WO1998048452A1

WO1998048452A1 - Procede et dispositif de commande de l'exposition, procede et dispositif d'exposition, et procede de fabrication dudit dispositif

Info

Publication number: WO1998048452A1
Application number: PCT/JP1998/001777
Authority: WO
Inventors: Yasuaki Tanaka; Michio Noboru
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1998-10-29
Also published as: AU6853698A; US20050041226A1; EP1014429A1; KR20010006432A; TW463238B; IL132431A0; EP1014429A4

Description

明細書露光量制御方法及び装置、露光方法及び装置、

並びにデバイス製造方法発明の属する技術分野

本発明は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造ライン中のリソグラフイエ程に用いられる投影露光装置に関する。また、本発明は、リソグラフイエ程において、このような投影露光装置を用いた投影露光方法に関する。また、本発明は、このような投影露光装置を用いてマスク上のデバイスパターンを感光基板上に転写して、例えば半導体素子、撮像素子（C C D等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気へッド等を製造するデバイス製造方法に関する。

背景技術

例えば半導体素子を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンをフォトレジストが塗布されたウェハの各ショット領域に転写するための投影露光装置として、ステップ 'アンド ' リピート方式（一括露光方式）の縮小投影型露光装置（ステッパー）や、レチクル上のパターンの一部を投影光学系を介してウェハ上に縮小投影した状態で、レチクノレとウェハとを投影光学系に対して同期走査することにより、レチクル上のパターンの縮小像を逐次ウェハ上の各ショッ卜領域に転写する所謂ステップ'アンド ' スキャン方式の投影露光装置が用いられている。

これら投影露光装置によるウェハの露光においては、ウェハ上に塗布したレジス卜の感度等の特性に基づいてレジストを感光させるのに十分な所定光量の露光光をウェハ上に照射する必要がある。そこで、露光中にウェハ上に照射される露光光の光量を把握して、ステップ 'アンド · リピート方式の投影露光装置の場合にあっては、露光時間を制御することにより、また、ステップ ·アンド .スキヤン方式の投影露光装置の場合にあっては、スキャン速度等を制御することによりウェハ上の露光領域に所定の総露光量が得られるようにしている。従来の装置では、投影光学系の透過率が露光中で常に一定で変化しないものと仮定して、投影光学系に入射する照明光の入射光量と投影光学系の透過率とから、ウェハ面上の総露光量を計算により求めている。

投影光学系の透過率は、ゥェハステージ上のウェハとは別の領域に設けられた照射量モニタにより、露光動作に入る前に投影光学系を出射した出射光量を計測して、当該出射光量と投影光学系に入射した照明光の入射光量とから計算している。

近年、半導体装置などの集積度がさらに高まり、露光するパターンの線幅の微細化に対応させるために、投影露光に使用する露光光の波長を短くさせる必要が生じてきた。そこで、発振波長が 2 4 8 n mの K r Fエキシマレーザ、または 1 9 3 n mの A r Fエキシマレーザ等の紫外波長の照明光を射出する照明光源を用いた投影露光装置が登場した。ところが、反射屈折型あるいは屈折型の投影光学系を使用する場合、投影露光装置の投影光学系の光学素子に使用されている石英およびレンズ表面に形成したコーティングの透過率は、上記紫外波長では、レーザ照射によって変動することが本出願の発明者により新たに見いだされた。

紫外波長域の照明光（例えば波長 2 4 8 n mの K r Fエキシマレーザ、または波長 1 9 3 n mの A r Fエキシマレーザ等）の照射によりその光学素子の透過率、または光学素子のコ一ト材（例えば反射防止膜等の薄膜）の透過率が変動するという問題が生じる。さらに、複数の光学素子に挟まれた空間内の気体（空気等）、または光学素子を鏡筒に固定するための接着剤、あるいはその鏡筒の内壁から発生する異物（例えば水、ハイドロカーボン、またはこれら以外の照明光を拡散する物質）が光学素子に付着する、または照明光路内に進入（浮遊）することで、投影光学系の透過率が変動するという問題が生じる。

従って、従来のように投影光学系の透過率が一定であるという仮定に基づいて、投影光学系に入射する照明光の入射光量だけを露光中に計測してゥ nハへの総露光量の制御を行っても、投影光学系の透過率が露光中に変動する分だけ実際のゥェハ面における総露光量に誤差が生じてしまい、ウェハ上のレジス卜に最適な露光量を与えることができないという問題を生じている。さらに、上述した付着物は、紫外域の光を照射することにより光学系の表面から除去されるため、実露光（照明光学系により露光光でマスクを照明して、投影光学系によりマスク上のパターンを感光性基板上へ投影すること）により光学系の透過率が上昇する。

この現象を図 3 1を参照して簡単に説明する。図 3 1は、縦軸に透過率（％) 、横軸に光軸を原点としたメリジォナル断面における像面（ウェハ面）上での座標をとつた透過率分布を示す図である。ここで、図 3 1 (a ) は基準状態、図 3 1 (b) は露光を所定時間（A時間）だけ停止した後の状態、図 3 1 (c) は図 3 1 (b) の状態から所定時間（B時間）だけ露光光を光学系に通した後の状態、図 3 1 (d) は図 3 1 (c) の状態から所定時間（C時間）だけさらに露光光を光学系に通した後の状態、図 3 1 (e) は図 3 1 (d) の状態から所定時間（D 時間）だけさらに露光光を光学系に通した後の状態における透過率分布を示す図である。

これらの図 3 1 (a) 〜（e) に示すように、投影露光装置中の光学系の透過率の変動が発生するばかり力この光学系の透過率分布の変動が発生するという問題点がある。

このような透過率や透過率分布の変動は、感光性基板上に与えるべき露光量を適正値から大きく異ならせるのみならず、感光性基板上の露光領域のなかで露光量ムラ（照度ムラ）を生じせしめる (露光領域中の露光量分布 (照度分布)が所望の状態に対してずれる)問題がある。この露光領域における照度ムラが発生すると、露光領域内での露光量分布が所望の分布とならないため、線幅が不均一になり、デバイスの不良を招く問題がある。

発明の開示

本発明は、透過率変動による投影光学系の結像特性の変動を防止することを目的とする。

また、本発明は、投影光学系の透過率変動による影響をなくして、ウェハ上に照射される積算露光量を最適に制御することができる露光量制御方法及び装置、並びに露光方法及び装置を提供することを目的とする。また、本発明は、マスクと基板との同期移動中に前述の透過率変動が生じても、常に適正な露光量、良好な結像状態でパターンを基板上に形成できる回路素子（デバイス）の製造方法を提供することも目的とする。

また、本発明は前述の透過率変動が生じても、常に適正な露光量、良好な結像状態でパターン像を基板上に形成できる回路素子デバィスの製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、露光領域の全面にわたって照度ムラの影響を受けることなく、マスク上のデバィスパターンを感光性基板上に転写することを目的とする。

本発明は、レチクル上のパターンを照明してパターンの像を投影光学系を介して基板上に投影して露光する際に、基板上での露光量を制御する露光量制御方法であって、投影光学系を通過する光量の減衰量の変化（投影光学系に入射する入射光量に対する透過率の変化）に基づいて、基板上での露光量を計算するステツプを備えたことを特徴とする露光量制御方法である。尚、本発明でいう投影光学系の透過率とは，投影光学系が反射部材を含んでいる場合にはその反射部材の反射率も考慮したものとなる。また、この露光量制御方法において、露光量を所定の露光量と比較するステップをさらに備えたことを特徴とする。また、レチクルを照明する照明光は、 2 5 0 n m以下の波長を有することを特徴としている。この照明光は、 2 2 0 n mであることが好ましく、 2 0 0 n m以下であることが更に好ましい。さらに、投影光学系に入射する入射光量に対する透過率の変化を計測するステップと、透過率変化を記憶するステップとをさらに有するようにしてもよい。

また、本発明は、レチクルをパルス光により照明すると共に、レチクルと基板とを同期させて走査して、レチクル上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影して露光する際に、基板上での露光量を制御する露光量制御方法であって、投影光学系に入射する入射光量に対する透過率の変化に基づいて、基板上での露光量を計算するステップを備えたことを特徴とする露光量制御方法である。ここで、レチクルおよび基板の走査速度とパルス光の発光タイミングとパルス光強度とパルス光の走査方向の大きさとの少なくとも一つを変化させ、基板上の露光量を制御するステップをさらに備えたことを特徴とする。

さらに、本発明は、レチクル上のパターンを照明し、パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影する露光方法において、投影光学系の透過率の変化に基づいて、基板上での露光量を計算するステップと、露光量を積算し、該積算露光量が所定の露光量となったら露光を終了するステップとを有することを特徴とする露光方法である。

さらに本発明は、レチクル上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光するための露光量を制御する露光量制御装置において、投影光学系の透過率変化を記憶する記憶部と、記憶された透過率変化に基づいて、基板上での露光量を算出する制御装置とを有することを特徴とする露光量制御装置である。

またさらに、本発明は、レチクル上のパターンを照明し、パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影して回路素子を製造する素子製造方法において、投影光学系の透過率の変化に基づいて、基板上での露光量を制御することを特徴とする素子製造方法である。

本発明は、レーザ照射開始からの透過率変化が照射量に応じて所定の変化量を示すことを利用するものである。例えば、予めこの透過率変化を計測して記憶しておき、実際の露光時には露光開始すなわちレーザ照射開始時から投影光学系に入射する光量を計測しつつ、既に記憶した透過率変化と掛け合わせることにより、感光基板面上の光量を逐次計算して積算することによって感光基板面上の総露光量の制御を行うようにしている。従って、本発明によれば、投影光学系の透過率が露光量によって変動しても、露光開始から終了までの間常に精度よく感光基板面上の照射光量を計算することができ、感光基板面上の積算露光量の制御を高精度で行うことができるようになる。

また、本発明は、紫外線の露光光で照明光学系を介してマスクを照明し、該マスク上のデバイスパターンを投影光学系を介して感光性基板上に投影する工程を含むデバィス製造方法であって、前記照明光学系及び前記投影光学系からの光量の減衰量（前記照明光学系及び前記投影光学系の透過率）が変動しているか否かを判断する第 1工程と、前記第 1工程にて前記減衰率（透過率）が変動していると判断されるときに、前記露光光を所定の時間にわたって前記投影光学系に照射する第 2工程と、前記第 2工程の後、前記デバイスパターンを感光性基板上に投影する第 3工程とを含むものである。

また、本発明は、紫外域の露光光を供給する照明光学系によりマスクを照明し、かつ投影光学系により前記マスク上のデバイスパターンを感光性基板上へ投影する実露光を行う投影露光装置であって、前記照明光学系及び前記投影光学系の透過率が変動しているか否かを判断し、かつ前記透過率が変動していると判断したときに、前記実露光に先だつて前記露光光を所定の時間にわたつて前記照明光学系及び前記投影光学系に照射するように前記照明系を制御する制御手段を有するものである。

上述の如き本発明においては、投影露光装置が実露光動作に入る前に、投影露光装置内の制御手段が投影露光装置の状態及びその履歴を確認する。制御手段內には、光学系のレンズ面（反射面）上の付着物の状態が変化している条件が記憶されており、この条件は、上記投影露光装置の状態及び履歴に対応づけられている。そして、制御手段は、確認した状態及び履歴と記憶されている条件とを比較して、確認した状態及び履歴が記憶されている条件に合致している場合、実露光動作を開始する前に、投影露光装置の光学系（照明光学系及び投影光学系）に対して、露光光と実質的に同じ波長の光源で照射を行う。これにより、光学系の表面の付着物が除去されるため、照明光学系の途中にある露光量測定用のセンサから感光性基板までの光学系の透過率が安定するため、この露光量測定用のセンサの出力が感光性基板上での露光量と対応し、高精度な露光量制御を行うことができる。

ここで、投影露光装置の光学系に対する光照射の時間は、付着物の状態によつて変えることが好ましいため、制御手段内には、投影露光装置の状態及び履歴に対応づけて光照射の時間に関する情報を記憶させておくことが好ましい。

以下、付着物の状態が変化している条件について説明する。

付着物の状態が変化している条件としては、

(1) 投影露光装置の光学系に対して露光光などの照射が一定時間以上行われていない場合；

(2) 照明条件が変更された場合；

(3) レチクル（マスク）が交換された場合；

(4) メンテナンスを実施した場合；

(5) 空調装置が停止した場合；

(6) 露光装置全体が停止した場合；

(7) 照明光学系及び投影光学系の周囲の雰囲気の状態が変化した場合；

(8) 照明光学系及び投影光学系の自体の透過率が変化した場合；

(9) 投影光学系の光学特性が変更された場合；

(10)感光性基板表面の反射率が変更された場合；

などがある。

まず、（1)の投影露光装置の光学系に対して露光光などの照射が一定時間以上行われていない場合について説明する。この場合には、前回の照射時に比べて付着物の付着が進行している可能性があるので、光学系自体の透過率が低下している恐れがある。さらに、この場合には、実露光での照射を開始することによって付着物の除去が進行するため、光学系自体の透過率が照射時間に従って変動して露光量制御が困難になる恐れもある。従って、この場合には、実露光の前に光学系に対して光照射を行って付着物の除去をし、光学系の透過率を向上させると共に、光学系の透過率を安定させる。この場合、光学系に対する照射が停止していた時間を求めておき、この長さに応じて実露光前の光照射の時間を調整することが好ましい。これにより、必要以上の光照射を行うことが無くなるため、光照射時間の短縮を図れると共に、光学系へのダメージを最低限にすることができる。

次に (2)の照明条件が変更された場合について説明する。この照明条件としては、瞳面上での光源像の分布の状態（例えば大 σ値、小 σ値、輪帯、特殊傾斜照明など）があげられる。このような場合には、光学系の内部を通過する光束の通り方が変わるため、光学系の各部分における光の強度分布が変わる。このため、光照射による付着物の除去効果が光学系の各部分ごとに変わり、光学系全体の透過率も変化する恐れがある。例えば、小 σ値から大 σ値へ照明条件を変更した際には、小 σ値での実露光の際に光束が通過しない部分について付着物が除去されていない場合があり、この部分は大 σ値での実露光の際に光束が通過する。この大 σ値での実露光のときに、透過率が変化する恐れがある。

従って、（2)の場合にも、実露光の前に光学系に対して光照射を行って付着物の除去をし、光学系の透過率を向上させると共に、光学系の透過率を安定させる。この場合、変更の前後における照明条件を調べ、その組み合せに応じて実露光開始前の光照射時間を調整することでより効率よく光学系の安定化を行うことができる。なお、上述の例において、例えば小 σ値から大 σ値へ照明条件を変更した場合には、光照射を行わなくても良い。

(3)のレチクル（マスク）が交換された場合について説明する。レチクル上に設けられるパターンは、レチクルの種類ごとに異なっているため、このパターンから発生する回折光の発生状態は、レチクルの種類ごとに異なる。このとき、投影光学系の内部を通過する光束の通り方が変わるため、投影光学系の各部分における光の強度分布が変わる。このため、光照射による付着物の除去効果が投影光学系の各部分ごとに変わり、投影光学系全体の透過率が変化する恐れがある。従つて、この場合にも、実露光の前に光学系に対して光照射を行って付着物の除去をし、光学系の透過率を向上させると共に、光学系の透過率を安定させる。このとき、レチクルに設けられている I D番号を読み取る装置と、レチクルについてのデータベースとを用意することが好ましい。この構成により、交換前後のレチクルの種類に応じて、実露光開始前の光照射時間を調整し、より効率よく光学系の安定化を行うことができる。

(4)のメンテナンスを実施した場合について説明する。メンテナンス中は光学系のカバーなどを外す事があるため、光学系内部と外部の雰囲気が入れ替わり、付着物となる物質の雰囲気中の濃度が変化している可能性がある。このとき、前回の照射時に比べて付着物の付着あるいは脱離が起こり、光学系の透過率が変化している恐れがある。この場合にも、実露光の前に光学系に対して光照射を行って付着物の除去をし、光学系の透過率を向上させると共に、光学系の透過率を安定させる。このとき、メンテナンスを行ったか否かを判断するために、光学系の力バー類にスィッチを設けることが好ましい。このとき、カバーが開放状態になつていた時間を積算するなどして、その長さに応じて実露光開始前の光照射時間を変化させることが好ましい。これにより、より効率よく光学系の安定化を行う事ができる。なお、カバーの開放時間がある一定時間より短い場合は、露光前の照射を省略してもよレ、。

(5)の空調装置が停止した場合について説明する。この場合には、照明光学系及び投影光学系を構成する光学素子の周囲の雰囲気の状態が変化するため、付着物の状態が変化する恐れがある。この場合にも、実露光の前に光学系に対して光照射を行って付着物の除去をし、光学系の透過率を向上させると共に、光学系の透過率を安定させる。この際、空調装置の停止時間に応じて、実露光前の光照射時間を調整することが好ましい。

(6)の投影露光装置全体が停止した場合について説明する。この場合、前述の (2) のようにレーザの照射が停止したり、（5)のように空調装置が停止したりするため、付着物の状態に変化が生じる恐れがある。この場合にも、実露光の前に光学系に対して光照射を行って付着物の除去をし、光学系の透過率を向上させると共に、光学系の透過率を安定させる。このとき、装置の停止時間に応じて、実露光前の光照射時間を調整することが好ましい。

(7)の照明光学系及び投影光学系の周囲の雰囲気の状態が変化した場合について説明する。この雰囲気の状態としては、雰囲気の温度、湿度、圧力や、例えば照明光学系及び投影光学系を密封してその内部へ気体を流入させる際の流量などが挙げられる。このような状態が変化した場合においては、付着物の状態も変化する恐れがあるため、実露光前に光照射を行う。この際、雰囲気の変化の度合いに応じて、実露光前の光照射時間の調整を行うことが好ましい。

(8)の照明光学系及び投影光学系の自体の透過率が変化した場合について説明する。上記のひ)〜 (7)の場合には、投影露光装置がある特定の状態になったときに、付着物の状態が変化していると見なしているが、光学系の汚染を検出する構成として、汚染の検出結果に基づいて、実露光前の光照射を行うか否かを判断しても良い。この構成としては、例えば照明光学系及び投影光学系自体の透過率を直接的に測定するもの、これら光学系の近傍に透過率計測用のサンプルを設け、このサンプルの透過率を測定するもの、これら光学系近傍の雰囲気中の汚染物質の濃度を測るものなどがある。この構成においては、例えば光学系の透過率が所定の値を下回ったとき、或いは汚染物質の濃度が所定の値を超えたとき、或いは汚染物質の濃度を時間的に積分したものが所定の値を超えたときに、実露光前の光照射を行い、光学系を安定化させる。測定される透過率、或いは測定される汚染物質の濃度に応じて、実露光前の光照射時間を調整すれば良い。

(9)の投影光学系の光学特性が変更された場合について説明する。例えば、後述するような投影光学系中の開口絞り径を変更した場合ゃ瞳フィルタを揷脱した場合、付着物の状態が変化する恐れがある。そこで、このような場合には、実露光前に光照射を行う。

(10)の感光性基板表面の反射率が変更された場合について説明する。この場合、実露光時において感光性基板の表面で反射されて投影光学系へ戻される光量が変わるため、実露光時における付着物の除去作用が異なる結果になる。この場合、光学系の透過率も変動するため、実露光前の光照射を行い、光学系を安定化させる。

さらに、本発明は、紫外域の波長の露光光を生成する光源と、この光源からの露光光をマスク上のパターンへ導く照明光学系と、マスク上のパターンの像を感光性基板上の所定の露光領域内に形成する投影光学系とを備える投影露光装置であって、光源からの露光光が少なくとも投影光学系を通過することにより生じる透過率分布の変動に関する情報が記憶される記憶手段と；露光領域內の照度分布を調整するための照度分布調整手段と；記憶手段及び照度分布調整手段と接続されて記憶手段からの情報に基づいて露光領域内の照度分布を一定に維持するように照度分布調整手段を制御する制御手段とを備えるものである。

なお、本発明における記憶手段中の透過率分布の変動に関する情報とは、透過率分布の変動そのものには限られず、この透過率分布の変動に対応するものであれば良い。ここで、透過率分布の変動に関する情報として、例えば露光領域内の照度分布の情報を用いることが好ましい。また、本発明の第 1の好ましい態様においては、露光領域内の照度分布を計測する計測手段をさらに備えるものであり、制御手段は、計測手段からの情報に基づいて、記憶手段からの情報を少なくとも一部を修正し、この修正された情報に基づいて照度分布調整手段を制御するものである。

この構成において、計測手段からの情報に基づく修正は、単位時間当たり所定の回数が行われ、この所定の回数は、前記記憶手段内に記憶される前記透過率分布の単位時間当たりの変動量の多少に従って決定されることが好ましい。

また、本発明の第 2の好ましい態様においては、記憶手段中の透過率分布の変動の情報は、露光光が照明光学系及び投影光学系を通過している時間、マスクへの照明条件、マスクの種類、投影光学系の光学特性及び感光性基板で反射されて前記投影光学系へ戻される光量のうち少なくとも 1つと関連付けられて記憶されるものである。

また、本発明の第 3の好ましい態様においては、前記記憶手段は、照明光学系を通過することにより生じる透過率分布の変動に関する情報を記憶している。また、本発明は、マスクを介した露光光による露光領域内の照度分布を計測する計測手段と、所定の初期状態における前記マスクを介した露光光による露光領域内での照度分布に関する情報が記憶される記憶手段と、露光領域内の照度分布を調整するための照度分布調整手段と、計測手段による計測結果と記憶手段中の情報とに基づいて、露光領域內の照度分布を一定に維持するように前記照度分布調整手段を制御する制御手段とを備えるものである。

この構成において、記憶手段内の前記照度分布に関する情報は、マスクの透過率分布（反射型マスクの場合は反射率分布）が均一である状態における露光領域内での照度分布に関するものであることが好ましい。なお、ここでいうマスクの透過率分布が均一である状態とは、マスクを光路から外した状態を含むものである。

上述の構成の如き本発明の投影露光装置では、光源からの露光光が照明光学系及び投影光学系を通過するときに生じる照明光学系及び投影光学系の透過率分布の変動を、あらかじめ実験などにより求めておき、これを記憶手段に記憶する。そして、実際の露光時（実露光時）には、記憶手段に記憶された情報に基づいて、露光領域内における透過率分布がどのようなものであるかを推測し、この透過率分布に起因する露光領域での照度ムラを補正するように照度分布調整手段を制御する。この構成により、実露光の最中であっても露光領域上での照度ムラを計測することなく、この照度ムラを補正することができる。

このとき、所定の時間間隔（但し、実露光時以外）で露光領域内の照度分布を計測し、この計測結果に基づいて露光領域内における透過率分布の推測値を修正するように構成しても良い。これにより、透過率分布の推測値を実際の値に近づけることが可能となり、照度ムラ補正の精度をさらに向上させることができる。ここで、上記の時間間隔は、記憶手段中の透過率分布の単位時間当たりの変動量が大きいときには短レ、間隔とし、単位時間当たりの変動量が小さいときには長い間隔とすることが良い。これにより、計測回数をさほど増やすことなく（いいかえるとスルーブットを低下させることなく）照度ムラ補正の精度を向上させることができる。

さて、前述の図 3 1に示したのは、照明光学系及び投影光学系を露光光が通過した時間（露光光が通過しなかった時間）のみをパラメータとした透過率分布の変動であつたが、この透過率分布の変動をもたらすパラメータとしては、露光光が通過した時間だけではなく、照明条件もある。以下、図 3 2を参照して説明する。図 3 2は、投影光学系 P Lを通過する光束の状態を示す図であって、図 3 2 ( a ) は大 σ値の場合、図 3 2 ( b ) は小 σ値の場合、図 3 2 ( c ) は輪帯照明や特殊傾斜照明などの変形照明の場合における光束の状態を示す図である。なお、図 3 2 ( a ) 〜（c ) においては、レチクル Rにおける投影光学系 P Lの光軸上の点からの軸上光束をハッチングで示し、開口絞り A Sの位置で光軸と交差する主光線を破線で示している。この図 3 2 ( a ) 〜（c ) からも明らかなように、レチクル Rを照明する条件（大 σ値、小 σ値、変形照明）によって投影光学系 Ρ L中を通過する光束の位置が異なり、投影光学系 P Lを構成する光学素子の各々での光束の強度分布が異なる（厳密には照明光学系においても異なる）。従って、露光時に照明光学系及び投影光学系を露光光が通過することによって除去される付着物は、光学素子の各々において一様に除去されるのではなく、ある分布をもつて除去される。このため、図 33及び図 34に示すように、照明条件によって透過率変動の分布が異なることになる。

図 3 3は、図 3 2 (b) に示されるような小 σ値の場合における透過率変動を示す図であり、図 34は図 3 2 (c) に示されるような変形照明の場合における透過率変動を示す図である。図 3 3及び図 34においては、ともに縦軸に透過率 (%) 、横軸に光軸を原点としたメリジォナル断面における像面（ウェハ面）上での座標を取っている。ここで、図 3 3 (a) 及び図 34 (a) は基準状態、図 33 (b) 及び図 34 (b) は露光を所定時間（A時間）だけ停止した後の状態、図 33 (c) 及び図 34 (c) はそれぞれ図 3 3 (b) 及び図 34 (b) の状態から所定時間（B時間）だけ露光光を光学系に通した後の状態、図 3 3 (d) 及ぴ図 34 (d) はそれぞれ図 3 3 (c) 及び図 34 (c) の状態から所定時間（C 時間）だけさらに露光光を光学系に通した後の状態、図 3 3 (e)及び図 34 (e) は図 3 3 (d) 及び図 34 (d) の状態から所定時間（D時間）だけさらに露光光を光学系に通した後の状態における透過率分布を示す図である。

このように、露光光が照明光学系及び投影光学系を通過するときに生じる照明光学系及び投影光学系の透過率分布の変動は、露光光が照明及び投影光学系を通過した時間以外のパラメータによっても変わりうる。

そこで、露光光が照明光学系及び投影光学系を通過するときに生じる照明光学系及び投影光学系の透過率分布の変動については、以下に示すパラメータのうち、少なくとも 1つと関連づけられて記憶することが好ましい。投影露光装置本体では、これらのパラメータのうち少なくとも 1つを検出し、この検出結果に対応する記憶手段中の情報を読み出し、この情報に基づいて照度分布調整手段を制御する。

ここで、パラメータとしては、

(1 ) 照明光学系及び投影光学系を露光光が通過している時間；

(2) マスクへの照明条件（σ値の大小、輪帯照明、特殊傾斜照明）；

(3) マスクの種類（パターンの密度分布など）； ( 4 ) 投影光学系の光学特性（開口絞り径、周囲の環境（圧力 ·温度，湿度）、パージの環境、フィルタ類の有無など）；

( 5 ) 感光性基板で反射されて投影光学系へ戻される光量（ウェハ反射率に対応）；

などが举げられる。

また、本発明の別の態様にかかる投影露光装置では、マスク（レチクル）を載置した状態のまま露光領域の照度分布を計測するために、照明光学系及び投影光学系が所定の状態である場合の照度分布をマスクを介した露光光により計測しておき、これを記憶手段へ記憶させる。従って、マスクを載置した状態で計測した照度分布と、記憶手段に記憶された照度分布とを比較すれば、実際の照度分布を求めることができる。このように、本発明の別の態様にかかる投影露光装置では、マスクを光路から外すことなく露光領域内での照度分布を計測できるため、この計測に要する時間を短縮でき、スループッ卜の向上を図れる利点がある。

なお、記憶手段に記憶する照度分布に関する情報は、例えばマスクの種類ごとや照明条件の種類ごとに記憶しておき、比較する際には、装置に載置されたマスクの種類や照明条件に応じて記憶手段から当該情報を読み出せば良い。なお、走査型露光装置の場合は、照明領域がマスク上の何れの位置にあるのかで、マスクから発生する回折光の状態が異なり、それに伴って、マスクを介した露光光による照度分布も変わることがあるので、記憶手段中の情報には、走査位置（照明領域に対するマスクの位置）を関連づけることが好ましい。

ここで、予め計測しておくときには、例えば透過率分布が均一であるパターンを有しないマスクを用いるか、マスクを光路から外した状態で計測すれば良い。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態による露光量制御方法を用いた投影露光装置の概略の構成を示す図である。

図 2は、投影光学系の透過率の時間変化に対する変動を示す図である。

図 3は、本実施の形態による露光量制御方法における露光時の露光量制御の手順を示す図である。図 4は、本発明の第 2の実施の形態による露光量制御方法を用いた投影露光装置の概略の構成を示す図である。

図 5は、図 4における演算部 4 5を詳細に説明する図である。

図 6は、半導体素子の製造工程の流れを示す図である。

図 7は、本発明の第 3の実施の形態にかかる投影露光装置を概略的に示す図である。

図 8は、図 7の投影露光装置のステージ部分の構成を示す図である。

図 9は、実施の形態の変形例による透過率測定の手法を説明するための図である。

図 1 0は、本発明の第 4の実施の形態にかかる投影露光装置の概略的な構成を示す図である。

図 1 1は、図 1 0の投影露光装置の照度分布調整手段の一例を示す図である。図 1 2は、図 1 0の投影露光装置のレチクルステージの構成を示す図である。図 1 3は、図 1 0の投影露光装置の X— Yステージの構成を示す図である。図 1 4は、図 1 0の投影露光装置のレクチルステージと X— Yステージとの関係を示す概略的な構成図である。

図 1 5は、図 1 0の投影露光装置の計測手段の一例を示す図である。

図 1 6は、図 1 0の投影露光装置の投影光学系の構成を示す図である。

図 1 7は、図 1 0の投影露光装置の露光シーケンスの一例を示すフローチヤ一トである。

図 1 8は、図 1 0の投影露光装置の照度分布調整の手法を説明するための図であ。

図 1 9は、図 1◦の投影露光装置の履歴テーブルの一例を示す表である。図 2 0は、図 1 0の投影露光装置の履歴テーブルの一例を示す表である。図 2 1は、図 1 0の投影露光装置の履歴テーブルの一例を示す表である。図 2 2は、図 1 ◦の投影露光装置の履歴テーブルの一例を示す表である。図 2 3は、図 1 0の投影露光装置の照度分布調整シーケンスの一例を示すフロ —チヤ一トである。図 2 4は、露光領域上のある一点における照度の照射による経時変化を示す図である。

図 2 5は、図 1 0の投影露光装置の計測手段の別の例を示す図である。

図 2 6は、本発明の第 5の実施の形態にかかる投影露光装置の概略的な構成を示す図である。

図 2 7は、図 2 6の投影露光装置のレチクルステージの構成を示す図である。図 2 8は、図 2 6の投影露光装置の X— Yステージの構成を示す図である。図 2 9は、図 2 6の投影露光装置の計測手段の一部を示す図である。

図 3 0は、別の実施の形態の照度分布調整手段の一例を示す図である。

図 3 1は、透過率分布の変動の様子を表す図である。

図 3 2は、投影光学系 P Lを通過する光束の状態を示す図である。

図 3 3は、図 3 2 ( b ) に示される状態における透過率変動を示す図である。図 3 4は、図 3 2 ( c ) に示される状態における透過率変動を示す図である。発明を実施する最良の形態

本発明の第 1の実施の形態による露光量制御方法を図 1乃至図 3を用いて説明する。図 1は、本実施の形態による露光量制御方法を用いたステップ · アンド - リピート方式の投影露光装置の概略の構成を示している。図 2は、投影光学系の透過率の時間変化を示す図である。図 3は、本実施の形態による露光量制御方法における露光時の露光量制御の手順を示している。

図 1において、 K r Fエキシマレ一ザ（波長 2 4 8 n m) 、または A r Fェキシマレーザ（波長 1 9 3 n m) である照明光源 1から出射した照明光は、インプットレンズ 2 1、フライアイレンズ 2 2、リレーレンズ系 2 3 a、リレ一レンズ系 2 3 b及びコンデンサレンズ 2 4等から構成される照明光学系 2を透過してレチクル R上に描画された回路パターン全面を均一な光量で照射する。レチクルステージ R S T上のレチクル Rを透過した照明光は投影光学系 3に入射して集光され、投影光学系 3の結像面に回路パターンの像を形成する。投影光学系 3は、反射屈折型或いは屈折型が用レヽられ、投影光学系 3を構成する光学素子は石英と蛍石とによって形成されている。投影光学系 3の結像面側には、ウェハ Wを真空吸着等により保持するウェハホルダ 1 2が設けられている。ウェハホルダ 1 2は、投影光学系 3の光軸にほぼ垂直な面内を移動可能なゥ-ハステージ 6に保持され、図示しない駆動系により投影光学系 3の光軸方向に移動して、ウェハ Wの表面を投影光学系の結像面に一致

"5 させることができるようになつている。また、ウェハステージ 6を投影光学系 3 の光軸に対して垂直方向に 2次元的に移動させることによりウェハ Wの所定の露光領域を投影光学系 3の結像位置に移動させることができるようになつている。また、ウェハステージ 6上には、投影光学系 3を透過した照明光の光量を計測する透過光量計測用センサ 7が設けられている。透過光量計測用センサ 7は、ゥェ

10 ハステージ 6の移動により投影光学系 3の投影領域内に位置決めされ、投影光学系 3を透過してきた照明光の透過光量を計測することができるようになっている。そして、透過光量計測用センサ 7で計測した透過光量は透過率測定装置 8に送られるようになっている。

一方、照明光学系 2の光路中にはハーフミラー 1 4が設けられ、ハーフミラー

-丄₅ 1 4により分岐された照明光の一部が入射光量測定用センサ 4に入射するようになっている。入射光量測定用センサ 4では、入射した光の強度に応じた信号を入射光量測定装置 5に出力する。入射光量測定装置 5において、入射光量測定用センサ 4から得られた光の強度に基づいて、投影光学系 3に入射する照明光の入射光量が求められる。求められた入射光量は、透過率測定装置 8に入力される。

20 透過率測定装置 8では、透過光量計測用センサ 7から得られた投影光学系 3を透過した照明光の透過光量と、入射光量測定装置 5により求められた投影光学系 3への入射光の入射光量とから、投影光学系 3の透過率が求められるようになつている。

図 2は投影光学系 3への照明光の入射量と透過率との関係を示すグラフである。 25 図 2において、縦軸は透過率を示し、横軸は時間を示している。本図における透過率を示す曲線は、透過光量計測用センサ 7の出力を入射光量測定用センサ 4の出力で除した値として求められ、露光時とほぼ同一の条件でレーザをオン Zオフさせた状態で変化する透過率変動をプロットしたものである。透過率は、レーザのオン zオフ毎の微小時間内では小刻みに変動しているが、本図に示すようにマク口的にみた場合には、レーザ光の照射開始から 5 0 0 s e c経過までは低下し、それ以後は 3 0 0 0 s e cに至るまでは増加する傾向にあることがわかる。レーザ光の照射開始後透過率が低下するのは、投影光学系 3内の個々のレンズ硝材の物性に基づくものであると考えられ、その後透過率が増加するのは投影光学系 3 内の個々の光学素子に付着していた水や他の汚染物質がエキシマレーザ光によつてクリ一二ングされたためであると考えられる。

図 2に示した透過率変動曲線に基づいて、透過率測定装置 8は露光量制御装置 9を介して、時間変化に対する投影光学系 3の透過率変化特性を透過率変化記憶装置 1 0に出力し、記憶させる。なお、図 2においては横軸にレーザ光の照射時間を取ったが、代わりにレーザ光の照射パルス数または照射エネルギ総量を横軸に取った透過率変動曲線を用いることも可能である。

露光量制御装置 9は、露光中に入射光量測定装置 5により求められた照明光の投影光学系 3への入射光量と、投影光学系 3の透過率とから、ウェハ W面に到達する光量を計算し、露光開始から逐次この光量を積算して、予め与えられた所定の値に到達したら露光を終了させるように、照明光源 1に対して A r Fエキシマレーザのレーザ光の出射、停止の制御を行う。また、露光量制御装置 9は、投影露光装置全体を制御する主制御装置 1 1に接続されている。主制御装置 1 1は、装置各部の状態を管理し、例えばウェハステージの位置決めが完了しているかどうかを判断して、装置が露光を行える状態になると露光量制御装置 9に対して露光を開始する信号を与えるようになっている。

次に、図 3を用いて本実施の形態による露光量制御方法に基づく露光量制御の手順を説明する。

まず、ステップ S 1からステップ S 6までの手順で、投影光学系 3の透過率の変化をウェハ Wの露光の前に計測する。主制御装置 1 1は、ウェハステージ 6を移動させて透過光量計測用センサ 7を投影光学系 3の投影領域に位置させる。次に主制御装置 1 1からの指示により露光量制御装置 9は、照明光源 1のエキシマレーザからのレーザ発光を開始させる（ステップ S 2 ) 。照明光源 1から照明光が出射されたら、所定の計測間隔で、入射光量計測センサ 4と透過光量測定用センサ 7により、投影光学系 3の入射側および出射側の光量をレチクル Rを載置しない状態で計測する（ステップ S 3 ) 。

計測された入射光量および透過光量はそれぞれ透過率測定装置 8に送られる。透過率測定装置 8では、透過光量を入射光量で除することにより投影光学系 3の透過率を求める（ステップ S 4 ) 。ステップ S 5にて所定の計測回数に達したか否かが判断され、所定の計測回数に達していなければステップ S 3に戻って次の透過率の測定が行われる。所定の計測回数分の透過率が求められたら、各透過率の値は、計測された時間の情報（レーザ発光開始からの経過時間）とともに透過率変化記憶装置 1 0に記憶される（ステップ S 6 ) 。得られた投影光学系 3の透過率の変化は、照明光の照射量に応じて所定の変化を示している。

なお、計測間隔は、その計測間隔の間における前述の透過率変動量が許容される露光量誤差に対し十分小さくなるようにする。また、ステップ S 3からステツプ S 6までの透過率変化の計測は、ウェハ Wの露光毎にその露光開始前に必ず行う必要はなく、投影露光装置の稼働開始時や適当な時間間隔（例えば 1 日 1回、或いはレチクル Rのパターン中心とァライメントセンサ（図示せず）の中心との間隔のチェック（いわゆるべ一スラインチェック）毎など）で行えば十分である。以上のようにして投影光学系 3の透過率の変化が求まったら、次にウェハ Wの露光動作に移行する（ステップ S 1 0 ) 。主制御装置 1 1からの指令によりゥハ wの露光が開始されると、照明光源 1から照明光が出射され（ステップ S 1 1 )、照明光の一部が入射光量計測センサ 4に入射する。入射光量計測センサ 4の出力に基づいて入射光量測定装置 5で投影光学系 3に入射する照明光の入射光量が計算される（ステップ S 1 2 ) 。

計算された入射光量は露光量制御装置 9に送られる。また、露光量制御装置 9 では、露光開始からの経過時間が計測されている（ステップ S 1 3 ) 。露光量制御装置 9では、ステップ S 1からステップ S 6までの手順で予め計測され透過率変化記憶装置 1 0に記憶された投影光学系 3の時系列の透過率変化の計測データから、対応する経過時間の透過率データを読み出して（ステップ S 1 4 ) 、現在の入射光量計測結果と読み出した透過率の値に基づいて、現在のウェハ W面上の光量を計算する（ステップ S 1 5 ) 。この計算の頻度は前記計測間隔とほぼ同じにする。このようにウェハ W面上の光量計算を繰り返し、常に現時点のウェハ W 面上の光量に近い値を求めるようにしておく。

さらに、露光量制御装置 9では、このようにして求めたウェハ W面上の光量を露光開始から順次積算して（ステップ S 1 6 ) 、ウェハ W上のレジストの感度等から予め定めた積算露光量と比較して、積算した光量が所定の積算露光量に到達したか否かを判断する（ステップ S 1 7 ) 。所定の積算露光量に達していなければ再びステップ S 1 2の入射光量の計測からの手順を繰り返す。

所定の積算露光量に達したら、露光量制御装置 9は照明光源 1のエキシマレーザの発光を停止して（ステップ S 1 8 ) 、 1ショット分の露光を終了する（ステップ S 1 9 ) 。次に、未露光のショット領域があれば、主制御装置 1 1はウェハステージ 6を所定量移動させて、次のショット位置にウェハ Wを移動させ、ステップ S 1 1からステップ S 1 9までの手順を繰り返して露光を行い、ウェハ W上の全てのショット領域の露光が済んだら処理を終了する（ステップ S 2 0 ) 。次に、本発明の第 2の実施の形態による露光量制御方法を図 4及び図 5を用いて説明する。本実施の形態では、レチクルステージ R S Tとウェハステージ 6を同期して移動させることで露光を行ぅスキヤン露光と、ステツビング動作とを組み合わせたいわゆるステップ 'アンド ·スキャン方式の走查型投影露光装置に本発明の露光量制御方法を適用した場合について説明する。本実施の形態で用いるステップ'アンド · スキャン方式の走査型投影露光装置は、積算露光量の制御をスキャン速度の制御やパルス数の可変等により行える点が第 1の実施の形態で説明したステップ 'アンド ' リピート方式の投影露光装置と異なっている。

このステップ 'アンド ' スキャン方式の走査型投影露光装置については、特開平 6— 2 3 2 0 3 0号公報に詳しく開示されている力ここでは図 4を用いてステツプ ·アンド ·スキャン方式の走査型投影露光装置の概略の構成について説明する。図 4において、 K r Fエキシマレーザや A r Fエキシマレーザ等のパルス発振型の光源 1から射出されたレーザ光（2 5 0 n m以下の波長を有する光）は、シリンダ一レンズやビームエキスパンダ等で構成されるビーム整形光学系 3 2により、後続のフライアイレンズ 3 4に効率よく入射するようにビームの断面形状が整形される。ビーム整形光学系 3 2から射出されたレーザ光は減光手段 3 3に入射する。減光手段 3 3は透過率の粗調部と微調部とを有している。減光手段 3 3から射出されたレーザ光はフライアイレンズ 3 4に入射する。

フライアイレンズ 3 4は、後続の視野絞り 3 7及びレチクル Rを均一な照度で照明するためのものである。フライアイレンズ 3 4から射出されるレーザ光は、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ 3 5に入射し、ビームスプリッタ 3 5を通過したレーザ光は、第 1 リレ一レンズ 3 6により視野絞り 3 7上を均一な照度で照明する。本実施の形態における視野絞り 3 7の開口部の形状は例えば長方形である。

視野絞り 3 7を通過したレーザ光は、第 2 リレーレンズ 3 8、折り曲げミラー

3 9及びメインコンデンサレンズ 4 0を経て、レチクルステージ 4 1上のレチクル Rを均一な照度で照明する。視野絞り 3 7とレチクル Rのパターン形成面とは共役であり、視野絞り 3 7の開口部と共役なレチクル R上の長方形のスリット上の照明領域 5 6にレーザ光が照射される。視野絞り 3 7の開口部の形状を駆動部

4 2を介して変化させることにより、そのスリット状の照明領域 5 6の形状を調整することができる。

レチクル R上のスリット状の照明領域 5 6内のパターン像が投影光学系 3を介してウェハ W上に投影露光される。投影光学系 3の光軸に平行に Z軸をとり、その光軸に垂直な平面内でスリット状の照明領域 5 6に対するレチクル Rの走査方向を X方向とすると、レチクルステージ 4 1はレチクルステージ駆動部 4 3より X方向に走査される。また、レチクルステージ駆動部 4 3は、装置全体の動作を制御する主制御系 1 1の指示で動作する演算部 4 5により制御されている。

—方、ウェハ Wは、ウェハホルダ 4 7を介して少なくとも X方向（図 4では左お方向）に走査可能な X Yステージ 4 8上に載置されている。図示は省略したが、 X Yステージ 4 8とウェハホルダ 4 7との間には、ウェハ Wを Z方向に位置決めする Zステージ等が設けられている。スキャン露光時にはレチクル Rが X方向に走査されるのに同期して、 X Yステージ 4 8を介してウェハ Wは一 X方向に走査されるが、その XYステージ 4 8の動作はウェハステージ駆動部 4 9により行われる。 XYステージ 4 8上には透過光量計測用センサ 7が載置されている。

また、ビームスプリッタ 3 5で反射されたレーザ光は、入射光量計測センサ 4 で受光され、演算部 4 5に供給される。演算部 4 5には、図 5に示すように入射光量測定装置 5、透過率測定装置 8、露光量制御装置 9、及び透過率変化記憶装置 1 0が設けられている。

また、主制御系 1 1は、必要に応じて光源 1の出力パワーを調整する力または減光手段 3 3における透過率を調整する。オペレータは入出力手段 5 4を介して主制御系 1 1にレチクル Rのパターン情報や投影光学系 3の透過率変化情報等を入力することができ、主制御系 1 1には各種情報を蓄積できるメモリ 5 5が備えられている。

さて、以上のような構成の走査型投影露光装置を用いた場合における本実施の形態による露光制御方法を説明する。まず、ウェハホルダ 4 7上に載置されたゥヱハ W上の 1点について考えると、当該点が投影光学系の投影フィールドを通過する時間内に、レジスト感度等から定まる所定の光量が、当該点に対して照射されるように露光中のステージの速度を制御する。簡単に式で示すと以下のようになる。

ウェハ Wの露光面上での照度（像面照度）を I (mW/ c m²) 、所望の露光量（ウェハ W上の感光材の感度）を S (m J / c m²) 、スリット状の照明領域のウェハ Wの露光面上での走査方向の幅を D (mm) 、レチクル R及びウェハ W のウェハ Wの露光面に換算した走査速度を V (mm/ s e c ) とおくと、必要な露光時間 t ( s e c ) は、以下の式で表現される。

t = S/ I -D V · · · ( 1 )

そして、ウェハ Wの露光面でのパルスエネルギ P w (m J / c m ² · p u 1 s e) と透過率丁とレーザのパルス出力 P L (m J / c m ² · p u 1 s e) とは、

P w = T - P L · · · (2)

で表される。この場合、光源 1の発振周波数を f (Hz) とすると、ウェハ Wの露光面上での照度 I (mWZcm2) は、次のようになる。

I =Τ · Pい f · · · (3)

次に露光に必要なパルス数 Nは、露光時間を t (s e c) とおくと、次のようになる。

N= f · t . · · (4)

従って、式（1) 、（3) 、（4) より次式を得る。

S/ (T · P L ) · f /v · · · (5)

この式（5) より、 S/T · P L及び D · f Zvを整数化するような制御が必要となる。

ここで、スキャン方向の投影フィールド長 Dは、各投影露光装置に固有の定数であり、所要露光量 Sは、使用しているレジストなどから決まる値である。さらに、単位時間当たりの投影光学系の透過光量 Iについては、上述のステップ-ァンド · リピート方式の投影露光装置で説明したのと同様の手順で、事前に照射開始からの投影光学系の透過率変化を計測しておき、この計測結果と現在の入射光量の計測結果および露光開始からの計測時間に基づいて、現在のウェハ面上の光量を計算する。この計算の頻度は 1ショットの露光時間（スキャン開始からスキヤン終了まで）に対して十分短くなるようにする。

すなわち 1ショッ卜のスキャン中において、複数回にわたってウェハ面上の光量計算を繰り返し、常に現時点のウェハ面上の光量に近い値を求め、この値を用いて上記の式からその時点において適正なスキャン速度（V ) を計算してステージを制御するようにする。こうすることにより走査型投影露光装置においても、ステップ ·アンド · リピート方式の投影露光装置と同様に、露光中に投影光学系の透過率が変化しても最適な露光を行うことができるようになる。なお、上述では、透過率変化に応じてスキャン速度（V ) を最適化するようにしたが、透過率変化に応じて例えば、レーザ光源の発振パルスの周波数（ f ) を変化させるようにしても、または視野絞り 37を可変にしてスキャン方向（X方向）の露光領域の幅（スリット幅）（D) を変化させるようにしても、透過率変化に対して最適な露光を行うことができる。また、ウェハ Wの露光面でのパルスエネルギが一定となるように、透過率 Tの変動に応じて、レーザのパルス出力（強度） P L を変化させることでも透過率変化に対して最適な露光を行うことができる。パルス出力 P L の調整は、レーザ光源 1に与える電圧を制御してもよいし、減光手段 3 3 を調整するようにしてもよレ、。

このように本実施の形態によれば、レーザ照射開始からの投影光学系の透過率の変化が照明光の照射量に応じて所定の変化を示すことを利用して、あらかじめこの透過率変化を計測して記憶しているので、 2 5 0 n m以下の波長の光を用いた実際の露光時には投影光学系に入射する光量を計測するだけで、露光開始後から逐次ウェハ面上の光量を正確に求めることができる。また、逐次求めた光量を積算することにより、積算露光量を正確に求めることができるので、露光量の制御の精度の低下を防止することができる。

また、図 2に示したように透過率は、時間の経過とともに一旦低下した後に増加する。そこで、実際のウェハ Wの露光に先立ち、記憶された透過率の変化に基づいて透過率が増加し始める照射時間（図 2の例では 5 0 0 s e c ) までエキシマレ一ザを照射するいわゆるダミー照射を行い、その後は前述の如く、照射時間及び、記憶された透過率の時間変化特性、入射光量計測センサ 4で計測された光量に基づいてウェハ W上での光量を計算し、計算した光量を用いて露光量を制御するようにしてもよレ、。

また、投影光学系の透過率が入射光量によって変動する場合であっても、露光中のウェハ面上の光量を計測せずに高精度の露光量制御を行うことができるので、露光中のウェハ面上の光量を測定するセンサを新たに設けたりする必要がなく、ウェハステージ上のスペースがセンサ類で制約されないという利点も有している。次に、第 1或いは第 2の実施の形態による露光量制御方法を用いた露光行程を含む半導体素子の製造方法について、図 6に示す半導体素子の製造工程の流れ図を用いて説明する。まず、ステップ S 1 0 0において、論理回路設計およびバタ —ン設計が行われる。次に、ステップ S 1 0 2で設計図を元に、各層毎の回路パターンが描画されたレチクル Rが作製される。このレチクル Rの作製工程と並行して、ステップ S 1 0 4では高純度のシリコン等の材料でウェハ Wが製造され、ステップ S 1 0 6でそのウェハ W上部全面にフォトレジスト（感光性樹脂）が塗布される。

次に、ステップ S 1 0 8の露光工程（フォトリソグラフイエ程）において、上記工程で作製されたレチクル R及びフォトレジストが塗布されたウェハ Wが上記実施の形態で説明した露光装置に搬送されてそれぞれ載置され、上述のようにしてレチクル Rに描画されたパターンの像がゥヱハ W上の露光領域に順次露光、転写される。この露光領域にパターンの像を転写する際に、上記実施の形態による露光量制御方法が用いられる。

次のステップ S 1 1 0では、露光されたウェハ Wが恒温槽に入れられた後、現像液に浸される。これにより、ポジ型レジス卜の場合は、露光光により感光させられたレジスト部分が溶け、非感光のレジスト部が残り（ネガ型レジストの場合は、この逆）レジスト像が形成される。

次のステップ S 1 1 2では、パターニングによりウェハ W上のフォトレジストが除去された領域の酸化膜（例えば、 S i ₃ N ₄) がエッチング液によりエツチングされる。

次のステップ S 1 1 4では、トランジスタやダイオード等の素子を形成するためウェハ W中のレジス卜が除去された領域に例えばリンゃ砒素等の物質を注入するドーピングが行われる。このドーピングの後、ウェハ W上のレジス卜が例えばプラズマ ' アッシャー（灰化装置）により除去される。

その後、ステップ S 1 0 6〜ステップ S 1 1 4までの工程を繰り返すことにより、ウェハ W表面に複数層の回路パターンが積層される。

ステップ S 1 1 6では、所望の回路パターンが形成されたウェハ Wを用いてチップの組立が行われる。具体的には、ウェハ Wにアルミニウム電極を蒸着し、各素子を回路として結びつけた後チップ化して、ダイシング、ボンディング、モールディング等の工程を経て組み立てられる。

次のステップ S 1 1 8では、ステップ S 1 1 6で作製された半導体素子の電気的特性試験、構造検査及び信頼性試験等が行われる。これらの製造工程を経ることにより半導体素子が完成する（ステップ S 1 2 0 ) 。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記第 1及び第 2の実施の形態においては、計測、記憶された投影光学系 3の透過率特性に基づいて露光量を制御している力図 2に示すように照明光を投影光学系 3に照射し続ければ、やがて透過率の変動はある程度小さくなる。そこで透過率変動が小さくなるまでは前述の如く計測、記憶された透過率の時間変化特性に基づいて露光量制御を行うことができる。そしてレーザ光の光学素子への照射による透過率の変動量が小さくなつてきた後は、その時の透過率（変動が小さくなつた透過率）と入射光量計測センサ 4で計測した光量に基づいて、ゥェハ W上での露光量を計算し、計算した光量を用いて露光量を制御すればよい。このように、エキシマレ一ザを透過率の変動が小さくなるまで（透過率がほぼ一定の値になるまで）照射してやれば、ウェハ W上での露光量を一定にすることが可能になる。

さらに、スループットが許す場合は、所定のタイミングで投影光学系 3の透過率を確認し、確認された透過率に基づいて露光量制御を行うようにしてもよい。例えば、ウェハ交換時、ベースラインチェック時、あるいは 1ショット毎にゥヱハステージ 6を移動して透過光量測定用センサ 7により透過光量を測定し、透過光量測定用センサ 7で測定された透過光量と入射光量計測センサ 4により測定された光量とに基づいて透過率を計算して、透過率と入射光量計測センサ 4での光量に基づいて露光量の制御を行うようにしてもよレ、。

次に図 7乃至図 9を参照して本発明にかかる第 3の実施の形態を具体的に説明する。本例は、ステップ · アンド · スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。

図 7は本例の投影露光装置の概略構成を示す。この図 7において、露光量制御ュニット 1 1 1より発光状態が制御されたエキシマレーザ光源 1 1 2からは、ノ、ルスレーザ光よりなる照明光が射出される。ここで、本例では、エキシマレ一ザ光源 1 2として波長 1 9 2〜 1 9 4 n mの間で酸素の吸収帯を避けるように狭帯化された A r Fエキシマレーザ光源が使用される。但し、本例及び図 1から図 6 の例において露光用の光源としては、 K r Fエキシマレーザ光源（波長 2 4 8 η m) や F ₂エキシマレーザ光源 (波長 1 5 7 n m)、金属蒸気レ一ザ光源、 Y A Gレ一ザの高調波発生装置、又は水銀ランプ等の輝線ランプ等を使用してもよい。また、レーザ光源としては狭帯化されたものには限られない。

エキシマレーザ光源 1 1 2からの照明光は、エキシマレーザから射出される照明光の断面を所定の形状にするためのビーム整形光学系、ビームエキスパンダ'等が含まれるビームマッチングユニット（B MU ) 1 1 3を通過し、可変減光器 1 1 4を経て第 1照明光学ュニット 1 1 5へ入射する。可変減光器 1 1 4は、露光量制御ュニット 1 1 1からの指令に応じてパルスレーザ光の減光率を段階的あるいは無段階に調整する。第 1照明光学ユニット 1 1 5は、第 1フライアイレンズを含み、第 1フライアイレンズの射出面近傍に 2次光源としての面光源を形成する。

第 1照明光学ュニット 1 1 5からの照明光は、被照射面としてのレチクル Rあるいはウェハ W上でのスペックルを防止するための振動ミラー 1 1 6を介して第 2照明光学ュニット 1 1 7へ入射する。なお、振動ミラ一 1 1 6の詳しい構成及び動作については、例えば特開平 1-257327号 (米国特許第 4,970,546号)公報に開示されているため、ここでは説明を省略する。

第 2照明光学ュニット 1 1 7は、第 2フライアイレンズを含み、第 2フライアィレンズの射出面近傍に 3次光源としての面光源を形成する。この第 2照明光学ュニットによる面光源の近傍には、開口絞りュニット 1 1 8が設けられている。この開口絞りユニット 1 1 8には、第 1の直径を有する円形開口絞り、第 1の直径よりも小さな直径を有する小 σ値用の円形開口絞り、光軸より偏心した複数の開口よりなる変形照明用（特殊傾斜照明用）の開口絞り、及び輪帯状の開口絞りがターレット状に形成されている。開口絞り制御ユニット 1 1 9は、ターレット状に設けられた複数の開口のうちの 1つを光路内に選択的に位置させるように、開口絞りユニット 1 1 8を制御する。

開口絞りュニット 1 1 8の射出側には、透過率が高くかつ反射率が低いビームスプリッタ 1 2 0が斜設されており、ビームスプリッタ 1 2 0の反射方向には、フォトダイオードなどの光電検出素子からなるインテグレータセンサ 1 2 1が配置されている。このインテグレータセンサ 1 2 1からの出力は、後述する主制御ユニット 1 0 0へ伝達される。また、インテグレータセンサ 1 2 1の構成については、特開平 8-203803号公報に開示されているため、ここでは説明を省略する。ビームスプリッタ 1 2 0を透過した照明光は、第 3照明光学ュニット 1 2 2により集光されて重畳的に照明視野絞りユニット（レチクルブラインド系） 1 2 3 を照明する。この照明視野絞りュニット 1 2 3は、第 1照明光学ュニット 1 1 5 中の第 1フライアイレンズの入射面及び第 2照明光学ュニット 1 1 7中の第 2フライアイレンズの入射面と共役な位置に配置されている。ここで、照明視野絞りユニット 1 2 3での照明領域は、第 2照明光学ユニット中の第 2フライアイレンズの各レンズェレメントの断面形状とほぼ相似な形状となる。この照明視野絞りユニット 1 2 3は、可動ブラインドと固定ブラインドとに分かれており、固定ブラインドは固定された矩形の開口を有する視野絞りであり、可動ブラインドはレチクル Rの走査方向及び走查直交方向に可動な開閉自在の 2対の可動ブレードである。固定ブラインドでレチクル上の照明領域の形状の決定が行われ、可動ブラィンドで走査露光の開始時及び終了時にその固定ブラインドの開口の覆いをそれぞれ徐々に開く動作、及び閉める動作が行われる。これによつて、ウェハ W上で本来の露光対象のショット領域以外の領域に照明光が照射されるのが防止される。この照明視野絞りュニット 1 2 3中の可動ブラインドの動作は、可動ブラインド駆動ユニット 1 2 4によって制御されており、後述のようにレチクル Rとゥェハ Wとの同期走査を行う際に、主制御ュニット 1 0 0は、可動ブラインド駆動ュニット 1 2 3を介してその走査方向の可動ブラインドを同期して駆動する。照明視野絞りュニット 1 2 3を通過した照明光は、第 4照明光学ュニット 1 2 5、偏向ミラー 1 2 6及び第 5照明光学ュニット 1 2 7を経てレチクル Rのパターン面 (下面）の矩形の照明領域を均一な照度分布で照明する。ここで、第 4及び第 5 照明光学ュニット 1 2 5、 1 2 7は、照明視野絞りュニット 1 2 3中の固定ブラィンドの位置とレチクル Rのパターン面とを共役にする機能を有し、レチクノレ R 上での照明領域の形状はその固定ブラインドの開口によって規定されている。以下では、レチクル Rのパターン面に平行な面内で図 7の紙面に垂直に X軸を、図 7の紙面に平行に Y軸を取り、レチクル Rのパターン面に垂直に Z軸を取って説明する。このとき、レチクル R上の照明領域は、 X方向に長い矩形領域であり、走査露光時には、照明領域に対してレチクル Rが + Y方向、又は— Y方向に走査される。すなわち、走査方向は Y方向に設定されている。

レチクル R上の照明領域内のパターンは、両側（又はウェハ側に片側）テレセントリックな投影光学系 P Lを介して投影倍率 /3 ( I i3 I は例えば 1 Z 4， 1 / 5等）で縮小されて、フォトレジストが塗布されたウェハ W表面の露光領域に結像投影される。

レチクル Rは、レチクルステージ 1 3 1上に保持され、レチクルステージ 1 3

1はレチクル支持台 1 3 2上の Y方向に伸びたガイド上にエアベアリングを介して載置されている。レチクルステージ 1 3 1はリニアモータによってレチクル支持台 1 3 2上を Y方向に一定速度で走査できると共に、 X方向、 Y方向、及び回転方向（Θ方向）にレチクル Rの位置を調整できる調整機構を備えている。レチクルステージ 1 3 1の端部に固定された移動鏡 1 3 3 M、及び不図示のコラムに固定されたレーザ干渉計（Y軸以外は図示せず） 1 3 3によって、レチクルステージ 1 3 1 (レチクノレ R ) の X方向、 Y方向の位置が常時 0 . 0 0 1 m程度の分解能で計測されると共に、レチクルステージ 1 3 1の回転角も計測され、計測値がレチクルステージ制御ュニット 1 3 4に供給され、レチクルステージ制御ュニット 1 3 4は供給された計測値に応じてレチクル支持台 1 3 2上のリニアモータ等の動作を制御する。

一方、ウェハ Wはウェハホルダ 1 3 5上に保持され、ウェハホルダ 1 3 5はゥェハステージ 1 3 6上に載置され、ウェハステージ 1 3 6は、図示なき定盤上のガイド上にエアベアリングを介して載置されている。そして、ウェハステージ 1 3 6は、定盤上でリニアモータによって Y方向に一定速度での走査、及びステツビング移動ができると共に、 X方向へのステッビング移動ができるように構成されている。また、ウェハステージ 1 3 6内には、ウェハホルダ 1 3 5を Z方向に所定範囲で移動する Zステージ機構、及びウェハホルダ 1 3 5の傾斜角を調整するチルト機構（レべリング機構）が組み込まれている。

ウェハステージ 1 3 6の側面部に固定された移動鏡 1 3 7 M、及び不図示のコラムに固定されたレーザ干渉計（Y軸以外は図示せず） 1 3 7によって、ウェハステージ 1 3 6 (ウェハ W) の X方向、 Y方向の位置が常時 0 . Ο Ο Ι μ πι程度の分解能で計測されると共に、試料台 1 3 7の回転角も計測される。その計測値はウェハステージ制御ュニット 1 3 8に供給され、ウェハステージ制御ュニット 1 3 8は供給された計測値に応じてウェハステージ 1 3 6の駆動用のリニアモ一タ等の動作を制御する。

さて、エキシマレ一ザ光源 1 1 2から第 1照明光学ュニット 1 2 7までの光路は、照明系カバー 1 4 1により密封されている。なお、本例では、照明系カバ一 1 4 1内を不活性ガス（窒素、ヘリウム、アルゴンなど）で満たし、第 1ガス供給ュニット 1 4 2により、酸素含有率が極めて低くかつ低湿度にされた不活性ガスをケミカルフィルタゃ静電フィルタなどを介して所定の流量で供給する。また、エキシマレーザ光源 1 1 2から第 1照明光学ュニット 1 2 7までの光路中に充填される不活性ガスの状態（温度 ·湿度など）を検知するためのセンサ 1 4 3が照明系カバーにより密封される空間内に配置されている。また、照明系カバー 1 4 1は、内部の光学系をメンテナンスするために開閉可能な扉部が設けられており、この開閉を検知するためのセンサ 1 4 4が設けられている。ここで、第 1ガス供給ュニッ卜が供給する不活性ガスの流量などの情報、センサ 1 4 3及びセンサ 1 4 4からの出力は主制御ュニット 1 0 0へ伝達される。

また、投影光学系 P Lには、開口径が可変に構成された可変開口絞り 1 5 1が設けられており、可変開口絞り制御ユニット 1 5 2は、主制御ユニット 1 0 0からの指令に基づいて、この可変開口絞り 1 5 1の開口の動作の制御を行う。なお、可変開口絞り 1 5 1の開口径を手動で調整する場合には、可変開口絞りュニット 1 5 2は、可変開口絞りの開口径に関する情報を主制御ュニット 1 0 0へ伝達する構成とすれば良い。この可変開口絞り 1 5 1の近傍には、投影光学系 P Lの瞳上の領域のある部分を通過する光束と別の部分を通過する光束との間で偏光状態を異ならせるための瞳フィルタ 1 5 3が設けられている。この瞳フィルタ 1 5 3 は、投影光学系 P Lの光路内外の位置を選択的に移動可能に構成されている。その移動の動作は、主制御ュニット 1 0 0からの指令に基づいて瞳フィルタ制御ュニット 1 5 4により制御される。この瞳フィルタ制御ユニット 1 5 4は、瞳フィルタ 1 5 3が位置（投影光学系 P Lの光路中または光路外）に関する情報を主制御ュニットへ伝達する。なお、瞳フィルタ 1 5 3自体の構成は、例えば特開平 6-120110号公報や米国特許第 5,552,856号公報、米国特許第 5,610,684号公報に開示されている。

投影光学系 P Lは、複数のレンズ素子から構成されており、これら複数のレンズ素子の間隔に、酸素含有率が極めて小さくかつ低湿度の乾燥不活性ガスを供給するための第 2ガス供給ユニット 1 5 5が設けられている。この第 2ガス供給ュニットは、投影光学系 P L内部へ流入させる乾燥不活性ガスの温度、湿度、流量及び圧力を制御するものであり、投影光学系 P L内部の乾燥不活性ガスの温度、湿度、流量及び圧力は、投影光学系 P Lに設けられたセンサ 1 5 6により検出される。このセンサ 1 5 6からの出力は、主制御ユニット 1 0 0 へ伝達される。なお、第 2ガス供給ュニット 1 5 5においても、投影光学系 P Lの内部へ流入させる乾燥不活性ガス中に含まれる不純物を除去するためのケミカルフィルタゃ静電フィルタが設けられている。

また、投影光学系 P Lの周囲の雰囲気の温度 ·湿度などを正確に制御するために、投影光学系 P Lの周囲にチャンバ 1 5 7が設けられている。このチャンバ 1 5 7には図示なき扉部があるが、その開閉を検知するためのセンサ 1 5 8がチヤンバ 1 5 7内に設けられている。このセンサ 1 5 8からの出力は、主制御ュニット 1 0 0へ伝達される。

さて、本例では、実露光中においてウェハ Wからの反射光が投影光学系 Pしへ戻されることによる影響を求めるために、照明光学系中の第 3照明光学ュニットと第 4照明光学ュニットとの間に、例えば反射率が数％のビームスプリッタ 1 2 8を設け、実露光中にウェハ Wで反射された後に投影光学系及びレチクル Rを経て戻される光をフォトダイオードなどの光電検出素子からなる反射率センサ 1 2 9へ導く構成としている。この反射率センサ 1 2 9は、レチクル Rと共役（照明視野絞りュニット 1 2 3と共役）な位置に配置される。このような反射率センサ 1 2 9の構成については、例えば特開平 8-250398号公報に開示されている。この反射率センサ 1 2 9からの出力は、主制御ュニット 1 0 0へ伝達される。

また、本例では、レチクルステージ 1 3 1上に載置されるレチクル Rの種類を判別するために、図示なきレチクルストッカーからレチクルステージ 1 3 1へ至るレチクル搬送路中にバーコ一ドリ一ダー 1 5 9を設けてある。ここで、レチクル Rには、レチクルの I D番号に関する情報がバーコードで記録されており、ノ一コ一ドリーダー 1 5 9は、レチクル Rの I D番号に関する情報を主制御ュニット 1 0 0へ伝達する。

次に主制御ュニット 1 0 0について説明する。

主制御ュニッ卜へ伝達される投影露光装置本体の各所に設けられたセンサ類からの情報のうち、投影露光装置の光学系の透過率 (減衰率)が変動しているか否かを判断するために用いられる情報は、以下の通りである。

①開口絞り制御ュニット 1 1 8からの開口絞りの種類に関する情報；

②インテグレ一タセンサ 1 2 1からの露光量に関する情報；

③第 1ガス供給ュニット 1 4 2からの照明系カバー 1 4 1内へ流入させる不活性ガスの流量に関する情報；

④センサ 1 4 3からの照明系カバー 1 4 1内の不活性ガスの状態（温度 ·湿度等）に関する情報；

⑤センサ 1 4 4からの照明系カバー 1 4 1の開閉に関する情報；

⑥可変開口制御ユニット 1 5 2からの可変開口絞り 1 5 1の開口径に関する情報；

⑦瞳フィルタ制御ュニット 1 5 4からの曈フィルタ 1 5 3の挿脱に関する情報；

⑧第 2ガス供給ュニット 1 5 5からの投影光学系 P L内へ流入させる不活性ガスの流量に関する情報；

⑨センサ 1 5 6からの投影光学系 P L内の不活性ガスの状態（温度 ·湿度等）に関する情報；

10反射率センサ 1 2 9からの投影光学系 P Lへ戻される反射光の光量に関する情報；

11バーコ一ドリ一ダー 1 5 9からのレチクル Rの種類に関する情報；

また、主制御ユニット 1 0 0には、メモリ 1 0 5が接続されており、ここには実験的に求めた透過率変動に関する情報が上記①〜 12 の情報のそれぞれに対応させた形で記憶されている。以下、具体的な一例について説明する。

まず、上記①に関しては、開口絞りュニット 1 1 8に設けられる複数の開口を相互に切り替えたときの透過率変化に関する情報が記憶される。

上記②に関しては、インテグレータセンサ 1 2 1から出力の有無が光学系に光が照射されていることと対応しているため、ィンテグレータセンサ 1 2 1からの出力のあった時間を光照射時間とする。そして、光照射が行われなかった時間と透過率との関係の経時変化が記憶される。

上記③及び⑧に関しては、不活性ガスの流入量と透過率との関係の経時変化が各々のガス供給ュニットごとに記憶される。

上記④及び⑨に関しては、不活性ガスの温度、湿度と透過率との関係の経時変化が各々ごと記憶される。

上記⑤に関しては、照明系カバー 1 4 1の開閉時間と透過率との関係の経時変化が記憶される。

上記⑥に関しては、可変開口絞り 1 5 1の開口径の大きさと透過率との関係が記憶される。

上記⑦に関しては、瞳フィルタ 1 5 3の挿脱に関する情報と透過率に関する情報が記憶される。

上記 10に関しては、反射率センサ 1 2 9からの出力値と透過率との関係の情報が記憶される。

上記 11 に関しては、レチクル Rの I D番号と透過率との関係に関する情報が記憶される。

本例では、上記の項目①〜 11に関する情報を、その項目とは異なる項目との組み合わせた分だけ記憶する構成としている（例えば①の開口絞りの種類ごとの情報を上記②〜 11との組み合わせの分だけ記憶する）。しカゝしながら、実用上において問題が無レ、場合には、全ての組み合わせについての情報を記憶する必要はなく、透過率に関して支配的な項目以外を間引いて記憶量を減らしても良い。

次に、主制御ュニット 1 0 0は、各センサで検出された投影露光装置の状態① 〜： 11と、メモリ 1 0 5に記憶された情報とに基づいて、そのときの投影露光装置の透過率を求め、実露光を行うのに支障があるか否かを判断する。ここで、実露光を行うのに支障があると判断したときには、照明光学系及び投影光学系に対して光照射を行う。ここで、実露光に支障があると判断するのは、ある基準透過率に対し一定以上の透過率差、或いは切換前後で一定以上の変化がある場合である。このとき、メモリ 1 0 5内には、記憶されている透過率に関する情報に対応づけて、透過率を回復するために要する光照射の時間および強度（露光量に対応）が記憶されている。

以下、光照射の際の主制御ュニット 1 0 0の動作につき説明する。

まず、主制御ュニット 1 0 0は、ウェハステージ制御ュニット 1 3 8に対して指令を与え、ウェハ Wが投影光学系 P Lの露光領域から十分に離れるように、ゥェハステージ 1 3 6を移動させる。このとき、ウェハ Wがウェハステージ 1 3 6 へ載置する前に位置する待避位置にウェハ Wが存在するように、制御しても良レ、。また、光照射の際に投影光学系 P Lから射出された光がウェハステージ 1 3 6上などで散乱することによるウェハ Wへの影響を防止するために、例えば図 8に示すように、ウェハステージ 1 3 6上に光を吸収する領域 1 3 6 Aを設けても良い。また、光吸収領域 1 3 6 Aの代わりに、投影光学系 P Lへ光が戻されるように反射面を設ける構成であっても良い。

図 7に戻って、主制御ュニット 1 0 0は、露光量制御ュニット 1 1 1へ指令を与えて、可変減光器 1 1 4における減光率を最も小さなものにする。これにより、光照射時間の短縮を図ることができる。なお、可変減光器 1 1 4を構成する光学素子に対して光照射を行う必要がある場合には、その限りではない。

ここで、開口絞りの開口径に関しては、光照射の後の実露光で用いる開口が照明光学系の光路中に位置するようにすれば良い。このとき、主制御ュニット 1 0 0は、開口絞り制御ュニット 1 1 9に指令を与えて、開口絞りュニット 1 1 8に設定されている開口の中で最も径の大きい（面積の大きい）開口が、光路中に位置するように動作させても良く、 σ値が 1を超える開口を開口絞りュニット 1 1

8に露光用の開口とは別に設けておき、実露光前の光照射時にはこの開口を用いるようにしても良い。

そして、主制御ュニット 1 0 0は、可動ブラインド制御ュニット 1 2 4へ指令を与えて、照明視野絞りュニット 1 2 3中の可動ブラインドが全開となるように動作させる。このとき、照明視野絞りュニット 1 2 3中の固定ブラインドを照明光学系の光路外の位置へ待避可能に設け、実露光前の光照射時に待避させる構成であっても良い。本例では、固定ブラインドと可動ブラインドとを併用する構成であるが、固定ブラインドしかない場合には、実露光前の光照射時に待避させる構成をとることが好ましく、可動ブラインドしかない場合には、実露光前の光照射時に全開となるようにすれば良い。

また、主制御ュニット 1 0 0は、レチクルステージ制御ュニット 1 3 4へ指令を与えて、レチクル Rをレチクルステージ 1 3 1から外し、照明光学系と投影光学系 P Lとの間にレチクルステージ 1 3 1の開口部が位置するように動作させる。なお、レチクル R上に設けられているパターンの種類によっては、レチクル Rをレチクルステージ 1 3 1上に載置したままでもかまわない。

ここで、可変開口絞りは、光照射の後の実露光時での開口径に設定されていれば良い。このとき、主制御ュニット 1 0 0により可変開口絞り制御ュニット 1 5 2へ指令を与え、可変開口絞り 1 5 1の開口径が最大の径になるように動作させても良い。

次に、主制御ュニット 1 0 0は、瞳フィルタ制御ュニット 1 5 4 へ指令を与えて、瞳フィルタ 1 5 3が投影光学系 P Lの光路外の位置へ待避するように動作させる。なお、光照射後の実露光時に瞳フィルタを用いる場合など瞳フィルタ 1 5 3自体に光照射を行う必要がある場合には、この限りではない。

また、光照射による付着物除去を促進するためのアシストガスを不活性ガスに混入させても良い。このときには、主制御ユニット 1 0 0は、第 1及び第 2ガス供給ュニット 1 4 2 、 1 5 3 へ指令を与えて、アシストガスを不活性ガスに混入させて、照明系カバー 1 4 1内の空間及び投影光学系 P L内部へ流入させる。このアシストガスとしては、例えば酸素、オゾン、活性酸素等の酸化性の強い気体を用いることができる。

以上の動作が終了した後、主制御ュニット 1 0 0は、露光量制御ュニット 1 1 1に指令を与えて、エキシマレーザ光源 1 1 2を発振させ照明光学系及び投影光学系 P Lに対してレーザ光を照射する。このとき、ビ一ムスプリッタ 1 2 0を介してインテグレータセンサ 1 2 1で光量を検出しておく。この検出された光量は、主制御ュニット 1 0 0へ伝達される。

主制御ユニット 1 0 0は、メモリ 1 0 5内に記憶されている透過率を回復するために要する光照射の時間及び光量と、インテグレータセンサ 1 2 1による検出光量及び光照射開始からの経過時間とを比較して、光照射の時間及び光量が記憶されている値を超えたときに、露光量制御ュニット 1 1 1に対して、エキシマレ一ザ 1 1 2の発振を止める指令を伝達する。

上述の動作において、可変減光器 1 1 4、開口絞りユニット 1 1 8、照明視野絞りュニット 1 2 3、可変開口絞り 1 5 1、瞳フィルタ 1 5 3、照明系カバー 1 4 1内の空間及び投影光学系 P L内部への不活性ガスの状態がこの後の実露光の状態と異なっている場合には、主制御ュニッ卜 1 0 0は、露光量制御ュニット 1 1 1、開口絞り制御ュニット 1 1 9、可動ブラインド制御ュニット 1 2 4、可変開口絞り制御ュニッ卜 1 5 2、瞳フィルタ制御ュニット 1 5 4、第 1及び第 2ガス供給ュニット 1 4 2、 1 5 3のそれぞれへ指令を与えて、可変減光器 1 1 4、開口絞りュニット 1 1 8、照明視野絞りュニット 1 2 3、可変開口絞り 1 5 1、瞳フィルタ 1 5 3、照明系カバー 1 4 1内の空間及び投影光学系 P L内部への不活性ガスの状態を実露光時の状態へ戻す。

このとき、主制御ュニット 1 0 0には、実露光時の条件に関する入力を行うための入力部 1 1 0が設けられており、ここからの入力或いはレチクルに設けられたレチクルの I D番号を読みとるためのバーコ一ドリーダー 1 5 8からの情報に基づいて、上記各ュニットを実露光時の条件に設定する。

そして、上記の光照射時において、レチクル Rをレチクルステージ 1 3 1から外していた場合には、レチクルステージ 1 3 1上にレチクル Rを載置して、レチクル Rを実露光時の位置へ移動させる。また、ウェハ Wが待避位置にある場合には、ウェハステージ 1 3 6のウェハホルダ 1 3 5にウェハ Wを載置する。

その後、図示なきァライメント系によりレチクル Rとウェハ Wとを相対的にァライメント行う。

ァライメン卜完了後、主制御ュニット 1 0 0は、レチクルステージ制御ュニット 1 3 4、ウェハステージ制御ュニット 1 3 8及び露光量制御ュニット 1 1 1へ実露光開始のコマンドを送出する。これに応じてレチクルステージ制御ュニット 1 3 4及びウェハステージ制御ュニット 1 3 8では、レチクルステージ 1 3 1を介してレチクル Rを Y方向へ速度 V Rで走査するのに同期してウェハステージ 1 3 6を介してウェハ Wを Y方向へ速度 VWで走査する。また、露光量制御ュニット 1 1 1ではエキシマレーザ光源 1 1 2の発振を開始させる。ここで、ウェハ W の走查速度は VW、レチクル Rからウェハ Wへの投影倍率を /3とするとき、 VW = β · V Rに設定される。

さて、上述の例では露光履歴により光照射を行うか否かを判断したが、その代わりに、光学系自体の透過率を計測する手法、透過率計測のためのサンプルを光学系の近傍に設け、このサンプルの透過率を計測する手法、あるいは光学系付近の雰囲気中の汚染物の濃度を測定する手法を用いることができる。

ここで、光学系自体の透過率 (減衰率)を計測する手法としては、例えば、図 7 において、インテグレ一タセンサ 1 2 1からの出力と、ウェハステージ 1 3 6上に設けられた照度計 1 3 6 Dからの出力とを比較して、これらの出力差に基づいて、透過率 (減衰率)を計測する手法を適用できる。この場合、透過率を計測するタイミングとしては、少なくとも前述の条件 (1)〜(10)の場合に行えば良レ、。また、露光履歴に基づく透過率の推定の精度を向上させるために、所定のタイミングで透過率を測定し、露光履歴による透過率の推定をキヤリブレーシヨンしても良い。また、透過率計測のためのサンプルを設ける手法としては、例えば、図 9に示す如く、サンプル 1 6 0へエキシマレーザ光源 1 1 2からの露光光を導く構成とし、露光光の入射側にビームスプリッタ 1 6 1とセンサ 1 6 2とを設け、サンプルの透過側にセンサ 1 6 3を設け、これらのセンサ 1 6 2、 1 6 3の出力の比較を行う。この出力差に基づいて、透過率を求め、光照射を行えば良い。なお、この図 9の構成において、露光用の光源であるエキシマレーザ光源の代わりに、これと同じ波長を発する光源を別に設けても良い。

また、図 7の例においては、透過率が変動したか否かの判断に基づいて、自動的に光照射を行う構成としたが、その代わりに、表示部を設けて、この表示部にエラー表示をさせてもかまわない。このときには、オペレータが入力部 1 2 0を介してコマンドを入力することにより光照射を行うこととなる。

さて、以上では、本発明を走査型露光装置について適用した例を示したが、本発明は、逐次露光型の投影露光装置（ステツパ）に適用できることはいうまでもない。また、上記の例における光照射は、光学系の熱分布による特性の変動を防止する効果も有している。

以下、図 1 0乃至図 2 5を参照して、本発明にかかる第 4の実施の形態について説明する。この実施の形態による投影露光装置は、図 7に示す実施の形態と同様にステップ 'アンド · スキャン型投影露光装置に適用した例である。

図 1 0中符号 2 1 1は露光量制御ュニット、 2 1 2はエキシマレーザ光源、 2 1 3はビームマッチングユニット（B MU ) であり、これらは図 7に示すものと同じである。

このビームマッチングュニッ卜 2 1 3としては、例えば特開平 8-293461号公報に開示されているものや、特願平 8-353022号で提案されているものを用いることができる。

ビームマッチングュニット 2 1 3を経た照明光は、遮光性のパイプ 2 1 4を通過して、シリンドリカルレンズ或いはト一リックレンズからなり照明光束の断面形状を所定の形状に変換するビーム整形光学系 2 1 5を介して可変減光器 2 1 6 へ入射する。この可変減光器 2 1 6は、光アツテネータとして機能し、露光量制御ュニット 1 1からの指令に応じて内部の駆動モータを作動させ、照明光の減光率を無段階或いは段階的に調整する。

可変減光器 2 1 6を通過した照明光は、ビームエキスパンダ 2 1 7を経て、その光束径が拡大され、複数のレンズ素子を集積してなる第 1 フライアイレンズ 2 1 8へ向かう。なお、このようなビームエキスパンダとしては、例えば特願平 9-19912号で提案されているものを用いることができる。

第 1フライアイレンズ 2 1 8へ入射した照明光は、第 1フライアイレンズ 2 1 8の射出面側に複数の光源像からなる 2次光源を形成する。この 2次光源からの照明光は、前群 2 1 9 F及び後群 2 1 9 Rからなるリレー光学系を通過して第 2 フライアイレンズ 2 2 1へ入射する。ここで、リレー光学系の前群 2 1 9 F及び後群 2 1 9 Rの間の光路中には、光路を偏向させると共に、被照射面上でのスぺックルを防止するための振動ミラー 2 2 0が配置されている。

第 2フライアイレンズ 2 2 0へ入射した照明光は、第 2フライアイレンズ 2 2 1の射出側に複数の光源像の像である 3次光源（面光源）を形成する。このような 2つのフライアイレンズ（ォプチカルインテグレ一タ）を用いる光学系については、例えば特開平 1-235289号 (米国特許第 5,307，207号)公報ゃ特開平 8-330212 号公報、特開平 9-6009号公報などに開示されている。さて、この 3次光源が形成される位置の近傍には、図 7の開口絞りユニット 1 1 8と同様の複数の開口絞りからなる開口絞りュニット 2 2 2が配置され、開口絞り制御ュニット 2 2 3により制御される。

開口絞りュニット 2 2 2からの照明光は、数％程度の反射率を持つビームスプリツタ 2 2 4を介して、コンデンサレンズ系 2 2 6へ向かう。ここで、ビームスプリッタ 2 2 4の反射方向には、光電変換素子からなるインテグレータセンサ 2 2 5が配置されている。

コンデンサレンズ系 2 2 6は、例えば 5〜~ h数枚程度のレンズ素子で構成され、その前側焦点がほぼ開口絞りユニット 2 2 2の位置であるように配置される。開口絞りュニット 2 2 2からの照明光は、このコンデンサレンズ系 2 2 6により集光され、その後側焦点近傍に配置されるレチクルブラインドュニット 2 2 8の固定ブラインド 2 2 8 Bを重畳的にほぼ均一に照明する。

ここで、照明ムラを調整するために、コンデンサレンズ系 2 2 6を構成する複数のレンズ素子のうちの一部は、光軸方向へ移動可能に構成されており、他部は傾動可能に設けられている。これらのレンズ素子は、コンデンサレンズ系駆動ュニット 2 2 7によりその位置決めがなされる。この構成につき、図 1 1を参照して説明する。図 1 1において、コンデンサレンズ系 2 2 6は、第 2フライアイレンズ 2 2 1側から順に、前群 2 2 6 Fと後群 2 2 6 Rとから構成されており、前群 2 2 6 Fは光軸に沿って移動可能に設けられており、後群 2 2 6 Rは光軸上の一点を中心として回転可能に設けられている。ここで、コンデンサレンズ系駆動ユニット 2 2 7は、主制御ュニッ卜からの指令に応じて前群 2 2 6 F及び後群 2 2 6 Rの移動量に応じた駆動信号を発生する制御サブュニット 2 2 7 Aと、この制御サブュニット 2 2 7 Aからの指令に応じて前群 2 2 6 Fを光軸方向に沿って所定量だけ移動させる駆動サブュニット 2 2 7 Bと、制御サブュニット 2 2 7 A からの指令に応じて後群 2 2 6 Rを光軸上の一点を中心とした回転方向に沿って所定量だけ移動させる駆動サブュニット 2 2 7 Cとから構成されている。このようなコンデンサレンズ系 2 2 6及びコンデンサレンズ系駆動ュニッ卜の構成については、例えば特願平 9-34378号で提案されている。なお、コンデンサレンズ系 2 2 6及びコンデンサレンズ系駆動ュニッ卜としては、特願平 8-353023号で提案されているものも用いることができる。

レチクルブラインドユニット 2 2 8は図 7の照明視野絞りユニット 1 2 3と同じ構成である。 2 2 8 Aは可動ブラインド、 2 2 8 Bは固定ブラインド、 2 2 9 は可動ブラインド制御ュニットである。これらのレチクルブラインドュニット 2 2 8及び可動ブラインド制御ュニット 2 2 9の動作は、例えば特開平 4-196513 号 (米国特許第 5,473,410号)公報に開示されている。

図 1 0中 2 3 0はリレー光学系 3 0、 2 3 0 Fはそのの前群 3 0 F、 2 3 1は光路折曲げミラ一、 2 3 0 Rはリレー光学系 3 0の後群及ぴ 2 3 2は高次照度ムラ調整ュニットである。

高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2は、選択的に光路内に位置可能に設けられた厚みの異なる複数の光透過性の平行平面板、あるいは連続的に厚みを変化させることのできるほぼ無屈折力の部材からなり、光路内での厚みを変化させることにより、レチクル R上或いはウェハ W上での高次の照度ムラを調整できるものである。駆動ュニット 2 3 3は、主制御ュニット 2 0 0からの指令に応じて、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2の複数の平行平面板のうちの 1つを選択的に光路内へ挿入させる、あるいは無屈折力の部材の厚みを所定の厚みにするように、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2を駆動する。このような高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2については、例えば特開平 9-82631号公報に開示されている。

なお、図 1 0中 2 3 4はサブチンバで、図 7中の照明系カバ一 1 4 3とほぼ同じ構成である。このようなサブチャンバ一の構成としては、例えば特開平 6- 260385号 (米国特許第 5,559,584号)公報、特開平 8-279458号公報ゃ特開平 8- 279459号公報に開示されている。

また、図 1 0中はビームスプリッタ、 2 3 6は反射率センサで、図 7中のビ一ムスプリッタ 1 2 8、反射率センサ 1 2 9と同じ構成である。

なお、反射率センサ 3 6をビームスプリッタ 2 4を挟んでィンテグレ一タセンサ 2 5とは反対側に配置しても良い。

図 1 2はレクチルステージ 2 4 0を示しており、図 7に示すものとほぼ同じ構成である。図 1 2中 2 2 4は、レチクル支持台、 2 4 2 A， 2 4 2 Bは移動鏡、 2 4 6 , 2 4 7は Y軸用レーザ干渉計 2 4 6， 2 4 7、 2 4 2 B , 2 4 3 Bは固定鏡 4 2 B， 4 3 B、 2 4 4は X軸用の移動鏡、 2 4 9はレチクルステージ制御ユニットである。なお、このようなレチクルステージの構成及び動作は、例えば特開平 6-291019号 (米国特許第 5,464,715号)公報に開示されている。また、レチクルステージとしては、特開平 8-63231号公報に開示されているものも用いることができる。

また、後述する照度ムラ計測のために、レチクルステージ 2 4 0上の Y方向の端部側には、照明領域 I Aを包含する大きさの矩形状の開口部 2 4 O Aが設けられている。

図 1 0に戻って、レチクル Rの下方（一 Z方向側）には、所定の投影倍率 )3を有し、ほぼ両側（レチクル R側及びウェハ W側）テレセントリックな投影光学系 P Lが配置されている。この投影光学系 P Lは、定盤 2 5 0上に設けられたコラム 2 5 1にフリンジ部 Fが当接するように設けられている。さて、レチクル Rが照明光により照明されると、レチクル Rの回路パターンの光透過部分からの透過回折光（0次光も含む）は投影光学系 P Lへ入射し、投影光学系の像面側に直線スリット形状或いは矩形状の露光領域内に回路パターンの部分像が形成される。この部分像は、レチクル Rの回路パターンのなかの照明領域 I Aが重なっている部分の縮小像である。ここで、投影光学系 P Lの像面には、感光性基板としてのウェハ Wが配置され、ウェハ W上の複数のショット領域のうちの 1つのショット領域の一部の表面のレジスト層に、回路パターンの一部が転写されることになる。

ウェハ wは、図示なきウェハホルダに吸着されており、そのウェハホルダは、投影光学系 P Lの光軸方向の位置及び光軸方向に対する傾きを調整するためのフオーカス ' レべリングステージ 2 5 3上に設けられている。また、フォーカスレベリングステージ 2 5 3上のウェハ Wの光軸方向の位置及び光軸方向に対する傾きを検出するための面位置検出ュニット 2 7 4が投影光学系 P Lの下方に設けられている。このような面位置検出ュニットとしては、例えば特開平 6-260391号 (米国特許第 5,448,332号)公報に開示されているものを用いることができる。

フォーカス ' レべリングステージ 2 5 3は、図中 Y方向に沿って移動可能な Y ステージ 2 5 4上に設けられ、この Yステージ 2 5 4は、図中 X方向へ移動可能な Xステージ 2 5 5に設けられている。

図 1 3は、上述のような X— Yステージの一例を示す平面図である。図 1 3中 2 5 4は Yステージ、 2 5 4 F 1〜2 5 4 F 4は気体軸受け、 2 5 5は Xステージ、 2 5 5 Aは、ビームであり、 Yステージ 2 5 4は図中 Y方向へ移動可能に構成される。また、図 1 3中 2 5 5 C 1〜2 5 5 C 4は気体軸受け、 2 5 5 B 1， 2 5 5 B 2は移動ガイド、 2 5 6 A 1 , 2 5 6 A 2は固定ガイド、 2 5 6 B 1 , 2 5 6 B 2は磁気トラックであり、 Xステージ 2 5 5内のモータコイルと協動して Xステージ 2 5 5を図中 X方向へ移動させる。

また、図 1 3中 2 5 7は Y軸用の移動鏡、 2 5 8は X軸用の移動鏡、 2 5 9は Y軸用レーザ干渉計、 2 6 0は X軸用レーザ干渉計である。

これらの Y軸用のレーザ干渉計 2 5 9及び X軸用のレーザ干渉計 2 6 0により、 Yステージ 2 5 4の X方向及び Y方向の位置が、常時 0 . Ο Ο Ι μ π程度の分解能で計測される。また、これらの干渉計により、 Υステージの（投影光学系 P L の光軸を中心とする）回転方向の変位も計測される。この計測値は、ウェハステ —ジ制御ュニット 2 6 1へ供給される。このウェハステージ制御ュニット 2 6 1 は、主制御ユニット 2 0 0により制御される。なお、このような X— Yステージは、例えば特開平 8-233964号公報に開示されており、また、特開平 8-31728号公報に開示される X—Yステージも用いることができる。フォーカス . レベリングステージ 2 5 3としては、例えば特開平 7-161799号公報に開示されるものを用いることができる。

さて、 Yステージ 2 5 4上の一部には、レチクル側のレーザ干渉計 2 4 6〜2 4 8によって計測される座標により規定されるレチクル座標系と、ウェハ側のレ一ザ干渉計 2 5 9， 2 6 0によって計測される座標により規定されるウェハ座標系との対応をとるための基準マーク板 2 5 4 Aが設けられている。また、 Yステージ 2 5 4上にあって基準マーク板 2 5 4 Aの近傍には、露光領域 E A内の照度分布を測定するための照度計の受光部 2 5 4 Bが設けられている。ここで、基準マーク板 2 5 4 Aの構成については、例えば特開平 7-176468号 (米国特許第 5 , 6 4 6 , 4 1 3号)公報に開示されている。

図 1 4に示す如く、レチクル Rの上方（+ Z方向側）には、基準マーク板 2 5 4 Aの第 1の基準マークと、レチクル Rに設けられたマークとを同時に観察するためのレチクルァライメント顕微鏡 2 6 2 , 2 6 3が設けられている。また、レチクル Rからの検出光をレチクルァライメント顕微鏡 2 6 2 , 2 6 3へ導くための折曲げミラ一 2 6 4 , 2 6 5が照明光学系からレチクル Rへ向かう照明光の光路内外の位置の間で挿脱自在となるよう移動可能に設けられている。後述する露光シーケンスが開始されると、ミラー駆動ユニット 2 6 6， 2 6 7は、主制御ュニット 2 0 0からの指令を受け、折曲げミラ一 2 6 4 , 2 6 5を光路外の位置へ待避させる。また、投影光学系 P Lの Y方向の側面には、ウェハ W上のァライメントマ一ク（ウェハマーク）を観察するためのオフ 'ァクシスのァライメントュニット 2 6 8が配置されている。ここで、前述の基準マーク板 2 5 4 Aには、投影光学系 P Lの基準置とオフ ·ァクシスのァライメントュニッ卜 268との間隔であるベースライン量を計測するために、第 2の基準マークが上述の第 1の基準マークと対応付けられて設けられている。

ここで、レチクルァライメント顕微鏡 262, 263により、レチクル座標系とウェハ座標系との対応付けを行う。

次に、照度計の構成につき、図 1 5を参照して説明する。ここで、図 1 5 (a) は、 Yステージ 254上の受光部 254 Bの近傍を拡大した図であり、図 1 5 (b) は Yステージ 254の平面図である。図 1 5 (a) において、受光部 254 Bは、複数のピンホール 254 B 1〜254B 5が設けられた板状の部材からなり、これら複数のピンホール 254 B 1〜254 B 5の各々には、複数のピンホール 2 54B 1〜254 B 5を介して受光される光を導くための光ファイバ 254 D 1 〜254 D 5が接続されている。これらの光ファイバ 254D 1〜254D 5は、露光光に対して光透過性を持つ材料（例えば石英ガラス）からなり、受光部 25

4 Bからの光を Yステージ 254上の送光部 254 Cへ導く。送光部 254じには、複数の開口部 254 C 1〜254 C 5が設けられており、これら複数の開口部 254C 1〜254 C 5は、光ファイバ 254D 1〜254D 5の射出端にそれぞれ接続されている。

図 1 5 (b) に示すように、投影光学系 P Lの側方には、送光部 254じからの光を検出するための検出部 254 Eが設けられている。この検出部 254 Eは、送光部 254 Cの像を形成するリレー光学系 254 E 1と、この像の位置に配置された光電変換素子 254 E 2とから構成される。ここで、光電変換素子 254 E 2上の複数の箇所には、複数の開口部 254 B 1〜254 B 5に入射する光に対応した光スポットが形成され、光電変換素子 254 E 2は、各々の光スポットの光量に応じて光電変換を行う。この光電変換素子 254 E 2からの出力は、主制御ユニット 200へ伝達される。

この検出部 254 Eは、図 1 5 (c) に示すように、投影光学系 P Lの中心（光軸の位置）が受光部 254 Bに重なる状態のときに、検出部 254 Eと送光部 2

54 Cとが重なるように位置決めされている。なお、図 1 5には、 5つの開口部を設けた例を図示しているが、この開口部、すなわち照度分布の検出点の数は 5 つには限られない。このような受光部の構成は、特開平 10-74680 号ゃ特開平 293677号で提案されている。

なお、上述の例では、光ファイバを用いて受光部 2 5 4 Bからの光を送光部 2 5 4 Cへ導く構成としている力その代わりに、折曲げミラ一及びリレー光学系を用いる構成であっても良い。

また、上述の例では、光電変換素子 2 5 4 E 2を X— Yステージ 2 5 4 ， 2 5 5の外に設ける構成としているが、光電変換素子 2 5 4 E 2を Yステージ 2 5 4 内に配置しても良い。この構成により、受光部 2 5 4 Bから光電変換素子 2 5 4 E 2までの光学系による検出誤差を招く恐れが少なくなる利点がある。

さて、図 1 6に示すように、投影光学系 P Lは、エキシマレーザ光源 2 1 2力らの照明光（露光光）に対して光透過性を有する材料（例えば S i O 2, C a F 2) からなる複数のレンズ素子 L 1 〜 L 1 6と、レンズ素子 L 1 〜 L 1 6を保持するレンズ枠 C 1 〜 C 1 6と、レンズ素子 L 1 〜 L 1 6を所定の間隔に保っためにレンズ枠 C 1 〜 C 1 6の間に配置されるスぺーサ S 1 〜 S 1 6と、レンズ枠 C l 〜 C 1 6及びスぺ一サ S 1 〜 S 1 6を収める鏡筒 L Bから構成されている。また、第 1の実施の形態による投影光学系では、鏡筒 L Bの最もレチクル R側と最もゥェハ W側に、露光光に対して光透過性を有する材料からなる平行平面板 P 1 ， P 2を設けて、鏡筒 L Bの内部を外気から遮断された密閉空間にしている。また、鏡筒 L Bには、配管 2 6 9 A〜 2 6 9 Dが接続されており、ガス供給ユニット 2 7 0は、この配管 2 6 9 A〜 2 6 9 Dを通して、酸素含有率を極めて小さく抑えた不活性ガスである乾燥窒素（N2) を鏡筒 L B内部のレンズ間隔に供給する。ここで、ガス供給ュニット 2 7 0は、鏡筒 L B内部のレンズ間隔の圧力を制御する機能を有しており、主制御ユニット 2 0 0からの情報に応じて、レンズ間隔の圧力を調整する。このような圧力調整については、例えば特開昭 60-78416号 (米国特許第 4 ， 8 7 1 , 2 3 7号)公報に開示されている。

なお、鏡筒 L Bの内部に存在する各種の物質（例えばレンズ素子を構成する材料、レンズ素子表面のコート材料、レンズ素子とレンズ枠とを接着するための接着剤、荒ずり面での反射防止のための塗料、レンズ枠ゃスぺーサ、鏡筒を構成する金属やセラミック材料など）から生じる各種の不純物が光学素子（L 1〜L 1 6、 P 1 , P 2 ) の表面に付着して起こる透過率変動をなるベく小さくするために、ガス供給ュニット 2 7 0は、温度制御された乾燥窒素を鏡筒 L Bの内部で強制的にフローさせつつ、例えばケミカルフィルタゃ静電フィルタなどにより、それらの不純物を除去する構成が好ましい。

図 1 6の投影光学系 P Lにおいては、開口絞り A Sは、その開口径が可変となるように構成される。開口絞り制御ュニット 2 7 1は、主制御ュニット 2 0 0力、らの投影光学系 P Lの開口径に関する情報を受けると、その情報に従って開口絞り A Sの開口径を調整する。また、鏡筒 L Bの内部には、鏡筒 L Bの内部の雰囲気の状態（圧力 ·温度 ·湿度など）を検出するためのセンサ 2 7 2 A〜 2 7 2 D が設けられており、このセンサ 2 7 2 A〜2 7 2 Dによる検出出力は、主制御ュニット 2 0 0へ送られる。なお、図 1 6の投影光学系 P Lでは、 4つのセンサ 2 7 2 A〜2 7 2 Dを設ける構成としているが、このセンサ 2 7 2の数は、 1つには限られず必要に応じて適当な数を設ければ良い。

また、図 1 6の投影光学系 P Lでは、 1つの鏡筒 L Bの中に全てのレンズ素子 L 1〜L 1 6を収める構成としたが、その代わりに、例えば特開平 7-86152号公報に示すように、複数の鏡筒にレンズ素子 L 1〜し 1 6を適宜分けて収める構成としても良い。

なお、このような投影光学系 P Lとしては、例えば特開平 10-79345号で提案されているような屈折型の投影光学系や、特開平 8-171054 号 (米国特許第 5,668,672号)公報ゃ特開平 8-304705号 (米国特許第 5,691,802号)公報に開示されているような反射屈折型の投影光学系を用いることができる。

図 1 0に戻って、第 4の実施の形態による投影露光装置では、レチクルステージ 2 4 0上に載置されるレチクル Rの種類を判別するために、図 7に示す場合と同様に、バーコードリーダー 2 7 3を設けてある。

次に、第 4の実施の形態にかかる投影露光装置の露光シーケンスの一例を図 1 7のフローチャートに示す。図 1 7のフローチヤ一ト中ステップ S 2 1 0においては、ウェハ W上のショット領域を適正な露光量のもとで走査露光するために、主制御ュニット 2 0 0は各種の露光条件を設定する。この設定の手法については後述する。主制御ユニット 2 0 0は、設定した露光条件に基づいて、エキシマレーザ光源 1 2や可変減光器 1 6を制御する露光制御ュニット 1 1へ指令を送る。

以上のようなステップ 2 1 0により、ウェハ W上の 1つのショットに対する走查露光が行われる。

次に、上記ステップ S 2 1 0における露光条件の設定について説明する。第 4 の実施の形態での露光量制御の手法としては、例えば特開平 8-250402号公報で開示されているような、エキシマレーザ光源 2 1 2からのパルスレーザ光のエネルギ一が変動することによるショット領域間（ウェハ間）での露光量のばらつきを低減させるために、パルス光の照射毎にそれまで照射された積算露光量を計算して平均積算露光量及び平均パルスエネルギーを求め、これらの平均積算露光量及び平均パルスエネルギーに基づいて、積算露光量が目標積算露光量へ近づくように露光量を調整する手法を用いることができる。

第 4の実施の形態では、上記手法において、目標積算露光量に、透過率の変動分を係数として乗じるところが上記特開平 8-250402号公報の技術と異なる。以下、透過率の変動分による係数の求め方について説明する。なお、この係数を求める際には、照度ムラを補正する動作もあわせて考える必要があるため、以下においては、照度ムラの補正動作の説明も行う。

図 1 8は、照度ムラを補正する動作を説明するための図であり、図 1 8 ( a ) はウェハ Wの露光領域 E A上における照度ムラの状態を示す図、図 1 8 ( b ) はこの照度ムラを補正するために発生すべき照度分布を示す図、図 1 8 ( c ) 〜図 1 8 ( e ) は図 1 8 ( b ) の照度分布を 3つの成分の照度分布に分解したときの状態を示す図、図 1 8 ( f ) は照度ムラを補正した後の状態を示す図である。図 1 8 ( a ) 〜図 1 8 ( f ) において、縦軸は光強度を表し、横軸はウェハ面上におけるメリジォナル方向に沿った座標を表している。なお、横軸における原点は、投影光学系 P Lの光軸の位置である。まず、ウェハ Wの露光領域 EAにおいて、図 1 8 (a) に示すような照度分布であるとする。この図 18 (a) の照度分布をフラットなものにするために、コンデンサレンズ系 226及び高次照度ムラ調整ュニット 232によって発生させるべき照度分布は、図 1 8 (b) の如き逆特性となる。この図 1 8 (b) に示す逆特性の照度分布は、図 1 8 (c) に示す凹凸成分の照度分布と、図 1 8 (d) に示す傾斜成分の照度分布と、図 1 8 (e) に示す高次成分の照度分布とに分けて考えられる。

そこで、コンデンサレンズ系駆動ュニット中の制御サブュニット 227 Aは、図 1 8 (c) の如き照度分布を発生させる位置へコンデンサレンズ系 226の前群 226 Fを移動させるような指令を駆動サブュニット 227 Bへ送り、図 1 8 (d) の如き照度分布を発生させる位置へコンデンサレンズ系 226の後群 22 6 Rを移動させるような指令を駆動サブユニット 227 Cへ送る。また、高次照度ムラ調整ュニット 232を駆動する駆動ュニット 233は、図 1 8 (e) の如き照度分布を発生させるような平行平面板の厚み（或いは無屈折力の部材の厚み）を求めて、その厚みの平行平面板を光路内へ挿入（或いは無屈折力の部材の厚みを調整）する。

以上の手順により、図 1 8 ( f ) に示す如き照度分布が得られるが、この照度分布の原点における強度（分布がフラットであるため露光領域 E A上での平均の光強度に対応する）をみると、インテグレータセンサ 225へ光を分岐するビームスプリッタ 226から投影光学系 P Lまでの光学系の透過率の影響により、この光学系の透過率が 100%のときに比べて κだけ変化していることが分かる。後述のように、この変化量/ は、照射履歴（照明光学系及び投影光学系を通過する露光光の履歴）に応じて変化するものである。そこで、第 4の実施の形態では、この変化量/ cの分を係数 δとして目標積算露光量へ乗じて修正値を得て、修正された目標積算露光量のもとで露光量制御を行う。

また、第 4の実施の形態においては、主制御ュニット 200内のメモリ 21 0 に、照射履歴と照度ムラ補正量及び目標積算露光量の修正のための係数 δとの関係が履歴テ一ブルとして記憶されている。第 4の実施の形態では、レチクノレ Rの種類ごとに一義的に照明条件を定めているため、履歴テーブルとしては、照射時間に対する前群 2 2 6 Fの補正量 Δ 26F、後群 2 2 6 Rの補正量 Δ 26R、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2の補正量 Δ 32及び目標積算露光量の修正のための係数 δが記憶されている照射時間に関するテーブルと、照射停止時間に対する前群 2 2 6 Fの補正量 Δ 26F、後群 2 2 6 Rの補正量 Δ 26R、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2の補正量 Δ 32及び目標積算露光量の修正のための係数 δとが記憶されている照射停止時間に関するテーブルとを用いる。これらの照射時間に関するテーブルと照射停止時間に関するテーブルとを図 1 9及び図 2 0にそれぞれ示す。なお、ここでいう照射時間とは、照明光学系及び投影光学系を露光光が通過している時間を指し、照射停止時間とは、照明光学系及び投影光学系を露光光が通過していない時間を指す。これらの照射時間及び照射停止時間に関するテーブルには、所定の単位時間ごとの補正量及び係数が記憶されている。この所定の単^:時間の間隔は、主制御ュニット 2 0 0内に設けられた計時部によるパルス信号の間隔に対応している。上記の補正量 Δ 26F、厶 26R及び Δ 32は、所定の原点からの絶対的な変化量ではなく、 1つ前の単位時間における状態を原点にとったときの変化量である。ここで、所定の原点からの絶対的な変化量をとる場合には、後述の修正のための係数の情報量が増えすぎる恐れがあるため、好ましくない。このとき、照明光学系及び投影光学系 P Lを通過する露光光のエネルギーの大小によって、前群 2 2 6 F、後群 2 2 6 R及び高次照度ムラ調整ユニット 2 3 2 の各補正量と係数 δとを変化させる必要がある。第 4の実施の形態では、インテグレータセンサ 2 2 5で検出される露光光の強度（露光光のエネルギーに対応）に対応させた形で、前群 2 2 6 Fの補正量、後群 2 2 6 Rの補正量、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2の補正量及び係数 δを修正するための係数 f , ζ， η , L を図 2 1に示す照射エネルギー修正テーブルに記憶しておく。

また、ウェハ W自体の反射により、投影光学系 P Lからの露光光が再び投影光学系 P Lへ戻される現象により、投影光学系 P L及び照明光学系の透過率が（ゥェハの反射率が 0であるときに比べて）向上する方向へ変化する。このため、ゥェハ Wの反射率によって、透過率変動の状態が変わる場合がある。そこで、第 4 の実施の形態では、上記の履歴テーブルのうち照射時間に関するテーブルに記憶されている各補正量と係数 δとを、ウェハ Wで反射された後に投影光学系 P L及び照明光学系を逆進する光の光量に応じて修正する。このために、反射率センサ 2 3 6で検出される戻り光の強度（ウェハ Wでの反射率に対応）に対応させた形で、前群 2 2 6 Fの補正量、後群 2 2 6 Rの補正量、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2の捕正量及び係数 δを修正するための係数 ρ , τ , _χを図 2 2に示すウェハ反射率修正テーブルに記憶しておく。

また、メモリ 2 1 0には、上述の照射時間テーブル、照射停止時間テーブル、照射エネルギー修正テーブル及びウェハ反射率修正テーブルに加えて、第 1〜第 1 8の一時記憶部 M l〜Μ 1 8が設けられている。これらの一時記憶部 Μ 1〜Μ 1 8はレジスタの機能を果たすものである。

上述の照射時間テーブル、照射停止時間テーブル、照射エネルギー修正テーブル及びウェハ反射率修正テーブルを用いた照度ムラ調整について、図 2 3のフロ一チャートを参照して説明する。

まず、ステップ S 3 0 1において、主制御ュニット 2 0 0は、メモリ 2 1 0内の第 1の一時記憶部 M lにカウント数 Nとして 0を入れる。

ステップ S 3 0 2では、主制御ュニット 2 0 0内の計時部によるパルス信号に応じて第 1の一時記憶部 M 1のカウント数 Nに 1を加える。

次のステップ S 3 0 3では、主制御ユニット 2 0 0は、インテグレータセンサ 2 2 5からの出力があるか否かを判断する。ここで、出力がある場合には、ステップ S 3 0 4へ移行し、出力がない場合には、ステップ S 3 1 5へ移行する。まず、インテグレータセンサ 2 2 5からの出力があった場合について説明する。ステップ S 3 0 4では、ィンテグレータセンサ 2 2 5から出力される光電変換出力の値 S 25 を第 2の一時記憶部 M 2へ保管すると共に、反射率センサ 2 3 6 から出力される光電変換出力の値 S 36を第 3の一時記憶部 M 3へ保管する。ステップ S 3 0 5では、第 1の一時記憶部 M lに保管されているカウント数 N の値にそれぞれ対応している係数 δ、補正量 Δ 26F、補正量 Δ 26R及び補正量 Δ 32を照射時間テーブルから読み出して、係数 δを第 4の一時記憶部 M 4へ、補正量 Δ 26Fを第 5の一時記憶部 Μ 5へ、補正量 Δ 26Rを第 6の一時記憶部 Μ 6 補正量 Δ 32を第 7の一時記憶部 Μ 7へそれぞれ保管する。

ステップ S 3 0 6では、第 2の一時記憶部 Μ 2に保管されている出力 S 25 の値にそれぞれ対応している係数 δを修正するための係数 f 、補正量 Δ 26Fを修正するための係数 ζ、補正量 Δ 26Rを修正するための係数 η及び補正量 Δ 32を修正するための係数 tを照射エネルギー修正テーブルから読み出して、係数 _£を第 8の一時記憶部 M 8へ、係数 ζを第 9の一時記憶部 Μ 9 係数 7)を第 1 0の一時記憶部 Μ 1 0へ、係数 tを第 1 1の一時記憶部 M 1 1へそれぞれ保管する。ステップ S 3 0 7では、第 3の一時記憶部 M 3に保管されている出力 S 36 の値にそれぞれ対応している係数 δを修正するための係数補正量 Δ 26Fを修正するための係数 Ρ、補正量 Δ 26Rを修正するための係数 τ及び補正量 Δ 32を修正するための係数 χを照射エネルギー修正テーブルから読み出して、係数を第 1 2の一時記憶部 Μ 1 2へ、係数 ρを第 1 3の一時記憶部 Μ 1 3へ、係数 τを第 1 4の一時記憶部 Μ 1 4へ、係数 χを第 1 5の一時記憶部 Μ 1 5へそれぞれ保管する。

ステップ S 3 0 8では、第 4の一時記憶部 Μ 4に保管されている係数 δに、第 8の一時記憶部 Μ 8中の係数 £及び第 1 2の一時記憶部 Μ 1 2中の係数を乗じて修正後係数とし、この値を第 4の一時記憶部 Μ 4へ入れ、この修正後係数を露光量制御ュニット 2 1 1へ送る。

ステップ S 3 0 9では、第 5の一時記憶部 Μ 5に保管されている補正量 Δ 26F に、第 9の一時記憶部 Μ 9に保管されている係数 ζ と、第 1 3の一時記憶部に保管されている係数 Ρとを乗じて修正後補正量 Δ 26Fc とし、この修正後補正量 Δ 26Fcを第 5の一時記憶部 M 5へ保管する。

ステップ S 3 1 0では、第 6の一時記憶部 M 6に保管されている補正量 Δ 26R に、第 1 0の一時記憶部 M l 0に保管されている係数 ηと、第 1 4の一時記憶部 M l 4に保管されている係数 τとを乗じて修正後補正量 Δ 26Rc とし、この修正後補正量 Δ 26Rcを第 6の一時記憶部 M 6へ保管する。

ステップ S 3 1 1では、第 7の一時記憶部 M 7に保管されている補正量 Δ 32 に、第 1 1の一時記憶部 M l 1に保管されている係数 t と、第 1 5の一時記憶部 M l 5に保管されている係数とを乗じて修正後補正量 Δ 32cとし、この修正後捕正量を第 7の一時記憶部 M 7 へ保管する。

ステップ S 3 1 2では、第 1 6の一時記憶部 M 1 6へ第 5の一時記憶部 M 5に保管されている修正後補正量 Δ 26Fc の値を加える。すなわち、この第 1 6の一時記憶部 M 1 6には、積算された修正後補正量∑△ 26Fcが保管される。

ステップ S 3 1 3では、第 1 7の一時記憶部 M 1 7へ第 6の一時記憶部 M 6に保管されている修正後補正量厶 26Rcの値を加える。すなわち、この第 1 7の一時記憶部 M 1 7には、積算された修正後補正量∑ Δ 26Rcが保管される。

ステップ S 3 1 4では、第 1 8の一時記憶部 M 1 8へ第 7の一時記憶部 M 7に保管されている修正後補正量 Δ 32cの値を加える。すなわち、この第 1 8の一時記憶部 M l 8には、積算された修正後補正量 Δ 32cが保管される。

このステップ S 3 1 4の後、ステップ S 3 2 0 へ移行する。

さて、以上のステップ S 3 0 4 〜 S 3 1 4では、ィンテグレータセンサ 2 2 5 からの出力があった場合を説明したが、上述のステップ S 3 0 3において、インテグレ一タセンサ 2 2 5からの出力がない場合を以下に説明する。

ステップ S 3 1 5では、第 1の一時記憶部 M 1に保管されているカウント数 N の値にそれぞれ対応している係数 δ、補正量 Δ 26F、補正量 Δ 26R及び補正量 Δ 32を照射停止時間テーブルから読み出して、係数 δを第 4の一時記憶部 Μ 4 へ、捕正量 Δ 26Fを第 5の一時記憶部 Μ 5へ、補正量 Δ 26Rを第 6の一時記憶部 Μ 6 へ、補正量 Δ 32を第 7の一時記憶部 Μ 7 へそれぞれ保管する。

ステップ S 3 1 6では、第 4の一時記憶部 Μ 4に保管されている係数 δを露光量制御ュニット 1 1 へ送る。

ステップ S 3 1 7では、第 1 6の一時記憶部 Μ 1 6へ第 5の一時記憶部 Μ 5に保管されている補正量 Δ 26Fを加える。すなわち、この第 1 6の一時記憶部 M l 6には、積算された補正量 Σ Δ 26Fが保管される。

ステップ S 3 1 8では、第 1 7の一時記憶部 M 1 7 へ第 6の一時記憶部 M 6に保管されている補正量 Δ 26Rを加える。すなわち、この第 1 7の一時記憶部 M l 7には、積算された補正量 Σ Δ 26Rが保管される。

ステップ S 3 1 9では、第 1 8の一時記憶部 Μ 1 8へ第 7の一時記憶部 Μ 7に保管されている補正量 Δ 32 を加える。すなわち、この第 1 8の一時記憶部 M l 8には、積算された補正量 Σ Δ 32が保管される。

このステップ S 3 1 9の後、ステップ 3 2 0へ移行する。

ステップ S 3 2 0では、第 1 6の一時記憶部 M l 6に記憶されている積算された補正量 Σ Δ 26F ( Σ Δ 26Fc) 、予め定められた許容値を超えているか否かを判断する。ここで、予め定められた許容値を超えていない場合には、ステップ S 3 2 2へ移行し、超えている場合には、次のステップ S 3 2 1へ移行する。なお、この許容値は、ウェハ W面上の照度分布の均一からのずれの許容範囲に対応しており、投影露光装置のオペレータにより任意の値に設定できる。

ステップ S 3 2 1では、第 1 6の一時記億部 M l 6に記憶されている積算された補正量∑△ 26F (∑ Δ 26Fc) だけコンデンサレンズ系 2 2 6の前群 2 2 6 F を移動させるようにコンデンサレンズ系駆動ュニット 2 2 7へ指令を出し、第 1 6の一時記憶部 M l 6内の値を 0にリセットする。その後、次のステップ S 3 2 2へ移行する。

ステップ S 3 2 2では、第 1 7の一時記憶部 M l 7に記憶されている積算された補正量 Σ Δ 26R ( Σ Δ 26Rc) 力；、予め定められた許容値を超えているか否かを判断する。ここで、予め定められた許容値を超えていない場合には、ステップ S 3 2 4へ移行し、超えている場合には、次のステップ S 3 2 3へ移行する。なお、この許容値も、ウェハ W面上の照度分布の均一からのずれの許容範囲に対応しており、投影露光装置のオペレータにより任意の値に設定できる。

ステップ S 3 2 3では、第 1 7の一時記憶部 M l 7に記憶されている積算された補正量 Σ Δ 26R (∑厶 26Rc) だけコンデンサレンズ系 2 2 6の後群 2 2 6 R を移動させるようにコンデンサレンズ系駆動ユニット 2 2 7へ指令を出し、第 1 7 6の一時記憶部 M l 7内の値を 0にリセットする。その後、次のステップ S 3 2 4へ移行する。

ステップ S 3 2 4では、第 1 8の一時記憶部 M l 8に記憶されている積算された補正量 Σ Δ 32 (∑A 32c) 、予め定められた許容値を超えているか否かを判断する。ここで、予め定められた許容値を超えていない場合には、ステップ S 3 2 6へ移行し、超えている場合には、次のステップ S 3 2 5へ移行する。なお、この許容値も、ウェハ W面上の照度分布の均一からのずれの許容範囲に対応しており、投影露光装置のオペレータにより任意の値に設定できる。

ステップ S 3 2 5では、第 1 8の一時記憶部 M l 8に記憶されている積算された補正量 Σ Δ 32 ( Σ Δ 32c) の分だけ、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2における平行平板の厚さが変化するように駆動ュニット 2 3 3へ指令を送る。その後、第 1 8の一時記憶部 M 1 8内の値を 0にリセットし、次のステップ S 3 2 6へ移行する。

ステップ S 3 2 6では、カウント数 Nの値が所定の値 Kを超えていないか否かを判断する。ここで、所定の値 Kは、照射時間テーブル及び照射停止時間テープルの時間軸に対応している値である。ここで、カウント数 Nが所定の値 Kを超えていないときには、ステップ S 3 0 2へ移行し、超えているときには処理を終了する。

以上の照度ムラ調整のシーケンスを実行することにより、経時変化による透過率の変動があった際にもウェハ面上での照度分布は常に均一にあるいは所定の照度分布のまま保たれ、ウェハのショット領域内での線幅均一性が向上し良好なデバイスを製造することができる。

さて、以上に示した例では、各補正量 Δ 26F, Δ 26R, Δ 32及び係数 δは、常に同じ時間間隔で履歴テーブルに記憶される構成としているが、この間隔（すなわちカウント数 Νをカウントする間隔）は、常に同じである必要はない。図 2 4は、露光領域 Ε Α上のある一点における照度の照射による経時変化を示す図であり、縦軸に照度、横軸に照射時間をとつている。この図 2 4からも明らかな通り、照射開始後すぐの時点では単位時間当たりの照度変化が大きく、ある所定時間が経過した後には、単位時間当たりの照度変化が緩やかになる。従って、上記のステップ S 3 0 2において、計時部からのパルス信号ごとに Nの値に 1を加えるのではなく、単位時間当たりの照度変化（照度分布変化）が緩やかな場合には、計時部からのパルス信号が所定の数になったときに Nの値に 1を加えれば良い。このとき、単位時間当たりの照度分布変化に応じて照射時間テーブル及び照射停止時間テーブルに記憶される各補正量 Δ 26F, Δ 26R, Δ 32及び係数 δの時間間隔を変更しておくことはいうまでもない。この構成により、照射時間テ一ブル及び照射停止時間テーブルの容量を少なくすることができる。

また、上記の例では、履歴テーブルを用いて、単位時間ごとの各補正量 Δ 26F，厶 26R， Δ 32及び係数 δを記憶させる構成としたが、その代わりに、所定の関数を用いても良い。この場合、露光領域 Ε Αにおける複数の点における照射時間に対する照度の変動を表す関数 ί ( t ) と、露光領域 E Aにおける複数の点における照射停止時間に対する照度の変動を表す関数 g ( t ) を用いる。これらの関数 f ( t ) 及び g ( t ) は、実験による結果から例えば最小自乗法などの手法により得ることができる。

このときには、露光領域 E Aの複数の点ごとに、上記関数 f ( t ) 及び g ( t ) を用いて、その時点における照度を各々算出して露光領域 E A上での照度分布を得て、前述の図 1 8 ( a ) 〜図 1 8 ( f ) に示した手法を用いてコンデンサレンズ系の前群 2 2 6 F、後群 2 2 6 R及び高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2を用いて照度ムラを補正すれば良い。このとき、メモリ 2 1 0内には、露光領域 E A上の照度分布に対応した形でコンデンサレンズ系の前群 2 2 6 F及び後群 2 2 6 R の移動量、高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2の調整量を記憶させておけば良い。このように、所定の関数を用いても照射履歴に応じた照度分布変動を補正することができる。

また、上述の例では、照射エネルギーの大小により、照射時間テーブルの値を修正する構成としたが、その代わりに、照射時間と照射エネルギーとの積をとり、この積の値に応じて各補正量 Δ 26F， Δ 26R, Δ 32及び係数 δをテーブルに記憶させておいても良い。

また、照射時間テーブルの値を照射エネルギーの大小、ウェハ反射率の大小により修正する構成の代わりに、所定の照射エネルギーかつ所定のウェハ反射率のもとでの照射時間テーブルを、所定の照射エネルギー及び所定のウェハ反射率の組み合わせの分だけ用意しておく構成でも良い。

第 4の実施の形態による投影露光装置は、投影光学系 P Lとレチクル R . ゥェハ Wとを相対的に移動させつつ露光を行う走査型の投影露光装置であるため、レチクル R上のパターンの密度分布によって、投影光学系 P Lを通過する回折光の状態が走査に伴い変化する場合がある。従って、上述の履歴テーブル或いは関数 f ( t ) , g ( t ) は、この回折光の変化による照度分布変動をも考慮して決 £ されることが好ましい。

また、上述の例では、レチクル Rの種類と照明条件とが一義的に決定されるとしているが、レチクル Rに対して複数種の照明条件が存在する場合には、照明条件ごとに複数の照射時間テーブルを準備しておく力、、照明条件に応じて照射時間テーブルの補正値及び係数を修正する構成（照明条件に応じた修正テーブルを準備しておく）としておけば良い。

さて、上述の如き第 1の実施の形態による照度分布変動の補正方法においては、ある所定の時間間隔で実際の照度分布を計測し、履歴テーブルからの補正量或いは関数 f ( t ) , g ( t ) により算出される補正量を修正することが好ましい。このときの手順を以下に簡単に説明する。まず、主制御ユニット 2 0 0は、図 1 5に示した受光部 2 5 4 Bを投影光学系 P Lによる露光領域 E Aと重なるように Yステージ 2 5 4を移動させるためにウェハステージ制御ュニット 2 6 1へ指令を送ると共に、図 1 2に示したレチクルステージ 2 4 0上の開口部 2 4 O Aが照明領域 I Aと重なるようにレチクルステージ 2 4 0を移動させるためにレチクルステージ制御ュニット 2 4 9へ指令を送る。この後、主制御ュニット 2 0 0は、露光量制御ュニット 2 1 1へ指令を送りエキシマレーザ光源 2 1 2から露光光を射出させる。このとき、図 1 5の検出部 2 5 4 E中の光電変換素子 2 5 4 E 2力らの出力が実際の照度分布に対応することになる。主制御ュニット 2 0 0は、この光電変換素子 2 5 4 E 2からの出力による実際の照度分布と、履歴テーブル或いは関数により推測される照度分布とを比較して、推測した照度分布の実際の照度分布からのずれ量を求め、推測した照度分布を補正する。このとき、上述の例では、照度分布ではなく、コンデンサレンズ系 2 2 6の前群 2 2 6 F及び後群 2 2 6 R及び高次照度ムラ調整ュニット 2 3 2の補正量を用いて処理を行っているため、実際に計測した照度分布を補正量に変換してから比較をすれば良い。このような実際の照度分布の計測のタイミングとしては、前述の図 1 7のフロ一チヤ一トにおけるステップ S 2 0 1のレチクルローディング時、ステップ S 2 0 4レチクルァライメント及びベースライン計測の直前または直後、ステップ S 2 0 5のウェハローディング時、ステップ S 2 1 2のウェハアンローディング時に行うことができる。ここで、レチクルァライメント及びベースライン計測の直前に照度分布を測定すれば、レチクルステージ 2 4 0の開口部 2 4 O Aを照明領域 I Aと一致させるための移動による誤差が生じないため、直後に行うよりも好ましい。また、ウェハロード時或いはウェハアンロード時に照度分布を測定する場合には、 Yステージ 2 5 4がウェハロード位置に移動したときに投影光学系 P Lの露光領域と受光部 2 5 4 Bとが重なるように、受光部 2 5 4 Bの位置を設定すれば良い。

また、長期間にわたり投影露光装置が停止していた場合における動作開始時や照明条件切り替えの直後においては、実際の照度分布計測の間隔を短く設定することが好ましい。

さて、図 1 5に示した通り、第 4の実施の形態では、露光領域 E A内の複数の箇所において照度を同時に計測する構成としているが、例えば図 2 5 ( a ) に示すように、 1つの開口 2 5 4 B 1を有する受光部 2 5 4 Bを用いて、受光部 2 5 4 Bを X Y方向に移動させながら計測を繰り返して、照度分布を得る構成としても良レ、。この場合、検出部 2 5 4 Eとしては、送光部 2 5 4 Cの像を光電変換素子 2 5 4 E 2上に形成するものではなく、例えば図 2 5 ( b ) に示すように、送光部 2 5 4 Cからの光がほぼコリメートされる位置に配置することが好ましい。光電変換素子 2 5 4 E 2の同じ位置を用いることになるため、この光電変換素子 2 5 4 B自体の感度ムラの影響をほとんど無視できる利点がある。

また、図 1 5では、走査方向での照度ムラが走査露光の際にキャンセルされる効果を考慮して、走査直交方向のみの照度分布を計測する構成としたが、走査方向における照度ムラの影響が大きいと判断される際には、例えば図 2 5 ( c ) に示すように、マトリックス状に配置された開口部 254 B 1〜254 B 2 1を用いて、走査方向に関しても照度分布を測定すれば良い。

さらに、図 1 5或いは図 25に示したように複数のピンホール（開口部） 25 4 B 1〜254 B 5、 254 B 1〜254B 21を用いて複数の箇所で同時に照度を計測する構成とする場合には、複数の開口部のうちの特定の 1つ（例えばピンホール 254 B 1) のみを用いて、受光部 54 Bを XY方向に移動させながら計測を繰り返して照度分布を得て、その照度分布と、複数箇所での同時計測による照度分布とを比較することにより、光電変換素子自体の感度ムラの影響を補正することができる。

なお、上述では説明を省いたが、反射率センサ 236による出力を、例えば特開昭 62-183522号 (米国特許第 4,780,747号)公報に開示されているような投影光学系 P Lの投影倍率 /3の調整に用いても良いことはいうまでもない。

また、履歴テーブル又は関数を用いずに、実際の照度分布計測のみを行い、その結果に基づいて露光領域上の照度ムラを調整しても良い。このときには、前述のように、図 1 7のフローチヤ一トにおけるステップ S 204レチクルァライメント及びベースライン計測の直前または直後、ステップ S 205のウェハローデイング時、ステップ S 2 1 2のウェハアンローデイング時に行えば良い。

また、上述のような開口部 24 OAを用いずに、レチクル Rを載置したままで実際の照度分布計測を行う場合には、そのレチクル Rを介した光による理想的な照度分布に関する情報をメモリ 2 1 0内に記憶させておき、この理想的な照度分布とレチクル Rを介して計測された照度分布とを比較すれば良い。

次に、ステップ'アンド' リピート型の投影露光装置に適用した例を説明する。図 26は、第 5の実施の形態によるステップ 'アンド ' リピート型の投影露光装置を概略的に示す図であって、図 1 0に示し実施の形態と同じ機能を有する部材には、同じ符号を付してある。

図 26の投影露光装置において、図 1 0の投影露光装置と大きく異なる構成は、レチクルブラインドュニット 228の代わりにレチクルブラインドュニット 23 7を設けた点、高次照度ムラ調整ュニット 232の代わりに第 2フライアイレンズ 2 2 1の入射面側に照度分布補正ュニット 2 3 8を配置した点、レチクルステ —ジの構成、 Yステージ 2 5 4上の受光部の構成及び面位置検出ュニット 2 7 4 の代わりに面位置検出ュニット 2 7 5を設けた点である。

まず、レチクルステージの構成について図 2 7を参照して説明する。図 2 7において、レチクル Rは、レチクルステージ 2 8 0上に吸着固定されており、このレチクルステージ 2 8 0は、レチクル支持台 2 8 1上に図示なきベアリングを介して載置されており、 X Y平面内の全ての方向（X方向、 Y方向及び回転方向（Θ 方向））に移動可能である。図 2 7中、 2 8 2 A、 2 8 3 Aは移動鏡、 2 8 6、 2 8 7は Y軸用レーザ干渉計、 2 8 2 B、 2 8 3 Bは固定鏡、 2 8 4 Aは移動鏡、 2 8 8は X軸用レーザ、 2 8 5 Bは固定鏡である。

ここで、 X方向及び Y方向の位置は、常時 0 . 0 0 1 μ m程度の分解能で計測され、この計測値は、レチクルステージ制御ュニット 2 8 9へ供給される。

また、 X— Yステージの構成は、図 2 8に示すように、基本的には第 4の実施の形態と同様であるが、 Yステージ 2 5 4上に設けられる基準マーク板 2 5 4 A の構成及び受光部 2 5 4 Bの構成が異なる。ここで、ステップ ' アンド ' リビート型の投影露光装置における基準マーク板の構成は、例えば特開平 4-324923号 (米国特許第 5,243,195号)公報ゃ特開平 6-97031号公報などに開示されており、第 5の実施の形態では、当該特開平 4-324923号 (米国特許第 5，243，195号)公報や特開平 6-97031号公報の技術をそのまま或いは若干変形して用いることができるため説明を省略する。

Yステージ 2 5 4上の受光部 2 5 4 Bの構成の一例を図 2 9に示す。第 5の実施の形態では、第 4の実施の形態とは異なり、露光領域 E Aがほぼ正方形に近い形状となっており、さらには一括露光であるため、露光領域 E Aのほぼ全面にわたって照度測定点を配置している。図 2 9 ( a ) は複数の開口部 2 5 4 B 1をマトリックス状に配置した例であり、図 2 9 ( b ) は複数の開口部 2 5 4 B 1を同心円状に配置した例である。第 4の実施の形態と同様に、これらの複数の開口部 2 5 4 B 1にはそれぞれ光ファイバが接続されており、複数の開口部 2 5 4 B 1 の光が送光部 2 5 4 Cへ導かれるように構成されている。次に、照度分布補正ユニット 2 3 8について説明する。この照度分布捕正ュニット 2 3 8は、選択的に第 2フライアイレンズの入射側の光路に配置される複数の照度分布調整部材から構成されている。これらの照度分布調整部材のうちの一つを例えば図 3 0 ( a ) 及び図 3 0 ( b ) に照度分布調整部材 2 3 8 Aとして示す。ここで、図 3 0 ( a ) は照度分布調整部材 2 3 8 A側からフライアイレンズ 2 2 1を見たときの平面図であり、図 3 0 ( b ) は側面図である。このように、照度分布調整部材 2 3 8 Aは、第 2フライアイレンズ 2 2 1を構成する複数のレンズ素子 2 2 1 A〜 2 2 1 Uの各々へ入射する光束の強度分布を変化させるために所定の透過率分布を有する光量減衰部 2 3 8 A 1 〜 2 3 8 A 5を平行平面板に設けたものから構成される。なお、このような照度分布調整部材 2 3 8 Aについては、例えば特開平 7-130600号公報に開示されている。

第 5の実施の形態では、上述の照度分布調整部材 2 3 8 Aに加えて、この照度分布調整部材とは異なる透過率特性を有している複数の照度分布調整部材が準備されており、照度分布補正ュニット 2 3 8には、これら複数の照度分布調整部材が例えばターレット状に設けられている。そして、駆動ユニット 2 3 9は、主制御ュニッ卜 2 0 0からの指令に応じて、照度分布補正ュニット 2 3 8中の複数の照度分布調整部材のうちの 1つを光路内に選択的に位置させるように照度分布補正ユニット 2 3 8を駆動する。これにより、レチクル R上或いはウェハ W上での照度分布を選択的に変更することができる。ここで、第 2の実施の形態においても、凹凸成分の照度分布と傾斜成分の照度分布とは、コンデンサレンズ系 2 2 6 中の前群 2 2 6 F及び後群 2 2 6 Rを移動させることにより調整するため、複数の照度分布調整部材は、このコンデンサレンズ系 2 2 6では補正しきれない照度ムラを補正する。

なお、第 4の実施の形態では、メモリ 2 1 0内の履歴テ一ブル中に高次照度ムラ調整ユニット 2 3 2の補正量が記憶されていたが、その代わりに第 5の実施の形態では、光路へ挿入すべき照度分布調整部材の種類に関する情報を記憶させれば良レ、。このとき、第 4の実施の形態とは異なり、補正量に係数を乗じて修正する動作ができなくなるため、照度分布調整部材に関しては、所定の照射エネルギ一かつ所定のウェハ反射率のもとでの照射時間テーブルを、所定の照射エネルギ一及び所定のゥェハ反射率の組み合わせの分だけ用意しておくことが望ましい。次に補正動作につき簡単に説明すると、まず、主制御ユニット 2 0 0は、凹凸成分の照度分布と傾斜成分の照度分布の補正を前述の第 4の実施の形態と同様に行う。そして、主制御ユニット 2 0 0は、レチクル Rの種類、照明条件、インテグレータセンサ 2 2 5からの出力及び反射率センサ 2 3 6からの出力に応じて、メモリ 2 1 0内の履歴テーブルから照度分布調整部材の種類に関する情報を読み出し、駆動ュニット 2 3 8へ送信する。駆動ュニット 2 3 8は、主制御ュニット 2 0 0からの情報に応じて、対応した照度分布調整部材を光路中に挿入する。この動作により、ウェハ Wの露光領域 E A上での照度分布を均一にできる。

さて、全体の露光シーケンスは、図 1 7に示した第 4の実施の形態のものとほぼ同様であるが、ステップ S 2 0 4〜S 2 0 8については、特開平 4-324923号公報或いは特開平 6-97031号公報に開示されている手法に準じて行う。また、ステツプ S 2 1 0の走査露光に関しては、一括露光を行う点が第 4の実施の形態のものとは異なる。

また、露光量制御については、第 4の実施の形態では、特開平 8-250402号公報に開示された技術を変形して用いたが、第 2の実施の形態では、特開平 2- 135723号 (米国特許第 5,191,374号)公報に開示される露光量制御方法において、目標とする露光量に透過率の変動分を係数として乗じる手法を用いる。この透過率の変動分を係数として乗じる手法については、実際の係数が異なるだけで第 4 の実施の形態のものと同様であるためここでは説明を省略する。

図 2 6にもどって、第 5の実施の形態では、レチクルブラインドの構成が第 4 の実施の形態のものとは異なっている。第 5の実施の形態のレチクルブラインド 2 3 7は、コンデンサレンズ系 2 2 6とリレ一光学系 2 3 0との間のレチクル R のパターン形成面と共役な位置に配置される点は上述の第 4の実施の形態と同様であるが、第 4の実施の形態における可動ブラインド 2 2 8 A及び固定ブラインド 2 2 8 Bの代わりに、照明領域を規定するための 4つの可動なエッジを有している点が異なる。このようなレチクルブラインドの構成については、例えば特開平 2-116115号公報に開示されている。

また、第 4の実施の形態では、面位置検出ュニット 2 7 4として特開平 6- 260391号公報ゃ特開平 6-283403号公報に開示されているものを用いたが、第 5 の実施の形態の面位置検出ュニット 2 7 5としては、例えば特開平 5-275313号 (米国特許第 5,502,311号)公報ゃ特開平 7-142324号 (米国特許第 5，602，359号)公報に開示されているものを用いることができる。

さて、第 4の実施の形態では、所定の時間間隔で実際の照度分布を計測して、履歴テーブル或いは関数 f ( t ) , g ( t ) により算出される補正量を修正する際に、レチクルステージ 2 4 0上の開口部と照明領域 I Aとを重ねるようにした、第 5の実施の形態では、レチクルステージ 2 8 0上からレチクル Rを外した状態で実際の照度分布を計測するか、レチクル Rを載置したままで実際の照度分布を計測し、メモリ 2 1 0内のレチクル Rを介した光による理想的な照度分布に関する情報と比較する手法を用いるかすれば良レ、。

なお、この第 5の実施の形態においても、複数の開口部 2 5 4 B 1 (複数の計測点）の代わりに 1つの開口部を受光部 2 5 4 Bに設けて、受光部 2 5 4 Bを X Y方向に移動させながら計測を繰り返す構成であっても良い。また、複数の開口部 2 5 4 B 1のうちの特定の 1つによる照度分布の計測結果を用いて、複数の開口部 2 5 4 B 1による同時計測結果を較正しても良い。

なお、上述の第 1ないし第 5の実施の形態に示される各要素を電気的、機械的または光学的に連結することで、本発明にかかる投影露光装置が組み上げられる。

Claims

請求の範囲

1 . マスク上のパターンを照明して前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影して露光する際に、前記基板上での露光量を制御する露光量制御方法であって、

前記投影光学系を通過する光量の減衰率変化に基づいて、前記基板での露光量を計算するステップを備えたことを特徴とする露光量制御方法。

2 . マスク上のパターンを照明して前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影して露光する際にマスク上のパターンを照前記基板上での露光量を制御する露光量制御方法であって、

前記投影光学系での入射光量に対する透過率の変化に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップを備えたことを特徴とする露光量制御方法。

3 . 請求項 1又は 2に記載の露光量制御方法において、前記露光量を所定の露光量と比較するステップをさらに備えたことを特徴とする露光量制御方法。

4 . 請求項 1又は 2に記載の露光量制御方法において、前記マスクを照明する照明光は、 2 5 0 n m以下の波長を有することを特徴とする露光量制御方法。

5 . 請求項 2に記載の露光量制御方法において、前記投影光学系に入射する入射光量に対する透過率の変化を計測するステップと、

前記透過率変化を記憶するステップとをさらに有することを特徴とする露光量制御方法。

6 . マスクをパルス光により照明すると共に、前記マスクと基板とを同期させて走査して、前記マスク上のパターンを投影光学系を介して前記基板上に投影して露光する際に、前記基板上での露光量を制御する露光量制御方法であって、前記投影光学系を通過する光量の減衰率変化に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップを備えたことを特徴とする露光量制御方法。

7 . マスクをパルス光により照明すると共に、前記マスクと基板とを同期させて走査して、前記マスク上のパターンを投影光学系を介して前記基板上に投影して露光する際に、前記基板上での露光量を制御する露光量制御方法であって、前記投影光学系に入射する入射光量に対する透過率の変化に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップを備えたことを特徴とする露光量制御方法。

8 . 請求項 6又は 7に記載の露光量制御方法において、前記マスクおよび前記基板の相対走査速度と、前記パルス光の発光タイミングと、前記パルス光の強度と、前記パルス光の前記走査方向の大きさの少なくとも一つを変化させ、前記基板上の露光量を制御するステップをさらに備えたことを特徴とする露光量制御方法。

9 . マスク上のパターンを照明し、前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影する露光方法において、

前記投影光学系を通過する光量の減衰率変化に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップと、

前記露光量を積算し、該積算露光量が所定の露光量となったら前記露光を終了するステツプとを有することを特徴とする露光方法。

1 0 . マスク上のパターンを照明し、前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影する露光方法において、

前記投影光学系の透過率の変化に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップと、

前記露光量を積算し、該積算露光量が所定の露光量となったら前記露光を終了するステップとを有することを特徴とする露光方法。

1 1 . マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光するための露光量を制御する露光量制御装置において、

前記投影光学系の光量の減衰率変化を記憶する記憶部と、

前記記憶された減衰率変化に基づいて、前記基板上での露光量を算出する制御装置とを有することを特徴とする露光量制御装置。

1 2 . マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光するための露光量を制御する露光量制御装置において、

前記投影光学系の透過率変化を記憶する記憶部と、

前記記憶された透過率変化に基づいて、前記基板上での露光量を算出する制御装置とを有することを特徴とする露光量制御装置。

1 3 . マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光する露光装置において、

前記投影光学系を通過する光量の減衰率変化を記憶する記憶部と、

前記投影光学系入射した入射光量を計測する装置と、

前記記憶された減衰率変化と前記計測された入射光量とに基づいて、前記基板上での露光量を算出する制御装置とを有することを特徴とする露光装置。

1 4 . マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光する露光装置において、

前記投影光学系の透過率変化を記憶する記憶部と、

前記投影光学系に入射した入射光量を計測する装置と、

前記記憶された透過率変化と前記計測された入射光量とに基づいて、前記基板上での露光量を算出する制御装置とを有することを特徴とする露光装置。

1 5 . マスク上のパターンを照明し、前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影する露光方法において、

前記露光の前に、前記投影光学系に照明光を入射するステップと、

前記照明光が入射した後の前記投影光学系の減衰率に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステツプとを有することを特徴とする露光方法。

1 6 . マスク上のパターンを照明し、前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影する露光方法において、

前記照明光が入射した後の前記投影光学系の透過率に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップとを有することを特徴とする露光方法。

1 7 . 請求項 1 5記載の露光方法において、

前記投影光学系の減衰率が所定の値となるように、前記露光の前に、前記投影光学系に照明光を入射することを特徴とする露光方法。

1 8 . 請求項 1 6記載の露光方法において、

前記投影光学系の透過率が所定の値となるように、前記露光の前に、前記投影光学系に照明光を入射することを特徴とする露光方法。

1 9 . 2 5 0 n m以下の波長の光でマスク上のパターンを照明し、前記パ夕一ンの像を投影光学系を介して基板上に投影する露光方法において、所定のタイミング毎に前記投影光学系の減衰率を計測するステップと、前記計測された減衰率に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップとを有することを特徴とする露光方法。

2 0 . 2 5 0 n m以下の波長の光でマスク上のパターンを照明し、前記パタ一ンの像を投影光学系を介して基板上に投影する露光方法において、

所定のタイミング毎に前記投影光学系の透過率を計測するステツプと、前記計測された透過率に基づいて、前記基板上での露光量を計算するステップとを有することを特徴とする露光方法。

2 1 . マスク上のパターンを照明し、前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影して回路素子を製造する素子製造方法において、

前記投影光学系の減衰率の変化に基づいて、前記基板上での露光量を制御することを特徴とする素子製造方法。

2 2 . マスク上のパターンを照明し、前記パターンの像を投影光学系を介して基板上に投影して回路素子を製造する素子製造方法において、

前記投影光学系の透過率の変化に基づいて、前記基板上での露光量を制御することを特徴とする素子製造方法。

2 3 . 紫外域の露光光で照明光学系を介してマスクを照明し、該マスク上のデバイスパターンを投影光学系を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法において、

前記照明光学系及び前記投影光学系のうち少なくとも一方からの光量の減衰率が変動しているか否かを判断する第 1工程と；

前記第 1工程にて前記減衰率が変動していると判断されるときに、前記露光光を所定の時間にわたって少なくとも前記投影光学系に照射する第 2工程と；前記第 2工程の後、前記デバイスパターンを基板上に投影する第 3工程と；を含むこと特徴とするデバイス製造方法。

2 4 . 紫外域の露光光で照明光学系を介してマスクを照明し、該マスク上のデバイスパターンを投影光学系を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法において、

前記照明光学系及び前記投影光学系の透過率が変動しているか否かを判断する第 1工程と；

前記第 1工程にて前記透過率が変動していると判断されるときに、前記露光光を所定の時間にわたって前記投影光学系に照射する第 2工程と；

前記第 2工程の後、前記デバイスパターンを基板上に投影する第 3工程と；を含むこと特徴とするデバィス製造方法。

2 5 . 請求項 2 4記載のデバイス製造方法において、前記第 1工程では、前記マスクに対する照明条件の変更を行った際に前記透過率が変動していると判断することを特徴とするデバィス製造方法。

2 6 . 請求項 2 4記載のデバイス製造方法において、前記第 1工程では、前記マスクを異なる種類のマスクに交換した際に前記透過率が変動していると判断することを特徴とするデバイス製造方法。

2 7 . 請求項 2 4記載のデバイス製造方法において、前記第 1工程では、前記投影光学系及び前記照明光学系を前記露光光が通過しない時間が所定時間を超えた際に、前記透過率が変動していると判断することを特徴とするデバイス製造方法。

2 8 . 請求項 2 4記載のデバイス製造方法において、前記第 1工程では、前記照明光学系及び前記投影光学系の周囲の雰囲気の状態を制御する空調装置が停止した時間が所定時間を超えた際に、前記透過率が変動していると判断することを特徴とするデバイス製造方法。

2 9 . 請求項 2 4記載のデバイス製造方法において、前記第 1工程では、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方の周囲の雰囲気の状態が変化した際に、前記透過率が変動していると判断することを特徴とするデバィス製造方法。

3 0 . 請求項 2 4記載のデバイス製造方法において前記第 1工程では、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方の汚染を検出する装置の出力結果に従って、前記透過率が変動していると判断することを特徴とするデバイス製造方法。

3 1 . 請求項 2 4乃至 3 0の何れかに記載のデバイス製造方法において、前記第 1工程で前記透過率が変動していると判断されるときには、エラ一表示を行うことを特徴とするデバイス製造方法。

3 2 . 請求項 2 4乃至 3 0の何れかに記載のデバイス製造方法において、前記第 2工程では、前記透過率変動の要因に応じて、前記露光光の照射時間を調整することを特徴とするデバイス製造方法。

3 3 . 紫外域の露光光を供給する照明光学系によりマスクを照明し、かつ投影光学系により前記マスク上のデバイスパターンを基板上へ投影する実露光を行う投影露光装置において、

前記照明光学系及び前記投影光学系からの光量の減衰率が変動しているか否かを判断し；かつ前記減衰量が変動していると判断したときに、前記実露光に先だつて前記露光光を所定の時間にわたって前記照明光学系及び前記投影光学系に照射するように前記照明系を制御する制御装置を有することを特徴とする投影露光

3 4 . 紫外域の露光光を供給する照明光学系によりマスクを照明し、かつ投影光学系により前記マスク上のデバイスパターンを基板上へ投影する実露光を行う投影露光装置において、

前記照明光学系及び前記投影光学系の透過率が変動しているか否かを判断し；かつ前記透過率が変動していると判断したときに、前記実露光に先だつて前記露光光を所定の時間にわたって前記照明光学系及び前記投影光学系に照射するように前記照明系を制御する制御装置を有することを特徴とする投影露光装置。

3 5 . 請求項 3 4に記載の投影露光装置において、前記マスクに対する照明条件の状態を検知するための装置をさらに有し、

前記制御装置は、前記検知するための装置からの出力に基づいて、前記透過率が変動していると判断することを特徴とする投影露光装置。

3 6 . 請求項 3 4に記載の投影露光装置において、前記マスクの種類を検知するための装置をさらに有し、

3 7 . 請求項 3 4に記載の投影露光装置において、前記露光光が前記投影光学系及び前記照明光学系を通過しない時間を計時するための計時装置をさらに有し、

前記制御装置は、前記計時装置からの出力に基づいて、前記透過率が変動していると判断することを特徴とする影露光装置。

3 8 . 請求項 3 4に記載の投影露光装置において、前記投影露光装置中の雰囲気の状態を制御する空調装置をさらに有し、

前記制御装置は、前記空調装置の運転及び停止に関する情報に基づいて、前記透過率が変動していると判断することを特徴とする投影露光装置。

3 9 . 請求項 3 4に記載の投影露光装置において、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方の周囲の雰囲気を外部の雰囲気と分離するための力バーを有し、

前記制御装置は、前記カバーの開閉に関する情報に基づいて、前記透過率が変動していると判断することを特徴とする投影露光装置。

4 0 . 請求項 3 4に記載の投影露光装置において、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方の汚染を検出する汚染検出装置をさらに有し、前記制御装置は、前記汚染検出装置の出力に従って、前記透過率が変動していると判断することを特徴とする投影露光装置。

4 1 . 請求項 3 4乃至 4 0のいずれか一つに記載の投影露光装置において、前記制御装置は、透過率変動の要因に応じて、前記露光光の照射時間を調整することを特徴とする投影露光装置。

4 2 . 請求項 3 3乃至 4 1の何れか一項の投影露光装置を用いて、マスク上のデバイスパターンを基板上に転写する投影露光方法。

4 3 . 紫外域の波長の露光光を照明光学系を介してマスク上のパターンへ導き、マスク上のパターンの像を投影光学系を介して基板上の所定の露光領域内に形成する投影露光装置において、

露光光が前記照明光学系及び前記投影光学系を通過することにより生じる該露光光量の減衰率変動に関する情報を記憶する記憶装置を具備して、

前記記憶装置からの情報に基づいて前記露光領域内の照度分布を一定に維持するようにしたことを特徴とする投影露光装置。

4 4 . 紫外域の波長の露光光を照明光学系を介してマスク上のパターンへ導き、マスク上のパターンの像を投影光学系を介して基板上の所定の露光領域内に形成する投影露光装置において、

露光光が前記照明光学系及び前記投影光学系を通過することにより生じる透過率分布の変動に関する情報を記憶する記憶装置を具備し、

4 5 . 紫外域の波長の露光光を生成する光源と、該光源からの露光光をマスク上のパターンへ導く照明光学系と、該マスク上のパターンの像を基板上の所定の露光領域内に形成する投影光学系とを備える投影露光装置において、

前記光源からの露光光が前記照明光学系及び前記投影光学系を通過することにより生じる透過率分布の変動に関する情報が記憶される記憶装置と；

前記露光領域内の照度分布を調整するための照度分布調整装置と；

前記記憶装置からの情報に基づいて前記露光領域内の照度分布を一定に維持するように前記照度分布調整装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする投影露光装置。

4 6 . 請求項 4 5に記載の投影露光装置において、前記照度分布調整装置は、光軸に沿つて移動可能なレンズ素子と光軸上の一点を中心として回転可能なレンズ素子との少なくとも一方を有する、前記照明光学系に配置されたコンデンサレンズ系と、該コンデンサレンズ系を駆動制御するコンデンサレンズ系駆動ュニットを具備してなることを特徴とする投影露光装置。

4 7 . 請求項 4 5に記載の投影露光装置において、前記露光領域内の照度分布を計測する計測装置をさらに備え、

前記制御装置は、前記計測装置からの情報に基づいて、前記記憶装置からの情報を少なくとも一部を修正し、該修正された情報に基づいて前記照度分布調整装置を制御することを特徴とする投影露光装置。

4 8 . 請求項 4 5に記載の投影露光装置において、前記計測装置は、前記露光領域内に配置されたピンホールを有する部材と、該ピンホールを介して受光された光を導く、露光光に対して光透過性を有する光ファイバと、該光ファイバからの光を検知して電気信号に変換する光電変換素子とを具備することを特徵とする投影露光装置。

4 9 . 請求項 4 7に記載の投影露光装置において、前記計測装置からの情報に基づく修正は、単位時間当たり所定の回数が行われ、該所定の回数は、前記記憶装置内に記憶される前記透過率分布の単位時間当たりの変動量の多少に従って決定されることを特徴とする投影露光装置。

5 0 . 請求項 4 5乃至 4 9の何れか一項記載の投影露光装置において、前記記憶装置中の前記透過率分布の変動の情報は、前記露光光が前記照明光学系及び前記投影光学系を通過している時間、前記マスクへの照明条件、前記マスクの種類、前記投影光学系の光学特性及び前記基板で反射されて前記投影光学系へ戻される光量のうち少なくとも 1つと関連付けられて記憶されることを特徴とする投影露光装置。

5 1 . 紫外域の波長の露光光を照明光学系を介してマスク上のパターンへ導、き、該マスク上のパターンの像を投影光学系を介して基板上の所定の露光領域内に形成する投影露光装置において、

前記マスクを介した露光光による前記露光領域内の照度分布を計測する計測装 fcと；

前記照明光学系及び前記投影光学系が所定の初期状態である場合の前記マスクを介した露光光による前記露光領域内での照度分布に関する情報が記憶される記前記露光領域内の照度分布を調整するための照度分布調整装置と；

前記計測装置による計測結果と前記記憶装置中の前記情報とに基づいて、前記露光領域内の照度分布を一定に維持するように前記照度分布調整装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする投影露光装置。

5 2 . 請求項 5 1に記載の投影露光装置において、前記記憶装置内の前記照度分布に関する情報は、前記マスクの透過率分布が均一である状態における前記露光領域内での照度分布に関するものであることを特徴とする投影露光装置。

5 3 . 紫外域の波長の露光光を照明光学系を用いてマスク上のパターンへ導き、投影光学系を用いて前記マスク上のパターンの像を基板上の所定の露光領域内に形成する投影露光方法において、露光光が前記照明光学系及び前記投影光学系を通過することにより生じる露光光量の減衰率変動に関する情報に基づいて、前記露光領域内の照度分布を一定に維持するように前記露光領域内の照度分布を調整する工程を含むことを特徴とする投影露光方法。

5 4 . 紫外域の波長の露光光を照明光学系を用いてマスク上のパターンへ導き、投影光学系を用いて前記マスク上のパターンの像を基板上の所定の露光領¾ 内に形成する投影露光方法において、

前記光源からの露光光が前記照明光学系及び前記投影光学系を通過することにより生じる透過率分布の変動に関する情報に基づいて、前記露光領域内の照度分布を一定に維持するように前記露光領域内の照度分布を調整する工程を含むことを特徴とする投影露光方法。

5 5 . 請求項 5 4に記載の投影露光方法において、前記露光領域内の照度分布を計測する照度分布計測工程と；

前記照度分布計測工程で計測された照度分布に関する情報に基づいて、前記透過率分布の変動に関する情報の少なくとも一部を修正する修正工程と：をさらに含むことを特徴とする投影露光方法。

5 6 . 請求項 5 5に記載の投影露光方法において、前記修正工程は、単位時間当たり所定の回数が行われ、

該所定の回数は、前記透過率分布の単位時間当たりの変動量の多少に従って決定されることを特徴とする請求項 8記載の投影露光方法。

5 7 . 紫外域の波長の露光光を照明光学系を用いてマスク上のパターンへ導き、投影光学系を用いて前記マスク上のパターンの像を基板上の所定の露光領域内に形成する投影露光方法において、

前記マスクを介した露光光による前記露光領域内の照度分布を計測する計測ェ程と；

前記照明光学系及び前記投影光学系が所定の初期状態である場合の前記マスクを介した露光光による前記露光領域内での照度分布に関する情報を記憶する記憶工程と；

該計測工程による計測された照度分布に関する情報と、前記記憶工程で記憶された情報とに基づいて、前記露光領域内の照度分布を一定に維持するように前記露光領域内の照度分布を調整する工程を含むことを特徴とする投影露光方法。

5 8 . 請求項 5 7に記載の投影露光方法において、前記記憶工程では、前記マスクの透過率分布が均一である状態における前記露光領域内での照度分布に関する情報を記憶することを特徴とする投影露光方法。

5 9 . 紫外域の波長の露光光を、照明光学系を介してパルス状にマスクに照射すると共に、マスクと基板とを同期させて走査して、マスクのパターンを投影光学系を介して基板に投影して走査露光する投影露光方法において、

走査露光中にパルス状の露光光でマスクを照射する毎にそれまで照射された積算露光量を算出して平均積算露光量及び平均パルスエネルギーを求め、これら平均積算露光量及び平均パルスエネルギーに基づいて、前記積算露光量が目標積算露光量へ近づくように露光量を制御して走査露光をする際、露光光が少なくとも前記投影光学系を通過することにより生じる透過率分布の変動を考慮して、前記目標積算露光量を修正するようにしたことを特徴とする走査露光方法。

6 0 . 紫外域の波長の露光光を、照明光学系を介してパルス状にマスクに照射すると共に、マスクと基板とを同期させて走査して、マスクのパターンを投影光学系を介して基板に投影して走査露光する投影露光装置において、

露光光が前記照明光学系及び投影光学系を通過することにより生じる透過率分布の変動に関する情報を記憶する記憶装置を具備し、

走査露光中にパルス状の露光光でマスクを照明する毎にそれまで照射された積算露光量を算出して平均積算露光量及び平均パルスエネルギーを求め、これら平均積算露光量及び平均パルスエネルギーに基づいて、積算露光量が目標積算露光量へ近づくように露光量を制御して走査露光する際、目標積算露光量に、前記透過率分布の変動を係数として乗じることにより、目標積算露光量を修正するよるようにしたことを特徴とする投影露光装置。

6 1 . マスク上のデバイスパターンを請求項 5 0乃至 5 5の何れか一項記載の投影露光方法により基板上に転写する工程を含むデバイス製造方法。