JP2011009543A - 光強度検出装置、光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受光部で受光される光量の変化を小さくすることが可能な光強度検出装置、光学系、露光装置及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】光強度検出装置２５は、入射する露光光ＥＬの少なくとも一部を反射可能な第２ビームスプリッタ２６及び第３ビームスプリッタ２７と、該第２ビームスプリッタ２６及び第３ビームスプリッタ２７からの反射光を受光する第２光電センサ２９及び第３光電センサ３０とを備えている。そして、光強度検出装置２５における第２ビームスプリッタ２６よりも光源側には、該第２ビームスプリッタ２６への露光光ＥＬの入射角が変化した場合に第２光電センサ２９及び第３光電センサ３０で受光される光量の変化が小さくなるように該露光光ＥＬの直線偏光成分を第２ビームスプリッタ２６に対して回転させる１／２波長板３２が配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光強度検出装置、該光強度検出装置を備える光学系、該光学系を備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイスの製造方法に関するものである。

従来、この種の露光装置は、露光光源から出力された露光光でフォトマスク、レチクル等のマスクに照明する照明光学系と、マスクを照明した露光光により形成されたパターンの像を感光性材料（レジスト）の塗布されたウエハ、ガラスプレート等の基板に投影させる投影光学系とを備えている（例えば、特許文献１）。

こうした露光装置においては、露光光源からの露光光がオプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ（またはマイクロフライアイレンズなど）に入射することにより、フライアイレンズの照明瞳面には、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源が形成される。そして、二次光源からの各光束は、コンデンサレンズにより集光された後、マスクを重畳的に照明する。

そして、マスクを介した露光光は、投影光学系を介してウエハ上を照射する。こうして、ウエハ上には、マスクのパターンの像が投影露光（転写）される。なお、マスクのパターンは高集積化されており、この微細パターンを所望の線幅でウエハ上に忠実に投影露光するには、ウエハに対する露光光量を露光中ほぼ一定に保つことが重要である。

このため、上記露光装置では、フライアイレンズとコンデンサ光学系との間の光路中からビームスプリッタを介して露光光の一部を取り出し、該取り出した光の強度を光電検出器（受光部）で検出している。そして、この光電検出器で検出した光量（光強度）の変動に応じて露光光源（発光周波数や発光出力など）を調整したり、スキャン露光の場合にはマスク及びウエハの走査速度を調整したりすることにより、ウエハに対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように制御している。

特開２００６−５９８３３号公報

ところで、上記露光装置では、露光光源の経年変化などによりビームスプリッタに入射する露光光の入射角にずれが生じた場合には、光電検出器で受光される光量が大きく変化してしまい、光量の検出精度が低下してしまうおそれがあった。これは、ビームスプリッタや反射型光学素子で光を反射させる際において、入射する光の入射角の変化に対するＰ偏光成分の反射率の変動量と、入射する光の入射角の変化に対するＳ偏光成分の反射率の変動量とで大きく異なるためと考えられる。

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、受光部で受光される光量の変化を小さくすることが可能な光強度検出装置、光学系、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６に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の光強度検出装置は、入射する光（ＥＬ）の少なくとも一部を反射可能な光学素子（２６，２７）と、該光学素子（２６，２７）からの反射光（ＥＬ）を受光する受光部（２９，３０）とを備えた光強度検出装置（２５）であって、前記光学素子（２６，２７）よりも光源（１２）側に配置され、該光学素子（２６，２７）への前記光（ＥＬ）の入射角が変化した場合に前記受光部（２９，３０）で受光される光量の変化が小さくなるように前記光（ＥＬ）の偏光状態を調整する偏光状態調整光学系（３２）をさらに備えることを要旨とする。

上記構成によれば、光学素子（２６，２７）への光（ＥＬ）の入射角が変化した場合に、偏光状態調整光学系（３２）により、受光部（２９，３０）で受光される光量の変化が小さくなるように光（ＥＬ）の偏光状態を調整することが可能となる。

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、受光部で受光される光量の変化を小さくすることができる。

実施形態における露光装置を示す概略構成図。 同露光装置の光強度検出装置を示す斜視図。 同露光装置の波長板の配置状態を示す模式図。 同露光装置における露光光のＳ偏光成分及びＰ偏光成分の入射角と露光光の反射光の光強度の増減率との関係を示すグラフ。 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。

以下に、本発明を具体化した一実施形態について図１〜図４に基づき説明する。なお、本実施形態では、投影光学系の光軸に平行な方向をＺ軸方向（図１では上下方向）とする。また、Ｚ軸方向に垂直な平面内で走査露光時のレチクル及びウエハの走査方向をＹ軸方向（図１では紙面と直交する方向）とすると共に、その走査方向に直交する非走査方向をＸ軸方向（図１では左右方向）として説明する。

図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、所定の回路パターンが形成された透過型のレチクルＲに露光光ＥＬを照明することにより、表面Ｗａ（図１では上面）にレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハＷに回路パターンの像を投影するための装置である。こうした露光装置１１は、光源装置１２から出力された露光光ＥＬをレチクルＲの被照射面Ｒａ（図１では上面）に導く照明光学系１３と、レチクルＲを保持するレチクルステージ１４と、レチクルＲを通過した露光光ＥＬをウエハＷの表面Ｗａに導く投影光学系１５と、ウエハＷを保持するウエハステージ１６とを備えている。なお、本実施形態の光源装置１２は、１９３ｎｍの波長の光を出力するＡｒＦエキシマレーザ光源を有し、該ＡｒＦエキシマレーザ光源から出力される光が露光光ＥＬとして露光装置１１内に導かれる。

光源装置１２の光源から出力された露光光ＥＬは、周知の構成を有するビーム送光系１７を介して所定の矩形状の断面を有する光束に整形された後、ビーム形状可変部１８に入射する。ビーム送光系１７は、入射する露光光ＥＬを適切な大きさ及び形状の断面を有する光束に変換しつつビーム形状可変部１８へ導くとともに、ビーム形状可変部１８へ入射する光束（露光光ＥＬ）の位置変動及び角度変動をアクティブに補正する機能を有している。

ビーム形状可変部１８を透過した露光光ＥＬは、マイクロフライアイレンズ１９に入射する。ビーム形状可変部１８は、回折光学素子や変倍光学系などを含み、マイクロフライアイレンズ１９の入射面に形成される照野の大きさ及び形状を、ひいてはマイクロフライアイレンズ１９の射出側焦点面（照明瞳面）に形成される面光源の大きさ及び形状を変化させる機能を有している。

マイクロフライアイレンズ１９は、縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズ要素（以下、単に「レンズ要素」という。）からなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施してレンズ要素群を形成することによって構成される。

マイクロフライアイレンズ１９に入射した露光光ＥＬの光束は多数のレンズ要素により二次元的に分割され、該光束が入射した各レンズ要素の射出側焦点面には光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロフライアイレンズ１９の射出側焦点面には、多数の光源からなる実質的な面光源（以下、「二次光源」という）が形成される。マイクロフライアイレンズ１９の射出側焦点面に形成された二次光源からの露光光ＥＬの光束は、第１ビームスプリッタ２０及びコンデンサ光学系２１を透過して、レチクルブラインド２２を重畳的に照明する。

こうして、照明視野絞りとしてのレチクルブラインド２２には、マイクロフライアイレンズ１９を構成する各レンズ要素の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。レチクルブラインド２２の矩形状の開口部２２ａを介した光束は、結像光学系２３の集光作用を受けた後、反射ミラー２４を介してレチクルＲを重畳的に照明する。こうして、結像光学系２３は、レチクルブラインド２２の矩形状の開口部２２ａの像をレチクルＲ上に形成することになる。すなわち、レチクルＲの一部には、長手方向がＸ軸方向と一致する略矩形状の照明領域が形成される。

レチクルステージ１４上に保持されたレチクルＲのパターンを透過した光束は、投影光学系１５を介して、ウエハステージ１６上に保持されたウエハＷ上に回路パターンの像を投影する。具体的には、レチクルステージ１４及びウエハステージ１６をＹ軸方向に沿って同期移動させることにより、ウエハＷの一つのショット領域には、レチクルＲの回路パターンに対応した形状のパターンが形成される。すなわち、スキャン露光が行なわれる。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。

また、露光装置１１の照明光学系１３は、第１ビームスプリッタ２０によって反射されて光路の外へ取り出された一部の露光光ＥＬに基づいて露光光ＥＬの光強度（光量）を検出するための光強度検出装置２５を備えている。この光強度検出装置２５には、マイクロフライアイレンズ１９の射出側（より具体的には、二次光源よりもレチクルＲ側）であって該マイクロフライアイレンズ１９とコンデンサ光学系２１との間の光路中に配置された第１ビームスプリッタ２０によって反射される一部の露光光ＥＬが入射するようになっている。

次に、光強度検出装置２５の構成について詳述する。
図２に示すように、光強度検出装置２５は、入射する露光光ＥＬを反射及び透過させる第２ビームスプリッタ２６と、該第２ビームスプリッタ２６によって反射された露光光ＥＬを反射及び透過させる第３ビームスプリッタ２７とを備えている。さらに、光強度検出装置２５は、第２ビームスプリッタ２６を透過させた露光光ＥＬを検出する第１光電センサ２８と、第２ビームスプリッタ２６及び第３ビームスプリッタ２７で反射させた露光光ＥＬを検出する第２光電センサ２９と、第２ビームスプリッタ２６で反射させるとともに第３ビームスプリッタ２７を透過させた露光光ＥＬを検出する第３光電センサ３０とを備えている。各センサ２８〜３０は、フォトダイオードによって構成され、それぞれ算出部３１と電気的に接続されている。

なお、光強度検出装置２５を構成する各ビームスプリッタ２６，２７はそれぞれガラス製の平行平板であって、それらの反射面の屈折率は略１．５である。
また、光強度検出装置２５における第１ビームスプリッタ２０と第２ビームスプリッタ２６との間の露光光ＥＬの光路には１／２波長板３２と集光レンズ３３とが互いに隣り合うように配置されており、１／２波長板３２は集光レンズ３３よりも第１ビームスプリッタ２０側に位置している。図３に示すように、円板状の１／２波長板３２は、台座３４によって、該１／２波長板３２に入射する露光光ＥＬの進行方向に延びる軸線Ｓを中心に回転可能に支持されている。なお、１／２波長板３２は、入射する光の直線偏光成分（Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分）の偏光方向を第２ビームスプリッタ２６に対して回転させる光学素子である。

台座３４には、１／２波長板３２の周面の一部に接触するとともに、該１／２波長板３２の軸線Ｓと平行な軸線を中心に回転可能に構成されたローラ３５が設けられている。ローラ３５にはモータ３６の出力軸が接続されており、該モータ３６の駆動により、ローラ３５を介して１／２波長板３２が正方向または逆方向（図３に矢印で示す方向）に回転されるようになっている。

次に、露光装置１１の電気的構成について説明する。
図１及び図２に示すように、露光装置１１は、該露光装置１１全体の稼働状態を制御する制御部３７を備えている。制御部３７には、光源装置１２、光強度検出装置２５（算出部３１）、レチクルステージ１４、及びウエハステージ１６がそれぞれ電気的に接続されている。そして、制御部３７は、光強度検出装置２５（算出部３１）から送信される信号に基づいて、光源装置１２を制御するとともに、レチクルステージ１４及びウエハステージ１６を駆動制御するようになっている。

次に、光強度検出装置２５の作用について説明する。
さて、第１ビームスプリッタ２０により、照明光学系１３の光路の露光光ＥＬの一部が反射されて第２ビームスプリッタ２６に入射すると、第２ビームスプリッタ２６に入射した露光光ＥＬ（光路の露光光ＥＬの一部）のうち、第２ビームスプリッタ２６を透過した露光光ＥＬは第１光電センサ２８で受光される一方、第２ビームスプリッタ２６で反射された露光光ＥＬは第３ビームスプリッタ２７に入射する。

第３ビームスプリッタ２７に入射した露光光ＥＬのうち、第３ビームスプリッタ２７で反射された露光光ＥＬは第２光電センサ２９で受光される一方、第３ビームスプリッタ２７を透過した露光光ＥＬは第３光電センサ３０で受光される。各センサ２８〜３０から出力される信号は、それぞれ算出部３１で受信される。すると、算出部３１は、第２光電センサ２９の出力値と第３光電センサ３０の出力値との比に基づいて、第１光電センサ２８の出力値を補償することにより、ウエハＷの表面Ｗａ（若しくはウエハＷと光学的に共役な位置に位置するレチクルＲの被照射面Ｒａ）に達する露光光ＥＬの強度を算出する。

すなわち、算出部３１は、第２光電センサ２９の出力値と第３光電センサ３０の出力値との比に基づいて第１ビームスプリッタ２０の反射率を算出するとともに、第１光電センサ２８の出力値に基づいて第１ビームスプリッタ２０で反射された露光光ＥＬの強度を算出し、この算出した第１ビームスプリッタ２０の反射率情報と第１ビームスプリッタ２０からの光の強度情報とに基づいてウエハＷに達する露光光ＥＬの強度を算出する。そして、算出部３１で求められたウエハＷに達する露光光ＥＬの強度情報は、光強度検出装置２５の出力値として、制御部３７に送信される。

すると、制御部３７は、光強度検出装置２５から送信されたウエハＷに達する露光光ＥＬの強度情報に基づいて、光源装置１２の光源の発光周波数や発光出力などを調整することにより、ウエハＷに対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように制御する。また、スキャン露光の場合には、制御部３７は、光源装置１２の光源の発光周波数や発光出力などの調整に代えてあるいは加えて、投影光学系１５に対するレチクルＲ及びウエハＷの走査速度を調整することにより、ウエハＷに対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように制御する。

ここで、例えば、光源装置１２の光源の経年変化などにより第１ビームスプリッタ２０に入射する露光光ＥＬの入射角にずれが生じた場合には、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの入射角にも第３ビームスプリッタ２７に入射する露光光ＥＬの入射角にもずれが生じてしまう。こうした各ビームスプリッタ２６，２７に対する露光光ＥＬの入射角のずれは、照明光学系１３を構成する各種光学素子の移動（例えば、ズームレンズの移動）、や光学素子の交換時にも発生し得る。そして、通常、第２ビームスプリッタ２６及び第３ビームスプリッタ２７は、それらの特性上、入射する露光光ＥＬの直線偏光成分であるＳ偏光成分とＰ偏光成分との間で反射率に差がある。

このため、１／２波長板３２を備えない従来の装置では、以下に示す問題が発生する。すなわち、各光電センサ２９，３０では、図４に示すように、第２ビームスプリッタ２６及び第３ビームスプリッタ２７のうち少なくとも一方で反射された露光光ＥＬのＳ偏光成分４０及びＰ偏光成分４１の入射角のずれに対する光強度（光量）の増減率がそれぞれ大きくなる。この結果、第２光電センサ２９及び第３光電センサ３０で受光される光強度の変化に伴い、ウエハＷに対する実際の露光光量が変化していなくても、光強度検出装置２５で求められたウエハＷに達する露光光ＥＬの強度が大きく変化してしまう。

この点、本実施形態では、光強度検出装置２５における第１ビームスプリッタ２０と第２ビームスプリッタ２６との間の露光光ＥＬの光路には、１／２波長板３２が回転可能に配置されている。このため、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの直線偏光成分（Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分）の入射角のずれに対する光強度（光量）の増減率が最も低くなるように１／２波長板３２を回転させて位置調整することで、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの入射角度がずれても、実際の露光光ＥＬの光強度に対して、第２光電センサ２９及び第３光電センサ３０で受光される光強度の変化量が小さくなる。

本実施形態の露光装置１１では、図４に示すように、１／２波長板３２を２２．５度だけ回転させることによって第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬのＳ偏光成分４２及びＰ偏光成分４３の偏光方向を４５度だけ回転させて調整したときが、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬのＳ偏光成分４２及びＰ偏光成分４３の入射角のずれに対する光強度の増減率が最も低くなる。

なお、図４は、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの入射角が４５度のときを光強度の増減率を０とした場合における、露光光ＥＬのＳ偏光成分及びＰ偏光成分の入射角のずれと露光光ＥＬの反射光の光強度の増減率との関係を示すグラフである。このグラフ中において、４０及び４１の直線は１／２波長板３２によって偏光方向が調整されていない状態の露光光ＥＬのＳ偏光成分及びＰ偏光成分をそれぞれ示し、４２及び４３の直線は１／２波長板３２によって偏光方向が調整された状態の露光光ＥＬのＳ偏光成分及びＰ偏光成分をそれぞれ示している。

また、通常、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの入射角がずれると、第２ビームスプリッタ２６や第３ビームスプリッタ２７で反射した露光光ＥＬが、第２光電センサ２９や第３光電センサ３０から外れてしまい、これらによって受光されなくなるおそれがある。この点、本実施形態では、１／２波長板３２によって偏光方向が調整された後の露光光ＥＬが集光レンズ３３によって第２光電センサ２９及び第３光電センサ３０にそれぞれ集光されるので、第２ビームスプリッタ２６や第３ビームスプリッタ２７で反射した露光光ＥＬが第２光電センサ２９や第３光電センサ３０で精度よく受光される。

以上、詳述した実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）光強度検出装置２５における第１ビームスプリッタ２０と第２ビームスプリッタ２６との間の露光光ＥＬの光路には、１／２波長板３２が回転可能に配置されている。このため、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの直線偏光成分（Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分）の入射角のずれに対する光強度（光量）の増減率が最も低くなるように１／２波長板３２を回転させて位置調整することで、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの入射角度がずれても、第２光電センサ２９及び第３光電センサ３０で受光される光強度の変化量を小さくすることができる。したがって、第２ビームスプリッタ２６に入射する露光光ＥＬの入射角度のずれに起因する光強度検出装置２５の検出精度の低下を抑制することができる。

（２）１／２波長板３２と第２ビームスプリッタ２６との間における露光光ＥＬの光路には集光レンズ３３が配置されている。このため、１／２波長板３２によって偏光方向が調整された後の露光光ＥＬが集光レンズ３３によって第２光電センサ２９及び第３光電センサ３０にそれぞれ集光されるので、第２ビームスプリッタ２６や第３ビームスプリッタ２７で反射した露光光ＥＬを第２光電センサ２９や第３光電センサ３０に精度よく受光させることができる。

（３）照明光学系１３は、第１ビームスプリッタ２０によって反射されて照明光路の外へ取り出された一部の露光光ＥＬに基づいてレチクルＲの被照射面Ｒａ（ひいてはウエハＷの表面Ｗａ）に達する露光光ＥＬの光強度（光量）を検出するための光強度検出装置２５を備えている。このため、ウエハＷの表面Ｗａ（又はレチクルＲの被照射面Ｒａ）に達する露光光ＥＬの光強度に影響を与えることなく該露光光ＥＬの光強度を検出（算出）することができる。

（４）光強度検出装置２５には、マイクロフライアイレンズ１９の射出側であって該マイクロフライアイレンズ１９とコンデンサ光学系２１との間の光路に配置された第１ビームスプリッタ２０によって反射される一部の露光光ＥＬが入射するようになっている。このため、マイクロフライアイレンズ１９で均一化された後の露光光ＥＬの一部を光強度検出装置２５に入射させることができるので、光強度検出装置２５によるウエハＷの表面Ｗａを照射する露光光ＥＬの光強度の検出精度の向上に寄与できる。

（変更例）
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１ビームスプリッタ２０は、例えば特開２００２−３３２５９号公報に示すように、マイクロフライアイレンズ１９の入射側に配置してもよい。また、第１ビームスプリッタ２０は、コンデンサ光学系２１よりもレチクルＲ側に配置してもよい。

・算出部３１を省略するとともに算出部３１の機能を制御部３７に持たせるようにしてもよい。この場合、制御部３７には各センサ２８〜３０がそれぞれ電気的に接続される。
・第１ビームスプリッタ２０を透過した露光光ＥＬが光強度検出装置２５に入射するように構成してもよい。この場合、第１ビームスプリッタ２０で反射された露光光ＥＬがレチクルＲやウエハＷに達することとなる。このように光学系を構成する場合には、第１ビームスプリッタ２０の反射面での反射率を、本実施形態の第１ビームスプリッタ２０の反射面での反射率よりも十分に大きくすることが望ましい。

・集光レンズ３３は省略してもよい。
・１／２波長板３２の代わりに旋光子を用いてもよい。
・１／２波長板３２は、必ずしも回転可能に配置する必要はない。

・１／２波長板３２は、該１／２波長板３２に入射する光の進行方向に延びる軸線Ｓと平行な軸線を中心に回転可能に配置してもよい。
・１／２波長板３２は、第２ビームスプリッタ２６と第３ビームスプリッタ２７との間の露光光ＥＬの光路に配置してもよい。

・光強度検出装置２５は、入射する光の少なくとも一部を反射可能な光学素子と、該光学素子からの反射光を受光可能な受光部とを備えた構成であれば、任意の構成であってもよい。例えば、光強度検出装置２５は、特開２００６−５９８３３号公報に示す構成（具体的には図３や図４）であってもよい。また、光強度検出装置２５は、反射ミラーと、該反射ミラーからの反射光を受光可能な受光部とを備えた構成であってもよい。

・各ビームスプリッタ２６，２７は、その反射面に製膜処理を施したものであってもよい。
・オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ１９の代わりに、複数のレンズを組み合わせてなるフライアイレンズ、回折光学素子、及び角柱状のロッド型インテグレータなどを用いてもよい。

・可変パターン生成器（例えば、ＤＭＤ（Digital Mirror Device又はDigital Micro-mirror Device））を用いたマスクレス露光装置に具体化してもよい。このようなマスクレス露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレット及びこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。

・液晶を透過可能な光の光強度を検出する光強度検出装置２５に具体化する場合には、偏光状態調整光学系を、液晶を備える光学系に具体化してもよい。この場合、液晶に印可する電圧を制御することにより、液晶から射出される光の偏光状態（直線偏光成分）を回転させることができる。

・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。

・光源装置１２は、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）等を供給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供給可能な光源であってもよい。

・投影光学系と感光性材料の塗布された基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用してもよい。この場合、投影光学系と基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。

・米国特許公開第２００６／０２０３２１４号公報、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報、及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報に開示される偏光照明方法を適用してもよい。

・露光装置１１を、ステップ・アンド・リピート方式の装置に具体化してもよい。
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５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６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…光源装置、１３…照明光学系、１５…投影光学系、１９…オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ、２０…分岐光学系としての第１ビームスプリッタ、２５…光強度検出装置、２６…光学素子としての第２ビームスプリッタ、２７…光学素子としての第３ビームスプリッタ、２９…受光部としての第２光電センサ、３０…受光部としての第３光電センサ、３１…算出部、３２…偏光状態調整光学系を構成する１／２波長板、３３…集光部材として集光レンズ、ＥＬ…露光光、Ｒａ…被照射面、Ｓ…軸線、Ｗ…基板としてのウエハ、Ｗａ…被照射面としての表面。

Claims (10)

1. 入射する光の少なくとも一部を反射可能な光学素子と、該光学素子からの反射光を受光する受光部とを備えた光強度検出装置であって、
   前記光学素子よりも光源側に配置され、該光学素子への前記光の入射角が変化した場合に前記受光部で受光される光量の変化が小さくなるように前記光の偏光状態を調整する偏光状態調整光学系をさらに備えることを特徴とする光強度検出装置。
2. 前記偏光状態調整光学系は、該偏光状態調整光学系から射出される光の直線偏光成分の偏光方向を前記光学素子に対して回転させることを特徴とする請求項１に記載の光強度検出装置。
3. 前記偏光状態調整光学系は、波長板を備えていることを特徴とする請求項２に記載の光強度検出装置。
4. 前記波長板は、該波長板に入射する光の進行方向に延びる軸線又は該軸線と平行な軸線を中心に回転可能であることを特徴とする請求項３に記載の光強度検出装置。
5. 前記光学素子よりも光源側に配置され、該光学素子を介する前記反射光を前記受光部に集光させるための集光部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の光強度検出装置。
6. 光源からの光で被照射面を照射する光学系であって、
   前記光の一部を光路外に分岐する分岐光学系と、
   該分岐光学系によって分岐される前記光の強度を検出する請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の光強度検出装置とを備えることを特徴とする光学系。
7. 前記光強度検出装置の前記受光部によって受光される前記光の受光量に基づいて前記被照射面を照射する光の照射量を算出する算出部をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の光学系。
8. 前記光源からの光の光路に配置されるオプティカルインテグレータをさらに備え、
   前記分岐光学系は、前記オプティカルインテグレータの射出側に配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の光学系。
9. 光源から出力される光を前記被照射面上の所定のパターンへ導く請求項６〜請求項８のうちいずれか一項に記載の光学系を備え、
   該光学系から射出される光で前記所定のパターンを照明することにより形成されたパターンの像を、感光性材料が塗布された基板上に投影することを特徴とする露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置を用いて、前記パターンの像を前記基板の表面に露光する露光ステップと、
    該露光ステップ後において、前記基板を現像して前記パターンの像に対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成する現像ステップと、
    該現像ステップ後において、前記マスク層を介して前記基板の表面を加工する加工ステップと
    を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。

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