JPH08255739A - Aligner - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To set illuminance of illumination light output from an exposure light source within a range not exceeding a specified rate and an accumulated exposure amount on a photosensitive board within a proper range even if it varies with a high frequency during exposure by a scanning exposure method. CONSTITUTION: A light source for exposure is lit with a constant power, a light quantity adjustment rod 23 is installed inside a transmission region 7a of illumination light from the light source and light inside the transmission region 7a is partially screened by the light quantity adjustment rod 23. Illuminance of illumination light is continuously monitored by an integrator sensor and a transmission light quantity is adjusted by controlling the rotation angle of the light quantity adjustment rod 23 so that actual illuminance is aimed illuminance.

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
に使用される露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like in a photolithography process.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、マスクと
してのレチクルのパターンをフォトレジストが塗布され
たウエハ（又はガラスプレート等）の各ショット領域に
転写露光するために使用される露光装置では、一般にウ
エハ上の各ショット領域への露光量をそれぞれ適正範囲
に収めるための照度制御機構が設けられている。斯かる
露光装置における照度制御機構は主に、レチクルの照明
領域内での照度分布のむらを抑制するための照度分布制
御機構と、ウエハ上の各ショット領域への積算露光量を
適正露光量にするための露光量制御機構とに分けられ
る。2. Description of the Related Art An exposure apparatus used for transferring and exposing a pattern of a reticle as a mask onto each shot area of a wafer (or a glass plate etc.) coated with a photoresist when manufacturing a semiconductor device or the like. Generally, an illuminance control mechanism is provided to keep the exposure amount for each shot area on the wafer within an appropriate range. The illuminance control mechanism in such an exposure apparatus mainly has an illuminance distribution control mechanism for suppressing unevenness of the illuminance distribution in the illumination area of the reticle, and an integrated exposure amount for each shot area on the wafer to be an appropriate exposure amount. Exposure dose control mechanism for

【０００３】これに関して、従来の露光装置としては主
に、ステップ・アンド・リピート方式でウエハの各ショ
ット領域を露光位置に位置決めした後、それぞれ静止状
態でレチクルのパターンを投影光学系を介して各ショッ
ト領域に転写する一括露光方式の投影露光装置（ステッ
パー等）が使用されていた。一括露光方式では、先ず照
度分布制御は、照明光学系内に設けたオプティカル・イ
ンテグレータ（フライアイレンズ等）を用いて、多数の
光源像からの光束を重畳することにより行われている。
また、一括露光方式では、各ショット領域に静止状態で
露光が行われるため、各ショット領域への積算露光量
は、露光用の照明光を分岐して得られるモニタ用の光束
を実際の露光時間中に連続的に受光し、そのモニタ用の
光束の光電変換信号を積分して得られる信号に予め実験
的に求められている所定の係数を乗算することにより算
出される。In this regard, the conventional exposure apparatus is mainly arranged such that each shot area of the wafer is positioned at the exposure position by the step-and-repeat method, and then the reticle pattern is set in a stationary state via the projection optical system. A batch exposure type projection exposure apparatus (stepper or the like) for transferring to a shot area has been used. In the collective exposure method, first, the illuminance distribution control is performed by superimposing light fluxes from a large number of light source images using an optical integrator (fly eye lens or the like) provided in the illumination optical system.
Further, in the batch exposure method, since each shot area is exposed in a static state, the integrated exposure amount for each shot area is calculated by dividing the light flux for monitoring obtained by branching the illumination light for exposure into the actual exposure time. It is calculated by multiplying a signal obtained by continuously receiving light inside and integrating the photoelectric conversion signal of the monitoring light flux by a predetermined coefficient which is experimentally obtained in advance.

【０００４】従って、一括露光方式の投影露光装置用の
露光量制御機構は、そのモニタ用の光束を受光する光電
検出器（インテグレータセンサ）と、このインテグレー
タセンサの検出信号を積分する積分手段と、この積分手
段による積分結果と目標値との差分が小さくなるように
照明光の照度、又は露光時間を制御する制御手段とから
容易に構成することができる。Therefore, the exposure amount control mechanism for the projection exposure apparatus of the batch exposure system includes a photoelectric detector (integrator sensor) that receives the light flux for monitoring, and an integrating means that integrates the detection signal of the integrator sensor. It can be easily configured by the control means for controlling the illuminance of the illumination light or the exposure time so that the difference between the integration result by the integration means and the target value becomes small.

【０００５】また、例えば微細な周期的なパターンに対
する解像度、及び焦点深度を向上させるために、照明系
開口絞りを光軸に対して偏心した複数の開口からなる形
状とする変形光源法（例えば特開平４−２２５３５８号
公報参照）、又は照明系開口絞りの形状を輪帯状にする
輪帯照明法等が提案されている。このように照明系開口
絞りの開口の形状が種々に変化した場合でも、そのイン
テグレータセンサの受光面をウエハの表面と実質的に共
役な検出面上に配置することにより、ウエハの表面での
実際の照度が正確にモニタできる。従って、そのインテ
グレータセンサの検出信号を積分して得られる値が所定
の目標値に収束されるように、例えば露光時間を制御す
ることにより、ウエハの各ショット領域での積算露光量
を容易に適正範囲に収めることができる。Further, in order to improve the resolution and the depth of focus for a fine periodic pattern, for example, a modified light source method (for example, a special light source method) in which the aperture stop of the illumination system is formed of a plurality of apertures eccentric with respect to the optical axis. Kaihei 4-225358), or an annular illumination method in which the shape of the illumination system aperture stop is annular. Even when the shape of the aperture of the illumination system aperture stop changes in this way, by arranging the light receiving surface of the integrator sensor on the detection surface that is substantially conjugate with the wafer surface, The illuminance of can be accurately monitored. Therefore, for example, by controlling the exposure time so that the value obtained by integrating the detection signal of the integrator sensor converges to a predetermined target value, the integrated exposure amount in each shot area of the wafer can be easily adjusted to an appropriate value. Can fit in range.

【０００６】これに対して最近、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、より大きな面積のパターンを効率的にウエ
ハ上に露光するための大面積化が求められている。この
ような大面積化を行うためには、特にディストーション
を全面で所定量以下に収めることが必要となる。そこ
で、広い露光面積の全面でディストーションを小さくす
るために、ウエハ上の各ショット領域を走査開始位置に
ステッピングした後、投影光学系に対してレチクル及び
ウエハを同期して走査することにより、レチクル上のパ
ターンをウエハ上の各ショット領域に逐次露光する所謂
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が注目され
ている。このステップ・アンド・スキャン方式の投影露
光装置は、従来の等倍の投影光学系を用いて、レチクル
とウエハとを同期して走査することにより、レチクルの
パターンをウエハの全面に逐次露光する所謂スリットス
キャン方式の投影露光装置（アライナー等）を発展させ
たものである。On the other hand, recently, a single chip pattern such as a semiconductor element tends to be large in size, and in a projection exposure apparatus, a large area for efficiently exposing a pattern of a larger area onto a wafer. Is required. In order to achieve such a large area, it is particularly necessary to keep the distortion within a predetermined amount or less on the entire surface. Therefore, in order to reduce the distortion over the entire wide exposure area, after stepping each shot area on the wafer to the scanning start position, the reticle and the wafer are synchronously scanned with respect to the projection optical system, so that the reticle on the reticle is scanned. An exposure apparatus of a so-called step-and-scan method, which sequentially exposes each pattern on each shot area on the wafer, has been attracting attention. This step-and-scan type projection exposure apparatus uses a conventional projection optical system of the same size to synchronously scan a reticle and a wafer, thereby sequentially exposing the reticle pattern onto the entire surface of the wafer. This is an extension of the slit scan type projection exposure apparatus (aligner, etc.).

【０００７】そのようなスリットスキャン方式又はステ
ップ・アンド・スキャン方式等の走査露光方式の投影露
光装置の照度制御機構の内で、照度分布制御機構として
は一括露光方式の場合と同じくオプティカル・インテグ
レータが使用されている。但し、オプティカル・インテ
グレータとしてフライアイレンズを使用する場合、最終
段のフライアイレンズの各レンズエレメントの入射面が
レチクルのパターン面と共役となる。また、走査露光方
式ではレチクル上の照明領域は細長い矩形状、又は円弧
状の領域（以下、「スリット状の照明領域」という）で
あるため、照明効率を高めるためには、最終段のフライ
アイレンズを構成する各レンズエレメントの断面形状
は、スリット状の照明領域とほぼ相似の細長い矩形であ
ることが望ましい。Among the illuminance control mechanisms of the projection exposure apparatus of the scanning exposure system such as the slit scan system or the step-and-scan system, the illuminance distribution control system is an optical integrator as in the case of the collective exposure system. in use. However, when a fly-eye lens is used as an optical integrator, the incident surface of each lens element of the final stage fly-eye lens is conjugated with the pattern surface of the reticle. Further, in the scanning exposure method, the illumination area on the reticle is an elongated rectangular or arcuate area (hereinafter referred to as “slit-shaped illumination area”). The cross-sectional shape of each lens element forming the lens is preferably an elongated rectangle that is substantially similar to the slit-shaped illumination area.

【０００８】一方、走査露光方式用の露光量制御機構と
して、一括露光方式用の露光量制御機構をそのまま適用
することは困難である。走査露光方式では、ウエハの各
ショット領域をこれらショット領域の長さより短いスリ
ット状の露光フィールドに対して走査するため、各ショ
ット領域内の積算露光量の制御は、そのスリット状の露
光フィールド内の積算露光量をウエハ上の全ての点で一
定にするように実行される。仮に、ウエハ上の各点での
積算露光量が異なると、各ショット領域内で積算露光量
のむらが生じることになり、これは一括露光方式の露光
装置における照明領域内での照度むらと同様の誤差とな
ってしまう。On the other hand, as the exposure amount control mechanism for the scanning exposure system, it is difficult to directly apply the exposure amount control mechanism for the collective exposure system. In the scanning exposure method, since each shot area of the wafer is scanned with respect to a slit-shaped exposure field shorter than the length of these shot areas, the cumulative exposure amount in each shot area is controlled by It is executed so that the integrated exposure amount is constant at all points on the wafer. If the integrated exposure amount at each point on the wafer is different, unevenness of the integrated exposure amount occurs in each shot area, which is similar to the uneven illuminance in the illumination area in the batch exposure type exposure apparatus. There will be an error.

【０００９】また、一括露光方式では積算露光量を制御
するための１つの方法として、例えばシャッターの開閉
により露光時間の制御が行われるが、走査露光方式では
連続して露光が行われるため、ウエハ上の各点での積算
露光量をシャッターの開閉によって制御することはでき
ない。そこで、走査露光方式では、例えばレチクルとウ
エハとをそれぞれ所定の一定速度で走査することで積算
露光量を制御している。このように走査速度を制御する
方法では、積算露光量を時間的に微調整することは困難
である。従って、走査露光方式では更に、各ショット領
域への露光を行っている間、連続して照度が時間的安定
性を保つように照度制御を行う必要がある。これに関し
て、一括露光方式の場合には、そのように照度を一定に
保つ制御方法として、照明光の照度を常時モニタし、そ
の結果を露光用光源の電源にフィードバックして、その
電源から露光用光源に供給する電力を制御する定照度制
御法が知られている。Further, as one method for controlling the integrated exposure amount in the batch exposure method, the exposure time is controlled by opening and closing a shutter, for example, but in the scanning exposure method, the exposure is continuously performed, so that the wafer is exposed. The integrated exposure amount at each point above cannot be controlled by opening and closing the shutter. Therefore, in the scanning exposure method, for example, the reticle and the wafer are each scanned at a predetermined constant speed to control the integrated exposure amount. With such a method of controlling the scanning speed, it is difficult to finely adjust the integrated exposure amount with time. Therefore, in the scanning exposure method, it is further necessary to perform illuminance control so that the illuminance is continuously maintained temporally during the exposure of each shot area. In this regard, in the case of the batch exposure method, as a control method for keeping the illuminance constant, the illuminance of the illumination light is constantly monitored, and the result is fed back to the power source of the exposure light source, and the power source for the exposure is used. A constant illuminance control method for controlling electric power supplied to a light source is known.

【００１０】また、照明光の光量を例えばＮＤフィルタ
や２つの簾状の遮光部材の重ね量を調整する機構（２重
簾方式）等で調整することが提案されている（特開平２
−１３５７２３号公報参照）。また、近年、照明光学系
の開口数（N.A.）を絞る、即ち照明光学系の開口数の投
影光学系の開口数に対する比の値であるコヒーレンスフ
ァクタ（σ値）を小さくすることにより、所定のパター
ンに対する焦点深度を向上させる技術が開発されてい
る。Further, it has been proposed to adjust the amount of illumination light with, for example, an ND filter or a mechanism (double blind type) for adjusting the overlapping amount of two blind-shaped light-shielding members (Japanese Patent Laid-Open No. HEI-2).
-135723 gazette). Further, in recent years, by reducing the numerical aperture (NA) of the illumination optical system, that is, by reducing the coherence factor (σ value), which is the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the projection optical system, Techniques have been developed to improve the depth of focus for patterns.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一括露
光方式で使用されている定照度制御法をそのまま走査露
光方式の露光装置に適用しても、ウエハ上の各点での積
算露光量を適正範囲に収めるのが困難である場合があ
る。即ち、例えば露光用光源として水銀ランプのような
アーク放電を行う放電ランプを使用する場合、電源ノイ
ズ等に起因する照明光の照度変動や、放電ランプ内の気
体の対流の状態等に起因する所謂アーク揺らぎと呼ばれ
る照明光の照度変動が生ずることがある。このような照
度の変動（揺らぎ）は振幅は比較的小さいが、その中で
特に周波数の高い変動があると、放電ランプの駆動電力
を制御する定照度制御方式では追従しきれないという不
都合があった。However, even if the constant illuminance control method used in the batch exposure method is directly applied to the exposure apparatus of the scanning exposure method, the integrated exposure amount at each point on the wafer is within an appropriate range. Can be difficult to fit in. That is, for example, when a discharge lamp that performs arc discharge such as a mercury lamp is used as a light source for exposure, a so-called illuminance fluctuation of illumination light due to power source noise or the like, a so-called convection state of gas in the discharge lamp, or the like is called. Illumination fluctuation of illumination light, which is called arc fluctuation, may occur. The fluctuation (fluctuation) of such illuminance has a relatively small amplitude, but if there is a particularly high frequency fluctuation among them, there is a disadvantage that the constant illuminance control method for controlling the drive power of the discharge lamp cannot completely follow up. It was

【００１２】そのため、走査露光方式で露光を行う場合
に、電源ノイズ等に起因する高い周波数の照度の変動が
発生したショット領域では、部分的に積算露光量が適正
範囲から外れることとなり、これが最終的に製造される
半導体素子等の歩留まりが悪化する１つの要因となって
いた。また、露光用光源として例えばエキシマレーザ光
（ＫｒＦエキシマレーザ、又はＡｒＦエキシマレーザ
等）、又はＹＡＧレーザの高調波等のレーザ光を使用す
る場合でも、何等かの要因で光源の出力が比較的高い周
波数で変動すると、部分的に積算露光量が適正範囲から
外れる恐れがある。そのため、レーザ光源を使用するよ
うな場合でも、照度の揺らぎを抑制する機構が必要であ
る。Therefore, in the case of performing the exposure by the scanning exposure method, in the shot area where the fluctuation of the illuminance of high frequency due to the power source noise or the like occurs, the integrated exposure amount is partially out of the proper range, which is the final value. This has been one of the factors that deteriorate the yield of semiconductor devices and the like that are manufactured. Further, even when, for example, excimer laser light (KrF excimer laser, ArF excimer laser, etc.) or a laser light such as a harmonic of a YAG laser is used as the exposure light source, the output of the light source is relatively high due to some reason. If the frequency fluctuates, the integrated exposure amount may be partially out of the proper range. Therefore, even when a laser light source is used, a mechanism for suppressing fluctuation of illuminance is required.

【００１３】また、照明光の光量をＮＤフィルタ等で調
整する場合には、ＮＤフィルタの切り換えにより不連続
にしか光量可変ができなかった。更に、２重簾方式では
連続で光量可変できるダイナミックレンジが少ないとい
う問題点があった。また、照明光学系の開口数（N.A.）
を絞ると、レチクル及びウエハ上での照明光の照度が低
下してしまうという問題点があった。Further, when the light quantity of the illumination light is adjusted by the ND filter or the like, the light quantity can be varied only discontinuously by switching the ND filter. Further, the double blind method has a problem that the dynamic range in which the amount of light can be continuously changed is small. Also, the numerical aperture (NA) of the illumination optical system
If the aperture is narrowed down, the illuminance of the illumination light on the reticle and the wafer is lowered, which is a problem.

【００１４】本発明は斯かる点に鑑み、露光用の光源か
ら出力される照明光の照度が所定の割合以下の範囲内
で、且つ高い周波数で変動した場合でも、感光性の基板
上での積算露光量を容易に適正範囲内に収めることので
きる走査露光型の露光装置を提供することを目的とす
る。また、本発明は、照明光の照度むら（各ショット領
域内での積算露光量のむら）の発生を極力抑えつつ、感
光性の基板上での積算露光量を広いダイナミックレンジ
で連続的に調整することができる露光装置を提供するこ
とを目的とする。In view of the above point, the present invention provides a method in which the illuminance of the illumination light output from the light source for exposure is on the photosensitive substrate even when the illuminance of the illumination light fluctuates within a predetermined ratio or less and at a high frequency. It is an object of the present invention to provide a scanning exposure type exposure apparatus which can easily keep an integrated exposure amount within an appropriate range. Further, the present invention continuously adjusts the integrated exposure amount on the photosensitive substrate with a wide dynamic range while suppressing the occurrence of unevenness of illumination light intensity (unevenness of integrated exposure amount in each shot area) as much as possible. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that can be used.

【００１５】また、本発明は、照明光学系の開口数（N.
A.）を絞る、即ち照明光学系の開口数の投影光学系の開
口数に対する比の値であるコヒーレンスファクタ（σ
値）を小さくした場合でも、レチクル及びウエハ上での
照明光の照度を低下させない露光装置を提供することを
目的とする。The present invention also provides a numerical aperture (N.
A.) is narrowed down, that is, the coherence factor (σ) which is the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the projection optical system.
It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that does not reduce the illuminance of illumination light on a reticle and a wafer even when the value) is reduced.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
装置は、例えば図１及び図７に示すように、露光用の照
明光を発生する露光用光源（１）と、その照明光により
転写用パターンの形成されたマスク（Ｒ）上の所定の照
明領域を照明する照明光学系（６，８，９，１６，３
４，３８，３９）とを備え、その所定の照明領域に対し
てマスク（Ｒ）を所定方向に走査するのと同期して、そ
の所定方向に対応する方向に感光基板（Ｗ）を走査する
ことにより、感光基板（Ｗ）上にマスク（Ｒ）のパター
ンを逐次露光する走査露光型の露光装置において、その
照明光の露光エネルギーを連続して計測する露光量計測
手段（３１〜３３）と、露光用光源（１）とマスク
（Ｒ）との間に配置され、露光量計測手段（３１〜３
３）により計測される露光エネルギーに応じてその照明
光が通過する領域（７ａ）内の一部の領域での通過光量
を調整する光量微調整手段（２３，２４）と、を有する
ものである。A first exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIGS. 1 and 7, an exposure light source (1) for generating exposure illumination light and an exposure light source Illumination optical system (6,8,9,16,3) for illuminating a predetermined illumination area on the mask (R) on which the transfer pattern is formed.
4, 38, 39), and the photosensitive substrate (W) is scanned in a direction corresponding to the predetermined direction in synchronization with the scanning of the mask (R) in the predetermined direction with respect to the predetermined illumination area. Thus, in the scanning exposure type exposure apparatus that sequentially exposes the pattern of the mask (R) on the photosensitive substrate (W), the exposure amount measuring means (31 to 33) that continuously measures the exposure energy of the illumination light. , Is disposed between the exposure light source (1) and the mask (R), and the exposure amount measuring means (31 to 3).
3) A light quantity fine adjusting means (23, 24) for adjusting the quantity of passing light in a part of the area (7a) through which the illumination light passes according to the exposure energy measured in 3). .

【００１７】本発明の第２の露光装置は、その光量微調
整手段として、その照明光が通過する領域（７ａ）の断
面積の１０％以内の面積を有する遮光体（２３ａ）をそ
の照明光が通過する領域（７ａ）内で回転するか、又は
その領域（７ａ）に出し入れする手段を用いるものであ
る。本発明の第３の露光装置は、露光用の照明光を発生
する露光用光源（１）と、照明光により転写用パターン
の形成されたマスク（Ｒ）を照明する照明光学系（６，
８，９，１６，３４，３８，３９）とを備え、感光基板
（Ｗ）上にマスクのパターンを逐次露光する露光装置に
おいて、第１のオプティカル・インテグレータ（９）
と、第１のオプティカル・インテグレータからの照明光
を入射する第２のオプティカル・インテグレータ（１
４）と、第１のオプティカル・インテグレータから第２
のオプティカル・インテグレータに向かう照明光の光量
を連続的に調整する光量調整部材（１０）とを有するも
のである。The second exposure apparatus of the present invention uses, as the light quantity fine adjustment means, a light shield (23a) having an area within 10% of the sectional area of the region (7a) through which the illumination light passes. Means for rotating within the area (7a) through which the or passes, or for moving in and out of the area (7a). A third exposure apparatus of the present invention includes an exposure light source (1) that generates exposure illumination light, and an illumination optical system (6) that illuminates a mask (R) on which a transfer pattern is formed by the illumination light.
8, 9, 16, 34, 38, 39), and a first optical integrator (9) in an exposure apparatus for sequentially exposing a mask pattern on a photosensitive substrate (W).
And a second optical integrator (1) which illuminates the illumination light from the first optical integrator.
4) and from the first optical integrator to the second
The light amount adjusting member (10) for continuously adjusting the light amount of the illumination light directed to the optical integrator.

【００１８】本発明の第４の露光装置は、露光用の照明
光を発生する露光用光源（１）と、照明光により転写用
パターンの形成されたマスク（Ｒ）を照明する照明光学
系（６，８，９，１６，３４，３８，３９）とを備え、
感光基板（Ｗ）上にマスクのパターンを逐次露光する露
光装置において、第１のオプティカル・インテグレータ
（９）と、第１のオプティカル・インテグレータからの
照明光を入射する第２のオプティカル・インテグレータ
（１４）と、第２のオプティカル・インテグレータの射
出面内の照明光が通過する領域の大きさ（照明系のN.
A.）を可変とする第１の調整機構（１６，１７）と、第
１の調整機構に連動して第２のオプティカル・インテグ
レータの入射面での照明視野の大きさを可変とする第２
の調整機構（１２Ａ，１２Ｂ，１３）とを有するもので
ある。A fourth exposure apparatus of the present invention comprises an exposure light source (1) for generating exposure illumination light, and an illumination optical system (for illuminating a mask (R) on which a transfer pattern is formed by the illumination light ( 6, 8, 9, 16, 34, 38, 39),
In an exposure apparatus for sequentially exposing a pattern of a mask on a photosensitive substrate (W), a first optical integrator (9) and a second optical integrator (14) for irradiating illumination light from the first optical integrator (14). ) And the size of the area through which the illumination light passes in the exit surface of the second optical integrator (N.
A.) which makes variable the first adjusting mechanism (16, 17), and the second which makes the size of the illumination visual field on the entrance surface of the second optical integrator variable in cooperation with the first adjusting mechanism.
Adjustment mechanism (12A, 12B, 13).

【００１９】[0019]

【作用】斯かる本発明の第１の露光装置によれば、感光
基板上の或るショット領域に走査露光方式で露光を行っ
ている際に、露光用光源（１）の電源ノイズ等により照
明光の照度が、所定の割合以下の範囲内で且つ高い周波
数で変動したときには、露光量計測手段（３１〜３３）
の検出信号よりその変動が検出される。そこで、その照
度の変動を抑制するように、光量調整手段（２３，２
４）を介して通過光量を増減することにより、照明光の
照度が高い応答速度で目標値に維持され、積算露光量も
適正範囲内に維持される。According to the first exposure apparatus of the present invention, when a certain shot area on the photosensitive substrate is exposed by the scanning exposure method, it is illuminated by the power source noise of the exposure light source (1) or the like. When the illuminance of light fluctuates within a range of a predetermined ratio or less and at a high frequency, the exposure amount measuring means (31 to 33)
The fluctuation is detected from the detection signal of. Therefore, in order to suppress the fluctuation of the illuminance, the light quantity adjusting means (23, 2)
By increasing / decreasing the passing light amount via 4), the illuminance of the illumination light is maintained at the target value at a high response speed, and the integrated exposure amount is also maintained within the appropriate range.

【００２０】また、本発明の第２の露光装置は、その光
量微調整手段が、その照明光が通過する領域（７ａ）の
断面積の１０％以内の面積を有する遮光体（２３ａ）を
その照明光が通過する領域（７ａ）内で回転するか、又
はその領域（７ａ）に出し入れするものである場合に
は、照明光の照度の１０％程度以内の変動を高い応答周
波数で補正できる。Further, in the second exposure apparatus of the present invention, the light quantity fine adjusting means has the light shield (23a) having an area within 10% of the cross-sectional area of the region (7a) through which the illumination light passes. In the case where the illumination light rotates within the area (7a) through which light passes, or moves in and out of the area (7a), fluctuations within about 10% of the illuminance of the illumination light can be corrected with a high response frequency.

【００２１】また、本発明の第３の露光装置によれば、
第１のオプティカル・インテグレータ（９）と第１のオ
プティカル・インテグレータからの照明光を入射する第
２のオプティカル・インテグレータ（１４）を設け、第
１のオプティカル・インテグレータの射出面又は入射
面、もしくはその共役面に設けられた光量調整部材（１
４）により照明光の一部を遮光して照明光の光量を調整
したので、照明光の照度むら（各ショット領域内での積
算露光量のむら）の発生を極力抑えつつ、感光性の基板
上での積算露光量を広いダイナミックレンジで連続的に
調整することができる。According to the third exposure apparatus of the present invention,
A first optical integrator (9) and a second optical integrator (14) for entering illumination light from the first optical integrator are provided, and the exit surface or the entrance surface of the first optical integrator, or its exit surface. A light quantity adjusting member (1
Since the light amount of the illumination light is adjusted by blocking a part of the illumination light by 4), unevenness of the illuminance of the illumination light (unevenness of integrated exposure amount in each shot area) is suppressed as much as possible, and it is possible to suppress the occurrence of unevenness on the photosensitive substrate. It is possible to continuously adjust the integrated exposure amount in a wide dynamic range.

【００２２】また、本発明の第４の露光装置によれば、
第１のオプティカル・インテグレータ（９）からの照明
光を入射する第２のオプティカル・インテグレータ（１
４）の射出面内の照明光が通過する領域の大きさ（照明
系のN.A.）を可変とする第１の調整機構（１６，１７）
と、第１の調整機構に連動して第２のオプティカル・イ
ンテグレータの入射面での照明視野の大きさを可変とす
る第２の調整機構（１２Ａ，１２Ｂ，１３）とを設けた
ので、照明系のN.A.が小さくなった場合でも、第２のオ
プティカル・インテグレータの入射面での照明視野の大
きさを小さくして第２のオプティカル・インテグレータ
で照明光の照度が高くなるため、マスク及び感光基板上
での照明光の照度がほぼ一定に維持される。According to the fourth exposure apparatus of the present invention,
A second optical integrator (1) which enters the illumination light from the first optical integrator (9)
4) A first adjusting mechanism (16, 17) for varying the size of the area through which the illumination light passes in the exit surface (NA of the illumination system)
And a second adjusting mechanism (12A, 12B, 13) for changing the size of the illumination visual field on the entrance surface of the second optical integrator in association with the first adjusting mechanism, Even when the NA of the system becomes small, the size of the illumination field of view on the entrance surface of the second optical integrator is reduced to increase the illumination intensity of the illumination light at the second optical integrator, so that the mask and the photosensitive substrate The illuminance of the illumination light above is maintained substantially constant.

【００２３】[0023]

【実施例】以下、本発明による露光装置の一実施例につ
き図面を参照して説明する。本実施例は、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用した
ものである。図１は、本実施例の投影露光装置を示し、
この図１において、水銀ランプ１からの照明光は楕円鏡
２によって集光されて、ミラー３により反射される。ミ
ラー３で反射された照明光の通過領域に、シャッター制
御機構５により開閉されるシャッター４が配置され、シ
ャッター４が開状態の場合、その照明光はインプットレ
ンズ６を介してほぼ平行光束に変換された後、光量調整
ロッド２３に達する。光量調整ロッド２３の先端部は矩
形の平板状の遮光板部２３ａとなっており、回転制御機
構２４によりその遮光板部２３ａを回転することによ
り、遮光板部２３ａが照明光の通過領域で回転して、通
過光量が調整できるようになっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this embodiment,
In FIG. 1, the illumination light from the mercury lamp 1 is condensed by the elliptical mirror 2 and reflected by the mirror 3. A shutter 4 that is opened and closed by a shutter control mechanism 5 is arranged in a passage region of the illumination light reflected by the mirror 3, and when the shutter 4 is in an open state, the illumination light is converted into a substantially parallel light flux via an input lens 6. Then, the light amount adjusting rod 23 is reached. The tip portion of the light amount adjusting rod 23 is a rectangular flat light shielding plate portion 23a, and by rotating the light shielding plate portion 23a by the rotation control mechanism 24, the light shielding plate portion 23a rotates in the illumination light passing region. Then, the amount of passing light can be adjusted.

【００２４】図７（ａ）は、その光量調整ロッド２３、
及び回転制御機構２４を照明光学系の光軸ＡＸ１の方向
に見た拡大図であり、この図７（ａ）において、円形の
通過領域７ａ内が水銀ランプ１からの照明光が通過する
領域である。そして、光量調整ロッド２３の先端の遮光
板部２３ａの中心はほぼ光軸ＡＸ１上に位置し、且つそ
の光量調整ロッド２３は光軸ＡＸ１にほぼ垂直になるよ
うに配置されている。従って、回転制御機構２４により
光量調整ロッド２３を回転して、図７（ｂ）に示すよう
に、遮光板部２３ａが水銀ランプ１からの照明光ＩＬの
進行方向に対してほぼ垂直になると最も遮光される光量
が多くなり、図７（ｃ）に示すように遮光板部２３ａが
照明光ＩＬの進行方向に平行になると遮光される光量が
最も少なくなる。FIG. 7A shows the light quantity adjusting rod 23,
7 is an enlarged view of the rotation control mechanism 24 in the direction of the optical axis AX1 of the illumination optical system. In FIG. 7A, the circular passage area 7a is an area through which the illumination light from the mercury lamp 1 passes. is there. The center of the light shielding plate portion 23a at the tip of the light quantity adjusting rod 23 is located substantially on the optical axis AX1, and the light quantity adjusting rod 23 is arranged substantially perpendicular to the optical axis AX1. Therefore, when the light amount adjusting rod 23 is rotated by the rotation control mechanism 24 and the light shielding plate portion 23a becomes substantially perpendicular to the traveling direction of the illumination light IL from the mercury lamp 1, as shown in FIG. 7B. The amount of light to be shielded becomes large, and the amount of light to be shielded becomes the smallest when the light shielding plate portion 23a becomes parallel to the traveling direction of the illumination light IL as shown in FIG. 7C.

【００２５】一例として、本例では図７（ｂ）に示すよ
うに遮光板部２３ａを照明光の進行方向に垂直にしたと
きで、通過領域７ａ内の３％程度の面積が遮光され、図
７（ｃ）に示すように遮光板部２３ａを照明光の進行方
向に平行にしたときで、通過領域７ａ内の１％程度の面
積が遮光されるものとする。従って、遮光板部２３ａは
極めて軽量な部材となり、高い応答速度で回動すること
ができる。初期状態では、遮光板部２３ａは通過領域７
ａ内で２％程度の面積を遮光するように斜めに回転され
た状態、即ち図７（ｂ）と図７（ｃ）とのほぼ中間の状
態にあり、定照度制御モード時には照明光の照度を調整
するように回動制御が行われる。これにより、全体の照
度の±１％程度の範囲内の照度変動を補正できる。As an example, in this example, as shown in FIG. 7B, when the light blocking plate portion 23a is perpendicular to the traveling direction of the illumination light, about 3% of the area in the passage area 7a is blocked and As shown in FIG. 7C, when the light blocking plate portion 23a is parallel to the traveling direction of the illumination light, about 1% of the area in the passage area 7a is shielded. Therefore, the light shielding plate portion 23a becomes an extremely lightweight member and can rotate at a high response speed. In the initial state, the light blocking plate portion 23a has the passing area 7
In the state of being rotated diagonally so as to shield an area of about 2% in a, that is, in a state approximately in the middle between FIG. 7B and FIG. 7C, the illuminance of the illumination light in the constant illuminance control mode The rotation control is performed so as to adjust. As a result, it is possible to correct the illuminance fluctuation within the range of about ± 1% of the total illuminance.

【００２６】図１に戻り、本実施例では、ウエハＷに対
する露光量の制御を行うのは露光量制御系２０であり、
露光量制御系２０が回転制御機構２４の動作を制御する
と共に、シャッター制御機構５の動作をも制御する。更
に、露光量制御系２０は、水銀ランプ１用の電源系２２
を介して、水銀ランプ１に供給される電力を制御する。Returning to FIG. 1, in this embodiment, it is the exposure amount control system 20 that controls the exposure amount for the wafer W.
The exposure amount control system 20 controls the operation of the rotation control mechanism 24 and also controls the operation of the shutter control mechanism 5. Further, the exposure amount control system 20 includes a power supply system 22 for the mercury lamp 1.
The electric power supplied to the mercury lamp 1 is controlled via the.

【００２７】光量調整ロッド２３の周囲を通過した照明
光は、第１リレーレンズ８を経て２段のフライアイレン
ズ群の内の第１フライアイレンズ９に入射する。第１フ
ライアイレンズ９による複数の光源像（第１フライアイ
レンズ９の射出面に形成される複数の光源像）からの照
明光は、第２リレーレンズ１２Ａを介して第２フライア
イレンズ１４に導かれる。本例では、第１フライアイレ
ンズ９の射出面、即ち光源像の形成面の近傍に光量絞り
１０が配置され、光量絞り１０の開口の大きさは光量絞
り駆動機構１１によって任意の大きさに調整できるよう
になっている。光量絞り駆動機構１１の動作も露光量制
御系２０により制御される。本例ではその光量絞り１０
の開口の大きさを調整することにより、第１フライアイ
レンズ９から第２フライアイレンズ１４に向かう照明光
の光量を連続的に調整できる。The illumination light that has passed around the light amount adjusting rod 23 enters the first fly-eye lens 9 of the two-stage fly-eye lens group through the first relay lens 8. Illumination light from a plurality of light source images formed by the first fly-eye lens 9 (a plurality of light source images formed on the exit surface of the first fly-eye lens 9) passes through the second relay lens 12A and the second fly-eye lens 14. Be led to. In this example, the light quantity diaphragm 10 is arranged near the exit surface of the first fly-eye lens 9, that is, the surface on which the light source image is formed, and the size of the aperture of the light quantity diaphragm 10 is set to an arbitrary size by the light quantity diaphragm driving mechanism 11. It can be adjusted. The operation of the light amount diaphragm drive mechanism 11 is also controlled by the exposure amount control system 20. In this example, the light amount diaphragm 10
By adjusting the size of the opening, the amount of illumination light traveling from the first fly-eye lens 9 to the second fly-eye lens 14 can be continuously adjusted.

【００２８】図２（ａ）は、光量絞り１０の一例を示
し、図２（ａ）において、光量絞り１０は虹彩絞りより
構成されている。この場合、例えばその虹彩絞りの周囲
のレバーを動かすことにより、図２（ｂ）に示すよう
に、その虹彩絞りのほぼ円形の開口の大きさが連続的に
調整できるようになっている。このように、光量絞りを
虹彩絞りとしたので、照明光の光量を調整するダイナミ
ックレンジを大きくとることができる（例えば１００％
透過〜数％透過まで）。また、第２フライアイレンズ１
４を構成する複数のレンズエレメントの個々の射出面に
は、第１フライアイレンズ９の射出面上で光量絞り１０
内に形成される複数の光源像が形成される。即ち、第２
フライアイレンズ１４の射出面に形成される光源像の数
＝第２フライアイレンズ１４のレンズエレメントの数×
光量絞り１０内の光源像の数、となり、２つのフライア
イレンズを用いることで、１つのフライアイレンズを用
いる場合と比較して照度均一性が向上する。従って、第
１フライアイレンズ９と第２フライアイレンズ１４を用
いて、光量絞り１０を第１フライアイレンズ９の射出面
に設けることにより、照明光の照度むらを極力抑えつ
つ、照明光の光量（ウエハＷに対する露光量）を広いダ
イナミックレンジで連続的に調整することができる。ま
た、光量絞り１０を第１フライアイレンズ９の入射面も
しくはその共役面に設けるようにしてよい。FIG. 2A shows an example of the light amount diaphragm 10. In FIG. 2A, the light amount diaphragm 10 is composed of an iris diaphragm. In this case, for example, by moving a lever around the iris diaphragm, the size of the substantially circular opening of the iris diaphragm can be continuously adjusted as shown in FIG. In this way, since the iris diaphragm is used as the light quantity diaphragm, a large dynamic range for adjusting the light quantity of the illumination light can be obtained (for example, 100%).
Transmission to several percent transmission). Also, the second fly-eye lens 1
Each of the exit surfaces of the plurality of lens elements forming part 4 has a light quantity diaphragm 10 on the exit surface of the first fly-eye lens 9.
A plurality of light source images formed inside is formed. That is, the second
The number of light source images formed on the exit surface of the fly-eye lens 14 = the number of lens elements of the second fly-eye lens 14 ×
Since the number of light source images in the light amount diaphragm 10 becomes, the use of two fly-eye lenses improves the illuminance uniformity as compared with the case of using one fly-eye lens. Therefore, by providing the light amount diaphragm 10 on the exit surface of the first fly-eye lens 9 using the first fly-eye lens 9 and the second fly-eye lens 14, it is possible to suppress the illuminance unevenness of the illumination light as much as possible and The amount of light (the amount of exposure for the wafer W) can be continuously adjusted in a wide dynamic range. Further, the light amount diaphragm 10 may be provided on the incident surface of the first fly-eye lens 9 or a conjugate surface thereof.

【００２９】さて、前述の如く、近年、照明光学系の開
口数（N.A.）を絞る、即ち照明光学系の開口数の投影光
学系の開口数に対する比の値であるコヒーレンスファク
タ（σ値）を小さくすることにより、所定のパターンに
対する焦点深度を向上させる技術が開発されている。こ
のようにσ値を小さくする（照明光が通過する（第２フ
ライアイレンズ１４の射出面の領域を小さくする））と
きには、レチクルを照明する照明光の照度が減少する。
図１に示すように、本例ではそのような照明光の照度の
減少を防止する手段として、第２フライアイレンズ１４
の入射面での照明領域の大きさを調整する調整機構が設
けられている。As described above, in recent years, the numerical aperture (NA) of the illumination optical system has been narrowed down, that is, the coherence factor (σ value), which is the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the projection optical system. Techniques have been developed to improve the depth of focus for a given pattern by making it smaller. As described above, when the σ value is reduced (the illumination light passes through (the area of the exit surface of the second fly-eye lens 14 is reduced)), the illuminance of the illumination light that illuminates the reticle decreases.
As shown in FIG. 1, in this example, the second fly-eye lens 14 is used as a means for preventing such a decrease in illumination light intensity.
An adjusting mechanism is provided to adjust the size of the illumination area on the incident surface.

【００３０】その調整機構は、第２リレーレンズ１２Ａ
と、この第２リレーレンズ１２Ａより屈折力の大きな別
の第２リレーレンズ１２Ｂと、それら２つの第２リレー
レンズ１２Ａ，１２Ｂを切り換える交換機構１３とから
構成され、本例の投影露光装置全体の動作を統括制御す
る主制御系１９によりその交換機構１３の動作が制御さ
れる。そして、通常のσ値で照明を行うときには、交換
機構１３を介して第１フライアイレンズ９と第２フライ
アイレンズ１４との間に一方の第２リレーレンズ１２Ａ
が配置され、これにより第２フライアイレンズ１４の入
射面のほぼ全面が照明光により照明される。一方、σ値
を小さくして（照明光学系の開口数を絞って）照明を行
うときには、交換機構１３を介して第１フライアイレン
ズ９と第２フライアイレンズ１４との間に他方の第２リ
レーレンズ１２Ｂが配置され、これにより第２フライア
イレンズ１４の入射面の中央部が部分的に照明光で照明
される。従って、σ値を小さくしたときには、第２フラ
イアイレンズ１４の段階での照明光の照度が高くなるた
め、σ値の如何に拘らず、レチクル及びウエハ上での照
明光の照度がほぼ一定に維持される。また、照明光学系
の開口数を絞るための光学部材は光量絞り１０のような
虹彩絞りでもよい。The adjusting mechanism is the second relay lens 12A.
And a second relay lens 12B having a refractive power larger than that of the second relay lens 12A and an exchange mechanism 13 for switching between the two second relay lenses 12A and 12B. The operation of the exchange mechanism 13 is controlled by a main control system 19 which controls the operation in a centralized manner. Then, when performing illumination with a normal σ value, one second relay lens 12A is provided between the first fly-eye lens 9 and the second fly-eye lens 14 via the exchange mechanism 13.
Is arranged, whereby almost the entire incident surface of the second fly-eye lens 14 is illuminated by the illumination light. On the other hand, when the illumination is performed with a small σ value (the numerical aperture of the illumination optical system is narrowed), the second fly-eye lens 9 and the second fly-eye lens 14 are connected to each other via the exchange mechanism 13. The two relay lens 12B is arranged so that the central portion of the incident surface of the second fly-eye lens 14 is partially illuminated with the illumination light. Therefore, when the σ value is reduced, the illuminance of the illumination light at the stage of the second fly-eye lens 14 increases, so that the illuminance of the illumination light on the reticle and the wafer is substantially constant regardless of the σ value. Maintained. Further, the optical member for reducing the numerical aperture of the illumination optical system may be an iris diaphragm such as the light quantity diaphragm 10.

【００３１】なお、本例の調整機構は、切り換え方式で
あるが、その調整機構を第１フライアイレンズ９と第２
フライアイレンズ１４との間に配置されるズームレンズ
系と、このズームレンズ系の変倍を行う変倍機構とから
構成してもよい。このようにズームレンズ系を使用する
ことにより、第２フライアイレンズ１４の入射面での照
明視野の大きさを連続的に変化させることができる。従
って、σ値を連続的に変化させたような場合でも、常に
レチクル及びウエハ上での照度を高く維持できる利点が
ある。Although the adjusting mechanism of this embodiment is of a switching type, the adjusting mechanism is the same as that of the first fly-eye lens 9 and the second fly-eye lens 9.
The zoom lens system may be arranged between the fly-eye lens 14 and the zoom lens system, and a zooming mechanism for zooming the zoom lens system. By using the zoom lens system as described above, the size of the illumination visual field on the incident surface of the second fly-eye lens 14 can be continuously changed. Therefore, even when the σ value is continuously changed, there is an advantage that the illuminance on the reticle and the wafer can always be kept high.

【００３２】次に、本例の第２フライアイレンズ１４
は、それぞれモザイク状にレンズエレメントが密着して
配置された片面が平面状の２個のレンズ束１４ａ及び１
４ｂを、それぞれの平面部が対向するように近接して配
置したものである。そこで、以下では第２フライアイレ
ンズ１４を「モザイク型フライアイレンズ１４」と呼
ぶ。Next, the second fly-eye lens 14 of this example
Are two lens bundles 14a and 1a each having a flat surface on one side in which the lens elements are closely arranged in a mosaic shape.
4b are arranged close to each other so that their flat portions face each other. Therefore, the second fly-eye lens 14 is hereinafter referred to as a "mosaic type fly-eye lens 14".

【００３３】図３（ａ）は本例のモザイク型フライアイ
レンズ１４の側面図であり、この図３（ａ）において、
照明光学系の光軸ＡＸ１に沿ってそれぞれの平面部ＦＢ
及びＦＣが間隔δで対向するように配置された２個のレ
ンズ束１４ａ及び１４ｂよりモザイク型フライアイレン
ズ１４が構成されている。この場合、光源側の第１のレ
ンズ束１４ａを構成する各レンズエレメントはそれぞれ
入射面ＦＡ側で屈折力を有し、レチクル側の第２のレン
ズ束１４ｂを構成する各レンズエレメントはそれぞれ射
出面ＦＤ側で屈折力を有する。FIG. 3 (a) is a side view of the mosaic type fly's eye lens 14 of this example. In FIG. 3 (a),
Each flat surface portion FB along the optical axis AX1 of the illumination optical system
A mosaic fly-eye lens 14 is composed of two lens bundles 14a and 14b arranged so that FC and FC face each other at a distance δ. In this case, each lens element forming the first lens bundle 14a on the light source side has a refracting power on the incident surface FA side, and each lens element forming the second lens bundle 14b on the reticle side emits surface respectively. It has a refractive power on the FD side.

【００３４】更に、第１のレンズ束１４ａに光源側から
入射する平行光束は、第２のレンズ束１４ｂの射出面Ｆ
Ｄ上に集光され、逆に第２のレンズ束１４ｂにレチクル
側から入射する平行光束は、第１のレンズ束１４ａの入
射面ＦＡ上に集光されるように、各レンズエレメントの
屈折力が定められている。即ち、第２のレンズ束１４ｂ
の射出面ＦＤは、モザイク型フライアイレンズ１４の焦
点面となっており、その射出面ＦＤに多数の光源像が形
成される。従って、レンズ束１４ａ及び１４ｂは、２つ
が組み合わされて初めて１個のフライアイレンズとして
作用する。なお、図３（ａ）〜（ｃ）に示すモザイク型
フライアイレンズ１４の２つのレンズ束１４ａ，１４ｂ
を構成するレンズエレメントの個数は一例であり、実際
には必要とされる照度分布の均一性の要求精度に応じて
そのレンズエレメントの個数が決定される。Further, the parallel light flux which is incident on the first lens bundle 14a from the light source side is the exit surface F of the second lens bundle 14b.
The refractive power of each lens element is such that the parallel light flux that is condensed on D and that is incident on the second lens bundle 14b from the reticle side is condensed on the incident surface FA of the first lens bundle 14a. Has been defined. That is, the second lens bundle 14b
The exit surface FD is the focal plane of the mosaic fly-eye lens 14, and a large number of light source images are formed on the exit surface FD. Therefore, the lens bundles 14a and 14b act as one fly-eye lens only when the two are combined. The two lens bundles 14a and 14b of the mosaic fly-eye lens 14 shown in FIGS.
The number of lens elements constituting the above is an example, and the number of lens elements is determined according to the required accuracy of the uniformity of the illuminance distribution that is actually required.

【００３５】図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡＡ線に沿っ
て第１のレンズ束１４ａを示す正面図、図３（ｃ）は図
３（ａ）のＣＣ線に沿って第２のレンズ束１４ｂを示す
正面図であり、図３（ａ）及び図３（ｃ）において、本
例の投影露光装置の走査露光時のレチクルの走査方向に
対応する方向をＸ１方向として、その走査方向に垂直な
非走査方向に対応する方向をＹ１方向としている。FIG. 3B is a front view showing the first lens bundle 14a taken along line AA of FIG. 3A, and FIG. 3C is taken along line CC of FIG. 3A. FIG. 4 is a front view showing the second lens bundle 14b, and in FIGS. 3A and 3C, the direction corresponding to the scanning direction of the reticle during scanning exposure of the projection exposure apparatus of this example is defined as X1 direction, and The direction corresponding to the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction is the Y1 direction.

【００３６】この場合、図３（ｂ）に示すように、第１
のレンズ束１４ａは、Ｘ１方向の幅ｄｘでＹ１方向の幅
ｄｙ（ｄｙ＞ｄｘ）の細長い矩形の断面形状を有するレ
ンズエレメント６１を、それぞれＹ１方向に密着して配
列することにより、第１行６２Ａ、第２行６２Ｂ、第３
行６２Ｃ、…の各行のレンズ群を構成し、且つ奇数番目
の第１行６２Ａ、第３行６２Ｃ、…のレンズ群と、偶数
番目の第２行６２Ｂ、第４行６２Ｄ、…のレンズ群とを
Ｙ１方向にレンズエレメントの幅ｄｙの１／２だけずら
して構成されている。In this case, as shown in FIG. 3B, the first
The lens bundle 14a of No. 1 has the first row by arranging the lens elements 61 each having a slender rectangular cross-sectional shape with a width dx in the X1 direction and a width dy (dy> dx) in the Y1 direction in close contact with each other in the Y1 direction. 62A, 2nd row 62B, 3rd
A lens group of each row of the rows 62C, ... And an odd-numbered lens group of the first row 62A, the third row 62C, ... And an even-numbered second row 62B, the fourth row 62D ,. And are shifted in the Y1 direction by 1/2 of the width dy of the lens element.

【００３７】本例では図３（ａ）において、モザイク型
フライアイレンズ１４の入射面、即ち第１のレンズ束１
４ａの入射面ＦＡがレチクルのパターン面と共役であ
り、その第１のレンズ束１４ａを構成するレンズエレメ
ント６１の断面形状が、レチクル上のスリット状の照明
領域と相似であるときに最も照明効率が高くなる。そこ
で、レンズエレメント６１の断面形状のＸ１方向の幅ｄ
ｘと、Ｙ１方向の幅ｄｙとの比の値は、レチクル上のス
リット状の照明領域の走査方向の幅と、非走査方向の幅
との比の値にほぼ等しく設定されている。そのため、レ
ンズエレメント６１の断面は、非走査方向に対応するＹ
１方向に細長い矩形となっている。一例として、ｄｘ：
ｄｙ＝１：３程度に設定される。In this example, in FIG. 3A, the entrance surface of the mosaic fly-eye lens 14, that is, the first lens bundle 1
When the incident surface FA of 4a is conjugate with the pattern surface of the reticle, and the cross-sectional shape of the lens element 61 forming the first lens bundle 14a is similar to the slit-shaped illumination area on the reticle, the illumination efficiency is the highest. Becomes higher. Therefore, the width d in the X1 direction of the cross-sectional shape of the lens element 61
The value of the ratio of x to the width dy in the Y1 direction is set to be substantially equal to the value of the ratio of the width in the scanning direction of the slit-shaped illumination area on the reticle to the width in the non-scanning direction. Therefore, the cross section of the lens element 61 is Y corresponding to the non-scanning direction.
It is a rectangle elongated in one direction. As an example, dx:
dy is set to about 1: 3.

【００３８】また、図３（ｃ）に示すように、第２のレ
ンズ束１４ｂは、Ｘ１方向の幅ｅｘ（＝２・ｄｘ）でＹ
１方向の幅ｅｙ（＝ｄｙ／２）のほぼ正方形に近い断面
形状を有するレンズエレメント６５を、それぞれＸ１方
向に密着して配列することにより、第１列６６Ａ、第２
列６６Ｂ、第３列６６Ｃ、…の各列のレンズ群を構成
し、且つ奇数番目の第１列６６Ａ、第３列６６Ｃ、…の
レンズ群と、偶数番目の第２列６６Ｂ、第４列６６Ｄ、
…のレンズ群とをＸ１方向にレンズエレメントの幅ｅｘ
の１／２だけずらして構成されている。因みに、第１の
レンズ束１４ａのレンズエレメント６１の断面形状につ
いて、ｄｘ：ｄｙ＝１：３程度である場合、第２のレン
ズ束１４ｂのレンズエレメント６５の断面形状につい
て、ｅｘ：ｅｙ＝２：１．５＝４：３程度となり、レン
ズエレメント６５の断面形状はほぼ正方形状となる。As shown in FIG. 3C, the second lens bundle 14b has a width ex (= 2 · dx) in the X1 direction and a Y value.
By arranging the lens elements 65 having a substantially square cross section with a width ey (= dy / 2) in one direction in close contact with each other in the X1 direction, the first row 66A and the second row
A lens group of each row of the row 66B, the third row 66C, ... And an odd-numbered first row 66A, a third row 66C, ... and an even-numbered second row 66B, the fourth row 66D,
The lens group of ... is the width ex of the lens element in the X1 direction.
It is configured to be shifted by 1/2. Incidentally, when the cross-sectional shape of the lens element 61 of the first lens bundle 14a is about dx: dy = 1: 3, the cross-sectional shape of the lens element 65 of the second lens bundle 14b is ex: ey = 2: Since 1.5 = 4: 3, the lens element 65 has a substantially square cross section.

【００３９】このような配置において、更に第１のレン
ズ束１４ａの或るレンズエレメントの中心と第２のレン
ズ束１４ｂの或るレンズエレメントの中心とをＸ１方
向、及びＹ１方向に関して合わせておく。これにより、
第１のレンズ束１４ａを構成する全てのレンズエレメン
ト６１の中心６３と、第２のレンズ束１４ｂを構成する
全てのレンズエレメント６５の中心６７とが、Ｘ１方向
及びＹ１方向に関して同じ位置に配列されている。In such an arrangement, the center of a certain lens element of the first lens bundle 14a and the center of a certain lens element of the second lens bundle 14b are further aligned in the X1 direction and the Y1 direction. This allows
The centers 63 of all the lens elements 61 forming the first lens bundle 14a and the centers 67 of all the lens elements 65 forming the second lens bundle 14b are arranged at the same position in the X1 direction and the Y1 direction. ing.

【００４０】このようにモザイク型フライアイレンズ１
４を２つのレンズ束１４ａ，１４ｂに分けた場合の作用
効果につき説明すると、本例のモザイク型フライアイレ
ンズ１４は、２段目のフライアイレンズであり、この２
段目のフライアイレンズの射出面に形成される個々の光
源像は、図１の１段目のフライアイレンズ９の射出面上
で光量絞り１０の開口内に形成される多数の光源像の像
である。即ち、モザイク型フライアイレンズ１４の射出
面に形成される個々の光源像は、多数の微小な光源像を
例えば円形の領域内に一様に分布させたものとなる。Thus, the mosaic type fly-eye lens 1
The effect of dividing 4 into two lens bundles 14a and 14b will be described. The mosaic type fly-eye lens 14 of this example is the second-stage fly-eye lens.
The individual light source images formed on the exit surface of the fly-eye lens in the first stage are the same as the light source images formed in the aperture of the light quantity diaphragm 10 on the exit face of the fly-eye lens 9 in the first stage. It is a statue. That is, each light source image formed on the exit surface of the mosaic fly-eye lens 14 is a large number of minute light source images uniformly distributed in, for example, a circular area.

【００４１】従って、このモザイク型フライアイレンズ
１４の射出面に形成される光源像を、図３（ｂ）に示す
ように第１のレンズ束１４ａの端面に射影して得られる
光源像は、各レンズエレメント６１の中心６３を中心と
する円形の領域６４内に微小な光源像を分布させたもの
となる。その円形の領域６４は、図２に示す光量絞り１
０の開口の形状と相似である。ところが、本例の第１の
レンズ束１４ａの各レンズエレメント６１の断面形状は
細長い矩形であるため、特にその光量絞り１０の開口を
大きく設定すると、その円形の領域６３が各レンズエレ
メント６１の端面からはみ出してしまう。従って、モザ
イク型フライアイレンズ１４の代わりに、そのレンズエ
レメント６１と同じ断面形状のレンズエレメントを束ね
たフライアイレンズを使用すると、射出面で光源像のケ
ラレが生じて照明効率が低下してしまう。Therefore, the light source image formed by projecting the light source image formed on the exit surface of the mosaic type fly-eye lens 14 onto the end surface of the first lens bundle 14a as shown in FIG. A minute light source image is distributed in a circular area 64 centered on the center 63 of each lens element 61. The circular area 64 is the light amount diaphragm 1 shown in FIG.
It is similar to the shape of the 0 opening. However, since the cross-sectional shape of each lens element 61 of the first lens bundle 14a of this example is an elongated rectangular shape, when the aperture of the light quantity diaphragm 10 is set to be large, the circular area 63 forms an end surface of each lens element 61. It will stick out. Therefore, when a fly-eye lens in which lens elements having the same cross-sectional shape as the lens element 61 are bundled is used instead of the mosaic type fly-eye lens 14, vignetting of the light source image occurs on the exit surface and the illumination efficiency decreases. .

【００４２】これに対して、本例では第１のレンズ束１
４ａの直後に、図３（ｃ）に示すように、それぞれほぼ
正方形の断面形状を有するレンズエレメント６５からな
る第２のレンズ束１４ｂが配置され、各レンズエレメン
ト６５の中心６７を中心とする円形の領域６４内に分布
するような光源像が形成される。この場合、レンズエレ
メント６５の断面形状は正方形に近いため、図２の光量
絞り１０の開口を大きく設定したときでも、その円形の
領域６４はほぼそのレンズエレメント６５の断面内に収
まっている。従って、モザイク型フライアイレンズ１４
の射出面に形成される多数の光源像のケラレが少なくな
り、照明効率が改善されている。そして、モザイク型フ
ライアイレンズ１４の射出面に形成される多数の光源像
からの照明光で重畳的に照明を行うことにより、レチク
ル及びウエハ上での照度分布の均一性は極めて高くなっ
ている。On the other hand, in this example, the first lens bundle 1
Immediately after 4a, as shown in FIG. 3C, a second lens bundle 14b composed of lens elements 65 each having a substantially square cross-sectional shape is arranged, and a circle having a center 67 of each lens element 65 as a center. The light source image is formed so as to be distributed in the area 64 of the. In this case, since the cross-sectional shape of the lens element 65 is close to a square, even when the aperture of the light quantity diaphragm 10 in FIG. 2 is set large, the circular region 64 is substantially within the cross section of the lens element 65. Therefore, the mosaic fly-eye lens 14
Vignetting of a large number of light source images formed on the exit surface of is reduced, and the illumination efficiency is improved. The illumination light from a large number of light source images formed on the exit surface of the mosaic fly-eye lens 14 illuminates the illumination light in a superimposed manner, resulting in extremely high uniformity of the illuminance distribution on the reticle and the wafer. .

【００４３】また、図１において、モザイク型フライア
イレンズ１４のレチクル側の第２のレンズ束１４ｂに
は、このレンズ束１４ｂを光軸ＡＸ１に垂直な方向にシ
フトさせると共に、このレンズ束１４ｂのアオリ角（傾
斜角）を所定範囲内で調整する調整機構１５が取り付け
られている。本例では、調整機構１５を介してレンズ束
１４ｂのシフト量、及びアオリ角を調整することによ
り、照明光学系におけるテレセントリック性のずれ量の
補正を行う。例えば、水銀ランプ１の交換時、又は照明
条件の切り換え時（通常照明と変形光源との切り換え
等）に、主制御系１９が調整機構１５の動作を制御する
ことにより、自動的にそのテレセントリック性の補正が
行われるようになっている。Further, in FIG. 1, the second lens bundle 14b on the reticle side of the mosaic fly-eye lens 14 is shifted in the direction perpendicular to the optical axis AX1 and the lens bundle 14b is An adjusting mechanism 15 for adjusting the tilt angle (inclination angle) within a predetermined range is attached. In this example, the shift amount of the lens bundle 14b and the tilt angle are adjusted via the adjusting mechanism 15 to correct the shift amount of the telecentricity in the illumination optical system. For example, the main control system 19 controls the operation of the adjusting mechanism 15 when the mercury lamp 1 is replaced or when the illumination conditions are switched (switching between the normal illumination and the modified light source, etc.), so that the telecentricity is automatically achieved. Will be corrected.

【００４４】さて、図１において、モザイク型フライア
イレンズ１４の射出面の近傍に複数種類の照明系開口絞
りが配置された照明系開口絞り板１６が設置されてい
る。図４は、その照明系開口絞り板１６を示し、この図
４において、照明系開口絞り板１６上にはほぼ等角度間
隔で、通常の円形開口よりなる開口絞り１８Ａ、小さな
円形開口よりなりコヒーレンスファクタであるσ値を小
さくするための開口絞り１８Ｂ、輪帯照明用の輪帯状の
開口絞り１８Ｃ、及び変形光源法用に複数の開口を偏心
させて配置してなる変形開口絞り１８Ｄが配置されてい
る。その照明系開口絞り板１６を回転させることによ
り、４個の開口絞りの内の所望の開口絞りを選択でき
る。In FIG. 1, an illumination system aperture stop plate 16 in which a plurality of types of illumination system aperture stops are arranged is installed near the exit surface of the mosaic fly-eye lens 14. FIG. 4 shows the aperture stop plate 16 of the illumination system. In FIG. 4, the aperture stop 18A of a normal circular aperture and the coherence aperture of a small circular aperture are formed on the illumination system aperture stop plate 16 at substantially equal angular intervals. An aperture stop 18B for reducing the σ value that is a factor, a ring-shaped aperture stop 18C for annular illumination, and a modified aperture stop 18D in which a plurality of apertures are eccentrically arranged for the modified light source method are arranged. ing. By rotating the illumination system aperture stop plate 16, a desired aperture stop can be selected from the four aperture stops.

【００４５】図１に戻り、主制御系１９が、駆動モータ
よりなる照明系用絞り駆動機構１７を介して、照明系開
口絞り板１６の回転角を制御する。モザイク型フライア
イレンズ１４から射出された後、照明系開口絞り板１６
中から選択された開口絞りを通過した照明光ＩＬは、透
過率が９８％程度のビームスプリッター３１に入射す
る。そして、ビームスプリッター３１を透過した照明光
が、第１リレーレンズ３４を経て２枚の可動ブレード３
５Ａ及び３５Ｂを有する可動ブラインド（可変視野絞
り）に至る。以下、その可動ブラインドを「可動ブライ
ンド３５Ａ，３５Ｂ」と呼ぶ。可動ブラインド３５Ａ，
３５Ｂの配置面は、モザイク型フライアイレンズ１４の
射出面のフーリエ変換面となっている。即ち、可動ブラ
インド３５Ａ，３５Ｂの配置面は、後述のレチクルＲの
パターン形成面と共役であり、可動ブラインド３５Ａ，
３５Ｂの近傍に、開口形状が固定された固定ブラインド
３７が配置されている。Returning to FIG. 1, the main control system 19 controls the rotation angle of the illumination system aperture diaphragm plate 16 via the illumination system diaphragm drive mechanism 17 composed of a drive motor. After being emitted from the mosaic fly-eye lens 14, the illumination system aperture stop plate 16
The illumination light IL that has passed through the aperture stop selected from the inside enters the beam splitter 31 having a transmittance of about 98%. Then, the illumination light transmitted through the beam splitter 31 passes through the first relay lens 34 and the two movable blades 3
Reach a movable blind (variable field stop) with 5A and 35B. Hereinafter, the movable blind will be referred to as “movable blinds 35A and 35B”. Movable blind 35A,
The arrangement surface of 35B is the Fourier transform surface of the exit surface of the mosaic fly-eye lens 14. That is, the arrangement surface of the movable blinds 35A and 35B is conjugate with the pattern formation surface of the reticle R described later,
A fixed blind 37 having a fixed opening shape is arranged near 35B.

【００４６】固定ブラインド３７は、例えば４個のナイ
フエッジにより矩形の開口を囲んだ機械的な視野絞りで
あり、その矩形の開口によりレチクルＲ上でのスリット
状の照明領域の形状が規定される。即ち、可動ブライン
ド３５Ａ，３５Ｂ、及び固定ブラインド３７により制限
された照明光ＩＬが、第２リレーレンズ３８、コンデン
サーレンズ３９、及びミラー４０を介してレチクルＲ上
のスリット状の照明領域４１を均一な照度分布で照明す
る。The fixed blind 37 is a mechanical field stop that surrounds a rectangular opening with, for example, four knife edges, and the rectangular opening defines the shape of a slit-shaped illumination area on the reticle R. . That is, the illumination light IL limited by the movable blinds 35A and 35B and the fixed blind 37 is evenly distributed over the slit-shaped illumination area 41 on the reticle R via the second relay lens 38, the condenser lens 39, and the mirror 40. Illuminate with illuminance distribution.

【００４７】この場合、固定ブラインド３７の配置面
は、レチクルＲのパターン形成面の共役面から僅かにデ
フォーカスされているため、スリット状の照明領域４１
の輪郭部の照度分布が所定の勾配をもって変化する。ま
た、可動ブラインド３５Ａ，３５Ｂは、走査露光の開始
時及び終了時にスリット状の照明領域がレチクルＲ上の
露光すべきでない領域にかかるのを防止する役割を果た
す。そのため、可動ブレード３５Ａ及び３５Ｂは、それ
ぞれスライド機構３６Ａ及び３６Ｂにより開閉できるよ
うに支持されている。スライド機構３６Ａ及び３６Ｂが
可動ブラインド駆動機構を構成し、可動ブラインド駆動
機構の動作はステージ制御系４６により制御される。In this case, the arrangement surface of the fixed blind 37 is slightly defocused from the conjugate surface of the pattern forming surface of the reticle R, so that the slit-shaped illumination area 41 is formed.
The illuminance distribution in the contour part of changes with a predetermined gradient. Further, the movable blinds 35A and 35B play a role of preventing the slit-shaped illumination region from covering the region of the reticle R which should not be exposed at the start and end of the scanning exposure. Therefore, the movable blades 35A and 35B are supported so as to be opened and closed by the slide mechanisms 36A and 36B, respectively. The slide mechanisms 36A and 36B form a movable blind drive mechanism, and the operation of the movable blind drive mechanism is controlled by the stage control system 46.

【００４８】レチクルＲ上の照明領域４１内のパターン
の像が、投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは例え
ば１／４、又は１／５等）でウエハＷ上のスリット状の
露光フィールド４７に投影される。ここで、投影光学系
ＰＬの光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で
走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向に平行
にＸ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内でＸ軸に垂直な方向
（非走査方向）にＹ軸を取る。本例では、レチクルＲ
は、Ｘ方向に摺動自在な走査ステージ４２を介してレチ
クルベース４３上に保持され、ウエハＷは、ウエハＷを
Ｘ方向に走査すると共にＹ方向に位置決めするウエハス
テージ４８上に保持されている。ウエハステージ４８に
は、ウエハＷをＺ方向に位置決めするＺステージ等も組
み込まれている。The image of the pattern in the illumination area 41 on the reticle R is slit-shaped exposed on the wafer W through the projection optical system PL at a projection magnification β (β is, for example, 1/4 or 1/5). It is projected on the field 47. Here, the Z axis is taken parallel to the optical axis of the projection optical system PL, the X axis is taken parallel to the scanning direction of the reticle R and the wafer W at the time of scanning exposure in the plane perpendicular to the Z axis, and the axis perpendicular to the Z axis. The Y axis is taken in a direction (non-scanning direction) perpendicular to the X axis in the plane. In this example, Reticle R
Are held on the reticle base 43 via the scanning stage 42 which is slidable in the X direction, and the wafer W is held on the wafer stage 48 which scans the wafer W in the X direction and positions it in the Y direction. . The wafer stage 48 also incorporates a Z stage or the like for positioning the wafer W in the Z direction.

【００４９】走査ステージ４２及びウエハステージ４８
よりステージ駆動機構が構成され、このステージ駆動機
構の動作がステージ制御系４６により制御されている。
走査露光時にはステージ制御系４６は、走査ステージ４
２を介して照明領域４１に対して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方
向）に所定速度Ｖ_R でレチクルＲを走査するのと同期し
て、ウエハステージ４８を介してウエハＷ上の所定のシ
ョット領域を露光フィールド４７に対して−Ｘ方向（又
は＋Ｘ方向）に速度Ｖ_W(＝β・Ｖ_R)で走査する。これに
より、そのショット領域上にレチクルＲのパターンが逐
次転写露光される。また、ステージ制御系４６は、走査
露光中にスライド機構３６Ａ及び３６Ｂを介して、可動
ブラインド３５Ａ，３５Ｂの位置を制御する。この場合
の制御方法につき図６を参照して説明する。Scan stage 42 and wafer stage 48
A stage drive mechanism is constituted by the stage drive mechanism, and the operation of the stage drive mechanism is controlled by the stage control system 46.
During scanning exposure, the stage control system 46 controls the scanning stage 4
2 in synchronism with scanning the reticle R at a predetermined speed V _R with respect to the illumination region 41 + X direction (or -X direction) via the predetermined shot area on the wafer W via the wafer stage 48 The exposure field 47 is scanned in the −X direction (or + X direction) at the speed V _W (= β · V _R ). As a result, the pattern of the reticle R is successively transferred and exposed onto the shot area. Further, the stage control system 46 controls the positions of the movable blinds 35A and 35B via the slide mechanisms 36A and 36B during scanning exposure. A control method in this case will be described with reference to FIG.

【００５０】先ず、走査露光の開始直後には、図６
（ａ）に示すように、レチクルＲのパターン領域８７を
囲む遮光帯８８に対して、図１の固定ブラインド３７の
開口部の像３７Ｒが外側に出ている。そこで、不要な部
分への露光を避けるため、図１の可動ブレード３５Ｂの
位置を移動させて、可動ブラインド３５Ａ，３５Ｂの像
３５Ｒの一方のエッジ部３５Ｒａを遮光帯８８内に入れ
ておく。その後、図６（ｂ）に示すように、固定ブライ
ンド３７の像３７Ｒが走査方向にパターン領域８７内に
収まっているときには、可動ブラインド３５Ａ，３５Ｂ
の像３５Ｒをその像３７Ｒを囲むように設定する。そし
て、走査露光の終了時に、図６（ｃ）に示すように、遮
光帯８８に対して、固定ブラインド３７の像３７Ｒが外
側に出るときには、図１の可動ブレード３５Ａの位置を
移動させて、可動ブラインド３５Ａ，３５Ｂの像３５Ｒ
の他方のエッジ部３５Ｒｂを遮光帯８８内に入れてお
く。このような動作により、レチクルＲ上のスリット状
の照明領域４１が遮光帯８８の外側に出ることが防止さ
れ、ウエハＷ上への不要なパターンの露光が防止され
る。First, immediately after the start of scanning exposure, as shown in FIG.
As shown in (a), the image 37R of the opening portion of the fixed blind 37 of FIG. 1 is exposed to the outside with respect to the light-shielding band 88 surrounding the pattern region 87 of the reticle R. Therefore, in order to avoid exposure to an unnecessary portion, the position of the movable blade 35B in FIG. 1 is moved so that one edge portion 35Ra of the image 35R of the movable blinds 35A and 35B is put in the light shielding band 88. After that, as shown in FIG. 6B, when the image 37R of the fixed blind 37 is within the pattern area 87 in the scanning direction, the movable blinds 35A and 35B.
Image 35R is set so as to surround the image 37R. Then, at the end of the scanning exposure, as shown in FIG. 6C, when the image 37R of the fixed blind 37 appears outside the light-shielding band 88, the position of the movable blade 35A in FIG. 1 is moved, Image 35R of movable blinds 35A and 35B
The other edge portion 35Rb of the above is put in the light-shielding band 88. By such an operation, the slit-shaped illumination region 41 on the reticle R is prevented from coming out of the light-shielding band 88, and the exposure of an unnecessary pattern on the wafer W is prevented.

【００５１】また、図１において、ウエハステージ４８
上のウエハＷの近傍に、ウエハＷの露光面と同じ高さの
受光面を有する光電検出器よりなる照度むらセンサ４９
が設置され、照度むらセンサ４９から出力される検出信
号が主制御系１９に供給されている。更に、ウエハステ
ージ４８上にレチクルアライメント等を行う際に使用さ
れる基準マーク板５０が設けられ、この基準マーク板５
０上に開口パターンよりなる基準マーク５０ａが形成さ
れ、レチクルＲ上にも対応するようにアライメントマー
クが形成されている。例えばレチクルＲを交換したとき
には、基準マーク板５０を投影光学系ＰＬの有効露光フ
ィールド内に移動させ、基準マーク板５０の基準マーク
５０ａを底面側から光源５１により照明光ＩＬと同じ波
長帯の照明光により照明する。この照明光のもとで、レ
チクルＲの上方のミラー４５を介してレチクルアライメ
ント顕微鏡４４により、基準マーク５０ａ及びレチクル
Ｒ上のアライメントマークの像を観察する。そして、こ
の観察結果に基づいて基準マーク板５０に対するレチク
ルＲの位置合わせを行う。Further, in FIG. 1, the wafer stage 48
An illuminance nonuniformity sensor 49 including a photoelectric detector having a light receiving surface at the same height as the exposure surface of the wafer W near the upper wafer W.
Is installed, and the detection signal output from the uneven illuminance sensor 49 is supplied to the main control system 19. Further, a reference mark plate 50 used when performing reticle alignment or the like is provided on the wafer stage 48.
The reference mark 50a having an opening pattern is formed on the reticle 0, and the alignment mark is also formed on the reticle R so as to correspond to the reference mark 50a. For example, when the reticle R is exchanged, the reference mark plate 50 is moved into the effective exposure field of the projection optical system PL, and the reference mark 50a of the reference mark plate 50 is illuminated by the light source 51 from the bottom side with the same wavelength band as the illumination light IL. Illuminate with light. Under this illumination light, the images of the reference mark 50a and the alignment mark on the reticle R are observed by the reticle alignment microscope 44 via the mirror 45 above the reticle R. Then, the reticle R is aligned with the fiducial mark plate 50 based on this observation result.

【００５２】更に、基準マーク板５０上にはフォーカス
・キャリブレーション用の基準マークも形成され、この
基準マークの底部に検出系が配置されている。図５
（ａ）はそのフォーカス・キャリブレーション用の基準
マーク、及び検出系を示し、この図５（ａ）において、
基準マーク板５０上の遮光膜中に例えば十字型の開口パ
ターンよりなる基準マーク５０ｂが形成され、この基準
マーク５０ｂの底部に検出系５４が配置されている。こ
の基準マーク５０ｂを用いて、次のように投影光学系Ｐ
Ｌの結像面の位置が求められる。即ち、その検出系５４
において、光ファイバ８１を介してウエハステージ４８
の内部に図１の照明光ＩＬと同じ波長帯の照明光を導
き、この照明光によりコリメータレンズ８２、ハーフミ
ラー８３、及び集光レンズ８４を介して基準マーク５０
ｂを底面側から照明する。この基準マーク５０ｂを通過
した照明光が、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパ
ターン形成面に基準マーク５０ｂの像を結像し、このパ
ターン形成面からの反射光が投影光学系ＰＬを介して基
準マーク５０ｂに戻る。そして、基準マーク５０ｂを通
過した照明光が、検出系５４内で集光レンズ８４、ハー
フミラー８３、及び集光レンズ８５を経て光電検出器８
６に入射する。Further, a reference mark for focus calibration is also formed on the reference mark plate 50, and a detection system is arranged at the bottom of this reference mark. Figure 5
FIG. 5A shows the reference mark for focus calibration and the detection system, and in FIG.
A reference mark 50b having, for example, a cross-shaped opening pattern is formed in the light-shielding film on the reference mark plate 50, and the detection system 54 is arranged at the bottom of the reference mark 50b. Using the reference mark 50b, the projection optical system P is
The position of the L image plane is obtained. That is, the detection system 54
At the wafer stage 48 via the optical fiber 81.
Illumination light having the same wavelength band as the illumination light IL of FIG. 1 is guided into the interior of the reference mark 50, and the illumination light causes the reference mark 50 to pass through the collimator lens 82, the half mirror 83, and the condenser lens 84.
Illuminate b from the bottom side. The illumination light passing through the reference mark 50b forms an image of the reference mark 50b on the pattern forming surface of the reticle R via the projection optical system PL, and the reflected light from the pattern forming surface passes through the projection optical system PL. To return to the reference mark 50b. Then, the illumination light passing through the reference mark 50b passes through the condenser lens 84, the half mirror 83, and the condenser lens 85 in the detection system 54, and then the photoelectric detector 8 is detected.
It is incident on 6.

【００５３】光電検出器８６の検出信号（光電変換信
号）Ｓ６は、図１の主制御系１９に供給される。この場
合、ウエハステージ４８内のＺステージを駆動して、基
準マーク５０ｂのＺ方向の位置を変化させると、図５
（ｂ）に示すように、検出信号Ｓ６は基準マーク５０ｂ
のＺ座標が投影光学系ＰＬの結像面の位置に合致すると
きにピークとなるように変化する。従って、検出信号Ｓ
６の変化より、投影光学系ＰＬの結像面の位置を求める
ことができ、それ以後はその位置にウエハＷの露光面を
設定することにより、良好な状態で露光が行われる。従
って、その基準マーク板５０の基準マーク５０ｂを用い
ることにより、投影光学系ＰＬの結像面の位置のキャリ
ブレーション（フォーカス・キャリブレーション）が行
われる。The detection signal (photoelectric conversion signal) S6 of the photoelectric detector 86 is supplied to the main control system 19 of FIG. In this case, when the Z stage in the wafer stage 48 is driven to change the position of the reference mark 50b in the Z direction,
As shown in (b), the detection signal S6 is the reference mark 50b.
Changes so that it has a peak when the Z coordinate of is coincident with the position of the image plane of the projection optical system PL. Therefore, the detection signal S
The position of the image plane of the projection optical system PL can be obtained from the change of 6, and thereafter the exposure surface of the wafer W is set at that position, so that the exposure is performed in a good state. Therefore, by using the reference mark 50b of the reference mark plate 50, the position of the image plane of the projection optical system PL is calibrated (focus calibration).

【００５４】図１に戻り、透過率が９８％程度のビーム
スプリッター３１で反射された漏れ光が、集光レンズ３
２を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ３
３の受光面に集光されている。インテグレータセンサ３
３の受光面は、レチクルＲのパターン形成面、及びウエ
ハＷの露光面と共役であり、インテグレータセンサ３３
からの検出信号（光電変換信号）が露光量制御系２０に
供給されている。Returning to FIG. 1, the leaked light reflected by the beam splitter 31 having a transmittance of about 98% is collected by the condenser lens 3
An integrator sensor 3 consisting of a photoelectric detector through 2
It is condensed on the light receiving surface of No. 3. Integrator sensor 3
The light receiving surface of 3 is conjugate with the pattern forming surface of the reticle R and the exposure surface of the wafer W, and the integrator sensor 33
The detection signal (photoelectric conversion signal) is supplied to the exposure amount control system 20.

【００５５】また、照明系開口絞り板１６を回転させ
て、図４の輪帯照明用の開口絞り１８Ｃ、又は変形開口
絞り１８Ｄを２段目のフライアイレンズ１４の射出面に
設定した場合、インテグレータセンサ３３の受光面は露
光面と共役であるため、インテグレータセンサ３３への
照明光の入射角が大きくなり、入射角による感度誤差が
発生することがある。このような感度誤差を軽減するた
めには、例えばインテグレータセンサ３３の受光面の直
前（又は露光面との共役面）に光束を拡散する拡散板を
配置して、これにより拡散された光束をインテグレータ
センサ３３で受光すればよい。When the aperture stop plate 16 for illumination system is rotated to set the aperture stop 18C for annular illumination or the modified aperture stop 18D shown in FIG. 4 on the exit surface of the second-stage fly-eye lens 14, Since the light receiving surface of the integrator sensor 33 is conjugate with the exposure surface, the incident angle of the illumination light on the integrator sensor 33 becomes large, and a sensitivity error may occur due to the incident angle. In order to reduce such a sensitivity error, for example, a diffuser plate that diffuses a light flux is arranged immediately before the light receiving surface of the integrator sensor 33 (or a conjugate surface with the exposure surface), and the light flux diffused by this is integrated. Light may be received by the sensor 33.

【００５６】露光量制御系２０にはメモリ２１が接続さ
れ、メモリ２１内にインテグレータセンサ３３からの検
出信号からウエハＷ上での露光エネルギーを求めるため
の変換係数等が格納されている。但し、本実施例では、
インテグレータセンサ３３の出力信号は、所定の基準照
度計を用いて較正され、この較正結果に基づいてインテ
グレータセンサ３３の出力信号を補正するための補正係
数もメモリ２１内に記憶されている。A memory 21 is connected to the exposure amount control system 20, and a conversion coefficient for obtaining the exposure energy on the wafer W from the detection signal from the integrator sensor 33 is stored in the memory 21. However, in this embodiment,
The output signal of the integrator sensor 33 is calibrated using a predetermined reference illuminance meter, and a correction coefficient for correcting the output signal of the integrator sensor 33 based on the calibration result is also stored in the memory 21.

【００５７】インテグレータセンサ３３の受光面はレチ
クルのパターン面と共役な位置に配置されており、これ
により、照明系開口絞り板１６を回転させて照明系開口
絞りの形状を変えた場合でも、インテグレータセンサ３
３の検出信号に誤差が生じないようにしている。但し、
インテグレータセンサ３３の受光面を、投影光学系ＰＬ
におけるレチクルのパターンのフーリエ変換面（瞳面）
と実質的に共役な観察面に配置して、この観察面を通過
する全光束を受光できるようにしても構わない。The light-receiving surface of the integrator sensor 33 is arranged at a position conjugate with the pattern surface of the reticle, so that even when the shape of the illumination-system aperture stop is changed by rotating the illumination-system aperture stop plate 16, the integrator sensor 33 is rotated. Sensor 3
No error occurs in the detection signal of 3. However,
The light receiving surface of the integrator sensor 33 is connected to the projection optical system PL.
Fourier transform plane (pupil plane) of the reticle pattern at
It may be arranged on an observation surface that is substantially conjugate with, so that all the light fluxes passing through this observation surface can be received.

【００５８】更に本例では、透過率が９８％程度のビー
ムスプリッター３１に関してインテグレータセンサ３３
と反対側に、集光レンズ５２、及び光電検出器よりなる
ウエハ反射率モニタ５３が設置され、集光レンズ５２に
よりウエハ反射率モニタ５３の受光面はウエハＷの表面
とほぼ共役となっている。この場合、レチクルＲを透過
して投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に照射される照
明光の内で、ウエハＷでの反射光が、投影光学系ＰＬ、
レチクルＲ等を介してウエハ反射率モニタ５３で受光さ
れ、この検出信号（光電変換信号）が主制御系１９に供
給される。主制御系１９では、レチクルＲ側に照射され
る照明光ＩＬの光量、及びウエハ反射率モニタ５３の検
出信号から算出されるウエハＷでの反射光の光量に基づ
いて、投影光学系ＰＬを通過する照明光の光量（パワ
ー）を求める。更に、このように求められた光量に露光
時間を乗じて得られる熱エネルギーに基づいて、主制御
系１９は投影光学系ＰＬの熱膨張量を予測し、この予測
された熱膨張量に依る投影光学系ＰＬのディストーショ
ン等の結像特性の変化量を求める。そして、主制御系１
９は、投影光学系ＰＬに接続された不図示の結像特性補
正機構を介して、投影光学系ＰＬの結像特性を元の状態
に補正する。Further, in this example, the integrator sensor 33 is used for the beam splitter 31 having a transmittance of about 98%.
A condenser lens 52 and a wafer reflectivity monitor 53 including a photoelectric detector are installed on the opposite side to the light receiving surface of the wafer reflectivity monitor 53, which is substantially conjugate with the surface of the wafer W by the condenser lens 52. . In this case, of the illumination light that passes through the reticle R and is irradiated onto the wafer W via the projection optical system PL, the reflected light on the wafer W is the projection optical system PL,
The wafer reflectivity monitor 53 receives the light via the reticle R and the like, and the detection signal (photoelectric conversion signal) is supplied to the main control system 19. The main control system 19 passes through the projection optical system PL based on the light amount of the illumination light IL applied to the reticle R side and the light amount of the reflected light on the wafer W calculated from the detection signal of the wafer reflectance monitor 53. The amount of light (power) of the illumination light to be obtained is obtained. Further, the main control system 19 predicts the thermal expansion amount of the projection optical system PL based on the thermal energy obtained by multiplying the light amount thus obtained by the exposure time, and the projection based on this predicted thermal expansion amount. The amount of change in the image forming characteristics such as distortion of the optical system PL is obtained. And the main control system 1
Reference numeral 9 corrects the image formation characteristic of the projection optical system PL to the original state via an image formation characteristic correction mechanism (not shown) connected to the projection optical system PL.

【００５９】次に、本例の照度制御機構の内の露光量制
御動作の一例につき説明する。これに関して、本例では
露光用光源として水銀ランプ１が使用されているが、水
銀ランプのような放電ランプでは、電源ノイズによる照
明光の照度の揺らぎや、「アーク揺らぎ」と呼ばれる例
えば３０Ｈｚ程度の照度の揺らぎ等の照度変動が発生す
ることがある。このような照度変動は、変動範囲は狭い
が（例えば±１％以内程度）、周波数が比較的高いため
に、取り除くのが困難であった。本例の露光量制御機構
にはそのような照度変動を検出して補正する機構も組み
込まれている。Next, an example of the exposure amount control operation in the illuminance control mechanism of this example will be described. In this regard, in this example, the mercury lamp 1 is used as an exposure light source, but in a discharge lamp such as a mercury lamp, fluctuations in the illuminance of illumination light due to power supply noise and, for example, about 30 Hz called “arc fluctuation” are generated. Illumination fluctuations such as fluctuations in illuminance may occur. Although such a fluctuation in illuminance has a narrow fluctuation range (for example, within ± 1%), it is difficult to remove it because the frequency is relatively high. The exposure amount control mechanism of this example also incorporates a mechanism for detecting and correcting such illuminance fluctuation.

【００６０】図１において、インテグレータセンサ３３
からの検出信号が、露光量制御系２０内で所定の高いサ
ンプリング周波数でＤ／Ａ変換器を介して取り込まれて
いる。露光量制御系２０には主制御系１９から、ウエハ
Ｗに対する目標積算露光量（ウエハＷ上のフォトレジス
トの感度）の情報も供給され、更に、露光量制御系２０
に接続されたメモリ２１に既に述べたように、その検出
信号の値からウエハＷ上での実際の露光量（単位時間当
りの露光エネルギー）を求めるための換算係数等が記憶
されている。露光量制御系２０では、インテグレータセ
ンサ３３からの検出信号よりウエハＷ上での露光量を求
める。In FIG. 1, the integrator sensor 33 is shown.
The detection signal from is taken in through the D / A converter at a predetermined high sampling frequency in the exposure amount control system 20. The main control system 19 also supplies the exposure amount control system 20 with information on the target integrated exposure amount for the wafer W (sensitivity of the photoresist on the wafer W), and further, the exposure amount control system 20.
As already described, the memory 21 connected to the memory 21 stores the conversion coefficient for obtaining the actual exposure amount (exposure energy per unit time) on the wafer W from the value of the detection signal. The exposure amount control system 20 obtains the exposure amount on the wafer W from the detection signal from the integrator sensor 33.

【００６１】露光量制御系２０では、走査露光の開始前
にその目標積算露光量を得るための条件を設定する。こ
の場合、図１において、光量調整ロッド２３を通過する
光量の入射する光量に対する比の値を光量調整ロッド２
３における透過率ｑ₁ とする。例えば、光量調整ロッド
２３による照明光の通過領域に対する遮光面積の割合が
１〜３％程度であると、透過率ｑ₁ の可変範囲は０．９
９〜０．９７である。そして、水銀ランプ１の出力パワ
ーをｐ、光量調整ロッド２３での透過率をｑ₁、光量絞
り１０での透過率をｑ₂ とすると、照明系開口絞りの形
状に応じて変化する係数ｋを用いて、ウエハＷ上での露
光量ｅは次のように表される。The exposure amount control system 20 sets conditions for obtaining the target integrated exposure amount before starting the scanning exposure. In this case, in FIG. 1, the value of the ratio of the light amount passing through the light amount adjusting rod 23 to the incident light amount is calculated as the light amount adjusting rod 2
The transmittance at ₁ is q ₁ . For example, when the ratio of the light blocking area to the illumination light passing region by the light amount adjusting rod 23 is about 1 to 3%, the variable range of the transmittance q ₁ is 0.9.
It is 9 to 0.97. When the output power of the mercury lamp 1 is p, the transmittance of the light quantity adjusting rod 23 is q ₁ , and the transmittance of the light quantity diaphragm 10 is q ₂ , a coefficient k that changes according to the shape of the illumination system aperture diaphragm is calculated. The exposure amount e on the wafer W is expressed as follows.

【００６２】 ｅ＝ｋ・ｐ・ｑ₁・ｑ₂ （１） また、ウエハＷ上でのスリット状の露光領域４７の走査
方向の幅をＤとして、ウエハステージ４８の走査露光時
のＸ方向への走査速度をＶ_W とすると、ウエハＷ上での
積算露光量ΣＥは、（１）式を用いて次のようになる。E = k · p · q ₁ · q ₂ (1) Further, assuming that the width of the slit-shaped exposure region 47 on the wafer W in the scanning direction is D, in the X direction during the scanning exposure of the wafer stage 48. The cumulative exposure amount ΣE on the wafer W is as follows using the equation (1), where V _W is the scanning speed of.

【００６３】 ΣＥ＝ｅ・（Ｄ／Ｖ_W)＝ｋ・ｐ・ｑ₁・ｑ₂・（Ｄ／Ｖ_W) （２） この場合、露光領域４７の走査方向の幅Ｄが固定されて
いるものとすると、積算露光量ΣＥを、所定の目標積算
露光量（フォトレジストの感度）ΣＥ₀ に制御するに
は、水銀ランプ１の出力パワーｐ、光量調整ロッド２３
での透過率ｑ₁ 、光量絞り１０での透過率ｑ₂ 、又はウ
エハステージ４８の走査速度Ｖ_W の何れか、又はこれら
の内の複数個を同時に調整すればよい。そこで、図１に
おいて、積算露光量ΣＥを、所定の目標積算露光量ΣＥ
₀ に収束させるために、露光量制御系２０は、先ず電源
系２２に水銀ランプ１の目標出力パワーに対応する目標
照度信号を供給し、図１の回転制御機構２４を介して光
量調整ロッド２３の透過率ｑ ₁ を可変範囲の中点ｑ₁₀に
設定し、交換機構１３を介して光量絞り１０での透過率
ｑ₂ を設定し、ステージ制御系４６を介してウエハステ
ージ４８の走査速度Ｖ _W を設定する。この場合、投影光
学系ＰＬのレチクルＲからウエハＷへの投影倍率をβと
すると、レチクルステージ４２の走査速度Ｖ_R は−Ｖ_W
／βとなる。ΣE = e · (D / V_W) = Kpq₁・ Q₂・ (D / V_W(2) In this case, the width D of the exposure area 47 in the scanning direction is fixed.
If it is assumed that the accumulated exposure amount ΣE is
Exposure (photoresist sensitivity) ΣE₀To control
Is the output power p of the mercury lamp 1 and the light amount adjusting rod 23.
Transmittance q₁, The transmittance q at the light amount diaphragm 10₂, Or u
Scan speed V of the air stage 48_WOr any of these
It suffices to adjust a plurality of them simultaneously. So in Figure 1
And the cumulative exposure amount ΣE is set to a predetermined target cumulative exposure amount ΣE
₀In order to bring the exposure amount control system 20 into the
Target corresponding to the target output power of the mercury lamp 1 in the system 22
An illuminance signal is supplied and light is transmitted through the rotation control mechanism 24 of FIG.
Transmittance q of the quantity adjusting rod 23 ₁Is the midpoint of the variable range q_TenTo
Set and transmit through the exchange mechanism 13 at the light amount diaphragm 10
q₂Is set and the wafer stage is set via the stage control system 46.
Scanning speed V of page 48 _WTo set. In this case, the projection light
The projection magnification from the reticle R of the academic system PL to the wafer W is β
Then, the scanning speed V of the reticle stage 42_RIs -V_W
/ Β.

【００６４】そして、走査露光中には、水銀ランプ１は
最初に設定された駆動電力で連続して点灯される。この
ようにフィードバック制御を行うことなく水銀ランプ１
を点灯する制御を、水銀ランプの定電力駆動と呼ぶ。更
に、露光量制御系２０では、走査露光中に、例えば高速
にサンプリングされるインテグレータセンサ３３からの
検出信号の所定の複数個の計測値の平均値に基づいて、
ウエハＷ上での実際の露光量を算出し、この算出結果が
目標となる露光量になるように、回転制御機構２４を介
して光量調整ロッド２３における透過率ｑ₁ を中点ｑ₁₀
の前後に変化させる。光量調整ロッド２３は軽量である
ため、その透過率ｑ₁ の調整は高い応答速度で実行され
る。従って、電源ノイズ又はアーク揺らぎ等で照度が狭
い範囲内で高い周波数で変動しても、光量調整ロッド２
３の制御によりその変動量を相殺することができる。Then, during the scanning exposure, the mercury lamp 1 is continuously turned on with the drive power initially set. Without performing feedback control in this way, the mercury lamp 1
The control for turning on is called constant power driving of the mercury lamp. Further, in the exposure amount control system 20, during scanning exposure, for example, based on the average value of a plurality of predetermined measurement values of the detection signal from the integrator sensor 33 sampled at high speed,
The actual exposure amount on the wafer W is calculated, and the transmittance q ₁ of the light amount adjusting rod 23 is set to a midpoint q ₁₀ via the rotation control mechanism 24 so that the calculated exposure amount becomes a target exposure amount.
Change before and after. Since the light quantity adjusting rod 23 is lightweight, the adjustment of its transmittance q ₁ is executed at a high response speed. Therefore, even if the illuminance fluctuates at a high frequency within a narrow range due to power source noise or arc fluctuation, the light amount adjusting rod 2
The amount of fluctuation can be offset by the control of 3.

【００６５】なお、光量絞り１０の開口形状を制御して
透過率ｑ₂ を制御してもよいが、光量絞り１０の調整の
応答速度は光量調整ロッド２３に比べて遅いため、光量
調整ロッド２３を用いる方が高い周波数の照度変動に追
従できる利点がある。但し、光量絞り１０では透過率の
調整範囲が広いため、照度の変動範囲が広く、且つ変動
周波数が低いような場合には、光量絞り１０を用いて照
度の補正を行ってもよい。Although the transmittance q ₂ may be controlled by controlling the aperture shape of the light quantity diaphragm 10, since the response speed of the adjustment of the light quantity diaphragm 10 is slower than that of the light quantity adjusting rod 23, the light quantity adjusting rod 23 Is advantageous in that it can follow fluctuations in illuminance at a higher frequency. However, since the light amount diaphragm 10 has a wide transmittance adjustment range, the light amount diaphragm 10 may be used to correct the illuminance when the fluctuation range of the illuminance is wide and the fluctuation frequency is low.

【００６６】なお、上述実施例では光量調整ロッド２３
は、第１リレーレンズ８の前に配置されているが、第２
フライアイレンズ（モザイク型フライアイレンズ）１４
よりも光源側であれば、部分的に照明光の光束を制限し
ても照度むらは発生しないため、どこに配置しても構わ
ない。また、上述実施例では、図７に示すように、光量
調整ロッド２３を回転して通過光量を制御しているが、
例えば小さな遮光板を照明光の通過領域内で出し入れす
ることにより通過光量を調整してもよい。更に、例えば
液晶表示パネル等を使用して通過光量を制御してもよ
い。In the above embodiment, the light quantity adjusting rod 23
Is arranged in front of the first relay lens 8, but the second
Fly-eye lens (mosaic type fly-eye lens) 14
On the light source side, even if the luminous flux of the illumination light is partially limited, the illuminance unevenness does not occur, so it may be arranged anywhere. Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 7, the light amount adjusting rod 23 is rotated to control the passing light amount.
For example, the amount of passing light may be adjusted by moving a small light shield plate in and out of the passage region of the illumination light. Further, for example, a liquid crystal display panel or the like may be used to control the passing light amount.

【００６７】更に、上述実施例では露光用光源として水
銀ランプが使用されているが、露光用光源としてキセノ
ンランプのような放電ランプを使用する場合、又はエキ
シマレーザ光源のようなレーザ光源を使用する場合で
も、光源からの照明光の照度が変動する場合には、本発
明の適用により照度を目標値に容易に制御できる。ま
た、上述の実施例では走査型の露光装置について述べた
が、２つのフライアイと光量絞り（虹彩絞り）１０を使
った露光量制御や、小σに対応してインプットレンズを
交換する構成については、一括露光方式の露光装置にも
適用することができる。このように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。Further, although a mercury lamp is used as a light source for exposure in the above-mentioned embodiments, when a discharge lamp such as a xenon lamp is used as a light source for exposure, or a laser light source such as an excimer laser light source is used. Even in such a case, when the illuminance of the illumination light from the light source varies, the illuminance can be easily controlled to the target value by applying the present invention. Further, although the scanning type exposure apparatus has been described in the above-mentioned embodiments, the exposure amount control using the two fly-eyes and the light amount diaphragm (iris diaphragm) 10 and the configuration for exchanging the input lens corresponding to the small σ are described. Can also be applied to a batch exposure type exposure apparatus. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【００６８】[0068]

【発明の効果】本発明によれば、露光量計測手段により
計測される露光エネルギーが目標値から外れた場合に
は、光量調整手段を介して照明光の通過光量を調整する
ようにしているため、露光用の光源から出力される照明
光の照度が所定の割合以下の範囲内で、且つ高い周波数
で変動した場合でも、感光性の基板上での積算露光量を
容易に適正範囲内に収めることができる利点がある。According to the present invention, when the exposure energy measured by the exposure amount measuring means deviates from the target value, the passing light amount of the illumination light is adjusted through the light amount adjusting means. , Even if the illuminance of the illumination light output from the exposure light source is within a predetermined range or less and fluctuates at a high frequency, the integrated exposure amount on the photosensitive substrate can easily be kept within the appropriate range. There is an advantage that can be.

【００６９】また、光量微調整手段が、その照明光が通
過する領域の断面積の１０％以内の面積を有する遮光体
をその照明光が通過する領域内で回転するか、又は該領
域に出し入れするときには、簡単な機構で照明光の照度
を約１０％程度の範囲内で高速に制御できる利点があ
る。また、本発明によれば、第１のオプティカル・イン
テグレータの射出面又は入射面、もしくはその共役面に
設けられた光量調整部材により照明光の光量を調整した
ので、マスク（Ｒ）もしくは感光基板（Ｗ）上の照度む
らを極力抑えつつ、照明光の光量（ウエハＷに対する露
光量）を広いダイナミックレンジで連続的に調整するこ
とができるという利点がある。Further, the light quantity fine adjusting means rotates the light shielding body having an area within 10% of the cross-sectional area of the region through which the illumination light passes, within the region through which the illumination light passes, or puts it in and out of the region. In this case, there is an advantage that the illuminance of the illumination light can be controlled at high speed within a range of about 10% with a simple mechanism. Further, according to the present invention, the light quantity of the illumination light is adjusted by the light quantity adjusting member provided on the exit surface or the entrance surface of the first optical integrator, or the conjugate surface thereof, so that the mask (R) or the photosensitive substrate ( There is an advantage that the light amount of the illumination light (exposure amount for the wafer W) can be continuously adjusted in a wide dynamic range while suppressing unevenness in illuminance on W) as much as possible.

【００７０】また、本発明によれば、第１のオプティカ
ル・インテグレータ（９）からの照明光を入射する第２
のオプティカル・インテグレータ（１４）の射出面内の
照明光が通過する領域の大きさ（照明系のN.A.）を可変
とする第１の調整機構（１６，１７）と、第１の調整機
構に連動して第２のオプティカル・インテグレータの入
射面での照明視野の大きさを可変とする第２の調整機構
（１２Ａ，１２Ｂ，１３）とを設けたので、σ値（照明
系のN.A.と投影光学系のN.A.との比）にかかわらず、マ
スク及び感光基板上での照明光の照度がほぼ一定に維持
されるという利点がある。Further, according to the present invention, the second light which enters the illumination light from the first optical integrator (9) is used.
The first adjustment mechanism (16, 17) that changes the size of the area (NA of the illumination system) through which the illumination light passes through the exit surface of the optical integrator (14) of the above, and is linked to the first adjustment mechanism. Since the second adjusting mechanism (12A, 12B, 13) for varying the size of the illumination visual field on the incident surface of the second optical integrator is provided, the σ value (NA of the illumination system and projection optics) is set. There is an advantage that the illuminance of the illumination light on the mask and the photosensitive substrate is kept substantially constant regardless of the ratio of the system to the NA).

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

【図１】本発明の一実施例の走査露光型の投影露光装置
を示す一部を切り欠いた構成図である。FIG. 1 is a partially cutaway view showing a scanning exposure type projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】実施例で使用される光量絞り１０の一例を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a light amount diaphragm 10 used in an embodiment.

【図３】（ａ）は図１のモザイク型フライアイレンズ
（第２フライアイレンズ）１４を示す拡大側面図、
（ｂ）は図３（ａ）のＢＢ線に沿う正面図、（ｃ）は図
３（ａ）のＣＣ線に沿う正面図である。3A is an enlarged side view showing a mosaic type fly-eye lens (second fly-eye lens) 14 of FIG.
3B is a front view taken along the line BB of FIG. 3A, and FIG. 3C is a front view taken along the line CC of FIG. 3A.

【図４】図１の照明系開口絞り板１６上に配置される複
数の照明系開口絞りを示す図である。4 is a view showing a plurality of illumination system aperture stops arranged on the illumination system aperture stop plate 16 of FIG.

【図５】（ａ）はフォーカス・キャリブレーションを行
うための機構を示す要部の図、（ｂ）は図５（ａ）の機
構により得られる検出信号の波形図である。5A is a diagram of a main part showing a mechanism for performing focus calibration, and FIG. 5B is a waveform diagram of a detection signal obtained by the mechanism of FIG. 5A.

【図６】実施例で走査露光を行う場合の可動ブラインド
３５Ａ，３５Ｂの動作の説明に供給する図である。FIG. 6 is a diagram which is provided for explaining the operation of the movable blinds 35A and 35B when performing scanning exposure in the embodiment.

【図７】（ａ）は図１の光量調整ロッド２３、及び回転
制御機構２４を光軸方向に見た拡大図、（ｂ）は図７
（ａ）において最も遮光面積が大きい場合を示す側面
図、（ｃ）は図７（ａ）において最も遮光面積が小さい
場合を示す側面図である。7A is an enlarged view of the light amount adjusting rod 23 and the rotation control mechanism 24 of FIG. 1 as viewed in the optical axis direction, and FIG.
FIG. 7A is a side view showing the case where the light-shielding area is the largest, and FIG. 7C is a side view showing the case where the light-shielding area is the smallest in FIG. 7A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ １ 水銀ランプ ４ シャッター ２３ 減光板 ９ 第１フライアイレンズ １０ 光量絞り １２Ａ，１２Ｂ 第２リレーレンズ １４ モザイク型フライアイレンズ（第２フライアイレ
ンズ） １６ 照明系開口絞り板 １９ 主制御系 ２０ 露光量制御系 ２２ 電源系 ２３ 光量調整ロッド ２３ａ 遮光板部 ２４ 回転制御機構 ３３ インテグレータセンサ ３７ 固定ブラインド ４２ レチクルステージ ４８ ウエハステージR Reticle PL Projection optical system W Wafer 1 Mercury lamp 4 Shutter 23 Light reducing plate 9 First fly-eye lens 10 Light quantity diaphragm 12A, 12B Second relay lens 14 Mosaic type fly-eye lens (second fly-eye lens) 16 Illumination system aperture diaphragm Plate 19 Main Control System 20 Exposure Amount Control System 22 Power Supply System 23 Light Amount Adjusting Rod 23a Light-Shield Plate 24 Rotation Control Mechanism 33 Integrator Sensor 37 Fixed Blind 42 Reticle Stage 48 Wafer Stage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２７ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/30 527

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 露光用の照明光を発生する露光用光源
と、前記照明光により転写用パターンの形成されたマス
ク上の所定の照明領域を照明する照明光学系とを備え、
前記所定の照明領域に対して前記マスクを所定方向に走
査するのと同期して、前記所定方向に対応する方向に感
光基板を走査することにより、前記感光基板上に前記マ
スクのパターンを逐次露光する走査露光型の露光装置に
おいて、 前記照明光の露光エネルギーを連続して計測する露光量
計測手段と、 前記露光用光源と前記マスクとの間に配置され、前記露
光量計測手段により計測される露光エネルギーに応じて
前記照明光が通過する領域内の一部の領域での通過光量
を調整する光量微調整手段と、を有することを特徴とす
る露光装置。1. An exposure light source for generating an illumination light for exposure, and an illumination optical system for illuminating a predetermined illumination area on a mask on which a transfer pattern is formed by the illumination light,
The pattern of the mask is sequentially exposed on the photosensitive substrate by scanning the photosensitive substrate in a direction corresponding to the predetermined direction in synchronization with the scanning of the mask in the predetermined direction with respect to the predetermined illumination area. In the scanning exposure type exposure apparatus, the exposure amount measuring means for continuously measuring the exposure energy of the illumination light is arranged between the exposure light source and the mask, and is measured by the exposure amount measuring means. An exposure apparatus comprising: a light amount fine adjustment unit that adjusts the amount of passing light in a partial area within the area through which the illumination light passes according to exposure energy. 【請求項２】 請求項１記載の露光装置であって、 前記光量微調整手段は、前記照明光が通過する領域の断
面積の１０％以内の面積を有する遮光体を前記照明光が
通過する領域内で回転するか、又は該領域に出し入れす
ることを特徴とする露光装置。2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light amount fine adjustment unit allows the illumination light to pass through a light shield having an area within 10% of a cross-sectional area of a region through which the illumination light passes. An exposure apparatus which rotates within an area or moves in and out of the area. 【請求項３】 露光用の照明光を発生する露光用光源
と、前記照明光により転写用パターンの形成されたマス
クを照明する照明光学系とを備え、感光基板上に前記マ
スクのパターンを逐次露光する露光装置において、 第１のオプティカル・インテグレータと；前記第１のオ
プティカル・インテグレータからの前記照明光を入射す
る第２のオプティカル・インテグレータと；前記第１の
オプティカル・インテグレータから前記第２のオプティ
カル・インテグレータに向かう前記照明光の光量を連続
的に調整する光量調整部材とを有することを特徴とする
露光装置。3. An exposure light source that generates illumination light for exposure, and an illumination optical system that illuminates a mask on which a transfer pattern is formed by the illumination light, and the pattern of the mask is sequentially formed on a photosensitive substrate. In an exposure apparatus for exposing, a first optical integrator; a second optical integrator that injects the illumination light from the first optical integrator; and a second optical integrator from the first optical integrator An exposure apparatus having a light amount adjusting member for continuously adjusting the light amount of the illumination light toward the integrator. 【請求項４】 露光用の照明光を発生する露光用光源
と、前記照明光により転写用パターンの形成されたマス
クを照明する照明光学系とを備え、感光基板上に前記マ
スクのパターンを逐次露光する露光装置において、 第１のオプティカル・インテグレータと；前記第１のオ
プティカル・インテグレータからの前記照明光を入射す
る第２のオプティカル・インテグレータと；前記第２の
オプティカル・インテグレータの射出面内の前記照明光
が通過する領域の大きさを可変とする第１の調整機構
と；前記調整機構に連動して前記第２のオプティカル・
インテグレータの入射面での照明視野の大きさを可変と
する第２の調整機構とを有することを特徴とする露光装
置。4. An exposure light source for generating an illumination light for exposure, and an illumination optical system for illuminating a mask on which a transfer pattern is formed by the illumination light are provided, and the mask pattern is sequentially formed on a photosensitive substrate. In an exposure apparatus for exposing, a first optical integrator; a second optical integrator that receives the illumination light from the first optical integrator; and the second optical integrator on the exit surface of the second optical integrator. A first adjusting mechanism for changing the size of a region through which the illumination light passes; a second optical unit linked with the adjusting mechanism.
An exposure apparatus, comprising: a second adjusting mechanism for changing a size of an illumination visual field on an incident surface of the integrator.