(57)【要約】【課題】マスクブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図る。【解決手段】ステップ２１０、２１２で、照明光学系内の照明光の光路上の計測点におけるエネルギ情報と、マスクブランクスの透過率変動情報（時定数τｒ、変動率Ｃｒをパラメータとして含む式とに基づいてマスクブランクスの透過率の変動量δＴｒ（ｔ）が、Δｔ間隔で予測される。また、計測点と投影光学系の像面との間に配置されるマスクを除く光学系の透過率の変動量δＴ（ｔ）が、Δｔ間隔で予測される。予測された前記各透過率変動量に基づいて、計測点で計測される照明光ＩＬのエネルギ情報と像面におけるパルスエネルギ密度との相関係数α（ｔ）が、Δｔ間隔で更新される。そして、その更新後の相関係数α（ｔ）と計測点におけるエネルギ情報とに基づいて、ウエハに対する積算露光量が制御される。【選択図】  図１０
2004327647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光方法であって、
前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報と、前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率変動情報を含む情報とに基づいて、前記計測点と前記投影光学系の像面との間に配置される少なくとも前記マスクを含む特定光学部材の透過率変動量を予測する工程と；
該予測された前記特定光学部材の透過率変動量に基づいて、前記計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報と前記投影光学系を通過した前記エネルギビームのエネルギ情報との相関関係の更新を行う工程と；
更新後の相関関係と前記計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報とに基づいて、前記感光物体に対する積算露光量を制御する工程と；を含む露光方法。
【請求項２】
前記特定光学部材の透過率変動は、前記エネルギビームの照射履歴に応じて予測されることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記マスクブランクスの透過率変動情報は、前記マスクが交換される毎に、交換された前記マスクを形成するマスクブランクスに応じて変更されることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記特定光学部材の透過率変動を予測する工程は、前記特定光学部材に照射されるエネルギビームの照射時間に対する透過率の変動率、及び透過率の変動の時定数を、パラメータとして含む算出式を求める工程を有し、
前記パラメータは、前記マスクの照明条件毎に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記投影光学系を透過した前記エネルギビームの計測を所定のタイミングで行って前記算出式を更新することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光方法であって、
前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報と、前記投影光学系を通過した前記エネルギビームのエネルギ情報との相関関係を求める工程と；
前記マスクを経た前記エネルギビームによる前記感光物体の露光に先立って、前記マスクに対してダミー照射を行う工程と；
前記ダミー照射後に、前記相関関係と前記計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報とに基づいて、前記感光物体に対する積算露光量を制御して前記露光を行う工程と；を含む露光方法。
【請求項７】
前記エネルギビームの照射量と該照射量に対する前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率の変化との関係と、前記マスクブランクスの透過率の変化が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率とを予め求める工程をさらに含み、
前記ダミー照射に際し、前記関係に基づいて、前記マスクブランクスの透過率の変化が飽和する照射量のエネルギビームを前記マスクに照射し、
前記積算露光量の制御に際し、前記透過率が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率に基づいて前記相関関係を更新することを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記エネルギビームの波長は２００〜１７０ｎｍであり、前記マスクブランクスの素材は石英ガラスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１０】
エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光装置であって、
前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で前記エネルギビームを受光する第１受光器と；
前記投影光学系を通過した前記エネルギビームを受光する第２受光器と；
前記第１受光器の出力と、前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率変動情報を含む情報とに基づいて、前記計測点と前記投影光学系の前記像面との間に配置される少なくとも前記マスクを含む特定光学部材の透過率変動量を予測する予測装置と；
該予測された前記特定光学部材の透過率変動量に基づいて、前記第１受光器の出力と第２受光器の出力との相関関係を更新し、更新後の相関関係と前記第１受光器の出力とに基づいて前記感光物体に対する積算露光量を制御する露光制御装置と；を備える露光装置。
【請求項１１】
前記予測装置は、前記特定光学部材に照射されるエネルギビームの照射時間に対する透過率の変動率、及び透過率の変動の時定数を、パラメータとして含む算出式に基づいて、前記特定光学部材の透過率変動量を予測することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光装置であって、
前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で前記エネルギビームを受光する第１受光器と；
前記投影光学系を通過した前記エネルギビームを受光する第２受光器と；
前記第１受光器の出力と第２受光器の出力との相関関係が記憶された記憶装置と；
前記マスクを経た前記エネルギビームによる前記感光物体の露光に先立って、前記マスクに対して前記エネルギビームを照射してダミー照射を行うとともに、前記ダミー照射後に、前記相関関係と前記第１受光器の出力とに基づいて前記感光物体に対する積算露光量を制御する露光制御装置と；を備える露光装置。
【請求項１３】
前記記憶装置には、前記エネルギビームの照射量と該照射量に対する前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率の変化との関係と、前記マスクブランクスの透過率が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率とが更に記憶され、
前記露光制御装置は、前記ダミー照射に際し、前記関係に基づいて前記透過率の変化が飽和する照射量のエネルギビームを前記マスクに照射するとともに、前記積算露光量の制御に際し、前記透過率が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率に基づいて前記相関関係を更新することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記エネルギビームの波長は２００〜１７０ｎｍであり、前記マスクブランクスの素材は石英ガラスであることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１０〜１４のいずれか一項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光方法及び露光装置、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（集積回路）、液晶表示素子などの電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びにこれらを利用するデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子等を製造する際に使用されている投影露光装置における１つの基本的な機能として、被露光基板としてのレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）の各ショット領域内の各点に対する積算露光量を適正範囲内に収めるための露光量制御機能がある。従来のステッパのような一括露光型の投影露光装置での露光量制御としては、水銀ランプのような連続光源、又はエキシマレーザのようなパルスレーザ光源の何れを使用する場合でも、基本的には照明光学系中のインテグレータセンサと呼ばれる受光器（光電検出器）を介して間接的に計測されるウエハ（投影光学系の像面）上での露光量の積算値が、所定の設定露光量（目標露光量）に対応する所定のクリティカルレベルを超えるまで露光を続けるというカットオフ制御が行われていた。また、露光光源としてパルスレーザ光源を用いる場合においては、パルスレーザ光毎にエネルギ値のばらつきを有するため、所定の最小露光パルス数以上の複数のパルスレーザ光で露光することにより、所望の露光量制御精度再現性を得ていた。
【０００３】
更に、近年使用されているステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置では、従来は単純に露光光（露光ビーム）としての各パルス光の光量を積算して露光量制御を行う方式（オープン露光量制御方式）が使用されていた。これに対して、ウエハ上でスリット状の照明光が照射される照射領域（露光領域）に対する積算露光量をパルス光毎にリアルタイムで計測し、その積算露光量に基づいて次のパルス光の目標エネルギを個別に算出して、各パルス光のエネルギを制御する方式（パルス毎露光量制御方式）も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このパルス毎露光量制御方式では、オープン露光量制御方式よりも積算露光量のばらつきを小さくすることができるとともに、一括露光型の投影露光装置にも適用することができる。このように露光量制御を高精度に行うことによって、現像後の感光材料のパターン（レジストパターン）の寸法精度が向上し、露光光の波長（露光波長）や投影光学系の開口数等に応じて決定される限界解像度により近い解像度が得られる。その限界解像度を更に高めるために、露光波長自体の短波長化も進んでおり、近年ではＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）の次世代の露光光源として、ＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）を使用した投影露光装置も実用化されている。
【０００４】
このように波長が２００ｎｍ程度以下の真空紫外域の露光光に対して、投影光学系を構成する屈折部材（レンズ等）の硝材として使用できる、実用的な透過率を持つ光学材料は現状では石英ガラス（合成石英）及び蛍石である。この中で、蛍石は高価であるため、できるだけ石英ガラスを多く使用することによって、投影光学系の製造コストを低く抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、石英ガラスのような光学材料に、真空紫外域の高エネルギのパルス光を照射すると、その透過率が例えば数１０秒程度のオーダの時定数をもって変化するという現象が知られている。その現象はある程度可逆的であり、そのパルス光の照射を中止すると、その光学材料の透過率は所定の時定数で初期値の方向に回復する。従って、そのパルス光を用いて、ウエハ上の全部のショット領域に対して順次露光を行う場合に、投影光学系の透過率が次第に変化してしまう。
【０００６】
このように投影光学系の透過率が変化すると、上記のインテグレータセンサで検出される露光光の光量と、投影光学系の像面での光量との関係が変化するために、例えば露光前に計測した関係（インテグレータセンサで検出される光量と像面における光量との相関）と、インテグレータセンサの検出結果とに基づいて露光量制御を行うと、積算露光量の誤差が生じてしまう。そのため、より高い解像度を得るためにＡｒＦエキシマレーザ光を使用する投影露光装置において、目標とする解像度が得られなくなるという不都合があった。また、光学系、特に投影光学系には短期的な透過率変動を伴う石英ガラスが使用される傾向があるため、そのような透過率変動があっても高い露光量制御精度が得られる露光方法及び露光装置の開発が望まれていた。
【０００７】
かかる背景の下、予め光源から第１物体（マスク）までの光路上の計測点で検出される露光ビームの光量と投影光学系の像面上での露光ビームの光量との相関関係を求めておき、第２物体（ウエハ）の露光時に前記計測点で検出される露光ビームの光量と前記相関関係とに基づいて第２物体に対する積算露光量の制御を行うに際して、プロセス条件及び露光経過に応じてその投影光学系の透過率の変動量を予測し、該予測された透過率の変動量に基づいて前記相関関係の更新を行う露光方法及びその露光方法を実施するための露光装置の提案も行われている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
この特許文献２に記載の露光方法及び露光装置によると、前記相関関係として、例えば前記計測点での光量から前記像面での光量を求めるための係数を求めておくとともに、予め投影光学系の透過率の変動率をプロセス条件及び露光経過の関数として求めておく。そして、露光中に求めておいた関数に基づいて投影光学系の透過率の変動量を求め、前記係数にその変動後の透過率を乗じることでその係数を補正する。さらに、前記計測点での光量の計測値にその補正後の係数を乗ずることで、第２物体上での露光ビームの光量を間接的に求めることができ、その光量を積算して得られる第２物体上での積算露光量が、目標露光量（設定露光量）になるように制御することで、光学系、特に投影光学系に透過率や反射率が次第に変動するような光学部材が使用されている場合でも、露光対象の第２物体（ウエハ等）上で高い露光量制御精度を得ることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−２５２０２２号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６７２３９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、真空紫外域の波長の光を露光光として用いる露光装置では、マスク（又はレチクル）を形成するブランクス材料として、投影光学系を構成するレンズ等の光学材料と同様，石英ガラス（合成石英）が用いられるため、露光光の照射により、このブランクス材料の透過率が短期的に変動することが判明した。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１、特許文献２に記載される露光装置を含む従来の露光装置では、レチクルの透過率は露光中、非露光中を問わず一定であることを前提としていた。すなわち、マスク（又はレチクル）のブランクス材料の透過率の時間的な変動は、全く考慮されていなかった。このため、従来の露光装置で露光光源として真空紫外光源を使用した場合には、前述のインテグレータセンサで計測される光量とウエハ上での光量との関係が、少なくともマスクのブランクス材料の透過率の時間的な変動に応じて経時的に変化し、インテグレータセンサで計測された光量から推定されるウエハ面上の光量と、実際のウエハ面上の光量に差が生じ、これが露光量制御精度の悪化の一因となるおそれがあった。特に、露光装置に要求される露光量制御精度、線幅制御精度などは将来的に厳しくなることは確実であり、上記の露光量制御精度の悪化が将来的には、露光装置に要求されるトータルな露光精度の達成の障害となりかねない。
【００１２】
本発明は、かかる事情の下でなされたもので、その第１の目的は、マスクブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることが可能な露光方法及び露光装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の目的は、デバイスの生産性の向上を図ることが可能なデバイス製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光方法であって、前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報と、前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率変動情報を含む情報とに基づいて、前記計測点と前記投影光学系の像面との間に配置される少なくとも前記マスクを含む特定光学部材の透過率変動量を予測する工程と；該予測された前記特定光学部材の透過率変動量に基づいて、前記計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報と前記投影光学系を通過した前記エネルギビームのエネルギ情報との相関関係の更新を行う工程と；更新後の相関関係と前記計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報とに基づいて、前記感光物体に対する積算露光量を制御する工程と；を含む露光方法である。
【００１５】
これによれば、照明光学系内におけるエネルギビームの光路上の計測点で計測されるエネルギビームのエネルギ情報と、マスクを形成するマスクブランクスの透過率変動情報を含む情報とに基づいて、前記計測点と投影光学系の像面との間に配置される少なくともマスクを含む特定光学部材の透過率変動量が予測される。
【００１６】
次いで、予測された前記特定光学部材の透過率変動量に基づいて、前記計測点で計測されるエネルギビームのエネルギ情報と投影光学系を通過したエネルギビームのエネルギ情報との相関関係、すなわち前記計測点で計測されるエネルギビームのエネルギ情報から投影光学系の像面又はその近傍の所定位置におけるエネルギビームのエネルギ情報を推定するのに用いることができる相関関係が更新される。この場合、前述の透過率変動量が予測される特定光学部材にマスクが含まれ、しかもその予測がマスクブランクスの透過率変動情報を含む情報に基づいて行われるので、上記の相関関係の更新は、マスクブランクスの透過率の変動分の影響を低減するあるいは完全になくすような相関関係の更新である。
【００１７】
そして、その更新後の相関関係と前記計測点で計測されるエネルギビームのエネルギ情報とに基づいて、感光物体に対する積算露光量が制御される。従って、本発明の露光方法によれば、マスクブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることが可能となる。
【００１８】
この場合において、請求項２に記載の露光方法の如く、前記特定光学部材の透過率変動は、前記エネルギビームの照射履歴に応じて予測されることとすることができる。
【００１９】
上記請求項１及び２に記載の各露光方法において、請求項３に記載の露光方法の如く、前記マスクブランクスの透過率変動情報は、前記マスクが交換される毎に、交換された前記マスクを形成するマスクブランクスに応じて変更されることとすることができる。
【００２０】
上記請求項１〜３に記載の各露光方法において、請求項４に記載の露光方法の如く、前記特定光学部材の透過率変動を予測する工程は、前記特定光学部材に照射されるエネルギビームの照射時間に対する透過率の変動率、及び透過率の変動の時定数を、パラメータとして含む算出式を求める工程を有し、前記パラメータは、前記マスクの照明条件毎に設定されていることとすることができる。
【００２１】
この場合において、請求項５に記載の露光方法の如く、前記投影光学系を透過した前記エネルギビームの計測を所定のタイミングで行って前記算出式を更新することとすることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光方法であって、前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報と、前記投影光学系を通過した前記エネルギビームのエネルギ情報との相関関係を求める工程と；前記マスクを経た前記エネルギビームによる前記感光物体の露光に先立って、前記マスクに対してダミー照射を行う工程と；前記ダミー照射後に、前記相関関係と前記計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報とに基づいて、前記感光物体に対する積算露光量を制御して前記露光を行う工程と；を含む露光方法である。
【００２３】
これによれば、照明光学系内におけるエネルギビームの光路上の計測点で計測される前記エネルギビームのエネルギ情報と、投影光学系を通過したエネルギビームのエネルギ情報、すなわち投影光学系の像面又はその近傍の所定位置におけるエネルギ情報との相関関係が求められる。
【００２４】
また、露光の際には、マスクを経たエネルギビームによる感光物体の露光に先立って、マスクに対してダミー照射が行われる。このダミー照射により、前記計測点と投影光学系の像面との間に配置される少なくともマスクを含む特定光学部材の透過率変動が飽和状態に近い状態となり、その特定光学部材の透過率の変化が非常に緩やかに、あるいは殆どなくなる。
【００２５】
そして、上記のダミー照射後に、すなわち上記マスク（マスクブランクス）を含む特定光学部材の透過率変動が飽和状態に近い状態となった後に、前述の相関関係と前記計測点で計測されるエネルギビームのエネルギ情報とに基づいて、感光物体に対する積算露光量を制御して露光が行われる。
【００２６】
従って、本発明によれば、マスクブランクスの透過率の変動が抑制された状態で露光が行われるので、マスクブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることが可能になる。
【００２７】
この場合において、請求項７に記載の露光方法の如く、前記エネルギビームの照射量と該照射量に対する前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率の変化との関係と、前記マスクブランクスの透過率の変化が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率とを予め求める工程をさらに含み、前記ダミー照射に際し、前記関係に基づいて、前記マスクブランクスの透過率の変化が飽和する照射量のエネルギビームを前記マスクに照射し、前記積算露光量の制御に際し、前記透過率が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率に基づいて前記相関関係を更新することとすることができる。
【００２８】
上記請求項１〜７に記載の各露光方法において、請求項８に記載の露光方法の如く、前記エネルギビームの波長は２００〜１７０ｎｍであり、前記マスクブランクスの素材は石英ガラスでることとすることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法である。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光装置であって、前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で前記エネルギビームを受光する第１受光器と；前記投影光学系を通過した前記エネルギビームを受光する第２受光器と；前記第１受光器の出力と、前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率変動情報を含む情報とに基づいて、前記計測点と前記投影光学系の前記像面との間に配置される少なくとも前記マスクを含む特定光学部材の透過率変動量を予測する予測装置と；該予測された前記特定光学部材の透過率変動量に基づいて、前記第１受光器の出力と第２受光器の出力との相関関係を更新し、更新後の相関関係と前記第１受光器の出力とに基づいて前記感光物体に対する積算露光量を制御する露光制御装置と；を備える露光装置である。
【００３１】
これによれば、予測装置により、照明光学系内におけるエネルギビームの光路上の計測点でエネルギビームを受光する第１受光器の出力と、マスクを形成するマスクブランクスの透過率変動情報を含む情報とに基づいて、前記計測点と投影光学系の像面との間に配置される少なくともマスクを含む特定光学部材の透過率変動量が予測される。
【００３２】
そして、露光制御装置により、予測された前記特定光学部材の透過率変動量に基づいて、第１受光器の出力と第２受光器の出力との相関関係、すなわち照明光学系内におけるエネルギビームの光路上の計測点で計測されるエネルギビームのエネルギ情報から投影光学系の像面又はその近傍の所定位置におけるエネルギビームのエネルギ情報を推定するのに用いることができる相関関係が更新される。この場合、マスクブランクスの透過率の変動分の影響を低減する、あるいは完全になくすような相関関係の更新が行われる。
【００３３】
そして、更新後の相関関係と前記第１受光器の出力とに基づいて感光物体に対する積算露光量が制御される。従って、本発明の露光装置によれば、マスクの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることが可能となる。
【００３４】
この場合において、請求項１１に記載の露光装置の如く、前記予測装置は、前記特定光学部材に照射されるエネルギビームの照射時間に対する透過率の変動率、及び透過率の変動の時定数を、パラメータとして含む算出式に基づいて、前記特定光学部材の透過率変動量を予測することとすることができる。
【００３５】
請求項１２に記載の発明は、エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明光学系を介して照明し、前記マスクを経て投影光学系を介した前記エネルギビームにより感光物体を露光する露光装置であって、前記照明光学系内における前記エネルギビームの光路上の計測点で前記エネルギビームを受光する第１受光器と；前記投影光学系を通過した前記エネルギビームを受光する第２受光器と；前記第１受光器の出力と第２受光器の出力との相関関係が記憶された記憶装置と；前記マスクを経た前記エネルギビームによる前記感光物体の露光に先立って、前記マスクに対して前記エネルギビームを照射してダミー照射を行うとともに、前記ダミー照射後に、前記相関関係と前記第１受光器の出力とに基づいて前記感光物体に対する積算露光量を制御する露光制御装置と；を備える露光装置である。
【００３６】
これによれば、照明光学系内におけるエネルギビームの光路上の計測点でエネルギビームを受光する第１受光器と、投影光学系を通過した前記エネルギビームを受光する第２受光器とで、前記エネルギビームが同時に受光され、そのときの第１受光器の出力と第２受光器の出力との相関関係が記憶装置に記憶されている。
【００３７】
そして、露光制御装置は、マスクを経た前記エネルギビームによる感光物体の露光に先立って、マスクに対して前記エネルギビームを照射してダミー照射を行うとともに、該ダミー照射後に、前記相関関係と前記第１受光器の出力とに基づいて前記感光物体に対する積算露光量を制御する。すなわち、上記のダミー照射により、前記計測点と投影光学系の像面との間に配置される少なくともマスクを含む特定光学部材の透過率変動が飽和状態に近い状態となった後に、露光が開始され、その露光中には、前述の相関関係と第１受光器の出力とに基づいて感光物体に対する積算露光量が制御される。
【００３８】
従って、本発明によれば、マスクを形成するマスクブランクスの透過率の変動が抑制された状態で露光が行われるので、マスクブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることが可能になる。
【００３９】
この場合において、請求項１３に記載の発明の如く、前記記憶装置には、前記エネルギビームの照射量と該照射量に対する前記マスクを形成するマスクブランクスの透過率の変化との関係と、前記マスクブランクスの透過率が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率とが更に記憶され、前記露光制御装置は、前記ダミー照射に際し、前記関係に基づいて前記透過率の変化が飽和する照射量のエネルギビームを前記マスクに照射するとともに、前記積算露光量の制御に際し、前記透過率が飽和した状態での前記マスクブランクスの透過率に基づいて前記相関関係を更新することとすることができる。
【００４０】
上記請求項１０〜１３に記載の各露光装置において、請求項１４に記載の露光装置の如く、前記エネルギビームの波長は２００〜１７０ｎｍであり、前記マスクブランクスの素材は石英ガラスであることとすることができる。
【００４１】
請求項１５に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１０〜１４のいずれか一項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である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
【００４３】
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。この露光装置１０は、露光光源にパルス光源としてのエキシマレーザを用いたステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。
【００４４】
露光装置１０は、光源１６及び照明光学系１２を含む照明系、該照明系からの露光用照明光ＩＬにより照明されるマスクとしてのレチクルＲを保持して所定の走査方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンを感光物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面内）を移動する移動体としてのウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００４５】
光源１６としては、一例として波長２００ｎｍ〜１７０ｎｍの真空紫外域の光を発するパルス光源であるＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００４６】
前記照明光学系１２は、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系１８、エネルギ粗調器２０、回折光学ユニット１７、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）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２８Ｂ、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等を含んで構成されている。なお、オプティカル・インテグレータ２２としては、フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などが用いられるが、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ。
【００４７】
前記ビーム整形光学系１８は、光源１６で発光され、不図示の送光光学系を介して入射したレーザビーム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。
【００４８】
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（レボルバ）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ではそのうちの２個のＮＤフィルタが示されている）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、主制御装置５０によって制御される。なお、エネルギ粗調器２０を、複数個のＮＤフィルタを備えた２段のレボルバ、又は透過率の異なる複数のメッシュフィルタ等を備えた１段若しくは複数段のフィルタ交換部材より構成しても良い。
【００４９】
前記回折光学ユニット１７は、複数、例えば２つの回折光学素子１７ａ，１７ｂと該回折光学素子１７ａ，１７ｂを所定の位置関係で保持するホルダ１７ｃを備えている。ホルダ１７ｃは、主制御装置５０により、不図示の駆動機構を介して回転又はスライド駆動されるようになっており、これにより、例えばウエハＷに転写すべきレチクルＲのパターン、すなわちレチクルＲの照明条件に応じて、回折光学素子１７ａ，１７ｂのいずれかがレーザ光ＬＢの光路上に選択的に設定されるようになっている。
【００５０】
前記一方の回折光学素子１７ａは、照明光学系１２の瞳面（すなわち、本実施形態ではフライアイレンズ２２の射出側焦点面、又は第２リレーレンズ２８Ｂの後側焦点面など）上の所定領域（例えば、照明光学系１２の光軸を中心とする円形領域又は輪帯領域、あるいはその光軸から偏心した複数の領域など）に回折光が分布するように、入射したレーザ光ＬＢを回折するものである。この回折光学素子１７ａから発生する回折光（照明光ＩＬ）は、不図示のレンズ系を介して光路後方に配置されたフライアイレンズ２２の入射面に、ほぼ平行な光束となって入射する。また、他方の回折光学素子１７ｂは、照明光学系１２の瞳面上で、一方の回折光学素子１７ａから発生される回折光が分布する領域と形状、大きさ、及び位置の少なくとも１つが異なる領域に回折光が分布するように、入射したレーザ光ＬＢを回折するものである。なお、回折光学素子１７ａ、１７ｂはそれぞれ回折パターン（回折格子など）が形成され、その少なくとも一方が位相シフト型の回折パターンでも良い。また、回折光学ユニット１７は３つ以上の回折光学素子を備えていても良い。
【００５１】
前記フライアイレンズ２２は、前記回折光学ユニット１７後方のレーザビーム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その射出側焦点面（本実施形態では照明光学系１２の瞳面とほぼ一致）に多数の点光源から成る面光源、すなわち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光、すなわち前述の露光用照明光ＩＬを以下においては、「照明光ＩＬ」と呼ぶものとする。
【００５２】
フライアイレンズ２２の射出側焦点面に、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（通常絞り）、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（小σ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照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。
【００５３】
なお、照明光学系１２の光路内に配置される回折光学素子１７ａ、１７ｂの一方とフライアイレンズ２２との間に設けられる不図示のレンズ系の少なくとも一部をズームレンズ（アフォーカル系）として、回折光学ユニット１７と組み合わせて用いることで、照明光学系１２の瞳面上での照明光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）、すなわちレチクルＲの照明条件の変更時における光量損失を抑える（照明光の利用効率を向上させる）ようにしても良い。さらに、それぞれ円錐面を持つ一対のプリズム（又はＶ型あるいは四角錐型のプリズム）を不図示のレンズ系に組み込み、一対のプリズムの少なくとも一方を照明光学系１２の光軸に沿って移動してその間隔を可変とすることで、同様に照明条件の変更時における光量損失を抑えるようにしても良い。また、前述の回折光学ユニット１７のみ、あるいは前述したズームレンズと一対のプリズムとの少なくとも一方が組み込まれる不図示のレンズ系と回折光学ユニット１７とを組み合わせた整形光学系によって、前述の照明条件を任意に設定可能であれば、フライアイレンズ２２の射出側焦点面に開口絞り板２４を必ずしも設けなくても良い。さらに、本実施形態ではオプティカル・インテグレータ２２としてフライアイレンズを用いるものとしているので、不図示のレンズ系によってフライアイレンズにほぼ平行な光束を入射させているが、内面反射型インテグレータ（ロッド・インテグレータ）を用いる場合には、不図示のレンズ系によって照明光ＩＬ（回折光）を集光して内面反射型インテグレータに入射させることになる。このとき、不図示のレンズ系による照明光ＩＬの集光点は、内面反射型インテグレータの入射面からずらしておくと良い。また、照明条件の変更時には回折光学ユニット１７（又は前述の整形光学系）によって内面反射型インテグレータの入射面上での照明光ＩＬの入射角度範囲が変化することになる。
【００５４】
前記照明系開口絞り板２４後方の照明光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（固定視野絞り）３０Ａ及び可動レチクルブラインド（可動視野絞り）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。
【００５５】
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の近傍に走査方向に対応する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。
【００５６】
リレー光学系を構成する第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光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後方の照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。
【００５７】
一方、ビームスプリッタ２６の一方の面（表面）で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子より成る第１の受光器としての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、不図示のホールド回路（例えばピークホールド回路など）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。インテグレータセンサ４６としては、例えば遠紫外域や真空紫外域で感度があり、且つパルスレーザ光源１６のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。
【００５８】
インテグレータセンサ４６の出力ＤＳと、後述する照射量モニタによって計測される投影光学系ＰＬの像面上の照明光の照射領域４２Ｗ（前述の照明領域４２Ｒと共役な領域）における照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギ（露光量）［ｍＪ／ｃｍ２］との相関係数α１は予め求められており、その相関係数α１は主制御装置５０に接続されたメモリ５１内に格納されている。なお、インテグレータセンサ４６による計測点、すなわちビームスプリッタ２６から投影光学系の像面（ウエハＷの表面とほぼ一致）までの間に配置されるレチクルＲ及び投影光学系ＰＬ等を含む特定の光学部材の透過率がほぼ一定である場合には、例えば露光工程の開始時等に求めたその相関係数α１を露光中もそのまま使用すれば良いが、本実施形態では後述のように投影光学系ＰＬ及びレチクルＲ（より正確には、レチクルＲを形成するレチクルブランクス（マスクブランクス））の透過率が短期的に変動する場合にも対処できるように露光量制御を行うため、その相関係数α１は変数（時間の関数α（ｔ））である。
【００５９】
また、ビームスプリッタ２６の他方の面（裏面）側で、照明光学系１２の瞳面と共役な位置に光電変換素子よりなる反射量モニタ４７が配置されている。本実施形態では、ウエハＷで反射された照明光ＩＬ（反射光）は、投影光学系ＰＬからコンデンサレンズ３２、ミラーＭ、リレー光学系を介してビームスプリッタ２６に戻り、ビームスプリッタ２６で反射された光が反射量モニタ４７で受光され、反射量モニタ４７の検出信号が主制御装置５０に供給されるようになっている。
【００６０】
従って、露光中には、インテグレータセンサ４６の出力信号よりレチクルＲ、投影光学系ＰＬ等に入射する光量（第１光量とする）がモニタされ、反射量モニタ４７の検出信号よりウエハＷで反射されて投影光学系ＰＬ、レチクルＲ等を再び通過する光量（第２光量とする）がモニタできるため、その第１光量と第２光量とを加算することによって、投影光学系ＰＬ、レチクルＲを通過する全体の光量がより正確にモニタできるようになっている。
【００６１】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、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、例えばリニアモータ方式のレチクルステージ駆動部４８によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）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の位置は、レチクルステージＲＳＴの鏡面加工された側面（反射面）を介して外部のレチクルレーザ干渉計５４Ｒによって計測され、このレチクルレーザ干渉計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。なお、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工するのに代えて、レチクルステージＲＳＴの端部に平面鏡（移動鏡）を設けることとしても良い。
【００６２】
また、レチクルステージＲＳＴのレチクルＲより＋Ｙ側の位置に、Ｘ軸方向に細長い計測用開口２９が形成されている（図４参照）。本実施形態では、後述するように計測用開口２９を照明領域４２Ｒに移動することによって、ビームスプリッタ２６から投影光学系ＰＬの像面（ウエハ面）までの間のレチクルを除く光学系（主として投影光学系ＰＬ）の透過率分布の計測を行う。
【００６３】
前記投影光学系ＰＬとしては、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ＡＸを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折系が用いられている。また、この投影光学系ＰＬの投影倍率は、β（βは例えば１／４，１／５，１／６等）である。このため、前記の如くして、照明光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（照明領域４２Ｒに共役な領域）４２Ｗに形成される。
【００６４】
前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で不図示のベースの上方に配置され、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動部５６によって、ＸＹ面内（θｚ回転を含む）で自在に駆動される。また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動部５６を構成するアクチュエータによって、Ｚ軸方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））へ微小駆動される。なお、ウエハ駆動部５６はＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向に加えて、ウエハステージＷＳＴをＸＹ面内で微小駆動するアクチュエータを備えていても良い。
【００６５】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置、及び回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））は、その一部に形成された、あるいは設けられた反射面を介して、ウエハレーザ干渉計５４Ｗによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。このウエハレーザ干渉計５４Ｗは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の測長軸をそれぞれ複数有する複数の多軸干渉計を含んで構成することができ、そのうちの１つは４５°傾いてウエハステージＷＳＴに設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
【００６６】
ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを制御する。
【００６７】
また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍に光電変換素子からなる照度むらセンサ２１Ｐが常設され、照度むらセンサ２１Ｐの受光面はウエハＷの表面と同じ高さに設定されて、ピンホール状の受光部２１Ｐａ（図５参照）が形成されている。更に、ウエハステージＷＳＴ上には、露光領域４２Ｗよりも広い受光部５８Ｂａ（図５参照）が形成された光電変換素子よりなる第２の受光器としての照射量モニタ５８がその受光面がウエハＷの表面とほぼ同一面に位置する状態で設けられている。これらの照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐにより、投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬが投影光学系ＰＬの像面又はその近傍の面上で受光される。
【００６８】
照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐとしては、照明光ＩＬと同じ波長域（例えば波長３００ｎｍ〜１００ｎｍ程度）で感度があり、且つ照明光ＩＬを検出するために高い応答周波数を有するフォトダイオード、又はフォトマルチプライア等の光電変換素子が使用できる。照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐの検出信号（光電変換信号）が不図示のホールド回路（例えばピークホールド回路など）、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して主制御装置５０に供給されている。
【００６９】
さらに、図示は省略されているが、レチクルＲの上方には、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されるように、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、露光波長の光（本実施形態では照明光ＩＬ）をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系が配置されている。
【００７０】
制御系は、図１中、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（又はミニコンピュータ）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統括して制御する。
【００７１】
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Ｖ／β（βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるのに同期して、ウエハステージＷＳＴ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Ｖで走査されるように、レーザ干渉計５４Ｒ、５４Ｗの計測値に基づいてレチクルステージ駆動部４８、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、ウエハステージＷＳＴ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を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
【００７２】
また、主制御装置５０は、ステージ系（レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ）の動作情報に同期して、制御情報ＴＳをパルスレーザ光源１６に供給することによって、前述の如く、光源１６の発光タイミング、及び発光パワー等を制御する。また、主制御装置５０は、エネルギ粗調器２０のＮＤフィルタを切り換えることによって透過率を制御し、回折光学ユニット１７、照明系開口絞り板２４の駆動装置４０をそれぞれ制御する。さらに、主制御装置５０は、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。
【００７３】
このように本実施形態では、主制御装置５０が、露光コントローラ及びステージコントローラ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。
【００７４】
次に、本実施形態の露光装置５０における露光量制御に関連する部分の構成について、図２に基づいて説明する。図２には、図１の露光装置１０の露光量制御に関連する部分の構成が示されている。
【００７５】
この図２に示されるように、光源１６は、レーザ共振器１６ａ、ビームスプリッタ１６ｂ、エネルギモニタ１６ｃ、エネルギコントローラ１６ｄ及び高圧電源１６ｅ等を備えている。
【００７６】
図２において、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が光電変換素子より成るエネルギモニタ１６ｃに入射し、エネルギモニタ１６ｃからの光電変換信号が不図示のホールド回路（例えばピークホールド回路など）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。エネルギモニタ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。通常の発光時には、エネルギコントローラ１６ｄは、エネルギモニタ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し、この電源電圧に応じてレーザ共振器１６ａにおける１パルス当たりのエネルギが決定される。これによって、光源１６から射出されるレーザビームＬＢの平均のパルスエネルギが、主制御装置５０で指示された値となる。
【００７７】
光源１６の１パルス当たりのエネルギは通常、所定の中心エネルギＥ０  において安定化されているが、その中心エネルギＥ０  の上下に所定範囲で変化（連続的な微調が）できるように構成されている。
【００７８】
また、光源１６内のビームスプリッタ１６ｂ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。
【００７９】
更に、図２において、後述の相関係数の算出時、又は更新時には、エネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳに対応する処理量がエネルギコントローラ１６ｄを介して主制御装置５０に供給され、主制御装置５０では、エネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳに対応する処理量とインテグレータセンサ４６の出力ＤＳとの相関関係を求める。そして、走査露光時に主制御装置５０は、所定の制御情報ＴＳをエネルギコントローラ１６ｄに送って、光源１６に実質的に一定周期でパルス発光を行わしめ、各照明光毎にインテグレータセンサ４６からの出力ＤＳを積算して、順次ウエハＷ上の各点での実際の積算露光量を間接的に求める。そして、その各点が図１の露光領域４２Ｗを通過した際の積算露光量がウエハＷ上のフォトレジストに対する設定露光量（目標露光量）Ｓ０に所定の許容範囲（精度）で合致するように、主制御装置５０は後述のようにエネルギ粗調器２０における透過率の調整、及び光源１６における１パルス当たりのエネルギの微調整を行う。
【００８０】
さて、本実施形態の投影光学系ＰＬとしては、石英ガラス（ＳｉＯ２）よりなる複数枚の屈折部材としてのレンズ、及び色収差補正用の１枚又は複数枚の蛍石（ＣａＦ２）よりなるレンズを備えた結像系が使用されている。この場合、蛍石は高価であるため、その使用量は必要最低限に抑えられている。また、その石英ガラスとしては、水素イオン（Ｈ＋）のドープ量を制御して短期的な透過率変動量を小さくした材料ではなく、短期的な透過率変動の発生を許容して、長期的な透過率変動量（コンパクション）を小さくした材料が使用されている。これは投影光学系ＰＬ中の光学部材は交換が容易ではないからである。
【００８１】
これに対し、ビームスプリッタ２６からコンデンサレンズ３２までの光学部材を含む照明光学系１２中の屈折部材（レンズ等）としても石英ガラス、及び必要に応じて蛍石が使用されているが、照明光学系１２中の屈折部材は交換が容易であるため、その石英ガラスの材料としては水素イオン（Ｈ＋）のドープ量を制御して短期的な透過率変動量を小さくした材料（長期的には次第に透過率が変動する材料）が使用されている。また、照明光学系１２中のビームスプリッタ２６（計測点）からコンデンサレンズ３２までに使用されている光学部材の枚数は投影光学系ＰＬ中の光学部材の枚数に比べて少ないこともあって、照明光学系１２に関しては透過率の短期的な変動は殆ど問題にする必要は無い。
【００８２】
投影光学系ＰＬ中に使用されている石英ガラスにおいては、シリコン原子（Ｓｉ）とその周囲の原子やイオン（酸素（Ｏ）、シリコン（Ｓｉ）等で、以下「Ｘ」で表す）との結合（Ｓｉ−Ｘ）が、真空紫外域の強いパルス光の照射によって切断されて透過率が短期的に変動し（例えば低下する）、そのパルス光の照射が中断されると、その結合（Ｓｉ−Ｘ）が再結合されて、短期的な緩和現象によって透過率が次第に元に戻ることが知られている。
【００８３】
そのため、図３（Ａ）に示されるように、時点ｔ０〜ｔ１，ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５，……に一連のショット領域への露光（照明光ＩＬの照射）を行い、その間の時点ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，……にステップ移動（照射の中断）を行うものとして、本実施形態のビームスプリッタ２６からウエハＷまでの光学系（レチクルを除く）の透過率をＴとすると、その透過率Ｔの変動量は大部分が投影光学系ＰＬの透過率変動に起因する。
【００８４】
その光学系（主に投影光学系ＰＬ）の透過率Ｔ（初期値をＴ（０）とする）は、露光光の照射中には曲線３６で示すように指数関数的に減少し、照射の中断中には曲線３７で示すように指数関数的に増大することになる。そこで、本実施形態では予め後述のようにその曲線３６，３７の時定数τａ、及び変動率Ｃａを求めておき、露光中の時点ｔでは主制御装置５０において、その光学系の透過率Ｔの時点ｔにおける変動量δＴ（ｔ）を算出する。また、本実施形態では、レチクルＲを形成するレチクルブランクスについても、図３（Ａ）に示される曲線３６と曲線３７と同様の透過率変動曲線の時定数τｒ及び変動率Ｃｒを予め実験（又はシミュレーション）で求めておき、露光中の時点ｔでは主制御装置５０において、そのレチクルブランクスの透過率Ｔｒの時点ｔにおける変動量δＴｒ（ｔ）を算出する。そして、これら算出された変動量δＴ（ｔ）及び変動量δＴｒ（ｔ）に基づいて露光量制御を行う（これについては後述する）。
【００８５】
レチクルブランクスの素材として、本実施形態の投影光学系ＰＬと同様に石英ガラスが用いられているのが通常であるため、レチクルブランクスも、前述した図３（Ａ）と同様の傾向の透過率変動が生じる。発明者の実験結果によると、一般的なレチクルブランクスの透過率は、数万パルス程度のＡｒＦエキシマレーザ光（パルスエネルギ１０μＪ／ｃｍ２／ｐｕｌｓｅ）の照射により、その変動がほぼ飽和状態となり、その飽和状態では、パルス照射開始前の状態から０．１〜０．３％程度透過率が低下することが確認されている。
【００８６】
但し、レチクルブランクス素材としては、種々のグレードの石英ガラスが用いられ、また、レチクルに照射されるレーザ光の光量は、光源の同一の条件の発光下においても、照明条件（通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ照明等）毎に異なる。そこで、本実施形態では、その使用が想定される種々のグレードの石英ガラスから成るレチクルブランクスそれぞれについて、照明条件毎に、透過率変動曲線の時定数τｒ及び変動率Ｃｒを求められ、メモリ５１内に記憶されている。
【００８７】
なお、図１の照明光学系１２中でビームスプリッタ２６からコンデンサレンズ３２までの屈折部材としても、短期的な透過率変動を認めて、長期的な透過率変動の少ない材料を使用しても良い。この場合にも、ビームスプリッタ２６からウエハＷまでの光学系（レチクルを除く）の透過率Ｔを算出すれば良い。この透過率Ｔに単位変換用の係数を乗じた値が前述の相関係数α１になる。
【００８８】
上記の透過率の変動量δＴ（ｔ）の算出に際しては、前述の可動レチクルブラインド３０Ｂによって規定される開口率ＡＲが必要となるが、その開口率ＡＲは、図３（Ｂ）に示されるように、一つのショット領域への露光（照明光ＩＬの照射）が行われる時点ｔ０〜ｔ１の間に、０と１（１００％）との間で台形状に変化する。この場合、可動レチクルブラインド３０Ｂは、レチクルステージＲＳＴが走査方向（Ｙ軸方向）で位置Ｙ０と位置Ｙ１との間にあるときに開閉されるものとすると、可動レチクルブラインド３０Ｂの開口率ＡＲは走査方向の位置Ｙの関数ＡＲ（Ｙ）ともみなすことができる。
【００８９】
次に、本実施形態の露光装置１０で行われる露光動作の一例について、主制御装置５０内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示す図８及び図９のフローチャートに沿って説明する。
【００９０】
前提として、露光対象のウエハＷで使用されるフォトレジストに応じて目標露光量（積算露光エネルギの目標値）が所定の設定露光量Ｓ０に設定されて、不図示のホストコンピュータの露光データファイルに格納されているものとする。また、露光対象のウエハＷ上には、既に少なくとも１層の露光が行われ、複数（例えば、Ｍ個）の矩形のショット領域（レチクルパターンの転写領域）がマトリックス状の配置で形成されているものとする。
【００９１】
まず、図８のステップ１０２において、不図示の表示画面上に目標露光量（設定露光量）の設定画面を表示して設定露光量が入力されるのを待つ。オペレータは、この設定画面を見て、不図示のキーボード等の入力装置を操作し、ホストコンピュータの露光データファイルからウエハに対する目標露光量Ｓ０のデータを読み出し、主制御装置５０に入力する。
【００９２】
このようにして、目標露光量Ｓ０が入力されると、ステップ１０４に進んで、その設定露光量をメモリ５１に記憶した後ステップ１０６に進み、光源１６の出力（パルスエネルギ）Ｅを可変範囲の中央値Ｅ０（中立値）に設定する。また、これと同時に、エネルギ粗調器２０の透過率を１００％とし、さらに可動レチクルブラインド３０Ｂの開口率ＡＲを１（１００％）に設定する。このとき、ウエハステージＷＳＴ上には、露光対象のウエハは載置されていないものとする。
【００９３】
次のステップ１０８では、後述するタイマー割り込みのタイミングをΔｔに設定する。ここで、Δｔは、実際の露光時間に比べて十分小さい時間であり、例えば数ｍｓ程度である。
【００９４】
次のステップ１１０では、光源１６に例えば数十パルス程度のテスト発光を行わせると共に、各パルス光毎にインテグレータセンサ４６の出力ＤＳ（ｄｉｇｉｔ／ｐｕｌｓｅ）を取り込み、その出力ＤＳと前述の相関係数α１とを用い、次式（１）に基づいて投影光学系ＰＬの像面（ウエハの表面）上での平均パルスエネルギ密度Ｐ（ｍＪ／ｃｍ２）を算出する。
【００９５】
Ｐ＝α１・ＤＳ              …（１）
また、このステップ１１０では、各パルス光毎に光源１６の内部のエネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳ（ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）を取り込み、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳをエネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳに変換するための相関係数α２を算出する（α２＝ＥＳ／ＤＳ）。この相関係数α２もメモリ５１に記憶される。この相関係数α２は、本実施形態ではエネルギ粗調器２０の透過率（ＮＤフィルタ）の切り換えが行われる毎に、テスト発光によって算出される。
【００９６】
上記の相関係数α２の算出に際し、各パルス光毎にエネルギのばらつきがあるため、出力ＥＳ及びＤＳの計測データは、図７に示されるように、直線Ｌ１に沿って分布する。そこで、例えば最小自乗法によって求めたその直線Ｌ１の傾きの逆数、又は各パルス光毎に算出される相関係数α２の平均値を最終的に相関係数α２とする。この相関係数α２を用いると、次式（２）に基づき、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳからエネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳを算出することができる。
【００９７】
ＥＳ＝α２・ＤＳ          …（２）
これにより、光源１６の出力をインテグレータセンサ４６の出力ＤＳを基準として制御できることとなる。
【００９８】
次のステップ１１２では、設定露光量Ｓ０に対するウエハ上の１点当たりの露光パルス数Ｎを次式（３）に基づいて算出する。
【００９９】
Ｎ＝ｒｏｕｎｄ（Ｓ０／Ｐ）        …（３）
ここで、関数ｒｏｕｎｄ（ｘ）は、変数ｘの小数点以下第１位の値の四捨五入を行う関数である。
【０１００】
次のステップ１１４では、上記ステップ１１２で算出した露光パルス数Ｎが、必要な露光量制御再現精度を得るために予め定められている最小露光パルス数Ｎｍｉｎ以上であるか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合、すなわちＮ＜Ｎｍｉｎである場合には、露光パルス数Ｎを大きくする必要があるが、このためには上式（３）より像面上での平均パルスエネルギ密度Ｐを小さくすれば良い。そこで、ステップ１１６に移行して、エネルギ粗調器２０で設定できる複数段階の透過率の内で、Ｎ≧Ｎｍｉｎが成立する範囲で最も大きい値を選択し、エネルギ粗調器２０の透過率をその値に設定した後、ステップ１１０に戻り、ステップ１１０、１１２の処理を繰り返す。これにより、エネルギ粗調器２０の更新後の透過率のもとでの像面上の平均パルスエネルギ密度Ｐ、及び上式（２）中の相関係数α２、すなわちインテグレータセンサ４６の出力ＤＳをエネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳに換算するための相関係数が更新される。この場合、エネルギ粗調器２０の透過率が当初より小さくなっているため、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳとエネルギモニタ１６ｃの出力ＥＳとの関係は図７の直線Ｌ２に沿った計測データのようになり、相関係数α２は大きくなる。すなわち、相関係数α２はエネルギ粗調器２０で設定される透過率の関数である。
【０１０１】
この一方、上記ステップ１１４における判断が肯定された場合、すなわち当初から露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎ以上であった場合、又は上記ステップ１１６における処理の結果露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎ以上となった場合には、ステップ１１８に移行する。このステップ１１８では、次式（４）より、設定露光量Ｓ０に対して光源１６の１パルス当たりのエネルギ（像面上での計測値に換算した値）の設定値Ｐｔを求める。
【０１０２】
Ｐｔ＝Ｓ０／Ｎ            …（４）
上記の相関係数α１及びα２を用いると、上記設定値Ｐｔはインテグレータセンサ４６での出力ＤＳ（＝Ｐｔ／α１）に換算でき、更にこのインテグレータセンサ４６の出力ＤＳは、次式（５）によりエネルギモニタ１６ｃの出力（Ｅｔとする）に換算することができる。
【０１０３】
Ｅｔ＝（α２／α１）Ｐｔ      …（５）
次のステップ１２０では、不図示の表示画面上にレチクルＲ上の照明領域４２Ｒ（又はウエハＷ上の露光領域４２Ｗ）の大きさ、及び露光対象のウエハ上の各ショット領域の設定画面を表示した後、その照明領域４２Ｒ（又は露光領域４２Ｗ）の大きさやショット領域の大きさが設定されるのを待つ。そして、その設定画面に対して、オペレータが、不図示のキーボード等を介して照明領域４２Ｒ（又は露光領域４２Ｗ）及びショット領域の大きさを規定する情報を入力すると、ステップ１２０における判断が肯定され、ステップ１２２に進んでその入力された情報を用いて照明領域４２Ｒ（又は露光領域４２Ｗ）及びショット領域の大きさを設定し、その設定結果をメモリ５１内に記憶した後、ステップ１２４に移行する。
【０１０４】
ここで、上記の露光領域４２Ｗの大きさを規定する情報として、例えば、その走査方向（Ｙ軸方向）の幅Ｗｓ及びその非走査方向（Ｘ軸方向）の幅Ｗｈが入力される。また、ショット領域の大きさを規定する情報として、例えばショット領域のＸ軸方向の幅２・ＸＳ、及びＹ軸方向の幅ＹＳが入力される。
【０１０５】
この場合、固定レチクルブラインド３０Ａの開口の大きさはその露光領域４２Ｗに対して設定される。この場合、Ｗｈ＝２・ＸＳ  が成立し、露光領域４２Ｗの中心（光軸ＡＸ）をＸ軸方向の原点とすると、その露光領域４２Ｗは、−ＸＳ〜＋ＸＳの範囲の領域となる。
【０１０６】
次のステップ１２４では、以下のａ．〜ｃ．の手順で、レチクルＲの透過率計測を行う。
【０１０７】
ａ．  ウエハステージＷＳＴを駆動して露光領域４２Ｗの全体を照射量モニタ５８の受光領域内に収める。このときレチクルステージＲＳＴ上には、レチクルが載置されていないものとする。あるいは、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルが載置されているとしても、照明領域４２Ｒに対して計測用開口２９を配置しても良い。
【０１０８】
ｂ．  次に光源１６にテスト発光を行わせると共に、各パルス光毎にインテグレータセンサ４６の出力ＤＳ（ｄｉｇｉｔ／ｐｕｌｓｅ）と、レチクルを介することなく投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬを受光した照射量モニタ５８の出力（検出信号）ＰＲＦとインテグレータセンサ４６の出力（検出信号）ＤＳとを取り込み、それらの比の値としてレチクルが無い場合の基準透過率Ｔｓｔｄ（＝ＰＲＦ／ＤＳ）を求めて、メモリ５１に記憶する。
【０１０９】
勿論、予め上記の基準透過率Ｔｓｔｄを計測して、メモリ５１に記憶しておいても良い。
【０１１０】
また、基準透過率Ｔｓｔｄは照明条件（通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ照明等）毎に計測する、あるいは予め計測しておき、照明条件毎の制御パラメータ（定数）としてメモリ５１に記憶しておいても良い。
【０１１１】
上記の基準透過率Ｔｓｔｄに、図３（Ｂ）の可動レチクルブラインド３０Ｂの開口率ＡＲ（Ｙ）を乗じて得られる透過率が、図３（Ｃ）の折れ線で表される基本透過率Ｔ＝Ｔｓｔｄ（Ｙ）である。この基本透過率Ｔ＝Ｔｓｔｄ（Ｙ）は、最大値（平坦部の値）がＴｓｔｄで走査方向の位置Ｙ（Ｙ０≦Ｙ≦Ｙ１）に関して台形状に変化している。また、露光領域４２Ｗの走査方向の幅（スリット幅）がＷｓであるため、その透過率は位置Ｙ０及びＹ１に対して幅Ｗｓの範囲で増加又は減少している。
【０１１２】
ｃ．  次に、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードして、不図示のレチクルアライメント系とウエハステージＷＳＴ上の不図示の基準マークとを用いて、レチクルアライメントを行った後、可動レチクルブラインド３０Ｂを露光時と同様に制御（開閉）し、レチクルステージＲＳＴを駆動してレチクルＲを照明領域４２Ｒに対してＹ軸方向に走査し、照射量モニタ５８の出力信号（検出信号）ＰＲＰとインテグレータセンサ４６の出力信号（検出信号）ＤＳとを所定のサンプリングレートで取り込み、それらの出力信号の比の値（＝ＰＲＰ／ＤＳ）を、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置（レチクル座標系）の関数Ｔ＝Ｔｍｅｓ（Ｙ）としてメモリ５１に記憶する。
【０１１３】
この関数Ｔ＝Ｔｍｅｓ（Ｙ）は、図３（Ｃ）に示されるように、走査範囲（Ｙ０≦Ｙ≦Ｙ１）において、関数Ｔ＝Ｔｓｔｄ（Ｙ）よりも小さい値で、デバイスパターンの粗密の分布に対応して不規則に変化している。
【０１１４】
これにより、レチクルＲの透過率の計測作業が終了する。
【０１１５】
次のステップ１２６では、次式（６）により照射パワー係数ηを位置Ｙの関数η（Ｙ）として算出し、その算出された照射パワー係数（関数）η（Ｙ）を、メモリ５１の基本データ格納領域に格納する。
【０１１６】
η（Ｙ）＝Ｔｍｅｓ（Ｙ）／Ｔｓｔｄ（Ｙ）          …（６）
次のステップ１２８では、透過率変動のトラッキングを開始するにあたっての初期値を決定するための平均透過率＜Ｔ＞を計測し、この平均透過率＜Ｔ＞をメモリ５１の基本データ格納領域に格納する。
【０１１７】
具体的には、図４に示されるように、計測用開口２９の中心が照明領域４２Ｒの中心、すなわち本実施形態では投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に一致するように、レチクルステージＲＳＴを移動し、照明光ＩＬの照射を開始して、図５に示されるように、計測用開口２９の像２９ＷをウエハステージＷＳＴ上の照度むらセンサ２１Ｐのピンホール状の受光部２１ＰａでＸ軸方向（非走査方向）に走査する。そして、受光部２１ＰａをＸ軸方向に所定間隔で設定された一連の計測点に移動させながら、各計測点で十分な再現性を得られるようなパルス数（Ｎｍ）で照度むらセンサ２１Ｐの出力信号（検出信号）Ｐｐｉｎ、及びインテグレータセンサ４６の出力信号ＤＳを取り込み、各計測点でそれぞれ出力信号Ｐｐｉｎ及びＤＳの比の値（＝Ｐｐｉｎ／ＤＳ）の平均値を、露光領域４２ＷでのＸ軸方向の透過率Ｔ１（Ｘ）としてメモリ５１内に記憶（プロット）する。
【０１１８】
図６には、そのようにして得られた透過率Ｔ１（Ｘ）が示されている。この図６において、横軸は設定された露光領域４２ＷのＸ座標、縦軸はそのＸ座標でのレチクルＲを除いた光学系、即ち主として投影光学系ＰＬ自体の透過率Ｔ１（Ｘ）である。図６では、露光領域４２Ｗの非走査方向の幅を最大にして、Ｘ座標の範囲を（−ＸＳ〜＋ＸＳ）に設定した場合が示されているが、転写対象のパターンによっては、その非走査方向の領域は、（−ＸＳ〜＋ＸＳ）内の所定の領域となることもある。
【０１１９】
上記の透過率Ｔ１（Ｘ）のＸ軸方向における平均値が平均透過率＜Ｔ＞であり、この平均透過率＜Ｔ＞が、メモリ５１の基本データ格納領域に格納される。
【０１２０】
次のステップ１３０において、タイマー割り込みを許可する。この際、後述するフラグＦのリセットをも行う（Ｆ←０）。これ以後、サンプリング時間Δｔの間隔で割り込み処理（透過率予測のトラッキング）が開始される。
【０１２１】
すなわち、この割り込み処理では、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳに基づいて、像面上の照明光の照射領域４２Ｗ（前述の照明領域４２Ｒと共役な領域）における照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギ（露光量）、すなわち像面におけるパルスエネルギ密度［ｍＪ／ｃｍ２］を推定する相関係数α（ｔ）を、次式（７）を用いてΔｔの間隔で逐次更新し、その演算結果をメモリ５１内の所定の割り込み演算結果格納領域に格納する。
【０１２２】
α（ｔ）＝（１−δＴ（ｔ））・（１−δＴｒ（ｔ））・α０    …（１７）
上式（７）中の係数、及び変数は、それぞれ以下の如くである。
【０１２３】
ａ）α０：露光開始前に照明光による照射熱の影響が無い一定温度の状態で、前述のインテグレータセンサ４６と、照射量モニタ５８とを用いた照明光ＩＬの同時計測により得られた相関係数α（ｔ）の初期値であり、メモリ５１内に記憶されている。
【０１２４】
ｂ）δＴ（ｔ）：ある時点ｔでのビームスプリッタ４６からウエハＷまでの光学系（レチクルを除く）の透過率Ｔの変動率。
【０１２５】
ｃ）δＴｒ（ｔ）：ある時点ｔでのレチクルブランクスの透過率Ｔｒの変動率。
【０１２６】
ここで、光学系の透過率Ｔの変動量δＴ（ｔ）、レチクルブランクスの透過率Ｔｒの変動量δＴｒ（ｔ）の算出方法について、さらに詳述する。
【０１２７】
光学系（レチクルを除く）の透過率Ｔの変動量δＴ（ｔ）は、次式（８）に基づいて算出される。
【０１２８】
2004327647.tif 000003
前述の式（７）のトラッキングを開始するときには、式（８）の透過率Ｔの変動量δＴ（ｔ）の初期値として次式（８Ａ）を代入する必要がある。
【０１２９】
δＴ（ｔ−Δｔ）＝＜Ｔ＞／Ｔｓｔｄ−１    …（８Ａ）
ここで、＜Ｔ＞は、前述の平均透過率であり、Ｔｓｔｄは、前述の基準透過率である。
【０１３０】
ここで、上式（８）の第１項は緩和項、第２項は照射項であり、各変数の意味は以下の通りである。
τａ：光学系の透過率変動の時定数であり、露光プロセス（レチクルパターンの種類、この種類の混合比、固定レチクルブラインド３０Ａの設定、照明条件、及び露光時のパルスエネルギ密度（フルエンス））毎に予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されている定数である。
Ｃａ：光学系の透過率の変動率［％／Ｗ］であり、露光プロセス毎に予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されている定数である。
【０１３１】
更に、式（８）中の関数（以下、「照射パワー」という）Ｗ（ｔ）は次式（９）で表すことができる。
【０１３２】
【数１】
2004327647.tif 000004
【０１３３】
式（９）中の照射パワー係数η（Ｙ）は、走査方向の位置Ｙの関数であるが、位置Ｙは、透過率予測のトラッキング開始後の時点ｔの所定の関数ｆ（ｔ）で表すことができる。すなわち、走査露光中にレチクルステージＲＳＴのＹ座標をΔｔ毎に読み取り、式（６）よりη（Ｙ）を計算し、これを式（９）に代入して照射パワーＷ（ｔ）を求めることができる。式（９）中のその他のパラメータは以下のように定義される。
【０１３４】
Ｉ（ｔ’）：時点ｔ’におけるインテグレータセンサ４６の出力。
α（ｔ’−Δｔ）：時点ｔ’からΔｔだけ前の時点における相関係数α（ｔ）の値。
【０１３５】
また、上記と同様に、レチクルブランクスの透過率Ｔｒの変動量δＴｒ（ｔ）は、次式（１０）に基づいて算出される。
【０１３６】
2004327647.tif 000005
前述の式（７）のトラッキングを開始するときには、式（１０）の透過率Ｔｒの変動量δＴｒ（ｔ）の初期値として０を代入するものとする。
【０１３７】
上式（１０）の第１項は緩和項、第２項は照射項である。また、式（１０）中の各変数の意味は、次の通りである。
【０１３８】
τｒ：レチクルブランクスの透過率変動の時定数であり、露光プロセス（固定レチクルブラインド３０Ａの設定、照明条件、及び露光時のパルスエネルギ密度（フルエンス））及びレチクルブランクスの素材となる石英ガラスのグレード毎に、予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されている定数である。
【０１３９】
Ｃｒ：レチクルブランクスの透過率の変動率［％／Ｗ］であり、上記の露光プロセス及びレチクルブランクスの素材となる石英ガラスのグレード毎に、予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されている定数である。
【０１４０】
更に、式（１０）中の関数（以下、「照射パワー」という）Ｗｒ（ｔ）は次式（１１）で表すことができる。
【０１４１】
【数２】
2004327647.tif 000006
【０１４２】
上式（１１）において、ＡＲ（Ｙ）は、前述した可動レチクルブラインド３０Ｂの開口率である。
【０１４３】
図１０には、サンプリング時間Δｔの間隔で行われる、上述の割り込み処理ルーチンのフローチャートが示されている。この場合、前述の如く、フラグＦはリセットされている（Ｆ＝０）。
【０１４４】
この割り込み処理ルーチンでは、まず、ステップ２０２において、上記のフラグＦ＝０であるか否かを判断することにより、第１回目の処理であるか否かを判断する。ここで、第１回目の処理の場合には、前述の如く、フラグＦ＝０であるから、ここでの判断は肯定され、ステップ２０４に進んでフラグＦを立てる（Ｆ←１）。その後、ステップ２０６において、前述の式（８Ａ）のδＴ（ｔ−Δｔ）の初期値を計算するとともに、その計算結果を、δＴｒ（ｔ−Δｔ）＝０とともに、ＲＡＭ内の一時格納領域に保存した後、ステップ２１０に進む。
【０１４５】
ステップ２１０では、式（９）、式（１１）の演算をそれぞれ行って、照射パワーＷ（ｔ）、Ｗｒ（ｔ）を求める。
【０１４６】
次のステップ２１２では、その時点でＲＡＭ内の一時格納領域に格納されているδＴ（ｔ−Δｔ）、δＴｒ（ｔ−Δｔ）と、上記ステップ２１０で算出された照射パワーＷ（ｔ）、Ｗｒ（ｔ）とを用いて、前述の式（８）、式（１０）により、光学系（レチクルを除く）の透過率Ｔの変動量δＴ（ｔ）及びレチクルブランクスの透過率Ｔｒの変動量δＴｒ（ｔ）を算出し、該計算結果を、メモリ５１内の第１変動量保存領域、第２変動量保存領域にそれぞれ格納し、透過率変動量δＴ（ｔ）、δＴｒ（ｔ）を更新する。この更新された透過率変動量δＴ（ｔ）、δＴｒ（ｔ）が、次回の処理で、δＴ（ｔ−Δｔ）、δＴｒ（ｔ−Δｔ）として用いられることとなる。
【０１４７】
次のステップ２１４では、上記ステップ２１２で算出した透過率変動量δＴ（ｔ）、δＴｒ（ｔ）を用いて前述の式（７）の演算を行って、相関係数α（ｔ）を算出し、その演算結果（相関係数α（ｔ）の更新値）を、メモリ５１内の所定の割り込み演算結果格納領域に格納した後、本割り込み処理ルーチンの処理を終了する。
【０１４８】
この一方、第２回目以降の処理に際しては、フラグＦ＝１となっているため、上記ステップ２０２における判断が否定され、ステップ２０８に移行して、その時点でメモリ５１内の第１変動量保存領域、第２変動量保存領域にそれぞれ格納されている、透過率変動量δＴ（ｔ−Δｔ）、δＴｒ（ｔ−Δｔ）を読み込み、ＲＡＭ内の一時格納領域に格納した後、前述のステップ２１０〜２１４の処理が行われる。
【０１４９】
メインルーチンに戻り、図８のステップ１３０で前述の如くタイマー割り込みを許可した後、図９のステップ１３２に移行し、不図示のウエハアライメント系のベースラインの計測を、通常のスキャニング・ステッパと同様にして行う。
【０１５０】
次のステップ１３４では、不図示のウエハローダに指示を与えて、ウエハステージＷＳＴ上でウエハ交換（ウエハステージＷＳＴ上にウエハが無い場合は、ウエハをロード）を行った後、例えばＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式によるウエハアライメントを行う。
【０１５１】
次のステップ１３６では、ショット領域の番号を示すカウンタｍを１に初期化した後、ステップ１３８に進んで第ｍ番目（ここでは第１番目）のショット領域に対する露光のための走査（加速）開始位置へウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）を移動した後、ステップ１４０に進み、露光光としての照明光ＩＬの非発光時間、又は前に平均透過率＜Ｔ＞を計測してからの経過時間が、所定の時間Ｔｎｏｎｆ（例えば３０ｓ）以下であるか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合、すなわち、上記非発光時間、又は上記経過時間がＴｎｏｎｆより大きくなっている場合には、ステップ１４２に移行して、タイマー割り込みを禁止した後、ステップ１４４に進む。このステップ１４４では、前述のステップ１２８と同様の手順で、平均透過率＜Ｔ＞（図６参照）を再度計測した後、リセット処理として、ステップ１２８において、平均透過率＜Ｔ＞の算出結果を格納した領域と同一のメモリ５１内の領域に格納する。
【０１５２】
次のステップ１４６において、タイマー割り込みを許可するとともに前述のフラグＦをリセットした後、ステップ１４８に移行する。ステップ１４６における割り込み許可後、図１０の割り込み処理ルーチンの処理が、タイマー割り込みによりサンプリング時間ΔＴ間隔で再開されるが、この際、光学系の透過率の変動量の初期値の演算に際して、上記ステップ１４４で算出された平均透過率＜Ｔ＞の値が用いられる。
【０１５３】
一方、上記ステップ１４０における判断が肯定された場合、すなわち上記非発光時間、又は上記経過時間がＴｎｏｎｆ以下である場合には、ステップ１４８に移行する。
【０１５４】
ステップ１４８では、その時点で、メモリ５１の割り込み演算結果格納領域に格納されている相関係数α（ｔ）を読み出す。
【０１５５】
次のステップ１５０では、第ｍ番目（ここでは、第１番目）のショット領域の走査露光条件に関する各制御パラメータを設定する。すなわち、それまでに設定された設定露光量Ｓ０、ウエハ上の１点当たりの露光パルス数Ｎ、及び読み出したリアルタイムの相関係数α（ｔ）、並びに露光領域４２Ｗの走査方向（Ｙ軸方向）の幅（スリット幅）Ｗｓなどを用いて、光源１６の繰り返し周波数ｆ、光源１６での目標パルスエネルギの設定値Ｅｔ、ウエハの走査速度Ｖを決定する。
【０１５６】
この際に、第ｍ番目のショット領域を露光中の目標パルスエネルギＥｔは、設定露光量Ｓ０、計算上の１点当たりの露光パルス数Ｎ、及び相関係数α（ｔ）を用いて次式（１２）で表される。
【０１５７】
Ｅｔ＝（Ｓ０／Ｎ）／α（ｔ）            …（１２）
【０１５８】
また、この際、走査速度Ｖは、通常最大走査速度Ｖｍａｘに設定されるのが通常であるが、次式（１３）で算出される繰り返し周波数ｆが、設定可能な最大繰り返し周波数ｆｍａｘを超える場合には、繰り返し周波数ｆを最大繰り返し周波数ｆｍａｘに設定するとともに、これに応じた値に走査速度Ｖを設定する。
【０１５９】
ｆ＝ｉｎｔ（Ｖｍａｘ×Ｎ／Ｗｓ）              …（１３）
ここで、関数ｉｎｔ（Ａ）は、実数Ａを超えない最大の整数を表す。
【０１６０】
露光中の最初は目標パルスエネルギＥｔと、光源１６中のエネルギモニタ１６ｃによる実際の計測値Ｅｔ’とをパルス毎に比較し、その差分に基づいてレーザ共振器１６ａから発振されるレーザ光のパルスエネルギＥをフィードバック制御することとなる。
【０１６１】
その後、ステップ１５２において、以下のような第ｍ番目（ここでは第１番目）のショット領域に対する走査露光を行う。
【０１６２】
主制御装置５０は、まず、光源１６のパルス発光の開始前に発光パルス数ｎを計数するための内部のレジスタよりなるパルスカウンタのリセットを行う。これと前後して、主制御装置５０は、レチクルＲとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査を開始する。両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達した後、ウエハＷ上の露光対象のショット領域の端部が露光領域４２Ｗにさしかかる直前（発光開始点）に到達してから、光源１６にパルス発光を開始させる。これにより、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。その走査露光中は、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖ／βとウエハテージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖとが、投影光学系ＰＬの投影倍率β（１／４倍、１／５倍あるいは１／６倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。
【０１６３】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第ｍ番目のショット領域の走査露光が終了する。
【０１６４】
本実施形態では、上記の走査露光中、主制御装置５０は、光源１６から順次発光される照明光ＩＬに対して、任意の連続する最小露光パルス数（Ｎｍｉｎ  ）と同じ個数のパルス当たりの積算エネルギが、一定値Ｅｔ・Ｎｍｉｎになるように光源１６をフィードバック制御する。
【０１６５】
すなわち、主制御装置５０は、各パルス発光毎に、インテグレータセンサ４６を介して各照明光ＩＬのパルスエネルギを計測する。
【０１６６】
ここで、ｉパルス目（ｉ＝０，１，２，…）を発光させたときにインテグレータセンサ４６を介して計測したパルスエネルギをＰｉ（ここで、Ｐ０＝０とする。）とすると、主制御装置５０は、それまでに計測されたパルスエネルギＰｉを用いて、次のようにして次のパルス発光時のパルスエネルギの目標値を算出し、この目標値を光源１６に対する制御情報ＴＳとして設定する。
【０１６７】
この場合、ｉパルス目にインテグレータセンサ４６を介して計測されたパルスエネルギＰｉを、エネルギモニタ１６ｃでの計測値に換算した値をＥｉ（＝α２・Ｐｉ）とすると、最も簡単な制御方法として、ｎパルス目の露光待ちの点にとっての次パルスのパルスエネルギの目標値Ｅｔ（ｎ）を、次式（１４）のようにすれば良い。
【０１６８】
【数３】
2004327647.tif 000007
【０１６９】
主制御装置５０は、各パルス光の発光毎に算出されたパルスエネルギＥｔ（ｎ）を光源１６に対して目標値として設定し、光源１６はそれに応じた発光を行う。また、主制御装置５０は、各パルス発光毎に内部のパルスカウンタの値ｎに１を加算した後、露光対象のショット領域が露光領域４２Ｗを通過したかどうか、すなわちウエハＷが露光終了点に到達したかどうかを、ステージＲＳＴ、ＷＳＴの位置情報等から判定する。そして、露光終了点に達したときには、走査終了の処理、すなわちパルス発光の停止を行う。
【０１７０】
なお、本実施形態と同様に、任意の連続する最小露光パルス数（Ｎｍｉｎ）と同じ個数のパルス当たりの積算エネルギが、一定値Ｅｔ・Ｎｍｉｎになるように光源１６をフィードバック制御する、露光量制御方法については、特開２００１−２６７２３９号公報に詳細に開示されている。
【０１７１】
その後、ステップ１５４に移行して、ウエハＷ上の全てのショット領域に対する露光が終了したか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ１５６に移行して、前述のカウンタｍを１インクリメント（ｍ←ｍ＋１）した後、ステップ１３８に戻り、以降、上記ステップ１３８〜１５６の処理（判断を含む）を、ステップ１５４における判断が否定されるまで繰り返す。これにより、ウエハＷ上の第２番目のショット領域〜第Ｍ番目（Ｍは、ショット領域の総数）のショット領域について、前述の走査露光が行われる。このようにして、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、ウエハＷ上の全てのショット領域に、レチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。
【０１７２】
一方、ウエハＷ上の全てのショット領域に対する露光が終了すると、ステップ１５４における判断が肯定され、ステップ１５８に移行して、同一ロット内で未露光のウエハが有るかどうかを判断する。そして、この判断が否定された場合、すなわち未露光のウエハが有るときには、ステップ１３４〜１５８の処理（判断を含む）が繰り返されて、次に露光するウエハが無くなったときに、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【０１７３】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１０によると、主制御装置５０により実行される割り込み処理ルーチン（図１０）のステップ２１０、２１２において、照明光学系１２内における照明光ＩＬの光路上の計測点（ビームスプリッタ２６の配置された点）における照明光ＩＬの光量を計測するインテグレータセンサ４６の出力ＤＳ（＝Ｉ（ｔ´））をパラメータとして含む前述の式（１１）と、レチクルＲを形成するレチクルブランクスの透過率変動情報（すなわち、レチクルブランクスの透過率変動の時定数τｒ、レチクルブランクスの透過率の変動率Ｃｒ）をパラメータとして含む前述の式（１０）とに基づいてレチクルブランクスの透過率Ｔｒの変動量δＴｒ（ｔ）が、Δｔ間隔で予測される。また、これらのステップ２１０、２１２では、インテグレータセンサ４６の出力ＤＳ（＝Ｉ（ｔ´））をパラメータとして含む前述の式（９）を含む式（８）に基づいて、ビームスプリッタ２８と投影光学系の像面（ウエハＷ面）との間に配置されるレチクルを除く光学系（主として投影光学系ＰＬ）の透過率Ｔの変動量δＴ（ｔ）が、Δｔ間隔で予測される。従って、結果的に、本実施形態では、主制御装置５０によって実行される割り込み処理により、ビームスプリッタ２８と投影光学系の像面（ウエハＷ面）との間に配置されるレチクルを含む光学系（特定光学部材）の透過率変動量が予測されることになる。
【０１７４】
そして、主制御装置５０により、ステップ２１４において、予測された前記特定光学部材の透過率変動量、すなわち変動量δＴ（ｔ）及び変動量δＴｒ（ｔ）に基づいて、式（７）により前記計測点で計測される照明光ＩＬのエネルギ情報と投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬのエネルギ情報（像面におけるパルスエネルギ密度）との相関関係、すなわちインテグレータセンサ４６の出力ＤＳから投影光学系ＰＬの像面又はその近傍の所定位置におけるエネルギビームのエネルギ情報（パルスエネルギ密度）を推定するのに用いることができる相関関係（前述の相関係数α（ｔ））が式（７）の演算により、Δｔ間隔で更新される。
【０１７５】
この場合、前述の透過率変動量が予測される特定光学部材にレチクル（レチクルブランクス）が含まれ、しかもその予測がレチクルブランクス透過率変動情報を含む情報に基づいて行われるので、上記の相関係数α（ｔ）の更新は、レチクルブランクスの透過率の変動分の影響を低減するあるいは完全になくすような相関係数α（ｔ）の更新である。
【０１７６】
そして、主制御装置５０により、その更新後の相関係数α（ｔ）とインテグレータセンサ４６の出力ＤＳとに基づいて、ウエハＷに対する積算露光量が制御される（図９ステップ１４８〜１５２参照）。従って、本実施形態の露光装置１０によると、レチクルブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることが可能となる。
【０１７７】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置５０、より具体的にはＣＰＵとソフトウェアプログラムとによって、予測装置及び露光量制御装置が実現されている。すなわち、ＣＰＵが行う、割り込み処理ルーチンの処理、より正確にはステップ２１０、２１２の処理によって予測装置が実現され、ステップ２１４及びステップ１４８〜１５２の処理によって露光量制御装置が実現されている。
【０１７８】
また、本実施形態の露光装置１０では、前述の如く、レチクルＲを形成するレチクルブランクスの透過率変動情報（すなわち、レチクルブランクスの透過率変動の時定数τｒ、レチクルブランクスの透過率の変動率Ｃｒ）は、露光プロセス（固定レチクルブラインド３０Ａの設定、照明条件、及び露光時のパルスエネルギ密度（フルエンス））及びレチクルブランクスの素材となる石英ガラスのグレード毎に、予め求めてメモリ５１内にパラメータとして記憶されているので、使用するレチクルが交換される毎に、交換されたレチクルを形成するレチクルブランクスに応じて変更される。すなわち、交換後のレチクルを形成するレチクルブランクスの素材である石英ガラスのグレードに応じた透過率変動情報（すなわち、レチクルブランクスの透過率変動の時定数τｒ、レチクルブランクスの透過率の変動率Ｃｒ）を用いて、前述の透過率のトラッキング、ひいては相関係数α（ｔ）の更新が行われ、この更新後の相関係数α（ｔ）を用いて、ウエハＷに対する積算露光量が制御されるので、レチクルの交換に影響を受けることなく、高精度な露光量制御が可能となる。また、レチクルブランクスの透過率変動情報は照明条件等の露光プロセス毎に、その露光プロセスに応じた情報（レチクルブランクスの透過率変動の時定数τｒ、レチクルブランクスの透過率の変動率Ｃｒ）が用いられるので、プロセスの変更の影響を受けることなく、高精度な露光量制御が可能となる。
【０１７９】
この場合、例えば露光装置１０で使用されるレチクルＲに付されるバーコード情報の中に、そのレチクルＲのパターンに応じた照明条件などの情報とともに、そのレチクルＲを形成するレチクルブランクス（石英ガラス）のグレードの情報を含めておき、レチクルＲの搬送中などにバーコードリーダでそのバーコード情報を読み取り、主制御装置５０がその照明条件及びグレードに応じた透過率変動情報をメモリから読み出し、その情報を用いて、前述の透過率のトラッキング、ひいては相関係数α（ｔ）の更新を行うこととしても良い。
【０１８０】
なお、前述の式（８）や式（１０）で用いる変動率Ｃａ，Ｃｒや、時定数τａ、τｒなどは、常に同じ値を使っても良いが、これらの値の最適値は、光学系を構成する硝材やレチクルブランクスへの照明光ＩＬの照射によって中長期的に変化するので、定期的に更新することが望ましい。
【０１８１】
ここで、上記の変動率Ｃａ、時定数τなどは、像面でのパルスエネルギ密度（フルエンス）、（６）式の照射パワー係数η（Ｙ）、及びレチクルの透過率分布にも依存して変化する。
【０１８２】
また、上記の変動率Ｃｒ、時定数τｒなどは、レチクル面上でのパルスエネルギ密度（フルエンス）、可動レチクルブラインドの開口率ＡＲ（Ｙ）、及び光源１６の繰り返し周波数、パルスエネルギ（パワー）などに依存して変化する。
【０１８３】
そこで、露光量制御精度を更に向上するためには、露光中に変動率Ｃａ、Ｃｒ及び時定数τａ、τｒも更新することが望ましい。
【０１８４】
そのためには具体的に、図８のステップ１１０において、像面での平均パルスエネルギ密度Ｐが算出されたときに、主制御装置５０では、それまでの光学系（レチクルを除く）の透過率変動の時定数τａ及び透過率の変動率Ｃａを次式によって新たな時定数τａ’及び変動率Ｃａ’に更新する。なお、Ｐｓｔｄは、それまでの時定数τａ及び変動率Ｃａのデータ取りを行ったときに計測された像面フルエンスであり、べき数ｋは整数又は半整数である。
【０１８５】
τａ´＝τａ・｛（Ｐｓｔｄ／Ｐ）・（１／η（Ｙ））｝ｋ      …（１５Ａ）
Ｃａ´＝Ｃａ・｛（Ｐｓｔｄ／Ｐ）・（１／η（Ｙ））｝ｋ      …（１５Ｂ）
この場合には、前述の式（８）における時定数τａ及び変動率Ｃａの代わりにそれぞれτａ´及びＣａ´を使用すれば良い。べき数ｋは、一例として１／２（平方根）であるが、実際には実験的に定めれば良い。
【０１８６】
また、主制御装置５０では、ステップ１１０において、像面での平均パルスエネルギ密度Ｐが算出されたときに、主制御装置５０では、それまでのレチクルブランクスの透過率変動の時定数τｒ及び透過率の変動率Ｃｒを、時定数τｒ及び変動率Ｃｒをパラメータとして含む、所定の演算式を用いて、上記と同様に新たな時定数τｒ´及び変動率Ｃｒ´に更新することとすれば良い。
【０１８７】
又は、新たな時定数τａ´、τｒ´及び変動率Ｃａ´、Ｃｒ´は、テーブルデータとして記憶しておいても良い。
【０１８８】
また、ウエハアライメント等のように、非発光時間が比較的長い時間継続した直後の数個のショット領域への露光時に前述の光学系の透過率Ｔの変動量δＴ（ｔ）の予測精度が低下する。そのような場合を考慮して、本実施形態ではステップ１４０において、非発光時間が所定時間Ｔｎｏｎｆより長く経過した直後のショット領域への露光時には、ステップ１４２に移行し、ステップ１４４で平均透過率の実測を行い、その実測値を式（８Ａ）に代入した値を新たな初期値として、透過率トラッキングのリセット処理を行っている。これによって、光学系透過率の予測精度の低下が防止できる。
【０１８９】
また、上記実施形態では、インテグレータセンサ４６を用いて投影光学系ＰＬを含む光学系を通過する光量を算出しているが、より正確にその光学系を通過する光量を算出するために、図１の反射量モニタ４７で計測される光量をも考慮するようにしても良い。
【０１９０】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１１〜図１３に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略にし若しくは省略するものとする。
【０１９１】
この第２の実施形態の露光装置は、装置構成などは前述の第１の実施形態と同様であり、主制御装置５０の露光動作に関する処理アルゴリズムが、一部相違するのみである。従って、以下ではかかる相違点を中心として説明する。
【０１９２】
図１１、図１２には、本第２の実施形態の主制御装置５０内ＣＰＵの露光動作に関する処理アルゴリズムに対応するメインルーチンのフローチャートが示されている。
【０１９３】
前提として、露光対象のウエハＷで使用されるフォトレジストに応じて目標露光量（積算露光エネルギの目標値）が所定の設定露光量Ｓ０に設定されて、不図示のホストコンピュータの露光データファイルに格納されているものとする。また、露光対象のウエハＷ上には、既に少なくとも１層の露光が行われ、複数（例えば、Ｍ個）の矩形のショット領域（レチクルパターンの転写領域）がマトリックス状の配置で形成されているものとする。
【０１９４】
また、本第２の実施形態では、予め実験により、レチクルに照射される照明光ＩＬのレチクル面上でのフルエンス（パルスエネルギ密度）、光源１６の発振周波数（繰り返し周波数）、パワー（パルスエネルギ）等と、レチクルブランクスの透過率の変動が飽和する飽和パルス数、その飽和状態における飽和透過率の関係などの情報（以下、「飽和透過率演算基礎情報」と総称する）が、前述のプロセス毎、レチクルブランクスの素材である石英ガラスのグレード毎に求められて、メモリ５１内に記憶されている。
【０１９５】
図１１のステップ３０２〜ステップ３３０では、前述した第１の実施形態のステップ１０２〜ステップ１３０と全く同様の処理（判断を含む）が行われる。
【０１９６】
その後、ステップ３３２、３３４において、前述した第１の実施形態のステップ１３２、１３４と同様に、ウエハアライメント系のベースライン計測、ウエハ交換、ウエハアライメントを行った後、ステップ３３６でカウンタｍを初期化した後、ステップ３３７に移行する。
【０１９７】
ステップ３３７では、そのときレチクルステージＲＳＴ上に装填されているレチクルＲを形成するレチクルブランクスのグレードと、プロセス条件とに対応する、飽和透過率演算基礎情報をメモリ５１から読み出し、この情報に基づいて、照明光ＩＬの照射後に、そのレチクルブランクスの変動が飽和する、飽和パルス数を計算し、その飽和パルス数だけ、光源１６をパルス発光させて、レチクルＲに対してダミー照射を行う。勿論、このステップ３３７におけるダミー照射を行う際には、ウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬの下方から遠ざけてウエハＷが露光されないようにする。
【０１９８】
その後、ステップ３３８以降で前述の第１の実施形態におけるステップ１３８以降と同様の処理（判断を含む）を行うが、本第２の実施形態では、レチクルブランクスの透過率Ｔｒの変動が飽和した状態で、ウエハの露光が開始されるので、サンプリング時間ΔＴ毎に行われるタイマー割り込み処理による、透過率変化のトラッキングに際しては、レチクルブランクスの透過率Ｔｒについてはトラッキングを行う必要は殆どない。
【０１９９】
図１３には、本第２の実施形態における割り込み処理ルーチンのフローチャートが示されている。この場合、前述の如く、図１１のステップ３３０のタイマー割り込みの許可の際に、フラグＦはリセットされている（Ｆ＝０）。
【０２００】
この割り込み処理ルーチンでは、まず、ステップ４０２において、前述と同様に、第１回目か否かの判断がフラグＦを参照して行い、第１回目の処理である場合には、ステップ４０４に進んでフラグＦを立てた後、ステップ４０６に進む。
【０２０１】
このステップ４０６では、前述の式（８Ａ）のδＴ（ｔ−Δｔ）の初期値を計算するとともに、使用中のレチクルブランクスの飽和透過率Ｔｒｆｉｘ（又は透過率Ｔｒの変動が飽和した際の透過率変動量ΔＴｒｆｉｘ）をメモリ５１から読み出す。そして、算出されたδＴ（ｔ−Δｔ）の初期値、及び上記の飽和透過率Ｔｒｆｉｘ（又は透過率変動量ΔＴｒｆｉｘ）をＲＡＭ内の一時格納領域に保存した後、ステップ４１０に進む。
【０２０２】
一方、第２回目以降の場合は、ステップ４０８に移行し、その時点でメモリ５１内の変動量保存領域に格納されている、透過率変動量δＴ（ｔ−Δｔ）を読み込み、ＲＡＭ内の一時格納領域に格納した後、ステップ４１０に移行する。
【０２０３】
ステップ４１０では、前述の式（９）の演算を行って、照射パワーＷ（ｔ）を求める。
【０２０４】
次のステップ４１０では、前述の式（８）により、光学系（レチクルを除く）の透過率Ｔの変動量δＴ（ｔ）を算出し、該計算結果を、メモリ５１内の変動量保存領域にし、透過率変動量δＴ（ｔ）を更新する。この更新された透過率変動量δＴ（ｔ）が、次回の処理で、δＴ（ｔ−Δｔ）として用いられることとなる。
【０２０５】
次のステップ４１４では、上記ステップ４１２で算出した透過率変動量δＴ（ｔ）及び飽和透過率Ｔｒｆｉｘを用いて、次式（１６）の演算を行って、相関係数α（ｔ）を算出し、その演算結果（相関係数α（ｔ）の更新値）を、メモリ５１内の所定の割り込み演算結果格納領域に格納した後、本割り込み処理ルーチンの処理を終了する。
【０２０６】
α（ｔ）＝（１−δＴ（ｔ））・Ｔｒｆｉｘ・α０          …（１６）
ここで、α０は、露光開始前に露光光による照射熱の影響が無い一定温度の状態で、前述のインテグレータセンサ４６と、照射量モニタ５８とを用いた照明光ＩＬの同時計測により得られた相関係数α（ｔ）の初期値であり、メモリ５１内に記憶されている値である。
【０２０７】
図１２に戻り、ステップ３３８〜３５６のループで、前述の第１の実施形態のステップ１３８〜１５６のループと同様の処理を繰り返し行うことにより、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Ｒのパターンが投影光学系ＰＬを介して転写される。この際、ステップ３５２の走査露光中に、ステップ３４８でメモリ５１から読み出された更新後のα（ｔ）を用いて、前述と同様のパルスエネルギの制御が行われる。
【０２０８】
また、１枚目のウエハＷに対する露光が終了した場合、ステップ３５４からステップ３５８に移行して同一ロット内で未露光のウエハが有るかどうかを判断し、未露光のウエハが有るときには、ステップ３３４〜３５８の処理（判断を含む）が繰り返されて、次に露光するウエハが無くなったときに、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【０２０９】
以上説明したように、本第２の実施形態の露光装置においても、前述のように照明光学系１２内における照明光ＩＬの光路上の計測点（ビームスプリッタ２６が配置された点）で計測される照明光ＩＬのエネルギ情報（インテグレータセンサ４６の出力ＤＳと、投影光学系を通過したエネルギビームのエネルギ情報、すなわち投影光学系ＰＬの像面又はその近傍の所定位置におけるエネルギ情報（照射量モニタ５８の出力）との相関係数α（ｔ）の初期値＝α０が予め求められ、メモリ５１内に記憶されている。
【０２１０】
また、露光の際には、主制御装置５０により、露光に先立って、レチクルＲに対してダミー照射が行われる（ステップ３３７）。このダミー照射により、ビームスプリッタ２６と投影光学系ＰＬの像面との間に配置される少なくともレチクルＲを含む特定光学部材の透過率変動が飽和状態に近い状態となり、その特定光学部材の透過率の変化が非常に緩やかに、あるいは殆どなくなる。
【０２１１】
そして、上記のダミー照射後に、すなわちレチクルＲ（レチクルブランクス）を含む特定光学部材の透過率変動が飽和状態に近い状態となった後に、主制御装置５０により、前述の相関関係α（ｔ）とインテグレータセンサ４６の出力ＤＳとに基づいて、ウエハＷに対する積算露光量を制御して露光が行われる。
【０２１２】
従って、本第２の実施形態によると、レチクルブランクスの透過率の変動が抑制された状態で露光が行われるので、レチクルブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることが可能になる。
【０２１３】
また、本第２の実施形態では、照明光ＩＬの照射量と該照射量に対するレチクルブランクスの透過率の変化との関係や、レチクルブランクスの透過率の変化が飽和した状態でのそのレチクルブランクスの透過率等の情報、すなわち前述の飽和透過率演算基礎情報が予め求められ、メモリ５１に記憶されている。そして、上記のダミー照射に際し、主制御装置５０が、ステップ３３７において、前記飽和透過率演算基礎情報に基づいて、レチクルブランクスの透過率の変化が飽和する照射量（パルス数）のパルスエネルギをレチクルＲに照射し、露光の際の積算露光量（ドーズ量）の制御に際し、透過率が飽和した状態でのレチクルブランクスの透過率Ｔｒｆｉｘに基づいて相関係数α（ｔ）を更新する（前述の式（１６）参照）。従って、レチクルブランクスの透過率の変動の影響を殆ど受けることがない高精度な露光量制御が可能となる。
【０２１４】
また、本第２の実施形態では、前述の如く、レチクルＲを形成するレチクルブランクスに関する前述の飽和透過率演算基礎情報は、露光プロセス（固定レチクルブラインド３０Ａの設定、照明条件、及び露光時のパルスエネルギ密度（フルエンス））及びレチクルブランクスの素材となる石英ガラスのグレード毎に、予め求めてメモリ５１内に記憶されているので、使用するレチクルが交換される毎に、交換されたレチクルを形成するマスクブランクスに応じて変更される。すなわち、交換後のレチクルを構成するレチクルブランクスの素材である石英ガラスのグレードに応じた飽和透過率演算基礎情報を用いて、前述の式（１６）により相関係数α（ｔ）の更新が行われ、この更新後の相関係数α（ｔ）を用いて、ウエハＷに対する積算露光量が制御されるので、レチクルの交換に影響を受けることなく、高精度な露光量制御が可能となる。また、レチクルブランクスの飽和透過率演算基礎情報は照明条件等の露光プロセス毎に、その露光プロセスに応じた情報が用いられるので、プロセスの変更の影響を受けることなく、高精度な露光量制御が可能となる。
【０２１５】
この場合、例えば露光装置で使用されるレチクルＲに付されるバーコード情報の中に、そのレチクルＲのパターンに応じた照明条件などの情報とともに、そのレチクルＲを形成するレチクルブランクス（石英ガラス）のグレードの情報を含めておき、レチクルＲの搬送中などにバーコードリーダでそのバーコード情報を読み取り、主制御装置５０がその照明条件及びグレードに応じた飽和透過率演算基礎情報をメモリから読み出し、その情報に基づいて、照明光ＩＬの照射後に、そのレチクルブランクスの変動が飽和する、飽和パルス数を計算し、その飽和パルス数だけ、光源１６をパルス発光させて、レチクルＲに対してダミー照射を行うとともに、飽和透過率の情報を用いて前述の相関係数α（ｔ）の更新を行うこととしても良い。
【０２１６】
なお、上記各実施形態では、本発明がスキャナに適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）などの静止露光型の露光装置にも本発明は適用が可能である。この場合も、上記第１の実施形態と同様のレチクルブランクスの透過率の変動の予測（トラッキング）を行うか、上記第２の実施形態と同様の露光開始前のダミー照射を行うかのいずれかを行えば良い。
【０２１７】
なお、上記各実施形態では、照明光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合について説明したが、これに限らず、波長が１７０ｎｍ以下の光、例えばＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ光（波長１４６ｎｍ）等の他の真空紫外光を用いても良い。この場合、光学系内の屈折部材やレチクルブランクスの素材として蛍石やフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２  ）等が使用されるが、これらの素材の透過率の変動が露光に影響する場合には、上記各実施形態と同様の手法により、露光量の制御精度を向上させることができる。
【０２１８】
また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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。
【０２１９】
更に、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。
【０２２０】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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。
【０２２１】
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、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、薄膜磁気ヘ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）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【０２２２】
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置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。
【０２２３】
図１４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１４に示されるように、まず、ステップ５０１（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５０２（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５０３（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。
【０２２４】
次に、ステップ５０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ５０１〜ステップ５０３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５０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ５０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ５０５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。
【０２２５】
最後に、ステップ５０６（検査ステップ）において、ステップ５０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久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。
【０２２６】
図１５には、半導体デバイスにおける、上記ステップ５０４の詳細なフロー例が示されている。図１５において、ステップ５１１（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５１２（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５１３（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５１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ５１１〜ステップ５１４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。
【０２２７】
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５１５（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５１６（露光ステップ）において、上記各実施形態の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５１７（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５１８（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５１９（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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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５１６）において上記各実施形態の露光装置及び露光方法が用いられるので、露光量制御精度を良好に維持して精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
【０２３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置によれば、マスクブランクスの短期的な透過率変動の影響を軽減して露光量制御精度の向上を図ることができるという効果がある。
【０２３１】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、デバイスの生産性の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の投影露光装置の露光量制御系を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は、図１中のビームスプリッタからウエハまでの光学系の透過率の変動の一例を示す図、図３（Ｂ）は図１中の可動レチクルブラインドの開口率の変化の一例を示す図である。
【図４】図１のレチクルステージを示す平面図である。
【図５】計測スリットの像をウエハステージ側の照度むらセンサで走査する状態を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態の光学系の非走査方向への透過率分布の計測結果の一例を示す図である。
【図７】インテグレータセンサの処理量と、エネルギモニタの処理量との相関データの一例を示す図である。
【図８】第１の実施形態の露光装置で行われる露光動作に関する、主制御装置内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャート（その１）である。
【図９】第１の実施形態の露光装置で行われる露光動作に関する、主制御装置内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャート（その２）である。
【図１０】第１の実施形態の露光装置で行われる、割り込み処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態の露光装置で行われる露光動作に関する、主制御装置内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャート（その１）である。
【図１２】第２の実施形態の露光装置で行われる露光動作に関する、主制御装置内のＣＰＵの処理アルゴリズムを示すフローチャート（その２）である。
【図１３】第２の実施形態の露光装置で行われる、割り込み処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】デバイス製造方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図１５】図１４のステップ５０４の詳細なフロー例を示す図である。
【符号の説明】
１０…露光装置、１２…照明光学系、４６…インテグレータセンサ（第１受光器）、５０…主制御装置（予測装置、露光量制御装置）、５１…メモリ（記憶装置）、５８…照射量モニタ（第２受光器）、ＩＬ…照明光（エネルギビーム）、Ｒ…レチクル（マスク）、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ（感光物体）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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