JP2010205794A - 光強度計測装置、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子から射出される露光光の光束全体の光強度を計測することができる光強度計測装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】光源装置から射出された露光光が被照射面を照射することにより、該被照射面に形成されたパターンに対応した像を基板上に露光する露光装置に設けられる光量計測装置であって、露光光の一部を受光可能な変位部材３９と、露光光の光路を横切る所定面内で、変位部材３９を第１方向に変位させる変位機構と、を備え、変位部材３９は、第１方向より、第１方向と交差する第２方向に大きい開口部４５を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源から射出された露光光が被照射面を照射することにより、該被照射面に形成されたパターンに対応した像を基板上に露光する露光装置に設けられる光強度計測装置、該光強度計測装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関する。

一般に、半導体集積回路などのマイクロデバイスを製造するための露光装置は、所定のパターンが形成されたレチクルなどのマスクに露光光を照射する照明光学系と、露光光が照射されたマスクのパターンの像を感光性材料の塗布されたウエハ、ガラスプレートなどの基板に投影する投影光学系とを備えている。このような露光装置では、半導体集積回路の高集積化及び該高集積化に伴うパターンの像の微細化を図るために、投影光学系の更なる高解像度化が要望されている。そのため、露光装置に用いる露光光の短波長化が進み、近年では、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet ）光を露光光として用いるＥＵＶ露光装置の開発が行われている（特許文献１参照）。

しかしながら、ＥＵＶ露光装置の光路内に配置される光学素子が透過型の光学素子である場合には、ＥＵＶ光に対する透過率を十分に確保できないため、それらの光を減衰させることなく集光することが困難となっていた。そのため、従来のＥＵＶ露光装置では、ウエハに照射される露光光の一部をビームスプリッタにより光路外に反射させた後、放射状に拡がる反射光を計測レンズにより集光させた状態でＣＣＤ撮像素子やフォトダイオードからなる検出部に入射させる構成を採用することができなかった。そこで、従来のＥＵＶ露光装置では、非露光動作時に、アームの先端部に固定された微小なセンサを光路内に適宜配置することで、露光光の光強度を計測するようにしていた。

特許第３５６４１０４号公報

ところで、従来のＥＵＶ露光装置では、照明光学系及び投影光学系を構成する反射ミラー等の光学素子から射出される露光光に対して、その光束のうち局所的な光強度を計測するようになっていた。そのため、それらの光学素子から射出される露光光の光束全体の光強度を計測することができず、光学素子の光学特性の劣化度合いを正確に把握することができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子から射出される露光光の光束全体の光強度を計測することができる光強度計測装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図１〜図１１に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の光強度計測装置は、光源（１２）から射出された露光光（ＥＬ）が被照射面（Ｒａ）を照射することにより、該被照射面（Ｒａ）に形成されたパターンに対応した像を基板（Ｗ）上に露光する露光装置（１１）に設けられる光強度計測装置（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ）であって、前記露光光（ＥＬ）の一部を受光可能な受光部（３９，５１）と、前記露光光（ＥＬ）の光路を横切る所定面（４４）内で、前記受光部（３９，５１）を第１方向に変位させる変位機構（４０）と、を備え、前記受光部（３９，５１）は、前記第１方向より、前記第１方向と交差する第２方向に大きい受光領域（４５，４８，５２，５４，５６，５７）を有することを要旨とする。

上記構成によれば、受光部の受光領域が露光光の光束全体を横切るように、変位機構によって受光部を第１方向に変位させることにより、露光光の光束全体の光強度を計測することができる。

なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明によれば、光学素子から射出される露光光の光束全体の光強度を計測することができる。

第１の実施形態の露光装置を示す概略構成図。 第１の実施形態の光強度計測装置を示す斜視図。 （ａ）は第１の実施形態の光強度計測装置を示す正面図、（ｂ）は変位部材の開口部が露光光の光束を横切る過程での軌跡を示す模式図、（ｃ）は露光光の光束における第１方向での光強度の分布を示すグラフ。 （ａ）は第２の実施形態の光強度計測装置を示す正面図、（ｂ）は変位部材の開口部が露光光の光束を横切る過程での軌跡を示す模式図、（ｃ）は露光光の光束内での位置毎の光強度の分布を示すグラフ。 （ａ）は第３の実施形態の光強度計測装置を示す正面図、（ｂ）は変位部材の開口部が露光光の光束を横切る過程での軌跡を示す模式図、（ｃ）は露光光の光束における第１方向での光強度の分布を示すグラフ。 （ａ）は第４の実施形態の光強度計測装置を示す正面図、（ｂ）は変位部材の開口部が露光光の光束を横切る過程での軌跡を示す模式図、（ｃ）は露光光の光束内での位置毎の光強度の分布を示すグラフ。 （ａ）は別の実施形態の光強度計測装置を示す正面図、（ｂ）は変位部材の開口部が露光光の光束を横切る過程での軌跡を示す模式図。 別の実施形態の露光装置を示す概略構成図。 （ａ）は別の実施形態の光強度計測装置を示す斜視図、（ｂ）は別の実施形態の光強度計測装置を示す斜視図。 デバイスの製造例のフローチャート。 半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。

（第１の実施形態）
以下に、本発明を具体化した第１の実施形態について図１〜図３に基づき説明する。
図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、光源装置１２から射出される、波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線領域である極端紫外光、即ちＥＵＶ（Extreme Ultraviolet ）光を露光光ＥＬとして用いるＥＵＶ露光装置である。こうした露光装置１１は、内部が大気よりも低圧の真空雰囲気に設定されるチャンバ１３（図１では二点鎖線で囲まれた部分）を備えており、該チャンバ１３内には、所定のパターンが形成された反射型のレチクルＲと、表面にレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハＷとが設置される。なお、本実施形態の光源装置１２としては、レーザ励起プラズマ光源が用いられており、該光源装置１２は、波長が５〜２０ｎｍ（例えば１３．５ｎｍ）となるＥＵＶ光を露光光ＥＬとして射出するようになっている。

チャンバ１３内には、該チャンバ１３外に配置される光源装置１２から射出された露光光ＥＬが入射するようになっている。そして、チャンバ１３内に入射した露光光ＥＬは、照明光学系１４を介してレチクルステージ１５にて保持されるレチクルＲを照明し、該レチクルＲで反射した露光光ＥＬは、投影光学系１６を介してウエハステージ１７に保持されるウエハＷを照射するようになっている。

照明光学系１４は、チャンバ１３の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される筐体１８（図１で一点鎖線で囲まれた部分）を備えている。この筐体１８内には、光源装置１２から射出された露光光ＥＬを集光するコリメート用ミラー１９が設けられており、該コリメート用ミラー１９は、入射した露光光ＥＬを略平行に変換して射出するようになっている。そして、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬは、オプティカルインテグレータの一種であるフライアイ光学系２０（図１では破線で囲まれた部分）に入射するようになっている。このフライアイ光学系２０は、一対のフライアイミラー２１，２２を備えており、該各フライアイミラー２１，２２のうち入射側に配置される入射側フライアイミラー２１は、レチクルＲの被照射面Ｒａ（即ち、図１における下面であって、パターン形成面）とは光学的に共役となる位置に配置されている。こうした入射側フライアイミラー２１で反射された露光光ＥＬは、射出側に配置される射出側フライアイミラー２２に入射するようになっている。

また、照明光学系１４には、射出側フライアイミラー２２から射出された露光光ＥＬを筐体１８外に射出するコンデンサミラー２３が設けられている。そして、コンデンサミラー２３から射出された露光光ＥＬは、後述する鏡筒２７内に設置された折り返し用の反射ミラー２４により、レチクルステージ１５に保持されるレチクルＲに導かれる。なお、照明光学系１４を構成する各ミラー１９，２１，２２，２３，２４の反射面には、露光光ＥＬを反射する反射層がそれぞれ形成されている。この反射層は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層した多層膜から構成されている。また、照明光学系１４を構成する各ミラー１９，２１，２２，２３，２４の射出側近傍には、各ミラー１９，２１，２２，２３，２４にて反射された露光光ＥＬの光強度を計測するための光強度計測装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅがそれぞれ配置されている。

レチクルステージ１５は、投影光学系１６の物体面側に配置されており、レチクルＲを静電吸着する吸着面２５ａを有する静電チャック２５と、レチクルＲをＹ軸方向（図１における左右方向）に所定ストロークで移動させる図示しないレチクルステージ駆動部と、静電チャック２５を支持する支持ステージ２６とを備えている。レチクルステージ駆動部は、レチクルＲをＸ軸方向（図１において紙面と直交する方向）及びθｚ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に移動可能に構成されている。なお、レチクルＲの被照射面Ｒａに露光光ＥＬが照明される場合、該被照射面Ｒａの一部には、Ｘ軸方向に延びる略円弧状の照明領域が形成される。

投影光学系１６は、露光光ＥＬがレチクルＲの被照射面Ｒａを照明することにより形成されたパターンの像を所定の縮小倍率（例えば１／４倍）に縮小させる光学系であって、チャンバ１３の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される鏡筒２７を備えている。この鏡筒２７内には、複数枚（本実施形態では６枚）の反射型のミラー２８，２９，３０，３１，３２，３３が収容されている。これら各ミラー２８〜３３は、図示しないミラー保持装置を介して鏡筒２７に対して変位可能な状態でそれぞれ保持されている。なお、各ミラー２８〜３３は、それらの光軸がＺ軸方向に延びるようにそれぞれ配置されている。

そして、物体面側であるレチクルＲ側から導かれた露光光ＥＬは、第１ミラー２８、第２ミラー２９、第３ミラー３０、第４ミラー３１、第５ミラー３２、第６ミラー３３の順に反射され、ウエハステージ１７に保持されるウエハＷの被照射面Ｗａ（即ち、図１における上面）に導かれる。こうした各ミラー２８〜３３の反射面には、露光光ＥＬを反射する反射層がそれぞれ形成されている。この反射層は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層した多層膜から構成されている。

ウエハステージ１７は、ウエハＷを静電吸着する吸着面３４ａを有する静電チャック３４と、ウエハＷをＹ軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないウエハステージ駆動部とを備えている。このウエハステージ駆動部は、ウエハＷをＸ軸方向及びＺ軸方向（図１における上下方向）に移動可能に構成されている。また、ウエハステージ１７には、静電チャック３４を保持する図示しないウエハホルダと、該ウエハホルダのＺ軸方向における位置及びＸ軸周り、Ｙ軸周りの傾斜角を調整する図示しないＺレベリング機構とが組み込まれている。さらに、ウエハステージ１７には、投影光学系１６から射出された露光光ＥＬの波面収差を計測するための波面収差測定装置３５が設けられている。そして、波面収差測定装置３５による計測結果に基づき、図示しない制御装置は、投影光学系１６の各ミラー２８〜３３の姿勢や位置を調整すべく、上記各ミラー保持装置を制御するようになっている。

本実施形態の露光装置１１を用いてウエハＷにパターンの像を投影する場合、照明光学系１４による照明領域をレチクルＲに照射した状態で、レチクルステージ駆動部の駆動によって、レチクルＲをＹ軸方向（例えば、＋Ｙ方向側から−Ｙ方向側）に所定ストローク毎に移動させるとともに、ウエハステージ駆動部の駆動によって、ウエハＷをレチクルＲのＹ軸方向に沿った移動に対して投影光学系１６の縮小倍率に応じた速度比でＹ軸方向（例えば、−Ｙ方向側から＋Ｙ方向側（図１では左側から右側）に同期して移動させる。そして、一つのショット領域へのパターンの形成が終了した場合、ウエハＷの他のショット領域に対するパターンの形成が連続して行われる。

次に、本実施形態の露光装置１１において、照明光学系１４を構成する各ミラー１９，２１，２２，２３，２４に各々対応する光強度計測装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅのうち、コリメート用ミラー１９にて反射された露光光ＥＬの光強度を計測する光強度計測装置３６ａについて、図１〜図３に基づき説明する。なお、コリメート用ミラー１９以外の他のミラー２１，２２，２３，２４に各々対応する他の光強度計測装置３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅに関しては、それらの構成がコリメート用ミラー１９の光強度計測装置３６ａとほぼ同等の構成であるため、それらの説明は省略するものとする。

図２及び図３（ａ）に示すように、本実施形態の光強度計測装置３６ａは、略角柱状をなす一対の支持部材３７，３８と、該一対の支持部材３７，３８によって各支持部材３７，３８の長手方向となる第１方向に変位自在に挟持された略矩形板状の変位部材３９と、該変位部材３９を第１方向に沿って変位させるための駆動力を付与する変位機構４０（図１参照）とを備えている。

一対の支持部材３７，３８は、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光束４１を挟んで対向するように配置されている。そして、各支持部材３７，３８の互いに対向する面には、平面視略Ｕ字状の凹部４２，４３がその長手方向となる第１方向に沿うようにそれぞれ陥入形成されている。なお、各支持部材３７，３８は、これらの凹部４２，４３が照明光学系１４の光軸方向と直交する所定面４４（図１及び図２では点線で示す。）上に位置するように配置されている。

変位部材３９は、その変位方向となる第１方向と直交する第２方向での両端部が、各支持部材３７，３８の凹部４２，４３に対して第１方向に沿って直線的に摺動可能にそれぞれ嵌合されている。また、変位部材３９は、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬが入射する入射側の側面に、第２方向に沿う矩形状の開口部４５が開口形成されている。また、変位部材３９には、フォトダイオード等からなるセンサ４６が内蔵されている。そして、センサ４６は、開口部４５を介して入射した露光光ＥＬの光強度を検出し、その検出結果を光強度計測装置３６ａの制御部（図示略）に送信するようになっている。すなわち、変位部材３９は、開口部４５を介してセンサ４６に入射する露光光ＥＬを受光する受光部として機能する。また、変位部材３９の開口部４５は、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬがセンサ４６に入射する領域、即ち、露光光ＥＬが受光されるセンサ４６上での受光領域を規定している。

なお、変位部材３９は、その入射側の側面が、照明光学系１４の光軸方向、即ち、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光束４１の主光線４７が延びる方向と直交するように配置されている。そのため、変位部材３９の開口部４５は、変位機構４０の駆動によって、照明光学系１４の光軸方向と直交する所定面４４内にて、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光束４１を垂直に横切るように変位する。

また、変位部材３９の開口部４５は、該変位部材３９の変位方向となる第１方向での寸法が、該第１方向と直交する第２方向の全域で一定であると共に、第２方向での寸法が、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光束４１の同方向での寸法（即ち、光束４１の直径）よりも大きくなるように構成されている。

次に、上記のように構成された露光装置１１の作用について、特に、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光束全体の光強度を計測する際の作用について以下説明する。

さて、図３（ａ）に示すように、本実施形態の光強度計測装置３６ａにおいて、変位部材３９の開口部４５が、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光路外に位置するように配置されているとする。この状態において、変位機構４０が駆動すると、変位部材３９は、その長手方向の両端部が各支持部材３７，３８の凹部４２，４３によってガイドされつつ、露光光ＥＬの光束４１を横切るように第１方向に沿って直線的に変位する。

この場合、図３（ｂ）に示すように、変位部材３９の開口部４５は、その変位方向となる第１方向と直交する第２方向での寸法が、同方向での露光光ＥＬの光束４１の寸法よりも大きくなるように構成されているため、第１方向への一走査の間に、露光光ＥＬの光束全体を横切ることになる。そのため、変位部材３９内のセンサ４６には、この一走査の過程で、露光光ＥＬの光束全体が開口部４５を介して入射する。そして、センサ４６は、変位部材３９の第１方向への変位に連動して、露光光ＥＬの第１方向に沿う領域毎の光強度を随時検出し、その検出結果を光強度計測装置３６ａの制御部に送信する。

なお、変位部材３９の開口部４５は、露光光ＥＬの光束４１内に進入した後、露光光ＥＬの光束４１の主光線４７に接近するに従って、露光光ＥＬの光束４１を横切る領域が次第に大きくなると共に、露光光ＥＬの光束４１の主光線４７を通過した後、該主光線４７から離間するに従って、露光光ＥＬの光束４１を横切る領域が次第に小さくなる。そのため、図３（ｃ）に示すように、光強度計測装置３６ａの制御部が、変位部材３９内のセンサ４６の検出結果に基づいて導出する露光光ＥＬの光束４１の第１方向に沿う光強度の分布は、露光光ＥＬの光束４１内での主光線４７の近傍が最も強く、該主光線４７から離間するに従って次第に小さくなる凸曲線状の分布となる。そして、光強度計測装置３６ａの制御部は、導出した露光光ＥＬの光強度の分布を第１方向に積分して、センサ４６によって検出された第１方向に沿う各領域での露光光ＥＬの光強度の総和を算出することにより、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光束全体の光強度を計測することが可能となっている。

ところで、露光装置１１においては、チャンバ１３内に残存する有機物が各ミラー１９，２１，２２，２３，２４の表面に物理吸着した状態で露光光ＥＬが照射されると、各ミラー１９，２１，２２，２３，２４の表面上でそれらの有機物が光化学反応を生じることにより、各ミラー１９，２１，２２，２３，２４の表面に曇りを生じることが有り得る。この場合、各ミラー１９，２１，２２，２３，２４の光学特性が低下することにより、ウエハＷ上に照射される露光光ＥＬの光量を十分に確保することができなくなる虞があった。

この点、本実施形態の露光装置１１では、まず、光源装置１２から射出される露光光ＥＬの光路途中に配置された各光強度計測装置３６ａ〜３６ｅのうち、最も入射側（光源装置１２側）に配置されたコリメート用ミラー１９の光強度計測装置３６ａによって、コリメート用ミラー１９から射出された露光光ＥＬの光強度が計測される。そして、光強度計測装置３６ａによって計測された露光光ＥＬの光強度が、コリメート用ミラー１９のメンテナンスの要否の判断基準として予め設定された閾値を下回った場合には、コリメート用ミラー１９の光学特性がメンテナンスを要する程度に低下していると判別される。

一方、光強度計測装置３６ａによって計測された露光光ＥＬの光強度が、上記の閾値を下回らなかった場合には、コリメート用ミラー１９の光学特性がメンテナンスを要する程度には低下していないと判別される。そして次に、コリメート用ミラー１９の射出側に位置する入射側フライアイミラー２１の光強度計測装置３６ｂによって、該入射側フライアイミラー２１から射出された露光光ＥＬの光強度が計測される。そして、光強度計測装置３６ｂによって計測された露光光ＥＬの光強度が、入射側フライアイミラー２１のメンテナンスの要否の判断基準として予め設定された閾値を下回った場合には、入射側フライアイミラー２１の光学特性がメンテナンスを要する程度に低下していると判別される。

そして以後、照明光学系１４を構成する各ミラー２２，２３，２４に個別に対応する各光強度計測装置３６ｃ〜３６ｅのうち、入射側（光源装置１２側）に位置する光強度計測装置から順に、各々が対応するミラー２２，２３，２４から射出される露光光ＥＬの光強度を計測することにより、各ミラー２２，２３，２４の光学特性がメンテナンスを要する程度に低下しているか否かが判別される。

したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）光強度計測装置３６ａは、変位機構４０の駆動に伴って、変位部材３９の開口部４５が露光光ＥＬの光束全体を横切るように変位部材３９を第１方向に変位させることにより、露光光ＥＬの光束全体の光強度を計測することができる。また、露光光ＥＬの光束４１よりも大きな受光領域を有する変位部材３９を用いる場合と比較して、変位部材３９のサイズを低減できるため、部材の製造コストを抑制できるとともに、装置全体の小型化にも寄与することができる。

（２）変位部材３９の開口部４５は、該変位部材３９の変位方向となる第１方向での寸法が、該第１方向と直交する第２方向の全域で一定となるように構成されている。そのため、変位部材３９は、該変位部材３９の開口部４５の第１方向での寸法に相当する距離だけ第１方向に直線的に変位した際に、露光光ＥＬの光束４１に対する計測領域を、変位前における計測領域に対して第２方向の全域で重畳することなく連なるように移動させることができる。したがって、光強度計測装置３６ａは、変位機構４０の駆動に伴って、変位部材３９の開口部４５が露光光ＥＬの光束４１上の各領域を横切る際に要する時間が均一となるため、露光光ＥＬの光束全体の光強度を正確に計測することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき説明する。なお、第２の実施形態は、変位部材が、第２方向に沿った離散的な複数の開口部を有する点が第１の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第１の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第１の実施形態と同一又は相当する構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。

図４（ａ）に示すように、本実施形態の光強度計測装置３６ａにおいて、変位部材３９は、露光光ＥＬが入射する入射側の側面に、複数（本実施形態では７つ）の矩形状の開口部４８が、第２方向に沿ってほぼ隙間なく隣接するように開口形成されている。また、変位部材３９内には、各開口部４８に個別に対応する複数（本実施形態では７つ）のセンサ４９が内蔵されている。そして、各センサ４９は、各々が対応する開口部４８を介して入射した露光光ＥＬの光強度を独立に検出し、その検出結果を光強度計測装置３６ａの制御部に送信するようになっている。

ここで、図４（ａ）に示すように、本実施形態の光強度計測装置３６ａにおいて、変位部材３９の各開口部４８が、露光光ＥＬの光路外に位置するように配置されているとする。この状態において、変位機構４０が駆動すると、変位部材３９の各開口部４８は、露光光ＥＬの光束４１を横切るように第１方向に沿って直線的に変位する。

この場合、図４（ｂ）に示すように、変位部材３９の各開口部４８は、その変位方向となる第１方向と直交する第２方向に沿って、露光光ＥＬの光束４１の同方向での全域に及ぶように列設されているため、第１方向への一走査の間に、全体として、露光光ＥＬの光束４１のほぼ全域を横切ることになる。そのため、変位部材３９の各センサ４９には、この一走査の過程で、露光光ＥＬの光束４１のほぼ全域が、各々が対応する開口部４８を介してそれぞれ入射する。

また、本実施形態の光強度計測装置３６ａでは、各センサ４９は、変位部材３９の第１方向への変位に連動して、露光光ＥＬの光束４１内での第１方向に沿う領域毎の光強度を、各センサ４９に各々対応する第２方向での領域毎に独立して随時検出し、その検出結果を光強度計測装置３６ａの制御部に送信する。そのため、図４（ｃ）に示すように、光強度計測装置３６ａの制御部は、各センサ４９の検出結果に基づき、露光光ＥＬの光束４１内にて第１方向及び第２方向に沿って区画される領域毎の光強度の分布を導出する導出部として機能する。なお、本実施形態では、露光光ＥＬの光束４１内における領域毎の光強度の分布は、光束４１の主光線４７の近傍が最も高く、該主光線４７から離間するに従って次第に低くなる分布となる。

また、光強度計測装置３６ａの制御部は、導出した露光光ＥＬの光束４１内での領域毎の光強度に対して各々が対応する領域の面積を積算した後、それらの積算結果を総和することにより、露光光ＥＬの光束全体の光強度を計測することが可能となっている。

したがって、本実施形態では、上記第１の実施形態の効果（１）、（２）に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（３）変位部材３９には、複数の開口部４８が、変位方向となる第１方向と直交する第２方向に沿ってほぼ隙間なく隣接するように開口形成されている。そして、各センサ４９は、変位部材３９が露光光ＥＬの光束４１を横切るように第１方向に変位する過程で、露光光ＥＬの光束４１内での第１方向に沿う領域毎の光強度を、各センサ４９に各々対応する第２方向での領域毎に独立して検出する。そのため、光強度計測装置３６ａの制御部は、各センサ４９の検出結果に基づき、露光光ＥＬの光束４１を垂直に横切る所定面４４内での位置毎の光強度の分布を導出することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき説明する。なお、第３の実施形態は、変位部材が、露光光の光束の光路外に設定された軸線を中心として、光束を横切るように回動する点が第１の実施形態及び第２の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第１の実施形態及び第２の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一又は相当する構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。

図５（ａ）に示すように、本実施形態の光強度計測装置３６ａは、露光光ＥＬの光束４１の光路外にて、光束４１の主光線４７と平行に延びる軸線５０を中心とする回動方向（第１方向）に回動自在な略矩形板状の変位部材５１を備えている。そして、変位部材５１は、露光光ＥＬが入射する入射側の側面に、軸線５０を中心（扇形状の要）とする略扇形状の開口部５２が、回動方向となる第１方向と直交する第２方向での寸法が、同方向での露光光ＥＬの光束４１の寸法（即ち、光束４１の直径）よりも長くなるように開口形成されている。

ここで、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の光強度計測装置３６ａにおいて、変位部材５１の開口部５２が、変位機構４０の駆動に伴って、露光光ＥＬの光束４１を横切るように、第１方向に沿って回動したとする。この場合、変位部材５１の開口部５２は、その回動方向と直交する第２方向において、露光光ＥＬの光束４１の同方向での全域に及ぶように構成されているため、第１方向への一走査の間に、露光光ＥＬの光束全体を横切ることになる。そのため、変位部材５１のセンサ５３には、この一走査の過程で、露光光ＥＬの光束全体が開口部５２を介して入射する。そして、センサ５３は、変位部材５１の第１方向への回動に連動して、露光光ＥＬの第１方向に沿う領域毎の光強度を随時検出し、その検出結果を光強度計測装置３６ａの制御部に送信する。

なお、変位部材５１の開口部５２は、露光光ＥＬの光束４１内に進入した後、露光光ＥＬの光束４１の主光線４７に接近するに従って、露光光ＥＬの光束４１を横切る領域が次第に大きくなると共に、露光光ＥＬの光束４１の主光線４７を通過した後、該主光線４７から離間するに従って、露光光ＥＬの光束４１を横切る領域が次第に小さくなる。そのため、図５（ｃ）に示すように、光強度計測装置３６ａの制御部が、変位部材５１内のセンサ５３の検出結果に基づいて導出する露光光ＥＬの光束４１の第１方向に沿う光強度の分布は、露光光ＥＬの光束４１内での主光線４７の近傍が最も強く、該主光線４７から離間するに従って次第に小さくなる凸曲線状の分布となる。そして、光強度計測装置の制御部は、導出した露光光ＥＬの光強度の分布を第１方向に積分して、センサ５３によって検出された第１方向に沿う各領域での露光光ＥＬの光強度の総和を算出することにより、露光光ＥＬの光束全体の光強度を計測することが可能となっている。

したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（４）光強度計測装置３６ａは、変位機構４０の駆動に伴って、変位部材５１の開口部５２が露光光ＥＬの光束全体を横切るように変位部材５１を第１方向に回動させることにより、露光光ＥＬの光束全体の光強度を計測することができる。また、露光光ＥＬの光束４１よりも大きな受光領域を有する変位部材５１を用いる場合と比較して、変位部材５１のサイズを低減できるため、部材の製造コストを抑制できるとともに、装置全体の小型化にも寄与することができる。

（５）変位部材５１の開口部５２は、該変位部材５１の回動方向となる第１方向での寸法が、該第１方向と直交する第２方向における変位部材５１の回動中心となる軸線５０からの距離に対して比例関係を有する略扇形状をなすように構成されている。そのため、変位部材５１は、該変位部材５１の開口部５２の軸線５０に対する中心角に相当する角度だけ第１方向に回動した際に、露光光ＥＬの光束４１に対する計測領域を、変位前における計測領域に対して第２方向の全域で重畳することなく連なるように移動させることができる。したがって、光強度計測装置３６ａは、変位機構４０の駆動に伴って、変位部材５１の開口部５２が露光光ＥＬの光束４１上の各領域を横切る際に要する時間が均一となるため、露光光ＥＬの光束全体の光強度を正確に計測することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき説明する。なお、第４の実施形態は、変位部材が、第２方向に沿った離散的な複数の開口部を有する点が第３の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第３の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第３の実施形態と同一又は相当する構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。

図６（ａ）に示すように、本実施形態の光強度計測装置３６ａにおいて、変位部材５１は、露光光ＥＬが入射する入射側の側面に、複数（本実施形態では７つ）の矩形状の開口部５４が、回動方向となる第１方向と直交する第２方向に沿ってほぼ隙間なく隣接するように開口形成されている。また、変位部材５１内には、各開口部５４に個別に対応する複数（本実施形態では７つ）のセンサ５５が内蔵されている。そして、各センサ５５は、各々が対応する開口部５４を介して入射した露光光ＥＬの光強度を独立に検出し、その検出結果を光強度計測装置３６ａの制御部に送信するようになっている。

ここで、図６（ｂ）に示すように、変位部材５１の各開口部５４が、変位機構４０の駆動に伴って、露光光ＥＬの光束４１を横切るように、第１方向に沿って回動したとする。この場合、変位部材５１の各開口部５４は、第１方向と直交する第２方向に沿って、露光光ＥＬの光束４１の同方向での全域に及ぶように列設されているため、第１方向への一走査の間に、全体として、露光光ＥＬの光束４１のほぼ全域を横切ることになる。そのため、変位部材５１の各センサ５５には、この一走査の過程で、露光光ＥＬの光束４１のほぼ全域が、各々が対応する開口部５４を介してそれぞれ入射する。

なお、変位部材５１の各開口部５４は、該変位部材５１の回動方向となる第１方向での寸法が、該第１方向と直交する第２方向の全域で一定となるように構成されている。そのため、変位部材５１の各開口部５４は、回動中心となる軸線５０周りに所定の角度だけ回動した際に、露光光ＥＬの光束４１を垂直に横切る所定面４４内を通過する領域の面積が互いに異なる。具体的には、変位部材５１の各開口部５４が軸線５０周りに回動する過程で所定面４４内を通過する領域の面積は、各開口部５４と軸線５０との距離に対してほぼ比例する。換言すると、変位部材５１の各センサ５５は、露光光ＥＬの光束４１を横切るように回動する過程での所定面４４上における単位時間当たりの計測領域の大きさが、各センサ５５と軸線５０との距離に対してほぼ比例する。

したがって、光強度計測装置３６ａの制御部は、変位部材５１の各センサ５５から独立的に入力される光強度の検出値に対して、各センサ５５による所定面４４上における単位時間当たりの計測領域の大きさの差分を補正するように、各センサ５５と軸線５０との距離をそれぞれ乗算することにより、露光光ＥＬの光束４１内での第１方向に沿う領域毎に、各センサ５５に各々対応する第２方向での領域毎の光強度を算出することができる。その結果、図６（ｃ）に示すように、光強度計測装置３６ａの制御部は、露光光ＥＬの光束４１内にて第１方向及び第２方向に沿って区画される領域毎の光強度の分布を導出することが可能となる。

また、光強度計測装置３６ａの制御部は、導出した露光光ＥＬの光束４１内での領域毎の光強度に対して各々が対応する領域の面積を積算した後、それらの積算結果を総和することにより、露光光ＥＬの光束全体の光強度を計測することが可能となっている。

したがって、本実施形態では、上記第３の実施形態の効果（５）に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（６）変位部材５１には、複数の開口部５４が、回動方向となる第１方向と直交する第２方向に沿ってほぼ隙間なく隣接するように開口形成されている。そして、各センサ５５は、変位部材５１が、露光光ＥＬの光路外に設定された軸線５０を中心として、露光光ＥＬの光束４１を垂直に横切る所定面４４に沿って第１方向に回動する過程で、露光光ＥＬの光束４１内での第１方向に沿う領域毎の光強度を、各センサ５５に各々対応する第２方向での領域毎に独立して検出する。そのため、光強度計測装置３６ａの制御部は、変位部材５１の各センサ５５から独立的に入力される光強度の検出値に対して、各センサ５５による所定面４４上における単位時間当たりの計測領域の大きさの差分を補正するように、各センサ５５と軸線５０との距離をそれぞれ乗算することにより、露光光ＥＬの光束４１を垂直に横切る所定面４４内での位置毎の光強度の分布を導出することができる。

なお、上記実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記第４の実施形態において、図７（ａ）に示すように、変位部材５１の各開口部５４は、各開口部５４の回動方向となる第１方向の寸法が、回動中心となる軸線５０からの距離に比例した略扇形状をなすようにそれぞれ構成してもよい。この場合、図７（ｂ）に示すように、変位部材５１の各開口部５４は、各開口部５４の軸線５０に対する中心角に相当する角度だけ回動した際に各開口部５４が通過する領域の大きさの差分にほぼ対応する大きさとなっている。そのため、光強度計測装置３６ａの制御部は、各センサ５５から出力される検出値に対して、各センサ５５による所定面４４上における単位時間当たりの計測領域の大きさの差分を補正することなく、各センサ５５に各々対応する第２方向での領域毎の光強度を計測することができる。

・上記各実施形態において、図８に示すように、光強度計測装置３６ａは、変位部材３９，５１が、コリメート用ミラー１９から射出される露光光ＥＬ、及び入射側フライアイミラー２１から射出される露光光ＥＬの双方を横断可能に配置してもよい。この場合、光強度計測装置３６ａとして、例えば、Ｙ方向に沿う露光光ＥＬの光束全体を横切るように直線的に変位させる構成を採用したときには、図９（ａ）（ｂ）に示すように、光強度計測装置３６ａを構成する変位部材３９におけるＹ方向の両側面に各露光光ＥＬが入射される開口部５６，５７を形成することが望ましい。すなわち、変位部材３９において、第１反射光学部材としてのコリメート用ミラー１９から射出される露光光ＥＬが入射する側の側面（図９（ａ）で＋Ｙ方向側の側面）には第１の受光領域としての開口部５６を形成すると共に、第２反射光学部材としての入射側フライアイミラー２１から射出される露光光ＥＬが入射する側の側面（図９（ｂ）で−Ｙ方向側の側面）には第２の受光領域としての開口部５７を形成することが望ましい。なお、光強度計測装置３６ａとして、露光光ＥＬの光束全体を横切るように回動変位させる構成を採用した場合にも同様に、光強度計測装置を構成する変位部材５１における両側面の双方に、各露光光ＥＬが入射する開口部をそれぞれ形成することが望ましい。また、光強度計測装置は、照明光学系１４を構成する複数のミラー１９，２１，２２，２３，２４のうち、任意の組み合わせのミラー１９，２１，２２，２３，２４を計測対象として、それらのミラー１９，２１，２２，２３，２４から射出される露光光ＥＬをそれぞれ横切るように配置してもよい。

・上記各実施形態において、投影光学系１６を構成する各ミラー２８，２９，３０，３１，３２，３３の射出側近傍に光強度計測装置をそれぞれ配置してもよい。
・上記各実施形態において、光源装置１２は、例えばＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）、ＥＢ光等の短波長の光を出力可能な光源であってもよい。また、光源装置１２は、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、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出力可能な光源であってもよい。

・上記各実施形態において、露光装置１１は、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またはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置１１は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。また、露光装置１１は、縮小露光型の露光装置に限定されるものではなく、例えば等倍露光型、拡大露光型の露光装置であってもよい。

次に、本発明の実施形態の露光装置１１によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１０は、マイクロデバイス（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を示す図である。

まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・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Ｓ１０２（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（レチクルＲなど）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。

次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンティング工程、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。最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたマイクロ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マイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図１１は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１０４の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ１１１（酸化ステップ）おいては、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板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。

基板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Ｓ１１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（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１１）によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）において、ステップＳ１１６にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップＳ１１８（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Ｓ１１９（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感光性材料を取り除く。すなわち、ステップＳ１１８及びステップＳ１１９において、マスク層を介して基板の表面を加工する。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、基板上に多重に回路パターンが形成される。

１１…露光装置、１２…光源としての光源装置、１４…照明光学系、１６…投影光学系、１９…第１反射光学部材としてのコリメート用ミラー、２１…第２反射光学部材としての入射側ミラー、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ…光強度計測装置、３９…受光部としての変位部材、４０…変位機構、４４…所定面、４５，４８…受光領域としての開口部、５０…軸線、５１…受光部としての変位部材、５２，５４…受光領域としての開口部、５６…第１の受光領域としての開口部、５７…第２の受光領域としての開口部、ＥＬ…光としての露光光、Ｒａ…被照射面、Ｗ…基板としてのウエハ。

Claims (12)

1. 光源から射出された露光光が被照射面を照射することにより、該被照射面に形成されたパターンに対応した像を基板上に露光する露光装置に設けられる光強度計測装置であって、
   前記露光光の一部を受光可能な受光部と、
   前記露光光の光路を横切る所定面内で、前記受光部を第１方向に変位させる変位機構と、を備え、
   前記受光部は、前記第１方向より、前記第１方向と交差する第２方向に大きい受光領域を有することを特徴とする光強度計測装置。
2. 請求項１に記載の光強度計測装置であって、
   前記変位機構は、前記受光部が、前記所定面内を直線的に移動するように変位させることを特徴とする光強度計測装置。
3. 請求項２に記載の光強度計測装置であって、
   前記受光部の受光領域は、前記所定面内における前記第１方向の寸法が、前記第２方向で一定となるように形成されていることを特徴とする光強度計測装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の光強度計測装置であって、
   前記変位機構は、前記受光部を、前記露光光の光路外に設定された軸線を中心に回動変位させることを特徴とする光強度計測装置。
5. 請求項４に記載の光強度計測装置であって、
   前記受光部の受光領域は、前記所定面内における前記第１方向の寸法が、前記軸線からの距離が大きくなるに従って次第に大きくなるように形成されていることを特徴とする光強度計測装置。
6. 請求項５に記載の光強度計測装置であって、
   前記受光部の受光領域は、前記所定面内における前記第１方向の寸法が、前記軸線からの距離に対して比例関係を有するように構成されていることを特徴とする光強度計測装置。
7. 請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の光強度計測装置であって、
   前記受光部は、前記所定面内における前記第２方向に沿った離散的な複数の受光領域を備えることを特徴とする光強度計測装置。
8. 請求項７に記載の光強度計測装置であって、
   複数の前記受光領域から各々独立して入力された前記露光光の光強度の受光結果に基づき、前記所定面内における前記露光光の光強度の分布を導出する導出部を更に備えたことを特徴とする光強度計測装置。
9. 所定のパターンが形成された被照射面に露光光を導く照明光学系と、
   前記パターンと対応した像を基板上に投影する投影光学系と、
   請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載の光強度計測装置と、を備えたことを特徴とする露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置において、
    前記照明光学系は、入射した前記露光光を反射する第１反射光学部材と、前記第１反射光学部材で反射した前記露光光が入射する第２反射光学部材とを有し、
    前記受光部は、前記第１反射光学部材に入射する前の前記露光光を受光する第１の受光領域と、前記第１反射光学部材で反射し、かつ前記第２反射光学部材に入射する前の前記露光光を受光する第２の受光領域とを備えることを特徴とする露光装置。
11. 請求項１０に記載の露光装置において、
    前記変位機構は、前記第１反射光学部材に前記露光光が入射する前の第１位置と、前記第１反射光学部材で反射した後、前記第２反射光学部材に前記露光光が入射する前の第２位置との間で、前記受光部を移動させることを特徴とする露光装置。
12. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
    前記リソグラフィ工程は、請求項９から請求項１１のうち何れか一項に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。

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