JP3365567B2 - Projection exposure method and apparatus, and element manufacturing method - Google Patents

Projection exposure method and apparatus, and element manufacturing method

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用される所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
方法及び投影露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called slit scan exposure type projection exposure used for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device in a photolithography process.
A method and a projection exposure apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称す
る）のパターンを感光材が塗布されたウエハ（又はガラ
スプレート等）上に転写する投影露光装置が使用されて
いる。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショッ
ト領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動させ
て、各ショット領域に順次レチクルのパターン像を一括
露光するというステップ・アンド・リピート方式の縮小
投影型露光装置（ステッパー）が多く使用されていた。2. Description of the Related Art A wafer to which a photomask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") pattern is coated with a photosensitive material when a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, or the like is manufactured by a photolithography process. (Or a glass plate or the like) is used as a projection exposure apparatus. A conventional projection exposure apparatus is a step-and-repeat reduction projection in which each shot area on the wafer is sequentially moved into the exposure field of the projection optical system to sequentially expose the pattern images of the reticle to each shot area collectively. The mold exposure device (stepper) was often used.

【０００３】図５は従来のステッパーを示し、この図５
において、水銀ランプ６１から射出された照明光は楕円
鏡６２によって集光された後、インプットレンズ６３に
よってほぼ平行光束に変換されてフライアイレンズ６７
に入射する。楕円鏡６２の第２焦点の近傍にシャッター
６４が配置され、装置全体の動作を制御する主制御系６
６が、駆動装置６５を介してシャッター６４の開閉を制
御することにより、露光時間の制御が行われる。FIG. 5 shows a conventional stepper.
In the fly-eye lens 67, the illumination light emitted from the mercury lamp 61 is condensed by the elliptical mirror 62 and then converted into a substantially parallel light flux by the input lens 63.
Incident on. A shutter 64 is arranged in the vicinity of the second focus of the elliptical mirror 62, and a main control system 6 for controlling the operation of the entire apparatus
The exposure time is controlled by controlling the opening and closing of the shutter 64 by the driving device 65.

【０００４】フライアイレンズ６７の後側（レチクル
側）の焦点面に形成された多数の２次光源からの照明光
が、第１リレーレンズ６９、視野絞り（レチクルブライ
ンド）７０、第２リレーレンズ７１、ミラー７２及びメ
インコンデンサーレンズ７３を経て均一な照度でレチク
ル７４のパターン領域を照明する。レチクル７４と共役
なレチクルブラインド７０により、レチクル７４上の照
明領域が設定される。レチクル７４はレチクルステージ
７５上に保持され、レチクル７４のパターン像が投影光
学系７６を介してウエハステージ７８上に保持されたウ
エハ７７の各ショット領域に投影される。ウエハ７７の
表面にはフォトレジストが塗布され、このフォトレジス
トの感度により、ウエハ７７に対する目標露光量が決定
される。Illumination light from a large number of secondary light sources formed on the focal plane on the rear side (reticle side) of the fly-eye lens 67 is a first relay lens 69, a field stop (reticle blind) 70, and a second relay lens. The pattern area of the reticle 74 is illuminated with a uniform illuminance via 71, the mirror 72, and the main condenser lens 73. The reticle blind 70, which is conjugate with the reticle 74, sets the illumination area on the reticle 74. The reticle 74 is held on the reticle stage 75, and the pattern image of the reticle 74 is projected onto each shot area of the wafer 77 held on the wafer stage 78 via the projection optical system 76. Photoresist is applied to the surface of the wafer 77, and the sensitivity of the photoresist determines the target exposure amount for the wafer 77.

【０００５】ウエハステージ７８は、投影光学系７６の
光軸に垂直なＸＹ平面内及び投影光学系７６の光軸方向
にウエハ７７の位置決めを行うと共に、ウエハ７７の回
転角の調整等を行う。ウエハステージ７８上に外部のレ
ーザ干渉計８０からのレーザビームを反射する移動鏡７
９が固定され、レーザ干渉計８０によりウエハステージ
７８のＸＹ座標が常時モニターされ、計測された座標値
が主制御系６６に供給されている。主制御系６６は、ウ
エハステージ駆動装置８１を介してウエハステージ７８
をステップ・アンド・リピート方式で駆動して、ウエハ
７７の各ショット領域を順次投影光学系７６の露光フィ
ールド内に位置決めして、それぞれレチクル７４のパタ
ーン像を露光する。The wafer stage 78 positions the wafer 77 in the XY plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 76 and in the optical axis direction of the projection optical system 76, and adjusts the rotation angle of the wafer 77. A moving mirror 7 that reflects a laser beam from an external laser interferometer 80 on the wafer stage 78.
9 is fixed, the XY coordinates of the wafer stage 78 are constantly monitored by the laser interferometer 80, and the measured coordinate values are supplied to the main control system 66. The main control system 66 includes a wafer stage 78 via a wafer stage driving device 81.
Is driven by a step-and-repeat method to sequentially position each shot area of the wafer 77 within the exposure field of the projection optical system 76 and expose the pattern image of the reticle 74, respectively.

【０００６】図５のステッパーでは、シャッター６４の
開時間によってウエハ７７への露光量が決定される。そ
こで、ウエハ７７の各ショット領域への露光量を目標露
光量に許容範囲内で合致させるために、図６に示すよう
に、時間ｔが０のときにシャッター６４を開けると、時
間ｔが時点ｔ1 のときにシャッター６４の開口率が１０
０％になる。その後、積算露光量のモニターを行いつ
つ、その積算露光量が目標露光量に対して所定量だけ少
ない量に達した時点ｔ2 でシャッター６４を閉じると、
時点ｔ3 でシャッター６４が完全に閉じて、積算露光量
が目標露光量になる。従来はこのようなシャッター６４
の開閉により、積算露光量制御が行われていた。In the stepper of FIG. 5, the exposure amount on the wafer 77 is determined by the opening time of the shutter 64. Therefore, in order to match the exposure amount to each shot area of the wafer 77 with the target exposure amount within the allowable range, as shown in FIG. 6, when the shutter 64 is opened when the time t is 0, the time t becomes the time point. At t 1 , the aperture ratio of the shutter 64 is 10
It will be 0%. After that, while monitoring the integrated exposure amount, the shutter 64 is closed at the time point t 2 when the integrated exposure amount reaches a smaller amount than the target exposure amount by a predetermined amount,
At time t 3 , the shutter 64 is completely closed and the integrated exposure amount becomes the target exposure amount. Conventionally, such a shutter 64
The integrated exposure amount control was performed by opening and closing.

【０００７】また、ウエハ７７上のフォトレジストの感
度が高感度の場合には、同様にシャッター６４の開閉を
高速に行い、図６に示すように、時点ｔ1 の直後の積算
露光量が目標露光量から所定量だけ小さくなった時点ｔ
4 でシャッター６４を閉じると、時点ｔ5 で目標露光量
が得られる。最近は、フォトレジストとして、感度の高
いものが開発され、目標露光量がかなり小さくて済むフ
ォトレジストがあるが、シャッター６４として十分に高
速のシャッターが開発されている。従って、ステッパー
に関しては、高感度のフォトレジストを使用した場合で
も、積算露光量制御は十分に高精度に行われている。When the sensitivity of the photoresist on the wafer 77 is high, the shutter 64 is similarly opened and closed at high speed, and as shown in FIG. 6, the integrated exposure amount immediately after the time point t 1 is the target. Time t when the exposure amount decreases by a predetermined amount
When the shutter 64 is closed at 4 , the target exposure amount is obtained at time t 5 . Recently, a photoresist having a high sensitivity has been developed as a photoresist, and there is a photoresist in which a target exposure amount is considerably small. However, a sufficiently high-speed shutter has been developed as the shutter 64. Therefore, with respect to the stepper, the integrated exposure amount control is performed with sufficiently high accuracy even when a highly sensitive photoresist is used.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】最近は、半導体素子等
の１個のチップパターンが大型化する傾向にあり、投影
露光装置においては、レチクル上のより大きな面積のパ
ターンをウエハ上に露光するための大面積化が求められ
ている。また、半導体素子等のパターンが微細化するの
に応じて、投影光学系の解像度を向上することも求めら
れているが、投影光学系の解像度を向上し、且つ投影光
学系の露光フィールドを大きくすることは設計上及び製
造上困難であるという問題がある。特に、投影光学系と
して、反射屈折系を使用するような場合には、無収差の
露光フィールドの形状が円弧状の領域となることもあ
る。Recently, there is a tendency that one chip pattern of a semiconductor element or the like becomes large in size, and in a projection exposure apparatus, a pattern having a larger area on a reticle is exposed on a wafer. Is required to have a large area. Further, it is also required to improve the resolution of the projection optical system in accordance with the miniaturization of the pattern of the semiconductor element or the like, but the resolution of the projection optical system is improved and the exposure field of the projection optical system is increased. However, there is a problem in that it is difficult to design and manufacture. In particular, when a catadioptric system is used as the projection optical system, the aberration-free exposure field may have an arcuate region.

【０００９】斯かる転写対象パターンの大面積化及び投
影光学系の露光フィールドの制限に応えるために、例え
ば細長い矩形、円弧状又は６角形等の照明領域（これを
「スリット状の照明領域」という）に対してレチクルを
走査し、その照明領域と共役な露光領域に対してレチク
ルの走査と同期してウエハを走査することにより、レチ
クル上のパターンの像を逐次ウエハ上に露光する所謂ス
リットスキャン露光方式の投影露光装置が注目されてい
る。このスリットスキャン露光方式では、投影光学系の
投影倍率をβとすると、レチクルが速度ＶR で走査され
るのに同期して、レチクルの走査方向と共役な方向にウ
エハは速度ＶW(＝β・ＶR)で走査される。In order to meet such a large area of the pattern to be transferred and the limitation of the exposure field of the projection optical system, for example, an elongated rectangular, arcuate or hexagonal illumination area (this is called a "slit-shaped illumination area"). ) Is scanned, and the wafer is scanned in synchronization with the scanning of the reticle to the exposure area that is conjugate with the illumination area, so that the image of the pattern on the reticle is sequentially exposed on the wafer. An exposure type projection exposure apparatus is drawing attention. In this slit scan exposure method, assuming that the projection magnification of the projection optical system is β, the wafer moves at a velocity V W (= β) in a direction conjugate with the reticle scanning direction in synchronization with the scanning of the reticle at a velocity V R. -V R ).

【００１０】このスリットスキャン露光方式の投影露光
装置では、ウエハ上の積算露光量はスリット状の照明領
域と共役な露光領域に対するウエハの走査速度ＶW 、そ
のスリット状の露光領域の走査方向の幅Ｌ、及び照明光
の照度（単位面積当り、単位時間当りの露光量）Ｑによ
り決定される。また、ウエハ上の目標露光量は、ウエハ
上のフォトレジストの感度（即ち、単位面積当りの必要
露光量）Ｐにより定めるため、フォトレジストの感度Ｐ
は次式で表すことができる。In this slit-scan exposure type projection exposure apparatus, the integrated exposure amount on the wafer is the scanning speed V W of the wafer with respect to the exposure area conjugate with the slit-shaped illumination area, and the width of the slit-shaped exposure area in the scanning direction. L and the illuminance of illumination light (exposure amount per unit area, per unit time) Q. Since the target exposure amount on the wafer is determined by the sensitivity P of the photoresist on the wafer (that is, the required exposure amount per unit area) P, the sensitivity P of the photoresist P
Can be expressed by the following equation.

【００１１】Ｐ＝Ｑ・（Ｌ／ＶW) （１） この（１）式は次のように変形することができる。 Ｑ・Ｌ＝Ｐ・ＶW （２） これに関して、一般的にレチクルのパターンをウエハ上
に転写する場合、投影倍率βが１／５から１／４程度に
設定されるので、ウエハの走査速度ＶW に対し、レチク
ルは５倍から４倍程度の速度で走査する必要がある。ま
た、仮に、照明光の照度Ｑをウエハ上で1000mW/cm2と
し、フォトレジストの感度Ｐ（必要な露光量密度）を18
0mJ/cm2 とすると、ウエハ上の各点では0.18sec で露光
を終了する必要がある。そこで、スリット状の露光領域
の走査方向の幅Ｌを10mm、投影光学系の投影倍率を１／
４としたときの、ウエハの走査速度ＶW は約56mm/secと
なり、レチクルに対しては220mm/sec の走査速度ＶR が
必要になる。即ち、高感度のフォトレジストを使用する
場合、それに応じてレチクルの走査速度を速くする必要
があるが、それには機構上での限界がある。P = Q (L / V W ) (1) This equation (1) can be modified as follows. Q · L = P · V W (2) In general, when the pattern of the reticle is transferred onto the wafer, the projection magnification β is set to about ⅕ to ¼, so the wafer scanning speed is It is necessary to scan the reticle at a speed of 5 to 4 times that of V W. Further, assuming that the illuminance Q of the illumination light is 1000 mW / cm 2 on the wafer, the sensitivity P (required exposure dose density) of the photoresist is 18
If it is 0 mJ / cm 2 , it is necessary to finish the exposure in 0.18 sec at each point on the wafer. Therefore, the width L of the slit-shaped exposure area in the scanning direction is 10 mm, and the projection magnification of the projection optical system is 1 /
When the number is 4, the wafer scanning speed V W is about 56 mm / sec, and the scanning speed V R of 220 mm / sec is required for the reticle. That is, when a high-sensitivity photoresist is used, it is necessary to increase the scanning speed of the reticle accordingly, but this has a mechanical limitation.

【００１２】そのため、種々の透過率の減光フィルター
が配置された減光フィルター板中の所定の減光フィルタ
ーを照明光束中に入れて、照明光の照度Ｑを落として対
応することが考えられる。しかしながら、従来は水銀ラ
ンプ６１の光量を減光するための減光フィルター板は、
離散的に透過率を切り換えることができるだけであっ
た。また、複数段の減光フィルター板を用いて透過率の
切り換えの個数を増やしても、照度Ｑは離散的に切り換
えられる点は同じであった。また、照明光の照度Ｑを離
散的に変えて、（２）式を近似的に満たすようにする方
法も考えられるが、これでは露光量の制御精度が低下し
てしまう。Therefore, it is conceivable to insert a predetermined neutral density filter in the neutral density filter plate in which neutral density filters having various transmittances are arranged in the illumination light flux to reduce the illuminance Q of the illumination light. . However, conventionally, a neutral density filter plate for reducing the light amount of the mercury lamp 61 is
It was only possible to switch the transmittance discretely. Further, even if the number of switching of the transmittance is increased by using a plurality of stages of neutral density filter plates, the illuminance Q can be switched in a discrete manner. A method of discretely changing the illuminance Q of the illumination light so as to approximately satisfy the expression (2) is also conceivable, but this reduces the control accuracy of the exposure amount.

【００１３】そこで、フォトレジストの感度Ｐが高くな
った場合でも（２）式を満たすために、従来は、スリッ
ト状の露光領域の幅Ｌ又はウエハの走査速度ＶW を可変
にする必要があった。しかしながら、スリット状の露光
領域の幅Ｌが可変となる様な構成にすると、幅Ｌの設定
誤差が生じ易くなり、照度むらが生ずる虞がある。ま
た、ウエハの走査速度ＶW を小さくすると、露光時間が
長くなり、露光工程のスループットが低下するという不
都合があった。Therefore, in order to satisfy the expression (2) even when the sensitivity P of the photoresist becomes high, conventionally, it is necessary to make the width L of the slit-shaped exposure region or the wafer scanning speed V W variable. It was However, when the width L of the slit-shaped exposure area is variable, a setting error of the width L is likely to occur, and uneven illuminance may occur. Further, if the wafer scanning speed V W is reduced, the exposure time becomes longer, and the throughput of the exposure process is reduced.

【００１４】また、ウエハに対する積算露光量に関連し
て、フォトレジストの感度が低く（目標露光量が大き
く）なると露光時間が長くなり、レチクルが熱膨張し
て、ウエハ上に露光されるパターンの非線形誤差が生ず
る場合があった。本発明は斯かる点に鑑み、照明光とし
て水銀ランプのような連続光を使用したスリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置において、感光材の感度が高
くなった場合でも、露光工程のスループットを低下させ
ることなく、且つ照度むらを生じさせることなく、感光
材に対する積算露光量を目標露光量に設定できるように
することを目的とする。Further, in relation to the integrated exposure amount on the wafer, when the sensitivity of the photoresist is low (the target exposure amount is large), the exposure time becomes long, the reticle thermally expands, and the pattern exposed on the wafer is exposed. There were cases where non-linear errors occurred. In view of the above problems, the present invention reduces the throughput of the exposure process in a slit scan exposure type projection exposure apparatus that uses continuous light such as a mercury lamp as the illumination light even when the sensitivity of the photosensitive material increases. It is an object of the present invention to be able to set the integrated exposure amount for a photosensitive material to a target exposure amount without causing unevenness in illuminance.

【００１５】更に、本発明は、スリットスキャン露光方
式の投影露光方法又は投影露光装置において、積算露光
量が大きい場合でもウエハ上に形成されるパターンの非
線形誤差を小さくすることを目的とする。また本発明
は、そのような投影露光装置を用いる素子製造方法を提
供することをも目的とする。 A further object of the present invention is to reduce a non-linear error of a pattern formed on a wafer in a slit scan exposure type projection exposure method or projection exposure apparatus even when the integrated exposure amount is large. The present invention
Proposes an element manufacturing method using such a projection exposure apparatus.
It is also intended to serve.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明による第１の投影
露光装置は、例えば図１に示す如く、連続的な照明光を
発生する光源（２３）と、その照明光でマスク（１２）
上の所定形状の照明領域（５２）を照明する照明光学系
（４０，４３，４４，４７〜５１）と、照明領域（５
２）内のマスク（１２）のパターンの像を感光材が塗布
された基板（５）上に投影する投影光学系（８）とを有
し、照明領域（５２）に対してマスク（１２）を所定方
向に走査し、照明領域（５２）と共役な露光領域に対し
て基板（５）を所定方向に走査することにより、マスク
（１２）のパターンの像を逐次基板（５）上に露光する
投影露光装置において、光源（２３）に供給する電力を
制御することにより、光源（２３）から発生される照明
光の光量を所定範囲で連続的に制御する第１の光量制御
手段（２４）と、その照明光学系中に配置され、その照
明光に対する減光率を複数の減光率中から選択された減
光率に設定することにより、その照明光の光量を段階的
に切り換える第２の光量制御手段（２７，２９）と、基
板（５）に塗布されたその感光材の感度を入力する感度
入力手段（５７）と、感度入力手段（５７）により入力
されたその感光材の感度Ｐ、照明領域（５２）と共役な
露光領域に対する基板（５）の走査速度ＶW 、及び照明
領域（５２）と共役な露光領域の基板（５）の走査方向
の幅Ｌよりその照明光の光量（照度）Ｑを算出し、第１
の光量制御手段（２４）及び第２の光量制御手段（２
７，２９）を介してその照明光の光量をその算出された
光量Ｑに設定する演算制御手段（２５）と、を有するも
のである。A first projection exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, a light source (23) for generating continuous illumination light and a mask (12) with the illumination light.
An illumination optical system (40, 43, 44, 47 to 51) for illuminating the illumination area (52) having a predetermined shape, and an illumination area (5
A projection optical system (8) for projecting an image of the pattern of the mask (12) in (2) onto a substrate (5) coated with a photosensitive material, and the mask (12) for the illumination area (52). Is scanned in a predetermined direction, and the substrate (5) is scanned in a predetermined direction with respect to an exposure area conjugate with the illumination area (52), so that the image of the pattern of the mask (12) is sequentially exposed on the substrate (5). In the projection exposure apparatus, the first light amount control means (24) for continuously controlling the light amount of the illumination light generated from the light source (23) within a predetermined range by controlling the electric power supplied to the light source (23). And a second light quantity control unit arranged in the illumination optical system for setting the extinction ratio for the illumination light to an extinction ratio selected from a plurality of extinction ratios to switch the light amount of the illumination light stepwise. Applied to the substrate (5) and the light quantity control means (27, 29) of The sensitivity input means (57) for inputting the sensitivity of the photosensitive material, the sensitivity P of the photosensitive material input by the sensitivity input means (57), and the substrate (5) for the exposure area conjugate with the illumination area (52). The light quantity (illuminance) Q of the illumination light is calculated from the scanning speed V W and the width L of the exposure area conjugate with the illumination area (52) in the scanning direction of the substrate (5).
Light quantity control means (24) and second light quantity control means (2)
Calculation control means (25) for setting the light quantity of the illuminating light to the calculated light quantity Q via the optical path 7, 29).

【００１７】また、本発明の第２の投影露光装置は、例
えば図１に示す如く、照明光を発生する光源（２３）
と、その照明光でマスク（１２）上の所定形状の照明領
域（５２）を照明する照明光学系（４０，４３，４４，
４７〜５１）と、照明領域（５２）内のマスク（１２）
のパターンの像を感光材が塗布された基板（５）上に投
影する投影光学系（８）とを有し、照明領域（５２）に
対してマスク（１２）を所定方向に走査し、照明領域
（５２）と共役な露光領域に対して基板（５）を所定方
向に走査することにより、マスク（１２）のパターンの
像を逐次基板（５）上に露光する投影露光装置におい
て、照明領域（５２）内のマスク（１２）のパターンを
通過した照明光の光量を計測する計測手段（５８）と、
計測手段（５８）の計測結果よりマスク（１２）の熱変
形量を予測する演算手段（２２Ａ）と、マスク（１２）
と基板（５）との相対的な走査速度を調整する走査速度
調整手段（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）と、演算手段（２
２Ａ）により予測されたマスク（１２）の走査方向の熱
変形量を相殺するように、その走査速度調整手段を介し
てマスク（１２）と基板（５）との相対的な走査速度を
調整する制御手段（２２Ａ）とを有するものである。次
に、本発明による第３の投影露光装置は、露光ビームに
対してマスクと基板とを移動することにより、その基板
を走査露光する投影露光装置において、そのマスクを保
持するとともに、その走査露光のためにその露光ビーム
に対して所定の走査方向に移動可能なマスクステージ
と、その基板を保持してその露光ビームに対し移動可能
な基板ステージと、その基板を走査露光するときに、そ
のマスクの熱変形に応じてそのマスクの走査速度を調整
する速度調整手段とを備えたものである。 また、本発明
による第４の投影露光装置は、露光ビームに対してマス
クと基板とを移動することにより、その基板を走査露光
する投影露光装置において、そのマスクを保持するとと
もに、その走査露光のためにその露光ビームに対して所
定の走査方向に移動可能なマスクステージと、その基板
を保持してその露光ビームに対し移動可能な基板ステー
ジと、その基板を走査露光するときに、そのマスクの熱
変形に応じてその基板の走査速度を調整する速度調整手
段とを備えたもので ある。 また、本発明による第５の投
影露光装置は、露光ビームに対してマスクと基板とを移
動することにより、その基板を走査露光する投影露光装
置において、そのマスクを保持するとともに、その走査
露光のためにその露光ビームに対して所定の走査方向に
移動可能なマスクステージと、その基板を保持してその
露光ビームに対し移動可能な基板ステージと、そのマス
クのパターンの像をその基板上に投影する投影光学系
と、その基板の走査露光に際し、その走査方向と直交す
る方向におけるそのマスクの熱変形に応じて、その投影
光学系の結像特性を調整する結像特性補正手段とを備え
たものである。 また、本発明による素子製造方法は、本
発明の投影露光装置を用いて基板を走査露光するリソグ
ラフィ工程を含むものである。 次に、本発明による第１
の投影露光方法は、露光ビームに対してマスクと基板と
を移動することにより、その基板を走査露光する投影露
光方法において、その基板を走査露光するときに、その
マスクの熱変形に応じてそのマスクの走査速度を調整す
るものである。 また、本発明による第２の投影露光方法
は、露光ビームに対してマスクと基板とを移動すること
により、その基板を走査露光する投影露光方法におい
て、その基板を走査露光するときに、そのマスクの熱変
形に応じてその基板の走査速度を調整するものである。
また、本発明による第３の投影露光方法は、露光ビーム
に対してマスクと基板とを移動することにより、その基
板を走査露光する投影露光方法において、その基板を走
査露光するに際し、そのマスクのパターンの像をその基
板上に投影する投影光学系の結像特性を、そのマスクの
走査方向と直交する方向のそのマスクの熱変形に応じて
調整するものである。 Further, the second projection exposure apparatus of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, a light source (23) for generating illumination light.
And an illumination optical system (40, 43, 44, which illuminates an illumination area (52) of a predetermined shape on the mask (12) with the illumination light.
47-51) and the mask (12) in the illuminated area (52)
And a projection optical system (8) for projecting an image of the pattern on a substrate (5) coated with a photosensitive material, and scanning the mask (12) in a predetermined direction with respect to the illumination area (52) to illuminate In the projection exposure apparatus, which sequentially exposes the image of the pattern of the mask (12) onto the substrate (5) by scanning the substrate (5) in a predetermined direction with respect to the exposure region conjugate with the region (52), the illumination region Measuring means (58) for measuring the amount of illumination light that has passed through the pattern of the mask (12) in (52);
A calculation means (22A) for predicting the thermal deformation amount of the mask (12) from the measurement result of the measurement means (58), and the mask (12).
Scanning speed adjusting means (22A, 22B, 22C) for adjusting the relative scanning speed between the substrate and the substrate (5), and the calculating means (2
2A) adjusts the relative scanning speed of the mask (12) and the substrate (5) via the scanning speed adjusting means so as to cancel the thermal deformation amount of the mask (12) predicted in the scanning direction. It has a control means (22A). Next
In addition, the third projection exposure apparatus according to the present invention provides an exposure beam.
By moving the mask and the substrate to the substrate
In a projection exposure apparatus that scans and exposes
Hold and its exposure beam for its scanning exposure
A mask stage that can move in a predetermined scanning direction with respect to
And that substrate can be held and moved with respect to the exposure beam
When a substrate stage and its substrate are scanned and exposed,
Adjusts the scanning speed of the mask according to the thermal deformation of the mask
And a speed adjusting means for adjusting the speed. Also, the present invention
The fourth projection exposure apparatus according to
Scan exposure of the substrate by moving the substrate and the substrate
When the mask is held in the projection exposure apparatus
However, due to the scanning exposure,
Mask stage that can move in a fixed scanning direction and its substrate
A substrate stay that holds and moves with respect to its exposure beam
And the heat of the mask when scanning and exposing the substrate.
A speed adjuster that adjusts the scanning speed of the substrate according to the deformation
It is provided with steps . In addition, the fifth throw according to the present invention
The shadow exposure system transfers the mask and substrate to the exposure beam.
The projection exposure apparatus that scans and exposes the substrate by moving
Hold the mask and scan it
For the exposure beam in a predetermined scanning direction with respect to the exposure beam
A movable mask stage and its substrate
Substrate stage movable with respect to exposure beam and its mass
Projection optical system that projects the image of the black pattern on the substrate
When scanning exposure of the substrate,
Its projection in response to the thermal deformation of the mask in the direction
And an image forming characteristic correcting means for adjusting the image forming characteristic of the optical system.
It is a thing. The device manufacturing method according to the present invention is
Lithography for scanning and exposing a substrate using the projection exposure apparatus of the invention
It includes a luffy process. Next, the first according to the present invention
The projection exposure method of the
By moving the substrate to scan and expose the substrate.
In the optical method, when scanning and exposing the substrate,
Adjust the scanning speed of the mask according to the thermal deformation of the mask
It is something. A second projection exposure method according to the present invention
Moving the mask and substrate with respect to the exposure beam
The projection exposure method that scans and exposes the substrate
To scan the substrate for thermal exposure.
The scanning speed of the substrate is adjusted according to the shape.
A third projection exposure method according to the present invention is an exposure beam
By moving the mask and substrate with respect to
In the projection exposure method of scanning and exposing a plate, the substrate is moved.
During inspection exposure, the image of the mask pattern is
The image forming characteristics of the projection optical system that projects on the plate
Depending on the thermal deformation of the mask in the direction orthogonal to the scanning direction
To adjust.

【００１８】[0018]

【作用】斯かる本発明の第１の投影露光装置によれば、
感光材の感度Ｐ、スリット状の露光領域に対する基板
（５）の走査速度ＶW 、スリット状の露光領域の基板
（５）の走査方向の幅Ｌ、及び照明光の光量（照度）Ｑ
の間には、次の関係がある。 Ｑ・Ｌ＝Ｐ・ＶW また、本発明では、照明光の光量Ｑの大きな切り換え
（粗調整）は、第２の光量調整手段（２７，２９）で行
い、その離散的な光量の間での光量Ｑの連続的な切り換
え（微調整）を第１の光量調整手段（２４）で行うこと
により、連続的な照明光を発生する光源（２３）からの
照明光の光量をかなり広い範囲に亘って連続的に切り換
えることができる。そこで、感光材の感度Ｐが高くなっ
た場合でも、基板（５）の走査速度ＶW を最大にした状
態で、且つスリット状の露光領域の幅Ｌを変えることな
く、上記の条件式を満足するように照明光の光量Ｑの値
を設定することができ、露光量の制御精度が高く維持さ
れる。従って、走査速度ＶWを遅くすることによるスル
ープット低下や、スリット状の露光領域の幅Ｌを可変に
したときの照度むらの発生等がなくなる。According to the first projection exposure apparatus of the present invention,
The sensitivity P of the photosensitive material, the scanning speed V W of the substrate (5) with respect to the slit-shaped exposure region, the width L of the slit-shaped exposure region in the scanning direction of the substrate (5), and the light amount (illuminance) Q of the illumination light.
There are the following relationships. Q · L = P · V W Further , in the present invention, the large switching (coarse adjustment) of the light quantity Q of the illumination light is performed by the second light quantity adjusting means (27, 29), and between the discrete light quantities. By performing continuous switching (fine adjustment) of the light amount Q of the first light amount adjusting means (24), the light amount of the illumination light from the light source (23) that generates continuous illumination light can be set to a considerably wide range. It can be continuously switched over. Therefore, even if the sensitivity P of the photosensitive material is increased, the above conditional expression is satisfied while the scanning speed V W of the substrate (5) is maximized and the width L of the slit-shaped exposure region is not changed. The value of the light amount Q of the illumination light can be set so that the exposure amount control accuracy is maintained high. Therefore, there is no reduction in throughput due to the slower scanning speed V W , and no unevenness in illuminance when the width L of the slit-shaped exposure region is made variable.

【００１９】また、第２の投影露光装置によれば、計測
手段（５８）によりマスク（１２）のパターンを通過し
た照明光の光量を計測することにより、そのパターンの
存在率を求めることができ、そのパターンの存在率によ
り熱膨張の状態が予測できる。また、投影光学系（８）
の投影倍率をβとすると、倍率誤差が無いときには、マ
スク（１２）の走査速度ＶR に対して、基板（５）の走
査速度ＶW はβ・ＶRとなる。従って、露光を継続した
ことによりマスク（１２）が熱変形して部分的に倍率誤
差Δβ（非線形誤差）が生ずる場合には、マスク（１
２）の走査速度Ｖ R 又は基板（５）の走査速度ＶW を部
分的に変更することにより、基板（５）の走査方向の熱
膨張による非線形誤差は解消される。Further, according to the second projection exposure apparatus,
Passing through the pattern of the mask (12) by means (58)
By measuring the amount of illumination light,
The existence rate can be obtained, and the existence rate of the pattern
The state of thermal expansion can be predicted. The projection optical system (8)
Let β be the projection magnification of, if there is no magnification error,
Scan speed V of disk (12)RAgainst the board (5) running
Inspection speed VWIs β · VRBecomes Therefore, continued exposure
As a result, the mask (12) is thermally deformed and the magnification is partially incorrect.
When the difference Δβ (non-linear error) occurs, the mask (1
2) Scanning speed V RAlternatively, the scanning speed V of the substrate (5)WThe part
Heat of the substrate (5) in the scanning direction can be changed by changing
Non-linear error due to expansion is eliminated.

【００２０】[0020]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例は、スリットスキャン露光方式の
投影露光装置に本発明を適用したものである。図２は本
実施例の投影露光装置のステージ系を示し、この図２に
おいて、図示省略された照明光学系からの照明光ＥＬに
よる矩形の照明領域（以下、「スリット状の照明領域」
という）によりレチクル１２上のパターンが照明され、
そのパターンの像が投影光学系８を介してフォトレジス
トが塗布されたウエハ５上に投影露光される。スリット
スキャン露光方式で露光を行う際には、投影光学系８の
投影倍率をβとして、照明光ＥＬのスリット状の照明領
域に対して、レチクル１２が図２の紙面に対して前方向
に一定速度ＶR で走査されるのに同期して、ウエハ５は
図２の紙面に対して後方向に一定速度ＶW(＝β・ＶR)で
走査される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a slit scan exposure type projection exposure apparatus. FIG. 2 shows a stage system of the projection exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 2, a rectangular illumination area (hereinafter, “slit-shaped illumination area”) by illumination light EL from an illumination optical system (not shown) is shown.
The pattern on the reticle 12 is illuminated by
The image of the pattern is projected and exposed through the projection optical system 8 onto the wafer 5 coated with the photoresist. When exposure is performed by the slit scan exposure method, the projection magnification of the projection optical system 8 is set to β, and the reticle 12 is fixed in the front direction with respect to the paper surface of FIG. 2 with respect to the slit-shaped illumination area of the illumination light EL. In synchronism with the scanning at the velocity V R , the wafer 5 is scanned backward at a constant velocity V W (= β · V R ) with respect to the paper surface of FIG.

【００２１】レチクル１２及びウエハ５の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台９上にＹ軸方向（図２の
紙面に垂直な方向）に駆動されるレチクルＹ駆動ステー
ジ１０が載置され、このレチクルＹ駆動ステージ１０上
にレチクル微小駆動ステージ１１が載置され、レチクル
微小駆動ステージ１１上にレチクル１２が真空チャック
等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１
１は、投影光学系８の光軸に垂直な面内で図２の紙面に
平行なＸ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）にそれぞ
れ微小量だけ且つ高精度にレチクル１２の位置制御を行
う。レチクル微小駆動ステージ１１上には移動鏡２１が
配置され、レチクル支持台９上に配置された干渉計１４
によって、常時レチクル微小駆動ステージ１１のＸ方
向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニターされている。干
渉計１４により得られた位置情報Ｓ１が主制御系２２Ａ
に供給されている。A drive system for the reticle 12 and the wafer 5 will be described. A reticle Y drive stage 10 driven in the Y-axis direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2) is placed on the reticle support base 9. A reticle micro-driving stage 11 is placed on the reticle Y driving stage 10, and a reticle 12 is held on the reticle micro-driving stage 11 by a vacuum chuck or the like. Reticle micro drive stage 1
Reference numeral 1 indicates the position control of the reticle 12 with a small amount and with high accuracy in the X direction, the Y direction and the rotation direction (θ direction) parallel to the paper surface of FIG. To do. A movable mirror 21 is arranged on the reticle micro-driving stage 11, and an interferometer 14 arranged on the reticle support 9 is provided.
The position of the reticle micro-driving stage 11 in the X direction, Y direction, and θ direction is constantly monitored by. The position information S1 obtained by the interferometer 14 is the main control system 22A.
Is being supplied to.

【００２２】一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ軸方向に
駆動されるウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その
上にＸ軸方向に駆動されるウエハＸ軸駆動ステージ３が
載置され、その上にＺθ軸駆動ステージ４が設けられ、
このＺθ軸駆動ステージ４上にウエハ５が真空吸着によ
って保持されている。Ｚθ軸駆動ステージ４上にも移動
鏡７が固定され、外部に配置された干渉計１３により、
Ｚθ軸駆動ステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位
置がモニターされ、干渉計１３により得られた位置情報
も主制御系２２Ａに供給されている。主制御系２２Ａ
は、ウエハ駆動装置２２Ｂ等を介してウエハＹ軸駆動ス
テージ２〜Ｚθ軸駆動ステージ４の位置決め動作を制御
すると共に、装置全体の動作を制御する。On the other hand, a wafer Y-axis drive stage 2 driven in the Y-axis direction is mounted on the wafer support base 1, and a wafer X-axis drive stage 3 driven in the X-axis direction is mounted thereon. And a Zθ axis drive stage 4 is provided on it.
The wafer 5 is held on the Zθ axis drive stage 4 by vacuum suction. The movable mirror 7 is fixed also on the Zθ axis drive stage 4, and the interferometer 13 arranged outside
The positions of the Zθ axis drive stage 4 in the X direction, the Y direction, and the θ direction are monitored, and the position information obtained by the interferometer 13 is also supplied to the main control system 22A. Main control system 22A
Controls the positioning operation of the wafer Y-axis drive stage 2 to Zθ-axis drive stage 4 via the wafer drive device 22B and the like, and also controls the operation of the entire apparatus.

【００２３】また、ウエハ側の干渉計１３によって計測
される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクル
側の干渉計１４によって計測される座標により規定され
るレチクル座標系の対応をとるために、Ｚθ軸駆動ステ
ージ４上のウエハ５の近傍に基準マーク板６が固定され
ている。この基準マーク板６上には各種基準マークが形
成されている。これらの基準マークの中にはＺθ軸駆動
ステージ４側に導かれた照明光により裏側から照明され
ている基準マーク、即ち発光性の基準マークがある。In order to establish correspondence between the wafer coordinate system defined by the coordinates measured by the wafer side interferometer 13 and the reticle coordinate system defined by the coordinates measured by the reticle side interferometer 14, A reference mark plate 6 is fixed near the wafer 5 on the Zθ axis drive stage 4. Various reference marks are formed on the reference mark plate 6. Among these reference marks, there is a reference mark illuminated from the back side by the illumination light guided to the Zθ axis drive stage 4, that is, a luminescent reference mark.

【００２４】本例のレチクル１２の上方には、基準マー
ク板６上の基準マークとレチクル１２上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０が装備されている。この場合、レチクル１２から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６が移動自在
に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系
２２Ａからの指令のもとで、ミラー駆動装置１７及び１
８によりそれぞれ偏向ミラー１５及び１６は待避され
る。更に、投影光学系８のＹ方向の側面部に、ウエハ５
上のアライメントマーク（ウエハマーク）を観察するた
めのオフ・アクシスのアライメント装置３４が配置され
ている。Above the reticle 12 of this example, reticle alignment microscopes 19 and 20 for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 6 and the mark on the reticle 12 are provided. In this case, the deflection mirrors 15 and 16 for guiding the detection light from the reticle 12 to the reticle alignment microscopes 19 and 20, respectively, are movably arranged, and when the exposure sequence is started, a command from the main control system 22A is also issued. And the mirror drive devices 17 and 1
The deflecting mirrors 15 and 16 are retracted by 8 respectively. Further, the wafer 5 is attached to the side surface of the projection optical system 8 in the Y direction.
An off-axis alignment device 34 for observing the upper alignment mark (wafer mark) is arranged.

【００２５】図１は本実施例の投影露光装置の主に照明
光学系及び制御系を示し、この図１において、照明光の
光源としての水銀ランプ２３は、ランプ電流制御装置２
４より所定の高電圧を印加されて発光する。水銀ランプ
２３は、一定量の電流が供給されると、それに従って一
定の輝度で連続的に照明光ＥＬ（例えば波長３６５ｎｍ
のｉ線）を発光し続ける。また、本例では、ランプ電流
制御装置２４から水銀ランプ２３に供給する電流Ｉを所
定の範囲で連続的に変えることにより、発光される照明
光の照度を所定の範囲で連続的に変えている（詳細後
述）。ウエハ５への積算露光量を目標露光量に設定する
ための制御を行う露光量制御装置２５が、そのランプ電
流制御装置２４の動作を制御する。[0025] Figure 1 shows the main illumination optical system and a control system of the projection exposure apparatus of this embodiment, in FIG. 1, the mercury lamp 23 as a light source of the illumination light, the lamp current control device 2
A predetermined high voltage is applied to emit light. When the mercury lamp 23 is supplied with a constant amount of current, the mercury lamp 23 continuously emits illumination light EL (for example, a wavelength of 365 nm) with constant brightness.
Continue to emit the i line). Further, in this example, the illuminance of the emitted illumination light is continuously changed within a predetermined range by continuously changing the current I supplied from the lamp current control device 24 to the mercury lamp 23 within a predetermined range. (Details below). An exposure amount control device 25, which performs control for setting the integrated exposure amount on the wafer 5 to a target exposure amount, controls the operation of the lamp current control device 24.

【００２６】水銀ランプ２３からの照明光は、楕円鏡２
６で集光されて、回転型可変減光フィルター板２７を通
過した後、レンズ２８、ミラー３０及びレンズ３１を経
てシャッター３３により開閉される位置に光源像を形成
する。露光量制御装置２５が、駆動モータ２９を介して
回転型可変減光フィルター板２７の回転角を設定する。
図３は、回転型可変減光フィルター板２７の構成を示
し、この減光フィルター板２７は、円板状の基板上に等
角度間隔で６個の開口を形成し、これら開口にそれぞれ
照明光ＥＬに対する透過率の異なるフィルター板２７
ａ，２７ｂ，…，２７ｆをはめ込んだものである。例え
ば第１のフィルター板２７ａの透過率はほぼ１００％で
あり、以下次第に透過率が低下している。従って、回転
型可変減光フィルター板２７の回転角を調整して、フィ
ルター板２７ａ〜２７ｆの内の何れかを照明光ＥＬの光
路中に設定することにより、照明光ＥＬの照度を離散的
に変えることができる。Illumination light from the mercury lamp 23 is emitted from the elliptical mirror 2.
After being condensed by 6, passes through the rotary variable neutral density filter plate 27, a light source image is formed at a position opened and closed by a shutter 33 via a lens 28, a mirror 30, and a lens 31. The exposure amount control device 25 sets the rotation angle of the rotary variable neutral density filter plate 27 via the drive motor 29.
FIG. 3 shows the configuration of the rotary variable neutral density filter plate 27. The neutral density filter plate 27 has six openings formed on a disk-shaped substrate at equal angular intervals, and the illumination light is supplied to each of these openings. Filter plate 27 with different transmittance for EL
, a, 27b, ..., 27f are fitted. For example, the transmittance of the first filter plate 27a is almost 100%, and the transmittance gradually decreases below. Therefore, the illuminance of the illumination light EL is discretely set by adjusting the rotation angle of the rotary variable neutral density filter plate 27 and setting any one of the filter plates 27a to 27f in the optical path of the illumination light EL. Can be changed.

【００２７】図１に戻り、露光量制御装置２５が駆動モ
ータ３５を介してシャッター３３の開閉動作を制御す
る。シャッター３３が開状態のときには、シャッター３
３を通過した照明光が、第１インプットレンズ３２を介
してほぼ平行光束として第１フライアイレンズ３６に入
射する。そして、第１フライアイレンズ３６の後側焦点
面に形成される多数の２次光源からの照明光が、第２イ
ンプットレンズ３７を介してほぼ平行光束となって第２
フライアイレンズ３８に入射し、第２フライアイレンズ
３８からの照明光が、第３インプットレンズ３９を介し
てほぼ平行光束となって第３フライアイレンズ４０に入
射する。尚、第１フライアイレンズ３６の射出側面と第
２フライアイレンズ３８の入射側面、及び第２フライア
イレンズ３８の射出側面と第３フライアイレンズ４０の
入射側面はともにフーリエ変換の関係となっており、第
３フライアイレンズ４０の射出側面は、照明光学系中の
レチクルのパターン形成面に対するフーリエ変換面とほ
ぼ一致しているものとする。次に、第３フライアイレン
ズ４０からの照明光が、所謂変形照明用の可変開口絞り
４１を照明する。可変開口絞り４１には、通常の円形
（又は矩形）開口、光軸の回りに４個に分割された変形
光源用の開口、及び輪帯開口等が形成され、露光量制御
装置２５が駆動モータ４２を介して可変開口絞り４１の
回転角を設定することにより、露光対象とするレチクル
１２に応じた開口が第３フライアイレンズ４０の射出面
の近傍に配置される。Returning to FIG. 1, the exposure amount control device 25 controls the opening / closing operation of the shutter 33 via the drive motor 35. When the shutter 33 is open, the shutter 3
The illumination light having passed through 3 enters the first fly-eye lens 36 as a substantially parallel light flux via the first input lens 32. Then, the illumination light from a large number of secondary light sources formed on the back focal plane of the first fly-eye lens 36 becomes a substantially parallel light flux via the second input lens 37, and becomes a second light flux.
The illumination light from the second fly-eye lens 38 enters the fly-eye lens 38 and becomes a substantially parallel light flux via the third input lens 39 and enters the third fly-eye lens 40. The exit side surface of the first fly-eye lens 36 and the entrance side surface of the second fly-eye lens 38, and the exit side surface of the second fly-eye lens 38 and the entrance side surface of the third fly-eye lens 40 both have a Fourier transform relationship. It is assumed that the exit side surface of the third fly-eye lens 40 is substantially coincident with the Fourier transform surface for the pattern forming surface of the reticle in the illumination optical system. Next, the illumination light from the third fly-eye lens 40 illuminates the variable aperture stop 41 for so-called modified illumination. In the variable aperture stop 41, a normal circular (or rectangular) aperture, an aperture for a modified light source divided into four around the optical axis, an annular aperture, etc. are formed, and the exposure amount control device 25 drives the drive motor. By setting the rotation angle of the variable aperture stop 41 via 42, the aperture corresponding to the reticle 12 to be exposed is arranged near the exit surface of the third fly-eye lens 40.

【００２８】可変開口絞り４１の所定の開口によって一
定の照度分布に設定された照明光は、レンズ４３を経て
反射率が99.5％のミラー４４に入射し、ミラー４４で反
射された照明光が、レンズ４７、第１リレーレンズ４８
を経て固定の視野絞り（固定レチクルブラインド）４９
上に到達し、ここでレチクル１２上の有効照明視野（ス
リット状の照明領域）が決定される。視野絞り４９を通
過した照明光ＥＬが、第２リレーレンズ５０及びメイン
コンデンサーレンズ５１を介して、レチクル１２上のス
リット状の照明領域５２を均一な照度で照明する。スリ
ット状の照明領域５２内のレチクル１２のパターン像
が、投影光学系８を介してウエハ５上の走査方向（Ｙ方
向）の幅がＬのスリット状の露光領域内に投影露光され
る。Illumination light set to have a constant illuminance distribution by a predetermined aperture of the variable aperture stop 41 enters a mirror 44 having a reflectance of 99.5% via a lens 43, and the illumination light reflected by the mirror 44 is Lens 47, first relay lens 48
Fixed field stop (fixed reticle blind) 49
Upon reaching the top, the effective illumination field (slit-shaped illumination area) on the reticle 12 is determined. The illumination light EL that has passed through the field stop 49 illuminates the slit-shaped illumination area 52 on the reticle 12 with a uniform illuminance via the second relay lens 50 and the main condenser lens 51. The pattern image of the reticle 12 in the slit-shaped illumination area 52 is projected and exposed through the projection optical system 8 into a slit-shaped exposure area having a width L in the scanning direction (Y direction) on the wafer 5.

【００２９】主制御系２２Ａは、レチクルステージ駆動
装置２２Ｃを介してレチクルステージＲＳＴ（図２のレ
チクル支持台９〜レチクル微小駆動ステージ１１を含
む）の動作を制御することにより、レチクル１２を照明
領域５２に対してＹ方向に速度ＶR で走査させるのに同
期して、ウエハステージ駆動装置２２Ｂを介してウエハ
ステージＷＳＴ（図２のウエハ支持台１〜Ｚθ軸駆動ス
テージ４を含む）の動作を制御することにより、ウエハ
５を露光領域に対して−Ｙ方向に速度ＶW で走査させ
る。また、オペレータは、キーボード５７からウエハ５
上に塗布されているフォトレジストの感度Ｐを入力す
る。主制御系２２Ａは、入力されたフォトレジストの感
度Ｐを露光量制御装置２５に伝達し、露光量制御装置２
５は、入力された感度Ｐに応じて露光量制御を行う。ま
た、ウエハステージＷＳＴ上のウエハ５の近傍には、光
電検出器よりなる照射量モニター５８が設置され、この
照射量モニター５８の光電変換信号も主制御系２２Ａに
供給されている。The main control system 22A controls the operation of the reticle stage RST (including the reticle support base 9 to the reticle micro-driving stage 11 in FIG. 2) via the reticle stage drive device 22C, so that the reticle 12 is illuminated. The operation of the wafer stage WST (including the wafer support base 1 to the Zθ axis drive stage 4 in FIG. 2) is performed via the wafer stage drive device 22B in synchronism with the scanning with respect to 52 at the speed V R in the Y direction. By controlling, the wafer 5 is scanned with respect to the exposure area in the −Y direction at the speed V W. Further, the operator uses the keyboard 57 to move the wafer 5
Enter the sensitivity P of the photoresist coated above. The main control system 22A transmits the inputted sensitivity P of the photoresist to the exposure amount control device 25, and the exposure amount control device 2
Reference numeral 5 controls the exposure amount according to the inputted sensitivity P. Further, a dose monitor 58 including a photoelectric detector is installed near the wafer 5 on the wafer stage WST, and a photoelectric conversion signal of the dose monitor 58 is also supplied to the main control system 22A.

【００３０】スリットスキャン露光方式で露光を行う際
には、レチクルのパターン領域を囲む遮光帯からそのパ
ターン領域にスリット状の照明領域５２の前側のエッジ
部が出る直前にシャッター３３が開けられ、露光が終了
する際に、レチクル１２のパターン領域を囲む遮光帯に
照明領域５２の後側のエッジ部が入った時点で、シャッ
ター３３が閉じられる。即ち、スリットスキャン露光方
式では、シャッター３３の役割はレチクル１２上の遮光
帯の幅を小さく抑える為のものであり、露光量制御には
直接使用されない。シャッター３３は主にテスト露光時
の開閉や制御系のチェック等に使用される。例えば、レ
チクル１２及びウエハ５を静止させて露光する際に、シ
ャッター３３の開閉による露光量制御が実行される。When performing the exposure by the slit scan exposure method, the shutter 33 is opened immediately before the front edge of the slit-shaped illumination area 52 comes out from the light-shielding band surrounding the pattern area of the reticle to the pattern area, and the exposure is performed. The shutter 33 is closed when the edge portion on the rear side of the illumination area 52 enters the light-shielding band surrounding the pattern area of the reticle 12 at the end of step. That is, in the slit scan exposure method, the role of the shutter 33 is to suppress the width of the light-shielding band on the reticle 12 and is not directly used for exposure amount control. The shutter 33 is mainly used for opening / closing during test exposure and checking the control system. For example, when the reticle 12 and the wafer 5 are exposed while being exposed, the exposure amount control is performed by opening and closing the shutter 33.

【００３１】また、反射率が99.5％のミラー４４を透過
した照明光は、集光レンズ４５を介して光電検出器より
なるインテグレータセンサー４６で受光される。また、
ミラー４４で反射された照明光の内でレチクル１２のパ
ターン上で反射された光、及びレチクル１２及び投影光
学系８を介してウエハ５に達した後、ウエハ５で反射し
た光は、同じ光路を戻ってミラー４４を透過して、集光
レンズ５３を経て光電検出器よりなる反射率モニター５
４に達する。ここで、ウエハ５の露光面を投影光学系８
の露光フィールドから外して、ウエハ５からの反射光が
戻らない条件で計測した反射率モニター５４の出力値が
レチクル１２のパターン面で反射した戻り光に対応する
出力値であり、この出力値をウエハ５の露光面を投影光
学系８の露光フィールドに設定した場合の計測結果から
差し引いて得られる値が、ウエハ５の露光面からの反射
光に対応する値として算出される。The illumination light transmitted through the mirror 44 having a reflectance of 99.5% is received by the integrator sensor 46, which is a photoelectric detector, through the condenser lens 45. Also,
Of the illumination light reflected by the mirror 44, the light reflected on the pattern of the reticle 12 and the light reflected by the wafer 5 after reaching the wafer 5 via the reticle 12 and the projection optical system 8 have the same optical path. Back through the mirror 44, passes through the condenser lens 53, and comes to a reflectance monitor 5 composed of a photoelectric detector.
Reach 4. Here, the exposure surface of the wafer 5 is projected onto the projection optical system 8
The output value of the reflectance monitor 54 measured under the condition that the reflected light from the wafer 5 does not return after being removed from the exposure field of is the output value corresponding to the return light reflected by the pattern surface of the reticle 12, and this output value is A value obtained by subtracting from the measurement result when the exposure surface of the wafer 5 is set in the exposure field of the projection optical system 8 is calculated as a value corresponding to the reflected light from the exposure surface of the wafer 5.

【００３２】照射量モニター５８、インテグレータセン
サー４６及び反射率モニター５４の出力信号は主制御系
２２Ａを介して露光量制御装置２５に供給され、これら
全ての出力信号は露光量制御装置２５で処理される。こ
こで、各センサーについて詳細に説明すると、シャッタ
ー３３をオープンしてレチクル１２がレチクルステージ
ＲＳＴ上に搭載されていない状態で、照明光ＥＬを照射
量モニター５８及びインテグレータセンサー４６でモニ
ターし、ウエハ５の露光面での照射量（照射量モニター
５８の出力信号）とインテグレータセンサー２９での受
光量との比をパラメータとして計測する。更に、照射量
モニター５８を投影光学系８の露光フィールドから外に
移動させて、投影光学系８の露光フィールド内に反射率
の分かっている基準基板を配置して、インテグレータセ
ンサー４６の出力信号と反射率モニター５４の出力信号
との比をパラメータとして計測する。この方法で照射量
モニター５８の出力信号に対する反射率モニター５４及
びインテグレータセンサー４６の出力信号のキャリブレ
ーションが終了する。The output signals of the irradiation amount monitor 58, the integrator sensor 46 and the reflectance monitor 54 are supplied to the exposure amount control device 25 via the main control system 22A, and all of these output signals are processed by the exposure amount control device 25. It Explaining each sensor in detail, the illumination light EL is monitored by the irradiation amount monitor 58 and the integrator sensor 46 while the shutter 33 is opened and the reticle 12 is not mounted on the reticle stage RST, and the wafer 5 The ratio of the irradiation amount (the output signal of the irradiation amount monitor 58) on the exposure surface of 1 to the amount of light received by the integrator sensor 29 is measured as a parameter. Further, the irradiation amount monitor 58 is moved out of the exposure field of the projection optical system 8 and a reference substrate whose reflectance is known is arranged in the exposure field of the projection optical system 8 to output the output signal of the integrator sensor 46. The ratio with the output signal of the reflectance monitor 54 is measured as a parameter. With this method, the calibration of the output signals of the reflectance monitor 54 and the integrator sensor 46 with respect to the output signals of the dose monitor 58 is completed.

【００３３】次に、レチクルステージＲＳＴ上にレチク
ル１２を搭載した後、再び照射モニター５８を投影光学
系８の露光フィールド内に移動し、レチクル１２の走査
を開始する。ここでレチクル１２の走査開始から走査終
了までの間、主制御系２２Ａが照射量モニター５８の受
光量のサンプリングを行い、走査終了後に、レチクル１
２の全面を走査した後の積算露光量を算出する。これ
は、照射エネルギーがレチクル１２上のパターンによっ
て異なり、走査時の積算露光量を実際にモニターし、投
影光学系８の投影倍率βやフォーカス位置の変化を補正
する必要がある為である。また、照射量モニター５８の
出力信号を時間軸に沿ってプロットすると、一定の分布
が確認される。これはレチクル１２上のパターン分布を
示しており、その分布が一様でない場合、レチクル１２
上の照射による熱エネルギー分布も同様の特性を持つた
め、レチクル１２が非線形に熱変形する事を示してい
る。この結果から、そのレチクル１２の走査方向の熱変
形を補正するように、露光中にレチクルステージＲＳＴ
の走査速度を調整することにより、ウエハ５上では熱変
形の影響が現れないようにすることができる。Next, after mounting the reticle 12 on the reticle stage RST, the irradiation monitor 58 is moved again into the exposure field of the projection optical system 8 to start scanning the reticle 12. Here, the main control system 22A samples the amount of light received by the irradiation amount monitor 58 from the start of scanning the reticle 12 to the end of scanning.
The total exposure amount after scanning the entire surface of No. 2 is calculated. This is because the irradiation energy differs depending on the pattern on the reticle 12, and it is necessary to actually monitor the integrated exposure amount at the time of scanning and correct the changes in the projection magnification β and the focus position of the projection optical system 8. Further, when the output signal of the dose monitor 58 is plotted along the time axis, a certain distribution is confirmed. This shows the pattern distribution on the reticle 12, and if the distribution is not uniform, the reticle 12
Since the heat energy distribution due to the irradiation has the same characteristics, it is shown that the reticle 12 is thermally deformed in a non-linear manner. From this result, the reticle stage RST during exposure is adjusted so as to correct the thermal deformation of the reticle 12 in the scanning direction.
It is possible to prevent the influence of thermal deformation from appearing on the wafer 5 by adjusting the scanning speed of.

【００３４】また、図１では図示省略しているが、投影
光学系８には結像特性補正部が接続され、この結像特性
補正部により投影光学系８を構成するレンズエレメント
の内の所定のレンズエレメントを動かすことにより、投
影光学系８の投影倍率βを所定の範囲で補正する。これ
により、レチクル１２の非走査方向（Ｘ方向）への熱変
形の影響を除去することができる。Although not shown in FIG. 1, an imaging characteristic correction unit is connected to the projection optical system 8, and a predetermined one of lens elements forming the projection optical system 8 is formed by the imaging characteristic correction unit. By moving the lens element of, the projection magnification β of the projection optical system 8 is corrected within a predetermined range. As a result, the influence of thermal deformation of the reticle 12 in the non-scanning direction (X direction) can be eliminated.

【００３５】更に、ウエハ５に露光しつつ、レチクル１
２の走査を行ったときの反射率モニター５４の出力信号
より、ウエハ５の露光面での反射光の量も計測できる。
この反射光は投影光学系８を再び通過するので、この出
力結果を加えて投影光学系８の投影倍率やフォーカス位
置の変化を予測して補正する必要がある。また、変形照
明用可変開口絞り４１を回転させて照明光の照度分布を
小さい領域に限定すると、当然にインテグレータセンサ
ー４６で検出される照明光の照度は低下するので、露光
時間を長くする必要がある。Further, while exposing the wafer 5, the reticle 1
The amount of reflected light on the exposed surface of the wafer 5 can also be measured from the output signal of the reflectance monitor 54 when scanning 2 is performed.
Since this reflected light passes through the projection optical system 8 again, it is necessary to add the output result and predict and correct changes in the projection magnification and focus position of the projection optical system 8. Further, if the variable aperture diaphragm 41 for modified illumination is rotated to limit the illuminance distribution of the illumination light to a small area, the illuminance of the illumination light detected by the integrator sensor 46 naturally decreases, so it is necessary to lengthen the exposure time. is there.

【００３６】一般に、ウエハ５上での照明光ＥＬの照度
Ｑ（ｍＷ／ｃｍ2 ）と、ウエハ５上のフォトレジストの
感度Ｐ（ｍＪ／ｃｍ2 ）と、ウエハ５の走査速度ＶW(ｍ
ｍ／ｓｅｃ）と、ウエハ５上のスリット状の露光領域の
幅Ｌとの間には、次の関係がある。 Ｑ・Ｌ＝Ｐ・ＶW （３） 従って、フォトレジストの感度Ｐが所定の値に設定され
ているときに、ウエハ上での照明光の照度Ｑが小さくな
ると、スリット幅Ｌは一定なので、ウエハ５の走査速度
ＶW をそれに比例して遅くする必要がある。この様に、
インテグレータセンサー４６の出力信号はウエハ５上の
照度Ｑに換算され、必要に応じて（３）式を満たす様に
走査速度ＶW が調整される。Generally, the illuminance Q (mW / cm 2 ) of the illumination light EL on the wafer 5, the sensitivity P (mJ / cm 2 ) of the photoresist on the wafer 5, and the scanning speed V W (m
m / sec) and the width L of the slit-shaped exposure region on the wafer 5 have the following relationship. Q · L = P · V W (3) Therefore, when the sensitivity P of the photoresist is set to a predetermined value and the illuminance Q of the illumination light on the wafer becomes small, the slit width L is constant. The scanning speed V W of the wafer 5 needs to be reduced in proportion thereto. Like this
The output signal of the integrator sensor 46 is converted into the illuminance Q on the wafer 5, and the scanning speed V W is adjusted as necessary so as to satisfy the expression (3).

【００３７】次に、ウエハ５上のフォトレジストが高感
度である場合について検討する。フォトレジストが高感
度になると、感度Ｐの値は小さくなる。本例のスリット
幅Ｌは一定であるため、（３）式を満たすためには、感
度Ｐが小さくなるに従って、ウエハ５の走査速度ＶW を
上げるか、ウエハ５上の照度Ｑを低下させる必要があ
る。しかしながら、ウエハ５の走査速度ＶW が最大値で
ある場合、走査速度ＶWを上昇させることはできない。
そこで、フォトレジストの過剰露光を避けるために、本
例では回転型可変減光フィルター板２７及びランプ電流
制御装置２４を用いて、ウエハ５上での照明光の照度Ｑ
を（３）式を満たすように連続的に調整する。Next, the case where the photoresist on the wafer 5 has high sensitivity will be examined. As the photoresist becomes more sensitive, the value of sensitivity P becomes smaller. Since the slit width L in this example is constant, in order to satisfy the expression (3), it is necessary to increase the scanning speed V W of the wafer 5 or decrease the illuminance Q on the wafer 5 as the sensitivity P decreases. There is. However, if the scanning speed V W of the wafer 5 is the maximum value, it is impossible to increase the scanning speed V W.
Therefore, in order to avoid overexposure of the photoresist, the illuminance Q of the illumination light on the wafer 5 is set by using the rotary variable neutral density filter plate 27 and the lamp current controller 24 in this example.
Is continuously adjusted so as to satisfy the expression (3).

【００３８】即ち、（３）式でスリット幅Ｌ及びウエハ
５の走査速度ＶW が一定であるとすると、照明光の照度
Ｑとフォトレジストの感度Ｐとは図４（ａ）の直線５５
で示すような比例関係にある。フォトレジストの感度Ｐ
の可変範囲をＰ10〜Ｐ61として、それに対応する照度Ｑ
の範囲をＱ10〜Ｑ61とする。また、図１において、水銀
ランプ２３に供給する電流Ｉの定格値（通常使用する場
合の最大値）をＩmaxとすると、電流Ｉが最大値Ｉmax
に対して７０％〜１００％の範囲では、電流Ｉと照明光
の照度Ｑとはほぼ線形（リニア）に変化する。そこで、
図４（ｂ）に示すように、本例では水銀ランプ２３に供
給する電流Ｉを、通常は最大値Ｉmax の７０％より僅か
に大きい値Ｉ1 〜最大値Ｉmax の１００％より僅かに小
さい（例えば９８％程度）値Ｉ2 の範囲で調整する。電
流Ｉの通常の最大値Ｉ2 を最大値Ｉmax の９８％程度に
設定するのは、経時変化により水銀ランプ２３自体の発
光パワーが低下した場合に、露光を中断し、フィルター
を交換することなく特例として電流Ｉを最大値Ｉ2 より
高くして、水銀ランプ２３の発光パワーを大きくできる
余地を残すためである。That is, assuming that the slit width L and the scanning speed V W of the wafer 5 are constant in the equation (3), the illuminance Q of the illumination light and the sensitivity P of the photoresist are straight lines 55 in FIG. 4A.
There is a proportional relationship as shown in. Photoresist sensitivity P
A variable range as P 10 to P 61, illuminance Q corresponding thereto
Is set to Q 10 to Q 61 . Further, in FIG. 1, when the rated value of the current I supplied to the mercury lamp 23 (maximum value in normal use) is I max , the current I is the maximum value I max.
On the other hand, in the range of 70% to 100%, the current I and the illuminance Q of the illumination light change substantially linearly. Therefore,
FIG 4 (b) as shown in, the current I supplied to the mercury lamp 23 in the present embodiment, usually slightly above 100% of the maximum value I value slightly larger I 1 ~ maximum value than 70% of the max I max Adjustment is performed within a small (for example, 98%) value I 2 . The normal maximum value I 2 of the current I is set to about 98% of the maximum value I max is to interrupt the exposure and replace the filter when the emission power of the mercury lamp 23 itself decreases due to a change with time. This is because, as a special case, the current I is made higher than the maximum value I 2 to leave room for increasing the light emission power of the mercury lamp 23.

【００３９】また、図３の回転型可変減光フィルター板
２７において、フィルター板２７ａの透過率を１００％
として、以下、フィルター板２７ｂ，２７ｃ，…の順に
透過率が次第に小さくなっているものとする。そして、
最小の透過率のフィルター板を照明光の光路中に設定し
た場合で且つ電流ＩがＩ1 のときのウエハ５上での照明
光の照度Ｑが、図４（ｂ）のようにＱ10になるようにす
る。その後、次第に電流ＩをＩ2 まで上昇させると、直
線５６Ａのように照度ＱはＱ10〜Ｑ11まで上昇する。そ
こで、回転型可変減光フィルター板２７のフィルター板
を透過率が２番目のものに切り換えると共に、電流Ｉを
Ｉ1 に下げると、照度ＱはＱ20になる。照度Ｑ20は照度
Ｑ11より僅かに小さくなっている。Further, in the rotary variable neutral density filter plate 27 of FIG. 3, the transmittance of the filter plate 27a is 100%.
In the following description, it is assumed that the transmittance gradually decreases in the order of the filter plates 27b, 27c, .... And
When the filter plate having the minimum transmittance is set in the optical path of the illumination light and the current I is I 1 , the illuminance Q of the illumination light on the wafer 5 becomes Q 10 as shown in FIG. 4B. To be After that, when the current I is gradually increased to I 2 , the illuminance Q increases to Q 10 to Q 11 as indicated by a straight line 56A. Therefore, when the filter plate of the rotary type variable light attenuating filter plate 27 is switched to the one having the second transmittance and the current I is lowered to I 1 , the illuminance Q becomes Q 20 . The illuminance Q 20 is slightly smaller than the illuminance Q 11 .

【００４０】同様に、電流ＩがＩ1 のときに回転型可変
減光フィルター板２７での透過率を切り換えると、照度
ＱはＱ20，Ｑ30，…，Ｑ60のように上昇する。この後次
第に電流ＩをＩ2 まで上昇させると、それぞれ直線５６
Ｂ，５６Ｃ，…，５６Ｆに沿って照度ＱはＱ21，Ｑ31，
…，Ｑ61まで上昇する。従って、本例によれば、回転型
可変減光フィルター板２７のフィルターの切り換え及び
電流Ｉの連続的な調整により、照明光の照度ＱをＱ10〜
Ｑ61の間で任意の値に設定することができる。この照度
Ｑの可変範囲Ｑ10〜Ｑ61は、図４（ａ）に示すフォトレ
ジストの感度Ｐの可変範囲Ｐ10〜Ｐ61に対応している。Similarly, when the transmittance of the rotary variable neutral density filter plate 27 is switched when the current I is I 1 , the illuminance Q rises as Q 20 , Q 30 , ..., Q 60 . When the current I is gradually increased to I 2 after this, straight lines 56 are obtained.
The illuminance Q along QB, 56C, ..., 56F is Q 21 , Q 31 ,
…, Rises to Q 61 . Therefore, according to this example, the illuminance Q of the illumination light is changed from Q 10 to Q 10 by switching the filters of the rotary variable neutral density filter plate 27 and continuously adjusting the current I.
It can be set to any value between Q 61 . The variable range Q 10 to Q 61 of the illuminance Q corresponds to the variable range P 10 to P 61 of the sensitivity P of the photoresist shown in Figure 4 (a).

【００４１】また、現在の照明光の照度Ｑは、常時イン
テグレータセンサー４６の出力信号によりモニターさ
れ、スリットスキャン露光方式で露光を行う際には、露
光量制御装置２５は、（３）式が満たされるようにラン
プ電流制御装置２４及び駆動モータ２９を介して、照明
光の照度Ｑの値を制御している。これにより、フォトレ
ジストの感度が高い場合（感度Ｐの値が小さい場合）で
も、ウエハ５の走査速度ＶW を低下させることなく、且
つ高い露光量制御精度でレチクル１２のパターンをウエ
ハ５上に投影することができる。The current illuminance Q of the illumination light is constantly monitored by the output signal of the integrator sensor 46, and when performing exposure by the slit scan exposure system, the exposure amount control device 25 satisfies the formula (3). As described above, the value of the illuminance Q of the illumination light is controlled via the lamp current control device 24 and the drive motor 29. Thus, if the sensitivity of the photoresist is high even (if the value of sensitivity P is small), without reducing the scanning speed V W of the wafer 5, the pattern of the reticle 12 onto the wafer 5 and high exposure amount control accuracy Can be projected.

【００４２】なお、上述実施例では照明光として水銀ラ
ンプ２３が使用されているが、その他に連続光を発生す
る種々の光源を使用することができる。また、水銀ラン
プ２３の発光パワーを変えるのに上述実施例では供給す
る電流を変えているが、供給する電圧を変えることによ
り発光パワーを変えても良い。なお、本発明は上述実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得ることは勿論である。なお、上記実施例
によれば、マスクのパターンの熱変形に応じてマスクと
基板との相対走査速度を部分的に変化させることができ
るため、積算露光量が大きくマスクのパターンが熱変形
した場合でも、基板上に形成されるパターンの非線形誤
差を小さくできる利点がある。また、アライメント精度
やフォーカス制御精度が向上する利点もある。 Although the mercury lamp 23 is used as the illumination light in the above-mentioned embodiment, various other light sources that generate continuous light may be used. Further, although the current supplied is changed to change the light emission power of the mercury lamp 23, the light emission power may be changed by changing the voltage supplied. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. The above embodiment
According to the thermal deformation of the mask pattern,
The relative scanning speed with the substrate can be partially changed
Therefore, the integrated exposure amount is large and the mask pattern is thermally deformed.
Even if it is done, the non-linear error of the pattern formed on the substrate
There is an advantage that the difference can be reduced. Also, the alignment accuracy
There is also an advantage that the focus control accuracy is improved.

【００４３】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、照明光の光量を所定範
囲で連続的に調整することができるため、感光材の感度
が高くなった場合でも、露光工程のスループットを低下
させることなく、且つ照度むらを生じさせることなく、
感光材に対する積算露光量を目標露光量に設定できる利
点がある。According to the present invention, since the light amount of illumination light can be continuously adjusted within a predetermined range, even when the sensitivity of the photosensitive material is increased, the throughput of the exposure process is not reduced. And without causing uneven illumination,
There is an advantage that the integrated exposure amount for the photosensitive material can be set to the target exposure amount.

【００４４】また本発明によれば、マスクのパターンが
熱変形した場合でも、基板上に形成されるパターンの誤
差を小さくすることができる。Further, according to the present invention , even if the pattern of the mask is thermally deformed, the pattern formed on the substrate is erroneous.
The difference can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施例において使用される投影露光装
置の照明光学系及び制御系を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an illumination optical system and a control system of a projection exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図２】実施例の投影露光装置のステージ系を示す構成
図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a stage system of the projection exposure apparatus of the embodiment.

【図３】実施例の回転型可変減光フィルター板２７の構
成を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the configuration of a rotary variable neutral density filter plate 27 of the embodiment.

【図４】（ａ）は照明光の照度Ｑとフォトレジストの感
度Ｐとの関係を示す図、（ｂ）は照明光の照度Ｑと水銀
ランプの電流Ｉとの関係を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the illuminance Q of the illumination light and the sensitivity P of the photoresist, and FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the illuminance Q of the illumination light and the current I of the mercury lamp.

【図５】従来のステッパーを示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional stepper.

【図６】従来のステッパーにおけるシャッターの駆動方
法の説明に供給する図である。FIG. 6 is a diagram which is provided for explaining a shutter driving method in a conventional stepper.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

５ ウエハ ８ 投影光学系 １２ レチクル ２２Ａ 主制御系 ２３ 水銀ランプ ２４ ランプ電流制御装置 ２５ 露光量制御装置 ２７ 回転型可変減光フィルター板 ３３ シャッター ４６ インテグレータセンサー ４９ 視野絞り ５４ 反射率モニター ５７ キーボード ５８ 照射量モニター5 Wafer 8 Projection optical system 12 Reticle 22A Main control system 23 Mercury lamp 24 Lamp current control device 25 Exposure amount control device 27 Rotating variable dimming filter plate 33 Shutter 46 Integrator sensor 49 Field stop 54 Reflectance monitor 57 Keyboard 58 Irradiation amount monitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (28)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 連続的な照明光を発生する光源と、前記
照明光でマスク上の所定形状の照明領域を照明する照明
光学系と、前記照明領域内の前記マスクのパターンの像
を感光材が塗布された基板上に投影する投影光学系とを
有し、前記照明領域に対して前記マスクを所定方向に走
査し、前記照明領域と共役な露光領域に対して前記基板
を所定方向に走査することにより、前記基板を走査露光
する投影露光装置において、 前記光源から発生される照明光の光量を所定範囲で連続
的に制御する第１の光量制御手段と、 前記照明光学系中に配置され、前記照明光に対する減光
率を複数の減光率中から選択された減光率に設定するこ
とにより、前記照明光の光量を段階的に切り換える第２
の光量制御手段と、 前記基板に塗布された前記感光材の感度を入力する感度
入力手段と、 該感度入力手段により入力された前記感光材の感度、前
記照明領域と共役な露光領域に対する前記基板の走査速
度、及び前記照明領域と共役な露光領域の前記基板の走
査方向の幅より前記照明光の光量を算出し、前記第１の
光量制御手段及び前記第２の光量制御手段を介して前記
照明光の光量を前記算出された光量に設定する演算制御
手段と、を有することを特徴とする投影露光装置。1. A light source that generates continuous illumination light, an illumination optical system that illuminates an illumination area of a predetermined shape on a mask with the illumination light, and a photosensitive material that forms an image of the pattern of the mask in the illumination area. And a projection optical system for projecting onto a coated substrate, scanning the mask in a predetermined direction with respect to the illumination area, and scanning the substrate in a predetermined direction with respect to an exposure area conjugate with the illumination area. By doing so, in the projection exposure apparatus that scans and exposes the substrate, a first light amount control unit that continuously controls the light amount of the illumination light generated from the light source within a predetermined range, and is disposed in the illumination optical system. And a step of switching the light amount of the illumination light stepwise by setting an extinction rate for the illumination light to an extinction rate selected from a plurality of extinction rates.
Light quantity control means, sensitivity input means for inputting the sensitivity of the photosensitive material applied to the substrate, sensitivity of the photosensitive material input by the sensitivity input means, and the substrate for an exposure area conjugate with the illumination area. And the light amount of the illumination light is calculated from the scanning speed and the width of the exposure region conjugate with the illumination region in the scanning direction of the substrate, and the light amount of the illumination light is calculated via the first light amount control means and the second light amount control means. A projection exposure apparatus, comprising: arithmetic control means for setting the light quantity of illumination light to the calculated light quantity. 【請求項２】 前記マスクを保持するとともに、前記走
査露光のために前記照明領域に対して前記所定方向に移
動可能なマスクステージと、 前記基板を保持して前記露光領域に対し移動可能な基板
ステージと、 前記基板を走査露光するときに、前記マスクの熱変形に
応じて前記マスクの走査速度を調整する速度調整手段
と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の投影露
光装置。 2. A mask stage which holds the mask and is movable in the predetermined direction with respect to the illumination area for the scanning exposure, and a substrate which holds the substrate and is movable with respect to the exposure area. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a stage; and a speed adjusting unit that adjusts a scanning speed of the mask according to thermal deformation of the mask when the substrate is scanned and exposed. . 【請求項３】 前記マスクを保持するとともに、前記走
査露光のために前記照明領域に対して前記所定方向に移
動可能なマスクステージと、 前記基板を保持して前記露光領域に対し移動可能な基板
ステージと、 前記基板を走査露光するときに、前記マスクの熱変形に
応じて前記基板の走査速度を調整する速度調整手段と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の投影露
光装置。 3. A mask stage which holds the mask and is movable in the predetermined direction with respect to the illumination region for the scanning exposure, and a substrate which holds the substrate and is movable with respect to the exposure region. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a stage; and a speed adjusting unit that adjusts a scanning speed of the substrate according to thermal deformation of the mask when the substrate is subjected to scanning exposure. . 【請求項４】 前記速度調整手段は、前記所定方向にお
ける前記マスクの熱変形に応じて前記走査速度の調整を
行うことを特徴とする請求項２又は３記載の投影露光装
置。 Wherein said speed adjustment means is a projection exposure apparatus according to claim 2 or 3, wherein the adjusting of the scanning speed according to the thermal deformation of the mask in the predetermined direction. 【請求項５】 前記投影光学系の結像特性を調整するた
めの結像特性調整手段をさらに備え、 該結像特性調整手段は、前記所定方向と直交する方向の
前記マスクの熱変形に応じて前記投影光学系の結像特性
を調整することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項
記載の投影露光装置。 5. further comprising the imaging characteristics adjustment means for adjusting the imaging characteristic of the projection optical system, said imaging characteristic adjustment means, according to the thermal deformation of the mask in a direction perpendicular to the predetermined direction The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the imaging characteristics of the projection optical system are adjusted. 【請求項６】 前記照明光の光量を計測する計測手段を
さらに備え、 該計測手段の計測結果に基づいて、前記マスクの熱変形
の状態を予測することを特徴とする請求項２〜５の何れ
か一項記載の投影露光装置。 6. further comprising a measuring means for measuring a light quantity of the illumination light, based on the measurement result of the measuring means, according to claim 2-5, characterized in that to predict the state of the thermal deformation of the mask The projection exposure apparatus according to claim 1. 【請求項７】 前記マスクのパターン分布に応じて、前
記マスクの熱変形の状態を予測することを特徴とする請
求項２〜５の何れか一項記載の投影露光装置。 7. Depending on the pattern distribution of the mask, the projection exposure apparatus of any one of claims 2-5, characterized in that to predict the state of the thermal deformation of the mask. 【請求項８】 前記感光材の感度をＰ、前記照明領域と
共役な露光領域に対する前記基板の走査速度をＶ、及び
前記照明領域と共役な露光領域の前記基板の走査方向の
幅をＬとして、前記演算制御手段は、前記照明光の光量
Ｑを、以下の関係が満たされるように設定することを特
徴とする請求項１〜７の何れか一項記載の投影露光装
置。 Ｑ・Ｌ＝Ｐ・ＶSensitivity wherein said photosensitive material P, and the scanning speed of the substrate relative to the illumination area conjugate with the exposure region V, and the width of the scanning direction of the substrate of the illumination area conjugate with the exposure area as the L The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the arithmetic control unit sets the light quantity Q of the illumination light so that the following relationship is satisfied. Q ・ L = P ・ V 【請求項９】 前記基板の走査速度は最大であることを
特徴とする請求項８記載の投影露光装置。 9. The projection exposure apparatus according to claim 8, wherein the scanning speed of the substrate is maximum. 【請求項１０】 前記演算制御手段は、前記基板の走査
速度が最大で、前記露光領域の幅Ｌの変更なしに、前記
照明光の光量Ｑを設定することを特徴とする請求項８記
載の投影露光装置。 Wherein said operation control means, at a scan speed of the substrate up to, without changing the width L of the exposure region, according to claim 8, wherein setting the light quantity Q of the illumination light Projection exposure device. 【請求項１１】 照明光を発生する光源と、前記照明光
でマスク上の所定形状の照明領域を照明する照明光学系
と、前記照明領域内の前記マスクのパターンの像を感光
材が塗布された基板上に投影する投影光学系とを有し、
前記照明領域に対して前記マスクを所定方向に走査し、
前記照明領域と共役な露光領域に対して前記基板を所定
方向に走査することにより、前記基板を走査露光する投
影露光装置において、 前記照明領域内の前記マスクのパターンを通過した照明
光の光量を計測する計測手段と、 該計測手段の計測結果より前記マスクの熱変形量を予測
する演算手段と、 前記マスクと前記基板との相対的な走査速度を調整する
走査速度調整手段と、 前記演算手段により予測された前記マスクの走査方向の
熱変形量を相殺するように、前記走査速度調整手段を介
して前記マスクと前記基板との相対的な走査速度を調整
する制御手段と、を有することを特徴とする投影露光装
置。 11. A light source that emits illumination light, an illumination optical system that illuminates an illumination area of a predetermined shape on the mask with the illumination light, and a photosensitive material that coats an image of the pattern of the mask in the illumination area. And a projection optical system for projecting onto a substrate,
Scan the mask in a predetermined direction with respect to the illumination area,
In a projection exposure apparatus that scans and exposes the substrate by scanning the substrate in a predetermined direction with respect to an exposure region that is conjugate with the illumination region, the amount of illumination light that has passed through the mask pattern in the illumination region Measuring means for measuring, calculating means for predicting the thermal deformation amount of the mask from the measurement result of the measuring means, scanning speed adjusting means for adjusting the relative scanning speed of the mask and the substrate, and the calculating means Control means for adjusting the relative scanning speed of the mask and the substrate via the scanning speed adjusting means so as to cancel the thermal deformation amount of the mask in the scanning direction predicted by A characteristic projection exposure apparatus. 【請求項１２】 露光ビームに対してマスクと基板とを
移動することにより、前記基板を走査露光する投影露光
装置において、 前記マスクを保持するとともに、前記走査露光のために
前記露光ビームに対して所定の走査方向に移動可能なマ
スクステージと、 前記基板を保持して前記露光ビームに対し移動可能な基
板ステージと、 前記基板を走査露光するときに、前記マスクの熱変形に
応じて前記マスクの走査速度を調整する速度調整手段
と、 を備えたことを特徴とする投影露光装置。 12. By moving the mask and the substrate relative to the exposure beam, in a projection exposure apparatus that scans and exposes the substrate, while holding the mask, relative to the exposure beam for the scanning exposure A mask stage that is movable in a predetermined scanning direction; a substrate stage that holds the substrate and is movable with respect to the exposure beam; and when performing scanning exposure of the substrate, the mask stage of the mask is moved according to thermal deformation of the mask. A projection exposure apparatus comprising: a speed adjusting unit that adjusts a scanning speed. 【請求項１３】 露光ビームに対してマスクと基板とを
移動することにより、前記基板を走査露光する投影露光
装置において、 前記マスクを保持するとともに、前記走査露光のために
前記露光ビームに対して所定の走査方向に移動可能なマ
スクステージと、 前記基板を保持して前記露光ビームに対し移動可能な基
板ステージと、 前記基板を走査露光するときに、前記マスクの熱変形に
応じて前記基板の走査速度を調整する速度調整手段と、 を備えたことを特徴とする投影露光装置。 13. A projection exposure apparatus which scans and exposes the substrate by moving a mask and a substrate with respect to the exposure beam, while holding the mask and performing the scanning exposure with respect to the exposure beam. A mask stage that is movable in a predetermined scanning direction; a substrate stage that holds the substrate and is movable with respect to the exposure beam; and a substrate stage that scans and exposes the substrate according to thermal deformation of the mask. A projection exposure apparatus comprising: a speed adjusting unit that adjusts a scanning speed. 【請求項１４】 前記速度調整手段は、前記走査方向の
前記マスクの熱変形に応じて前記走査速度の調整を行う
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の投影露光装
置。 14. The projection exposure apparatus according to claim 12, wherein the speed adjusting means adjusts the scanning speed according to thermal deformation of the mask in the scanning direction. 【請求項１５】 前記マスクのパターンの像を前記基板
上に投影する投影光学系と、 前記投影光学系の結像特性を調整するための結像特性調
整手段とをさらに備え、 前記結像特性調整手段は、前記走査方向と直交する方向
の前記マスクの熱変形に応じて前記投影光学系の結像特
性を調整することを特徴とする請求項１２、１３、又は
１４記載の投影露光装置。 15. A projection optical system for projecting an image of the pattern of the mask onto the substrate, and an image forming characteristic adjusting means for adjusting an image forming characteristic of the projection optical system, the image forming characteristic 15. The projection exposure apparatus according to claim 12, 13 or 14, wherein the adjusting unit adjusts the image forming characteristic of the projection optical system according to thermal deformation of the mask in a direction orthogonal to the scanning direction. 【請求項１６】 露光ビームに対してマスクと基板とを
移動することにより、前記基板を走査露光する投影露光
装置において、 前記マスクを保持するとともに、前記走査露光のために
前記露光ビームに対して所定の走査方向に移動可能なマ
スクステージと、 前記基板を保持して前記露光ビームに対し移動可能な基
板ステージと、 前記マスクのパターンの像を前記基板上に投影する投影
光学系と、 前記基板の走査露光に際し、前記走査方向と直交する方
向における前記マスクの熱変形に応じて、前記投影光学
系の結像特性を調整する結像特性補正手段と、 を備えたことを特徴とする投影露光装置。 16. A projection exposure apparatus that scans and exposes the substrate by moving a mask and a substrate with respect to the exposure beam, while holding the mask and performing the scanning exposure with respect to the exposure beam. A mask stage movable in a predetermined scanning direction; a substrate stage that holds the substrate and is movable with respect to the exposure beam; a projection optical system that projects an image of the pattern of the mask onto the substrate; In the scanning exposure of, the projection exposure comprising: an imaging characteristic correction unit that adjusts the imaging characteristics of the projection optical system according to thermal deformation of the mask in a direction orthogonal to the scanning direction. apparatus. 【請求項１７】 前記照明光の光量を計測する計測手段
をさらに備え、 該計測手段の計測結果に基づいて、前記マスクの熱変形
の状態を予測することを特徴とする請求項１２〜１６の
何れか一項記載の投影露光装置。 17. A measuring means for measuring the light quantity of the illumination light is further provided, and the state of thermal deformation of the mask is predicted based on the measurement result of the measuring means. The projection exposure apparatus according to claim 1. 【請求項１８】 前記マスクのパターン分布に応じて、
前記前記マスクの熱変形の状態を予測することを特徴と
する請求項１２〜１６の何れか一項記載の投影露光装
置。 18. According to the pattern distribution of the mask,
The projection exposure apparatus according to claim 12, wherein a state of thermal deformation of the mask is predicted. 【請求項１９】 前記マスクの熱変形は非線形な熱変形
であることを特徴とする請求項１２〜１８の何れか一項
記載の投影露光装置。 19. The projection exposure apparatus according to claim 12, wherein the thermal deformation of the mask is a non-linear thermal deformation. 【請求項２０】 請求項１〜１９の何れか一項記載の投
影露光装置を用いて基板を走査露光するリソグラフィ工
程を含むことを特徴とする素子製造方法。 20. A device manufacturing method comprising a lithography step of scanning and exposing a substrate using the projection exposure apparatus according to claim 1. 【請求項２１】 露光ビームに対してマスクと基板とを
移動することにより、前記基板を走査露光する投影露光
方法において、 前記基板を走査露光するときに、前記マスクの熱変形に
応じて前記マスクの走査速度を調整することを特徴とす
る投影露光方法。 21. A projection exposure method for scanning exposure of the substrate by moving the mask and the substrate with respect to an exposure beam, wherein the mask is subjected to thermal deformation when the substrate is subjected to scanning exposure. A projection exposure method comprising adjusting the scanning speed of the. 【請求項２２】 露光ビームに対してマスクと基板とを
移動することにより、前記基板を走査露光する投影露光
方法において、 前記基板を走査露光するときに、前記マスクの熱変形に
応じて前記基板の走査速度を調整することを特徴とする
投影露光方法。 22. A projection exposure method for scanning and exposing the substrate by moving the mask and the substrate with respect to an exposure beam, wherein the substrate is scanned and exposed in response to thermal deformation of the mask. A projection exposure method comprising adjusting the scanning speed of the. 【請求項２３】 前記マスクの走査方向に関する前記マ
スクの熱変形に応じて前記走査速度の調整を行うことを
特徴とする請求項２１又は２２記載の投影露光方法。 23. The projection exposure method according to claim 21, wherein the scanning speed is adjusted according to thermal deformation of the mask in the scanning direction of the mask. 【請求項２４】 前記基板を走査露光するときに、前記
マスクのパターンの像を投影光学系を介して前記基板上
に投影することを特徴とする請求項２１、２２、又は２
３記載の投影露光方法。 24. When scanning and exposing the substrate, an image of the pattern of the mask is projected onto the substrate through a projection optical system.
3. The projection exposure method according to item 3. 【請求項２５】 前記投影光学系の結像特性を、前記マ
スクの走査方向と直交する方向の前記マスクの熱変形に
応じて調整することを特徴とする請求項２４記載の投影
露光方法。 25. The projection exposure method according to claim 24, wherein the imaging characteristic of the projection optical system is adjusted according to the thermal deformation of the mask in a direction orthogonal to the scanning direction of the mask. 【請求項２６】 露光ビームに対してマスクと基板とを
移動することにより、前記基板を走査露光する投影露光
方法において、 前記基板を走査露光するに際し、前記マスクのパターン
の像を前記基板上に投影する投影光学系の結像特性を、
前記マスクの走査方向と直交する方向の前記マスクの熱
変形に応じて調整することを特徴とする投影露光方法。 26. A projection exposure method for scanning and exposing the substrate by moving the mask and the substrate with respect to an exposure beam, wherein an image of a pattern of the mask is formed on the substrate when the substrate is scanned and exposed. The imaging characteristics of the projection optical system for projection are
A projection exposure method, which is adjusted according to thermal deformation of the mask in a direction orthogonal to the scanning direction of the mask. 【請求項２７】 前記投影光学系の露光フィールド内に
光電検出器を移動した状態で前記マスクの走査開始し、 前記マスクの走査開始から走査終了までの間に前記光電
検出器の受光量をサンプリングして、前記マスクの走査
開始から前記走査終了までの間の積算露光量を算出する
ことを特徴とする請求項２４、２５、又は２６記載の投
影露光方法。 27. The scanning of the mask is started while the photoelectric detector is moved within the exposure field of the projection optical system, and the amount of light received by the photoelectric detector is sampled between the scanning start and the scanning end of the mask. 27. The projection exposure method according to claim 24, 25, or 26, wherein an integrated exposure amount from the start of scanning of the mask to the end of scanning is calculated. 【請求項２８】 前記投影光学系の露光フィールド内に
光電検出器を移動した状態で前記マスクの走査を開始
し、 前記マスクの走査開始から走査終了までの間に前記光電
検出器から出力された信号から前記マスクのパターン分
布を確認することを特徴とする請求項２４〜２７の何れ
か一項記載の投影露光方法。 28. The scanning of the mask is started in a state where the photoelectric detector is moved within the exposure field of the projection optical system, and output from the photoelectric detector between the scanning start and the scanning end of the mask. 28. The projection exposure method according to claim 24, wherein the pattern distribution of the mask is confirmed from a signal.
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