(57)【要約】【課題】  照明光路中に配置されたビームスプリッターへの入射光の偏光状態が変動しても、簡素な構成にしたがって被照射面に達する光の強度を高精度に検出することのできる照明光学装置。【解決手段】  光源からの光の一部を照明光路から取り出す第１ビームスプリッター（５ａ）と、取り出された光を第１光路と第２光路とに分離する第２ビームスプリッター（５ｂ）と、第１光路に沿った光を検出する第１光電検出器（５ｄ）と、第２光路に沿った光の一部を反射し一部を透過させる第３ビームスプリッター（５ｃ）と、第３ビームスプリッターで反射された光を検出する第２光電検出器（５ｅ）と、第３ビームスプリッターを透過した光を検出する第３光電検出器（５ｆ）と、第２光電検出器の出力と第３光電検出器の出力との比に基づいて第１光電検出器の出力を補償することにより、被照射面に達する光の強度を算出する算出部（５ｇ）とを備えている。【選択図】  図２
2006059833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記照明光路から取り出された光を第１光路に沿って進む光と第２光路に沿って進む光とに分離するための第２ビームスプリッターと、
前記第１光路に沿って導かれた光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記第２光路に沿って導かれた光の一部を反射し且つ前記第２光路に沿って導かれた光の一部を透過させるための第３ビームスプリッターと、
前記第３ビームスプリッターで反射された光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第３ビームスプリッターを透過した光を光電検出するための第３光電検出器と、
前記第２光電検出器の出力と前記第３光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記第１ビームスプリッターは、前記光源からの光を反射により前記照明光路から取り出し、
前記第２ビームスプリッターは、前記照明光路から取り出された光を反射により前記第２光路に沿って導き、
前記第１ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第１ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第１面と、前記第２ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第２ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第２面とが互いにほぼ平行であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記第３ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第３ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第３面は、前記第１面および前記第２面とほぼ平行であることを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記照明光路から取り出された光の一部を反射し且つ前記照明光路から取り出された光の一部を透過させるための第２ビームスプリッターと、
前記第２ビームスプリッターで反射された光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記第２ビームスプリッターを透過した光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力および前記第２光電検出器の出力のうちの少なくとも一方を含む値を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との平均値を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出することを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記第１ビームスプリッターは、前記光源からの光を反射により前記照明光路から取り出し、
前記第１ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第１ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第１面と、前記第２ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第２ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第２面とが互いにほぼ平行であることを特徴とする請求項４または５に記載の照明光学装置。
【請求項７】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記照明光路から取り出された光の光路中に配置された偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターで反射されたＳ偏光の光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記偏光ビームスプリッターを透過したＰ偏光の光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力および前記第２光電検出器の出力のうちの少なくとも一方を含む値を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との平均値を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出することを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記第１ビームスプリッターは、前記光源からの光を反射により前記照明光路から取り出し、
前記第１ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第１ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第１面と、前記偏光ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記偏光ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第２面とが実質的に平行でないことを特徴とする請求項７または８に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記第１面と前記第２面とが互いにほぼ直交していることを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記第１ビームスプリッターにより前記照明光路から取り出された光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第２ビームスプリッターと、
前記第２ビームスプリッターにより前記照明光路から取り出された光の一部を反射し且つ前記照明光路から取り出された光の一部を透過させるための第３ビームスプリッターと、
前記第３ビームスプリッターで反射された光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第３ビームスプリッターを透過した光を光電検出するための第３光電検出器と、
前記第２光電検出器の出力と前記第３光電検出器の出力との比に基づいて前記第１光電検出器の出力を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１２】
前記第２ビームスプリッターは、前記光源からの光を反射により前記照明光路から取り出し、
前記第２ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第２ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第１面と、前記第３ビームスプリッターへの入射光路の光軸と前記第３ビームスプリッターからの反射光路の光軸とが張る第２面とが互いにほぼ平行であることを特徴とする請求項１１に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
マスクを照明するための請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
前記算出部の出力に基づいて前記感光性基板に達する光の光量を制御するための制御部をさらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学装置を介してマスクを照明する照明工程と、照明された前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
前記露光工程は、前記算出部の出力に基づいて前記感光性基板に達する光の光量を制御する制御工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するために使用される露光装置における露光光量の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、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）を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。
【０００３】
マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介して、感光性基板としてのウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクのパターンが投影露光（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ェハ上に忠実に投影露光するには、ウェ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。
【０００４】
露光装置では、たとえばフライアイレンズとマスクとの間の光路中からハーフミラー（ミラー型のビームスプリッター）を介して照明光（露光光）の一部を取り出し、取り出した光の強度を検出している。そして、検出した光強度の変動に応じて光源（発光周波数、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およびウェハの走査速度を調整したりすることにより、ウェ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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の露光装置では、光路中にミラー型のビームスプリッターを配置し、このビームスプリッターからの反射光をモニター光として検出している。この場合、ビームスプリッターは、入射光の偏光状態の変化に応じて反射率が変化するという偏光特性を有する。その結果、従来技術では、ビームスプリッターへの入射光の偏光状態が変動（変化）すると、モニター光の強度の検出誤差が発生し、ひいては露光光量をほぼ一定に制御することができなくなるという不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、照明光路中に配置されたビームスプリッターへの入射光の偏光状態が変動しても、簡素な構成にしたがって被照射面に達する光の強度を高精度に検出することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、偏光状態が変動しても被照射面に達する光の強度を高精度に検出する照明光学装置を用いて、感光性基板に対する露光光量を露光中ほぼ一定に制御して良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法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】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記照明光路から取り出された光を第１光路に沿って進む光と第２光路に沿って進む光とに分離するための第２ビームスプリッターと、
前記第１光路に沿って導かれた光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記第２光路に沿って導かれた光の一部を反射し且つ前記第２光路に沿って導かれた光の一部を透過させるための第３ビームスプリッターと、
前記第３ビームスプリッターで反射された光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第３ビームスプリッターを透過した光を光電検出するための第３光電検出器と、
前記第２光電検出器の出力と前記第３光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記照明光路から取り出された光の一部を反射し且つ前記照明光路から取り出された光の一部を透過させるための第２ビームスプリッターと、
前記第２ビームスプリッターで反射された光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記第２ビームスプリッターを透過した光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力および前記第２光電検出器の出力のうちの少なくとも一方を含む値を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記照明光路から取り出された光の光路中に配置された偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターで反射されたＳ偏光の光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記偏光ビームスプリッターを透過したＰ偏光の光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第１光電検出器の出力と前記第２光電検出器の出力との比に基づいて、前記第１光電検出器の出力および前記第２光電検出器の出力のうちの少なくとも一方を含む値を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第１ビームスプリッターと、
前記第１ビームスプリッターにより前記照明光路から取り出された光を光電検出するための第１光電検出器と、
前記光源と前記被照射面との間の照明光路中に配置されて前記光源からの光の一部を透過または反射により前記照明光路から取り出すための第２ビームスプリッターと、
前記第２ビームスプリッターにより前記照明光路から取り出された光の一部を反射し且つ前記照明光路から取り出された光の一部を透過させるための第３ビームスプリッターと、
前記第３ビームスプリッターで反射された光を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第３ビームスプリッターを透過した光を光電検出するための第３光電検出器と、
前記第２光電検出器の出力と前記第３光電検出器の出力との比に基づいて前記第１光電検出器の出力を補償することにより、前記被照射面に達する光の強度を算出するための算出部とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１１】
本発明の第５形態では、マスクを照明するための第１形態〜第４形態の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
本発明の第６形態では、第１形態〜第４形態の照明光学装置を介してマスクを照明する照明工程と、照明された前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の典型的な形態にしたがう照明光学装置では、第２光電検出器の出力と第３光電検出器の出力との比に基づいて、入射光の偏光状態の変動に起因する第１ビームスプリッターの反射率を随時正確に検知することができる。その結果、正確に検知された第１ビームスプリッターの反射率情報と第１光電検出器で検出した光強度情報とに基づいて、被照射面に達する光の強度を高精度に検出することができる。
【００１４】
すなわち、本発明の照明光学装置では、照明光路中に配置されたビームスプリッターへの入射光の偏光状態が変動しても、簡素な構成にしたがって被照射面に達する光の強度を高精度に検出することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、偏光状態が変動しても被照射面であるマスク（ひいては感光性基板）に達する光の強度を高精度に検出する照明光学装置を用いているので、感光性基板に対する露光光量を露光中ほぼ一定に制御して良好な露光を行うことができ、ひいては良好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】
【００１５】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１を備えている。光源１として、たとえばＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源のようなパルス発振型のレーザ光源や、たとえば高圧水銀ランプのような連続発振型のレーザ光源などを用いることができる。
【００１６】
光源１から射出されたほぼ平行な光束は、周知の構成を有するビーム送光系２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３に入射する。ビーム送光系２は、入射光束を適切な大きさおよ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３へ導くとともに、後段のビーム形状可変部３へ入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。
【００１７】
ビーム形状可変部３を介した光束は、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）４に入射する。ビーム形状可変部３は、たとえば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４の入射面に形成される照野の大きさおよび形状を、ひいてはマイクロフライアイレンズ４の後側焦点面（照明瞳面）に形成される面光源の大きさおよび形状を変化させる機能を有する。
【００１８】
一方、マイクロフライアイレンズ４は、たとえば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微小レンズ群を形成することによって構成される。ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。
【００１９】
また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。なお、マイクロフライアイレンズ４に代えて、回折光学素子や角柱状のロッド型インテグレータのようなオプティカルインテグレータを用いることもできる。
【００２０】
マイクロフライアイレンズ４に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後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４の後側焦点面には、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４の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、ビームスプリッター５ａおよびコンデンサー光学系６を介した後、マスクブラインド７を重畳的に照明する。
【００２１】
こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド７には、マイクロフライアイレンズ４を構成する各微小レンズ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。マスクブラインド７の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系８の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを重畳的に照明する。こうして、結像光学系８は、マスクブラインド７の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００２２】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００２３】
本実施形態の露光装置は、ビームスプリッター５ａを介して照明光路の外へ取り出された光に基づいて照明光（露光光）の光量（光強度）を検出するための光量モニター部５を備えている。光量モニター部５は、図２に示すように、マイクロフライアイレンズ４とコンデンサー光学系６との間の照明光路中に配置されて光源１からの光の一部を反射により照明光路から取り出すための第１ビームスプリッター５ａを備えている。
【００２４】
光量モニター部５では、第１ビームスプリッター５ａにより反射されて照明光路から取り出されたモニター光が、第２ビームスプリッター５ｂに入射する。そして、第２ビームスプリッター５ｂに入射した光のうち、第２ビームスプリッター５ｂを透過した光は、第１光路に沿って導かれて第１光電検出器５ｄに達する。第２ビームスプリッター５ｂで反射された光は、第２光路に沿って導かれて第３ビームスプリッター５ｃに入射する。すなわち、第２ビームスプリッター５ｂは、照明光路から取り出された光を第１光路に沿って進む光と第２光路に沿って進む光とに分離する。
【００２５】
また、第３ビームスプリッター５ｃに入射した光のうち、第３ビームスプリッター５ｃで反射された光は第２光電検出器５ｅに達し、第３ビームスプリッター５ｃを透過した光は第３光電検出器５ｆに達する。光電検出器５ｄ〜５ｆは例えばフォトダイオードによりそれぞれ構成され、その出力は算出部５ｇにそれぞれ供給される。算出部５ｇでは、第２光電検出器５ｅの出力と第３光電検出器５ｆの出力との比に基づいて、第１光電検出器５ｄの出力を補償することにより、被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を算出する。
【００２６】
具体的に、算出部５ｇでは、第２光電検出器５ｅの出力と第３光電検出器５ｆの出力との比に基づいて第１ビームスプリッター５ａの反射率を検知し、第１光電検出器５ｄの出力の比に基づいて第１ビームスプリッター５ａで反射されたモニター光の強度を検知する。そして、検知された第１ビームスプリッター５ａの反射率情報と第１ビームスプリッター５ａからのモニター光の強度情報とに基づいて、ウェハＷに達する露光光の強度を算出する。算出部５ｇで求められた露光光の強度情報は、光量モニター部５の出力として、ウェハＷに達する光の光量を制御するための制御部１０（図１を参照）に供給される。
【００２７】
具体的に、制御部１０では、光量モニター部５から供給された露光光の強度情報に基づいて、たとえば光源１の発光周波数や発光出力などを調整することにより、ウェハ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、光源１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ＰＬに対するマスクＭおよびウェハＷの走査速度を調整することにより、ウェハ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。
【００２８】
前述したように、第１ビームスプリッター５ａへの入射光の偏光状態が変動（変化）すると、第１ビームスプリッター５ａの反射率が変動する。したがって、入射光の偏光状態の変動に起因する第１ビームスプリッター５ａの反射率の変動を考慮することなく、第１光電検出器５ｄで検出した光強度情報だけに基づいてウェハＷに達する露光光の強度を算出すると、モニター光の強度の検出誤差が発生し、ひいてはウェハＷに対する露光光量をほぼ一定に制御することができない。
【００２９】
本実施形態では、第２光電検出器５ｅの出力と第３光電検出器５ｆの出力との比に基づいて、第１ビームスプリッター５ａへの入射光の偏光状態の変動を随時正確に検知し、ひいては入射光の偏光状態の変動に起因する第１ビームスプリッター５ａの反射率を随時正確に検知することができる。その結果、正確に検知された第１ビームスプリッター５ａの反射率情報と第１光電検出器５ｄで検出した光強度情報とに基づいて、ウェハＷに達する露光光の強度を高精度に検出（算出）し、ひいてはウェハＷに対する露光光量をほぼ一定に制御することができる。
【００３０】
すなわち、本実施形態の照明光学装置（１〜８）では、照明光路中に配置された第１ビームスプリッター５ａへの入射光の偏光状態が変動しても、簡素な構成にしたがって被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を高精度に検出することができる。したがって、本実施形態の露光装置（１〜ＰＬ）では、偏光状態が変動しても被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を高精度に検出する照明光学装置（１〜８）を用いて、感光性基板であるウェハＷに対する露光光量を露光中ほぼ一定に制御して良好な露光を行うことができる。
【００３１】
なお、上述の実施形態では、照明光路中に配置された第１ビームスプリッター５ａの作用により、光源１からの光の一部を反射により照明光路から取り出している。しかしながら、これに限定されることなく、光源１からの光の一部を透過により照明光路から取り出す構成も可能である。
【００３２】
また、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ４とコンデンサー光学系６との間の照明光路中に配置された第１ビームスプリッター５ａの作用により、光源１からの光の一部を照明光路から取り出している。しかしながら、これに限定されることなく、光源１と被照射面であるマスクＭとの間の照明光路中の他の適当な位置において光源１からの光の一部を照明光路から取り出す構成も可能である。
【００３３】
ところで、上述の実施形態では、第１ビームスプリッター５ａへの入射光路の光軸と第１ビームスプリッター５ａからの反射光路の光軸とが張る第１面と、第２ビームスプリッター５ｂへの入射光路の光軸と第２ビームスプリッター５ｂからの反射光路の光軸とが張る第２面とが互いにほぼ平行であることが好ましい。この構成により、第１ビームスプリッター５ａへの入射光の偏光状態の変化が小さくても、第２光電検出器５ｅの出力と第３光電検出器５ｆの出力との比の変化が比較的大きくなるので、比較的高い感度で第１ビームスプリッター５ａの反射率の変化を検知し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を高精度に検出することが可能になる。
【００３４】
さらに、上述の実施形態では、第３ビームスプリッター５ｃへの入射光路の光軸と第３ビームスプリッター５ｃからの反射光路の光軸とが張る第３面が、上述の第１面および第２面とほぼ平行であることが好ましい。この構成により、第１ビームスプリッター５ａの反射率の変化をさらに高い感度で検知し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度をさらに高精度に検出することが可能になる。
【００３５】
図３は、本実施形態の第１変形例にかかる光量モニター部の内部構成を概略的に示す図である。第１変形例にかかる光量モニター部５Ａは、図２の実施形態の光量モニター部５と類似の構成を有するが、第３ビームスプリッター５ｃの設置が省略されている点が図２の実施形態と基本的に相違している。以下、図２の実施形態との相違点に着目して、第１変形例の光量モニター部５Ａの構成および作用を説明する。
【００３６】
第１変形例の光量モニター部５Ａでは、図３に示すように、第２ビームスプリッター５ｂに入射したモニター光のうち、第２ビームスプリッター５ｂを透過した光は光電検出器５ｄに達し、第２ビームスプリッター５ｂで反射された光は光電検出器５ｈに達する。光電検出器５ｄおよび５ｈの出力は、算出部５ｇにそれぞれ供給される。算出部５ｇでは、光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力との比に基づいて、光電検出器５ｄの出力および光電検出器５ｈの出力のうちの少なくとも一方を含む値を補償することにより、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を算出する。
【００３７】
具体的に、算出部５ｇでは、光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力との比に基づいて第１ビームスプリッター５ａへの入射光の偏光状態ひいては第１ビームスプリッター５ａの反射率を検知し、たとえば光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力との平均値に基づいて第１ビームスプリッター５ａで反射されたモニター光の強度を検知する。こうして、検知された第１ビームスプリッター５ａの反射率情報と第１ビームスプリッター５ａからのモニター光の強度情報とに基づいて、ウェハＷに達する露光光の強度を高精度に検出（算出）し、ひいてはウェハＷに対する露光光量をほぼ一定に制御することができる。
【００３８】
なお、上述の第１変形例では、図２の実施形態と同様に、光源１からの光の一部を透過により照明光路から取り出す構成も可能である。また、光源１とマスクＭとの間の照明光路中の他の適当な位置において光源１からの光の一部をモニター光として照明光路から取り出す構成も可能である。
【００３９】
また、上述の第１変形例では、図２の実施形態と同様に、第１ビームスプリッター５ａへの入射光路の光軸と第１ビームスプリッター５ａからの反射光路の光軸とが張る面と、第２ビームスプリッター５ｂへの入射光路の光軸と第２ビームスプリッター５ｂからの反射光路の光軸とが張る面とが互いにほぼ平行であることが好ましい。この構成により、第１ビームスプリッター５ａの反射率の変化を比較的高い感度で検知し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を高精度に検出することが可能になる。
【００４０】
なお、上述の第１変形例では、光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力との平均値に基づいて第１ビームスプリッター５ａで反射されたモニター光の強度を検知している。しかしながら、これに限定されることなく、光電検出器５ｄの出力だけに基づいて、あるいは光電検出器５ｈの出力だけに基づいて、モニター光の強度を検知することもできる。さらに、必要に応じて、光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力とを変数とする適当な関数の値に基づいて、モニター光の強度を検知することもできる。
【００４１】
図４は、本実施形態の第２変形例にかかる光量モニター部の内部構成を概略的に示す図である。第２変形例にかかる光量モニター部５Ｂは、図３の第１変形例の光量モニター部５Ａと類似の構成を有するが、第２ビームスプリッター５ｂに代えて偏光ビームスプリッター５ｊを用いている点が図３の第１変形例と基本的に相違している。以下、図３の第１変形例との相違点に着目して、第２変形例の光量モニター部５Ｂの構成および作用を説明する。
【００４２】
第２変形例の光量モニター部５Ｂでは、図４に示すように、第１ビームスプリッター５ａにより反射されて照明光路から取り出されたモニター光が、偏光ビームスプリッター５ｊに入射する。そして、偏光ビームスプリッター５ｊに入射した光のうち、偏光ビームスプリッター５ｊを透過したＰ偏光の光は光電検出器５ｄに達し、偏光ビームスプリッター５ｊで反射されたＳ偏光の光は光電検出器５ｈに達する。算出部５ｇでは、光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力との比に基づいて、光電検出器５ｄの出力および光電検出器５ｈの出力のうちの少なくとも一方を含む値を補償することにより、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を算出する。
【００４３】
具体的に、算出部５ｇでは、光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力との比に基づいて第１ビームスプリッター５ａへの入射光の偏光状態ひいては第１ビームスプリッター５ａの反射率を検知し、たとえば光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力との平均値に基づいて第１ビームスプリッター５ａで反射されたモニター光の強度を検知する。こうして、検知された第１ビームスプリッター５ａの反射率情報と第１ビームスプリッター５ａからのモニター光の強度情報とに基づいて、ウェハＷに達する露光光の強度を高精度に検出（算出）し、ひいてはウェハＷに対する露光光量をほぼ一定に制御することができる。
【００４４】
なお、上述の第２変形例では、図２の実施形態と同様に、光源１からの光の一部を透過により照明光路から取り出す構成も可能である。また、光源１とマスクＭとの間の照明光路中の他の適当な位置において光源１からの光の一部をモニター光として照明光路から取り出す構成も可能である。
【００４５】
また、上述の第２変形例では、図３の第１変形例と同様に、光電検出器５ｄの出力だけに基づいて、あるいは光電検出器５ｈの出力だけに基づいて、モニター光の強度を検知することができる。さらに、必要に応じて、光電検出器５ｄの出力と光電検出器５ｈの出力とを変数とする適当な関数の値に基づいて、モニター光の強度を検知することもできる。
【００４６】
なお、上述の第２変形例では、第１ビームスプリッター５ａへの入射光路の光軸と第１ビームスプリッター５ａからの反射光路の光軸とが張る面と、偏光ビームスプリッター５ｊへの入射光路の光軸と偏光ビームスプリッター５ｊからの反射光路の光軸とが張る面とが実質的に平行でないことが好ましい。この構成により、第１ビームスプリッター５ａの反射率の変化を比較的高い感度で検知し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を高精度に検出することが可能になる。また、上述の２つの面が互いに直交するように構成することにより、第１ビームスプリッター５ａの反射率の変化をさらに高い感度で検知し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度をさらに高精度に検出することが可能になる。
【００４７】
図５は、本実施形態の第３変形例にかかる光量モニター部の内部構成を概略的に示す図である。第３変形例にかかる光量モニター部５Ｃは、図２の実施形態の光量モニター部５と類似の構成を有するが、照明光路中に２つのビームスプリッターが配置されている点が図２の実施形態と基本的に相違している。以下、図２の実施形態との相違点に着目して、第３変形例の光量モニター部５Ｃの構成および作用を説明する。
【００４８】
第３変形例の光量モニター部５Ｃでは、図５に示すように、マイクロフライアイレンズ４とコンデンサー光学系６との間の照明光路中に配置されて光源１からの光の一部を反射により照明光路から取り出すためのビームスプリッター５ａと、コンデンサー光学系６とマスクブラインド７との間の照明光路中に配置されて光源１からの光の一部を反射により照明光路から取り出すためのビームスプリッター５ｋとを備えている。ここで、ビームスプリッター５ａへの入射光の偏光状態とビームスプリッター５ｋへの入射光の偏光状態とは互いにほぼ同じである。
【００４９】
ビームスプリッター５ａにより反射されて照明光路から取り出された第１モニター光は、光電検出器５ｍに達する。一方、ビームスプリッター５ｋにより反射されて照明光路から取り出された第２モニター光は、ビームスプリッター５ｎに入射する。そして、ビームスプリッター５ｎに入射した光のうち、ビームスプリッター５ｎを透過した光は光電検出器５ｐに達し、ビームスプリッター５ｎで反射された光は光電検出器５ｑに達する。光電検出器５ｍ，５ｐおよび５ｑの出力は、算出部５ｇにそれぞれ供給される。算出部５ｇでは、光電検出器５ｐの出力と光電検出器５ｑの出力との比に基づいて、光電検出器５ｍの出力を補償することにより、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を算出する。
【００５０】
具体的に、算出部５ｇでは、光電検出器５ｐの出力と光電検出器５ｑの出力との比に基づいてビームスプリッター５ｋへの入射光の偏光状態を検知し、ひいてはビームスプリッター５ａの反射率を検知し、光電検出器５ｍの出力に基づいてビームスプリッター５ａで反射されたモニター光の強度を検知する。こうして、検知されたビームスプリッター５ａの反射率情報とビームスプリッター５ａからのモニター光の強度情報とに基づいて、ウェハＷに達する露光光の強度を高精度に検出（算出）し、ひいてはウェハＷに対する露光光量をほぼ一定に制御することができる。
【００５１】
なお、上述の第３変形例では、光源１からの光の一部を透過により照明光路から取り出して第１モニター光および第２モニター光を得ることができる。また、ビームスプリッター５ａおよび５ｋの位置については、光源１とマスクＭとの間の照明光路中において適宜設定することができる。
【００５２】
また、上述の第３変形例では、ビームスプリッター５ｋへの入射光路の光軸とビームスプリッター５ｋからの反射光路の光軸とが張る面と、ビームスプリッター５ｎへの入射光路の光軸とビームスプリッター５ｎからの反射光路の光軸とが張る面とが互いにほぼ平行であることが好ましい。この構成により、ビームスプリッター５ｋの反射率の変化を、ひいてはビームスプリッター５ａの反射率の変化を比較的高い感度で検知し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）に達する光の強度を高精度に検出することが可能になる。
【００５３】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
先ず、図６のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００５５】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図７において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００５６】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００５７】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００５８】
なお、上述の実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源や高圧水銀ランプなどを用いているが、これに限定されることなく、たとえばＦ2レーザ光源のような他の適当な光源に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、光源からの光束によりマスク以外の被照射面を照明する一般的な照明光学装置に対しても本発明を適用することができる。
【００５９】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性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良い。この場合、投影光学系と感光性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。
【００６０】
なお、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いることが好ましく、たとえばＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とする場合には、液体として純水、脱イオン水を用いることができる。また、露光光としてＦ2レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態における光量モニター部の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態の第１変形例にかかる光量モニター部の内部構成を概略的に示す図である。
【図４】本実施形態の第２変形例にかかる光量モニター部の内部構成を概略的に示す図である。
【図５】本実施形態の第３変形例にかかる光量モニター部の内部構成を概略的に示す図である。
【図６】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図７】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１  光源
２  ビーム送光系
３  ビーム形状可変部
４  マイクロフライアイレンズ（フライアイレンズ）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  光量モニター部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｋ，５ｎ  ビームスプリッター
５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｈ，５ｍ，５ｐ，５ｑ  光電検出器
５ｇ  算出部
５ｊ  偏光ビームスプリッター
６  コンデンサー光学系
７  マスクブラインド（照明視野絞り）
８  結像光学系
１０  制御部
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【図１】
2006059833.tif 000003
【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】
2006059833.tif 000008
【図７】
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