄스수를 결정한다. 또한, 노광량 오차 특성(1401)과 노광량 범위(1402)가 도 14에 예시되는 바와 같은 관계를 갖는 경우, 어느 노광 모드에 있어서도 단순히 조사 펄스수를 4[pulse]로서 결정해도 된다.When the imaging position priority mode is set, in step S13, the main control unit 103, on the basis of the exposure error characteristic 1401, under the condition 1403 in which the exposure amount error becomes 0.6 [%] or less of the high threshold. , Search in the direction 1404 in which the number of irradiation pulses decreases (exposes in a short time). Then, the main control unit 103 determines the number of irradiation pulses from the intersection point 1405 meeting the condition. When the exposure amount distribution priority mode is set, in step S14, the main control unit 103, based on the exposure amount error characteristic 1401, under the condition 1406 in which the exposure amount error becomes 0.3 [%] or less of the low threshold, The search is made in the direction 1407 in which the number of irradiation pulses increases (exposed for a long time). Then, the main control unit 103 determines the number of irradiation pulses from the intersection point 1408 meeting the condition. In addition, when the exposure amount error characteristic 1401 and the exposure amount range 1402 have a relationship as illustrated in FIG. 14, the number of irradiation pulses may be simply determined as 4 [pulse] in any exposure mode.

공정 S15에서는, 주 제어부(103)는, 단위 길이당 조사 펄스수(1/ΔY[pulse/mm])를 충족하는 주사 속도와 레이저 발진 주파수를 계산한다. 도 14의 (a)의 예에서는, 결상 위치 우선 모드를 위한 조사 펄스수로서 4[pulse]가 선택된 경우, 식 (1)로부터 펄스 레이저 광원(101)의 발진 주파수 f를 3000[Hz]이라고 하면, 주사 속도는 750[mm/sec]이 된다. 노광량 분포 우선 모드를 위한 조사 펄스수로서 5[pulse]가 선택된 경우, 펄스 레이저 광원(101)의 발진 주파수 f를 3000[Hz]이라고 하면, 주사 속도는 600[mm/sec]이 된다.In step S15, the main control unit 103 calculates a scanning speed and a laser oscillation frequency satisfying the number of irradiation pulses per unit length (1/ΔY [pulse/mm]). In the example of Fig. 14A, when 4 [pulse] is selected as the number of irradiation pulses for the imaging position priority mode, suppose that the oscillation frequency f of the pulsed laser light source 101 is 3000 [Hz] from Equation (1). , The scanning speed is 750 [mm/sec]. When 5 [pulse] is selected as the number of irradiation pulses for the exposure intensity distribution priority mode, if the oscillation frequency f of the pulsed laser light source 101 is 3000 [Hz], the scanning speed is 600 [mm/sec].

공정 S16에서는, 주 제어부(103)는, 설정된 경사 부분의 폭 및 조사 펄스수로 기판(114)의 노광을 행한다.In step S16, the main control unit 103 exposes the substrate 114 with the set width of the inclined portion and the number of irradiation pulses.

공정 S03 내지 S05는, 캘리브레이션 모드에 있어서 실행되어도 된다. 또한, 이 경우에 있어서, 공정 S03 내지 S05는 조명 모드마다 실행되어도 된다. 조명 모드는, 예를 들어 원형 조명 모드, 링 조명 모드 및 다중극 조명 모드 등을 포함할 수 있다.Steps S03 to S05 may be executed in the calibration mode. Further, in this case, steps S03 to S05 may be performed for each illumination mode. The illumination mode may include, for example, a circular illumination mode, a ring illumination mode, and a multipole illumination mode.

도 15의 (a)에는, 사중극 형상의 조명 모드에 있어서의 동공면 광 강도 분포가 도시되어 있다. 도 15의 (b)에는, 사중극 형상의 조명 모드에 있어서의 기판 상의 광 강도 분포(1501)가 도시되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 경사 부분(L1)에 있어서, 광 강도 분포가 계단상으로 변화하기 때문에, 경사 부분 내의 복수의 위치(P1, P2, P3, P1', P2', P3')에서 동공면 광 강도 분포를 검출하고, 그것들에 기초하여 결상 위치 오차를 구해도 된다.Fig. 15A shows the light intensity distribution of the pupil plane in the quadrupole-shaped illumination mode. In Fig. 15B, the light intensity distribution 1501 on the substrate in the quadrupole-shaped illumination mode is shown. In this case, since the light intensity distribution in the inclined portion L1 changes stepwise, the pupil plane light at a plurality of positions (P1, P2, P3, P1', P2', P3') in the inclined portion The intensity distribution may be detected, and an imaging position error may be calculated based on them.

이하, 상기 주사 노광 장치를 사용한 물품 제조 방법을 설명한다. 물품 제조 방법은, 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정 및 처리 공정을 포함할 수 있다. 도포 공정에서는, 기판 상에 포토레지스트가 도포된다. 노광 공정에서는, 도포 공정을 거친 기판 상의 포토레지스트가 상기 주사 노광 장치에 의해 노광될 수 있다. 현상 공정에서는, 노광 공정을 거친 기판 상의 포토레지스트가 현상되어 레지스트 패턴이 형성될 수 있다. 처리 공정에서는, 현상 공정을 거친 기판이 처리될 수 있다. 이 처리는, 예를 들어 에칭, 이온 주입 또는 산화를 포함할 수 있다. 물품의 제조 방법에서는, 이들 공정을 거친 기판의 적어도 일부를 사용하여 물품이 제조된다. 제조되는 물품으로서, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다.Hereinafter, a method of manufacturing an article using the scanning exposure apparatus will be described. The article manufacturing method may include a coating process, an exposure process, a developing process, and a processing process. In the coating process, a photoresist is applied on the substrate. In the exposure process, the photoresist on the substrate that has undergone the coating process may be exposed by the scanning exposure apparatus. In the developing process, a photoresist on a substrate that has undergone an exposure process may be developed to form a resist pattern. In the processing process, the substrate that has undergone the development process may be processed. This treatment may include etching, ion implantation, or oxidation, for example. In an article manufacturing method, an article is manufactured using at least a portion of a substrate that has undergone these processes. Examples of the manufactured article include volatile or nonvolatile semiconductor memories such as DRAM, SRAM, flash memory, and MRAM, and semiconductor devices such as LSI, CCD, image sensor, and FPGA.

(기타의 실시예)(Other Examples)

본 발명은, 상기의 실시 형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 통하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현 가능하다. 또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행 가능하다.In the present invention, a program that realizes one or more functions of the above embodiments is supplied to a system or device through a network or a storage medium, and one or more processors read and execute the program in the computer of the system or device. It can also be realized in processing. It can also be implemented by a circuit (eg, ASIC) that realizes one or more functions.

Claims (13)

주사 방향을 따른 형상이 사다리꼴 형상을 갖는 광 강도 분포를 기판 상에 형성하는 노광광에 의해 해당 기판을 노광하는 주사 노광 장치이며,
상기 사다리꼴 형상에 있어서의 경사 부분을 구성하는 광선의 결상면과 기판면과의 포커스차에 기초하여 생기는, 상기 주사 방향의 결상 위치의 시프트를 나타내는 결상 위치 오차를 검출하는 검출부를 구비하고,
상기 검출부는, 동공면 광 강도 분포를 검출하는 광 검출기와, 상기 광 검출기에 의해 검출된 상기 동공면 광 강도 분포에 기초하여 결상 위치 오차를 구하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.It is a scanning exposure apparatus for exposing the substrate by exposure light in which a light intensity distribution having a shape along the scanning direction having a trapezoidal shape is formed on the substrate,
A detection unit for detecting an imaging position error indicating a shift in the imaging position in the scanning direction, which is generated based on a focus difference between the imaging surface and the substrate surface of the light rays constituting the inclined portion in the trapezoidal shape,
And the detection unit includes a photodetector for detecting a pupil plane light intensity distribution, and a processing unit for obtaining an image-forming position error based on the pupil plane light intensity distribution detected by the photodetector. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 처리부는, 상기 동공면 광 강도 분포에 기초하여 상기 경사 부분을 구성하는 광선의 기울기를 구하고, 상기 기울기에 기초하여 결상 위치 오차를 구하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the processing unit calculates an inclination of a light beam constituting the inclined portion based on the light intensity distribution of the pupil plane, and calculates an imaging position error based on the inclination. 제4항에 있어서, 상기 처리부는, 상기 동공면 광 강도 분포의 무게 중심(重心)의 치우침에 기초하여 상기 경사 부분을 구성하는 광선의 기울기를 구하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The scanning exposure apparatus according to claim 4, wherein the processing unit obtains a slope of a light beam constituting the inclined portion based on a bias of a center of gravity of the light intensity distribution on the pupil plane. 제1항에 있어서, 상기 주사 방향에 있어서의 상기 경사 부분의 폭을 변경하기 위한 변경 기구를 더 구비하고,
상기 처리부는, 상기 경사 부분의 복수의 폭의 각각에 대하여 결상 위치 오차가 검출되도록 상기 변경 기구 및 상기 검출부를 제어하고, 상기 경사 부분의 폭과 결상 위치 오차의 관계를 취득하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The method according to claim 1, further comprising a change mechanism for changing the width of the inclined portion in the scanning direction,
The processing unit controls the change mechanism and the detection unit so that an image-forming position error is detected for each of a plurality of widths of the inclined portion, and acquires a relationship between the width of the inclined portion and the image-forming position error. Exposure apparatus. 제6항에 있어서, 상기 처리부는, 조명 모드마다 상기 관계를 취득하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The scanning exposure apparatus according to claim 6, wherein the processing unit acquires the relationship for each illumination mode. 제1항에 있어서, 상기 처리부는, 상기 광 검출기가 상기 주사 방향에 있어서의 복수의 위치에 순차적으로 배치되도록 상기 광 검출기의 위치를 제어하고, 상기 복수의 위치의 각각에 있어서의 상기 광 검출기의 출력에 기초하여, 상기 경사 부분이 형성되는 범위를 특정하고, 상기 범위에 있어서의 소정의 위치에 상기 광 검출기를 배치시킴으로써, 상기 광 검출기에 상기 동공면 광 강도 분포를 검출시키는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The method of claim 1, wherein the processing unit controls a position of the photo detector so that the photo detector is sequentially disposed at a plurality of positions in the scanning direction, and the photo detector at each of the plurality of positions is A scanning, characterized in that, based on an output, a range in which the inclined portion is formed is specified, and the pupil plane light intensity distribution is detected on the photo detector by arranging the photo detector at a predetermined position in the range. Exposure device. 제6항에 있어서, 허용되는 결상 위치 오차 및 상기 관계에 기초하여 상기 경사 부분의 폭을 결정하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The scanning exposure apparatus according to claim 6, further comprising a control unit for determining the width of the inclined portion based on the allowable imaging position error and the relationship. 제9항에 있어서, 상기 제어부는, 결정한 상기 경사 부분의 폭 및 허용되는 노광량 오차에 기초하여, 기판의 주사의 단위 길이당 노광광의 조사 펄스수를 결정하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The scanning exposure apparatus according to claim 9, wherein the control unit determines the number of exposure pulses per unit length of scanning of the substrate based on the determined width of the inclined portion and an allowable exposure amount error. 제9항에 있어서, 상기 제어부는, 결상 위치 오차의 저감 및 노광량 오차의 저감 중 어느 것을 우선해야 하는지에 따라 상기 허용되는 결상 위치 오차를 결정하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The scanning exposure apparatus according to claim 9, wherein the control unit determines the allowable imaging position error according to which of a reduction in an imaging position error and a reduction in an exposure amount error should be prioritized. 제11항에 있어서, 상기 제어부는, 결상 위치 오차의 저감을 우선하는 경우에 있어서 허용되는 노광량 오차를, 노광량 오차의 저감을 우선하는 경우에 있어서 허용되는 노광량 오차보다 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 장치.The scanning according to claim 11, wherein the control unit sets an allowable exposure amount error in the case of prioritizing reduction of the imaging position error, greater than an allowable exposure amount error in the case of prioritizing reduction of the exposure amount error. Exposure device. 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 도포 공정과,
상기 도포 공정을 거친 상기 기판 상의 상기 포토레지스트를 제1항 및 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 주사 노광 장치에 의해 노광하는 노광 공정과,
상기 노광 공정을 거친 상기 기판 상의 상기 포토레지스트를 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 현상 공정과,
상기 현상 공정을 거친 상기 기판을 처리하는 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.A coating process of applying a photoresist on a substrate, and
An exposure step of exposing the photoresist on the substrate subjected to the coating step by the scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 and 4 to 12; and
A developing process of forming a resist pattern by developing the photoresist on the substrate that has undergone the exposure process,
An article manufacturing method comprising a processing step of processing the substrate that has undergone the developing step.
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