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JPH11162830A - Aligning method - Google Patents

Aligning method

Info

Publication number
JPH11162830A
JPH11162830A JP9337942A JP33794297A JPH11162830A JP H11162830 A JPH11162830 A JP H11162830A JP 9337942 A JP9337942 A JP 9337942A JP 33794297 A JP33794297 A JP 33794297A JP H11162830 A JPH11162830 A JP H11162830A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
light
sensor
exposure
wafer
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.)
Withdrawn
Application number
JP9337942A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Katamata
義之 片又
Toshihiko Tsuji
寿彦 辻
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 JP9337942A priority Critical patent/JPH11162830A/en
Publication of JPH11162830A publication Critical patent/JPH11162830A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligning method, which corrects a measuring error in a sensor for measuring the light amount and measures with high precision radiated amount and an accumulated aligning amount, even when the radiated amount is changed over a wide range without providing special cooling mechanisms. SOLUTION: When an illuminous light IL is radiated and a pattern of a reticle R is aligned to a wafer W, a thermal drift which is overlapped on an output signal (irradiated energy) Ek measured by a luminous intensity variations sensor 49, which receives the illuminuous light IL and photoelectrically converts is acquired, based on the measured output signal Ek from equation yk+1 =exp(-Δt/T)yk +Czi (1-exp(-Δt/T))Ek (where Δt is a sampling period, yk is thermal drift, T is a time constant, Ek is radiated energy and Czi is a constant). A true radiated energy Ekz is acquired, based on the output signal Ek and the thermal drift yk+1 .

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、半導体装置、液晶
表示装置、あるいは薄膜磁気へッド等を製造する際のフ
ォトリソグラフィ工程で用いられる露光方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, a thin film magnetic head, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置あるいは液晶表示装置等の製
造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、レチクル
あるいはマスク(以下、レチクルという)に形成された
回路パターンを投影光学系を介して半導体ウェハやガラ
スプレート(以下、ウェハという)上に投影露光する投
影露光装置が用いられている。この投影露光装置として
は種々の方式のものがあるが、例えば半導体装置の製造
の場合、レチクルの回路パターン全体を一度に投影し得
るイメージフィールドを持つ投影光学系を介してウェハ
をステップ・アンド・リピート方式で露光する投影露光
装置と、レチクルを1次元に走査しつつ、ウェハをそれ
と同期した速度で1次元に走査させる、いわゆるステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置とがある。
2. Description of the Related Art In a photolithography process in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a circuit pattern formed on a reticle or a mask (hereinafter, referred to as a reticle) is formed on a semiconductor wafer or glass plate (hereinafter, referred to as a reticle) via a projection optical system. , A wafer) is used. There are various types of projection exposure apparatuses. For example, in the case of manufacturing a semiconductor device, a wafer is step-and-stepped through a projection optical system having an image field capable of projecting the entire reticle circuit pattern at one time. There are a projection exposure apparatus that performs exposure by a repeat method, and a projection exposure apparatus that employs a so-called step-and-scan method that scans a wafer one-dimensionally at a speed synchronized with that while scanning a reticle one-dimensionally.

【0003】ところで、これらの投影露光装置には高い
露光精度が要求されており、このためウェハの各ショッ
ト領域への露光量(露光エネルギ)を最適にするための
照度制御機構が設けられている。例えば、図5は従来の
照度制御機構を備えたステップ・アンド・リピート方式
の投影露光装置を示しており、この図5において、水銀
ランプ101からの照明光は楕円鏡102によって集光
された後、集光光学系103a、および所望の波長帯の
光(例えばi線)を選択する光学フィルタ103bを含
む集光フィルタ系103を経てシャッタ104に達す
る。シャッタ104は、タイマ制御系106からの指令
に基づいてシャッタ制御機構105により開閉される。
シャッタ104が開状態の場合、照明光はインプットレ
ンズ107を介してほぼ平行光束となってフライアイレ
ンズ108に入射する。
By the way, these projection exposure apparatuses are required to have high exposure accuracy, and therefore, are provided with an illuminance control mechanism for optimizing an exposure amount (exposure energy) to each shot area of a wafer. . For example, FIG. 5 shows a step-and-repeat type projection exposure apparatus provided with a conventional illuminance control mechanism. In FIG. 5, illumination light from a mercury lamp 101 is collected after being converged by an elliptical mirror 102. The light reaches the shutter 104 via a light-collecting optical system 103a and a light-collecting filter system 103 including an optical filter 103b for selecting light in a desired wavelength band (for example, i-line). The shutter 104 is opened and closed by a shutter control mechanism 105 based on a command from a timer control system 106.
When the shutter 104 is in the open state, the illuminating light enters the fly-eye lens 108 as a substantially parallel light beam via the input lens 107.

【0004】フライアイレンズ108の射出面には多数
の2次光源像が形成され、これらによりレチクル119
を照明する照明光の照度分布が平坦化される。フライア
イレンズ108を通過した照明光は反射率が98%程度
の反射ミラー109に入射する。反射ミラー109で反
射された照明光は、第1リレーレンズ113、第2リレ
ーレンズ116、反射ミラー117、およびコンデンサ
ーレンズ118を介して、レチクル119上の照明領域
を均一な照度分布で照明する。この照明光により、レチ
クル119上のパターンが投影光学系120を介して例
えば1/5に縮小されてウェハ121の各ショット領域
上に投影露光される。
A large number of secondary light source images are formed on the exit surface of the fly-eye lens 108, and these are used to form a reticle 119.
The illumination intensity distribution of the illumination light for illuminating is flattened. The illumination light having passed through the fly-eye lens 108 enters a reflection mirror 109 having a reflectance of about 98%. The illumination light reflected by the reflection mirror 109 illuminates the illumination area on the reticle 119 with a uniform illuminance distribution via the first relay lens 113, the second relay lens 116, the reflection mirror 117, and the condenser lens 118. By this illumination light, the pattern on the reticle 119 is reduced to, for example, 1/5 through the projection optical system 120 and projected and exposed on each shot area of the wafer 121.

【0005】この従来の投影露光装置による露光動作の
際、反射ミラー109を透過した光を集光レンズ110
を介して光電変換する光センサであるインテグレータセ
ンサ111に入射し、この出力信号が照度算出系112
に供給される。インテグレータセンサ111は、例えば
レチクル119のパターン形成面とほぼ共役な位置にあ
る。ウェハ121での単位時間当たりの露光エネルギと
インテグレータセンサ111上での照度との間の換算係
数が予め照度算出系112に記憶されている。照度算出
系112においてインテグレータセンサ111の出力信
号にその換算係数を乗ずることにより、ウェハ121上
での単位時間当りの露光エネルギが求められる。求めら
れた単位時間当りの露光エネルギは主制御系125に供
給され、主制御系125は、ウェハ121上での適正露
光量をその単位時間当りの露光エネルギで除算して得ら
れる露光時間をタイマ制御系106に入力する。これに
応じてタイマ制御系106が、その露光時間だけシャッ
タ104を開状態にすることにより、ウェハ121上で
の積算露光量が適正露光量に制御される。
At the time of the exposure operation by the conventional projection exposure apparatus, the light transmitted through the reflection mirror 109 is condensed by a condenser lens 110.
Is incident on an integrator sensor 111, which is an optical sensor that performs photoelectric conversion, and the output signal is transmitted to an illuminance calculation system 112.
Supplied to The integrator sensor 111 is, for example, at a position substantially conjugate with the pattern forming surface of the reticle 119. The conversion coefficient between the exposure energy per unit time on the wafer 121 and the illuminance on the integrator sensor 111 is stored in the illuminance calculation system 112 in advance. By multiplying the output signal of the integrator sensor 111 by the conversion coefficient in the illuminance calculation system 112, the exposure energy per unit time on the wafer 121 is obtained. The obtained exposure energy per unit time is supplied to the main control system 125. The main control system 125 sets a timer for an exposure time obtained by dividing an appropriate exposure amount on the wafer 121 by the exposure energy per unit time. Input to the control system 106. In response, the timer control system 106 opens the shutter 104 for the exposure time, so that the integrated exposure amount on the wafer 121 is controlled to an appropriate exposure amount.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年、装置のスループ
ットを向上させるためにウェハサイズが大型化すると共
に、一括して露光するショット範囲内に複数チップを一
括転写させるいわゆる1ショット複数チップ取りの露光
が行われるようになってきており、従ってショット領域
の大面積化、つまり投影領域の大型化が図られつつあ
る。この投影領域の大型化に対応するには、長時間の照
明光の照射はスループットの観点から避ける必要があ
り、従って、所定の積算露光量を得るためには光源の照
明光の光量を増大させることになる。このため、光量測
定時のインテグレータセンサに従来より大きな光量が照
射されることになり、インテグレータセンサの温度が上
昇してセンサ感度が変化するという問題が生じ得る。
In recent years, the wafer size has been increased in order to improve the throughput of the apparatus, and so-called one-shot multiple-chip exposure in which a plurality of chips are collectively transferred within a shot area to be collectively exposed. Are being performed, and accordingly, the shot area is being enlarged, that is, the projection area is being enlarged. In order to cope with the enlargement of the projection area, it is necessary to avoid long-time irradiation of illumination light from the viewpoint of throughput. Therefore, in order to obtain a predetermined integrated exposure amount, the amount of illumination light of the light source is increased. Will be. For this reason, the integrator sensor at the time of measuring the amount of light is irradiated with a larger amount of light than before, which may cause a problem that the temperature of the integrator sensor increases and the sensor sensitivity changes.

【0007】また、最近、例えばピッチの小さな周期的
なパターンに対する解像度、および焦点深度を向上させ
るために、フライアイレンズ108の光射出側には複数
種類の照明系開口絞り(図示せず)が選択できるように
設けられている。この照明系開口絞りとしては、例えば
光軸に対して偏心した複数の開口を有する変形光源法
や、輪帯状の開口形状を有する輪帯照明法等がある。こ
れらの照明条件の変更による照射光量の変化に対してイ
ンテグレータセンサの出力のSN比を所定の値以上に維
持させるには、インテグレータセンサに一定光量以上の
光量を与えることになり、上述と同様に光量測定時にイ
ンテグレータセンサの温度変化が発生してセンサ感度が
変化するという問題が生じる。
Further, recently, in order to improve the resolution and the depth of focus of a periodic pattern having a small pitch, for example, a plurality of types of illumination system aperture stops (not shown) are provided on the light exit side of the fly-eye lens 108. It is provided so that it can be selected. As the illumination system aperture stop, for example, there are a modified light source method having a plurality of apertures decentered with respect to the optical axis, an annular illumination method having an annular aperture shape, and the like. In order to maintain the S / N ratio of the output of the integrator sensor at a predetermined value or more with respect to the change in the irradiation light amount due to the change of the illumination condition, a light amount of a certain light amount or more is given to the integrator sensor. A problem arises in that the temperature change of the integrator sensor occurs at the time of the light quantity measurement, and the sensor sensitivity changes.

【0008】また一方、ステップ・アンド・スキャン方
式の投影露光装置にあっては、ウェハのショット領域の
長さより短いスリット状の露光フィールドを走査させて
露光するため、ウェハ面上での積算露光量を一定に保つ
には、一括露光方式に比べて照明領域が狭い分露光フィ
ールドの全体に単位時間当たり照射される露光量である
絶対照射量を大きくし、またレジスト感度に応じて積算
露光量を広い範囲で可変にする必要があるので、照射量
の可変範囲を大きくとる必要が生じている。
On the other hand, in a step-and-scan type projection exposure apparatus, since the exposure is performed by scanning a slit-like exposure field shorter than the length of the shot area of the wafer, the integrated exposure amount on the wafer surface is increased. In order to maintain a constant value, the absolute irradiation amount, which is the amount of exposure that is applied per unit time to the entire exposure field per unit time, is increased by the smaller illumination area compared to the batch exposure method, and the integrated exposure amount is adjusted according to the resist sensitivity. Since it is necessary to make the variable in a wide range, it is necessary to make the variable range of the irradiation amount large.

【0009】しかし、このように照射量の可変範囲を大
きくした場合、照射光量が大きい場合と小さい場合との
両方でインテグレータセンサの出力のSN比を所定の値
以上に維持するには、やはりインテグレータセンサに一
定以上の光量を与えることになり、上述と同様に光量測
定時にインテグレータセンサの温度変化が発生してセン
サ感度が変化するという問題がある。また、ウェハステ
ージ上の照射量も一括露光方式に比べて大きいため、広
範囲の照射量の照明光がウェハステージ上の光電センサ
である照度むらセンサや、ウェハからの反射光の光量を
測定するための光電センサである照射量モニタに照射さ
れることにより、これらの光電センサ上に無視できない
温度変化が発生し、センサ感度が変化するという問題も
ある。
However, in order to maintain the S / N ratio of the output of the integrator sensor at a predetermined value or more both when the irradiation light quantity is large and when the irradiation light quantity is small, it is necessary to use an integrator. Since a certain amount of light is given to the sensor, there is a problem that the temperature of the integrator sensor changes at the time of measuring the amount of light and the sensor sensitivity changes in the same manner as described above. In addition, since the irradiation amount on the wafer stage is larger than that of the batch exposure method, the illumination light of a wide range of irradiation is used to measure the illuminance unevenness sensor which is a photoelectric sensor on the wafer stage and the amount of reflected light from the wafer. Irradiation to the irradiation amount monitor, which is a photoelectric sensor, causes a temperature change that cannot be ignored on these photoelectric sensors, and there is also a problem that the sensor sensitivity changes.

【0010】そこで近年、特開平9−22120号公報
に開示されるように、大きな光量が与えられても温度変
化を抑制してセンサ感度を所定範囲に維持できるインテ
グレータセンサが提案されている。図6は、改良された
インテグレータセンサ33の平面図である。図6におい
て、インテグレータセンサ33本体の左右の側面に熱交
換体(ペルチェ素子)71a、71bが固定されてい
る。インテグレータセンサ33の受光面77の中央部の
円形の照射フィールド76の外側の部分は熱伝導率の高
い部材が用いられており、熱交換体71a、71bの吸
熱側(低温側)はその部材に直接固定されている。照射
フィールド76に照明光が照射されたことで生じた熱は
受光面77の熱伝導率の高い部材の左右の側壁から熱交
換体71a、71bに吸収される。熱交換体71a、7
1bの吸熱側と対向する放熱側(高温側)の底面には冷
却パイプ73が密着して固定されており、熱交換体71
a、71bの放熱側の熱は外部温調装置(不図示)に通
じる冷却パイプ73内を循環する冷却水により持ち去ら
れる。
In recent years, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-22120, there has been proposed an integrator sensor capable of suppressing a change in temperature and maintaining the sensor sensitivity within a predetermined range even when a large amount of light is applied. FIG. 6 is a plan view of the improved integrator sensor 33. FIG. 6, heat exchangers (Peltier elements) 71a and 71b are fixed to the left and right side surfaces of the integrator sensor 33 main body. A member having high thermal conductivity is used for a portion outside the circular irradiation field 76 at the center of the light receiving surface 77 of the integrator sensor 33, and the heat absorbing sides (low temperature side) of the heat exchangers 71a and 71b are connected to the member. Directly fixed. The heat generated by irradiating the irradiation field 76 with the illumination light is absorbed by the heat exchangers 71a and 71b from the left and right side walls of the member having a high thermal conductivity on the light receiving surface 77. Heat exchangers 71a, 7
A cooling pipe 73 is tightly fixed to the bottom surface of the heat radiation side (high temperature side) opposite to the heat absorption side of the heat exchanger 1b.
The heat on the heat radiation side of a and 71b is taken away by the cooling water circulating in the cooling pipe 73 leading to an external temperature control device (not shown).

【0011】また、照射フィールド76の外周近傍に温
度センサ75が設置されており、照射フィールド76の
周辺の温度が常時計測されている。温度センサ75の測
定値は温度制御系79に供給されており、温度制御系7
9はその測定値に基づいて熱交換体71a、71bに供
給する電力を制御する。温度センサ75の測定値は主制
御系125にも供給されており、主制御系125はその
温度測定値に基づいてインテグレータセンサ33の光量
の測定値を補正する。
A temperature sensor 75 is installed near the outer periphery of the irradiation field 76, and the temperature around the irradiation field 76 is constantly measured. The measured value of the temperature sensor 75 is supplied to a temperature control system 79,
9 controls the power supplied to the heat exchangers 71a and 71b based on the measured values. The measurement value of the temperature sensor 75 is also supplied to the main control system 125, and the main control system 125 corrects the measurement value of the light amount of the integrator sensor 33 based on the temperature measurement value.

【0012】このように、インテグレータセンサ33の
受光面77の温度を測定する温度センサ75を設けるこ
とにより、そのインテグレータセンサ33の温度を照射
量の計測値の補正に利用しようとするものである。
As described above, by providing the temperature sensor 75 for measuring the temperature of the light receiving surface 77 of the integrator sensor 33, the temperature of the integrator sensor 33 is intended to be used for correcting the measured value of the irradiation amount.

【0013】ところが、このようなペルチェ素子からな
る熱交換体により光センサの受光面の冷却を行うには、
上述の説明の通り特別な冷却機構を設ける必要があり、
装置のコスト高を避けることができない。また、例え
ば、X−Yステージのような可動部に設けられる照度む
らセンサや、照射量モニタに上記冷却機構を取り付ける
には、スペース上の問題や配線、配管が困難であるとい
う問題も生じる。しかも、X−Yステージ自体は熱的影
響がステージ性能の劣化に直接的につながるので、よけ
いな熱交換体をX−Yステージ内部に配置するのは好ま
しくない。
[0013] However, in order to cool the light receiving surface of the optical sensor with the heat exchanger composed of such a Peltier element,
It is necessary to provide a special cooling mechanism as described above,
The high cost of the equipment cannot be avoided. In addition, for example, in order to attach the cooling mechanism to an illuminance unevenness sensor provided on a movable portion such as an XY stage or an irradiation amount monitor, there arises a problem in space and a problem in that wiring and piping are difficult. In addition, since the thermal effect of the XY stage itself directly leads to the deterioration of the stage performance, it is not preferable to dispose another heat exchanger inside the XY stage.

【0014】本発明は、特別な冷却機構を設けることな
く、照射量が広範囲に変化した場合でも、光量を計測す
るセンサでの計測誤差を補正して、照射量または積算露
光量の計測が高精度に行われる露光方法を提供すること
を目的とする。
According to the present invention, even if the irradiation amount is changed over a wide range without providing a special cooling mechanism, the measurement error of the sensor for measuring the light amount is corrected, and the measurement of the irradiation amount or the integrated exposure amount is improved. An object of the present invention is to provide an exposure method performed with high accuracy.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
表す図1乃至図4に対応付けて説明すると、上記目的
は、照明光(IL)を照射してレチクル(R)のパター
ンを基板(W)に露光する露光方法において、照明光
(IL)を受光して光電変換する光センサ(33,4
9,53,55)の出力信号に重畳する熱ドリフト量
を、測定した出力信号に基づいて演算により求め、出力
信号と熱ドリフト量とに基づいて、照明光(IL)の照
射エネルギに関する量を求めることを特徴とする露光方
法によって達成される。上記露光方法において、熱ドリ
フト量は、
The object of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 showing an embodiment of the present invention. The object is to irradiate illumination light (IL) to change the pattern of a reticle (R). In an exposure method for exposing a substrate (W), an optical sensor (33, 4) for receiving illumination light (IL) and performing photoelectric conversion.
9, 53, 55) is calculated by calculation based on the measured output signal, and the amount related to the irradiation energy of the illumination light (IL) is calculated based on the output signal and the heat drift amount. It is attained by an exposure method characterized by what is sought. In the above exposure method, the amount of thermal drift is:

【0016】yk+1=exp(-Δt/T)yk+Czi(1-exp(-Δt/T))E
k
Y k + 1 = exp (−Δt / T) y k + C zi (1-exp (−Δt / T)) E
k

【0017】(但し、Δtはサンプリング周期、ykは熱
ドリフト量、Tは時定数、Ekは照射エネルギ、Cziは定数
である。)から求められることを特徴とする。
(Where Δt is a sampling period, y k is a thermal drift amount, T is a time constant, E k is an irradiation energy, and C zi is a constant).

【0018】また、上記露光方法において、照明光(I
L)の照明エネルギに関する量は、照度むらである。ド
リフト量は、光センサのサンプリング周期に基づいて演
算される。
In the above exposure method, the illumination light (I
The quantity relating to the illumination energy in L) is the illuminance unevenness. The drift amount is calculated based on the sampling cycle of the optical sensor.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による露光
方法を図1乃至図4を用いて説明する。本実施の形態
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、本実施の形態に
おける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によって集光される。そ
の集光点近傍にシャッタ制御機構5により開閉されるシ
ャッタ4が配置され、シャッタ4が開状態の場合、その
照明光はミラー3およびインプットレンズ6を介してほ
ぼ平行光束に変換された後、視野絞り7に達する。視野
絞り7の直後に、出し入れ自在に減光板23が配置さ
れ、減光板23により視野絞り7を通過する照明光の光
量を所定範囲内で段階的、または連続的に変化させるこ
とができるようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An exposure method according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, illumination light from a mercury lamp 1 is collected by an elliptical mirror 2. A shutter 4 that is opened and closed by a shutter control mechanism 5 is disposed in the vicinity of the converging point. When the shutter 4 is in an open state, the illumination light is converted into a substantially parallel light beam via the mirror 3 and the input lens 6. The field stop 7 is reached. Immediately after the field stop 7, a dimming plate 23 is disposed so as to be able to be taken in and out so that the amount of illumination light passing through the field stop 7 can be changed stepwise or continuously within a predetermined range by the dimming plate 23. Has become.

【0020】減光板23は、例えば反射型ハーフミラー
を複数個切り換え自在に配置したものであり、各ハーフ
ミラーの光軸に対する傾きがそれぞれ全体としての透過
率を所定の透過率にするように設定されている。そし
て、駆動モータを含む減光板駆動機構24で、減光板2
3をステップ移動させることにより、照明光の光量が調
整される。本実施の形態では、ウェハ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が減光板駆動機構24の動作を制御すると共に、
シャッタ制御機構5の動作をも制御する。さらに、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に供給される電流を制御する。
The dimming plate 23 is, for example, one in which a plurality of reflection type half mirrors are arranged so as to be switchable, and the inclination of each half mirror with respect to the optical axis is set so that the transmittance as a whole becomes a predetermined transmittance. Have been. Then, the dimming plate driving mechanism 24 including the driving motor drives the dimming plate 2
By moving step 3 in steps, the amount of illumination light is adjusted. In the present embodiment, it is the exposure control system 20 that controls the exposure for the wafer W, and the exposure control system 20 controls the operation of the dimming plate driving mechanism 24,
It also controls the operation of the shutter control mechanism 5. Further, the exposure amount control system 20 is connected to a power supply system 22 for the mercury lamp 1,
The current supplied to the mercury lamp 1 is controlled.

【0021】視野絞り7の開口を適過した後、減光板2
3によって光量が調整された照明光は、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うちの第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
よる複数の光源像からの照明光は、第2フライアイレン
ズ14に導かれる。本実施の形態では、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。本実施の形態ではその光
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。
After the aperture of the field stop 7 is properly passed, the light reducing plate 2
The illumination light whose light amount is adjusted by 3 enters the first fly-eye lens 9 of the two-stage fly-eye lens group via the first relay lens 8. Illumination light from a plurality of light source images by the first fly-eye lens 9 is guided to the second fly-eye lens 14. In the present embodiment, the light amount aperture 10 is disposed near the exit surface of the first fly-eye lens 9, that is, near the light source image forming surface, and the aperture of the light amount aperture 10 is arbitrarily large by the light amount aperture driving mechanism 11. It can be adjusted. The operation of the light amount aperture driving mechanism 11 is also controlled by the exposure amount control system 20. In the present embodiment, by adjusting the size of the aperture of the light amount aperture 10, the first
The amount of illumination light traveling from the fly-eye lens 9 to the second fly-eye lens 14 can be continuously adjusted.

【0022】さて、第2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。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。第2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1
6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31に入射す
る。そして、ビームスプリッタ31を透過した照明光
が、第1リレーレンズ34を経てブラインド37(視野
絞り)に至る。ブラインド37の配置面は、第2フライ
アイレンズ14の射出面のフーリエ変換面近傍である。
即ち、ブラインド37の配置面は、後述のレチクルRの
パターン形成面とほぼ共役である。
An illumination system aperture stop plate 16 in which a plurality of types of illumination system aperture stops are disposed near the exit surface of the second fly-eye lens 14 is provided. The main control system 19 is controlled by an illumination system diaphragm drive mechanism 17 including a drive motor.
The rotation angle of the illumination system aperture stop plate 16 is controlled. After being emitted from the second fly-eye lens 14, the illumination system aperture stop plate 1
Illumination light IL that has passed through the aperture stop selected from 6 is
The light enters the beam splitter 31 having a transmittance of about 98%. The illumination light transmitted through the beam splitter 31 reaches the blind 37 (field stop) via the first relay lens 34. The arrangement surface of the blind 37 is near the Fourier transform surface of the exit surface of the second fly-eye lens 14.
That is, the arrangement surface of the blind 37 is substantially conjugate with the pattern formation surface of the reticle R described later.

【0023】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、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3
8、コンデンサーレンズ39、およびミラー40を介し
てレチクルR上のスリット状の照明頒域41を均一な照
度分布で照明する。
The blind 37 is, for example, a mechanical field stop that surrounds a rectangular opening with four knife edges, and the shape of the slit-shaped illumination area on the reticle R is defined by the rectangular opening. That is, the blind 37
The illumination light IL limited by the second relay lens 3
8. Illuminate the slit-shaped illumination distribution area 41 on the reticle R with a uniform illuminance distribution via the condenser lens 39 and the mirror 40.

【0024】そして、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、または1/5等)でウェハ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およびウェハ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。本実施
の形態では、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、
ウェハWは、ウェハWをX方向に走査すると共にY方向
に位置決めするウェハステージ48上に保持されてい
る。ウェハステージ48には、ウェハ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。
Then, the image of the pattern in the illumination area 41 on the reticle R is converted into a projection magnification β via the projection optical system PL.
(Β is, for example, 1 / or 5) and projected onto the slit-shaped exposure field 47 on the wafer W. Here, the Z axis is taken in parallel with the optical axis of the projection optical system PL, and the reticle R and the wafer W during scanning exposure are in a plane perpendicular to the Z axis.
The X axis is taken in parallel with the scanning direction, and the Y axis is taken in a direction perpendicular to the X axis (non-scanning direction) in a plane perpendicular to the Z axis. In the present embodiment, the reticle R is held on a reticle base 43 via a scanning stage 42 slidable in the X direction,
The wafer W is held on a wafer stage 48 that scans the wafer W in the X direction and positions the wafer W in the Y direction. The wafer stage 48 also incorporates a Z stage for positioning the wafer W in the Z direction.

【0025】走査ステージ42およびウェハステージ4
8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42を介して照明領域41に対して+X方向(または
−X方向)に所定速度VRでレチクルRを走査するのと
同期して、ウェハステージ48を介してウェハ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(または+X方向)に速度VW(=β・VR)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
パターンが遂次転写露光される。
Scanning stage 42 and wafer stage 4
A stage driving mechanism is constituted by 8, and the operation of the stage driving mechanism is controlled by a stage control system 46. During scanning exposure, the stage control system 46 controls the reticle R via the wafer stage 48 in synchronization with scanning the reticle R at a predetermined speed VR in the + X direction (or -X direction) with respect to the illumination area 41 via the scanning stage 42. A predetermined shot area on the wafer W is scanned with respect to the exposure field 47 in the −X direction (or + X direction) at a speed VW (= β · VR). Thus, the pattern of the reticle R is successively transferred and exposed on the shot area.

【0026】ウェハステージ48上のウェハWの近傍
に、ウェハ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が設置されている。
照度むらセンサ49は、その受光面に設けられたピンホ
ール状の透過部から照明光の一部を受光して露光フィー
ルド内での照度のばらつきを検出するものであり、測定
の際はウェハステージ48を駆動して、照度むらセンサ
49のピンホールを露光フィールド47の中心部に移動
した後、ウェハステージ48を微動しながら露光フィー
ルド47内の複数箇所で照度を測定して、それら複数箇
所における照度のばらつきを計測する。
In the vicinity of the wafer W on the wafer stage 48, an uneven illuminance sensor 49 including a photoelectric detector having a light receiving surface at the same height as the exposure surface of the wafer W is provided.
The uneven illuminance sensor 49 receives a part of the illuminating light from a pinhole-shaped transmitting portion provided on the light receiving surface and detects a variation in illuminance in an exposure field. After driving the pin 48 of the uneven illuminance sensor 49 to the center of the exposure field 47, the illuminance is measured at a plurality of locations in the exposure field 47 while slightly moving the wafer stage 48, and the illuminance at the plurality of locations is measured. Measure the variation in illuminance.

【0027】また、照度むらセンサ49と並列に露光フ
ィールド47の照射量を測定する光電検出器よりなる照
射量モニタ55が設置されている。照射量モニタ55
は、照度むらセンサ49と同様にウェハWの露光面と同
じ高さに配置された露光フィールド47の全面が入る大
きさを持つ受光面を有し、測定の際はウェハステージ4
8を駆動して、その受光面で露光フィールド47の全体
を覆い、受光面から入射する光量を計測する。
Further, an irradiation amount monitor 55 including a photoelectric detector for measuring the irradiation amount of the exposure field 47 is provided in parallel with the uneven illuminance sensor 49. Irradiation dose monitor 55
Has a light receiving surface large enough to cover the entire surface of the exposure field 47 arranged at the same height as the exposure surface of the wafer W, similarly to the uneven illuminance sensor 49.
8 is driven to cover the entire exposure field 47 with its light receiving surface, and the amount of light incident from the light receiving surface is measured.

【0028】照度むらセンサ49および照射量モニタ5
5から出力される検出信号は主制御系19に供給されて
おり、主制御系19はそれらの検出信号に基づき露光量
制御系20を介して減光板23および光量絞り10を制
御する。
Illumination unevenness sensor 49 and irradiation amount monitor 5
The detection signal output from 5 is supplied to a main control system 19, and the main control system 19 controls the dimming plate 23 and the light amount aperture 10 via the exposure amount control system 20 based on the detection signals.

【0029】透過率が98%程度のビームスプリッタ3
1で反射された光が、集光レンズ32を介して光電検出
器よりなるインテグレータセンサ33の受光面に集光さ
れている。インテグレータセンサ33の受光面は、一例
としてレチクルRのパターン形成面、およびウェハWの
露光面とほぼ共役であり、インテグレータセンサ33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。その検出信号は、露光量制御系20を介して
水銀ランプ1用の電源系22および主制御系19にも供
給されている。
Beam splitter 3 having a transmittance of about 98%
The light reflected by 1 is condensed on a light receiving surface of an integrator sensor 33 composed of a photoelectric detector via a condenser lens 32. The light receiving surface of the integrator sensor 33 is, for example, substantially conjugate with the pattern forming surface of the reticle R and the exposure surface of the wafer W, and the detection signal (photoelectric conversion signal) of the integrator sensor 33 is supplied to the exposure control system 20. I have. The detection signal is also supplied to the power supply system 22 for the mercury lamp 1 and the main control system 19 via the exposure amount control system 20.

【0030】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の出力信
号からウェハW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いる。但
し、本実施の形態では、インテグレータセンサ33の出
力信号は、例えば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. In the memory 21, a conversion coefficient and the like for obtaining an irradiation amount (exposure amount per unit time) on the wafer W from an output signal of the integrator sensor 33 are stored. Is stored. However, in the present embodiment, the output signal of the integrator sensor 33 is calibrated using, for example, a predetermined reference illuminometer,
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.

【0031】インテグレータセンサ33の受光面はレチ
クルRのパターン面とほぼ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33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 substantially conjugate with the pattern surface of the reticle R, so that even when the illumination system aperture stop plate 16 is rotated to change the shape of the illumination system aperture stop. In this way, no error occurs in the detection signal of the integrator sensor 33. However, the light receiving surface of the integrator sensor 33 is arranged on an observation surface that is substantially conjugate with the Fourier transform surface (pupil surface) of the reticle pattern in the projection optical system PL, and can receive all light beams passing through this observation surface. It does not matter.

【0032】さらに本実施の形態では、透過率が98%
程度のビームスプリッタ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、および光電検出
器よりなるウェハ反射率モニタ53が設置され、集光レ
ンズ52によりウェハ反射率モニタ53の受光面はウェ
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を介してウェハW上に照
射される照明光のうちで、ウェハWでの反射光が、投影
光学糸PL、レチクルR等を介してウェハ反射率モニタ
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の単位時間当たりの光エネル
ギ、およびウェハ反射率モニタ53の検出信号から算出
されるウェハWでの反射光の単位時間当たりの光エネル
ギに基づいて、投影光学系PLを通過する照明光の単位
時間当たりの光エネルギを求める。さらに、このように
求められた光エネルギに露光時間を乗じて得られる熱エ
ネルギに基づいて、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よる投影光
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19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。
In this embodiment, the transmittance is 98%.
On the side opposite to the integrator sensor 33 with respect to the beam splitter 31, a condensing lens 52 and a wafer reflectance monitor 53 including a photoelectric detector are provided. Is almost conjugate to the surface of In this case, of the illumination light transmitted through the reticle R and irradiated onto the wafer W via the projection optical system PL, the reflected light on the wafer W is reflected on the wafer via the projection optical thread PL, the reticle R and the like. The light is received by the rate monitor 53, and the detection signal (photoelectric conversion signal) is supplied to the main control system 19. In the main control system 19, the reticle R
The projection optical system PL is based on the light energy per unit time of the illumination light IL irradiated to the side and the light energy per unit time of the reflected light on the wafer W calculated from the detection signal of the wafer reflectance monitor 53. Light energy per unit time of the illumination light passing through 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 energy thus obtained by the exposure time, and performs the projection based on the predicted thermal expansion amount. The amount of change in imaging characteristics such as distortion of the optical system PL is obtained. Then, the main control system 19 corrects the imaging characteristic of the projection optical system PL to the original state via an imaging characteristic correction mechanism (not shown) connected to the projection optical system PL.

【0033】図2は、以上説明した露光量の制御システ
ムの主要部を取り出した系統図を示し、この図2に示す
ように、水銀ランプ1から射出された露光用の照明光I
Lは照明系開口絞り板16、光量絞り10、および減光
板23により光量が調節され、ビームスプリッタ31を
殆ど(98%)透過してレチクルRに照射される。そし
て、レチクルRを透過した照明光ILがウェハW上に照
射される。この露光量の制御システムにおいては、照明
光ILの露光量は4箇所に設けた光電センサ(光電検出
器)により計測される。1番目の光電センサは、ビーム
スプリッタ31での反射光を受光して単位時間当たりの
光エネルギを計測するインテグレータセンサ33であ
り、このセンサは水銀ランプ1からの照明光ILの一部
の光量を直接検出する。2番目の光電センサは、ウェハ
Wからの反射光がビームスプリッタ31により反射され
る光を受光して単位時間当たりの光エネルギを計測する
ウェハ反射率モニタ53であり、投影光学系PLを通過
する光量を検出して投影光学系PLの結像特性を補正す
ることが主目的となる。また、3番目および4番目の光
電センサは、ウェハWと同じ平面上に受光面を有する照
度むらセンサ49および照射量モニタ55であり、それ
ぞれ露光フィールドの照度むらおよび露光フィールドに
おける全照射量を検出する。
FIG. 2 is a system diagram showing a main portion of the exposure amount control system described above, and as shown in FIG. 2, as shown in FIG.
The light amount L is adjusted by the illumination system aperture stop plate 16, the light amount stop 10, and the light reduction plate 23, and is transmitted to the reticle R almost (98%) through the beam splitter 31. Then, the illumination light IL transmitted through the reticle R is irradiated onto the wafer W. In this exposure amount control system, the exposure amount of the illumination light IL is measured by photoelectric sensors (photoelectric detectors) provided at four locations. The first photoelectric sensor is an integrator sensor 33 that receives light reflected by the beam splitter 31 and measures light energy per unit time. This sensor detects a part of the amount of illumination light IL from the mercury lamp 1. Detect directly. The second photoelectric sensor is a wafer reflectance monitor 53 that receives light reflected from the wafer W and reflected by the beam splitter 31 and measures light energy per unit time, and passes through the projection optical system PL. The main purpose is to detect the amount of light and correct the imaging characteristics of the projection optical system PL. The third and fourth photoelectric sensors are an uneven illuminance sensor 49 and an irradiation amount monitor 55 having a light receiving surface on the same plane as the wafer W, and detect the illuminance unevenness in the exposure field and the total irradiation amount in the exposure field, respectively. I do.

【0034】そして、インテグレータセンサ33の計測
値は露光量制御系20に供給されている。また、インテ
グレータセンサ33の計測値は露光量制御系20を介し
て主制御系19にも供給されており、主制御系19はそ
の測定値を補正して露光量制御系20に供給する。露光
量制御系20はその補正値に基づき電源系22を介して
水銀ランプ1の強度を制御すると共に、それぞれの光量
絞り駆動機構11および減光板駆動機構24を介して光
量絞り10および減光板23を制御する。また、ウェハ
反射率モニタ53、照度むらセンサ49、および照射量
モニタ55の測定値は主制御系19に供給され、主制御
系19はそれらの測定値に基づき、照明系用絞り駆動機
構17を介して照明系開口絞り板16の開度を調節す
る。
The measured value of the integrator sensor 33 is supplied to the exposure control system 20. The measured value of the integrator sensor 33 is also supplied to the main control system 19 via the exposure control system 20, and the main control system 19 corrects the measured value and supplies it to the exposure control system 20. The exposure amount control system 20 controls the intensity of the mercury lamp 1 via a power supply system 22 based on the correction value, and also controls the light amount aperture 10 and the light reduction plate 23 via the respective light amount aperture drive mechanisms 11 and the light reduction plate drive mechanisms 24. Control. The measured values of the wafer reflectance monitor 53, the illuminance unevenness sensor 49, and the irradiation amount monitor 55 are supplied to the main control system 19, and the main control system 19 controls the illumination system diaphragm drive mechanism 17 based on the measured values. The degree of opening of the illumination system aperture stop plate 16 is adjusted via this.

【0035】以上の構成を有する露光量の制御システム
では、上記3つの光電センサにより露光量を高精度で検
出することが極めて重要であるが、これら露光量測定用
の光電センサは、強力な照明光に直接曝されるため、セ
ンサ自体の温度上昇等による温度変化により測定誤差が
発生し得る。そのため、本実施の形態では以下に説明す
る方法により、光電センサに加えられた熱によるセンサ
本体の温度変化で引き起こされるセンサ感度のドリフト
を補正するようにしている。
In the exposure amount control system having the above configuration, it is extremely important to detect the exposure amount with high accuracy by the above three photoelectric sensors. Since the sensor is directly exposed to light, a measurement error may occur due to a temperature change due to a temperature rise of the sensor itself. Therefore, in the present embodiment, the drift of the sensor sensitivity caused by the temperature change of the sensor body due to the heat applied to the photoelectric sensor is corrected by the method described below.

【0036】以下、図1および図2で示した照度むらセ
ンサ49を例にとって本実施の形態におけるセンサ感度
のドリフトの補正方法を説明する。上述のように照度む
らセンサ49の受光面の温度は、受光面に照射される照
射エネルギの蓄積量に対応して変化する。そして受光面
の温度ドリフトが生じると、それに応じて照度むらセン
サ49の感度特性が変化する。本実施の形態では、予め
照度センサ49の受光面に照射される照射エネルギ量と
照度むらセンサ49の受光面の熱ドリフト量との関係、
および熱ドリフトに対する照度むらセンサ49の感度特
性との関係を求めておく。そして、予め求めたこれらの
2つの関係に基づいて照度むらセンサ49に入射する照
明光の光量を補正するようにしている。
Hereinafter, a method for correcting drift in sensor sensitivity according to the present embodiment will be described with reference to the uneven illuminance sensor 49 shown in FIGS. 1 and 2 as an example. As described above, the temperature of the light receiving surface of the uneven illuminance sensor 49 changes in accordance with the accumulated amount of irradiation energy applied to the light receiving surface. When the temperature drift of the light receiving surface occurs, the sensitivity characteristic of the uneven illuminance sensor 49 changes accordingly. In the present embodiment, the relationship between the amount of irradiation energy previously applied to the light receiving surface of the illuminance sensor 49 and the amount of thermal drift of the light receiving surface of the uneven illuminance sensor 49,
The relationship between the illuminance unevenness sensor 49 and the sensitivity characteristic of the uneven illuminance sensor 49 with respect to the thermal drift is determined in advance. The amount of illumination light incident on the uneven illuminance sensor 49 is corrected based on these two relations obtained in advance.

【0037】図3は本実施の形態による投影露光装置の
照度むらセンサ49の受光面を概略的に示す平面図であ
る。本実施の形態による照度センサ49では、照射エネ
ルギにより変動する照度センサ49の受光面の温度を制
御するための冷却機構等の特別なハードウエアを設けず
にその感度補正が行える点に特徴を有している。
FIG. 3 is a plan view schematically showing the light receiving surface of the uneven illuminance sensor 49 of the projection exposure apparatus according to the present embodiment. The illuminance sensor 49 according to the present embodiment is characterized in that its sensitivity can be corrected without providing any special hardware such as a cooling mechanism for controlling the temperature of the light receiving surface of the illuminance sensor 49 which fluctuates due to irradiation energy. doing.

【0038】まず、照度むらセンサ49による計測を簡
単に説明すると、投影光学系PLの結像面に照度むらセ
ンサ49の受光面77をほぼ一致させてから結像面での
露光光の一部を受光領域76で受光する。この受光動作
を結像面内(ショット領域内)に予め設定した複数の計
測ポイントに対して行い、結像面内の照度分布(照度む
ら)を計測する。このようにして、照度むらを計測する
際、照度むらセンサ49は、常時露光光に曝されてお
り、照度むらセンサ49は受光面77から露光光の照射
を受けてその照射エネルギの一部を熱エネルギとして吸
収して、温度が上昇する。この熱による温度上昇に伴っ
て、センサ感度にドリフトが生じる。
First, the measurement by the illuminance unevenness sensor 49 will be briefly described. After the light receiving surface 77 of the illuminance unevenness sensor 49 substantially matches the image forming surface of the projection optical system PL, a part of the exposure light on the image forming surface Is received by the light receiving area 76. This light receiving operation is performed for a plurality of measurement points set in advance in the image plane (in the shot area), and the illuminance distribution (illuminance unevenness) in the image plane is measured. In this way, when measuring the illuminance unevenness, the illuminance unevenness sensor 49 is constantly exposed to the exposure light, and the illuminance unevenness sensor 49 receives the exposure light from the light receiving surface 77 to reduce a part of the irradiation energy. Absorbed as heat energy, the temperature rises. As the temperature rises due to this heat, a drift occurs in the sensor sensitivity.

【0039】これを図4を用いて説明する。図4は、露
光光の照射、非照射により照射むらセンサ49に吸収・
蓄積される熱エネルギの変化を示しているものであり、
計測は所定のサンプリング時間により離散的に行われた
結果である。横軸はサンプリング時間(sec)を示
し、縦軸は熱エネルギの積分値としての照射熱エネルギ
量(mJ)を示している。図4に示す例では、全サンプ
リング期間中で、順次、露光光照射、遮光、露光光照射
を行わせた場合の熱エネルギの変化を示している。
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows that the irradiation unevenness sensor 49 absorbs / irradiates the exposure light with and without irradiation.
It indicates the change in stored thermal energy,
The measurement is a result discretely performed at a predetermined sampling time. The horizontal axis shows the sampling time (sec), and the vertical axis shows the irradiation heat energy amount (mJ) as an integral value of the heat energy. The example shown in FIG. 4 shows a change in thermal energy when exposure light irradiation, light shielding, and exposure light irradiation are sequentially performed during the entire sampling period.

【0040】図4中、各サンプリング時点S1、S2、
・・・毎に示した○印は各時点での照度むらセンサ49
に蓄積された熱エネルギの総量を示している。図からも
明らかなように、露光光が照射されている照射時(例え
ばS1〜S3、あるいはS6〜S9)では、照度むらセ
ンサ49に加えられた熱エネルギ量の総量は増加し、遮
光時(S3〜S5)では、逆に熱エネルギ量は減少す
る。これをより詳細に検討すると、露光光の照射されて
いる状態では、各サンプリング時点での照度むらセンサ
49に蓄積される熱エネルギの総和は、前回のサンプリ
ング時における熱エネルギの総和に、次のサンプリング
までに照射された露光光の照射エネルギにより増加する
熱エネルギと、次のサンプリングまでに放射等により減
少する熱エネルギとの差を加えたものとなる。図中各サ
ンプリング時点での○印〜●印の間がサンプリング間隔
での熱エネルギの増加を示し、前のサンプリング時点で
の●印から次のサンプリング時点での○印までは、放射
による熱エネルギの減少を示している。結局、照度むら
センサ49に加えられた熱エネルギの総量は、図中の○
印を結ぶ曲線に沿って変化することになる。
In FIG. 4, each sampling time point S1, S2,
.., The circle mark shown for each point indicates an uneven illuminance sensor 49 at each time point.
Shows the total amount of heat energy stored in the memory. As is clear from the figure, at the time of irradiation (for example, S1 to S3 or S6 to S9) during which the exposure light is irradiated, the total amount of heat energy applied to the uneven illuminance sensor 49 increases, and In S3 to S5), on the contrary, the heat energy amount decreases. When this is examined in more detail, in the state where the exposure light is irradiated, the sum of the heat energies accumulated in the illuminance unevenness sensor 49 at each sampling time is different from the sum of the heat energies at the previous sampling by the following. The difference between the heat energy that increases due to the irradiation energy of the exposure light irradiated before sampling and the heat energy that decreases due to radiation or the like before the next sampling is added. In the figure, the area between ○ and ● at each sampling point indicates an increase in heat energy at the sampling interval, and the heat energy due to radiation is from the mark at the previous sampling point to the mark at the next sampling point. Shows a decrease. After all, the total amount of heat energy applied to the uneven illuminance sensor 49 is represented by a circle in FIG.
It will change along the curve connecting the marks.

【0041】従って、図4に示した熱エネルギの変化、
すなわち熱ドリフト量に対応して照度むらセンサ49の
感度が変化することになる。そこで、本実施の形態では
この図4に示したような熱ドリフト量に基づいて以下の
ような一次遅れ系のモデル式を作成した。
Accordingly, the change in heat energy shown in FIG.
That is, the sensitivity of the uneven illuminance sensor 49 changes in accordance with the amount of thermal drift. Therefore, in the present embodiment, a model equation of the following first-order lag system is created based on the amount of thermal drift as shown in FIG.

【0042】 yk+1=exp(−Δt/T)yk+Czi(1−exp(−Δt/T))Ek ・・・式(1) (但し、Δtはサンプリング周期、ykは熱ドリフト
量、Tは時定数、Ekは照射エネルギ、Cziは定数であ
る。)
Y k + 1 = exp (−Δt / T) y k + C zi (1−exp (−Δt / T)) E k Equation (1) (where Δt is a sampling period and y k is The amount of thermal drift, T is a time constant, E k is irradiation energy, and C zi is a constant.)

【0043】この式(1)の左辺は、今回(K回目)の
サンプリング時点で既に熱放射により減少した熱エネル
ギ量(右辺第1項)と、今回(K回目)のサンプリング
時点で測定した露光光の照射エネルギEkにより増加す
る熱エネルギ量(右辺第2項)との和として、次回(K
+1回目)の熱ドリフト量を求めたものである。この式
(1)から、熱ドリフトにより測定感度が変化して誤差
を含んで照射むらセンサ49で実測された照射エネルギ
kから、次のサンプリング時の熱ドリフト量yk+1を推
定することができる。この推定された熱ドリフト量y
k+1を用いて、熱ドリフトによる誤差を補正した真の照
射エネルギEkXは、
The left side of the equation (1) is the amount of heat energy (the first term on the right side) already reduced by heat radiation at the current (K-th) sampling time and the exposure measured at the current (K-th) sampling time. As the sum of the amount of heat energy (the second term on the right side) increased by the light irradiation energy E k ,
(+1) thermal drift amount. From this equation (1), the thermal drift amount y k + 1 at the next sampling is estimated from the irradiation energy E k actually measured by the irradiation unevenness sensor 49 including the error due to the change in the measurement sensitivity due to the thermal drift. Can be. This estimated thermal drift amount y
The true irradiation energy E kX corrected for the error due to the thermal drift using k + 1 is

【0044】 EkX=Ek−α・yk+1 ・・・式(2) (但し、αは所定の定数)E kX = E k −α · y k + 1 Equation (2) (where α is a predetermined constant)

【0045】として求めることができるようになる。以
上のようにして、特別な冷却機構を設けることなく、ソ
フトウェア的な処理により照度むらセンサ49の感度を
補正することができるようになる。従って、本実施の形
態の補正方法により、露光量を制御する上で極めて重要
な照度むらを計測する照度むらセンサ49の受光面の温
度変化に伴う感度変化が補正され、結果としてウェハW
の露光領域に均一な照射を行うことができるようにな
る。
Can be obtained as follows. As described above, the sensitivity of the illuminance unevenness sensor 49 can be corrected by software processing without providing a special cooling mechanism. Therefore, the correction method according to the present embodiment corrects a change in sensitivity due to a change in the temperature of the light receiving surface of the uneven illuminance sensor 49 for measuring uneven illuminance, which is extremely important in controlling the amount of exposure.
Uniform exposure can be performed on the exposed region.

【0046】上記では露光装置の照度むらセンサ49を
例に説明したが、照射むらセンサ49と同様にX−Yス
テージ上にあり、高照度に曝される照射量モニタ55に
上記補正方法を用いても有効である。また、特別な冷却
機構を用いて光電センサそのものを冷却して感度調整を
させる場合と比較して、X−Yステージに対してよけい
な配線、配管を設ける必要もなく、X−Yステージを含
む雰囲気を乱すような熱エネルギの冷却機構からの放出
もないので、X−Yステージの有する精度を維持するこ
とができる。
In the above description, the illuminance non-uniformity sensor 49 of the exposure apparatus has been described as an example. Is also effective. Also, compared to the case where the sensitivity is adjusted by cooling the photoelectric sensor itself using a special cooling mechanism, there is no need to provide extra wiring and piping for the XY stage, and the XY stage is included. Since there is no emission of heat energy from the cooling mechanism that disturbs the atmosphere, the accuracy of the XY stage can be maintained.

【0047】さらに、本実施の形態による補正方法は、
照明系に配置されたインデグレータ33や反射率センサ
53に対して適用することももちろん可能であり、これ
らの光電センサの測定精度をより高くする上で有効であ
る。
Further, the correction method according to the present embodiment
Of course, the present invention can be applied to the integrator 33 and the reflectance sensor 53 arranged in the illumination system, and this is effective in increasing the measurement accuracy of these photoelectric sensors.

【0048】なお、上述の実施の形態では露光光源とし
て連続光(水銀ランプ)が使用されているが、露光光源
としてエキシマレーザ光源のようなパルス光源を使用す
る場合でも本実施の形態の補正方法を用いることが可能
である。
In the above embodiment, a continuous light (mercury lamp) is used as an exposure light source. However, even when a pulse light source such as an excimer laser light source is used as an exposure light source, the correction method of this embodiment is used. Can be used.

【0049】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の
露光量測定センサに本発明を適用したが、本発明はこれ
に限られず、他の露光装置、例えば、ステップ・アンド
・リピート方式の投影露光装置に本発明を適用すること
ももちろん可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the exposure measurement sensor of the step-and-scan projection exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this. The present invention can of course be applied to a repeat type projection exposure apparatus.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光量が大
きく変化して受光面の温度が広範囲に変化しても光電セ
ンサの計測値の補正ができるため、光電センサへの光量
を制限する必要がない。また、光電センサが、照明光学
系内でその照明光から分離された光束の光量を部分的に
計測する光電センサ、感光基板と同一面上に配置され感
光基板に照射される照明光の光量を部分的に計測する光
電センサ、および感光基板と同一面上に配置され感光基
板に照射される照明光の全体の光量を計測する光電セン
サよりなる光電センサ群内の少なくとも1つである場合
には、それぞれ実露光中での照射量、実露光中での照度
むら、および非露光時での実際の照射量が高精度に計測
される。
As described above, according to the present invention, the measured value of the photoelectric sensor can be corrected even when the light amount largely changes and the temperature of the light receiving surface changes widely, so that the light amount to the photoelectric sensor is limited. No need to do. In addition, a photoelectric sensor is provided in the illumination optical system to partially measure the amount of light flux separated from the illumination light. The photoelectric sensor is disposed on the same surface as the photosensitive substrate and measures the amount of illumination light applied to the photosensitive substrate. In the case of at least one of a photoelectric sensor group consisting of a photoelectric sensor for partially measuring, and a photoelectric sensor arranged on the same surface as the photosensitive substrate and measuring the total amount of illumination light applied to the photosensitive substrate, The irradiation amount during the actual exposure, the illuminance unevenness during the actual exposure, and the actual irradiation amount during the non-exposure are measured with high accuracy.

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

【図1】本発明の一実施の形態による走査型投影露光装
置の概略の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態による走査型投影露光装
置における露光量制御システムを示す模式図てある。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an exposure control system in the scanning projection exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態による走査型投影露光装
置における照度むらセンサの概略を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view schematically showing an uneven illuminance sensor in the scanning projection exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図4】露光光の照射により照度むらセンサに蓄積され
る熱エネルギを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing heat energy accumulated in an uneven illuminance sensor due to irradiation of exposure light.

【図5】従来の投影露光装置の概略の構成を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional projection exposure apparatus.

【図6】従来のインテグレータセンサにおける冷却器光
を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating cooler light in a conventional integrator sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 W ウェハ 1 水銀ランプ 4 シャッタ 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 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 減光板 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 47 露光フィールド 48 ウェハステージ 49 照度むらセンサ 53 ウェハ反射率モニタ 55 照射量モニタ 71a、71b、72 熱交換体 73 冷却パイプ 74 放熱板 75 温度センサ 77 受光面 79 温度制御系 R Reticle PL Projection optical system W Wafer 1 Mercury lamp 4 Shutter 9 First fly-eye lens 10 Light amount aperture 12A, 12B Second relay lens 14 Second fly-eye lens 16 Illumination system aperture stop plate 19 Main control system 20 Exposure amount control system Reference Signs List 22 power supply system 23 dimming plate 33 integrator sensor 37 fixed blind 42 reticle stage 47 exposure field 48 wafer stage 49 illuminance unevenness sensor 53 wafer reflectance monitor 55 irradiation amount monitor 71a, 71b, 72 heat exchanger 73 cooling pipe 74 heat sink 75 temperature Sensor 77 Light receiving surface 79 Temperature control system

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】照明光を照射してレチクルのパターンを基
板に露光する露光方法において、 前記照明光を受光して光電変換する光センサの出力信号
に重畳する熱ドリフト量を、測定した前記出力信号に基
づいて演算により求め、 前記出力信号と前記熱ドリフト量とに基づいて、前記照
明光の照射エネルギに関する量を求めることを特徴とす
る露光方法。
An exposure method for irradiating illumination light onto a substrate to expose a pattern of a reticle to a substrate, the method comprising: measuring an amount of thermal drift superimposed on an output signal of an optical sensor that receives the illumination light and performs photoelectric conversion. An exposure method comprising: calculating an amount based on a signal; calculating an amount related to irradiation energy of the illumination light based on the output signal and the thermal drift amount.
【請求項2】請求項1記載の露光方法において、 前記熱ドリフト量は、 yk+1=exp(-Δt/T)yk+Czi(1-exp(-Δt/T))Ek (但し、Δtはサンプリング周期、ykは熱ドリフト量、T
は時定数、Ekは照射エネルギ、Cziは定数である。)か
ら求められることを特徴とする露光方法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein the thermal drift amount is y k + 1 = exp (−Δt / T) y k + C zi (1-exp (−Δt / T)) E k (However, Δt is the sampling period, y k is the amount of thermal drift, T
Is a time constant, E k is irradiation energy, and C zi is a constant. ).
【請求項3】請求項1記載の露光方法において、 前記照明光の照明エネルギに関する量は、照度むらであ
ることを特徴とする露光方法。
3. The exposure method according to claim 1, wherein the quantity related to the illumination energy of the illumination light is uneven illuminance.
【請求項4】請求項1記載の露光方法において、 前記ドリフト量は、前記光センサのサンプリング周期に
基づいて演算されることを特徴とする露光方法。
4. The exposure method according to claim 1, wherein the drift amount is calculated based on a sampling cycle of the optical sensor.
JP9337942A 1997-11-21 1997-11-21 Aligning method Withdrawn JPH11162830A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018060001A (en) * 2016-10-04 2018-04-12 東京エレクトロン株式会社 Auxiliary exposure apparatus and method for acquiring exposure light quantity distribution

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