(57)【要約】【課題】  ピンホールを通過した光から所定情報を正確に得ることができる光学素子を提供する。【解決手段】  光学素子１０は、基板１１に入射する光をピンホール１２から射出させる。ピンホール１２は、基板１１の一部に形成された薄肉かつ平坦部２０に設けられている。【選択図】    図１
2006179762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に入射する光をピンホールから射出させる光学素子であって、
前記ピンホールは、前記基板の一部に形成された薄肉かつ平坦部に設けられていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記基板は、金属材からなり、
前記薄肉かつ平坦部は、放電加工により形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記薄肉かつ平坦部は、前記基板の一面側または両面側から設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記薄肉かつ平坦部は、前記基板の一面側または両面側から多段に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子。
【請求項５】
ピンホールを備える光学素子を形成する方法であって、
基板の一面または両面を部分除去して前記ピンホールの周辺に薄肉かつ平坦部を形成する工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記基板は、金属材からなり、
前記薄肉かつ平坦部を、放電加工により形成することを特徴とする請求項５に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
光源と、前記光源からの光をピンホールから射出する光学素子と、前記光学素子のピンホールを通過した光を受光する受光素子とを備え、前記受光素子からの信号に基づいて所定情報を計測する装置であって、
前記光学素子に、請求項１から請求項４のいずれかの光学素子を用いることを特徴とする計測装置。
【請求項８】
マスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置であって、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置を用いて所定のパターンを物体上に形成するリソグラフィ工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンホールを有する光学素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピンホールを有する光学素子は、結像システムやフィルタリングなどの光学分野で広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平７−１６１６１５号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記光学素子の製造方法としては、ガラス等の光透過性の基板上に誘電体膜等からなる遮光層を形成してその遮光層にピンホールを設けたり、金属基板に精密ドリルで穿孔したりする。
【０００４】
基板上に遮光層を形成してピンホールを設けた光学素子は、その製造過程でピンホールに欠陥が比較的生じやすく、また、基板を透過する光がその基板の屈折率や透過率を受けて特性が変化するという課題がある。
【０００５】
これに対し、穿孔により金属基板にピンホールを設けた光学素子は、上記課題を回避できるものの、その機械的強度を保持するためにある程度の基板厚さが必要であり、ピンホールを通過する光の一部がピンホールの内壁面で遮られたりケラレが生じたりするおそれがある。ケラレが生じると、そのケラレ量はＮ.Ａ.によって変化することから、ピンホールを通過した光の量を正確に把握するのが難しくなる。
【０００６】
本発明は、ピンホールを通過した光から所定情報を正確に得ることができる光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、実施の形態に示す図１〜図１２に対応付けした以下の構成を採用している。（但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。）
【０００８】
本発明の光学素子は、基板（１１）に入射する光をピンホール（１２）から射出させる光学素子（１０）であって、前記ピンホールは、前記基板の一部に形成された薄肉かつ平坦部（２０）に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この光学素子によれば、薄肉かつ平坦部にピンホールが設けられているから、そのピンホールを光が安定的に通過する。
また、この光学素子では、ピンホールの周辺が平坦であることから、ピンホールの隣接部分の厚み（ピンホールの長さ）を正確に計測できる。これにより、ピンホールを通過した光から所定情報をより正確に得ることができる。
【００１０】
上記の光学素子において、前記基板（１１）は、金属材からなり、前記薄肉かつ平坦部（２０）は、放電加工により形成されたものである構成とすることができる。
放電加工により、薄肉かつ平坦部が高い精度で形成される。
【００１１】
また、前記薄肉かつ平坦部（２０）は、前記基板（１１）の一面側または両面側から設けられている構成とすることができる。
あるいは、前記薄肉かつ平坦部（２０）は、前記基板（１１）の一面側または両面側から多段に設けられている構成とすることができる。
【００１２】
本発明の光学素子の製造方法は、ピンホール（１２）を備える光学素子（１０）を形成する方法であって、基板（１１）の一面または両面を部分除去して前記ピンホールの周辺に薄肉かつ平坦部（２０）を形成する工程を有することを特徴とする。
【００１３】
この製造方法によれば、性能的に安定したピンホールを備えた光学素子が製造される。
【００１４】
上記の製造方法において、前記基板は、金属材からなり、前記薄肉かつ平坦部を、放電加工により形成することができる。
【００１５】
本発明の計測装置は、光源と、前記光源からの光をピンホールから射出する光学素子と、前記光学素子のピンホールを通過した光を受光する受光素子とを備え、前記受光素子からの信号に基づいて所定情報を計測する装置であって、前記光学素子に、上記の光学素子を用いることを特徴とする。
【００１６】
本発明の露光装置は、マスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置であって、上記の計測装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて所定のパターンを物体上に形成するリソグラフィ工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光学素子によれば、ピンホールを光が安定的に通過することから、ピンホールを通過した光から所定情報をより正確に得ることができる。
【００１９】
本発明の光学素子の製造方法によれば、ピンホールを利用した所定情報の計測に適した光学素子を製造することができる。
【００２０】
本発明の計測装置によれば、上記光学素子を備えることにより、計測精度の向上が図られる。
【００２１】
本発明の露光装置によれば、計測精度の向上により、露光精度の向上が図られる。
【００２２】
本発明のデバイス製造方法によれば、露光精度の向上により、高品質なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明に係る光学素子の実施の形態を示す断面図であり、図２は図１に示す矢視Ａ平面図である。
光学素子１０は、基体としての金属基板１１に貫通孔であるピンホール１２が設けられた構成からなる。金属基板１１の厚みは、数μｍ〜数ｍｍであり、ピンホールの直径は、１μｍ〜数ｍｍあるいは１μｍ以下である。金属基板１１の材料としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、銅、チタン、モリブデン、鉄、アルミ、真鍮、金、銀、真鍮などが挙げられる。
【００２４】
金属基板１１の中央部には薄肉かつ平坦部２０（ザグリ）が設けられ、ここに上記ピンホール１２が設けられている。薄肉かつ平坦部２０の形状は、ピンホール１２を通過する光束の特性（Ｎ.Ａ.など）に応じて定められる。具体的には、ピンホール１２を通過する光束２１の一部が金属基板１１のピンホール１２の縁部以外の部分によって遮られたりケラレが生じたりすることが極力ないように薄肉かつ平坦部２０の幅、厚み、平面形状などが定められる。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本実施形態の光学素子１０において、平坦な表裏面を有する金属基板１１の一面側から所定深さかつ平面視長円形の溝２２が形成され、その中央部に上記ピンホール１２が形成されている。金属基板１１の厚み方向に関し、溝２２が形成された残りの部分が上記薄肉かつ平坦部２０である。数値例として、Ｎ.Ａ.＝０．９２の光に対して、金属基板１１の厚み：ａ＝２０μｍ、溝２２の幅：ｂ＝１６０μｍ、薄肉かつ平坦部２０の厚み：ｃ＝３μｍ、ピンホール１２の直径：ｄ＝１０μｍ、である。上記数値は一例であって本発明はこれに限定されない。
【００２６】
薄肉かつ平坦部２０の形成方法としては、放電加工、ドライエッチング、ウエットエッチング等の種々の方法を用いることができ、特に、放電加工が好ましく用いられる。放電加工では、金属基板１１に電極を対向配置して両者の間で放電を行わせ、金属基板１１の一面を部分除去する。このとき、金属基板１１に対して電極を相対的に移動または揺動させる等により所望形状の溝や穴を形成できる。放電加工は、ピンホール１２の周辺の平坦性の向上を図りやすい、処理プロセスが簡易である、高硬度材料でも容易に加工できる、などの利点を有する。
【００２７】
ピンホール１２は、例えば、放電加工、ドリル加工、集束イオンビーム（ＦＩＢ: Focused Ion Beam）、ドライエッチング等で形成することができる。集束イオンビームを使用する方法では、Ｇａイオン等のイオンを目標位置に集束させることにより、非常に微細な貫通穴を形成することが可能である。
【００２８】
なお、薄肉かつ平坦部２０おけるピンホール１２の内壁面や、薄肉かつ平坦部２０を含む金属基板１１の表面及び裏面に、パーティクルの付着防止や腐食防止のためのコーティングを施してもよい。
【００２９】
次に、先の図１及び図２に示した光学素子１０の製造方法の一例について図３を参照して説明する。
【００３０】
まず、ステンレス等の金属基板１１と加工電極２５との間で放電を行わせ、金属基板１１の一面を部分除去する。このとき、金属基板１１に対して電極２５を相対的に移動または揺動させることにより底面が平坦な溝２２（薄肉かつ平坦部２０）を形成する（図３（ａ））。このとき金属基板１１を液中に配置してもよい。放電加工により、薄肉かつ平坦部２０が高い精度で形成される。
【００３１】
次に、集束イオンビームを使用して、薄肉かつ平坦部２０に貫通穴（ピンホール１２。例えば、直径１０μｍ）を形成する（図３（ｂ））。イオンビーム法により、非常に微細な貫通穴を形成することができる。
【００３２】
このように製造された光学素子１０は、金属基板１１に形成された薄肉かつ平坦部２０にピンホール１２を設けた形態であることから、ピンホール１２の隣接部分の厚みが薄い。そのため、金属基板１１のピンホール１２の縁部以外の部分によって光が遮られたりケラレが生じたりすることがほとんどなく、ピンホール１２を光が安定的に通過する。
【００３３】
また、この光学素子１０では、ピンホール１２の周辺（隣接部分）が平坦であることから、ピンホール１２の隣接部分の厚み（ピンホール１２の長さ）を正確に計測でき、これにより、ピンホール１２の光特性を正確に把握することが可能となる。そのため、この光学素子１０は、光学機器に好ましく用いられ、ピンホール１２を利用して所定情報をより正確に得ることができる。
【００３４】
なお、上記例に示すピンホールの直径などの各数値は一例であって本発明はこれに限定されない。
【００３５】
薄肉かつ平坦部２０の形成方法は、放電加工の他に、ウエットエッチングやドライエッチングなどの他の手法を用いてもよい。ドライエッチングには、例えば、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）ドライエッチング装置や、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）ドライエッチング装置などを用いることができる。また、複数の手法を組み合わせて薄肉かつ平坦部２０を形成してもよい。
【００３６】
図４は、図１に示す光学素子１０の変形例を示す断面図である。
なお、図１の例で説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００３７】
図４の光学素子３０において、金属基板１１の中央部に薄肉かつ平坦部３１（ザグリ）が多段に設けられ、その薄肉かつ平坦部３１にピンホール３２が形成されている。すなわち、平坦な表裏面を有する金属基板１１の一面側から溝３５が形成され、その溝３５の底部に溝３６が形成され、同様にその溝３６の底部にさらに溝３７が形成されている。そして、溝３７の中央部（底部）に上記ピンホール３２が形成されている。金属基板１１の厚み方向に関し、溝３５，３６，３７が形成された残りの部分が上記薄肉かつ平坦部３１である。
【００３８】
薄肉かつ平坦部３１の形成方法としては、放電加工、ドライエッチング、ウエットエッチング等の種々の方法を用いることができ、特に、平坦な面を高い精度で形成する上で放電加工が好ましく用いられる。また、ドライエッチング、ウエットエッチングで溝３５，３６を形成し、残りの溝３７を放電加工で形成してもよい。
【００３９】
この光学素子３０は、図１の例と同様に、金属基板１１に形成された薄肉かつ平坦部３１にピンホール３２を設けた形態であることから、ピンホール３２の隣接部分の厚みが薄く、ピンホール３２を光２１が安定的に通過するとともに、平坦であるピンホール３２の周辺（隣接部分）の隣接部分の厚み（ピンホール３２の長さ）が正確に計測される。
【００４０】
また、この光学素子３０は、金属基板１１の一面を多段に部分除去して薄肉かつ平坦部３１を設けた形態であることから、薄肉かつ平坦部３１を形成するのに溝３５，３６，３７（凹部、窪み）の総容積が比較的小さくて済み、薄肉かつ平坦部３１の形成に伴う金属基板１１の剛性の低下を抑制することができるという利点を有する。また、薄肉かつ平坦部３１の面積も比較的小さくて済み、薄肉かつ平坦部３１の剛性の向上が図られる。
【００４１】
図５は、本発明に係る光学素子の実施の形態の他の例を示す断面図である。
なお、図１の例で説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００４２】
図５の光学素子４０において、金属基板１１の両面を部分除去して薄肉かつ平坦部４１（ザグリ）が設けられ、その薄肉かつ平坦部４１の中央部にピンホール４２が形成されている。すなわち、平坦な表裏面を有する金属基板１１の両面側から溝４５及び溝４６が対向するように形成され、それら溝４５，４６の中央部（底部）に上記ピンホール４２が形成されている。金属基板１１の厚み方向に関し、溝４５，４６が形成された残りの部分が上記薄肉かつ平坦部４１である。
【００４３】
この光学素子４０は、図１の例と同様に、金属基板１１に形成された薄肉かつ平坦部４１にピンホール４２を設けた形態であることから、ピンホール４２の隣接部分の厚みが薄く、ピンホール４２を光２１が安定的に通過するとともに、平坦であるピンホール４２の周辺（隣接部分）の隣接部分の厚み（ピンホール４２の長さ）が正確に計測される。
【００４４】
また、この光学素子４０は、金属基板１１の両面を部分除去して薄肉かつ平坦部４１を設けた形態であることから、薄肉かつ平坦部４１を形成するための溝４５，４６の面積（幅、広さ）が比較的小さくて済み、薄肉かつ平坦部４１の形成に伴う剛性の低下を抑制することができるという利点を有する。
【００４５】
図６は、図５に示す光学素子４０の変形例を示す断面図である。
なお、図１及び図５の例で説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００４６】
図６の光学素子５０において、金属基板１１の両面を多段に部分除去して薄肉かつ平坦部５１（ザグリ）が設けられ、その薄肉かつ平坦部５１の中央部にピンホール５２が形成されている。すなわち、平坦な表裏面を有する金属基板１１の両面側から対向するようにかつ多段に、溝５４，５５，５６及び溝５７，５８，５９が形成され、基板中心に近い溝５６，５９の中央部（底部）に上記ピンホール５２が形成されている。金属基板１１の厚み方向に関し、溝５４〜５９が形成された残りの部分が上記薄肉かつ平坦部５１である。
【００４７】
この光学素子５０は、図５の例と同様に、金属基板１１に形成された薄肉かつ平坦部５１にピンホール５２を設けた形態であることから、ピンホール５２の隣接部分の厚みが薄く、ピンホール５２を光２１が安定的に通過するとともに、平坦であるピンホール５２の周辺（隣接部分）の隣接部分の厚み（ピンホール５２の長さ）が正確に計測される。
【００４８】
また、この光学素子５０は、金属基板１１の両面を多段に部分除去して薄肉かつ平坦部５１を設けた形態であることから、薄肉かつ平坦部５１を形成するのに溝５４〜５９（凹部、窪み）の総容積が比較的小さくて済み、また、薄肉かつ平坦部５１を形成するための溝５４〜５９の面積（幅、広さ）が比較的小さくて済む。そのため、薄肉かつ平坦部５１の形成に伴う金属基板１１の剛性の低下を抑制することができるという利点を有する。また、薄肉かつ平坦部５１の面積も比較的小さくて済み、薄肉かつ平坦部５１の剛性の向上が図られる。
【００４９】
図７は、図１に示す光学素子１０の他の変形例を示す断面図である。
なお、図１の例で説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００５０】
図７の光学素子６０において、金属基板１１の一面を部分除去して斜面６１と薄肉かつ平坦部６２（ザグリ）とが設けられ、その薄肉かつ平坦部６２の中央部にピンホール６３が形成されている。すなわち、平坦な表裏面を有する金属基板１１の一面側から、斜面６１を有する溝６５が形成され、その溝６５の底部にさらに平坦な底面を有する溝６７が形成され、そして、その溝６７の底面の中央部に上記ピンホール６３が形成されている。溝６７の底部が上記薄肉かつ平坦部６２である。溝６５の斜面６１の形状は、ピンホール６３を通過する光束２１にケラレ等が極力生じないように定められている。
【００５１】
この光学素子６０は、図１の例と同様に、金属基板１１に形成された薄肉かつ平坦部６２にピンホール６３を設けた形態であることから、ピンホール６３の隣接部分の厚みが薄く、ピンホール６３を光２１が安定的に通過するとともに、平坦であるピンホール６３の周辺（隣接部分）の隣接部分の厚み（ピンホール６３の長さ）が正確に計測される。
【００５２】
また、この光学素子６０は、斜面６１を有する溝６５と平坦な底面を有する溝６７とによって薄肉かつ平坦部５１を設けた形態であることから、薄肉かつ平坦部６２を形成するのに溝６５，６６（凹部、窪み）の総容積が比較的小さくて済み、薄肉かつ平坦部６２の形成に伴う金属基板１１の剛性の低下を抑制することができるという利点を有する。
【００５３】
図８は上述した光学素子を用いた露光装置の一実施の形態を示す図である。
図８において、レーザ光源１０１から射出された遠紫外域（波長は例えば２４８ｎｍ）のレーザビームＬＢはミラー１０２を経てビーム整形光学系１０３に入射し、ここでオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ１０４の形状に応じた断面形状のレーザビームに整形される。フライアイレンズ１０４の射出側焦点面には多数の光源像が形成され、その射出側焦点面に開口絞り（以下、「σ絞り」という）１０５が配置されている。
【００５４】
σ絞り１０５内の多数の光源像から射出された照明光は、光分岐用のビームスプリッタ１０６に入射し、僅かの部分がビームスプリッタ１０６により反射されて光電変換素子からなるインテグレータセンサ１０７の受光面に入射する。インテグレータセンサ１０７の出力信号Ｓは演算装置１０８に供給され、インテグレータセンサ１０７の出力信号とウエハＷ上での露光エネルギーとの比例係数が予め演算装置１０８内に記憶されている。従って、演算装置１０８により、インテグレータセンサ１０７の出力信号Ｓを積算することにより、ウエハＷ上での積算露光量がモニタできる。インテグレータセンサ１０７としては、遠紫外光に対して十分感度のあるＰＩＮ型のフォトダイオード、又はフォトマルチプライア等が使用できる。
【００５５】
ビームスプリッタ１０６を透過した照明光は、第１リレーレンズ１０９、視野絞りとしてのレチクルブラインド１１０、第２リレーレンズ１１１、光路折り曲げ用のミラー１１２、及びメインコンデンサーレンズ１１３を経て、レチクルＲ上の長方形の照明領域１１４を照射する。その照明領域１１４内のパターン像が投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷ上の長方形の露光領域１１６内に投影結像される。ここで、図８のように、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸を取り、その光軸に垂直なＸＹ平面内のＸ軸を長方形の照明領域１１４の短辺方向に取る。
【００５６】
レチクルＲはレチクルステージ１１５上に保持され、レチクルステージ１１５はＸ方向又は−Ｘ方向に所定速度でレチクルＲを走査する。一方、ウエハＷはウエハステージ１１７上に保持され、ウエハステージ１１７は、ウエハＷをＸＹ平面内で位置決めすると共にＸ方向又は−Ｘ方向に所定速度で走査するＸＹステージ、及びウエハＷをＺ方向に位置決めするＺステージ等から構成されている。
【００５７】
そして、投影光学系ＰＬの投影倍率をβとすると、スキャン露光方式で露光する際には、先ずウエハステージ１１７をステッピング駆動してウエハＷ上の次に露光すべきショット領域ＳＡを露光開始位置に設定する。その後、レチクルステージ１１５を介して照明領域１１４に対してレチクルＲをＸ方向（又は−Ｘ方向）に速度Ｖｒで走査するのと同期して、ウエハステージ１１７を介して露光領域１１６に対してウエハＷのショット領域ＳＡを−Ｘ方向（又はＸ方向）に速度β・Ｖｗで走査することにより、レチクルＲの回路パターン像が、逐次ウエハＷ上のショット領域ＳＡに投影露光される。
【００５８】
ウエハステージ１１７上には、ピンホールを有する光学素子１１９と、光電変換素子を含む露光量むらセンサ１１８とが設置されている。
【００５９】
図９に示すように、露光量むらセンサ１１８は、光学素子１１９のピンホール１１９ａを通過した光の量を検出するものであり、露光量むらセンサ１１８の出力信号Ｕが演算装置１０８に供給される。露光量むらセンサ１１８としては、遠紫外光に対して十分感度のあるＰＩＮ型のフォトダイオード、又はフォトマルチプライア等が使用できる。演算装置１０８では、インテグレータセンサ１０７の出力信号Ｓ及び露光量むらセンサ１１８の出力信号Ｕに基づいてスキャン露光方式で露光した後のウエハＷ上での積算露光量の分布及びむらを求める。
【００６０】
光学素子１１９は、先の図１の例と同様の形態であり、薄肉かつ平坦部１１９ｂにピンホール１１９ａが設けられている。そのため、ピンホール１１９ａの縁部以外の部分によって光が遮られたり、ケラレが生じたりすることがほとんどなく、ピンホール１１９ａを光が安定的に通過し、露光量むらセンサ１１８によってピンホール１１９ａを通過した光の量が正確に計測される。
【００６１】
ここで、スキャン露光方式で露光した際に、ウエハＷ上の各ショット領域で発生し得る積算露光量むらを計測する方法の一例について説明する。
この計測を行う際には、図８においてレチクルＲをレチクルステージ１１５から外しておく。そして、露光量むらセンサ１１８（光学素子１１９のピンホール１１９ａ）をスリット状の露光領域１１６に対して走査することにより、ウエハＷの各ショット領域での積算露光量むらを計測する。より具体的には、ウエハステージ１１７を駆動してスリット状の露光領域１１６に対して走査方向（Ｘ方向）に露光量むらセンサ１１８を繰り返し走査することにより、積算露光量を計測する。
【００６２】
図１０は、本例で積算露光量のむらを計測する場合の露光量むらセンサ１１８の走査状態を示し、この図１０において、スリット状の露光領域１１６に対して走査方向であるＸ方向に平行な複数の軌跡Ｔ１〜Ｔｎ（ｎは２以上の整数）に沿って順次露光量むらセンサ１１８（ピンホール１１９ａ）を走査する。軌跡Ｔ１〜Ｔｎは露光領域１１６内で走査方向に垂直な非走査方向（Ｙ方向）にほぼ等間隔で配列されており、軌跡Ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）のＹ座標Ｙｉは計測されている。この際にウエハステージ１１７を露光時の最大の速度で走査し、露光量むらセンサ１１８（ピンホール１１９ａ）にはパルス光が最小露光パルス数であるＮmin 回だけ照射されるようにする。即ち、例えば軌跡Ｔ１上の露光領域１１６の幅内の範囲において、パルス露光が行われる点をＰ１，Ｐ２，…，ＰＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、整数ＮはＮmin と等しい。そして、各軌跡Ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）上をピンホール１１９ａが走査したときに、パルス露光毎に露光量むらセンサ１１８から出力される信号Ｕを図８の演算装置１０８でＮmin パルス分積算して積算出力信号Ｕdiを得る。
【００６３】
次に、非走査方向への積算露光量分布を計測する方法について説明する。
この場合にも、図１０に示すように、スリット状の露光領域１１６に対して走査方向であるＸ方向に平行な複数の軌跡Ｔ１〜Ｔｎに沿って順次露光量むらセンサ１１８（光学素子１１９のピンホール１１９ａ）を走査し、各走査毎に露光量むらセンサ１１８から出力されるＮmin パルス分の出力信号Ｕｉを図８の演算装置１０８で積算して積算出力信号Ｕｄｉを得る。また、各軌跡Ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）に沿って露光量むらセンサ１１８を走査する動作と並行して、図８のインテグレータセンサ１０７の出力信号ＳをそれぞれＮmin パルス分だけ演算装置１０８で積算して積算出力信号Ｓｉを得、露光量むらセンサ１１８の積算出力信号Ｕdiをインテグレータセンサ１０７の積算出力信号Ｓｉで除算して、露光量むらセンサ１１８の積算出力信号Ｕdiを規格化する。このように、スリット状の露光領域１１６に対して露光量むらセンサ１１８（ピンホール１１９ａ）を繰り返して走査し、且つその積算出力信号をインテグレータセンサ１０７の積算出力信号で規格化することにより、ウエハＷ上での積算露光量の非走査方向へのむらを高精度に計測できる。
【００６４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６５】
本発明のピンホールを有する光学素子の使用形態は上記したものに限定されない。
本発明の光学素子は、露光装置に限らず、他の光学機器にも好ましく使用可能である。
【００６６】
また、図８に示す露光装置において、ウエハステージ１１７上に限らず、レチクルステージ１１５上に本発明の光学素子を配置してもよく、あるいはレーザビームＬＢ（露光用照明光）の光路上の他の位置に本発明の光学素子を配置してもよい。また、露光用照明光とは異なる別の光に対して、本発明の光学素子を使用してもよい。
【００６７】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【００６８】
レチクルステージ１１５やウエハステージ１１７にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００６９】
ウエハステージ１１７の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP 5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
レチクルステージ１１５の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（USP 5,874,820）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、特開平８−６３２３１号公報（USP 6,255,796）に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の光源１０１は、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。
【００７１】
更に、光源１０１としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、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用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００７２】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００７３】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等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上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等にも適用することができる。更には、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【００７４】
また、例えば、特開平１０−１５４６５９号に開示されているように、基板上の液体を介してその基板に像を形成する液浸露光装置に本発明を適用してもよい。
【００７５】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。尚、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７６】
次に、上述した露光装置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１１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。図１１に示すように、まず、ステップＳ１０（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Ｓ１１（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）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００７７】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４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Ｓ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４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。
【００７８】
図１２は、半導体デバイスの場合における、図１２のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図１２において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ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。
【００７９】
ウエハ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Ｓ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（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）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（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Ｓ２９（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レジストを取り除く。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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る光学素子の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す矢視Ａ平面図である。
【図３】図１の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図４】図１に示す光学素子の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る光学素子の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図６】図５に示す光学素子の変形例を示す断面図である。
【図７】図１に示す光学素子の他の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の露光装置の実施の形態の一例を示す一部斜視図を含む構成図である。
【図９】露光量むらセンサ及び光学素子を説明するための模式的な断面図である。
【図１０】スリット状の露光領域に対して露光量むらセンサを繰り返して走査する場合の説明図である。
【図１１】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１２】半導体デバイスの場合における、図１１のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０，３０，４０，５０，６０，１１９…光学素子、１１…金属基板、１２，３２，４２，５２，６３，１１９ａ…ピンホール、２０，３１，４１，５１，６２，１１９ｂ…薄肉かつ平坦部、２１…光束、６１…斜面、１０８…演算装置、１１４…照明領域、１１６…露光領域、１１７…ウエハステージ、１１８…露光量むらセンサ、Ｗ…ウエハ（基板）、Ｒ…レチクル（マスク）、ＰＬ…投影光学系、ＬＢ…レーザビーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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