JP6567005B2 - 露光装置、調整方法、および、物品製造方法 - Google Patents

露光装置、調整方法、および、物品製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、露光装置、調整方法、および、物品製造方法に関する。
原版（レチクル又はマスク）を照明光学装置で照明し、原版のパターンを投影光学系を介して基板に露光する投影露光装置において、解像度とスループットの向上が益々要求されている。高解像度を達成するためには、露光光の短波長化と投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加（「高ＮＡ化」とも呼ばれる。）が有効である。
一方、変形照明（輪帯照明、二重極照明、四重極照明など）で原版を照明することは露光装置の解像度を高めるのに効果的である。そして、従来、変形照明を形成するために照明光学系に回折光学素子を使用することが知られている。
このような照明系で回折光学素子に入射する光線の角度がずれると、有効光源の重心及び対称性が悪化し、露光時のテレセントリシティ、オーバーレイ性能が損なわれうる。露光光の短波長化のために光源ユニットを比較的小型な超高圧水銀ランプから大型のエキシマレーザーに変更すると、例えば、露光装置本体を２階に、光源ユニットを１階に配置するなど、光源ユニットを露光装置本体に搭載することはできなくなる。この場合、振動により露光装置本体と光源ユニットとの間の相対位置が変化し、照明光の光軸（中心光線）と照明光学装置の光軸とに位置ずれや角度ずれが生じうる。従って、その位置ずれと角度ずれを補正する必要がある。従来の露光装置では、位置ずれ及び角度ずれを補正する方法として、露光光を分岐してモニター光学系に導光し専用のモニターで光軸を検出することが行われている（特許文献１、２）。
特開平１１−１４５０３３号公報 特開２００７−１９４６００号公報
しかし、従来の方法では、光軸ずれを検出するために、光路を分岐して露光光とは異なるモニター用光学系に導光し専用のモニターで光軸を検出する必要があった。このような専用のモニターおよびモニター用光学系は、装置の大型化を招く。
本発明は、例えば、装置サイズの大型化を抑制しながら照明光学系の調整を行うことが可能な露光装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、光源からの光で原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、制御部とを有し、前記照明光学系は、前記光源と前記原版との間の光路に設けられた回折光学素子と、前記回折光学素子から射出した光束を集光する集光光学系と、前記集光光学系から射出した光束を検出する検出部と、前記集光光学系によって前記光束が集光される所定面近傍の前記光路に対して挿抜可能な第１絞りとを有し、前記第１絞りの開口径は、前記回折光学素子に対する前記光源からの光の入射角度が目標角度からずれた場合に前記検出部の出力が低下するように設定され、前記制御部は、前記第１絞りを前記所定面近傍の前記光路に挿入した場合の前記検出部の出力である第１出力と、前記第１絞りを前記所定面近傍の前記光路から退避させた場合の前記検出部の出力である第２出力とに基づいて、前記入射角度を調整する処理を行うことを特徴とする露光装置が提供される。
本発明によれば、装置サイズの大型化を抑制しながら照明光学系の調整を行うことが可能な露光装置を提供することができる。
実施形態における露光装置の構成を示す図。 絞りの詳細を示した図である。 回折光学素子に入射する光の角度及び位置を調整する機構を説明する図。 フーリエ変換面に形成される光量分布の例を示す図。 回折光学素子に入射する角度及び位置を調整する方法を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎないものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
図１は、実施形態における露光装置の構成を示す図である。露光装置は、光源１からの光束で原版１８（マスク、レチクル）を照明する照明光学系と、原版１８のパターンを基板２０（ウエハ、液晶基板）に投影する投影光学系１９とを有する。本実施形態の露光装置は、ステップアンドスキャン方式の露光装置であってもよいし、ステップアンドリピート方式の露光装置であってもよい。
光源１は、光（光束）を発生させるエキシマレーザーや水銀ランプを含みうる。照明光学系は、引き回し光学系２、ミラー３、平行平面板４、オプティカルインテグレータ５、回折光学素子６、コンデンサレンズ７、絞り９、プリズムユニット１０を有する。また、照明光学系は、ズームレンズユニット１１、多光束形成部１２、絞り１３、及びコンデンサレンズ１４を有する。
引き回し光学系２は、光源１とオプティカルインテグレータ５との間に設けられ、光源１からの光束をオプティカルインテグレータ５に導く。回折光学素子６を照明するオプティカルインテグレータ５は、回折光学素子６の光源側に設けられ、光源１からの光束をその発散角度を一定に保ちながら回折光学素子６へ導く。オプティカルインテグレータ５は、フライアイレンズやマイクロレンズアレイ等で構成されうる。
回折光学素子６は、被照明面である原版１８と共役な面又は照明光学系の瞳面とフーリエ変換の関係にある面に配置される。回折光学素子６は、投影光学系１９の瞳面と共役な面である照明光学系の瞳面や照明光学系の瞳面と共役な面に、光源１からの光束の光強度分布を回折効果により変換して所望の光強度分布を形成する。回折光学素子６は、回折パターン面に所望の回折パターンが得られるように計算機で設計された計算機ホログラム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）を使用してもよい。投影光学系１９の瞳面に形成される光源形状は有効光源形状と呼ばれる。回折光学素子６は、オプティカルインテグレータ５とコンデンサレンズ７との間に設けられている。オプティカルインテグレータ５からの光束は、回折光学素子６を照射し、回折光学素子６で回折して、コンデンサレンズ７へ導かれる。
回折光学素子６は、それぞれ異なる有効光源形状を形成する複数の回折光学素子のうちから選択された回折光学素子とすることができる。例えば、複数の回折光学素子のそれぞれが、不図示のターレットの複数のスロットのうちの対応するスロットに搭載される。複数の有効光源形状は、小円形形状（比較的小さな円形形状）、大円形形状（比較的大きな円形形状）、輪帯形状、二重極、四重極その他の形状を含みうる。輪帯形状、二重極、四重極の有効光源形状により照明する方法は変形照明と呼ばれる。
回折光学素子６とプリズムユニット１０との間に設けられているコンデンサレンズ７は、回折光学素子６から射出した光束を集光する集光光学系である。コンデンサレンズ７は、回折光学素子６で回折した光束を集光し、フーリエ変換面８に回折パターンを形成する。フーリエ変換面８は、多光束形成部１２（オプティカルインテグレータ）と回折光学素子６との間にあり、回折光学素子６と光学的にフーリエ変換の関係にある面である。光路に位置する回折光学素子６を交換すれば、フーリエ変換面８に形成される回折パターンの形状を変えることができる。
絞り９は、光路における、コンデンサレンズ７（集光光学系）によって光束が集光する所定面（フーリエ変換面８）又はその近傍の位置に配置される。絞り９は、例えば、ブレードやフィルター等により構成されうる。絞り９は、光路における、コンデンサレンズ７（集光光学系）によって光束が集光する所定面（フーリエ変換面８）の近傍の位置に対して挿抜可能に構成される。本実施形態では、この挿抜可能な構成は、互いに異なる複数の絞りが形成されたターレット９０によって実現される。小さい開口径を持つ第１絞り（詳細は後述）と大きな開口径を持つ第２絞りがターレット９０の複数のスロットのうちの対応するスロットに搭載される。ターレット９０はこの他に変形照明用の絞りを搭載していてもよい。選択部としてのターレット９０は、制御部５０の制御により駆動されて、複数の絞りのうち、回折光学素子６に対応する絞りを選択して光路に配置する。ターレット９０は、アクチュエータ９１によって回転駆動され、これにより複数の絞りのうちから選択された絞りが光路に配置される。
図２に、ターレット９０の例を示す。ターレット９０は、小円形照明に対応した第１絞り９ａ、大円形照明に対応した、第１絞り９ａより開口径の大きい第２絞り９ｂを含む。また、ターレット９０は、四重極照明用の四重極絞り９ｃ、および、輪帯照明用のリング形状絞り９ｄを含みうる。照明光の入射光源の形状を変える際に必要な絞りが選択され、光路に挿入される。特に、第１絞り９ａおよび第２絞り９ｂは、後述するオプティカルインテグレータ５に入射する光束（すなわち回折光学素子６に入射する光束）の位置及び角度を調整する処理で使用される。
図１に戻り、プリズムユニット１０およびズームレンズユニット１１は、絞り９と多光束形成部１２（オプティカルインテグレータ）との間に設けられ、フーリエ変換面８に形成された光強度分布を拡大するズーム光学系として機能する。プリズムユニット１０は、フーリエ変換面８に形成された回折パターン（光強度分布）を、輪帯率等を調整してズームレンズユニット１１へ導くことができる。
また、ズームレンズユニット１１は、プリズムユニット１０と多光束形成部１２との間に設けられる。ズームレンズユニット１１は、フーリエ変換面８に形成された回折パターンを、照明光学系のＮＡと投影光学系のＮＡとの比を基準としたσ値を調整して多光束形成部１２へ導くことができる。
多光束形成部１２は、ズームレンズユニット１１とコンデンサレンズ１４との間に設けられ、輪帯率、開口角及びσ値が調整された回折パターンに応じて、多数の２次光源を形成してコンデンサレンズ１４へ導く。多光束形成部１２は、ハエの目レンズ、オプティカルパイプ、回折光学素子、あるいはマイクロレンズアレイ等で構成されるオプティカルインテグレータでありうる。多光束形成部１２とコンデンサレンズ１４との間には、絞り１３が設けられている。
コンデンサレンズ１４は、多光束形成部１２と原版１８との間に設けられている。これにより、多光束形成部１２から導かれた多数の光束を集光して原版１８を重畳的に照明することにより原版１８を均一に照明することができる。
照明光学系は更に、コンデンサレンズ７から射出した光束を検出する検出部２１を有する。例えば、コンデンサレンズ１４と原版１８との間にハーフミラー１５が配置され、ハーフミラー１５で反射された光が検出部２１へと導かれるようになっている。検出部２１は、計測光学系１６とセンサ１７とを含みうる。ハーフミラー１５からの光が計測光学系１６に入射され、計測光学系１６から射出した光はセンサ１７へと入射する。制御部５０は、検出部２１の出力に基づき光量を測定することができる。
制御部５０は、露光装置の各部を統括的に制御する。制御部５０は例えば、検出部２１を用いて計測された光量に基づいて、露光時の露光量を適切に制御することができる。制御部５０は、例えばＣＰＵ５１およびメモリ５２を含むコンピュータによって構成されうる。
原版１８は、コンデンサレンズ１４と投影光学系１９との間の位置に配置され、基板２０に転写されるパターン（例えば回路パターン）を有している。原版１８は、図示しない原版ステージによって支持及び駆動される。投影光学系１９は、原版１８のパターンの像を基板２０に投影する。投影光学系１９は、原版１８と基板２０との間に設けられ、両者を光学的に共役な関係に維持する。基板２０は、図示しない基板ステージによって支持及び駆動される。
露光時に、照明光学系が原版１８を照明し、投影光学系１９が原版１８のパターンを基板２０に投影する。有効光源の形状は、基板２０上に投影される原版１８のパターンの解像性に影響する。したがって、適切な有効光源分布を形成することにより、パターンの解像性を向上させることができる。
本実施形態において、照明光学系は更に、引き回し光学系２とオプティカルインテグレータ５（回折光学素子６）との間に、光源１からの光を折り曲げてオプティカルインテグレータ５に導くミラー３を有する。照明光学系は更に、ミラー３とオプティカルインテグレータ５との間の光路に設けられた平行平面板４を有する。
光源１から供給された矩形状の平行光束は、ミラー３および平行平面板４を介してオプティカルインテグレータ５に入射する。ミラー３及び平行平面板４により、オプティカルインテグレータ５に入射する光束（すなわち回折光学素子６に入射する光束）の位置及び角度を調整することができる。
次に、図３を参照して、ミラー３及び平行平面板４の調整機構について説明する。本実施形態において、照明光学系は、ミラー３及び平行平面板４を調整してオプティカルインテグレータ５（すなわち、回折光学素子６）に入射する光の角度及び位置を調整する調整部３０を有する。調整部３０は、以下に説明するアクチュエータ３１、アクチュエータ３２、アクチュエータ４１を含みうる。アクチュエータ３１（第１調整機構）は、ミラー３の、図３の紙面に沿う方向に延びる軸回り（図３に示すＡ方向）の回転駆動と、紙面と直交する方向に延びる軸回り（Ｂ方向）の回転駆動を行う。アクチュエータ３２（第２調整機構）は、ミラー３の図３の紙面に沿う方向（Ｃ方向）の位置を調整する。アクチュエータ４１（第３調整機構）、平行平面板４の、図３の紙面に沿う軸回り（Ｄ方向）の回転駆動を行う。これにより平行平面板４の光軸に対する傾斜角度を調整しうる。平行平面板４を回転駆動すると、平行平面板４に入射した光束は入射光の光軸に対して平行移動した状態で射出する。
次に、ミラー３及び平行平面板４の調整方法を説明する。オプティカルインテグレータ５は、回折光学素子６に入射する光線の角度を回折光学素子６の全領域において均一にする機能を持つ。しかしオプティカルインテグレータ５に入射する角度がある許容値を超えると、回折光学素子６に入射する角度にずれが生じる。回折光学素子６に入射する光線の角度がずれると、フーリエ変換面８に形成される分布が所望の分布から崩れる。
図４に、フーリエ変換面８に形成される光量分布の例を示す。図４において、グラフ４１は、オプティカルインテグレータ５に入射する角度のずれがない場合のフーリエ変換面８に形成される光量分布を表す。グラフ４２は、オプティカルインテグレータ５に入射する角度のずれがある場合のフーリエ変換面８に形成される分布を表す。グラフ４２のように、フーリエ変換面８に形成される分布がグラフ４１からずれた場合、有効光源分布が所望の分布からずれることになり像性能を悪化させることにつながる。また、オプティカルインテグレータ５に入射する光の角度または位置がずれると、オプティカルインテグレータ５以降の光学系でのケラレが生じるため、照度が低下することになる。従って、オプティカルインテグレータ５に入射する光の角度及び位置のずれを調整する必要がある。
本実施形態では、制御部５０は、調整部３０を制御して、小開口径の第１絞り９ａおよび大開口径の第２絞り９ｂを用いてオプティカルインテグレータ５に入射する光の角度及び位置のずれの調整を行う。この調整には、例えば、第１絞り９ａを挿入したときの検出部２１の出力である第１出力の、第１絞り９ａを退避させたときの検出部２１の出力である第２出力に対する比として求まる光量比が使用される。この調整を行うためは、第１絞り９ａの開口径の決め方が重要である。第１絞り９ａは、オプティカルインテグレータ５（回折光学素子６）に対する光源１からの光の入射角度が目標角度からずれた場合に検出部２１の出力が低下するような開口径を持つ。目標角度にずれがない場合においては、第１絞り９ａ使用時の第１絞り９ａ不使用時（すなわち第２絞り９ｂ使用時）に対する検出部２の出力（光量）は、例えば９７％程度またはそれ以上であることが想定されている。ここで、目標角度とは、入射角度にずれがない理想角度をいう。例えば、第１絞り９ａの開口径は、所定面（フーリエ変換面８）に形成される光量分布の幅と同程度かそれよりわずかに小さい開口径とする。回折光学素子６によりフーリエ変換面８に形成される光量分布の大きさに対して第１絞り９ａの開口が大きすぎるまたは小さすぎる場合には、オプティカルインテグレータ５（回折光学素子６）の入射角度がずれた場合の光量比の低下が小さく、検出が難しくなる。実施形態において、第１絞り９ａの開口径は、例えば、第１絞り９ａを挿入したときの検出部２１の出力である第１出力が第１絞り９ａを退避させたときの検出部２１の出力である第２出力に対して８０％以上１００％以下となる径とすることができる。なお、第２絞り９ｂの開口径は、第１絞り９ａより大きく、例えば、フーリエ変換面８に形成される有効光源分布の幅より大きければよい。ターレット９０により第２絞り９ｂを選択して光路に挿入することは、第１絞り９ａを光路から退避させることに対応する。
図４において、幅４３は第１絞り９ａの開口径を表し、幅４４は第２絞り９ｂの開口径を表している。上記のように決定された第１絞り９ａによれば、入射角度にずれが生じていなければ、第１絞り９ａ使用時の光量（幅４３の内側の光量）は、第２絞り９ｂ使用時（すなわち第１絞り９ａ退避時）の光量（幅４４の内側の光量）に対して低下しない。一方、入射角度にずれが生じた場合、第１絞り９ａ使用時の光量（幅４３の内側の光量）は、第２絞り９ｂ使用時（すなわち第１絞り９ａ退避時）の光量（幅４４の内側の光量）に対して低下する。そこで本実施形態では、このような光量の低下（光量比の低下）がなくなるように入射角度を調整する処理を行う。
なお、ターレット９０を用いて開口径の異なる複数の絞りのうちから選択する構成に代えて、開口径可変の虹彩絞りを使用してもよい。虹彩絞りの開口径を変えることにより、第１絞り９ａ及び第２絞り９ｂの挿抜と等価な動作を実現することができる。また、第１絞り９ａおよび第２絞り９ｂを、調整専用に持つのではなく、上記した開口幅の条件に適合するかぎり、露光時に使用される変形照明用の絞りを第１絞り９ａおよび第２絞り９ｂとして用いてもよい。
図５は、オプティカルインテグレータ５（すなわち、回折光学素子６）に入射する角度及び位置を調整する調整方法を示すフローチャートである。制御部５０は、Ｓ１０１で、ミラー３及び平行平面板４の位置を初期値に設定するとともに、複数の回折光学素子のうち、小円形形状用の回折光学素子を光路に設定する。制御部５０は、Ｓ１０２（第１工程）で、ターレット９０を制御して、複数の絞りのうち、第１絞り９ａを選択して光路に配置する。制御部５０は、第１絞り９ａが光路に配置された状態で、検出部２１の出力から光量を測定し、この光量を光量１としてメモリ５２に記憶する。
次に、制御部５０は、Ｓ１０３（第２工程）で、ターレット９０を制御して複数の絞り９のうち第１絞り９ａの開口径より大きい開口径を持つ第２絞り９ｂを選択し、光路に配置する。これは、第１絞り９ａを光路から退避する動作に対応する。制御部５０は、第１絞り９ａに替えて第２絞り９ｂが光路に配置された状態で、検出部２１の出力から光量を測定し、この光量を光量２としてメモリ５２に記憶する。
次に、制御部５０は、Ｓ１０４で、ミラー３のＡ方向の角度を変更し、Ｓ１０２及びＳ１０３に戻って光量１及び光量２を測定する。こうして、制御部５０は、ミラー３のＡ方向の角度を所定範囲内で順次変更し、変更された入射角度のそれぞれで光量１及び光量２の測定を繰り返す。所定範囲内の全ての角度についての測定が完了すると、制御部５０は、Ｓ１０５で、測定した光量１及び光量２を用いて、ミラー３のＡ方向の最適角度を決定する。例えば、制御部５０は、各角度について、光量１の光量２に対する比である光量比を算出する。そして、制御部５０は、これら算出された光量比に基づいて、ミラー３のＡ方向における調整すべき角度（最適角度）を決定する。例えば、制御部５０は、光量比が最大となる角度を、ミラー３のＡ方向における最適角度として決定する。あるいは、制御部５０は、光量比が最大となる角度における光量１に対して例えば０．９８倍の光量となる２つの角度の中点の角度を、ミラー３のＡ方向における最適角度として決定することができる。この処理により、制御部５０は、入射角度を調整するための処理として、例えば、決定された角度をユーザに通知することができる。通知は例えば不図示のディスプレイに、決定された角度を表示することにより行われうる。制御部５０は、入射角度の自動調整機能として、ミラー３のＡ方向の角度を、決定された角度に制御してもよい。
なお、光量１だけを用いてオプティカルインテグレータ５に入射する光線の角度を最適化することはできない。なぜなら、ミラー３をＡ方向に回転駆動すると、オプティカルインテグレータ５に入射する光線の位置もずれるため、オプティカルインテグレータ５でけられて光量が低下するからである。オプティカルインテグレータ５による光量低下と区別して第１絞り９ａによる光量低下を把握するためには、光量１を光量２で正規化した値でみる必要がある。したがって、光量１の値ではなく、光量１と光量２の光量比を使用している。
次に、制御部５０は、Ｓ２０２で、ターレット９０を制御して第１絞り９ａを光路に配置し、その状態で光量を測定し、これを光量１としてメモリ５２に記憶する。次に、制御部５０は、Ｓ２０３で、ターレット９０を制御して第２絞り９ｂを光路に配置し、その状態で光量を測定し、これを光量２としてメモリ５２に記憶する。制御部５０は、Ｓ２０４で、ミラー３のＢ方向の角度を変更し、Ｓ２０２及びＳ２０３に戻って光量１及び光量２を測定する。こうして、制御部５０は、ミラー３のＢ方向の角度を所定範囲内で順次変更しながら、光量１及び光量２の測定を繰り返す。所定範囲内の全ての角度についての測定が完了すると、制御部５０は、Ｓ２０５で、測定した光量１及び光量２を用いて、ミラー３のＢ方向の最適角度を決定する。例えば、制御部５０は、各角度について、光量２に対する光量１の比である光量比を算出する。そして、制御部５０は、これら算出された光量比に基づいて、ミラー３のＢ方向における最適角度を決定する。例えば、制御部５０は、光量比が最大となる角度を、ミラー３のＢ方向における最適角度として決定する。あるいは、制御部５０は、光量比が最大となる角度における光量１に対して例えば０．９８倍の光量となる２つの角度の中点の角度を、ミラー３のＢ方向における最適角度として決定することができる。これより、制御部５０は、入射角度を調整するための処理として、例えば、決定された角度をユーザに通知することができる。通知は例えば不図示のディスプレイに、決定された角度を表示することにより行われうる。制御部５０は、入射角度の自動調整機能として、ミラー３のＢ方向の角度を、決定された角度に制御してもよい。
以上のＳ１０１〜Ｓ２０５の工程において、ミラー３のＣ方向の位置と平行平面板４のＤ方向の角度は、固定とする。ただし、オプティカルインテグレータ５に入射する位置が大きくずれて光量１及び光量２の測定精度が下がることを防ぐため、オプティカルインテグレータ５に入射する位置のずれが最小となるようにＣ，Ｄを調整した上でＳ１０１〜Ｓ２０５を実行してもよい。
次に、上記と同様にして、ミラー３のＣ方向における位置および平行平面板４のＤ方向における角度の調整を行う。ただし、ミラー３のＣ方向における位置または平行平面板４のＤ方向における角度を変更しても、オプティカルインテグレータ５に入射する光線の角度がずれないので、光量比をみる必要はなく、第２絞り９ｂの使用による光量２だけをみれば済む。あるいは、第１絞り９ａの使用による光量１だけをみれば済む。以下では、第２絞り９ｂの使用による光量２だけをみることにする。以下、ミラー３のＣ方向における位置および平行平面板４のＤ方向における角度の調整の工程を説明する。
制御部５０は、Ｓ３０３で、ターレット９０を制御して第２絞り９ｂを光路に配置し、その状態で光量を測定し、これを光量２としてメモリ５２に記憶する。制御部５０は、Ｓ３０４で、ミラー３のＣ方向の位置を移動し、Ｓ３０３に戻って光量２を測定する。こうして、制御部５０は、ミラー３のＣ方向の位置を所定範囲内で順次変更しながら、光量２の測定を繰り返す。所定範囲内で全ての位置についての測定が完了すると、制御部５０は、Ｓ３０５で、光量２を用いてミラー３のＣ方向の最適位置を決定する。例えば、制御部５０は、光量２が最大となる位置を、ミラー３のＣ方向における最適位置として決定する。あるいは、制御部５０は、光量２が最大となる位置におけるその光量に対して例えば０．９８倍の光量となる２つの位置の中点の位置を、ミラー３のＣ方向における最適位置として決定することができる。制御部５０は、例えば、ミラー３のＣ方向の位置を、このようにして決定された位置に制御する。
次に、制御部５０は、Ｓ４０３で、ターレット９０を制御して第２絞り９ｂを光路に配置し、その状態で光量を測定し、これを光量２としてメモリ５２に記憶する。制御部５０は、Ｓ４０４で、平行平面板４のＤ方向の角度を変更し、Ｓ４０３に戻って光量２を測定する。こうして、制御部５０は、平行平面板４のＤ方向の角度を所定範囲内で順次変更しながら、光量２の測定を繰り返す。所定範囲内で全ての角度についての測定が完了すると、制御部５０は、Ｓ４０５で、光量２を用いて平行平面板４のＤ方向の最適角度を決定する。例えば、制御部５０は、光量２が最大となる角度を、平行平面板４のＤ方向における最適角度として決定する。あるいは、制御部５０は、光量２が最大となる角度におけるその光量に対して例えば０．９８倍の光量となる２つの角度の中点の角度を、平行平面板４のＤ方向における最適角度として決定する。制御部５０は、例えば、平行平面板４のＤ方向の角度を、このようにして決定された角度に制御する。
本実施形態では、以上のようにして、ミラー３のＡ，Ｂ方向の角度およびＣ方向における位置、および、平行平面板４のＤ方向の角度を決定することができる。さらには、ミラー３および平行平面板４をそれぞれ決定された角度、位置に調整することができる。これにより、オプティカルインテグレータ５に入射する光の位置及び角度を調整することができる。このような実施形態によれば、従来必要であった調整専用のモニターおよびモニター光学系を設置する必要がなく、装置サイズの大型化を抑制しながら照明光学系の調整を行うことができる。
ミラー３のＣ方向における位置および平行平面板４のＤ方向における角度の調整は、オプションとしてもよい。例えば、ミラー３のＡ，Ｂ方向の角度調整のみで、所定の閾値を超える光量比が得られている場合には、ミラー３のＣ方向における位置および平行平面板４のＤ方向における角度の調整を行わないようにしてもよい。
＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
１：光源、３：ミラー、４：平行平面板、５：オプティカルインテグレータ、６：回折光学素子、７：コンデンサレンズ、９：絞り、１８：原版、１９：投影光学系、２０：基板、２１：計測部、５０：制御部

Claims (14)

  1. 光源からの光で原版を照明する照明光学系と、
    前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
    制御部と、
    を有し、
    前記照明光学系は、
    前記光源と前記原版との間の光路に設けられた回折光学素子と、
    前記回折光学素子から射出した光束を集光する集光光学系と、
    前記集光光学系から射出した光束を検出する検出部と、
    前記集光光学系によって前記光束が集光される所定面近傍の前記光路に対して挿抜可能な第１絞りと、
    を有し、
    前記第１絞りの開口径は、前記回折光学素子に対する前記光源からの光の入射角度が目標角度からずれた場合に前記検出部の出力が低下するように設定され、
    前記制御部は、前記第１絞りを前記所定面近傍の前記光路に挿入した場合の前記検出部の出力である第１出力と、前記第１絞りを前記所定面近傍の前記光路から退避させた場合の前記検出部の出力である第２出力とに基づいて、前記入射角度を調整する処理を行う
    ことを特徴とする露光装置。
  2. 前記第１絞りの開口径は、前記第１出力が前記第２出力に対して８０％以上１００％以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記入射角度を調整する調整機構を更に有し、
    前記制御部は、前記調整機構により前記入射角度を順次変更させ、変更された前記入射角度のそれぞれで前記第１出力の前記第２出力に対する比として求められる光量比を算出することを繰り返し、前記入射角度を前記光量比が最大となる角度にするよう前記調整機構を制御する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
  4. 前記照明光学系は、前記光源からの光を折り曲げて前記回折光学素子に導くミラーを更に有し、
    前記調整機構は、前記ミラーの角度を調整する第１調整機構を含み、
    前記第１調整機構は、前記入射角度を前記光量比が最大となる角度にするように前記ミラーの角度を調整する
    ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
  5. 前記調整機構は、前記ミラーの位置を調整する第２調整機構を更に含み、
    前記第２調整機構は、前記第１出力または前記第２出力が最大となるように前記ミラーの位置を調整する
    ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
  6. 前記照明光学系は、前記ミラーと前記回折光学素子との間の光路に設けられた平面板を更に有し、
    前記調整機構は、前記平面板の傾斜角度を調整する第３調整機構を更に含み、
    前記第３調整機構は、前記第１出力または前記第２出力が最大となるように前記傾斜角度を調整する
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の露光装置。
  7. 前記第１絞りと、該第１絞りより大きい開口径を持つ第２絞りとが形成されたターレットを有し、
    前記ターレットを駆動することにより、前記第２絞りが前記所定面近傍の前記光路に挿入されるとともに、前記第１絞りが前記所定面近傍の前記光路から退避される
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
  8. 前記ターレットは、露光時の変形照明用の絞りを更に有することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
  9. 前記照明光学系は、前記回折光学素子を照明するオプティカルインテグレータを更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
  10. 光源からの光で原版を照明する照明光学系と、
    前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
    制御部と、
    を有し、
    前記照明光学系は、
    前記光源と前記原版との間の光路に設けられた回折光学素子と、
    前記回折光学素子から射出した光束を集光する集光光学系と、
    前記集光光学系から射出した光束を検出する検出部と、
    前記集光光学系によって前記光束が集光される所定面近傍の前記光路に配置され、開口径を調整可能な絞りと、
    を有し、
    前記制御部は、前記絞りの開口径を第１開口径に設定したときの前記検出部の出力である第１出力と、前記絞りの開口径を前記第１開口径より大きい第２開口径に設定したときの前記検出部の出力である第２出力とに基づいて、前記回折光学素子に対する前記光源からの光の入射角度を調整する処理を行うように構成され、
    前記第１開口径は、前記入射角度が目標角度からずれた場合に前記検出部の出力が低下するように設定された開口径であり、
    前記第２開口径は、前記入射角度が前記目標角度からずれた場合でも前記検出部の出力が低下しないように設定された開口径である
    ことを特徴とする露光装置。
  11. 前記絞りは、虹彩絞りであることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
  12. 光源と原版との間の光路に設けられた回折光学素子と、前記回折光学素子から射出した光束を集光する集光光学系と、前記集光光学系から射出した光束を検出する検出部とを有する照明光学系を調整する調整方法であって、
    前記回折光学素子に対する前記光源からの光の入射角度が目標角度からずれた場合に前記検出部の出力が低下する開口径に設定された絞りを、前記集光光学系によって前記光束が集光される所定面近傍の前記光路に配置して、前記検出部の出力である第１出力を測定する第１工程と、
    前記絞りを前記所定面近傍の前記光路から退避させて、前記検出部の出力である第２出力を測定する第２工程と、
    を有し、
    前記入射角度を順次変更し、変更された前記入射角度のそれぞれで前記第１工程と前記第２工程を繰り返し、前記入射角度を、前記第１出力の前記第２出力に対する比として求まる光量比が最大となる角度にするよう調整する
    ことを特徴とすることを特徴とする調整方法。
  13. 光源と原版との間の光路に設けられた回折光学素子と、前記回折光学素子から射出した光束を集光する集光光学系と、前記集光光学系から射出した光束を検出する検出部とを有する照明光学系を調整する調整方法であって、
    前記集光光学系によって前記光束が集光される所定面近傍の前記光路に配置された絞りの開口径を、前記回折光学素子に対する前記光源からの光の入射角度が目標角度からずれた場合に前記検出部の出力が低下する第１開口径に設定して、前記検出部の出力である第１出力を測定する第１工程と、
    前記絞りの開口径を、前記入射角度が前記目標角度からずれた場合でも前記検出部の出力が低下しない第２開口径に設定して、前記検出部の出力である第２出力を測定する第２工程と、
    を有し、
    前記入射角度を順次変更し、変更された前記入射角度のそれぞれで前記第１工程と前記第２工程を繰り返し、前記入射角度を、前記第１出力の前記第２出力に対する比として求まる光量比が最大となる角度にするよう調整する
    ことを特徴とすることを特徴とする調整方法。
  14. 物品を製造する物品製造方法であって、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で前記露光された基板を現像する工程と、
    を含み、
    前記現像された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
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