KR20010006432A - 노광량 제어 방법 및 장치, 노광 방법 및 장치, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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KR20010006432A
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Abstract

레티클상의 패턴을 조명하여 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 감광 기판상에 투영하여 노광하는 것에 앞서, 투영 광학계에 입사하는 입사 광량에 대한 투과율의 변화를 계측하는 단계와, 측정된 투과율의 변화를 기억하는 단계와, 노광시에, 투영 광학계에 입사하는 입사 광량을 차차 계측하는 단계와, 기억된 투과율의 변화에 근거하여, 노광시에 계측한 입사 광량으로부터 감광 기판상에서의 노광량을 차차 계산하는 단계와, 노광량을 노광 개시시로부터 적산하여 소정의 총노광량에 도달하면 노광을 종료시키는 단계를 구비하되, 투영 광학계의 투과율이 변동하여도 노광중의 웨이퍼면상의 총노광량을 알맞게 제어한다.

Description

노광량 제어 방법 및 장치, 노광 방법 및 장치, 및 디바이스 제조 방법{METHOD AND DEVICE FOR EXPOSURE CONTROL, METHOD AND DEVICE FOR EXPOSURE, AND METHOD OF MANUFACTURE OF DEVICE}
예를 들어, 반도체 소자를 제조할 때에, 마스크로서의 레티클의 패턴을 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼의 각 숏트(shot) 영역에 전사하기 위한 투영 노광 장치로서, 스텝·앤드·리피트(step and repeat) 방식(일괄 노광 방식)의 축소 투영형 노광 장치(스텝퍼)나, 레티클상의 패턴의 일부를 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼상에 축소 투영한 상태에서, 레티클과 웨이퍼를 투영 광학계에 대하여 동기 주사함으로써, 레티클상의 패턴의 축소상(縮小像)을 차차 웨이퍼상의 각 숏트 영역에 전사하는 소위 스텝·앤드·스캔(step and scan) 방식의 투영 노광 장치가 사용되고 있다.
이들 투영 노광 장치에 의한 웨이퍼의 노광에 있어서는, 웨이퍼상에 도포한 레지스트의 감도 등의 특성에 근거하여 레지스트를 감광시키는데 충분한 소정 광량의 노광광을 웨이퍼상에 조사할 필요가 있다. 그래서, 노광중에 웨이퍼상에 조사되는 노광광의 광량을 파악하여, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치의 경우에 있어서는, 노광 시간을 제어함으로써, 또한, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치의 경우에 있어서는, 스캔 속도 등을 제어함으로써, 웨이퍼상의 노광 영역에 소정의 총 노광량를 얻을 수 있도록 하고 있다.
종래의 장치에서는 투영 광학계의 투과율이 노광중에 항상 일정하고 변화하지 않은 것으로 가정하여, 투영 광학계에 입사하는 조명광의 입사 광량과 투영 광학계의 투과율로부터, 웨이퍼면상의 총 노광량을 계산에 의해 구하고 있다.
투영 광학계의 투과율은, 웨이퍼 스테이지상의 웨이퍼와는 별도의 영역에 마련된 조사량(照射量) 모니터에 의해, 노광 동작에 들어가기 전에 투영 광학계를, 출사한 출사 광량을 계측하여, 해당 출사 광량과 투영 광학계에 입사한 조명광의 입사 광량으로부터 계산하고 있다.
최근, 반도체 장치 등의 집적도가 더욱 높아져, 노광하는 패턴의 선폭의 미세화에 대응시키기 위해서, 투영 노광에 사용하는 노광광의 파장을 짧게 할 필요가 발생하여 왔다. 그래서, 발진 파장이 248nm인 KrF 엑시머 레이저, 또는 193nm인 ArF 엑시머 레이저 등의 자외 파장의 조명광을 사출(射出)하는 조명 광원을 사용한 투영 노광 장치가 등장하였다. 그런데, 반사 굴절형 혹은 굴절형의 투영 광학계를 사용하는 경우, 투영 노광 장치의 투영 광학계의 광학 소자에 사용되고 있는 석영 및 렌즈 표면에 형성한 코팅의 투과율은, 상기 자외 파장에서는 레이저 조사에 의해 변동하는 것이 본 출원의 발명자에 의해서 새롭게 발견되었다.
자외 파장 영역의 조명광(예컨대, 파장 248nm의 KrF 엑시머 레이저, 또는 파장 193nm의 ArF 엑시머 레이저 등)의 조사에 의해 그 광학 소자의 투과율, 또는 광학 소자의 코팅재(예컨대, 반사 방지막 등의 박막)의 투과율이 변동한다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 복수의 광학 소자에 끼워진 공간내의 기체(공기 등), 또는 광학 소자를 경통에 고정하기 위한 접착제, 혹은 그 경통의 내벽으로부터 발생하는 이물질(예컨대, 수분, 하이드로 카본, 또는 이들 이외의 조명광을 확산하는 물질)이 광학 소자에 부착함으로써, 또는 조명 광로내에 진입(부유)함으로써, 투영 광학계의 투과율이 변동한다고 하는 문제가 발생한다.
따라서, 종래와 같이 투영 광학계의 투과율이 일정하다고 하는 가정에 근거하여, 투영 광학계에 입사하는 조명광의 입사 광량만을 노광중에 계측하여 웨이퍼로의 총 노광량의 제어를 행하더라도, 투영 광학계의 투과율이 노광중에 변동하는 분만큼 실제의 웨이퍼면에 있어서의 총 노광량에 오차가 발생해 버려, 웨이퍼상의 레지스트에 최적의 노광량을 부여할 수 없다고 하는 문제를 발생하고 있다.
또한, 상술한 부착물은 자외 영역의 빛을 조사함으로써 광학계의 표면으로부터 제거되기 때문에, 실(實) 노광(조명 광학계에 의해 노광광으로 마스크를 조명하고, 투영 광학계에 의해 마스크상의 패턴을 감광성 기판상에 투영하는 것)에 의해 광학계의 투과율이 상승한다.
이 현상을 도 31을 참조하여 간단히 설명한다. 도 31은 세로축에 투과율(%), 가로축에 광축을 원점으로 한 메리디오널(meridional) 단면에 있어서의 상면(像面)(웨이퍼면)상에서의 좌표를 취한 투과율 분포를 도시하는 도면이다. 여기서, 도 31의 (a)는 기준 상태, 도 31의 (b)는 노광을 소정 시간(A 시간)만큼 정지한 후의 상태, 도 31의 (c)는 도 31의 (b)의 상태로부터 소정 시간(B 시간)만큼 노광광을 광학계에 통과시킨 후의 상태, 도 31의 (d)는 도 31의 (c)의 상태로부터 소정 시간(C 시간)만큼 더 노광광을 광학계에 통과시킨 후의 상태, 도 31의 (e)는 도 31의 (d)의 상태로부터 소정 시간(D 시간)만큼 더 노광광을 광학계에 통과시킨 후의 상태에 있어서의 투과율 분포를 도시하는 도면이다.
이들 도 31의 (a)∼(e)에 도시하는 바와 같이, 투영 노광 장치중의 광학계의 투과율의 변동이 발생할 뿐이거나, 이 광학계의 투과율 분포의 변동이 발생한다고 하는 문제점이 있다.
이러한 투과율이나 투과율 분포의 변동은 감광성 기판상에 부여해야 하는 노광량을 적정값으로부터 크게 상이하게 할 뿐만아니라, 감광성 기판상의 노광 영역중에서 노광량 불균일(조도 불균일)을 발생시키는(노광 영역중의 노광량 분포(조도 분포)가 소망하는 상태에 대하여 어긋남) 문제가 있다. 이 노광 영역에 있어서의 조도 불균일이 발생하면, 노광 영역내에서의 노광량 분포가 소망하는 분포로 되지 않기 때문에, 선폭이 불균일로 되어, 장치의 불량을 초래하는 문제가 있다.
발명의 개시
본 발명은 투과율 변동에 의한 투영 광학계의 결상 특성의 변동을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 투영 광학계의 투과율 변동에 의한 영향을 잃어, 웨이퍼상에 조사되는 적산(積算) 노광량을 알맞게 제어할 수 있는 노광량 제어 방법 및 장치, 및 노광 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크와 기판과의 동기(同期) 이동중에 전술의 투과율 변동이 발생하더라도, 항상 적정한 노광량, 양호한 결상 상태로 패턴을 기판상에 형성할 수 있는 회로 소자(장치)의 제조 방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술의 투과율 변동이 발생하더라도, 항상 적정한 노광량, 양호한 결상 상태로 패턴상을 기판상에 형성할 수 있는 회로 소자 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 노광 영역의 전면(全面)에 걸쳐 조도 불균일의 영향을 받는 일없이, 마스크상의 장치 패턴을 감광성 기판상에 전사하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 레티클상의 패턴을 조명하여 패턴의 상(像)을 투영 광학계를 거쳐서 기판상에 투영하여 노광할 때에, 기판상에서의 노광량을 제어하는 노광량 제어 방법에 있어서, 투영 광학계를 통과하는 광량의 감쇠량의 변화(투영 광학계에 입사하는 입사 광량에 대한 투과율의 변화)에 근거하여, 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법이다. 또한, 본 발명에서 말하는 투영 광학계의 투과율이란, 투영 광학계가 반사 부재를 포함하고 있는 경우에는 그 반사 부재의 반사율도 고려한 것으로 된다. 또한, 이 노광량 제어 방법에 있어서, 노광량을 소정의 노광량과 비교하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 한다. 또한, 레티클을 조명하는 조명광은 250nm 이하의 파장을 갖는 것을 특징으로 한다. 이 조명광은 220nm인 것이 바람직하고, 200nm 이하인 것이 더 바람직하다. 또한, 투영 광학계에 입사하는 입사 광량에 대한 투과율의 변화를 계측하는 단계와, 투과율 변화를 기억하는 단계를 더 갖도록 하더라도 좋다.
또한, 본 발명은 레티클을 펄스광에 의해 조명함과 동시에, 레티클과 기판을 동기시켜 주사하고, 레티클상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 기판상에 투영하여 노광할 때에, 기판상에서의 노광량을 제어하는 노광량 제어 방법에 있어서, 투영 광학계에 입사하는 입사 광량에 대한 투과율의 변화에 근거하여, 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법이다. 여기서, 레티클 및 기판의 주사 속도와 펄스광의 발광 타이밍과 펄스광 강도와 펄스광의 주사 방향의 크기와의 적어도 하나를 변화시켜, 기판상의 노광량을 제어하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 레티클상의 패턴을 조명하여, 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐서 기판상에 투영하는 노광 방법에 있어서, 투영 광학계의 투과율의 변화에 근거하여, 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계와, 노광량을 적산하여, 해당 적산 노광량이 소정의 노광량으로 되면 노광을 종료하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 방법이다.
또한, 본 발명은 레티클상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 기판상에 투영 노광하기 위한 노광량을 제어하는 노광량 제어 장치에 있어서, 투영 광학계의 투과율 변화를 기억하는 기억부와, 기억된 투과율 변화에 근거하여, 기판상에서의 노광량을 산출하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광량 제어 장치이다.
또한, 본 발명은 레티클상의 패턴을 조명하여, 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐서 기판상에 투영하여 회로 소자를 제조하는 소자 제조 방법에 있어서, 투영 광학계의 투과율의 변화에 근거하여, 기판상에서의 노광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 소자 제조 방법이다.
본 발명은 레이저 조사 개시로부터의 투과율 변화가 조사량에 따라 소정의 변화량을 나타내는 것을 이용하는 것이다. 예를 들어, 미리 이 투과율 변화를 계측하여 기억해 놓고, 실제의 노광시에는 노광 개시 즉, 레이저 조사 개시시로부터 투영 광학계에 입사하는 광량을 계측하면서, 이미 기억한 투과율 변화와 곱함으로써, 감광 기판면상의 광량을 차차 계산하여 적산함으로써 감광 기판면상의 총 노광량의 제어를 행하도록 하고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 투영 광학계의 투과율이 노광량에 의해 변동하더라도, 노광 개시로부터 종료까지의 사이 항상 정밀도 좋게 감광 기판면상의 조사 광량을 계산할 수 있어, 감광 기판면상의 적산 노광량의 제어를 고정밀도로 실행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 자외선의 노광광으로 조명 광학계를 거쳐 마스크를 조명하여, 해당 마스크상의 장치 패턴을 투영 광학계를 거쳐 감광성 기판상에 투영하는 공정을 포함하는 장치 제조 방법에 있어서, 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계로부터의 광량의 감쇠량(상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계의 투과율)이 변동하고 있는지 여부를 판단하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정에서 상기 감쇠율(투과율)이 변동하고 있다라고 판단될 때에, 상기 노광광을 소정의 시간에 걸쳐 상기 투영 광학계에 조사하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정후, 상기 장치 패턴을 감광성 기판상에 투영하는 제 3 공정을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명은 자외 영역의 노광광을 공급하는 조명 광학계에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 장치 패턴을 감광성 기판상에 투영하는 실노광을 행하는 투영 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계의 투과율이 변동하고 있는지 여부를 판단하며, 또한 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단할 때에, 상기 실노광에 얼마 전에 상기 노광광을 소정의 시간에 걸쳐 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계에 조사하도록 상기 조명계를 제어하는 제어 수단을 갖는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 투영 노광 장치가 실노광 동작에 들어 가기 전에, 투영 노광 장치내의 제어 수단이 투영 노광 장치의 상태 및 그 이력을 확인한다. 제어 수단내에는 광학계의 렌즈면(반사면)상의 부착물의 상태가 변화하고 있는 조건이 기억되어 있고, 이 조건은 상기 투영 노광 장치의 상태 및 이력에 대응되어 있다. 그리고, 제어 수단은 확인한 상태 및 이력과 기억되어 있는 조건을 비교하여, 확인한 상태 및 이력이 기억되어 있는 조건에 합치하고 있는 경우, 실노광 동작을 개시하기 전에, 투영 노광 장치의 광학계(조명 광학계 및 투영 광학계)에 대하여, 노광광과 실질적으로 동일한 파장의 광원으로 조사를 행한다. 이에 따라, 광학계의 표면의 부착물이 제거되기 때문에, 조명 광학계의 도중에 있는 노광량 측정용의 센서로부터 감광성 기판까지의 광학계의 투과율이 안정되기 때문에, 이 노광량 측정용의 센서의 출력이 감광성 기판상에서의 노광량과 대응하여, 고정밀도인 노광량 제어를 행할 수 있다.
여기서, 투영 노광 장치의 광학계에 대한 광 조사의 시간은 부착물의 상태에 따라서 바꾸는 것이 바람직하기 때문에, 제어 수단내에는 투영 노광 장치의 상태 및 이력에 대응시켜 광 조사의 시간에 관한 정보를 기억시켜 놓는 것이 바람직하다.
이하, 부착물의 상태가 변화하고 있는 조건에 대하여 설명한다. 부착물의 상태가 변화하고 있는 조건으로서는,
(1) 투영 노광 장치의 광학계에 대하여 노광광 등의 조사가 일정 시간 이상 실행되고 있지 않은 경우;
(2) 조명 조건이 변경된 경우;
(3) 레티클(마스크)이 교환된 경우;
(4) 유지 보수를 실시한 경우;
(5) 공기 조절 장치가 정지한 경우;
(6) 노광 장치 전체가 정지한 경우;
(7) 조명 광학계 및 투영 광학계 주위의 분위기 상태가 변화한 경우;
(8) 조명 광학계 및 투영 광학계 자체의 투과율이 변화한 경우;
(9) 투영 광학계의 광학 특성이 변경된 경우;
(10) 감광성 기판 표면의 반사율이 변경된 경우;
등이 있다.
우선, (1)의 투영 노광 장치의 광학계에 대하여 노광광 등의 조사가 일정 시간 이상 실행되고 있지 않은 경우에 대하여 설명한다. 이 경우에는 전회의 조사시에 비해서 부착물의 부착이 진행하고 있을 가능성이 있는 것으로, 광학계 자체의 투과율이 저하하고 있을 우려가 있다. 또한, 이 경우에는, 실노광에서의 조사를 개시함으로써 부착물의 제거가 진행하기 때문에, 광학계 자체의 투과율이 조사 시간에 따라서 변동하여 노광량 제어가 곤란하게 될 우려도 있다. 따라서, 이 경우에는 실노광전에 광학계에 대하여 광 조사를 행하여 부착물의 제거를 실행하고, 광학계의 투과율을 향상시킴과 동시에, 광학계의 투과율을 안정시킨다. 이 경우, 광학계에 대한 조사가 정지하고 있는 시간을 구하여 놓고, 이 길이에 따라 실노광전의 광 조사 시간을 조정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 필요 이상의 광 조사를 행하는 것이 없어지기 때문에, 광 조사 시간의 단축을 도모함과 동시에, 광학계로의 손상을 최저한으로 할 수 있다.
다음에 (2)의 조명 조건이 변경된 경우에 대하여 설명한다. 이 조명 조건으로서는, 동공면(pupil plane)상에서의 광원상(光源像)의 분포의 상태(예컨대, 큰 σ값, 작은 σ값, 띠조명대(zonal illumination), 특수 경사 조명 등)를 들 수 있다. 이러한 경우에는, 광학계의 내부를 통과하는 광속(光束)의 통과 방법이 변하기 때문에, 광학계의 각 부분에 있어서의 빛의 강도 분포가 변한다. 이 때문에, 광 조사에 의한 부착물의 제거 효과가 광학계의 각 부분마다 변하여, 광학계 전체의 투과율도 변화할 우려가 있다. 예를 들어, 작은 σ값으로부터 큰 σ값으로 조명 조건을 변경할 때에는, 작은 σ값에서의 실노광시에 광속이 통과하지 않은 부분에 대하여 부착물이 제거되어 있지 않은 경우가 있어, 이 부분은 큰 σ값에서의 실노광시에 광속이 통과한다. 이 큰 σ값에서의 실노광시에, 투과율이 변화할 우려가 있다.
따라서, (2)의 경우에도, 실노광전에 광학계에 대하여 광 조사를 행하여 부착물의 제거를 행하고, 광학계의 투과율을 향상시킴과 동시에, 광학계의 투과율을 안정시킨다. 이 경우, 변경의 전후에 있어서의 조명 조건을 조사하여, 그 조합에 따라 실노광 개시전의 광 조사 시간을 조정함으로써 보다 효율적으로 광학계를 안정화할 수 있다. 또, 상술의 예에 있어서, 예를 들어, 작은 σ값으로부터 큰 σ값으로 조명 조건을 변경한 경우에는, 광 조사를 행하지 않더라도 좋다.
(3)의 레티클(마스크)이 교환된 경우에 대하여 설명한다. 레티클상에 마련되는 패턴은 레티클의 종류마다 상이하기 때문에, 이 패턴으로부터 발생하는 회절광의 발생 상태는 레티클의 종류마다 상이하다. 이 때, 투영 광학계의 내부를 통과하는 광속의 통과 방법이 변하기 때문에, 투영 광학계의 각 부분에 있어서의 빛의 강도 분포가 변한다. 이 때문에, 광 조사에 의한 부착물의 제거 효과가 투영 광학계의 각 부분마다 변하여, 투영 광학계 전체의 투과율이 변화할 우려가 있다. 따라서, 이 경우에도, 실노광전에 광학계에 대하여 광 조사를 행하여 부착물의 제거를 실행하고, 광학계의 투과율을 향상시킴과 동시에, 광학계의 투과율을 안정시킨다. 이 때, 레티클에 마련되어 있는 ID 번호를 판독하는 장치와, 레티클에 대한 데이터 베이스를 준비하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 교환 전후의 레티클의 종류에 따라서, 실노광 개시전의 광 조사 시간을 조정하여, 보다 효율적으로 광학계를 안정화할 수 있다.
(4)의 유지 보수를 실시한 경우에 대하여 설명한다. 유지 보수중에는 광학계의 커버 등을 빼는 경우가 있기 때문에, 광학계 내부와 외부의 분위기가 교체되어, 부착물로 되는 물질의 분위기중의 농도가 변화하고 있을 가능성이 있다. 이 때, 전회의 조사시에 비해서 부착물의 부착 혹은 탈리가 일어나, 광학계의 투과율이 변화하고 있을 우려가 있다. 이 경우에도, 실노광전에 광학계에 대하여 광 조사를 행하여 부착물의 제거를 실행하고, 광학계의 투과율을 향상시킴과 동시에, 광학계의 투과율을 안정시킨다. 이 때, 유지 보수를 행하였는지 여부를 판단하기 위해서, 광학계의 커버류에 스위치를 마련하는 것이 바람직하다. 이 때, 커버가 개방 상태로 되어 있었던 시간을 적산하는 등 하여, 그 길이에 따라 실노광 개시전의 광 조사 시간을 변화시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 효율적으로 광학계를 안정화할 수 있다. 또, 커버의 개방 시간이 소정의 일정 시간보다 짧은 경우에는, 노광전의 조사를 생략하여도 무방하다.
(5)의 공기 조절 장치가 정지한 경우에 대하여 설명한다. 이 경우에는 조명 광학계 및 투영 광학계를 구성하는 광학 소자 주위의 분위기 상태가 변화하기 때문에, 부착물의 상태가 변화할 우려가 있다. 이 경우에도 실노광전에 광학계에 대하여 광 조사를 행하여 부착물의 제거를 실행하고, 광학계의 투과율을 향상시킴과 동시에, 광학계의 투과율을 안정시킨다. 이 때, 공기 조절 장치의 정지 시간에 따라서, 실노광전의 광 조사 시간을 조정하는 것이 바람직하다.
(6)의 투영 노광 장치 전체가 정지한 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 전술의 (2)와 같이 레이저의 조사가 정지하거나, (5)와 같이 공기 조절 장치가 정지하기도 하기 때문에, 부착물의 상태에 변화가 발생할 우려가 있다. 이 경우에도, 실노광전에 광학계에 대하여 광 조사를 행하여 부착물의 제거를 실행하고, 광학계의 투과율을 향상시킴과 동시에, 광학계의 투과율을 안정시킨다. 이 때, 장치의 정지 시간에 따라서, 실노광전의 광 조사 시간을 조정하는 것이 바람직하다.
(7)의 조명 광학계 및 투영 광학계 주위의 분위기 상태가 변화한 경우에 대하여 설명한다. 이 분위기 상태에서는, 분위기의 온도, 습도, 압력이나, 예를 들어, 조명 광학계 및 투영 광학계를 밀봉하여 그 내부에 기체를 유입시킬 때의 유량 등을 들 수 있다. 이러한 상태가 변화한 경우에 있어서는, 부착물의 상태도 변화할 우려가 있기 때문에, 실노광전에 광 조사를 행한다. 이 때, 분위기의 변화의 정도에 따라서, 실노광전의 광 조사 시간을 조정하는 것이 바람직하다.
(8)의 조명 광학계 및 투영 광학계 자체의 투과율이 변화한 경우에 대하여 설명한다. 상기의 (1)∼(7)의 경우에는, 투영 노광 장치가 있는 특정한 상태로 될 때에, 부착물의 상태가 변화하고 있다고 보고 있지만, 광학계의 오염을 검출하는 구성으로서, 오염의 검출 결과에 근거하여, 실노광전의 광 조사를 행하는지 여부를 판단하여도 무방하다. 이 구성으로서는, 예를 들어, 조명 광학계 및 투영 광학계 자체의 투과율을 직접적으로 측정하는 것, 이들 광학계의 근방에 투과율 계측용의 샘플을 마련하여, 이 샘플의 투과율을 측정하는 것, 이들 광학계 근방의 분위기중 오염 물질의 농도를 재는 것 등이 있다. 이 구성에 있어서는, 예를 들어, 광학계의 투과율이 소정의 값을 하회하였을 때, 혹은 오염 물질의 농도가 소정의 값을 초과하였을 때, 혹은 오염 물질의 농도를 시간적으로 적분한 것이 소정의 값을 초과하였을 때에, 실노광전의 광 조사를 행하여 광학계를 안정화시킨다. 측정되는 투과율, 혹은 측정되는 오염 물질의 농도에 따라서, 실노광전의 광 조사 시간을 조정하면 된다.
(9)의 투영 광학계의 광학 특성이 변경된 경우에 대하여 설명한다. 예를 들어, 후술하는 바와 같은 투영 광학계중의 개구 스로틀 직경을 변경한 경우나 동공 필터를 삽입·탈착한 경우, 부착물의 상태가 변화할 우려가 있다. 그래서, 이러한 경우에는, 실노광전에 광 조사를 실행한다.
(10)의 감광성 기판 표면의 반사율이 변경된 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 실노광시에 있어서 감광성 기판의 표면에서 반사되어 투영 광학계로 복귀되는 광량이 변하기 때문에, 실노광시에 있어서의 부착물의 제거 작용이 상이한 결과로 된다. 이 경우, 광학계의 투과율도 변동되기 때문에, 실노광전의 광 조사를 행하여, 광학계를 안정화시킨다.
또한, 본 발명은 자외 영역 파장의 노광광을 생성하는 광원과, 이 광원으로부터의 노광광을 마스크상의 패턴으로 유도하는 조명 광학계와, 마스크상의 패턴의 상을 감광성 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 광학계를 구비하는 투영 노광 장치에 있어서, 광원으로부터의 노광광이 적어도 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 투과율 분포의 변동에 관한 정보가 기억되는 기억 수단과; 노광 영역내의 조도 분포를 조정하기 위한 조도 분포 조정 수단과; 기억 수단 및 조도 분포 조정 수단과 접속되어 기억 수단으로부터의 정보에 근거하여 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 조도 분포 조정 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것이다.
또, 본 발명에 있어서의 기억 수단 중 투과율 분포의 변동에 관한 정보란, 투과율 분포의 변동 그 자체에는 한정되지 않고, 이 투과율 분포의 변동에 대응하는 것이면 무방하다. 여기서, 투과율 분포의 변동에 관한 정보로서, 예를 들어, 노광 영역내의 조도 분포의 정보를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제 1 바람직한 형태에 있어서는, 노광 영역내의 조도 분포를 계측하는 계측 수단을 더 구비하는 것으로, 제어 수단은 계측 수단으로부터의 정보에 근거하여, 기억 수단으로부터의 정보를 적어도 일부를 수정하고, 이 수정된 정보에 근거하여 조도 분포 조정 수단을 제어하는 것이다.
이 구성에 있어서, 계측 수단으로부터의 정보에 근거하는 수정은 단위 시간당 소정의 회수가 실행되고, 이 소정의 회수는 상기 기억 수단내에 기억되는 상기 투과율 분포의 단위 시간당 변동량의 많고 적음에 따라서 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제 2 바람직한 형태에 있어서는, 기억 수단 중 투과율 분포 변동의 정보는, 노광광이 조명 광학계 및 투영 광학계를 통과하고 있는 시간, 마스크로의 조명 조건, 마스크의 종류, 투영 광학계의 광학 특성 및 감광성 기판에서 반사되어 상기 투영 광학계로 복귀되는 광량 중 적어도 1개와 관련되게 만들어져 기억되는 것이다.
또한, 본 발명의 제 3 바람직한 형태에 있어서는, 상기 기억 수단은 조명 광학계를 통과함으로써 발생하는 투과율 분포의 변동에 관한 정보를 기억하고 있다.
또한, 본 발명은 마스크를 거친 노광광에 의한 노광 영역내의 조도 분포를 계측하는 계측 수단과, 소정의 초기 상태에 있어서의 상기 마스크를 거친 노광광에 의한 노광 영역내에서의 조도 분포에 관한 정보가 기억되는 기억 수단과, 노광 영역내의 조도 분포를 조정하기 위한 조도 분포 조정 수단과, 계측 수단에 의한 계측 결과와 기억 수단중의 정보에 따라서, 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 상기 조도 분포 조정 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것이다.
이 구성에 있어서, 기억 수단내의 상기 조도 분포에 관한 정보는, 마스크의 투과율 분포(반사형 마스크의 경우에는 반사율 분포)가 균일한 상태에 있어서의 노광 영역내에서의 조도 분포에 관한 것이 바람직하다. 또, 여기서 말하는 마스크의 투과율 분포가 균일한 상태란, 마스크를 광로(光路)로부터 뺀 상태를 포함하는 것이다.
상술의 구성와 같은 본 발명의 투영 노광 장치에서는, 광원으로부터의 노광광이 조명 광학계 및 투영 광학계를 통과할 때에 발생하는 조명 광학계 및 투영 광학계의 투과율 분포의 변동을, 미리 실험 등에 의해 구하여 놓고, 이것을 기억 수단에 기억한다. 그리고, 실제의 노광시(실노광시)에는, 기억 수단에 기억된 정보에 근거하여, 노광 영역내에 있어서의 투과율 분포가 어떠한 것인가를 추측하여, 이 투과율 분포에 기인하는 노광 영역에서의 조도 불균일을 보정하도록 조도 분포 조정 수단을 제어한다. 이 구성에 의해, 실노광의 정중앙이어도 노광 영역상에서의 조도 불균일을 계측하는 일 없이, 이 조도 불균일을 보정할 수 있다.
이 때, 소정의 시간 간격(단, 실노광시 이외)으로 노광 영역내의 조도 분포를 계측해서, 이 계측 결과에 근거하여 노광 영역내에 있어서의 투과율 분포의 추측값을 수정하도록 구성하여도 무방하다. 이에 의해, 투과율 분포의 추측값을 실제의 값에 접근시키는 것이 가능해져, 조도 불균일 보정의 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기의 시간 간격은 기억 수단 중 투과율 분포의 단위 시간당 변동량이 클 때에는 짧은 간격으로 실행하고, 단위 시간당 변동량이 작을 때에는 긴 간격으로 실행하는 것이 좋다. 이에 의해, 계측 회수를 그다지 늘리는 일없이(바꾸어 말하면 스루풋을 저하시키는 일없이) 조도 불균일 보정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그런데, 전술의 도 31에 도시한 것은 조명 광학계 및 투영 광학계를 노광광이 통과한 시간(노광광이 통과하지 않은 시간)만을 파라미터로 한 투과율 분포의 변동이지만, 이 투과율 분포의 변동을 가져오는 파라미터로서는 노광광이 통과한 시간만이 아니라 조명 조건도 있다. 이하, 도 32를 참조하여 설명한다. 도 32는 투영 광학계 PL을 통과하는 광속의 상태를 도시한 도면으로서, 도 32의 (a)는 큰 σ값인 경우, 도 32의 (b)는 작은 σ값인 경우, 도 32의 (c)는 고리대 조명이나 특수 경사 조명 등의 변형 조명인 경우에 있어서의 광속의 상태를 도시한 도면이다. 또, 도 32의 (a)∼(c)에 있어서는 레티클 R에 있어서의 투영 광학계 PL의 광축상의 점으로부터의 축상 광속을 음영으로 나타내고, 개구 스로틀 AS의 위치에서 광축과 교차하는 주 광선을 점선으로 나타내고 있다. 이 도 32의 (a)∼(c)로부터도 명백한 바와 같이, 레티클 R을 조명하는 조건(큰 σ값, 작은 σ값, 변형 조명)에 의해 투영 광학계 PL중을 통과하는 광속의 위치가 상이하고, 투영 광학계 PL을 구성하는 광학 소자 각각에서의 광속의 강도 분포가 상이하다(엄밀하게는 조명 광학계에 있어서도 상이함). 따라서, 노광시에 조명 광학계 및 투영 광학계를 노광광이 통과함으로써 제거되는 부착물은, 광학 소자 각각에 있어서 한결같이 제거되는 것은 아니고, 임의의 분포를 갖고 제거된다. 이 때문에, 도 33 및 도 34에 도시하는 바와 같이, 조명 조건에 의해서 투과율 변동의 분포가 상이한 것으로 된다.
도 33은 도 32의 (b)에 도시하는 바와 같은 작은 σ값인 경우에 있어서의 투과율 변동을 도시하는 도면이고, 도 34는 도 32의 (c)에 도시하는 바와 같은 변형 조명의 경우에 있어서의 투과율 변동을 도시하는 도면이다. 도 33 및 도 34에 있어서는, 모두 세로축에 투과율(%), 가로축에 광축을 원점으로 한 메리디오널 단면에 있어서의 상면(像面)(웨이퍼면)상에서의 좌표를 취하고 있다. 여기서, 도 33의 (a) 및 도 34의 (a)는 기준 상태, 도 33의 (b) 및 도 34의 (b)는 노광을 소정 시간(A 시간)만큼 정지한 후의 상태, 도 33의 (c) 및 도 34의 (c)는 각각 도 33의 (b) 및 도 34의 (b)의 상태로부터 소정 시간(B 시간)만큼 노광광을 광학계에 통과시킨 후의 상태, 도 33의 (d) 및 도 34의 (d)는 각각 도 33의 (c) 및 도 34의 (c)의 상태로부터 소정 시간(C 시간)만큼 더 노광광을 광학계에 통과시킨 후의 상태, 도 33의 (e) 및 도 34의 (e)는 도 33의 (d) 및 도 34의 (d)의 상태로부터 소정 시간(D 시간)만큼 더 노광광을 광학계에 통과시킨 후의 상태에 있어서의 투과율 분포를 도시하는 도면이다.
이와 같이, 노광광이 조명 광학계 및 투영 광학계를 통과할 때에 발생하는 조명 광학계 및 투영 광학계의 투과율 분포의 변동은, 노광광이 조명 및 투영 광학계를 통과한 시간 이외의 파라미터에 의해서도 변할 수 있다.
그래서, 노광광이 조명 광학계 및 투영 광학계를 통과할 때에 발생하는 조명 광학계 및 투영 광학계의 투과율 분포의 변동에 대해서는, 이하에 나타내는 파라미터 중, 적어도 하나와 관련지어 기억하는 것이 바람직하다. 투영 노광 장치 본체에서는, 이들 파라미터 중 적어도 하나를 검출하여, 이 검출 결과에 대응하는 기억 수단중의 정보를 판독해서, 이 정보에 근거하여 조도 분포 조정 수단을 제어한다.
여기서, 파라미터로서는,
(1) 조명 광학계 및 투영 광학계를 노광광이 통과하고 있는 시간;
(2) 마스크로의 조명 조건(σ값의 대소, 고리대 조명, 특수 경사 조명);
(3) 마스크의 종류(패턴의 밀도 분포 등);
(4) 투영 광학계의 광학 특성(개구 스로틀 직경, 주위의 환경(압력·온도·습도), 퍼지의 환경, 필터류의 유무 등);
(5) 감광성 기판에서 반사되어 투영 광학계로 복귀되는 광량(웨이퍼 반사율에 대응);
등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 별도의 형태에 관한 투영 노광 장치에서는, 마스크(레티클)를 탑재한 상태대로 노광 영역의 조도 분포를 계측하기 위해서, 조명 광학계 및 투영 광학계가 소정의 상태인 경우의 조도 분포를 마스크를 거친 노광광에 의해 계측해 놓고, 이것을 기억 수단에 기억시킨다. 따라서, 마스크를 탑재한 상태로 계측한 조도 분포와, 기억 수단에 기억된 조도 분포를 비교하면, 실제의 조도 분포를 구할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 별도의 형태에 관한 투영 노광 장치로는, 마스크를 광로로부터 빼는 일없이 노광 영역내에서의 조도 분포를 계측할 수 있기 때문에, 이 계측에 요하는 시간을 단축 가능하여, 스루풋의 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.
또, 기억 수단에 기억하는 조도 분포에 관한 정보는, 예를 들어, 마스크의 종류마다나 조명 조건의 종류마다 기억해 놓고, 비교할 때에는, 장치에 탑재된 마스크의 종류나 조명 조건에 따라 기억 수단으로부터 해당 정보를 판독하면 된다. 또, 주사형 노광 장치의 경우에는, 조명 영역이 마스크상의 어느 위치에 있는 것인지로, 마스크로부터 발생하는 회절광의 상태가 상이하고, 이에 따라서, 마스크를 거친 노광광에 의한 조도 분포도 변하는 일이 있기 때문에, 기억 수단중의 정보에는, 주사 위치(조명 영역에 대한 마스크의 위치)를 관련짓는 것이 바람직하다.
여기서, 미리 계측해 놓을 때에는, 예를 들어 투과율 분포가 균일한 패턴을 갖지 않은 마스크를 이용하던지, 마스크를 광로로부터 뺀 상태로 계측하면 된다.
본 발명은 반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 라인중의 리소그래피 공정에 사용되는 투영 노광 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 리소그래피 공정에 있어서, 이러한 투영 노광 장치를 사용한 투영 노광 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 투영 노광 장치를 사용하여 마스크상의 장치 패턴을 감광 기판상에 전사하여, 예를 들어, 반도체 소자, 촬상 소자(CCD 등), 액정 표시 소자, 또는 박막 자기 헤드 등을 제조하는 장치 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 노광량 제어 방법을 이용한 투영 노광 장치의 개략의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 투영 광학계의 투과율의 시간 변화에 대한 변동을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시예에 의한 노광량 제어 방법에 있어서의 노광시의 노광량 제어의 순서를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 의한 노광량 제어 방법을 이용한 투영 노광 장치의 개략의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4에 있어서의 연산부(45)를 상세히 설명하는 도면이다.
도 6은 반도체 소자의 제조 공정의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 관한 투영 노광 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 투영 노광 장치의 스테이지 부분의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 실시예의 변형예에 의한 투과율 측정의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 관한 투영 노광 장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 10의 투영 노광 장치의 조도 분포 조정 수단의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 도 10의 투영 노광 장치의 레티클 스테이지의 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 도 10의 투영 노광 장치의 X-Y 스테이지의 구성을 도시하는 도면이다.
도 14는 도 10의 투영 노광 장치의 레티클 스테이지와 X-Y 스테이지와의 관계를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 15는 도 10의 투영 노광 장치의 계측 수단의 일례를 도시하는 도면이다.
도 16은 도 10의 투영 노광 장치의 투영 광학계의 구성을 도시하는 도면이다.
도 17은 도 10의 투영 노광 장치의 노광 순서의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 18은 도 10의 투영 노광 장치의 조도 분포 조정의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 10의 투영 노광 장치의 이력 테이블의 일례를 나타내는 표이다.
도 20은 도 10의 투영 노광 장치의 이력 테이블의 일례를 나타내는 표이다.
도 21은 도 10의 투영 노광 장치의 이력 테이블의 일례를 나타내는 표이다.
도 22는 도 10의 투영 노광 장치의 이력 테이블의 일례를 나타내는 표이다.
도 23은 도 10의 투영 노광 장치의 조도 분포 조정 순서의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 24는 노광 영역상의 임의의 일점에 있어서의 조도의 조사에 의한 시간 경과 변화를 도시하는 도면이다.
도 25는 도 10의 투영 노광 장치의 계측 수단의 별도의 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예 5에 관한 투영 노광 장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 27은 도 26의 투영 노광 장치의 레티클 스테이지의 구성을 도시하는 도면이다.
도 28은 도 26의 투영 노광 장치의 X-Y 스테이지의 구성을 도시하는 도면이다.
도 29는 도 26의 투영 노광 장치의 계측 수단의 일부를 도시하는 도면이다.
도 30은 별도의 실시예의 조도 분포 조정 수단의 일례를 도시하는 도면이다.
도 31은 투과율 분포의 변동의 모양을 나타내는 도면이다.
도 32는 투영 광학계 PL을 통과하는 광속의 상태를 도시하는 도면이다.
도 33은 도 32의 (b)에 도시되는 상태에 있어서의 투과율 변동을 도시하는 도면이다.
도 34는 도 32의 (c)에 도시되는 상태에 있어서의 투과율 변동을 도시하는 도면이다.
발명을 실시하는 최선의 형태
본 발명의 실시예 1에 의한 노광량 제어 방법을 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 노광량 제어 방법을 이용한 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치의 개략의 구성을 나타내고 있다. 도 2는 투영 노광 광학계의 투과율의 시간 변화를 도시하는 도면이다. 도 3은 본 실시예에 의한 노광량 제어 방법에 있어서의 노광시의 노광량 제어의 순서를 나타내고 있다.
도 1에 있어서, KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), 또는 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm)인 조명 광원(1)으로부터 출사한 조명광은, 인풋 렌즈(21), 플라이 아이 렌즈(22), 릴레이 렌즈계(23a), 릴레이 렌즈계(23b) 및 콘덴서 렌즈(24) 등으로 구성되는 조명 광학계(2)를 투과하여 레티클 R 상에 묘화된 회로 패턴 전면을 균일한 광량으로 조사한다. 레티클 스테이지 RST 상의 레티클 R을 투과한 조명광은 투영 광학계(3)에 입사하여 집광되고, 투영 광학계(3)의 결상면에 회로 패턴의 상을 형성한다. 투영 광학계(3)는 반사 굴절형 혹은 굴절형이 사용되고, 투영 광학계(3)를 구성하는 광학 소자는 석영과 형석에 의해 형성되어 있다.
투영 광학계(3)의 결상면측에는, 웨이퍼 W를 진공 흡착 등에 의해 유지하는 웨이퍼 홀더(12)가 마련되어 있다. 웨이퍼 홀더(12)는 투영 광학계(3)의 광축에 거의 수직인 면내를 이동 가능한 웨이퍼 스테이지(6)에 유지되고, 도시하지 않은 구동계에 의해 투영 광학계(3)의 광축 방향으로 이동하여, 웨이퍼 W의 표면을 투영 광학계의 결상면에 일치시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(6)를 투영 광학계(3)의 광축에 대하여 수직 방향으로 2차원적으로 이동시킴으로써 웨이퍼 W의 소정의 노광 영역을 투영 광학계(3)의 결상 위치로 이동시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(6)상에는, 투영 광학계(3)를 투과한 조명광의 광량을 계측하는 투과 광량 계측용 센서(7)가 설치된다. 투과 광량 계측용 센서(7)는 웨이퍼 스테이지(6)의 이동에 의해 투영 광학계(3)의 투영 영역내에 위치 결정되고, 투영 광학계(3)를 투과하여 온 조명광의 투과 광량을 계측할 수 있게 되어 있다. 그리고, 투과 광량 계측용 센서(7)에서 계측한 투과 광량은 투과율 측정 장치(8)로 보내어지게 되어 있다.
한편, 조명 광학계(2)의 광로중에는 하프 미러(half mirror)(14)가 마련되고, 하프 미러(14)에 의해 분기된 조명광의 일부가 입사 광량 측정용 센서(4)에 입사하게 되어 있다. 입사 광량 측정용 센서(4)에서는, 입사한 빛의 강도에 따른 신호를 입사 광량 측정 장치(5)에 출력한다. 입사 광량 측정 장치(5)에 있어서, 입사 광량 측정용 센서(4)로부터 얻어진 빛의 강도에 근거하여, 투영 광학계(3)에 입사하는 조명광의 입사 광량이 요구된다. 요구된 입사 광량은 투과율 측정 장치(8)에 입력된다.
투과율 측정 장치(8)에서는 투과 광량 계측용 센서(7)로부터 얻어진 투영 광학계(3)를 투과한 조명광의 투과 광량과, 입사 광량 측정 장치(5)에 의해 요구된 투영 광학계(3)로의 입사광의 입사 광량으로부터, 투영 광학계(3)의 투과율이 요구되게 되어 있다.
도 2는 투영 광학계(3)로의 조명광의 입사량과 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2에 있어서, 세로축은 투과율을 나타내고, 가로축은 시간을 나타내고 있다. 본 도면에 있어서의 투과율을 나타내는 곡선은, 투과 광량 계측용 센서(7)의 출력을 입사 광량 측정용 센서(4)의 출력으로 나눈 값으로서 요구되고, 노광시와 거의 동일한 조건으로 레이저를 온/오프시킨 상태에서 변화하는 투과율 변동을 도시한 것이다. 투과율은 레이저의 온/오프마다의 미소 시간내에서는 조금씩 변동하고 있지만, 본 도면에 도시하는 바와 같이 매크로적으로 본 경우에는, 레이저광의 조사 개시로부터 500sec 경과까지는 저하하고, 이 이후에는 3000sec에 이를 때까지는 증가하는 경향에 있는 것을 알 수 있다. 레이저광의 조사 개시후 투과율이 저하하는 것은, 투영 광학계(3)내의 개개의 렌즈 소재의 물성에 근거하는 것이다라고 생각되고, 그 후 투과율이 증가하는 것은 투영 광학계(3)내의 개개의 광학 소자에 부착되어 있는 수분이나 다른 오염 물질이 엑시머 레이저광에 의해 클리닝되었기 때문이다라고 생각된다.
도 2에 도시한 투과율 변동 곡선에 근거하여, 투과율 측정 장치(8)는 노광량 제어 장치(9)를 거쳐서, 시간 변화에 대한 투영 광학계(3)의 투과율 변화 특성을 투과율 변화 기억 장치(10)에 출력하여 기억시킨다. 또, 도 2에 있어서는 가로축에 레이저광의 조사 시간을 취하였지만, 대신에 레이저광의 조사 펄스수 또는 조사 에너지 총량을 가로축에 취한 투과율 변동 곡선을 이용하는 것으로도 가능하다.
노광량 제어 장치(9)는 노광중에 입사 광량 측정 장치(5)에 의해 요구된 조명광의 투영 광학계(3)로의 입사 광량과, 투영 광학계(3)의 투과율로부터, 웨이퍼 W면에 도달하는 광량을 계산하여, 노광 개시로부터 차차 이 광량을 적산하여, 미리 인가된 소정의 값에 도달하면 노광을 종료시키도록, 조명 광원(1)에 대하여 ArF 엑시머 레이저의 레이저광의 출사, 정지의 제어를 행한다. 또한, 노광량 제어 장치(9)는, 투영 노광 장치 전체를 제어하는 주 제어 장치(11)에 접속되어 있다. 주 제어 장치(11)는 장치 각부의 상태를 관리하여, 예를 들어 웨이퍼 스테이지의 위치 결정이 완료하고 있는지 여부를 판단하여, 장치가 노광을 실행할 수 있는 상태로 되면 노광량 제어 장치(9)에 대하여 노광을 개시하는 신호를 인가하게 되어 있다.
다음에, 도 3을 이용하여 본 실시예에 의한 노광량 제어 방법에 근거하는 노광량 제어의 순서를 설명한다.
우선, 단계 S1로부터 단계 S6까지의 순서로, 투영 광학계(3)의 투과율의 변화를 웨이퍼 W의 노광전에 계측한다. 주 제어 장치(11)는 웨이퍼 스테이지(6)를 이동시켜 투과 광량 계측용 센서(7)를 투영 광학계(3)의 투영 영역에 위치시킨다. 다음에 주 제어 장치(11)로부터의 지시에 의해 노광량 제어 장치(9)는, 조명 광원(1)의 엑시머 레이저로부터의 레이저 발광을 시작시킨다(단계 S2). 조명 광원(1)으로부터 조명광이 출사되게 되면, 소정의 계측 간격으로, 입사 광량 계측 센서(4)와 투과 광량 측정용 센서(7)에 의해, 투영 광학계(3)의 입사측 및 출사측의 광량을 레티클 R을 탑재하지 않은 상태로 계측한다(단계 S3).
계측된 입사 광량 및 투과 광량은 각각 투과율 측정 장치(8)에 보내어진다. 투과율 측정 장치(8)에서는, 투과 광량을 입사 광량으로 나눔으로써 투영 광학계(3)의 투과율을 구한다(단계 S4). 단계 S5에서 소정의 계측 회수에 도달하였는지 여부가 판단되고, 소정의 계측 회수에 도달하여 있지 않으면 단계 S3으로 되돌아가 다음의 투과율 측정이 행해진다. 소정의 계측 회수분의 투과율이 요구되게 되면, 각 투과율의 값은, 계측된 시간의 정보(레이저 발광 개시로부터의 경과 시간)와 동시에 투과율 변화 기억 장치(10)에 기억된다(단계 S6). 얻어진 투영 광학계(3)의 투과율 변화는 조명광의 조사량에 따라 소정의 변화를 나타내고 있다.
또, 계측 간격은 그 계측 간격 사이에 있어서의 전술의 투과율 변동량이 허용되는 노광량 오차에 대하여 충분히 작아지도록 한다. 또한, 단계 S3으로부터 단계 S6까지의 투과율 변화의 계측은 웨이퍼 W의 노광마다 그 노광 개시전에 반드시 실행할 필요는 없고, 투영 노광 장치의 가동 개시시나 적당한 시간 간격(예컨대, 1일 1회, 혹은 레티클 R의 패턴 중심과 정렬 센서(도시하지 않음)의 중심과의 간격의 체크(소위 베이스 라인 체크)마다 등)으로 실행하면 충분하다.
이상과 같이 하여 투영 광학계(3)의 투과율의 변화가 구해지면, 다음에 웨이퍼 W의 노광 동작으로 이행한다(단계 S10). 주 제어 장치(11)로부터의 지령에 의해 웨이퍼 W의 노광이 개시되면, 조명 광원(1)으로부터 조명광이 사출되고(단계 S11), 조명광의 일부가 입사 광량 계측 센서(4)에 입사한다. 입사 광량 계측 센서(4)의 출력에 근거하여 입사 광량 측정 장치(5)에 의해 투영 광학계(3)에 입사하는 조명광의 입사 광량이 계산된다(단계 S12).
계산된 입사 광량은 노광량 제어 장치(9)에 보내어진다. 또한, 노광량 제어 장치(9)에서는, 노광 개시로부터의 경과 시간이 계측된다(단계 S13). 노광량 제어 장치(9)에서는, 단계 S1로부터 단계 S6까지의 순서로 미리 계측되고 투과율 변화 기억 장치(10)에 기억된 투영 광학계(3)의 시계열의 투과율 변화의 계측 데이터로부터, 대응하는 경과 시간의 투과율 데이터를 판독하며(단계 S14), 현재의 입사 광량 계측 결과와 판독한 투과율의 값에 근거하여, 현재의 웨이퍼 W 면상의 광량을 계산한다(단계 S15). 이 계산의 빈도는 상기 계측 간격과 거의 동일하게 한다. 이와 같이 웨이퍼 W 면상의 광량 계산을 반복하여, 항상 현시점의 웨이퍼 W 면상의 광량에 가까운 값을 구하도록 해 놓는다.
또한, 노광량 제어 장치(9)에서는, 이와 같이 하여 구한 웨이퍼 W 면상의 광량을 노광 개시로부터 순차적으로 적산하여(단계 S16), 웨이퍼 W 상의 레지스트의 감도 등으로부터 미리 정한 적산 노광량과 비교하여, 적산한 광량이 소정의 적산 노광량에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S17). 소정의 적산 노광량에 도달하고 있지 않으면 다시 단계 S12의 입사 광량의 계측으로부터의 순서를 반복한다.
소정의 적산 노광량에 도달하면, 노광량 제어 장치(9)는 조명 광원(1)의 엑시머 레이저의 발광을 정지하고(단계 S18), 1 숏트분의 노광을 종료한다(단계 S19). 다음에, 미(未)노광의 숏트 영역이 있으면, 주 제어 장치(11)는 웨이퍼 스테이지(6)를 소정량 이동시키고, 다음 숏트 위치로 웨이퍼 W를 이동시키며, 단계 S11로부터 단계 S19까지의 순서를 반복하여 노광을 행하여, 웨이퍼 W 상의 모든 숏트 영역의 노광이 끝나면 처리를 종료한다(단계 S20).
다음에, 본 발명의 실시예 2에 의한 노광량 제어 방법을 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 레티클 스테이지 RST와 웨이퍼 스테이지(6)를 동기하여 이동시킴으로써 노광을 행하는 스캔 노광과, 스텝 동작을 조합한 소위 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치에 본 발명의 노광량 제어 방법을 적용한 경우에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 이용하는 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치는, 적산 노광량의 제어를 스캔 속도의 제어나 펄스수의 가변 등에 의해 실행할 수 있는 점이 실시예 1에서 설명한 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치와 상이하다.
이 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치에 대해서는, 일본 특허 공개 평성 제6-232030호 공보에 자세히 개시되어 있지만, 여기서는 도 4를 이용하여 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치의 개략의 구성에 대하여 설명한다. 도 4에 있어서, KrF 엑시머 레이저나 ArF 엑시머 레이저 등의 펄스 발진형의 광원(1)으로부터 사출된 레이저광(250nm 이하의 파장을 갖는 빛)은 실린더 렌즈나 빔 엑스팬더 등으로 구성되는 빔정형 광학계(32)에 의해, 후속의 플라이 아이 렌즈(34)로 효율적으로 입사하도록 빔의 단면 형상이 정형된다. 빔정형 광학계(32)로부터 사출된 레이저광은 감광 수단(33)에 입사한다. 감광 수단(33)은 투과율의 거친 조정부(coarse adjustment section)와 미세 조정부(fine adjustment section)를 갖고 있다. 감광 수단(33)으로부터 사출된 레이저광은 플라이 아이 렌즈(34)에 입사한다.
플라이 아이 렌즈(34)는 후속의 시야 스로틀(37) 및 레티클 R을 균일한 조도로 조명하기 위한 것이다. 플라이 아이 렌즈(34)로부터 사출되는 레이저광은, 반사율이 작고 투과율의 큰 빔 분할기(35)에 입사하며, 빔 분할기(35)를 통과한 레이저광은 제 1 릴레이 렌즈(36)에 의해 시야 스로틀(37)상을 균일한 조도로 조명한다. 본 실시예에 있어서의 시야 스로틀(37)의 개구부의 형상은 예를 들어 직사각형이다.
시야 스로틀(37)을 통과한 레이저광은, 제 2 릴레이 렌즈(38), 굴곡 미러(turning mirror)(39) 및 메인 콘덴서 렌즈(40)를 거쳐, 레티클 스테이지(41)상의 레티클 R을 균일한 조도로 조명한다. 시야 스로틀(37)과 레티클 R의 패턴 형성면과는 공역으로, 시야 스로틀(37)의 개구부와 공역인 레티클 R상의 직사각형의 슬릿상의 조명 영역(56)에 레이저광이 조사된다. 시야 스로틀(37)의 개구부의 형상을 구동부(42)를 거쳐 변화시킴으로써, 그 슬릿 형상의 조명 영역(56)의 형상을 조정할 수 있다.
레티클 R상의 슬릿 형상의 조명 영역(56)내의 패턴상(像)이 투영 광학계(3)를 거쳐 웨이퍼 W 상에 투영 노광된다. 투영 광학계(3)의 광축에 평행하게 Z축을 취하고, 그 광축에 수직인 평면내에서 슬릿상(狀)의 조명 영역(56)에 대한 레티클 R의 주사 방향을 X 방향으로 하면, 레티클 스테이지(41)는 레티클 스테이지 구동부(43)로부터 X 방향으로 주사된다. 또한, 레티클 스테이지 구동부(43)는, 장치 전체의 동작을 제어하는 주 제어계(11)의 지시로 동작하는 연산부(45)에 의해 제어되고 있다.
한편, 웨이퍼 W는 웨이퍼 홀더(47)를 거쳐 적어도 X 방향(도 4에서는 좌우 방향)으로 주사 가능한 XY 스테이지(48)상에 탑재되어 있다. 도시는 생략하였지만, XY 스테이지(48)와 웨이퍼 홀더(47)와의 사이에는, 웨이퍼 W를 Z 방향으로 위치 결정하는 Z 스테이지 등이 마련되어 있다. 스캔 노광시에는 레티클 R이 X 방향으로 주사되는데 동기하여, XY 스테이지(48)를 거쳐 웨이퍼 W는 -X 방향으로 주사되지만, 그 XY 스테이지(48)의 동작은 웨이퍼 스테이지 구동부(49)에 의해 실행된다. XY 스테이지(48)상에는 투과 광량 계측용 센서(7)가 탑재되어 있다.
또한, 빔 분할기(35)에서 반사된 레이저광은, 입사 광량 계측 센서(4)에서 수광되어, 연산부(45)에 공급된다. 연산부(45)에는 도 5에 도시하는 바와 같이 입사 광량 측정 장치(5), 투과율 측정 장치(8), 노광량 제어 장치(9), 및 투과율 변화 기억 장치(10)가 설치된다.
또한, 주 제어계(11)는 필요에 따라서 광원(1)의 출력 전원을 조정하던지, 또는 감광 수단(33)에 있어서의 투과율을 조정한다. 오퍼레이터는 입출력 수단(54)을 거쳐 주 제어계(11)에 레티클 R의 패턴 정보나 투영 광학계(3)의 투과율 변화 정보 등을 입력할 수 있어, 주 제어계(11)에는 각종 정보를 축적할 수 있는 메모리(55)가 구비되어 있다.
또한, 이상과 같은 구성의 주사형 투영 노광 장치를 이용한 경우에 있어서의 본 실시예에 의한 노광 제어 방법을 설명한다. 우선, 웨이퍼 홀더(47)상에 탑재된 웨이퍼 W 상의 1점에 대하여 고려하면, 해당 점이 투영 광학계의 투영 필드를 통과하는 시간내에, 레지스트 감도 등으로부터 정해지는 소정의 광량이, 해당 점에 대하여 조사되도록 노광중의 스테이지의 속도를 제어한다. 간단히 식으로 나타내면 아래와 같이 된다.
웨이퍼 W의 노광면상에서의 조도(상면(像面) 조도)를 I (mW/cm2), 소망하는 노광량(웨이퍼 W 상의 감광재의 감도)을 S (mJ/cm2), 슬릿상의 조명 영역의 웨이퍼 W의 노광면상에서의 주사 방향의 폭을 D (mm), 레티클 R 및 웨이퍼 W의 웨이퍼 W의 노광면에 환산한 주사 속도를 v (mm/sec)로 놓으면, 필요한 노광 시간 t (sec)는 이하의 식으로 표현된다.
t=S/I=D/v
그리고, 웨이퍼 W의 노광면에서의 펄스 에너지 Pw (mJ/cm2·pulse)와 투과율 T와 레이저의 펄스 출력 PL (mJ/cm2·pulse)은,
Pw= T·PL · · · (2)로 나타낸다.
이 경우, 광원(1)의 발진 주파수를 f (Hz)로 하면, 웨이퍼 W의 노광면상에서의 조도 I (mW/cm2)는, 다음과 같이 된다.
I=T·PL·f
다음에 노광에 필요한 펄스수 N은 노광 시간을 t (sec)로 놓으면, 다음과 같이 된다.
N=f·t
따라서, 수학식 1, 3, 4로부터 다음식을 얻는다.
N=S/(T·PL)=D·f/v
이 수학식 5로부터 S/T·PL 및 D·f/v를 정수화하는 바와 같은 제어가 필요해진다.
여기서, 스캔 방향의 투영 필드 길이 D는 각 투영 노광 장치에 고유의 정수이고, 소요 노광량 S는 사용하고 있는 레지스트 등으로부터 결정되는 값이다. 또한, 단위 시간당 투영 광학계의 투과 광량 I에 대해서는, 상술의 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치에서 설명한 것과 마찬가지의 순서로, 사전에 조사 개시로부터의 투영 광학계의 투과율 변화를 계측해 놓고, 이 계측 결과와 현재의 입사 광량의 계측 결과 및 노광 개시로부터의 계측 시간에 근거하여, 현재의 웨이퍼면상의 광량을 계산한다. 이 계산의 빈도는 1 숏트의 노광 시간(스캔 개시로부터 스캔 종료까지)에 대하여 충분히 짧아지도록 한다.
즉 1 숏트의 스캔중에 있어서, 복수회에 걸쳐 웨이퍼면상의 광량 계산을 반복하여, 항상 현시점의 웨이퍼면상의 광량에 가까운 값을 구해서, 이 값을 이용하여 상기의 식으로부터 그 시점에 있어서 적정한 스캔 속도(v)를 계산하여 스테이지를 제어하도록 한다. 이렇게 함에 따라 주사형 투영 노광 장치에 있어서도, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치와 마찬가지로, 노광중에 투영 광학계의 투과율이 변화하더라도 최적의 노광을 행할 수 있게 된다. 또, 상술에서는, 투과율 변화에 따라 스캔 속도(v)를 최적화하도록 하였지만, 투과율 변화에 따라서 예를 들어, 레이저 광원의 발진 펄스의 주파수(f)를 변화시키도록 하더라도, 또는 시야 스로틀(37)을 가변으로 하여 스캔 방향(X 방향)의 노광 영역의 폭(스릿폭)(D)을 변화시키도록 하여도, 투과율 변화에 대하여 최적의 노광을 실행할 수 있다. 또한, 웨이퍼 W의 노광면에서의 펄스 에너지가 일정으로 되도록, 투과율 T의 변동에 따라서, 레이저의 펄스 출력(강도) PL을 변화시키는 것이라도 투과율 변화에 대하여 최적의 노광을 실행할 수 있다. 펄스 출력 PL의 조정은 레이저 광원(1)에 부여하는 전압을 제어하여도 좋고, 감광 수단(33)을 조정하도록 하여도 좋다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 레이저 조사 개시로부터의 투영 광학계의 투과율의 변화가 조명광의 조사량에 따라 소정의 변화를 나타내는 것을 이용하여, 미리 이 투과율 변화를 계측해서 기억하고 있기 때문에, 250nm 이하의 파장의 빛을 이용한 실제의 노광시에는 투영 광학계에 입사하는 광량을 계측하는 것만으로, 노광 개시후로부터 차차 웨이퍼면상의 광량을 정확하게 구할 수 있다. 또한, 차차 구한 광량을 적산함으로써, 적산 노광량을 정확하게 구할 수 있기 때문에, 노광량 제어의 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이 투과율은 시간의 경과와 동시에 일단 저하한 후에 증가한다. 그래서, 실제의 웨이퍼 W의 노광에 앞서, 기억된 투과율의 변화에 근거하여 투과율이 증가하기 시작하는 조사 시간(도 2의 예에서는 500sec)까지 엑시머 레이저를 조사하는 소위 더미 조사(dummy 照射)를 행하고, 그 후에는 전술한 바와 같이, 조사 시간 및, 기억된 투과율의 시간 변화 특성, 입사 광량 계측 센서(4)에서 계측된 광량에 근거하여 웨이퍼 W 상에서의 광량을 계산하여, 계산한 광량을 이용하여 노광량을 제어하도록 하여도 좋다.
또한, 투영 광학계의 투과율이 입사 광량에 의해 변동하는 경우이더라도, 노광중의 웨이퍼면상의 광량을 계측하지 않고서 고정밀도의 노광량 제어를 실행할 수 있기 때문에, 노광중의 웨이퍼면상의 광량을 측정하는 센서를 새롭게 마련할 필요가 없어, 웨이퍼 스테이지상의 공간이 센서류에서 제약받지 않는다고 하는 이점도 갖고 있다.
다음에, 실시예 1 혹은 2에 의한 노광량 제어 방법을 이용한 노광 행정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 대하여, 도 6에 도시하는 반도체 소자의 제조 공정의 플로우차트를 이용하여 설명한다. 우선, 단계 S100에 있어서, 논리 회로 설계 및 패턴 설계가 행해진다. 다음에, 단계 S102에서 설계도를 바탕으로, 각 층마다의 회로 패턴이 묘화된 레티클 R이 제작된다. 이 레티클 R의 제작 공정과 병행하여, 단계 S104에서는 고순도의 실리콘 등의 재료로 웨이퍼 W가 제조되고, 단계 S106에서 그 웨이퍼 W 상부 전면에 포토 레지스트(감광성 수지)가 도포된다.
다음에, 단계 S108의 노광 공정(포토리소그래피 공정)에 있어서, 상기 공정에서 제작된 레티클 R 및 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼 W가 상기 실시예에서 설명한 노광 장치로 반송되어 각각 탑재되고, 상술과 같이 하여 레티클 R에 묘화된 패턴의 상이 웨이퍼 W 상의 노광 영역에 순차적으로 노광, 전사된다. 이 노광 영역에 패턴의 상을 전사할 때에, 상기 실시예에 의한 노광량 제어 방법이 이용된다.
다음 단계 S110에서는, 노광된 웨이퍼 W가 항온조에 넣어진 후, 현상액에 담그인다. 이에 의해, 포지티브형 레지스트의 경우에는, 노광광에 의해 감광된 레지스트 부분이 녹아, 비감광의 레지스트부가 남아(네가티브형 레지스트의 경우에는, 이 반대) 레지스트상이 형성된다.
다음 단계 S112에서는, 패터닝에 의해 웨이퍼 W 상의 포토 레지스트가 제거된 영역의 산화막(예컨대, Si3N4)이 에칭액에 의해 에칭된다.
다음 단계 S114에서는, 트랜지스터나 다이오드 등의 소자를 형성하기 위해서 웨이퍼 W 중의 레지스트가 제거된 영역에 예를 들어, 인이나 비소 등의 물질을 주입하는 도핑이 행해진다. 이 도핑후, 웨이퍼 W 상의 레지스트가 예를 들어, 플라즈마·앗셔(plasma asher)(탄화 장치)에 의해 제거된다.
그 후, 단계 S106∼단계 S114까지의 공정을 반복함으로써 웨이퍼 W 표면에 복수층의 회로 패턴이 적층된다.
단계S116에서는, 소망하는 회로 패턴이 형성된 웨이퍼 W를 이용하여 칩의 조립이 행해진다. 구체적으로는, 웨이퍼 W에 알루미늄 전극을 증착하여, 각 소자를 회로로서 연결한 후 칩화하고, 다이싱, 본딩, 몰딩 등의 공정을 거쳐 조립된다.
다음 단계 S118에서는, 단계 S116에서 제작된 반도체 소자의 전기적 특성 시험, 구조 검사 및 신뢰성 시험 등이 실행된다. 이들 제조 공정을 거침으로써 반도체 소자를 완성한다(단계 S120).
본 발명은 상기 실시예에 한하지 않고 여러가지의 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시예 1 및 2에 있어서는, 계측, 기억된 투영 광학계(3)의 투과율 특성에 근거하여 노광량을 제어하고 있지만, 도 2에 도시하는 바와 같이 조명광을 투영 광학계(3)에 조사하기를 계속하면, 이윽고 투과율의 변동은 어느정도 작아진다. 그래서 투과율 변동이 작아졌을 때까지는 전술의 바와 같이 계측, 기억된 투과율의 시간 변화 특성에 근거하여 노광량 제어를 실행할 수 있다. 그리고 레이저광의 광학 소자로의 조사에 의한 투과율의 변동량이 작아진 후에는, 그 때의 투과율(변동이 작아진 투과율)과 입사 광량 계측 센서(4)에 의해 계측한 광량에 근거하여, 웨이퍼 W 상에서의 노광량을 계산하여, 계산한 광량을 이용하여 노광량을 제어하면 된다. 이와 같이, 엑시머 레이저를 투과율의 변동이 작아졌을 때까지(투과율이 거의 일정한 값으로 될 때까지) 조사해 주면, 웨이퍼 W 상에서의 노광량을 일정하게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스루풋이 허용되는 경우에는, 소정의 타이밍으로 투영 광학계(3)의 투과율을 확인하여, 확인된 투과율에 근거하여 노광량 제어를 실행하도록 하여도 좋다. 예를 들어, 웨이퍼 교환시, 베이스 라인 체크시, 혹은 1 숏트마다 웨이퍼 스테이지(6)를 이동하여 투과 광량 측정용 센서(7)에 의해 투과 광량을 측정하고, 투과 광량 측정용 센서(7)에 의해 측정된 투과 광량과 입사 광량 계측 센서(4)에 의해 측정된 광량에 따라서 투과율을 계산하며, 투과율과 입사 광량 계측 센서(4)에서의 광량에 근거하여 노광량의 제어를 실행하도록 하여도 좋다.
다음에 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 관한 실시예 3을 구체적으로 설명한다. 본 예는, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치에 본 발명을 적용한 것이다.
도 7은 본 예의 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타낸다. 이 도 7에 있어서, 노광량 제어 유닛(111)으로부터 발광 상태가 제어된 엑시머 레이저 광원(112)으로부터는, 펄스 레이저 광으로 이루어지는 조명광이 사출된다. 여기서, 본 예에서는, 엑시머 레이저(12)로서 파장 192∼194nm 사이에서 산소의 흡수대를 회피하도록 협대화된 ArF 엑시머 레이저 광원이 사용된다. 단, 본 예 및 도 1로부터 도 6의 예에 있어서 노광용의 광원으로서는, KrF 엑시머 레이저 광원(파장 248nm)이나 F2엑시머 레이저 광원(파장 157nm), 금속 증기 레이저 광원, YAG 레이저의 고조파 발생 장치, 또는 수은 램프 등의 휘선(輝線) 램프 등을 사용하여도 좋다. 또한, 레이저 광원으로서는 협대화된 것에는 한정되지 않는다.
엑시머 레이저 광원(112)으로부터의 조명광은 엑시머 레이저로부터 사출되는 조명광의 단면을 소정의 형상으로 하기 위한 빔정형 광학계, 빔 엑스팬더 등이 포함되는 빔매칭 유닛(BMU)(113)을 통과하여, 가변 감광기(114)를 지나서 제 1 조명 광학 유닛(115)으로 입사한다. 가변 감광기(114)는 노광량 제어 유닛(111)으로부터의 지령에 따라 펄스 레이저광의 감광율을 단계적 혹은 무단계로 조정한다. 제 1 조명 광학 유닛(115)는 제 1 플라이 아이 렌즈를 포함하여, 제 1 플라이 아이 렌즈의 사출면 근방에 2차 광원으로서의 면(面)광원을 형성한다.
제 1 조명 광학 유닛(115)으로부터의 조명광은, 피조사면으로서의 레티클 R 혹은 웨이퍼 W 상에서의 스펙클을 방지하기 위한 진동 미러(116)를 거쳐 제 2 조명 광학 유닛(117)으로 입사한다. 또, 진동 미러(116)가 자세한 구성 및 동작에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제1-257327호(미국 특허 제4,970,546호)공보에 개시되어 있기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
제 2 조명 광학 유닛(117)은 제 2 플라이 아이 렌즈를 포함하여, 제 2 플라이 아이 렌즈의 사출면 근방에 3차 광원으로서의 면광원을 형성한다. 이 제 2 조명 광학 유닛에 의한 면광원의 근방에는 개구 스로틀 유닛(118)이 마련되어 있다. 개구 스로틀 유닛(118)에는, 제 1 직경을 갖는 원형 개구 스로틀, 제 1 직경보다도 작은 직경을 갖는 작은 σ값용의 원형 개구 스로틀, 광축으로부터 편심한 복수의 개구로 이루어지는 변형 조명용(특수 경사 조명용)의 개구 스로틀, 및 고리대상의 개구 스로틀이 터릿상으로 형성되어 있다. 개구 스로틀 제어 유닛(119)은 터릿상으로 마련된 복수의 개구중 1개를 광로내에 선택적으로 위치시키도록, 개구 스로틀 유닛(118)을 제어한다.
개구 스로틀 유닛(118)의 사출측에는, 투과율이 높으면서 또한 반사율이 낮은 빔 분할기(120)가 마련되어 있고, 빔 분할기(120)의 반사 방향에는, 포토 다이오드 등의 광전 검출 소자로 이루어지는 인티그레이터 센서(121)가 배치되어 있다. 이 인티그레이터 센서(121)로부터의 출력은 후술하는 주 제어 유닛(100)으로 전달된다. 또한, 인티그레이터 센서(121)의 구성에 대해서는, 일본 특허 공개 평성 제8-203803호공보에 개시되어 있기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
빔 분할기(120)를 투과한 조명광은 제 3 조명 광학 유닛(122)에 의해 집광되어 중첩적으로 조명 시야 스로틀 유닛(레티클 브라인드계)(123)을 조명한다. 이 조명 시야 스로틀 유닛(123)은 제 1 조명 광학 유닛(115)중의 제 1 플라이 아이 렌즈의 입사면 및 제 2 조명 광학 유닛(117)중의 제 2 플라이 아이 렌즈의 입사면과 공역인 위치에 배치되어 있다. 여기서, 조명 시야 스로틀 유닛(123)에서의 조명 영역은, 제 2 조명 광학 유닛중의 제 2 플라이 아이 렌즈의 각 렌즈 소자의 단면 형상과 거의 유사한 형상으로 된다. 이 조명 시야 스로틀 유닛(123)은, 가동 블라인드와 고정 블라인드로 분리되어 있고, 고정 블라인드는 고정된 직사각형의 개구를 갖는 시야 스로틀이고, 가동 블라인드는 레티클 R의 주사 방향 및 주사 직교 방향으로 가동인 개폐 자재의 2쌍의 가동 블레이드이다. 고정 블라인드로 레티클상의 조명 영역 형상의 결정이 행해져, 가동 블라인드에 의해 주사 노광의 개시시 및 종료시에 그 고정 블라인드의 개구의 덮개를 각각 서서히 여는 동작, 및 닫는 동작이 행해진다. 이에 의해, 웨이퍼 W 상에서 본래의 노광 대상의 숏트 영역 이외의 영역에 조명광이 조사되는 것이 방지된다.
이 조명 시야 스로틀 유닛(123)중의 가동 블라인드의 동작은, 가동 블라인드 구동 유닛(124)에 의해 제어되어 있고, 후술과 같이 레티클 R과 웨이퍼 W와의 동기 주사를 행할 때에, 주 제어 유닛(100)은 가동 블라인드 구동 유닛(123)을 거쳐 그 주사 방향의 가동 블라인드를 동기하여 구동한다. 조명 시야 스로틀 유닛(123)을 통과한 조명광은, 제 4 조명 광학 유닛(125), 편향 미러(126) 및 제 5 조명 광학 유닛(127)을 거쳐 레티클 R의 패턴면(하면)의 직사각형의 조명 영역을 균일한 조도 분포로 조명한다. 여기서, 제 4 및 제 5 조명 광학 유닛(125, 127)은 조명 시야 스로틀 유닛(123)중의 고정 블라인드의 위치와 레티클 R의 패턴면을 공역으로 하는 기능을 갖고, 레티클 R 상에서의 조명 영역의 형상은 그 고정 블라인드의 개구에 의해 규정되어 있다.
이하에서는, 레티클 R의 패턴면에 평행한 면내에서 도 7의 지면에 수직하게 X축을, 도 7의 지면에 평행하게 Y축을 취하고, 레티클 R의 패턴면에 수직하게 Z축을 취하여 설명한다. 이 때, 레티클 R 상의 조명 영역은 X 방향으로 긴 직사각형 영역이고, 주사 노광시에는 조명 영역에 대하여 레티클 R이 +Y 방향, 또는 -Y 방향으로 주사된다. 즉, 주사 방향은 Y 방향으로 설정되어 있다.
레티클 R 상의 조명 영역내의 패턴은, 양측(또는 웨이퍼측에 한쪽) 텔레센트릭한 투영 광학계 PL을 거쳐 투영 배율 β(｜β｜는 예컨대, 1/4, 1/5 등)로 축소되어, 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼 W 표면의 노광 영역에 결상 투영된다.
레티클 R은 레티클 스테이지(131)상에 유지되고, 레티클 스테이지(131)는 레티클 지지대(132)상의 Y 방향으로 신장한 가이드상에 공기 베어링을 거쳐 탑재되어 있다. 레티클 스테이지(131)는 리니어 모터에 의해 레티클 지지대(132)상을 Y 방향으로 일정 속도로 주사할 수 있음과 동시에, X 방향, Y 방향, 및 회전 방향(θ 방향)에 레티클 R의 위치를 조정할 수 있는 조정 기구를 구비하고 있다. 레티클 스테이지(131)의 단부에 고정된 이동경(移動鏡)(133M), 및 도시하지 않은 컬럼에 고정된 레이저 간섭계(Y축 이외는 도시하지 않음)(133)에 의해서, 레티클 스테이지(131)(레티클 R)의 X 방향, Y 방향의 위치가 상시 0.001μm 정도의 분해능으로 계측됨과 동시에, 레티클 스테이지(131)의 회전각도 계측되고, 계측값이 레티클 스테이지 제어 유닛(134)에 공급되며, 레티클 스테이지 제어 유닛(134)은 공급된 계측값에 따라 레티클 지지대(132)상의 리니아 모터 등의 동작을 제어한다.
한편, 웨이퍼 W는 웨이퍼 홀더(135)상에 유지되고, 웨이퍼 홀더(135)는 웨이퍼 스테이지(136)상에 탑재되며, 웨이퍼 스테이지(136)는 도시하지 않은 정반상의 가이드상에 공기 베어링을 거쳐 탑재되어 있다. 그리고, 웨이퍼 스테이지(136)는 정반상에서 리니어 모터에 의해 Y 방향으로 일정 속도에서의 주사, 및 스텝 이동을 실행할 수 있음과 동시에, X 방향으로의 스텝 이동을 실행할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(136)내에는, 웨이퍼 홀더(135)를 Z 방향으로 소정 범위로 이동하는 Z 스테이지 기구, 및 웨이퍼 홀더(135)의 경사각을 조정하는 틸팅 기구(레벨링 기구)가 내장되어 있다.
웨이퍼 스테이지(136)의 측면부에 고정된 이동경(137M), 및 도시하지 않은 컬럼에 고정된 레이저 간섭계(Y축 이외는 도시하지 않음)(137)에 의해서, 웨이퍼 스테이지(136)(웨이퍼 W)의 X 방향, Y 방향의 위치가 상시 0.001μm 정도의 분해능으로 계측됨과 동시에, 시료대(137)의 회전각도 계측된다. 그 계측값은 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(138)에 공급되고, 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(138)은 공급된 계측값에 따라 웨이퍼 스테이지(136)의 구동용의 리니어 모터 등의 동작을 제어한다.
그런데, 엑시머 레이저 광원(112)으로부터 제 1 조명 광학 유닛(127)까지의 광로는, 조명계 커버(141)에 의해 밀봉되어 있다. 또, 본 예에서는, 조명계 커버(141)내를 불활성 가스(질소, 헬륨, 아르곤 등)로 채우고, 제 1 가스 공급 유닛(142)에 의해, 산소 함유율이 극히 낮고 또한 저습도로 된 불활성 가스를 화학 필터나 정전 필터 등을 거쳐서 소정의 유량으로 공급한다. 또한, 엑시머 레이저 광원(112)으로부터 제 1 조명 광학 유닛(127)까지의 광로중에 충전되는 불활성 가스의 상태(온도·습도 등)을 검지하기 위한 센서(143)가 조명계 커버에 의해 밀봉되는 공간내에 배치되어 있다. 또한, 조명계 커버(141)는 내부의 광학계를 유지 보수하기 위해서 개폐 가능한 도어부가 마련되어 있고, 이 개폐를 검지하기 위한 센서(144)가 마련되어 있다. 여기서, 제 1 가스 공급 유닛이 공급하는 불활성 가스의 유량 등의 정보, 센서(143) 및 센서(144)로부터의 출력은 주 제어 유닛(100)으로 전달된다.
또한, 투영 광학계 PL에는, 개구경이 가변으로 구성된 가변 스로틀(151)이 마련되어 있고, 가변 스로톨 제어 유닛(152)은 주 제어 유닛(100)으로부터의 지령에 근거하여, 이 가변 스로틀(151)의 개구의 동작을 제어한다. 또, 가변 스로틀(151)의 개구경을 수동으로 조정하는 경우에는, 가변 스로틀 유닛(152)은, 가변 스로틀의 개구경에 관한 정보를 주 제어 유닛(100)에 전달하는 구성으로 하면 된다. 이 가변 스로틀(151)의 근방에는, 투영 광학계 PL의 동공상 영역의 임의의 부분을 통과하는 광속과 별도의 부분을 통과하는 광속과의 사이에서 편광 상태를 상이하게 하기 위한 동공 필터(153)가 마련되어 있다. 이 동공 필터(153)는, 투영 광학계 PL의 광로 내외의 위치를 선택적으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 그 이동의 동작은 주 제어 유닛(100)으로부터의 지령에 근거하여 동공 필터 제어 유닛(154)에 의해 제어된다. 이 동공 필터 제어 유닛(154)은 동공 필터 제어 유닛(154)의 위치(투영 광학계 PL의 광로중 또는 광로밖)에 관한 정보를 주 제어 유닛으로 전달한다. 또, 동공 필터(153) 자체의 구성은, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제6-120110호공보나 미국 특허 제5,552,856호공보, 미국 특허 제5,610,684호공보에 개시되어 있다.
투영 광학계 PL은 복수의 렌즈 소자로부터 구성되어 있고, 이들 복수의 렌즈 소자의 간격에, 산소 함유율이 지극히 작으면서 또한 저습도의 건조 불활성 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 공급 유닛(155)이 마련되어 있다. 이 제 2 가스 공급 유닛은 투영 광학계 PL 내부로 유입시키는 건조 불활성 가스의 온도, 습도, 유량 및 압력을 제어하는 것이며, 투영 광학계 PL 내부의 건조 불활성 가스의 온도, 습도, 유량 및 압력은 투영 광학계 PL에 마련된 센서(156)에 의해 검출된다. 이 센서(156)로부터의 출력은 주 제어 유닛(100)으로 전달된다. 또, 제 2 가스 공급 유닛(155)에 있어서도, 투영 광학계 PL의 내부로 유입시키는 건조 불활성 가스중에 포함되는 불순물을 제거하기 위한 화학 필터나 정전 필터가 마련되어 있다.
또한, 투영 광학계 PL 주위의 분위기의 온도·습도 등을 정확하게 제어하기 위해서, 투영 광학계 PL의 주위에 챔버(157)가 마련되어 있다. 이 챔버(157)에는 도시하지 않은 도어부가 있지만, 그 개폐를 검지하기 위한 센서(158)가 챔버(157)내에 마련되어 있다. 이 센서(158)로부터의 출력은 주 제어 유닛(100)으로 전달된다.
그런데, 본 예에서는, 실노광중에 있어서 웨이퍼 W로부터의 반사광이 투영 광학계 PL로 복귀되는 것에 의한 영향을 구하기 위해서, 조명 광학계중의 제 3 조명 광학 유닛과 제 4 조명 광학 유닛과의 사이에, 예를 들어, 반사율이 수%의 빔 분할기(128)를 마련하여, 실노광중에 웨이퍼 W에서 반사된 후에 투영 광학계 및 레티클 R을 거쳐 복귀되는 빛을 포토 다이오드 등의 광전 검출 소자로 이루어지는 반사율 센서(129)로 이루어지는 구성으로 하고 있다. 이 반사율 센서(129)는, 레티클 R과 공역(조명 시야 스로틀 유닛(123)과 공역)인 위치에 배치된다. 이러한 반사율 센서(129)의 구성에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제8-250398호공보에 개시되어 있다. 이 반사율 센서(129)로부터의 출력은 주 제어 유닛(100)으로 전달된다.
또한, 본 예에서는, 레티클 스테이지(131)상에 탑재되는 레티클 R의 종류를 판별하기 위해서, 도시하지 않은 레티클 스톡커로부터 레티클 스테이지(131)에 이르는 레티클 반송로중에 바 코드 판독기(159)를 마련하고 있다. 여기서, 레티클 R에는 레티클의 ID 번호에 관한 정보가 바 코드로 기록되어 있고, 바 코드 판독기(159)는 레티클 R의 ID 번호에 관한 정보를 주 제어 유닛(100)으로 전달한다.
다음에 주 제어 유닛(100)에 대하여 설명한다.
주 제어 유닛으로 전달되는 투영 노광 장치 본체 각처에 마련된 센서류로부터의 정보중, 투영 노광 장치의 광학계의 투과율(감쇠율)이 변동하고 있는지 여부를 판단하기 위해서 이용되는 정보는, 이하와 같다.
① 개구 스로틀 제어 유닛(118)으로부터의 개구 스로틀의 종류에 관한 정보;
② 인티그레이터 센서(121)로부터의 노광량에 관한 정보;
③ 제 1 가스 공급 유닛(142)으로부터의 조명계 커버(141)내로 유입시키는 불활성 가스의 유량에 관한 정보;
④ 센서(143)로부터의 조명계 커버(141)내의 불활성 가스의 상태(온도·습도 등)에 관한 정보;
⑤ 센서(144)로부터의 조명계 커버(141)의 개폐에 관한 정보;
⑥ 가변 개구 제어 유닛(152)으로부터의 가변 개구 스로틀(151)의 개구경에 관한 정보;
⑦ 동공 필터 제어 유닛(154)으로부터의 동공 필터(153)의 삽입·탈착에 관한 정보;
⑧ 제 2 가스 공급 유닛(155)으로부터의 투영 광학계 PL 내로 유입시키는 불활성 가스의 유량에 관한 정보;
⑨ 센서(156)로부터의 투영 광학계 PL 내의 불활성 가스의 상태(온도·습도 등)에 관한 정보;
⑩ 반사율 센서(129)로부터의 투영 광학계 PL로 복귀되는 반사광의 광량에 관한 정보;
⑪ 바 코드 판독기(159)로부터의 레티클 R의 종류에 관한 정보;
또한, 주 제어 유닛(100)에는, 메모리(105)가 접속되어 있고, 여기에는 실험적으로 구한 투과율 변동에 관한 정보가 상기 ①∼⑫의 정보 각각에 대응시킨 형태로 기억되어 있다. 이하, 구체적인 일례에 대하여 설명한다.
우선, 상기 ①에 관해서는, 개구 스로틀 유닛(118)에 마련된 복수의 개구를 서로 전환하였을 때의 투과율 변화에 관한 정보가 기억된다.
상기 ②에 관해서는, 인티그레이터 센서(121)로부터 출력의 유무가 광학계에 빛이 조사되어 있는 것과 대응하고 있기 때문에, 인티그레이터 센서(121)로부터의 출력이 있었는 시간을 광 조사 시간으로 한다. 그리고, 광 조사가 실행되지 않은 시간과 투과율과의 관계의 시간 경과 변화가 기억된다.
상기 ③ 및 ⑧에 관해서는 불활성 가스의 유입량과 투과율과의 관계의 시간 경과 변화가 각각의 가스 공급 유닛마다 기억된다.
상기 ④ 및 ⑨에 관해서는 불활성 가스의 온도, 습도와 투과율과의 관계의 시간 경과 변화가 각각마다 기억된다.
상기 ⑤에 관해서는 조명계 커버(141)의 개폐 시간과 투과율과의 관계의 시간 경과 변화가 기억된다.
상기 ⑥에 관해서는, 가변 개구 스로틀(151)의 개구경의 크기와 투과율과의 관계가 기억된다.
상기 ⑦에 관해서는, 동공 필터(153)의 삽입·탈착에 관한 정보와 투과율에 관한 정보가 기억된다.
상기 ⑩에 관해서는, 반사율 센서(129)로부터의 출력값과 투과율과의 관계의 정보가 기억된다.
상기 ⑪에 관해서는, 레티클 R의 ID 번호와 투과율과의 관계에 관한 정보가 기억된다.
본 예에서는, 상기의 항목 ①∼⑪에 관한 정보를, 그 항목과는 상이한 항목과 조합한 분만큼 기억하는 구성으로 하고 있다(예컨대, ①의 개구 스로틀 종류마다의 정보를 상기 ②∼⑪과의 조합의 분만큼 기억함). 그러나, 실용상에 있어서 문제가 없는 경우에는, 모든 조합에 대한 정보를 기억할 필요는 없고, 투과율에 관해서 지배적인 항목 이외를 추출하여 기억량을 감하여도 무방하다.
다음에, 주 제어 유닛(100)은 각 센서에서 검출된 투영 노광 장치의 상태 ①∼⑪과, 메모리(105)에 기억된 정보에 따라서, 그 때의 투영 노광 장치의 투과율을 구하여, 실노광을 실행하는 데 지장이 있는지 여부를 판단한다. 여기서, 실노광을 실행하는 데 지장이 있다고 판단하였을 때에는, 조명 광학계 및 투영 광학계에 대하여 광 조사를 실행한다. 여기서, 실노광에 지장이 있다고 판단하는 것은, 임의의 기준 투과율에 대하여 일정 이상의 투과율차, 혹은 전환 전후로 일정 이상의 변화가 있는 경우이다.
이 때, 메모리(105)내에는, 기억되어 있는 투과율에 관한 정보에 대응시켜, 투과율을 회복하기 위해 요하는 광 조사의 시간 및 강도(노광량에 대응)가 기억되어 있다.
이하, 광 조사시의 주 제어 유닛(100)의 동작에 관하여 설명한다.
우선, 주 제어 유닛(100)은 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(138)에 대하여 지령을 부여하여, 웨이퍼 W가 투영 광학계 PL의 노광 영역에서 충분히 떨어지도록, 웨이퍼 스테이지(l36)를 이동시킨다. 이 때, 웨이퍼 W가 웨이퍼 스테이지(136)에 탑재하기 전에 위치하는 대피 위치에 웨이퍼 W가 존재하도록 제어하여도 좋다. 또한, 광 조사시에 투영 광학계 PL로부터 사출된 빛이 웨이퍼 스테이지(136)상 등으로 산란하는 것에 의한 웨이퍼 W로의 영향을 방지하기 위해서, 예를 들어, 도 8에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(136)상에 빛을 흡수하는 영역(136A)을 마련하여도 좋다. 또한, 광 흡수 영역(136A) 대신에, 투영 광학계 PL로 빛이 복귀되도록 반사면을 마련하는 구성이어도 좋다.
도 7로 되돌아가, 주 제어 유닛(100)은 노광량 제어 유닛(111)으로 지령을 부여하여, 가변 감광기(114)에 있어서의 감광율을 가장 작은 것으로 한다. 이에 의해, 광 조사 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또, 가변 감광기(114)를 구성하는 광학 소자에 대하여 광 조사를 실행할 필요가 있는 경우에는, 그것만은 아니다.
여기서, 개구 스로틀의 개구경에 관해서는, 광 조사후의 실노광에서 이용하는 개구가 조명 광학계의 광로중에 위치하도록 하면 된다. 이 때, 주 제어 유닛(100)은 개구 스로틀 제어 유닛(119)에 지령을 부여하여, 개구 스로틀 유닛(118)에 설정되어 있는 개구중에서 가장 지름이 큰(면적이 큰) 개구가, 광로중에 위치하도록 동작시켜도 되고, σ값이 1을 초과하는 개구를 개구 스로틀 유닛(118)에 노광용 개구와는 별도로 마련하고 놓아, 실노광전의 광 조사시에는 이 개구를 이용하도록 하여도 된다.
그리고, 주 제어 유닛(100)은 가동 블라인드 제어 유닛(124)으로 지령을 부여하여, 조명 시야 스로틀 유닛(123)중의 가동 블라인드가 전개로 되도록 동작시킨다. 이 때, 조명 시야 스로틀 유닛(123)중의 고정 블라인드를 조명 광학계의 광로밖의 위치로 대피 가능하게 마련하여, 실노광전의 광 조사시에 대피시키는 구성이어도 된다. 본 예에서는, 고정 블라인드와 가동 블라인드를 병용하는 구성이지만, 고정 블라인드밖에 없는 경우에는, 실노광전의 광 조사시에 대피시키는 구성을 취하는 것이 바람직하고, 가동 블라인드밖에 없는 경우에는, 실노광전의 광 조사시에 전개로 되도록 하면 된다.
또한, 주 제어 유닛(100)은 레티클 스테이지 제어 유닛(134)으로 지령을 부여하여, 레티클 R을 레티클 스테이지(131)로부터 빼내어, 조명 광학계와 투영 광학계 PL과의 사이에 레티클 스테이지(131)의 개구부가 위치하도록 동작시킨다. 또, 레티클 R 상에 마련되어 있는 패턴의 종류에 의해서는, 레티클 R을 레티클 스테이지(131)상에 탑재한 채로도 상관없다.
여기서, 가변 개구 스로틀은 광 조사후의 실노광시에서의 개구경에 설정되어 있으면 된다. 이 때, 주 제어 유닛(100)에 의해 가변 개구 스로틀 제어 유닛(152)으로 지령을 부여하여, 가변 개구 스로틀(151)의 개구경이 최대의 직경으로 되도록 동작시키더라도 좋다.
다음에, 주 제어 유닛(100)은 동공 필터 제어 유닛(154)으로 지령을 부여하여, 동공 필터(153)가 투영 광학계 PL의 광로밖의 위치로 대피하도록 동작시킨다. 또, 광조사후의 실노광시에 동공 필터를 이용하는 경우 등 동공 필터(153) 자체에 광 조사를 실행할 필요가 있는 경우에는, 이것만은 아니다.
또한, 광 조사에 의한 부착물 제거를 촉진하기 위한 어시스트 가스를 불활성 가스에 혼입시켜도 좋다. 이 때에는, 주 제어 유닛(100)은 제 1 및 제 2 가스 공급 유닛(142, 153)으로 지령을 부여하여, 어시스트 가스를 불활성 가스에 혼입시켜, 조명계 커버(141)내의 공간 및 투영 광학계 PL 내부로 유입시킨다. 이 어시스트 가스로서는, 예를 들어, 산소, 오존, 활성 산소 등의 산화성이 강한 기체를 이용할 수 있다.
이상의 동작이 종료한 후, 주 제어 유닛(100)은 노광량 제어 유닛(111)에 지령을 부여하여, 엑시머 레이저 광원(112)을 발진시켜 조명 광학계 및 투영 광학계 PL에 대하여 레이저광을 조사한다. 이 때, 빔 분할기(120)를 거쳐 인티그레이터 센서(121)에 의해 광량을 검출해 놓는다. 이 검출된 광량은 주 제어 유닛(100)으로 전달된다.
주 제어 유닛(100)은 메모리(105)내에 기억되어 있는 투과율을 회복하기 위해서 요하는 광 조사의 시간 및 광량과, 인티그레이터 센서(121)에 의한 검출 광량 및 광 조사 개시로부터의 경과 시간을 비교하여, 광 조사의 시간 및 광량이 기억되어 있는 값을 초과하였을 때에, 노광량 제어 유닛(111)에 대하여, 엑시머 레이저(112)의 발진을 멈추는 지령을 전달한다.
상술의 동작에 있어서, 가변 감광기(114), 개구 스로틀 유닛(1l8), 조명 시야 스로틀 유닛(123), 가변 개구 스로틀(151), 동공 필터(153), 조명계 커버(141)내의 공간 및 투영 광학계 PL 내부로의 불활성 가스의 상태가 이 다음의 실노광의 상태와 상이한 경우에는, 주 제어 유닛(100)은 노광량 제어 유닛(111), 개구 스로틀 제어 유닛(119), 가동 블라인드 제어 유닛(124), 가변 개구 스로틀 제어 유닛(152), 동공 필터 제어 유닛(154), 제 1 및 제 2 가스 공급 유닛(142, 153) 각각으로 지령을 부여하여, 가변 감광기(114), 개구 스로틀 유닛(118), 조명 시야 스로틀 유닛(123), 가변 개구 스로틀(151), 동공 필터(153), 조명계 커버(141)내의 공간 및 투영 광학계 PL 내부로의 불활성 가스의 상태를 실노광시의 상태로 되돌린다.
이 때, 주 제어 유닛(100)에는, 실노광시의 조건에 관한 입력을 행하기 위한 입력부(110)가 마련되어 있어, 여기에서부터의 입력 혹은 레티클에 마련된 레티클의 ID 번호를 판독하기 위한 바 코드 판독기(1158)로부터의 정보에 근거하여, 상기 각 유닛을 실노광시의 조건으로 설정한다.
그리고, 상기의 광 조사시에 있어서, 레티클 R을 레티클 스테이지(131)로부터 빼내고 있는 경우에는, 레티클 스테이지(131)상에 레티클 R을 탑재하여, 레티클 R을 실노광시의 위치로 이동시킨다. 또한, 웨이퍼 W가 대피 위치에 있는 경우에는, 웨이퍼 스테이지(136)의 웨이퍼 홀더(135)에 웨이퍼 W를 탑재한다.
그 후, 도시하지 않은 정렬계에 의해 레티클 R과 웨이퍼 W를 상대적으로 얼라이먼트한다.
얼라이먼트 완료후, 주 제어 유닛(100)은 레티클 스테이지 제어 유닛(134), 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(138) 및 노광량 제어 유닛(111)으로 실노광 개시의 커맨드를 송출한다. 이에 따라서 레티클 스테이지 제어 유닛(134) 및 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(138)에서는, 레티클 스테이지(131)를 거쳐서 레티클 R을 Y 방향으로 속도 VR로 주사하는 데 동기하여 웨이퍼 스테이지(136)를 거쳐서 웨이퍼 W를 Y 방향으로 속도 VW로 주사한다. 또한, 노광량 제어 유닛(111)에서는 엑시머 레이저 광원(112)의 발진을 개시시킨다. 여기서, 웨이퍼 W의 주사 속도는 VW, 레티클 R로부터 웨이퍼 W로의 투영 배율을 β로 할 때, VW=β·VR로 설정된다.
그런데, 상술의 예에서는 노광 이력에 의해 광 조사를 행하는지 여부를 판단하였지만, 그 대신에, 광학계 자체의 투과율을 계측하는 방법, 투과율 계측을 위한 샘플을 광학계의 근방에 마련하여, 이 샘플의 투과율을 계측하는 방법, 혹은 광학계 부근의 분위기중 오염물의 농도를 측정하는 방법을 이용할 수 있다.
여기서, 광학계 자체의 투과율(감쇠율)을 계측하는 방법으로서는, 예를 들어, 도 7에 있어서, 인티그레이터 센서(121)로부터의 출력과, 웨이퍼 스테이지(136)상에 마련된 조도계(136D)로부터의 출력을 비교하여, 이들 출력차에 근거하여, 투과율(감쇠율)을 계측하는 방법을 적용할 수 있다. 이 경우, 투과율을 계측하는 타이밍에서는, 적어도 전술의 조건 (1)∼(10)의 경우에 실행하면 좋다. 또한, 노광 이력에 근거하는 투과율의 추정의 정밀도를 향상시키기 위해서, 소정의 타이밍으로 투과율을 측정하여, 노광 이력에 의한 투과율의 추정을 캘리브레이션하여도 된다.
또한, 투과율 계측을 위한 샘플을 마련하는 방법으로서는, 예를 들어, 도 9에 도시하는 바와 같이, 샘플(160)로 엑시머 레이저 광원(112)으로부터의 노광광을 유도하는 구성으로 하고, 노광광의 입사측에 빔 분할기(161)와 센서(162)를 마련하며, 샘플의 투과측에 센서(163)를 마련하여, 이들 센서(162, 163)의 출력의 비교를 실행한다. 이 출력차에 근거하여, 투과율을 구하고, 광 조사를 실행하면 된다. 또, 이 도 9의 구성에 있어서, 노광용의 광원인 엑시머 레이저 광원 대신에, 이것과 동일한 파장을 발생하는 광원을 별도로 마련하여도 좋다.
또한, 도 7의 예에 있어서는, 투과율이 변동하였는지 여부의 판단에 근거하여, 자동적으로 광 조사를 실행하는 구성으로 하였지만, 그 대신에, 표시부를 마련하여, 이 표시부에 오류 표시를 가르칠 수 있어도 상관없다. 이 때에는, 오퍼레이터가 입력부(120)를 거쳐 커맨드를 입력함으로써 광 조사를 실행하는 것으로 된다.
그런데, 이상에서는, 본 발명을 주사형 노광 장치에 대하여 적용한 예를 나타내었지만, 본 발명은 차차 노광형의 투영 노광 장치(스텝퍼)에 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 상기의 예에 있어서의 광 조사는, 광학계의 열 분포에 의한 특성의 변동을 방지하는 효과도 갖고 있다.
이하, 도 10 내지 도 25를 참조하여, 본 발명에 관한 실시예 4에 대하여 설명한다. 이 실시예에 의한 투영 노광 장치는, 도 7에 나타내는 실시예와 마찬가지로 스텝·앤드·스캔형 투영 노광 장치에 적용한 예이다.
도 10 중 부호(211)는 노광량 제어 유닛, (212)는 엑시머 레이저 광원, (213)은 빔 매칭 유닛(BMU)이고, 이들은 도 7에 도시하는 것과 동일하다.
이 빔 매칭 유닛(213)에서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제8-293461호공보에 개시되어 있는 것이나, 특허 출원 평성 제8-353022호에서 제안되어 있는 것을 이용할 수 있다.
빔 매칭 유닛(213)을 거친 조명광은 차광성의 파이프(214)를 통과하여, 실린드리칼 렌즈 혹은 트릭 렌즈로 이루어지고 조명 광속의 단면 형상을 소정의 형상으로 변환하는 빔정형 광학계(215)를 거쳐 가변 감광기(216)로 입사한다. 이 가변 감광기(216)는 광 감쇠기로서 기능하고, 노광량 제어 유닛(11)으로부터의 지령에 따라 내부의 구동 모터를 작동시켜, 조명광의 감광율을 무단계 혹은 단계적으로 조정한다.
가변 감광기(216)를 통과한 조명광은, 빔 엑스팬더(217)를 거쳐, 그 광속 직경이 확대되고, 복수의 렌즈 소자를 집적하여 되는 제 1 플라이 아이 렌즈(218)로 향한다. 또, 이러한 빔 엑스팬더로서는, 예를 들어 특허 출원 평성 제9-19912호에서 제안되어 있는 것을 이용할 수 있다.
제 1 플라이 아이 렌즈(218)로 입사한 조명광은, 제 1 플라이 아이 렌즈(218)의 사출면측에 복수의 광원상(光源像)으로 이루어지는 2차 광원을 형성한다. 이 2차 광원으로부터의 조명광은, 전군(219F) 및 후군(219R)로 이루어지는 릴레이 광학계를 통과하여 제 2 플라이 아이 렌즈(221)로 입사한다. 여기서, 릴레이 광학계의 전군(219F) 및 후군(219R) 사이의 광로중에는, 광로를 편향시킴과 동시에, 피조사면상에서의 스펙클을 방지하기 위한 진동 미러(220)가 배치되어 있다.
제 2 플라이 아이 렌즈(220)로 입사한 조명광은, 제 2 플라이 아이 렌즈(221)의 사출측에 복수의 광원상의 상인 3차 광원(면광원)을 형성한다. 이러한 2개의 플라이 아이 렌즈(옵티컬 인티그레이터)를 이용하는 광학계에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제1-235289호(미국 특허 제5,307,207호)공보나 일본 특허 공개 평성 제8-330212호공보, 일본 특허 공개 평성 제9-6009호공보 등에 개시되어 있다. 그런데, 이 3차 광원이 형성되는 위치의 근방에는, 도 7의 개구 스로틀 유닛(118)과 마찬가지의 복수의개구 스로틀로 이루어지는 개구 스로틀 유닛(222)이 배치되어, 개구 스로틀 제어 유닛(223)에 의해 제어된다.
개구 스로틀 유닛(222)으로부터의 조명광은, 수% 정도의 반사율을 갖는 빔 분할기(224)를 거쳐, 콘덴서 렌즈계(226)로 향한다. 여기서, 빔 분할기(224)의 반사 방향에는, 광전 변환 소자로 이루어지는 인티그레이터 센서(225)가 배치되어 있다.
콘덴서 렌즈계(226)는, 예를 들어 5∼십수매정도의 렌즈 소자로 구성되고, 그 앞측 초점이 거의 개구 스로틀 유닛(222)의 위치이도록 배치된다. 개구 스로틀 유닛(222)으로부터의 조명광은, 이 콘덴서 렌즈계(226)에 의해 집광되고, 그 후측 초점 근방에 배치되는 레티클 블라인드 유닛(228)의 고정 블라인드(228B)를 중첩적으로 거의 균일하게 조명한다.
여기서, 조명 불균일을 조정하기 위해서, 콘덴서 렌즈계(226)를 구성하는 복수의 렌즈 소자중의 일부는, 광축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, 타부는 경동(傾動) 가능하게 마련되어 있다. 이들 렌즈 소자는, 콘덴서 렌즈계 구동 유닛(227)에 의해 그 위치 결정이 이루어진다. 이 구성에 관하여, 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11에 있어서, 콘덴서 렌즈계(226)은 제 2 플라이 아이 렌즈(221)측으로부터 순서대로, 전군(226F)과 후군(226R)으로 구성되어 있고, 전군(226F)은 광축에 따라 이동 가능하게 마련되어 있고, 후군(226R)은 광축상의 일점을 중심으로 하여 회전 가능하게 마련되어 있다. 여기서, 콘덴서 렌즈계 구동 유닛(227)은 주 제어 유닛으로부터의 지령에 따라 전군(226F) 및 후군(226R)의 이동량에 따른 구동 신호를 발생하는 제어 서브 유닛(227A)과, 이 제어 서브 유닛(227A)으로부터의 지령에 따라 전군(226F)을 광축 방향을 따라서 소정량만큼 이동시키는 구동 서브 유닛(227B)과, 제어 서브 유닛(227A)으로부터의 지령에 따라 후군(226R)을 광축상의 일점을 중심으로 한 회전 방향을 따라서 소정량만큼 이동시키는 구동 서브 유닛(227C)으로 구성되어 있다. 이러한 콘덴서 렌즈계(226) 및 콘덴서 렌즈계 구동 유닛의 구성에 대해서는, 예를 들어 특허 출원 평성 제9-34378호에서 제안되어 있다. 또, 콘덴서 렌즈계(226) 및 콘덴서 렌즈계 구동 유닛으로서는, 특허 출원 평성 제8-353023호에서 제안되어 있는 것도 이용할 수 있다.
레티클 블라인드 유닛(228)은 도 7의 조명 시야 스로틀 유닛(123)과 동일한 구성이다. (228A)는 가동 블라인드, (228B)는 고정 블라인드, (229)는 가동 블라인드 제어 유닛이다. 이들 레티클 블라인드 유닛(228) 및 가동 블라인드 제어 유닛(229)의 동작은, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제4-196513호(미국 특허 제5,473,410호)공보에 개시되어 있다.
도 10중 (230)은 릴레이 광학계(30, 230F)는 그의 전군(30F, 231)은 광로 굴곡 미러, (230R)은 릴레이 광학계(30)의 후군 및 (232)는 고차 조도 불균일 조정 유닛이다.
고차 조도 불균일 조정 유닛(232)는 선택적으로 광로내에 위치 가능하게 마련된 두께가 상이한 복수의 광 투과성의 평행 평면판, 혹은 연속적으로 두께를 변화시킬 수 있는 거의 무굴절력의 부재로 이루어지고, 광로내에서의 두께를 변화시키는 것에 의해, 레티클 R상 혹은 웨이퍼 W상에서의 고차의 조도 불균일을 조정할 수 있는 것이다. 구동 유닛(233)은 주 제어 유닛(200)으로부터의 지령에 따라서, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 복수의 평행 평면판중 1개를 선택적으로 광로내로 삽입시키는, 혹은 무굴절력의 부재의 두께를 소정의 두께로 하도록, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)을 구동한다. 이러한 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제9-82631호공보에 개시되어 있다.
또, 도 10 중 (234)는 서브 챔버로서, 도 7 중의 조명계 커버(143)와 거의 동일한 구성이다. 이러한 서브 챔버의 구성으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제6-260385호(미국 특허 제5,559,584호)공보, 일본 특허 공개 평성 제8-279458호공보나 일본 특허 공개 평성 제8-279459호공보에 개시되어 있다.
또, 도 10 중은 빔 분할기, (236)은 반사율 센서로서, 도 7 중 빔 분할기(128), 반사율 센서(129)와 동일한 구성이다.
또, 반사율 센서(36)를 빔 분할기(24)를 사이에 두고 인티그레이터 센서(25)와는 반대측에 배치하여도 된다.
도 12는 레티클 스테이지(240)를 나타내고 있고, 도 7에 도시하는 것은 거의 동일한 구성이다. 도 12 중 (224)는 레티클 지지대, (242A, 242B)는 이동경, (246, 247)은 Y축용 레이저 간섭계, (246, 247, 242B, 243B)는 고정경(固定鏡), (42B, 43B, 244)는 X축용 이동경, (249)는 레티클 스테이지 제어 유닛이다. 또, 이러한 레티클 스테이지의 구성 및 동작은, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제6-291019호(미국 특허 제5,464,715호)공보에 개시되어 있다. 또한, 레티클 스테이지로서는, 일본 특허 공개 평성 제8-63231호공보에 개시되어 있는 것도 이용할 수 있다.
또한, 후술하는 조도 불균일 계측을 위해서, 레티클 스테이지(240)상의 Y 방향의 단부측에는, 조명 영역(1A)을 포함하는 큰 직사각형 형상의 개구부(240A)가 마련되어 있다.
도 10으로 되돌아가, 레티클 R의 하방(-Z 방향측)에는, 소정의 투영 배율 β을 갖고, 거의 양측(레티클 R 측 및 웨이퍼 W 측) 텔레센트릭한 투영 광학계 PL이 배치되어 있다. 이 투영 광학계 PL은 정반(250)상에 마련된 컬럼(251)에 프린지부 F가 접촉하도록 마련되어 있다.
그런데, 레티클 R이 조명광에 의해 조명되면, 레티클 R의 회로 패턴의 광투과 부분으로부터의 투과 회절광(0차광도 포함함)은 투영 광학계 PL로 입사하여, 투영 광학계의 상면측에 직선 슬릿 형상 혹은 직사각형 형상의 노광 영역내에 회로 패턴의 부분상(部分像)이 형성된다. 이 부분상은 레티클 R의 회로 패턴 중의 조명 영역(1A)가 겹쳐 있는 부분의 축소상(縮小像)이다. 여기서, 투영 광학계 PL의 상면에는, 감광성 기판으로서의 웨이퍼 W가 배치되고, 웨이퍼 W 상의 복수의 숏트 영역중 1개의 숏트 영역 일부의 표면의 레지스트층에, 회로 패턴의 일부가 전사되는 것으로 된다.
웨이퍼 W는 도시하지 않은 웨이퍼 홀더에 흡착되어 있고, 그 웨이퍼 홀더는 투영 광학계 PL의 광축 방향의 위치 및 광축 방향에 대한 경사를 조정하기 위한 포커스·레벨링 스테이지(253)상에 마련되어 있다. 또한, 포커스 레벨링 스테이지(253)상의 웨이퍼 W의 광축 방향의 위치 및 광축 방향에 대한 경사를 검출하기 위한 면 위치 검출 유닛(274)이 투영 광학계 PL의 아래쪽에 마련되어 있다. 이러한 면 위치 검출 유닛으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제6-260391호(미국 특허 제5,448,332호)공보에 개시되어 있는 것을 이용할 수 있다.
포커스·레벨링 스테이지(254)는 도면중 Y 방향을 따라서 이동 가능한 Y 스테이지(254)상에 마련되고, 이 Y 스테이지(254)는 도면중 X 방향으로 이동 가능한 X 스테이지(255)에 마련되어 있다.
도 13은 상술한 바와 같은 X-Y 스테이지의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 13 중 (254)는 Y 스테이지, (254F1∼254F4)는 기체축받이, (255)는 X 스테이지, (255A)는 빔이고, Y 스테이지(254)는 도면중 Y 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 또한, 도 13 중 (255C1∼255C4)는 기체축받이, (255B1, 255B2)는 이동 가이드, (256A1, 256A2)는 고정 가이드, (256B1, 256B2)는 자기(磁氣)트랙이고, X 스테이지(255)내의 모터 코일과 협동하여 X 스테이지(255)를 도면 중 X 방향으로 이동시킨다.
또한, 도 13 중 (257)은 Y축용 이동경, (258)은 X축용 이동경, (259)는 Y축용 레이저 간섭계, (260)은 X축용 레이저 간섭계이다.
이들 Y축용 레이저 간섭계(259) 및 X축용 레이저 간섭계(260)에 의해, Y 스테이지(254)의 X 방향 및 Y 방향의 위치가, 상시 0.001μm 정도의 분해능으로 계측된다. 또한, 이들 간섭계에 의해, Y 스테이지의(투영 광학계 PL의 광축을 중심으로 함) 회전 방향의 변위도 계측된다. 이 계측값은 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(261)으로 공급된다. 이 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(261)은 주 제어 유닛(200)에 의해 제어된다. 또, 이러한 X-Y 스테이지는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제8-233964호공보에 개시되어 있고, 또한, 일본 특허 공개 평성 제8-31728호공보에 개시되는 X-Y 스테이지도 이용할 수 있다. 포커스·레벨링 스테이지(253)로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제7-161799호공보에 개시되는 것을 이용할 수 있다.
그런데, Y 스테이지(254)상의 일부에는, 레티클측의 레이저 간섭계(246∼248)에 의해 계측되는 좌표에 의해 규정되는 레티클 좌표계와, 웨이퍼측의 레이저 간섭계(259, 260)에 의해서 계측되는 좌표에 의해 규정되는 웨이퍼 좌표계와의 대응을 취하기 위한 기준 마크판(254A)이 마련된다. 또한, Y 스테이지(254)상에 있어서 기준 마크판(254A)의 근방에는, 노광 영역 EA 내의 조도 분포를 측정하기 위한 조도계의 수광부(受光部)(254B)가 마련되어 있다. 여기서, 기준 마크판(254A)의 구성에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제7-176468호(미국 특허 제5,646,413호)공보에 개시되어 있다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 레티클 R의 윗쪽(+Z 방향측)에는, 기준 마크판(254A)의 제 1 기준 마크와, 레티클 R에 마련된 마크를 동시에 관찰하기 위한 레티클 얼라이먼트 현미경(262, 263)이 마련되어 있다. 또한, 레티클 R로부터의 검출광을 레티클 얼라이먼트 현미경(262, 263)로 유도하기 위한 접어 구부려 미러(264), 265가 조명 광학계로부터 레티클 R로 향하는 조명광의 광로 내외의 위치 사이에서 자유자재로 삽입·탈착되도록 이동 가능하게 마련되어 있다. 후술하는 노광 순서가 개시되면, 미러 구동 유닛(266, 267)은 주 제어 유닛(200)으로부터의 지령을 받아, 굴곡 미러(264, 265)를 광로밖의 위치로 대피시킨다. 또한, 투영 광학계 PL의 Y 방향의 측면에는, 웨이퍼 W 상의 정렬 마크(웨이퍼 마크)를 관찰하기 위한 오프·액시스의 얼라이먼트 유닛(268)이 배치되어 있다. 여기서, 전술의 기준 마크판(254A)에는, 투영 광학계 PL의 기준 위치와 오프·액시스의 얼라이먼트 유닛(268)과의 간격인 베이스 라인량을 계측하기 위해서, 제 2 기준 마크가 상술의 제 1 기준 마크와 대응지어져 마련되어 있다.
여기서, 레티클 얼라이먼트 현미경(262, 263)에 의해, 레티클 좌표계와 웨이퍼 좌표계와의 대응지음을 행한다.
다음에, 조도계의 구성에 관하여, 도 15를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 15의 (a)는 Y 스테이지(254)상의 수광부(254B) 근방을 확대한 도면이고, 도 15의 (b)는 Y 스테이지(254)의 평면도이다. 도 15의 (a)에 있어서, 수광부(254B)는 복수의 핀홀(254B1∼254B5)이 마련된 판상(板狀)의 부재로 이루어지고, 이들 복수의 핀홀(254B1∼254B5) 각각에는, 복수의 핀홀(254B1∼254B5)을 거쳐 수광되는 빛을 유도하기 위한 광 화이버(254D1∼254D5)가 접속되어 있다. 이들 광 화이버(254D1∼254D5)는 노광광에 대하여 광 투과성을 갖는 재료(예컨대, 석영 글래스)로 이루어지고, 수광부(254B)로부터의 빛을 Y 스테이지(254)상의 송광부(送光部)(254C)로 유도한다. 송광부(254C)에는 복수의 개구부(254C1∼254C5)가 마련되어 있고, 이들 복수의 개구부(254C1∼254C5)는 광 화이버(254D1∼254D5)의 사출단에 각각 접속되어 있다.
도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이, 투영 광학계 PL측쪽에는, 송광부(254C)로부터의 빛을 검출하기 위한 검출부(254E)가 마련되어 있다. 이 검출부(254E)는 송광부(254C)의 상을 형성하는 릴레이 광학계(254E1)와, 이 상의 위치에 배치된 광전 변환 소자(254E2)로 구성된다. 여기서, 광전 변환 소자(254E2)상의 복수의 개소에는, 복수의 개구부(254B1∼254B5)에 입사하는 빛에 대응한 광 스 포트가 형성되고, 광전 변환 소자(254E2)는 각각의 광 스포트의 광량에 따라 광전 변환을 행한다. 이 광전 변환 소자(254E2)로부터의 출력은 주 제어 유닛(200)으로 전달된다.
이 검출부(254E)는 도 15의 (c)에 도시하는 바와 같이 투영 광학계 PL의 중심(광축의 위치)이 수광부(254B)에 겹치는 상태일 때에, 검출부(254E)와 송광부(254C)가 겹치도록 위치 결정되어 있다. 또, 도 15에는, 5개의 개구부를 마련한 예를 도시하고 있지만, 이 개구부, 즉 조도 분포의 검출점의 수는 5개로는 한정되지 않는다. 이러한 수광부의 구성은 일본 특허 공개 평성 제 10-74680호나 일본 특허 공개 평성 제293677호에서 제안되어 있다.
또, 상술의 예에서는 광 화이버를 이용하여 수광부(254B)로부터의 빛을 송광부(254C)로 유도하는 구성으로 하고 있지만, 그 대신에, 굴곡 미러 및 릴레이 광학계를 이용하는 구성이어도 좋다.
또한, 상술의 예에서는, 광전 변환 소자(254E2)를 X-Y 스테이지(254, 255)의 밖에 마련하는 구성으로 하고 있지만, 광전 변환 소자(254E2)를 Y 스테이지(254)내에 배치하여도 좋다. 이 구성에 의해, 수광부(254B)로부터 광전 변환 소자(254E2)까지의 광학계에 의한 검출 오차를 초래할 우려가 적어지는 이점이 있다.
그런데, 도 16에 도시하는 바와 같이 투영 광학계 PL은, 엑시머 레이저 광원(212)으로부터의 조명광(노광광)에 대하여 광 투과성을 갖는 재료(예컨대, SiO2, CaF2)로 이루어지는 복수의 렌즈 소자 L1∼L16과, 렌즈 소자 L1∼L16을 유지하는 렌즈 프레임 C1∼C16과, 렌즈 소자 L1∼L16을 소정의 간격으로 유지하기 위해서 렌즈 프레임 C1∼C16의 사이에 배치되는 스페이서 S1∼S16과, 렌즈 프레임 C1∼C16 및 스페이서 S1∼S16을 수납하는 경통 LB로 구성되어 있다. 또한, 실시예 1에 의한 투영 광학계에서는, 경통 LB의 가장 레티클 R 측과 가장 웨이퍼 W 측에, 노광광에 대하여 광 투과성을 갖는 재료로 이루어지는 평행 평면판 P1, P2를 마련하여, 경통 LB의 내부를 외부 공기로부터 차단된 밀폐 공간으로 하고 있다. 또한, 경통 LB에는 배관(269A∼269D)이 접속되어 있고, 가스 공급 유닛(270)은 이 배관(269A∼269D)을 통해서, 산소 함유율을 지극히 작게 억제한 불활성 가스인 건조 질소(N2)를 경통 LB 내부의 렌즈 간격으로 공급한다. 여기서, 가스 공급 유닛(270)은 경통 LB 내부의 렌즈 간격의 압력을 제어하는 기능을 갖고 있고, 주 제어 유닛(200)으로부터의 정보에 따라서, 렌즈 간격의 압력을 조정한다. 이러한 압력 조정에 대해서는, 예를 들어 특허 공개 소화 제60-78416호(미국 특허 제4,871,237호)공보에 개시되어 있다.
또, 경통 LB의 내부에 존재하는 각종의 물질(예컨대, 렌즈 소자를 구성하는 재료, 렌즈 소자 표면의 코팅 재료, 렌즈 소자와 렌즈 프레임을 접착하기 위한 접착제, 거칠게 연마된 면(coarsely polished plane)에서의 반사 방지를 위한 도료, 렌즈 프레임나 스페이서, 경통을 구성하는 금속이나 세라믹 재료 등으로부터 발생하는 각종 불순물이 광학 소자(L1∼L16, P1, P2)의 표면에 부착하여 일어나는 투과율 변동을 되도록이면 작게 하기 위해서, 가스 공급 유닛(270)은 온도 제어된 건조 질소를 경통 LB의 내부로부터 강제적으로 흘리면서, 예를 들어 화학 필터나 정전 필터 등에 의해, 그들 불순물을 제거하는 구성이 바람직하다.
도 16의 투영 광학계 PL에 있어서는, 개구 스로틀 AS는 그 개구경이 가변으로 되도록 구성된다. 개구 스로틀 제어 유닛(271)은 주 제어 유닛(200)으로부터의 투영 광학계 PL의 개구경에 관한 정보를 수신하면, 그 정보에 따라서 개구 스로틀 AS의 개구경을 조정한다. 또한, 경통 LB의 내부에는, 경통 LB의 내부의 분위기의 상태(압력·온도·습도 등)을 검출하기 위한 센서(272A∼272D)가 마련되어 있고, 이 센서(272A∼272D)에 의한 검출 출력은 주 제어 유닛(200)으로 보내어진다. 또, 도 16의 투영 광학계 PL에서는, 4개의 센서(272A∼272D)를 마련하는 구성으로 하고 있지만, 이 센서(272)의 수는, 1개로는 한정되지 않고 필요에 따라서 적당한 수를 마련하면 좋다.
또한, 도 16의 투영 광학계 PL에서는, 1개의 경통 LB 중에 모든 렌즈 소자 L1∼L16을 수납하는 구성으로 하였지만, 그 대신에, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제7-86152호공보에 도시하는 바와 같이 복수의 경통에 렌즈 소자 L1∼L16을 적절히 나눠 수납하는 구성으로 하여도 무방하다.
또, 이러한 투영 광학계 PL로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제10-79345호에서 제안되어 있는 바와 같은 굴절형의 투영 광학계나, 일본 특허 공개 평성 제8-171054호(미국 특허 제5,668,672호)공보나 일본 특허 공개 평성 제8-304705호(미국 특허 제5,691,802호)공보에 개시되어 있는 바와 같은 반사 굴절형의 투영 광학계를 이용할 수 있다.
도 10으로 되돌아가, 실시예 4에 의한 투영 노광 장치로는, 레티클 스테이지(240)상에 탑재되는 레티클 R의 종류를 판별하기 위해서, 도 7에 도시하는 경우와 마찬가지로, 바 코드 판독기(273)를 마련하고 있다.
다음에, 실시예 4에 관한 투영 노광 장치의 노광 순서의 일례를 도 17의 플로우차트에 나타낸다.
도 17의 플로우차트중 단계 S210에 있어서는, 웨이퍼 W 상의 숏트 영역을 적정한 노광량을 기초로 주사 노광하기 위해서, 주 제어 유닛(200)은 각종의 노광 조건을 설정한다. 이 설정의 방법에 대해서는 후술한다. 주 제어 유닛(200)은 설정한 노광 조건에 근거하여, 엑시머 레이저 광원(12), 가변 감광기(16)를 제어하는 노광 제어 유닛(11)으로 지령을 송신한다.
이상과 같은 단계 210에 의해, 웨이퍼 W 상의 1개의 숏트에 대한 주사 노광이 행해진다.
다음에, 상기 단계 S 210에 있어서의 노광 조건의 설정에 대하여 설명한다. 실시예 4에서의 노광량 제어의 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제8-250402호공보에서 개시되어 있는 바와 같은, 엑시머 레이저 광원(212)으로부터의 펄스 레이저광의 에너지가 변동함에 의한 숏트 영역간(웨이퍼간)에서의 노광량의 격차를 저감시키기 위해서, 펄스광의 조사마다에 그것까지 조사된 적산 노광량을 계산하여 평균 적산 노광량 및 평균 펄스 에너지를 구하여, 이들 평균 적산 노광량 및 평균 펄스 에너지에 근거하여, 적산 노광량이 목표 적산 노광량으로 가까이 가도록 노광량을 조정하는 방법을 이용할 수 있다.
실시예 4에서는, 상기 방법에 있어서, 목표 적산 노광량에, 투과율의 변동분을 계수로서 승산하는 것이 상기 일본 특허 공개 평성 제8-250402호공보의 기술과 상이하다. 이하, 투과율의 변동분에 의한 계수의 구하는 방법에 대하여 설명한다. 또, 이 계수를 구할 때에는, 조도 불균일을 보정하는 동작도 아울러 생각할 필요가 있기 때문에, 이하에 있어서는, 조도 불균일의 보정 동작의 설명도 실행한다.
도 18은 조도 불균일을 보정하는 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 18의 (a)는 웨이퍼 W의 노광 영역 EA 상에 있어서의 조도 불균일의 상태를 도시한 도면, 도 18의 (b)는 이 조도 불균일을 보정하기 위해서 발생해야 할 조도 분포를 도시하는 도면, 도 18의 (c)∼도 18의 (e)는 도 18의 (b)의 조도 분포를 3개의 성분의 조도 분포로 분해하였을 때의 상태를 도시하는 도면, 도 18의 (f)는 조도 불균일을 보정한 후의 상태를 도시하는 도면이다. 도 18의 (a)∼도 18의 (f)에 있어서, 세로축은 광 강도를 나타내고, 가로축은 웨이퍼면상에 있어서의 매리디오널 방향에 따른 좌표를 나타내고 있다. 또, 가로축에 있어서의 원점은, 투영 광학계 PL의 광축의 위치이다.
우선, 웨이퍼 W의 노광 영역 EA에 있어서, 도 18의 (a)에 도시하는 바와 같은 조도 분포이라고 한다. 이 도 18의 (a)의 조도 분포를 플래이트한 것으로 하기 위해서, 콘덴서 렌즈계(226) 및 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)에 의해서 발생시켜야 되는 조도 분포는, 도 18의 (b)와 같은 역 특성으로 된다. 이 도 18의 (b)에 나타내는 역 특성의 조도 분포는, 도 18의 (c)에 나타내는 요철 성분의 조도 분포와, 도 18의 (d)에 나타내는 경사 성분의 조도 분포와, 도 18의 (e)에 나타내는 고차 성분의 조도 분포로 나누어 생각할 수 있다.
그래서, 콘덴서 렌즈계 구동 유닛중의 제어 서브 유닛(227A)은, 도 18의 (c)와 같은 조도 분포를 발생시키는 위치로 콘덴서 렌즈계(226)의 전군(226F)을 이동시키는 지령을 구동 서브 유닛(227B)으로 보내고, 도 18의 (d)와 같은 조도 분포를 발생시키는 위치로 콘덴서 렌즈계(226)의 후군(226R)을 이동시키는 지령을 구동 서브 유닛(227C)으로 보낸다. 또한, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)을 구동하는 구동 유닛(233)은, 도 18의 (e)와 같은 조도 분포를 발생시키는 평행 평면판의 두께(혹은 무굴절력의 부재의 두께)를 구하여, 그 두께의 평행 평면판을 광로내로 삽입(혹은 무굴절력의 부재의 두께를 조정)한다.
이상의 순서에 의해, 도 18의 (f)에 나타내는 조도 분포를 얻을 수 있지만, 이 조도 분포의 원점에 있어서의 강도(분포가 플래이트하기 때문에 노광 영역 EA 상에서의 평균의 광 강도에 대응함)를 보면, 인티그레이터 센서(225)로 빛을 분기하는 빔 분할기(226)로부터 투영 광학계 PL까지의 광학계의 투과율의 영향에 의해, 이 광학계의 투과율이 100%일 때에 비해서 K만큼 변화하고 있는 것을 알 수 있다.
후술하는 바와 같이, 이 변화량 k는 조사 이력(조명 광학계 및 투영 광학계를 통과하는 노광광의 이력)에 따라 변화하는 것이다. 그래서, 실시예 4에서는, 이 변화량 k의 분을 계수 δ로서 목표 적산 노광량으로 승산하여 수정값을 얻어, 수정된 목표 적산 노광량을 기초로 노광량 제어를 실행한다.
또한, 실시예 4에 있어서는, 주 제어 유닛(200)내의 메모리(210)에, 조사 이력과 조도 불균일 보정량 및 목표 적산 노광량의 수정을 위한 계수 δ와의 관계가 이력 테이블로서 기억되어 있다. 실시예 4에서는, 레티클 R의 종류마다 일의적으로 조명 조건을 정하고 있기 때문에, 이력 테이블로서는, 조사 시간에 대한 전군(226F)의 보정량 Δ26F, 후군(226R)의 보정량 Δ26R, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 보정량 Δ32 및 목표 적산 노광량의 수정을 위한 계수 δ가 기억되어 있는 조사 시간에 관한 테이블과, 조사 정지 시간에 대한 전군(226F)의 보정량 Δ26F, 후군(226R)의 보정량 Δ26R, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 보정량 Δ32 및 목표 적산 노광량의 수정을 위한 계수 δ가 기억되어 있는 조사 정지 시간에 관한 테이블을 이용한다. 이들 조사 시간에 관한 테이블과 조사 정지 시간에 관한 테이블을 도 19 및 도 20에 각각 도시한다. 또, 여기서 말하는 조사 시간이란, 조명 광학계 및 투영 광학계를 노광광이 통과하고 있는 시간을 가르키고, 조사 정지 시간이란, 조명 광학계 및 투영 광학계를 노광광이 통과하지 않고 있는 시간을 가리킨다. 이들 조사 시간 및 조사 정지 시간에 관한 테이블에는, 소정의 단위 시간마다의 보정량 및 계수가 기억되어 있다. 이 소정의 단위 시간의 간격은 주 제어 유닛(200)내에 마련된 계시부(計時部)에 의한 펄스 신호의 간격에 대응하고 있다. 상기의 보정량 Δ26F, Δ26R 및 Δ32는, 소정의 원점으로부터의 절대적인 변화량이 아니라, 1개전의 단위 시간에 있어서의 상태를 원점에 취하였을 때의 변화량이다. 여기서, 소정의 원점으로부터의 절대적인 변화량을 취하는 경우에는, 후술의 수정을 위한 계수의 정보량이 지나치게 불어날 우려가 있기 때문에, 바람직하지 못하다.
이 때, 조명 광학계 및 투영 광학계 PL을 통과하는 노광광의 에너지의 대소에 의해서, 전군(226F), 후군(226R) 및 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 각 보정량과 계수 δ를 변화시킬 필요가 있다. 실시예 4에서는 인티그레이터 센서(225)에 의해 검출되는 노광광의 강도(노광광의 에너지에 대응)에 대응시킨 형태로, 전군(226F)의 보정량, 후군(226R)의 보정량, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 보정량 및 계수 δ를 수정하기 위한 계수 ε, ζ, η, ι를 도 21에 도시하는 조사 에너지 수정 테이블에 기억해 놓는다.
또한, 웨이퍼 W 자체의 반사에 의해 투영 광학계 PL로부터의 노광광이 재차 투영 광학계 PL로 복귀되는 현상에 의해, 투영 광학계 PL 및 조명 광학계의 투과율이(웨이퍼의 반사율이 0일 때에 비해서) 향상하는 방향으로 변화한다. 이 때문에, 웨이퍼 W의 반사율에 의해서, 투과율 변동의 상태가 변하는 경우가 있다. 그래서, 실시예 4에서는 상기의 이력 테이블중 조사 시간에 관한 테이블에 기억되어 있는 각 보정량과 계수 δ를, 웨이퍼 W에서 반사된 후에 투영 광학계 PL 및 조명 광학계를 역진하는 빛의 광량에 따라 수정한다. 이 때문에, 반사율 센서(236)에 의해 검출되는 귀환광의 강도(웨이퍼 W에서의 반사율에 대응)에 대응시킨 형태로, 전군(226F)의 보정량, 후군(226R)의 보정량, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 보정량 및 계수 δ를 수정하기 위한 계수 ξ, ρ, τ, χ를 도 22에 나타내는 웨이퍼 반사율 수정 테이블에 기억해 놓는다.
또한, 메모리(210)에는 상술의 조사 시간 테이블, 조사 정지 시간 테이블, 조사 에너지 수정 테이블 및 웨이퍼 반사율 수정 테이블에 덧붙여, 제 1∼제 18 일시 기억부 M1∼M18이 마련되어 있다. 이들 일시 기억부 M1∼M18은 레지스터의 기능을 다하는 것이다.
상술의 조사 시간 테이블, 조사 정지 시간 테이블, 조사 에너지 수정 테이블 및 웨이퍼 반사율 수정 테이블을 이용한 조도 불균일 조정에 대하여, 도 23의 플로우차트를 참조하여 설명한다.
우선, 단계 S301에 있어서, 주 제어 유닛(200)은 메모리(210)내의 제 1 일시 기억부 M1에 카운트수 N으로서 0을 넣는다.
단계 S302에서는 주 제어 유닛(200)내의 계시부에 의한 펄스 신호에 따라 제 1 일시 기억부 M1의 카운트수 N에 1을 더한다.
다음 단계 S303에서는, 주 제어 유닛(200)은 인티그레이터 센서(225)로부터의 출력이 있는지 여부를 판단한다. 여기서, 출력이 있는 경우에는, 단계 S304로 이행하고, 출력이 없는 경우에는, 단계 S315로 이행한다.
우선, 인티그레이터 센서(225)로부터의 출력이 있는 경우에 대하여 설명한다.
단계 S304에서는 인티그레이터 센서(225)로부터 출력되는 광전 변환 출력의 값 S25를 제 2 일시 기억부 M2에 보관함과 동시에, 반사율 센서(236)로부터 출력되는 광전 변환 출력의 값 S36을 제 3 일시 기억부 M3에 보관한다.
단계 S305에서는 제 1 일시 기억부 M1에 보관되어 있는 카운트수 N의 값에 각각 대응하고 있는 계수 δ, 보정량 Δ26F, 보정량 Δ26R 및 보정량 Δ32를 조사 시간 테이블로부터 판독하여, 계수 δ를 제 4 일시 기억부 M4에, 보정량 Δ26F를 제 5 일시 기억부 M5에, 보정량 Δ26R을 제 6 일시 기억부 M6에, 보정량 Δ32를 제 7 일시 기억부 M7에 각각 보관한다.
단계 S306에서는 제 2 일시 기억부 M2에 보관되어 있는 출력 S25의 값에 각각 대응하고 있는 계수 δ를 수정하기 위한 계수 ε, 보정량 Δ26F를 수정하기 위한 계수 ζ, 보정량 Δ26R을 수정하기 위한 계수 η 및 보정량 Δ32를 수정하기 위한 계수 ι를 조사 에너지 수정 테이블로부터 판독하여, 계수 ε를 제 8 일시 기억부 M8에, 계수 ζ를 제 9 일시 기억부 M9에, 계수 η를 제 10 일시 기억부 M10에, 계수 ι를 제 11 일시 기억부 M11에 각각 보관한다.
단계 S307에서는 제 3 일시 기억부 M3에 보관되어 있는 출력 S36의 값에 각각 대응하고 있는 계수 δ를 수정하기 위한 계수 ξ, 보정량 Δ26F를 수정하기 위한 계수 ρ, 보정량 Δ26R을 수정하기 위한 계수 τ 및 보정량 Δ32를 수정하기 위한 계수 χ를 조사 에너지 수정 테이블로부터 판독하여, 계수 ξ를 제 12 일시 기억부 M12에, 계수 ρ를 제 13 일시 기억부 M13에, 계수 τ를 제 14 일시 기억부 M14에, 계수 χ를 제 15 일시 기억부 M15에 각각 보관한다.
단계 S308에서는 제 4 일시 기억부 M4에 보관되어 있는 계수 δ에, 제 8 일시 기억부 M8중의 계수 ε 및 제 12 일시 기억부 M12중의 계수 ξ를 승산하여 수정후 계수로 하여, 이 값을 제 4 일시 기억부 M4에 넣고, 이 수정후 계수를 노광량 제어 유닛(211)에 보낸다.
단계 S309에서는 제 5 일시 기억부 M5에 보관되어 있는 보정량 Δ26F에, 제 9 일시 기억부 M9에 보관되어 있는 계수 ζ와, 제 13 일시 기억부에 보관되어 있는 계수 ρ를 승산하여 수정후 보정량 Δ26Fc로 하여, 이 수정후 보정량 Δ26Fc를 제 5 일시 기억부 M5에 보관한다.
단계 S310에서는 제 6 일시 기억부 M6에 보관되어 있는 보정량 Δ26R에, 제 10 일시 기억부 M10에 보관되어 있는 계수 η와, 제 14 일시 기억부 M14에 보관되어 있는 계수 τ를 승산하여 수정후 보정량 26Rc로 하여,이 수정후 보정량 Δ26Rc를 제 6 일시 기억부 M6에 보관한다.
단계 S311에서는 제 7 일시 기억부 M7에 보관되어 있는 보정량 Δ32에, 제 11 일시 기억부 M11에 보관되어 있는 계수 ι와, 제 15 일시 기억부 M15에 보관되어 있는 계수 χ를 승산하여 수정후 보정량 Δ32c로 하여, 이 수정후 보정량을 제 7 일시 기억부 M7에 보관한다.
단계 S312에서는 제 16 일시 기억부 M16에, 제 5 일시 기억부 M5에 보관되어 있는 수정후 보정량 Δ26Fc의 값을 더한다. 즉, 이 제 16 일시 기억부 M16에는 적산된 수정후 보정량 ΣΔ26Fc가 보관된다.
단계 S313에서는 제 17 일시 기억부 M17에, 제 6 일시 기억부 M6에 보관되어 있는 수정후 보정량 Δ26Rc의 값을 더한다. 즉, 이 제 17 일시 기억부 M17에는 적산된 수정후 보정량 ΣΔ26Rc가 보관된다.
단계 S314에서는 제 18 일시 기억부 M18에, 제 7 일시 기억부 M7에 보관되어 있는 수정후 보정량 Δ32c의 값을 더한다. 즉, 이 제 18 일시 기억부 M18에는 적산된 수정후 보정량 Δ32c가 보관된다.
이 단계 S314의 후, 단계 S320으로 이행한다.
그런데, 이상의 단계 S304∼S314에서는 인티그레이터 센서(225)로부터의 출력이 있는 경우를 설명하였지만, 상술의 단계 S303에 있어서, 인티그레이터 센서(225)로부터의 출력이 없는 경우를 이하에 설명한다.
단계 S315에서는 제 1 일시 기억부 M1에 보관되어 있는 카운트수 N의 값에 각각 대응하고 있는 계수 δ, 보정량 Δ26F, 보정량 Δ26R 및 보정량 Δ32를 조사 정지 시간 테이블로부터 판독하여, 계수 δ를 제 4 일시 기억부 M4에, 보정량 Δ26F를 제 5 일시 기억부 M5에, 보정량 Δ26R을 제 6 일시 기억부 M6에, 보정량 Δ32를 제 7 일시 기억부 M7에 각각 보관한다.
단계 S316에서는 제 4 일시 기억부 M4에 보관되어 있는 계수 δ을 노광량 제어 유닛(11)에 보낸다.
단계 S317에서는 제 16 일시 기억부 M16에, 제 5 일시 기억부 M5에 보관되어 있는 보정량 Δ26F를 더한다. 즉, 이 제 16 일시 기억부 M16에는 적산된 보정량 ΣΔ26F가 보관된다.
단계 S318에서는 제 17 일시 기억부 M17에, 제 6 일시 기억부 M6에 보관되어 있는 보정량 Δ26R을 더한다. 즉, 이 제 17 일시 기억부 M17에는 적산된 보정량 ΣΔ26R이 보관된다.
단계 S319에서는 제 18 일시 기억부 M18에, 제 7 일시 기억부 M7에 보관되어 있는 보정량 Δ32를 더한다. 즉, 이 제 18 일시 기억부 M18에는 적산된 보정량 ΣΔ32가 보관된다.
이 단계 S319의 후, 단계 320으로 이행한다.
단계 S320에서는 제 16 일시 기억부 M16에 기억되어 있는 적산된 보정량 ΣΔ26F(ΣΔ26Fc)가, 미리 정해진 허용값을 초과하고 있는지를 판단한다. 여기서, 미리 정해진 허용값을 초과하지 않는 경우에는, 단계 S322로 이행하고, 초과하고 있는 경우에는, 다음 단계 S321로 이행한다. 또, 이 허용값은 웨이퍼 W 면상의 조도 분포의 균일로부터의 편차의 허용 범위에 대응하고 있어, 투영 노광 장치의 오퍼레이터에 의해 임의의 값으로 설정할 수 있다.
단계 S321에서는 제 16 일시 기억부 M16에 기억되어 있는 적산된 보정량 ΣΔ26F(ΣΔ26Fc)만큼 콘덴서 렌즈계(226)의 전군(226F)을 이동시키도록 콘덴서 렌즈계 구동 유닛(227)에 지령을 내려, 제 16 일시 기억부 M16내의 값을 0으로 리세트한다. 그 후, 다음 단계 S322로 이행한다.
단계 S322에서는 제 17 일시 기억부 M17에 기억되어 있는 적산된 보정량 ΣΔ26R(ΣΔ26Rc)이, 미리 정해진 허용값을 초과하고 있는지 여부를 판단한다. 여기서, 미리 정해진 허용값을 초과하지 않는 경우에는, 단계 S324로 이행하고, 초과하고 있는 경우에는, 다음 단계 S323으로 이행한다. 또, 이 허용값도 웨이퍼 W 면상의 조도 분포의 균일로부터의 편차의 허용 범위에 대응하고 있어, 투영 노광 장치의 오퍼레이터에 의해 임의의 값으로 설정할 수 있다.
단계 S323에서는 제 17 일시 기억부 M17에 기억되어 있는 적산된 보정량 ΣΔ26R(ΣΔ26Rc)만큼 콘덴서 렌즈계(226)의 후군(226R)을 이동시키도록 콘덴서 렌즈계 구동 유닛(227)으로 지령을 내려, 제 17 일시 기억부 M17내의 값을 0으로 리세트한다. 그 후, 다음 단계 S324로 이행한다.
단계 S324에서는 제 18 일시 기억부 M18에 기억되어 있는 적산된 보정량 ΣΔ32(ΣΔ32c)가, 미리 정해진 허용값을 초과하고 있는지를 판단한다. 여기서, 미리 정해진 허용값을 초과하지 않은 경우에는, 단계 S326으로 이행하고, 초과하고 있는 경우에는, 다음 단계 S325로 이행한다. 또, 이 허용값도 웨이퍼 W 면상의 조도 분포의 균일로부터의 편차의 허용 범위에 대응하고 있어, 투영 노광 장치의 오퍼레이터에 의해 임의의 값으로 설정할 수 있다.
단계 S325에서는 제 18 일시 기억부 M18에 기억되어 있는 적산된 보정량 ΣΔ32(ΣΔ32)분만큼, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)에 있어서의 평행 평판의 두께가 변화하도록 구동 유닛(233)으로 지령을 보낸다. 그 후, 제 18 일시 기억부 M18내의 값을 0으로 리세트하고, 다음 단계 S326로 이행한다.
단계 S326에서는 카운트수 N의 값이 소정의 값 K을 초과하는지 여부를 판단한다. 여기서, 소정의 값 K는 조사 시간 테이블 및 조사 정지 시간 테이블의 시간축에 대응하고 있는 값이다. 여기서, 카운트수 N이 소정의 값 K를 초과하지 않은 때에는, 단계 S302로 이행하고, 초과하고 있을 때에는 처리를 종료한다.
이상의 조도 불균일 조정의 시퀀스를 실행함으로써, 시간 경과 변화에 의한 투과율의 변동이 있을 때에도 웨이퍼면상에서의 조도 분포는 항상 균일하거나 혹은 소정의 조도 분포대로 유지되어, 웨이퍼의 숏트 영역내에서의 선폭 균일성이 향상하여 양호한 장치를 제조할 수 있다.
그런데, 이상에 나타낸 예에서는, 각 보정량 Δ26F, Δ26R, Δ32 및 계수 δ는 항상 동일한 시간 간격으로 이력 테이블에 기억되는 구성으로 하고 있지만, 이 간격(즉 카운트수 N을 카운트하는 간격)은, 항상 동일할 필요는 없다. 도 24는 노광 영역 EA 상의 임의의 일점에 있어서의 조도의 조사에 의한 시간 경과 변화를 도시하는 도면으로, 세로축에 조도, 가로축에 조사 시간을 취하고 있다. 이 도 24로부터도 분명한 바대로, 조사 개시후 즉시의 시점에서는 단위 시간당의 조도 변화가 크고, 임의의 소정 시간이 경과한 후에는, 단위 시간당의 조도 변화가 완만하게 된다. 따라서, 상기의 단계 S302에 있어서, 계시부로부터의 펄스 신호마다 N의 값에 1를 더하는 것은 아니고, 단위 시간당의 조도 변화(조도 분포 변화)가 완만한 경우에는, 계시부로부터의 펄스 신호가 소정의 수로 될 때에 N의 값에 1을 더하면 된다. 이 때, 단위 시간당의 조도 분포 변화에 따라 조사 시간 테이블 및 조사 정지 시간 테이블에 기억되는 각 보정량 Δ26F, Δ26R, Δ32 및 계수 δ의 시간 간격을 변경해 놓는 것은 말할 필요도 없다. 이 구성에 의해, 조사 시간 테이블 및 조사 정지 시간 테이블의 용량을 적게 할 수 있다.
또한, 상기의 예에서는, 이력 테이블을 이용하여, 단위 시간마다의 각 보정량 Δ26F, Δ26R, Δ32 및 계수 δ을 기억시키는 구성으로 하였지만, 그 대신에, 소정의 함수를 이용하여도 좋다. 이 경우, 노광 영역 EA에 있어서의 복수의 점에 있어서의 조사 시간에 대한 조도의 변동을 나타내는 함수 f(t)와, 노광 영역 EA에 있어서의 복수의 점에 있어서의 조사 정지 시간에 대한 조도의 변동을 나타내는 함수 g(t)를 이용한다. 이들 함수 f(t) 및 g(t)는 실험에 의한 결과로부터 예를 들어 최소 제곱법 등의 방법에 의해 얻을 수 있다.
이 때에는 노광 영역 EA의 복수의 점마다, 상기 함수 f(t) 및 g(t)를 이용하여, 그 시점에 있어서의 조도를 각각 산출하여 노광 영역 EA 상에서의 조도 분포를 얻어, 전술의 도 18의 (a)∼도 18의 (f)에 나타낸 방법을 이용하여 콘덴서 렌즈계의 전군(226F), 후군(226R) 및 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)을 이용하여 조도 불균일을 보정하면 된다. 이 때, 메모리(210)내에는, 노광 영역 EA 상의 조도 분포에 대응한 형태로 콘덴서 렌즈계의 전군(226F) 및 후군(226R)의 이동량, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 조정량을 기억시켜 놓으면 된다.
이와 같이, 소정의 함수를 이용하여도 조사 이력에 따른 조도 분포 변동을 보정할 수 있다.
또한, 상술의 예에서는 조사 에너지의 대소에 의해, 조사 시간 테이블의 값을 수정하는 구성으로 하였지만, 그 대신에, 조사 시간과 조사 에너지와의 곱을 취해, 이 곱의 값에 따라 각 보정량 Δ26F, Δ26R, Δ32 및 계수 δ를 테이블에 기억시켜 놓아도 된다.
또한, 조사 시간 테이블의 값을 조사 에너지의 대소, 웨이퍼 반사율의 대소에 의해 수정하는 구성 대신에, 소정의 조사 에너지 또한 소정의 웨이퍼 반사율하에서의 조사 시간 테이블을, 소정의 조사 에너지 및 소정의 웨이퍼 반사율의 조합의 분만큼 준비해 두는 구성이어도 무방하다.
실시예 4에 의한 투영 노광 장치는 투영 광학계 PL과 레티클 R·웨이퍼 W를 상대적으로 이동시키면서 노광을 실행하는 주사형의 투영 노광 장치이기 때문에, 레티클 R 상의 패턴의 밀도 분포에 의해서, 투영 광학계 PL을 통과하는 회절광의 상태가 주사에 따라 변화하는 경우가 있다. 따라서, 상술의 이력 테이블 혹은 함수 f(t), g(t)는 이 회절광의 변화에 의한 조도 분포 변동을도 고려하고 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상술의 예에서는, 레티클 R의 종류와 조명 조건이 일의적으로 결정되고 있지만, 레티클 R에 대하여 복수종의 조명 조건이 존재하는 경우에는, 조명 조건마다 복수의 조사 시간 테이블을 준비해 놓던지, 조명 조건에 따라 조사 시간 테이블의 보정값 및 계수를 수정하는 구성(조명 조건에 따른 수정 테이블을 준비해 놓음)으로 하여 놓으면 된다.
그런데, 상술한 바와 같이 실시예 1에 의한 조도 분포 변동의 보정 방법에 있어서는, 임의의 소정 시간 간격으로 실제의 조도 분포를 계측하여, 이력 테이블로부터의 보정량 혹은 함수 f(t), g(t)에 의해 산출되는 보정량을 수정하는 것이 바람직하다.
이 때의 순서를 이하에 간단히 설명한다. 우선, 주 제어 유닛(200)은 도 15에 도시한 수광부(254B)를 투영 광학계 PL에 의한 노광 영역 EA와 겹치도록 Y 스테이지(254)를 이동시키기 위해 웨이퍼 스테이지 제어 유닛(261)에 지령을 보냄과 동시에, 도 12에 도시한 레티클 스테이지(240)상의 개구부(240A)가 조명 영역 IA와 겹치도록 레티클 스테이지(240)를 이동시키기 위해서 레티클 스테이지 제어 유닛(249)에 지령을 보낸다. 이 다음, 주 제어 유닛(200)은 노광량 제어 유닛(211)에 지령을 보내어 엑시머 레이저 광원(212)으로부터 노광광을 사출시킨다. 이 때, 도 15의 검출부(254E)중의 광전 변환 소자(254E2)로부터의 출력이 실제의 조도 분포에 대응하는 것으로 된다. 주 제어 유닛(200)은 이 광전 변환 소자(254E2)로부터의 출력에 의한 실제의 조도 분포와, 이력 테이블 혹은 함수에 의해 추측되는 조도 분포를 비교하여, 추측한 조도 분포의 실제의 조도 분포로부터의 편차량을 구하여, 추측한 조도 분포를 보정한다. 이 때, 상술의 예에서는 조도 분포가 아니라, 콘덴서 렌즈계(226)의 전군(226F) 및 후군(226R) 및 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 보정량을 이용하여 처리를 행하고 있기 때문에, 실제로 계측한 조도 분포를 보정량으로 변환하고 나서 비교를 행하면 된다.
이러한 실제의 조도 분포 계측의 타이밍으로서는, 전술의 도 17의 플로우차트에 있어서의 단계 S201의 레티클 로딩시, 단계 S204의 레티클 얼라이먼트 및 베이스 라인 계측의 직전 또는 직후, 단계 S205의 웨이퍼 로딩시, 단계 S212의 웨이퍼 언로딩시에 실행할 수 있다. 여기서, 레티클 얼라이먼트 및 베이스 라인 계측의 직전에 조도 분포를 측정하면, 레티클 스테이지(240)의 개구부(240A)를 조명 영역 IA와 일치시키기 위한 이동에 의한 오차가 발생하지 않기 때문에, 직후에 실행하는 것보다도 바람직하다. 또한, 웨이퍼 로딩시 혹은 웨이퍼 언로딩시에 조도 분포를 측정하는 경우에는, Y 스테이지(254)가 웨이퍼 로딩 위치에 이동하였을 때에 투영 광학계 PL의 노광 영역과 수광부(254B)가 중첩하도록 수광부(254B)의 위치를 설정하면 된다.
또한, 장기간에 걸쳐 투영 노광 장치가 정지하고 있는 경우에 있어서의 동작 개시시나 조명 조건 전환의 직후에 있어서는, 실제의 조도 분포 계측의 간격을 짧게 설정하는 것이 바람직하다.
그런데, 도 15에 도시한 바대로, 실시예 4에서는 노광 영역 EA 내의 복수의 개소에 있어서 조도를 동시에 계측하는 구성으로 하고 있지만, 예를 들어 도 25의 (a)에 도시하는 바와 같이 1개의 개구(254B1)를 갖는 수광부(254B)를 이용하여, 수광부(254B)를 XY 방향으로 이동시키면서 계측을 반복하고, 조도 분포를 얻는 구성으로 하여도 무방하다. 이 경우, 검출부(254E)에서는 송광부(254C)의 상을 광전 변환 소자(254E2)상에 형성할만한 것이 아니고, 예를 들어 도 25의 (b)에 도시하는 바와 같이 송광부(254C)로부터의 빛이 거의 코리메트될 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 광전 변환 소자(254E2)의 동일한 위치를 이용하는 것으로 되기 때문에, 이 광전 변환 소자(254B) 자체의 감도 불균일의 영향을 거의 무시할 수 있는 이점이 있다.
또한, 도 15에서는 주사 방향에서의 조도 불균일이 주사 노광시에 취소되는 효과를 고려하여, 주사 직교 방향만의 조도 분포를 계측하는 구성으로 하였지만, 주사 방향에 있어서의 조도 불균일의 영향이 큰다고고 판단될 때에는, 예를 들어 도 25의 (c)에 도시하는 바와 같이 매트릭스 형상으로 배치된 개구부(254B1∼254B21)를 이용하여, 주사 방향에 관해서도 조도 분포를 측정하면 된다.
또한, 도 15 또한 도 25에 도시한 바와 같이 복수의 핀홀(개구부)(254B1∼254B5, 254B1∼254B21)을 이용하여 복수의 개소에서 동시에 조도를 계측하는 구성으로 하는 경우에는, 복수의 개구부중 특정한 1개(예컨대, 핀홀(254B1))만을 이용하여, 수광부(54B)를 XY 방향으로 이동시키면서 계측을 반복하여 조도 분포를 얻어, 그 조도 분포와, 복수개소에서의 동시 계측에 의한 조도 분포를 비교함으로써, 광전 변환 소자 자체의 감도 불균일의 영향을 보정할 수 있다.
또, 상술에서는 설명을 생략하였지만, 반사율 센서(236)에 의한 출력을, 예를 들어, 일본 특허 공개 평성 제62-183522호(미국 특허 제4,780,747호)공보에 개시되어 있는 바와 같은 투영 광학계 PL의 투영 배율 β의 조정에 이용하여도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
또한, 이력 테이블 또는 함수를 이용하지 않고서, 실제의 조도 분포 계측만을 실행하여, 그 결과에 근거하여 노광 영역상의 조도 불균일을 조정하여도 좋다. 이 때에는, 전술한 바와 같이, 도 17의 플로우차트에 있어서의 단계 S204의 레티클 얼라이먼트 및 베이스 라인 계측의 직전 또는 직후, 단계 S205의 웨이퍼 로딩시, 단계 S212의 웨이퍼 언로딩시에 실행하면 된다.
또한, 상술한 바와 같은 개구부(240A)를 이용하지 않고서, 레티클 R을 탑재한 채로 실제의 조도 분포 계측을 실행하는 경우에는, 그 레티클 R을 통과한 빛에 의한 이상적인 조도 분포에 관한 정보를 메모리(210)내에 기억시켜 놓아, 이 이상적인 조도 분포와 레티클 R을 거쳐 계측된 조도 분포를 비교하면 된다.
다음에, 스텝·앤드·리피트형의 투영 노광 장치에 적용한 예를 설명한다.
도 26은 실시예 5에 의한 스텝·앤드·리피트형의 투영 노광 장치를 개략적으로 도시하는 도면으로서, 도 10에 나타내고 실시예와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 26의 투영 노광 장치에 있어서, 도 10의 투영 노광 장치와 크게 상이한 구성은, 레티클 블라인드 유닛(228) 대신에 레티클 블라인드 유닛(237)을 마련한 점, 고차 조도 불균일 조정 유닛(232) 대신에 제 2 플라이 아이 렌즈(221)의 입사면측에 조도 분포 보정 유닛(238)을 배치한 점, 레티클 스테이지의 구성, Y 스테이지(254)상의 수광부의 구성 및 면 위치 검출 유닛(274) 대신에 면 위치 검출 유닛(275)을 마련한 점이다.
우선, 레티클 스테이지의 구성에 대하여 도 27을 참조하여 설명한다. 도 27에 있어서, 레티클 R은 레티클 스테이지(280)상에 흡착 고정되어 있고, 이 레티클 스테이지(280)는 레티클 지지대(281)상에 도시하지 않은 베어링을 거쳐 탑재되어 있고, XY 평면내의 모든 방향(X 방향, Y 방향 및 회전 방향(θ 방향))으로 이동 가능하다. 도 27 중, (282A, 283A)는 이동경, (286, 287)은 Y축용 레이저 간섭계, (282B, 283B)는 고정경, (284A)는 이동경, (288)은 X축용 레이저, (285B)는 고정경이다.
여기서, X 방향 및 Y 방향의 위치는, 상시 0.001μm 정도의 분해능으로 계측되어, 이 계측값은 레티클 스테이지 제어 유닛(289)에 공급된다.
또한, X-Y 스테이지의 구성은 도 28에 도시하는 바와 같이, 기본적으로는 실시예 4와 마찬가지이지만, Y 스테이지(254)상에 마련되는 기준 마크판(254A)의 구성 및 수광부(254B)의 구성이 상이하다. 여기서, 스텝·앤드·리피트형의 투영 노광 장치에 있어서의 기준 마크판의 구성은, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제4-324923호(미국 특허 제5,243,195호)공보나 일본 특허 공개 평성 제6-97031호공보 등에 개시되어 있고, 실시예 5에서는 해당 일본 특허 공개 평성 제4-324923호(미국 특허 제5,243,195호)공보나 일본 특허 공개 평성 제6-97031호공보의 기술을 그대로 혹은 약간 변형하여 이용할 수 있기 때문에 설명을 생략한다.
Y 스테이지(254)상의 수광부(254B)의 구성의 일례를 도 29에 도시한다. 실시예 5에서는 실시예 4와는 상이하게, 노광 영역 EA가 거의 정방형에 가까운 형상으로 되어 있고, 그 위에 일괄 노광하기 때문에, 노광 영역 EA의 거의 전면에 걸쳐 조도 측정점을 배치하고 있다. 도 29의(a)는 복수의 개구부(254B1)를 매트릭스 형상으로 배치한 예이고, 도 29의 (b)는 복수의 개구부(254B1)를 동심원 형상으로 배치한 예이다. 실시예 4와 마찬가지로, 이들 복수의 개구부(254B1)에는 각각 광 화이버가 접속되어 있고, 복수의 개구부(254B1)의 빛이 송광부(254C)로 유도되도록 구성되어 있다.
다음에, 조도 분포 보정 유닛(238)에 대하여 설명한다. 이 조도 분포 보정 유닛(238)은 선택적으로 제 2 플라이 아이 렌즈의 입사측의 광로에 배치되는 복수의 조도 분포 조정 부재로 구성되어 있다. 이들 조도 분포 조정 부재중의 하나를 예를 들어, 도 30의 (a) 및 도 30의 (b)에 조도 분포 조정 부재(238A)로서 나타낸다. 여기서, 도 30의 (a)는 조도 분포 조정 부재(238A)측으로부터 플라이 아이 렌즈(221)를 보았을 때의 평면도이고, 도 30의 (b)는 측면도이다. 이와 같이, 조도 분포 조정 부재(238A)는 제 2 플라이 아이 렌즈(221)를 구성하는 복수의 렌즈 소자(221A∼221U) 각각에 입사하는 광속의 강도 분포를 변화시키기 위해 소정의 투과율 분포를 갖는 광량 감쇠부(238A1∼238A5)를 평행 평면판에 마련한 것으로 구성된다. 또, 이러한 조도 분포 조정 부재(238A)에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제7-130600호공보에 개시되어 있다.
실시예 5에서는, 상술의 조도 분포 조정 부재(238A)에 덧붙여, 이 조도 분포 조정 부재와는 상이한 투과율 특성을 갖고 있는 복수의 조도 분포 조정 부재가 준비되어 있고, 조도 분포 보정 유닛(238)에는 이들 복수의 조도 분포 조정 부재가 예를 들어 터릿 형상으로 마련되어 있다. 그리고, 구동 유닛(239)은 주 제어 유닛(200)으로부터의 지령에 따라서, 조도 분포 보정 유닛(238)중 복수의 조도 분포 조정 부재중의 1개를 광로내에 선택적으로 위치시키도록 조도 분포 보정 유닛(238)을 구동한다. 이에 의해, 레티클 R 상 혹은 웨이퍼 W 상에서의 조도 분포를 선택적으로 변경할 수 있다. 여기서, 실시예 2에 있어서도, 요철 성분의 조도 분포와 경사 성분의 조도 분포는, 콘덴서 렌즈계(226)중의 전군(226F) 및 후군(226R)을 이동시킴으로써 조정하기 때문에, 복수의 조도 분포 조정 부재는, 이 콘덴서 렌즈계(226)로서는 보정할 수 없는 조도 불균일을 보정한다.
또, 실시예 4에서는, 메모리(210)내의 이력 테이블중에 고차 조도 불균일 조정 유닛(232)의 보정량이 기억되어 있지만, 그 대신에 실시예 5에서는, 광로에 삽입해야 할 조도 분포 조정 부재의 종류에 관한 정보를 기억시키면 된다. 이 때, 실시예 4와는 상이하게, 보정량에 계수를 승산하여 수정하는 동작을 행할 수 없게 되기 때문에, 조도 분포 조정 부재에 관해서는, 소정의 조사 에너지 또한 소정의 웨이퍼 반사율하에서의 조사 시간 테이블을, 소정의 조사 에너지 및 소정의 웨이퍼 반사율의 조합의 분만큼 준비해 두는 것이 바람직하다.
다음에 보정 동작에 관하여 간단히 설명하면, 우선, 주 제어 유닛(200)은 요철 성분의 조도 분포와 경사 성분의 조도 분포의 보정을 전술의 실시예 4와 마찬가지로 실행한다. 그리고, 주 제어 유닛(200)은 레티클 R의 종류, 조명 조건, 인티그레이터 센서(225)로부터의 출력 및 반사율 센서(236)로부터의 출력에 따라서, 메모리(210)내의 이력 테이블로부터 조도 분포 조정 부재의 종류에 관한 정보를 판독하여, 구동 유닛(238)으로 송신한다. 구동 유닛(238)은 주 제어 유닛(200)으로부터의 정보에 따라서, 대응한 조도 분포 조정 부재를 광로중에 삽입한다. 이 동작에 의해 웨이퍼 W의 노광 영역 EA 상에서의 조도 분포를 균일하게 할 수 있다.
그런데, 전체의 노광 시퀀스는 도 17에 나타낸 실시예 4의 것과 거의 마찬가지이지만, 단계 S204∼S208에 대해서는, 일본 특허 공개 평성 제4-324923호공보 혹은 일본 특허 공개 평성 제6-97031호공보에 개시되어 있는 방법에 준하여 실행한다. 또한, 단계 S210의 주사 노광에 관해서는, 일괄 노광을 행하는 점이 실시예 4의 것과는 상이하다.
또한, 노광량 제어에 대해서는, 실시예 4에서는, 일본 특허 공개 평성 제8-250402호공보에 개시된 기술을 변형하여 이용하였지만, 실시예 2에서는 일본 특허 공개 평성 제2-135723호(미국 특허 제5,191,374호)공보에 개시되는 노광량 제어 방법에 있어서, 목표로 하는 노광량에 투과율의 변동분을 계수로서 승산하는 방법을 이용한다. 이 투과율의 변동분을 계수로서 승산하는 방법에 대해서는, 실제의 계수가 상이할 뿐이고, 실시예 4의 것과 마찬가지이기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.
도 26에도 취해, 실시예 5에서는 레티클 블라인드의 구성이 실시예 4의 것과는 상이하고 있다. 실시예 5의 레티클 블라인드(237)는 콘덴서 렌즈계(226)와 릴레이 광학계(230) 사이의 레티클 R의 패턴 형성면과 공역인 위치에 배치되는 점은 상술의 실시예 4와 마찬가지이지만, 실시예 4에 있어서의 가동 블라인드(228A) 및 고정 블라인드(228B) 대신에, 조명 영역을 규정하기 위한 4개의 가동인 에지를 갖고 있는 점이 상이하다. 이러한 레티클 블라인드의 구성에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제2-116115호공보에 개시되어 있다.
또한, 실시예 4에서는 면 위치 검출 유닛(274)으로서 일본 특허 평성 제6-260391호공보나 일본 특허 공개 평성 제6-283403호공보에 개시되어 있는 것을 이용하였지만, 실시예 5의 면 위치 검출 유닛(275)에서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평성 제5-275313호(미국 특허 제5,502,311호)공보나 일본 특허 공개 평성 제7-142324호(미국 특허 제5,602,359호)공보에 개시되어 있는 것을 이용할 수 있다.
그런데, 실시예 4에서는 소정의 시간 간격으로 실제의 조도 분포를 계측하여, 이력 테이블 혹은 함수 f(t), g(t)에 의해 산출되는 보정량을 수정할 때에, 레티클 스테이지(240)상의 개구부와 조명 영역 IA를 중첩하도록 하였지만, 실시예 5에서는 레티클 스테이지(280)상으로부터 레티클 R을 빼낸 상태에서 실제의 조도 분포를 계측하던지, 레티클 R을 탑재한 채로 실제의 조도 분포를 계측하여, 메모리(210)내의 레티클 R을 거친 빛에 의한 이상적인 조도 분포에 관한 정보와 비교하는 방법을 이용하면 된다.
또, 이 실시예 5에 있어서도, 복수의 개구부(254B1)(복수의 계측점) 대신에 1개의 개구부를 수광부(254B)에 마련하여, 수광부(254B)를 XY 방향으로 이동시키면서 계측을 반복하는 구성이어도 좋다. 또한, 복수의 개구부(254B1)중의 특정한 1개에 의한 조도 분포의 계측 결과를 이용하여, 복수의 개구부(254B1)에 의한 동시 계측 결과를 교정하여도 된다.
또, 상술의 실시예 1 내지 5에 나타내어지는 각 요소를 전기적, 기계적 또는 광학적으로 연결함으로써, 본 발명에 관한 투영 노광 장치가 조립된다.

Claims (61)

  1. 마스크상의 패턴을 조명하여 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하여 노광할 때에, 상기 기판상에서의 노광량을 제어하는 노광량 제어 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계를 통과하는 광량의 감쇠율 변화에 근거하여, 상기 기판에서의 노광량을 계산하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  2. 마스크상의 패턴을 조명하여 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하여 노광할 때에, 마스크상의 패턴을 상기 기판상에서의 노광량을 제어하는 노광량 제어 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계에서의 입사 광량에 대한 투과율의 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 노광량을 소정의 노광량과 비교하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크를 조명하는 조명광은 250nm 이하의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 투영 광학계에 입사하는 입사 광량에 대한 투과율의 변화를 계측하는 단계와 상기 투과율 변화를 기억하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  6. 마스크를 펄스광에 의해 조명함과 동시에, 상기 마스크와 기판을 동기시켜 주사하고, 상기 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 상기 기판상에 투영하여 노광할 때에, 상기 기판상에서의 노광량을 제어하는 노광량 제어 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계를 통과하는 광량의 감쇠율 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  7. 마스크를 펄스광에 의해 조명함과 동시에, 상기 마스크와 기판을 동기시켜 주사하고, 상기 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 상기 기판상에 투영하여 노광할 때에, 상기 기판상에서의 노광량을 제어하는 노광량 제어 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계에 입사하는 입사 광량에 대한 투과율의 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크 및 상기 기판의 상대 주사 속도와, 상기 펄스광의 발광 타이밍과, 상기 펄스광의 강도와, 상기 펄스광의 상기 주사 방향의 크기 중 적어도 하나를 변화시켜, 상기 기판상의 노광량을 제어하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 노광량 제어 방법.
  9. 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 노광 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계를 통과하는 광량의 감쇠율 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계와 상기 노광량을 적산하여, 상기 적산 노광량이 소정의 노광량으로 되면 상기 노광을 종료하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  10. 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 노광 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계의 투과율의 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계와,
    상기 노광량을 적산하여, 상기 적산 노광량이 소정의 노광량으로 되면 상기 노광을 종료하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  11. 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영 노광하기 위한 노광량을 제어하는 노광량 제어 장치에 있어서,
    상기 투영 광학계의 광량의 감쇠율 변화를 기억하는 기억부와,
    상기 기억된 감쇠율 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 산출하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광량 제어 장치.
  12. 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영 노광하기 위한 노광량을 제어하는 노광량 제어 장치에 있어서,
    상기 투영 광학계의 투과율 변화를 기억하는 기억부와,
    상기 기억된 투과율 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 산출하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광량 제어 장치.
  13. 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 투영 광학계를 통과하는 광량의 감쇠율 변화를 기억하는 기억부와,
    상기 투영 광학계에 입사한 입사 광량을 계측하는 장치와,
    상기 기억된 감쇠율 변화와 상기 계측된 입사 광량과 따라서, 상기 기판상에서의 노광량을 산출하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  14. 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 투영 광학계의 투과율 변화를 기억하는 기억부와,
    상기 투영 광학계에 입사한 입사 광량을 계측하는 장치와,
    상기 기억된 투과율 변화와 상기 계측된 입사 광량과 따라서, 상기 기판상에서의 노광량을 산출하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  15. 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 노광 방법에 있어서,
    상기 노광전에, 상기 투영 광학계에 조명광을 입사하는 단계와,
    상기 조명광이 입사한 후의 상기 투영 광학계의 감쇠율에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  16. 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 노광 방법에 있어서,
    상기 노광전에, 상기 투영 광학계에 조명광을 입사하는 단계와,
    상기 조명광이 입사한 후의 상기 투영 광학계의 투과율에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 감쇠율이 소정의 값으로 되도록, 상기 노광전에, 상기 투영 광학계에 조명광을 입사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 투과율이 소정의 값으로 되도록, 상기 노광전에, 상기 투영 광학계에 조명광을 입사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  19. 250nm 이하의 파장의 빛으로 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 노광 방법에 있어서,
    소정의 타이밍마다 상기 투영 광학계의 감쇠율을 계측하는 단계와,
    상기 계측된 감쇠율에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  20. 250nm 이하의 파장의 빛으로 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 노광 방법에 있어서,
    소정의 타이밍마다 상기 투영 광학계의 투과율을 계측하는 단계와,
    상기 계측된 투과율에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 계산하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  21. 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하여 회로 소자를 제조하는 소자 제조 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계의 감쇠율의 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 소자 제조 방법.
  22. 마스크상의 패턴을 조명하여, 상기 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하여 회로 소자를 제조하는 소자 제조 방법에 있어서,
    상기 투영 광학계의 투과율의 변화에 근거하여, 상기 기판상에서의 노광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 소자 제조 방법.
  23. 자외 영역의 노광광으로 조명 광학계를 거쳐 마스크를 조명하여, 상기 마스크상의 장치 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 공정을 포함하는 장치 제조 방법에 있어서,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 중 적어도 한쪽으로부터의 광량의 감쇠율이 변동하고 있는지 여부를 판단하는 제 1 공정과,
    상기 제 1 공정에서 상기 감쇠율이 변동하고 있다라고 판단될 때에, 상기 노광광을 소정의 시간에 걸쳐 적어도 상기 투영 광학계에 조사하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정의 후, 상기 장치 패턴을 기판상에 투영하는 제 3 공정
    을 포함하는 것 특징으로 하는 장치제조 방법.
  24. 자외 영역의 노광광으로 조명 광학계를 거쳐 마스크를 조명하여, 상기 마스크상의 장치 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판상에 투영하는 공정을 포함하는 장치 제조 방법에 있어서,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계의 투과율이 변동하고 있는지 여부를 판단하는 제 1 공정과,
    상기 제 1 공정에서 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단될 때에, 상기 노광광을 소정의 시간에 걸쳐 상기 투영 광학계에 조사하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정의 후, 상기 장치 패턴을 기판상에 투영하는 제 3 공정
    을 포함하는 것 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 마스크에 대한 조명 조건을 변경하였을 때에 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 마스크를 상이한 종류의 마스크로 교환하였을 때에 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 투영 광학계 및 상기 조명 광학계를 상기 노광광이 통과하지 않은 시간이 소정 시간을 초과하였을 때에, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 주위의 분위기 상태를 제어하는 공기 조절 장치가 정지한 시간이 소정 시간을 초과하였을 때에, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 중 적어도 한쪽 주위의 분위기 상태가 변화하였을 때에, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 중 적어도 한쪽의 오염을 검출하는 장치의 출력 결과에 따라서, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  31. 제 24 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단될 때에는, 오류 표시를 실행하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  32. 제 24 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 공정에서는 상기 투과율 변동의 요인에 따라서, 상기 노광광의 조사 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 장치 제조 방법.
  33. 자외 영역의 노광광을 공급하는 조명 광학계에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 장치 패턴을 기판상에 투영하는 실노광을 행하는 투영 노광 장치에 있어서,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계로부터의 광량의 감쇠율이 변동하고 있는지 여부를 판단하고, 또한 상기 감쇠량이 변동하고 있다라고 판단하였을 때에, 상기 실노광에 얼마 전에 상기 노광광을 소정의 시간에 걸쳐 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계에 조사하도록 상기 조명계를 제어하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  34. 자외 영역의 노광광을 공급하는 조명 광학계에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 장치 패턴을 기판상에 투영하는 실노광을 실행하는 투영 노광 장치에 있어서,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계의 투과율이 변동하고 있는지 여부를 판단하고, 또한 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하였을 때에, 상기 실노광 얼마 전에 상기 노광광을 소정의 시간에 걸쳐 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계에 조사하도록 상기 조명계를 제어하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 마스크에 대한 조명 조건의 상태를 검지하기 위한 장치를 더 갖되,
    상기 제어 장치는 상기 검지하기 위한 장치로부터의 출력에 근거하여, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 마스크의 종류를 검지하기 위한 장치를 더 갖되,
    상기 제어 장치는 상기 검지하기 위한 장치로부터의 출력에 근거하여, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 노광광이 상기 투영 광학계 및 상기 조명 광학계를 통과하지 않은 시간을 계시하기 위한 계시(計時) 장치를 더 갖되,
    상기 제어 장치는 상기 계시 장치로부터의 출력에 근거하여, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  38. 제 34 항에 있어서,
    상기 투영 노광 장치중의 분위기 상태를 제어하는 공기 조절 장치를 더 갖되,
    상기 제어 장치는 상기 공기 조절 장치의 운전 및 정지에 관한 정보에 근거하여, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 중 적어도 한쪽 주위의 분위기를 외부의 분위기와 분리하기 위한 커버를 갖되,
    상기 제어 장치는 상기 커버의 개폐에 관한 정보에 근거하여, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 중 적어도 한쪽의 오염을 검출하는 오염 검출 장치를 더 갖되,
    상기 제어 장치는 상기 오염 검출 장치의 출력에 따라서, 상기 투과율이 변동하고 있다라고 판단하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  41. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 투과율 변동의 요인에 따라서, 상기 노광광의 조사 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  42. 제 33 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항의 투영 노광 장치를 이용하여, 마스크상의 장치 패턴을 기판상에 전사하는 투영 노광 방법.
  43. 자외 영역의 파장의 노광광을 조명 광학계를 거쳐 마스크상의 패턴으로 유도하여, 마스크상의 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 노광 장치에 있어서,
    노광광이 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 상기 노광 광량의 감쇠율 변동에 관한 정보를 기억하는 기억 장치를 포함하고,
    상기 기억 장치로부터의 정보에 근거하여 상기 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  44. 자외 영역 파장의 노광광을 조명 광학계를 거쳐 마스크상의 패턴으로 유도하여, 마스크상의 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 노광 장치에 있어서,
    노광광이 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 투과율 분포의 변동에 관한 정보를 기억하는 기억 장치를 포함하고,
    상기 기억 장치로부터의 정보에 근거하여 상기 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  45. 자외 영역의 파장의 노광광을 생성하는 광원과, 상기 광원으로부터의 노광광을 마스크상의 패턴으로 유도하는 조명 광학계와, 상기 마스크상의 패턴의 상을 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 광학계를 포함하는 투영 노광 장치에 있어서,
    상기 광원으로부터의 노광광이 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 투과율 분포의 변동에 관한 정보가 기억되는 기억 장치와,
    상기 노광 영역내의 조도 분포를 조정하기 위한 조도 분포 조정 장치와,
    상기 기억 장치로부터의 정보에 근거하여 상기 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 상기 조도 분포 조정 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 조도 분포 조정 장치는 광축에 따라 이동 가능한 렌즈 소자와 광축상의 일점을 중심으로 하여 회전 가능한 렌즈 소자 중 적어도 한쪽을 갖는, 상기 조명 광학계에 배치된 콘덴서 렌즈계와, 상기 콘덴서 렌즈계를 구동 제어하는 콘덴서 렌즈계 구동 유닛을 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 노광 영역내의 조도 분포를 계측하는 계측 장치를 더 포함하되,
    상기 제어 장치는 상기 계측 장치로부터의 정보에 근거하여, 상기 기억 장치로부터의 정보를 적어도 일부를 수정하고, 상기 수정된 정보에 근거하여 상기 조도 분포 조정 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  48. 제 45 항에 있어서,
    상기 계측 장치는 상기 노광 영역내에 배치된 핀홀을 갖는 부재와, 상기 핀홀을 거쳐 수광된 빛을 유도하는, 노광광에 대하여 광 투과성을 갖는 광 화이버와, 상기 광 화이버로부터의 빛을 검지하여 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  49. 제 47 항에 있어서,
    상기 계측 장치로부터의 정보에 근거하는 수정은 단위 시간당 소정의 회수가 실행되고, 상기 소정의 회수는 상기 기억 장치내에 기억되는 상기 투과율 분포의 단위 시간당의 변동량의 다소에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  50. 제 45 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기억 장치중의 상기 투과율 분포의 변동 정보는 상기 노광광이 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과하고 있는 시간, 상기 마스크로의 조명 조건, 상기 마스크의 종류, 상기 투영 광학계의 광학 특성 및 상기 기판으로 반사되어 상기 투영 광학계로 복귀되는 광량 중 적어도 1개와 관련되게 만들어져 기억되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  51. 자외 영역의 파장의 노광광을 조명 광학계를 거쳐 마스크상의 패턴으로 유도하고, 상기 마스크상의 패턴의 상을 투영 광학계를 거쳐 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 노광 장치에 있어서,
    상기 마스크를 거친 노광광에 의한 상기 노광 영역내의 조도 분포를 계측하는 계측 장치와,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계가 소정의 초기 상태인 경우의 상기 마스크를 거친 노광광에 의한 상기 노광 영역내에서의 조도 분포에 관한 정보가 기억되는 기억 장치와,
    상기 노광 영역내의 조도 분포를 조정하기 위한 조도 분포 조정 장치와,
    상기 계측 장치에 의한 계측 결과와 상기 기억 장치중의 상기 정보에 따라서, 상기 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 상기 조도 분포 조정 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 기억 장치내의 상기 조도 분포에 관한 정보는, 상기 마스크의 투과율 분포가 균일한 상태에 있어서의 상기 노광 영역내에서의 조도 분포에 관한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  53. 자외 영역의 파장의 노광광을 조명 광학계를 이용하여 마스크상의 패턴으로 유도하고, 투영 광학계를 이용하여 상기 마스크상의 패턴의 상을 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 노광 방법에 있어서,
    노광광이 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 노광 광량의 감쇠율 변동에 관한 정보에 근거하여, 상기 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 상기 노광 영역내의 조도 분포를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
  54. 자외 영역의 파장의 노광광을 조명 광학계를 이용하여 마스크상의 패턴으로 유도하고, 투영 광학계를 이용하여 상기 마스크상의 패턴의 상을 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 노광 방법에 있어서,
    상기 광원으로부터의 노광광이 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 투과율 분포의 변동에 관한 정보에 근거하여, 상기 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 상기 노광 영역내의 조도 분포를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 노광 영역내의 조도 분포를 계측하는 조도 분포 계측 공정과,
    상기 조도 분포 계측 공정에서 계측된 조도 분포에 관한 정보에 근거하여, 상기 투과율 분포의 변동에 관한 정보 중 적어도 일부를 수정하는 수정 공정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 수정(修正) 공정은 단위 시간당 소정의 회수가 실행되고,
    상기 소정의 회수는 상기 투과율 분포의 단위 시간당의 변동량의 다소에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 제 8 항 기재의 투영 노광 방법.
  57. 자외 영역의 파장의 노광광을 조명 광학계를 이용하여 마스크상의 패턴으로 유도하고, 투영 광학계를 이용하여 상기 마스크상의 패턴의 상을 기판상의 소정의 노광 영역내에 형성하는 투영 노광 방법에 있어서,
    상기 마스크를 거친 노광광에 의한 상기 노광 영역내의 조도 분포를 계측하는 계측 공정과,
    상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계가 소정의 초기 상태인 경우의 상기 마스크를 거친 노광광에 의한 상기 노광 영역내에서의 조도 분포에 관한 정보를 기억하는 기억 공정과,
    상기 계측 공정에 의한 계측된 조도 분포에 관한 정보와, 상기 기억 공정에서 기억된 정보에 따라서, 상기 노광 영역내의 조도 분포를 일정하게 유지하도록 상기 노광 영역내의 조도 분포를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 기억 공정에서는, 상기 마스크의 투과율 분포가 균일한 상태에 있어서의 상기 노광 영역내에서의 조도 분포에 관한 정보를 기억하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
  59. 자외 영역의 파장의 노광광을, 조명 광학계를 거쳐 펄스 형상으로 마스크에 조사함과 동시에, 마스크와 기판을 동기시켜 주사하고, 마스크의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판에 투영하여 주사 노광하는 투영 노광 방법에 있어서,
    주사 노광중에 펄스 형상의 노광광으로 마스크를 조사할때마다 그때까지 조사된 적산 노광량을 산출하여 평균 적산 노광량 및 평균 펄스 에너지를 구하여, 이들 평균 적산 노광량 및 평균 펄스 에너지에 근거하여, 상기 적산 노광량이 목표 적산 노광량에 가까워지도록 노광량을 제어하여 주사 노광을 실행할 때, 노광광이 적어도 상기 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 투과율 분포의 변동을 고려하여, 상기 목표 적산 노광량을 수정하도록 한 것을 특징으로 하는 주사 노광 방법.
  60. 자외 영역의 파장의 노광광을, 조명 광학계를 거쳐 펄스 형상으로 마스크에 조사함과 동시에, 마스크와 기판을 동기시켜 주사하고, 마스크의 패턴을 투영 광학계를 거쳐 기판에 투영하여 주사 노광하는 투영 노광 장치에 있어서,
    노광광이 상기 조명 광학계 및 투영 광학계를 통과함으로써 발생하는 투과율 분포의 변동에 관한 정보를 기억하는 기억 장치를 포함하고,
    주사 노광중에 펄스 형상의 노광광으로 마스크를 조명할때마다 그때까지 조사된 적산 노광량을 산출하여 평균 적산 노광량 및 평균 펄스 에너지를 구하여, 이들 평균 적산 노광량 및 평균 펄스 에너지에 근거하여, 적산 노광량이 목표 적산 노광량에 가까워지도록 노광량을 제어하여 주사 노광할 때, 목표 적산 노광량에, 상기 투과율 분포의 변동을 계수로서 승산함으로써, 목표 적산 노광량을 수정하도록 한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  61. 마스크상의 장치 패턴을 청구항 50 내지 55 중 어느 한 항에 기재된 투영 노광 방법에 의해 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 장치 제조 방법.
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