JP2001143993A - Exposure apparatus and exposure method, light source apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
Exposure apparatus and exposure method, light source apparatus, and device manufacturing methodInfo
- Publication number
- JP2001143993A JP2001143993A JP32223599A JP32223599A JP2001143993A JP 2001143993 A JP2001143993 A JP 2001143993A JP 32223599 A JP32223599 A JP 32223599A JP 32223599 A JP32223599 A JP 32223599A JP 2001143993 A JP2001143993 A JP 2001143993A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- exposure
- optical system
- sensor
- receiving surface
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光センサを頻繁に交換することなく、露光精
度を長期間に渡って高精度に維持する。
【解決手段】 露光装置に設けられる種々の光センサ、
例えば光源16内のビームモニタ、インテグレータセン
サ46、反射光モニタ47、ステージ58上の照度計5
9等の少なくとも1つを、GaN系半導体から成りその
一側の面にショットキー電極が設けられた受光層を有
し、前記電極側から入射した光の受光が可能な半導体受
光素子を備える光センサによって構成した。このセンサ
によれば、露光光を高精度、高感度に検出することがで
きる。また、GaN系半導体は紫外線に対する耐性に優
れているので、経時的な劣化等を効果的に抑制すること
ができる。従って、この光センサの情報に基づいて露光
量、結像特性等を制御することにより、光センサを頻繁
に交換することなく、露光精度を長期間に渡って高精度
に維持することができる。
(57) [Problem] To maintain high exposure accuracy for a long period of time without frequently replacing optical sensors. SOLUTION: Various optical sensors provided in an exposure apparatus,
For example, the beam monitor in the light source 16, the integrator sensor 46, the reflected light monitor 47, and the illuminometer 5 on the stage 58
9, a light-receiving layer having a light-receiving layer made of a GaN-based semiconductor and having a Schottky electrode provided on one surface thereof and capable of receiving light incident from the electrode side. It consisted of sensors. According to this sensor, the exposure light can be detected with high accuracy and high sensitivity. In addition, since the GaN-based semiconductor has excellent resistance to ultraviolet light, it is possible to effectively suppress deterioration over time and the like. Therefore, by controlling the exposure amount, the imaging characteristics, and the like based on the information of the optical sensor, the exposure accuracy can be maintained at a high level over a long period of time without frequently replacing the optical sensor.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及び露光
方法、光源装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に
詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等を製造するフォ
トリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方
法、前記露光装置の光源として好適な光源装置、並びに
前記露光装置及び露光方法を用いて露光を行う工程を含
むデバイス製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, a light source apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly, to an exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like. The present invention relates to an exposure method, a light source device suitable as a light source of the exposure apparatus, and a device manufacturing method including a step of performing exposure using the exposure apparatus and the exposure method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、ステ
ップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわ
ゆるステッパ)やこのステッパに改良を加えたステップ
・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(いわゆるス
キャニング・ステッパ)等の投影露光装置が主として用
いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device, etc., a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (a so-called stepper) or a step-and-step method in which the stepper is improved. A projection exposure apparatus such as an AND-scan type scanning exposure apparatus (a so-called scanning stepper) is mainly used.
【0003】この種の投影露光装置を構成する投影光学
系の解像力は、Rayleighの式で良く知られているよう
に、R=k×λ/N.A.の関係で表される。ここで、
Rは投影光学系の解像力、λは露光光の波長、N.A.
は投影光学系の開口数、kはレジストの解像力の他にプ
ロセスによって決定される定数である。The resolution of a projection optical system constituting this type of projection exposure apparatus is R = k × λ / N, as is well known by the Rayleigh equation. A. It is expressed by the relationship. here,
R is the resolution of the projection optical system, λ is the wavelength of the exposure light, A.
Is the numerical aperture of the projection optical system, and k is a constant determined by the process in addition to the resolution of the resist.
【0004】半導体素子の高集積化に伴い、投影光学系
に要求される解像力はますます微細化し、これを実現す
るため、上式からも分かるように、露光光の短波長化や
投影光学系の開口数を大きくする、いわゆる、高N.
A.化への努力が続けられている。近年では、248n
mの出力波長を持つ弗化クリプトンエキシマレーザ(K
rFエキシマレーザ)を露光用光源として、投影光学系
の開口数も0.6以上の露光装置が実用化され、デバイ
スルール(実用最小線幅)0.25μmの露光が実現さ
れている。[0004] As the integration density of semiconductor elements increases, the resolution required for the projection optical system becomes increasingly finer. To realize this, as can be seen from the above equation, the wavelength of the exposure light becomes shorter and the projection optical system becomes smaller. The so-called high N.N.
A. Efforts are being made to make this happen. In recent years, 248n
m k output wavelength krypton excimer laser (K
An exposure apparatus having a projection optical system having a numerical aperture of 0.6 or more has been put to practical use using an exposure light source of (rF excimer laser), and exposure with a device rule (practical minimum line width) of 0.25 μm has been realized.
【0005】さらに、最近では弗化クリプトンエキシマ
レーザに続く光源として、193nmの出力波長を持つ
弗化アルゴンエキシマレーザ(ArFエキシマレー
ザ)、更にこれより短波長の157nmの出力波長を持
つフッ素レーザ(F2レーザ)が注目されてきている。
これらのレーザを露光用光源とする露光装置が実用化さ
れれば、デバイスルール0.18μm〜0.10μm以
下にまで及ぶ微細なパターンを有するマイクロデバイス
の大量生産が可能となることが期待されており、精力的
な研究開発が盛んに行われている。Recently, as a light source following the krypton excimer fluoride laser, an argon fluoride excimer laser (ArF excimer laser) having an output wavelength of 193 nm, and a fluorine laser (F) having an output wavelength of 157 nm, which is shorter than this, are used. 2 lasers) are attracting attention.
If an exposure apparatus using these lasers as a light source for exposure is put into practical use, it is expected that mass production of micro devices having fine patterns ranging from 0.18 μm to 0.10 μm or less in device rule will be possible. And vigorous R & D is being actively pursued.
【0006】ところで投影露光装置では、高精度な露光
を実現するため、露光に先立って、露光波長の光を用い
て各種の計測を行う必要がある。例えば、露光量制御
は、次のようにして行われていた。すなわち、予め、投
影光学系の前側でレチクルに照射される露光光の光量を
照明光学系内に配置された光量モニタ(インテグレータ
センサと呼ばれる)で測定するとともに、投影光学系の
後側でレチクル及び投影光学系を透過した露光光の光量
をウエハステージ上の光量モニタ、例えば照度計で測定
し、インテグレータセンサと照度計の出力比を求めてお
く。そして、露光の際は、前記出力比を用いてインテグ
レータセンサの出力値からウエハ面(像面)の照度を推
定し、この像面照度が所望の値となるように露光量をフ
ィードバック制御する。Incidentally, in the projection exposure apparatus, in order to realize high-precision exposure, it is necessary to perform various measurements using light having an exposure wavelength prior to exposure. For example, exposure control has been performed as follows. That is, the amount of exposure light irradiated on the reticle in front of the projection optical system is measured in advance by a light amount monitor (called an integrator sensor) disposed in the illumination optical system, and the reticle and the reticle are measured behind the projection optical system. The light amount of the exposure light transmitted through the projection optical system is measured by a light amount monitor on the wafer stage, for example, an illuminometer, and the output ratio between the integrator sensor and the illuminometer is obtained in advance. At the time of exposure, the illuminance of the wafer surface (image surface) is estimated from the output value of the integrator sensor using the output ratio, and the exposure amount is feedback-controlled so that the illuminance of the image surface becomes a desired value.
【0007】また、例えば光源としてエキシマレーザ光
源等のレーザ光源を用いる場合には、その出力が変動す
るので、その出力変動を光源の内部に配置された光量モ
ニタ(エネルギモニタ)を用いてモニタ検出する必要も
ある。また、投影光学系の結像特性を高精度に検出する
ためには、露光波長の光の下でセンサを用いて各種の計
測を行う必要がある。さらには、露光光の照射により光
学系の透過率や結像特性も変動するので、これらの変動
も検出して、この検出結果を考慮した露光量の補正や結
像特性の調整を行う必要もある。When a laser light source such as an excimer laser light source is used as the light source, the output fluctuates. Therefore, the output fluctuation is detected using a light amount monitor (energy monitor) disposed inside the light source. You also need to do it. Further, in order to detect the imaging characteristic of the projection optical system with high accuracy, it is necessary to perform various measurements using a sensor under light having an exposure wavelength. Furthermore, since the transmittance and the imaging characteristics of the optical system also fluctuate due to the irradiation of the exposure light, it is necessary to detect these fluctuations and correct the exposure amount and adjust the imaging characteristics in consideration of the detection result. is there.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステッパ等では、上記各種計測のための光センサ(受光
素子)として、Si半導体材料を用いたフォトダイオー
ド(PD)等が代表的に用いられているため、波長24
8nmのKrFエキシマレーザ光や波長193nmのA
rFエキシマレーザ光等の強烈なエネルギビームを露光
用照明光として用いると、Si系のPDの劣化は著しく
なるとともに受光面とその表面は周囲から受ける汚染、
表面の劣化等でキャリアの再結合速度が大きく変化し、
例えば、表面近くで発生したキャリアの大部分が表面再
結合により急速に消滅し、光電流に十分に寄与しないこ
と等から、感度が上がらなかったり、経時変化を引き起
こす等、さまざまな影響を受けることになるという不都
合があった。However, in a conventional stepper or the like, a photodiode (PD) using a Si semiconductor material or the like is typically used as an optical sensor (light receiving element) for the above various measurements. Wavelength 24
8 nm KrF excimer laser light or 193 nm wavelength A
When an intense energy beam such as rF excimer laser light is used as the exposure illumination light, the deterioration of the Si-based PD becomes remarkable, and the light-receiving surface and its surface are contaminated by surroundings.
The recombination speed of the carrier changes greatly due to surface deterioration, etc.,
For example, most of the carriers generated near the surface disappear rapidly due to surface recombination and do not sufficiently contribute to photocurrent. There was an inconvenience of becoming.
【0009】このため、高精度な露光を長期間維持する
ためには、上記の光センサを頻繁に新しいものに交換し
なければならなかった。Therefore, in order to maintain high-precision exposure for a long period of time, the above-mentioned optical sensor must be frequently replaced with a new one.
【0010】ところで、PDには、多くの受光原理に基
づくものがあり、その中の1つにショットキー障壁型の
PDがある。紫外線を受光対象とするショットキー障壁
型のPDとしては、例えば特開昭61−91977号公
報に記載の発明が挙げられる。この公報に記載のPD
は、サファイア基板上に、AlNバッファ層を介してA
lGaN層を成長させ、該GaN層上に、ショットキー
電極(ショットキー障壁が形成されるように接合された
電極)と、オーミック電極とを設けてPDを構成してい
る。By the way, there are PDs based on many light receiving principles, and one of them is a Schottky barrier type PD. An example of a Schottky barrier type PD that receives ultraviolet light is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-91977. PD described in this publication
A is formed on a sapphire substrate through an AlN buffer layer.
An lGaN layer is grown, and a Schottky electrode (an electrode joined so as to form a Schottky barrier) and an ohmic electrode are provided on the GaN layer to constitute a PD.
【0011】しかしながら、上記公報に記載のPDで
は、受光すべき光を、サファイア基板から厚いAlGa
N層を通過させてショットキー電極の裏面に導き受光す
る構成となっていることから、受光すべき光がAlGa
N層に吸収され、感度が低下する。特に、受光すべき紫
外線の波長が短くなるにつれて、すなわち、光のエネル
ギが大きくなりAlGaNのバンドギャップから離れる
につれて、AlGaN層での光の吸収係数が急激に大き
くなり、光がショットキー接合によって形成される空乏
層の領域又はその近傍に全く到達できない場合もある。However, in the PD described in the above publication, light to be received is transmitted from the sapphire substrate to the thick AlGa.
Since the light is guided through the N layer to the back surface of the Schottky electrode and received, the light to be received is AlGa.
It is absorbed by the N layer and sensitivity is reduced. In particular, as the wavelength of the ultraviolet light to be received becomes shorter, that is, as the energy of the light increases and moves away from the band gap of AlGaN, the absorption coefficient of the light in the AlGaN layer sharply increases, and the light is formed by the Schottky junction. In some cases, it may not be possible to reach the depletion layer region or the vicinity thereof.
【0012】このような理由によって、上記公報に記載
のショットキー障壁型のPDをそのまま用いたのでは、
上記KrFエキシマレーザ光等を検出することは困難で
ある。For these reasons, if the Schottky barrier type PD described in the above publication is used as it is,
It is difficult to detect the KrF excimer laser light or the like.
【0013】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、その第1の目的は、光センサを頻繁に交換するこ
となく、露光精度を長期間に渡って高精度に維持するこ
とができる露光装置及び光源装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object of the present invention is to maintain high exposure accuracy for a long period of time without frequently replacing optical sensors. An object of the present invention is to provide an exposure device and a light source device.
【0014】本発明の第2の目的は、基板上にパターン
を線幅精度良く転写することができる露光方法を提供す
ることにある。A second object of the present invention is to provide an exposure method capable of transferring a pattern onto a substrate with high line width accuracy.
【0015】本発明の第3の目的は、より集積度の高い
マイクロデバイスの生産性を向上することができるデバ
イス製造方法を提供することにある。A third object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving the productivity of microdevices with higher integration.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】一般に、式InxGayA
lzN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦l、X+Y
+Z=1)で決定されるIII−V属の化合物半導体は、
GaN系化合物半導体と呼ばれる。発明者等は、ショッ
トキー障壁型の受光素子を種々試作し、種々の受光実験
を繰り返し行った結果、ショットキー電極の形状の工夫
により、GaN系化合物半導体を受光層とする受光素子
であっても、最新の露光装置の光源であるArFエキシ
マレーザ光源や次世代あるいは次次世代の露光装置の光
源として注目されているF2レーザ光源、レーザプラズ
マ光源、SOR等から発せられる波長200nm以下の
短波長の光に対して十分な感度と十分な耐久性が得られ
ることを見出した。本発明は、かかる新規知見に基づい
てなされたもので、以下の構成を採用する。Generally SUMMARY OF THE INVENTION The formula In x Ga y A
l z N (0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ Z ≦ 1, X + Y
+ Z = 1), the group III-V compound semiconductor is
It is called a GaN-based compound semiconductor. The present inventors have made various prototypes of Schottky barrier type light receiving elements, and repeated various light receiving experiments. As a result, the light receiving element using a GaN-based compound semiconductor as a light receiving layer was obtained by devising the shape of the Schottky electrode. also, the latest exposure apparatus ArF excimer laser light source or the next generation or the F 2 laser light source has attracted attention as a light source of next next-generation exposure apparatus as a light source, a laser plasma light source, wavelength 200nm or less short emanating from SOR like It has been found that sufficient sensitivity and sufficient durability to light having a wavelength can be obtained. The present invention has been made based on such new knowledge, and employs the following configurations.
【0017】請求項1に記載の発明は、エネルギビーム
によりマスク(R)を照明し、該マスクに形成されたパ
ターンを基板(W)上に転写する露光装置であって、前
記エネルギビームを出力する光源(16)と;前記光源
の筐体の内部に設けられ、前記エネルギビームを受光す
る受光面(1a)がその一側に設けられた第一導電型の
GaN系半導体から成る受光層(1)と、前記受光面に
設けられたショットキー電極(Q1)とを含み、前記受
光面のうち、前記ショットキー電極に覆われている領域
と露出している領域との境界線の長さの合計が、前記受
光面の外周の長さよりも長いショットキー障壁型の半導
体受光素子(17)を有する第1の光センサ(16c)
と;を備える。According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for illuminating a mask (R) with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate (W). A light-receiving layer made of a first-conductivity-type GaN-based semiconductor, provided on one side of a light-receiving surface (1a) provided inside the housing of the light source and receiving the energy beam; 1) and a Schottky electrode (Q1) provided on the light receiving surface, and a length of a boundary line between a region covered with the Schottky electrode and an exposed region of the light receiving surface. A first optical sensor (16c) having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element (17) whose sum is longer than the outer peripheral length of the light receiving surface.
And;
【0018】本明細書において、GaN系半導体とは、
式InxGayAlzN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦
Z≦l、X+Y+Z=1)で決定されるGaN系化合物
半導体と同義である。このGaN系半導体は、融点が1
200℃以上と非常に高く、またダイヤモンドに近い硬
度を有する安定な材料である。In this specification, a GaN-based semiconductor is
Formula In x Ga y Al z N ( 0 ≦ X ≦ 1,0 ≦ Y ≦ 1,0 ≦
This is synonymous with a GaN-based compound semiconductor determined by Z ≦ 1, X + Y + Z = 1). This GaN-based semiconductor has a melting point of 1
It is a stable material with a very high temperature of 200 ° C. or higher and a hardness close to that of diamond.
【0019】第1の光センサを構成するショットキー障
壁型の半導体受光素子は、GaN系半導体を用いている
ために、例えばSi系のPDに比べて照度劣化が少な
く、かつ結晶のバンドギャップがSiより大きいために
熱によるドリフトも小さくなり、高精度な検出が可能と
なる、換言すればゲイン(出力信号)変動を少なくでき
る。また、ショットキー障壁型のPDであり仮に不透明
な電極を用いても、ショットキー電極の上面側からの光
を受光する構造となっていることから、受光すべき光
は、GaN系半導体から成る受光層を通過することな
く、また電極側からの入射でありながら直接的に空乏層
に入射することができる。これによって、青色〜紫外域
の波長の光に対しても優れた感度を有するものとなり、
特に、波長が短くなっても感度が減少することがない。
従って、このショットキー障壁型の半導体受光素子を有
する第1の光センサを用いると、高精度、高感度、かつ
安定性に優れた光強度の検出が可能である。また、Ga
N系半導体は、熱、雰囲気等の外部条件の変化に対し、
Si系化合物半導体等他の半導体材料に比べて劣化し難
いので、紫外線に対する耐性も向上する。(以下の請求
項における各光センサについても同様である)。Since the Schottky barrier type semiconductor photodetector constituting the first optical sensor uses a GaN-based semiconductor, the illuminance is less deteriorated and the crystal band gap is smaller than that of, for example, a Si-based PD. Since it is larger than Si, drift due to heat is also small, and high-precision detection is possible. In other words, gain (output signal) fluctuation can be reduced. Also, even if an opaque electrode is used as a Schottky barrier type PD, the light to be received is composed of a GaN-based semiconductor because it has a structure to receive light from the upper surface side of the Schottky electrode. It is possible to directly enter the depletion layer without passing through the light receiving layer and while being incident from the electrode side. Thereby, it has excellent sensitivity to light having a wavelength of blue to ultraviolet.
In particular, the sensitivity does not decrease even if the wavelength is shortened.
Therefore, by using the first optical sensor having the Schottky barrier type semiconductor light receiving element, it is possible to detect light intensity with high accuracy, high sensitivity, and excellent stability. Also, Ga
N-based semiconductors respond to changes in external conditions such as heat and atmosphere.
Since it is hard to deteriorate as compared with other semiconductor materials such as a Si-based compound semiconductor, the resistance to ultraviolet rays is also improved. (The same applies to each optical sensor in the following claims).
【0020】これによれば、第1の光センサにより、高
精度、高感度、かつ安定性に優れたエネルギビームの強
度、中心波長、スペクトル半値幅等の検出が可能とな
り、その第1の光センサの感度不良による計測再現性の
悪化や経時的な劣化が抑制され、第1の光センサの不要
な出力変動が少なくなるので、これに起因する露光量制
御誤差の発生を抑制することができる。従って、第1の
光センサを頻繁に交換することなく、露光精度を長期間
に渡って高精度に維持することができる。特に、レーザ
光源等のパルス光源を有する走査型露光装置の場合、パ
ルス毎エネルギバラツキEpσが小さくなり、露光時に
許容される照射エネルギ誤差Eσを達成するのに必要な
最小パルス発振数nを小さくすることができ、これによ
り走査速度(スキャン速度)の向上によるスループット
の向上も可能になる。According to this, the first optical sensor can detect the intensity, center wavelength, spectral half width, etc. of the energy beam with high accuracy, high sensitivity, and excellent stability. Deterioration of measurement reproducibility and deterioration over time due to poor sensitivity of the sensor are suppressed, and unnecessary output fluctuation of the first optical sensor is reduced. Therefore, occurrence of an exposure amount control error due to this can be suppressed. . Therefore, the exposure accuracy can be maintained at high accuracy over a long period of time without frequently replacing the first optical sensor. In particular, in the case of a scanning exposure apparatus having a pulse light source such as a laser light source, the energy variation Epσ per pulse is reduced, and the minimum pulse oscillation number n required to achieve the irradiation energy error Eσ allowed during exposure is reduced. Thus, the throughput can be improved by improving the scanning speed (scan speed).
【0021】請求項2に記載の発明は、エネルギビーム
によりマスク(R)を照明し、該マスクに形成されたパ
ターンを基板(W)上に転写する露光装置であって、前
記エネルギビームを出力する光源(16)と;前記光源
と前記基板面との間に設けられ、前記エネルギビームを
受光する受光面(1a)がその一側に設けられた第一導
電型のGaN系半導体から成る受光層(1)と、前記受
光面に設けられたショットキー電極(Q1)とを含み、
前記受光面のうち、前記ショットキー電極に覆われてい
る領域と露出している領域との境界線の長さの合計が、
前記受光面の外周の長さよりも長いショットキー障壁型
の半導体受光素子(17)を有する第2の光センサ(4
6)と;を備える。According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for illuminating a mask (R) with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate (W). A light source (16) provided between the light source and the substrate surface, and a light receiving surface (1a) for receiving the energy beam is provided on one side thereof, the light receiving member comprising a first conductivity type GaN-based semiconductor. A layer (1) and a Schottky electrode (Q1) provided on the light receiving surface,
Of the light-receiving surface, the total length of the boundary line between the area covered with the Schottky electrode and the exposed area is
A second optical sensor (4) having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element (17) longer than the outer circumference of the light receiving surface.
6) and;
【0022】これによれば、第2の光センサにより、高
精度、高感度、かつ安定性に優れたエネルギビームの検
出が可能となり、該第2の光センサを種々の計測に用い
ることにより、その計測値に基づいて露光精度を向上さ
せることができる。例えば、この第2の光センサは、光
源から出力されるエネルギビームを照明光学系に導く、
引き回し光学系と前記照明光学系との間の光軸位置ずれ
の検出に用いたり、あるいは光源内にビームモニタ機構
が無い場合には、エネルギビームの強度、中心波長、及
びスペクトル半値幅等の検出に用いたりすることができ
る。従って、この第2の光センサの計測値に基づいて、
光軸位置合わせを高精度に行ったり、光源の発光強度、
発振波長の調整あるいは、狭帯域化を高精度に行うこと
により、結果的に露光精度の向上が可能になる。According to this, it is possible to detect the energy beam with high accuracy, high sensitivity and excellent stability by the second optical sensor. By using the second optical sensor for various measurements, The exposure accuracy can be improved based on the measured value. For example, the second optical sensor guides an energy beam output from a light source to an illumination optical system.
It is used for detecting the displacement of the optical axis between the routing optical system and the illumination optical system, or when there is no beam monitoring mechanism in the light source, the intensity of the energy beam, the central wavelength, the detection of the spectrum half width, etc. It can be used for. Therefore, based on the measurement value of the second optical sensor,
Optical axis alignment can be performed with high accuracy,
By adjusting the oscillation wavelength or narrowing the band with high accuracy, the exposure accuracy can be improved as a result.
【0023】上記請求項2に記載の発明において、請求
項3に記載の発明の如く、前記第2の光センサは、像面
の照度の推定に用いられるインテグレータセンサであっ
ても良く、あるいは請求項4に記載の発明の如く、前記
第2の光センサは、前記エネルギビームを常時モニタす
るために用いられものであっても良い。前者の場合に
は、インテグレータセンサの感度不良による計測再現性
の悪化や経時的な劣化を抑制することができるので、こ
れに起因するインテグレータセンサによる計測誤差の発
生を抑制して長期間に渡る高精度な像面照度の推定が可
能になるとともに、このインテグレータセンサの出力
は、光源のパワー変動に起因する他のセンサの計測値の
変動を防止するための規格化に用いられるので、それら
のセンサの計測誤差の発生も抑制される。従って、イン
テグレータセンサを頻繁に交換することなく、露光精度
を長期間に渡って高精度に維持することができる。ま
た、後者の場合には、その第2の光センサにより、エネ
ルギビームの状態を露光時、非露光時に拘わりなく常時
高精度にモニタすることが可能になる。In the second aspect of the present invention, as in the third aspect of the invention, the second optical sensor may be an integrator sensor used for estimating the illuminance of an image plane. As in the invention described in Item 4, the second optical sensor may be used to constantly monitor the energy beam. In the former case, deterioration of measurement reproducibility and deterioration over time due to poor sensitivity of the integrator sensor can be suppressed. Accurate estimation of the image plane illuminance becomes possible, and the output of this integrator sensor is used for normalization to prevent fluctuations in the measurement values of other sensors due to fluctuations in the power of the light source. Is also suppressed. Therefore, the exposure accuracy can be maintained at high accuracy over a long period of time without frequently replacing the integrator sensor. In the latter case, the second optical sensor can constantly monitor the state of the energy beam with high accuracy regardless of whether the exposure is performed or not.
【0024】また、インテグレータセンサの出力はその
他のセンサの基準となるので、例えば基準照度計を用い
て較正した後の他の露光装置(他号機)との間の露光量
マッチング精度をも長期間に渡って良好に保つことがで
き、前記較正のためのメンテナンス間隔を長くできるこ
とから、MTBF(mean time between failures)ある
いはMTTR(mean time to repair)の向上にも寄与
する。Further, since the output of the integrator sensor is used as a reference for other sensors, the accuracy of exposure amount matching with another exposure apparatus (other unit) after calibration using, for example, a reference illuminometer can be maintained for a long time. , The maintenance interval for the calibration can be lengthened, which contributes to the improvement of MTBF (mean time between failures) or MTTR (mean time to repair).
【0025】上記の如く、インテグレータセンサは、像
面照度の推定に用いられることから、請求項5に記載の
発明の如く、前記インテグレータセンサの出力に基づい
て前記基板上の積算露光量が目標露光量となるように露
光量の制御を行う露光量制御装置を更に備えることが望
ましい。かかる場合には、インテグレータセンサにより
高精度、高感度、かつ安定性に優れたエネルギビームの
検出が可能となるので、露光量制御精度の向上、ひいて
は基板上に形成されるパターン線幅精度の向上が可能に
なる。As described above, since the integrator sensor is used for estimating the illuminance of the image plane, the integrated exposure amount on the substrate is set to the target exposure value based on the output of the integrator sensor. It is desirable to further include an exposure amount control device that controls the exposure amount so as to obtain the amount. In such a case, the integrator sensor can detect an energy beam with high accuracy, high sensitivity, and excellent stability, thereby improving the exposure amount control accuracy and, consequently, the pattern line width accuracy formed on the substrate. Becomes possible.
【0026】上記請求項3に記載の発明において、請求
項6に記載の発明の如く、前記マスク(R)から出射さ
れた前記エネルギビームを前記基板(W)に投射する投
影光学系(PL)と;前記光源(16)からの前記エネ
ルギビームが前記マスク側から前記投影光学系に向けて
照射された際に、前記基板及び前記マスクの少なくとも
一方からの反射光束を受光する受光面(1a)がその一
側に設けられた第一導電型のGaN系半導体から成る受
光層(1)と、前記受光面に設けられたショットキー電
極(Q1)とを含み、前記受光面のうち、前記ショット
キー電極に覆われている領域と露出している領域との境
界線の長さの合計が、前記受光面の外周の長さよりも長
いショットキー障壁型の半導体受光素子を有する第3の
光センサ(47)と;を更に備えていても良い。かかる
場合には、第3の光センサにより、例えばマスクの透過
率の測定が可能となる。すなわち、基板側からの戻り光
が無視できるような状態で、光源からのエネルギビーム
をマスクに照射し、そのときのインテグレータセンサの
出力と第3の光センサの出力との比を求めることによ
り、所定の演算にてマスクの反射率(透過率)を高精度
に検出することが可能になる。According to the third aspect of the present invention, as in the sixth aspect of the present invention, a projection optical system (PL) for projecting the energy beam emitted from the mask (R) onto the substrate (W). And a light receiving surface (1a) for receiving a reflected light beam from at least one of the substrate and the mask when the energy beam from the light source (16) is irradiated from the mask side toward the projection optical system. Includes a light receiving layer (1) made of a first conductivity type GaN-based semiconductor provided on one side thereof, and a Schottky electrode (Q1) provided on the light receiving surface. A third optical sensor having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element in which the total length of the boundary line between the area covered with the key electrode and the exposed area is longer than the outer circumference of the light receiving surface (47) ; It may further comprise a. In such a case, for example, the transmittance of the mask can be measured by the third optical sensor. That is, by irradiating the mask with the energy beam from the light source in a state where the return light from the substrate side can be ignored, by calculating the ratio between the output of the integrator sensor and the output of the third optical sensor at that time, With a predetermined calculation, the reflectance (transmittance) of the mask can be detected with high accuracy.
【0027】この場合において、請求項7に記載の発明
の如く、前記インテグレータセンサ(46)の出力と前
記第3の光センサ(47)の出力とに基づいて前記基板
の反射率を演算するとともに前記インテグレータセンサ
の出力に基づいて前記投影光学系(PL)に対する前記
エネルギビームの照射量を算出する演算装置(50)
と;前記演算装置で演算された前記反射率と前記照射量
とに基づいて前記投影光学系の結像特性を調整する結像
特性調整装置(74a〜74c、78、50)とを更に
備えていても良い。In this case, the reflectance of the substrate is calculated based on the output of the integrator sensor (46) and the output of the third optical sensor (47). An arithmetic unit (50) for calculating an irradiation amount of the energy beam to the projection optical system (PL) based on an output of the integrator sensor
And an imaging characteristic adjusting device (74a to 74c, 78, 50) for adjusting the imaging characteristic of the projection optical system based on the reflectance and the irradiation amount calculated by the arithmetic device. May be.
【0028】かかる場合には、長い時間露光動作を続け
ても、光源からのエネルギビームがインテグレータセン
サにより高精度に検出され、第3の光センサによりマス
クからの反射光及び基板側から投影光学系を通過して戻
ってくるエネルギビームを高精度に検出することがで
き、演算装置によりインテグレータセンサの出力と第3
の光センサの出力とに基づいて基板の反射率が高精度に
演算され、インテグレータセンサの出力に基づいて投影
光学系に対するエネルギビームの照射量が高精度に算出
される。そして、結像特性調整装置が演算装置で演算さ
れた反射率と照射量とに基づいて投影光学系の結像特性
を調整するので、投影光学系の照射変動に起因する結像
特性を正確に補正することが可能になる。In such a case, even if the exposure operation is continued for a long time, the energy beam from the light source is detected with high accuracy by the integrator sensor, and the reflected light from the mask and the projection optical system from the substrate side are detected by the third optical sensor. The energy beam returning after passing through can be detected with high accuracy, and the output of the integrator sensor and the third
The reflectance of the substrate is calculated with high accuracy based on the output of the optical sensor, and the irradiation amount of the energy beam to the projection optical system is calculated with high accuracy based on the output of the integrator sensor. Then, since the imaging characteristic adjustment device adjusts the imaging characteristic of the projection optical system based on the reflectance and the irradiation amount calculated by the arithmetic device, the imaging characteristic caused by the irradiation variation of the projection optical system can be accurately determined. Correction becomes possible.
【0029】上記請求項5に記載の発明において、請求
項8に記載の発明の如く、前記マスクから出射された前
記エネルギビームを前記基板に投射する投影光学系(P
L)と;前記基板を保持して少なくとも2次元移動する
基板ステージ(58)と;前記基板ステージ上に配置さ
れ、所定の照明フィールド内の少なくとも一部に照射さ
れる前記エネルギビームを受光する第4の光センサ(5
9B)を有し、当該第4の光センサを用いて前記投影光
学系(PL)を含む光学系の透過率を所定のインターバ
ルで測定する透過率測定装置(46、59A、50)と
を更に備える場合には、前記露光量制御装置(50)
は、前記透過率測定装置で計測された前記透過率の変動
を更に考慮して前記露光量の制御を行うこととしても良
い。According to the fifth aspect of the present invention, as in the eighth aspect, a projection optical system (P) for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate.
L); a substrate stage (58) that holds the substrate and moves at least two-dimensionally; and a second stage that is disposed on the substrate stage and receives the energy beam applied to at least a part of a predetermined illumination field. 4 optical sensors (5
9B), and a transmittance measuring device (46, 59A, 50) for measuring the transmittance of an optical system including the projection optical system (PL) at predetermined intervals using the fourth optical sensor. If provided, the exposure control device (50)
The control of the exposure amount may be further performed in consideration of a change in the transmittance measured by the transmittance measuring device.
【0030】本明細書において、光学系の透過率とは、
例えば投影光学系がオール反射光学系である場合には、
その反射率をも含む概念である。すなわち、光学系から
入射した光に対する光学系から出射した光の割合を示す
概念である。In the present specification, the transmittance of the optical system is
For example, when the projection optical system is an all-reflection optical system,
This is a concept including the reflectance. That is, the concept indicates the ratio of light emitted from the optical system to light incident from the optical system.
【0031】かかる場合には、透過率測定装置により所
定のインターバル、例えば、所定枚数の基板の露光終了
毎に光学系の透過率が計測され、露光量制御装置は、透
過率測定装置で計測された透過率の変動を更に考慮して
露光量の制御を行うので、より一層高精度な露光量制
御、ひいてはより高精度な露光が可能になる。In such a case, the transmittance of the optical system is measured by a transmittance measuring device at a predetermined interval, for example, every time exposure of a predetermined number of substrates is completed, and the exposure control device measures the transmittance by the transmittance measuring device. Since the exposure amount is controlled in further consideration of the fluctuation of the transmittance, it is possible to control the exposure amount with higher accuracy, and furthermore, perform exposure with higher accuracy.
【0032】この場合において、請求項9に記載の発明
の如く、前記第4の光センサ(59B)は、前記エネル
ギビームを前記投影光学系(PL)を介して受光する受
光面(1a)がその一側に設けられた第一導電型のGa
N系半導体から成る受光層(1)と、前記受光面に設け
られたショットキー電極(Q1)とを含み、前記受光面
のうち、前記ショットキー電極に覆われている領域と露
出している領域との境界線の長さの合計が、前記受光面
の外周の長さよりも長いショットキー障壁型の半導体受
光素子(17)を有することが望ましい。In this case, as in the ninth aspect of the present invention, the fourth optical sensor (59B) has a light receiving surface (1a) for receiving the energy beam via the projection optical system (PL). Ga of the first conductivity type provided on one side thereof
It includes a light receiving layer (1) made of an N-based semiconductor and a Schottky electrode (Q1) provided on the light receiving surface, and is exposed in a region of the light receiving surface covered with the Schottky electrode. It is desirable to have a Schottky barrier type semiconductor light receiving element (17) in which the total length of the boundary line with the region is longer than the outer circumference of the light receiving surface.
【0033】請求項10に記載の発明は、エネルギビー
ムによりマスク(R)を照明し、該マスクに形成された
パターンを基板(W)上に転写する露光装置であって、
前記基板を保持して少なくとも2次元移動する基板ステ
ージ(58)と;前記基板ステージ上に配置され、所定
の照明フィールド内の少なくとも一部に照射される前記
エネルギビームを受光する受光面(1a)がその一側に
設けられた第一導電型のGaN系半導体から成る受光層
(1)と、前記受光面に設けられたショットキー電極
(Q1)とを含み、前記受光面のうち、前記ショットキ
ー電極に覆われている領域と露出している領域との境界
線の長さの合計が、前記受光面の外周の長さよりも長い
ショットキー障壁型の半導体受光素子(17)を有する
第5の光センサ(59)とを備える。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for illuminating a mask (R) with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate (W),
A substrate stage (58) holding the substrate and moving at least two-dimensionally; a light receiving surface (1a) arranged on the substrate stage and receiving the energy beam irradiated to at least a part of a predetermined illumination field Includes a light receiving layer (1) made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type provided on one side thereof, and a Schottky electrode (Q1) provided on the light receiving surface. The fifth embodiment includes a Schottky barrier type semiconductor light receiving element (17) in which the total length of the boundary line between the area covered with the key electrode and the exposed area is longer than the length of the outer periphery of the light receiving surface. Optical sensor (59).
【0034】これによれば、長い時間露光動作を続けて
も、第5の光センサにより、エネルギビームを像面上で
正確に検出することができ、例えばその第5の光センサ
の検出値に基づいて像面における照度(照度分布を含
む)を正確に求めたり、マスクパターンの投影位置を正
確に求めたりすることができ、これらに応じて光量を調
整したりマスクの位置を調整したりすることにより、第
5の光センサを頻繁に交換することなく、露光精度を長
期間に渡って高精度に維持することができる。According to this, even if the exposure operation is continued for a long time, the energy beam can be accurately detected on the image plane by the fifth optical sensor. It is possible to accurately obtain the illuminance (including the illuminance distribution) on the image plane, or to accurately obtain the projection position of the mask pattern based on the image plane, and adjust the light amount or the position of the mask accordingly. Thus, the exposure accuracy can be maintained at a high level over a long period of time without frequently replacing the fifth optical sensor.
【0035】この場合において、照射量センサの構成、
用途は種々考えられ、例えば、請求項11に記載の発明
の如く、前記マスク(R)から出射された前記エネルギ
ビームを前記基板(W)に投射する投影光学系(PL)
を更に備える場合に、前記第5の光センサは、前記投影
光学系の物体面側に配置されたマークからの光を前記投
影光学系の像面側で受光するセンサであっても良い。か
かる場合には、その第5の光センサの計測値に基づいて
マスクアライメントあるいはベースライン計測の基準と
なるマスクパターンの投影位置を求めたり、マーク像の
投影位置あるいはその像光束のコントラストに基づいて
投影光学系の結像特性を求めたりすることが可能にな
る。In this case, the configuration of the irradiation amount sensor,
Various uses are conceivable, for example, as in the invention according to claim 11, a projection optical system (PL) that projects the energy beam emitted from the mask (R) onto the substrate (W).
The fifth optical sensor may be a sensor that receives light from a mark arranged on the object plane side of the projection optical system on the image plane side of the projection optical system. In such a case, the projection position of the mask pattern serving as a reference for mask alignment or baseline measurement is obtained based on the measurement value of the fifth optical sensor, or based on the projection position of the mark image or the contrast of the image light flux. For example, it is possible to determine the imaging characteristics of the projection optical system.
【0036】あるいは、請求項12に記載の発明の如
く、前記マスクから出射された前記エネルギビームを前
記基板に投射する投影光学系を更に備える場合に、前記
第5の光センサは、前記投影光学系を含む光学系の透過
率計測に用いられるセンサであっても良い。かかる場合
には、高いエネルギを有するエネルギビームの照射によ
り発生する光学系の透過率変動を高精度、高感度、かつ
安定性良く検出することができるので、この透過率変動
に応じて投影光学系の結像特性を補正したり、この透過
率変動に応じた露光量制御を行うことにより、露光時の
基板上に転写形成されるパターン線幅精度を向上させる
ことが可能になる。Alternatively, when the apparatus further comprises a projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate, the fifth optical sensor may include the projection optical system. It may be a sensor used for measuring the transmittance of an optical system including a system. In such a case, a change in the transmittance of the optical system caused by irradiation of an energy beam having a high energy can be detected with high accuracy, high sensitivity, and stability. By correcting the imaging characteristics of the above or performing exposure amount control in accordance with the transmittance variation, it becomes possible to improve the accuracy of the pattern line width transferred and formed on the substrate at the time of exposure.
【0037】あるいは、請求項13に記載の発明の如
く、前記マスクから出射された前記エネルギビームを前
記基板に投射する投影光学系を更に備える場合に、前記
第5の光センサは、前記照明フィールド全面に照射され
る前記エネルギビームを1度で受光可能な面積の前記受
光面を有する照射量モニタであっても良い。かかる場合
には、照射量モニタの計測値に基づいて投影光学系の結
像特性の照射変動やマスクの照射変動を考慮した結像特
性の補正を行うことにより良好な結像状態を維持するこ
とが可能となる。また、照明条件が変更された場合に
も、照射量モニタにより、投影光学系を通過するエネル
ギビームを正確に検出することができるので、それに応
じて結像特性の照射変動計算の基礎データを補正するこ
とも可能である。Alternatively, as in the invention according to the thirteenth aspect, when the apparatus further comprises a projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate, the fifth optical sensor includes the illumination field. An irradiation amount monitor having the light receiving surface having an area capable of receiving the energy beam applied to the entire surface at one time may be used. In such a case, a good imaging state is maintained by correcting the imaging characteristics in consideration of the irradiation fluctuation of the imaging characteristic of the projection optical system and the irradiation fluctuation of the mask based on the measurement value of the irradiation amount monitor. Becomes possible. In addition, even when the illumination conditions are changed, the irradiation amount monitor can accurately detect the energy beam passing through the projection optical system, so that the basic data of the irradiation variation calculation of the imaging characteristics is corrected accordingly. It is also possible.
【0038】あるいは、請求項14に記載の発明の如
く、前記マスクから出射された前記エネルギビームを前
記基板に投射する投影光学系を更に備える場合に、前記
第5の光センサは、前記基板ステージ(58)上に着脱
可能に装備され、前記照明フィールドの少なくとも一部
に照射される前記エネルギビームと所定のピンホールよ
り射出された光束との干渉光を受光する前記受光層を有
し、前記投影光学系の結像特性を計測するために用いら
れるセンサであっても良い。かかる場合には、そのセン
サにより、投影光学系の結像特性を高い精度で検出でき
るので、例えば装置の組み立て時、搬送後の立上げ時、
停電等の緊急時の復帰作業時等において精度良く投影光
学系の結像特性の調整作業を行うことが可能になる。Alternatively, when the apparatus further comprises a projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate, the fifth optical sensor may include the substrate stage. (58) the light-receiving layer detachably mounted on the light-receiving layer, the light-receiving layer receiving interference light between the energy beam applied to at least a part of the illumination field and a light beam emitted from a predetermined pinhole; It may be a sensor used to measure the imaging characteristics of the projection optical system. In such a case, the sensor can detect the imaging characteristics of the projection optical system with high accuracy, so that, for example, when assembling the apparatus, when starting up after transport,
This makes it possible to adjust the imaging characteristics of the projection optical system with high accuracy at the time of an emergency recovery operation such as a power failure.
【0039】上記請求項13又は14に記載の露光装置
において、投影光学系の結像特性の調整(補正)は、完
全に人手によって行うことは可能であるが、請求項15
に記載の発明の如く、前記第5の光センサの計測値に基
づいて前記投影光学系の結像特性を調整する結像特性調
整装置を更に備えていても良い。かかる場合には、結像
特性調整装置により、第5の光センサの計測値に基づい
て投影光学系の結像特性が自動的に調整されるので、結
像特性の調整作業を少なくとも一部自動化することがで
きる。In the exposure apparatus according to the thirteenth or fourteenth aspect, the adjustment (correction) of the image forming characteristic of the projection optical system can be performed completely manually.
As described in the invention described in the above item, the image processing apparatus may further include an imaging characteristic adjustment device that adjusts the imaging characteristic of the projection optical system based on the measurement value of the fifth optical sensor. In such a case, since the imaging characteristic adjustment device automatically adjusts the imaging characteristic of the projection optical system based on the measurement value of the fifth optical sensor, the adjustment operation of the imaging characteristic is at least partially automated. can do.
【0040】上記請求項10に記載の露光装置におい
て、請求項16に記載の発明の如く、前記照射量センサ
は、前記基板ステージ上に着脱可能に装備される基準照
度計(90)であっても良い。かかる場合には、基板ス
テージ上に固定され、エネルギビームが頻繁に照射され
る他の光センサや、照明光学系内に配置されたインテグ
レータセンサのような常時エネルギビームが照射される
他の光センサの出力を、その基準照度計の出力を基準と
してキャリブレーションすることにより、他の光センサ
の性能を長時間に渡って維持することが可能になる。In the exposure apparatus according to the tenth aspect, as in the sixteenth aspect, the irradiation amount sensor is a reference illuminometer (90) detachably mounted on the substrate stage. Is also good. In such a case, another optical sensor fixed on the substrate stage and frequently irradiated with the energy beam, or another optical sensor constantly irradiated with the energy beam such as an integrator sensor arranged in the illumination optical system Is calibrated with reference to the output of the reference illuminometer, so that the performance of other optical sensors can be maintained for a long time.
【0041】この場合において、請求項17に記載の発
明の如く、前記基準照度計は、複数の露光装置間の基板
上の露光量のキャリブレーションに用いられるものであ
っても良い。かかる場合には、号機間の基板上の露光量
のマッチング(照度マッチング)のための較正(キャリ
ブレーション)を精度良く行なうことができる。In this case, the reference illuminometer may be used for calibrating an exposure amount on a substrate between a plurality of exposure apparatuses. In such a case, calibration (calibration) for matching the exposure amount on the substrate between the devices (illuminance matching) can be performed with high accuracy.
【0042】上記請求項16に記載の発明において、請
求項18に記載の発明の如く、前記第5の光センサは、
所定の照明フィールド内における面内照度を計測可能な
センサ(59B)であっても良い。かかる場合には、第
5の光センサにより、所定の照明フィールド内における
面内照度を高精度に計測することができ、また、例えば
基板ステージを2次元移動することにより、投影光学系
を含む光学系を経由した照明のムラ(照度分布)を基板
面(像面)上で正確に計測することができ、その値に基
づいて精度良く照明ムラを調整して照度均一性の向上を
図ることができるので、基板上に転写形成されるパター
ン線幅精度が向上する。In the sixteenth aspect of the present invention, as in the eighteenth aspect, the fifth optical sensor comprises:
A sensor (59B) that can measure in-plane illuminance in a predetermined illumination field may be used. In such a case, the in-plane illuminance in the predetermined illumination field can be measured with high accuracy by the fifth optical sensor. For example, by moving the substrate stage two-dimensionally, the optical system including the projection optical system can be measured. Irradiation unevenness (illuminance distribution) through the system can be accurately measured on the substrate surface (image surface), and based on the value, illumination unevenness can be accurately adjusted to improve illuminance uniformity. Therefore, the accuracy of the pattern line width transferred and formed on the substrate is improved.
【0043】請求項19に記載の発明は、エネルギビー
ムによりマスク(R)を照明し、該マスクに形成された
パターンを投影光学系(PL)を介して基板(W)上に
転写する露光装置であって、前記エネルギビームを出力
する光源(16)と;前記基板を保持して少なくとも2
次元移動する基板ステージ(58)と;前記基板ステー
ジ上に被照射面(83)が設けられ、該被照射面に形成
された所定の開口部(59f)を透過した前記光源から
のエネルギビームを受光する受光面(1a)がその一側
に設けられた第一導電型のGaN系半導体から成る受光
層(1)と、前記受光面に設けられたショットキー電極
(Q1)とを含み、前記受光面のうち、前記ショットキ
ー電極に覆われている領域と露出している領域との境界
線の長さの合計が、前記受光面の外周の長さよりも長い
ショットキー障壁型の半導体受光素子(17)を有し、
前記マスク上に形成された計測パターンの像と前記開口
部とを相対走査することにより、前記マスクと前記基板
の最大6自由度の位置関係を決定するための情報を検出
するために用いられる第6の光センサ(59C)と;を
備える。According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus which illuminates a mask (R) with an energy beam and transfers a pattern formed on the mask onto a substrate (W) via a projection optical system (PL). A light source (16) for outputting said energy beam; and
A substrate stage (58) that moves three-dimensionally; an irradiation surface (83) is provided on the substrate stage, and an energy beam from the light source transmitted through a predetermined opening (59f) formed in the irradiation surface is transmitted through the substrate stage. A light-receiving surface (1a) for receiving light includes a light-receiving layer (1) made of a first conductivity type GaN-based semiconductor provided on one side thereof, and a Schottky electrode (Q1) provided on the light-receiving surface; A Schottky barrier type semiconductor light receiving element in which a total length of a boundary line between a region covered with the Schottky electrode and an exposed region in the light receiving surface is longer than an outer peripheral length of the light receiving surface. (17),
By relative scanning the image of the measurement pattern formed on the mask and the opening, the second used for detecting information for determining the positional relationship between the mask and the substrate with a maximum of six degrees of freedom. 6 optical sensors (59C).
【0044】これによれば、マスク上に形成された計測
パターンの像と基板ステージ上の受光面に形成された開
口部とを相対走査し、開口部を透過した光源からのエネ
ルギビームを第6の光センサによって受光することによ
り、マスク又は投影光学系の結像面と基板との最大6自
由度の位置関係を決定するための情報を高精度に検出す
ることができる。例えば上記の相対走査をマスク上の複
数の計測パターンについてXY2次元面内で行うと、第
6の光センサの出力に基づいて各計測パターンの空間像
が計測され、これらの空間像の計測結果から投影光学系
の倍率やディストーション等のXY面内方向の結像特性
(マスクと基板のXY面内の位置関係(重ね合せオフセ
ット)を決定する基準となる情報の一種)を高精度に検
出することができる。また、例えば、上記の相対走査中
にXY面に直交するZ方向について基板ステージの位置
を変化させるか、基板ステージのZ位置を変化させつつ
上記の相対走査を繰り返し行うことにより、例えば光セ
ンサ出力の微分信号のコントラストの変化に基づいてマ
スクと基板とのZ方向の位置関係を決定する基準となる
情報であるフォーカスオフセット、投影光学系の焦点位
置やテレセントリシティ、あるいは焦点深度等を高精度
に検出することができる。更に、上記のフォーカスオフ
セットの検出をマスク上の少なくとも異なる3箇所の計
測マークについて行うことにより、マスクと基板とのθ
x、θy方向の相対位置関係を決定する基準となるレベ
リングオフセット(投影光学系の結像面の形状又は像面
湾曲)を高精度に検出することができる。従って、上記
の検出結果に応じて投影光学系の倍率等を調整したり、
フォーカスオフセット、レベリングオフセットに基づい
てフォーカスレベリング制御を行なうことにより、マス
クと基板の重ね合せ精度(オーバーレイ精度)、線幅制
御精度を向上させることが可能になる。この場合も、頻
繁に第6の光センサを交換する必要はない。According to this, the image of the measurement pattern formed on the mask is relatively scanned with the opening formed on the light receiving surface on the substrate stage, and the energy beam from the light source transmitted through the opening is converted into the sixth beam. , The information for determining the positional relationship between the image plane of the mask or the projection optical system and the substrate with a maximum of six degrees of freedom can be detected with high accuracy. For example, when the relative scanning is performed in a two-dimensional XY plane for a plurality of measurement patterns on the mask, the aerial images of the respective measurement patterns are measured based on the output of the sixth optical sensor, and from the measurement results of these aerial images, High-accuracy detection of imaging characteristics in the XY plane direction (a type of information that determines the positional relationship (overlapping offset) between the mask and the substrate in the XY plane) such as the magnification and distortion of the projection optical system. Can be. Further, for example, by changing the position of the substrate stage in the Z direction orthogonal to the XY plane during the relative scanning, or by repeatedly performing the relative scanning while changing the Z position of the substrate stage, for example, the output of the optical sensor The focus offset, the focal position of the projection optical system, the telecentricity, the depth of focus, and the like, which are the reference information for determining the positional relationship in the Z direction between the mask and the substrate based on the change in the contrast of the differential signal of Can be detected. Further, the detection of the focus offset is performed for at least three different measurement marks on the mask, so that the θ between the mask and the substrate can be obtained.
The leveling offset (the shape of the image plane of the projection optical system or the field curvature) serving as a reference for determining the relative positional relationship in the x and θy directions can be detected with high accuracy. Therefore, the magnification of the projection optical system or the like is adjusted according to the above detection result,
By performing the focus leveling control based on the focus offset and the leveling offset, it is possible to improve the overlay accuracy (overlay accuracy) of the mask and the substrate and the line width control accuracy. Also in this case, it is not necessary to frequently replace the sixth optical sensor.
【0045】請求項20に記載の発明は、エネルギビー
ムによりマスク(R)を照明し、該マスクに形成された
パターンを投影光学系(PL)を介して基板(W)上に
転写する露光装置であって、前記基板を保持して少なく
とも2次元移動する基板ステージ(58)と;前記マス
ク上の所定の照明フィールド内に存在するマークパター
ンと、これに対応して前記基板ステージ上に存在する所
定のマークパターンとを検出する第7の光センサを有す
るアライメント系とを備え、前記第7の光センサが、前
記両マークパターンの像光束を受光する受光面(1a)
がその一側に設けられた第一導電型のGaN系半導体か
ら成る受光層(1)と、前記受光面に設けられたショッ
トキー電極(Q1)とを含み、前記受光面のうち、前記
ショットキー電極に覆われている領域と露出している領
域との境界線の長さの合計が、前記受光面の外周の長さ
よりも長いショットキー障壁型の半導体受光素子(1
7)を有することを特徴とする。According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for illuminating a mask (R) with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate (W) via a projection optical system (PL). A substrate stage (58) for holding the substrate and moving at least two-dimensionally; a mark pattern existing in a predetermined illumination field on the mask, and correspondingly present on the substrate stage. An alignment system having a seventh optical sensor that detects a predetermined mark pattern, wherein the seventh optical sensor receives image light fluxes of both mark patterns (1a).
Includes a light receiving layer (1) made of a first conductivity type GaN-based semiconductor provided on one side thereof, and a Schottky electrode (Q1) provided on the light receiving surface. A Schottky barrier type semiconductor light receiving element (1) in which the total length of the boundary line between the area covered with the key electrode and the exposed area is longer than the outer circumference of the light receiving surface.
7).
【0046】これによれば、例えば、アライメント系を
構成する第7の光センサが、マスク上の所定の照明フィ
ールド内に存在するマークパターンと、これに対応して
前記基板ステージ上に存在する所定のマークパターンと
しての基板上の位置合わせ用マークパターンとを検出す
ることにより、マスクを参照して基板のアライメントを
行う、いわゆるTTR(スルー・ザ・レチクル)方式の
基板のアライメントを行うことができる。また、例え
ば、アライメント系を構成する第7の光センサが、マス
ク上の所定の照明フィールド内に存在するマークパター
ンと、これに対応して前記基板ステージ上に存在する所
定のマークパターンとしての基準マーク板上の基準マー
クとを検出することにより、いわゆるマスクアライメン
トを行うことができる。ここで、「マスクアライメン
ト」とは、マスク座標系上でのマスクの位置、又は基板
座標系上でのマスクの投影位置の検出、及びマスク座標
系と基板座標系との対応付けを含む。According to this, for example, the seventh optical sensor constituting the alignment system is provided with a mark pattern existing in a predetermined illumination field on the mask and a predetermined pattern present on the substrate stage corresponding to the mark pattern. By detecting the alignment mark pattern on the substrate as the mark pattern, the so-called TTR (through the reticle) type substrate alignment can be performed in which the substrate is aligned with reference to the mask. . Further, for example, a seventh optical sensor constituting an alignment system may be configured such that a mark pattern existing in a predetermined illumination field on a mask and a reference mark corresponding to the mark pattern existing on the substrate stage. By detecting the reference mark on the mark plate, so-called mask alignment can be performed. Here, “mask alignment” includes detection of a mask position on a mask coordinate system or a projection position of the mask on a substrate coordinate system, and association between the mask coordinate system and the substrate coordinate system.
【0047】この場合、例えば、露光用エネルギビーム
として200nm以下の光を用い、アライメント波長と
して露光波長と同一あるいはほぼ近い波長の光を用いて
も高精度なマークパターンの高精度な検出が可能とな
る。従って、本発明によれば、重ね合せ精度の向上が可
能となる。また、この場合、マークパターンの投影像の
検出信号のコントラストに基づいてフォーカスオフセッ
ト及びレベリングオフセット(投影光学系の光学特性、
又は像面形状)を求めることが可能であり、これに基づ
いてフォーカスレベリング制御を行なうことにより、線
幅制御精度の向上も可能である。また、アライメント系
を画像処理方式のアライメント系とする場合、第7の光
センサでは一次元画像、2次元画像のいずれを検出して
も良い。この場合も第7の光センサの交換を頻繁に行う
必要はない。In this case, for example, it is possible to detect a mark pattern with high accuracy even if light having a wavelength of 200 nm or less is used as an energy beam for exposure and light having a wavelength which is the same as or nearly equal to the exposure wavelength is used as an alignment wavelength. Become. Therefore, according to the present invention, the overlay accuracy can be improved. In this case, the focus offset and the leveling offset (optical characteristics of the projection optical system,
Or image plane shape), and by performing focus leveling control based on this, it is also possible to improve the line width control accuracy. When the alignment system is an image processing type alignment system, the seventh optical sensor may detect either a one-dimensional image or a two-dimensional image. Also in this case, it is not necessary to frequently exchange the seventh optical sensor.
【0048】請求項20に記載の発明において、請求項
21に記載の発明の如く、前記第7の光センサは、前記
両マークパターンの投影像を所定の2次元像として検出
する撮像素子(104R、104R)であり、前記アラ
イメント系は、マスク(R)の位置合わせを行うための
マスクアライメント系(100)であっても良い。According to a twentieth aspect of the present invention, as in the twenty-first aspect, the seventh optical sensor includes an image sensor (104R) for detecting a projected image of the both mark patterns as a predetermined two-dimensional image. , 104R), and the alignment system may be a mask alignment system (100) for positioning the mask (R).
【0049】請求項22に記載の発明は、請求項1、
2、10、19、20に記載の各発明に係る露光装置に
おいて、前記エネルギビームを受光する1又は2以上の
第8の光センサを更に備え、前記第8の光センサの内の
少なくとも1つが、前記エネルギビームを受光する受光
面(1a)がその一側に設けられた第一導電型のGaN
系半導体から成る受光層(1)と、前記受光面に設けら
れたショットキー電極(Q1)とを含み、前記受光面の
うち、前記ショットキー電極に覆われている領域と露出
している領域との境界線の長さの合計が、前記受光面の
外周の長さよりも長いショットキー障壁型の半導体受光
素子(17)を有する光センサであることを特徴とす
る。The invention according to claim 22 is based on claim 1,
The exposure apparatus according to each of the inventions described in 2, 10, 19, and 20, further comprising one or more eighth optical sensors that receive the energy beam, wherein at least one of the eighth optical sensors is A first conductivity type GaN provided with a light receiving surface (1a) for receiving the energy beam on one side thereof;
A light-receiving layer (1) made of a system semiconductor; and a Schottky electrode (Q1) provided on the light-receiving surface. An optical sensor having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element (17) having a total length of the boundary line with the light receiving surface longer than the outer peripheral length of the light receiving surface.
【0050】これによれば、第8の光センサの内、エネ
ルギビームを受光する受光面がその一側に設けられた第
一導電型のGaN系半導体から成る受光層と、受光面に
設けられたショットキー電極とを含み、受光面のうち、
ショットキー電極に覆われている領域と露出している領
域との境界線の長さの合計が、受光面の外周の長さより
も長いショットキー障壁型の半導体受光素子を有する光
センサにより、高精度、高感度、かつ安定性に優れたエ
ネルギビームの検出が可能となる結果、上記各請求項に
係る発明と同様の理由により、露光量制御精度、重ね合
せ精度(走査型露光装置におけるマスクと基板との同期
誤差を含む)、あるいは基板上の線幅精度の向上によ
り、その光センサを頻繁に交換することなく、露光精度
を長期間に渡って高精度に維持することができる。この
場合、第8の光センサの全てを、エネルギビームを受光
する受光面がその一側に設けられた第一導電型のGaN
系半導体から成る受光層と、受光面に設けられたショッ
トキー電極とを含み、受光面のうち、ショットキー電極
に覆われている領域と露出している領域との境界線の長
さの合計が、受光面の外周の長さよりも長いショットキ
ー障壁型の半導体受光素子を有する光センサとした場
合、露光量制御精度、重ね合せ精度、あるいは基板上の
線幅精度の向上により最も露光精度を向上させることが
できる。According to this, a light receiving layer made of the first conductivity type GaN-based semiconductor is provided on one side of the eighth light sensor, the light receiving surface for receiving the energy beam, and the light receiving layer is provided on the light receiving surface. And a Schottky electrode,
An optical sensor having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element in which the total length of the boundary line between the region covered with the Schottky electrode and the exposed region is longer than the outer peripheral length of the light receiving surface, As a result of being able to detect an energy beam with excellent accuracy, high sensitivity, and stability, the exposure amount control accuracy, the overlay accuracy (the mask and the (Including a synchronization error with the substrate) or the improvement of the line width accuracy on the substrate allows the exposure accuracy to be maintained at high accuracy over a long period of time without frequently replacing the optical sensor. In this case, all of the eighth optical sensors are replaced by GaN of the first conductivity type having a light receiving surface for receiving an energy beam provided on one side thereof.
A total length of a boundary line between a region covered with the Schottky electrode and an exposed region of the light receiving surface, including a light receiving layer made of a system semiconductor and a Schottky electrode provided on the light receiving surface. However, in the case of an optical sensor having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element longer than the outer circumference of the light receiving surface, the exposure accuracy is most improved by improving the exposure amount control accuracy, the overlay accuracy, or the line width accuracy on the substrate. Can be improved.
【0051】上記請求項8〜21に記載の各発明に係る
露光装置において、請求項23に記載の発明の如く、前
記基板ステージは、前記基板の少なくとも5自由度方向
の位置及び姿勢を制御可能であることが望ましい。ここ
で、5自由度方向は基板の面内回転方向(θz方向)を
除く、重ね合せ制御軸(X、Y)、フォーカス/レベリ
ング制御軸(Z、θx、θy)を意味する。θz方向に
ついては基板ステージ側で制御可能でもあるし、マスク
側を駆動することによっても制御可能である。本発明に
よれば、マスクと基板との6自由度方向の相対位置関係
を所望の関係に設定することができる。In the exposure apparatus according to the present invention, the substrate stage can control the position and orientation of the substrate in at least five degrees of freedom. It is desirable that Here, the directions of five degrees of freedom mean the superposition control axes (X, Y) and the focus / leveling control axes (Z, θx, θy) excluding the in-plane rotation direction (θz direction) of the substrate. The θz direction can be controlled either on the substrate stage side or by driving the mask side. According to the present invention, the relative positional relationship between the mask and the substrate in the directions of six degrees of freedom can be set to a desired relationship.
【0052】上記請求項1〜23に記載の各発明に係る
露光装置において、請求項24に記載の発明の如く、前
記エネルギビームの波長は300nm以下であることが
のぞましい。かかる波長帯域のエネルギビームを従来の
PD(フォトダイオード)により感度良く、長期間に渡
って安定して検出することは困難であったのに対し、本
発明の露光装置で採用する光センサによれば、高精度、
高感度、かつ安定性良く検出することができるので、例
えば波長248nmのKrFエキシマレーザ光、波長1
93nmのArFエキシマレーザ光、波長157nmの
F2レーザ光、あるいはこれより短波長のエネルギビー
ムを用いて露光を行うことにより、投影光学系の解像力
の向上により、高精度な露光が可能となる。In the exposure apparatus according to any one of the first to twenty-third aspects, it is preferable that the wavelength of the energy beam is 300 nm or less, as in the twenty-fourth aspect. While it was difficult to detect an energy beam in such a wavelength band with a conventional PD (photodiode) with high sensitivity and stably for a long period of time, the photosensor employed in the exposure apparatus of the present invention is difficult. High precision,
Since it can be detected with high sensitivity and good stability, for example, a KrF excimer laser beam having a wavelength of 248 nm, a wavelength of 1
ArF excimer laser light 93 nm, by performing exposure using an energy beam of the F 2 laser beam, or it than the short wavelength of 157 nm, the improvement of the resolving power of the projection optical system, it is possible to highly accurate exposure.
【0053】請求項25に記載の発明は、エネルギビー
ムによりマスクを照明し、該マスクに形成されたパター
ンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であ
って、受光面がその一側に設けられた第一導電型のGa
N系半導体から成り、前記受光面にショットキー電極が
設けられた受光部に、逆バイアスを印加した状態で前記
エネルギビームを受光するとともに、前記受光部から外
部に取り出した光電流に基づいて前記エネルギービーム
の強度に関する情報を検出する第1工程と、前記検出さ
れた情報を用いて前記基板上に所定の解像度及び焦点深
度で前記マスクのパターンを転写する第2工程とを含む
露光方法。According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for illuminating a mask with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate via a projection optical system. Of the first conductivity type provided on the side
The light receiving portion, which is made of an N-based semiconductor and has a Schottky electrode provided on the light receiving surface, receives the energy beam in a state where a reverse bias is applied, and based on a photocurrent taken out from the light receiving portion to the outside. An exposure method, comprising: a first step of detecting information on the intensity of an energy beam; and a second step of transferring the pattern of the mask on the substrate at a predetermined resolution and a depth of focus using the detected information.
【0054】これによれば、第1工程で、受光面がその
一側に設けられた第一導電型のGaN系半導体から成
り、受光面にショットキー電極が設けられた受光部に、
逆バイアスを印加した状態でエネルギビームを受光する
とともに、受光部から外部に取り出した光電流に基づい
てエネルギビームの強度に関する情報を検出する。しか
る後、第2工程で、その検出された情報を用いて基板上
に所定の解像度及び焦点深度でマスクのパターンを転写
する。この場合、第1工程では紫外線に対する耐性がS
i系受光素子に比べて高いGaN系半導体を用いてエネ
ルギビームの強度に関する情報が検出されるので、結果
的に、長期間に渡ってエネルギビームの強度に関する情
報を高精度で検出することができ、第2工程でこの情報
を用いて基板上に所定の解像度及び焦点深度でマスクの
パターンが転写されるので、基板上に転写形成されるパ
ターンの線幅精度の向上が可能となる。According to this, in the first step, the light-receiving surface is made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type provided on one side thereof, and the light-receiving portion provided with the Schottky electrode on the light-receiving surface is provided with:
An energy beam is received in a state where a reverse bias is applied, and information on the intensity of the energy beam is detected based on a photocurrent extracted from the light receiving unit to the outside. Thereafter, in a second step, a mask pattern is transferred onto the substrate at a predetermined resolution and depth of focus using the detected information. In this case, in the first step, the resistance to ultraviolet light is S
Since information about the intensity of the energy beam is detected using a GaN-based semiconductor that is higher than that of the i-type light receiving element, information about the intensity of the energy beam can be detected with high accuracy over a long period of time. Since the mask pattern is transferred onto the substrate at a predetermined resolution and depth of focus using this information in the second step, the line width accuracy of the pattern transferred and formed on the substrate can be improved.
【0055】上記請求項25に記載の発明に係る露光方
法において、請求項26に記載の発明の如く、前記第1
工程で検出された情報は、前記第2工程において前記投
影光学系の結像特性の調整、露光量の制御及び前記マス
ク(又は投影光学系の結像面)と基板の相対位置の調整
の少なくとも1つに用いることができる。In the exposure method according to the twenty-fifth aspect of the present invention, as in the twenty-sixth aspect, the first method includes:
The information detected in the step includes at least adjustment of the imaging characteristics of the projection optical system, control of the exposure amount, and adjustment of the relative position between the mask (or the imaging surface of the projection optical system) and the substrate in the second step. One can be used.
【0056】請求項27に記載の発明は、エネルギビー
ムによりマスクを照明し、該マスクに形成されたパター
ンを基板上に転写する露光装置に用いられる光源装置で
あって、前記エネルギビームを出力するビーム源(16
a)と;前記ビーム源と同一筐体内に収納され、前記ビ
ーム源から出力される前記エネルギビームを受光する受
光面(1a)がその一側に設けられた第一導電型のGa
N系半導体から成る受光層(1)と、前記受光面に設け
られたショットキー電極(Q1)とを含み、前記受光面
のうち、前記ショットキー電極に覆われている領域と露
出している領域との境界線の長さの合計が、前記受光面
の外周の長さよりも長いショットキー障壁型の半導体受
光素子(17)を有する光センサ(16c)とを備え
る。The invention according to claim 27 is a light source device used for an exposure apparatus for illuminating a mask with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate, and outputs the energy beam. Beam source (16
a) a first conductivity type Ga housed in the same housing as the beam source and having a light receiving surface (1a) provided on one side thereof for receiving the energy beam output from the beam source;
It includes a light receiving layer (1) made of an N-based semiconductor and a Schottky electrode (Q1) provided on the light receiving surface, and is exposed in a region of the light receiving surface covered with the Schottky electrode. An optical sensor (16c) having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element (17) having a total length of the boundary line with the region longer than the outer peripheral length of the light receiving surface is provided.
【0057】これによれば、光センサにより、高精度、
高感度、かつ安定性に優れたエネルギビームの強度、中
心波長、スペクトル半値幅等の検出が可能となり、その
光センサの感度不良による計測再現性の悪化や経時的な
劣化が抑制され、光センサの不要な出力変動が少なくな
るので、これに起因する露光量制御誤差の発生を抑制す
ることができる。従って、光センサを頻繁に交換するこ
となく、露光精度を長期間に渡って高精度に維持するこ
とができる。特に、本発明の光源装置を構成するビーム
源をパルス発光源とするとともに、これを走査型露光装
置に適用した場合、パルス毎エネルギバラツキEpσが
小さくなり、露光時に許容される照射エネルギ誤差Eσ
を達成するのに必要な最小パルス発振数nを小さくする
ことができ、これにより走査速度(スキャン速度)の向
上によるスループットの向上も可能になる。According to this, high accuracy and high accuracy can be obtained by the optical sensor.
It is possible to detect the intensity, center wavelength, spectral half width, etc. of the energy beam with high sensitivity and excellent stability, and to suppress deterioration in measurement reproducibility and deterioration over time due to poor sensitivity of the optical sensor. Unnecessary output fluctuation is reduced, so that the occurrence of an exposure amount control error due to this can be suppressed. Therefore, the exposure accuracy can be maintained at high accuracy over a long period of time without frequently replacing the optical sensor. In particular, when the beam source constituting the light source device of the present invention is a pulse emission source and is applied to a scanning exposure apparatus, the energy variation Epσ per pulse becomes small, and the irradiation energy error Eσ allowed during exposure is reduced.
, The minimum pulse oscillation number n required to achieve the above can be reduced, thereby improving the scanning speed (scan speed), thereby improving the throughput.
【0058】請求項28に記載の発明は、フォトリソグ
ラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記フォ
トリソグラフィ工程において、請求項24に記載の露光
装置を用いて露光を行うことを特徴とする。これによれ
ば、波長300nm以下のエネルギビームを用いて上記
露光装置により露光が行われ、その際、前記GaN系結
晶からなる光検出部を有するセンサを用いて計測された
情報に基づいて、基板上に所定の解像度及び焦点深度で
マスクパターンの像が形成される。従って、本発明に係
るデバイス製造方法では、例えば解像度が0.25μm
〜0.05μmまでの線幅を露光して形成される回路デ
バイスを高い歩留まりで製造することが可能となる。According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including a photolithography step, wherein exposure is performed by using the exposure apparatus according to the twenty-fourth aspect in the photolithography step. According to this, exposure is performed by the above-described exposure apparatus using an energy beam having a wavelength of 300 nm or less, and at this time, based on information measured using a sensor having a light detection unit made of the GaN-based crystal, An image of the mask pattern is formed thereon at a predetermined resolution and depth of focus. Therefore, in the device manufacturing method according to the present invention, for example, the resolution is 0.25 μm
A circuit device formed by exposing a line width of up to 0.05 μm can be manufactured with a high yield.
【0059】[0059]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
〜図16に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.
【0060】図1には、一実施形態の露光装置10の概
略構成が示されている。この露光装置10は、ステップ
・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 according to one embodiment. The exposure apparatus 10 is a step-and-scan type scanning exposure apparatus.
【0061】この露光装置10は、光源装置としての光
源16及び照明光学系12から成る照明系、この照明系
からの露光光ILにより照明されるマスクとしてのレチ
クルRを保持するレチクルステージRST、レチクルR
から射出された露光光ILを基板としてのウエハW上に
投射する投影光学系PL、ウエハWを保持する基板ステ
ージとしてのZチルトステージ58が搭載されたXYス
テージ14、及びこれらの制御系等を備えている。The exposure apparatus 10 includes an illumination system including a light source 16 and an illumination optical system 12 as a light source device, a reticle stage RST for holding a reticle R as a mask illuminated by exposure light IL from the illumination system, and a reticle. R
A projection optical system PL for projecting the exposure light IL emitted from the substrate onto a wafer W as a substrate, an XY stage 14 on which a Z tilt stage 58 as a substrate stage for holding the wafer W is mounted, and a control system therefor. Have.
【0062】光源16としては、例えば波長193nm
の紫外パルス光を出力するArFエキシマレーザ光源
(あるいは、波長248nmの紫外パルス光を出力する
KrFエキシマレーザ光源)が用いられている。この光
源16は、実際には、照明光学系12の各構成要素及び
レチクルステージRST、投影光学系PL、及びXYス
テージ14等から成る露光装置本体が収納されたチャン
バ11が設置されたクリーンルームとは別のクリーン度
の低いサービスルームに配置されており、チャンバ11
(照明光学系12)に不図示のビームマッチングユニッ
ト、及びリレー光学系を介して接続されている。なお、
光源としてF2レーザ光源(出力波長157nm)その
他のパルス光源を用いても良い。The light source 16 has a wavelength of 193 nm, for example.
An ArF excimer laser light source that outputs ultraviolet pulsed light (or a KrF excimer laser light source that outputs ultraviolet pulsed light having a wavelength of 248 nm) is used. The light source 16 is actually a clean room in which the chamber 11 in which the components of the illumination optical system 12 and the exposure apparatus main body including the reticle stage RST, the projection optical system PL, and the XY stage 14 are housed is installed. It is located in another service room with low cleanliness,
(Illumination optical system 12) is connected via a beam matching unit (not shown) and a relay optical system. In addition,
An F 2 laser light source (output wavelength: 157 nm) or another pulse light source may be used as the light source.
【0063】図2には、光源16の内部が、主制御装置
50とともに示されている。光源16は、レーザ共振器
16a、ビームスプリッタ16b、第1の光センサとし
てのビームモニタ16c、エネルギコントローラ16d
及び高圧電源16e等を有する。FIG. 2 shows the inside of the light source 16 together with the main controller 50. The light source 16 includes a laser resonator 16a, a beam splitter 16b, a beam monitor 16c as a first optical sensor, and an energy controller 16d.
And a high voltage power supply 16e.
【0064】レーザ共振器16aからパルス的に放出さ
れたレーザビームLBは、透過率が高く僅かな反射率を
有するビームスプリッタ16bに入射し、ビームスプリ
ッタ16bを透過したレーザビームLBが外部に射出さ
れる。また、ビームスプリッタ16bで反射されたレー
ザビームLBがGaN系結晶から成る検出部を有する第
1の光センサとしてのビームモニタ16cに入射し、ビ
ームモニタ16cからの光電変換信号が不図示のピーク
ホールド回路を介して出力ESとしてエネルギコントロ
ーラ16dに供給されている。なお、ビームモニタ16
cを構成する光センサの構成等については、本発明の特
徴点であるから、後に詳述する。The laser beam LB emitted in a pulse form from the laser resonator 16a enters a beam splitter 16b having a high transmittance and a small reflectance, and the laser beam LB transmitted through the beam splitter 16b is emitted to the outside. You. The laser beam LB reflected by the beam splitter 16b is incident on a beam monitor 16c as a first optical sensor having a detector made of a GaN-based crystal, and a photoelectric conversion signal from the beam monitor 16c is used as a peak hold (not shown). It is supplied to the energy controller 16d as an output ES via a circuit. The beam monitor 16
The configuration and the like of the optical sensor constituting c are features of the present invention, and will be described in detail later.
【0065】通常の発光時には、エネルギコントローラ
16dは、ビームモニタ16cの出力ESが、主制御装
置50より供給された制御情報TS中の1パルス当たり
のエネルギの目標値に対応した値となるように、高圧電
源16eでの電源電圧をフィードバック制御する。ビー
ムモニタ16cの出力ESに対応するエネルギの制御量
の単位は〔mJ/pulse〕である。エネルギコントロー
ラ16dは、主制御装置50からの制御情報TSに基づ
いて高圧電源16e内の電源電圧を設定し、これによっ
て、レーザ共振器16aから射出されるレーザビームL
Bのパルスエネルギが所定の値の近傍に設定される。こ
の場合、光源16の1パルス当たりのエネルギの平均値
は通常、所定の中心エネルギーE0において安定化され
ているが、そのエネルギの平均値はその中心エネルギー
E0の上下の所定の可変範囲(例えば±10%程度)で
制御できるように構成されている。本実施形態ではその
可変範囲でパルスエネルギの微変調を行う。また、エネ
ルギコントローラ16dは、レーザ共振器16aに供給
されるエネルギを高圧電源16eを介して制御すること
により発振周波数をも変更する。At the time of normal light emission, the energy controller 16d sets the output ES of the beam monitor 16c to a value corresponding to the target value of energy per pulse in the control information TS supplied from the main controller 50. The power supply voltage of the high-voltage power supply 16e is feedback-controlled. The unit of the energy control amount corresponding to the output ES of the beam monitor 16c is [mJ / pulse]. The energy controller 16d sets the power supply voltage in the high-voltage power supply 16e based on the control information TS from the main control device 50, and thereby sets the laser beam L
The pulse energy of B is set near a predetermined value. In this case, the average value of the energy per pulse of the light source 16 is normally stabilized at a predetermined center energy E 0 , but the average value of the energy is in a predetermined variable range above and below the center energy E 0 ( (For example, about ± 10%). In the present embodiment, fine modulation of pulse energy is performed in the variable range. The energy controller 16d also changes the oscillation frequency by controlling the energy supplied to the laser resonator 16a via the high-voltage power supply 16e.
【0066】また、光源16内のビームスプリッタ16
bの外側には、主制御装置50からの制御情報に応じて
レーザビームLBを遮光するためのシャッタ16fも配
置されている。The beam splitter 16 in the light source 16
A shutter 16f for blocking the laser beam LB in accordance with control information from the main controller 50 is also provided outside b.
【0067】ここで、本実施形態のビームモニタ16c
として用いられる光センサを構成するGaN系半導体受
光素子の一例について、その構造及び検出原理等につい
て説明する。Here, the beam monitor 16c of the present embodiment is used.
An example of a GaN-based semiconductor light-receiving element constituting an optical sensor used as a device will be described with respect to its structure, detection principle, and the like.
【0068】図3(A)には、このGaN系半導体受光
素子17の平面図が、図3(B)には、図3(A)のB
−B線断面図がそれぞれ示されている。FIG. 3A is a plan view of the GaN-based semiconductor light-receiving element 17, and FIG. 3B is a plan view of FIG.
The sectional views taken along the line B are shown.
【0069】このGaN系半導体受光素子17は、図3
(B)に示されるように、結晶基板B1と、該結晶基板
B1上に、バッファ層B2を介して積層形成された第一
導電型のGaN系半導体からなる受光層1と、この受光
層1の一側(図3(B)における上側)の面である受光
面1a上に設けられたショットキー電極Q1及びオーミ
ック電極Q2とを備えている。図3(B)中の符号Lは
検出すべき光を示す。This GaN-based semiconductor light receiving element 17 is similar to that shown in FIG.
As shown in (B), a crystal substrate B1, a light-receiving layer 1 made of a first conductivity type GaN-based semiconductor laminated on the crystal substrate B1 via a buffer layer B2, and the light-receiving layer 1 And a Schottky electrode Q1 and an ohmic electrode Q2 provided on the light receiving surface 1a, which is a surface on one side (the upper side in FIG. 3B). Symbol L in FIG. 3B indicates light to be detected.
【0070】結晶基板B1は、GaN系半導体が結晶成
長可能なものであればよく、サファイア、水晶、SiC
等や、GaN系結晶が挙げられる。結晶基板を絶縁体と
するならばサファイアのC面、A面、特にC面サファイ
ア基板が好ましい。また、結晶基板が導電性を必要とす
るならば、6H−SiC基板や、GaN系結晶が好まし
い。The crystal substrate B1 only needs to be capable of growing a GaN-based semiconductor crystal, and can be made of sapphire, quartz, SiC
And GaN-based crystals. If the crystal substrate is an insulator, a sapphire C-plane or A-plane, particularly a C-plane sapphire substrate is preferable. If the crystal substrate requires conductivity, a 6H-SiC substrate or a GaN-based crystal is preferable.
【0071】バッファ層B2は、結晶基板B1(例えば
サファイア結晶墓板)とGaN系結晶との格子定数や熱
膨張係数の違いを緩和するために設けられるもので、例
えばZnO、MgOやAlN等から成る。バッファ層B
2は、必ずしも設けなくとも良く、あるいはバッファ層
B2と受光層1との間にGaN系結晶の薄膜を設けても
良い。The buffer layer B2 is provided to alleviate the difference in the lattice constant and the coefficient of thermal expansion between the crystal substrate B1 (for example, a sapphire crystal plate) and the GaN-based crystal. Become. Buffer layer B
2 may not necessarily be provided, or a GaN-based crystal thin film may be provided between the buffer layer B2 and the light receiving layer 1.
【0072】受光層1に用いられるGaN系半導体の導
電型は、第一導電型(即ち、p型またはn型のいずれ
か)であればよいが、不純物濃度の制御性、電極形成の
容易性の点から、n型とするのが好ましい。以下の説明
においては、受光層1はn型GaN系半導体が用いられ
ているものとする。The conductivity type of the GaN-based semiconductor used for the light-receiving layer 1 may be the first conductivity type (that is, either p-type or n-type). In view of the above, it is preferable to use an n-type. In the following description, it is assumed that the light-receiving layer 1 uses an n-type GaN-based semiconductor.
【0073】受光層1に用いられるGaN系半導体は、
検出対象とする光の波長範囲のうちの長波長端の値で、
その最適組成は決定される。例えば、青色領域(48
0nm付近)およびそれよりも短い波長域の光を対象と
する時にはInGaN、紫外線でも400nm以下の
短い波長域の光を対象とする時にはIn組成の少ないI
nGaN、365nm以下の紫外線だけを対象とする
時にはGaN、AlGaNが選ばれる。The GaN-based semiconductor used for the light receiving layer 1 is as follows:
The value at the long wavelength end of the wavelength range of the light to be detected,
Its optimal composition is determined. For example, the blue region (48
0 nm) and shorter wavelengths, InGaN when targeting light in the short wavelength range of 400 nm or less even with ultraviolet light.
GaN and AlGaN are selected when only nGaN and 365 nm or less ultraviolet rays are targeted.
【0074】前記ショットキー電極Q1としては、本実
施形態では、図3(A)に示されるような櫛形の形状を
有する電極が用いられている。この場合、受光面1aの
うち、ショットキー電極Q1に覆われている領域(以
下、「被覆領域」と呼ぶ)と、露出している領域(以
下、「露出領域」と呼ぶ)との境界線の長さの合計、す
なわち、ショットキー電極Q1の外形線全体の総延長が
受光面1aの外周よりも長くなるように、ショットキー
電極Q1が形成されている。このようにした理由につい
ては、後述する。In this embodiment, an electrode having a comb shape as shown in FIG. 3A is used as the Schottky electrode Q1. In this case, in the light receiving surface 1a, a boundary line between a region covered with the Schottky electrode Q1 (hereinafter, referred to as “covered region”) and an exposed region (hereinafter, referred to as “exposed region”). , Ie, the total extension of the entire outline of the Schottky electrode Q1 is longer than the outer periphery of the light receiving surface 1a. The reason for this will be described later.
【0075】周知の如く、ショットキー電極とは、金属
と半導体との接合によってショットキー障壁と呼ばれる
電位障壁が生じた状態の電極をいい、その電極材料とし
ては、Au、Pt、TiWなどが挙げられる。また、こ
れらの材料を組み合わせて用いても良い。As is well known, a Schottky electrode refers to an electrode in which a potential barrier called a Schottky barrier is generated by a junction between a metal and a semiconductor, and examples of the electrode material include Au, Pt, and TiW. Can be Further, these materials may be used in combination.
【0076】前記オーミック電極Q2の材料としては、
A1/Ti、Au/Ti、Tiなどが挙げられる。ま
た、これらの材料を組み合わせて用いても良い。また、
光検出に際しては、後述するように、ショットキー電極
Q1側が逆バイアスになるように電圧が印加されるの
で、オーミック電極Q2側がショットキー障壁を持って
いても大きな問題にはならない。このことは、両電極を
ショットキー電極で形成しても、受光面の電極に逆バイ
アスの電圧を印加して使う場合、もう一方の電極は順バ
イアス状態となり、結果的に、オーミック電極と同等の
働きをすることを意味している。The material of the ohmic electrode Q2 is as follows.
A1 / Ti, Au / Ti, Ti, and the like. Further, these materials may be used in combination. Also,
At the time of light detection, as will be described later, a voltage is applied so that the Schottky electrode Q1 side is reverse-biased. Therefore, even if the ohmic electrode Q2 side has a Schottky barrier, no significant problem occurs. This means that even if both electrodes are formed as Schottky electrodes, if a reverse bias voltage is applied to the electrode on the light receiving surface, the other electrode will be in a forward-biased state, and as a result, will be equivalent to an ohmic electrode. Means to work.
【0077】このGaN半導体受光素子17の光検出の
原理について簡単に説明すると、両電極Q1、Q2間に
逆方向のバイアス電圧を掛けて、受光層1からショット
キー電極Q1へ電子が流れ易くしておき、受光層1に光
励起で発生した電子の流れを電流として検出するもので
ある。The principle of light detection of the GaN semiconductor light receiving element 17 will be briefly described. By applying a reverse bias voltage between the two electrodes Q1 and Q2, electrons can easily flow from the light receiving layer 1 to the Schottky electrode Q1. In addition, the flow of electrons generated by photoexcitation in the light receiving layer 1 is detected as a current.
【0078】本実施形態に係るGaN半導体受光素子1
7の特徴は、図4に示されるように、空乏層1bが、シ
ョットキー電極Q1の直下だけでなく、該電極Q1の周
囲に微量だけ広がってはみ出していることに着目し、そ
れを利用したことにある。電極Q1の周囲に微量だけは
み出しているこの空乏層1bの部分(以下、「空乏層の
はみ出し部分」と呼ぶ)には、電極Q1の上面側からも
光L1が入射することができる。また、ショットキー電
極Q1の直下であっても電極Q1の周縁付近には、光L
2のように斜め方向に入射する光も存在する。また、半
導体中に入った光も、回折作用によって電極Q1下の空
乏層1bとの相互作用を起す。The GaN semiconductor light receiving device 1 according to the present embodiment
The feature of No. 7 is that, as shown in FIG. 4, the depletion layer 1b is used noting just under the Schottky electrode Q1 but also extending a small amount around the electrode Q1 and utilizing it. It is in. Light L1 can also enter the portion of the depletion layer 1b that protrudes only a small amount around the electrode Q1 (hereinafter, referred to as "protrusion of the depletion layer") from the upper surface side of the electrode Q1. Further, the light L is located near the periphery of the electrode Q1 even immediately below the Schottky electrode Q1.
There is also light incident in an oblique direction as shown in FIG. Light entering the semiconductor also causes an interaction with the depletion layer 1b below the electrode Q1 due to diffraction.
【0079】本実施形態では、この空乏層のはみ出し部
分や、電極Q1直下付近の空乏層部分を、より多く確保
することによって、これを積極的に受光検出に利用す
る。そのために、前述の如く、被覆領域と露出領域との
境界線の長さが受光面1aの外周よりも長くなるように
したのである。これにより、前記境界線の長さが十分に
長くなり、電極Q1の上面側から照射される光を検出す
ることが可能となっている。In the present embodiment, the protruding portion of the depletion layer and the depletion layer portion immediately below the electrode Q1 are more secured, and are positively used for light reception detection. Therefore, as described above, the length of the boundary between the covering region and the exposed region is set to be longer than the outer circumference of the light receiving surface 1a. Thereby, the length of the boundary line becomes sufficiently long, and light emitted from the upper surface side of the electrode Q1 can be detected.
【0080】ショットキー電極Q1の形状を、図3
(A)に示されるような櫛形の配線パターンとする場
合、櫛の歯に相当する部分は、帯状導体が平行に並んだ
縞状を呈することになる。素子の規模や、配置環境(光
の強度など)にもよるが、クシの歯に相当する部分の帯
状導体の幅を、0.1μm〜2000μmとし、導体間
の隙間の幅を0.1μm〜1000μmとするのが好ま
しい。The shape of the Schottky electrode Q1 is shown in FIG.
In the case of a comb-shaped wiring pattern as shown in (A), the portion corresponding to the teeth of the comb has a stripe shape in which strip-shaped conductors are arranged in parallel. The width of the strip-shaped conductor corresponding to the teeth of the comb is 0.1 μm to 2000 μm, and the width of the gap between the conductors is 0.1 μm to 2000 μm. Preferably it is 1000 μm.
【0081】ショットキー電極の形状は、上記櫛形以外
にも、帯状導体を任意に組み合わせてなる配線パターン
であってもよい。例えば、帯状導体が矩形波のように蛇
行するパターンや、格子状に交差するパターンなどが挙
げられる。帯状導体の帯の幅は、上記櫛形の場合と同
様、0.1μm〜2000μmとするのが好ましい。ま
た、上記のパターン以外にも、任意の形状の開口を露出
領域として有する態様であってもよい。開口の数が多い
ほど、電極領域と露出領域との境界線の長さの合計は増
大する。The shape of the Schottky electrode may be a wiring pattern formed by arbitrarily combining strip conductors other than the comb shape. For example, a pattern in which the strip-shaped conductor meanders like a rectangular wave, a pattern in which the strip-shaped conductor intersects in a grid pattern, and the like are given. The width of the band of the band-shaped conductor is preferably 0.1 μm to 2000 μm as in the case of the comb shape. Further, in addition to the above-described pattern, an embodiment having an opening of an arbitrary shape as an exposed region may be adopted. As the number of openings increases, the total length of the boundary between the electrode region and the exposed region increases.
【0082】次に、GaN系半導体受光素子17の具体
的な実施例について説明する。この実施例に係る半導体
受光素子17では、C面サファイア基板B1上に、Ga
Nバッファ層B2を介してn型AlGaN層(受光層)
1を成長させた。AlGaN層は、バンドギャップが約
3.67eVとなる組成比であり、厚さ3μm、受光面
1aの外周形状は5mm×5mmの正方形、キャリア濃
度は1×1017cm-3である。Next, a specific embodiment of the GaN-based semiconductor light receiving element 17 will be described. In the semiconductor light receiving element 17 according to this embodiment, Ga on the C-plane sapphire substrate B1
N-type AlGaN layer (light receiving layer) via N buffer layer B2
1 was grown. The AlGaN layer has a composition ratio such that the band gap is about 3.67 eV, the thickness is 3 μm, the outer shape of the light receiving surface 1a is a square of 5 mm × 5 mm, and the carrier concentration is 1 × 10 17 cm −3 .
【0083】受光面1aの正方形のうち、5mm×48
40μmの方形領域内に櫛形のパターンのショットキー
電極Q1を設け、残る領域内に方形のオーミック電極を
Q2を設けて対向させた。ショットキー電極Q1は、厚
さ500nmのAuから成り、歯の数が500本の櫛形
のパターンとした。このとき被覆領域と露出領域との境
界線の長さの合計は、受光面の外周の約230倍であっ
た。オーミック電極Q2は、受光面上にTi層、A1層
の順に形成した。5 mm × 48 of the square of the light receiving surface 1 a
A Schottky electrode Q1 having a comb-shaped pattern was provided in a square region of 40 μm, and a square ohmic electrode Q2 was provided in the remaining region to face each other. The Schottky electrode Q1 was made of Au having a thickness of 500 nm and had a comb-shaped pattern with 500 teeth. At this time, the total length of the boundary line between the covering region and the exposed region was about 230 times the outer circumference of the light receiving surface. The ohmic electrode Q2 was formed on the light receiving surface in the order of a Ti layer and an A1 layer.
【0084】上述のようにして製造したGaN系半導体
受光素子17の両電極Q1、Q2間に5Vの逆方向バイ
アスをかけた状態で、受光面1aに対して垂直に上方か
ら種々の波長の光を照射し、受光の性能を調べたとこ
ろ、約340nm以下の紫外線に対して感度があること
がわかった。340nm以下の波長域については、従来
のように基板側から光を入射させていた場合に問題とな
るAlGaNの光吸収特性が、本実施例では逆にそのま
ま受光感度に寄与することになるので、フラットな特性
となった。また、340nmよりも長い波長域について
は、光を吸収しないため、素子の温度が上がることも少
なく、全く感度がなかった。With a reverse bias of 5 V applied between the two electrodes Q1 and Q2 of the GaN-based semiconductor light-receiving element 17 manufactured as described above, light of various wavelengths from above and perpendicular to the light-receiving surface 1a. Was irradiated, and the light-receiving performance was examined. As a result, it was found that the film was sensitive to ultraviolet rays of about 340 nm or less. In the wavelength range of 340 nm or less, the light absorption characteristic of AlGaN, which is a problem when light is incident from the substrate side as in the related art, directly contributes to the light receiving sensitivity in the present embodiment. It became a flat characteristic. In the wavelength region longer than 340 nm, since light was not absorbed, the temperature of the element rarely rose, and there was no sensitivity at all.
【0085】なお、上記のように、ショットキー電極と
オーミック電極とを設ける場合、例えば、オーミック電
極を設けるための別のn型GaN系結晶層を、受光層1
とバッファ層B2との間に設け、例えばこの別のn型G
aN系結晶層上面にショットキー電極を取り囲む状態で
オーミック電極を設けても良い。あるいは、結晶基板B
1が導電性を示す材料から成る基板である場合には、オ
ーミック電極を結晶基板の下面のほぼ全面に設けても良
い。When the Schottky electrode and the ohmic electrode are provided as described above, for example, another n-type GaN-based crystal layer for providing the ohmic
Between the buffer layer B2 and another n-type G
An ohmic electrode may be provided on the upper surface of the aN-based crystal layer so as to surround the Schottky electrode. Alternatively, crystal substrate B
When 1 is a substrate made of a material exhibiting conductivity, an ohmic electrode may be provided on almost the entire lower surface of the crystal substrate.
【0086】上述のようにして構成されたGaN系半導
体受光素子17は、例えば、図5に示されるようにパッ
ケージ内に収納され、光センサ2が構成される。この図
5に示される光センサ2は、いわゆるハーメチックシー
ル容器を用いたものであって、端子3が設けられたステ
ムP1にGaN系半導体受光素子17をマウントし、キ
ャップP2で封止した構造となっている。キャップP2
には、公知の受光素子用のパッケージと同様に、外部の
光を内部のGaN系半導体受光素子17に入射させるた
めの窓4が設けられている。この窓4の内側には、ホタ
ル石あるいは合成石英から成る受光対象光を透過させる
窓板5が取付けられており、該窓板5の内面には、35
0nmより短波長の光のみを透過させる短波長透過フィ
ルタFを配置している。このようにすれば、受光対象光
以外の光をカットすることができる。但し、露光装置に
用いる場合、通常は、受光対象光だけが照射される条件
下での使用となるために、必ずしもフィルタFを設ける
必要はない。The GaN-based semiconductor light receiving element 17 configured as described above is housed in a package, for example, as shown in FIG. The optical sensor 2 shown in FIG. 5 uses a so-called hermetic seal container, and has a structure in which a GaN-based semiconductor light receiving element 17 is mounted on a stem P1 provided with a terminal 3 and sealed with a cap P2. Has become. Cap P2
Is provided with a window 4 for allowing external light to enter the internal GaN-based semiconductor light-receiving element 17 as in a known light-receiving element package. Inside the window 4, a window plate 5 made of fluorite or synthetic quartz for transmitting light to be received is attached.
A short wavelength transmission filter F that transmits only light having a wavelength shorter than 0 nm is provided. In this way, light other than the light to be received can be cut. However, when used in an exposure apparatus, the filter F need not always be provided because it is usually used under the condition that only light to be received is irradiated.
【0087】この図5の光センサ2によれば、波長19
3nmのArFエキシマレーザ光Lが窓板5及びフィル
タFを透過し、GaN系半導体受光素子17によって、
感度良く、検出される。According to the optical sensor 2 shown in FIG.
The ArF excimer laser light L of 3 nm passes through the window plate 5 and the filter F, and is transmitted by the GaN-based semiconductor light receiving element 17.
It is detected with good sensitivity.
【0088】図1に戻り、前記照明光学系12は、ビー
ム整形光学系18、エネルギ粗調器20、オプティカル
インテグレータ(ホモジナイザー)としてのフライアイ
レンズ22、照明系開口絞り板24、ビームスプリッタ
26、第1リレーレンズ28A、第2リレーレンズ28
B、固定レチクルブラインド30A、可動レチクルブラ
インド30B、光路折り曲げ用のミラーM及びコンデン
サレンズ32等を備えている。Returning to FIG. 1, the illumination optical system 12 includes a beam shaping optical system 18, an energy rough adjuster 20, a fly-eye lens 22 as an optical integrator (homogenizer), an illumination system aperture stop plate 24, a beam splitter 26, First relay lens 28A, second relay lens 28
B, a fixed reticle blind 30A, a movable reticle blind 30B, a mirror M for bending the optical path, a condenser lens 32, and the like.
【0089】前記ビーム整形光学系18は、チャンバ1
1(正確には照明光学系12の鏡筒又はそれを収納する
筐体の一端面)に設けられた光透過窓13を介して不図
示のビームマッチングユニット(又はリレー光学系)に
接続されている。このビーム整形光学系18は、光源1
6でパルス発光されたレーザビームLBの断面形状を、
該レーザビームLBの光路後方に設けられたフライアイ
レンズ22に効率良く入射するように整形するもので、
例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ(いずれも
図示省略)等で構成される。The beam shaping optical system 18 includes the chamber 1
1 (to be precise, a lens barrel of the illumination optical system 12 or one end surface of a housing for housing the same) is connected to a beam matching unit (or a relay optical system) (not shown) through a light transmission window 13 provided in the illumination optical system 12. I have. The beam shaping optical system 18
The sectional shape of the laser beam LB pulsed in step 6 is
The laser beam LB is shaped so as to efficiently enter a fly-eye lens 22 provided behind the optical path of the laser beam LB.
For example, it is composed of a cylinder lens, a beam expander (both not shown), and the like.
【0090】前記エネルギ粗調器20は、ビーム整形光
学系18後方のレーザビームLBの光路上に配置され、
ここでは、回転板34の周囲に透過率(=1−減光率)
の異なる複数個(例えば6個)のNDフィルタ(図1で
はその内の2個のNDフィルタ36A、36Dが示され
ている)を配置し、その回転板34を駆動モータ38で
回転することにより、入射するレーザビームLBに対す
る透過率を100%から等比級数的に複数段階で切り換
えることができるようになっている。駆動モータ38
は、後述する主制御装置50によって制御される。な
お、その回転板34と同様の回転板を2段配置し、2組
のNDフィルタの組み合わせによってより細かく透過率
を調整できるようにしてもよい。The energy rough adjuster 20 is disposed on the optical path of the laser beam LB behind the beam shaping optical system 18.
Here, the transmittance around the rotating plate 34 (= 1−the extinction ratio)
(For example, two ND filters 36A and 36D are shown in FIG. 1), and its rotating plate 34 is rotated by a driving motor 38 The transmittance for the incident laser beam LB can be switched from 100% in geometric progression in a plurality of steps. Drive motor 38
Is controlled by a main controller 50 described later. Note that a rotary plate similar to the rotary plate 34 may be arranged in two stages so that the transmittance can be more finely adjusted by a combination of two sets of ND filters.
【0091】前記フライアイレンズ22は、エネルギ粗
調器20から出たレーザビームLBの光路上に配置さ
れ、レチクルRを均一な照度分布で照明するために多数
の光源像からなる面光源、即ち2次光源を形成する。こ
の2次光源から射出されるレーザビームを本明細書にお
いては、「露光光IL」とも呼んでいる。The fly-eye lens 22 is arranged on the optical path of the laser beam LB emitted from the energy rough adjuster 20, and is a surface light source composed of a number of light source images for illuminating the reticle R with a uniform illuminance distribution. Form a secondary light source. The laser beam emitted from the secondary light source is also referred to as “exposure light IL” in this specification.
【0092】フライアイレンズ22の射出面の近傍に、
円板状部材から成る照明系開口絞り板24が配置されて
いる。この照明系開口絞り板24には、等角度間隔で、
例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開
口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくす
るための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及
び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る
変形開口絞り(図1ではこのうちの2種類の開口絞りの
みが図示されている)等が配置されている。この照明系
開口絞り板24は、主制御装置50により制御されるモ
ータ等の駆動装置40により回転されるようになってお
り、これによりいずれかの開口絞りが露光光ILの光路
上に選択的に設定される。In the vicinity of the exit surface of the fly-eye lens 22,
An illumination system aperture stop plate 24 made of a disk-shaped member is arranged. This illumination system aperture stop plate 24 is provided at equal angular intervals,
For example, an aperture stop composed of a normal circular aperture, an aperture stop composed of small circular apertures for reducing the σ value which is a coherence factor, a ring-shaped aperture stop for annular illumination, and a plurality of apertures for a modified light source method. A modified aperture stop which is eccentrically arranged (only two types of aperture stops are shown in FIG. 1) and the like are arranged. The illumination system aperture stop plate 24 is configured to be rotated by a driving device 40 such as a motor controlled by a main controller 50, whereby any one of the aperture stops is selectively placed on the optical path of the exposure light IL. Is set to
【0093】照明系開口絞り板24から出た露光光IL
の光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプ
リッタ26が配置され、更にこの後方の光路上に、固定
レチクルブラインド30A及び可動レチクルブラインド
30Bを介在させて第1リレーレンズ28A及び第2リ
レーレンズ28Bから成るリレー光学系が配置されてい
る。Exposure light IL emitted from illumination system aperture stop plate 24
A beam splitter 26 having a small reflectance and a large transmittance is disposed on the optical path of the first relay lens 28A, and the first relay lens 28A and the second relay A relay optical system including a lens 28B is provided.
【0094】固定レチクルブラインド30Aは、レチク
ルRのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカ
スした面に配置され、レチクルR上の照明領域42Rを
規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レ
チクルブラインド30Aの近傍に走査方向の位置及び幅
が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド30B
が配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レ
チクルブラインド30Bを介して照明領域42Rを更に
制限することによって、不要な部分の露光が防止される
ようになっている。また、本実施形態では、可動レチク
ルブラインド30Bを、後述する空間像計測による空間
像の検出の際の照明領域の設定にも用いている。The fixed reticle blind 30A is arranged on a plane slightly defocused from a plane conjugate to the pattern plane of the reticle R, and has a rectangular opening defining an illumination area 42R on the reticle R. Further, a movable reticle blind 30B having an opening whose position and width in the scanning direction are variable near the fixed reticle blind 30A.
Is arranged, and at the start and end of the scanning exposure, the illumination area 42R is further restricted via the movable reticle blind 30B, so that exposure of an unnecessary portion is prevented. In the present embodiment, the movable reticle blind 30B is also used for setting an illumination area when detecting an aerial image by aerial image measurement described later.
【0095】リレー光学系を構成する第2リレーレンズ
28B後方の露光光ILの光路上には、当該第2リレー
レンズ28Bを通過した露光光ILをレチクルRに向け
て反射する折り曲げミラーMが配置され、このミラーM
後方の露光光ILの光路上にコンデンサレンズ32が配
置されている。A bending mirror M for reflecting the exposure light IL passing through the second relay lens 28B toward the reticle R is disposed on the optical path of the exposure light IL behind the second relay lens 28B constituting the relay optical system. And this mirror M
A condenser lens 32 is arranged on the optical path of the rear exposure light IL.
【0096】更に、照明光学系12内のビームスプリッ
タ26で垂直に折り曲げられる一方の光路上、他方の光
路上には、第2、第3の光センサとしてのインテグレー
タセンサ46、反射光モニタ47がそれぞれ配置されて
いる。これらインテグレータセンサ46、反射光モニタ
47としては、本実施形態では、前述したGaN系半導
体受光素子17を有する光センサ2が用いられている。
これらインテグレータセンサ46、反射光モニタ47
は、遠紫外域及び真空紫外域で感度が良く、且つ光源1
6のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有し
ている。Further, an integrator sensor 46 as a second and a third optical sensor and a reflected light monitor 47 are provided on one of the optical paths which are vertically bent by the beam splitter 26 in the illumination optical system 12 and on the other optical path. Each is arranged. In the present embodiment, as the integrator sensor 46 and the reflected light monitor 47, the optical sensor 2 having the above-described GaN-based semiconductor light receiving element 17 is used.
These integrator sensor 46 and reflected light monitor 47
Has good sensitivity in the deep ultraviolet region and the vacuum ultraviolet region, and has a light source 1
6 has a high response frequency to detect the pulsed light emission.
【0097】このようにして構成された照明系12の作
用を簡単に説明すると、光源16からパルス発光された
レーザビームLBは、ビーム整形光学系18に入射し
て、ここで後方のフライアイレンズ22に効率よく入射
するようにその断面形状が整形された後、エネルギ粗調
器20に入射する。そして、このエネルギ粗調器20の
いずれかのNDフィルタを透過したレーザビームLB
は、フライアイレンズ22に入射する。これにより、フ
ライアイレンズ22の射出側焦点面(照明光学系12の
瞳面)に2次光源が形成される。この2次光源から射出
された露光光ILは、照明系開口絞り板24上のいずれ
かの開口絞りを通過した後、透過率が大きく反射率が小
さなビームスプリッタ26に至る。このビームスプリッ
タ26を透過した露光光ILは、第1リレーレンズ28
Aを経て固定レチクルブラインド30Aの矩形の開口部
及び可動レチクルブラインド30Bを通過した後、第2
リレーレンズ28Bを通過してミラーMによって光路が
垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ32を
経て、レチクルステージRST上に保持されたレチクル
R上の矩形の照明領域42Rを均一な照度分布で照明す
る。The operation of the illumination system 12 configured as described above will be briefly described. The laser beam LB pulse-emitted from the light source 16 enters a beam shaping optical system 18 where a rear fly-eye lens is provided. After its cross-sectional shape is shaped so as to be efficiently incident on the energy 22, the light is incident on the energy rough adjuster 20. The laser beam LB transmitted through any of the ND filters of the energy rough adjuster 20
Enter the fly-eye lens 22. As a result, a secondary light source is formed on the exit-side focal plane of the fly-eye lens 22 (pupil plane of the illumination optical system 12). The exposure light IL emitted from the secondary light source passes through one of the aperture stops on the illumination system aperture stop plate 24, and then reaches a beam splitter 26 having a large transmittance and a small reflectance. The exposure light IL transmitted through the beam splitter 26 is transmitted to a first relay lens 28
After passing through the rectangular opening of the fixed reticle blind 30A and the movable reticle blind 30B via A, the second
After the optical path is bent vertically downward by the mirror M after passing through the relay lens 28B, the rectangular illumination area 42R on the reticle R held on the reticle stage RST is illuminated with a uniform illuminance distribution via the condenser lens 32. I do.
【0098】一方、ビームスプリッタ26で反射された
露光光ILは、集光レンズ44を介してインテグレータ
センサ46で受光され、インテグレータセンサ46の光
電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びA/D
変換器を介して出力DS(digit/pulse)として主制御装
置50に供給される。このインテグレータセンサ46の
出力DSと、ウエハWの表面上での露光光ILの照度
(露光量)との相関係数は、後述するようにして予め求
められ、主制御装置50に併設されたメモリ51内に記
憶されている。On the other hand, the exposure light IL reflected by the beam splitter 26 is received by an integrator sensor 46 via a condenser lens 44, and a photoelectric conversion signal of the integrator sensor 46 is converted to a peak hold circuit (not shown) and an A / D converter.
It is supplied to the main controller 50 as an output DS (digit / pulse) via a converter. The correlation coefficient between the output DS of the integrator sensor 46 and the illuminance (exposure amount) of the exposure light IL on the surface of the wafer W is obtained in advance as described later, and is provided in the memory provided in the main controller 50. 51.
【0099】また、レチクルR上の照明領域42Rを照
明しそのレチクルのパターン面(図1における下面)で
反射された反射光束は、コンデンサレンズ32、リレー
光学系を前と逆向きに通過し、ビームスプリッタ26で
反射され、集光レンズ48を介して反射光モニタ47で
受光される。また、Zチルトステージ58が投影光学系
PLの下方にある場合には、レチクルのパターン面を透
過した露光光ILは、投影光学系PL及びウエハWの表
面(あるいは後述する基準マーク板FM表面)で反射さ
れ、その反射光束は、投影光学系PL、レチクルR、コ
ンデンサレンズ32、リレー光学系を前と逆向きに順次
通過し、ビームスプリッタ26で反射され、集光レンズ
48を介して反射光モニタ47で受光される。また、ビ
ームスプリッタ26とウエハWとの間に配置される各光
学素子はその表面に反射防止膜が形成されているもの
の、その表面で露光光ILがわずかに反射され、これら
反射光も反射光モニタ47で受光される。この反射光モ
ニタ47の光電変換信号が、不図示のピークホールド回
路及びA/D変換器を介して主制御装置50に供給され
る。反射光モニタ47は、本実施形態では、主としてウ
エハWの反射率の測定等に用いられる。これについては
後述する。なお、この反射光モニタ47を、レチクルR
の透過率の事前測定の際に用いても良い。The illuminated area 42R on the reticle R illuminates the luminous flux reflected by the pattern surface of the reticle (the lower surface in FIG. 1). The light is reflected by the beam splitter 26 and received by a reflected light monitor 47 via a condenser lens 48. When the Z tilt stage 58 is below the projection optical system PL, the exposure light IL transmitted through the pattern surface of the reticle is applied to the projection optical system PL and the surface of the wafer W (or the surface of a reference mark plate FM described later). The reflected light flux passes through the projection optical system PL, the reticle R, the condenser lens 32, and the relay optical system sequentially in the opposite direction to the front, is reflected by the beam splitter 26, and is reflected by the condensing lens 48. The light is received by the monitor 47. Each optical element disposed between the beam splitter 26 and the wafer W has an anti-reflection film formed on the surface thereof, but the exposure light IL is slightly reflected on the surface, and the reflected light is also reflected light. The light is received by the monitor 47. The photoelectric conversion signal of the reflected light monitor 47 is supplied to the main controller 50 via a peak hold circuit and an A / D converter (not shown). In this embodiment, the reflected light monitor 47 is mainly used for measuring the reflectance of the wafer W and the like. This will be described later. The reflected light monitor 47 is connected to the reticle R
May be used at the time of preliminary measurement of the transmittance.
【0100】前記レチクルステージRST上にレチクル
Rが載置され、不図示のバキュームチャック等を介して
吸着保持されている。レチクルステージRSTは、水平
面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、レチ
クルステージ駆動部49によって走査方向(ここでは図
1の紙面左右方向であるY方向とする)に所定ストロー
ク範囲で走査されるようになっている。この走査中のレ
チクルステージRSTの位置及び回転量は、レチクルス
テージRST上に固定された移動鏡52Rを介して外部
のレーザ干渉計54Rによって計測され、このレーザ干
渉計54Rの計測値が主制御装置50に供給されるよう
になっている。A reticle R is mounted on the reticle stage RST, and is held by suction via a vacuum chuck (not shown). The reticle stage RST is finely drivable in a horizontal plane (XY plane), and is scanned by a reticle stage driving unit 49 in a predetermined stroke range in a scanning direction (here, the Y direction which is the horizontal direction of the paper of FIG. 1). It has become so. The position and the rotation amount of the reticle stage RST during the scanning are measured by an external laser interferometer 54R via a movable mirror 52R fixed on the reticle stage RST, and the measured value of the laser interferometer 54R is used as a main controller. 50.
【0101】なお、レチクルRに用いる材質は、使用す
る光源によって使い分ける必要がある。すなわち、Kr
Fエキシマレーザ光源やArFエキシマレーザ光源を光
源とする場合は、合成石英を用いることができるが、F
2レーザ光源を用いる場合は、ホタル石、フッ素がドー
プされた合成石英、あるいは水晶などで形成する必要が
ある。The material used for the reticle R must be properly used depending on the light source used. That is, Kr
When an F excimer laser light source or an ArF excimer laser light source is used as a light source, synthetic quartz can be used.
In the case where a two- laser light source is used, it is necessary to use fluorite, synthetic quartz doped with fluorine, or quartz.
【0102】前記投影光学系PLは、例えば両側テレセ
ントリックな縮小系であり、共通のZ軸方向の光軸を有
する複数枚のレンズエレメント70a、70b、……か
ら構成されている。また、この投影光学系PLとして
は、投影倍率βが例えば1/4、1/5、1/6などの
ものが使用されている。このため、前記の如くして、露
光光ILによりレチクルR上の照明領域42Rが照明さ
れると、そのレチクルRに形成されたパターンが投影光
学系PLによって投影倍率βで縮小された像が表面にレ
ジスト(感光剤)が塗布されたウエハW上のスリット状
の露光領域42Wに投影され転写される。The projection optical system PL is, for example, a double-sided telecentric reduction system, and includes a plurality of lens elements 70a, 70b,... Having a common optical axis in the Z-axis direction. As the projection optical system PL, one having a projection magnification β of, for example, 1 /, 、, 、, or the like is used. Therefore, as described above, when the illumination area 42R on the reticle R is illuminated by the exposure light IL, the image formed by reducing the pattern formed on the reticle R by the projection optical system PL at the projection magnification β is applied to the surface. Is projected onto a slit-shaped exposure region 42W on a wafer W on which a resist (photosensitive agent) is applied and transferred.
【0103】本実施形態では、上記のレンズエレメント
のうち、複数のレンズエレメントがそれぞれ独立に移動
可能となっている。例えば、レチクルステージRSTに
最も近い一番上のレンズエレメント70aは、リング状
の支持部材72により保持され、この支持部材72は、
伸縮可能な駆動素子、例えばピエゾ素子74a,74
b,74c(紙面奥側の駆動素子74cは図示せず)に
よって、3点支持されるとともに鏡筒部76と連結され
ている。上記の駆動素子74a,74b,74cによっ
て、レンズエレメント70aの周辺3点を独立に、投影
光学系PLの光軸AX方向に移動させることができるよ
うになっている。すなわち、レンズエレメント70aを
駆動素子74a,74b,74cの変位量に応じて光軸
AXに沿って平行移動させることができるとともに、光
軸AXと垂直な平面に対して任意に傾斜させることもで
きる。そして、これらの駆動素子74a,74b,74
cに与えられる電圧が、主制御装置50からの指令に基
づいて結像特性補正コントローラ78によって制御さ
れ、これによって駆動素子74a,74b,74cの変
位量が制御されるようになっている。なお、図1中、投
影光学系PLの光軸AXとは鏡筒部76に固定されてい
るレンズエレメント70bその他のレンズエレメント
(図示省略)の光軸を指す。In this embodiment, among the above lens elements, a plurality of lens elements can be independently moved. For example, the uppermost lens element 70a closest to the reticle stage RST is held by a ring-shaped support member 72.
Telescopic drive elements, for example, piezo elements 74a, 74
b, 74c (the drive element 74c on the far side of the drawing is not shown) is supported at three points and is connected to the lens barrel 76. The drive elements 74a, 74b, and 74c allow the three peripheral points of the lens element 70a to be independently moved in the optical axis AX direction of the projection optical system PL. That is, the lens element 70a can be translated along the optical axis AX according to the displacement of the driving elements 74a, 74b, 74c, and can be arbitrarily inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis AX. . Then, these drive elements 74a, 74b, 74
The voltage applied to c is controlled by the imaging characteristic correction controller 78 based on a command from the main controller 50, whereby the displacement of the driving elements 74a, 74b, 74c is controlled. In FIG. 1, the optical axis AX of the projection optical system PL refers to the optical axis of the lens element 70b fixed to the lens barrel 76 and other lens elements (not shown).
【0104】また、本実施形態では、予め実験によりレ
ンズエレメント70aの上下量と倍率(又はディストー
ション)の変化量との関係を求めておき、これを主制御
装置50内部のメモリに記憶しておき、補正時に主制御
装置50が補正する倍率(又はディストーション)から
レンズエレメント70aの上下量を計算し、結像特性補
正コントローラ48に指示を与えて駆動素子74a,7
4b,74cを駆動することにより倍率(又はディスト
ーション)補正を行うようになっている。なお、前記レ
ンズエレメント70aの上下量と倍率等の変化量との関
係は光学的な計算値を用いてもよく、この場合は前記レ
ンズエレメント70aの上下量と倍率変化量との関係を
求める実験の工程が省けることになる。In the present embodiment, the relationship between the vertical amount of the lens element 70a and the change amount of the magnification (or distortion) is obtained in advance by experiments, and this is stored in the memory inside the main controller 50. The vertical amount of the lens element 70a is calculated from the magnification (or distortion) corrected by the main controller 50 at the time of correction, and an instruction is given to the imaging characteristic correction controller 48 to drive the drive elements 74a, 7a.
By driving the 4b and 74c, magnification (or distortion) correction is performed. The relationship between the vertical amount of the lens element 70a and the amount of change in magnification or the like may use an optically calculated value. In this case, an experiment is performed to determine the relationship between the vertical amount of the lens element 70a and the amount of change in magnification. Process can be omitted.
【0105】前記の如く、レチクルRに最も近いレンズ
エレメント70aが移動可能となっているが、このレン
ズエレメント70aは倍率、ディストーション特性に与
える影響が他のレンズエレメントに比べて大きく制御し
やすいものの1つを選択したものであって、同様の条件
を満たすものであれば、このレンズエレメント70aに
代えてどのレンズエレメントをレンズ間隔調整のために
移動可能に構成しても良い。なお、レンズエレメント7
0a以外の少なくとも1つのレンズエレメントを移動し
て他の光学特性、例えば像面湾曲、非点収差、コマ収
差、又は球面収差などを調整できるようになっている。
この他、投影光学系PLの光軸方向中央部近傍の特定の
レンズエレメント相互間に密封室を設け、この密封室内
の気体の圧力を例えばべローズポンプ等の圧力調整機構
により調整することにより、投影光学系PLの倍率を調
整する結像特性補正機構を設けても良く、あるいは、例
えば、投影光学系PLを構成する一部のレンズエレメン
トとして非球面状レンズを用い、これを回転させるよう
にしても良い。この場合には、いわゆるひし形ディスト
ーションの補正が可能になる。あるいは、投影光学系P
L内に平行平面板を設け、これをチルトさせたり、回転
させたりするような機構により結像特性補正機構を構成
しても良い。As described above, the lens element 70a closest to the reticle R is movable. However, this lens element 70a has a larger influence on the magnification and distortion characteristics than the other lens elements and can be easily controlled. As long as one of them is selected and satisfies the same condition, any lens element may be configured to be movable for adjusting the lens interval instead of the lens element 70a. Note that the lens element 7
By moving at least one lens element other than 0a, other optical characteristics such as curvature of field, astigmatism, coma, or spherical aberration can be adjusted.
In addition, by providing a sealed chamber between specific lens elements near the center of the projection optical system PL in the optical axis direction, and adjusting the pressure of gas in the sealed chamber by a pressure adjusting mechanism such as a bellows pump, An imaging characteristic correction mechanism for adjusting the magnification of the projection optical system PL may be provided. Alternatively, for example, an aspherical lens may be used as a part of the lens elements constituting the projection optical system PL, and the lens may be rotated. May be. In this case, so-called rhombic distortion can be corrected. Alternatively, the projection optical system P
A parallel plane plate may be provided in L, and the imaging characteristic correction mechanism may be configured by a mechanism that tilts or rotates it.
【0106】なお、露光光ILとしてKrFエキシマレ
ーザ光やArFエキシマレーザ光を用いる場合には、投
影光学系PLを構成する各レンズエレメント(及び上記
平行平面板)としては合成石英やホタル石等を用いるこ
とができるが、F2レーザ光を用いる場合には、この投
影光学系PLに使用されるレンズ等の材質は、全てホタ
ル石が用いられる。When KrF excimer laser light or ArF excimer laser light is used as the exposure light IL, synthetic quartz, fluorite or the like is used as each lens element (and the above-mentioned parallel plane plate) constituting the projection optical system PL. it can be used, in the case of using the F 2 laser light, the material of the lens and the like used in the projection optical system PL, all fluorite is used.
【0107】前記XYステージ14は、ウエハステージ
駆動部56によって走査方向であるY方向及びこれに直
交するX方向(図1における紙面直交方向)に2次元駆
動されるようになっている。このXYステージ14上に
搭載されたZチルトステージ58上にウエハホルダ61
(図1では図示省略、図6参照)を介してウエハWが真
空吸着等により保持されている。Zチルトステージ58
は、例えば3つのアクチュエータ(ピエゾ素子又はボイ
スコイルモータなど)によってウエハWのZ方向の位置
(フォーカス位置)を調整すると共に、XY平面に対す
るウエハWの傾斜角を調整する機能を有する。また、X
Yステージ14の位置は、Zチルトステージ58上に固
定された移動鏡52Wを介して外部のレーザ干渉計54
Wにより計測され、このレーザ干渉計54Wの計測値が
主制御装置50に供給されるようになっている。The XY stage 14 is two-dimensionally driven by a wafer stage driving section 56 in the Y direction, which is the scanning direction, and the X direction, which is orthogonal to the scanning direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 1). The wafer holder 61 is mounted on a Z tilt stage 58 mounted on the XY stage 14.
The wafer W is held by vacuum suction or the like via an illustration (not shown in FIG. 1, see FIG. 6). Z tilt stage 58
Has a function of adjusting the position (focus position) of the wafer W in the Z direction (focus position) by, for example, three actuators (piezo elements or voice coil motors) and adjusting the tilt angle of the wafer W with respect to the XY plane. Also, X
The position of the Y stage 14 is controlled by an external laser interferometer 54 via a movable mirror 52W fixed on a Z tilt stage 58.
W, and the measured value of the laser interferometer 54W is supplied to the main controller 50.
【0108】ここで、移動鏡は、実際には、図6に示さ
れるように、X軸に垂直な反射面を有するX移動鏡54
WxとY軸に垂直な反射面を有するY移動鏡54Wyと
が存在し、これに対応してレーザ干渉計もX軸位置計測
用、Y軸位置計測用、及び回転計測用(ヨーイング量、
ピッチング量、ローリング量を含む)のものがそれぞれ
設けられているが、図1では、これらが代表的に、移動
鏡52W、レーザ干渉計54Wとして示されている。Here, the moving mirror is actually an X moving mirror 54 having a reflecting surface perpendicular to the X axis, as shown in FIG.
There is a Wx and a Y moving mirror 54Wy having a reflecting surface perpendicular to the Y axis, and correspondingly, the laser interferometer is also used for the X axis position measurement, the Y axis position measurement, and the rotation measurement (the amount of yawing,
(Including a pitching amount and a rolling amount) are provided, respectively, and in FIG. 1, these are representatively shown as a moving mirror 52W and a laser interferometer 54W.
【0109】また、Zチルトステージ58上には、ウエ
ハWの近傍に、ウエハWの露光面と同じ高さの受光面
(又は被照射面)を有し、投影光学系PLを通過した露
光光ILの光量を検出するための照射量センサ59が配
置されている。本実施形態では、この照射量センサとし
て、照射量モニタ、照度ムラセンサ、及び空間像計測器
の3種類が設けられているが、図1においてはこれらが
照射量センサ59として代表的に示されている。On the Z tilt stage 58, a light receiving surface (or a surface to be irradiated) having the same height as the exposure surface of the wafer W is provided near the wafer W, and the exposure light having passed through the projection optical system PL is provided. An irradiation amount sensor 59 for detecting the amount of IL light is disposed. In the present embodiment, three types of irradiation amount sensors, an irradiation amount monitor, an illuminance unevenness sensor, and an aerial image measuring device, are provided, but these are representatively shown as an irradiation amount sensor 59 in FIG. I have.
【0110】図6には、Zチルトステージ58の平面図
が概略的に示されている。この図6に示されるように、
Zチルトステージ58の4つのコーナーの内、+Y方向
端部かつ−X方向端部の第1コーナーには、照射量モニ
タ59Aと、ムラセンサ59BとがY方向に並んで配置
されている。また、Zチルトステージ58の+Y方向端
部かつ+X方向端部の第2コーナーには、空間像計測器
59Cが配置されている。FIG. 6 is a schematic plan view of the Z tilt stage 58. As shown in FIG.
Among the four corners of the Z tilt stage 58, at the first corner at the end in the + Y direction and at the end in the -X direction, the irradiation amount monitor 59A and the unevenness sensor 59B are arranged side by side in the Y direction. Further, an aerial image measuring instrument 59C is arranged at a second corner of the + Y direction end and the + X direction end of the Z tilt stage 58.
【0111】この内、照射量モニタ59Aは、露光領域
42Wより一回り大きなX方向に延びる平面視長方形の
ハウジングを有し、このハウジングの中央部に露光領域
42Wとほぼ同じ形状のスリット状の開口59dが形成
されている。この開口59dは、実際にはハウジングの
天井面を形成する合成石英等から成る受光ガラスの上面
に形成された遮光膜の一部が取り除かれて形成されてい
る。この照射量モニタ59Aは、露光領域42Wに照射
される露光光ILの強度測定に用いられる。The irradiation amount monitor 59A has a rectangular housing in a plan view extending in the X direction, which is slightly larger than the exposure area 42W. 59d are formed. The opening 59d is actually formed by removing a part of the light shielding film formed on the upper surface of the light receiving glass made of synthetic quartz or the like forming the ceiling surface of the housing. The irradiation amount monitor 59A is used for measuring the intensity of the exposure light IL applied to the exposure area 42W.
【0112】また、ムラセンサ59Bは、平面視ほぼ正
方形のハウジングを有し、このハウジングの中央部にピ
ンホール状の開口59eが形成されている。この開口5
9eは、実際にはハウジングの天井面を形成する合成石
英等から成る受光ガラスの上面に形成された遮光膜の一
部が取り除かれて形成されている。Zチルトステージ5
8をXYステージ14を介してXY2次元方向に駆動す
ることにより、露光領域42W内の照度ムラ、すなわち
露光領域42W内の各点における露光光ILの強度の分
布を計測するために用いられる。また、本実施形態で
は、このムラセンサ49Bは、後述するように、投影光
学系PLの透過率測定にも用いられる。The unevenness sensor 59B has a housing having a substantially square shape in plan view, and a pinhole-shaped opening 59e is formed in the center of the housing. This opening 5
9e is actually formed by removing a part of the light shielding film formed on the upper surface of the light receiving glass made of synthetic quartz or the like forming the ceiling surface of the housing. Z tilt stage 5
Driving 8 in the XY two-dimensional directions via the XY stage 14 is used to measure the illuminance unevenness in the exposure area 42W, that is, the distribution of the intensity of the exposure light IL at each point in the exposure area 42W. In the present embodiment, the unevenness sensor 49B is also used for measuring the transmittance of the projection optical system PL, as described later.
【0113】また、空間像計測器59Cは、平面視ほぼ
正方形のハウジングを有し、ハウジングの天井面を形成
する合成石英等から成る受光ガラスの上面に形成された
反射膜の一部には、矩形の開口59fが形成されてい
る。空間像計測器59Cは、投影光学系PLの結像特性
の計測に用いられる。この結像特性の計測方法について
は、後述する。The aerial image measuring instrument 59C has a substantially square housing in plan view, and a part of a reflection film formed on the upper surface of a light-receiving glass made of synthetic quartz or the like forming the ceiling surface of the housing has: A rectangular opening 59f is formed. The aerial image measuring device 59C is used for measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL. The method of measuring the imaging characteristics will be described later.
【0114】次に、上記3つの照射量センサの内、空間
像計測器59Cを代表的に採り上げて、照射量センサの
構成を説明する。図7(A)には、この空間像計測器5
9Cを含む図1のZチルトステージ58近傍部分が拡大
して示されている。図7(A)において、Zチルトステ
ージ58の一端部上面には、上部が開口した突設部58
aが設けられており、この突設部58aの開口を塞ぐ状
態で受光ガラス82が嵌め込まれている。この受光ガラ
ス82の上面には、その表面が被照射面となっている遮
光膜を兼ねる反射膜83が形成されており、この反射膜
83の一部に図7(B)の拡大平面図に示されるような
ほぼ正方形の開口(開口パターン)59fが形成されて
いる。図7(B)において、斜線部(影線部)は反射膜
から成る反射面(被照射面)を示す。反射面は、本実施
形態では後述するフォーカスセンサのキャリブレーショ
ンの際の基準反射面の役割をも有する。Next, the configuration of the irradiation sensor will be described by taking the aerial image measuring instrument 59C as a representative of the three irradiation sensors. FIG. 7A shows this aerial image measuring device 5.
The vicinity of the Z tilt stage 58 of FIG. 1 including 9C is shown in an enlarged manner. In FIG. 7A, a projecting portion 58 having an open top is provided on the upper surface of one end of the Z tilt stage 58.
The light receiving glass 82 is fitted so as to close the opening of the protruding portion 58a. On the upper surface of the light-receiving glass 82, a reflection film 83 also serving as a light-shielding film, the surface of which is an irradiation surface, is formed. A substantially square opening (opening pattern) 59f as shown is formed. In FIG. 7B, a hatched portion (shaded portion) indicates a reflection surface (a surface to be irradiated) made of a reflection film. The reflecting surface also has a role of a reference reflecting surface when the focus sensor is to be described later in this embodiment.
【0115】開口59f下方のZチルトステージ58内
部には、図7(A)に示されるように、レンズ84、8
6から成るリレー光学系と、このリレー光学系(84、
86)によって所定光路長分だけリレーされる照明光束
(像光束)の光路を折り曲げる折り曲げミラー88とか
ら成る受光光学系と、前述したGaN系半導体受光素子
17を有する光センサ2が配置されている。As shown in FIG. 7A, lenses 84 and 8 are provided inside the Z tilt stage 58 below the opening 59f.
6 and a relay optical system (84,
86), a light receiving optical system including a bending mirror 88 that bends an optical path of an illumination light beam (image light beam) relayed by a predetermined optical path length, and the optical sensor 2 having the GaN semiconductor light receiving element 17 described above are arranged. .
【0116】この空間像計測器59Cによれば、後述す
るレチクルRに形成された計測パターンの投影光学系P
Lを介しての投影像の検出の際には、投影光学系PLを
透過してきた露光光ILが受光ガラス82を照明し、受
光ガラス82上の開口59fを透過した露光光ILが上
記受光光学系を通って光センサ2を構成するGaN系半
導体受光素子17に到達し、GaN系半導体受光素子1
7では光電変換を行い受光量に応じた光量信号Pを主制
御装置50に出力する。According to the aerial image measuring device 59C, the projection optical system P of the measurement pattern formed on the reticle R described later is used.
At the time of detecting the projected image via L, the exposure light IL transmitted through the projection optical system PL illuminates the light receiving glass 82, and the exposure light IL transmitted through the opening 59f on the light receiving glass 82 is used as the light receiving optical element. GaN-based semiconductor light-receiving element 17 constituting optical sensor 2
At 7, photoelectric conversion is performed, and a light amount signal P corresponding to the amount of received light is output to the main controller 50.
【0117】なお、光センサ2は、必ずしもZチルトス
テージ58の内部に設ける必要はなく、Zチルトステー
ジ58の外部に光センサ2を配置し、リレー光学系でリ
レーされた照明光束を光ファイバ等を介してその光セン
サ2に導くようにしても良いことは勿論である。The optical sensor 2 does not necessarily need to be provided inside the Z-tilt stage 58. The optical sensor 2 is arranged outside the Z-tilt stage 58, and the illumination light beam relayed by the relay optical system is used as an optical fiber or the like. Of course, the light sensor 2 may be led to the optical sensor 2 via
【0118】照射量モニタ59A、ムラセンサ59Bの
構成も開口(開口パターン)の形状を除き、上記空間像
計測器59Cと同様になっており、これらの照射量モニ
タ59A、ムラセンサ59Bを構成する前述したGaN
系半導体受光素子17の受光量に応じた光量信号が主制
御装置50に供給されるようになっている。The structures of the irradiation amount monitor 59A and the unevenness sensor 59B are the same as those of the aerial image measuring device 59C except for the shape of the opening (opening pattern). The irradiation amount monitor 59A and the unevenness sensor 59B are described above. GaN
A light amount signal corresponding to the amount of light received by the system semiconductor light receiving element 17 is supplied to the main controller 50.
【0119】図1に戻り、Zチルトステージ58上に
は、後述するレチクルアライメント等を行う際に使用さ
れる基準マーク板FMが設けられている。この基準マー
ク板FMは、その表面がウエハWの表面とほぼ同一の高
さとされ、実際には、図6の平面図に示されるように、
Zチルトステージ58上の−X方向端部かつ−Y方向端
部の第3コーナー部に配置されている。この基準マーク
板FMの表面には、レチクルアライメント用基準マー
ク、ベースライン計測用基準マーク等の基準マークが形
成されている(これについては後述する)。Returning to FIG. 1, on the Z tilt stage 58, there is provided a reference mark plate FM used for performing reticle alignment described later. The surface of the reference mark plate FM has substantially the same height as the surface of the wafer W. In practice, as shown in the plan view of FIG.
It is arranged at a third corner on the −X direction end and the −Y direction end on the Z tilt stage 58. Reference marks such as a reticle alignment reference mark and a baseline measurement reference mark are formed on the surface of the reference mark plate FM (this will be described later).
【0120】また、図1では図面の錯綜を避ける観点か
ら図示が省略されているが、この露光装置10は、上記
レチクルアライメントを行うためのレチクルアライメン
ト系を備えている。ここで、図8及び図9を参照して、
レチクルアライメント系100、レチクルRに形成され
たアライメントマーク(レチクルマーク)、及び対応す
る基準マークの構成、並びにそれらを用いたレチクルR
のアライメント動作の一例について説明する。Although not shown in FIG. 1 to avoid complicating the drawing, the exposure apparatus 10 includes a reticle alignment system for performing the reticle alignment. Here, referring to FIG. 8 and FIG.
Configuration of reticle alignment system 100, alignment mark (reticle mark) formed on reticle R, and corresponding reference mark, and reticle R using them
An example of the alignment operation will be described.
【0121】図8は、図1のコンデンサレンズ32、レ
チクルR、投影光学系PL、Zチルトステージ58及び
XYステージ14等を+Y方向に見た概略側面図であ
る。但し、レチクルステージRSTは、図示が省略され
ている。FIG. 8 is a schematic side view of the condenser lens 32, the reticle R, the projection optical system PL, the Z tilt stage 58, the XY stage 14 and the like in FIG. 1 viewed in the + Y direction. However, reticle stage RST is not shown.
【0122】この図8において、レチクルRのパターン
面のパターン領域をX方向に挟むように、それぞれ例え
ば十字型の2次元マークよりなる4対のレチクルマーク
が形成されている。そして、Zチルトステージ58上の
基準マーク板FMの表面には、それら4対のレチクルマ
ークを投影倍率で縮小した配列で4対の基準マークが形
成されている。In FIG. 8, four pairs of reticle marks each formed of, for example, a cross-shaped two-dimensional mark are formed so as to sandwich the pattern area of the pattern surface of reticle R in the X direction. On the surface of the reference mark plate FM on the Z tilt stage 58, four pairs of reference marks are formed in an array in which the four pairs of reticle marks are reduced by the projection magnification.
【0123】図9には、図8中の基準マーク板FM、及
びレチクルRの投影像RPの一部を重ねた状態を示す拡
大平面図が示されている。この図9において、基準マー
ク板FM上にはY方向に所定間隔で第1の1対の基準マ
ーク114A,114E、第2の1対の基準マーク11
4B,114F、第3の1対の基準マーク114C,1
14G、及び第4の1対の基準マーク114D,114
Hが形成されている。また、図9において、レチクルR
の投影像RPの中央部にパターン領域の像PAPが投影
され、この像PAPの両側にY方向に所定間隔で第1の
1対のレチクルマーク像113AP,113EP、第2
の1対のレチクルマーク像113BP,113FP、第
3の1対のレチクルマーク像113CP,113GP、
及び第4の1対のレチクルマーク像113DP,113
HPが投影されている。なお、この図9では、説明を簡
単にするために、上記のようにしているが、本実施形態
のような走査型露光装置の場合、実際に、全てのレチク
ルマーク像が同時に投影されたり、パターン領域の全体
が一括投影されるものではないことは勿論である。図8
では、図9の1対の基準マーク114D,114H、及
びレチクルマーク像113DP,113HPに対応する
レチクルマーク113D,113Hが現れている。FIG. 9 is an enlarged plan view showing a state where a part of the projection image RP of the reticle R and the reference mark plate FM in FIG. In FIG. 9, a first pair of reference marks 114A and 114E and a second pair of reference marks 11 are provided on the reference mark plate FM at predetermined intervals in the Y direction.
4B, 114F, a third pair of reference marks 114C, 1
14G, and a fourth pair of fiducial marks 114D, 114
H is formed. In FIG. 9, reticle R
The image PAP of the pattern area is projected onto the center of the projected image RP of the first pair of reticle mark images 113AP, 113EP, and the second pair at both sides of this image PAP at predetermined intervals in the Y direction.
A pair of reticle mark images 113BP and 113FP, a third pair of reticle mark images 113CP and 113GP,
And a fourth pair of reticle mark images 113DP, 113
HP is projected. Note that, in FIG. 9, for simplicity of description, the above is performed as described above. However, in the case of a scanning exposure apparatus such as the present embodiment, in fact, all reticle mark images are projected simultaneously, Needless to say, the entire pattern area is not projected at once. FIG.
In FIG. 9, a pair of reference marks 114D and 114H and reticle marks 113D and 113H corresponding to the reticle mark images 113DP and 113HP appear.
【0124】レチクルRのアライメントを行う場合に
は、まず主制御装置50によりレチクルステージ駆動部
49、ウエハステージ駆動部56を介してレチクルステ
ージRST及びXYステージ14が駆動され、図9に示
されるように、矩形の露光領域42W内に基準マーク板
FM上の基準マーク114D,114Hが設定され、基
準マーク114D,114Hにレチクルマーク像113
DP,113HPがほぼ重なるようにレチクルRとZチ
ルトステージ58との相対位置が設定される。この状態
で、図8に示されるように、コンデンサレンズ32から
レチクルRに向かう照明光ILR,ILLの光路にレチ
クルアライメント系100の1対のハーフプリズム10
1R,101Lが不図示の駆動装置により挿入される。
なお、通常の露光時にはハーフプリズム101R,10
1Lは、光路外に退避している。When performing alignment of reticle R, first, main controller 50 drives reticle stage RST and XY stage 14 via reticle stage driving section 49 and wafer stage driving section 56, as shown in FIG. The reference marks 114D and 114H on the reference mark plate FM are set in the rectangular exposure area 42W, and the reticle mark image 113 is set on the reference marks 114D and 114H.
The relative position between reticle R and Z tilt stage 58 is set such that DP and 113HP substantially overlap. In this state, as shown in FIG. 8, a pair of half prisms 10 of the reticle alignment system 100
1R and 101L are inserted by a driving device (not shown).
During normal exposure, the half prisms 101R, 101R, 10R
1L is retracted outside the optical path.
【0125】そして、コンデンサレンズ32を透過した
一方の照明光ILRは、ハーフプリズム101Rを透過
してレチクルR上のレチクルマーク113Hに照射さ
れ、レチクルマーク113Hで反射された照明光は、ハ
ーフプリズム101Rに戻る。また、レチクルマーク1
13Hの周囲を透過した照明光ILRは、投影光学系P
Lを介して基準マーク板FM上の基準マーク114Hを
照明し、基準マーク114Hからの反射光は、投影光学
系PL、及びレチクルRを経てハーフプリズム101R
に戻る。レチクルマーク113H及び基準マーク114
Hからの反射光は、ハーフプリズム101Rで反射され
た後、リレーレンズ102R及び103Rを介して2次
元の撮像素子104Rの撮像面に、レチクルマーク11
3H及び基準マーク114Hの像を形成する。撮像素子
104Rの撮像信号は主制御装置50に供給され、主制
御装置50では、その撮像信号を処理して基準マーク1
14Hに対するレチクルマーク113Hの投影像のX方
向、Y方向への位置ずれ量を算出する。同様に、コンデ
ンサレンズ32を透過した他方の照明光ILLが入射す
るハーフプリズム101L側にも、リレーレンズ102
L,103L、及び撮像素子104Lが設けられ、撮像
素子104Lの撮像信号も主制御装置50に供給され、
主制御装置50ではその撮像信号より基準マーク114
Dに対するレチクルマーク113Dの投影像のX方向、
Y方向への位置ずれ量を算出する。Then, the illumination light ILR transmitted through the condenser lens 32 is transmitted through the half prism 101R and is applied to the reticle mark 113H on the reticle R. The illumination light reflected by the reticle mark 113H is applied to the half prism 101R. Return to Also, reticle mark 1
Illumination light ILR transmitted through the periphery of 13H is projected onto projection optical system P
L, the reference mark 114H on the reference mark plate FM is illuminated, and the reflected light from the reference mark 114H passes through the projection optical system PL and the reticle R to form the half prism 101R.
Return to Reticle mark 113H and reference mark 114
The reflected light from H is reflected by the half prism 101R, and then is applied to the reticle mark 11 on the imaging surface of the two-dimensional imaging device 104R via the relay lenses 102R and 103R.
An image of 3H and the reference mark 114H is formed. The imaging signal of the imaging element 104R is supplied to the main control device 50, and the main control device 50 processes the imaging signal and processes the reference mark 1
The amount of displacement of the projected image of the reticle mark 113H with respect to 14H in the X and Y directions is calculated. Similarly, the relay lens 102L is also provided on the half prism 101L side on which the other illumination light ILL transmitted through the condenser lens 32 is incident.
L, 103L and an image sensor 104L are provided, and an image signal of the image sensor 104L is also supplied to the main controller 50,
In the main controller 50, the reference mark 114 is obtained from the image signal.
X direction of the projected image of reticle mark 113D with respect to D,
The amount of displacement in the Y direction is calculated.
【0126】本実施形態では、上記撮像素子104R、
撮像素子104Lとして、多数の前述したGaN系半導
体受光素子17から成る受光部を備えた2次元撮像素子
が用いられている。In this embodiment, the image pickup device 104R,
As the image pickup device 104L, a two-dimensional image pickup device including a light receiving unit including a large number of the above-described GaN-based semiconductor light receiving devices 17 is used.
【0127】図10には、撮像素子104Rの構成の一
例が示されている。撮像素子104Rは、図10に示さ
れるように、紙面左右方向を行方向(水平方向)とし、
紙面上下方向を列方向(垂直方向)としてマトリクス状
に配列された、上述のGaN系半導体受光素子17と、
GaN系半導体受光素子17毎に設けられたスイッチ素
子301と、列方向に並べられたGaN系半導体受光素
子17に共通して設けられた垂直信号線303と、各垂
直信号線303ごとに設けられたスイッチ素子305
と、全てのGaN系半導体受光素子17に共通して設け
られ、画像信号出力端子313に接続された画像信号出
力線307とを備えている。ここで、行方向に並べられ
たGaN系半導体受光素子17に対応するスイッチ素子
301は同時に開閉するように、スイッチ素子301に
関する配線がなされている。なお、図10においては、
GaN系半導体受光素子17がダイオード記号で表さ
れ、スイッチ素子301,305がFET記号で表され
ている。また、図10では、GaN系半導体受光素子1
7を5行5列のマトリクス状に配列した例が示されてい
るが、GaN系半導体受光素子17の配列は任意であ
り、所望の撮像分解能及び撮像範囲に応じて配列の形態
を定めることができる。また、撮像素子104Rは、ス
イッチ素子301の開閉を制御する垂直シフトレジスタ
309と、スイッチ素子305の開閉を制御する水平シ
フトレジスタ311とを更に備えている。FIG. 10 shows an example of the configuration of the image sensor 104R. As illustrated in FIG. 10, the image sensor 104 </ b> R sets the left-right direction on the paper as a row direction (horizontal direction),
The above-mentioned GaN-based semiconductor light-receiving elements 17 arranged in a matrix with the vertical direction of the paper as a column direction (vertical direction);
A switch element 301 provided for each GaN-based semiconductor light receiving element 17, a vertical signal line 303 provided in common for the GaN-based semiconductor light-receiving elements 17 arranged in the column direction, and a switch element 301 provided for each vertical signal line 303. Switch element 305
And an image signal output line 307 provided in common to all the GaN-based semiconductor light receiving elements 17 and connected to the image signal output terminal 313. Here, the wiring for the switch elements 301 is arranged so that the switch elements 301 corresponding to the GaN-based semiconductor light receiving elements 17 arranged in the row direction are simultaneously opened and closed. In FIG. 10,
The GaN-based semiconductor light receiving element 17 is represented by a diode symbol, and the switch elements 301 and 305 are represented by FET symbols. In FIG. 10, the GaN-based semiconductor light receiving element 1
7 is arranged in a matrix of 5 rows and 5 columns, the arrangement of the GaN-based semiconductor light receiving elements 17 is arbitrary, and the form of the arrangement may be determined according to a desired imaging resolution and imaging range. it can. Further, the image sensor 104R further includes a vertical shift register 309 for controlling opening and closing of the switch element 301 and a horizontal shift register 311 for controlling opening and closing of the switch element 305.
【0128】撮像素子104Rでは、垂直シフトレジス
タ309が、供給された垂直クロック信号に同期して、
第1行から順に選択し、選択された行に対応するスイッ
チ素子301を閉成状態(ON)とすることにより、各
行に並べられた各GaN系半導体受光素子17の信号出
力端子を、各GaN系半導体受光素子17に対応する垂
直信号線303に接続する。そして、垂直シフトレジス
タ309によって1つの行が選択されるごとに、水平シ
フトレジスタ311が、供給された水平クロック信号に
同期して、第1列から最終列までを順に選択し、選択さ
れた列に対応するスイッチ素子305を閉成状態とし
て、選択された行に並べられた各GaN系半導体受光素
子17の信号出力端子を順に画像信号出力線に接続す
る。In the image sensor 104R, the vertical shift register 309 operates in synchronization with the supplied vertical clock signal.
The signal output terminals of the GaN-based semiconductor light receiving elements 17 arranged in each row are connected to each GaN-based semiconductor light receiving element 17 by sequentially selecting the first row and setting the switch element 301 corresponding to the selected row to a closed state (ON). It is connected to the vertical signal line 303 corresponding to the system semiconductor light receiving element 17. Each time one row is selected by the vertical shift register 309, the horizontal shift register 311 sequentially selects the first column to the last column in synchronization with the supplied horizontal clock signal, and selects the selected column. , The signal output terminals of the GaN-based semiconductor light receiving elements 17 arranged in the selected row are sequentially connected to the image signal output lines.
【0129】このようにして、各GaN系半導体受光素
子17の信号出力端子が、画像信号出力端子313に順
次接続されることにより、各GaN系半導体受光素子1
7で光電変換され、蓄積された信号電荷が、CCD素子
を用いて得られる信号と同様のタイミングで、画像信号
出力端子313を介して、例えば外部に設けられた低雑
音アンプに導かれる。As described above, the signal output terminal of each GaN-based semiconductor light receiving element 17 is sequentially connected to the image signal output terminal 313, so that each GaN-based semiconductor light-receiving element 1 is connected.
The signal charges photoelectrically converted and accumulated at 7 are guided to an externally provided low-noise amplifier via the image signal output terminal 313 at the same timing as the signal obtained using the CCD element.
【0130】なお、図10では、通常の画像信号と同様
の出力信号が得られる例を説明したが、各GaN系半導
体受光素子17の信号電荷をランダムアクセスする方式
を採用して、撮像素子104Rを構成することは勿論可
能である。In FIG. 10, an example in which an output signal similar to a normal image signal is obtained has been described. However, a method of randomly accessing signal charges of each of the GaN-based semiconductor light receiving elements 17 is adopted, and an image pickup element 104R is used. Can of course be configured.
【0131】前記撮像素子104Lは、上述した撮像素
子104Rと同様に構成されている。The image sensor 104L has the same configuration as the image sensor 104R described above.
【0132】本実施形態では、ハーフプリズム101
R,101L、リレーレンズ102R,103R、リレ
ーレンズ102L,103L、及び撮像素子104R,
104Lよりマスクアライメント系としてのレチクルア
ライメント系100が構成されている。In this embodiment, the half prism 101
R, 101L, relay lenses 102R, 103R, relay lenses 102L, 103L, and image sensor 104R,
A reticle alignment system 100 as a mask alignment system is constituted by 104L.
【0133】また、本実施形態のレチクルアライメント
には、レチクルを交換する際、又はレチクルが照明光の
照射による熱変形等により位置ずれを起こした場合に高
精度に位置ずれ量を計測するための「ファインモード」
と、ウエハ交換時、又はウエハ交換前後でレチクルの位
置を確認するための「クイックモード」とが用意されて
いる。クイックモードでのアライメントを「インターバ
ルアライメント」とも呼ぶ。The reticle alignment of the present embodiment is used to measure the amount of positional deviation with high accuracy when the reticle is replaced or when the reticle is displaced due to thermal deformation or the like due to irradiation of illumination light. "Fine mode"
And a “quick mode” for confirming the position of the reticle at the time of wafer exchange or before and after wafer exchange. The alignment in the quick mode is also called “interval alignment”.
【0134】前者のファインモードでは、図8の状態で
1対のレチクルマーク113D,113Hの像の位置ず
れ量が計測された後、主制御装置50では、レチクルス
テージ駆動部49、ウエハステージ駆動部56をそれぞ
れ介して基準マーク板FMとレチクルRとを投影倍率比
でY方向に同期して移動することによって、順次図9の
他の3対の基準マーク114C,114G〜114A,
114Eに対するレチクルマーク像113CP,113
GP〜113AP,113EPの位置ずれ量を計測す
る。そして、主制御装置50では、これら4対のレチク
ルマークの位置ずれ量から、基準マーク板FMひいては
Zチルトステージ58に対するレチクルRの投影像の位
置ずれ量のオフセット、回転角、ディストーション、及
び走査方向の角度ずれ等を算出し、その位置ずれ量が最
小になるように走査露光時のレチクルRの位置を補正
し、そのディストーションが最小になるように前述した
結像特性補正コントローラ78を介して投影光学系PL
の結像特性を補正すると共に、走査露光時のレチクルR
の走査方向を補正する。In the former fine mode, after the positional displacement of the image of the pair of reticle marks 113D and 113H is measured in the state shown in FIG. 8, the main controller 50 controls the reticle stage driving section 49 and the wafer stage driving section. By moving the reference mark plate FM and the reticle R in the Y direction in synchronization with the projection magnification ratio via the respective 56, the other three pairs of reference marks 114C, 114G to 114A,
Reticle mark images 113CP and 113 for 114E
The positional deviation amounts of GP to 113AP and 113EP are measured. Then, main controller 50 determines the offset, rotation angle, distortion, and scanning direction of the positional deviation of the projected image of reticle R with respect to reference mark plate FM, and thus Z tilt stage 58, from the positional deviation of these four pairs of reticle marks. Of the reticle R at the time of scanning exposure so as to minimize the amount of positional deviation of the reticle R, and project the image via the imaging characteristic correction controller 78 so as to minimize the distortion. Optical system PL
And the reticle R during scanning exposure.
Is corrected in the scanning direction.
【0135】一方、後者のクイックモードでは、図8に
示されるように、1対の基準マーク114D,114H
に対するレチクルマーク113D,113Hの像の2次
元的な位置ずれ量のみが計測され、この計測結果から求
められるレチクルRのオフセット、及び回転角のみが補
正される。このクイックモードを用いれば、ウエハ交換
時のような短い時間にレチクルRの位置ずれ量の補正を
行うことができるため、露光工程のスループットを低下
させることなく、十分なアライメント性能を維持するこ
とができる。なお、これらのアライメント動作は、特開
平7−176468号公報等により詳細に開示されてい
る。On the other hand, in the latter quick mode, as shown in FIG. 8, a pair of fiducial marks 114D, 114H
Only the two-dimensional displacement of the images of the reticle marks 113D and 113H with respect to is measured, and only the offset and rotation angle of the reticle R obtained from the measurement result are corrected. By using this quick mode, it is possible to correct the positional deviation amount of the reticle R in a short time such as when exchanging a wafer, so that sufficient alignment performance can be maintained without lowering the throughput of the exposure process. it can. These alignment operations are disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468.
【0136】また、上記のレチクルのアライメントの結
果得られた基準マークの投影像の検出信号(画像信号)
に含まれるコントラスト情報に基づいてフォーカスオフ
セットやレベリングオフセット(投影光学系PLの焦点
位置、像面傾斜など)を求めることも可能である。A detection signal (image signal) of the projected image of the reference mark obtained as a result of the alignment of the reticle.
It is also possible to obtain a focus offset and a leveling offset (the focal position of the projection optical system PL, the image plane inclination, and the like) based on the contrast information included in.
【0137】また、本実施形態では、上記のレチクルア
ライメント時に、主制御装置50によって、投影光学系
PLの側面に設けられた不図示のウエハ側のオフアクシ
ス・アライメントセンサのベースライン量の計測も行わ
れる。すなわち、基準マーク板FM上には、図9に示さ
れるように、基準マーク114D,114H等に対して
所定の位置関係でベースライン計測用の基準マークWm
が形成されており、レチクルアライメント系100を介
してレチクルマークの位置ずれ量を計測する際に、その
ウエハ側のアライメントセンサを介して基準マークWm
のそのアライメントセンサの検出中心に対する位置ずれ
量を計測することで、アライメントセンサのベースライ
ン量、すなわちレチクル投影位置とアライメントセンサ
との相対位置関係が計測される。In the present embodiment, at the time of the reticle alignment described above, the main controller 50 also measures the baseline amount of the wafer-side off-axis alignment sensor (not shown) provided on the side surface of the projection optical system PL. Done. That is, as shown in FIG. 9, the reference mark Wm for baseline measurement is provided on the reference mark plate FM in a predetermined positional relationship with respect to the reference marks 114D, 114H and the like.
Are formed. When measuring the amount of displacement of the reticle mark via the reticle alignment system 100, the reference mark Wm is detected via the alignment sensor on the wafer side.
By measuring the amount of displacement of the alignment sensor with respect to the detection center of the alignment sensor, the baseline amount of the alignment sensor, that is, the relative positional relationship between the reticle projection position and the alignment sensor is measured.
【0138】更に、本実施形態の露光装置10では、図
1に示されるように、主制御装置50によってオンオフ
が制御される光源16を有し、投影光学系PLの結像面
に向けて多数のピンホールまたはスリットの像を形成す
るための結像光束を、光軸AXに対して斜め方向より照
射する照射光学系60aと、それらの結像光束のウエハ
W表面での反射光束を受光する受光光学系60bとから
なる斜入射光式の多点焦点位置検出系(フォーカスセン
サ)が設けられている。主制御装置50では、受光光学
系60b内の図示しない平行平板の反射光束の光軸に対
する傾きを制御することにより、投影光学系PLのフォ
ーカス変動に応じて焦点検出系(60a、60b)にオ
フセットを与えてそのキャリブレーションを行う。これ
により、前述の露光領域42W内で投影光学系PLの像
面とウエハWの表面とがその焦点深度の範囲(幅)内で
合致することになる。なお、本実施形態と同様の多点焦
点位置検出系(フォーカスセンサ)の詳細な構成は、例
えば特開平6−283403号公報等に開示されてい
る。Further, as shown in FIG. 1, the exposure apparatus 10 of the present embodiment has a light source 16 whose on / off is controlled by the main controller 50, and a large number of light sources 16 are directed toward the image forming plane of the projection optical system PL. An irradiation optical system 60a for irradiating an imaging light beam for forming an image of the pinhole or the slit from an oblique direction with respect to the optical axis AX, and receives the reflected light beam of the imaging light beam on the surface of the wafer W. An oblique incident light type multi-point focal position detection system (focus sensor) including the light receiving optical system 60b is provided. The main controller 50 controls the inclination of the reflected light flux of the parallel plate (not shown) in the light receiving optical system 60b with respect to the optical axis, thereby offsetting the focus detection system (60a, 60b) in accordance with the focus fluctuation of the projection optical system PL. To perform the calibration. As a result, the image plane of the projection optical system PL and the surface of the wafer W coincide with each other within the range (width) of the depth of focus in the above-described exposure area 42W. The detailed configuration of the multipoint focus position detection system (focus sensor) similar to that of the present embodiment is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403.
【0139】走査露光時等に、主制御装置50では、受
光光学系60bからの焦点ずれ信号(デフォーカス信
号)、例えばSカーブ信号に基づいて焦点ずれが零とな
るようにZチルトステージ58のZ位置を不図示の駆動
系を介して制御することにより、オートフォーカス(自
動焦点合わせ)及びオートレベリングを実行する。At the time of scanning exposure or the like, the main controller 50 controls the Z tilt stage 58 so that the defocus becomes zero based on a defocus signal (defocus signal) from the light receiving optical system 60b, for example, an S-curve signal. By controlling the Z position via a drive system (not shown), auto focus (auto focus) and auto leveling are executed.
【0140】なお、受光光学系60b内に平行平板を設
けて焦点検出系(60a,60b)にオフセットを与え
るようにしたのは、例えば、倍率補正のためにレンズエ
レメント70aを上下することによりフォーカスも変化
し、また、投影光学系PLが露光光ILを吸収すること
により結像特性が変化して結像面の位置が変動するの
で、かかる場合に焦点検出系にオフセットを与え、焦点
検出系の合焦位置を投影光学系PLの結像面の位置に一
致させる必要があるためである。このため、本実施形態
では、レンズエレメント70aの上下量とフォーカス変
化量の関係も予め実験により求め、主制御装置50内部
のメモリに記憶している。なお、レンズエレメント70
aの上下量とフォーカス変化量の関係は計算値を用いて
も良い。また、オートレベリングでは走査方向について
は行わず、その走査方向と直交する非走査方向のみに関
して行うようにしても良い。The reason why a parallel flat plate is provided in the light receiving optical system 60b to give an offset to the focus detection systems (60a, 60b) is that, for example, the focus is adjusted by moving the lens element 70a up and down for magnification correction. Also, since the projection optical system PL absorbs the exposure light IL, the imaging characteristics change and the position of the imaging surface fluctuates. In such a case, an offset is given to the focus detection system, and the focus detection system This is because it is necessary to match the in-focus position with the position of the imaging plane of the projection optical system PL. For this reason, in the present embodiment, the relationship between the vertical amount of the lens element 70a and the focus change amount is also obtained by an experiment in advance and stored in the memory inside the main control device 50. The lens element 70
A calculated value may be used for the relationship between the vertical amount of a and the focus change amount. Further, the auto-leveling may not be performed in the scanning direction but may be performed only in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction.
【0141】制御系は、図1中、制御装置としての主制
御装置50によって主に構成される。主制御装置50
は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オ
ンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモ
リ)等から成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワ
ークステーション)を含んで構成され、露光動作が的確
に行われるように、例えばレチクルRとウエハWの同期
走査、ウエハWのステッピング、露光タイミング等を制
御する。また、本実施形態では、主制御装置50は、後
述するように走査露光の際の露光量の制御を行ったり、
後述するような計測マーク(マークパターン)の投影像
(空間像)の検出結果に基づいて投影光学系PLの結像
特性の変動量を演算にて算出し、その算出結果に基づい
て結像特性補正コントローラ78を介して投影光学系P
Lの結像特性を調整する等の他、装置全体を統括制御す
る。The control system is mainly constituted by a main control device 50 as a control device in FIG. Main controller 50
Is configured to include a so-called microcomputer (or workstation) composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc., so that the exposure operation can be performed accurately. For example, synchronous scanning of the reticle R and the wafer W, stepping of the wafer W, exposure timing, and the like are controlled. Further, in the present embodiment, the main controller 50 controls the exposure amount at the time of scanning exposure as described later,
The amount of change in the imaging characteristics of the projection optical system PL is calculated by calculation based on the detection result of the projection image (aerial image) of the measurement mark (mark pattern) described later, and the imaging characteristics are calculated based on the calculation result. The projection optical system P via the correction controller 78
In addition to adjusting the imaging characteristics of L, the overall control of the entire apparatus is performed.
【0142】具体的には、主制御装置50は、例えば走
査露光時には、レチクルRがレチクルステージRSTを
介して+Y方向(又は−Y方向)に速度Vr=Vで走査
されるのに同期して、XYステージ14を介してウエハ
Wが露光領域42Wに対して−Y方向(又は+Y方向)
に速度Vw=β・V(βはレチクルRからウエハWに対
する投影倍率)で走査されるように、レーザ干渉計54
R、54Wの計測値に基づいてレチクルステージ駆動部
49、ウエハステージ駆動部56をそれぞれ介してレチ
クルステージRST、XYステージ14の位置及び速度
をそれぞれ制御する。また、ステッピングの際には、主
制御装置50ではレーザ干渉計54Wの計測値に基づい
てウエハステージ駆動部56を介してXYステージ14
の位置を制御する。More specifically, the main controller 50 synchronizes with the scanning of the reticle R via the reticle stage RST in the + Y direction (or the −Y direction) at the speed Vr = V, for example, during scanning exposure. , The wafer W is moved in the −Y direction (or + Y direction) with respect to the exposure area 42W via the XY stage 14.
Laser interferometer 54 so that scanning is performed at a speed Vw = β · V (β is a projection magnification from reticle R to wafer W).
The positions and speeds of the reticle stage RST and the XY stage 14 are controlled via the reticle stage driving unit 49 and the wafer stage driving unit 56 based on the measured values of R and 54W, respectively. Further, at the time of stepping, main controller 50 controls XY stage 14 via wafer stage driving unit 56 based on the measurement value of laser interferometer 54W.
Control the position of.
【0143】次に、露光量制御の前提となる基準照度計
によるインテグレータセンサ46の較正(キャリブレー
ション)について説明する。かかるキャリブレーション
を必要とするのは、露光装置間のいわゆる号機間の露光
量マッチングのためである。すなわち、同一のデバイス
製造ラインで用いられる複数の露光装置に共通の基準照
度計を用いて、各露光装置の照度の基準となるインテグ
レータセンサを較正(キャリブレーション)することに
より、1つの露光装置で、ある感度のレジストに対して
最適に露光量を設定すれば、別の装置でも、同一感度の
レジストについては同様にして最適露光量を設定できる
ようになる。Next, the calibration (calibration) of the integrator sensor 46 by the reference illuminometer as a premise of the exposure amount control will be described. The reason why such calibration is required is to match the exposure amount between the exposure apparatuses, that is, between the exposure machines. That is, by using a reference illuminometer common to a plurality of exposure apparatuses used in the same device manufacturing line, and calibrating an integrator sensor serving as a reference of the illuminance of each exposure apparatus, one exposure apparatus can be used. If the exposure amount is optimally set for a resist having a certain sensitivity, the optimal exposure amount can be set for a resist having the same sensitivity in a similar manner in another apparatus.
【0144】まず、較正用の基準照度計について簡単に
説明する。この基準照度計は、投影光学系PLを介した
像面上での露光光ILの強度を検出する照射量センサの
一種である。この基準照度計90は、図11に示される
ように、センサヘッド部90Aと不図示の本体データ処
理部とに分離されており、これら両者がケーブル92で
繋がれている。この基準照度計90は、他の号機(露光
装置)のインテグレータセンサの較正にも用いる必要が
あるため、持ち運びに有利なようにセンサヘッド部90
Aはコンパクトな構成になっている。不図示の本体デー
タ処理部は、露光装置10の制御系に対してオンライン
化されており、照度等のデータ通信が可能な構成となっ
ている。First, the reference illuminometer for calibration will be briefly described. This reference illuminometer is a type of irradiation sensor that detects the intensity of the exposure light IL on the image plane via the projection optical system PL. As shown in FIG. 11, the reference illuminometer 90 is separated into a sensor head section 90A and a main body data processing section (not shown), and these are connected by a cable 92. Since the reference illuminometer 90 needs to be used also for calibration of the integrator sensor of another unit (exposure apparatus), the sensor head unit 90 is advantageous for carrying.
A has a compact configuration. The main body data processing unit (not shown) is online with respect to the control system of the exposure apparatus 10, and is configured to be able to communicate data such as illuminance.
【0145】また、前述の如く、センサヘッド部90A
が本体データ処理部から分離されているため、露光装置
10のZチルトステージ58上への設置が容易な構成と
なっている。このセンサヘッド部90Aは、Zチルトス
テージ58の+X方向端部かつ−Y方向端部の第4コー
ナー(図6中のセンサ59A〜59C、及び基準マーク
板FMのいずれも設けられていない残りのコーナー)の
部分に設置される。このため、この第4コーナーの部分
の所定位置には、位置決め用の金具(図示省略)が設け
られており、この位置決め用金具に対してセンサヘッド
部90Aをビス等で固定できるようになっている。As described above, the sensor head 90A
Is separated from the main body data processing unit, so that the exposure apparatus 10 can be easily installed on the Z tilt stage 58. The sensor head portion 90A includes a fourth corner at the + X direction end and the −Y direction end of the Z tilt stage 58 (the remaining corners on which none of the sensors 59A to 59C and the reference mark plate FM in FIG. 6 are provided). Corner). For this reason, a positioning metal fitting (not shown) is provided at a predetermined position of the fourth corner portion, and the sensor head portion 90A can be fixed to the positioning metal fitting with screws or the like. I have.
【0146】あるいは、センサヘッド部90A裏面にマ
グネットを設け、このマグネットの磁力により、センサ
ヘッド部90AをZチルトステージ58上に吸着固定し
ても良い。この場合には、位置決め用の金具に対してセ
ンサヘッド部90Aを合わせこむだけで、当該センサヘ
ッド部90Aは所定位置に位置決めされ、マグネットの
磁力により吸着固定される。また、この場合には、セン
サヘッド部90Aの設置が容易になるばかりでなく、何
らかの負荷がかかった場合には、すぐに抜けるため、X
Yステージ14の移動時にケーブル92が露光装置10
の一部に引っかかってセンサヘッド部90Aが飛び跳ね
て露光装置10内部を損傷する等の事故を未然に防ぐこ
とが可能となる。Alternatively, a magnet may be provided on the back surface of the sensor head unit 90A, and the sensor head unit 90A may be attracted and fixed on the Z tilt stage 58 by the magnetic force of the magnet. In this case, the sensor head section 90A is positioned at a predetermined position only by aligning the sensor head section 90A with the positioning metal fitting, and is attracted and fixed by the magnetic force of the magnet. Further, in this case, not only is the installation of the sensor head unit 90A easy, but also if any load is applied, the sensor head unit 90A is immediately pulled out.
When the Y stage 14 moves, the cable 92
It is possible to prevent an accident such as damage to the inside of the exposure apparatus 10 due to the sensor head portion 90A jumping over and catching on a part of the exposure device 10 beforehand.
【0147】図11に示されるように、基準照度計90
のセンサヘッド部90Aを上記のいずれかの手法によ
り、Zチルトステージ58上の所定の位置に設置した
後、図12に示されるように、予め求めておいた投影光
学系PLの中心に、基準照度計90のセンサヘッド部9
0Aの中心位置が位置するように、XYステージ14を
移動させる。図12において、円IFは投影光学系PL
のイメージフィールドを示す。As shown in FIG. 11, the reference illuminometer 90
After the sensor head unit 90A is set at a predetermined position on the Z-tilt stage 58 by any of the above-described methods, as shown in FIG. Sensor head 9 of illuminometer 90
The XY stage 14 is moved so that the center position of 0A is located. In FIG. 12, a circle IF represents a projection optical system PL.
This shows the image field of.
【0148】この状態で、主制御装置50では基準照度
計90とインテグレータセンサ46による照度の同時計
測を実行する。そして、この計測が終了すると、図13
に模式的に示されるように、センサヘッド部90Aの位
置を露光領域42Wの内部のインテグレータセンサ46
の受光面に対応する領域内で順次XY2次元方向にステ
ップ移動しつつ、基準照度計90とインテグレータセン
サ46による照度の同時計測を実行する。このようにし
てZチルトステージ58上の基準照度計90をいわばラ
スタスキャン状態でm×nコマ移動させつつ、インテグ
レータセンサ46とステージ上基準照度計90での同時
計測を実行する(図13参照)。かかる計測が終了する
と、主制御装置50では、m×n回の計測により得られ
た基準照度計90の計測値の平均値を求める。In this state, main controller 50 executes simultaneous measurement of illuminance by reference illuminometer 90 and integrator sensor 46. When this measurement is completed, FIG.
As shown schematically, the position of the sensor head unit 90A is changed to the integrator sensor 46 inside the exposure area 42W.
The illuminance is simultaneously measured by the reference illuminometer 90 and the integrator sensor 46 while sequentially stepping in the XY two-dimensional directions within the area corresponding to the light receiving surface of the illuminator. In this manner, simultaneous measurement is performed by the integrator sensor 46 and the on-stage reference illuminometer 90 while moving the reference illuminometer 90 on the Z tilt stage 58 in a so-called raster scan state by m × n frames (see FIG. 13). . When the measurement is completed, main controller 50 obtains an average value of the measurement values of reference illuminometer 90 obtained by m × n measurements.
【0149】上記のような同時計測を、照度の調整範囲
の全体について行い、各照度における基準照度計90の
計測値の平均値をもとめる。The above simultaneous measurement is performed for the entire illuminance adjustment range, and the average value of the measured values of the reference illuminometer 90 at each illuminance is determined.
【0150】そして、照度の調整範囲の全体に渡ってイ
ンテグレータセンサ46と基準照度計90による同時計
測が終了すると、各照度における基準照度計90の計測
値の平均値と対応するインテグレータセンサ46の出力
との相関関係を求め、そのデータを用いて基準照度計9
0の出力に対して、インテグレータセンサ46の出力を
較正する。なお、このような基準照度計を用いたインテ
グレータセンサの較正の具体的なシーケンスについて
は、水銀ランプを光源とする場合ではあるが、例えば特
開平10−83953号公報等に詳細に開示されてお
り、本実施形態においても上記公報に開示されるシーケ
ンスを一部変更して用いることができる。When the simultaneous measurement by the integrator sensor 46 and the reference illuminometer 90 is completed over the entire illuminance adjustment range, the output value of the integrator sensor 46 corresponding to the average value of the measurement values of the reference illuminometer 90 at each illuminance is obtained. With the reference illuminometer 9 using the data.
The output of the integrator sensor 46 is calibrated against the output of 0. The specific sequence of calibration of the integrator sensor using such a reference illuminometer, which is based on the case where a mercury lamp is used as a light source, is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-83953. In the present embodiment, the sequence disclosed in the above publication can be partially modified and used.
【0151】ところで、本実施形態の基準照度計90で
は、センサヘッド部90Aに、前述したGaN系半導体
受光素子17を有する光センサが用いられている。By the way, in the reference illuminometer 90 of the present embodiment, the optical sensor having the GaN-based semiconductor light receiving element 17 described above is used for the sensor head 90A.
【0152】次に、照明光吸収による投影光学系PLの
結像特性変化の算出方法について説明する。Next, a description will be given of a method of calculating a change in the imaging characteristic of the projection optical system PL due to absorption of illumination light.
【0153】まず、前提となる照射量Qの測定方法につ
いて説明する。First, a description will be given of a method of measuring the dose Q, which is a premise.
【0154】露光に使用するレチクルRをレチクルステ
ージRSTに搭載した状態で、可動レチクルブラインド
30Bや照明条件(開口数N.A.やコヒーレンスファ
クタσ値)を露光する際の状態に設定する。この照明条
件の設定は、例えば、主制御装置50により、投影光学
系PLの瞳面の位置に設けられた不図示の開口絞りが調
整され開口数N.A.が設定され、照明系開口絞り板2
4上の開口絞りが光路上に選択的に設定されることによ
り行われる。With the reticle R used for exposure mounted on the reticle stage RST, the movable reticle blind 30B and the illumination conditions (numerical aperture NA and coherence factor σ value) are set to the state at the time of exposure. For example, the main controller 50 adjusts an aperture stop (not shown) provided at the position of the pupil plane of the projection optical system PL and adjusts the numerical aperture N. A. Is set, and the illumination system aperture stop plate 2
4 is selectively set on the optical path.
【0155】次に、主制御装置50では、照射量モニタ
59Aが投影光学系PLの真下に来るようにXYステー
ジ14を駆動する。次に、主制御装置50では光源16
を発振してレチクルステージRSTとXYステージ14
とを実際の露光と同じ条件で同期移動しながら照射量モ
ニタ59Aの出力及びインテグレータセンサ46の出力
I0を所定のサンプリング間隔で同時に取り込むことに
より、同期移動位置(走査位置)に応じた照射量Q0の
値、及びこれに対応するインテグレータセンサ46の出
力I0をメモリ51内に記憶する。すなわち、照射量
Q0、及びインテグレータセンサ出力I0が、レチクルR
の走査位置に応じた関数として、メモリ51内に記憶さ
れる。Next, the main controller 50 drives the XY stage 14 so that the irradiation amount monitor 59A is located immediately below the projection optical system PL. Next, the main controller 50 controls the light source 16.
And reticle stage RST and XY stage 14
By capturing and at the same time at the output and a predetermined sampling interval the output I 0 of the integrator sensor 46 of the radiation amount monitor 59A while moving synchronously in the same conditions as the actual exposure, and dose corresponding to the synchronous movement position (scan position) The value of Q 0 and the corresponding output I 0 of the integrator sensor 46 are stored in the memory 51. That is, the irradiation amount Q 0 and the integrator sensor output I 0 are equal to the reticle R
Are stored in the memory 51 as a function corresponding to the scanning position of
【0156】このような準備作業を、主制御装置50で
は露光に先立って実行しておく。そして、実際の露光時
にはレチクルRの走査位置に応じて記憶しておいた照射
量Q 0とインテグレータセンサ46の出力I0、及び露光
時のインテグレータセンサ46の出力I1に基づいて、
その時の照射量Q1を次式(1)に基づいて算出し、照
明光吸収の計算に使用する。The above preparation work is performed by main controller 50.
Is executed prior to exposure. And at the time of actual exposure
The irradiation stored according to the scanning position of the reticle R
Quantity Q 0And the output I of the integrator sensor 460And exposure
Output I of the integrator sensor 46 at the time1On the basis of the,
Irradiation dose Q at that time1Is calculated based on the following equation (1), and
Used to calculate bright light absorption.
【0157】 Q1 =Q0×I1/I0 ……(1)Q 1 = Q 0 × I 1 / I 0 (1)
【0158】この式(1)によると、インテグレータセ
ンサ46の出力を計算に使用しているので、光源16の
パワーが変動した場合にも照射量が誤差無く算出でき
る。また、レチクルRの走査位置に応じた関数となって
いるので、例えばレチクルパターンが面内で片寄って分
布している場合にも正確に照射量を算出できる。According to the equation (1), since the output of the integrator sensor 46 is used for the calculation, the irradiation amount can be calculated without error even when the power of the light source 16 fluctuates. Further, since the function corresponds to the scanning position of the reticle R, the irradiation amount can be accurately calculated even when the reticle pattern is unevenly distributed in the plane, for example.
【0159】なお、上の説明では、準備作業として実際
の露光時の照明条件下で照射量モニタ59Aの出力を取
り込むものとしたが、例えば照射量モニタの特性により
信号が飽和してしまうような場合には、エネルギ粗調器
34を構成するNDフィルタを照明光路上に選択的に入
れるなどして照明光量を意識的に減光した照明条件下
で、上記の準備作業を実行しても良い。この場合には、
NDフィルタの減光率を考慮して実際の露光時における
上記照射量Q1の計算を行えば良い。In the above description, the output of the dose monitor 59A is taken under the illumination condition at the time of actual exposure as a preparatory work. However, for example, the signal may be saturated due to the characteristics of the dose monitor. In this case, the above-described preparation work may be performed under illumination conditions in which the illumination light amount is intentionally reduced by, for example, selectively putting an ND filter constituting the energy rough adjuster 34 on the illumination optical path. . In this case,
Actual may be performed calculation of the dose Q 1 at the time of exposure in consideration of the extinction ratio of the ND filter.
【0160】次に、同じく前提となるウエハ反射率RW
の測定方法について説明する。Next, the wafer reflectance R W , which is also assumed to be the same,
The method of measuring is described.
【0161】まず、Zチルトステージ58上に既知の反
射率RH、反射率RLをそれぞれ有する2枚の反射板(不
図示)を設置する。次に、上述した照射光量測定と同様
に、主制御装置50では、実際の露光時と同一の露光条
件(レチクルR、レチクルブラインド30B、照明条
件)を設定し、XYステージ14を駆動して設置された
反射率RHの反射板を投影光学系PL直下に移動する。
次に、主制御装置50では光源16を発振してレチクル
ステージRSTとXYステージ14とを実際の露光と同
じ条件で同期移動しながら反射光モニタ47の出力VH0
及びインテグレータセンサの出力IH0を所定のサンプリ
ング間隔で同時に取り込むことにより、同期移動位置
(走査位置)に応じた反射光モニタ47の出力VH0、及
びこれに対応するインテグレータセンサ46の出力IH0
をメモリ51内に記憶する。これにより、反射光モニタ
47の出力VH0、及びインテグレータセンサ46の出力
IH0が、レチクルRの走査位置に応じた関数として、メ
モリ51内に記憶される。次に、主制御装置50では、
XYステージ14を駆動して設置された反射率RLの反
射板を投影光学系PL直下に移動して、上記と同様にし
て、反射光モニタ47の出力VL0、及びインテグレー
タセンサ46の出力IL0を、レチクルRの走査位置に応
じた関数としてメモリ51内に記憶する。First, two reflectors (not shown) each having a known reflectance RH and a known reflectance RL are set on the Z tilt stage 58. Next, similarly to the irradiation light amount measurement described above, the main controller 50 sets the same exposure conditions (reticle R, reticle blind 30B, illumination conditions) as those in the actual exposure, and drives the XY stage 14 for installation. The reflecting plate having the obtained reflectance RH is moved directly below the projection optical system PL.
Next, the main controller 50 oscillates the light source 16 to move the reticle stage RST and the XY stage 14 synchronously under the same conditions as the actual exposure, while outputting the output V H0 of the reflected light monitor 47.
And the output I H0 of the integrator sensor at the same time at a predetermined sampling interval, so that the output V H0 of the reflected light monitor 47 corresponding to the synchronous movement position (scanning position) and the output I H0 of the integrator sensor 46 corresponding thereto.
Is stored in the memory 51. Thus, the output V H0 of the reflected light monitor 47 and the output I H0 of the integrator sensor 46 are stored in the memory 51 as a function according to the scanning position of the reticle R. Next, in the main controller 50,
The XY stage 14 is driven to move the installed reflection plate of the reflectance RL directly below the projection optical system PL, and the output V L0 of the reflected light monitor 47 and the output I of the integrator sensor 46 are moved in the same manner as described above. L0 is stored in the memory 51 as a function corresponding to the scanning position of the reticle R.
【0162】このような準備作業を、主制御装置50で
は露光に先立って実行しておく。そして、実際の露光時
にはレチクルRの走査位置に応じて記憶しておいた反射
光モニタ47の出力とインテグレータセンサ46の出
力、及び露光時の反射光モニタの出力V1とインテグレ
ータセンサ46の出力I1に基づいて、ウエハ反射率RW
を、次式(2)に基づいて算出し、照明光吸収の計算に
使用する。The main controller 50 executes such a preparation operation prior to the exposure. Then, at the time of actual exposure, the output of the reflected light monitor 47 and the output of the integrator sensor 46 stored according to the scanning position of the reticle R, and the output V 1 of the reflected light monitor and the output I of the integrator sensor 46 at the time of exposure. based on 1, wafer reflectivity R W
Is calculated based on the following equation (2), and is used for calculating the illumination light absorption.
【0163】[0163]
【数1】 (Equation 1)
【0164】この式(2)によると、インテグレータセ
ンサ46の出力比を計算に使用しているので、光源16
のパワーが変動した場合にもウエハ反射率を正確に算出
できる。According to the equation (2), since the output ratio of the integrator sensor 46 is used for calculation, the light source 16
Can be accurately calculated even when the power varies.
【0165】次に、照明光吸収による結像特性の変化量
の算出方法について、フォーカスを例にとって説明す
る。Next, a method for calculating the amount of change in the imaging characteristics due to the absorption of illumination light will be described by taking focus as an example.
【0166】上述のようにして求められた照射量Q1、
ウエハ反射率RWから次式(3)で表されるモデル関数
を使用して投影光学系PLの照明光吸収によるフォーカ
ス変化FHEATを算出する。The dose Q 1 obtained as described above,
From the wafer reflectivity R W using a model function represented by the following formula (3) to calculate a focus variation F HEAT with illumination light absorption in projection optical system PL.
【0167】[0167]
【数2】 (Equation 2)
【0168】ここで、 FHEAT :照明光吸収によるフォーカス変化 Δt :照明光吸収によるフォーカス変化計算間隔 TFk :照明光吸収によるフォーカス変化時定数 FHEATk :照明光吸収による時刻Δt前のフォーカス変
化の時定数TFk成分 CFHk :照明光吸収に対するフォーカス変化率の時定
数TFk成分 αF :ウエハ反射率依存性 である。Here, F HEAT : Focus change due to illumination light absorption Δt: Calculation interval of focus change due to illumination light absorption T Fk : Focus change time constant due to illumination light absorption F HEATk : Focus change before time Δt due to illumination light absorption the time constant T Fk component C FHK: constant T Fk component when the focus change rate with respect to the illumination light absorption alpha F: a wafer reflectivity dependency.
【0169】上記式(3)のモデル関数は、照射量を入
力、フォーカス変化を出力と見た時に、1次遅れ系3個
の和の形になっている。なお、モデル関数に関しては投
影光学系PLの照明光吸収量と必要とされる精度から変
更しても良い。例えば、照明光吸収量が比較的小さけれ
ば、1次遅れ系2個の和でも良いし、1次遅れ系1個で
も良い。また、投影光学系PLが照明光を吸収してから
結像特性変化として現れるまでに熱伝導により時間が掛
かるようならば、ムダ時間系のモデル関数を採用しても
良い。また、ウエハ反射率依存性は通常1であるが、投
影光学系PLの種類によって、例えばウエハWに近い側
に吸収率の大きいガラスを材料として使用した場合など
に反射率に大きく依存することがある。この時はαFに
1より大きい値が設定されることになる。その逆にウエ
ハWに近い側に吸収率が小さいガラスを採用した時には
αFに1より小さい値が設定される。なお、照明光吸収
によるフォーカス変化時定数、照明光吸収に対するフォ
ーカス変化率、ウエハ反射率依存性はいずれも実験によ
り求める。あるいは、高精度な熱解析シミュレーション
により計算で求めても良い。The model function of the above equation (3) has the form of the sum of three first-order lag systems when the irradiation amount is regarded as input and the focus change is regarded as output. Note that the model function may be changed depending on the amount of illumination light absorbed by the projection optical system PL and the required accuracy. For example, if the illumination light absorption amount is relatively small, the sum of two first-order delay systems may be used, or one primary-order delay system may be used. Further, if it takes time due to heat conduction until the projection optical system PL absorbs the illumination light and appears as a change in the imaging characteristic, a model function of a waste time system may be employed. In addition, the wafer reflectivity dependency is usually 1, but depending on the type of the projection optical system PL, for example, when glass having a large absorptance is used as a material on the side closer to the wafer W, the dependency greatly depends on the reflectivity. is there. This time will be a value greater than 1 is set to alpha F. Value smaller than 1 is set in the alpha F when its absorption rate closer to the opposite to the wafer W is adopted small glass. The focus change time constant due to illumination light absorption, the focus change rate with respect to illumination light absorption, and the wafer reflectance dependency are all determined by experiments. Alternatively, it may be calculated by a highly accurate thermal analysis simulation.
【0170】上記フォーカスと同様の手法により、他の
結像特性、例えば倍率、ディストーション等についても
照明光吸収による変化を計算することができる。By the same method as the above-mentioned focus, it is possible to calculate a change due to absorption of illumination light for other image forming characteristics, for example, magnification, distortion and the like.
【0171】なお、上述したフォーカスでは1次遅れ系
3個の和のモデル関数が必要であったが、例えば像面湾
曲の計算には1次遅れ系1個で十分なことも考えられる
ので、要求される精度に応じて各結像特性毎に照明光吸
収のモデル関数を変更しても良い。1次遅れ系が2個又
は1個のモデル関数を用いる場合には、計算時間の短縮
の効果がある。In the above-described focusing, a model function of the sum of three first-order lag systems is required. However, for example, it is considered that one first-order lag system is sufficient for calculating the curvature of field. The model function of the illumination light absorption may be changed for each imaging characteristic according to the required accuracy. When the first-order lag system uses two or one model function, there is an effect of reducing the calculation time.
【0172】次に、所定の時期、例えば、装置の組み立
て時、あるいは立ち上げ時等に行われる空間像計測器5
9Cを用いたレチクルR上の計測マークの投影像の検出
方法、及びこれを用いた結像特性の算出方法について、
倍率を例にとって説明する。Next, at a predetermined time, for example, at the time of assembling or starting up the device, the aerial image measuring device 5
Regarding a method of detecting a projected image of a measurement mark on a reticle R using 9C and a method of calculating an imaging characteristic using the same,
The magnification will be described as an example.
【0173】前提として、図14(A)に示されるよう
に、レチクルR上に4個の計測マーク90-1〜90-4が
形成されているものとする。各々の計測マーク90
-n(n=1〜4)は、図14(B)に示されるようにX
マークMx、YマークMyが1組で1個の計測マークを
形成している。XマークMx、YマークMyは、5本の
バーマークから成るラインアンドスペース(L/S)の
マークパターンとなっている。As a premise, it is assumed that four measurement marks 90 -1 to 90 -4 are formed on reticle R as shown in FIG. Each measurement mark 90
-n (n = 1 to 4) is equal to X as shown in FIG.
One set of the mark Mx and the Y mark My forms one measurement mark. The X mark Mx and the Y mark My have a line and space (L / S) mark pattern including five bar marks.
【0174】例えば、計測マーク90-1を構成するXマ
ークMxの投影像を検出する場合、主制御装置50で
は、可動レチクルブラインド30Bを駆動して計測マー
ク90 -1部分を含む小領域のみが照明されるように、可
動レチクルブラインド30Bの開口部を設定し、投影光
学系PLの光軸AXの直下に受光ガラス82上の開口5
9fの−X側の反射膜83が位置するように、XYステ
ージ14を移動する。この状態で、上記XマークMxの
投影像の検出が開始される。For example, the measurement mark 90-1X-ma that constitutes
When detecting the projected image of the mark Mx, the main controller 50
Drives the movable reticle blind 30B to measure
K90 -1Make sure that only small areas, including parts, are illuminated.
The opening of the moving reticle blind 30B is set and the projection light
An opening 5 on the light receiving glass 82 immediately below the optical axis AX of the science system PL
XY stage so that the reflection film 83 on the −X side of 9f is located.
Page 14 is moved. In this state, the X mark Mx
The detection of the projection image is started.
【0175】この開始位置では、照明光学系12からの
露光光ILによりXマークMxが照明されると、このX
マークMx部分(5本のバーマーク)を透過した露光光
ILによって受光ガラス82上の開口パターン59fの
−X側の反射膜83にXマークMxの投影像Mx’が結
像される。このときの状態が、図15に示されている。At this start position, when the X mark Mx is illuminated by the exposure light IL from the illumination optical system 12, this X mark
The projection image Mx ′ of the X mark Mx is formed on the reflection film 83 on the −X side of the opening pattern 59f on the light receiving glass 82 by the exposure light IL transmitted through the mark Mx portion (five bar marks). The state at this time is shown in FIG.
【0176】そして、主制御装置50では、ウエハステ
ージ駆動部56を介してXYステージ14を−X方向に
所定速度で移動させる。これによりXマークMxの投影
像Mx’の右側から徐々に開口59fに重なるようにな
る。XマークMxの投影像Mx’と開口59fの重なり
が増すにつれて、空間像計測器59Cを構成する光セン
サ2に入射する光量が増加していき、XマークMxの投
影像Mx’と開口59fとがちょうど重なった時が最大
光量となる。その後、更にXYステージ14が−X方向
に移動すると、今度は光センサ2に入射する光量が徐々
に減っていき、XマークMxの投影像Mx’と開口59
fの重なりがなくなった時に光センサ2に入射する光量
は0となる。Then, main controller 50 moves XY stage 14 at a predetermined speed in the −X direction via wafer stage drive unit 56. As a result, the projected image Mx ′ of the X mark Mx gradually overlaps the opening 59f from the right side. As the overlap between the projection image Mx 'of the X mark Mx and the opening 59f increases, the amount of light incident on the optical sensor 2 constituting the aerial image measuring device 59C increases, and the projection image Mx' of the X mark Mx and the opening 59f The light amount is the maximum when the light beams overlap. Thereafter, when the XY stage 14 further moves in the −X direction, the amount of light incident on the optical sensor 2 gradually decreases, and the projected image Mx ′ of the X mark Mx and the opening 59
The light amount incident on the optical sensor 2 when the overlap of f disappears is zero.
【0177】この時の光量の変化が図16(A)に示さ
れている。主制御装置50では、この図16(A)に示
されるような光量信号Pの波形(実際には、所定のサン
プリング間隔で取り込まれたディジタルデータである)
を走査方向に対して微分することで図16(B)に示さ
れるような微分波形を計算する。この図16(B)から
明らかなように、開口59fの走査方向前側のエッジが
Xマークの投影像Mx’を横切っている状態では徐々に
光量が増加する、即ち微分波形がプラス側となる。この
反対に、開口59fの走査方向後側のエッジがXマーク
Mxの投影像Mx’を横切っている状態では徐々に光量
が減少する、即ち微分波形がマイナス側となる。FIG. 16A shows the change in the light amount at this time. In the main control device 50, the waveform of the light amount signal P as shown in FIG. 16A (actually, digital data captured at a predetermined sampling interval)
Is differentiated with respect to the scanning direction to calculate a differentiated waveform as shown in FIG. As is clear from FIG. 16B, when the front edge of the opening 59f in the scanning direction crosses the projected image Mx 'of the X mark, the light amount gradually increases, that is, the differential waveform becomes positive. Conversely, when the rear edge of the opening 59f in the scanning direction crosses the projected image Mx 'of the X mark Mx, the light amount gradually decreases, that is, the differential waveform becomes negative.
【0178】そして、主制御装置50では図16(B)
に示されるような微分波形に基づいてフーリエ変換法な
どの公知の信号処理を施し、XマークMxが投影された
光学像(空間像)を検出する。In the main controller 50, FIG.
A known signal processing such as a Fourier transform method is performed on the basis of the differential waveform shown in (1) to detect an optical image (aerial image) on which the X mark Mx is projected.
【0179】次いで、計測マーク90-1を構成するYマ
ークMyが投影された光学像(空間像)の検出が上記と
同様にして行われる。[0179] Then, the detection of the optical image Y mark My constituting the measuring mark 90 -1 is projected (aerial image) is performed in the same manner as described above.
【0180】このようにして、計測マーク90-1が投影
された空間像の検出が終了すると、主制御装置50で
は、可動レチクルブラインド30Bを駆動して計測マー
ク90 -2、90-3、90-4部分を順次照明しながら、計
測マーク90-2、90-3、90 -4が投影された空間像の
検出を上記と同様にして行う。Thus, the measurement mark 90-1Is projected
When the detected aerial image is completed, the main controller 50
Drives the movable reticle blind 30B to measure
K90 -2, 90-3, 90-FourWhile lighting the parts sequentially,
Measurement mark 90-2, 90-3, 90 -FourOf the projected aerial image
Detection is performed as described above.
【0181】このような計測シーケンスにより、前述の
如くして計測マーク90-1〜90-4の投影像が求められ
ると、主制御装置50ではこの投影像に基づいて計測マ
ーク90-1〜90-4のXY座標位置の計測値(Xi、
Yi)(i=1〜4)を求め、この計測値に基づいてX4
とX1との差の絶対値ΔX1、X3とX2との差の絶対値Δ
X2、X4とX2の差の絶対値ΔX3、X1とX3との差の絶
対値ΔX4、及びY4とY 3との差の絶対値ΔY1、Y1と
Y2との差の絶対値ΔY2、Y4とY2の差の絶対値Δ
Y3、Y1とY3との差の絶対値ΔY4をそれぞれ演算し、
これらの差の絶対値ΔXi、ΔYi(i=1〜4)とそれ
ぞれに対応する差の絶対値の設計値ΔXP1、ΔXP2、Δ
XP3、ΔXP4及びΔYP1、ΔYP2、ΔYP3、ΔYP4とを
用いて次式(4)、(5)に基づいてX方向、Y方向の
倍率ずれΔMxi、ΔMyiを計算する。With the above measurement sequence, the aforementioned
Thus the measurement mark 90-1~ 90-FourThe projected image of
Then, main controller 50 measures the measurement pattern based on the projection image.
Arc 90-1~ 90-FourOf the XY coordinate position (Xi,
Yi) (I = 1 to 4), and based on the measured value, XFour
And X1The absolute value of the difference ΔX1, XThreeAnd XTwoThe absolute value of the difference from
XTwo, XFourAnd XTwoThe absolute value of the difference ΔXThree, X1And XThreeAbsolute difference
Logarithmic ΔXFour, And YFourAnd Y ThreeAnd the absolute value of the difference ΔY1, Y1When
YTwoAnd the absolute value of the difference ΔYTwo, YFourAnd YTwoThe absolute value of the difference Δ
YThree, Y1And YThreeAnd the absolute value of the difference ΔYFourRespectively, and
Absolute value of these differences ΔXi, ΔYi(I = 1-4) and it
Design value ΔX of absolute value of difference corresponding to eachP1, ΔXP2, Δ
XP3, ΔXP4And ΔYP1, ΔYP2, ΔYP3, ΔYP4And
And in the X and Y directions based on the following equations (4) and (5).
Magnification shift ΔMxi, ΔMyiIs calculated.
【0182】 ΔMxi=ΔXi/ΔXPi(i=1〜4) ……(4)ΔM xi = ΔX i / ΔX Pi (i = 1 to 4) (4)
【0183】 ΔMyi=ΔYi/ΔYPi(i=1〜4) ……(5)ΔM yi = ΔY i / ΔY Pi (i = 1 to 4) (5)
【0184】そして、主制御装置50では上記の倍率変
化ΔMxiを補正するレンズエレメントの駆動量の指令値
を結像特性補正コントローラ78に与え、結像特性補正
コントローラ78では上記の倍率変化ΔMxiを補正すべ
く、駆動素子74a、74b、74cを駆動する。これ
により、倍率変動の計測及び非走査方向の倍率の補正が
終了する。なお、走査方向の倍率変化は、例えば走査露
光時のレチクルステージRST、XYステージ14の少
なくとも一方の走査速度を調整してその速度比を変更す
ることによって容易に補正することができる。The main controller 50 gives a command value of the drive amount of the lens element for correcting the above-mentioned magnification change ΔM xi to the imaging characteristic correction controller 78, and the imaging characteristic correction controller 78 makes the above-mentioned magnification change ΔM xi Are driven to drive the driving elements 74a, 74b, 74c. Thus, the measurement of the magnification change and the correction of the magnification in the non-scanning direction are completed. The change in magnification in the scanning direction can be easily corrected, for example, by adjusting the scanning speed of at least one of the reticle stage RST and the XY stage 14 during scanning exposure and changing the speed ratio.
【0185】この場合、図14(B)に示されるよう
に、各計測マークがXマークとYマークとの2方向のマ
ークから構成されているので、上記の如く、X方向、Y
方向の倍率ずれΔMxi、ΔMyiをそれぞれ計測すること
ができ、これらのデータを別々に用いることにより、倍
率のみでなく、ディストーションの計測も可能である。In this case, as shown in FIG. 14 (B), each measurement mark is composed of a mark in two directions of an X mark and a Y mark.
The magnification shifts ΔM xi and ΔM yi in the direction can be respectively measured. By using these data separately, not only the magnification but also the distortion can be measured.
【0186】以上説明したような検出方法を用いて、レ
チクルR上に配置された複数の計測マークの投影像(空
間像)を検出することにより、投影光学系PLの倍率や
ディストーション等の結像特性を求めることができる。By detecting the projection images (aerial images) of the plurality of measurement marks arranged on the reticle R using the detection method described above, the imaging of the magnification and distortion of the projection optical system PL is performed. Characteristics can be determined.
【0187】また、上記検出方法では、計測マーク90
-nの投影像をダイレクトに検出しているので、倍率やデ
ィストーションを含めた投影光学系PLの光学性能も見
ることが可能である。In the above detection method, the measurement mark 90
Since the projection image of -n is directly detected, it is possible to see the optical performance of the projection optical system PL including magnification and distortion.
【0188】また、上記の各計測マークのいずれか1つ
について、Zチルトステージ58をZ方向に駆動し、所
定範囲内でZ位置を変化させながら、上記の空間像検出
を行えば、その空間像のコントラスト(微分波形データ
の振幅)に基づいて焦点位置(あるいはフォーカスオフ
セット)や焦点深度の検出をすることができる。また各
Z位置での空間像のX方向(又はY方向)の位置に基づ
いて、投影光学系PLのテレセントリシティを検出でき
る。また、少なくとも3個の計測マークのそれぞれにつ
いて求めた焦点位置のデータに基づいて、像面傾斜(あ
るいはレベリングオフセット)や他の結像特性(例えば
像面湾曲など)を算出することができる。If the Z-tilt stage 58 is driven in the Z-direction for any one of the above-mentioned measurement marks and the Z-position is changed within a predetermined range, the aerial image detection is performed. The focus position (or focus offset) and the depth of focus can be detected based on the contrast of the image (the amplitude of the differential waveform data). Further, the telecentricity of the projection optical system PL can be detected based on the position in the X direction (or Y direction) of the aerial image at each Z position. Further, it is possible to calculate the image plane inclination (or leveling offset) and other image forming characteristics (for example, field curvature) based on the data of the focal position obtained for each of at least three measurement marks.
【0189】なお、上記の空間像計測器による倍率等の
結像特性の検出方法については、例えば、特開平10−
209031号公報等に詳細に開示されており、また、
上記の空間像計測器と同様の検出手段によるフォーカス
オフセット及びレベリングオフセットの検出方法につい
ては、例えば特開平9−283421号に詳細に開示さ
れている。本実施形態においても、これらの公報に開示
された内容をそのまま、あるいは一部変更して用いるこ
とができる。The method of detecting the imaging characteristics such as the magnification by the aerial image measuring device is described in, for example,
No. 209031, disclosed in detail,
A method of detecting the focus offset and the leveling offset by the same detection means as that of the aerial image measuring device is disclosed in detail, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-283421. Also in the present embodiment, the contents disclosed in these publications can be used as they are or partially modified.
【0190】次に、本実施形態の露光装置10において
所定枚数(N枚)のウエハW上にレチクルパターンの露
光を行う場合の露光シーケンスについて主制御装置50
の制御動作を中心として説明する。Next, an exposure sequence when a reticle pattern is exposed on a predetermined number (N) of wafers W in exposure apparatus 10 of the present embodiment will be described.
The following description focuses on the control operation.
【0191】まず、前提条件について説明する。 オペレータによりコンソール等の入出力装置62
(図1参照)から入力されたショット配列、ショットサ
イズ、各ショットの露光順序その他の必要なデータに基
づいて、予めショットマップデータ(各ショット領域の
露光順序と走査方向とを定めたデータ)が作成され、メ
モリ51(図1参照)内に格納されているものとする。 また、インテグレータセンサ46の出力DSは、Z
チルトステージ58上で像面(即ち、ウエハの表面)と
同じ高さに設置された基準照度計90の出力に対して予
め前述した如くして較正(キャリブレーション)されて
いる。その基準照度計のデータ処理単位は(mJ/(c
m2・pulse))なる物理量であり、インテグレータセンサ
46の較正とは、インテグレータセンサ46の出力DS
(digit/pulse)を、像面上の露光量(mJ/(cm2・pu
lse))に変換するための変換係数K1(或いは変換関
数)を得ることである。この変換係数K1を用いると、
インテグレータセンサ46の出力DSより間接的に像面
上に与えられている露光量(エネルギ)を計測できるこ
とになる。 また、上記キャリブレーションが完了したインテグ
レータセンサ46の出力DSに対して、ビームモニタ1
6cの出力ESもキャリブレーションされ、両者の相関
係数K2も予め求められ、メモリ51内に格納されてい
る。 さらに、上記キャリブレーションが完了したインテ
グレータセンサ46の出力に対して反射光モニタ47の
出力がキャリブレーションされ、インテグレータセンサ
46の出力と反射光モニタ47の出力との相関係数K3
が予め求められてメモリ51内に格納されているものと
する。First, the preconditions will be described. I / O device 62 such as console by operator
Based on the shot arrangement, shot size, exposure order of each shot, and other necessary data input from FIG. 1 (see FIG. 1), shot map data (data in which the exposure order and scanning direction of each shot area are determined in advance) are generated. It is assumed that it is created and stored in the memory 51 (see FIG. 1). The output DS of the integrator sensor 46 is Z
The output of the reference illuminometer 90 installed at the same height as the image plane (that is, the surface of the wafer) on the tilt stage 58 is calibrated in advance as described above. The data processing unit of the reference illuminometer is (mJ / (c
m 2 · pulse)), and the calibration of the integrator sensor 46 means the output DS of the integrator sensor 46.
(Digit / pulse) to the exposure amount on the image plane (mJ / (cm 2 · pu)
lse)) to obtain a conversion coefficient K1 (or a conversion function). Using this conversion coefficient K1,
The exposure amount (energy) given indirectly to the image plane can be measured from the output DS of the integrator sensor 46. In addition, the output DS of the integrator sensor 46 for which the calibration has been completed is applied to the beam monitor 1.
The output ES of 6c is also calibrated, and the correlation coefficient K2 between them is also obtained in advance and stored in the memory 51. Further, the output of the reflected light monitor 47 is calibrated with respect to the output of the integrator sensor 46 for which the above calibration is completed, and the correlation coefficient K3 between the output of the integrator sensor 46 and the output of the reflected light monitor 47 is obtained.
Is obtained in advance and stored in the memory 51.
【0192】まず、オペレータによりコンソール等の入
出力装置62(図1参照)から照明条件(投影光学系の
開口数N.A.、2次光源の形状(開口絞り24の種
類)、コヒーレンスファクタσやレチクルパターンの種
類(コンタクトホール、ラインアンドスペース等)、レ
チクルの種類(位相差レチクル、ハーフトーンレチクル
等)、及び最小線幅又は露光量許容誤差など)を含む露
光条件が入力され、この入力に応じて、主制御装置50
が、投影光学系PLの不図示の開口絞りの設定、照明系
開口絞り板24の開口の選択設定、エネルギ粗調器20
の減光フィルタの選択、レジスト感度に応じた目標積算
露光量の設定等を行う。First, the illumination conditions (numerical aperture NA of the projection optical system, the shape of the secondary light source (the type of the aperture stop 24), the coherence factor σ) are input by the operator from the input / output device 62 (see FIG. 1) such as a console. And exposure conditions including the type of reticle pattern (contact hole, line and space, etc.), the type of reticle (phase difference reticle, halftone reticle, etc.), and the minimum line width or exposure tolerance). According to the main controller 50
Are the setting of the aperture stop (not shown) of the projection optical system PL, the selection setting of the aperture of the illumination system aperture stop plate 24, the energy coarse adjuster 20.
, And setting of a target integrated exposure amount according to the resist sensitivity.
【0193】次に、主制御装置50では、不図示のレチ
クルローダを用いて露光対象のレチクルRをレチクルス
テージRST上にロードする。Next, main controller 50 loads reticle R to be exposed onto reticle stage RST using a reticle loader (not shown).
【0194】次いで、前述した如く、レチクルアライメ
ント系100を用いてレチクルアライメントを行うとと
もに、ベースライン計測を行う。Next, as described above, reticle alignment is performed using reticle alignment system 100, and baseline measurement is performed.
【0195】次に、主制御装置50では、光学系の透過
率測定を次のようにして行う。すなわち、ムラセンサ5
9Bが投影光学系PLの直下に位置するように、XYス
テージ14をウエハステージ駆動部56を介して駆動
し、光源16にトリガパルスを与えて光源16を発振
(発光)させ、このときのインテグレータセンサ46の
出力と、ムラセンサ59Bの出力との比を100倍し且
つ所定の係数(K4とする)を乗じることによって透過
率を求める。このとき、ウエハステージ14をステッピ
ングさせながら露光領域42W内の複数点にそれぞれム
ラセンサ59Bを位置決めし、その複数点でそれぞれ算
出される透過率の平均値を用いるようにしても良い。ま
た、この計測動作によって透過率だけでなく、露光領域
42W内での照度分布を求めることができる。なお、前
述の複数点にそれぞれムラセンサ59Bを位置決めし、
かつこれとは逆の順序でムラセンサ59Bをその複数点
に再度位置決めし、各点で計測される2つの照度の平均
値から照度分布を決定するようにしても良い。この場
合、往路と復路とで逆経路とする、即ち計測順序を逆に
しているため、露光光ILの照射によってムラセンサ5
9Bに蓄積される熱エネルギに起因して生じるムラセン
サ59Bの出力のドリフト(特に線形成分)をキャンセ
ルすることができる。さらに、ムラセンサ59Bによる
一連の計測動作中に、ビームスプリッタ26とムラセン
サ59Bとの間に配置される光学系(投影光学系PLな
どを含む)の透過率が変動しても、往復動作によって透
過率変動の影響を低減することができ、特に線形成分を
補正して照度分布の計測精度を向上させることが可能と
なる。Next, the main controller 50 measures the transmittance of the optical system as follows. That is, the unevenness sensor 5
The XY stage 14 is driven via the wafer stage driving unit 56 so that the 9B is located immediately below the projection optical system PL, and a trigger pulse is applied to the light source 16 to cause the light source 16 to oscillate (emit light). The transmittance is obtained by multiplying the ratio between the output of the sensor 46 and the output of the unevenness sensor 59B by 100 and multiplying the ratio by a predetermined coefficient (K4). At this time, the unevenness sensor 59B may be positioned at each of a plurality of points in the exposure area 42W while the wafer stage 14 is stepped, and an average value of the transmittance calculated at each of the plurality of points may be used. Further, by this measuring operation, not only the transmittance but also the illuminance distribution in the exposure area 42W can be obtained. In addition, the unevenness sensor 59B is positioned at each of the above-described plurality of points, and
In addition, the unevenness sensor 59B may be positioned again at the plurality of points in the reverse order, and the illuminance distribution may be determined from the average value of the two illuminances measured at each point. In this case, since the forward path and the backward path are reverse paths, that is, the measurement order is reversed, the irradiation of the exposure light IL causes
Drift (particularly, a linear component) of the output of the unevenness sensor 59B caused by the thermal energy stored in 9B can be canceled. Furthermore, even if the transmittance of the optical system (including the projection optical system PL and the like) arranged between the beam splitter 26 and the unevenness sensor 59B fluctuates during a series of measurement operations by the unevenness sensor 59B, the transmittance is changed by the reciprocating operation. The influence of the fluctuation can be reduced, and in particular, the linear component can be corrected, and the measurement accuracy of the illuminance distribution can be improved.
【0196】次に、主制御装置50では、不図示のウエ
ハ搬送系にウエハWの交換を指示する。これにより、ウ
エハ搬送系及びXYステージ14上の不図示のウエハ受
け渡し機構によってウエハ交換(ステージ上にウエハが
無い場合は、単なるウエハロード)が行われ、次いでい
わゆるサーチアライメント及びファインアライメント
(EGA等)の一連のアライメント工程の処理を行う。
これらのウエハ交換、ウエハアライメントは、公知の露
光装置と同様に行われるので、ここではこれ以上の詳細
な説明は省略する。Next, main controller 50 instructs a wafer transfer system (not shown) to replace wafer W. As a result, the wafer is exchanged (mere wafer loading when there is no wafer on the stage) by the wafer transfer system and a wafer transfer mechanism (not shown) on the XY stage 14, and then so-called search alignment and fine alignment (such as EGA) Is performed in a series of alignment steps.
Since the wafer exchange and wafer alignment are performed in the same manner as in a known exposure apparatus, further detailed description is omitted here.
【0197】次に、上記のアライメント結果及びショッ
トマップデータに基づいて、ウエハW上の各ショット領
域の露光のための走査開始位置にウエハWを移動させる
動作と、前述した走査露光動作とを繰り返し行って、ス
テップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の複数のシ
ョット領域にレチクルパターンを転写する。この走査露
光中に、主制御装置50では、露光条件及びレジスト感
度に応じて決定された目標積算露光量をウエハWに与え
るため、インテグレータセンサ46の出力をモニタしつ
つ制御情報TSを光源16に供給することによって、光
源16の発振周波数(発光タイミング)、及び発光パワ
ー等を制御したり、あるいは、エネルギ粗調器20をモ
ータ38を介して制御する等によりレチクルRに照射さ
れる光量、すなわち露光量の調整を行う。また、この際
に、上で測定された透過率と露光量制御目標値とに基づ
いて露光量制御が行われる。さらに、先に計測した照度
分布に基づいて積算露光量分布をほぼ均一にする。例え
ば、特開昭59−226317号公報等に開示されるよ
うに、フライアイレンズ22の入射面側に配置される振
動ミラーによって、フライアイレンズ22に入射する照
明光の入射角をパルス毎に変化させれば良い。これによ
り、露光領域42W内での照度分布がパルス毎に変化す
ることになり、ショット領域内の積算露光量分布がほぼ
均一になる。Next, based on the alignment result and the shot map data, the operation of moving the wafer W to the scanning start position for exposure of each shot area on the wafer W and the above-described scanning exposure operation are repeated. Then, the reticle pattern is transferred to a plurality of shot areas on the wafer W by a step-and-scan method. During this scanning exposure, the main controller 50 sends the control information TS to the light source 16 while monitoring the output of the integrator sensor 46 in order to give the target integrated exposure amount determined according to the exposure condition and the resist sensitivity to the wafer W. By supplying the reticle R, the oscillating frequency (light emission timing) and the light emission power of the light source 16 are controlled, or the light amount irradiated to the reticle R by controlling the energy rough adjuster 20 via the motor 38, that is, Adjust the exposure. At this time, exposure control is performed based on the transmittance measured above and the exposure control target value. Further, the integrated exposure amount distribution is made substantially uniform based on the previously measured illuminance distribution. For example, as disclosed in JP-A-59-226317 and the like, the incident angle of the illumination light incident on the fly-eye lens 22 is changed for each pulse by a vibrating mirror arranged on the incident surface side of the fly-eye lens 22. Just change it. As a result, the illuminance distribution in the exposure area 42W changes for each pulse, and the integrated exposure amount distribution in the shot area becomes substantially uniform.
【0198】なお、主制御装置50による露光量の制御
方法、特にパルス数の制御については、例えば特開平6
−132191号公報等に開示され、パルスエネルギ及
びパルス発振周波数及び走査速度を含めた総合的な露光
量制御については、例えば特開平10−270345号
公報等に詳細に開示されており、いずれも公知であるか
らここではこれ以上の説明は省略するが、本実施形態の
露光装置10においても上記各公報の開示内容をそのま
ま、あるいは一部変更して用いることができる。The method of controlling the amount of exposure by the main controller 50, particularly the control of the number of pulses, is described in, for example,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-270345 discloses details of exposure control including pulse energy, pulse oscillation frequency, and scanning speed. Therefore, further description is omitted here, but the disclosure in each of the above publications can be used as it is or in a partially modified manner in the exposure apparatus 10 of the present embodiment.
【0199】また、主制御装置50では、照明系開口絞
り板24を駆動装置40を介して制御し、更にステージ
系の動作情報に同期して可動レチクルブラインド30B
の開閉動作を制御する。The main controller 50 controls the illumination system aperture stop plate 24 via the driving device 40, and further synchronizes with the operation information of the stage system to move the movable reticle blind 30B.
Control the opening and closing operations of
【0200】1枚目のウエハWに対する露光が終了する
と、主制御装置50では、不図示のウエハ搬送系にウエ
ハWの交換を指示する。これにより、ウエハ搬送系及び
XYステージ14上の不図示のウエハ受け渡し機構によ
ってウエハ交換が行われ、以後上記と同様にしてその交
換後のウエハに対してサーチアライメント、ファインア
ライメントを行う。また、この場合、1枚目のウエハW
に対する露光開始からの投影光学系PLの結像特性(フ
ォーカスの変動を含む)の照射変動が、インテグレータ
センサ46及び反射光モニタ47の計測値に基づいて求
められ、この照射変動を補正するような指令値を結像特
性補正コントローラ78に与えるとともに受光光学系6
0bにオフセットを与える。When exposure of the first wafer W is completed, main controller 50 instructs a wafer transfer system (not shown) to replace wafer W. As a result, the wafer is exchanged by the wafer transfer system and the wafer transfer mechanism (not shown) on the XY stage 14, and thereafter, search alignment and fine alignment are performed on the replaced wafer in the same manner as described above. In this case, the first wafer W
Is obtained based on the measurement values of the integrator sensor 46 and the reflected light monitor 47 from the start of the exposure of the projection optical system PL (including the fluctuation of the focus) from the start of the exposure, and the irradiation fluctuation is corrected. The command value is given to the imaging characteristic correction controller 78 and the light receiving optical system 6
0b is given an offset.
【0201】そして、上記と同様に、このウエハW上の
複数のショット領域にステップ・アンド・スキャン方式
でレチクルパターンを転写する。Then, as described above, a reticle pattern is transferred to a plurality of shot areas on wafer W by a step-and-scan method.
【0202】このようにして、予め透過率測定間隔とし
て定めた所定枚数(M枚とする)のウエハWに対する露
光が終了すると、前述と同様にして光学系の透過率測定
を行い、その測定結果をメモリ51に記憶、すなわち透
過率の測定値を更新する。When the exposure of a predetermined number (M of wafers) of the wafers W, which is determined in advance as the transmittance measurement interval, is completed, the transmittance of the optical system is measured in the same manner as described above. Is stored in the memory 51, that is, the measured value of the transmittance is updated.
【0203】その後、上記と同様に、ウエハをM枚露光
する度毎に、光学系の透過率測定を繰り返し行いつつ、
N枚目のウエハWに対する露光が終了すると、一連の露
光処理を終了する。なお、透過率測定間では直前に計測
した透過率を固定値として用いても良いし、あるいは透
過率の変化量を計算にて逐次更新してその計算値を用い
るようにしても良い。これは透過率の測定間隔などに応
じて決定すれば良い。Thereafter, in the same manner as described above, each time M wafers are exposed, the transmittance of the optical system is repeatedly measured.
When the exposure for the N-th wafer W is completed, a series of exposure processing ends. Note that, between the transmittance measurements, the transmittance measured immediately before may be used as a fixed value, or the transmittance variation may be sequentially updated by calculation and the calculated value may be used. This may be determined according to the transmittance measurement interval or the like.
【0204】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、インテグレータセンサ46、照射量モニタ
59A及び主制御装置50によって透過率測定装置が構
成されている。また、本実施形態では、レンズエレメン
ト70aを駆動する圧電素子74a、74b、74c、
結像特性補正コントローラ78及び主制御装置50によ
て結像特性調整装置が構成されている。また、本実施形
態では、主制御装置50が、露光コントローラ(露光量
制御系)及びステージコントローラ(ステージ制御系)
の役目をも有している。これらのコントローラを主制御
装置50とは別に設けても良いことは勿論である。As is clear from the above description, in this embodiment, the transmittance measuring device is constituted by the integrator sensor 46, the irradiation amount monitor 59A and the main controller 50. Further, in the present embodiment, the piezoelectric elements 74a, 74b, 74c for driving the lens element 70a,
The imaging characteristic correction controller 78 and the main controller 50 constitute an imaging characteristic adjustment device. In the present embodiment, the main controller 50 includes an exposure controller (exposure amount control system) and a stage controller (stage control system).
Also has the role of. Needless to say, these controllers may be provided separately from main controller 50.
【0205】本実施形態の露光装置10では、光源16
の筐体内のビームモニタ16cとして、前述したような
GaN系半導体受光素子17を有する光センサ2を用い
ていることから、受光素子17ではキャリア層がその表
面に存在せす、高精度、高感度にレーザ共振器16aか
ら発振されるパルス紫外光(ArFエキシマレーザ光)
LBの強度(パワー)を安定性良く検出することができ
る。従って、そのビームモニタ16cの感度不良による
計測再現性の悪化や経時的な劣化が抑制され、ビームモ
ニタ16cの不要な出力変動が少なくなるので、これに
起因するエネルギコントローラ16d等によるエネルギ
制御誤差(露光量制御誤差)の発生を抑制することがで
きる。この場合、ビームモニタ16cを頻繁に交換する
必要もない。勿論、パルス紫外光LBの中心波長及びス
ペクトル半値幅を検出してそれぞれ所定の許容範囲内に
維持するようにしても良い。In the exposure apparatus 10 of this embodiment, the light source 16
Since the optical sensor 2 having the GaN-based semiconductor light receiving element 17 as described above is used as the beam monitor 16c in the housing, the light receiving element 17 has a carrier layer existing on the surface thereof. Ultraviolet light (ArF excimer laser light) oscillated from the laser resonator 16a
LB intensity (power) can be detected with good stability. Therefore, the deterioration of measurement reproducibility and the deterioration over time due to the poor sensitivity of the beam monitor 16c are suppressed, and unnecessary output fluctuation of the beam monitor 16c is reduced. It is possible to suppress the occurrence of an exposure amount control error). In this case, there is no need to frequently change the beam monitor 16c. Of course, the center wavelength and the half-width of the spectrum of the pulsed ultraviolet light LB may be detected and maintained within a predetermined allowable range.
【0206】また、本実施形態の露光装置10のような
レーザ光源(パルス光源)を有する走査型露光装置で
は、ウエハWの走査速度(スキャン速度)をVW、ウエ
ハW上のスリット状の露光領域42Wの走査方向の幅
(スリット幅)をD、レーザ光源の発振周波数をFとす
ると、パルス発光間にウエハWが移動する間隔はVW/
Fであるため、ウエハ上の1点当たりに照射すべきパル
ス露光光ILのパルス数(露光パルス数)Nは次式で表
される。In a scanning type exposure apparatus having a laser light source (pulse light source) such as the exposure apparatus 10 of the present embodiment, the scanning speed (scanning speed) of the wafer W is set to V W , and the slit-shaped exposure Assuming that the width (slit width) of the region 42W in the scanning direction is D and the oscillation frequency of the laser light source is F, the interval at which the wafer W moves between pulse emission is V W /
Since F, the pulse number (number of exposure pulses) N of the pulse exposure light IL to be irradiated per one point on the wafer is expressed by the following equation.
【0207】N=D/(VW/F) …(6)N = D / (V W / F) (6)
【0208】一方、上記の露光パルス数Nは、必要な露
光量制御再現精度を得るために、光源16のパルスエネ
ルギの既知のばらつきEpσに基づいて定められたウエ
ハW上の各点に対し照射すべき露光光ILの最小のパル
ス数Nmin以上でなければならない。On the other hand, the above-mentioned exposure pulse number N is used to irradiate each point on the wafer W determined based on the known variation Epσ of the pulse energy of the light source 16 in order to obtain necessary exposure amount control reproduction accuracy. It must be equal to or greater than the minimum pulse number N min of the exposure light IL to be performed.
【0209】上式より、露光パルス数Nと走査速度VW
とは、反比例するので、スリット幅Dと発振周波数Fが
一定であるとして、露光パルス数N、従って、最小露光
パルス数(最小パルス発振数)Nminが小さければ小さ
い程、走査速度を向上させることができる。From the above equation, the number of exposure pulses N and the scanning speed V W
Is inversely proportional, it is assumed that the slit width D and the oscillation frequency F are constant, and the scanning speed is improved as the number N of exposure pulses, and therefore the minimum number of exposure pulses (minimum pulse oscillation number) Nmin, is smaller. be able to.
【0210】本実施形態では、ビームモニタ16cによ
り高精度、高感度にレーザ共振器16aから発振される
パルス紫外光LBの強度(パワー)を安定性良く検出す
ることができる結果、パルス毎のエネルギバラツキEp
σが小さくなり、露光時に許容される照射エネルギ誤差
Eσを達成する(必要な露光量制御再現精度を得る)の
に必要な最小露光パルス数Nminを小さくすることがで
き、これにより走査速度(スキャン速度)の向上による
スループットの向上が可能である。In this embodiment, the intensity (power) of the pulsed ultraviolet light LB oscillated from the laser resonator 16a can be detected with high accuracy and high sensitivity by the beam monitor 16c with high stability. Variation Ep
σ becomes small, and the minimum number N min of exposure pulses required to achieve the irradiation energy error Eσ permitted at the time of exposure (to obtain the necessary exposure amount control reproduction accuracy) can be reduced, thereby increasing the scanning speed ( It is possible to improve the throughput by improving the scanning speed.
【0211】また、上記の光センサ2を有するインテグ
レータセンサ46により高精度、高感度、かつ安定性に
優れた露光光ILの光強度検出が可能となり、該インテ
グレータセンサ46の感度不良による計測再現性の悪化
や経時的な劣化が抑制されるので、これに起因するイン
テグレータセンサ46による計測誤差の発生を抑制して
長期間に渡る高精度な像面照度の推定が可能になる。ま
た、このインテグレータセンサ46の出力は、光源16
のパワー変動に起因する他のセンサの計測値の変動を防
止するための規格化に用いられるので、それらのセンサ
の計測誤差の発生も抑制される。Further, the integrator sensor 46 having the above-mentioned optical sensor 2 makes it possible to detect the light intensity of the exposure light IL with high accuracy, high sensitivity, and excellent stability, and to perform measurement reproducibility due to poor sensitivity of the integrator sensor 46. And the deterioration over time are suppressed, so that the occurrence of measurement errors by the integrator sensor 46 due to this is suppressed, and it is possible to estimate the image plane illuminance over a long period of time with high accuracy. The output of the integrator sensor 46 is
Since it is used for normalization for preventing the fluctuation of the measurement values of the other sensors due to the fluctuation of the power, the occurrence of the measurement error of those sensors is also suppressed.
【0212】また、インテグレータセンサ46の出力は
その他のセンサの基準となるので、例えば基準照度計9
0を用いて較正した後の他の露光装置(他号機)との間
の露光量マッチング精度をも長期間に渡って良好に保つ
ことができ、前記較正のためのメンテナンス間隔を長く
できることから、MTBF(mean time between failur
es)あるいはMTTR(mean time to repair)の向上
にも寄与する。Further, the output of the integrator sensor 46 is used as a reference for other sensors.
Since the accuracy of exposure amount matching with another exposure apparatus (other unit) after calibration using 0 can be maintained well over a long period of time, and the maintenance interval for the calibration can be lengthened, MTBF (mean time between failur
es) or MTTR (mean time to repair).
【0213】上記の如く、主制御装置50では、インテ
グレータセンサ46の出力に基づいて像面照度を推定
し、ウエハW上の積算露光量が目標露光量となるように
露光量の制御を行うので、インテグレータセンサ46に
より高精度、高感度、かつ安定して露光光ILの光強度
検出が可能となる結果、露光量制御精度の向上、ひいて
はウエハW上に形成されるパターン線幅精度の向上が可
能になる。As described above, the main controller 50 estimates the image plane illuminance based on the output of the integrator sensor 46 and controls the exposure so that the integrated exposure on the wafer W becomes the target exposure. As a result, the light intensity of the exposure light IL can be detected with high accuracy, high sensitivity, and stably by the integrator sensor 46. As a result, the exposure amount control accuracy and the pattern line width accuracy formed on the wafer W can be improved. Will be possible.
【0214】また、本実施形態では、主制御装置50
が、ムラセンサ59Bを用いて所定のインターバルで光
学系の透過率を計測し、その計測された透過率の変動を
も考慮して露光量の制御を行うことから、より一層高精
度な露光量制御、ひいてはより高精度な露光が可能にな
る。また、透過率の測定に用いられるムラセンサ59B
を構成する受光素子としてGaN系半導体受光素子17
を用いていることから、長い時間露光動作を続けても、
ムラセンサ59Bにより、投影光学系PLを通過する露
光光ILの像面上での光強度を正確に計測することがで
きる結果、光学系の透過率を高精度、高感度、かつ安定
して計測することができる。In this embodiment, the main controller 50
However, since the transmittance of the optical system is measured at predetermined intervals using the unevenness sensor 59B, and the exposure amount is controlled in consideration of the fluctuation of the measured transmittance, the exposure amount control is more highly accurate. Thus, exposure with higher precision is possible. Further, a non-uniformity sensor 59B used for measuring the transmittance.
Semiconductor light receiving element 17 as a light receiving element constituting
, Even if the exposure operation is continued for a long time,
The unevenness sensor 59B can accurately measure the light intensity of the exposure light IL passing through the projection optical system PL on the image plane, so that the transmittance of the optical system is measured with high accuracy, high sensitivity, and stably. be able to.
【0215】また、本実施形態では、照明フィールド
(露光領域42W)全面に照射される露光光ILを1度
で受光可能な面積の開口59dを有する照射量モニタ5
9AとしてGaN系半導体受光素子17を有する光セン
サ2を用い、その光センサの計測値に基づいて投影光学
系PLの結像特性の照射変動分を求めてそれに応じて結
像特性を補正することから良好な結像状態を維持するこ
とが可能となる。勿論、照射量モニタ59Aの計測値に
基づいてレチクルRの照射変動分を求めて、更にこれを
考慮して投影光学系の結像特性を補正しても良い。ま
た、照明条件が変更された場合にも、照射量モニタ59
Aにより、投影光学系PLを通過する露光光ILの像面
上での光強度を正確に計測することができるので、それ
に応じて結像特性の照射変動計算の基礎データを補正す
ることも可能である。In the present embodiment, the dose monitor 5 having an opening 59d having an area capable of receiving the exposure light IL applied to the entire surface of the illumination field (exposure area 42W) at one degree.
Using the optical sensor 2 having the GaN-based semiconductor light receiving element 17 as 9A, calculating the irradiation variation of the imaging characteristic of the projection optical system PL based on the measurement value of the optical sensor, and correcting the imaging characteristic accordingly. Therefore, it is possible to maintain a good imaging state. Of course, the variation in irradiation of the reticle R may be obtained based on the measurement value of the irradiation amount monitor 59A, and the imaging characteristics of the projection optical system may be corrected in consideration of this. Also, when the illumination condition is changed, the irradiation amount monitor 59
By A, the light intensity on the image plane of the exposure light IL passing through the projection optical system PL can be accurately measured, and accordingly, the basic data of the irradiation variation calculation of the imaging characteristics can be corrected accordingly. It is.
【0216】また、本実施形態では、照射量センサ59
(具体的には、像面の照度を計測する照射量モニタ59
A、透過率測定に用いられるムラセンサ59B、空間像
計測器59C)の計測値に基づいて、結像特性調整装置
(74a〜74c、78、50)により、前記投影光学
系PLの結像特性が自動的に調整されるので、結像特性
の調整作業を一部又は全部自動化することができる。In this embodiment, the irradiation amount sensor 59
(Specifically, the irradiation amount monitor 59 for measuring the illuminance of the image plane
A, based on the measurement values of the unevenness sensor 59B and the aerial image measuring device 59C used for transmittance measurement, the imaging characteristics of the projection optical system PL are changed by the imaging characteristics adjusting devices (74a to 74c, 78, 50). Since the adjustment is automatically performed, the adjustment operation of the imaging characteristics can be partially or entirely automated.
【0217】また、本実施形態では、結像特性調整装置
は、反射光モニタ47の出力を更に考慮して投影光学系
PLの結像特性(主として照射変動)を調整する。すな
わち、露光中のインテグレータセンサ46の出力と反射
光モニタ47の出力とに基づいてウエハWの反射率を前
述のようにして算出し、この算出結果を考慮して投影光
学系PLの照射変動量を求め、これを結像特性調整装置
により補正することから、投影光学系PLの照射変動に
起因する結像特性を一層正確に補正することができる。
さらに、反射光モニタ47を構成する受光素子としてG
aN系半導体受光素子17を用いていることから、長い
時間露光動作を続けても、反射光モニタ47により、レ
チクルRからの反射光及びウエハW側から投影光学系P
Lを通過して戻ってくる露光光ILの強度、ひいてはウ
エハWの反射率を正確に計測することができ、これによ
り結像特性調整装置による、上記の投影光学系の照射変
動に起因する結像特性をより一層正確に補正することが
可能になる。In the present embodiment, the imaging characteristic adjusting device adjusts the imaging characteristic (mainly irradiation variation) of the projection optical system PL in further consideration of the output of the reflected light monitor 47. That is, the reflectivity of the wafer W is calculated as described above based on the output of the integrator sensor 46 and the output of the reflected light monitor 47 during exposure, and the irradiation variation amount of the projection optical system PL is considered in consideration of the calculation result. Is obtained and corrected by the image forming characteristic adjusting device, so that the image forming characteristic caused by the irradiation fluctuation of the projection optical system PL can be corrected more accurately.
Further, G is used as a light receiving element constituting the reflected light monitor 47.
Since the aN-based semiconductor light receiving element 17 is used, even if the exposure operation is continued for a long time, the reflected light from the reticle R and the projection optical system P
It is possible to accurately measure the intensity of the exposure light IL that returns after passing through L, and hence the reflectivity of the wafer W, whereby the imaging characteristic adjustment device causes the projection optical system to emit light due to the above-described irradiation fluctuation of the projection optical system. Image characteristics can be corrected more accurately.
【0218】また、Zチルトステージ58上に着脱可能
に装備され、複数の露光装置間の基板上の露光量のキャ
リブレーションを行うための基準照度計90として、G
aN系半導体受光素子17を有する光センサが用いられ
ていることから、号機間の基板上の露光量のマッチング
(照度マッチング)のための較正(キャリブレーショ
ン)を精度良く行なうことができる。また、Zチルトス
テージ58の2次元移動により所定の照明フィールド内
における露光光ILの照射量の面内照度ムラを計測可能
な照度ムラセンサ59Bとして、GaN系半導体受光素
子17を有する光センサが用いられていることから、投
影光学系PLを含む光学系を経由した照明のムラを基板
面(像面)上で正確に計測することができ、その値に基
づいて精度良く照明ムラを調整したり、積算露光量分布
を均一にすることができ、これによりウエハW上に転写
形成されるパターン線幅精度を向上させることが可能に
なる。A reference illuminometer 90, which is removably mounted on the Z tilt stage 58 and calibrates the exposure amount on the substrate between a plurality of exposure apparatuses, is
Since the optical sensor having the aN-based semiconductor light receiving element 17 is used, the calibration (calibration) for matching the exposure amount on the substrate between the devices (illuminance matching) can be performed with high accuracy. Further, an optical sensor having a GaN-based semiconductor light receiving element 17 is used as the illuminance unevenness sensor 59B capable of measuring the in-plane illuminance unevenness of the irradiation amount of the exposure light IL in a predetermined illumination field by two-dimensionally moving the Z tilt stage 58. Therefore, it is possible to accurately measure the unevenness of the illumination via the optical system including the projection optical system PL on the substrate surface (image surface), and to adjust the unevenness of the illumination accurately based on the value. The integrated exposure dose distribution can be made uniform, thereby improving the accuracy of the pattern line width transferred and formed on the wafer W.
【0219】また、本実施形態では、レチクルR上に形
成された計測パターンの像とZチルトステージ58上に
設けられた受光面(被照射面)の開口59fとを相対走
査し、開口59fを透過した露光光ILを光センサによ
って受光する空間像計測器59Cとして、GaN系半導
体受光素子17を有する光センサ2が用いられているこ
とから、この空間像計測器59Cによって、レチクルR
又は投影光学系PLの結像面とウエハWとの位置関係を
決定するための情報を高精度に検出することができる。
例えば上記の相対走査をレチクル上の複数の計測パター
ンについてXY2次元面内で行うと、光センサ2の出力
に基づいて各計測パターンの空間像が計測され、この空
間像の計測結果から投影光学系PLの倍率やディストー
ション等のXY面内方向の結像特性(レチクルRとウエ
ハWのXY面内の位置関係(重ね合せオフセット)を決
定する基準となる情報の一種)を高精度に検出すること
ができる。また、例えば、上記の相対走査中にXY面に
直交するZ方向についてZチルトステージ58の位置を
変化させるか、Zチルトステージ58のZ位置を変化さ
せながら上記の相対走査を繰り返し行うことにより、例
えば光センサ2の出力の微分信号のコントラストの変化
に基づいてレチクルRとウエハWとのZ方向の位置関係
を決定する基準となる情報であるフォーカスオフセッ
ト、投影光学系PLの焦点位置やテレセントリシティ、
あるいは焦点深度等を高精度に検出することができる。
更に、上記のフォーカスオフセットの検出をレチクルR
上の少なくとも異なる3箇所の計測マークについて行う
ことにより、レチクルRとウエハWとのθx、θy方向
の相対位置関係を決定する基準となるレベリングオフセ
ット(投影光学系の結像面の形状又は像面湾曲)を高精
度に検出することができる。従って、上記の検出結果に
応じて投影光学系PLの倍率等を調整したり、フォーカ
スオフセット、レベリングオフセットに基づいてフォー
カスレベリング制御を行なうことにより、レチクルRと
ウエハWの重ね合せ精度(オーバーレイ精度)、線幅制
御精度を向上させることが可能になる。In this embodiment, the image of the measurement pattern formed on the reticle R is relatively scanned with the opening 59f of the light receiving surface (illuminated surface) provided on the Z tilt stage 58, and the opening 59f is Since the optical sensor 2 having the GaN-based semiconductor light receiving element 17 is used as the aerial image measuring device 59C for receiving the transmitted exposure light IL by the optical sensor, the reticle R is provided by the aerial image measuring device 59C.
Alternatively, information for determining the positional relationship between the imaging plane of the projection optical system PL and the wafer W can be detected with high accuracy.
For example, when the relative scanning is performed on a plurality of measurement patterns on a reticle in an XY two-dimensional plane, a spatial image of each measurement pattern is measured based on the output of the optical sensor 2 and a projection optical system is obtained from the measurement result of the spatial image. High-precision detection of imaging characteristics in the XY plane direction (a kind of information serving as a reference for determining the positional relationship (overlay offset) of the reticle R and the wafer W in the XY plane) such as PL magnification and distortion. Can be. Further, for example, by changing the position of the Z tilt stage 58 in the Z direction orthogonal to the XY plane during the relative scanning, or by repeatedly performing the relative scanning while changing the Z position of the Z tilt stage 58, For example, a focus offset which is information serving as a reference for determining a positional relationship between the reticle R and the wafer W in the Z direction based on a change in contrast of a differential signal of the output of the optical sensor 2, a focus position of the projection optical system PL, and a telecentric City,
Alternatively, the depth of focus and the like can be detected with high accuracy.
Further, the detection of the focus offset is performed by using a reticle R
By performing the measurement for at least three different measurement marks, a leveling offset (a shape or an image plane of an image plane of the projection optical system) serving as a reference for determining a relative positional relationship between the reticle R and the wafer W in the θx and θy directions. Curvature) can be detected with high accuracy. Therefore, by adjusting the magnification or the like of the projection optical system PL according to the above detection result, or by performing focus leveling control based on the focus offset and the leveling offset, the overlay accuracy (overlay accuracy) of the reticle R and the wafer W is achieved. In addition, it is possible to improve the line width control accuracy.
【0220】また、基準マーク板FM上に形成された複
数の基準マーク(マークパターン)とこれらにそれぞれ
対応してレチクルに形成されたレチクルマーク(マーク
パターン)との投影像との相対位置を検出するレチクル
アライメント系100を構成する2次元撮像素子として
マトリクス状に配置された前記GaN系半導体受光素子
17が用いられていることから、該2次元撮像素子によ
り上記各マークの投影像を所定の2次元像としてそれぞ
れ高精度に検出することができる。この場合、投影像同
士の面内の位置ずれにより重ね合わせオフセットを精度
良く求めることができるので、オーバーレイ精度を向上
させることができる。また、この場合、前記投影像の検
出信号のコントラストに基づいてフォーカスオフセット
及びレベリングオフセットを求めることが可能であり、
これに基づいてフォーカスレベリング制御を行なうこと
により、線幅制御精度の向上も可能である。Also, the relative position between the plurality of reference marks (mark patterns) formed on the reference mark plate FM and the projected images of the reticle marks (mark patterns) formed on the reticle corresponding to these reference marks are detected. Since the GaN-based semiconductor light-receiving elements 17 arranged in a matrix are used as the two-dimensional image pickup device constituting the reticle alignment system 100 to perform the reticle alignment system 100, the projected image of each of the above-described marks is converted into a predetermined two Dimensional images can be detected with high accuracy. In this case, the overlay offset can be obtained with high accuracy based on the in-plane positional deviation between the projection images, so that the overlay accuracy can be improved. In this case, it is possible to obtain a focus offset and a leveling offset based on the contrast of the detection signal of the projection image,
By performing the focus leveling control based on this, it is possible to improve the line width control accuracy.
【0221】さらに、本実施形態の露光装置10では、
波長193nmのArFエキシマレーザ光、あるいは波
長248nm以下のKrFエキシマレーザ光等が露光光
ILとして用いられるが、かかる波長帯域の紫外線を長
期間に渡って安定して検出することができなかった従来
のSi系結晶を用いたPD(フォトダイオード)と異な
り、上記各光センサを構成するGaN系半導体受光素子
17により、高精度、高感度、かつ安定性良く、上記の
露光光ILを検出することが可能となる。従って、本実
施形態では、短波長のエネルギビームを用いて露光を行
うことにより、投影光学系PLの解像力の向上により、
高精度な露光が可能となる。Further, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment,
ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm or KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm or less is used as the exposure light IL. However, a conventional ultraviolet light in such a wavelength band cannot be detected stably for a long period of time. Unlike a PD (photodiode) using a Si-based crystal, the GaN-based semiconductor light-receiving element 17 constituting each optical sensor can detect the exposure light IL with high accuracy, high sensitivity, and stability. It becomes possible. Therefore, in the present embodiment, by performing exposure using an energy beam having a short wavelength, the resolution of the projection optical system PL is improved,
High-precision exposure becomes possible.
【0222】以上を纏めると、本実施形態では、ビーム
モニタ16c、インテグレータセンサ46、反射光モニ
タ47、照射量センサ59(照射量モニタ59A、ムラ
センサ59B、空間像計測器59C)、レチクルアライ
メント系内撮像素子104R、104L等の各光センサ
を構成する受光素子としてGaN系半導体受光素子17
をもちいたことから、各光センサを長期間交換すること
なく、トータルオーバーレイ精度向上、線幅制御精度向
上、装置安定性向上、装置間マッチング精度向上、スル
ープット向上に対しての効果がある。In summary, in the present embodiment, in the present embodiment, the beam monitor 16c, the integrator sensor 46, the reflected light monitor 47, the irradiation amount sensor 59 (the irradiation amount monitor 59A, the unevenness sensor 59B, the aerial image measuring instrument 59C), the reticle alignment system A GaN-based semiconductor light-receiving element 17 as a light-receiving element constituting each optical sensor such as the imaging elements 104R and 104L
Therefore, there is an effect on improvement of total overlay accuracy, improvement of line width control accuracy, improvement of device stability, improvement of matching accuracy between devices, and improvement of throughput without replacing each optical sensor for a long time.
【0223】但し、上記の光センサの全てに必ずしも上
記GaN系半導体受光素子17あるいはこれと同様の受
光素子を用いる必要はなく、その内の任意の光センサの
みに用いても良い。例えば、輝度の高いセンサ部や、キ
ャリブレーションに用いるセンサ部を中心に上記GaN
系半導体受光素子17あるいはこれと同様の受光素子を
用い、その他の部分は従来のSi系半導体受光素子を用
いることとしても良い。かかる場合には、コストの低減
が可能である。However, it is not always necessary to use the GaN-based semiconductor light-receiving element 17 or a light-receiving element similar to the GaN-based semiconductor light-receiving element for all of the above-mentioned optical sensors, and it is also possible to use only any of the optical sensors. For example, the above-mentioned GaN is mainly used for a sensor part having a high luminance and a sensor part used for calibration.
The system semiconductor light receiving element 17 or a light receiving element similar thereto may be used, and the other parts may use the conventional Si semiconductor light receiving element. In such a case, the cost can be reduced.
【0224】なお、本実施形態では、各光センサにGa
N系半導体受光素子を用いることとしているが、同光セ
ンサの表面に照明光束との化学反応により直接付着する
不純物はセンサ感度を劣化させる要因にもなるので、実
施に当たっては、石英若しくはホタル石で光路を囲んだ
カバーを脱着可能としたり、同カバー内を窒素、ヘリウ
ム、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスでパージした
り、該不活性ガスを流通させる(フローさせる)手段を
設けたり、更には、いわゆる光洗浄によりセンサ表面を
洗浄する技術等を併用させることが重要である。In the present embodiment, Ga is assigned to each optical sensor.
Although an N-based semiconductor light-receiving element is used, impurities directly adhering to the surface of the optical sensor due to a chemical reaction with an illumination light beam may cause a deterioration in sensor sensitivity, so in practice, use quartz or fluorite. The cover surrounding the optical path is made detachable, the inside of the cover is purged with an inert gas such as nitrogen, helium, argon, krypton, etc., and a means for flowing (flowing) the inert gas is provided. It is important to use a technique for cleaning the sensor surface by so-called light cleaning.
【0225】また、上記実施形態中では特に説明をしな
かったが、本実施形態のように、248nm以下の露光
波長により露光を行う装置の場合には、光束通過部分に
はケミカルフィルタを通過したクリーンエアーや、ドラ
イエアー、N2ガス、若しくはヘリウム、アルゴン、ク
リプトン等の不活性ガスを充填させあるいはフローさせ
たり、該光束通過部分を真空にする等の処置が必要とな
る。Although not particularly described in the above embodiment, in the case of an apparatus for performing exposure at an exposure wavelength of 248 nm or less as in this embodiment, the light beam passing portion is passed through a chemical filter. It is necessary to take measures such as filling or flowing clean air, dry air, N 2 gas, or an inert gas such as helium, argon, or krypton, or evacuating the light passing portion.
【0226】また、前述したGaN系半導体受光素子1
7を有する光センサからのアウトガスはその他の光学部
材に曇りを生じさせる原因になる可能性もあるため、該
センサの階層構造としては脱ガスを防止した接着剤や、
光学的コンタクト、更には陰圧として外部に発生ガスを
出さない等の空調機構を設けることが望ましい。Further, the GaN-based semiconductor light receiving element 1 described above
Since outgas from the optical sensor having 7 may cause fogging of other optical members, the sensor has a hierarchical structure such as an adhesive that prevents degassing,
It is desirable to provide an air-conditioning mechanism for preventing the generated gas from being emitted to the outside as an optical contact and further a negative pressure.
【0227】なお、上記実施形態では、レチクルR上の
計測マークの投影像(空間像)の計測をZチルトステー
ジ上の空間像計測器を用いて行う場合について説明した
が、これに代えて、Zチルトステージ上に着脱自在の照
射量センサの一種である波面収差計測器を設け、この波
面収差計測器により、投影光学系の結像特性を計測する
ようにしても良い。In the above embodiment, the case where the measurement of the projection image (aerial image) of the measurement mark on the reticle R is performed using the aerial image measuring device on the Z-tilt stage has been described. A wavefront aberration measuring device, which is a kind of detachable irradiation amount sensor, may be provided on the Z tilt stage, and the imaging characteristic of the projection optical system may be measured by the wavefront aberration measuring device.
【0228】図17には、Zチルトステージ上の所定位
置に設置された波面収差計測器120の一例が断面図に
て示されている。この波面収差計測器120は、前述し
た基準照度計90のセンサヘッド部90Aが設置される
場所の近傍のZチルトステージ58上に着脱自在に装備
される。この波面収差計測器120は、上面が開口した
ケース122と、このケース122の底板122aに固
定された前述した図10の撮像素子104Rと同様の撮
像素子124と、ケース122の上部開口端を閉塞する
受光ガラス126とを備えている。受光ガラス126の
上面にはクロム層等によって遮光膜128が形成され、
この遮光膜の一部に所定の開口130aと、ピンホール
状の開口130bとがそれぞれ形成されている。また、
開口130aのほぼ真下には、折り曲げミラー132が
45°に斜設されており、前記開口130bのほぼ真下
には、ハーフミラー134が折り曲げミラーと平行に配
置されている。また、撮像素子124は、ケーブル13
6を介して不図示の本体データ処理部に接続され、この
本体データ処理部は、露光装置10の制御系に対してオ
ンライン化されており、計測データ等の通信が可能な構
成となっている。FIG. 17 is a sectional view showing an example of the wavefront aberration measuring instrument 120 installed at a predetermined position on the Z tilt stage. The wavefront aberration measuring device 120 is detachably mounted on the Z tilt stage 58 near the place where the sensor head unit 90A of the reference illuminometer 90 is installed. The wavefront aberration measuring device 120 includes a case 122 having an open upper surface, an image sensor 124 similar to the image sensor 104R described above with reference to FIG. 10 fixed to the bottom plate 122a of the case 122, and an upper open end of the case 122 closed. And a light receiving glass 126 to be used. A light shielding film 128 is formed on the upper surface of the light receiving glass 126 by a chrome layer or the like.
A predetermined opening 130a and a pinhole-shaped opening 130b are formed in a part of the light shielding film. Also,
A bending mirror 132 is obliquely arranged at an angle of 45 ° substantially below the opening 130a, and a half mirror 134 is disposed substantially directly below the opening 130b in parallel with the bending mirror. The image sensor 124 is connected to the cable 13
6, a main body data processing unit (not shown) is connected to the control system of the exposure apparatus 10 online, and is configured to be able to communicate measurement data and the like. .
【0229】この波面収差計測器120によると、投影
光学系PLから射出され開口130aに向かって進む一
方の光束(平面波)LL1は開口130a及び受光ガラ
ス126を透過し、折り曲げミラー132、ハーフミラ
ー134で順次反射されて撮像素子124に向かう。一
方、投影光学系PLから射出され開口130bに向かっ
て進む他方の光束はLL2は、開口130bを通過する
ことにより平面波から球面波に変換されて受光ガラス1
26を介してハーフミラー134に進み、前記光束LL
1と同軸に合成されて撮像素子124に向かう。このた
め、撮像素子124の受光面には、平面波と球面波の干
渉による干渉縞が結像し、この干渉縞の画像信号が、ケ
ーブル136を介して不図示のデータ処理部に送られ、
そこで、投影光学系の波面収差が求められる。そして、
この求めた波面収差の計測データがデータ処理部から露
光装置10の制御系、すなわち主制御装置50に送られ
る。主制御装置50では、この波面収差の計測データに
基づき、投影光学系PLの結像特性を結像特性補正コン
トローラ78を介して補正する。According to the wavefront aberration measuring device 120, one light beam (plane wave) LL1 emitted from the projection optical system PL and traveling toward the opening 130a passes through the opening 130a and the light receiving glass 126, and is bent by the bending mirror 132 and the half mirror 134. Are sequentially reflected toward the image sensor 124. On the other hand, the other light beam LL2 emitted from the projection optical system PL and traveling toward the opening 130b is converted from a plane wave to a spherical wave by passing through the opening 130b, and
26, the light beam LL
1 and are combined coaxially with each other and head toward the image sensor 124. For this reason, an interference fringe due to interference between the plane wave and the spherical wave forms an image on the light receiving surface of the image sensor 124, and an image signal of the interference fringe is sent to a data processing unit (not shown) via the cable 136.
Therefore, the wavefront aberration of the projection optical system is required. And
The measurement data of the obtained wavefront aberration is sent from the data processing unit to the control system of the exposure apparatus 10, that is, the main control unit 50. Main controller 50 corrects the imaging characteristics of projection optical system PL via imaging characteristic correction controller 78 based on the measurement data of the wavefront aberration.
【0230】このように、波面収差計測器120を用い
れば、干渉縞の画像を検出するという手法が採用されて
いるので、前述した空間像計測器59Cで正確な結像特
性の検出が困難な場合であっても、高精度に投影光学系
の波面収差を計測することが可能となり、例えば装置の
組み立て時、搬送後の立上げ時、停電等の緊急時の復帰
作業時等において精度良く投影光学系の結像特性の調整
作業を行うことが可能になる。なお、かかる場合の結像
特性の調整作業は、完全に人手によって行っても良い
が、本実施形態では上記の如く、主制御装置50により
結像特性補正コントローラ78を介して自動的に行うの
で、その分作業者の負担が軽減される。As described above, when the wavefront aberration measuring device 120 is used, a technique of detecting an image of interference fringes is employed, and therefore, it is difficult to accurately detect the imaging characteristics by the aerial image measuring device 59C described above. Even in this case, it is possible to measure the wavefront aberration of the projection optical system with high accuracy, for example, when assembling the apparatus, when starting up after transporting, when returning from an emergency such as a power failure, etc., the projection can be accurately performed. It becomes possible to adjust the imaging characteristics of the optical system. The adjustment operation of the imaging characteristics in such a case may be performed completely manually. However, in the present embodiment, the adjustment operation is automatically performed by the main controller 50 via the imaging characteristic correction controller 78 as described above. Therefore, the burden on the worker is reduced correspondingly.
【0231】上記実施形態の露光装置は、本願の特許請
求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステ
ムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保
つように、組み立てることで製造される。これら各種精
度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光
学系については光学的精度を達成するための調整、各種
機械系については機械的精度を達成するための調整、各
種電気系については電気的精度を達成するための調整が
行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て
工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回
路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前
に、各サブシステム個々の組み立て工程があることは言
うまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立
て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体
としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造
は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルーム
で行うことが望ましい。The exposure apparatus of the above embodiment assembles various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from various subsystems includes mechanical connections, wiring connections of electric circuits, and piping connections of pneumatic circuits among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
【0232】また、上記各実施形態では、本発明がステ
ップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に適用さ
れた場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれ
に限定されることはなく、静止露光型、例えばステップ
・アンド・リピート方式の露光装置(ステッパなど)に
も好適に適用できるものである。更にはステップ・アン
ド・スティッチ方式の露光装置、ミラープロジェクショ
ン・アライナーなどにも適用できる。In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a step-and-scan type scanning exposure apparatus has been described. However, the scope of the present invention is not limited to this. The present invention can also be suitably applied to a static exposure type, for example, a step-and-repeat type exposure apparatus (such as a stepper). Further, the present invention can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus, a mirror projection aligner, and the like.
【0233】なお、上記各実施形態において、前述の上
記各実施形態では本発明が露光用照明光ILとして、A
rFエキシマレーザ光(波長193nm)、KrFエキ
シマレーザ光(波長248nm)、あるいはF2エキシ
マレーザ光(波長157nm)等のエキシマレーザ光を
用いる露光装置に適用された場合について説明したが、
これに限らず、波長146nmのKr2レーザ光、波長
126nmのAr2レーザ光等の真空紫外光を用いる露
光装置にも本発明は好適に適用できる。In each of the above embodiments, in each of the above embodiments, the present invention uses A
The case where the present invention is applied to an exposure apparatus using excimer laser light such as rF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), or F 2 excimer laser light (wavelength 157 nm) has been described.
The present invention is not limited to this, and the present invention can be suitably applied to an exposure apparatus using vacuum ultraviolet light such as Kr 2 laser light having a wavelength of 146 nm and Ar 2 laser light having a wavelength of 126 nm.
【0234】また、DFB半導体レーザ又はファイバー
レーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レ
ーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイット
リビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増
幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高
調波を用いても良い。Further, a single-wavelength laser beam in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and yttrium), and nonlinearly amplified. It is also possible to use a harmonic whose wavelength has been converted to ultraviolet light using an optical crystal.
【0235】例えば、単一波長レーザの発振波長を1.
51〜1.59μmの範囲内とすると、発生波長が18
9〜199nmの範囲内である8倍高調波、又は発生波
長が151〜159nmの範囲内である10倍高調波が
出力される。特に発振波長を1.544〜1.553μ
mの範囲内とすると、発生波長が193〜194nmの
範囲内の8倍高調波、即ちArFエキシマレーザ光とほ
ぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を1.57
〜1.58μmの範囲内とすると、発生波長が157〜
158nmの範囲内の10倍高調波、即ちF2レ−ザ光
とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。For example, the oscillation wavelength of a single wavelength laser is set to 1.
When the wavelength is in the range of 51 to 1.59 μm, the generated wavelength is 18
An eighth harmonic having a wavelength in the range of 9 to 199 nm or a tenth harmonic having a generation wavelength in the range of 151 to 159 nm is output. Especially the oscillation wavelength is 1.544 to 1.553 μm
m, an 8th harmonic having a generation wavelength in the range of 193 to 194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser light is obtained, and the oscillation wavelength is set to 1.57.
When it is within the range of 1.58 μm, the generated wavelength is 157 to
The 10th harmonic within the range of 158 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained.
【0236】また、発振波長を1.03〜1.12μm
の範囲内とすると、発生波長が147〜160nmの範
囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を1.
099〜1.106μmの範囲内とすると、発生波長が
157〜158μmの範囲内の7倍高調波、即ちF2レ
ーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場
合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム
・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。The oscillation wavelength is set to 1.03 to 1.12 μm
, A 7th harmonic whose output wavelength is in the range of 147 to 160 nm is output.
When the wavelength is in the range of 099 to 1.106 μm, a 7th harmonic having a generated wavelength in the range of 157 to 158 μm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained. In this case, as the single-wavelength oscillation laser, for example, an ytterbium-doped fiber laser can be used.
【0237】なお、上記実施形態で示した投影光学系
や、照明光学系はほんの一例であって、本発明がこれに
限定されないことは勿論である。例えば、投影光学系と
して屈折光学系に限らず、反射光学素子のみからなる反
射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射
屈折系(カタッディオプトリック系)を採用しても良
い。波長200nm程度以下の真空紫外光(VUV光)
を用いる露光装置では、投影光学系として反射屈折系を
用いることも考えられる。この反射屈折型の投影光学系
としては、例えば特開平8―171054号公報及び特
開平10−20195号公報などに開示される、反射光
学素子としてビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射
屈折系、又は特開平8−334695号公報及び特開平
10−3039号公報などに開示される、反射光学素子
としてビームスプリッタを用いずに凹面鏡などを有する
反射屈折系を用いることができる。The projection optical system and the illumination optical system shown in the above embodiments are only examples, and it goes without saying that the present invention is not limited to these. For example, the projection optical system is not limited to the refractive optical system, but may be a reflective system including only a reflective optical element, or a catadioptric system having a reflective optical element and a refractive optical element (a catadioptric system). Vacuum ultraviolet light (VUV light) with a wavelength of about 200 nm or less
In an exposure apparatus using, a catadioptric system may be used as the projection optical system. As the catadioptric projection optical system, for example, a catadioptric system having a beam splitter and a concave mirror as a reflective optical element, or a catadioptric system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. A catadioptric system having a concave mirror or the like can be used as a reflective optical element without using a beam splitter as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-334695 and Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-3039.
【0238】この他、米国特許第5,488,229
号、及び特開平10−104513号公報に開示され
る、複数の屈折光学素子と2枚のミラー(凹面鏡である
主鏡と、屈折素子又は平行平面板の入射面と反対側に反
射面が形成される裏面鏡である副鏡)とを同一軸上に配
置し、その複数の屈折光学素子によって形成されるレチ
クルパターンの中間像を、主鏡と副鏡とによってウエハ
上に再結像させる反射屈折系を用いても良い。この反射
屈折系では、複数の屈折光学素子に続けて主鏡と副鏡と
が配置され、照明光が主鏡の一部を通って副鏡、主鏡の
順に反射され、さらに副鏡の一部を通ってウエハ上に達
することになる。In addition, US Pat. No. 5,488,229
And a plurality of refractive optical elements and two mirrors (a primary mirror which is a concave mirror and a reflective surface formed on the side opposite to the incident surface of the refractive element or the parallel flat plate) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-104513. And a reflection mirror that re-images an intermediate image of the reticle pattern formed by the plurality of refractive optical elements on the wafer by the primary mirror and the secondary mirror. A refraction system may be used. In this catadioptric system, a primary mirror and a secondary mirror are arranged following a plurality of refractive optical elements, and illumination light is reflected through a part of the primary mirror in the order of a secondary mirror and a primary mirror. Part to reach the wafer.
【0239】勿論、半導体素子の製造に用いられる露光
装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイ
の製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレー
ト上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用い
られる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写
する露光装置、及び撮像素子(CCDなど)の製造に用
いられる露光装置などにも本発明を適用することができ
る。Of course, not only an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, but also an exposure apparatus used for manufacturing a display including a liquid crystal display element for transferring a device pattern onto a glass plate, and manufacturing a thin film magnetic head The present invention can also be applied to an exposure apparatus used to transfer a device pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used to manufacture an imaging device (such as a CCD), and the like.
【0240】《デバイス製造方法》<< Device Manufacturing Method >>
【0241】次に、上述した露光装置及び露光方法をリ
ソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形
態について説明する。Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus and exposure method in a lithography step will be described.
【0242】図18には、デバイス(ICやLSI等の
半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示され
ている。図18に示されるように、まず、ステップ20
1(設計ステップ)において、デバイスの機能・性能設
計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、そ
の機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続
き、ステップ202(マスク製作ステップ)において、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ203(ウエハ製造ステップ)において、
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。FIG. 18 shows devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads,
The flowchart of the example of manufacture of a micromachine etc. is shown. As shown in FIG.
In 1 (design step), a function / performance design of a device (for example, a circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step 202 (mask manufacturing step)
A mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step)
A wafer is manufactured using a material such as silicon.
【0243】次に、ステップ204(ウエハ処理ステッ
プ)において、ステップ201〜ステップ203で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ205(デバイス組立ステッ
プ)において、ステップ204で処理されたウエハを用
いてデバイス組立を行う。このステップ205には、ダ
イシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング
工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。Next, in step 204 (wafer processing step), using the mask and the wafer prepared in steps 201 to 203, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like, as described later. . Next, in step 205 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 204. Step 205 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary.
【0244】最後に、ステップ206(検査ステップ)
において、ステップ205で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。Finally, step 206 (inspection step)
In step, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step 205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
【0245】図19には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ204の詳細なフロー例が示されてい
る。図19において、ステップ211(酸化ステップ)
においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ212
(CVDステップ)においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ213(電極形成ステップ)において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ2
14(イオン打込みステップ)においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ211〜ステップ214
それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成し
ており、各段階において必要な処理に応じて選択されて
実行される。FIG. 19 shows a detailed flow example of step 204 in the case of a semiconductor device. In FIG. 19, step 211 (oxidation step)
In, the surface of the wafer is oxidized. Step 212
In the (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 213 (electrode formation step), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. Step 2
At 14 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Steps 211 to 214 described above
Each of them constitutes a pre-processing step of each stage of wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process in each stage.
【0246】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ2
15(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ216(露光ステッ
プ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露
光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウエハに転写する。次に、ステップ217(現像ステッ
プ)においては露光されたウエハを現像し、ステップ2
18(エッチングステップ)において、レジストが残存
している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより
取り去る。そして、ステップ219(レジスト除去ステ
ップ)において、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。In each stage of the wafer process, when the above pre-processing step is completed, a post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step 2
In 15 (resist forming step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred onto the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in Step 217 (developing step), the exposed wafer is developed, and Step 2
In 18 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. Then, in step 219 (resist removing step), unnecessary resist after etching is removed.
【0247】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。By repeating these pre-processing and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
【0248】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程(ステップ216)において、
波長300nm以下のエネルギビームを用いて上記実施
形態の露光装置により露光が行われ、その際、前記Ga
N系結晶からなる光検出部を有するセンサを用いて計測
された情報に基づいて、基板上に所定の解像度及び焦点
深度でマスクパターンの像が形成される。そして、その
マスクパターンの像が形成された基板が現像工程により
その層の剥離が行われ、段差構造が形成される。次に、
その同段差構造を有する基板にエッチング工程、蒸着工
程、イオン注入工程等の各工程の処理が階層的に実施さ
れ、所定の回路デバイスが形成される。従って、解像度
が0.25μm〜0.05μmまでの線幅を露光して形
成される回路デバイスを高い歩留まりで製造することが
可能となる。By using the device manufacturing method of the present embodiment described above, in the exposure step (step 216),
Exposure is performed by the exposure apparatus of the above-described embodiment using an energy beam having a wavelength of 300 nm or less.
An image of the mask pattern is formed on the substrate at a predetermined resolution and depth of focus based on information measured using a sensor having a light detection unit made of an N-type crystal. Then, the substrate on which the image of the mask pattern is formed is peeled off in a developing step to form a step structure. next,
On the substrate having the same step structure, the processes of the respective processes such as an etching process, a vapor deposition process, and an ion implantation process are hierarchically performed, and a predetermined circuit device is formed. Therefore, it is possible to manufacture a circuit device formed by exposing a line width having a resolution of 0.25 μm to 0.05 μm with a high yield.
【0249】[0249]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る露光
装置、光源装置及び露光方法によれば、光センサを頻繁
に交換することなく、露光精度を長期間に渡って高精度
に維持することができるという効果がある。As described above, according to the exposure apparatus, the light source device, and the exposure method according to the present invention, the exposure accuracy can be maintained at a high level over a long period of time without frequently replacing the optical sensor. There is an effect that can be.
【0250】また、本発明に係るデバイス製造方法によ
れば、より集積度の高いマイクロデバイスの生産性を向
上することができるという効果がある。Further, according to the device manufacturing method of the present invention, there is an effect that the productivity of a microdevice having a higher degree of integration can be improved.
【図1】一実施形態の露光装置の概略構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
【図2】図1の光源の内部を主制御装置とともに示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the inside of the light source of FIG. 1 together with a main controller.
【図3】図3(A)は光センサを構成するGaN系半導
体受光素子17を示す平面図、図3(B)は図3(A)
のB−B線断面図である。3 (A) is a plan view showing a GaN-based semiconductor light receiving element 17 constituting an optical sensor, and FIG. 3 (B) is FIG. 3 (A).
FIG. 7 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図4】上記GaN系半導体受光素子17におけるショ
ットキー障壁の空乏層と光の入射との関係を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a depletion layer of a Schottky barrier and light incidence in the GaN-based semiconductor light receiving element 17;
【図5】図3のGaN系半導体受光素子を含む光センサ
の構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of an optical sensor including the GaN-based semiconductor light receiving element of FIG.
【図6】Zチルトステージを示す概略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a Z tilt stage.
【図7】図7(A)は空間像計測器を含む図1のZチル
トステージ近傍部分を一部破断して示す拡大図、図7
(B)は図7(A)の反射膜部分を拡大して示す平面図
である。FIG. 7A is an enlarged view showing a part of the vicinity of the Z tilt stage of FIG. 1 including the aerial image measuring device, partially cut away,
FIG. 8B is an enlarged plan view showing the reflection film portion of FIG.
【図8】図8は、図1のコンデンサレンズ、レチクル、
投影光学系、Zチルトステージ及びXYステージ等を+
Y方向に見た概略側面図である。FIG. 8 shows the condenser lens, reticle,
Projection optical system, Z tilt stage, XY stage, etc.
It is the schematic side view seen in the Y direction.
【図9】図8中の基準マーク板FM、及びレチクルRの
投影像RPの一部を重ねた状態を示す拡大平面図であ
る。9 is an enlarged plan view showing a state in which a part of a projection image RP of a reference mark plate FM and a reticle R in FIG. 8 is superimposed.
【図10】撮像素子104Rの構成の一例を示す図であ
る。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image sensor 104R.
【図11】Zチルトステージ上の所定の位置に設置され
た基準照度計のセンサヘッド部を示す概略平面図であ
る。FIG. 11 is a schematic plan view showing a sensor head of a reference illuminance meter installed at a predetermined position on a Z tilt stage.
【図12】投影光学系の中心に基準照度計のセンサヘッ
ド部の中心位置が位置決めされた状態を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a state in which the center position of the sensor head of the reference illuminometer is positioned at the center of the projection optical system.
【図13】基準照度計とインテグレータセンサとによる
照度の同時計測の様子を示す概念図である。FIG. 13 is a conceptual diagram showing a state of simultaneous measurement of illuminance by a reference illuminometer and an integrator sensor.
【図14】図14(A)は計測マークが形成されたレチ
クルの一例を示す平面図、図14(B)は、計測マーク
の具体的構成を示す図である。FIG. 14A is a plan view showing an example of a reticle on which a measurement mark is formed, and FIG. 14B is a diagram showing a specific configuration of the measurement mark.
【図15】計測マーク投影像の光電検出方法を説明する
ための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining a photoelectric detection method of a measurement mark projected image.
【図16】図16(A)はXマークの投影像を光電検出
した結果得られた光量信号の波形を示す線図、図16
(B)はその微分波形を示す線図である。FIG. 16A is a diagram showing a waveform of a light amount signal obtained as a result of photoelectrically detecting a projected image of the X mark;
(B) is a diagram showing the differential waveform.
【図17】Zチルトステージ上の所定位置に設置された
波面収差計測器を断面して示す図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a wavefront aberration measuring instrument installed at a predetermined position on a Z tilt stage.
【図18】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart illustrating an embodiment of a device manufacturing method according to the present invention.
【図19】図18のステップ204における処理を示す
フローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing a process in step 204 of FIG. 18;
1…受光層、1a…受光面、2…光センサ、10…露光
装置、16…光源(光源装置)、16c…ビームモニタ
(第1の光センサ)、46…インテグレータセンサ(第
2の光センサ、透過率測定装置の一部)、47…反射光
モニタ(第3の光センサ)、50…主制御装置(露光量
制御装置、演算装置、結像特性調整装置の一部、透過率
測定装置の一部)、58…Zチルトステージ(基板ステ
ージ)、59A…照射量モニタ(第5の光センサ)、5
9B…ムラセンサ(第4の光センサ、透過率測定装置の
一部、第5の光センサ)、59C…空間像計測器(第5
の光センサ、第6の光センサ)、59f…開口パターン
(開口部)、74a〜74c…駆動素子(結像特性調整
装置の一部)、78…結像特性補正コントローラ(結像
特性調整装置の一部)、83…反射膜(被照射面)、9
0…基準照度計(第5の光センサ)、100…マスクア
ライメント系(アライメント系)、104R、104L
…撮像素子(第7の光センサ)、LB…レーザビーム
(エネルギビーム)、R…レチクル(マスク)、W…ウ
エハ(基板)、Q1…ショットキー電極、IL…露光光
(エネルギビーム)、PL…投影光学系。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light receiving layer, 1a ... Light receiving surface, 2 ... Optical sensor, 10 ... Exposure device, 16 ... Light source (light source device), 16c ... Beam monitor (1st optical sensor), 46 ... Integrator sensor (2nd optical sensor) , A part of the transmittance measuring device), 47: a reflected light monitor (third optical sensor), 50: a main controller (a part of an exposure amount control device, an arithmetic device, an imaging characteristic adjusting device, a transmittance measuring device) 58) Z tilt stage (substrate stage), 59A ... Irradiation amount monitor (fifth optical sensor), 5
9B: Unevenness sensor (fourth optical sensor, part of transmittance measuring device, fifth optical sensor), 59C: aerial image measuring instrument (fifth optical sensor)
Optical sensor, sixth optical sensor), 59f: opening pattern (opening), 74a to 74c: driving elements (part of the imaging characteristic adjustment device), 78: imaging characteristic correction controller (imaging characteristic adjustment device) , 83... Reflective film (irradiated surface), 9
0: Reference illuminometer (fifth optical sensor), 100: Mask alignment system (alignment system), 104R, 104L
... Imaging element (seventh optical sensor), LB ... Laser beam (energy beam), R ... Reticle (mask), W ... Wafer (substrate), Q1 ... Schottky electrode, IL ... Exposure light (energy beam), PL ... Projection optical system.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡川 広明 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 大内 洋一郎 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 湖東 雅弘 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 平松 和政 三重県四日市市芝田1丁目4番22号 (72)発明者 竹内 仁 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 浜村 寛 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 野村 達士 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2F065 AA03 AA06 AA09 AA20 AA39 BB27 CC20 DD16 EE00 EE05 EE08 FF02 FF04 FF44 FF46 FF51 FF61 GG03 GG04 GG08 GG17 GG22 HH04 HH05 HH13 HH14 HH15 JJ01 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL00 LL04 LL08 LL09 LL10 LL12 LL24 LL26 LL28 LL30 LL46 LL59 MM03 NN02 NN06 NN16 NN20 PP01 PP11 PP12 PP13 QQ02 QQ03 QQ12 QQ13 QQ17 QQ23 QQ25 QQ26 QQ27 QQ28 QQ41 QQ42 5F046 BA04 BA05 CA04 CA08 CB02 CB10 CB12 CB13 CC03 CC04 DA02 DB01 DB14 DC01 DC02 DC12 ED01 FA16 FB04 FB08 FB12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroaki Ogawa 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Yoichiro Ouchi 4-3-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Wire Inside the Itami Works of Industrial Co., Ltd. (72) Masahiro Koto 4-3-1 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries Inside Itami Works, Ltd. (72) Inventor Kazumasa Hiramatsu 1-4-4-2 Shibata, Yokkaichi-shi, Mie Prefecture ( 72) Inventor Jin Takeuchi 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72) Inventor Hiroshi Hamamura 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72) Inventor Tatsushi Nomura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nikon Corporation (reference) 2F065 AA03 AA06 AA09 AA20 AA39 BB27 CC20 DD16 EE00 EE05 EE08 FF02 FF04 FF44 FF46 FF51 FF61 GG03 GG04 GG08 GG17 GG22 HH04 HH05 HH13 HH14 HH15 JJ01 JJ03 JJ05 NN09 LL26 LL12 LL12 LL12 LL12 LL12 LL12 LL12 QQ12 QQ13 QQ17 QQ23 QQ25 QQ26 QQ27 QQ28 QQ41 QQ42 5F046 BA04 BA05 CA04 CA08 CB02 CB10 CB12 CB13 CC03 CC04 DA02 DB01 DB14 DC01 DC02 DC12 ED01 FA16 FB04 FB08 FB12
Claims (28)
該マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光
装置であって、 前記エネルギビームを出力する光源と;前記光源の筐体
の内部に設けられ、前記エネルギビームを受光する受光
面がその一側に設けられた第一導電型のGaN系半導体
から成る受光層と、前記受光面に設けられたショットキ
ー電極とを含み、前記受光面のうち、前記ショットキー
電極に覆われている領域と露出している領域との境界線
の長さの合計が、前記受光面の外周の長さよりも長いシ
ョットキー障壁型の半導体受光素子を有する第1の光セ
ンサと;を備える露光装置。Illuminating a mask with an energy beam;
An exposure apparatus for transferring a pattern formed on the mask onto a substrate, comprising: a light source that outputs the energy beam; and a light receiving surface that is provided inside a housing of the light source and receives the energy beam. A light-receiving layer made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type provided on the side, and a Schottky electrode provided on the light-receiving surface; and a region of the light-receiving surface covered with the Schottky electrode. A first optical sensor having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element having a total length of a boundary line with an exposed region longer than an outer peripheral length of the light receiving surface.
該マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光
装置であって、 前記エネルギビームを出力する光源と;前記光源と前記
基板面との間に設けられ、前記エネルギビームを受光す
る受光面がその一側に設けられた第一導電型のGaN系
半導体から成る受光層と、前記受光面に設けられたショ
ットキー電極とを含み、前記受光面のうち、前記ショッ
トキー電極に覆われている領域と露出している領域との
境界線の長さの合計が、前記受光面の外周の長さよりも
長いショットキー障壁型の半導体受光素子を有する第2
の光センサと;を備える露光装置。Illuminating the mask with an energy beam;
An exposure apparatus for transferring a pattern formed on the mask onto a substrate, comprising: a light source for outputting the energy beam; and a light receiving surface provided between the light source and the substrate surface for receiving the energy beam. A light-receiving layer made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type provided on one side thereof; and a Schottky electrode provided on the light-receiving surface, and the light-receiving surface is covered with the Schottky electrode. A second semiconductor light-receiving element having a Schottky barrier type semiconductor light-receiving element in which the total length of the boundary line between the region and the exposed region is longer than the outer peripheral length of the light-receiving surface;
And an optical sensor.
定に用いられるインテグレータセンサであることを特徴
とする請求項2に記載の露光装置。3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the second optical sensor is an integrator sensor used for estimating illuminance on an image plane.
ームを常時モニタするために用いられることを特徴とす
る請求項2に記載の露光装置。4. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the second optical sensor is used to constantly monitor the energy beam.
いて前記基板上の積算露光量が目標露光量となるように
露光量の制御を行う露光量制御装置を更に備えることを
特徴とする請求項3に記載の露光装置。5. The apparatus according to claim 3, further comprising an exposure amount control device for controlling an exposure amount based on an output of the integrator sensor so that an integrated exposure amount on the substrate becomes a target exposure amount. Exposure apparatus according to the above.
ビームを前記基板に投射する投影光学系と;前記光源か
らの前記エネルギビームが前記マスク側から前記投影光
学系に向けて照射された際に、前記基板及び前記マスク
の少なくとも一方からの反射光束を受光する受光面がそ
の一側に設けられた第一導電型のGaN系半導体から成
る受光層と、前記受光面に設けられたショットキー電極
とを含み、前記受光面のうち、前記ショットキー電極に
覆われている領域と露出している領域との境界線の長さ
の合計が、前記受光面の外周の長さよりも長いショット
キー障壁型の半導体受光素子を有する第3の光センサ
と;を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の露
光装置。6. A projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate; and when the energy beam from the light source is irradiated from the mask side toward the projection optical system, A light-receiving layer made of a GaN-based semiconductor of a first conductivity type provided with a light-receiving surface for receiving a reflected light beam from at least one of the substrate and the mask, and a Schottky electrode provided on the light-receiving surface; Wherein the sum of the lengths of the boundary lines between the area covered with the Schottky electrode and the exposed area of the light receiving surface is longer than the outer peripheral length of the light receiving surface. And a third optical sensor having the semiconductor light receiving element.
第3の光センサの出力とに基づいて前記基板の反射率を
演算するとともに前記インテグレータセンサの出力に基
づいて前記投影光学系に対する前記エネルギビームの照
射量を算出する演算装置と;前記演算装置で演算された
前記反射率と前記照射量とに基づいて前記投影光学系の
結像特性を調整する結像特性調整装置とを更に備えるこ
とを特徴とする請求項6に記載の露光装置。7. A method of calculating a reflectance of the substrate based on an output of the integrator sensor and an output of the third optical sensor, and irradiating the projection optical system with the energy beam based on an output of the integrator sensor. A calculating device for calculating an amount; and an imaging characteristic adjusting device for adjusting an imaging characteristic of the projection optical system based on the reflectance and the irradiation amount calculated by the calculating device. The exposure apparatus according to claim 6, wherein
ビームを前記基板に投射する投影光学系と;前記基板を
保持して少なくとも2次元移動する基板ステージと;前
記基板ステージ上に配置され、所定の照明フィールド内
の少なくとも一部に照射される前記エネルギビームを受
光する第4の光センサを有し、当該第4の光センサを用
いて前記投影光学系を含む光学系の透過率を所定のイン
ターバルで測定する透過率測定装置とを更に備え、前記
露光量制御装置は、前記透過率測定装置で計測された前
記透過率の変動を更に考慮して前記露光量の制御を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の露光装置。8. A projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate; a substrate stage that holds the substrate and moves at least two-dimensionally; A fourth optical sensor for receiving the energy beam applied to at least a part of the illumination field, and using the fourth optical sensor to determine the transmittance of the optical system including the projection optical system at a predetermined interval; And a transmittance measuring device for measuring the exposure amount, wherein the exposure amount control device controls the exposure amount further considering the fluctuation of the transmittance measured by the transmittance measuring device. An exposure apparatus according to claim 5.
ームを前記投影光学系を介して受光する受光面がその一
側に設けられた第一導電型のGaN系半導体から成る受
光層と、前記受光面に設けられたショットキー電極とを
含み、前記受光面のうち、前記ショットキー電極に覆わ
れている領域と露出している領域との境界線の長さの合
計が、前記受光面の外周の長さよりも長いショットキー
障壁型の半導体受光素子を有することを特徴とする請求
項8に記載の露光装置。9. A light-receiving layer comprising a first-conductivity-type GaN-based semiconductor provided on one side with a light-receiving surface for receiving the energy beam via the projection optical system, the fourth light sensor comprising: A Schottky electrode provided on the light-receiving surface, wherein the sum of the lengths of the boundaries between the area covered with the Schottky electrode and the exposed area of the light-receiving surface is the light-receiving surface. 9. The exposure apparatus according to claim 8, further comprising a Schottky barrier type semiconductor light receiving element longer than the outer circumference of the semiconductor light receiving element.
し、該マスクに形成されたパターンを基板上に転写する
露光装置であって、 前記基板を保持して少なくとも2次元移動する基板ステ
ージと;前記基板ステージ上に配置され、所定の照明フ
ィールド内の少なくとも一部に照射される前記エネルギ
ビームを受光する受光面がその一側に設けられた第一導
電型のGaN系半導体から成る受光層と、前記受光面に
設けられたショットキー電極とを含み、前記受光面のう
ち、前記ショットキー電極に覆われている領域と露出し
ている領域との境界線の長さの合計が、前記受光面の外
周の長さよりも長いショットキー障壁型の半導体受光素
子を有する第5の光センサと;を備える露光装置。10. An exposure apparatus for illuminating a mask with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate, wherein the substrate stage holds the substrate and moves at least two-dimensionally; A light-receiving layer made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type, provided on one side of the light-receiving surface for receiving the energy beam irradiated on at least a part of a predetermined illumination field; A Schottky electrode provided on the surface, and the sum of the lengths of the boundary lines between the area covered with the Schottky electrode and the exposed area in the light receiving surface is the outer circumference of the light receiving surface. A fifth optical sensor having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element longer than the length of the semiconductor light receiving element.
ギビームを前記基板に投射する投影光学系を更に備え、 前記第5の光センサは、前記投影光学系の物体面側に配
置されたマークからの光を前記投影光学系の像面側で受
光するセンサであることを特徴とする請求項10に記載
の露光装置。11. A projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate, wherein the fifth optical sensor is configured to detect an energy beam from a mark arranged on an object plane side of the projection optical system. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the sensor is a sensor that receives light on an image plane side of the projection optical system.
ギビームを前記基板に投射する投影光学系を更に備え、 前記第5の光センサは、前記投影光学系を含む光学系の
透過率計測に用いられるセンサであることを特徴とする
請求項10に記載の露光装置。12. A projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate, wherein the fifth optical sensor is used for measuring transmittance of an optical system including the projection optical system. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the exposure apparatus is a sensor.
ギビームを前記基板に投射する投影光学系を更に備え、 前記第5の光センサは、前記照明フィールド全面に照射
される前記エネルギビームを1度で受光可能な面積の前
記受光面を有する照射量モニタであることを請求項10
に記載の露光装置。13. A projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate, wherein the fifth optical sensor applies the energy beam to the entire illumination field at one degree. 11. An irradiation amount monitor having the light receiving surface having an area capable of receiving light.
3. The exposure apparatus according to claim 1.
ギビームを前記基板に投射する投影光学系を更に備え、 前記第5の光センサは、前記基板ステージ上に着脱可能
に装備され、前記照明フィールドの少なくとも一部に照
射される前記エネルギビームと所定のピンホールより射
出された光束との干渉光を受光する前記受光層を有し、
前記投影光学系の結像特性を計測するために用いられる
センサであることを特徴とする請求項10に記載の露光
装置。14. A projection optical system for projecting the energy beam emitted from the mask onto the substrate, wherein the fifth optical sensor is detachably mounted on the substrate stage, Having the light receiving layer to receive interference light of the energy beam irradiated to at least a part thereof and a light beam emitted from a predetermined pinhole,
The exposure apparatus according to claim 10, wherein the exposure apparatus is a sensor used to measure an imaging characteristic of the projection optical system.
て前記投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整装
置を更に備えることを特徴とする請求項13又は14に
記載の露光装置。15. The exposure according to claim 13, further comprising an imaging characteristic adjusting device that adjusts an imaging characteristic of the projection optical system based on a measurement value of the fifth optical sensor. apparatus.
ージ上に着脱可能に装備される基準照度計であることを
特徴とする請求項10に記載の露光装置。16. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the fifth optical sensor is a reference illuminometer detachably mounted on the substrate stage.
の基板上の露光量のキャリブレーションに用いられるこ
とを特徴とする請求項16に記載の露光装置。17. The exposure apparatus according to claim 16, wherein the reference illuminometer is used for calibrating an exposure amount on a substrate between a plurality of exposure apparatuses.
ィールド内における面内照度を計測可能なセンサである
ことを特徴とする請求項10に記載の露光装置。18. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the fifth optical sensor is a sensor that can measure an in-plane illuminance in a predetermined illumination field.
し、該マスクに形成されたパターンを投影光学系を介し
て基板上に転写する露光装置であって、 前記エネルギビームを出力する光源と;前記基板を保持
して少なくとも2次元移動する基板ステージと;前記基
板ステージ上に被照射面が設けられ、該被照射面に形成
された所定の開口部を透過した前記光源からの前記エネ
ルギビームを受光する受光面がその一側に設けられた第
一導電型のGaN系半導体から成る受光層と、前記受光
面に設けられたショットキー電極とを含み、前記受光面
のうち、前記ショットキー電極に覆われている領域と露
出している領域との境界線の長さの合計が、前記受光面
の外周の長さよりも長いショットキー障壁型の半導体受
光素子を有し、前記マスク上に形成された計測パターン
の像と前記開口部とを相対走査することにより、前記マ
スクと前記基板の最大6自由度の位置関係を決定するた
めの情報を検出するために用いられる第6の光センサ
と;を備える露光装置。19. An exposure apparatus for illuminating a mask with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate via a projection optical system, comprising: a light source for outputting the energy beam; A substrate stage that holds and moves at least two-dimensionally; a light receiving surface that is provided on the substrate stage and receives the energy beam from the light source that has passed through a predetermined opening formed in the light receiving surface A light-receiving layer made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type, the surface of which is provided on one side thereof; and a Schottky electrode provided on the light-receiving surface, wherein the light-receiving surface is covered with the Schottky electrode. A total length of the boundary line between the exposed region and the exposed region has a Schottky barrier type semiconductor light receiving element longer than the outer peripheral length of the light receiving surface, and is formed on the mask. A sixth optical sensor used for detecting information for determining a positional relationship between the mask and the substrate with a maximum of six degrees of freedom by relatively scanning the image of the measured pattern and the opening. An exposure apparatus comprising:
し、該マスクに形成されたパターンを投影光学系を介し
て基板上に転写する露光装置であって、 前記基板を保持して少なくとも2次元移動する基板ステ
ージと;前記マスク上の所定の照明フィールド内に存在
するマークパターンと、これに対応して前記基板ステー
ジ上に存在する所定のマークパターンとを検出する第7
の光センサを有するアライメント系とを備え、 前記第7の光センサが、前記両マークパターンの像光束
を受光する受光面がその一側に設けられた第一導電型の
GaN系半導体から成る受光層と、前記受光面に設けら
れたショットキー電極とを含み、前記受光面のうち、前
記ショットキー電極に覆われている領域と露出している
領域との境界線の長さの合計が、前記受光面の外周の長
さよりも長いショットキー障壁型の半導体受光素子を有
することを特徴とする露光装置。20. An exposure apparatus for illuminating a mask with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate via a projection optical system, wherein the substrate moves at least two-dimensionally while holding the substrate. A stage for detecting a mark pattern present in a predetermined illumination field on the mask and a predetermined mark pattern correspondingly present on the substrate stage;
An alignment system having an optical sensor of the first type, wherein the seventh optical sensor has a light receiving surface for receiving image light fluxes of the both mark patterns on one side thereof, and a light receiving surface made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type. Layer, including a Schottky electrode provided on the light receiving surface, of the light receiving surface, the sum of the length of the boundary line between the region covered with the Schottky electrode and the exposed region, An exposure apparatus comprising: a Schottky barrier type semiconductor light receiving element longer than the outer circumference of the light receiving surface.
パターンの投影像を所定の2次元像として検出する撮像
素子であり、 前記アライメント系は、マスクの位置合わせを行うため
のマスクアライメント系であることを特徴とする請求項
20に記載の露光装置。21. An image sensor for detecting a projected image of each of the mark patterns as a predetermined two-dimensional image, wherein the seventh optical sensor is a mask alignment system for performing mask alignment. 21. The exposure apparatus according to claim 20, wherein
2以上の第8の光センサを更に備え、 前記第8の光センサの内の少なくとも1つが、前記エネ
ルギビームを受光する受光面がその一側に設けられた第
一導電型のGaN系半導体から成る受光層と、前記受光
面に設けられたショットキー電極とを含み、前記受光面
のうち、前記ショットキー電極に覆われている領域と露
出している領域との境界線の長さの合計が、前記受光面
の外周の長さよりも長いショットキー障壁型の半導体受
光素子を有する光センサであることを特徴とする請求項
1、2、10、19、20のいずれか一項に記載の露光
装置。22. The apparatus further comprising one or more eighth optical sensors for receiving the energy beam, wherein at least one of the eighth optical sensors has a light receiving surface for receiving the energy beam on one side thereof. A light-receiving layer made of a GaN-based semiconductor of the first conductivity type provided on the light-receiving surface, and a Schottky electrode provided on the light-receiving surface. 3. An optical sensor having a Schottky barrier type semiconductor light receiving element having a total length of a boundary line with a region where the light receiving surface is longer than an outer peripheral length of the light receiving surface. 21. The exposure apparatus according to any one of 10, 19, and 20.
くとも6自由度方向の位置及び姿勢を制御可能であるこ
とを特徴とする請求項8〜21のいずれか一項に記載の
露光装置。23. The exposure apparatus according to claim 8, wherein the substrate stage is capable of controlling the position and orientation of the substrate in at least six degrees of freedom.
m以下であることを特徴とする請求項1〜23のいずれ
か一項に記載の露光装置。24. The energy beam has a wavelength of 300 n.
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 23, wherein m is equal to or less than m.
し、該マスクに形成されたパターンを投影光学系を介し
て基板上に転写する露光方法であって、 受光面がその一側に設けられた第一導電型のGaN系半
導体から成り、前記受光面に少なくともショットキー電
極が設けられた受光部に、逆バイアスを印加した状態で
前記エネルギビームを受光するとともに、前記受光部か
ら外部に取り出した光電流に基づいて前記エネルギービ
ームの強度に関する情報を検出する第1工程と、 前記検出された情報を用いて前記基板上に所定の解像度
及び焦点深度で前記マスクのパターンを転写する第2工
程とを含む露光方法。25. An exposure method for illuminating a mask with an energy beam and transferring a pattern formed on the mask onto a substrate via a projection optical system, wherein the light receiving surface is provided on one side thereof. A photocurrent that is made of a conductive type GaN-based semiconductor and receives the energy beam in a state where a reverse bias is applied to a light receiving unit provided with at least a Schottky electrode on the light receiving surface, and a photocurrent extracted to the outside from the light receiving unit And a second step of transferring the pattern of the mask onto the substrate at a predetermined resolution and depth of focus using the detected information. Exposure method.
記第2工程において前記投影光学系の結像特性の調整、
露光量の制御及び前記マスクと基板の相対位置の調整の
少なくとも1つに用いられることを特徴とする請求項2
5に記載の露光方法。26. The information detected in the first step is adjusted in an image forming characteristic of the projection optical system in the second step.
3. The method according to claim 2, wherein the control unit is used for at least one of controlling an exposure amount and adjusting a relative position between the mask and the substrate.
6. The exposure method according to 5.
し、該マスクに形成されたパターンを基板上に転写する
露光装置に用いられる光源装置であって、 前記エネルギビームを出力するビーム源と;前記ビーム
源と同一筐体内に収納され、前記ビーム源から出力され
る前記エネルギビームを受光する受光面がその一側に設
けられた第一導電型のGaN系半導体から成る受光層
と、前記受光面に設けられたショットキー電極とを含
み、前記受光面のうち、前記ショットキー電極に覆われ
ている領域と露出している領域との境界線の長さの合計
が、前記受光面の外周の長さよりも長いショットキー障
壁型の半導体受光素子を有する光センサとを備える光源
装置。27. A light source device used in an exposure apparatus that illuminates a mask with an energy beam and transfers a pattern formed on the mask onto a substrate, wherein the beam source outputs the energy beam; and the beam source. A light-receiving layer made of a first conductivity type GaN-based semiconductor, the light-receiving surface receiving the energy beam output from the beam source being provided on one side thereof; and a light-receiving layer provided on the light-receiving surface. And the total length of the boundary line between the area covered with the Schottky electrode and the exposed area of the light receiving surface is greater than the outer peripheral length of the light receiving surface. A light sensor having a long Schottky barrier type semiconductor light receiving element.
ス製造方法であって、 前記フォトリソグラフィ工程において、請求項24に記
載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバ
イス製造方法。28. A device manufacturing method including a photolithography step, wherein in the photolithography step, exposure is performed using the exposure apparatus according to claim 24.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32223599A JP2001143993A (en) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Exposure apparatus and exposure method, light source apparatus, and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32223599A JP2001143993A (en) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Exposure apparatus and exposure method, light source apparatus, and device manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001143993A true JP2001143993A (en) | 2001-05-25 |
Family
ID=18141443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32223599A Pending JP2001143993A (en) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Exposure apparatus and exposure method, light source apparatus, and device manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001143993A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004104050A (en) * | 2002-09-13 | 2004-04-02 | Canon Inc | Exposure equipment |
| JP2010103528A (en) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, device manufacturing method and position control method |
| JP2011091416A (en) * | 2010-12-06 | 2011-05-06 | Komatsu Ltd | Laser system and laser exposure system |
| JP4683232B2 (en) * | 2004-07-23 | 2011-05-18 | 株式会社ニコン | Image plane measuring method, exposure method, device manufacturing method, and exposure apparatus |
| JP2012138619A (en) * | 2003-07-08 | 2012-07-19 | Nikon Corp | Wafer table for immersion lithography |
| CN110967940A (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Method for controlling a feedback system by a data matching module for an Extreme Ultraviolet (EUV) radiation source |
| JPWO2021192244A1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | ||
| CN114096918A (en) * | 2019-07-11 | 2022-02-25 | 维斯泰克公司 | Real-time registration in lithography systems |
-
1999
- 1999-11-12 JP JP32223599A patent/JP2001143993A/en active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004104050A (en) * | 2002-09-13 | 2004-04-02 | Canon Inc | Exposure equipment |
| JP2012138619A (en) * | 2003-07-08 | 2012-07-19 | Nikon Corp | Wafer table for immersion lithography |
| JP2014053632A (en) * | 2003-07-08 | 2014-03-20 | Nikon Corp | Wafer table for immersion lithography |
| JP2014027304A (en) * | 2003-07-08 | 2014-02-06 | Nikon Corp | Wafer table for immersion lithography |
| JP4683232B2 (en) * | 2004-07-23 | 2011-05-18 | 株式会社ニコン | Image plane measuring method, exposure method, device manufacturing method, and exposure apparatus |
| JP2010103528A (en) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, device manufacturing method and position control method |
| JP2011091416A (en) * | 2010-12-06 | 2011-05-06 | Komatsu Ltd | Laser system and laser exposure system |
| CN110967940A (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Method for controlling a feedback system by a data matching module for an Extreme Ultraviolet (EUV) radiation source |
| CN110967940B (en) * | 2018-09-28 | 2024-04-12 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Method and device for controlling feedback system of data matching module of extreme ultraviolet radiation source |
| CN114096918A (en) * | 2019-07-11 | 2022-02-25 | 维斯泰克公司 | Real-time registration in lithography systems |
| JPWO2021192244A1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | ||
| WO2021192244A1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | ギガフォトン株式会社 | Sensor deterioration determination method |
| US11808629B2 (en) | 2020-03-27 | 2023-11-07 | Gigaphoton Inc. | Sensor degradation evaluation method |
| JP7402313B2 (en) | 2020-03-27 | 2023-12-20 | ギガフォトン株式会社 | Sensor deterioration determination method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100598635B1 (en) | Lithographic apparatus and device manufacturing method with feed-forward focus control | |
| US7566893B2 (en) | Best focus detection method, exposure method, and exposure apparatus | |
| JP4345098B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
| EP1347501A1 (en) | Wavefront aberration measuring instrument, wavefront aberration measuring method, exposure apparatus, and method for manufacturing microdevice | |
| US8125613B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
| US7248335B2 (en) | Exposure apparatus, device manufacturing method, stage apparatus, and alignment method | |
| JP2004072076A (en) | Exposure apparatus, stage apparatus, and device manufacturing method | |
| US7791718B2 (en) | Measurement method, exposure method, and device manufacturing method | |
| US7817242B2 (en) | Exposure method and device manufacturing method, exposure apparatus, and program | |
| JP2008199034A (en) | Off-axis leveling of lithographic projection apparatus | |
| US6850313B2 (en) | Exposure method, exposure apparatus and its making method, device manufacturing method, and device | |
| JPWO2002043123A1 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
| JP2009200122A (en) | Exposure system and process for fabricating device | |
| WO2001008205A1 (en) | Exposure method, exposure system, light source, and method of device manufacture | |
| JP2001035782A (en) | Exposure apparatus and exposure method, light source apparatus, and device manufacturing method | |
| JP2001143993A (en) | Exposure apparatus and exposure method, light source apparatus, and device manufacturing method | |
| US9513460B2 (en) | Apparatus and methods for reducing autofocus error | |
| JP2004158610A (en) | Exposure apparatus and exposure method | |
| JPWO2002050506A1 (en) | Wavefront measurement device and its use, imaging characteristic measurement method and device, imaging characteristic correction method and device, imaging characteristic management method, and exposure method and device | |
| JP2002198299A (en) | Exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JP2002231611A (en) | Exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JP6202993B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
| JPWO2004047156A1 (en) | Position measuring method, position measuring apparatus, exposure method, and exposure apparatus | |
| JP2002203762A (en) | Exposure amount setting method, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| JP2003338448A (en) | Position measuring method and position measuring apparatus, and exposure method, exposure apparatus, and mark measuring method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061005 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080408 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080408 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20080707 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080708 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090515 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090525 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090930 |