WO1999005710A1

WO1999005710A1 - Aligneur de projection, procede d'exposition a une projection, procede de nettoyage optique et procede de fabrication de dispositifs a semi-conducteurs

Info

Publication number: WO1999005710A1
Application number: PCT/JP1998/003319
Authority: WO
Inventors: Masahiro Nei; Taro Ogata
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 1999-02-04
Also published as: EP1009020A4; KR20010030561A; DE69837483D1; US6492649B1; DE69837483T2; EP1009020A1; AU8358198A; EP1009020B1; ATE358888T1; KR100564437B1

Description

明細書投影露光装置、投影露光方法、光洗浄方法および半導体デバイスの製造方法本出願は日本国特許出願平成 9年第 1 9 9 7 1 0号、第 3 3 7 1 0 4号、および平成 1 0年第 6 7 0 2 1号を基礎として、それらの内容は引用文としてここに組込まれる。技術分野

本発明は、例えば、 L S I等の半導体素子、 C CD等の撮像素子、液晶表示素子、あるいは薄膜磁気へッド等の半導体素子を製造するための光リソグラフィー工程でマスクもしくはレチクル（以下、マスクとする）等の原版のパターンをゥェ八等の感光性基板に露光するための投影露光装置、その露光装置を用いた投影露光方法、投影露光装置の光学系光洗浄方法、および半導体デバイスの製造方法に関する。背景技術

半導体素子の高集積化に伴い、その半導体素子を製造するために重要な光リソグラフィー工程にて使用される投影露光装置も長足な進歩を遂げてきている。投影露光装置に搭載されている投影光学系の解像力は、 R a y 1 e i g hの式で良く知られているように、 R = k X λ /N Aの関係で表される。ここで、 Rは投影光学系の解像力、 λは露光用の光の波長、 ΝΑは投影光学系の開口数、 kはレジス卜の解像力の他にプロセスによって決定される定数である。

半導体素子の高集積化に対応して投影光学系での必要な解像力を実現するために、上式から分かるように、露光用の光源の短波長化や投影光学系の開口数を大きくする、いわゆる、高 N A化への努力が続けられている。近年では、 2 4 8 η mの出力波長を持つ弗化クリプトンエキシマレーザ（K r Fエキシマレーザ）を露光用光源として、投影光学系の開口数も 0. 6以上の露光装置が実用され、 0. 2 5；にも達する微細なパターンの露光が可能となってきている。

特に、最近では、弗化クリプトンエキシマレーザに続く光源として、 1 9 3 η mの出力波長を持つ弗化アルゴンエキシマレ一ザ（A r Fエキシマレ一ザ）が注目されてきている。この弗化アルゴンエキシマレ一ザを露光用光源とする露光装置が実現できれば、 0. 1 8 ^m〜 0. 1 3 μπιまで及ぶ微細加工が可能となることが期待されており、精力的な研究開発が盛んに行われている。

この弗化アルゴンエキシマレーザの出力波長（ 1 9 3 nm) の波長域では、透過率の観点からレンズとして使用可能な材料は、現段階では合成石英ガラス、弗化カルシウム（蛍石）の 2つに限定されているので、この種の露光装置用の光学材料として、十分な透過率と、内部均一性を有する材料の開発が引き続き精力的に行われている。合成石英ガラスでは内部透過率が 0. 9 9 5 Zc m以上、弗化カルシウムでは内部吸収が無視できるレベルにまで到達している。

光学材料の表面にコ一トされる反射防止膜用の材料も弗化クリプトンエキシマレーザの出力波長（2 4 8 nm)の波長域のものと比べて選択範囲が非常に狭く、設計上の自由度に大きな制約を受ける。しかしながら、精力的な開発努力によりその問題も克服されつつあり、各レンズ面での損失（例えば、コートによる光の吸収、散乱、またはコートと光学材料との境界面による反射、コート表面での反射による損失などがある）が 0. 0 0 5以下（ 0. 5 %以下の光の損失）というレベルまで実現されてきている。発明の開示

K r Fエキシマレ一ザ光の波長よりも短い波長域においては、投影露光装置中の光学系（照明光学系、投影光学系）を構成する光学素子の表面に水分や有機物が付着して光学系の透過率が低下するという問題がある。これは、複数の光学素子に挟まれた空間内の気体、または光学系を支える鏡筒の内壁等から発生する水分や有機物が光学系の表面に付着することに起因する。

図 1 7は光学系の透過率の時間変化特性を示すものである。レーザ照射中は、レーザ光源からパルスレーザ光を連続して出射させながら、レーザ光源とマスクとの間の露光光の照度とウェハ上の露光光の照度を所定期間間隔で計測し、その両照度の比である光学系透過率を計測時刻ごとに算出して表している。レーザ停止中は、適当な時間間隔でレーザを照射して同様な光学系透過率をその時間ごとに算出して表わしたものである。図 1 7から分かるように、レーザ光の照射後は徐々に透過率が上昇してある程度時間が経過するとほぼ飽和状態となる。このように光学系透過率が徐々に回復する現象は光学系表面に付着した水分や有機物がレーザの照射により光学系表面から取除かれるためである。このため、露光開始前に露光用レーザ光を所定時間照射することによって透過率をほぼ飽和状態にし、しかる後に露光動作を開始することが考えられるが、スループットが低下する。加えて、露光前にレーザを長時間発振させることはレーザ光源の耐久性の低下につながり、好ましくない。その上、ウェハやマスクの交換時を含めて常に露光用レーザ光を照射し続けることは困難である。

本発明の第 1の目的は、光学系の透過率の時間変化に拘らず感光性基板上の露光光の照度を常に目標値とすることができるようにした投影露光方法および投影露光装置を提供することである。

本発明の第 2の目的は、照明光学系や投影光学系の透過率が変化しても、感光性基板上での露光光の積算光量（露光ドーズ）を、常に感光性基板の感度に応じた適正値に制御することができる投影露光方法および投影露光装置を提供することである。

本発明の第 3の目的は、照明光学系や投影光学系の透過率の時間変化を予測しつつ光学系を光洗浄する方法を提供することである。

本発明の第 4の目的は、照明光学系や投影光学系の透過率の時間変化を予測しつつ半導体基板に回路パターンなどを露光して歩留りを向上させるようにした半導体デバイスの製造方法を提供することである。

本発明の第 5の目的は、感光性基板を露光する条件やマスクを照明する条件などが変更されても、照明光学系や投影光学系の透過率の変化に対応して、感光性基板に適正な露光ドーズを与えることができる投影露光方法および投影露光装置を提供することである。

本発明の第 6の目的は、投影光学系の瞳面上での露光光の強度分布、すなわち照明光学系内の 2次光源の強度分布（すなわち、形状や大きさ）、感光性基板に転写すべきマスク上のパターン、および投影光学系の開口数の少なくとも 1つが変更されても、照明光学系や投影光学系の透過率の変化による感光性基板上での露光ドーズの変動を防止できる投影露光方法および投影露光装置を提供することである。

本発明は、露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置およびその投影露光方法に適用される。そして上述の目的は、露光光と略同じ波長の光に対する光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、測定された複数の透過率に基づいて、光学系の透過率の時間変化特性を予測して、その予測結果に基づいて感光性基板にパターンを投影することにより達成される。

露光用光源からの露光光により透過率を計測するのが好ましい。透過率の複数回の測定を、パターンを感光性基板に投影する前の時点、すなわち、露光光と略同じ波長の光を光学系に照射する前の時点、および露光光と略同じ波長の光を光学系に所定時間照射した後の時点で行なうことができる。また、透過率の複数回の測定を、露光光で照明されたパターンの像を感光性基板に投影する前の時点、および露光光で照明されたパターンの像を感光性基板に投影した後の時点としてもよい。

たとえば、複数の測定時点は、露光光で照明されたパターンの像を一枚の感光性基板に投影する前の時点、露光光で照明されたパターンの像を一枚の感光性基板に投影した後の時点である。あるいは、複数の測定時点は、露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上の所定領域に投影する前の時点、露光光で照明されたパターンの像を所定領域に投影した後の時点である。この場合には、 1チップの露光領域への露光処理の前と後であったり、 1ショッ卜の露光領域への露光処理の前と後である。

光学系が露光光でパターンを照明する照明光学系と、この照明光学系により照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを有する場合、透過率が変動する光学系についてのみ透過率時間変化を予測するのが好ましい。本発明では、予測された透過率の時間変化特性に基づいて、感光性基板上に照射される露光光の強度を調整することができる。あるいは、算出された透過率時間変化特性に基づいて、感光性基板上に照射される露光光の積算光量を感光性基板の感度に応じた適正値に制御することができる。

積算光量の制御方法において、露光用光源からパルスビームの露光光を出射して感光性基板上にマスクに形成されたパターンを投影する際、露光光に対してマスクを相対移動するのに同期して、マスクから発生して投影光学系を通過する露光光に対して感光性基板を相対移動する場合には、透過率の時間変化特性に基づいて、感光性基板に入射する露光光の強度と、感光性基板の移動方向に関する感光性基板上での露光光の幅と、移動方向に関する感光性基板の移動速度と、露光用光源の発振周波数との少なくとも 1つを調整して露光光の積算光量を感光性基板の感度に応じた適正値に制御することができる。

また本発明は、露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置で半導体デバイスを製造する方法に適用される。そして上述の目的は、露光光と略同じ波長の光に対する光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、測定された複数の透過率に基づいて光学系の透過率の時間変化特性を予測し、その予測結果に基づいて感光性基板にパターンの像を投影することにより達成される。

さらに本発明は、露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の光学系光洗浄方法に適用される。そして、上述した目的は、露光光と略同じ波長の光に対する光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、測定された複数の透過率に基づいて、光学系の透過率の時間変化特性を予測しながら光学系を光洗浄することにより達成される。

本発明による投影露光装置は、露光用光源から原版に照射される露光光の照度を検出する原版照度検出器と、感光性基板上における露光光の照度を検出する基板照度検出器と、記原版照度検出器で検出された原版に照射される露光光の照度と基板照度検出器で検出された基板に照射される露光光の照度との比率を複数回算出して、投影光学系における露光光透過率の時間変化特性を予測する予測手段と、予測された時間変化特性と両照度の比率に基づいて、感光性基板に入射する露光光の積算光量を調節する制御装置とを備えて構成することができる。

露光用光源がパルス光源の場合、制御装置は、予測された時間変化特性と両照度の比率に基づいて、感光性基板に照射される露光光の積算光量が感光性基板に応じた適正値となるように、感光性基板に照射されるパルス露光光の強度とパルス数の少なくとも一方を調節する制御装置でもよい。

本発明による投影露光方法は、露光用光源から射出される露光光の照度と、感光性基板上での露光光の照度との比率を複数回算出し、照明光学系と投影光学系との少なくとも一方における露光光の透過率の時間変化特性を予測する工程と、露光用光源から射出される露光光の照度と、感光性基板上での露光光の照度との比率、および予測された透過率の時間変化特性に基づいて、感光性基板に入射するパルス露光光の強度とパルス数の少なくとも一方を調節する工程とを備える。本発明は、露光用光源から射出される露光光で所定のパターンが形成された原板を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された原板のパターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを備え、照明光学系と投影光学系との少なくとも一方における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の露光方法に適用される。そして、上述した目的は、露光用光源から射出される露光光の照度と感光性基板上での露光光の照度との比率、および照明光学系と投影光学系との少なくとも一方における露光光の透過率の時間変化の特性に基づいて、感光性基板上に照射される露光光の強度を調整することにより、達成される。あるいは、露光光源がパルス光源であれば、感光性基板に入射する露光光の強度とパルス数の少なくとも一方を調節することにより、上記目的は達成される。照明光学系と投影光学系のうち、投影光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置においては、露光用光源からの露光光の照度と感光性基板上での露光光の照度との比率、および投影光学系における露光光透過率の時間変化の特性に基づいて、感光性基板に入射する露光光の積算光量を調節することにより、上記目的を達成することができる。

照明光学系における露光光の透過率も時間とともに変化する場合には、照明光学系と投影光学系の全体の光学系における露光光透過率の時間変化の特性と上記照度の比率とに基づいて、露光用光源から出射される露光光の強度を調節するもことにより、上記百的を達成することができる。

露光光がパルスビームの場合、感光性基板に入射する露光光の強度と、感光性基板上の 1点に照射される露光光の数との少なくとも一方を調整し、それにより露光光の積算光量を、感光性基板の感度に応じた適正値に制御することができる。上述した露光方法は、感光性基板上にパターンを転写するために、露光光に対してマスクを相対移動するのに同期して、マスクから発生して投影光学系を通過する露光光に対して基板を相対移動するものに使用することができる。このようないわゆるスキャンタイプの露光装置において、露光光をパルスビームとすることができる。この場合、感光性基板に入射する露光光の強度と、感光性基板の移動方向に関する感光性基板上での露光光の幅と、移動方向に関する感光性基板の移動速度と、露光用光源の発振周波数との少なくとも 1つを調整し、それにより露光光の積算光量を、感光性基板の感度に応じた適正値に制御する。

本発明は、所定のパターンが形成された原版に露光用光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された原版のパターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、投影光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置に適用される。そして、上述した目的は、露光用光源から原版に照射される露光光の照度を検出する原版照度検出器と、感光性基板上における露光光の照度を検出する基板照度検出器と、投影光学系における露光光透過率の時間変化の特性を記憶する記憶装置と、原版照度検出器で検出された原版に照射される露光光の照度と基板照度検出器で検出された基板に照射される露光光の照度との比率、および、記憶装置に記憶されている時間変化特性に基づいて、感光性基板に入射する露光光の積算強度を調節する制御装置とを備えることにより達成される。また、制御装置を、感光性基板に照射される露光光の積算光量が感光性基板に応じた適正値となるように、感光性基板に照射される露光光の強度と数の少なくとも一方を調節するように構成してもよい。

この投影露光装置において、照明光学系における露光光の透過率も時間とともに変化する場合には、照明光学系と投影光学系の全体の光学系における露光光透過率の時間変化の特性を記憶装置に記憶するのが好ましい。記憶装置には、露光光の時間変化特性を露光条件ごとに複数記憶することができる。露光条件が記憶装置に記憶されている露光条件と合致しないときは、記憶されている露光条件の時間変化特性を補間演算して透過率を算出する。露光条件とは、照明光学系の照明条件（たとえば照明系の可変開口絞りの径ゃ変形照明か通常照明かなど）、原版の種類、投影光学系の開口数である。

なお、露光光が連続光である場合には、感光性基板上での露光光の強度と照射時間のいずれか一方、あるいは双方を調節してもよい。また、露光光がパルス光である場合には、感光性基板上での露光光のパルス強度とパルス数のいずれか一方、あるいは双方を調節してもよい。原版のパターン領域に対応する感光性基板上の露光領域に露光光を走査して露光する方式の場合には、露光光の強度と、走査方向の露光光の幅と、走査方向の基板の走査速度、および光源の発振周波数の少なくとも 1つを調節すればよい。

以上のように本発明では、露光光の透過率時間変化予測特性を算出し、この予測特性に基づいて、あるいは、予め記憶した、露光条件に応じた露光光の透過率時間変化特性に基づいて感光性基板上での露光を制御するようにした。したがつて、照明光学系や投影光学系の透過率が露光中や装置の停止中に変動しても感光性基板を適正に露光することができる。たとえば感光性基板上での照度を適正値に制御したり、感光性基板上での露光光の積算光量（露光ドーズ）を常に感光性基板の感度に応じた適正値に制御することができる。

また本発明によれば、感光性基板を露光する条件やマスクを照明する条件などが変更されても、あるいは、投影光学系の瞳面上での露光光の強度分布、すなわち照明光学系内の 2次光源の強度分布（すなわち、形状や大きさ）、感光性基板に転写すべきマスク上のパターン、および投影光学系の開口数の少なくとも 1つが変更されても、その変更に対して透過率時間変化予測特性を算出することで、あるいは、その変更に対して透過率時間変化特性を予め記憶することで、照明光学系や投影光学系の透過率の変化による感光性基板上での露光ドーズの変動を防止できる。

さらに、露光前に露光光と略同じ波長の光を照射して透過率時間変化予測特性を算出するようにすれば、露光処理の前の光洗浄と同時に透過率時間変化予測特性を算出することができ、スループッ卜の低下も防止される。

また、本発明によれば、透過率時間変化予測特性を算出し、この予測特性に基づいて露光を制御して半導体デバィズを製造するようにしたので、半導体デバイスの製造歩留りを向上することができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明による投影露光装置の概略的構成を示す図

図 2は図 1に示した夕レット板に形成された可変開口絞りを示す図

図 3は図 1の投影露光装置内の投影光学系の瞳位置に形成される照明光学系内の可変開口絞りの様子を示す図

図 4は露光時間と透過率の関係を示すグラフ

図 5は透過率時間変化予測直線を算出しながらウェハ上にパターンを露光する手順を示すフローチヤ一卜

図 6はウェハ上の露光光を照度目標値に制御するためのフィードバック系のブロック図

図 7は露光時間と透過率の関係を示すグラフ

図 8は透過率時間変化予測直線を算出しながらウェハ上にパターンを露光する手順の他の例を示すフローチャート

図 9は透過率時間変化予測直線を算出しながらウェハ上にパターンを露光する手順のさらに他の例を示すフローチャート

図 1 0は透過率時間変化予測直線を算出しながらウェハ上にパターンを露光する手順のさらに他の例を示すフローチャート

図 1 1はべリクル付きレチクルに計測用透明領域を設けた場合のレチクルの平面図

図 1 2はレチクルの種類によって異なる透過率の時間変化特性を説明する図図 1 3は可変開口絞りによって異なる透過率の時間変化特性を説明する図図 1 4は露光条件により異なる透過率の時間変化特性を予め記憶するための手順を示すフローチヤ一卜

図 1 5はウェハ交換作業により中断した露光作業を再開した後の透過率を説明する図

図 1 6はレチクル交換作業により中断した露光作業を再開した後の透過率を説明する図

図 1 7は露光時間に応じて変動する透過率を説明する図発明を実施するための最良の形態

<透過率時間変化特性を予測しつつ露光処理する第 1の実施例 >

以下、図面を参照しながら本発明による第 1の実施の形態について説明する。図 1は本発明による投影露光装置の概略的構成を示している。図 1 に示すように、例えば 1 9 3 n mの出力波長を持つパルス光を発振する A r Fエキシマレ一ザ光源 1からほぼ平行光束としてのレーザ光が出射され、シャツ夕 2を介して投影露光装置の本体側の光透過窓 3へ導かれる。シャツタ 2は、たとえばウェハまたはレチクルの交換中に照明光路を閉じ、これにより光源 1が自己発振してパルス光の中心波長、波長幅および強度の少なくとも 1つを含むビーム特性を安定化（調即) する。

投影露光装置本体は、チャンバ一 1 0 0内に収容されており、温度が一定に保たれるように制御されている。光透過窓 3を通過したレーザ光は、ビーム整形光学系 4で所定断面形状のレーザ光に整形され、夕レツト板 T Pに設けられた互いに透過率（減光率）が異なる複数の N Dフィルタの 1つ（図 1では N D 1 ) を通過して反射ミラ一 5で反射して、オプティカルインテグレー夕としてのフライアィレンズ 6に導かれる。フライアイレンズ 6は、多数のレンズ素子が束ねられて構成されており、このレンズ素子の射出面側には、それを構成するレンズ素子の数に対応した多数の光源像（2次光源）が形成される。

本実施の形態では、夕一レツト板 T Pは 6つの N Dフィルター N D 1〜N D 6 ( N D 1、 N D 2のみ図示）を保持しており、モー夕 M T 1 によって夕一レット板 T Pを回転させることにより、 6つの N Dフィルターがそれぞれ交換可能に照明光学系内に配置されるようになっている。 6つの N Dフィルターの 1つ力ゥェハ 2 5上のレジス卜の感度、光源 1の発振強度のばらつき、およびウェハ 2 5 上での露光ドーズの制御精度などによって決定される。また、走査露光中にゥェハ 2 5上の 1点に照射すべきパルス光の数（露光パルス数）に応じて適宜選択される。露光パルス数とは、可変視野絞り 1 2によって規定されるレチクル 1 6上の照明領域と投影光学系 2 3に関して共役な領域（すなわち、照明領域内に存在するレチクル 1 6のパターンの一部の像が投影される領域）を、ウェハ 2 5上の 1点がその走査方向に沿って横切る間にその 1点に照射されるパルス光の数である。

図 1中のターレツト板 T Pの代わりに、例えば複数のスリットをそれぞれ有する 2枚のプレートを対向して配置し、その 2枚のプレートをスリッ卜の配列方向に相対移動してパルス光の強度を調整するものでもよい。

光源 1は光源制御回路 4 5 (図 6参照）から送出されるトリガパルスに応じてパルス光を発振するとともに、光源制御回路 4 5は光源 1への印加電圧（充電電圧）を調整して、光源 1から射出されるパルス光の強度を調整する。なお、光源制御回路 4 5は、投影露光装置全体を統括制御するメインコントローラ（制御回路） 4 0からの指令に従って光源 1を制御する。

本実施の形態では、光源制御回路 4 5による光源 1の発振強度の調整と、夕一レット板 T Pによるパルス光の透過率（減光率）の調整との少なくとも一方によつて、レチクル 1 6、すなわちウェハ 2 5上でのパルス光の強度を調整できるようになつている。

例えば特開平 7— 1 4 2 3 5 4号公報に開示されているように、本実施の形態ではレチクル 1 6とウェハ 2 5とを同期移動してレチクル 1 6のパターンの像でウェハ 2 5を露光している間、モータ M T 2によってミラ一 5を回転（振動）させる。従って、走査露光中、可変視野絞り 1 2によって規定されるレチクル 1 6 上の照明領域内でスペックルなどの干渉縞が移動し、これによりウェハ 2 5上でのパルス光の積算光量分布がほぼ均一される。このとき、レチクル 1 6上の 1点がその走査方向に沿ってその照明領域を横切る間にその干渉縞を少なくとも 1回移動させる。また、照明領域内で干渉縞が走査方向、およびその走査方向と直交する方向にそれぞれ移動するように反射ミラー 5を振動させることが好ましい。照明領域内で干渉縞をレチクル 1 6の走査方向に沿って移動させるときは、パルス発光間にレチクル 1 6が移動する距離を考慮し、レチクル 1 6上の 1点が照明領域を横切る間にその 1点と干渉縞との位置関係が変化するように、そのパルス発光間での反射ミラー 5の振り角、すなわち干渉縞の移動量を決定する。

本例ではフライアイレンズ 6を 1つ設けているが、たとえば特開平 1 一 2 5 9 5 3 3号公報に開示されているように、反射ミラ一 5と夕レツト板 T Pとの間に、第 2オプティカルインテグレー夕としてのフライアイレンズを設けてもよく、さらにはフライアイレンズの代わりに内面反射型のロッド状の光学部材をォプティカルインテグレ一夕として用いてもよい。

後述するが、フライアイレンズ 6により形成される多数の 2次光源が形成される位置において、互いに形状と大きさの少なくとも一方が異なる複数の開口絞り 7 a〜 7 hが形成されている夕レット板 7が配設されている。この夕レツト板 7 はモータ 8で回転駆動され、ウェハ 2 5上に転写すべきレチクル 1 6のパターンに応じて、 1つの開口絞りが選択されて照明光学系の光路中に挿入される。タレッ卜板 7とモータ 8で照明系用可変開口絞り装置が構成される。

フライアイレンズ 6によって形成される多数の 2次光源からの光束は、夕レツト板 7の可変開口絞りを通過してビームスプリッタ 9で 2つの光路に分岐され、反射光はインテグレー夕センサ（光電検出器） 1 0に導かれて照明光の照度（強度）が検出される。検出された照度に応じた信号は制御回路 4 0に入力される。一方、透過光はリレーレンズ 1 1、長方形の開口を規定する可変視野絞り 1 2、リレーレンズ 1 3を通って反射ミラー 1 4で反射された後、複数のレンズ等の屈折性光学素子で構成されるコンデンサ光学系 1 5にて集光される。これにより、可変視野絞り 1 2の開口によって規定されるレチクル 1 6上の照明領域が重畳的にほぼ均一照明される。そして投影光学系 2 3によってウェハ 2 5上にレチクル 1 6上の回路パターンの像が形成され、ウェハ 2 5上に塗布されたレジストが感光して、ウェハ 2 5上に回路パターン像が転写される。

可変視野絞り 1 2によって規定されるレチクル 1 6上の照明領域は、レチクル 1 6の走査方向の幅がパターン領域よりも狭く、かつその走査方向と直交する方向の幅がパターン領域よりも広くなつている。さらに照明領域は、投影光学系 2 3の光軸 A Xを中心とし、投影光学系 2 3の円形イメージフィールド内でその直径に沿って延びている。モー夕 M T 3によって可変視野絞り 1 2を構成する少なくとも 1つのブレードを移動することにより、可変視野絞り 1 2の矩形開口の形状や大きさを変更できるようになっている。特に、その矩形開口の短手方向の幅を変更すると、レチクル 1 6上での照明領域の走査方向の幅が変化し、これにより走査露光によってゥェハ 2 5上の 1点に照射される複数のパルス光の積算光量（露光ドーズ）を調整することが可能となる。これは、投影光学系 2 3に関してレチクル 1 6上の照明領域と共役な矩形領域をウェハ 2 5上の 1点がその走査方向に沿って横切る間にその 1点に照射されるパルス光の数が変更されるためである。

前述したように本実施の形態では、光源制御回路 4 5から送出される卜リガパルスによって光源 1の発振周波数を変更でき、これにより走査露光中にウェハ 2 5上の 1点に照射される複数のパルス光の積算光量を調整することが可能となつている。さらに、ウェハ 2 5 (およびレチクル 1 6 ) の走査速度を変更することによっても、走査露光中にウェハ 2 5上の 1点に照射される複数のパルス光の積算光量を調整できる。これも前述と同様に、発振周波数や走査速度の変更により、レチクル 1 6上の照明領域と共役な投影領域をウェハ 2 5上の 1点がその走査方向に沿って横切る間にその 1点に照射されるパルス光の数が変更されるためである。

走査型投影露光装置では、ウェハ 2 5上でのパルス光の強度と、走査露光中にウェハ 2 5上の各点にそれぞれ照射されるパルス光の数との少なくとも一方を調整し、これによりレチクル 1 6のパターン像で露光されるウェハ 2 5上の領域内の各点にそれぞれ照射される複数のパルス光の積算光量（露光ドーズ）を、ゥェハ 2 5上のフォトレジス卜の感度に応じた適正値に制御している。

前述したように本実施の形態では、光源 1の発振強度と、パルス光の透過率（減光率）とをそれぞれ変更できるようになつており、その発振強度と透過率との少なくとも一方を変更することで、ウェハ 2 5上でのパルス光の強度を調整でき、これにより、露光ドーズを最適化することができる。本発明では、このようなパルス光強度の調節による露光ドーズの最適化に代えて、ウェハ 2 5上の各点にそれぞれ照射されるパルス光の数を調整することにより露光ドーズを最適化してもよい。すなわち、この実施の形態では、前述した可変視野絞り 1 2の開口幅、すなわちウェハ 2 5上でのパルス光（前述の投影領域に対応）のその走査方向の幅と、光源 1の発振周波数と、ウェハ 2 5の走査速度とをそれぞれ変更できるようになっており、そのパルス光の幅と発振周波数と走査速度との少なくとも 1つを変更することで、ウェハ 2 5上の各点にそれぞれ照射されるパルス光の数を調整できる。もちろん、ウェハ 2 5上でのパルス光の強度と、ウェハ 2 5上の各点にそれぞれ照射されるパルス光の数をそれぞれ調整することによって、露光ドーズの最適化を図ることもできる。

すなわち本実施の形態では、光源 1の発振強度、パルス光の透過率（減光率）、ウェハ 2 5上でのパルス光の幅、光源 1の発振周波数、およびウェハ 2 5の走査速度の少なくとも 1つを調整して、ウェハ 2 5上の各点での露光ドーズをその適正値に、あるいはその露光ドーズの制御精度を要求精度（例えば ± 1〜 2 % ) 内に設定できる。

本例の投影光学系 2 3は全て屈折性のレンズ等の光学素子で構成されており、投影光学系 2 3の瞳（入射瞳）の位置には開口絞り E pが配置されている。この開口絞り E pは投影光学系の開口数を変更できるように、その大きさを変更できる機構になっていてもよく、この場合、投影光学系内の開口絞り E pと照明光学系内の可変開口絞り 7 a〜 7 hとは、光学的に共役な位置に配置される。

レチクル 1 6はレチクルホルダ 1 7によりレチクルステージ 1 8に保持固定される。レチクルステージ 1 8は、図 1の紙面と直交する面内に沿って 2次元的に移動するようにベース 2 2に設けられている。レチクルホルダ 1 7にはミラー 2 1が設置され、レ一ザ干渉計 2 0からのレーザ光がミラー 2 1で反射されてレーザ干渉計 2 0に入射し、レーザ干渉計 2 0によりレチクルステージ 1 8の位置が計測される。この位置情報は制御回路 4 0に入力され、この位置情報に基づいて制御回路 4 0はレチクルステージ駆動用モー夕 1 9を駆動してレチクル 1 6の位置、および走査露光中のレチクル 1 6の速度などを制御している。

ウェハ 2 5はウェハホルダ 2 6によりウェハステージ 2 7に保持固定される。ウェハステージ 2 7は、図 1の紙面と直交する面内に沿って 2次元的に移動するように設けられている。ウェハステージ 2 7にはミラー 3 1が設置され、レーザ干渉計 3 0からのレーザ光がミラー 3 1で反射されてレーザ干渉計 3 0に入射し、レ一ザ干渉計 3 0によりウェハステージ 2 7の位置が計測される。この位置情報は制御回路 4 0に入力され、この位置情報に基づいて制御回路 4 0はウェハステージ駆動用モー夕 2 9を駆動してウェハ 2 5の位置および走査中のウェハ 2 5の速度などを制御している。ウェハステージ 2 7上には照度センサ（光電検出器） 2 8が設けられ、ウェハ 2 5に照射される露光光の照度が検出される。この照度センサ 2 8の検出信号は制御回路 4 0に入力される。

この実施の形態の投影露光装置では、照明光学系を窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中に配設する。そのため、たとえば特開平 6 - 2 6 0 3 8 5号公報に開示されているように、図示しない照明光学系の筐体に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、筐体から汚染された不活性ガスを排出する不活性ガス排出装置とが設けられる。また、投影光学系 2 3を構成する複数の光学部材間に形成される複数の空間にも窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、汚染された不活性ガスを複数の空間から排出する。そのため、不活性ガス供給装置 4 1 と不活性ガス排出装置 4 2が設けられ、ガス供給装置 4 1はパイプ 4 3を介して投影光学系 2 3の内部へ乾燥した窒素などの不活性ガスを供給し、また排出装置 4 2は投影光学系 2 3の内部の気体をパイプ 4 4を介して外部へ排出する。なお、不活性ガスとしては窒素に限ることなく、ヘリウム、アルゴン等の気体を用いることも可能である。

次に、投影露光装置における照明光学系の開口数（すなわち 2次光源の形状や大きさ）を変更する可変開口絞り装置について説明する。図 1 に示すように、夕レット板 7上の、照明光学系の光路中に挿入された開口絞りの最周縁（最外径）からの光軸 A Xに平行な主光線 R i により決定される照明光学系の開口数を N A i ( = s i n S i ) とし、投影光学系 2 3の開口絞り E pの最周縁（最外径）からの光軸 A Xに平行な主光線 R 0により決定される投影光学系 2 3の照明光学系側の開口数を N A o ( = s i η θ 0) とするとき、コヒーレンスファクタ一としての σ値は、次式にて定義される。

σ = A i / N A o ( 1 )

投影光学系 2 3の瞳（入射瞳）の位置に配置される開口絞り E pと照明光学系の夕レツト板 7上の可変開口絞りとは光学的に共役であり、投影光学系 2 3の瞳上には可変開口絞りの像（ 2次光源の像）が形成されるため、可変開口絞りの像の直径を D 7 とし、投影光学系 2 3の開口絞り E pの直径を D 2 3とするとき最犬のコヒ一レンスファクタ一としての σ値は次式で定義することができる。 σ =D 7 ZD 2 3 ( 2 )

一般的に、光リソグラフィー工程における投影露光装置の σ値は、 0. 3〜 0. 8の範囲に設定されるように構成されている。本例では、図 1 に示す夕レット板 7には、図 2に示す複数の開口絞り 7 a〜 7 hが設けられ、後述するように、用途に応じていずれかの開口絞りが選択される。

図 2に示すように、石英等の透明基板からなる夕レット板 7には、 8つの開口絞り 7 a〜 7 hが形成されている。円形開口を持つ 5つの開口絞り 7 a， 7 e〜 7 hは、 σ値を積極的に変化させるためのものであり、そのうちの 3つの開口絞り 7 e , 7 f , 7 gは、実際の露光動作時において用いられる絞りであり、残りの 2つの開口絞り 7 a , 7 hは、光洗浄動作時において用いられる開口絞りである。光洗浄とは、レ一ザを照射することにより、レンズ表面に付着している水分や有機物質などの汚染物質をレンズ表面から剥離させて、透過率を向上させるものである。

3つの変形開口を持つ開口絞り 7 b〜 7 dは露光動作時において用いることによって投影光学系 2 3の解像力（焦点深度）を向上させるためのものである。開口絞り 7 c， 7 dは、互いに輪帯比（輪帯開口の内径と外径の比）の異なる輪帯開口を持つ絞りであり、残りの 1つの開口絞り 7 bは、 4つの偏心した 2次光源を形成するために 4つの偏心した開口を持つ絞りである。

8つの開口絞り 7 a〜 7 hを持つターレット板 7は、図 1に示すモー夕 8を介して回転され、 8つの開口絞りのうちの 1つの開口絞り、すなわち所望の開口形状を有する絞りがフライアイレンズ 6の射出面に近接して配置される。換言すれば、フライアイレンズ 6によって 2次光源が形成される、その射出側焦点面に設定される。このモ一夕 8の駆動は制御回路 4 0によって制御されている。

図 3は、互いに異なる大きさの円形開口を持つ開口絞り 7 a、 7 e〜 7 hの像が投影光学系 2 3内の開口絞り E p上に形成されるときの様子を示している。それぞれの開口絞りについて詳細に（ 1 ) 〜（ 5 ) により説明する。 ( 1 ) 一番小さな円形開口を持つ開口絞り 7 eが照明光路内に設定されると、照明光学系の開口数 N A iが一番小さくなり、このとき、開口径 D 2 3 aを持つ開口絞り E pの内部には、開口径 D 7 eの開口絞り 7 eの像が形成され、 σ値が 0. 4に設定される。すなわち、 σ =D 7 e ZD 2 3 a =N A i ΖΝΑ ο = 0. 4の関係が成立する。したがって、開口絞り 7 eが照明光路内に設定されると、 0. 4の σ値のもとでレチクル 1 6のパターンをウェハ 2 5上に転写することができる。

(2 ) 開口絞り 7 eよりも大きな円形開口を持つ開口絞り 7 f が照明光路内に設定されると、照明光学系の開口数 N A i は、開口絞り 7 eが照明光路内に設定された時よりも大きくなる。このとき、開口径 D 2 3 aを持つ開口絞り E pの内部に、開口径 D 7 f の開口絞り 7 ίの像が形成され、 σ値が 0. 6に設定される。すなわち、 σ =D 7 f ZD 2 3 a =N A i ZN A ο = 0. 6の関係が成立する。したがって、開口絞り 7 f が照明光路内に設定されると、 0. 6の σ値のもとでレチクル 1 6のパターンをウェハ 2 5上に転写することができる。

( 3 ) 開口絞り 7 ίよりも大きな円形開口を持つ開口絞り 7 gが照明光路内に設定されると、照明光学系の開口数 N A i は、開口絞り 7 f が照明光路内に設定された時よりも大きくなる。このとき、開口径 D 2 3 aを持つ開口絞り E pの内部に、開口径 D 7 gの開口絞り 7 gの像が形成され、 σ値が 0. 8に設定される。すなわち、 σ =D 7 g/D 2 3 a =N A i ZN A ο = 0. 8の関係が成立する。したがって、開口絞り 7 gが照明光路内に設定されると、 0. 8の σ値のもとでレチクル 1 6のパターンをウェハ 2 5上に転写することができる。

(4) 開口絞り 7 gよりも大きな円形開口を持つ開口絞り 7 hが照明光路内に設定されると、照明光学系の開口数 N A i は、開口絞り 7 gが照明光路内に設定された時よりも大きくなる。このとき、開口絞り E pの開口径 D 2 3 aと同じ大きさの開口径 D 7 hを持つ開口絞り 7 hの像が形成され、 σ値が 1. 0に設定される。すなわち、 σ =D 7 hZD 2 3 a =N A i /N A ο = 1. 0の関係が成立する。したがって、開口絞り 7 hが照明光路内に設定されると、照明光学系のコンデンサ光学系 1 5を構成する光学素子の有効径、および投影光学系 2 3を構成するレンズ等の光学素子の有効径、さらにはこれらの光学素子の有効径を越える部分にまで十分に照明光束を導ける。このため、これらの光学素子の表面に付着した水分や有機物等を露光用の照明光束による光洗浄効果によって消失させることができる。

( 5 ) 開口絞り 7 hよりも大きな円形開口を持つ開口絞り 7 aが照明光路内に設定されると、照明光学系の開口数 N A i は、開口絞り 7 hが照明光路内に設定された時よりも大きくなる。このとき、開口径 D 2 3 aを持つ開口絞り E pを含むように、開口径 D 7 aの開口絞り 7 aの像が形成され、 σ値が 1 . 2に設定される。すなわち、 σ = D 7 a Z D 2 3 a = N A i Z N A ο = 1 . 2の関係が成立する。したがって、開口絞り 7 aが照明光路内に設定されると、照明光学系のコンデンサ光学系 1 5を構成する光学素子の有効径、および投影光学系 2 3を構成するレンズ等の光学素子の有効径は勿論のこと、これらの光学素子の有効径を越えたレンズ周縁部にまで十分に照明光束を導ける。このため、これらの光学素子の表面に付着した水分や有機物等を光洗浄するという効果を十分に得ることができる。

本例における動作について説明する。まず、図 1に示すように、乾燥した窒素等の不活性ガスをガス供給装置 4 1からパイプ 4 3を介して投影光学系 2 3の内部に供給し、完全に充填された後、排出装置 4 2により投影光学系 2 3の内部の気体をパイプ 4 4を介して外部へ排出する。照明光学系の露光光の光路全体も、投影光学系 2 3のように密閉構造とし、同様に乾燥した窒素等の不活性ガスを供給充填するとともに、排出装置で内部の気体を排出する。

露光中もガス供給装置 4 1 と排出装置 4 2を常時作動させ、レンズ室などの光学素子間の雰囲気を常に乾燥清浄された状態に保持するのが好ましいが、露光動作に先立ってレンズ室などの光学素子間に形成される空間の気体を清浄化した後は、供給装置 4 1 と排出装置 4 2を停止させてもよい。照明光学系も同様である。次いで、不図示のレチクルローデイング機構により、転写の目的となるパターンの描画されたレチクル 1 6をレチクルステージ 1 8の上に搬送して載置する。このとき、そのレチクル 1 6が所定の位置に設置されるように、不図示のレチクルァライメン卜系によりそのレチクル 1 6の位置を計測し、その結果にしたがつて、不図示のレチクル位置制御回路によってレチクル 1 6の位置を所定の位置に設定する。

露光工程を開始する前に、図 4で符号 C 1で示すような投影光学系 2 3の透過率時間変化予測直線（透過率時間変化特性）を算出する。図 4は横軸に露光時間を縦軸に透過率を取ったグラフである。この透過率はインテグレ一夕センサ 1 0 へ露光光を分岐するハーフミラー 9からウェハ面までの光学系（以下、この光学系を透過率計測光学系と呼ぶ）の透過率である。

まず、照度センサ 2 8を投影光学系 2 3の光軸上に配置し、レーザ光源 1を駆動してたとえば 2 0 0 0 0パルスの空打ちを行なう。たとえば 1回目のパルスに同期してィンテグレー夕センサ 1 0 と照度センサ 2 8でそれぞれ露光光の照度を取込む。このときのインテグレー夕センサ 1 0の出力 L I と照度センサ 2 8の出力 L Wの比率 L WZ L I を算出する。これが図 4における露光開始時の透過率 P 0である。次いで、たとえば 2 0 0 0 1回目のパルスに同期して、インテグレー夕センサ 1 0と照度センサ 2 8でそれぞれ露光光の照度を取込む。このときのィンテグレ一夕センサ 1 0の出力 L I と照度センサ 2 8の出力 L Wの比率 L WZ L I を算出する。これが図 4における露光時間 t 1における透過率 P 1である。レーザパルスの空打ちによる自己洗浄効果により投影光学系 2 3を含む透過率計測光学系の表面に付着していた水分や有機物質がレンズ表面から剥離し、透過率計測光学系の透過率は向上して透過率 P 1〉P 0となる。この 2つの透過率 P 0と P 1を直線で結んで透過率時間変化予測直線 C 1 を算出する。

図 5は透過率時間変化特性直線を算出しながら露光を行う手順を示すフローチヤー卜である。ステップ S 1で照明光学系の可変開口絞りと、レチクルの種類と、投影光学系の開口数 N Aを決定して入力する。これに基づいて、夕レット板 7がモー夕 8で回転駆動されて、その種類に対応する形状および大きさを有する 2次光源を形成する開口絞りが照明光路に挿入され、投影光学系 2 3の開口数 N Aが開口絞り E pにより調節される。また、決定されたレチクル 1 6がレチクルライブラリから搬送されてレチクルステージ 1 8にセットされる。

ステップ S 2では、照度センサ 2 8が投影光学系 2 3の光軸上に位置するようにウェハステージ 2 7を移動する。ステップ S 3では、レーザ光源 1 を駆動してレーザ光を出射させ（空打ちする）、インテグレ一夕センサ 1 0でミラー 9から反射する露光光の照度 L I を検出し、照度センサ 2 8でウェハステージ 2 7上での露光光の照度 L Wを検出する。ステップ S 4では、それらの検出結果を第 1回目の検出照度として記憶保存する。ステップ S 5で 2 0 0 0 0パルスの空打ちが終了と判定されるとステップ S 6に進む。ステップ S 6において、 2 0 0 0 1ノ、。ルス目のパルスレーザを出射させ、インテグレータセンサ 1 0でミラ一 9から反射する露光光の照度 L I を検出し、照度センサ 2 8でウェハステージ 2 7上での露光光の照度 L Wを検出する。ステップ S 7では、それらの検出結果を空打ち最後の検出照度として記憶保存する。

そして、ステップ S 8において、第 1回目の検出照度と最後の検出照度に基づいて透過率時間変化予測直線を算出する。この予測直線は、図 4に示すように、第 1回目の検出照度の比 L W Z L I による透過率 P 0と、最後の検出照度の比 L WZ L I による透過率 P 1 とを算出し、これらの点 P 0 と P 1 を結んだ直線で近似される。この透過率時間変化予測直線は 1次関数として記憶したり、あるいは露光時間に対する透過率のテーブルとして後述する記憶装置 5 7に記憶することができる。

このようして透過率時間変化予測直線 C 1が決定されたら、図 5のステップ S 9において、 1枚目のウェハ 2 5を投影光学系 2 3の光軸に対向させて露光を開始する。レチクル 1 6のパターンが転写されるウェハ 2 5の表面には感光材料であるレジストがあらかじめ塗布されており、その状態で不図示のウェハローディング機構によりウェハ 2 5が搬送されてウェハステージ 2 7上に設置される。ゥェハ 2 5はウェハステージ 2 7上でァライメン卜されて保持固定される。ウェハステージ 2 7上に設置されたウェハ 2 5は第 1回目のパターンの転写では、そのウェハ 2 5上にパターンは存在せず、ウェハステージ 2 7上の所定の位置に、例えばウェハ 2 5の外径基準で定められる位置に設置される。その後、ウェハ 2 5 上にパターンが転写される。この転写は、レチクル 1 6上のパターンの一部を可変視野絞り（レチクルブラインド） 1 2によって選択的に照明し、レチクルステ —ジ 1 8によってレチクル 1 6をその可変視野絞り 1 2によって規定される照明領域に対して相対移動し、それに同期しながらウェハ 2 5をウェハステージ 2 7 によって投影光学系 2 3に関してその照明領域と共役な投影領域に対して相対移動する、いわゆる走査型の転写（ステップアンドスキャン方式）である。あるいは、転写したいレチクル 1 6上のパターン領域の全面を 1度に全て照明して転写するステップアンドリピ一ト方式でもよい。

図 6は本発明におけるレーザ光の強度をウェハ上での目標照度にフィードバック制御するプロック図であり、たとえば制御回路 4 0内にソフトウェアやハードウェアの形態で設けることができる。目標値設定回路 5 1 には、レジストの感度特性などに応じて決定されるウェハ上での目標照度が設定される。上述したとおり、インテグレー夕センサ 1 0はフライアイレンズ 6で均一化された露光光の照度に応じた検出信号 L I を出力し、照度センサ 2 8はウェハステージ 2 7上の露光光の照度に応じた検出信号 L Wを出力する。そこで、露光作業を開始する前に、照度センサ 2 8を投影光学系 2 3の光軸 A X上に移動して、インテグレー夕センサ 1 0の計測値 L I と照度センサ 2 8の計測値 L Wをサンプルホールド回路 5 2 で保持する。ィンテグレー夕センサ 1 0の検出信号 L I と照度センサ 2 8の検出信号 L Wとの比（センサ 2 8の出力 L W /センサ 1 0の出力 L I ) を割算器 5 3 で算出し、ゲイン α演算器 5 4は、 L W Z L I に所定の係数 Κ 1 を乗じてゲインを演算する。そして露光作業中は、乗算器 5 5でインテグレー夕センサ 1 0の出力信号にゲイン αが乗じられ、推定実照度 L P Rが出力される。すなわち、推定実照度 L P Rは、露光開始時においてィンテグレー夕センサ 1 0の計測値が 1 0 0でウェハ上の照度が 5 0であるとした場合、 5 0 Z 1 0 0の比率に所定の係数 K 1 を乗じて求めたゲイン αに露光中のィンテグレー夕センサ 1 0の出力信号を乗じてウェハ上の照度を推定したものである。すなわち、このゲイン αは、透過率の変動がないものとしたときに最適な値として設定される。

インテグレー夕センサ 1 0の検出信号に乗算器 5 5でゲイン αが乗じられた推定実照度 L P Rにはさらに乗算器 5 6でゲイン βが乗じられて、ウェハ上での補正後の推定実照度 L P R Cが演算される。ゲイン /3は次のようにして算出される。記憶装置 5 7には、上述したように予め定められた透過率時間変化予測直線が記憶されている。タイマ 5 8は露光開始からの経過時間を計測し、その計時時間によって記憶装置 5 7をアクセスして透過率を読み出す。その読み出した結果はゲイン /3演算器 5 9に入力され、ゲイン) 3演算器 5 9は読み出された透過率に所定の係数 K 2を乗じてゲイン /3を演算する。たとえば、透過率が 8 0 %である場合にはゲイン /3は 0 . 8 Χ Κ 2に設定される。

このようにしてインテグレー夕センサ 1 0の検出信号にゲインひ、 βが乗じられた信号 L P R Cはウェハステージ 2 7上での実照度を推定した値を表し、この信号は偏差器 6 0に入力される。偏差器 6 0は、目標値設定回路 5 1から出力されるウェハ上の目標照度と補正後の推定実照度との偏差を計算し、この偏差を Ρ I D演算回路 6 1 に入力して P I D演算を行ない、その演算結果を光源制御回路 4 5に送って光源 1を制御する、すなわちその発振強度を調節する。

今、図 4の時点 t 1〜 t 2の間でウェハ 2 5にパターン像が投影されるとすると、 t 1〜 t 2の間の露光中に使用される透過率はその間の経過時間（露光時間）に基づいて予測直線 C 1から算出される。

図 5のステップ S 9 (図 4の時点 t 2 ) で 1枚目のウェハ 2 5に対する露光が終了すると、ステップ S 1 0〜 S 1 2において、上述のステップ S 2〜 S 4と同様にして、時点 t 2でのインテグレー夕センサ 1 0と照度センサ 2 8の比 L WZ L Iから透過率 P 2を算出し、この透過率 P 2を記憶してステツプ S 1 3に進む。ステップ S 1 3において、ステップ S 8と同様にして、時点 t 1の透過率 P 1 と時点 t 2の透過率 P 2を結び、図 4に示すように、透過率時間変化予測直線 C 2 を算出する。

次いで、ステップ S 1 4において、次の（2枚目）のウェハ 2 5の露光を開始する。 2枚目の露光に際しても、 1枚目と同様に予測直線 C 2に基づいて、時点 t 2〜 t 3の経過時間から透過率を算出し、この透過率から算出されるゲイン β を使用して露光量が制御される。

ウェハ 2 5に対する第 2回目以降のパターンの転写の場合には、少なくともゥェハ 2 5上にはパターンが存在するから、そのあらかじめ転写されたパターンに付設されるマークを不図示のウェハァライメン卜系により計測することによりゥェハ 2 5上のそのパターンの位置を計測し、その結果にしたがって、ウェハ 2 5 上に先に転写されたパターンに対して、これから転写するパターンが所定の位置関係になるように、レチクルステージ 1 8やウェハステージ 2 7の位置を制御する。以上の実施の形態では、時点 t 0〜 t 1の間に 2 0 0 0 1パルスの空打ちを行うものとしたが、空打ちのパルス数は 2 0 0 0 1パルスに限定されない。また、時点 t 0と t 1、時点 t 1 と t 2の 2つの透過率をそれぞれ結んで透過率時間変化予測直線を算出して透過率を予測するようにしたが、 3点以上の透過率を用いてもよい。近似方法も直線近似ではなく、算出された透過率を直接結ばない回帰直線や回帰曲線でもよい。多項式近似、累乗近似、指数近似、修正指数近似などいずれの方法でもよい。

ここで、上述したように 3点以上の透過率に基づいて透過率時間変化予測直線を算出する方式について図 7を参照して詳細に説明する。図 7は図 4と同様な図であり、 2枚目のウェハの露光に先立って、 3点の透過率に基づいて算出した透過率時間変化予測直線 C I 1 を示す図である。 2枚目のウェハの露光を開始する前に、図 7に示す時点 t 0における透過率 P 0 と、時点 t 1 における透過率 P 1 と、時点 t 2における透過率 P 2の 3つのデ一夕（ t O , P 0 ) , ( t 1 , P I ), ( t 2， P 2 ) に基づいて、次式（ 3 ) の最小二乗法により近似直線 C 1 1を算出する。

P(t)^MXt+I (3)

但し

∑(tj -t)(Pj -P)

2

∑(tj -t)²

I^P-MXt ゾ p=∑^pj

j= そして、 2枚目のウェハの露光終了時点 t 3の透過率 P 3を上述したと同様に算出し、 3枚目のウェハの露光を開始する前に、図 7に示す時点 t 1 における透過率 P 1 と、時点 t 2における透過率 P 2と、時点 t 3における透過率 P 3の 3 つのデ一夕（ t l , P I ), ( t 2 , Ρ 2 ) , ( t 3 , Ρ 3 ) に基づいて、次式（ 4 ) の最小二乗法により近似直線 C 2 1を算出する

P(t)=MX t+I (4)

但し M=

I=P-MX i ゾ =7 j=l

以下、同様に 4枚目以降のウェハを露光する際にも同様にして最新の 3つのデ一夕組に基づいて透過率時間変化予測直線し、その透過率時間変化予測直線にしたがって露光制御を行なう。

さらに以上では、 1枚目のウェハの露光が終了した後は、次のウェハの露光開始前に透過率を計測して透過率時間変化予測直線を算出するようにしたが、誤差が許容できる範囲内で、ウェハ 2枚ごと、 3枚ごとなどに予測直線を算出してもよい。すなわち、複数枚のウェハに対して共通の予測直線から算出した透過率で露光量制御をしてもよい。図 8はこの様な場合の露光手順を示すフローチヤ一トである。

図 8は、 1枚のウェハごとではなく複数枚のウェハごとに透過率時間変化予測直線を算出して露光を行なう場合の手順例を示すフローチヤ一トである。図 5と同様な箇所には同一の符号を付して相違点を主に説明する。ステップ S 8で算出した透過率時間変化予測直線は、ステップ S 2 1で m枚のウェハに対して露光処理が行なわれるまで共通に使用される。ステップ S 2 1で m枚のウェハに対する露光処理が終了すると判定されると、ステップ S 2 2で露光処理が全て終了したか判定する。全ての処理が終了と判定されたら、図 8の処理を全て終了する。ステツプ S 2 2が否定され、引続きウェハの露光処理を実行する場合には、ステツプ S 1 0〜ステップ S 1 3で前回の透過率と今回の透過率により透過率時間変化予測直線を新たに算出する。その上でステップ S 9に進み、新たな透過率時間変化予測直線を用いて露光量制御をしながら露光処理が行なわれる。

このように図 8の手順によれば、透過率の変動がそれほど大きくない場合には複数枚のウェハごとに透過率時間変化予測直線を算出するようにしたので、スル一プットをそれほど低下させることなく精度良く適正露光量で露光することがでさる。

透過率の変動が 1枚のウェハの露光の間に許容できない程度に変動するような場合には、 1チップごと、あるいは 2チップごとに予測直線を算出するのが好ましい。図 9はこの様な場合の露光手順を示すフローチヤ一トである。

図 9は、 1枚のウェハごとではなく 1枚のウェハ上の Nチップごとに透過率時間変化予測直線を算出して露光を行なう場合の手順例を示すフローチャートである。図 5と同様な箇所には同一の符号を付して相違点を主に説明する。ステップ S 8で算出した透過率時間変化予測直線は、ステップ S 3 1で Nチップに対して露光処理が行なわれるまで共通に使用される。ステツプ S 3 2で 1枚のウェハに対する露光処理が終了したか否かを判定する。否定されるとステップ S 1 0〜ステツプ S 1 3で前回の透過率と今回の透過率により透過率時間変化予測直線を新たに算出する。その上でステップ S 3 1 に進み、新たな透過率時間変化予測直線を用いて露光量制御をしながら次の Nチップに対する露光処理が行なわれる。ステツプ S 3 2で 1枚のウェハに対する露光処理が終了したと判定されると、ステップ S 3 3で露光処理が全て終了したか判定する。全ての処理が終了と判定されたら、図 9の処理を全て終了する。ステップ S 3 3が否定され、引続き新たなゥェハの露光処理を実行する場合には、ステップ S 1 0〜S 1 3に進んで新たに透過率時間変化予測直線を算出してステップ S 3 1以降の処理を実行する。

このように図 9の手順によれば、透過率の変動が大きい場合には 1枚のウェハの中で N個のチップを露光するごとに透過率時間変化予測直線を算出するようにしたので、精度良く適正露光量で露光することができる。なお、共通の透過率時間変化予測直線を使用するチップ数は 1以上適宜の数である。

さらにまた、透過率の変化が許容できる程度に小さくなつたときは、透過率時間変化予測直線による露光量制御を停止してもよい。図 1 0はこのような場合の露光手順を示すフローチヤ一卜である。図 5と同様な箇所には同一の符号を付して相違点を主に説明する。

図 1 0を参照するに、ステップ S 4 1において、透過率が予め定めた基準値以上であると判定されるまではステップ S 4 4に進み、直前に算出された透過率時間変化予測直線を使用してステップ S 1 4で次のウェハを露光処理する。ステツプ S 4 1において、透過率が予め定めた基準値以上であると判定されるとステツプ S 4 2に進んでフラグをセットし、ステップ S 4 3において、以後の透過率時間変化がないものとしてゲイン 3の値を決定する。たとえば、図 6において説明したように、ゲイン /3を係数 K 2に透過率を乗じて求める場合には、係数 K 2に、ステップ S 4 1で定めた所定の透過率を乗じて決定される。そしてステップ S 1 4で次のウェハを露光処理し、ステップ S 1 5で全ての露光処理が終了ではないと判定されると、ステップ S 4 5でフラグの状態を判定し、フラグがセットされていればステップ S 1 4に、セッ卜されていなければステップ S 1 0に進む。このように図 1 0の手順によれば、透過率が所定値以上になれば透過率時間変化予測直線を算出する必要がなく、処理時間を短縮してスループットを向上できる。

照度センサ 2 8によりウェハ 2 5上での照度を測定する場合、次の点に注意する必要がある。レチクルの透過率はレチクル 1 6のパターン密度によって影響を受け、照度センサ 2 8でウェハ 2 5上の照度測定するたびにレチクルの位置が異なると正確な透過率を測定できない。そのため、照度センサ 2 8によりウェハ 2 5上で照度を測定する場合、レチクルステージ 1 8上でレチクル 1 6は同じ位置に設定する必要がある。

また、レチクル表面積（パターンが形成される矩形領域の面積）に対するパ夕 —ン面積（遮光部（クロム）の面積）の比率が小さい、いわゆる白レチクルと呼ばれるレチクルと、レチクル表面積に対するパターン面積の比率の大きい、いわゆる黒レチクルと呼ばれるレチクルでは透過率が大きく異なる。黒レチクルは照明される露光光の透過率が小さいので、照度センサ 2 8に入射する光量がセンサ 2 8の感度以下となる場合もある。この場合、ウェハ 2 5上の照度の測定が事実上できないので、透過率時間変化予測直線を算出することができない。そこで、図 1 1に示すように、レチクルパターン領域 R Pの外側に計測用透明領域 R Aを形成したレチクル 1 6を使用し、ウェハ 2 5上の照度を計測する場合は、透明領域 R Aと投影光学系 2 3に対して共役な位置に照度センサ 2 8を移動してウェハステージ上の照度を計測すればよい。 P Eはペリクル枠の配置位置を示す。透明領域の形状や数量は図 1 1に限定されない。なお、透明領域 R Aを使用しなくても、レチクル 1 6のパターン密度の低い領域と投影光学系 2 3に対して共役な位置で照度センサ 2 8を配置してもよい。あるいはレチクルステージ 1 8自体に照明光の通過する開口を設けてもよい。レチクルステージ 1 8を照明光路から完全に退避させて照度センサ 2 8で計測してもよい。

<予め記憶した透過率時間変化特性により露光処理する第 2の実施例 >

以上説明した第 1の実施例では、透過率時間変化予測特性を予測しつつ露光処理するようにしたが、第 2の実施例は露光前に記憶した透過率時間変化特性を用いて露光処理するものである。

露光装置の全体構成および露光光を目標値に設定する回路は図 1あるいは図 6 に示したものと同一であり、詳細説明は省略する。なお、図 6の記憶装置 5 7に格納される透過率時間変化特性の設定方法が第 1の実施例と第 2の実施例とでは相違する。そこでまず、図 6の記憶装置 5 7に格納される透過率時間変化特性の設定方法について説明する。

記憶装置 5 7の記憶内容について説明する。図 1 2は、レチクルの種類による投影光学系 2 3の透過率の時間変化特性を示すもので、実線 R Wは、レチクル表面積（パターンが形成される矩形領域の面積）に対するパターン面積（遮光部（クロム）の面積）の比率の小さい、いわゆる白レチクルと呼ばれるレチクルの特性であり、破線 R Bは、レチクル表面積に対するパターン面積の比率の大きい、いわゆる黒レチクルと呼ばれるレチクルの特性である。白レチクルは黒レチクルに比べて照明される露光光の透過率が大きいので、投影光学系 2 3に対する自己洗浄効果が高く、黒レチクルに比べて透過率の立上がりが急峻であり、しかも飽和透過率も高くなる傾向にある。

このような透過率の時間変化特性は、使用するレチクルの種類の他にも種々の露光条件ごとに異なった傾向を有する。可変開口絞り装置により通常照明用の開口絞り 7 e , 7 f , 7 gを使用する場合には、図 1 3に示すように実線 7 g、一点鎖線 7 f 、破線 7 eのようになる。ここで、実線 T 7 eは開口絞り 7 e、一点鎖線 T 7 f は開口絞り 7 f , 破線 T 7 gは開口絞り Ί gの特性である。なお、投影光学系 2 3の開口数 N Aが一定であれば、 σの大きさは開口絞りの大きさに依存し、図 1 3に示すように開口絞り 7 g， 7 f , 7 eを使用するときは σ大， σ 中， σ小にそれぞれ相当することになる。一方、投影光学系 2 3の開口数 Ν Αによってもこの時間変化特性は異なった傾向を示すが、開口数 N Aが大きければ、投影光学系の、その開口絞り E pよりもウェハ側の光学系に入射する露光光が多くなるから、より急峻な立上がり特性で、かつ飽和透過率も高くなる傾向となる。変形照明を行なうときに使用される夕レツ卜板 7の輪帯開口 7 c、 7 dについても、輪帯の内径と外径に応じて透過率の時間変化特性が異なるから、予めこれらの特性を計測して記憶する。

図 6の記憶装置 5 7には、各種の露光条件ごとに予め計測された図 1 2，図 1 3に示すような時間変化特性をサンプル時刻とともに記憶しておき、露光条件が決定されたら、露光条件に応じたテーブルを参照して露光動作開始からの経過時間に応じて透過率を読み出す。

ここで、レチクル 1 6のパターンの像でウェハ 2 5を露光する条件とは、そのパターンの種類と、その種類に応じて決定される、そのレチクルを照明する条件、すなわち複数の光源像からなる 2次光源の強度分布（形状と大きさ）と、その種類に応じて決定される、投影光学系 2 3の開口数とをそれぞれ組合せたものである。

記憶装置 5 7に予め記憶されている露光条件と異なる露光条件のときは、最も近い露光条件のテーブルを用レ補間演算により透過率を算出することができる。たとえば、レチクル表面積に対するパターン面積の比率が白パターンと黒パターンの間の比率であるときは、白パターンもしくは黒パ夕一ンの時間変化特性から読取った透過率を、パターン面積比率の割合に応じて補正して求めることができる。

以上の時間変化特性の説明は、 1つの露光条件の中でその条件を変更した場合であったが、実際には、レチクルの種類、照明光学系の照明方法、投影光学系の開口数など、複数種類の露光条件のそれぞれを最適に組合せた多数の露光条件が予想されるから、予め全ての露光条件ごとに時間変化特性を計測しておくことは難しい。したがって、実際には、典型的な複数の露光条件で時間変化特性を計測しておき、記憶装置 5 7に記憶した露光条件と異なる場合には、その露光条件における透過率の時間変化特性を予想した補正演算を行なってゲイン /3を算出することになる。

本例ではレチクルの種類、 2次光源の形状および大きさ（照明条件）、および投影光学系 2 3の開口数をそれぞれ組合せた複数の露光条件の各々についてその透過率の時間変化特性を計測、記憶しておくものとしたが、その 3つの条件を組合せた露光条件でなくてもよく、その 3つの条件の少なくとも 2つ、たとえばレチクルの種類と照明条件とを組合せた露光条件を複数、計測して記憶しておくだけでもよい。

次に本例における動作について説明する。まず、図 1に示すように、乾燥した窒素等の不活性ガスをガス供給装置 4 1からパイプ 4 3を介して投影光学系 2 3 の内部に供給し、完全に充填された後、排出装置 4 2により投影光学系 2 3の内部の気体をパイプ 4 4を介して外部へ排出する。照明光学系の露光光の光路全体も、投影光学系 2 3のように密閉構造とし、同様に乾燥した窒素等の不活性ガスを供給充填するとともに、排出装置で内部の気体を排出する。

露光中もガス供給装置 4 1 と排出装置 4 2を常時作動させ、レンズ室などの光学素子間の雰囲気を常に乾燥清浄された状態に保持するのが好ましいが、露光動作に先立ってレンズ室などの光学素子間に形成される空間の気体を清浄化した後は、供給装置 4 1 と排出装置 4 2を停止させてもよい。照明光学系も同様である。次いで、不図示のレチクルローデイング機構により、転写の目的となるパターンの描画されたレチクル 1 6をレチクルステージ 1 8の上に搬送して載置する。このとき、そのレチクル 1 6が所定の位置に設置されるように、不図示のレチクルァライメント系によりそのレチクル 1 6の位置を計測し、その結果にしたがつて、不図示のレチクル位置制御回路によってレチクル 1 6の位置を所定の位置に設定する。レチクル 1 6のパターンが転写されるウェハ 2 5の表面には感光材料であるレジス卜があらかじめ塗布されており、その状態で不図示のウェハ口一ディング機構によりウェハ 2 5が搬送されてウェハステージ 2 7上に設置される。ウェハ 2 5はウェハステージ 2 7上でァライメン卜されて保持固定される。ウェハステ一ジ 2 7上に設置されたウェハ 2 5は第 1回目のパターンの転写では、そのウェハ 2 5上にパターンは存在せず、ウェハステージ 2 7上の所定の位置に、例えばゥェハ 2 5の外径基準で定められる位置に設置される。その後、ウェハ 2 5上にパターンが転写される。この転写は、レチクル 1 6上のパターンの一部を可変視野絞り（レチクルブラインド） 1 2によって選択的に照明し、レチクルステージ 1 8によってレチクル 1 6をその可変視野絞り 1 2によって規定される照明領域に対して相対移動し、それに同期しながらウェハ 2 5をウェハステージ 2 7によつて投影光学系 2 3に関してその照明領域と共役な投影領域に対して相対移動する、いわゆる走査型の転写（ステップアンドスキャン方式）である。あるいは、転写したいレチクル 1 6上のパターン領域の全面を 1度に全て照明して転写するステップアンドリピート方式でもよい。

ウェハ 2 5に対する第 2回目以降のパターンの転写の場合には、少なくともゥェハ 2 5上にはパターンが存在するから、そのあらかじめ転写されたパターンに付設されるマークを不図示のウェハァライメント系により計測することによりゥェハ 2 5上のそのパターンの位置を計測し、その結果にしたがって、ウェハ 2 5 上に先に転写されたパターンに対して、これから転写するパターンが所定の位置関係になるように、レチクルステージ 1 8やウェハステージ 2 7の位置を制御する。

図 6を参照して説明を続ける。露光作業を開始する前に、照度センサ 2 8を投影光学系 2 3の光軸 A X上に移動して、インテグレ一夕センサ 1 0の計測値 L I と照度センサ 2 8の計測値 L Wをサンプルホールド回路 5 2で保持する。ィンテグレー夕センサ 1 0の検出信号 L I と照度センサ 2 8の検出信号 L Wとの比（センサ 2 8の出力 L W/センサ 1 0の出力 L I ) を割算器 5 3で算出し、ゲイン α 演算器 5 4は、 L W Z L I に所定の係数 Κ 1を乗じてゲイン αを演算する。そして露光作業中は、乗算器 5 5でインテグレー夕センサ 1 0の出力信号にゲイン α が乗じられ、推定実照度 L P Rが出力される。すなわち、推定実照度 L P Rは、露光開始時においてインテグレ一タセンサ 1 0の計測値が 1 0 0でウェハ上の照度が 5 0であるとした場合、 5 0 1 0 0の比率に所定の係数 K 1を乗じて求めたゲイン αに露光中のィンテグレータセンサ 1 0の出力信号を乗じてウェハ上の照度を推定したものである。

インテグレー夕センサ 1 0の検出信号に乗算器 5 5でゲイン αが乗じられた推定実照度信号 L P Rにはさらに乗算器 5 6でゲイン) 3が乗じられて、ウェハ上での補正後の推定実照度信号 L P R Cが演算される。ゲイン /3は次のようにして算出される。予め定められた照明光学系と投影光学系 2 3の各々における透過光の透過率時間変化特性が記憶されている記憶装置 5 7を、タイマ 5 8の露光開始からの経過時間によってアクセスして透過率を読み出す。その読み出した結果はゲィン /3演算器 5 9に入力され、ゲイン /3演算器 5 9は所定の係数 Κ 2を乗じてゲイン) 3を演算する。たとえば、透過率が 8 0 %である場合にはゲイン ;3は 0 . 8 X K 2に設定される。

このようにしてインテグレー夕センサ 1 0の検出信号にゲイン α、 /3が乗じられた信号 L P R Cはウェハステージ 2 7上での実照度を推定した値を表し、この信号は偏差器 6 0に入力される。偏差器 6 0は、目標値設定回路 5 1から出力されるウェハ上での目標照度と補正後の推定実照度との偏差を計算し、この偏差を P I D演算回路 6 1 に入力して P I D演算を行ない、その演算結果を光源制御回路回路 4 5に送って光源 1を制御する、すなわちその発振強度を調節する。図 1 4を参照して、透過率時間変化特性を予め計測して記憶装置 5 7に記憶する場合の手順を説明する。ステップ S 1で照明光学系の可変開口絞りと、レチクルの種類と、投影光学系の開口数 Ν Αを決定して入力する。これに基づいて、夕レット板 7がモータ 8で回転駆動されて、その種類に対応する形状および大きさを有する 2次光源を形成する開口絞りが照明光路に挿入され、投影光学系 2 3の開口数 N Aが開口絞り E pにより調節される。また、決定されたレチクル 1 6がレチクルライブラリから搬送されてレチクルステージ 1 8にセットされる。ステップ S 2では、照度センサ 2 8が投影光学系 2 3の光軸上に位置するようにウェハステージ 2 7を移動する。ステップ S 3では、レーザ光源 1 を駆動してレーザ光を出射させ、インテグレー夕センサ 1 0で照明光学系での露光光の照度を検出し、照度センサ 2 8でウェハステージ 2 7上での露光光の照度を検出する。ステップ S 4では、それらの検出結果を計測時刻とともに記憶保存する。ステツプ S 5で計測が終了と判定されるまでステップ S 3と S 4を繰り返し、ステップ S 5で計測が終了と判定されるとステップ S 6において、計測されたィンテダレ —夕センサ 1 0での検出結果と照度センサ 2 8での検出結果に基づいて、計測時刻ごとに透過率を算出して記憶し、これにより、図 1 2あるいは図 1 3に示したような時間変化特性のテーブルが記憶保存される。

次に、ウェハの交換作業などにより露光作業が途中で中断する場合について図 1 5に基づいて説明する。図 1 5は、時刻 t 1でウェハの搬出作業が開始され、時刻 t 2で次のウェハの搬入作業が終了して露光作業が開始された場合の透過率の時間変化を一点鎖線で示すものである。時刻 t 1でレーザ光の照射が中断されると、投影光学系 2 3および照明光学系の自己洗浄作用も中断し、投影光学系 2 3や照明光学系内の浮遊汚染物が各光学系の光学素子の表面に再び付着したり、光学素子自身の透過率（その硝材の透過率）が変動して、投影光学系 2 3や照明光学系の透過率が低下する。時刻 t 2でレーザ光の照射が再開されると光学素子は再び自己洗浄されて透過率が上昇する。

そこで、レーザ光の照射を再開する時刻 t 2において、照度センサ 2 8を投影光学系 2 3の光軸上に移動してウェハステージ 2 7上での露光光の照度を計測し、同時にィンテグレー夕センサ 1 0により照明光学系の露光光の照度を計測する。両計測結果に基づいて時刻 t 2での透過率を算出し、実線の透過率時間変化特性に基づいてその透過率を示す時刻 t 0を求め、露光再開時に、露光開始からの露光経過時間を計測する夕イマ 5 8の計時を時刻 t 0にリセッ卜する。したがつて、露光作業が開始されると、記憶装置 5 7は図 1 5の透過率時間変化特性のテーブルを参照して、夕イマ 5 8の計時時間からデ一夕を読み出してゲイン βを算出することができる。

次に、レチクルの交換作業により露光作業が途中で中断する場合について図 1 6に基づいて説明する。図 1 6は図 1 2の白レチクルと黒レチクルの透過率の時間変化特性図に対応するもので、時刻 t 1で白レチクルの露光作業をいつたん中止して黒レチクルに交換する作業が開始され、時刻 t 2で黒レチクルの搬入作業が終了して露光作業が開始され、さらに、時刻 t 3で黒レチクルの露光作業を中断して白レチクルに交換する作業が開始され、時刻 t 4で白レチクルの搬入作業が終了して露光作業が開始されれた場合を説明する図である。

時刻 t 1でレーザ光の照射が中断されると、投影光学系 2 3および照明光学系の自己洗浄作用も中断し、投影光学系 2 3や照明光学系内の浮遊汚染物が各光学系の光学素子の表面に再び付着したり、光学素子自身の透過率（その硝材の透過率）が変動して、投影光学系 2 3や照明光学系の透過率が低下する。時刻 t 2でレーザ光の照射が再開されると光学素子は再び自己洗浄されて透過率が上昇する。

そこで上述したと同様に、レーザ光の照射を再開する時刻 t 2において、照度センサ 2 8を投影光学系 2 3の光軸上に移動してウェハステージ 2 7上での露光光の照度を計測し、同時にインテグレー夕センサ 1 0により照明光学系の露光光の照度を計測する。両計測結果に基づいて時刻 t 2での透過率を算出し、破線で示す黒レチクルの透過率時間変化特性に基づいて、その透過率を示す時刻 t 0を求め、露光再開時に、露光開始からの露光経過時間を計測する夕イマ 5 8の計時を時刻 t 0にリセットする。したがって、露光作業が開始されると、記憶装置 5 7は図 1 6の黒レチクルの透過率時間変化特性が格納されたテーブルを参照して、夕イマ 5 8の計時時間からデータを読み出してゲイン j3を算出することがでさる。

時刻 t 3で黒レチクルから白レチクルへの交換作業が開始され、時刻 t 4で白レチクルによる露光が開始された場合には、同様にして時刻 t 4での透過率を算出し、白レチクルの透過率時間変化特性が格納されたテーブルを参照して、その透過率を示す時刻 t o ' を求め、露光再開時に、露光開始からの露光経過時間を計測する夕イマ 5 8の計時を時刻 t 0 ' にリセットする。したがって、露光作業が開始されると、記憶装置 5 7は図 1 6の白レチクルの透過率時間変化特性が格納されたテーブルを参照して、夕イマ 5 8の計時時間からデータを読み出してゲイン /3を算出することができる。

図 1 5および図 1 6では、いったん中断した露光を再開する際の光学系の透過率を求め、この透過率に対応する時刻を透過率時間変化特性から特定して露光再開時の時刻を補正することにより、再開時のウェハ上の露光光の照度を目標値に制御するようにした。しかしながら、再開時に、予め記憶してある透過率時間変化特性線図上の透過率となるまでレーザパルスを空打ちしてもよい。この場合、ウェハ上にレーザパルスが入射しないような遮光手段を設ける必要がある。たとえば、投影光学系 2 3とウェハ 2 5との間の光路を開閉するシャツタを設ければよい。シャッタはメカニカルシャッ夕あるいは液晶を用いた電気的シャッ夕など種々の方式のものが採用できる。

また、本実施の形態ではウェハを交換するたびに、インテグレー夕センサ 1 0 と照度センサ 2 8とを用いて透過率を計測することとしたが、この交換中の透過率の低下に関しては、光学素子（硝材）自体の透過率の低下の影響の方が浮遊汚染物の再付着による透過率の低下の影響よりも大きいことが分かっている。従つて、ウェハの交換時には前述した透過率の計測は行わず、単にその透過率の時間変化特性を予め計測して記憶しておき、ウェハの交換時にはその記憶された時間変化特性に基づいてその透過率を予測（計算）して、光源 1から射出される露光光の強度を調整するようにしてもよい。

この場合、照明光学系および投影光学系の透過率の低下は、主に硝材自体の透過率の低下によるものであるから、前述した予測（計算）のみでも両光学系の透過率を精度良く求めることができ、ウェハの露光ドーズの制御精度を悪化させることなく、しかもスループットを向上させることができる。ただし、前述の予測制御だけでは時間の経過とともにその制御誤差が大きくなり得る。

この種の投影露光装置では、例えば 2 5枚のウェハを 1 ロットとして一括に処理している。そこで、 1つのロット内のウェハの露光が終了するたび、あるいはレチクルを交換するたびに、インテグレー夕センサ 1 0と照射センサ 2 8とを用いて透過率を計測する。そして、この計測値を初期値とし、かつ透過率の時間変化特性のテーブルを参照してゲイン )3を算出して、光源 1から射出される露光光の強度を調整する。この場合、露光ドーズの制御精度を低下させることなく、スループットの低下を最小限に抑えることができる。

以上ではレチクルの種類として、レチクル表面積に対するパターン面積の比の大小で分類する場合について説明したが、位相シフトレチクル、ハーフトーン位相レチクルなど、転写の解像度を向上する目的で使用される種々のレチクルでもその透過率は異なり、したがって、投影光学系の透過率時間変化特性も異なるので、このような観点からレチクルを分類してもよい。この場合、使用するレチクルに応じて照明方式も変更される。

以上の第 1及び第 2の実施例では、インテグレー夕センサ 1 0からウェハステージ 2 6までの光学系の透過率の時間変化を予測、または計測して、光源 1から射出される露光光の強度を調整し、それによりウェハ上の各点にそれぞれ照射される複数のパルス光の積算光量（露光ドーズ）を適正値に制御するものとした。しかしながら、例えばパルスビームを露光光として用いる走査型投影露光装置（たとえば U S P 5 , 4 7 3 , 4 1 0のスキャニングステッパー）では、前述のように予測された透過率、またはこの透過率から求められるウェハ上での露光光の強度に応じて、走査露光によってウェハ上の 1点に照射されるパルス光の数を調整することができる。すなわちウェハ上での露光光のその走査方向の幅、光源 1の発振周波数、およびウェハの走査速度の少なくとも 1つを調整し、それにより前述の露光ドーズを適正値に制御するようにしてもよい。要は、ウェハ上での露光光の強度、露光光の幅、発振周波数、および走査速度の少なくとも 1つを調整して、走査露光によってウェハに与えられる露光ドーズ（露光量）を適正値に制御すればよい。このとき、ウェハ上での露光光の強度は、光源 1への印加電圧を変えてその発光強度を調整する、または図 1中のターレツト板 T Pを回転させて N Dフィル夕一を交換する、あるいは発光強度の調整と N Dフィルターの交換とを併用することによって調整することができる。

連続光を露光光として用いる走査型投影露光装置（スキャニング · ステッパー）では、前述した透過率予測値またはウェハ上での露光光の強度に応じて、光源の発光強度、図 1 中のターレット板 T Pなどの光量調整器における透過率（減光率）、ウェハ上での露光光の幅、およびウェハの走査速度の少なくとも 1つを調整して、前述の露光ドーズを適正値に制御すればよい。さらに、パルスビームを露光光として用いる、レチクルとウェハとを静止させたままレチクルのパターン像でウェハを露光する投影露光装置（ステッパー）では、ウェハ上での露光光の強度（パルス光源の発光強度など）とその数との少なくとも一方を調整すればよレ連続光を露光光として用いるステッパーでは、ウェハ上での露光光の強度（光源の発光強度など）とその照射時間との少なくとも一方を調整すればよい。露光中に照明光学系および投影光学系の透過率の変動を無視できない場合は、露光中に前述の調整（例えばウェハ上での露光光の強度ゃパルス数などの調整）を行うようにしてもよい。特にパルスビームを用いるスキャニング · ステッパーでは、走査露光中の透過率の変化量（または変化率）を更に考慮して、前述の露光パルス数を決定するようにしてもよい。

ところで、前述の実施の形態（図 1 ) では、投影光学系 2 3はレンズなどの屈折光学素子のみから構成されているものとしたが、例えばミラーなどの反射光学素子と屈折光学素子とを組み合わせた、いわゆる力夕ディォプティック光学系であってもよいし、あるいは反射光学素子のみからなる光学系であってもよい。さらに露光光として A r Fレーザについて説明したが、さらに波長の短い軟 X 線などの E U V Lを使用した投影露光装置にも本発明を適用できる。また、露光光を用いて複数の時点で光学系の透過率を測定して透過率時間変化予測直線を算出するようにしたが、露光光の波長と略等しい波長の光を出射する別光源を用いても良い。さらに、投影光学系の透過率の変動がない、あるいは少ない場合には、照明光学系についてのみ透過率時間変化特性を求めればよい。この場合、レチクルステージ上に照度センサを配置し、インテグレー夕センサ 1 0とその照度センサの出力値に基づいて透過率を測定する。その反对に、照明光学系の透過率の変動がない、あるいは少ない場合には、投影光学系についてのみ透過率時間変化特性を求めればよい。この場合、照明光学系と投影光学系との間から露光光をとりだして照度を測定すればよい。投影光学系または照明光学系の一方の透過率時間変化特性を求める場合、露光光を用いてもよく、また露光光の波長と略等しい波長の光を出射する別光源を用いても良い。

なお、透過率時間変化特性を予測しつつその特性に基づいて露光制御するための露光装置は、あるいは、予め記憶した透過率時間変化特性に基づいて露光制御するための露光装置は、本実施の形態で説明した多数の構成要素を電気的、機械的または化学的に連結することで組み立てられる。具体的には、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステ —ジゃウェハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより本実施例の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、矩形のガラスプレー卜に液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもいい。

さらに、半導体デバイスは、デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウェハを製作するステツプ、前述した実施例の露光装置によりレチクルのパターンをゥェハに露光するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンデイング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

Claims

請求の範囲

1 . 露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、前記光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の投影露光方法において、

前記露光光と略同じ波長の光に対する前記光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、

前記測定された複数の透過率に基づいて、前記光学系の透過率の時間変化特性を予測して、その予測結果に基づいて前記感光性基板に前記パターンの像を投影する。

2 . 請求項 1に記載の投影露光方法において、

前記露光光と略同じ波長の光は前記露光用光源から射出される露光光である。

3 . 請求項 1 に記載の投影露光方法において、

前記複数の異なる時点は、前記露光光と略同じ波長の光を前記光学系に照射する前の時点、および前記露光光と略同じ波長の光を前記光学系に所定時間照射した後の時点であり、前記両時点は前記パターンの像を前記感光性基板に投影する前の時点である。

4 . 請求項 1に記載の投影露光方法において、

前記複数の異なる時点は、前記露光光で照明された前記パターンの像を前記感光性基板に投影する前の時点、および前記露光光で照明された前記パターンの像を前記感光性基板に投影した後の時点である。

5 . 請求項 2に記載の投影露光方法において、

前記複数の異なる時点は、前記露光光で照明された前記パターンの像を一枚の前記感光性基板に投影する前の時点、前記露光光で照明された前記パターンの像を一枚の前記感光性基板に投影した後の時点である。

6 . 請求項 2に記載の投影露光方法において、

前記複数の異なる時点は、前記露光光で照明された前記パターンの像を前記感光性基板上の所定領域に投影する前の時点、前記露光光で照明された前記パターンの像を前記所定領域に投影した後の時点である。

7 . 請求項 6に記載の投影露光方法において、

前記所定領域は 1チップの露光領域である。

8 . 請求項 6に記載の投影露光方法において、

前記所定領域は 1ショットの露光領域である。

9 . 請求項 2に記載の投影露光方法において、

前記光学系は、前記露光光で前記パターンを照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記パターンの像を前記感光性基板上に投影する投影光学系とを有し、

前記透過率の複数回の測定を前記照明光学系と投影光学系との少なくとも一方で行い、前記少なくとも一方の光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

1 0 . 請求項 1に記載の投影露光方法において、

前記光学系は、前記露光光で前記パターンを照明する照明光学系を有し、前記照明光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記露光光と略同じ波長の光に対する前記照明光学系の透過率を複数の異なる時点で測定して前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

1 1 . 請求項 1 0に記載の投影露光方法において、

前記光学系はさらに、前記照明光学系により照明された前記パターンの像を前記感光性基板上に投影する投影光学系を有し、前記照明光学系および投影光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記露光光と略同じ波長の光に対する前記照明光学系および投影光学系の透過率を複数の異なる時点で測定して前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

1 2 . 請求項 1 に記載の投影露光方法において、

前記光学系は、前記露光光で前記パターンの像を前記感光性基板上に投影する投影光学系を有し、

前記投影光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記露光光と略同じ波長の光に対する前記投影光学系の透過率を複数の異なる時点で測定して前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

1 3 . 請求項 1 2に記載の投影露光方法において、

前記光学系はさらに、前記露光光で前記パターンを照明する照明光学系を有し、前記露光光と略同じ波長の光に対する前記照明光学系および投影光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記照明光学系および投影光学系の透過率を複数の異なる時点で測定して前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

1 4 . 請求項 1〜 1 3の投影露光方法において、

前記予測された透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板上に照射される露光光の積算光量を前記感光性基板の感度に応じた適正値に制御する。

1 5 . 請求項 1〜 1 3の投影露光方法において、

前記予測された透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板上に照射される露光光の強度を調整する。

1 6 . 請求項 1〜 1 3の投影露光方法において、

前記露光用光源からパルスビームの露光光を出射して前記感光性基板上にマスクに形成された前記パターンの像を投影する際、前記露光光に対して前記マスクを相対移動するのに同期して、前記マスクから発生して前記投影光学系を通過する露光光に対して前記感光性基板を相対移動する場合には、

前記透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板に入射する露光光の強度と、前記感光性基板の移動方向に関する前記感光性基板上での前記露光光の幅と、前記移動方向に関する前記感光性基板の移動速度と、前記露光用光源の発振周波数との少なくとも 1つを調整して、前記露光光の積算光量を前記感光性基板の感度に応じた適正値に制御する。

1 7 . 請求項 1〜 1 6の投影露光方法において、

前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率に基づいて算出された複数個の透過率からその時間変化特性を算出する。

1 8 . 露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、前記光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置は、

前記露光光と略同じ波長の光に対する前記光学系の透過率を複数の異なる時点で測定する測定器と、

前記測定された複数の透過率に基づいて、前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する予測器とを具備する。

1 9 . 請求項 1 8に記載の投影露光装置において、

2 0 . 請求項 1 8に記載の投影露光装置において、

2 1 . 請求項 1 9に記載の投影露光装置において、

2 2 . 請求項 1 9に記載の投影露光装置において、

2 3 . 請求項 1 9に記載の投影露光装置において、

2 4 . 請求項 2 3に記載の投影露光装置において、

前記所定領域は 1チップの露光領域である。

2 5 . 請求項 2 3に記載の投影露光装置において、

前記所定領域は 1ショッ卜の露光領域である。

2 6 . 請求項 1 9に記載の投影露光装置において、

前記測定器は前記透過率の複数回の測定を前記照明光学系と投影光学系との少なくとも一方で行い、前記予測器は前記少なくとも一方の光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

2 7 . 請求項 1 9に記載の投影露光装置において、

前記光学系は、前記露光光で前記パターンを照明する照明光学系を有し、前記照明光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記測定器は、前記露光光と略同じ波長の光に対する前記照明光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、前記予測器はその複数回の測定結果に基づいて前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

2 8 . 請求項 2 7に記載の投影露光装置において、

前記光学系はさらに、前記照明光学系により照明された前記パターンの像を前記感光性基板上に投影する投影光学系を有し、

前記照明光学系および投影光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記露光光と略同じ波長の光に対する前記照明光学系および投影光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、前記予測器はその複数回の測定結果に基づいて前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

2 9 . 請求項 1 8に記載の投影露光装置において、

前記投影光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記測定器は、前記露光光と略同じ波長の光に対する前記投影光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、前記予測器はその複数回の測定結果に基づいて前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

3 0 . 請求項 2 9に記載の投影露光装置において、

前記光学系はさらに、前記露光光で前記パターンを照明する照明光学系を有し、前記照明光学系および投影光学系の透過率の変動が前記光学系の透過率の変動に寄与する場合、前記照明光学系および投影光学系の透過率を複数の異なる時点で測定し、前記予測器はその複数回の測定結果に基づいて前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する。

3 1 . 請求項 1 8〜 3 0の投影露光装置はさらに、前記予測された透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板上に照射される露光光の積算光量を前記感光性基板の感度に応じた適正値に制御する積算露光量制御器を具備する。

3 2 . 請求項 1 8〜 3 0の投影露光装置はさらに、前記予測された透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板上に照射される露光光の強度を調整する露光光強度調整器を具備する。

3 3 . 請求項 1 8〜 3 0の投影露光装置において、

露光用光源からパルスビームの露光光を出射して前記感光性基板上にマスクに形成された前記パターンの像を投影する際、前記露光光に対して前記マスクを相対移動するのに同期して、前記マスクから発生して前記投影光学系を通過する露光光に対して前記感光性基板を相対移動する場合には、

前記投影露光装置は、前記透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板に入射する露光光の強度と、前記感光性基板の移動方向に関する前記感光性基板上での前記露光光の幅と、前記移動方向に関する前記感光性基板の移動速度と、前記露光用光源の発振周波数との少なくとも 1つを調整して前記露光光の積算光量を前記感光性基板の感度に応じた適正値に制御する制御装置を具備する。

3 4 . 請求項 1 8〜 3 3の投影露光装置において、

前記予測器は、前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率に基づいて算出された複数個の透過率に基づいて前記透過率の時間変化特性を算出する。

3 5 . 露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、前記光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置で半導体デバイスを製造する方法において、

前記測定された複数の透過率に基づいて前記光学系の透過率の時間変化特性を予測し、

その予測結果に基づいて前記感光性基板に前記パターンの像を投影する。

3 6 . 露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、前記光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の光学系光洗浄方法において、

前記測定された複数の透過率に基づいて、前記光学系の透過率の時間変化特性を予測しながら前記光学系を光洗浄する。

3 7 . 請求項 3 6の光洗浄方法において、

前記複数の異なる時点は、前記露光光と略同じ波長の光を前記光学系に照射する前の時点、および前記露光光と略同じ波長の光を前記光学系に所定時間照射した後の時点であり、前記両時点は前記パターンの像を前記感光性基板に投影する前の時点であることを特徴とする投影露光装置の光学系光洗浄方法。

3 8 . 所定のパターンが形成された原版に露光用光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置は、

前記露光用光源から前記原版に照射される露光光の照度を検出する原版照度検 ui と、

前記感光性基板上における露光光の照度を検出する基板照度検出器と、前記原版照度検出器で検出された原版に照射される露光光の照度と前記基板照度検出器で検出された前記基板に照射される露光光の照度との比率を複数回算出して、前記投影光学系における露光光透過率の時間変化特性を予測する予測器と、前記予測された時間変化特性と前記両照度の比率に基づいて、前記感光性基板に入射する露光光の積算光量を調節する制御装置とを備える。

3 9 . 請求項 3 8の投影露光装置において、前記照明光学系における露光光の透過率も時間とともに変化する場合には、

前記予測器は、前記照明光学系と投影光学系の全体の光学系における露光光透過率の時間変化特性を予測する。

4 0 . 所定のパターンが形成された原版に露光用パルス光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパ夕一ンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置は、

前記露光用光源から前記原版に照射される露光光の照度を検出する原版照度検

H_| と、

前記感光性基板上における露光光の照度を検出する基板照度検出器と、前記原版照度検出器で検出された原版に照射される露光光の照度と前記基板照度検出器で検出された前記基板に照射される露光光の照度との比率を複数回算出して、前記投影光学系における露光光透過率の時間変化特性を予測する予測器と、前記予測された時間変化特性と前記両照度の比率に基づいて、前記感光性基板に照射される露光光の積算光量が前記感光性基板に応じた適正値となるように、前記感光性基板に照射されるパルス露光光の強度とパルス数の少なくとも一方を調節する制御装置とを備える。

4 1 . 所定のパターンが形成された原版に露光用パルス光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパ夕 —ンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の投影露光方法は、

前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率を複数回算出し、前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方における露光光の透過率の時間変化特性を予測する工程と、

前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率、および前記予測された透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板に入射するパルス露光光の強度とパルス数の少なくとも一方を調節する工程とを備える。

4 2 . 露光用光源から射出される露光光で所定のパターンが形成された原板を照明する照明光学系と、該照明光学系により照明された前記原板のパターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の露光方法は、

前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率、および前記予測された透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板上に照射される露光光の強度を調整する工程とを備える。

4 3 . 所定のパターンが形成された原版に露光用光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の投影露光方法は、

前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率を複数回算出し、前記投影光学系における露光光の透過率の時間変化特性を予測する工程と、前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率、および前記予測された透過率の時間変化特性に基づいて、前記感光性基板上に照射される露光光の強度を調整する工程とを備える。

4 4 . 露光用光源から射出される露光光で所定のパターンが形成された原版を照明する照明光学系と、該照明光学系により照明された前記原版のパターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の露光方法において、

前記露光用光源から射出される露光光の照度と前記感光性基板上での前記露光光の照度との比率、および前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方における露光光の透過率の時間変化の特性とに基づいて、前記感光性基板上に照射される露光光の強度を調整する。

4 5 . 所定のパターンが形成された原版に露光用光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の露光方法において、

前記露光用光源からの露光光の照度と前記感光性基板上での露光光の照度との比率、および前記投影光学系における露光光透過率の時間変化の特性に基づいて、前記感光性基板に入射する露光光の積算光量を調節する。

4 6 . 請求項 4 5の露光方法において、

前記照明光学系における露光光の透過率も時間とともに変化する場合には、前記照明光学系と投影光学系の全体の光学系における露光光透過率の時間変化の特性と前記照度の比率とに基づいて、前記露光用光源から出射される露光光の強度を調節する。

4 7 . 請求項 4 5または 4 6の露光方法において、前記露光光はパルスビームであり、前記感光性基板に入射する露光光の強度と、前記感光性基板上の 1点に照射される露光光の数との少なくとも一方を調整し、それにより前記露光光の積算光量を、前記感光性基板の感度に応じた適正値に制御する。

4 8 . 請求項 4 5または 4 6の露光方法において、

前記感光性基板上に前記パターンを転写するために、前記露光光に対して前記マスクを相対移動するのに同期して、前記マスクから発生して前記投影光学系を通過する露光光に対して前記基板を相対移動する。

4 9 . 請求項 4 8の露光方法において、

前記露光光はパルスビームであり、前記感光性基板に入射する露光光の強度と、前記感光性基板の移動方向に関する前記感光性基板上での前記露光光の幅と、前記移動方向に関する前記感光性基板の移動速度と、前記露光用光源の発振周波数との少なくとも 1つを調整し、それにより前記露光光の積算光量を、前記感光性基板の感度に応じた適正値に制御する。

5 0 . 所定のパターンが形成された原版に露光用光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置は、

前記露光用光源から前記原版に照射される露光光の照度を検出する原版照度検出器と、

前記感光性基板上における露光光の照度を検出する基板照度検出器と、前記投影光学系における露光光透過率の時間変化の特性を記憶する記憶装置と、

前記原版照度検出器で検出された原版に照射される露光光の照度と前記基板照度検出器で検出された前記基板に照射される露光光の照度との比率、および、前記記憶装置に記憶されている時間変化特性に基づいて、前記感光性基板に入射する露光光の積算光量を調節する制御装置とを備える。

5 1 . 請求項 5 0の投影露光装置において、

前記照明光学系における露光光の透過率も時間とともに変化する場合には、前記記憶装置には、前記照明光学系と投影光学系の全体の光学系における露光光透過率の時間変化の特性が記憶されている。

5 2 . 請求項 5 0または 5 1 に記載の投影露光装置において、

前記記憶装置に記憶される前記露光光の時間変化特性は露光条件ごとに複数設定されている。

5 3 . 請求項 5 2に記載の投影露光装置において、

露光条件が前記記憶装置に記憶されている露光条件と合致しないときは、記憶されている露光条件の時間変化特性を補間演算して透過率を算出する。

5 4 . 請求項 5 2または 5 3に記載の投影露光装置において、

前記露光条件は前記照明光学系の照明条件である。

5 5 . 請求項 5 2または 5 3に記載の投影露光装置において、

前記露光条件は前記原版の種類である。

5 6 . 請求項 5 2または 5 3に記載の投影露光装置において、

前記露光条件は前記投影光学系の開口数である。

5 7 . 所定のパターンが形成された原版に露光用パルス光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパ夕一ンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系と投影光学系の少なくとも一方における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置の露光方法において、前記露光用光源からの露光光の照度と前記感光性基板上での露光光の照度との比率、および前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方における露光光透過率の時間変化の特性に基づいて、前記感光性基板に入射するパルス露光光の強度とパルス数の少なくとも一方を調節する。

5 8 . 所定のパターンが形成された原版に露光用パルス光源から出射される露光光を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された前記原版のパ夕一ンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置は、

前記感光性基板上における露光光の照度を検出する基板照度検出器と、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方における露光光透過率の時間変化の特性を記憶する記憶装置と、

前記原版照度検出器で検出された原版に照射される露光光の照度と前記基板照度検出器で検出された前記基板に照射される露光光の照度との比率、および、前記記憶装置に記憶されている時間変化特性に基づいて、前記感光性基板に照射される露光光の積算光量が前記感光性基板に応じた適正値となるように、前記感光性基板に照射されるパルス露光光の強度とパルス数の少なくとも一方を調節する制御装置とを備える。

5 9 . 露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、前記光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置は、

前記光学系の透過率を測定する位置に配置され、前記露光光とほぼ同じ波長の光に対する前記光学系の透過率を複数の異なる時点で測定する測定器と、前記測定器に接続され、前記測定された複数の透過率に基づいて、前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する予測器とを具備する。

6 0 . 請求項 5 9の投影露光装置において、

前記測定器は、前記露光用光源から前記パターンに照射される露光光の照度を検出するパターン照度検出器と、前記感光性基板上における露光光の照度を検出する基板照度検出器とを有する。

6 1 . 露光用光源からの露光光で照明されたパターンの像を感光性基板上に投影する光学系を備え、前記光学系における露光光の透過率が時間とともに変化する投影露光装置を組み立てる方法は、

前記光学系の透過率を測定する位置に、前記露光光とほぼ同じ波長の光に対する前記光学系の透過率を複数の異なる時点で測定する測定器を配置し、

前記測定器に、前記測定された複数の透過率に基づいて、前記光学系の透過率の時間変化特性を予測する予測器を接続する。