KR19980080158A - Scan exposure method and scanning exposure apparatus - Google Patents

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KR19980080158A
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KR1019980008191A
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시게루 하기와라
켄 오자와
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요시다 쇼 이치로
니콘 주식회사
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Abstract

설정 노광량의 여하에 관계없이 항상 최단 시간으로 노광을 행한다.The exposure is always performed in the shortest time irrespective of the set exposure dose.

주사 노광시에 설정 노광과 계측된 평균 펄스 에너지와의 관계에 의해 정해지는 1점당의 노광 펄스수에 따라서, 주제어 장치(50)에 의해서 마스크(R)와 감광 기판(W)과의 최대 주사 속도와 펄스 레이저 광원(16)의 최대 발진 주파수의 적어도 한 쪽을 유지하도록, 광원(16)의 발진 주파수가 제어된다. 이 때문에, 설정 노광량이 작게되어 발진 주파수도 그만큼 높게 할 필요가 없는 고감도 영역에서는 설정 노광량에 관계없이 스캔 최고속에서의 주사 노광이 가능하게 된다. 한편, 설정 노광량이 커지면 발진 주파수도 그것에 따라서 높게 하지 않으면 안되지만 발진 주파수는 최대 발진 주파수가 상한이기 때문에, 설정 노광량이 크고, 스캔 최고속을 유지할 수 없는 저감도 영역에서는 발진 주파수를 최대 발진 주파수로 설정하여, 노광이 행하여지는 것으로 된다.The main controller 50 sets the maximum scanning speed of the mask R and the photosensitive substrate W by the main scanning unit 50 in accordance with the number of exposure pulses per one point determined by the relationship between the set exposure and the measured average pulse energy at the time of scanning exposure The oscillation frequency of the light source 16 is controlled so as to maintain at least one of the maximum oscillation frequency of the pulse laser light source 16 and the maximum oscillation frequency of the pulse laser light source 16. Therefore, scan exposure can be performed at the maximum scan speed regardless of the set exposure dose in a high sensitivity region where the set exposure dose is small and the oscillation frequency does not need to be increased as much. On the other hand, when the set exposure dose is increased, the oscillation frequency must be increased accordingly. However, since the maximum oscillation frequency is the upper limit, the oscillation frequency is set to the maximum oscillation frequency in the low sensitivity region where the set exposure amount is large and the scan maximum speed can not be maintained. And exposure is performed.

Description

주사 노광 방법 및 주사형 노광 장치Scan exposure method and scanning exposure apparatus

본 발명은 주사 노광 방법 및 주사형 노광 장치에 관한 것이며, 특히 예를 들면 반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자(CCD 등) 또는 박막 자기 헤드등을 제조하기 위한 리소그래피 공정중에서 사용되는 펄스 레이저 광원을 사용한 주사 노광 방법 및 주사형 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a scanning exposure method and a scanning type exposure apparatus and more particularly to a pulse laser light source used in a lithography process for manufacturing semiconductor devices, liquid crystal display devices, imaging devices (CCDs, etc.), thin film magnetic heads, A scanning exposure method used and a scanning type exposure apparatus.

종래부터 반도체 소자등을 제조할 때에, 마스크로서의 레티클의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼(또는 글라스 플레이트등)상의 각 쇼트 영역에 전사 노광하는 투영 노광 장치가 사용되고 있다. 이러한 투영 노광 장치에서의 1개의 기본적인 기능으로서, 웨이퍼의 각 쇼트 영역내의 각 점에 대한 적산 노광량(적산 노광 에너지)을 적정 범위내에 받아들이기 위한 노광량 제어 기능이 있다.Conventionally, when a semiconductor device or the like is manufactured, a projection exposure apparatus for transferring and exposing a pattern of a reticle as a mask to each shot area on a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photoresist through a projection optical system is used. As one basic function in such a projection exposure apparatus, there is an exposure amount control function for accepting an integrated exposure dose (integrated exposure energy) for each point in each shot area of the wafer within an appropriate range.

종래의 스태퍼와 같은 일괄 노광형의 투영 노광 장치(웨이퍼상의 쇼트 영역에 레티클 패턴의 노광을 할 때에, 웨이퍼가 탑재된 웨이퍼 스테이지를 정지한 상태에서 일괄하여 노광을 행하는 장치)에서는, 노광 광원으로서 초고압 수은 램프와 같은 연속 광원, 또는 엑시머 레이저 광원과 같은 펄스 레이저 광원의 어느것을 사용하는 경우에도, 노광량 제어 방법으로서는 기본적으로 컷 오프 제어가 채용되어 있었다. 상기 컷 오프 제어에서는 감광 재료(포토레지스트)가 도포된 웨이퍼로의 노광광의 조사중에 그 노광광의 일부를 분기하여 인테그레이터 센서라고 불리는 광전 검출기로 안내되어, 상기 인테그레이터 센서를 통해서 간접적으로 웨이퍼상에서의 노광량을 검출하고, 이 검출 결과의 적산치가 상기 감광 재료로 필요로 되는 적산 노광량(이하, 「설정 노광량」이라고 부른다)에 대응하는 소정의 레벨(크리티컬 레벨)을 초과할 때까지 레이저 발광을 계속한다(연속광인 경우에는 크리티컬 레벨을 초과하면 셔터를 닫기 시작한다)라고 하는 제어가 행하여진다.In a batch exposure type projection exposure apparatus such as a conventional stapler (apparatus for collectively performing exposure in a state in which a wafer stage on which a wafer is mounted is exposed when a reticle pattern is exposed in a shot area on a wafer), ultra- In the case of using either a continuous light source such as a lamp or a pulse laser light source such as an excimer laser light source, cutoff control is basically adopted as the exposure amount control method. In the cut-off control, a part of the exposure light is branched during the irradiation of the exposure light to the wafer coated with the photosensitive material (photoresist) and guided to a photoelectric detector called an integrator sensor, And the laser emission is performed until the integrated value of the detection result exceeds a predetermined level (critical level) corresponding to the integrated exposure amount (hereinafter referred to as " set exposure amount ") required for the photosensitive material (In the case of the continuous light, the shutter is started to be closed when it exceeds the critical level).

또한, 노광 광원으로서 펄스 레이저 광원을 사용하는 경우에 있어서, 펄스 레이저광마다 에너지가 흐트러지기 때문에, 어떤 일정수(이하, 「최소 노광 펄스수」라고 부른다) 이상의 복수의 펄스 레이저광으로 노광함으로서, 원하는 노광량 제어 정밀도 재현성을 얻고 있다. 이 경우, 예를 들면 고감도 레지스트를 노광하는 때에는, 설정 노광량이 작기 때문에, 펄스 레이저 광원으로부터의 레이저광을 그대로 사용한 것으로는, 최소 노광 펄스수 이상에서의 노광을 할수 없게된다. 그래서, 이와 같이 설정 노광량이 작은 때에는, 예를 들면 광로에 설치된 감광 수단에 의해 펄스 레이저광을 감광하므로서, 최소 노광 펄스수 이상의 펄스수로 노광할 수 있도록 하고 있다.Further, in the case of using a pulsed laser light source as an exposure light source, since energy is disturbed for each pulse laser light, exposure is performed with a plurality of pulsed laser lights of a predetermined number (hereinafter referred to as " minimum exposure pulse number & And the reproducibility of the desired exposure amount control precision is obtained. In this case, for example, when the high-sensitivity resist is exposed, since the set exposure dose is small, exposure using the laser beam from the pulse laser source at the minimum exposure pulse number can not be performed. Thus, when the set exposure amount is small, exposure of the pulse laser light to the minimum number of exposure pulses is enabled by, for example, exposing the pulsed laser light by the photosensitive means provided in the optical path.

또한,최근에 와서 투영 광학계에 대한 부담을 너무 무겁게 하지 않고, 보다 큰 면적의 패턴을 고정밀도로 웨이퍼상에 전사할 수 있도록 하기 위해서, 레티클 패턴의 일부를 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼상에 투영한 상태에서, 레티클 및 웨이퍼를 투영 광학계에 대하여 동기하여 주사하므로서 레티클의 패턴을 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 전사 노광한다,스텝·앤드·스캔 방식등의 주사형의 투영 노광 장치도 개발되어 있다. 이와같은 주사 노광형의 장치에서는 웨이퍼상의 1점정도 만큼 착안한 노광량 제어가 적용할 수 없기 때문에, 상술의 컷 오프 제어를 적용할 수 없다. 그래서, 종래는 제 1 제어 방식으로서, 단순히 각 펄스 조명광의 광량을 적산하여 노광량 제어를 행하는 방식(오픈 노광량 제어 방식)이 사용되고 있었다. 또한, 제 2 제어 방식으로서, 예를 들면 일본 특허 공개평 6-252022호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼상에서 주사 방향에 대하여 슬릿 형상의 노광 영역(레티클상의 슬릿 형상의 조명 영역에 공역인 영역에 있어서, 웨이퍼는 상기 영역에 대하여 상대 주사된다)에 포함되는 영역에 대한 적산 노광량을 펄스 조명광마다 실시간으로 계측하고, 그 적산 노광량을 토대로 다음 펄스 조명광의 목표 에너지를 개별적으로 산출하고, 각 펄스 조명광의 에너지를 제어하는 방식(펄스마다 노광량 제어 방식)도 생각되고 있지만, 그 알고리즘이 복잡하다.In order to transfer a pattern of a larger area onto the wafer with high accuracy without imposing too much burden on the projection optical system in recent years, in a state in which a part of the reticle pattern is projected onto the wafer through the projection optical system A scanning projection exposure apparatus such as a step-and-scan system in which a pattern of a reticle is successively transferred to each shot area on a wafer by scanning the reticle and wafer synchronously with the projection optical system is developed. In such a scanning exposure type apparatus, since the exposure amount control focused on one point on the wafer can not be applied, the above cut-off control can not be applied. Therefore, conventionally, as a first control method, a system (an open exposure amount control system) for simply controlling the exposure amount by integrating the light amount of each pulse illumination light has been used. As a second control method, for example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-252022, there is proposed an exposure method in which an exposure area in the form of a slit (a region that is a space in a slit-shaped illumination area on a reticle , The wafer is subjected to relative scanning with respect to the area), and the target energy of the next pulse illumination light is individually calculated based on the integrated exposure dose, and each pulse illumination light (The exposure amount control method for each pulse) is also considered, but the algorithm is complicated.

전자의 제 1 제어 방식에 있어서는, 원하는 노광량 제어의 직선성을 얻기 위해서 다음 관계가 성립하도록, 즉 노광 펄스수가 정수가 되도록 펄스 에너지를 미세(fine) 조정할 필요가 있다.In the first control scheme of the former, it is necessary to finely adjust the pulse energy so that the following relationship is established in order to obtain the linearity of the desired exposure amount control, that is, the number of exposure pulses is an integer.

여기서, 1펄스의 평균 에너지는 노광 직전에 인테그레이터 센서로써 계측되는 값이다. 이 때문에, 광로중에 펄스 에너지 미세 변조기가 설치되어 있다.Here, the average energy of one pulse is a value measured by the integrator sensor immediately before exposure. For this reason, a pulse energy fine modulator is provided in the optical path.

도11a, 도 11b에는 종래의 에너지 미세 변조기의 일례가 도시되어 있다. 도11a에 도시된 더블·그레이딩 방식의 미세 변조기에서는 펄스 발광되는 레이저 빔(LB)의 광로상에 소정 피치로 투과부와 차광부가 형성된 고정의 격자판(72)과 격자의 피치 방향으로 이동 자유 자재한 가동의 격자판(74)이 겹쳐 배치되어, 2매의 격자판(72, 74)이 상대적인 위치를 어긋나게하므로써 레이저 빔(LB)에 대한 투과율이 미세 변조할 수 있게 되어 있다. 또한, 도11(B)에 도시된 미세 변조기에서는 레이저 빔(LB)의 광로상에 각각 양면에 반사 방지 코팅이 행해진 2매의 글라스 플레이트(76, 78)가 대칭으로 가변의 경사각(θ)으로 경사진 상태로 배치되어 있다. 그리고, 글라스 플레이트(76, 78)의 투과율이 레이저 빔(LB)의 입사각에 따라서 변화하는 특성을 이용하여, 경사각(θ)을 제어하므로써, 레이저 빔(LB)에 대한 전체의 투과율을 미세 조정하고 있다. 이 밖에, 광원인 레이저 자체의 설정 에너지를 변조하는 예도 있다.11A and 11B show an example of a conventional energy fine modulator. In the double-grading fine modulator shown in FIG. 11A, a fixed grating plate 72 having a transmitting portion and a shielding portion formed at a predetermined pitch on the optical path of the pulsed laser beam LB, and a movable The grating plates 74 of the grating plates 72 and 74 are overlapped with each other and the two grating plates 72 and 74 are shifted relative to each other so that the transmissivity of the laser beam LB can be finely modulated. In the fine modulator shown in Fig. 11 (B), two glass plates 76, 78 on both sides of which the antireflection coating is applied on the optical path of the laser beam LB are symmetrically arranged at a variable inclination angle? And are arranged in an inclined state. The overall transmittance of the laser beam LB is finely adjusted by controlling the inclination angle? By using the characteristic that the transmittance of the glass plates 76 and 78 changes according to the incident angle of the laser beam LB have. In addition, there is an example in which the set energy of the laser itself, which is a light source, is modulated.

그런데, 주사형 노광 장치인 경우에는, 다음 식도 만족해야만 한다.However, in the case of the scanning type exposure apparatus, the following expression must be satisfied.

상기 식에 있어서, V는 웨이퍼(웨이퍼 스테이지)의 주사 노광시의 주사 속도, Ws는 웨이퍼면상에서의 슬릿 형상 노광 영역의 주사 방향의 폭(슬릿폭), N은 1점당의 노광 펄스수, f는 레이저 발진 주파수를 도시한다.V is the scanning speed at the time of scanning exposure of the wafer (wafer stage), Ws is the width of the slit-shaped exposure area in the scanning direction (slit width), N is the number of exposure pulses per one point, f Shows the laser oscillation frequency.

종래의 노광 시퀀스의 흐름으로서는 노광량이 설정되어, 상면상 평균 에너지가 계측되어, 1점당의 펄스수가 산출되어 정수로서 취급하고 있는 슬릿폭(Ws), 레이저 발진 주파수(f)에서 주사 속도(V)가 정해지고 있었다. 이 경우에 있어서, 레이저 발진 주파수(f)는 노광 장치의 스테이지 제어 시스템의 성능(기구적인 성능을 포함한다)에 의해서 규정되는 최고 주사 속도(스캔 최고 속도)에 의하여 속도 제어되는 최고 발진 주파수(f0)로 고정되어 있다.As the flow of the conventional exposure sequence, the exposure amount is set, the average energy on the image plane is measured, the number of pulses per point is calculated, and the slit width Ws, the laser oscillation frequency f, . In this case, the laser oscillation frequency f is the maximum oscillation frequency f (f), which is speed-controlled by the maximum scan speed (scan maximum speed) defined by the performance of the stage control system of the exposure apparatus 0 ).

즉, 종래의 주사형 노광 장치에서는 슬릿폭(Ws)은 광학 설계상에서 정해지는 고정값이고, 레이저 발진 주파수(f)도 스테이지 제어 시스템의 성능상에서 정해지는 스캔 최고 속도(Vmax)에 대응하는 최고 발진 주파수(f0)로 고정되어 있던(f=f0이었다)것으로부터, 1점당의 노광 펄스수(N)가 최소 노광 펄스수(Nmin)일 때, 즉 N=Nmin인 때에, (2)식의 관계로부터 주사 속도(V)가 Vmax로 정해지도록 되어 있었다.That is, in the conventional scanning type exposure apparatus, the slit width Ws is a fixed value determined on the optical design, and the laser oscillation frequency f is the maximum value corresponding to the scan maximum speed V max determined on the performance of the stage control system when the oscillation frequency (f 0) which has been fixed to (f = f 0 was a) to be from the exposure pulse number (N) of the minimum exposure pulse length per interval (N min), that is, when the N = N min, ( 2), the scanning speed V is determined to be V max .

그런데, 주사형 노광 장치인 경우도 상술한 일괄형 노광 장치와 같이, 소정의 노광량 재현성을 얻기 위해서, 1점당 어느 일정한 수(최소 노광 펄스수) 이상의 복수의 펄스 레이저광으로서 노광할 필요가 있다. 이 경우도, 예를 들면 고감도 레지스트를 노광할 때와 같이 설정 노광량이 작은 때에는, 예를 들면 광로상에 설치된 감광 수단(에너지 거친 조정기)에 의해 펄스 레이저광을 감광하여, 최소 노광 펄스 조건을 만족하도록 하고 있다.In the case of the scanning type exposure apparatus, like the above-described batch type exposure apparatus, it is necessary to expose a plurality of pulsed laser beams at a certain number (minimum exposure pulse number) or more per point in order to obtain a predetermined exposure amount reproducibility. Also in this case, when the set exposure amount is small, as in the case of exposure of a high-sensitivity resist, for example, pulsed laser light is exposed by a photosensitive means (energy coarse adjustment device) provided on the optical path to satisfy the minimum exposure pulse condition .

이 경우의 에너지 거친 조정기로서는 예를 들면 도11(C)에 도시된 바와 같은 리볼버라고 불리는 회전 자유자재한 원판(80)상에 투과율(=1-감광율)이 다른 복수개의 ND 필터(84)를 배치한 것을, 1 또는 복수단 배치하여 이루어지는 에너지 거친 조정기가 사용되고, 각각의 리볼버(80)를 회전하므로써 입사하는 레이저 빔 LB에 대한 투과율을 100%에서 복수 단계(도11(C)인 경우는 6×6=36 단계)로 바꾸도록 되어 있었다. 즉, 이러한 에너지 거친 조정기에 의한 투과율의 설정은 이산적인 것(통상, 등비급수적)으로 되어 있다.As the energy coarse adjuster in this case, for example, a plurality of ND filters 84 having different transmittance (= 1-light sensitivity ratio) on a rotatable disk 80 called a revolver as shown in Fig. 11 (C) Is arranged at one end or in a plurality of stages, and the transmittance of the laser beam LB incident on the laser beam LB by rotating each revolver 80 is changed from 100% in a plurality of stages (in the case of FIG. 11 (C) 6 占 6 = 36 steps). That is, the setting of the transmittance by such an energy rough adjuster is discrete (usually isoquant series).

이 때문에, 설정 노광량에 의해서는, 그것에 대응한(비례한) 감광율을 설정하는 것이 곤란한 경우가 있고, 이러한 설정 노광량인 경우에는 설정 노광량에 대응한 감광율 이하에서의 감광율의 조합 내에서 가장 가까운 감광율이 되는 ND 필터를 선택하는 수밖에 없고, 1점당의 노광 펄스수(N)를 ND 필터 투과율의 이산분(이상적인 연속 가변 에너지 변조기로 설정되는 설정 노광량에 대응한 감광율로부터의 차분)만큼 최소 노광 펄스수(Nmin)보다 큰 값으로 설정할 수밖에 없었다. 따라서, (2)식의 관계로부터 명백한 바와 같이, 주사 속도(V)를 항상 최고 속도(Vmax)로 유지할 수 없고, 결과적으로 노광 시간(Texp) (=Ws/V)이 ND 필터 투과율의 이산분의 여분에 관계하는 것으로 되고, 어떤 설정 노광량에서는 이상적인 스루풋이 저하하고 있었다. 즉, 설정 노광량(S0)과 노광 시간(Texp)과의 관계는 도 5중에 도시된 점선과 같이 되어 있었다.For this reason, depending on the set exposure dose, it may be difficult to set the (relative) exposure rate corresponding to the setting exposure dose. In the case of such a preset exposure dose, in the combination of the rate of photosensitivity corresponding to the set exposure dose It is only necessary to select the ND filter having the near light sensitivity and the number N of exposure pulses per one point is set to be equal to the discrete amount of the ND filter light transmittance (the difference from the light sensitivity ratio corresponding to the set exposure amount set by the ideal continuous variable energy modulator) It is inevitable to set it to a value larger than the minimum exposure pulse number (N min ). Therefore, as is evident from the relationship of the expression (2), the scanning speed V can not always be maintained at the maximum speed V max , and consequently the exposure time T exp (= Ws / V) And the ideal throughput was lowered at a certain set exposure dose. That is, the relationship between the set exposure amount (S 0) of the exposure time (T exp) was supposed, as illustrated in broken lines Fig.

본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것으로, 청구항 제 1 항 기재의 발명의 목적은 고감도 영역 및 저감도 영역에 관계없이 항상 최단 시간으로 노광을 행하는 것이 가능한 주사 노광 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a scanning exposure method capable of always performing exposure in the shortest time irrespective of a high sensitivity region and a low sensitivity region.

또한, 청구항 제 2 항 기재의 발명의 목적은 감광 수단의 이산적인 감광율의 영향을 받지 않고, 고감도 영역에서 항상 최단 시간으로 노광을 할 수 있음과 동시에 저감도 영역에 있어서도 스루풋을 향상시키는 것이 가능한 주사형 노광 장치를 제공하는 것에 있다.The object of the second aspect of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of always performing exposure in the shortest time in the high sensitivity region without being influenced by the discrete light sensitivity of the photosensitive means and improving the throughput even in the low sensitivity region And to provide a scanning type exposure apparatus.

또한, 청구항 제 3 항 기재의 발명의 목적은 특히 고감도 노광 영역에 있어서 노광중의 펄스 에너지가 변동하였을 때에, 주사 속도를 유지한 상태로, 다음 쇼트에 대하여 원하는 적산 노광량을 얻는 것 같은 노광을 행하는 것이 가능한 주사 노광 방법을 제공하는 것에 있다.The object of the third aspect of the present invention is to perform exposure such that a desired integrated exposure amount is obtained for the next shot while maintaining the scanning speed when the pulse energy during exposure varies in the high sensitivity exposure area And to provide a possible scanning exposure method.

또한, 청구항 제 4 항 기재의 발명의 목적은 특히 고감도 노광 영역에 있어서 노광중의 펄스 에너지가 변동하였을 때에, 주사 속도를 유지한 상태로, 다음 쇼트에 대하여 원하는 적산 노광량을 얻는 것 같은 노광을 행하는 것이 가능한 주사형 노광 장치를 제공하는 것에 있다.The object of the invention set forth in claim 4 is to perform exposure such that a desired integrated exposure amount is obtained for the next shot while maintaining the scanning speed when the pulse energy during exposure varies in the high sensitivity exposure area And to provide a possible scanning exposure apparatus.

청구항 제 1 항 기재의 발명은 펄스 레이저 광원(16)으로부터의 펄스광에 의해 마스크(R) 상의 소정의 조명 영역을 조명하여, 상기 마스크(R)와 감광 기판(W)을 투영 광학계(PL)에 대하여 상대 주사하면서, 상기 마스크(R)에 형성된 패턴을 감광 기판(W) 상에 순차적으로 투영 노광하는 주사 노광 방법에 있어서, 상기 펄스 레이저 광원(16)으로부터 펄스광의 평균 펄스 에너지를 계측하는 공정과; 설정된 노광량과 상기 계측된 평균 펄스 에너지와의 관계에 의해 정해지는 1점당의 노광 펄스수에 따라서, 주사 노광 시에, 상기 마스크(R)와 감광 기판(W)과의 최대 주사 속도와 상기 펄스 레이저 광원(16)의 최대 발진 주파수의 적어도 한 쪽을 유지하도록, 상기 펄스 레이저 광원의 발진 주파수를 제어하는 공정을 포함한다.The invention described in claim 1 is characterized in that a predetermined illumination area on a mask R is illuminated by a pulse light from a pulsed laser light source 16 to project the mask R and the photosensitive substrate W onto a projection optical system PL, And a step of successively projecting a pattern formed on the mask R onto the photosensitive substrate W while performing relative scanning with respect to the pulse laser light source 16. The step of measuring the average pulse energy of the pulsed light from the pulsed laser light source 16 and; The maximum scanning speed between the mask R and the photosensitive substrate W and the maximum scanning speed between the mask R and the photosensitive substrate W are determined in accordance with the number of exposure pulses per one point determined by the relationship between the set exposure amount and the measured average pulse energy, And controlling the oscillation frequency of the pulse laser light source so as to maintain at least one of the maximum oscillation frequency of the light source (16).

이것에 의하면, 주사 노광에 앞서서, 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지가 계측되어, 주사 노광 시에는 설정된 노광량과 계측된 평균 펄스 에너지와의 관계에 의해 정해지는 1점당의 노광 펄스수에 따라서, 마스크와 감광 기판과의 최대 주사 속도와 펄스 레이저 광원의 최대 발진 주파수의 적어도 한 쪽을 유지하도록, 펄스 레이저 광원의 발진 주파수가 제어된다. 즉, 본 발명에 의하면, 종래는 고정치였던 펄스 레이저 광원의 발진 주파수(f)가 노광 펄스수(N)에 따라서, 마스크와 감광 기판과의 최대 주사 속도(스캔 최고 속도) 또는 펄스 레이저 광원의 최대 발진 주파수의 적어도 한 쪽을 유지하도록 제어된다. 이 때문에, 설정 노광량이 작고 최대 속도를 얻는데 필요한 발진 주파수가 최대 발진 주파수 이내의 영역에서는, 적어도 설정 노광량에 관계없이 스캔 최고 속도에서의 주사 노광이 가능하게 되어, 스루풋을 가장 높게 유지하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 펄스 레이저 광원의 발진 주파수는 상술한 (2)식의 관계에 근거하여 제어된다. 한편, 설정 노광량이 크게되면 레이저 발진 주파수도 그에 따라서 높게해야만 되지만, 레이저 발진 주파수는 상한인 최대 발진 주파수 이상으로 높게는 할 수 없다. 따라서, 설정 노광량이 크고 스캔 최고 속도을 유지할 수 없는 영역(본 명세서에서는 상기 영역을 「저감도 영역」이라고 부른다)에서는, 레이저 발진 주파수를 최대 발진 주파수로 설정하여 상술한 (2)식의 관계를 토대로 정해지는 주사 속도로써 노광이 행하여지는 것으로 된다. 이 경우, (2)식으로부터 명백한 바와 같이, 최대 발진 주파수를 fmax로 하면, 주사 속도는 종래의 fmax/f0배로 되어, 1점당의 노광 시간이 종래의 f0/fmax로 억제되고, 명확하게 fmax≥f0이기 때문에, 저감도 영역에 있어서도 스루풋은 향상한다. 또한, 가령 펄스 레이저 광원의 에너지가 연속적으로 변조 가능한 경우를 고려해도, fmax≥f0이기 때문에, 최고 주사 속도로 노광할 있는 설정 노광량의 폭이 종래 보다도 넓게 된다.According to this, the average pulse energy of the pulse light from the pulse laser light source is measured prior to the scan exposure, and according to the number of exposure pulses per one point determined by the relationship between the set exposure amount and the measured average pulse energy, , The oscillation frequency of the pulse laser light source is controlled so as to keep at least one of the maximum scanning speed of the mask and the photosensitive substrate and the maximum oscillation frequency of the pulse laser light source. That is, according to the present invention, the oscillation frequency f of the pulsed laser light source, which has been conventionally fixed, is set to the maximum scanning speed (scan maximum speed) of the mask and the photosensitive substrate, And is controlled to maintain at least one of the maximum oscillation frequency. Therefore, in the region where the set exposure amount is small and the oscillation frequency necessary for obtaining the maximum speed is within the maximum oscillation frequency, scanning exposure can be performed at the scan maximum speed at least irrespective of the set exposure dose, do. In this case, the oscillation frequency of the pulse laser light source is controlled based on the relationship of the above-mentioned expression (2). On the other hand, if the set exposure dose is increased, the laser oscillation frequency must also be increased accordingly, but the laser oscillation frequency can not be higher than the maximum oscillation frequency which is the upper limit. Therefore, in a region where the set exposure amount is large and the scan maximum speed can not be maintained (in this specification, the region is referred to as a "low sensitivity region"), the laser oscillation frequency is set to the maximum oscillation frequency, The exposure is performed at a predetermined scanning speed. In this case, as is apparent from the expression (2), when the maximum oscillation frequency is f max , the scanning speed is set to f max / f 0 times the conventional one, and the exposure time per one point is suppressed to f 0 / f max , Clearly f max > f 0 , the throughput is improved even in the low sensitivity region. Further, even when considering the case where the energy of the pulse laser light source can be continuously modulated, since f max? F 0 , the width of the set exposure dose to be exposed at the maximum scanning speed becomes wider than the conventional one.

청구항 제 2 항 기재의 발명은 펄스 레이저 광원(16)으로부터의 펄스광에 의해 마스크(R) 상의 소정의 조명 영역을 조명하여, 상기 마스크(R)와 감광 기판(W)을 투영 광학계(PL)에 대하여 상대 주사하면서, 상기 마스크(R)에 형성된 패턴을 감광 기판(W)상에 순차적으로 투영 노광하는 주사형 노광 장치로서, 상기 마스크(R)를 유지하여 소정의 주사 방향으로 이동 가능한 마스크 스테이지(RST)와; 상기 감광 기판(W)을 유지하고 적어도 상기 주사 방향으로 이동 가능한 기판 스테이지(14)와; 상기 마스크 스테이지(RST)와 기판 스테이지(14)를 상기 투영 광학계(PL)에 대하여 소정의 속도비로 상대 주사하는 스테이지 제어계(48, 50, 54R, 54W, 56)와; 상기 펄스 레이저 광원(16)의 발진 주파수를 변경하는 주파수 변경 수단(16d)과; 상기 펄스 레이저 광원(16)으로부터의 펄스광을 감광하는 감광율이 이산적인 감광 수단(20)과; 상기 감광 수단(20)에 의해서 감광된 상기 펄스 레이저 광원(16)으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지를 계측하는 에너지 계측 수단(46)과; 설정된 노광량과 평균 펄스 에너지와의 관계에 의해 정해지는 1점당의 노광 펄스수에 따라서, 상기 스테이지 제어계(48, 50, 54R, 54W, 56)에 의한 상기 양스테이지(RST, 14)의 최대 주사 속도와 상기 펄스 레이저 광원(16)의 최대 발진 주파수와의 적어도 한 쪽을 유지하도록 상기 주파수 변경 수단(16d)을 제어하는 제어 수단(50)을 구비한다.The invention described in claim 2 is characterized in that a predetermined illumination area on a mask R is illuminated by pulse light from a pulsed laser light source 16 to project the mask R and the photosensitive substrate W onto a projection optical system PL, And a mask stage which is movable in a predetermined scanning direction while holding the mask R. The scanning exposure apparatus according to claim 1, (RST); A substrate stage (14) holding the photosensitive substrate (W) and movable in at least the scanning direction; A stage control system (48, 50, 54R, 54W, 56) for relatively scanning the mask stage (RST) and the substrate stage (14) with respect to the projection optical system (PL) at a predetermined speed ratio; Frequency changing means (16d) for changing the oscillation frequency of the pulse laser light source (16); A photodetecting means (20) for separating the pulsed light from the pulsed laser light source (16) and having a photosensitivity of discrete values; An energy measuring means (46) for measuring an average pulse energy of the pulsed light from the pulsed laser light source (16) that is photographed by the photosensitive means (20); (RST, 14) by the stage control system (48, 50, 54R, 54W, 56) in accordance with the number of exposure pulses per one point determined by the relationship between the set exposure amount and the average pulse energy And a control means (50) for controlling the frequency changing means (16d) so as to maintain at least one of a maximum oscillation frequency of the pulse laser light source (16) and a maximum oscillation frequency of the pulse laser light source (16).

이것에 의하면, 설정 노광량이 작고 감광율 0%(투과율100%)의 상태에서는 최소 노광 펄스수가 확보할 수 없는 경우, 감광 수단에 의해 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광이 감광된다. 상기 감광 수단에 의해서 감광된 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지가 에너지 계측 수단에 의해서 계측된다. 단지, 감광 수단의 감광율이 이산적이기 때문에, 설정 노광량과 상기 계측된 평균 펄스 에너지에서 정해지는 1점당의 노광 펄스수는 항상 최소 노광 펄스수가 된다고는 한정하지 않고, 최소 노광 펄스수보다 많아지는 경우가 대부분이다. 그러므로, 제어 수단으로서는 상기 1점당의 노광 펄스수에 따라서, 스테이지 제어계에 의한 양스테이지의 최대 주사 속도와 펄스 레이저 광원의 최대 발진 주파수와의 적어도 한 쪽을 유지하도록 주파수 변경 수단을 제어한다.According to this, when the minimum exposure pulse number can not be secured in the state where the set exposure amount is small and the photosensitive rate is 0% (transmittance is 100%), the pulse light from the pulse laser light source is exposed by the photosensitive means. The average pulse energy of the pulsed light from the pulsed laser light source that is photographed by the photosensitive means is measured by the energy measuring means. However, since the photosensitivity of the photosensitive means is discrete, the number of exposure pulses per one point determined by the set exposure dose and the measured average pulse energy is not always limited to the minimum exposure pulse number, and when it is greater than the minimum exposure pulse number . Therefore, as the control means, the frequency changing means is controlled so as to maintain at least one of the maximum scanning speed of both stages and the maximum oscillation frequency of the pulse laser light source by the stage control system in accordance with the number of exposure pulses per one point.

즉, 본 발명에 의하면 종래는 고정치이던 펄스 레이저 광원의 발진 주파수(f)가 제어 수단에 의해서, 노광 펄스수(N)에 따라서, 스테이지 제어계에 의한 양스테이지의 최대 주사 속도(스캔 최고 속도) 또는 펄스 레이저 광원의 최대 발진 주파수의 적어도 한 쪽을 유지하도록, 주파수 변경 수단을 통해서 제어된다. 이 때문에, 설정 노광량이 작게되고 레이저 발진 주파수도 그만큼 높게 할 필요가 없는 고감도 영역에서는 감광율의 이산분에 기인하여 1점당의 노광 펄스수가 증가하더라도 그것에 비례해서 주파수 변경 수단을 통해 레이저 발진 주파수가 증가 변경되기 때문에, 설정 노광량에 관계없이, 노광시에 스테이지 제어계에 의해 양스테이지가 스캔 최고 속도으로 주사되는 것으로 되어, 스루풋을 가장 높게 유지하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 펄스 레이저 광원의 발진 주파수는 상술한 (2)식의 관계에 근거하여 제어된다. 한편, 설정 노광량이 크게되면, 1점당의 노광 펄스수가 증가하여 레이저 발진 주파수도 그것에 따라서 높게해야만 되지만, 레이저 발진 주파수는 상한인 최대 발진 주파수 이상으로 높게 할 수 없다. 따라서, 설정 노광량이 크게되고 스캔 최고 속도을 유지할 수 없는 저감도 영역(이 영역에서는 감광 수단에 의한 감광율을 0%(투과율 100%)으로 설정한다)에서는, 레이저 발진 주파수를 최대 발진 주파수로 설정하여, 상술한 (2)식의 관계에 근거하여 정해지는 주사 속도로서 노광이 행하여지는 것으로 된다. 이 경우, (2)식으로부터 명백한 바와 같이, 최대 발진 주파수를 fmax로 하면, 주사 속도는 종래의 fmax/f0배가 되어, 1점당의 노광 시간이 종래의 f0/fmax로억제되고, 명확하게 fmax≥f0이기 때문에, 저감도 영역에 있어서도 스루풋은 향상한다. 또한, 가령 펄스 레이저 광원의 에너지가 연속적으로 변조 가능한 경우를 고려해도 fmax≥f0이기 때문에, 최고 주사 속도로 노광할 수 있는 설정 노광량의 폭이 종래보다도 넓게 된다.That is, according to the present invention, the oscillation frequency f of the pulse laser light source, which has conventionally been fixed, is controlled by the control means in accordance with the number of exposure pulses N, and the maximum scan speed (scan maximum speed) Or at least one of the maximum oscillation frequency of the pulse laser light source. Therefore, even if the number of exposure pulses per one point increases due to the discrete amount of the photosensitivity in the high sensitivity region where the set exposure amount is reduced and the laser oscillation frequency does not need to be increased as much, the laser oscillation frequency is increased Therefore, regardless of the set exposure dose, both stages are scanned at the scan maximum speed by the stage control system at the time of exposure, and it becomes possible to maintain the throughput at the highest level. In this case, the oscillation frequency of the pulse laser light source is controlled based on the relationship of the above-mentioned expression (2). On the other hand, if the set exposure dose is increased, the number of exposure pulses per point must increase and the laser oscillation frequency must also be increased accordingly. However, the laser oscillation frequency can not be made higher than the maximum oscillation frequency which is the upper limit. Therefore, in the low sensitivity region where the set exposure amount is increased and the scan maximum speed can not be maintained (in this region, the photosensitive rate by the photosensitive means is set to 0% (transmittance 100%)), the laser oscillation frequency is set to the maximum oscillation frequency , And exposure is performed at a scanning speed determined based on the relationship of the above-mentioned expression (2). In this case, as is apparent from the expression (2), when the maximum oscillation frequency is f max , the scanning speed becomes the conventional f max / f 0 times, and the exposure time per one point is suppressed to the conventional f 0 / f max , Clearly f max > f 0 , the throughput is improved even in the low sensitivity region. Further, even when considering the case where the energy of the pulse laser light source can be continuously modulated, the width of the set exposure dose that can be exposed at the maximum scanning speed becomes wider than the conventional one because f max? F 0 .

청구항 제 3 항 기재의 발명은 펄스 레이저 광원(16)으로부터의 펄스광에 의해 마스크(R)를 조명하여, 해당 마스크(R)와 감광 기판(W)을 투영 광학계(PL)에 대하여 상대 주사하면서, 상기 마스크(R)에 형성된 패턴을 감광 기판(W)상의 복수의 쇼트 영역에 순차 투영 노광하는 주사 노광 방법에 있어서, 상기 감광 기판(W)상의 각 쇼트 영역에 대한 상기 마스크 패턴의 노광의 정도마다 상기 펄스 레이저 광원(16)의 평균 펄스 에너지를 검출함과 동시에 그때까지의 적산 노광량을 산출하여, 상기 펄스 레이저 광원(16)의 평균 펄스 에너지가 변동하였을 때, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량에 근거하고 필요한 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 상기 펄스 레이저 광원(16)의 발진 주파수를 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention described in claim 3 is characterized in that the mask R is illuminated by the pulse light from the pulse laser light source 16 and the mask R and the photosensitive substrate W are scanned relative to the projection optical system PL And a scanning exposure method for successively projecting and exposing a pattern formed on the mask R to a plurality of shot areas on a photosensitive substrate W, the method comprising the steps of: measuring a degree of exposure of the mask pattern with respect to each shot area on the photosensitive substrate (W) The average pulse energy of the pulse laser light source 16 is detected and the cumulative exposure amount up to that time is calculated and the average pulse energy of the pulse laser light source 16 fluctuates. And controls the oscillation frequency of the pulse laser light source 16 to secure the required number of exposure pulses per one point.

이것에 의하면, 감광 기판상의 각 쇼트 영역에 대한 마스크 패턴의 노광때마다, 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지를 검출함과 동시에 그것까지의 적산 노광량을 산출한다. 그리고, 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동하였을 때, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량에 근거하여, 필요한 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 펄스 레이저 광원의 발진 주파수를 제어한다. 이와 같이, 본 발명에 의하면 감광 기판상의 각 쇼트 영역에 대한 마스크 패턴의 노광이 순차 행하여지고 있는 경우에 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동하여 그 변동의 결과, 적산 노광량이 허용할 수 없는 정도의 오차가 생기게 된 경우에 있어서, 필요한 1점당의 노광 펄스수, 즉 설정 노광량과 계측된 평균 펄스 에너지로 정해지는 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량에 근거하여, 펄스 레이저 광원의 발진 주파수가 제어된다. 이 결과, 상술한 (2)식으로부터 명백한 바와 같이, 주사 속도를 변경하지 않고, 노광 펄스수를 변경함에 의해, 예를 들면 고감도 영역에서 스캔 최고 속도로 노광을 행하고 있는 경우에 있어서, 어떤 쇼트 영역의 노광중 또는 노광후에 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동한 경우, 이에 영향을 받지 않고, 다음 쇼트에 대하여는 스캔 최고 속도을 유지한 채로 원하는 적산 노광량을 얻는 노광이 가능하다.According to this, every time the mask pattern is exposed to each shot area on the photosensitive substrate, the average pulse energy of the pulse laser light source is detected and the integrated exposure amount up to that is calculated. When the average pulse energy of the pulse laser light source fluctuates, the oscillation frequency of the pulse laser light source, in which the required number of exposure pulses per required point is secured, is controlled based on the integrated exposure amount of the immediately preceding shot area. As described above, according to the present invention, when the exposure of the mask pattern to each shot area on the photosensitive substrate is sequentially performed, the average pulse energy of the pulse laser light source fluctuates, and as a result of this fluctuation, Based on the total exposure amount of the immediately preceding shot area, in which the required number of exposure pulses per one necessary point, that is, the set exposure amount and the number of exposure pulses per one point determined by the measured average pulse energy, The oscillation frequency of the pulse laser light source is controlled. As a result, as is apparent from the above-described expression (2), when the exposure is performed at the scan maximum speed in, for example, the high sensitivity region by changing the number of exposure pulses without changing the scan speed, It is possible to perform exposure to obtain the desired integrated exposure amount while maintaining the scan maximum speed for the next shot without being influenced by the fluctuation in the average pulse energy of the pulse laser light source during exposure or after exposure.

청구항 제 4 항 기재의 발명은 펄스 레이저 광원(16)으로부터의 펄스광에 의해 마스크(R)를 조명하여, 상기 마스크(R)와 감광 기판(W)을 투영 광학계(PL)에 대하여 상대 주사하면서, 상기 마스크(R)에 형성된 패턴을 감광 기판(W)상의 복수의 쇼트 영역에 순차 투영 노광하는 주사형 노광 장치로서, 상기 펄스 레이저 광원(16)의 발진 주파수를 변경하는 주파수 변경 수단(16d)과; 상기 펄스 레이저 광원(16)으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지를 계측하는 에너지 계측 수단(46)과; 상기 감광 기판(W) 상의 각 쇼트 영역에 대한 상기 마스터 패턴의 노광때마다, 상기 펄스 레이저 광원(16)의 평균 펄스 에너지를 검출함과 동시에 그것까지의 적산 노광량을 산출하여, 상기 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동하였을 때, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량에 근거하여, 필요한 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 상기 주파수 변경 수단(16d)을 제어하는 제어 수단(50)을 구비한다.According to a fourth aspect of the invention, the mask R is illuminated by the pulsed light from the pulsed laser light source 16, and the mask R and the photosensitive substrate W are scanned relative to the projection optical system PL Type exposure apparatus for successively projecting a pattern formed on the mask R onto a plurality of shot areas on a photosensitive substrate W, the apparatus comprising: a frequency changing unit 16d for changing an oscillation frequency of the pulse laser light source 16; and; An energy measuring means (46) for measuring an average pulse energy of the pulse light from the pulse laser light source (16); Detecting an average pulse energy of the pulse laser light source (16) every time the master pattern is exposed to each shot area on the photosensitive substrate (W), and calculating an integrated exposure amount up to the detected pulse energy, And control means (50) for controlling the frequency changing means (16d) to secure the required number of exposure pulses per one necessary point based on the integrated exposure amount of the immediately preceding shot region when the average pulse energy fluctuates.

이것에 의하면, 에너지 계측 수단에 의해 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지가 계측된다. 제어 수단으로서는 감광 기판상의 각 쇼트 영역에 대한 마스터 패턴의 노광때마다, 에너지 계측 수단을 거쳐서 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지를 검출함과 동시에 그것까지의 적산 노광량을 산출하여, 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동하였을 때, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량에 근거하여, 필요한 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 주파수 변경 수단을 제어한다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 감광 기판상의 각 쇼트 영역에 대한 마스터 패턴의 노광이 순차적으로 행하여지고 있는 경우에, 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동하여 그 변동의 결과, 적산 노광량이 허용할 수 없는 정도의 오차가 생기게 될 때, 필요한 1점당의 노광 펄스수, 즉 설정 노광량과 계측된 평균 펄스 에너지로 정해지는 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량에 근거하여, 펄스 레이저 광원의 발진 주파수가 제어된다. 따라서, 주사 속도를 변경함이 없이 노광 펄스수를 변경하므로써 예를 들면 고감도 영역에서 스캔 최고 속도로 노광을 하고 있는 경우에 있어서, 어떤 쇼트 영역의 노광중 또는 노광후에 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동한 경우, 이것에 영향을 받음이 없이, 다음 쇼트에 대하여는 스캔 최고 속도을 유지한 채로 원하는 적산 노광량을 얻는 노광이 가능하게 된다.According to this, the average pulse energy of the pulse light from the pulse laser light source is measured by the energy measuring means. As the control means, the average pulse energy of the pulse laser light source is detected via the energy measuring means every time the master pattern is exposed to each shot area on the photosensitive substrate, and the integrated exposure amount up to this is calculated, And controls the frequency changing means to secure the required number of exposure pulses per required point based on the total exposure amount of the shot area immediately before the energy has changed. As described above, according to the present invention, when the exposure of the master pattern to each shot area on the photosensitive substrate is carried out sequentially, the average pulse energy of the pulse laser source fluctuates and as a result of this fluctuation, Based on the total exposure amount of the shot area immediately before the required number of exposure pulses per one necessary point, that is, the set exposure amount and the number of exposure pulses per one point determined by the measured average pulse energy, , And the oscillation frequency of the pulse laser light source is controlled. Therefore, for example, when the exposure is performed at the scan maximum speed in a high sensitivity region by changing the number of exposure pulses without changing the scan speed, the average pulse energy of the pulse laser light source changes during exposure or after exposure of a shot region In this case, without being affected by this, it becomes possible to expose the next shot to obtain the desired integrated exposure amount while maintaining the scan maximum speed.

도 1은 제 1 실시 형태와 관계되는 주사형 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view schematically showing the configuration of a scanning exposure apparatus according to a first embodiment; Fig.

도 2는 도 1의 장치의 노광량 제어계의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도.Fig. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of an exposure amount control system of the apparatus of Fig. 1; Fig.

도 3은 인테그레이터 센서의 처리량과 에너지 모니터의 출력과의 상관 데이터의 일례를 도시하는 도면.3 is a diagram showing an example of correlation data between the throughput of the integrator sensor and the output of the energy monitor.

도 4는 제 1 실시 형태와 관계되는 주제어 장치내 CPU의 노광량 제어 알고리즘을 도시하는 플로우 챠트.4 is a flowchart showing an exposure amount control algorithm of the CPU in the main controller according to the first embodiment;

도 5는 도 4의 플로우 챠트에 따른 노광량 제어 시퀀스에 있어서의 설정 노광량(S0)과 1점당의 노광 시간(Texp)의 관계를 비교예와 동시에 도시한 도면.Figure 5 is a comparative example and at the same time a view showing relationship between the set exposure amount (S 0) and the first exposure time (T exp) of the bet in the exposure amount control sequence according to the flowchart of FIG.

도 6은 표준 조명 조건에 대한 효율을 E(E<1)로 한 조명 조건을 받아들여, 도 4의 노광량 제어 시퀀스가 한층더 큰 효과를 발휘하는 것의 일례를 설명하는 도면.Fig. 6 is a view for explaining an example in which the exposure amount control sequence of Fig. 4 exerts a greater effect by accepting an illumination condition with E (E < 1) for the standard illumination condition.

도 7은 제 2 실시 형태와 관계되는 주사형 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.7 is a view schematically showing the configuration of a scanning type exposure apparatus according to the second embodiment;

도 8은 제 2 실시 형태와 관계되는 에너지 미세 변조기내의 구동 장치에 대한 외부에서의 제어량과 투과율의 변화량과의 관계를 도시하는 도면.8 is a diagram showing a relationship between a control amount externally and a variation amount of transmittance for a driving apparatus in an energy fine modulator according to the second embodiment.

도 9는 제 2 실시 형태와 관계되는 주제어 장치내 CPU의 노광량 제어 알고리즘의 일부를 도시하는 플로우 챠트.FIG. 9 is a flowchart showing a part of an exposure amount control algorithm of the CPU in the main controller according to the second embodiment. FIG.

도 10은 제 2 실시 형태와 관계되는 주제어 장치내 CPU의 노광량 제어 알고리즘의 나머지의 일부를 도시하는 플로우 챠트.10 is a flowchart showing a part of the remainder of the exposure amount control algorithm of the CPU in the main controller according to the second embodiment;

도 11(A) 및 도11(B)는 에너지 미세 변조기의 일례를 각각 나타내는 도면, 도 11(C)는 에너지 거친(coarse) 조정기의 일례를 도시하는 설명도.Fig. 11 (A) and Fig. 11 (B) are views each showing an example of an energy fine modulator, and Fig. 11 (C) is an explanatory view showing an example of an energy coarse regulator.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]

10:주사형 노광 장치10: Scanning type exposure apparatus

14:XY 스테이지(기판 스테이지)14: XY stage (substrate stage)

16:엑시머레이저 광원(펄스 레이저 광원)16: Excimer laser light source (pulse laser light source)

16d:에너지 컨트롤러(주파수 변경 수단)16d: Energy controller (frequency changing means)

20:에너지 감쇠기(감광 수단)20: Energy attenuator (photosensitive means)

46:인테그레이터 센서(에너지 계측 수단)46: integrator sensor (energy measuring means)

48:레티클 스테이지 구동부(스테이지 제어계의 일부)48: Reticle stage driving part (part of stage control system)

50:주제어 장치(스테이지 제어계의 일부, 제어 수단)50: main controller (part of stage control system, control means)

54R:레이저 간섭계(스테이지 제어계의 일부)54R: Laser interferometer (part of stage control system)

54W:레이저 간섭계(스테이지 제어계의 일부)54W: Laser interferometer (part of stage control system)

56:웨이퍼 스테이지 구동부(스테이지 제어계의 일부)56: Wafer stage driving part (part of stage control system)

70:주사형 노광 장치70: Scanning type exposure apparatus

R:레티클(마스크)R: reticle (mask)

W:감광 기판W: photosensitive substrate

PL:투영 광학계PL: projection optical system

RST:레티클 스테이지(마스크 스테이지)RST: Reticle stage (mask stage)

(제 1 실시형태)(First Embodiment)

이하, 본 발명의 제 1 실시 형태를 도 1 내지 도 6에 근거하여 설명한다.A first embodiment of the present invention will be described below with reference to Figs. 1 to 6. Fig.

도 1에는 제 1 실시 형태의 주사형 노광 장치(10)의 개략 구성이 도시되어 있다. 상기 주사형 노광 장치(10)는 노광용 광원에 펄스 레이저 광원으로서의 엑시머레이저 광원을 이용한 단계·앤드·스캔 방식의 주사형 노광 장치이다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a scanning type exposure apparatus 10 according to the first embodiment. The scanning type exposure apparatus 10 is a step-and-scan scanning type exposure apparatus using an excimer laser light source as a pulse laser light source for an exposure light source.

상기 주사형 노광 장치(10)는 엑시머레이저 광원(16)을 포함하는 조명계(12), 이 조명계(12)에 의해 조명되는 마스크로서의 레티클(R)을 유지하여 소정의 주사 방향으로 이동하는 마스크 스테이지로서의 레티클 스테이지(RST), 레티클(R)의 패턴을 감광 기판으로서의 웨이퍼(W)상에 투영하는 투영 광학계(PL), 웨이퍼(W)를 유지하여 수평면(XY 평면내)을 이동하는 XY 스테이지(14) 및 이들의 제어계등을 구비하고 있다.The scanning type exposure apparatus 10 includes an illumination system 12 including an excimer laser light source 16, a mask stage 12 for holding a reticle R as a mask illuminated by the illumination system 12, A projection optical system PL for projecting a pattern of the reticle R onto the wafer W as a photosensitive substrate, an XY stage (not shown) for holding the wafer W and moving a horizontal plane (in the XY plane) 14, and a control system thereof.

상기 조명계(12)는 엑시머레이저 광원(16), 빔 정형 광학계(18), 에너지 거친 조정기(20), 플라이 아이렌즈(22), 조명계 개구 조리개판(24), 빔 분할기(26), 제 1 릴레이 렌즈(28A), 제 2 릴레이 렌즈(28B), 고정 레티클 블라인드(30A), 가동 레티클 블라인드(30B), 광로 구부림용 미러(M) 및 콘덴서 렌즈(32)등을 구비하고 있다.The illumination system 12 includes an excimer laser light source 16, a beam shaping optical system 18, an energy rough adjuster 20, a fly's eye lens 22, an illumination system aperture plate 24, a beam splitter 26, A relay lens 28A, a second relay lens 28B, a fixed reticle blind 30A, an movable reticle blind 30B, an optical path bending mirror M, a condenser lens 32, and the like.

여기에서, 상기 조명계(12)의 상기 구성 각부에 대하여 설명한다. 엑시머레이저 광원(16)으로서는, KrF 엑시머레이저 광원(발진 파장 248nm) 또는 ArF 엑시머레이저 광원(발진 파장 193nm)등이 사용된다. 또한, 상기 엑시머레이저 광원(16)을 대신하여, 금속 증기 레이저 광원이라든지 YAG 레이저의 고조파 발생 장치등의 펄스 광원을 노광 광원으로서 사용해도 된다.Here, the constituent parts of the illumination system 12 will be described. As the excimer laser light source 16, a KrF excimer laser light source (oscillation wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser light source (oscillation wavelength 193 nm) is used. Instead of the excimer laser light source 16, a pulsed light source such as a metal vapor laser light source or a harmonic generator of a YAG laser may be used as an exposure light source.

빔 정형 광학계(18)는 엑시머레이저 광원(16)으로부터 펄스 발광된 레이저 빔(LB)의 단면 형상을 상기 레이저 빔(LB)의 광로 후방에 설치된 플라이 아이렌즈(22)에 효율 좋게 입사하도록 정형하는 것으로, 예를 들면 실린더 렌즈라든지 빔 엑기스 팬더(전부 도시 생략)등으로 구성된다.The beam shaping optical system 18 shapes the sectional shape of the laser beam LB pulsed from the excimer laser light source 16 to efficiently enter the fly's eye lens 22 provided behind the optical path of the laser beam LB For example, a cylinder lens or a beam extract panda (not shown).

에너지 거친 조정기(20)는 빔 정형 광학계(18) 후방의 레이저 빔(LB)의 광로상에 배치되며, 여기에서는 회전판(34)의 주위에 투과율(=1-감광율)이 다른 복수개(예를 들면 6개)의 ND 필터(도 1에서는 그 내의 2개의 ND 필터(36A, 36D)가 도시되어 있다.)를 배치하고, 그 회전판(34)을 구동 모터(38)로 회전함에 의해, 입사하는 레이저 빔(LB)에 대한 투과율을 100%에서 등비 급수적으로 복수 단계로 바꿀 수 있게 되어 있다. 구동 모터(38)는 후술하는 주제어 장치(50)에 의해서 제어된다. 또한, 그 회전판(34)과 같은 회전판을 2단 배치하여, 2조의 ND 필터의 조합에 의해서 보다 미세하게 투과율을 조정할 수 있도록 하여도 좋다.(도 11(C) 참조).The energy rough adjuster 20 is disposed on the optical path of the laser beam LB behind the beam shaping optical system 18 and a plurality of (Two ND filters 36A and 36D shown in Fig. 1 are shown in Fig. 1), and by rotating the rotary plate 34 with the drive motor 38, It is possible to change the transmittance of the laser beam LB from 100% to a plurality of steps in an isoquadratic manner. The drive motor 38 is controlled by a main controller 50 to be described later. It is also possible to arrange two rotary plates such as the rotary plate 34 so that the transmittance can be finely adjusted by combining two ND filters (see Fig. 11 (C)).

상기 플라이 아이렌즈(22)는 에너지 거친 조정기(20) 후방의 레이저 빔(LB)의 광로상에 배치되어, 레티클(R)을 균일한 조도 분포로 조명하기 위하여 다수의 2차 광원을 형성한다. 상기 2차 광원으로부터 사출되는 레이저 빔을 이하에서는, 「펄스 조명광IL」이라고 칭하는 것으로 한다.The fly's eye lens 22 is disposed on the optical path of the laser beam LB behind the energy rough adjuster 20 to form a plurality of secondary light sources for illuminating the reticle R with a uniform illumination distribution. The laser beam emitted from the secondary light source is hereinafter referred to as " pulse illumination light IL ".

플라이 아이렌즈(22) 사출면의 근처에, 원판형 부재로 이루어지는 조명계 개구 조리개판(24)이 배치되어 있다. 상기 조명계 개구 조리개판(24)에는 등각도 간격으로, 예를 들면 통상의 원형 개구로 구성되는 개구 조임, 작은 원형 개구로 구성되어 코히어런스팩터인 σ값을 작게 하기 위한 개구 조임, 윤대(輪帶) 조명용의 윤대형의 개구 조임 및 변형 광원법용에 복수의 개구를 편심시켜 배치하여 이루어지는 변형 개구 조임(도 1에서는 그중 2종류의 개구 조임만이 도시되어 있다)등이 배치되어 있다. 상기 조명계 개구 조리개판(24)은 후술하는 주제어 장치(50)에 의해 제어되는 모터등의 구동 장치(40)에 의해 회전되도록 되어 있고, 이것에 의해 어느 개구 조임이 펄스 조명광(IL)의 광로상에 선택적으로 설정된다.Near the exit surface of the fly-eye lens 22, an illumination system aperture preparation plate 24 made of a disc-shaped member is disposed. The illumination system aperture preparation plate 24 is provided with an aperture tightening with a uniform circular aperture, for example, a regular circular aperture, and a small circular aperture to tighten the aperture to reduce the value σ, which is a coherence factor, (Only two types of opening fastening are shown in Fig. 1) formed by arranging a plurality of openings eccentrically and arranged in a ring-shaped opening and tightening and deforming light source for illumination. The illumination system aperture preparation plate 24 is rotated by a driving device 40 such as a motor controlled by a main controller 50 to be described later. .

조명계 개구 조리개판(24) 후방의 펄스 조명광(IL)의 광로상에, 반사율이 작고 투과율이 큰 빔 분할기(26)가 배치되며, 또한 상기 후방의 광로상에 고정 레티클 블라인드(30A) 및 가동 레티클 블라인드(30B)를 개재시켜 제 1 릴레이렌즈(28A) 및 제 2 릴레이렌즈(28B)로 이루어지는 릴레이 광학계가 배치되어 있다.A beam splitter 26 having a small reflectance and a high transmittance is disposed on the optical path of the pulsed illumination light IL behind the illumination system aperture plate 24 and the fixed reticle blind 30A and the movable reticle A relay optical system including a first relay lens 28A and a second relay lens 28B is disposed via the blind 30B.

고정 레티클 블라인드(30A)는 레티클(R)의 패턴면에 대한 공역면에서 간신히 디포커스한 면에 배치되어, 레티클(R) 상의 조명 영역(42R)을 규정하는 직사각형 개구가 형성되어 있다. 또한, 상기 고정 레티클 블라인드(30A)의 부근에 주사 방향의 위치 및 폭이 가변의 개구부를 가지는 가동 레티클 블라인드(30B)가 배치되어, 주사 노광의 개시시 및 종료시에 그 가동 레티클 블라인드(30B)를 거쳐서 조명 영역(42R)을 또한 제한하므로써 불필요한 부분의 노광이 방지되도록 되어 있다.The fixed reticle blind 30A is disposed on a surface that is barely defocused in the conjugate plane with respect to the pattern surface of the reticle R and has a rectangular opening that defines the illumination area 42R on the reticle R. A movable reticle blind 30B having an opening portion with a variable position and width in the scanning direction is disposed in the vicinity of the fixed reticle blind 30A so that the movable reticle blind 30B is moved By further limiting the illumination area 42R, it is possible to prevent exposure of an unnecessary part.

릴레이 광학계를 구성하는 제 2 릴레이렌즈(28B) 후방의 펄스 조명광(IL)의 광로상에는 상기 제 2 릴레이렌즈(28B)를 통과한 펄스 조명광(IL)을 레티클(R)로 향하여 반사하는 구부림 미러(M)가 배치되고, 상기 미러(M) 후방의 펄스 조명광(IL)의 광로상에 콘덴서 렌즈(32)가 배치되어 있다.A bending mirror (not shown) for reflecting the pulse illumination light IL passing through the second relay lens 28B toward the reticle R is provided on the optical path of the pulse illumination light IL behind the second relay lens 28B constituting the relay optical system And a condenser lens 32 is disposed on the optical path of the pulse illumination light IL behind the mirror M. [

이렇게하여 구성된 조명계(12)의 작용을 간단히 설명하면, 엑시머레이저 광원(16)으로부터 펄스 발광된 레이저 빔(LB)은 빔 정형 광학계(18)에 입사하여, 여기에서 후방의 플라이 아이렌즈(22)에 효율 좋게 입사하도록 그 단면 형상이 정형된 후, 에너지 거친 조정기(20)에 입사한다. 그리고, 상기 에너지 거친 조정기(20)중의 어느 ND 필터를 투과한 레이저 빔(LB)은 플라이 아이렌즈(22)에 입사한다. 이것에 의해, 플라이 아이렌즈(22)의 사출단에 다수의 2차 광원이 형성된다. 상기 다수의 2차 광원으로부터 사출된 펄스 조명광(IL)은 조명계 개구 조리개판(24) 상의 어느 개구 조리개를 통과한 후, 투과율이 크고 반사율이 작은 빔 분할기(26)에 도달한다. 상기 빔 분할기(26)를 투과한 노광 광으로서의 펄스 조명광(IL)은 제 1 릴레이 렌즈(28A)를 거쳐서 고정 레티클 블라인드(30A)의 직사각형의 개구부 및 가동 레티클 블라인드(30B)를 통과한 후, 제 2 릴레이 렌즈(28B)를 통과하여 미러(M)에 의해서 광로가 수직 하방으로 구부려진 후, 콘덴서 렌즈(32)를 경유하여, 레티클 스테이지(RST) 상에 유지된 레티클(R) 상의 직사각형의 조명 영역(42R)을 균일한 조도 분포로 조명한다.The laser beam LB pulsed from the excimer laser light source 16 is incident on the beam shaping optical system 18 where it is incident on the rear fly eye lens 22, And enters into the energy rough adjuster 20 after the cross-sectional shape is shaped. The laser beam LB transmitted through any of the ND filters in the energy rough adjuster 20 is incident on the fly-eye lens 22. As a result, a plurality of secondary light sources are formed at the emitting end of the fly-eye lens 22. The pulse illumination light IL emitted from the plurality of secondary light sources passes through any aperture stop on the illumination system aperture cooking aperture 24 and then reaches the beam splitter 26 having a high transmittance and a low reflectance. The pulsed illumination light IL as the exposure light transmitted through the beam splitter 26 passes through the rectangular opening of the fixed reticle blind 30A and the movable reticle blind 30B via the first relay lens 28A, 2 relay lens 28B and the optical path is bent vertically downward by the mirror M and then passes through the condenser lens 32 to form a rectangular illumination on the reticle R held on the reticle stage RST And illuminates the region 42R with a uniform illuminance distribution.

한편, 빔 분할기(26)에서 반사된 펄스 조명광(IL)은 집광 렌즈(44)를 거쳐서 광전 변환 소자로 구성되는 인테그레이터 센서(46)에서 수광되어, 인테그레이터 센서(46)의 광전 변환 신호가 도면에 나타나지 않은 피크 홀드 회로 및 A/D 변환기를 통해서 출력 DS(digit/pulse)로서 주제어 장치(50)로 공급된다. 인테그레이터(46)로서는, 예를 들면 원자외영역으로 감도가 있고, 또한 엑시머레이저 광원(16)의 펄스 발광을 검출하기 위해서 높은 응답 주파수를 가지는 PIN형의 포토다이오드등을 사용할 수 있다. 상기 인테그레이터 센서(46)의 출력(DS)과 웨이퍼(W)의 표면상에서의 펄스 조명광(IL)의 조도(노광량)와의 상관 계수는 미리 구해지며, 주제어 장치(50)에 병설된 메모리(51)내에 기억되어 있다.The pulsed illumination light IL reflected by the beam splitter 26 is received by an integrator sensor 46 constituted by a photoelectric conversion element via a condenser lens 44 and is subjected to photoelectric conversion of the integrator sensor 46 Signal is supplied to the main controller 50 as an output DS (digit / pulse) through the peak hold circuit and the A / D converter not shown in the drawing. As the integrator 46, for example, a PIN type photodiode or the like having sensitivity to an out-of-atom region and having a high response frequency for detecting pulse emission of the excimer laser light source 16 can be used. The correlation coefficient between the output DS of the integrator sensor 46 and the illuminance (exposure amount) of the pulse illumination light IL on the surface of the wafer W is obtained in advance and is stored in a memory 51).

상기 레티클 스테이지(RST) 상에 레티클(R)이 재치되고, 도면에 나타나지 않은 진공척(vaccum chuck)등을 통해 흡착 유지되어 있다. 레티클 스테이지(RST)는 수평면( XY 평면) 내에서 미소 구동 가능함과 동시에, 레티클 스테이지 구동부(48)에 의해서 주사 방향(여기에서는 도 1의 지면 좌우 방향인 Y방향으로 한다 )에 소정 스트로크 범위에서 주사되도록 되어 있다. 상기 주사중의 레티클 스테이지(RST)의 위치는 레티클 스테이지(RST) 상에 고정된 이동 거울(52R)을 통해 외부의 레이저 간섭계(54R)에 의해서 계측되어, 상기 레이저 간섭계(54R)의 계측치가 주제어 장치(50)로 공급되도록 되어 있다.The reticle R is placed on the reticle stage RST and held by a vacuum chuck or the like not shown in the drawing. The reticle stage RST can be slightly driven within a horizontal plane (XY plane), and at the same time, the reticle stage driving unit 48 can perform scanning in a predetermined stroke range in a scanning direction (here, . The position of the reticle stage RST during the scan is measured by an external laser interferometer 54R through a moving mirror 52R fixed on the reticle stage RST, And is supplied to the apparatus 50.

상기 투영 광학계(PL)는 양측 텔레센트릭인 광학 배치 되도록 배치된 공통의 Z축 방향의 광축(AX)을 갖는 복수매의 렌즈 엘리먼트로 구성되어 있다. 또한, 상기 투영 광학계(PL)로서는, 투영 배율(α)(α은 예를 들면 1/4 또는 1/5)인 것이 사용되어 있다. 이 때문에, 상기와 같이 하여 펄스 조명광(IL)에 의해 레티클(R) 상의 조명 영역(42R)이 조명되면, 이 레티클(R)에 형성된 패턴이 투영 광학계(PL)에 의해서 투영 배율(α)로 축소된 상이 표면에 레지스트(감광제)가 도포된 웨이퍼(W) 상의 슬릿형의 노광 영역(42W)에 투영 노광된다.The projection optical system PL is composed of a plurality of lens elements having an optical axis AX in the common Z-axis direction arranged to be optically arranged as both side telecentric. Further, as the projection optical system PL, a projection magnification? (? Is, for example, 1/4 or 1/5) is used. Therefore, when the illumination region 42R on the reticle R is illuminated by the pulsed illumination light IL as described above, the pattern formed on the reticle R is projected by the projection optical system PL to the projection magnification? And the reduced image is projected and exposed to a slit-shaped exposure area 42W on the wafer W coated with a resist (photosensitive agent) on its surface.

상기 XY스테이지(14)는 웨이퍼 스테이지 구동부(56)에 의해서 XY면내에서 주사 방향인 Y방향 및 이에 직교하는 X방향(도 1에 있어서의 지면 직교 방향)에 2차원 구동되도록 되어 있다. 상기 XY스테이지(14)상에 Z틸트 스테이지(58)가 탑재되고, 상기 Z틸트 스테이지(58)상에 도시되지 않은 웨이퍼 홀더를 통해 웨이퍼(W)가 진공 흡착등에 의해 유지되어 있다. Z틸트 스테이지(58)는 웨이퍼(W)의 Z방향의 위치(포커스 위치)를 조정함과 동시에, XY평면에 대한 웨이퍼(W)의 경사각을 조정하는 기능을 갖는다. 또한, XY스테이지(14)의 위치는 Z틸트 스테이지(58) 상에 고정된 이동 거울(52W)을 통해 외부의 레이저 간섭계(54W)에 의해 계측되어, 상기 레이저 간섭계(54W)의 계측치가 주제어 장치(50)로 공급되도록 되어 있다.The XY stage 14 is two-dimensionally driven by the wafer stage driving unit 56 in the Y direction as the scanning direction and the X direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 1) in the XY plane. A Z tilt stage 58 is mounted on the XY stage 14 and the wafer W is held on the Z tilt stage 58 by a vacuum suction or the like through a wafer holder not shown. The Z tilt stage 58 has a function of adjusting the position (focus position) of the wafer W in the Z direction and adjusting the inclination angle of the wafer W with respect to the XY plane. The position of the XY stage 14 is measured by an external laser interferometer 54W via a moving mirror 52W fixed on the Z tilt stage 58 so that the measurement value of the laser interferometer 54W is transmitted to the main controller (Not shown).

제어계는 도 1중, 제어 수단으로서의 주제어 장치(50)에 의해서 주로 구성된다. 주제어 장치(50)는 CPU(중앙 연산 처리 장치), ROM(리드·온리·메모리), RAM(랜덤·액세스·메모리) 등으로 이루어지는 소위 마이크로 컴퓨터(또는 미니 컴퓨터)를 포함하여 구성되고, 노광 동작이 정확하게 행하여지도록, 예를 들면 레티클(R)과 웨이퍼(W)의 동기 주사, 웨이퍼(W)의 스테핑, 노광 타이밍등을 통괄하여 제어한다.The control system is mainly constituted by the main controller 50 as a control means in Fig. The main controller 50 includes a so-called microcomputer (or a minicomputer) including a CPU (central processing unit), a ROM (read only memory), a RAM (random access memory) For example, the synchronous scanning of the reticle R and the wafer W, the stepping of the wafer W, the exposure timing, and the like are controlled collectively.

구체적으로, 주제어 장치(50)는 예를 들면 주사 노광시에는 레티클(R)이 레티클 스테이지(RST)를 통해 +Y방향(또는 -Y방향)에 속도(VR)로 주사되는 것에 동기하여, XY스테이지(14)를 통해 웨이퍼(W)가 노광 영역(42W)에 대하여 -Y방향(또는 +Y방향)에 속도(α·VR)(α는 레티클(R)에서 웨이퍼(W)에 대한 투영 배율)로 주사되도록, 레이저 간섭계(54R, 54W)의 계측치에 근거하여 레티클 스테이지 구동부(48), 웨이퍼 스테이지 구동부(56)를 각각 통해 레티클 스테이지(RST), XY스테이지(14)의 위치 및 속도를 각각 제어한다. 또한, 스테핑시에는 주제어 장치(50)로서는 레이저 간섭계(54W)의 계측치를 토대로 웨이퍼 스테이지 구동부(56)를 통해 XY스테이지(14)의 위치를 제어한다. 이와 같이, 본 제 1 실시 형태에서는 주제어 장치(50), 레이저 간섭계(54R, 54W), 레티클 스테이지 구동부(48), 웨이퍼 스테이지 구동부(56)에 의해서, 스테이지 제어계가 구성되어 있다.Concretely, in synchronization with the scanning of the reticle R through the reticle stage RST at the speed V R in the + Y direction (or -Y direction), for example, during the scanning exposure, The wafer W is moved in the -Y direction (or the + Y direction) with respect to the exposure area 42W through the XY stage 14 at a speed of? V R (? Is the distance from the reticle R to the wafer W) The positions and velocities of the reticle stage RST and the XY stage 14 through the reticle stage driving section 48 and the wafer stage driving section 56, respectively, based on the measurement values of the laser interferometers 54R and 54W, Respectively. During stepping, the main controller 50 controls the position of the XY stage 14 through the wafer stage driver 56 based on the measured value of the laser interferometer 54W. As described above, in the first embodiment, the stage control system is constituted by the main controller 50, the laser interferometers 54R and 54W, the reticle stage driver 48 and the wafer stage driver 56. [

또한, 주제어 장치(50)에서는 제어 정보(TS)를 엑시머레이저 광원(16)으로 공급하므로써, 엑시머레이저 광원(16)의 발광 타이밍 및 발광 파워등을 제어한다. 또한, 주제어 장치(50)는 에너지 거친 조정기(20), 조명계 개구 조리개판(24)을 모터(38), 구동 장치(40)를 각각 통해서 제어하고, 또한 스테이지계의 동작 정보에 동기하여 가동 레티클 블라인드(30B)의 개폐 동작을 제어한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 주제어 장치(50)가 노광 컨트롤러 및 스테이지 컨트롤러의 임무도 가지고 있다. 이것들의 컨트롤러를 주제어 장치(50)와는 별도로 설치하여도 좋은 것은 물론이다.The main control device 50 also controls the emission timing and emission power of the excimer laser light source 16 by supplying the control information TS to the excimer laser light source 16. [ The main controller 50 controls the energy coarse adjuster 20 and the illumination system aperture cooking aperture 24 through the motor 38 and the driving device 40 and also controls the movable reticle Thereby controlling the opening and closing operation of the blind 30B. As described above, in the present embodiment, the main controller 50 also has the tasks of the exposure controller and the stage controller. It goes without saying that these controllers may be provided separately from the main controller 50.

다음에, 본 실시 형태의 주사형 노광 장치(10)의 노광량 제어계의 구성에 대하여 도 2를 토대로 설명한다.Next, the configuration of the exposure amount control system of the scanning-type exposure apparatus 10 of the present embodiment will be described based on Fig.

도 2에는 도 1의 주사형 노광 장치(10)의 노광량 제어에 관련하는 구성 부분이 도시되어 있다. 상기 도 2에 도시된 바와같이 엑시머레이저 광원(16)의 내부에는 레이저 공진기(16a), 빔 분할기(16b), 에너지 모니터(16c), 에너지 컨트롤러(16d) 및 고압 전원(16e)등이 설치되어 있다.Fig. 2 shows the constituent parts related to the exposure amount control of the scanning type exposure apparatus 10 of Fig. 2, a laser resonator 16a, a beam splitter 16b, an energy monitor 16c, an energy controller 16d, and a high voltage power source 16e are installed inside the excimer laser light source 16 have.

도 2에 있어서, 레이저 공진기(16a)에서 펄스적으로 방출된 레이저 빔은 투과율이 높고 약간의 반사율을 가지는 빔 분할기(16b)에 입사하여, 빔 분할기(16b)를 투과한 레이저 빔(LB)이 외부에 사출된다. 또한, 빔 분할기(16b)에서 반사된 레이저 빔이 광전 변환 소자로 구성되는 에너지 모니터(16c)에 입사하고, 에너지 모니터(16c)에서의 광전 변환 신호가 도면에 도시되지 않은 피크 홀드 회로를 통해 출력(ES)으로서 에너지 컨트롤러(16d)로 공급되어 있다. 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)에 대응하는 에너지 제어량의 단위는 mJ/pulse이다. 통상의 발광시에는 에너지 컨트롤러(16d)는 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)이 주제어 장치(50)에서 공급된 제어 정보(TS) 중의 1펄스당 에너지의 목표치에 대응한 값이 되도록, 고압 전원(16e)에서의 전원 전압을 피드백 제어한다. 또한, 에너지 컨트롤러(16d)는 레이저 공진기(16a)로 공급되는 에너지를 고압 전원(16e)을 통해서 제어하므로써 발진 주파수도 변경한다. 즉, 에너지 컨트롤러(16d)는 주제어 장치(50)로부터의 제어 정보(TS)에 따라서 엑시머레이저 광원(16)의 발진 주파수를 주제어 장치(50)로 지시된 주파수로 설정함과 동시에, 엑시머레이저 광원(16)에서의 1펄스당 에너지가 주제어 장치(50)에서 지시된 값이 되도록 고압 전원(16e)의 전원 전압의 피드백 제어를 행한다.2, the laser beam emitted pulsed from the laser resonator 16a is incident on a beam splitter 16b having a high transmittance and a slight reflectance, and the laser beam LB transmitted through the beam splitter 16b And is injected outside. The laser beam reflected by the beam splitter 16b is incident on an energy monitor 16c constituted by a photoelectric conversion element and the photoelectric conversion signal from the energy monitor 16c is output through a peak hold circuit And is supplied to the energy controller 16d as an electric power source ES. The unit of the energy control amount corresponding to the output (ES) of the energy monitor 16c is mJ / pulse. The energy controller 16d controls the energy controller 16d so that the output ES of the energy monitor 16c becomes a value corresponding to the target value of the energy per pulse of the control information TS supplied from the main controller 50, And the power supply voltage in the power source 16e is feedback-controlled. The energy controller 16d also changes the oscillation frequency by controlling the energy supplied to the laser resonator 16a through the high voltage power source 16e. That is, the energy controller 16d sets the oscillation frequency of the excimer laser source 16 to the frequency designated by the main controller 50 in accordance with the control information (TS) from the main controller 50, Feedback control of the power supply voltage of the high-voltage power supply 16e is performed so that the energy per one pulse in the main controller 16 becomes the value indicated by the main controller 50. [

또한, 엑시머레이저 광원(16)내의 빔 분할기(16b)의 외측에는 주제어 장치(50)로부터의 제어 정보에 따라서 레이저 빔(LB)을 차광하기 위한 셔터(16f)도 배치되어 있다.A shutter 16f for shielding the laser beam LB in accordance with control information from the main controller 50 is also disposed outside the beam splitter 16b in the excimer laser light source 16. [

또한, 후술하는 제어 테이블의 작성시에는 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)이 에너지 컨트롤러(16d)를 통해서 주제어 장치(50)로 공급되어, 주제어 장치(50)에서는 에너지 컨트롤러(16c)의 출력(ES)과 인테그레이터 센서(46)의 출력(DS)과의 상관 관계를 구한다. 그리고, 주사 노광시에 주제어 장치(50)는 소정의 제어 정보(TS)를 에너지 컨트롤러(16c)에 보내어, 엑시머레이저 광원(16)에 펄스 발광을 행하게 하여, 각 펄스 조명광마다 인테그레이터 센서(46)로부터의 출력(DS)을 적산하여, 순차적으로 웨이퍼(W)상의 각 점에서의 적산 노광량을 구한다. 상기 각 점의 적산 노광량이 웨이퍼(W)상의 포토레지스트에 대한 설정 노광량이 되도록, 주제어 장치(50)는 에너지 거친 조정기(20)에 있어서의 투과율의 조정 및 엑시머레이저 광원(16)에 있어서의 1펄스당 에너지의 미세 조정을 웨이퍼의 노광전에 행한다.The output ES of the energy monitor 16c is supplied to the main controller 50 through the energy controller 16d so that the output of the energy controller 16c in the main controller 50 (ES) and the output (DS) of the integrator sensor (46). The main controller 50 sends predetermined control information TS to the energy controller 16c to cause the excimer laser light source 16 to emit pulses at the time of scanning exposure, 46 to obtain an integrated exposure amount at each point on the wafer W in order. The main controller 50 adjusts the transmittance of the energy coarse adjuster 20 and adjusts the transmittance of the excimer laser light source 16 so that the total exposure light amount of each point becomes the set exposure amount of the photoresist on the wafer W Fine adjustment of the energy per pulse is performed before exposing the wafer.

다음에, 상기와 같이하여 구성된 주사형 노광 장치(10)에 있어서의 노광량 제어 동작의 일례에 대해서 설명한다.Next, an example of the exposure amount control operation in the scanning type exposure apparatus 10 configured as described above will be described.

우선, 노광량 제어의 전제가 되는 제어 테이블의 작성 순서를 설명한다. 여기에서는, 인테그레이터 센서(46)를 중심으로 하여 제어 테이블을 작성하기 위해서, 엑시머레이저 광원(16)내의 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)의 단위(에너지 제어량의 단위)를 mJ/pulse로 가정한다. 상술한 바와 같이, 인테그레이터 센서(46)의 출력(DS)의 단위(에너지 제어량의 단위)는(digit/pulse)이다.First, a description will be given of a procedure for creating a control table as a premise of exposure amount control. Here, in order to create the control table around the integrator sensor 46, the unit (the unit of the energy control amount) of the output ES of the energy monitor 16c in the excimer laser light source 16 is mJ / pulse . As described above, the unit of the output DS of the integrator sensor 46 (unit of the energy control amount) is (digit / pulse).

여기에서, 인테그레이터 센서(46)의 출력(DS)은 도 1의 Z틸트 스테이지(58) 상에서 상면(즉, 웨이퍼의 표면)과 같은 높이에 설치된 도면에 도시되지 않은 기준 조도계의 출력에 대하여 미리 교정(캐리브레이션)되어 있는 것으로 한다. 그 기준 조도계의 데이터 처리 단위는 (mJ/(cm2·pulse))으로 되는 물리량이고, 인테그레이터 센서(46)의 교정이란, 인테그레이터 센서(46)의 출력(DS)(digit/pulse)을 상면상의 노광량(mJ/(cm2·pulse))으로 변환하기 위한 변환 계수, 또는 변환 함수를 얻는 것이다. 상기 변환 계수, 또는 변환 함수를 사용하면, 인테그레이터 센서(46)의 출력(DS)에서 간접적으로 상면상에 주어지고 있는 노광량을 계측할 수 있게 된다. 그래서, 이하의 설명에서는 인테그레이터 센서(46)의 출력(DS)에서 간접적으로 구해지는 상면상에서의 노광량을 인테그레이터 센서(46)에 의한 처리량(P)(mJ/(cm2·pulse))으로서 설명한다.Here, the output DS of the integrator sensor 46 corresponds to the output of the reference illuminometer not shown in the drawing provided at the same height as the top surface (i.e., the surface of the wafer) on the Z tilt stage 58 in Fig. 1 It is assumed that it is calibrated (calibrated) in advance. A data processing unit of the reference light meter is (mJ / (cm 2 · pulse)), and the physical quantity, the integrator sensor 46, the calibration is, integrator sensor 46, the output (DS) (digit / pulse of the (MJ / (cm 2 pulse pulse)) on the upper surface of the photosensitive drum, or a conversion function. By using the conversion coefficient or the conversion function, it is possible to measure the amount of exposure given on the image plane indirectly from the output DS of the integrator sensor 46. Therefore, in the following description, the amount of exposure on the upper surface, which is indirectly obtained from the output DS of the integrator sensor 46, is used as the processing amount P (mJ / (cm 2 · pulse)) by the integrator sensor 46, ).

현재, 구하려고 하는 것은 상면상의 노광량, 즉 인테그레이터(46)의 처리량(P)(mJ/(cm2·pulse))과, 엑시머레이저 광원(16)내의 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)(mJ/pulse)과의 상관 관계이다. 그 때문의 전제 조건으로서, 도 1의 엑시머레이저 광원(16)으로부터의 레이저 빔(LB)의 1펄스당 에너지(E)는 소정의 중심 에너지(E0)로써 안정화되는 것으로 한다. 또한, 에너지 거친 조정기(20)에 있어서의 투과율을 100%(폐방)로 설정하는 것으로 한다.The amount of exposure P on the upper surface, that is, the throughput P (mJ / (cm2 占 pulse) of the integrator 46) and the output ES of the energy monitor 16c in the excimer laser light source 16, (mJ / pulse). As a precondition for this, it is assumed that the energy E per pulse of the laser beam LB from the excimer laser light source 16 of FIG. 1 is stabilized with a predetermined center energy E 0 . It is also assumed that the transmittance of the energy rough adjuster 20 is set to 100% (closed space).

그리고, 레이저 빔(LB)의 에너지(E)를 그 중심 에너지(E0)의 상하로 다음과 같이 변화시킨다. 단지, 상관 데이터 취득에 사용하는 데이터 수를 NDATA로 하고 있다.Then, the energy E of the laser beam LB is changed above and below the center energy E 0 as follows. However, the number of data used for correlation data acquisition is N DATA .

[수학식 3]&Quot; (3) "

여기에서, ER은 필요로되는 에너지 변조 범위이고, 전형적으로는 ER/E0은 0.02∼0.03이다. 또한, i는 정수이고, i의 값은 예를 들면, 0∼NDATA의 범위에서 변화된다.Where E R is the required energy modulation range, typically E R / E 0 is 0.02 to 0.03. Also, i is an integer, and the value of i varies in the range of, for example, 0 to N DATA .

그리고, 실제로 i의 값을 변화시키면서 엑시머레이저 광원(16)에 펄스 발광을 행하게 하여, 인테그레이터 센서(46)의 처리량(P)의 값(Pi)과 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)의 값(Ei)을 상관 데이터(Pi, Ei)로서 기록한다. 1개의 데이터는 1펄스의 결과라도 복수 펄스의 평균치이라도, 동시 계측된 데이터이면 어느것이라도 좋다.The value P i of the throughput P of the integrator sensor 46 and the output ES of the energy monitor 16c are compared with each other by causing the excimer laser light source 16 to perform pulse light emission while actually changing the value of i . the value (E i) of a) is written as a correlation data (P i, E i). One data may be a single pulse or an average value of a plurality of pulses or any data that is simultaneously measured.

도 3에는 상기와 같이 하여 얻어진 상관 데이터(Pi, Ei)를 도시하고 있다. 상기 도 3에 있어서, 가로축은 인테그레이터 센서(46)의 처리량의 값(Pi), 세로축은 에너지 모니터(16c)의 출력의 값(Ei)이다. 그리고, 예를 들면 도 3의 상관 데이터를 보간하여, 인테그레이터 센서(46)의 처리량(P)(mJ/(cm2·pulse))으로부터 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)(mJ/pulse)을 산출하기 위한 변환 함수f(P)를 구할지, 또는 그 처리량(P)에서 그 출력(ES)을 구하기 위한 변환 계수를 구하여, 그 변환 함수f(P) 또는 변환 계수를 제어 테이블로서 도 1의 메모리(51)에 기억한다. 그 후, 주제어 장치(50)에서는 그 제어 테이블 및 인테그레이터 센서(46)의 처리량(P)에 근거하여 대응하는 에너지 모니터(16c)의 출력(ES)을 정확하게 산출할 수 있다,Fig. 3 shows the correlation data (P i , E i ) obtained as described above. 3, the axis of abscissas is a value (P i ) of the throughput of the integrator sensor 46, and the axis of ordinates is the value (E i ) of the output of the energy monitor 16c. And, for example, by an interpolation a correlation data of Figure 3 example, the integrator output (ES) of the radar sensor 46, the throughput (P) (mJ / (cm 2 · pulse)) Energy Monitor (16c) from (mJ / (P) for calculating the output (ES) of the output signal (P), or a transform coefficient for obtaining the output (ES) at the throughput (P) And stores it in the memory 51 shown in Fig. Thereafter, in the main controller 50, the output ES of the corresponding energy monitor 16c can be accurately calculated based on the control table and the throughput P of the integrator sensor 46,

이하의 설명에서는 간단화를 위하여 인테그레이터 센서(46)와 에너지 모니터(16c)와의 상관이 매우 선형이고, 상관 데이터(Pi, Ei)가 도 3중의 실선의 직선으로 도시한 바와 같은 1차 함수로 표시되며, 그 오프 세트는 0이라고 간주할 수 있으며, 그 경사를 변환 계수(β)로서 취급할 수 있는 것으로 한다. 즉, 인테그레이터 센서(46)의 처리량P(mJ/(cm2·pulse)) 및 변환 계수(β)를 이용하여, 다음식에서 에너지 모니터(16c)의 출력(ES) (mJ/pulse)을 산출할 수 있는 것으로 가정한다.In the following description, it is assumed that the correlation between the integrator sensor 46 and the energy monitor 16c is very linear and the correlation data (P i , E i ) is the same as the solid line of FIG. 3 , And the offset thereof can be regarded as 0, and it is assumed that the inclination can be handled as the transformation coefficient beta. (MJ / pulse) of the energy monitor 16c in the following equation using the throughput P (mJ / (cm 2占 pulse) of the integrator sensor 46 and the conversion coefficient? It is assumed that it can be calculated.

그러므로, 주제어 장치(50)로서는 도 3의 상관 데이터에서 예를 들면 최소 제곱 근사에 의해서 그 변환 계수(β)를 구하고, 상기 변환 계수(β)를 제어 테이블로서 메모리(51)내에 기억한다. 이것에 의해서 제어 테이블의 작성이 완료한다.Therefore, as the main controller 50, the conversion coefficient beta is obtained by, for example, the least square approximation in the correlation data of Fig. 3, and the conversion coefficient beta is stored in the memory 51 as a control table. This completes the creation of the control table.

다음에, 본 실시 형태의 주사형 노광 장치(10)의 기본적인 노광량 제어 시퀀스에 대하여, 주제어 장치(50)내의 CPU 제어 알고리즘을 도시하는 도 4의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다. 또한, 엑시머레이저 광원(16)으로부터의 레이저 빔(LB)에 대한 에너지 거친 조정기(20)에 의한 투과율은 단지 노광 펄스수가 필요 노광 펄스수 이상으로 되도록 설정하면 좋기 때문에, 여기에서는, 레이저 빔(LB)의 에너지의 미세 변조 동작에 착안하여 설명한다.Next, the basic exposure amount control sequence of the scanning-type exposure apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to the flow chart of Fig. 4 showing the CPU control algorithm in the main control apparatus 50. Fig. The transmittance of the laser beam LB from the excimer laser light source 16 by the energy roughness adjuster 20 may be set only so that the number of exposure pulses is equal to or greater than the required number of exposure pulses. ) Will be described below.

우선, 이하의 설명에서 사용하는 양을 다음과 같이 정의한다.First, the amounts used in the following description are defined as follows.

(a) S0: 오퍼레이터가 설정하는 웨이퍼(W) 상의 포토레지스트에 대하여 부여할 노광량(설정 노광량).(a) S 0 : An exposure amount (set exposure dose) to be given to the photoresist on the wafer W set by the operator.

(b) N : 웨이퍼상의 1점당에 조사되는 펄스 조명광(IL)의 펄스수(노광 펄스수).(b) N: number of pulses (number of exposure pulses) of pulse illumination light IL irradiated per one point on the wafer.

(c) p : 노광전에 인테그레이터 센서(46)로써 간접적으로 계측되는 상면상의 평균 펄스 에너지 밀도(mJ/(cm2·pulse)).(c) p: Average pulse energy density (mJ / (cm 2 · pulse)) on the image surface that is indirectly measured by the integrator sensor 46 before exposure.

(d) At: 설정된 노광량에 대한 실제의 웨이퍼상의 각 쇼트 영역내에서의 평균 노광량 오차의 목표 오차(노광량 목표치 정밀도).(d) A t is the target error of the average exposure amount error within each shot area on the actual wafer with respect to the set exposure amount (accuracy of the exposure amount target value precision).

(e) Pt: 인테그레이터 센서(46)를 기준으로 한 설정 펄스 에너지(mJ/(cm2·pulse)).(e) P t : set pulse energy (mJ / (cm 2 · pulse)) based on the integrator sensor 46.

(f) Et: 엑시머레이저 광원(16)이 주제어 장치(50)로부터 받은 레이저 빔(LB)의 에너지 설정치(mJ/pulse). 즉, (4)식에 대응하여 다음식이 성립한다.(f) E t is the energy set value (mJ / pulse) of the laser beam LB received from the main controller 50 by the excimer laser light source 16. That is, the following equation is established in correspondence with the expression (4).

(g) Vmax: XY 스테이지(14)의 스캔 최고 속도(mm/s).(g) V max : maximum scan speed of the XY stage 14 (mm / s).

(h) Nmin: 1점당의 최소 노광 펄스수.(h) N min : Minimum number of exposure pulses per point.

(i) Ws : 웨이퍼면에서의 실효적인 노광 슬릿폭(mm).(i) Ws: Effective exposure slit width (mm) on the wafer surface.

(j) fmax: 엑시머레이저 광원(16)의 실제의 최고 발진 주파수(Hz).(j) f max : Actual maximum oscillation frequency (Hz) of the excimer laser light source 16.

또한, 전제 조건으로서 레이저 발진 주파수(f)의 중립치를 f0으로 한다. f0은 이하의 식으로 부터 산출된다. 이것은 종래의 노광량 제어에 있어서의, 고정 발진 주파수와 동일하다.As a precondition, the neutral value of the laser oscillation frequency f is f 0 . f 0 is calculated from the following expression. This is the same as the fixed oscillation frequency in the conventional exposure amount control.

또한, 본 실시 형태에서는 f0<fmax이고, f0<ffmax의 범위에서 발진 주파수가 변조 가능하게 되는 것으로 한다.In this embodiment it is assumed, and f 0 <f max, f 0 the oscillation frequency in the range of <ff max which is possible modulation.

또한, 에너지 거친 조정기(20)의 투과율은 설정 노광량 전반에서의 노광 시간을 최소로 하기 위해서, 이산 투과율은 등비수열이 되도록 설계되어 있는 것으로 한다. 상기 공비를 r로 할 때, 본 실시 형태에서는 rf0/fmax인 것으로 한다.It is also assumed that the transmittance of the energy rough adjuster 20 is designed so that the discrete transmittance becomes an equilibrium series so as to minimize the exposure time in the entire set exposure dose. When the above azimuth is r, it is assumed that rf 0 / f max in the present embodiment.

그리고, 통상의 노광량 제어 시퀀스는 아래와 같이 된다.The normal exposure amount control sequence is as follows.

우선, 도 4의 단계 (100)에 있어서, 오퍼레이터에 의해 콘솔등의 입출력 장치(62)(도 1 참조)를 통해서 설정 노광량(S0)이 설정되는 것을 기다리고, 설정 노광량(S0)이 설정되면, 다음의 단계 (101)로 진행하여, 설정 노광량(S0)에 따라서 레이저 빔(LB)의 1펄스당 에너지 설정치(Et)를 중심 에너지(E0)로 설정한다.First, in FIG. Step 4 (100), when waiting for the set exposure amount (S 0) is set through the input device 62 (see Fig. 1) such as a console by the operator, set an exposure amount (S0) is set , and it sets the process proceeds to the next step 101, the set exposure amount (S 0), the center of energy (E 0), the first set point energy per pulse of the laser beam (LB) (E t) in accordance with.

다음 단계 (102)에서는 엑시머레이저 광원(16)에 복수회(예를 들면 수100회) 펄스 발광을 행하게 하여, 인테그레이터 센서(46)의 출력을 적산하므로써, 간접적으로 웨이퍼(W) 상에서의 평균 펄스 에너지 밀도p(mJ/(cm2 ·pulse))를 계측한다. 상기 계측은 예를 들면, 레티클 가동 블라인드(30B)를 구동하여, 그 개구를 완전히 닫고, 조명광(IL)이 레티클(R)측에 도달하는 것을 저지한 상태로 행하여진다. 물론, XY 스테이지(14)를 구동하여 웨이퍼(W)를 퇴피시킨 상태로 하여도 좋다.In the next step 102, pulse light emission is performed a plurality of times (for example, several hundred times) to the excimer laser light source 16, and the output of the integrator sensor 46 is integrated, measures the average pulse energy density p (mJ / (cm 2 · pulse)). The measurement is performed, for example, in a state in which the reticle movable blind 30B is driven to completely close the opening and prevent the illumination light IL from reaching the reticle R side. Of course, the XY stage 14 may be driven to retract the wafer W.

다음 단계 (103)에서는 다음식으로 부터 노광 펄스수(N)를 산출한다.In the next step 103, the number of exposure pulses N is calculated from the following equation.

여기에서, 함수 cint는 소수점 이하 1자릿수째 값의 반올림을 나타내는 것으로 한다.Here, the function cint is to represent the rounding of the first digit below the decimal point.

다음 단계 (104)에서 그 노광 펄스수(N)가 필요한 노광량 제어 재현 정밀도를 얻기 위한 최소 노광 펄스수(Nmin) 이상인지 어떤지를 판단한다. 여기에서, 최소 노광 펄스수(Nmin)는 예를 들면 미리 계측되어 장치 정수로서 설정되어 있는 펄스 에너지의 격차(3σ의 값)(δp)의 평균 펄스 에너지 밀도(p)에 대한 비(δp/p)에 근거하여 구해지는 값이다.It is determined whether the exposure if the number of pulses (N) is the minimum number of exposure pulses for obtaining the exposure amount control accuracy required to reproduce (N min) or higher in the following step 104. The Here, the minimum exposure pulse number (N min ) is a ratio (? P /?) Of the pulse energy dp (? P) p).

그리고, 상기 단계 (104)에 있어서의 판단이 부정된 경우, 즉 노광 펄스수(N)가 최소 노광 펄스수(Nmin)보다 작은 경우에는, 단계 (105)로 이행하여, 도 1의 에너지 거친 조정기(20)의 ND필터에 의해 설정 가능한 투과율 중에서 S0/(Nmin×P)에 가장 가깝고, 또한 N≥Nmin을 만족하도록한 투과율을 선택하여 설정한 후, 상기 단계 (102, 103)의 처리를 다시 행하며, 이와같이하여 단계 (104)의 판단이 긍정된 경우 또는 당초부터 단계 (104)의 판단이 긍정된 경우(N≥Nmin인 경우)에는, 단계 (106)으로 이행하여, 다음식으로 노광량 목표치 정밀도의 실측치(Atgt)를 산출한다,When the determination in step 104 is negative, that is, when the number of exposure pulses N is smaller than the minimum number of exposure pulses N min , the process proceeds to step 105, after the closest, and set by selecting a transmission so as to satisfy the N≥N min 0 to S / (N × P min) from the configurable transmittance by the ND filter of the regulator 20, wherein said step (102, 103) If the determination in step 104 is affirmed or the determination in step 104 is affirmed from the beginning (N &gt; = N min ), the process proceeds to step 106, The measured value (A tgt ) of the target value precision of the exposure amount is calculated by the food,

여기에서, 함수 ABS는 절대치를 구하는 함수이다.Here, the function ABS is a function for obtaining an absolute value.

다음 단계 (107)에서는 엑시머레이저 광원(16)에 있어서의 펄스 에너지의 미세 변조가 필요한지 아닌지, 즉 노광량 목표치 정밀도의 실측치(Atgt)가 상술한 노광량 목표치 정밀도(At) 이상인지 여부를 판단한다. 그리고, 이 판단이 부정된 경우, 즉 실측치(Atgt)가 노광량 목표치 정밀도(At)보다 작은 때에는 단계(109)로 이행하여, 스캔 속도 V=스캔 최고 속도(Vmax)로서 레이저 발진 주파수(f)를 다음식에 의해 산출한다.In the next step 107, it is judged whether fine modulation of the pulse energy in the excimer laser light source 16 is necessary or not, that is, whether or not the measured value A tgt of the exposure amount target value precision is equal to or more than the above described exposure amount target value precision A t . When the determination is negative, that is, when the measured value A tgt is smaller than the exposure amount target value precision A t , the routine proceeds to step 109 where the scan speed V = the laser oscillation frequency V max as the scan maximum speed V max f) is calculated by the following equation.

여기에서, 함수 int(a)는 실수(a)를 초과하지 않은 최대의 정수를 나타내는 것으로 한다.Here, the function int (a) is assumed to represent the largest integer not exceeding the real number (a).

한편, 단계 (107)의 판단이 긍정인 경우, 즉 Atgt≥At인 경우에는, 펄스 에너지의 미세 변조가 필요하기 때문에, 단계(108)로 이행한다. 상기 단계 (108)에서는 우선 다음식으로 인테그레이터 센서(46)를 기준으로 한 설정 펄스 에너지Pt(mJ/(cm2·pulse))를 산출한다.On the other hand, if the determination in step 107 is affirmative, that is, if A tgt &gt; = A t , fine modulation of the pulse energy is required. In step 108, the set pulse energy P t (mJ / (cm 2 · pulse)) based on the integrator sensor 46 is calculated as follows.

다음에, 메모리(51)내에 제어 테이블로서 유지하고 있는 변환 계수(β)를 사용하여, (5)식으로 부터 엑시머레이저 광원(16)에서의 레이저 빔(LB)의 에너지 설정치(Et)(mJ/pulse)를 산출하고, 상기 에너지 설정치(Et)를 에너지 컨트롤러(16d)에 공급한 후, 단계 (109)로 진행하여, 상기와 같이 스캔 속도(V)=스캔 최고 속도 (Vmax)로서 레이저 발진 주파수(f)를 산출한다.Next, the energy setting value Et (mJ) of the laser beam LB in the excimer laser light source 16 from the expression (5) is obtained by using the conversion coefficient? Retained as the control table in the memory 51 / pulse) to the energy set value (E t) is calculated and then supplied to the energy controller (16d), the process proceeds to step 109, as the scan rate (V) = scanning maximum speed (V max) as described above And the laser oscillation frequency f is calculated.

다음 단계 (110)에서는 위에서 산출한 레이저 발진 주파수(f)가 레이저가 가지는 최대 발진 주파수(fmax) 이하인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 상기의 판단이 긍정인 경우에는, 단계 (111)로 진행하여, 에너지 컨트롤러(16d)를 통해 레이저 발진 주파수를 위에서 산출한 값으로 설정함과 동시에 스캔 목표 속도(스캔 속도)를 스캔 최고 속도(Vmax)로 설정한다. 한편, 상기 단계 (110)의 판단이 부정인 경우는, 단계 (112)로 이행한다. 상기 단계 (112)에서는 위에서 산출한 레이저 발진 주파수의 설정은 불가능하기 때문에, 에너지 컨트롤러(16d)를 통해 레이저 발진 주파수(f)를 최대 발진 주파수(fmax)로 설정한 후, 단계 (113)로 진행하여, 스캔 속도(V)를 다음식에 토대로하여 설정한다.In the next step 110, it is determined whether or not the laser oscillation frequency f calculated above is equal to or less than the maximum oscillation frequency f max of the laser. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 111 to set the laser oscillation frequency to a value calculated from the above through the energy controller 16d, and at the same time, sets the scan target speed (scan speed) (V max ). On the other hand, if the determination in step 110 is negative, the process proceeds to step 112. The laser oscillation frequency f is set to the maximum oscillation frequency f max via the energy controller 16d and the process proceeds to step 113 And the scan speed V is set based on the following equation.

그리고, 단계 (114)에서는 그것까지의 단계로 정해진 설정 조건(V, f, Pt)으로써 노광을 행한다.Then, in step 114, the exposure is performed with the setting conditions (V, f, P t ) determined by the steps up to that point.

도 5에는 위에서 설명한 도 4의 플로우 챠트에 따른 노광량 제어 시퀀스에 있어서의 설정 노광량(S0)과 1점당의 노광 시간(Texp)의 관계가 나타나고 있다. 상기 도 5에 있어서, 실선은 본 실시 형태인 경우를 나타내고, 점선은 비교를 위해서, 종래인 경우를 도시한 것이다.FIG. 5 shows the relationship between the set exposure dose S 0 and the exposure time per one point (T exp ) in the exposure amount control sequence according to the flow chart of FIG. 4 described above. In Fig. 5, the solid line represents the case of this embodiment, and the dotted line represents the case of the conventional case for comparison.

상기 도 5로부터 알 수 있는 바와같이, 본 실시 형태에 의하면, 고감도 레지스트에 대응한 영역(설정 노광량S0≥PNmin·(fmax/f0)의 영역)에 있어서, 에너지 거친 조정기(20)의 이산적인 감광율의 영향을 받지 않고, 항상(설정 노광량(S0)의 값에 관계없이) 스캔 최고 속도(Vmax)로서 노광이 가능하게 되어, 노광 시간(Texp)이 최소가 된다. 또한, 저감도 레지스트에 대응하는 영역(설정 노광량(S0)PNmin·(fmax/f0)의 영역)에서도 레이저가 가지는 최대 발진 주파수(fmax)에서의 노광이 되기 때문에, 종래의 예를 도시하는 점선의 경사(∂T/∂N=1/f0)와 본 실시 형태를 나타내는 실선의 경사(∂T/∂N=1/fmax)를 비교하면 명백한 바와 같이, 노광 시간이 단축한다. 즉, 광범위한 설정 노광 영역 스루풋으로서도 최대를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 스캔 최고 속도로 노광할 수 있는 설정 노광량의 범위도 S0=PNmin에서 PNmin·(fmax/f0)으로 확대된다.As can be seen from FIG. 5, according to the present embodiment, in the region corresponding to the high-sensitivity resist (the region of the set exposure dose S 0? P N min (f max / f 0 ) for without being affected by the discrete photosensitive rate, is always (set exposure amount (regardless of the value of S 0)) is capable of the exposure as a scanning maximum speed (V max), the minimum exposure time (T exp). Further, since the low sensitivity to the exposure of the area (on the exposure amount (S 0) PN min · ( f max / area of the f 0)) up to the oscillation frequency (f max) laser having also corresponding to the resist, the conventional example inclination of the broken line (∂T / ∂N = 1 / f 0) and by comparing the slope (∂T / ∂N = 1 / f max) of the solid line represents the present embodiment clear, the exposure time is shortened, as shown a do. That is, it becomes possible to obtain the maximum as a wide range of setting exposure area throughput. Further, the range of the set exposure dose that can be exposed at this scan maximum speed is also widened from S 0 = PN min to PN min (f max / f 0 ).

또한, 본 실시 형태에서는 엑시머레이저 광원(16)의 펄스 에너지를 미세 변조하고 있기 때문에, 고속이고 또한 고정밀도로 웨이퍼(W)에 대한 레이저 빔(LB)의 노광량을 제어할 수 있고, 웨이퍼(W) 상의 각 점에서 원하는 적산 노광량을 얻을 수 있다.In this embodiment, since the pulse energy of the excimer laser light source 16 is finely modulated, the exposure amount of the laser beam LB to the wafer W can be controlled with high speed and high accuracy, The desired integrated exposure dose can be obtained at each point on the image.

그런데, 위에서 설명한 노광량 제어 시퀀스는 상면 조도가 낮은 조명 조건인 경우에 따라 한층더 큰 효과를 발휘한다. 조명계 개구 조리개판(24) 등에 의한 조명 조건 변경시의 전력 손실에 대해서는, 에너지 전송 효율을 떨어뜨리지 않는 조명 광학계가 제안되어 있지만, 조명 조건간의 차가 영인 것 같은 완전한 명제는 달성이 곤란하고, 조도(평균 펄스 에너지)의 조명 조건간의 차는 피할 수 없다.Incidentally, the exposure amount control sequence described above exerts even greater effects depending on the illumination condition in which the surface roughness is low. As to the power loss at the time of changing the illumination condition by the illumination system aperture plate 24, an illumination optical system which does not deteriorate the energy transfer efficiency has been proposed. However, it is difficult to achieve a perfect proposition in which the difference between illumination conditions is zero, Average pulse energy) is inevitable.

여기에서, 일례로서 평균 펄스 에너지가 최대가 되는 표준 조명 조건에 대한 효율을 E(E1)로 한 조명 조건을 예로 들어, 본 실시 형태의 노광량 제어 시퀀스가 한층더 큰 효과를 발휘하는 것의 일례를 도 6을 이용하여 설명한다. 이 도 6에서, 설명의 간략화를 도모하도록 투과율이 연속 가변의 감쇠기(attenuator)(변조기)가 사용되어 있는 것으로 한다.Here, as an example, an example in which the exposure amount control sequence of the present embodiment exerts an even greater effect, taking as an example an illumination condition in which E (E1) is an efficiency for a standard illumination condition in which the average pulse energy becomes maximum 6 will be described. In FIG. 6, it is assumed that an attenuator (modulator) having a continuously variable transmittance is used in order to simplify the explanation.

종래 시퀀스에서의 표준 조명 조건에 있어서는, 도 6중에 케이스(1)로 나타나도록, 그 조명 조건의 1점당의 최소 노광 시간은 (Ws/Vmax)=(Nmin/f0)이며, 그 최소 노광 시간으로 노광할 수 있는 최대 노광량은 PNmin으로 나타낼 수 있다. 그것에 대하여, 효율(E)의 조명 조건에서는 최소 노광 시간에서 노광할 수 있는 최대 노광량은 도 6중에 케이스(2)로 나타나도록, EPNmin이 되고, 효율(E)이 작은 조명 조건에서는 설정 노광량 전반에서의 스루풋이 좋지 않게 되었다.And In, the minimum exposure time length per interval of, the illumination condition to appear as case 1 in FIG. 6 (Ws / V max) = ( N min / f 0) in standard lighting conditions in the conventional sequence, the minimum The maximum amount of exposure that can be exposed at the exposure time can be expressed as PN min . On the other hand, in the illumination condition of the efficiency E, the maximum exposure amount that can be exposed at the minimum exposure time becomes EPN min as shown in the case (2) in FIG. 6, and in the illumination condition where the efficiency E is small, The throughput at the time of the operation is poor.

이것에 대하여, 본 실시 형태의 시퀀스를 상기 효율(E)의 조명 조건에 적응하면, 도 6중의 케이스(3)에 도시되는 바와같이 최소 노광 시간은 Ws/Vmax이고, 종래 예의 경우로 변하지 않지만, 그 최소 노광 시간으로 노광할 수 있는 최대의 설정 노광량(S0)은 EPNmin×(fmax/f0)으로 확대되고, 이것은 케이스(1)로 나타나는 종래 시퀀스에서의 표준 조명 조건에 있어서의 최대의 설정 노광량 S0=PNmim에 의해 커지고 있다. 이것은, 본 실시 형태에서는 레이저 발진 주파수(반복 주파수)를 올리는 것에 따라 실효적인 조도를 올리고, 조명 조건의 변경에 의한 평균 펄스 에너지의 저하분을 보충하는 것이 가능하기 때문에 이다. 이와 같이, 상기의 시퀀스에 의하면, 조도가 낮은 조명 조건에 있어서 발진 주파수(f)의 변조할 수 있는 범위(EPNmin≥ S0EPNmin(fmax/f0))으로 노광 시간이 단축되고, 저감도 영역 전반에서 스루풋이 개선된다.On the other hand, when adapting a sequence of the present embodiment for the lighting conditions of the efficiency (E), the minimum exposure time as shown in case 3 in Fig. 6 does not change as a Ws / V max, the conventional example, if , The maximum set exposure dose S 0 that can be exposed at the minimum exposure time is expanded to EPN min x (f max / f 0 ), which is equivalent to the case of the standard exposure condition setting an exposure amount of the maximum S = 0 is growing by the PN mim. This is because, in the present embodiment, it is possible to increase the effective illuminance by raising the laser oscillation frequency (repetition frequency), and to compensate for the decrease in the average pulse energy due to the change of the illumination condition. In this way, according to the sequence, illumination is the exposure time is shortened to a modulation of the oscillation frequency (f) range (EPN min ≥ S 0 EPN min (f max / f 0)) that in the low-light conditions, Throughput is improved in the entire low sensitivity region.

또한, 상기 실시 형태에서는 엑시머레이저 광원(16)의 펄스 에너지를 미세 변조하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않고, 이것을 대신하여 또는 이것과 동시에 에너지 미세 변조기로서 상술한 도 11(A), (B)에 도시한 바와같은 에너지 미세 변조기를 사용하여 펄스 에너지를 미세 변조하도록 하여도 좋은 것은 물론이다. 상기의 경우에는, 상기 미세 변조기가 예를 들면 도 1의 에너지 거친 조정기(20)와 플라이 아이렌즈(22) 사이의 레이저 빔(LB)의 광로상에 배치됨과 동시에, 웨이퍼(W)상의 각 점에서 원하는 적산 노광량이 얻어지도록 주제어 장치(50)에 의해서 이것이 제어되는 것이 된다.In the above embodiment, the case where the pulse energy of the excimer laser light source 16 is fine-modulated has been described. However, the present invention is not limited to this, and instead of this or at the same time, It is needless to say that the pulse energy may be finely modulated by using an energy fine modulator as shown in FIGS. In this case, the fine modulator is arranged on the optical path of the laser beam LB between the energy roughness adjuster 20 and the fly's eye lens 22 of FIG. 1, for example, It is controlled by the main controller 50 so that the desired integrated exposure amount is obtained.

(제 2 실시형태)(Second Embodiment)

다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태를 도 7 내지 도 10을 토대로하여 설명한다. 여기에서, 상술한 제 1 실시 형태와 동일하거나 동등의 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용함과 동시에 그 설명을 간략하게 하거나 생략하는 것으로 한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described based on Figs. 7 to 10. Fig. Here, the same reference numerals are used for constituent parts which are the same as or equivalent to those of the first embodiment, and the description thereof is simplified or omitted.

도 7에는, 본 제 2 실시 형태와 관계되는 주사형 노광 장치(70)의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 주사형 노광 장치(70)는 에너지 미세 변조기를 사용하여 펄스 에너지의 미세 변조를 행한 점이 엑시머레이저 광원(16)의 출력 펄스 에너지 그 것을 미세 변조하는 상술한 제 1 실시 형태의 주사형 노광 장치(10)와는 다르다.7 schematically shows the configuration of the scanning exposure apparatus 70 according to the second embodiment. The scanning type exposure apparatus 70 is a scanning type exposure apparatus (first embodiment) of the first embodiment described above in which the point of fine modulation of the pulse energy using the energy fine modulator is finely modulated by the output pulse energy of the excimer laser light source 16 10).

이 때문에, 상기 주사형 노광 장치(70)에서는 도 7에 도시된 바오같이, 에너지 거친 조정기(20)와 플라이 아이렌즈(22) 사이의 레이저 빔(LB)의 광로상에 에너지 미세 변조기(21)가 설치되어 있다. 상기 에너지 미세 변조기(21)로서는 예를 들면 상술한 도 11(A)에 도시되는 더블·그레이딩 방식의 미세 변조기라든지, 도 11(B)에 도시되는 2매의 각각 입사각에 따라서 투과율이 미세 조정되는 광학 필터판과 상기 2매의 광학 필터판의 교차각을 소정 범위에서 조정하는 구동 장치로 이루어지는 에너지 미세 변조기를 사용할 수 있다. 상기 에너지 미세 변조기(21)에 의한 미세 조정량(TF)이 주제어 장치(50)에 의해서 제어된다.7, an energy fine modulator 21 is provided on the optical path of the laser beam LB between the energy rough adjuster 20 and the fly's eye lens 22, Respectively. As the energy fine modulator 21, for example, a double-gradation fine modulator shown in Fig. 11 (A) or a fine modulator with fine tuning of transmittance according to two incident angles shown in Fig. 11 (B) It is possible to use an energy fine modulator comprising a drive device for adjusting the crossing angle of the optical filter plate and the two optical filter plates within a predetermined range. The fine adjustment amount T F by the energy fine modulator 21 is controlled by the main controller 50.

또한, 에너지 미세 변조기(21)로서 예를 들면 라먼너스 회절(디바이·시어스 효과)등을 이용하는 음향 광학 변조기를 사용하여, 상기 음향 광학 변조기에서의 변조 형태를 제어하므로써 투과 광량을 연속적으로 변화시키도록 하여도 좋다.Further, by using an acoustooptic modulator using, for example, a Raman's diffraction (a divisor effect) or the like as the energy fine modulator 21, the modulation type in the acoustooptic modulator is controlled so that the amount of transmitted light is continuously changed .

도 8에는 그 에너지 미세 변조기(21)내의 구동 장치(도시 생략)에 대한 외부에서의 제어량과 투과율의 변화량과의 관계가 직선(Q)으로서 되시되어 있다. 상기 도 8에 있어서, 사출되는 레이저 빔의 광량을 입사하는 레이저 빔의 광량으로 제산하여 얻어지는 투과율을 미세 조정량(TF)으로 하고 있다. 본 실시 형태에서는 미세 조정량(TF)의 조정 범위는 소정의 최소치(Tmin)에서 최대치(Tmax)간에서의 연속하는 범위이고, 내부의 구동 장치에 대한 제어량을 중앙치(중립점)로 설정하므로써, 미세 조정량(TF)은 최소치(Tmin)와 최대치(Tmax)와의 중앙치(T0)가 되도록 조정되어 있다. 또한, 에너지 미세 변조기(21)를 리세트한 경우에는 제어량이 중립점으로 설정되어 미세 조정량(TF)이 중앙치(T0)로 설정되도록 되어 있다.8 shows the relationship between the control amount externally and the amount of change of the transmittance with respect to the driving device (not shown) in the energy fine modulator 21 as a straight line Q. In Fig. In FIG. 8, the light amount of the laser beam emitted is divided by the light amount of the incident laser beam, and the transmittance obtained by dividing the light amount is the fine adjustment amount T F. In the present embodiment, the adjustment range of the fine adjustment amount T F is a continuous range between the predetermined minimum value T min and the maximum value T max , and the control amount for the internal drive device is set to a median value The fine adjustment amount T F is adjusted to be a median value T 0 between the minimum value T min and the maximum value T max . Further, when the energy fine modulator 21 is reset, the control amount is set to the neutral point, and the fine adjustment amount T F is set to the median value T 0 .

그 밖의 부분의 구성등은 주제어 장치(50)내 CPU 제어 알고리즘이 다른 점을 제외하면, 상술한 제 1 실시 형태의 주사형 노광 장치 장치(10)와 마찬가지로 된다.The configuration of the other parts is the same as that of the scanning-type exposure apparatus 10 of the first embodiment, except that the CPU control algorithm in the main controller 50 is different.

다음에, 본 실시 형태의 주사형 노광 장치(70)의 기본적인 노광량 제어 시퀀스에 대하여, 주제어 장치(50)내의 CPU 제어 알고리즘을 나타내는 도 9 및 도 10의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다. 또한, 엑시머레이저 광원(16)으로부터의 레이저 빔(LB)에 대한 에너지 거틴 조정기(20)에 의한 투과율은 단지 노광 펄스수가 필요 노광 펄스수 이상으로 되도록 설정하면 좋기 때문에, 여기에서는 레이저 빔(LB)의 에너지 미세 변조 동작에 착안하여 설명한다.Next, the basic exposure amount control sequence of the scanning-type exposure apparatus 70 of the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of Figs. 9 and 10 showing the CPU control algorithm in the main control apparatus 50. Fig. The transmittance of the laser beam LB from the excimer laser light source 16 by the energy tuning regulator 20 may be set only so that the number of exposure pulses becomes equal to or greater than the necessary number of exposure pulses. The energy fine modulation operation of FIG.

본 실시 형태에 있어서의 노광량 제어는 각 쇼트 영역내에서는 펄스 카운트 방식으로 행하여지지만, 쇼트 영역 에서 소정의 에너지 변조가 행하여지는 것이다.The exposure amount control in the present embodiment is performed by the pulse count method in each shot area, but the predetermined energy modulation is performed in the shot area.

우선, 도 9의 단계 (201)에 있어서 오퍼레이터에 의해 콘솔등의 입출력 장치(62) (도 7 참조)를 통해서, 웨이퍼(W) 상에서 노광 대상으로 하는 다수의 쇼트 영역의 예를 들면 중심 좌표(노광 위치), 각 쇼트 영역으로의 노광을 행할 때 웨이퍼(W)의 주사 방향으로의 이동 거리(주사 길이)(L) 및 웨이퍼(W) 상의 1점당에 조사하여야 하는 목표 적산 노광량(설정 노광량)S0(mJ/cm2) 등이 설정되는 것을 대기한다. 그리고, 설정 노광량(S0)등이 설정되면, 다음의 단계 (202)로 진행하여, 엑시머레이저 광원(16)에 복수회(예를 들면 수 100회) 펄스 발광을 행하게 하여, 인테그레이터 센서(46)의 출력을 적산하므로써, 간접적으로 웨이퍼(W) 상에서의 평균 펄스 에너지 밀도p(mJ/(cm2·pulse))를 계측한다. 상기 계측은 예를 들면, 레티클 가동 블라인드(30B)를 구동하여, 그 개구를 완전히 닫고, 조명광(IL)이 레티클(R) 측에 도달하는 것을 저지한 상태로 행하여진다. 물론, XY 스테이지(14)를 구동하여 웨이퍼(W)를 퇴피시킨 상태로 하여도 좋다. 또한, 상기의 평균 펄스 에너지 밀도를 계측할 때에, 레이저 빔(LB)의 펄스 에너지의 표준 편차의 3배(3σ)의 값(격차) (δP)의 평균 펄스 에너지 밀도(p)에 대한 비(δP/p)를 구하는 것도 가능하다.First, in step 201 of FIG. 9, an operator, for example, obtains the center coordinates (FIG. 7) of a plurality of shot areas to be exposed on the wafer W through the input / output device 62 (Scanning length) L in the scanning direction of the wafer W when performing exposure to each shot area and a target integrated exposure amount (set exposure amount) to be irradiated per one point on the wafer W, S 0 (mJ / cm 2 ) or the like is set. Then, when the set exposure dose S 0 is set, the process proceeds to the next step 202 to cause the excimer laser light source 16 to perform pulse light emission a plurality of times (for example, several hundred times) The pulse energy density p (mJ / (cm 2 · pulse)) on the wafer W is indirectly measured by integrating the output of the pulse generator 46. The measurement is performed, for example, in a state in which the reticle movable blind 30B is driven to completely close the opening and prevent the illumination light IL from reaching the reticle R side. Of course, the XY stage 14 may be driven to retract the wafer W. In measuring the average pulse energy density, the ratio (difference)? P of 3 times (3?) Of the standard deviation of the pulse energy of the laser beam LB to the average pulse energy density p ? P / p) can be obtained.

다음 단계 (203)에서는 상술한 단계 (103)와 마찬가지로 하여 노광 펄스수(N)를 산출한다.In the next step 203, the number of exposure pulses N is calculated in the same manner as in the step 103 described above.

상기 노광 펄스수(N)의 산출에 계속하여, 도시는 생략하였지만, 주제어 장치(50)내의 CPU에서는, 예를 들면 미리 계측되어 장치 정수로서 설정되어 있는 펄스 에너지의 격차(3σ의 값)(δP)의 평균 펄스 에너지 밀도(p)에 대한 비(δP/p)를 토대로, 웨이퍼(W) 상의 각 쇼트 영역내에서의 적산 노광량의 격차를 소정의 허용치이내로 억제하기 위해서 필요한 최소 노광 펄스수(Nmin)를 구한다. 또한, 상기 단계 (202)에서 구한 δP/p를 토대로 최소 노광 펄스수(Nmin)를 구하도록 하여도 좋다. 본 실시 형태와 같이, 1개의 엑시머레이저 광원(16)으로부터의 펄스광을 순차적으로 노광하는 방식에서는 웨이퍼상의 1점당 적산 노광량(S)의 분포는 예를 들면 일본 특허 공개평 8-250402호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 평균값이 Np에서 3σ의 값이 N1/2·δP의 정규 분포로 된다. 또한, 웨이퍼(W) 상의 각 쇼트 영역내에서의 적산 노광량의 재현성을 A0으로 하고, 웨이퍼(W) 상의 각 점에서 필요로 되는 적산 노광량의 재현성을 Arep로 하면, 복수 펄스의 적산 노광량의 재현성을 그 Arep내에 수용하는데 필요한 최소 노광 펄스수(Nmin)는 다음 조건을 만족하도록 정해진다.Although not shown in the figure, the CPU in the main control device 50 calculates the difference (3σ value) of the pulse energy (the value of 3σ) ΔP N) necessary for suppressing the variation of the integrated exposure dose within each shot area on the wafer W to within a predetermined tolerance, based on the ratio (P / P) of the average pulse energy density (p) min . Further, the minimum number of exposure pulses (N min ) may be obtained based on? P / p obtained in the above step (202). In the method of successively exposing pulse light from one excimer laser light source 16 as in the present embodiment, the distribution of the integrated exposure amount S per point on the wafer is, for example, disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 8-250402 As described above, the value of 3σ at the average value Np is a normal distribution of N 1/2 · δP. Assuming that the reproducibility of the integrated exposure amount in each shot area on the wafer W is A 0 and the reproducibility of the integrated exposure amount required at each point on the wafer W is A rep , The minimum number of exposure pulses (N min ) necessary to accommodate the reproducibility in the A rep is determined to satisfy the following condition.

다음 단계 (204)에서 상기 단계 (203)으로 산출한 노광 펄스수(N)가 필요한 노광량 제어 재현 정밀도를 얻기 위한 최소 노광 펄스수(Nmin) 이상인지 어떤지를 판단한다.In a next step 204 determines whether that the minimum exposure pulse number (N min) or more for obtaining the exposure pulse number of the exposure amount control accuracy required to reproduce the (N) calculated in the step 203.

그리고, 상기 단계 (204)에 있어서 판단이 부정인 경우, 즉 노광 펄스수(N)가 최소 노광 펄스수(Nmin)보다 작은 경우에는 단계 (205)로 이행하여, 도 7의 에너지 거친 조정기(20)의 ND필터에 의해 설정 가능한 투과율 중에서 S0/(Nmin×p)에 가장 가깝고, 또한 N≥Nmin을 만족하도록한 투과율을 선택하여 설정한 후, 상기 단계(202, 203)의 처리를 다시 행하고, 이와같이 하여 단계 (204)의 판단이 긍정인 경우 또는 당초부터 단계 (204)의 판단이 긍정인 경우(N≥Nmin인 경우)에는 단계 (206)로 이행하여, 상술한 단계 (106)와 마찬가지로 하여 노광량 목표치 정밀도의 실측치(Atgt)를 산출한다.When the determination in step 204 is negative, that is, when the number of exposure pulses N is smaller than the minimum number of exposure pulses Nmin, the process proceeds to step 205, where the energy roughness adjuster 20 ) of the closest, then also set to select the transmittance to meet N≥N min, treatment of the step (202, 203) to S 0 / (N min × p ) in a settable transmission by the ND filter If the determination in step 204 is affirmative, or if the determination in step 204 is affirmative (N &gt; = N min ), the process proceeds to step 206, and in step 206 The actual value A tgt of the exposure amount target value precision is calculated.

다음 단계 (207)에서는 펄스 에너지의 미세 변조가 필요한지 아닌지, 즉 노광량 목표치 정밀도의 실측치(Atgt)가 상술한 노광량 목표치 정밀도(At) 이상인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 상기 판단이 부정인 경우, 즉 실측치(Atgt)가 노광량 목표치 정밀도(At)보다 작은 때에는 단계 (209)로 이행하여, 스캔 속도 V=스캔 최고 속도(Vmax)로서 레이저 발진 주파수(f)를 상술한 단계 (109)와 마찬가지로 하여 산출한다. 즉, 스캔 속도 V=스캔 최고 속도(Vmax)로서 레이저 발진 주파수(f)를 상술한 (9)식에 의해 산출한다. 이것에 의해, 노광 펄스수(N)가 최소 노광 펄스(Nmin)보다 큰 만큼, 레이저 발신 주파수(f)를 증가시켜 스캔 최고 속도(Vmax)를 유지하는 것이다.In the next step 207, it is determined whether or not fine modulation of the pulse energy is necessary, that is, whether the measured value A tgt of the exposure amount target value precision is equal to or more than the above described exposure amount target value precision A t . If the determination is negative, that is, if the measured value A tgt is smaller than the exposure amount target value precision A t , the process advances to step 209 to set the scan speed V = scan maximum speed V max to the laser oscillation frequency f) are calculated in the same manner as in step 109 described above. That is, the laser oscillation frequency f is calculated by the above-mentioned formula (9) as the scan speed V = the scan maximum speed V max . Exposure pulses Accordingly, (N) by the exposure greater than the minimum pulse (N min), by increasing the laser transmission frequency (f) to maintain the scanning maximum speed (V max).

한편, 단계 (207)에 있어서의 판단이 긍정인 경우는, 단계(208)로 진행하여, 도 7의 에너지 미세 변조기(21)에서의 미세 조정량(TF)을 다음식과 같이 설정하므로써, 평균 펄스 에너지(p)의 값을 조정한 후, 단계 (209)로 이행한다.On the other hand, if the determination in step 207 is affirmative, the process proceeds to step 208 to set the fine adjustment amount T F in the energy fine modulator 21 in FIG. 7 as follows, After adjusting the value of the pulse energy p, the process proceeds to step 209. [

에너지 미세 변조기(21)에 있어서의 미세 조정량(투과율)(TF)은 도 8을 참조하여 이미 설명한 바와 같이 최소치(Tmin)와 최대치(Tmax)와의 사이에서 변화하지만, 상술의 최소 노광 펄스수(Nmin) 및 노광량 목표치 정밀도(At)를 사용하여 최대치(Tmax) 및 최소치(Tmin)는 각각 다음과 같이 표시할 수 있다.The fine adjustment amount (transmittance) T F in the energy fine modulator 21 varies between the minimum value T min and the maximum value T max as described above with reference to FIG. 8, The maximum value T max and the minimum value T min can be expressed as follows using the pulse number N min and the exposure amount target value accuracy A t .

또한, 초기 상태 및 리세트시에서의 미세 조정량(TF)의 값은 (Tmax+Tmin)/2, 즉 T0으로 설정된다.Further, the value of the fine adjustment amount T F in the initial state and resetting is set to (T max + T min ) / 2, that is, T 0 .

다음 단계 (210)에서는 위에서 산출한 레이저 발진 주파수(f)가 레이저가 가지는 최대 발진 주파수(fmax) 이하인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 이 판단이 긍정인 경우에는, 단계 (211)로 진행하여, 에너지 컨트롤러(16d)를 거쳐서 레이저 발진 주파수를 위에서 산출한 값으로 설정함과 동시에 스캔 목표 속도(스캔 속도)를 스캔 최고 속도(Vmax)로 설정한다. 한편, 상기 단계 (210)의 판단이 부정인 경우는, 단계 (212)로 이행한다. 상기 단계 (212)에서는 위에서 산출한 레이저 발진 주파수의 설정은 불가능하기 때문에, 에너지 컨트롤러(16d)를 통해서 레이저 발진 주파수(f)를 최대 발진 주파수(fmax)로 설정한 후, 단계 (213)로 진행하여 스캔 속도(V)를 상술한 단계 (113)와 마찬가지로하여 설정한다.In the next step 210, it is determined whether or not the laser oscillation frequency f calculated above is equal to or lower than the maximum oscillation frequency fmax of the laser. If the determination is affirmative, the process advances to step 211 to set the laser oscillation frequency to a value calculated from the above via the energy controller 16d and to set the scan target speed (scan speed) to the scan maximum speed V max ). On the other hand, if the determination in step 210 is negative, the process proceeds to step 212. The laser oscillation frequency f is set to the maximum oscillation frequency fmax through the energy controller 16d and the routine proceeds to step 213. In step 213, And the scan speed V is set in the same manner as the step 113 described above.

이상에 의해 초기 설정이 행하여졌기 때문에, 다음 단계 214(도10의 단계 214)에서는 웨이퍼(W) 상의 지정된 쇼트 영역에 설정된 노광량으로 주사 노광 방식으로 레티클(R)의 패턴상을 노광한다.In the next step 214 (step 214 in Fig. 10), the pattern image of the reticle R is exposed in the scanning exposure method at the exposure amount set in the designated shot area on the wafer W. [

상기 주사 노광중에 주제어 장치(50)내의 CPU에서는 인테그레이터 센서(46)를 거쳐서 엑시머레이저 광원(16)으로부터의 레이저 빔(LB)에 의한 웨이퍼(W)상의 해당 쇼트 영역상에서의 적산 노광량을 산출한다. 이 경우, 웨이퍼(W)상의 각 점에 대한 노광 펄스수는 N이기 때문에, 도 7의 노광 영역(42W)에 대하여 웨이퍼(W) 상의 해당 쇼트 영역이 주사되어 있는 기간에 인테그레이터 센서(46)로부터의 펄스적인 광전 변환 신호를 N펄스분씩 M회(M은 2이상의 정수) 적산하여 순차 적산 노광량(S)을 산출한다. 이것에 의해, 웨이퍼(W) 상의 Y방향으로 거의 등간격으로 배치된 M개의 위치 Yj(j=1∼M)에서의 적산 노광량(Sj)이 산출된다. 또한 상기 적산 노광량(Sj)이 구체적인 산출 방법에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개평 8-250402호 공보등에 개시되어 있기 때문에, 여기에서는 상세한 설명에 대해서는 생략한다.The CPU in the main controller 50 calculates the integrated exposure amount on the shot area on the wafer W by the laser beam LB from the excimer laser light source 16 via the integrator sensor 46 during the scan exposure do. In this case, since the number of exposing pulses for each point on the wafer W is N, the integrator 46 (see FIG. 7) is scanned in the period in which the corresponding shot area on the wafer W is scanned with respect to the exposure area 42W (M is an integer equal to or larger than 2) M pulses per N pulses to calculate a sequential integrated exposure amount S, as shown in FIG. As a result, the integrated exposure dose S j at M positions Y j (j = 1 to M) arranged at substantially equal intervals in the Y direction on the wafer W is calculated. In addition, because the disclosed method for the integrated amount of exposure (S j) the specific calculation, for example, in Japanese Patent Publication No. 8-250402 discloses, is omitted here for further description.

다음 단계 (215)에 있어서, 다음식에서 M개의 적산 노광량(Sj)의 평균치(Srst)를 산출함과 동시에, 그 노광중에서의 평균 펄스 에너지(p')를 산출한다.In the next step 215, the average value S rst of the M integrated exposure amounts S j is calculated and the average pulse energy p 'in the exposure is calculated.

다음 단계 (216)에서는 노광된 쇼트 영역에서 실제의 적산 노광량의 평균치(Srst)의 목표 적산 노광량(S0)에 대한 오차인 목표치 오차(ABS)(Srst/S0-1)가 상술의 노광량 목표치 정밀도(At)보다 큰지 아닌지를 판단한다. 그리고, 이 판단이 긍정인 경우, 즉 그 목표치 오차가 노광량 목표치 정밀도(At)를 초과하는 경우에는, 단계 (217)로 진행하여 필요한 노광량의 보정량을 산출한다. 구체적으로는 레이저 빔(LB)의 펄스마다의 보정 후의 노광량을 현재의 노광량으로 제산하여 얻어진 값인 보정량(Tadd)을 다음과 같이 설정한다.In the next step 216, the target value error ABS (S rst / S 0 -1), which is an error with respect to the target integrated exposure amount S 0 of the average value (S rst ) of the actual integrated exposure dose in the exposed shot area, Is greater than the exposure amount target value precision (A t ). And, if the judgment is affirmative, that is, when the target value of the error exceeds the target amount of exposure accuracy (A t), the process proceeds to step 217, the correction amount of the exposure amount required is calculated. More specifically, the correction amount T add , which is a value obtained by dividing the exposure amount after correction for each pulse of the laser beam LB by the current exposure amount, is set as follows.

상기의 경우, 노광이 종료한 쇼트 영역에 대한 에너지 거친 조정기(20)에 있어서의 노광량의 거친 조정량(투과율)(TR) 및 에너지 미세 변조기(21)에 있어서의 노광량의 미세 조정량(TF)의 값은 사전 쇼트 영역의 정보로서 메모리(51)내에 저장되어 있다.In this case, the rough adjustment amount (transmittance) T R of the exposure amount in the energy coarse adjustment unit 20 for the shot area in which exposure has been completed and the fine adjustment amount T of the exposure amount in the energy fine modulation unit 21 F are stored in the memory 51 as information of the pre-shot area.

그러므로, 다음 단계 (218)에서는 에너지 미세 변조기(21)의 미세 조정량(TF)에 그 보정량(Tadd)을 곱하여 얻어지는 값이 에너지 미세 변조기(21)의 조정 가능 범위내에 있는지 어떤지를 다음식을 토대로 판단한다.Therefore, in the next step 218, it is determined whether the value obtained by multiplying the fine adjustment amount T F of the energy fine modulator 21 by the correction amount T add is within the adjustable range of the energy fine modulation unit 21 .

그리고, (18)식이 성립하는 때에는 단계 (219)로 진행하여 에너지 미세 변조기(21)의 미세 조정량(TF)을 Tadd·TF(=TF'로 한다)로 변경한 후, 단계 (230)로 이행한다. 상기 단계 (230)에서는 노광해야 하는 쇼트 영역이 남아 있는지 어떤지를 판단하고, 노광해야 하는 쇼트 영역이 있는 때에는 단계 (214)로 되돌아가, 새롭게 설정된 에너지 미세 변조기(21)의 미세 조정량(TF')를 기초로, 주사 노광 방식으로 노광을 행한다. 이 때에, 노광량은 직전의 쇼트 영역에서의 실제 적산 노광량을 토대로 보정되어 있기 때문에, 얻어지는 적산 노광량은 목표 적산 노광량(설정 노광량)(S0)에 가까운 것으로 된다.When the equation (18) is satisfied, the process proceeds to step 219 to change the fine adjustment amount T F of the energy fine modulator 21 to T add · T F (= T F '), (230). If there is a shot area to be exposed, the process returns to step 214 and the fine adjustment amount T F (T F ) of the newly set energy fine modulator 21 is determined '), The exposure is performed by the scanning exposure method. At this time, since the exposure amount is corrected based on the actual integrated exposure amount in the immediately preceding shot area, the obtained integrated exposure amount becomes close to the target integrated exposure amount (set exposure amount) S 0 .

한편, 상기 단계 (216)에 있어서의 판단이 부정인 경우, 즉 목표치 오차(ABS)(Srst/S0-1)가 노광량 목표치 정밀도(At) 이하 인 때에는, 노광 조건을 바꿀 필요가 없기 때문에 직접 단계 (230)로 이행하여 다음 쇼트 영역으로의 노광이 행하여진다. 그리고, 노광해야 하는 쇼트 영역이 없어진 때에 본 루틴의 일련의 처리가 종료한다.On the other hand, if the judgment in the step 216 is negative, i.e., the target value error (ABS), when the (S rst / S 0 -1) is less than the target value exposure accuracy (t A), there is no need to change the exposure conditions Therefore, the process directly proceeds to step 230, and exposure to the next shot area is performed. Then, when a shot area to be exposed disappears, a series of processing of this routine ends.

한편, 상기 단계 (218)에 있어서, 미세 조정량(TF)과 보정량(Tadd)과의 곱이 (8)식의 범위내에 없는 때에는, 단계 (220)로 이행하여, 웨이퍼(W) 상의 1점당 노광 펄스수(N)를 다음식 N'으로 변경한다. 또한, 평균 펄스 에너지(p')는 (16)식으로 구해지는 실제의 평균 펄스 에너지이다.On the other hand, when the product of the fine adjustment amount T F and the correction amount T add is not within the range of the formula (8) in the step 218, the process proceeds to the step 220, The number N of exposing pulses per point is changed to N '. Further, the average pulse energy p 'is an actual average pulse energy obtained by the equation (16).

그리고, 다음 단계(221)에서는 보정 후의 노광 펄스수(N')가 필요 최소 노광 펄스수(Nmin) 이상인지 어떤지를 판정하고 상기 판단이 부정인 경우, 즉 N'이 Nmin보다 작은 때에는 단계(222)에서 에너지 미세 변조기(21)를 리세트하여 미세 조정량(TF)을 중앙치(T0)로 설정한 후, 도 9의 단계 (205)로 되돌려 N'≥Nmin이 되도록 에너지 거친 조정기(20)의 거친 조정량을 조정하고 나서, 단계(202)로 리턴시킨다.In the next step 221, it is determined whether or not the number of exposure pulses N 'after correction is equal to or greater than the minimum necessary number of exposure pulses N min . When the determination is negative, that is, when N' is smaller than N min , was set to 222, the amount of energy fine modulator fine adjustment by resetting the (21) (T F), a median value (T 0) in, Figure 9 back to step 205, so that rough energy N'≥N min Adjusts the rough adjustment amount of the regulator 20, and then returns to step 202. [

한편, 단계(221)의 판단이 긍정인 경우, 즉 N'≥Nmin이 성립하는 때에는, 단계 (223)로 이행하여 보정후의 예상되는 적산 노광량(N'·p')의 목표 적산 노광량(S0)에 대한 오차인 목표치 오차가 상술의 노광량 목표치 정밀도(At)보다 큰지 아닌지를 다음식을 토대로하여 판단한다.On the other hand, when the determination in step 221 is affirmative, that is, when N '&gt; N min holds, the process proceeds to step 223 to calculate the target integrated exposure dose S (N' 0 ) is larger than the above-described exposure amount target value precision (A t ).

그리고, 상기 판단이 긍정인 경우, 즉 목표치 오차가 노광량 목표치 정밀도(At)를 초과한 때에는, 단계 (224)로 진행하여 필요한 노광량의 보정량을 산출한다. 구체적으로는 에너지 미세 변조기(21)에 있어서의 미세 조정량(TF)이 다음 TF'으로 변경된다.And, if the determination is affirmative, that is, when the target value the error exceeds the target amount of exposure accuracy (A t), the process proceeds to step 224, the correction amount of the exposure amount required is calculated. Specifically, the fine adjustment amount T F in the energy fine modulator 21 is changed to the next T F '.

그리고, 다음의 단계(225) 내지 단계(229)에 있어서, 상술한 단계 (209) 내지 단계(213)과 마찬가지의 처리를 행한다. 즉, 스캔 속도를 최고 속도로 한 상태로 새로운 노광 펄스수(N')에 대응하는 레이저 발진 주파수(f)를 산출하여, 상기 산출한 f가 레이저 최대 발진 주파수(fmax) 이하이면 에너지 컨트롤러를 거쳐서 그 주파수에 레이저 발진 주파수를 변경함과 동시에, 스캔 속도를 스캔 최고 속도(Vmax)로 설정하여, 산출한 f가 레이저 최대 발진 주파수(fmax)를 초과하면, 레이저 발진 주파수를 레이저 최대 발진 주파수(fmax)로 변경함과 동시에, fmax및 N'에 따른 스캔 속도(V)를 설정한다. 그 후, 동작은 단계 (230)로 이행하여 다음 쇼트 영역의 노광이 행하여진다.Then, in the following steps 225 to 229, the same processing as the above-mentioned steps 209 to 213 is performed. That is, the laser oscillation frequency f corresponding to the new exposure pulse number N 'is calculated with the scan speed at the maximum speed, and if the calculated f is not more than the laser maximum oscillation frequency f max , through changing the lasing frequency to that frequency, and at the same time, by setting the scan rate to scan the maximum speed (V max), when the calculated f exceeds the laser maximum oscillation frequency (f max), a laser oscillation frequency of the laser the maximum oscillation To the frequency ( fmax ), and sets the scan speed (V) in accordance with fmax and N '. Thereafter, the operation proceeds to step 230 to perform exposure of the next shot area.

한편, 단계 (223)에 있어서의 판단이 부정인 경우, 즉 예상되는 목표치 오차(ABS)(N'·p'/S0-1)가 노광량 목표치 정밀도(At) 이하인 경우는, 에너지 미세 변조기(21)의 설정은 바꿀 필요가 없기 때문에, 직접 단계 (225) 이하로 이행하여, 상기와 마찬가지로 하여 레이저 발진 주파수, 스캔 속도의 설정이 행하여지고 그 후 단계 (230)로 이행하여 다음의 쇼트 영역으로의 노광이 행하여진다.On the other hand, if less than or equal to step 223 of the judgment in this case is negative, that is, the target value error (ABS) (N '· p ' / S 0 -1) The target exposure accuracy (A t) is estimated according to the energy fine modulator The setting of the laser oscillation frequency and the scan speed are set in the same manner as described above, and thereafter, the process proceeds to step 230 and the next shot area Exposure is performed.

상기와 같이 도 9 및 도 10에 도시되는 플로우 챠트에 따른 노광량 제어 시퀀스에 의하면, 단계 215∼230 (단계 222를 제외한다)에 도시된 바와같이, 웨이퍼(W) 상의 쇼트간의 노광량 안정성을 얻기 위해서, 각각의 쇼트 영역으로의 노광의 사이에 인테그레이터 센서(46)의 출력을 토대로 적산 노광량 데이터(런닝 윈도우 데이터)를 취득하여, 그 결과 직전의 쇼트의 평균 적산 노광량이 허용치외일 때는, 직전에 노광한 쇼트 영역에서 계측된 적산 노광량을 토대로 에너지 미세 변조기(21)에 있어서의 미세 조정량(TF)을 조정하여 펄스 에너지의 보정이 행하여지기 때문에, 각 쇼트 영역의 적산 노광량을 정확히 목표 적산 노광량에 가까이 할 수 있다.According to the exposure amount control sequence according to the flowcharts shown in Figs. 9 and 10 as described above, in order to obtain the stability of the exposure amount between the shots on the wafer W, as shown in steps 215 to 230 (except step 222) (Running window data) is acquired based on the output of the integrator sensor 46 during exposure to each shot area, and when the average integrated exposure amount of the immediately preceding shot is out of tolerance, Since the pulse energy is corrected by adjusting the fine adjustment amount T F in the energy fine modulator 21 based on the integrated exposure amount measured in the exposed shot area, the integrated exposure amount of each shot area can be accurately corrected to the target integrated exposure amount .

또한, 상기 실시 형태에 의하면, 고감도 레지스트가 도포된 1매의 웨이퍼(W)의 노광(상기의 경우, 스캔 최고 속도로 주사 노광이 행하여진다)의 도중에서 레이저 광원(16)의 평균 파워가 크게 변동, 즉 1펄스분에 상당하는 분의 파워 변동이 생기고, 미세 변조기(21)의 미세 조정 다이나믹 레인지밖으로된 경우(단계 (218)의 판단이 부정되는 경우)에 저하전과 동일한 노광량을 얻기 위해서, 단계 (220)에서 웨이퍼상의 1점의 노광 펄스수가 변경되어, 예를 들면 펄스수(N)→(N+1)으로 이루어지는 변경이 산출되었을 때에 있어서도, 단계 (225)에 있어서 레이저 광원(16)의 발진 주파수(f)가 전의 쇼트의 (N+1)/N배로 설정되기 때문에, 결과적으로 스캔 속도를 변경함이 없이, 원하는 노광량을 얻는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이러한 경우라도 노광 시간의 증대가 없고, 스루풋을 유지할 수 있다.According to the above embodiment, the average power of the laser light source 16 is high in the middle of the exposure of one wafer W coated with the high-sensitivity resist (in this case, scanning exposure is performed at the scan maximum speed) In order to obtain the same amount of exposure as before the decrease in power fluctuation corresponding to one pulse and in the case where the power fluctuation is out of the fine adjustment dynamic range of the fine modulator 21 (the judgment in step 218 is negative) Even when the number of exposure pulses at one point on the wafer is changed in step 220 and a change made from, for example, the number of pulses N to N + 1 is calculated, the laser light source 16, The oscillation frequency f of the photodetector is set to (N + 1) / N times of the previous shot, and consequently, a desired exposure amount can be obtained without changing the scan speed. Therefore, even in such a case, there is no increase in the exposure time and the throughput can be maintained.

또한, 상기한 바와 같은 노광량 제어는 다음에 실제로 단계 (202)와 같이 엑시머레이저 광원(16)으로부터의 레이저 빔의 평균 펄스 에너지를 계측하기(이것을 「에너지 체크」라고 부른다)까지 반복된다. 단지, 단계 (221)→단계 (222)→단계 (205)의 흐름에 의하여 에너지 거친 조정기(20)에 있어서의 거친 조정량(TR)을 변경하는 때에는 단계 (202)에서 에너지 체크가 행하여지지만, 이와 같이 쇼트 영역으로의 노광 사이에 에너지 거친 조정기(20)에 있어서의 거친 조정량(TR)을 변경하는 빈도는 상당히 낮은 것이다. 또한, 통상의 에너지 체크는 웨이퍼를 교환할 때마다, 또는 웨이퍼의 로트를 교환할 때마다등의 간격으로 행하여진다. 따라서, 예를 들면 1매의 웨이퍼로의 노광의 사이에서는 통상 에너지 체크를 행할 필요가 없고, 노광 공정의 스루풋(단위 시간당 웨이퍼의 처리 매수)은 이러한 점에 있어서도 높게 유지되어 있다.The exposure amount control as described above is repeated until the average pulse energy of the laser beam from the excimer laser light source 16 is actually measured (this is called &quot; energy check &quot;) as in step 202. [ When the rough adjustment amount T R in the energy rough adjuster 20 is changed by the flow of step 221 → step 222 → step 205, the energy check is performed in step 202 , The frequency of changing the rough adjustment amount T R in the energy rough adjustment unit 20 between exposure to the shot area is considerably low. Further, the ordinary energy check is performed at intervals such as every time the wafer is exchanged or every lot of wafers exchanged. Therefore, for example, it is not necessary to perform a normal energy check during exposure to one wafer, and the throughput of the exposure process (the number of wafers processed per unit time) is also kept high in this respect.

또한, 상기 단계 (215)에서는 (15)식에서 M개의 적산 노광량(Sj)(j=1∼M)의 전체의 평균치(Srst)를 산출하고 있지만, 이것을 대신하여 종료로부터 m개(mM)의 적산 노광량(Sj)의 평균치(Srst')를 이용해도 좋다. 이것에 의해, 엑시머레이저 광원(16)의 보다 단기적인 출력 변동에 대응한 노광량 제어를 행하는 것이 가능하게 된다.In step 215, the total average value S rst of the M integrated exposure quantities S j (j = 1 to M) is calculated in the equation (15), but m (mM) (S rst ') of the integrated exposure dose S j may be used. This makes it possible to control the exposure amount corresponding to the shorter-term output fluctuation of the excimer laser light source 16.

또한, 본 제 2 실시 형태에서는 펄스 에너지의 변조기로서 에너지 거친 조정기(20) 및 에너지 미세 변조기(21)가 사용되고 있지만, 이것에 한정되지 않고 상술한 제 1 실시 형태와 마찬가지로 엑시머레이저 광원(16)의 전력(인가 전압)을 제어하도록 해도 되는 것은 물론이다. 이 경우, 예를 들면 에너지 미세 변조기(21)의 초기 상태에서의 미세 조정량(투과율)(T0)을 토대로(1-T0) 부분의 에너지 손실이 없어지기 때문에, 전체로서 에너지의 이용 효율이 향상한다.In the second embodiment, the energy rough adjuster 20 and the energy fine modulator 21 are used as a pulse energy modulator. However, the present invention is not limited to this, and similarly to the first embodiment, the excimer laser light source 16 It goes without saying that the power (applied voltage) may be controlled. In this case, since the energy loss of the (1-T 0 ) portion is eliminated based on the fine adjustment amount (transmittance) T 0 in the initial state of the energy fine modulator 21, .

또한, 상기 실시 형태로서는 단계 (216, 217)에 나타나는 바와 같이 적산 노광량(P) 평균치(Srst)가 허용치를 초과한 때에 노광량을 보정하고 있지만, 평균치(Srst)가 허용치 이내인 경우에도 각 쇼트 영역으로의 노광마다 연속하여 그 평균치(Srst)의 데이터를 축적하여, 평균치(Srst)에 증가 또는 감소 경향이 있는 경우에는 그 평균치(Srst)가 허용치를 초과하기 전에 미리 노광량을 보정하도록 하여도 좋다. 이와같은 예측 제어에 의해, 적산 노광량이 허용치외로 되는 쇼트 영역의 개수가 감소하는 이점이 있다.In the above embodiment, as shown in steps 216 and 217, the exposure amount is corrected when the integrated exposure exposure amount (P) average value (S rst ) exceeds the allowable value, but even when the average value (S rst ) by continuously each exposure of the shot area storing data of the average value (S rst), if there is increasing or decreasing trend in the average value (Srst) is to pre-correct the exposure amount prior to exceeding the average value (S rst) is allowable . Such a prediction control has an advantage in that the number of shot areas in which the integrated exposure dose is out of tolerance is reduced.

또한, 상기 실시 형태에서는 각 쇼트 영역으로의 노광 사이에 에너지 미세 변조기(21)등을 거쳐서 노광량의 변조를 행하고 있지만, 각 펄스 노광 사이에 그것까지의 부분적인 적산 노광량을 토대로 에너지 미세 변조기(21)등을 거쳐서 노광량을 변조해도 좋다. 이것에 의해, 각 쇼트 영역에서의 적산 노광량을 보다 정확하게 목표 적산 노광량에 가까이 할 수 있다.In the above embodiment, the exposure amount is modulated between the exposure to each shot area via the energy fine modulator 21 and the like. However, the energy fine modulator 21 is controlled based on the partial integrated exposure amount up to the pulse exposure, The exposure amount may be modulated. This makes it possible to more accurately bring the integrated exposure dose in each shot area closer to the target integrated exposure dose.

상술한 바와 같이, 청구항 제 1 항 기재의 발명에 의하면, 고감도 영역 및 저감도 영역에 관계없이 항상 최단 시간으로 노광을 하는 것이 가능한 주사 노광 방법이 제공된다.As described above, according to the invention described in claim 1, there is provided a scanning exposure method capable of always performing exposure in the shortest time irrespective of the high sensitivity area and the low sensitivity area.

또한, 청구항 제 2 항 기재의 발명에 의하면, 감광 수단의 이산적인 감광율의 영향을 받지 않고, 고감도 영역에 있어서 항상 최단 시간으로 노광을 할 수 있음과 동시에 저감도 영역에 있어서도 스루풋을 향상시킬 수 있다 라는 종래에 없는 우수한 주사형 노광 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the invention described in claim 2, exposure can be always performed in the shortest time in the high sensitivity area without being affected by the discrete light sensitivity of the photosensitive means, and at the same time, It is possible to provide an excellent scanning type exposure apparatus which is not conventional.

또한, 청구항 제 3 항 기재의 발명에 의하면, 특히 고감도 노광 영역에 있어서 노광중의 펄스 에너지가 변동하였을 때에, 주사 속도를 유지한 상태로, 다음 쇼트에 대하여 원하는 적산 노광량을 얻는 것 같은 노광을 할 수 있는 주사 노광 방법이 제공된다.According to the invention described in claim 3, when the pulse energy during exposure varies in the high-sensitivity exposure area, it is possible to perform exposure such that a desired integrated exposure dose is obtained for the next shot while maintaining the scanning speed A scanning exposure method is provided.

또한, 청구항 제 4 항 기재의 발명에 의하면, 특히 고감도 노광 영역에서 노광중의 펄스 에너지가 변동하였을 때에, 주사 속도를 유지한 상태로, 다음 쇼트에 대하여 원하는 적산 노광량을 얻는 것 같은 노광을 할 수 있다고 하는 우수한 주사형 노광 장치를 제공할 수 있다.According to the fourth aspect of the present invention, when the pulse energy during exposure varies in the high-sensitivity exposure region, it is possible to perform exposure such that a desired integrated exposure amount is obtained for the next shot while maintaining the scanning speed It is possible to provide an excellent scanning type exposure apparatus.

Claims (4)

펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크상의 소정의 조명 영역을 조명하여, 상기 마스크와 감광 기판을 투영 광학계에 대하여 상대 주사하면서 상기 마스크에 형성된 패턴을 감광 기판상에 순차적으로 투영 노광하는 주사 노광 방법에 있어서,A scanning exposure method for illuminating a predetermined illumination area on a mask with pulse light from a pulsed laser light source and successively projecting a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate while scanning the mask and the photosensitive substrate relative to the projection optical system In this case, 상기 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지를 계측하는 공정과;Measuring an average pulse energy of the pulse light from the pulse laser light source; 설정된 노광량과 상기 계측된 평균 펄스 에너지와의 관계에 의해 정해지는 1점당의 노광 펄스수에 따라서, 주사 노광 때에, 상기 마스크와 감광 기판과의 최대 주사 속도와 상기 펄스 레이저 광원의 최대 발진 주파수와의 적어도 한 쪽을 유지하도록, 상기 펄스 레이저 광원의 발진 주파수를 제어하는 공정을 포함하는 주사 노광 방법.Wherein the maximum scanning speed between the mask and the photosensitive substrate and the maximum oscillation frequency of the pulse laser light source at the time of scanning exposure are determined in accordance with the number of exposure pulses per one point determined by the relationship between the set exposure amount and the measured average pulse energy. And controlling the oscillation frequency of the pulsed laser light source so as to maintain at least one side of the pulse laser light source. 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크상의 소정의 조명 영역을 조명하여, 상기 마스크와 감광 기판을 투영 광학계에 대하여 상대 주사하면서, 상기 마스크에 형성된 패턴을 감광 기판상에 순차적으로 투영 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서,A scanning exposure apparatus for sequentially projecting a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate while illuminating a predetermined illumination area on the mask with pulse light from a pulsed laser light source and scanning the mask and the photosensitive substrate relative to the projection optical system, In the exposure apparatus, 상기 마스크를 유지하여 소정의 주사 방향으로 이동 가능한 마스크 스테이지와;A mask stage which holds the mask and is movable in a predetermined scanning direction; 상기 감광 기판을 유지하여 적어도 상기 주사 방향으로 이동 가능한 기판 스테이지와;A substrate stage which holds the photosensitive substrate and is movable in at least the scanning direction; 상기 마스크 스테이지와 기판 스테이지를 상기 투영 광학계에 대하여 소정의 속도비로 상대 주사하는 스테이지 제어계와;A stage control system for relatively scanning the mask stage and the substrate stage at a predetermined speed ratio with respect to the projection optical system; 상기 펄스 레이저 광원의 발진 주파수를 변경하는 주파수 변경 수단과;Frequency changing means for changing an oscillation frequency of the pulse laser light source; 상기 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광을 감광하는 감광률이 이산적인 감광 수단과;A photosensitive means for discrete pulsed light from the pulsed laser light source, the photosensitive means being discrete in sensitivity; 상기 감광 수단에 의해서 감광된 상기 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지를 계측하는 에너지 계측 수단과;Energy measuring means for measuring an average pulse energy of pulse light from the pulsed laser light source that is photographed by the photosensitive means; 설정된 노광량과 평균 펄스 에너지와의 관계에 의해 정해지는 1점당의 노광 펄스수에 따라서, 상기 스테이지 제어계에 의한 상기 양 스테이지의 최대 주사 속도와 상기 펄스 레이저 광원의 최대 발진 주파수와의 적어도 한 쪽을 유지하도록 상기 주파수 변경 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 주사형 노광 장치.At least one of the maximum scanning speed of both stages by the stage control system and the maximum oscillation frequency of the pulse laser light source is maintained in accordance with the number of exposure pulses per one point determined by the relationship between the set exposure amount and the average pulse energy And control means for controlling said frequency changing means so that said frequency changing means is controlled. 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크와 감광 기판을 투영 광학계에 대해서 상대 주사하면서, 상기 마스크에 형성된 패턴을 감광 기판상의 복수의 쇼트 영역으로 순차 투영 노광하는 주사 노광 방법에 있어서,A scanning exposure method for illuminating a mask with pulsed light from a pulsed laser source and successively projecting a pattern formed on the mask to a plurality of shot areas on a photosensitive substrate while scanning the mask and the photosensitive substrate relative to the projection optical system As a result, 상기 감광 기판상의 각 쇼트 영역에 대한 상기 마스터 패턴의 노광마다, 상기 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지를 검출함과 동시에 그것까지의 적산 노광량을 산출하는 단계와,Detecting an average pulse energy of the pulse laser light source and calculating an integrated exposure amount up to the exposure pulse pattern for each exposure of the master pattern with respect to each shot area on the photosensitive substrate; 상기 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동하였을 때, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량을 토대로, 필요한 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 상기 펄스 레이저 광원의 발진 주파수를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 노광 방법.And controlling the oscillation frequency of the pulse laser light source in which the required number of exposure pulses per required point is secured based on the integrated exposure amount of the immediately preceding shot area when the average pulse energy of the pulse laser light source fluctuates Wherein the scanning exposure method comprises the steps of: 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크와 감광 기판을 투영 광학계에 대하여 상대 주사하면서, 상기 마스크에 형성된 패턴을 감광 기판상의 복수의 쇼트 영역에 순차 투영 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서,A scanning type exposure apparatus which illuminates a mask with pulse light from a pulsed laser light source and sequentially exposes a pattern formed on the mask to a plurality of shot areas on a photosensitive substrate while scanning the mask and the photosensitive substrate relative to the projection optical system In this case, 상기 펄스 레이저 광원의 발진 주파수를 변경하는 주파수 변경 수단과;Frequency changing means for changing an oscillation frequency of the pulse laser light source; 상기 펄스 레이저 광원으로부터의 펄스광의 평균 펄스 에너지를 계측하는 에너지 계측 수단과;An energy measuring means for measuring an average pulse energy of the pulse light from the pulse laser light source; 상기 감광 기판상의 각 쇼트 영역에 대한 상기 마스터 패턴의 노광마다, 상기 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지를 검출함과 동시에 그것까지의 적산 노광량을 산출하여, 상기 펄스 레이저 광원의 평균 펄스 에너지가 변동하였을 때, 직전의 쇼트 영역의 적산 노광량을 토대로 필요한 1점당의 노광 펄스수를 확보해야 하는, 상기 주파수 변경 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 주사형 노광 장치.An average pulse energy of the pulse laser light source is detected for each exposure of the master pattern with respect to each shot area on the photosensitive substrate, and an integrated exposure amount up to the detected pulse energy is calculated. When the average pulse energy of the pulse laser light source fluctuates And control means for controlling the frequency changing means to secure the necessary number of exposure pulses per one point on the basis of the integrated exposure amount of the shot area immediately before.
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