JP2007188927A - 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、単一のセンサを利用して高精度な露光が出来る露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】マスクに露光光を照明するための照明光学系と、当該マスクを経た前記露光光を被露光体に照明する投影光学系とを有する露光装置は、以下の特徴を有する。退避可能に配置され、前記マスクに入射する前記露光光を平行光に変換する光変換手段を有する。退避可能に配置され、前記投影光学系に入射する前記平行光の光束を分割する光束分割手段を有する。退避可能に配置され、当該光束分割手段によって分割された前記光束の偏光状態の分布を計測する計測手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には露光装置に関する。特には、露光光の偏光状態を計測する偏光状態計測装置を有する露光装置に関する。

近年の電子機器の小型化及び低価格化の要求に伴い、それに内蔵される大規模集積回路（ＬＳＩ）を製造する露光装置にもコストを維持しつつ高精度な露光することが望まれている。このため露光装置は、超解像度を達成するために、投影光学系の開口数（ＮＡ）大きくすることが行われている。投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることは、像面からの垂線と入射光の進行方向との成す角が大きくなることを意味しており、高ＮＡ結像と呼ばれる。

高ＮＡ結像では、この場合、露光光の偏光が問題となってくる。例えば、ラインとスペースが繰り返されているような、所謂、ライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）パターンは、平面波２光束干渉によって形成されている。Ｓ偏光とＰ偏光の２光束の入射方向ベクトルの互いに成す角が９０度の場合、Ｓ偏光は干渉するためＬ＆Ｓパターンに応じた光強度分布が像面上に形成されるが、Ｐ偏光は干渉しない。そのため、光強度分布は一定となり、Ｌ＆Ｓパターンに応じた光強度分布が像面上に形成されることはない。即ち、Ｓ偏光とＰ偏光とが混在していると、Ｓ偏光だけのときよりもコントラストが悪い光強度分布が像面上に形成される。それにより、Ｐ偏光の割合が大きくなると、像面上の光強度分布のコントラストが低下し、最終的には、パターンが形成されなくなる。

そこで、露光装置の偏光状態を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照のこと）。特許文献１は、露光装置の投影光学系の偏光状態を計測する方法である。特許文献２は、マスク近傍もしくはウェハ近傍のどちらか一方において偏光計測センサーを配置し、照明光のストークスパラメータを求める方法を開示している。
特開２００４−０６１５１５号公報 特開２００５−００５５２１号公報

しかしながら、特許文献１及び２は、照明光学系と投影光学系との偏光状態をまとめて測定している。そのため、例えば、どちらか一方の照明条件が測定時と異なった場合、実際の露光時に偏光度エラーが生じたまま露光され、露光パターンのコントラストが低下してしまう。その結果、高精度な露光が出来ない。この場合、特許文献２に記載の技術の場合、偏光状態を計測するセンサーをマスク面近傍及びウェハ面近傍のそれぞれに配置することで、照明光学系及び投影光学系のそれぞれの偏光状態を計測することが出来る。しかし、偏光状態を計測するセンサーを２つ備える必要があり、露光装置が複雑化、大型化及び高コスト化になる。

そこで、本発明は、単一のセンサを利用して高精度な露光が出来る露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、マスクに露光光を照明するための照明光学系と、当該マスクを経た前記露光光を被露光体に照明する投影光学系とを有する露光装置は、以下の特徴を有する。退避可能に配置され、前記マスクに入射する前記露光光を平行光に変換する光変換手段を有する。退避可能に配置され、前記投影光学系に入射する前記平行光の光束を分割する光束分割手段を有する。退避可能に配置され、当該光束分割手段によって分割された前記光束の偏光状態の分布を計測する計測手段とを有する。

本発明の別の側面としての偏光状態計測方法は、マスクに露光光を照明するための照明光学系と、当該マスクを経た前記露光光を被露光体に照明する投影光学系とを有する露光装置の偏光状態を計測する。偏光状態計測方法は、以下の特徴を有する。前記投影光学系のみの偏光状態を計測する第１の計測ステップを有する。この場合、退避可能に配置され、前記マスクに入射する前記露光光を平行光に変換する光変換手段と、退避可能に配置され、前記投影光学系に入射する前記平行光の光束を分割する光束分割手段とが光路上に配置された状態である。また、偏光状態計測方法は、更に以下の特徴を有する。前記投影光学系及び前記照明光学系の偏光状態を計測する第２の計測ステップとを有する。この場合、前記光変換手段と前記光束分割手段とが光路上から退避した状態である。

本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上記露光装置を用いて前記被露光体を露光する露光ステップと、前記露光された前記被露光体を現像する現像ステップとを有することを特徴とする。

本発明は、単一のセンサを利用して高精度な露光が出来る露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することができる。

以下、図１を参照して、本発明の例示的な露光装置１について説明する。ここで、図１は、露光装置１の概略ブロック図である。露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、図示しないマスクステージと、投影光学系３０と、図示しないウェハステージと、センサユニット１００とを有する。

露光装置１は、例えば、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マスクＲＣに形成された回路パターンをウェハＷに露光する投影露光装置である。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」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスク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、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップアンドリピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。

照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたマスクＲＣを照明し、光源部１１と照明光学系１３とを有する。

光源部１１は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、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、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されない。例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザー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間相互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。さら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１１にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１１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１２は、マスクＲＣを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。照明光学系１２は、ビーム整形光学系１３、折り曲げミラー１４、有効光源形成手段１５、コンデンサーレンズ１６、オプティカルインテグレータ１７、絞り１８、マスキングブレード１９を有する。この場合、折り曲げミラー１４は、折り曲げミラー１４ａ及び１４ｂからなり、コンデンサーレンズ１６は、コンデンサーレンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄからなる。

絞り（光変換手段）１８は、退避可能に配置され、マスクＲＣに入射する露光光を平行光に変換する。絞り１８は、オプティカルインテグレータ１７の射出側に設けられており、光束を規制する。絞り１８は、有効光源形状に応じて形状の異なる開口をした複数種類の絞りがターレット上に構成されている。絞り１８は、駆動する後述する駆動部２３に連結されている。絞り１８を経た光は、コンデンサーレンズ１６を経て、被照射面となるレチクル１４を重畳的に照明することで均一な照度分布を達成している。絞り１８の開口径の大きさとしては、投影光学系のＮＡに対する照明光学系１２のＮＡの比を表すσに換算して０．１以下の大きさにすることが望ましい。これは、投影光学系３０の瞳空間に対する偏光状態の分布を計測する際、１つの領域の大きさとして（分解能として）投影光学系のＮＡの１／１０以下にするためである。

マスクステージは、マスクＲＣを支持する。マスクステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。

マスクＲＣは、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスクＲＣから発せられた回折光は投影光学系３０を通りウェハＷ上に投影される。ウェハＷは被処理体でありレジストが塗布されている。マスクＲＣとウェハＷとは共役の関係にある。走査型投影露光装置の場合は、マスクＲＣとウェハＷを走査することによりマスクＲＣのパターンをウェハＷ上に転写する。ステッパー（ステップアンドリピート露光方式の露光装置）の場合はマスクＲＣとウェハＷを静止させた状態で露光が行われる。

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、回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。投影光学系３０は、本実施例では、第１の投影レンズ群３１、投影系瞳面３２、第２の投影レンズ群３３から構成される。色収差の補正の必要な場合には、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。

ウェハＷは、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。

ウェハステージは、ウェハＷを支持する。ウェハステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージはリニアモータを利用してＸＹ方向にウェハＷを移動することができる。マスクＲＣとウェハＷは、例えば、同期走査され、マスクステージとウェハステージの位置は、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。マスクウェハステージは、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ている。ウェハステージ及び投影光学系３０は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等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。

偏光状態計測手段１００は、露光装置１の偏光状態を計測する。偏光状態計測手段１００は、偏光状態制御手段１１０と、センサ１２０と、光束分割手段１３０と、駆動部１４０、１４１及び１４２と、制御部１５０とを有する。尚、絞り（光変換手段）１８も偏光状態計測手段１００の構成要素として機能する。

偏光状態制御手段１１０は、オプティカルインテグレータ１７の手前に配置され、絞り１８に入射する光の偏光状態を規定する。偏光状態制御手段１１０の一例を図２に示す。ここで、図２は、偏光状態制御手段１１０の構成を示す断面図である。本実施例では偏光状態制御手段１１０に入射する光がランダム偏光である場合を示している。偏光状態制御手段１１０は、特定の偏光状態を切出すための偏光板１１１（偏光ビームスプリッタなど）とλ／４板１１２で構成されている。偏光板１１１もしくはλ／４板１１２のうち少なくとも一方は回転可能な構造をしている。偏光板１１１とλ／４板１１２を適当な状態に組み合わせ、絞り１８に入射する光の偏光状態を４つの異なる偏光状態に設定する。そして、それぞれにおいてウェハＷ上に到達する照明光の偏光状態を表すストークスパラメータをセンサ１２０に接続された制御部１５０より求める。それにより、照明光学系１２と投影光学系３０とを合わせた経路における偏光状態をミュラー行列（４行４列）として求めることができる。尚、ここではミュラー行列を例として記述したが、偏光状態を表す行列としてジョーンズ行列（２行２列）を用いても良い。偏光状態制御手段１１０に入射する光がランダム偏光でなく直線偏光の場合は、図２の偏光板１１１の代わりにλ／２板を用いれば同じ役目を果たすことが可能となる。

センサ（計測手段）１２０は、後述する光束分割手段１３０によって分割された光束の偏光状態の分布を計測する。言い換えると、センサ１２０は、ウェハＷ上のある１点に入射する照明光の角度に対する偏光状態の分布を計測するものである。図３において、点線１２１は、ウェハＷが配置される面、すなわち投影光学系３０の像面を表している。ここで、図３は、センサ１２０の構成を示す断面図である。尚、偏光状態計測時は、ウェハＷは、光路から退避する。センサ１２０は、像面上における計測点を規定するようにピンホール板１２２が像面（点線１２１）近傍に配置されている。前述したように照明光の瞳に対する分布を計測するために、ピンホール板１２２を経た光をフーリエ変換するためのフーリエ変換レンズ１２３が構成されている。そして、フーリエ変換面（投影光学系の瞳と共役面）上もしくはその近傍に、ＣＣＤなどの撮像素子１２７が構成されている。撮像素子１２７の手前には、λ／４板１２４と偏光板１２６（偏光ビームスプリッタやプリズムなど）が構成されており、λ／４板１２４は回転可能な構造をしている。λ／４板１２４を回転させたときの撮像素子１２７の光強度分布の変化を検出することで、回転位相子法により照明光の偏光状態を表す４つのストークスパラメータを求めることが出来るものである。図３に示されるセンサ１２０の構成は上述のようになっている。しかしながら、λ／４板１２４と偏光板１２６の構成は、上述した限りではなく、例えば偏光板１２６を回転してもよいし、λ／４板の代わりにλ／２を用いることもできる。センサ１２０において少なくとも４つの異なる偏光状態にして撮像素子１２７における光強度を検出することができればよい。

光束分割手段１３０は、退避可能に配置され、投影光学系３０に入射する平行光の光束を分割する。つまり、光束分割手段１３０の役目は、平行光で入射した光を、偏光状態を変えることなく、投影光学系３０の瞳面の全体に広げて（散在させて）入射させることである。光束分割手段１３０としては、回折面がマスクパターン面と同一面になるように設定された回折光学素子が用いられる。回折パターンは、平行光で入射した光が投影光学系の瞳面上のあらゆる範囲に到達するように、複数の回折ピッチで描かれていることが必要である。また、回折ピッチの方向が光軸と垂直な面において複数の方向に対して描かれていることも必要である。尚、回折光学素子以外でも、微小プリズムをランダムに配置させたような光学素子など、平行光で入射した光を偏光状態を維持したまま複数の方向に飛散させる効果の有る素子であればよい。

駆動部１４０乃至１４２は、後述する制御部１５０によって、絞り１８、偏光状態制御手段１１０、センサ１２０、光束分割手段１３０を駆動する。駆動部１４０は、センサ１２０を移動させる。駆動部１４１は、偏光状態制御手段１１０を移動させる。駆動部１４２は、絞り１８を移動させる。

制御部１５０は、駆動部１４０乃至１４２を制御するだけでなく、センサ１２０の測定結果に基づいて偏光状態を計測する。そのため、制御部１５０は、駆動部１４０乃至１４２及びセンサ１２０に電気的に接続されている。尚、制御部１５０は、絞り１８とウェハＷとの間の光学系で発生する偏光状態をミューラー行列またはジューンズ行列として算出する算出部の機能も含む。

以下、図４を参照して、偏光状態計測方法５００について説明する。ここで、図４は、偏光状態計測方法５００を説明するためのフローチャートである。

偏光状態計測方法５００は、マスクＲＣに露光光を照明するための照明光学系１２と、マスクを経た露光光をウェハＷに照明する投影光学系３０とを有する露光装置１の偏光状態を計測する。

ここでいう照明光学系１２は、図１に示すように、オプティカルインテグレータ１７からマスクＲＣの間にある光学系のことを指す。そのため、本発明において表現しているところの照明光学系１２の偏光状態とは、この間の光学系で発生する偏光状態のことを意味している。本発明における偏光状態計測方法は、３つのステップから構成されている。第１のステップは、投影光学系３０のみの偏光状態を計測するステップである。第２のステップは、照明光学系１２と投影光学系３０を合わせた光路の偏光状態を計測するステップである。第３のステップは、第１のステップで計測された投影光学系３０の偏光状態を第２のステップで計測された偏光状態から取り除くことで照明光学系１２のみの偏光状態を算出するステップである。これら第１から第３のステップにより、照明光学系１２および投影光学系３０それぞれの偏光状態を求めることが本発明の偏光状態計測方法の大きな特徴である。以下にそれぞれのステップの詳細について説明する。

まず、投影光学系３０のみの偏光状態を計測する（ステップ５０１）。図５は、投影光学系３０の偏光状態を測定する場合の光学系の配置を示す模式図である。この実施例における特徴は、オプティカルインテグレータ１７の射出側に配置された絞り１８において極小の開口径に設定することで、マスクＲＣが配置される面に対して平行光を形成している点である。その他の特徴としては、平行光として入射した光を、マスクＲＣに代わり、光束分割手段１３０をマスクＲＣが配置される面に設定している点である。平行光としている目的は、照明光学系１２を経由し、マスクＲＣ上のある点（偏光計測の対象となる計測点）に入射する光が、照明光学系１２の特定範囲を通るようにするためである。特定範囲としては、図５に示すように照明光学系１２の光軸ＡＸ_ＩＬを通る範囲が望ましい。これは光軸ＡＸ_ＩＬを使用する場合、照明光学系１２で発生する偏光状態を計算により比較的精度よく算出することができるからである。この場合、光軸ＡＸ_ＩＬを通る光線が照明光学系１２の光学部品全て（ミラー１２は除く）に対して垂直に入射する。また、最も製造誤差の影響を受けにくいからである。

また、光路ＡＸ_ＩＬで発生する偏光状態（行列）を予め別の手段により計測してもよい。その結果、先に計測された結果に対して、光路ＡＸ_ＩＬの偏光状態を表す行列の逆行列をかけることにより、投影光学系３０のみで発生する偏光状態を表す行列を求めることが出来る。尚、光路ＡＸ_ＩＬで発生する偏光状態は、露光装置１に組み込まれる前の段階で実測することで求めても良い。また、光路ＡＸ_ＩＬを構成している光学部品それぞれの複屈折データやコーティングで発生する位相変化データから計算により求めても良い。

以上説明したステップ５０１で計測される偏光状態を数式を使って説明すると次のようになる。照明光学系１２の偏光状態を表す行列をＭ_ＩＬ（ｉ，ｊ）_ｋ（ここで（ｉ，ｊ）は瞳空間における位置を表す。添え字ｋはウェハ面における位置を表している。）と表す。光軸上を通る光路ＡＸ_ＩＬの偏光状態を表す行列をＭ_ＩＬ（０，０）_０と表す。投影光学系３０の偏光状態を表す行列を Ｍ_ＵＬ（ｉ，ｊ）_ｋ（ｉ，ｊ，ｋの意味はＭ_ＩＬ（ｉ，ｊ）_ｋと同じ）と表す。光路ＡＸ_ＩＬと投影光学系３０とを合わせた経路の偏光状態を表す行列をＭ_{ＩＬＯ+ＵＬ}（ｉ，ｊ）_ｋ（ｉ，ｊ，ｋの意味は先と同じ）と表す。この場合、ウェハ面上の光軸上に到達する光（ｋ＝０と表す）の偏光状態は、以下、数式１のように示される。

この数式１に、予め計測される光路ＡＸ_ＩＬの偏光状態Ｍ_ＩＬ（０，０）_０の逆行列Ｍ^−１ _ＩＬ（０，０）_０をかけることで、以下、数式２のように示される。

これにより、投影光学系３０のみで発生する偏光状態を表す行列を求めることが可能となる。ここではウェハ面上の中心像高（添え字ｋ＝０）について説明したが、中心像高以外の像高についても同様の方法により測定することでM_ＵＬ（ｉ，ｊ）_ｋを求めることが可能である。

次に、照明光学系１２及び投影光学系３０の偏光状態を計測する（ステップ５０３）。図６は、照明光学系１２及び投影光学系３０の偏光状態を測定する場合の光学系の配置を示す模式図である。ここでの大きな特徴は、ステップ５０１において光路内に設定されていた光束分割手段１３０が光路外に退避されている点である。この場合、図６ではマスクＲＣが点線でしめされており、勿論マスクＲＣも無い状態で計測を行うことを意味している。他の特徴としては、マスクＲＣが配置される面に入射する光を平行光ではなく、あるＮＡをもった光にして入射させている点である。このとき、絞り１８においては、ステップ５０１において極小開口径に設定されていた状態に変わり、照明光学系１２における瞳に対する偏光状態分布を計測したい範囲の光を通す任意の開口形状をした絞りに設定されている。ここで、前記任意の開口形状を通る光の偏光状態は、偏光状態制御手段１１０により規定されるものである。この状態で、偏光状態制御手段１１０を異なる偏光状態に設定して偏光計測をおこなうことで、照明光学系１２と投影光学系３０を経由した光線の偏光状態をミュラー行列またはジョーンズ行列として求めることが可能となる。ここで算出される行列をＭ_２（ｉ，ｊ）_ｋとすると、以下数式３と示される。

ステップ５０３における他の偏光状態測定の例を図７に示す。ここで、図７は、照明光学系１２及び投影光学系３０の偏光状態を測定する場合の光学系の別の配置例を示す模式図である。図６の例との違いは、絞り１８の開口部が光軸から偏心した位置にあり、開口径の大きさがステップ５０１と同様に照明光学系１２の特定範囲を規定するように小さくなっていることである。この状態で計測することで照明光学系１２および投影光学系３０の瞳空間の特定範囲を通る光線の偏光状態を計測することが出来る。これを絞り１８の開口部の位置を瞳空間として測定したい範囲に対し、ずらして計測することを順次行うことで、数式３で表される偏光状態Ｍ_２（ｉ，ｊ）_ｋを求めることが可能となる。

最後に、照明光学系１２のみの偏光状態を算出する（ステップ５０５）。ステップ５０５は、照明光学系１２の偏光状態を表す行列Ｍ_ＩＬ（ｉ，ｊ）_ｋを求めるステップである。これはステップ５０３で計測される偏光状態を表す行列Ｍ_２（ｉ，ｊ）_ｋに、ステップ５０１で求めた投影光学系３０の偏光状態を表す行列Ｍ_ＵＬ（ｉ，ｊ）_ｋの逆行列Ｍ^−１ _ＵＬ（ｉ，ｊ）_ｋを左からかけることで算出することが出来る。これを式で表すと、以下、数式４のように示される。

これにより、Ｍ_ＩＬ（ｉ，ｊ）_ｋを算出することが出来る。

以上説明してきたように、マスクＲＣが配置される面に光束分割手段１３０を配置し、マスクＲＣが配置される面に入射する照明光を平行光とし、上述のステップ５０１からステップ５０５による偏光計測を行う。それにより、照明光学系１２および投影光学系３０で発生する偏光状態をそれぞれ求めることが可能となる。

さらに、上述した偏光状態計測結果に対し、この結果を基に露光光の偏光状態を補正する偏光状態補正手段を露光装置１に設けることで、偏光状態のエラーに起因する線幅エラーを押えることが可能になる。その結果、露光装置１は、単一のセンサを利用して高精度な露光が出来る。

また、偏光状態の補正としては、照明光の瞳空間における偏光状態の崩れをウェハＷ面内の各像高共通に補正したいケースと、ウェハＷ面内の像高ごとに補正したいケースとがある。

以下、図８を参照して、照明光の瞳空間における偏光状態の崩れをウェハＷ面内の各像高共通に補正したいケースを説明する。ここで、図８は、ウェハＷ面内の各像高共通に補正したい場合における光学系の配置を示す模式図である。

図８において偏光状態補正手段１６０は、オプティカルインテグレータ１７の射出面付近すなわち照明光学系１２の瞳付近に構成されている。ここで、前述した偏光状態計測方法５００により検知された偏光状態の崩れを、瞳の位置毎に異なる位相状態を持った素子を配列または制御し、瞳空間上の偏光状態の分布を望ましい状態に設定する。それにより、ウェハＷ面内の各像高共通に偏光状態を補正することが可能となる。

以下、図９を参照して、ウェハＷ面内の像高ごとに補正したいケースを説明する。ここで、図９は、ウェハＷ面内の像高ごとに補正したい場合における光学系の配置を示す模式図である。

図９において偏光状態補正手段１７０は、マスキングブレード１０の近傍すなわちウェハＷと共役な面の近傍に構成されている。ここで前述した偏光状態計測方法により検知された偏光状態の崩れを、各像高毎に異なる位相状態を持った素子を配列または制御する。それにより、ウェハＷ面内の像高毎に偏光状態を補正することが可能となる。

以下、露光装置１の露光方法について説明する。

光源１１から射出された光は、ビーム整形光学系１３により適当な大きさのビームに形成される。その後折り曲げミラー１４ａを経て、有効光源形成手段１５に入射する。有効光源形成手段１５は、プリズムや絞り、回折光学素子などで構成され、後続のコンデンサーレンズ１６ａと合わせて、オプティカルインテグレータ１７の入射面上に任意の有効光源形状を形成する機能を持っている。オプティカルインテグレータ１７の射出側には絞り１８が設けられており、これで光束を規制する。絞り１８を経た光は、コンデンサーレンズ１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを経て、被照射面となるマスクＲＣを重畳的に照明することで均一な照度分布を達成している。マスクＲＣを透過した照明光、或いは、マスクパターンにより回折した光束は投影光学系３０を通過し、その屈折作用により最終的に感光性レジストを塗布したウェハＷ面上に結像する。

次に、図１０及び図１１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１０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工程であり、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、それが出荷（ステップ７）される。

図１１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。

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。

本発明の露光装置の概略ブロック図である。 図１に示す変更状態制御手段の構成を示す断面図である。 図１に示すセンサの構成を示す断面図である。 偏光状態計測方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示す投影光学系の偏光状態を測定する場合の光学系の配置を示す模式図である。 図１に示す照明光学系及び投影光学系の偏光状態を測定する場合の光学系の配置を示す模式図である。 図１に示す照明光学系及び投影光学系の偏光状態を測定する場合の光学系の別の配置例を示す模式図である。 図１に示すウェハ面内の各像高共通に補正したい場合における光学系の配置を示す模式図である。 図１に示すウェハ面内の像高ごとに補正したい場合における光学系の配置を示す模式図である。 図１に示す本発明のＥＵＶ露光装置を使用したデバイス（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１０に示すフローチャートのステップ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
１１ 光源部
１２ 照明光学系
３０ 投影光学系
１００ 偏光状態計測手段
１１０ 偏光状態制御手段
１２０ センサ
１３０ 光束分割手段
１４０ 駆動部
１５０ 制御部
ＲＣ マスク
Ｗ ウェハ

Claims (9)

1. マスクに露光光を照明するための照明光学系と、当該マスクを経た前記露光光を被露光体に照明する投影光学系とを有する露光装置であって、
   退避可能に配置され、前記マスクに入射する前記露光光を平行光に変換する光変換手段と、
   退避可能に配置され、前記投影光学系に入射する前記平行光の光束を分割する光束分割手段と、
   退避可能に配置され、当該光束分割手段によって分割された前記光束の偏光状態の分布を計測する計測手段とを有することを特徴とする露光装置。
2. 前記光変換手段は、前記投影光学系のＮＡに対する前記照明光学系のＮＡの比をσとすると、
   σ＜0.1
   を満足する光を前記マスクが配置される面に形成することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記計測手段は、透過光に位相差を与える位相子と、偏光状態に応じて透過率が異なる偏光素子と、前記透過光の光強度を検出する撮像素子とを有し、
   前記位相子または前記偏光素子のうち少なくとも一方は光軸を中心として回転可能に構成され、
   前記撮像素子は、前記投影光学系の瞳面と共役な位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記露光装置は、前記露光光を生成する光源と、
   当該光源と前記光変換手段との間に配置されると共に前記光変換手段に入射する光の偏光状態を制御する偏光状態制御手段と、
   前記光変換手段と前記被露光体との間の光学系で発生する偏光状態をミューラー行列またはジューンズ行列として算出する算出部とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 前記偏光状態制御手段は、透過光に位相差を与える位相子と、偏光状態に応じて透過率が異なる偏光素子とを有し、
   前記位相子または前記偏光素子のうち少なくとも一方は光軸を中心として回転可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
6. マスクに露光光を照明するための照明光学系と、当該マスクを経た前記露光光を被露光体に照明する投影光学系とを有する露光装置の偏光状態を計測する偏光状態計測方法であって、
   退避可能に配置され、前記マスクに入射する前記露光光を平行光に変換する光変換手段と、退避可能に配置され、前記投影光学系に入射する前記平行光の光束を分割する光束分割手段とが光路上に配置された状態で、前記投影光学系のみの偏光状態を計測する第１の計測ステップと、
   前記光変換手段と前記光束分割手段とが光路上から退避した状態で、前記投影光学系及び前記照明光学系の偏光状態を計測する第２の計測ステップとを有する偏光状態計測方法。
7. 前記第１の計測ステップで計測される前記投影光学系の前記偏光状態の逆行列を演算する演算ステップと、
   前記第１及び第２の計測ステップの計測結果及び前記演算ステップの算出結果に基づいて前記前記光変換手段と前記マスクとの間で発生する偏光状態の分布を算出する算出ステップとを更に有することを特徴とする請求項７記載の偏光状態計測方法。
8. 前記照明光学系と前記投影光学系のそれぞれの偏光状態は、ミューラー行列またはジョーンズ行列であることを特徴とする請求項８記載の偏光状態計測方法。
9. 請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光する露光ステップと、
   前記露光された前記被露光体を現像する現像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。