JP2006173317A - 受光ユニット、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液浸材（液体）の侵入を防止すると共に、ＮＡが１を超える光も検出することができる受光ユニット及びかかる受光ユニットを有する露光装置を提供する。
【解決手段】 光を検出する受光デバイスを備える受光ユニットであって、前記受光デバイスの受光面側に配置され、前記光に対して透光性を有する窓材と、前記受光デバイスに到達する前に、前記窓材を透過した光を偏向する偏向手段とを有することを特徴とする受光ユニットを提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光装置に関する。本発明は、投影光学系の最終面と被処理体の表面を液体に浸漬して、かかる液体を介して被処理体を露光する、所謂、液浸型露光装置に好適である。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子又は液晶表示素子を製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線の波長は短くなってきた。

このような中で、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いながら、更に解像度を向上させる技術として、液浸露光が注目されている（例えば、特許文献１参照。）。液浸露光とは、投影光学系のウェハ側（像面側）の媒質を液体（液浸材）にすることによって高ＮＡ化を更に進めるものである。つまり、投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるので、投影光学系とウェハとの間の少なくとも一部を空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質（液体）で満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。換言すれば、液浸露光は、ウェハ側からみた投影光学系のＮＡを増加させる（１以上）ことで解像度を向上させている。

一方、露光装置を制御するには、種々の物理量を測定し、装置状態をモニターする必要がある。例えば、露光量や結像位置などを考えると、これらの物理量は、実際の投影光学系を通過してきた露光光を検出することで取得される。従って、液浸露光の場合、これらの物理量を測定するセンサーには、液浸状態、即ち、最大ＮＡ時の物理量を測定することができる能力が要求される。
特開平１０−３０３１１４号公報

液浸型露光装置の投影光学系は、ウェハ側の最終面（レンズ）とウェハとの間を液体で満たしていることを前提に設計されている。従って、各種物理量を測定する際にも、液浸材は欠かせない。

しかしながら、光の光量を電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換デバイス（受光デバイス）は、湿気を嫌うのが普通である。そこで、少なくとも受光デバイスが搭載されている部位には、液浸材が侵入しない構造で受光ユニットを構成することが必要である。

一方、液浸材に限ることなく湿気を遮断する手法として、透光性の窓材を有するパッケージが市販されている。窓材によって光のみを透過し、湿気を遮断する手法は、非常に有効である。しかしながら、液浸型露光装置の投影光学系のＮＡは１を超えているため、一般的な平板の窓材を用いると、１を超えるＮＡの光が窓材の射出面で全反射し、受光デバイスに到達しない。

そこで、本発明は、液浸材（液体）の侵入を防止すると共に、ＮＡが１を超える光も検出することができる受光ユニット及びかかる受光ユニットを有する露光装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての受光ユニットは、光を検出する受光デバイスを備える受光ユニットであって、前記受光デバイスの受光面側に配置され、前記光に対して透光性を有する窓材と、前記受光デバイスに到達する前に、前記窓材を透過した光を偏向する偏向手段とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記投影光学系及び前記液体を通過した光を検出する上述の受光ユニットと、前記受光ユニットの検出結果に基づいて、前記被処理体上の光量を制御する制御部とを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記投影光学系及び前記液体を通過した光を検出する上述の受光ユニットと、前記受光ユニットの検出結果に基づいて、前記被処理体の位置又は前記投影光学系の結像位置を制御する制御部とを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、液浸材（液体）の侵入を防止すると共に、ＮＡが１を超える光も検出することができる受光ユニット及びかかる受光ユニットを有する露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。

露光装置１は、投影光学系３０の被処理体４０側の最終面（レンズ面）と被処理体４０との間の少なくとも一部に供給される液体（液浸材）ＷＴを介して、レチクル２０に形成された回路パターンを、ステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式で被処理体４０に露光する液浸型露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。また、「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次の露光領域に移動する露光方法である。

露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を搭載するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、被処理体４０を搭載するウェハステージ４５と、液体給排機構５０と、受光ユニット６０と、制御部７０とを有する。

照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。

光源部１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーを使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー相互間のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。更にスペックルを低減するために光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系１４は、レチクル２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーターを含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。

レチクル２０は、例えば、反射型又は透過型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターンが形成され、レチクルステージ２５に支持及び駆動されている。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０を介し、被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０と被処理体４０を縮小倍率比の速度比で走査することによりレチクル２０のパターンを被処理体４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル２０と被処理体４０を静止させた状態で露光が行われる。

レチクルステージ２５は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０を移動することができる。ここで、レチクル２０又は被処理体４０の面内で走査方向をＹ軸、それに垂直な方向をＸ軸、レチクル２０又は被処理体４０の面に垂直な方向をＺ軸とする。

投影光学系３０は、レチクル２０に形成されたパターンを経た回折光を被処理体４０上に結像する機能を有する。投影光学系３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。

被処理体４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板、その他の被処理体を広く含む。被処理体４０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ４５は、図示しないウェハチャックによって被処理体４０を支持する。ウェハステージ４５は、レチクルステージ２５と同様に、リニアモーターを利用して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向に被処理体４０を移動する。また、レチクルステージ２５の位置とウェハステージ４５の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージ４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ２５及び投影光学系３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。

液体給排機構５０は、給排ノズル５２を介して、投影光学系３０と被処理体４０との間、詳細には、投影光学系３０の被処理体４０側の最終面（投影光学系３０の被処理体４０側の最終端に配置されている光学素子）と被処理体４０との間に液体ＷＴを供給すると共に、供給した液体ＷＴを回収する。即ち、投影光学系３０と被処理体４０の表面で形成される間隙は、液体給排機構５０から供給される液体ＷＴで満たされている。液体ＷＴは、本実施形態では、純水であるが、特に純水に限定するものではなく、露光光の波長に対して高い透過特性及び高い屈折率特性を有し、投影光学系３０や被処理体４０に塗布されているフォトレジストに対して化学的安定性の高い液体を使用することができ、例えば、フッ素系不活性液体を使用してもよい。

受光ユニット６０は、ウェハステージ４５に配置され、投影光学系３０及び液体ＷＴを通過し、被処理体４０上に入射する露光光の光量を検出する。受光ユニット６０は、図２に示すように、頂点の一部を平面に研磨した第１の半球形状レンズ６１と、透明基板からなる窓材６２と、中心に開口ＯＰを有する遮光パターン６３と、第２の半球形状レンズ６４と、受光デバイスとしてのフォトダイオード６５と、窓材６２を保持する保持機能を有し、第１の半球形状レンズ６１、第２の半球形状レンズ６４及びフォトダイオード６５を収納するパッケージ６６とを有し、これらの光学部品はオプティカルコンタクトによって組み立てられている。受光ユニット６０は、窓材６２及びパッケージ６６によって外部の雰囲気と遮断され、フォトダイオード６５（が配置されている部位）に液体ＷＴが侵入することを防止する。ここで、図２は、受光ユニット６０の構成の一例を示す概略断面図である。

受光ユニット６０には、遮光パターン６３に接している液体ＷＴを介して、ＮＡが１を超える光が入射してくる。受光ユニット６０に到達する光は、遮光パターン６３に設けられた開口ＯＰによって空間的に受光する光を選択する。これにより。受光ユニット６０は優れた空間分解能を発揮する。

遮光パターン６３の開口ＯＰから入射した光は、窓材６２を透過し、第１の半球形状レンズ６１に入射する。ここで、小さいＮＡの光Ｌ１は、第１の半球形状レンズ６１及び第２の半球形状レンズ６４を透過し、第２の半球形状レンズ６４の射出面（以下、「最終射出面」と称する。）６４ａから直接射出し、更に、フォトダイオード６５に到達して電気信号に変換される。

一定以上のＮＡの光Ｌ２は、最終射出面６４ａに到達する前に、第１の半球形状レンズ６１の球面６１ａに到達する。このとき、光Ｌ２は、第１の半球形状レンズ６１の球面６１ａに入射する入射角度が臨界角を超えているため、第１の半球形状レンズ６１の外へ射出されることなく全反射される。かかる全反射は、最終射出面６４ａに到達するまで繰り返される。これにより、光Ｌ２は、最終射出面６４ａでの入射角度が小さくなり、第２の半球形状レンズ６４の外へと射出されてフォトダイオード６５に到達する。

第１の半球形状レンズ６１がない場合には、ＮＡが１を超えた光が窓材６２のフォトダイオード６５側の面（射出面）で全反射されてしまうため、フォトダイオード６５で受光することができない。本実施形態では、第１の半球形状レンズ６１と窓材６２とが一体化されていることによって、通常では窓材６２の射出面で全反射してしまう光を第１の半球形状レンズ６１へと透過することができる。更に、第１の半球形状レンズ６１の球面６１ａにおいて全反射され、最終射出面６４ａを通過することができる。

本実施形態では、窓材６２の厚みを０．９２［ｍｍ］、第１の半球形状レンズ６１の半径を３［ｍｍ］、第１の半球形状レンズ６１の上下面の厚みを２．６［ｍｍ］として設計したところ、受光ユニット６０は良好な性能を示した。

ここで、第２の半球形状レンズ６４の機能について説明する。図３は、第２の半球形状レンズ６４がない場合において、第１の半球形状レンズ６１から射出する光の分布を示すグラフである。図３では、光が光軸より図面上左側に進んだ場合をＮＡで表示し、符号は光軸から拡散する方向に進む入射角を正、収束しながら進む入射角を負としている。

図３を参照するに、ＮＡ＝１近傍で射出角度が９０度となる部分がある。これは、窓材６２及び第１の半球形状レンズ６４から射出することができないことを意味している。第１の半球形状レンズ６１の球面６１ａで反射しない程度に大きいＮＡの光Ｌ３は、第１の半球形状レンズ６１の射出面６１ｂに直接到達する。しかし、光Ｌ３は、遮光パターン６３の開口ＯＰの中心を通る場合、角度にして光軸との挟み角が４０．４４度、硝材の屈折率を１．５９とすれば、ＮＡ＝１．０３となり１を超えている。従って、第１の半球形状レンズ６１の射出面６１ｂに直接到達する光Ｌ３のうち一部は第１の半球形状レンズ６１から射出されないことになる。

そこで、本実施形態では、第１の半球形状レンズ６１の射出面６１ｂに第２の半球形状レンズ６４を設けている。第２の半球形状レンズ６４は、略台形形状の断面を有する。なお、第２の半球形状レンズ６４は、レンズ加工上の制約から側面を球面としたが、テーパー状の円筒面でも構わない。また、第２の半球形状レンズ６４の厚さ及び最終射出面６４ａの直径は、ＮＡが１の光が平面と側面６４ｂの境界又は側面６４ｂ側に入射する長さを有していればよい。更に、第２の半球形状レンズ６４の側面６４ｂは、最終射出面６４ａに対して４０度近傍の角度の断面形状を有している。これにより、第１の半球形状レンズ６１の射出面６１ｂに到達したＮＡが１を超える光Ｌ３は、そのまま第２の半球形状レンズ６４に入射し、側面６４ｂに到達する。第２の半球形状レンズ６４の側面６４ｂは、光の進行方向に対して略垂直に形成されているため、入射角度が小さくなり、第２の半球形状レンズ６４から光Ｌ３が射出されることになる。

以上、実際の設計値に沿って説明したが、概念的には、フォトダイオード６５で受光したい最大ＮＡの光が、第１の半球形状レンズ６１に入射できるように、第１の半球形状レンズ６１と窓材６２との接触面の大きさ（即ち、半径）を設定する必要がある。これにより、窓材６２の厚さ及び第１の半球形状レンズ６１の球面６１ａの半径及び厚さが決まる。

第１の半球形状レンズ６１は、球面６１ａによって、大きなＮＡの光を偏向する。かかる偏向効果を高くするためには、第１の半球形状レンズ６１の射出面６１ｂは、中心を通る面で切断して形成することが好ましい。この結果、上述したように、最大ＮＡの大きさによっては、ＮＡが１を超える光も第１の半球形状レンズ６１の射出面６１ｂに直接到達する場合がある。この場合、第２の半球形状レンズ６４の側面６４ｂを用いて、最終射出面６４ａに対する入射角度を減少させてやればよい。また、上述したように、第２の半球形状レンズ６４は、本実施形態では、半球形状としたが、円錐の一部を切り出した形状など必ずしも球面である必要はない。更に、第２の半球形状レンズ６４の側面６４ｂの角度を、入射する光が垂直以上の角度で入射するように設定することで、屈折後の光と光軸との角度が、屈折前の光と光軸との角度よりも小さくすることができ、フォトダイオード６５の受光面の大きさを小さくすることができる。

このように、受光ユニット６０によれば、液体ＷＴをフォトダイオード６５（が配置されている部位）に液体ＷＴが侵入することを防止すると共に、ＮＡが１を超える光をフォトダイオード６５で受光することができる。即ち、ＮＡが大きい光の光線角度を偏向し、より垂直な角度に近づけてフォトダイオード６５で受光することが、通常の光学材料の組み合わせによって達成することができる。また、ＮＡが大きな光に対しては、かかる光を偏向してフォトダイオード６５に入射させることができるため、フォトダイオード６５の入射角度に依存する感度特性を改善することができる。

なお、受光ユニット６０は、図４に示す受光ユニット６０Ａに置換することも可能である。受光ユニット６０Ａは、受光ユニット６０と異なり、受光デバイスとしてラインセンサ６５Ａを用いる。受光ユニット６０Ａは、図４に示すように、窓材６２と、ラインセンサ６５Ａと、電極６７Ａと、バンプ６８Ａと、遮光膜６９Ａとを有する。なお、図４では、パッケージ６６の図示を省略している。ここで、図４は、受光ユニット６０Ａの構成の一例を示す概略断面図である。

ラインセンサ６５Ａの画素６５Ａａは、一般に、大きさが数十μｍと小さく、通常の光学材料で受光ユニット６０Ａを構成することが困難である。そこで、本実施形態では、ラインセンサ６５Ａの画素６５Ａａに対応して、窓材６２に凹面（レンズ）６２ｃを形成した。これにより、ラインセンサ６５Ａの画素６５Ａａに入射する１を超えるＮＡの光が、窓材６２を透過する（即ち、凹面６２ｃを透過する）ことが可能となり、ラインセンサ６５Ａは全てのＮＡの光を検出することができる。換言すれば、ラインセンサ６５Ａは、窓材６２の凹面６２ｃの任意の一点において、法線方向を軸にＮＡが１以内の光を検出することができる。

なお、窓材６２（又はラインセンサ６５Ａ）の法線方向に向かってＮＡが１以内の光は、窓材６２の凹面６２ｃ以外の部分（平坦部）も透過してしまうため、かかる平坦部を遮光膜６９Ａで覆う必要がある。遮光膜６９Ａは、例えば、金属膜から構成される。また、窓材６２の凹面６２ｃを透過する光は、全体の光線の拡がり角度が大きいために、バンプ６８Ａによって窓材６２側に近接して配置した。このとき、ラインセンサ６５Ａの制御用信号線は、電極６７Ａとバンプ６８Ａを介して機能させる。

窓材６２の凹面６２ｃは、三次元形状を形成する各手法を用いて形成すればよい。また、窓材６２の凹面６２ｃの大きさ及び精度によっては、遮光膜６９Ａの配置やエッチング選択比を確保したうえで、ウエットエッチングを用いても凹面６２ｃを形成することができる。

更に、受光ユニット６０は、図５に示す受光ユニットＢに置換することも可能である。受光ユニット６０Ａは、１を超えるＮＡの光を受光することができた。受光ユニット６０Ｂは、受光ユニット６０Ａと同様に、１を超える光を受光できると共に、光の射出位置をよりラインセンサ６５Ａ側に近づけることができる。受光ユニット６０は、図５に示すように、窓材６２と、ラインセンサ６５Ａと、電極６７Ａと、バンプ６８Ａと、遮光膜６９Ａとを有する。なお、図５では、パッケージ６６の図示を省略している。ここで、図５は、受光ユニット６０Ｂの構成の一例を示す概略断面図である。

受光ユニット６０Ｂは、受光ユニット６０Ａと同様に、バンプ法を用いて電極６７Ａとバンプ６８Ａとを接着し、ラインセンサ６５Ａと窓材６２とを近接させる。なお、バンプ法では、ラインセンサ６５Ａと窓材６２とを数十μｍまで近接させることができる。

受光ユニット６０Ｂでは、ラインセンサ６５Ａの画素６５Ａａに対応して、窓材６２に受光突起６２ｄを形成する。なお、受光突起６２ｄは、窓材６２に深さ数十μｍ程度のエッチングを施すことで形成することができる。更に、受光突起６２ｄが形成された窓材６２に遮光膜６９Ａを成膜し、研磨することで受光突起６２ｄの底面６２ｅのみ遮光膜６９Ａを除去することができる。本実施形態では、受光突起６２ｄは、直径を４０μｍ、高さを２０μｍとした。

次に、受光突起６２ｄの底面６２ｅに凹形状を形成し、絶縁構造を含めた配線パターンを形成した後、バンプ６４Ａによってラインセンサ６５Ａと一体化させた。

これにより、受光ユニット６０Ｂでは、受光突起６２ｄの底面６２ｅのみ遮光膜６９Ａがなく、窓材６２に入射した光は、遮光膜６９Ａとの界面で反射を繰り返しながら受光突起６２ｄの底面６２ｅに向かって進む。受光突起６２ｄの底面６２ｅは、凹形状であるため各ＮＡの光に対して透過性を有し、受光突起６２ｄ（の底面６２ｅ）から光が射出する。

このように、受光ユニット６０Ｂは、ラインセンサ６５Ａの画素６５Ａａに近接して光を射出することができ、クロストークを低いレベルで抑えることが可能となる。なお、本実施形態では、受光突起６２ｄの底面６２ｅを球面の凹形状としたが、円錐形状の断面であってもよい。また、加工は困難となるが、受光突起６２ｄに逆テーパーを形成しても同様の効果を得ることが可能である。

再び、図１に戻って、制御部７０は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部７０は、照明装置１０、レチクルステージ２５（即ち、レチクルステージ２５の移動機構）、ウェハステージ４５（即ち、ウェハステージ４５の移動機構）、液体給排機構５０及び受光ユニット６０と電気的に接続されている。ＣＰＵは、ＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置１を動作するファームウェアを格納する。

制御部７０は、本実施形態では、受光ユニット６０の検出結果（即ち、被処理体４０上の光量）に基づいて、被処理体４０上の露光量を制御する。具体的には、制御部７０は、各種照明モードにおける被処理体４１０上の露光量分布を、受光ユニット６０を２次元的に移動させて（受光デバイスがラインセンサである受光ユニット６０Ａ及び６０Ｂの場合には、１次元的に移動させて）計測し、走査露光したときに露光量が所定値になるように、照明装置１０の光源部１２から射出される光の強度やレチクルステージ２５及びウェハステージ４５の走査速度を制御する。これにより、液浸型の露光装置であっても正確に露光量を管理することが可能となり、優れた露光性能を発揮することができる。

露光において、光源部１２から発せされた光束は、照明光学系１４によりレチクル２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系３０により、液体ＷＴを介して被処理体４０に結像される。露光装置１は、受光ユニット７０によって、被処理体４０上の露光量を高精度に制御することができるので、優れた解像度、且つ、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図６及び図７を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図７は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、投影光学系の結像位置を受光ユニットで検出し、かかる検出結果に基づいて、被処理体の位置又は投影光学系の結像位置を制御することも可能である。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示す受光ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。 図２に示す第２の半球形状レンズがない場合において、第１の半球形状レンズから射出する光の分布を示すグラフである。 図２に示す受光ユニットの変形例である受光ユニットの構成を示す概略断面図である。 図２に示す受光ユニットの変形例である受光ユニットの構成を示す概略断面図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図６に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 露光装置
１０ 照明装置
２０ レチクル
３０ 投影光学系
４０ 被処理体
５０ 液体給排機構
６０、６０Ａ及び６０Ｂ 受光ユニット
６１ 第１の半球形状レンズ
６１ａ 球面
６２ｂ 射出面
６２ 窓材
６２ｃ 凹面
６２ｄ 受光突起
６２ｅ 底面
６３ 遮光パターン
６４ 第２の半球形状レンズ
６４ａ 最終射出面
６４ｂ 側面
６５ フォトダイオード
６５Ａ ラインセンサ
６５Ａａ 画素
６７Ａ 電極
６８Ａ バンプ
６９Ａ 遮光膜
７０ 制御部
Ｌ１乃至Ｌ３ 光

Claims (11)

1. 光を検出する受光デバイスを備える受光ユニットであって、
   前記受光デバイスの受光面側に配置され、前記光に対して透光性を有する窓材と、
   前記受光デバイスに到達する前に、前記窓材を透過した光を偏向する偏向手段とを有することを特徴とする受光ユニット。
2. 前記偏向手段は、前記窓材を透過した光を反射することを特徴とする請求項１記載の受光ユニット。
3. 前記反射は、全反射であることを特徴とする請求項２記載の受光ユニット。
4. 前記偏向手段は、略半球形状レンズの曲面であることを特徴とする請求項１記載の受光ユニット。
5. 前記偏向手段は、前記窓材を透過した光のうち、ＮＡが１を超える光のみを全反射する円錐面を有するテーパー構造であることを特徴とする請求項１記載の受光ユニット。
6. 前記偏向手段は、側面に金属膜を有し、底面に凹形状を有する円柱構造であることを特徴とする請求項１記載の受光ユニット。
7. 前記凹形状は、円錐形状であることを特徴とする請求項６記載の受光ユニット。
8. 前記凹形状は、球面形状であることを特徴とする請求項６記載の受光ユニット。
9. レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、
   前記投影光学系及び前記液体を通過した光を検出する請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の受光ユニットと、
   前記受光ユニットの検出結果に基づいて、前記被処理体上の光量を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
10. レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、
    前記投影光学系及び前記液体を通過した光を検出する請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の受光ユニットと、
    前記受光ユニットの検出結果に基づいて、前記被処理体の位置又は前記投影光学系の結像位置を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
11. 請求項９又は１０記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。