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JPH0936018A - Projection exposure device - Google Patents

Projection exposure device

Info

Publication number
JPH0936018A
JPH0936018A JP7183931A JP18393195A JPH0936018A JP H0936018 A JPH0936018 A JP H0936018A JP 7183931 A JP7183931 A JP 7183931A JP 18393195 A JP18393195 A JP 18393195A JP H0936018 A JPH0936018 A JP H0936018A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
projection optical
light
time
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7183931A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Nakazawa
清志 中沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP7183931A priority Critical patent/JPH0936018A/en
Publication of JPH0936018A publication Critical patent/JPH0936018A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影光学系を透過する光量を常時検出して、
投影光学系の結像特性をきめ細かく補正する。 【解決手段】 光源1とレチクルRとの間に設けたビー
ムスプリッター10により所定割合だけ反射した照明光
ILの光量をインテグレータセンサ40で測定し、基本
出力値I0 を検出する。同時にZステージ15上に設け
た照射量モニタ20によりそのときの投影光学系14を
透過する基本エネルギー線量P0 を検出する。そして、
以降必要に応じ、インテグレータセンサ40の光電出力
値I(t)から、投影光学系14を透過するエネルギー
線量P(t)を、P(t)=P0 ・I(t)/I0 で算
出し、そのエネルギー線量P(t)による結像特性の変
化を投影光学系14に接続された圧力調整器30により
補正する。
(57) [Abstract] [Problem] To constantly detect the amount of light passing through the projection optical system,
Finely correct the imaging characteristics of the projection optical system. SOLUTION: A light amount of illumination light IL reflected by a beam splitter 10 provided between a light source 1 and a reticle R by a predetermined ratio is measured by an integrator sensor 40 to detect a basic output value I 0 . At the same time, the basic energy dose P 0 transmitted through the projection optical system 14 at that time is detected by the dose monitor 20 provided on the Z stage 15. And
Thereafter, if necessary, the energy dose P (t) transmitted through the projection optical system 14 is calculated from the photoelectric output value I (t) of the integrator sensor 40 as P (t) = P 0 · I (t) / I 0 . Then, the change in the imaging characteristic due to the energy dose P (t) is corrected by the pressure adjuster 30 connected to the projection optical system 14.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で
使用される投影露光装置に関し、特に、露光量に対応し
て投影光学系の結像特性を補正する機能を備えた投影露
光装置に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (CCD, etc.), a thin film magnetic head, etc. It is suitable to be applied to a projection exposure apparatus having a function of correcting the image forming characteristic of the projection optical system according to the exposure amount.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、レチクル(又はフォトマスク
等)のパターンを投影光学系を介してウエハ(又はガラ
スプレート)上に縮小投影するステッパー等の投影露光
装置の重要な性能の1つに重ね合わせ精度が挙げられ
る。即ち、半導体素子等は、異なる回路パターンをウエ
ハ上に幾層にも積み重ねて形成されるため、回路パター
ンが描画されたレチクルと、ウエハ上の各ショット領域
のパターンとを精密に重ね合わせる必要がある。そし
て、この重ね合わせ精度に影響を与える要素の中で重要
なものに投影光学系の倍率誤差(ディストーション)が
ある。超LSI等に用いられるパターンの大きさは年々
微細化の傾向を強め、それに伴ってウエハ上での重ね合
わせ精度の向上に対する要求も強まっている。従って、
投影倍率を所定の値に保つ必要性が極めて高くなってき
ている。
2. Description of the Related Art For example, one of the important performances of a projection exposure apparatus such as a stepper for reducing and projecting a pattern of a reticle (or a photomask) onto a wafer (or a glass plate) through a projection optical system is used. Accuracy is mentioned. That is, since a semiconductor element or the like is formed by stacking different circuit patterns on a wafer in multiple layers, it is necessary to precisely superimpose the reticle on which the circuit pattern is drawn and the pattern of each shot area on the wafer. is there. An important factor that affects the overlay accuracy is a magnification error (distortion) of the projection optical system. The size of patterns used in VLSIs and the like has become more and more miniaturized year by year, and along with this, the demand for improvement in overlay accuracy on a wafer is also increasing. Therefore,
There is a growing need to keep the projection magnification at a predetermined value.

【0003】ところで、投影光学系の投影倍率は、装置
の僅かな温度変化や、投影露光装置が置かれたクリーン
ルーム内の大気の僅かな気圧変動、温度変化、及び投影
光学系への露光光による照射エネルギー(エネルギー
線)の照射履歴等により、所定の倍率の近傍で変動す
る。このため、最近の投影露光装置としては、投影光学
系の倍率を微調整して、所定の倍率を実現するための倍
率補正機構を有するものも使用されている。この倍率補
正機構としては、具体的には、レチクルと投影光学系と
の間隔を変化させる機構、投影光学系中の所定のレンズ
間隔を変化させる機構、及び投影光学系中に設けた所定
の空気室の圧力を調整する等の機構が既に提案されてい
る。また、倍率に関する変動要因と同じ変動要因によ
り、フォーカス位置(結像面位置)も移動する。このた
め、最近の投影露光装置としてはフォーカス補正機構を
有するものも使用されている。
The projection magnification of the projection optical system depends on a slight temperature change of the apparatus, a slight atmospheric pressure change of the atmosphere in a clean room where the projection exposure apparatus is placed, a temperature change, and exposure light to the projection optical system. Depending on the irradiation history of the irradiation energy (energy rays), etc., it varies in the vicinity of a predetermined magnification. Therefore, as a recent projection exposure apparatus, one having a magnification correction mechanism for finely adjusting the magnification of the projection optical system to realize a predetermined magnification is also used. As the magnification correction mechanism, specifically, a mechanism for changing the distance between the reticle and the projection optical system, a mechanism for changing a predetermined lens distance in the projection optical system, and a predetermined air provided in the projection optical system. Mechanisms such as adjusting the pressure in the chamber have already been proposed. Further, the focus position (image plane position) also moves due to the same variation factor as the magnification. Therefore, as a recent projection exposure apparatus, one having a focus correction mechanism is also used.

【0004】さて、上記の結像特性の変動要因のうち、
エネルギー線の投影光学系の結像特性に対する影響に対
しては、例えば特開昭60−78454号公報に開示さ
れているように、そのエネルギー線の照射履歴に応じ
て、投影光学系内に設けた空気室の圧力を調整する方法
により、所定の投影状態に制御することができる。ま
た、ウエハ上の投影面での反射により投影光学系に戻る
エネルギー線量に関しては、特開昭62−183522
号公報に開示されているように、戻ったエネルギー線量
を計測する反射率モニタ等の反射エネルギー検出器を用
いる方法が提示されている。
Now, among the factors of variation of the above-mentioned image forming characteristics,
As for the influence of the energy rays on the image forming characteristics of the projection optical system, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60-78454, they are provided in the projection optical system according to the irradiation history of the energy rays. A predetermined projection state can be controlled by a method of adjusting the pressure of the air chamber. Regarding the energy dose returning to the projection optical system by reflection on the projection surface on the wafer, see Japanese Patent Laid-Open No. 183522/1987.
As disclosed in the publication, a method using a reflected energy detector such as a reflectance monitor for measuring the returned energy dose is proposed.

【0005】しかしながら、投影光学系を透過して結像
に寄与するエネルギー線量に関しては、シャッターの開
閉状態、露光光強度(光源の光強度)、レチクルの透過
率等で決まる露光条件により決定される量であり、ウエ
ハの露光を行う前に投影光学系を実際に透過してきたエ
ネルギー線量(基本エネルギー線量)を、ウエハステー
ジ上に設けた光電センサを用いて測定し、その基本エネ
ルギー線量を記憶していた。そして、その後の露光時に
はこの基本エネルギー線量は変わらないものとし、シャ
ッターの開閉状態に応じて露光時のエネルギー線量を決
定していた。
However, the energy dose that passes through the projection optical system and contributes to image formation is determined by the exposure conditions determined by the open / closed state of the shutter, the exposure light intensity (light intensity of the light source), the reticle transmittance, and the like. The amount of energy that has actually passed through the projection optical system before exposure of the wafer (basic energy dose) is measured using a photoelectric sensor provided on the wafer stage, and the basic energy dose is stored. Was there. The basic energy dose does not change during subsequent exposure, and the energy dose during exposure is determined according to the open / closed state of the shutter.

【0006】図4は、従来の露光時のエネルギー線量を
決定する方法の説明図を示している。図4(a)は時間
とシャッターの開閉状態との関係を示し、図4(b)は
時間とエネルギー線量との関係を示している。この図4
(a)において、横軸は時間t、縦軸はシャッターの開
閉状態関数S(t)を表し、シャッターの開閉状態関数
S(t)の値は開状態で1、閉状態で0となっている。
また、図4(b)において、横軸は時間t、縦軸は投影
光学系を通過するエネルギー線量E(t)を表してい
る。
FIG. 4 shows an explanatory view of a conventional method for determining the energy dose during exposure. FIG. 4A shows the relationship between time and the open / closed state of the shutter, and FIG. 4B shows the relationship between time and the energy dose. This figure 4
In (a), the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the shutter open / closed state function S (t). The value of the shutter open / closed state function S (t) is 1 in the open state and 0 in the closed state. There is.
Further, in FIG. 4B, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the energy dose E (t) passing through the projection optical system.

【0007】図4(a)において、シャッターの開閉状
態関数S(t)は、矩形波状の実線101で表されるよ
うに、時間t11A と時間t12との間及び時間t13と時間
14との間で開状態1となり、その他の時間では閉状態
0となっている。そして、図4(b)の実線102で示
すように、エネルギー線量E(t)は、時間t11A と時
間t12との間及び時間t13と時間t14との間、即ち、シ
ャッターが開状態1のときに基本エネルギー線量E0
なり、その他の時間、即ち、シャッターが閉状態0の時
に0となっている。即ち、時間tに投影光学系を透過す
るエネルギー線量E(t)は、E(t)=E0 ×S
(t)で算出され、このエネルギー線量E(t)に基づ
き補正制御系を介して投影光学系の結像特性が補正され
る。
In FIG. 4A, the open / close state function S (t) of the shutter is, as represented by a solid line 101 having a rectangular wave shape, between time t 11A and time t 12 and between time t 13 and time t 12. It is in the open state 1 between 14 and 14, and is in the closed state 0 at other times. Then, as shown by the solid line 102 in FIG. 4B, the energy dose E (t) is between the time t 11A and the time t 12 and between the time t 13 and the time t 14 , that is, the shutter is opened. The basic energy dose E 0 is obtained in the state 1, and is 0 at other times, that is, when the shutter is in the closed state 0. That is, the energy dose E (t) transmitted through the projection optical system at time t is E (t) = E 0 × S
The image forming characteristic of the projection optical system is corrected via the correction control system based on the energy dose E (t) calculated at (t).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術によれ
ば、特に露光中は投影光学系を透過するエネルギー線量
を測定する効果的な方法がないため、基本エネルギー線
量E0 の値は、一度測定した後、ある一定期間(通常は
1ロットのウエハの露光時間、あるいはマスクやブライ
ンド(可変視野絞り)を変更するまでの期間)は変わら
ないものとしており、その間のエネルギー線量の微妙な
変化量は無視されていた。但し、これに関して最近は、
ウエハへの実際の露光中にも連続して照明光の光量を計
測するための光電センサ(インテグレータセンサ)が設
けられるようになっている。また、シャッターの状態と
しては完全な開閉状態のみを用いてエネルギー線量の算
出を行っており、開閉の中間的な状態については考慮さ
れていなかった。今日、超LSI等の高度集積回路のた
めの微細化に対する要求が強まっており、従来の方法で
は投影光学系の投影倍率等の結像特性が十分補正できな
いという不都合があった。
According to the above prior art, since there is no effective method for measuring the energy dose transmitted through the projection optical system especially during exposure, the value of the basic energy dose E 0 is once After the measurement, it is assumed that a certain period (usually the exposure time for one lot of wafers, or the period until the mask or blind (variable field diaphragm) is changed) does not change, and the amount of delicate change in energy dose during that period. Was ignored. However, recently regarding this,
A photoelectric sensor (integrator sensor) for continuously measuring the amount of illumination light even during actual exposure of the wafer is provided. Moreover, the energy dose was calculated using only the completely opened / closed state of the shutter, and the intermediate state of opening / closing was not taken into consideration. Nowadays, there is an increasing demand for miniaturization for highly integrated circuits such as VLSI, and there is a problem that the conventional method cannot sufficiently correct the imaging characteristics such as the projection magnification of the projection optical system.

【0009】本発明は斯かる点に鑑み、露光中等に関わ
らず投影光学系を透過する光量を常時測定できると共
に、例えばシャッターを使用したときにはそのシャッタ
ーが完全な開閉状態の中間状態を経るような微妙な変化
に対応して高精度に結像特性を補正できる投影露光装置
を提供することを目的とする。
In view of the above point, the present invention can always measure the amount of light transmitted through the projection optical system regardless of during exposure, and when the shutter is used, for example, the shutter goes through an intermediate state of completely opened and closed states. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus capable of highly accurately correcting an image forming characteristic in response to a subtle change.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、露光用の光源(1)からの照明光(IL)により
マスク(R)上のパターンを照明し、そのパターンを投
影光学系(14)を介して感光性の基板(W)上に転写
する投影露光装置において、その投影光学系(14)を
透過したその照明光(IL)の光量を計測する第1光電
センサ(20)と、その光源(1)からの照明光(I
L)の少なくとも一部の光量を計測する第2光電センサ
(40)と、その第1及び第2光電センサの計測値に基
づいてその投影光学系(14)の結像特性の変化量を算
出する演算手段(31)と、この演算手段の算出結果に
基づいて投影光学系(14)の結像特性を補正する結像
特性補正手段(30)と、を有するものである。
A projection exposure apparatus according to the present invention illuminates a pattern on a mask (R) with illumination light (IL) from a light source (1) for exposure and projects the pattern on a projection optical system ( A first photoelectric sensor (20) for measuring the amount of illumination light (IL) that has passed through the projection optical system (14) in a projection exposure apparatus that transfers the light onto a photosensitive substrate (W) via 14). , The illumination light from the light source (1) (I
L) a second photoelectric sensor (40) for measuring the light amount of at least a part, and the amount of change in the imaging characteristics of the projection optical system (14) is calculated based on the measurement values of the first and second photoelectric sensors. And an image formation characteristic correction means (30) for correcting the image formation characteristic of the projection optical system (14) based on the calculation result of this operation means.

【0011】以上の構成を有する本発明の投影露光装置
によれば、例えば実露光時等、投影光学系(14)を透
過する光量を第1光電センサ(20)で計測できない場
合、予め露光に入る前に、第1光電センサ(20)で投
影光学系(14)を透過する光量を計測しておく。この
場合、その測定された光量を例えば初期光量P0 とす
る。それと同時に第2光電センサ(40)により一部の
光量を測定する。この場合、第2光電センサ(40)の
光電出力値をI0 とする。そして、この第2光電センサ
(40)で検出される光量が、投影光学系(14)を透
過して第1光電センサ(20)で検出される光量に対し
て常に一定の割合であるとすれば、実露光時の投影光学
系(14)を透過する光量Pは、そのときの第2光電セ
ンサ(40)の光電出力値Iから、P=P0 ・I/I0
により算出される。
According to the projection exposure apparatus of the present invention having the above structure, when the amount of light transmitted through the projection optical system (14) cannot be measured by the first photoelectric sensor (20), for example, during actual exposure, exposure is performed in advance. Before entering, the amount of light transmitted through the projection optical system (14) is measured by the first photoelectric sensor (20). In this case, the measured light quantity is, for example, the initial light quantity P 0 . At the same time, a part of the light quantity is measured by the second photoelectric sensor (40). In this case, the photoelectric output value of the second photoelectric sensor (40) is I 0 . The amount of light detected by the second photoelectric sensor (40) is assumed to be a constant ratio with respect to the amount of light transmitted by the projection optical system (14) and detected by the first photoelectric sensor (20). For example, the amount P of light transmitted through the projection optical system (14) at the time of actual exposure is P = P 0 · I / I 0 from the photoelectric output value I of the second photoelectric sensor (40) at that time.
Is calculated by

【0012】実露光時においては、投影光学系(14)
を透過する光量は種々の要因により変動して、投影光学
系(14)の結像特性が変化する。従来は、露光中にお
ける投影光学系(14)の透過光量を検出するための効
果的な方法がなかったため、これらの光量の変動を考慮
せず、露光中の基板(W)上への光量は一定であるとし
ていたため、投影光学系(14)の結像特性に誤差が生
じていた。しかしながら、本発明によれば露光中も投影
光学系(14)を透過する光量をきめ細かく検出し、そ
れに基づいて演算手段(31)により投影光学系(1
4)の結像特性の変化量を算出して、結像特性補正手段
(30)により投影光学系(14)の結像特性をきめ細
かく補正するので、投影光学系(14)の結像特性の誤
差が減少する。
At the time of actual exposure, the projection optical system (14)
The amount of light that passes through changes due to various factors, and the imaging characteristics of the projection optical system (14) change. In the past, there was no effective method for detecting the amount of transmitted light of the projection optical system (14) during exposure, and therefore the amount of light on the substrate (W) during exposure is not taken into consideration without considering the fluctuation of these amounts of light. Since it is assumed to be constant, an error occurs in the image forming characteristic of the projection optical system (14). However, according to the present invention, the amount of light transmitted through the projection optical system (14) is finely detected during the exposure, and the projection means (31) calculates the projection optical system (1) based on it.
4) The amount of change in the image forming characteristic of the projection optical system (14) is calculated because the image forming characteristic correcting means (30) finely corrects the image forming characteristic of the projection optical system (14). The error is reduced.

【0013】この場合、その投影光学系(14)に入射
するその照明光(IL)の光量を調整する光量調節手段
(3)を設け、その第2光電センサ(40)をその光源
(1)とその投影光学系(14)との間に配置すること
が好ましい。この結果、必要に応じて光量調節手段
(3)により、投影光学系(14)に入射する光量を適
正な光量に調節したときに、第2光電センサ(40)に
より、投影光学系(14)に入射する光量の変化を正確
に測定できる。
In this case, a light amount adjusting means (3) for adjusting the light amount of the illumination light (IL) incident on the projection optical system (14) is provided, and the second photoelectric sensor (40) is used as the light source (1). And the projection optical system (14) thereof. As a result, when the light amount adjusting means (3) adjusts the light amount incident on the projection optical system (14) to an appropriate light amount as necessary, the second photoelectric sensor (40) causes the projection optical system (14). The change in the amount of light incident on can be accurately measured.

【0014】また、その第2光電センサ(40)とその
演算手段(31)との間にその第2光電センサ(40)
の計測値を逐次出力するための受け渡しライン(24,
41)を設けることが好ましい。このとき、その受け渡
しラインを介して第2光電センサ(40)からの検出信
号がほぼリアルタイムで演算手段(31)に供給され、
ほぼリアルタイムで正確に投影光学系を通過する光量が
算出される。
Further, the second photoelectric sensor (40) is provided between the second photoelectric sensor (40) and the calculating means (31).
Transfer line (24,
41) is preferably provided. At this time, the detection signal from the second photoelectric sensor (40) is supplied to the calculation means (31) in almost real time through the transfer line,
The amount of light passing through the projection optical system can be accurately calculated in almost real time.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明による投影露光装置の実施
の形態の一例について、図1〜図3を参照して説明す
る。本例は、レチクルのパターンをウエハ上の各ショッ
ト領域に一括露光するステッパー型の投影露光装置に本
発明を適用したものである。なお、本例の投影露光装置
は、特開昭60−78454号公報及び特開昭62−1
83522号公報に開示されている投影露光装置を発展
させたものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to a stepper type projection exposure apparatus that collectively exposes a reticle pattern onto each shot area on a wafer. The projection exposure apparatus of this example is disclosed in JP-A-60-78454 and JP-A-62-1.
This is a development of the projection exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 83522.

【0016】図1は、本例の投影露光装置の概略的な構
成を示し、この図1において、水銀ランプからなる光源
1からの照明光ILは楕円鏡2で集光され、シャッター
3が開状態のときにはシャッター3の近傍を通過してダ
イクロイックミラー4で反射される。シャッター3は、
シャッター3の開閉動作や露光時間を制御するシャッタ
ー制御部32により開閉される。また、シャッター制御
部32は主制御系31により制御されており、主制御系
31は、シャッター3の開閉動作を制御する開放信号S
Tをシャッター制御部32に供給する。なお、露光用の
光源としては、水銀ランプの他、YAGレーザの高調波
発生装置、又はKrFエキシマレーザやArFエキシマ
レーザ等のエキシマレーザ光源が使用される。但し、エ
キシマレーザ光源のようなパルス光源を使用する場合に
は、照明光の開閉はレーザ光源によって行われ、シャッ
ターは使用されない。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the illumination light IL from a light source 1 composed of a mercury lamp is condensed by an elliptical mirror 2 and a shutter 3 is opened. In the state, the light passes through the vicinity of the shutter 3 and is reflected by the dichroic mirror 4. Shutter 3
The shutter 3 is opened / closed by a shutter control unit 32 that controls the opening / closing operation of the shutter 3 and the exposure time. Further, the shutter control unit 32 is controlled by the main control system 31, and the main control system 31 controls the opening signal S for controlling the opening / closing operation of the shutter 3.
T is supplied to the shutter control unit 32. As a light source for exposure, a mercury lamp, a harmonic generator of a YAG laser, or an excimer laser light source such as a KrF excimer laser or an ArF excimer laser is used. However, when a pulse light source such as an excimer laser light source is used, the illumination light is opened and closed by the laser light source, and the shutter is not used.

【0017】ダイクロイックミラー4で反射された後、
インプットレンズ5でほぼ平行光束にされた照明光IL
は、特定の露光波長の光束(例えば波長365nmのi
線)のみを選択する光学フィルター6を介してフライア
イレンズよりなるオプティカルインテグレータ8に入射
する。オプティカルインテグレータ8の射出面には多数
の2次光源像が形成され、レチクルR上での照明光の照
度分布が均一化される。オプティカルインテグレータ8
の射出面近傍には開口絞り9が配置されており、2次光
源像からの照明光ILは、この開口絞り9を通過した
後、例えば透過率が98%程度で残りを反射するビーム
スプリッター10に入射し、ビームスプリッター10を
透過した照明光がダイクロイックミラー11に入射す
る。
After being reflected by the dichroic mirror 4,
Illumination light IL converted into a substantially parallel light flux by the input lens 5
Is a light flux of a specific exposure wavelength (for example, i at a wavelength of 365 nm).
It is incident on an optical integrator 8 composed of a fly-eye lens through an optical filter 6 which selects only the line. A large number of secondary light source images are formed on the exit surface of the optical integrator 8, and the illuminance distribution of the illumination light on the reticle R is made uniform. Optical integrator 8
An aperture stop 9 is disposed near the exit surface of the beam splitter 10 and the illumination light IL from the secondary light source image passes through the aperture stop 9 and then reflects the rest with a transmittance of about 98%, for example. To the dichroic mirror 11. The illumination light that has entered the dichroic mirror 11 is transmitted through the beam splitter 10.

【0018】一方、ビームスプリッター10で反射され
た照明光は、集光レンズ39を介して光電センサよりな
るインテグレータセンサ40の受光面に集光される。イ
ンテグレータセンサ40の受光面は、一例としてレチク
ルRのパターン形成面、及びウエハWの露光面とほぼ共
役であり、ウエハW上の照射量に対応する光量がインテ
グレータセンサ40に入射する。インテグレータセンサ
40の検出信号(光電変換信号)は、信号ライン24、
及びA/D変換器41を経由して主制御系31に送られ
る。インテグレータセンサ40での検出信号は、A/D
変換器41でディジタルデータに変換された後、主制御
系31に送られる。主制御系31には、インテグレータ
センサ40の検出信号からウエハ上での照射量(単位時
間当たりの露光量)を求めるための変換係数等が格納さ
れており、主制御系31はA/D変換器41からのディ
ジタルデータよりウエハ上での照射量を算出し、更に各
照射量を積算してウエハ上への積算露光量をも求める。
On the other hand, the illumination light reflected by the beam splitter 10 is condensed on a light receiving surface of an integrator sensor 40 which is a photoelectric sensor through a condenser lens 39. As an example, the light receiving surface of the integrator sensor 40 is substantially conjugate with the pattern forming surface of the reticle R and the exposure surface of the wafer W, and the light amount corresponding to the irradiation amount on the wafer W is incident on the integrator sensor 40. The detection signal (photoelectric conversion signal) of the integrator sensor 40 is supplied to the signal line 24,
And to the main control system 31 via the A / D converter 41. The detection signal from the integrator sensor 40 is A / D
After being converted into digital data by the converter 41, it is sent to the main control system 31. The main control system 31 stores conversion coefficients and the like for obtaining the irradiation amount (exposure amount per unit time) on the wafer from the detection signal of the integrator sensor 40, and the main control system 31 performs A / D conversion. The irradiation amount on the wafer is calculated from the digital data from the device 41, and each irradiation amount is integrated to obtain the integrated exposure amount on the wafer.

【0019】また、ビームスプリッター10を透過した
照明光は、ダイクロイックミラー11の表面でほぼ直角
に折り曲げられ、コンデンサーレンズ12を介して照明
視野絞り(レチクルブラインド)13を通過した後、レ
チクルR上のパターン領域を均一な照度分布で照明す
る。照明視野絞り13は、レチクルR上の露光が不必要
な部分を任意の形状で遮光するものであり、レチクルR
上の露光が必要なパターン部を透過した照明光は投影光
学系14を介してウエハWのショット領域上にそのパタ
ーン部の縮小像を結像する。投影光学系14の瞳面14
aには開口絞りが配置されている。ここで、投影光学系
14の光軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面
上にX軸及びY軸を取る。
The illumination light transmitted through the beam splitter 10 is bent at a substantially right angle on the surface of the dichroic mirror 11, passes through an illumination field stop (reticle blind) 13 via a condenser lens 12, and then is placed on a reticle R. Illuminate the pattern area with a uniform illuminance distribution. The illumination field diaphragm 13 shields a portion of the reticle R that does not need to be exposed in an arbitrary shape.
The illumination light that has passed through the pattern portion requiring the upper exposure forms a reduced image of the pattern portion on the shot area of the wafer W via the projection optical system 14. The pupil plane 14 of the projection optical system 14
An aperture stop is arranged at a. Here, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system 14, and the X axis and the Y axis are taken on a plane perpendicular to the Z axis.

【0020】ウエハWは、Zステージ15上に載置さ
れ、Zステージ15はXYステージ16上に光軸AX方
向(Z方向)への移動自在に載置されている。XYステ
ージ16はモータ等の駆動部17によりXY平面上で2
次元的に移動自在に構成されておりXYステージ16に
よりウエハWは任意の位置に位置決めされる。また、Z
ステージ15の端部には、Zステージ15(又はウエハ
W)の2次元的な位置を検出するためのレーザ干渉計
(不図示)からのレーザ光束LBを垂直に反射する移動
鏡18が固定されている。そして、移動鏡18のすぐ上
方には、遮光板19が移動鏡18と直接接触しない形で
Zステージ15の端部に固定されている。この遮光板1
9は、投影光学系14を通ってきた照明光の照射により
移動鏡18が加熱されることを防止するものである。
The wafer W is mounted on the Z stage 15, and the Z stage 15 is mounted on the XY stage 16 so as to be movable in the optical axis AX direction (Z direction). The XY stage 16 is moved on the XY plane by a drive unit 17 such as a motor.
The wafer W is dimensionally movable, and the XY stage 16 positions the wafer W at an arbitrary position. Also, Z
A movable mirror 18 for vertically reflecting a laser beam LB from a laser interferometer (not shown) for detecting a two-dimensional position of the Z stage 15 (or wafer W) is fixed to an end of the stage 15. ing. Immediately above the movable mirror 18, a light blocking plate 19 is fixed to the end of the Z stage 15 without directly contacting the movable mirror 18. This shading plate 1
Reference numeral 9 prevents the movable mirror 18 from being heated by the irradiation of the illumination light that has passed through the projection optical system 14.

【0021】更に、不図示であるが、投影光学系14の
結像面付近のウエハWの露光面に向けて、光軸AXに対
して斜めにピンホール、あるいはスリットパターン等の
像を投影する照射光学系と、その投影された像からの反
射光束よりその像を再結像する受光光学系とからなる斜
入射方式の焦点位置検出系が設けられている。ウエハW
の表面のZ方向の位置は、この焦点位置検出系によって
検出され、主制御系31に送られる。主制御系31はこ
の情報に基づいてZステージ15内の駆動系を制御す
る。
Further, although not shown, an image of a pinhole, a slit pattern or the like is projected obliquely with respect to the optical axis AX toward the exposure surface of the wafer W near the image forming surface of the projection optical system 14. An oblique incidence type focus position detection system including an irradiation optical system and a light receiving optical system that re-images the image from the reflected light beam from the projected image is provided. Wafer W
The position in the Z direction on the surface of is detected by this focus position detection system and sent to the main control system 31. The main control system 31 controls the drive system in the Z stage 15 based on this information.

【0022】また、Zステージ15上には投影光学系1
4を透過してきた照明光の光量を検出する光電センサか
らなる照射量モニタ20が設けられている。照射量モニ
タ20の受光面の大きさはレチクルRのパターン領域の
投影像の大きさと等しいか、それより大きく設定されて
おり、照射量モニタ20は、レチクルRを通過した後に
投影光学系14を通る全ての照明光を受光する。
The projection optical system 1 is mounted on the Z stage 15.
An irradiation amount monitor 20 including a photoelectric sensor that detects the amount of illumination light that has passed through 4 is provided. The size of the light receiving surface of the irradiation amount monitor 20 is set to be equal to or larger than the size of the projected image of the pattern area of the reticle R, and the irradiation amount monitor 20 moves the projection optical system 14 after passing through the reticle R. It receives all the illumination light that passes through.

【0023】また、本例では投影光学系14の結像特性
を補正するための空気圧力式の結像特性補正機構を設け
ている。この結像特性補正機構は、主制御系31によ
り、圧力調整器30及び配管23を介して、投影光学系
14内の所定のレンズ間の空気室内の空気圧力を変化さ
せることにより投影光学系14の結像特性(投影倍率及
び焦点位置)を微小量制御するものである。この場合、
圧力調整器30は、投影光学系14の照明光の透過によ
る結像特性の変動を時々刻々補正し得るような圧力制御
値を主制御系31から入力し、これに応答して投影光学
系14内の空気室に供給する空気の圧力を調整する。
Further, in this example, an air pressure type image forming characteristic correcting mechanism for correcting the image forming characteristic of the projection optical system 14 is provided. This image formation characteristic correction mechanism changes the air pressure in the air chamber between the predetermined lenses in the projection optical system 14 by the main control system 31 via the pressure adjuster 30 and the pipe 23, thereby projecting the optical system 14. The image forming characteristics (projection magnification and focus position) are controlled by a minute amount. in this case,
The pressure adjuster 30 inputs from the main control system 31 a pressure control value capable of momentarily correcting fluctuations in the imaging characteristics due to the transmission of illumination light of the projection optical system 14, and in response thereto, the projection optical system 14 receives. Adjust the pressure of the air supplied to the internal air chamber.

【0024】また、主制御系31には不図示の環境セン
サから投影光学系14の周囲の大気圧及び大気温度等の
環境情報に関する信号ASも供給されており、主制御系
31は、インテグレータセンサ40の検出信号に基づい
て投影光学系14における露光用の照明光の入射による
倍率変動量、及び焦点変動量を推定し、この変動量を補
正するための空気室の制御圧力値を環境情報を加味して
算出する。
Further, the main control system 31 is also supplied with a signal AS relating to environmental information such as atmospheric pressure and atmospheric temperature around the projection optical system 14 from an environment sensor (not shown), and the main control system 31 is connected to the integrator sensor. Based on the detection signal of 40, the magnification variation amount and the focus variation amount due to the incidence of the exposure illumination light in the projection optical system 14 are estimated, and the control pressure value of the air chamber for correcting this variation amount is set as the environmental information. Calculated with consideration.

【0025】次に、本例における投影光学系14の透過
光量の算出方法及び補正動作につき図1〜図3を参照し
て説明する。前述のように、図1の光源1から射出され
た照明光は、幾つかの光学部材を通ってビームスプリッ
ター10に入射する。ビームスプリッター10は照明光
ILの一部を反射し、残りの光を透過する。透過した光
はダイクロイックミラー11に入射するが、反射した光
はインテグレータセンサ40に入射しており、インテグ
レータセンサ40から入射した光量に応じた検出信号I
が出力されるようになっている。
Next, the method of calculating the amount of transmitted light and the correcting operation of the projection optical system 14 in this example will be described with reference to FIGS. As described above, the illumination light emitted from the light source 1 of FIG. 1 enters the beam splitter 10 through some optical members. The beam splitter 10 reflects a part of the illumination light IL and transmits the remaining light. The transmitted light is incident on the dichroic mirror 11, but the reflected light is incident on the integrator sensor 40, and the detection signal I corresponding to the amount of light incident from the integrator sensor 40.
Is output.

【0026】ビームスプリッター10での照明光ILの
反射光と透過光との比率は一定であり、入射光の強度に
よってもその比率は変化しない。従って、この比率が分
かっていれば、インテグレータセンサ40に入射する光
量を常時モニタすることによって、レチクルR側から投
影光学系14に入射する光量が算出できる。本例は、以
上のようなビームスプリッターの特性を利用すると共
に、照射量モニタ20とインテグレータセンサ40とを
組み合わせて使用することにより、投影光学系14を透
過するエネルギー線量を常時高精度で検出するものであ
る。以下、具体的な算出方法について説明する。
The ratio of the reflected light and the transmitted light of the illumination light IL at the beam splitter 10 is constant, and the ratio does not change even with the intensity of the incident light. Therefore, if this ratio is known, the amount of light incident on the projection optical system 14 from the reticle R side can be calculated by constantly monitoring the amount of light incident on the integrator sensor 40. In this example, the energy dose transmitted through the projection optical system 14 is constantly detected with high accuracy by utilizing the characteristics of the beam splitter as described above and by using the irradiation amount monitor 20 and the integrator sensor 40 in combination. It is a thing. Hereinafter, a specific calculation method will be described.

【0027】先ず、レチクルRをセットし、レチクルブ
ラインド13を所定の形状及び大きさにセットした後、
投影光学系14の露光フィールドの全面が照射量モニタ
20の受光面に入るように、XYステージ16を位置決
めする。そして、主制御系31の指令に基づき、シャッ
ター3を開状態にしてレチクルRのパターンを照射量モ
ニタ20の受光面に投影し、投影光学系14を透過した
エネルギー線量Pを計測し、そのときの測定値を基本エ
ネルギー線量P0 として主制御系31で記憶すると共
に、インテグレータセンサ40の検出信号Iを取り込
む。そのとき取り込まれた検出信号Iを基本出力値I0
として主制御系31で記憶する。
First, the reticle R is set, the reticle blind 13 is set to a predetermined shape and size, and then,
The XY stage 16 is positioned so that the entire exposure field of the projection optical system 14 enters the light receiving surface of the dose monitor 20. Then, based on a command from the main control system 31, the shutter 3 is opened and the pattern of the reticle R is projected on the light receiving surface of the dose monitor 20, and the energy dose P transmitted through the projection optical system 14 is measured. The measured value of is stored in the main control system 31 as the basic energy dose P 0 , and the detection signal I of the integrator sensor 40 is taken in. The detection signal I fetched at that time is converted into the basic output value I 0.
Is stored in the main control system 31.

【0028】そして、以降主制御系31はインテグレー
タセンサ40の検出信号Iに基づいて(1)式により、
投影光学系14を透過するエネルギー線量Pを算出す
る。 P=P0 ・I/I0 (1) 図2は、上記(1)式を表すグラフを示し、この図2に
おいて、横軸はインテグレータセンサ40の検出信号I
を表し、縦軸は投影光学系14を透過するエネルギー線
量Pを表す。図2に示すように、(1)式の関係は、検
出信号Iが0のときにエネルギー線量Pが0、検出信号
Iが基本出力値I0 のときにエネルギー線量Pが基本エ
ネルギー線量P0 となる直線50により示される。
After that, the main control system 31 is based on the detection signal I of the integrator sensor 40, according to the equation (1),
The energy dose P transmitted through the projection optical system 14 is calculated. P = P 0 · I / I 0 (1) FIG. 2 is a graph showing the above formula (1). In FIG. 2, the horizontal axis represents the detection signal I of the integrator sensor 40.
And the vertical axis represents the energy dose P transmitted through the projection optical system 14. As shown in FIG. 2, when the detection signal I is 0, the energy dose P is 0, and when the detection signal I has the basic output value I 0 , the energy dose P is the basic energy dose P 0 as shown in FIG. Is indicated by a straight line 50.

【0029】従って、この直線50で表される関係式を
記憶しておけば、ウエハWの露光中等照射量モニタ20
に投影光学系14を透過したエネルギー線量が入射され
ないときでも、インテグレータセンサ40の検出信号I
から投影光学系14を透過するエネルギー線量Pが算出
可能となる。なお、照明光のレチクルRでの吸収及び反
射、並びに投影光学系14内部での吸収及び反射による
光量が、照明光ILの光量に比例しない場合もある。従
って、なお一層の精度を必要とする場合には、照明光I
Lの光量を変化させて複数の露光量に対して同様の計測
を行い、インテグレータセンサ40の検出信号Iと照射
量モニタ20のエネルギー線量Pとの関係を求めておけ
ばよい。
Therefore, if the relational expression represented by this straight line 50 is stored, the exposure dose monitor 20 during exposure of the wafer W is determined.
Even when the energy dose transmitted through the projection optical system 14 is not incident on the detection signal I of the integrator sensor 40.
From this, the energy dose P transmitted through the projection optical system 14 can be calculated. The amount of illumination light absorbed and reflected by the reticle R, and the amount of light absorbed and reflected inside the projection optical system 14 may not be proportional to the amount of illumination light IL. Therefore, when further accuracy is required, the illumination light I
It is only necessary to change the light amount of L and perform the same measurement for a plurality of exposure amounts to obtain the relationship between the detection signal I of the integrator sensor 40 and the energy dose P of the irradiation amount monitor 20.

【0030】以上の方法により測定された実測結果を図
3に示す。図3(a)は、シャッターの開閉状態を示
し、横軸は時間t、縦軸はシャッターの開閉状態関数S
(t)を表している。図3(a)において、開閉状態関
数S(t)の値は開状態で1、閉状態で0となってい
る。また、図3(b)はインテグレータセンサ40の検
出信号I(t)を時間tに対してプロットしたものであ
り、横軸は時間t、縦軸はインテグレータセンサ40の
検出信号I(t)を表している。そして、図3(c)
は、エネルギー線量P(t)を時間tに対してプロット
したものであり、横軸は時間t、縦軸はエネルギー線量
P(t)を表す。
The actual measurement results measured by the above method are shown in FIG. FIG. 3A shows the open / closed state of the shutter, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the open / closed state function S of the shutter.
(T) is represented. In FIG. 3A, the value of the open / close state function S (t) is 1 in the open state and 0 in the closed state. Further, FIG. 3B is a plot of the detection signal I (t) of the integrator sensor 40 against time t, the horizontal axis represents the time t, and the vertical axis represents the detection signal I (t) of the integrator sensor 40. It represents. Then, FIG.
Is a plot of energy dose P (t) against time t, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents energy dose P (t).

【0031】図3(a)において、シャッターは、台形
状の実線の折れ線51に示すように、開始時間t0 から
時間t1 までの間において完全な閉状態0となり、時間
2と時間t3 との間において完全な開状態1となって
いる。そして、時間t1 と時間t2 との間は、閉状態0
から開状態1に向けての遷移状態にあり、時間t3 と時
間t4 との間は開状態1から閉状態0に向かう遷移状態
にある。そして、開始時間t0 から時間t4 までの動作
が時間t4 以降において繰り返される。即ち、時間t4
と時間t5 との間、及び時間t8 以降の期間において完
全な閉状態0となり、時間t6 と時間t7 との間の時間
において完全な開状態1となっており、時間t5 と時間
6 との間、及び時間t7 と時間t8 との間は、それぞ
れ閉状態0から開状態1に向けての遷移状態及び開状態
1から閉状態0に向かう遷移状態にある。
In FIG. 3A, the shutter is in the completely closed state 0 from the start time t 0 to the time t 1 as shown by the trapezoidal solid polygonal line 51, and the time t 2 and the time t. Between 3 and 3, it is in the completely open state 1. Then, between the time t 1 and the time t 2 , the closed state 0
From the open state 1 to the open state 1, and between the time t 3 and the time t 4 there is a transition state from the open state 1 to the closed state 0. Then, the operation from the start time t 0 to the time t 4 is repeated after the time t 4 . That is, time t 4
Between the time t 5 and the time t 5, and in the period after the time t 8 are in the completely closed state 0, and in the time between the time t 6 and the time t 7 are in the completely open state 1 and the time t 5 and Between time t 6 and time t 7 and time t 8 , there are a transition state from the closed state 0 to the open state 1 and a transition state from the open state 1 to the closed state 0, respectively.

【0032】本例では、図4(a)に示す従来の考え方
のように、シャッターはある時間において、例えば閉状
態0から突然開状態1に変化するものとせず、図3
(a)に示すように、閉状態0から開状態1に向けての
遷移状態及び開状態1から閉状態0に向かう遷移状態を
考慮するものである。シャッターが時間に対してこの図
3(a)に示すような開閉状態にあるときのインテグレ
ータセンサ40の検出信号I(t)は、図3(b)に示
すように、シャッターが閉状態0のとき0、開状態1の
ときにほぼ基本出力値I0 となる実線の折れ線52に示
すように、シャッター3の開閉状態に対応するように変
化する。例えば時間t1 において、折れ線52は垂直に
立ち上がらず、ある傾斜角度で立ち上がり、時間t2
おいて基本出力値I0 に達する。また、時間t3 におい
て突然検出信号I(t)が0になることはなく、ある傾
斜角度で低下して時間t 4 において検出信号I(t)が
0となる。時間t5 〜時間t8 においても同様である。
このようにシャッター3が遷移状態にあるときの光量の
変化をインテグレータセンサ40でモニタするために
は、図1のA/D変換器41におけるサンプリング周期
を遷移時間に対して充分細かく設定すればよい。一例と
して、例えば図3(a)の時間t1 から時間t2 までの
遷移時間が50msec程度の場合、A/D変換器41
でのサンプリング周期を2msec程度(周波数で50
0Hz程度)に設定すればよい。
In this example, the conventional concept shown in FIG.
, The shutter is closed at a certain time, for example
It is not assumed that the state 0 suddenly changes to the open state 1 and the state shown in FIG.
As shown in (a), from the closed state 0 to the open state 1
Transition state and transition state from open state 1 to closed state 0
To consider. The shutter is this figure against time
Integral when opened / closed as shown in 3 (a)
The detection signal I (t) of the data sensor 40 is shown in FIG.
As the shutter is closed 0, 0
Sometimes the basic output value I0Is shown in solid line 52
The shutter 3 to open and close.
Become For example, time t1In, the line 52 is
It does not stand up, it rises at a certain inclination angle, time tTwoTo
Basic output value I0Reach Also, time tThreesmell
Suddenly the detection signal I (t) does not become 0,
The time t FourAt the detection signal I (t)
It becomes 0. Time tFive~ Time t8The same applies to.
In this way, the amount of light when the shutter 3 is in the transition state
To monitor changes with the integrator sensor 40
Is the sampling period in the A / D converter 41 of FIG.
Should be set sufficiently fine with respect to the transition time. With one example
Then, for example, at time t in FIG.1From time tTwoFor up to
When the transition time is about 50 msec, the A / D converter 41
Sampling cycle at 2 msec (frequency is 50
It may be set to about 0 Hz).

【0033】インテグレータセンサ40の検出信号I
(t)は、シャッターの開閉状態以外の要因によっても
変化している。折れ線52に示されるように、シャッタ
ー3が開状態1のとき、検出信号I(t)は、時間t2
から時間t9 にかけて低下し、時間t9 から再び上昇し
て時間t3 で基本出力値I0 となっている。また、同様
にシャッター3が開状態1のとき、検出信号I(t)
は、時間t6 から時間t10にかけて基本出力値I0 より
も大きくなり、時間t11に向けて段々と低下して基本出
力値I0 よりも小さくなり、時間t7 で再び基本出力値
0 となっている。即ち、シャッターが一定の開状態1
にあるときでも、光源出力の変化、開口絞りの開度、及
びその他の要因により照明光量が変化し、インテグレー
タセンサ40の検出信号I(t)が変化している。
Detection signal I of the integrator sensor 40
(T) also changes due to factors other than the open / closed state of the shutter. As shown by the polygonal line 52, when the shutter 3 is in the open state 1, the detection signal I (t) changes at time t 2
From time t 9 to time t 9, it rises again from time t 9 and reaches the basic output value I 0 at time t 3 . Similarly, when the shutter 3 is in the open state 1, the detection signal I (t)
Becomes larger than the basic output value I 0 from time t 6 to time t 10 , gradually decreases toward time t 11 and becomes smaller than the basic output value I 0 , and again at time t 7 , the basic output value I 0 It is 0 . That is, the shutter is in a constant open state 1
Even in the case of, the illumination light amount changes due to the change of the light source output, the opening of the aperture stop, and other factors, and the detection signal I (t) of the integrator sensor 40 changes.

【0034】この図3(b)の検出信号I(t)を式
(1)に代入して、投影光学系14を透過するエネルギ
ー線量P(t)を算出し、時間tに対してプロットする
と、図3(c)に示すように、図3(b)の折れ線52
に相似形の実線の折れ線53が得られる。折れ線53に
示すように、エネルギー線量P(t)は、シャッター3
が閉状態0の場合には0、シャッター3が開状態1のと
きにはほぼ基本エネルギー線量P0 となる。また、シャ
ッター3が閉状態0から開状態1に変化する遷移状態、
及び開状態1から閉状態0に変化する遷移状態にあると
きには、エネルギー線量P(t)の変化も図3(b)の
検出信号I(t)に比例するようにある傾斜角度をもっ
て変化する。また、エネルギー線量P(t)は、時間t
9 ,及び時間t10,t11でも図3(b)の検出信号I
(t)と同様な変化をしている。
By substituting the detection signal I (t) of FIG. 3 (b) into the equation (1), the energy dose P (t) transmitted through the projection optical system 14 is calculated and plotted with respect to time t. As shown in FIG. 3C, the broken line 52 in FIG.
A solid polygonal line 53 having a similar shape is obtained. As shown by the polygonal line 53, the energy dose P (t) is equal to the shutter 3
Is 0 when the shutter is in the closed state 0, and is approximately the basic energy dose P 0 when the shutter 3 is in the open state 1. In addition, a transitional state in which the shutter 3 changes from the closed state 0 to the open state 1,
In the transition state in which the open state 1 changes to the closed state 0, the change of the energy dose P (t) also changes at a certain inclination angle so as to be proportional to the detection signal I (t) of FIG. 3B. Further, the energy dose P (t) is the time t
9 and at times t 10 and t 11 , the detection signal I of FIG.
The change is similar to (t).

【0035】そして、主制御系31は、算出された投影
光学系14を透過するエネルギー線量P(t)から、予
め求められているエネルギー線量P(t)と投影光学系
14内の空気室の制御圧力との関係に基づいて、その空
気室に供給する圧力の制御補正値の計算を行い、圧力調
整器30を介してその空気室の圧力をきめ細かく制御す
る。
Then, the main control system 31 determines the energy dose P (t) previously obtained from the calculated energy dose P (t) passing through the projection optical system 14 and the air chamber in the projection optical system 14. The control correction value of the pressure supplied to the air chamber is calculated based on the relationship with the control pressure, and the pressure of the air chamber is finely controlled via the pressure regulator 30.

【0036】従来は、図4に示すように、シャッターの
開度は0(完全に閉じている状態)か1(完全に開いて
いる状態)かの2つの状態しか考慮されておらず、投影
光学系を透過するエネルギー線量はシャッターの開閉状
態に対応して一定と考えられてきた。しかし、実際には
投影光学系を透過するエネルギー線量は、シャッターが
一定の状態でも変動し、シャッターの開閉時にも段階的
に変化するため、投影光学系の結像特性に誤差が生じて
いた。
Conventionally, as shown in FIG. 4, the shutter opening is considered only in two states of 0 (fully closed state) and 1 (fully opened state). It has been considered that the energy dose transmitted through the optical system is constant corresponding to the opened / closed state of the shutter. However, in reality, the energy dose transmitted through the projection optical system fluctuates even when the shutter is constant and changes stepwise when the shutter is opened and closed, so that an error has occurred in the imaging characteristics of the projection optical system.

【0037】しかし、本例ではインテグレータセンサ4
0の検出信号を巧みに利用することにより、投影光学系
14を透過する光量の変動をきめ細かく把握し、それに
基づいて投影光学系14の結像特性を補正するので、投
影光学系の結像特性の誤差が格段に低減される。なお、
基準値となるインテグレータセンサ40の基本出力値I
0 、及び投影光学系を透過する基本エネルギー線量P0
の検出は、レチクルが交換される毎、及びレチクルブラ
インド13の大きさ(又は形状)を変える毎に実施され
る。
However, in this example, the integrator sensor 4
By skillfully utilizing the detection signal of 0, the variation of the amount of light transmitted through the projection optical system 14 is grasped finely and the imaging characteristic of the projection optical system 14 is corrected based on it, so that the imaging characteristic of the projection optical system is corrected. Error is significantly reduced. In addition,
Basic output value I of the integrator sensor 40 that serves as a reference value
0 and the basic energy dose P 0 transmitted through the projection optical system
Is detected every time the reticle is replaced and every time the size (or shape) of the reticle blind 13 is changed.

【0038】また、本例では、投影状態の調整手段とし
て、投影光学系14自体の結像特性を所定の空気室の圧
力制御により補正する例を示したが、その他投影状態の
調整手段としては、レチクルRと投影光学系14との間
隔を変化させる機構、及び投影光学系14内の特定のレ
ンズエレメント(例えばレチクルRに最も近いレンズ)
を光軸方向に移動させる機構等がそのまま応用できる。
Further, in this example, as the projection state adjusting means, the example in which the image forming characteristic of the projection optical system 14 itself is corrected by the pressure control of the predetermined air chamber has been shown, but as the other projection state adjusting means, , A mechanism for changing the distance between the reticle R and the projection optical system 14, and a specific lens element in the projection optical system 14 (for example, a lens closest to the reticle R).
A mechanism for moving the optical axis in the optical axis direction can be applied as it is.

【0039】また、図1ではインテグレータセンサ40
の受光面はほぼウエハWの表面と共役な面に設定されて
いるが、インテグレータセンサ40の受光面をウエハW
の表面に対して光学的にフーリエ変換の関係となる面
(瞳面)付近に設定してもよい。更に、本発明は一括露
光型の投影露光装置に限らず、レチクルとウエハとを相
対的に走査して露光を行うステップ・アンド・スキャン
方式等の走査露光型の投影露光装置にも同様に適用でき
る。
Further, in FIG. 1, the integrator sensor 40 is used.
The light receiving surface of the integrator sensor 40 is set to be a surface conjugate with the surface of the wafer W.
It may be set in the vicinity of a surface (pupil surface) that optically has a Fourier transform relationship with respect to the surface of. Further, the present invention is not limited to the batch exposure type projection exposure apparatus, but is similarly applied to a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a step-and-scan method for performing exposure by relatively scanning a reticle and a wafer. it can.

【0040】このように、本発明は上述の実施形態例に
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。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、第2光
電センサによって投影光学系を透過する光量を常時間接
的に検出できるようにしたので、例えば露光中の光源の
変動、又はシャッター開閉中の過渡的な光量変動等も検
出可能となり、照明光の投影光学系への入射による結像
特性の変動量をより高精度に補正できる利点がある。こ
れにより、超LSI等の微細化に対応することができ
る。特に、例えば第2光電センサでの検出信号のサンプ
リング周波数を高めることにより、シャッターの開閉時
の高速な過度的な変化にも対応できる。
According to the projection exposure apparatus of the present invention, the amount of light transmitted through the projection optical system can always be indirectly detected by the second photoelectric sensor. Therefore, for example, fluctuation of the light source during exposure or opening / closing of the shutter. It is also possible to detect a transitional fluctuation of the light amount and the like, and there is an advantage that the fluctuation amount of the imaging characteristic due to the incidence of the illumination light on the projection optical system can be corrected with higher accuracy. This makes it possible to cope with miniaturization of VLSI and the like. In particular, by increasing the sampling frequency of the detection signal of the second photoelectric sensor, for example, it is possible to cope with a high-speed transient change when the shutter is opened and closed.

【0042】また、投影光学系に入射する照明光の光量
を調整する光量調節手段(シャッターを含む)を設け、
第2光電センサを光源と投影光学系との間に配置する場
合には、露光中にその光量調節手段で光量を調整したと
きであっても、第2光電センサにより、投影光学系に入
射する光量の変化を正確に測定でき、それに基づき、結
像特性を正確に補正できる。
Further, a light amount adjusting means (including a shutter) for adjusting the light amount of the illumination light incident on the projection optical system is provided,
When the second photoelectric sensor is arranged between the light source and the projection optical system, the second photoelectric sensor causes the light to enter the projection optical system even when the light amount is adjusted by the light amount adjusting means during exposure. It is possible to accurately measure the change in the amount of light, and based on that, it is possible to accurately correct the imaging characteristics.

【0043】また、第2光電センサと演算手段との間に
第2光電センサの計測値を逐次出力するための受け渡し
ラインを設ける場合には、その受け渡しラインを介して
ほぼリアルタイムで検出信号が演算手段に供給されるた
め、より急激な変化にも対応できる利点がある。
When a transfer line for sequentially outputting the measured value of the second photoelectric sensor is provided between the second photoelectric sensor and the calculation means, the detection signal is calculated in almost real time through the transfer line. Since it is supplied to the means, there is an advantage that it can cope with more rapid changes.

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

【図1】本発明による投影露光装置の実施の形態の一例
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】図1のインテグレータセンサ40の検出信号と
投影光学系を透過するエネルギー線量との関係を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the detection signal of the integrator sensor 40 of FIG. 1 and the energy dose transmitted through the projection optical system.

【図3】(a)は本発明の実施の形態におけるシャッタ
ーの開閉状態を示す図、(b)は図3(a)に対応する
インテグレータセンサ40の検出信号の変化を示す波形
図、(c)は図3(a)に対応して、投影光学系を透過
するエネルギー線量を示す図である。
3A is a diagram showing an open / closed state of a shutter in the embodiment of the present invention, FIG. 3B is a waveform diagram showing a change in a detection signal of the integrator sensor 40 corresponding to FIG. 3A, and FIG. ) Is a diagram corresponding to FIG. 3A and showing an energy dose transmitted through the projection optical system.

【図4】従来の投影光学系を透過するエネルギー線量の
算出方法の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional method of calculating an energy dose that passes through a projection optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル W ウエハ IL 照明光 1 光源 3 シャッター 10 ビームスプリッター 14 投影光学系 20 照射量モニタ 23 配管 30 圧力調整器 31 主制御系 40 インテグレータセンサ 24 信号ライン 41 A/D変換器 R Reticle W Wafer IL Illumination light 1 Light source 3 Shutter 10 Beam splitter 14 Projection optical system 20 Irradiation amount monitor 23 Piping 30 Pressure regulator 31 Main control system 40 Integrator sensor 24 Signal line 41 A / D converter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光用の光源からの照明光によりマスク
上のパターンを照明し、前記パターンを投影光学系を介
して感光性の基板上に転写する投影露光装置において、 前記投影光学系を透過した前記照明光の光量を計測する
第1光電センサと、 前記光源からの照明光の少なくとも一部の光量を計測す
る第2光電センサと、 前記第1及び第2光電センサの計測値に基づいて前記投
影光学系の結像特性の変化量を算出する演算手段と、 該演算手段の算出結果に基づいて前記投影光学系の結像
特性を補正する結像特性補正手段と、 を有することを特徴とする投影露光装置。
1. A projection exposure apparatus that illuminates a pattern on a mask with illumination light from an exposure light source and transfers the pattern onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein the projection optical system is transmitted. Based on the first photoelectric sensor that measures the light amount of the illumination light, the second photoelectric sensor that measures the light amount of at least a part of the illumination light from the light source, and the measurement values of the first and second photoelectric sensors And an image forming characteristic correcting unit for correcting the image forming characteristic of the projection optical system based on the calculation result of the calculating unit. Projection exposure apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の投影露光装置であって、 前記投影光学系に入射する前記照明光の光量を調整する
光量調節手段を設け、 前記第2光電センサを前記光源と前記投影光学系との間
に配置したことを特徴とする投影露光装置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a light amount adjusting means for adjusting a light amount of the illumination light incident on the projection optical system, the second photoelectric sensor being the light source and the projection optical system. A projection exposure apparatus, which is arranged between the system and the system.
【請求項3】 請求項1、又は2記載の投影露光装置で
あって、 前記第2光電センサと前記演算手段との間に前記第2光
電センサの計測値を逐次出力するための受け渡しライン
を設けたことを特徴とする投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a transfer line between the second photoelectric sensor and the arithmetic means for sequentially outputting a measured value of the second photoelectric sensor. A projection exposure apparatus, which is provided.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007004358A1 (en) 2005-07-06 2007-01-11 Nikon Corporation Exposure apparatus
US7812928B2 (en) 2005-07-06 2010-10-12 Nikon Corporation Exposure apparatus
CN119395953A (en) * 2024-12-18 2025-02-07 新毅东(北京)科技有限公司 Exposure system and control method thereof

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Effective date: 20040914