(57)【要約】【課題】露光量制御の精度およびスループットの点で有利な露光装置を提供する。【解決手段】この露光装置は、パルス光を放射する光源を備え、パルス光で原版を介して基板を露光する。また、露光装置は、パルス光の光量を検出する検出部と、光源および検出部を制御する制御部とを備える。ここで、制御部は、複数の制御入力により光源から複数のパルス光を放射させて検出部により検出された複数のパルス光の光量に基づいて光源に対する制御入力と光源からのパルス光の光量との関係を求める第１較正処理を、第１較正処理とは異なり、かつ複数のパルス光を用いて実行する第２較正処理と並行して実行する。【選択図】図５
2015090872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を放射する光源を備え、前記パルス光で原版を介して基板を露光する露光装置であって、
前記パルス光の光量を検出する検出部と、
前記光源および前記検出部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、複数の制御入力により前記光源から複数のパルス光を放射させて前記検出部により検出された該複数のパルス光の光量に基づいて前記光源に対する制御入力と前記光源からのパルス光の光量との関係を求める第１較正処理を、該第１較正処理とは異なり、かつ前記複数のパルス光を用いて実行する第２較正処理と並行して実行する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記関係に基づいて、前記制御入力を生成する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記原版からの光を前記基板に投影する投影光学系と、
前記基板を保持して可動の基板保持部と、を備え、
前記第２較正処理は、前記光源からのパルス光を前記投影光学系により投影して前記基板保持部の基準位置を求める処理を含む、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
マークを含み、前記原版を保持して可動の原版保持部を備え、
前記第２較正処理は、前記光源からのパルス光を前記マークおよび前記投影光学系を介して、前記基板保持部に含まれるマークに投影して前記基準位置を求める処理を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光源からのパルス光を前記基板まで導くための光学系を備え、
前記第２較正処理は、前記光源からのパルス光を用いて前記光学系の光路の少なくとも一部における透過率を求める処理を含む、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御入力は、前記光源に印加される電圧に対応する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光源は、エキシマレーザー光源である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
パルス光を放射する光源からの該パルス光で原版を介して基板の露光を行う露光方法であって、
複数の制御入力により前記光源から複数のパルス光を放射させて検出される該複数のパルス光の光量に基づいて前記光源に対する制御入力と前記光源からのパルス光の光量との関係を求める第１較正処理を、該第１較正処理とは異なり且つ前記複数のパルス光を用いて実行する第２較正処理と並行して実行し、
前記関係に基づいて前記制御入力を生成して前記露光を行う、
ことを特徴とする露光方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の露光装置または請求項８に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィ工程において、原版（レチクルなど）のパターンを介して基板（表面にレジスト層が形成されたウエハなど）を露光する装置である。この中でも、例えば半導体デバイスの製造工程にて、原版と基板とを同期走査させつつ基板上の各ショット領域（パターン転写領域）に原版のパターン像を投影するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置がある。このような走査型露光装置では、ステップ・アンド・リピート方式の一括型露光装置と同様に、露光領域内の各点に対する露光量（積算露光量）を設定露光量に係る許容範囲内に収め、照度ムラを最小限にする必要がある。そこで、例えばエキシマレーザーを露光光とする露光装置は、光源内のレーザーチャンバーへの印加電圧を調整してレーザーのパルスエネルギーを制御することで、露光量を調整する。
【０００３】
図１０は、エキシマレーザーの特性として、レーザーチャンバーへの印加電圧に対するレーザーのパルスエネルギー（発光出力）を示すグラフである。以下、この特性を「Ｅ／Ｖ特性」または単に「Ｅ／Ｖ」という。Ｅ／Ｖ特性は、レーザーチャンバー内に充填されたガスの密度や温度、または放電電極の状態に依存して、経時的に変動する。そのため、Ｅ／Ｖ特性に基づいてパルスエネルギーを制御するときには、Ｅ／Ｖ特性を適時補正する必要がある。特許文献１および特許文献２は、それぞれ、露光中に発光されたレーザーのパルスエネルギーとそのときの印加電圧とからＥ／Ｖ特性を求め、最新のＥ／Ｖ特性に基づいて印加電圧を決定する露光装置を開示している。また、特許文献３は、所定の単位パルス数もしくは単位時間ごと、またはレーザーチャンバー内のガス交換ごとにＥ／Ｖ計測を行い、制御パラメーターの補正を実施する露光装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７８５１５７号公報
【特許文献２】特許第３２５９２２２号公報
【特許文献３】特許第３１２５３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エキシマレーザーのレーザー光には、パルスごとに±１０％程度のエネルギーのばらつきが含まれる。そこで、エキシマレーザーのＥ／Ｖ特性を精度良く計測するためには、複数のパルスを照射し、ばらつきを平均化しておくことが望ましい。Ｅ／Ｖ特性の計測に要する照射パルス数は、要求される計測精度にもよるが、一般的に数百パルス以上である。さらに、Ｅ／Ｖ特性を精度良く計測するために、レーザーのパルスエネルギーまたはレーザーチャンバーへの印加電圧を異なる設定値にて複数回計測し、広いエネルギー範囲で発光した計測結果からＥ／Ｖ特性を求めることが望ましい。
【０００６】
ここで、特許文献２の露光装置では、露光中の印加電圧は、露光プロセスにより決定され、一般的にはショット領域内で露光量が均一になるように制御される。したがって、印加電圧は、狭い範囲内に分布することとなり、実際には広い範囲で精度良くＥ／Ｖ特性を計測することが難しい。また、レーザーのガス交換などのイベントによってＥ／Ｖ特性が大きく変動した場合には、Ｅ／Ｖ計測とその補正処理とが完了するまでの数百パルス間では正確な露光制御ができない可能性がある。これに対して、特許文献１の露光装置では、露光中のレーザーチャンバーへの印加電圧を、Ｅ／Ｖ計測のために任意に順次変更しているので、上記の特許文献２に係る第１の課題は生じない。しかしながら、特許文献１に係る方法は、原版および基板が静止したまま露光を行う露光装置にその適用が限られる。一方、特許文献３の露光装置では、上記のような所定のイベントごとにＥ／Ｖ計測を行うため上記の特許文献２に係る課題は生じないものの、Ｅ／Ｖ計測を基板に対する露光プロセスとは別に行うため、結果的にスループットの低下を招き得る。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、露光量制御の精度およびスループットの点で有利な露光装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、パルス光を放射する光源を備え、パルス光で原版を介して基板を露光する露光装置であって、パルス光の光量を検出する検出部と、光源および検出部を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数の制御入力により光源から複数のパルス光を放射させて検出部により検出された複数のパルス光の光量に基づいて光源に対する制御入力と光源からのパルス光の光量との関係を求める第１較正処理を、第１較正処理とは異なり、かつ複数のパルス光を用いて実行する第２較正処理と並行して実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、露光量制御の精度およびスループットの点で有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】レチクルを保持した状態にあるレチクルステージを示す図である。
【図３】ウエハを保持した状態にあるウエハステージを示す図である。
【図４】ステージ調整用マークの形状を示す図である。
【図５】ステージ位置合わせの動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図６】本実施形態におけるＰｒｅ計測での計測結果を示すグラフである。
【図７】各計測時のレーザーチャンバーへの印加電圧を示すグラフである。
【図８】Ｅ／Ｖ特性を示すグラフである。
【図９】透過率計測の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図１０】従来の露光装置におけるＥ／Ｖ特性を示すグラフである。
【図１１】従来の露光装置におけるＰｒｅ計測での計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る露光装置について説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、リソグラフィ装置として、例えば半導体デバイスの製造工程に使用されるものである。特に本実施形態では、露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式にて、レチクル１３に形成されているパターンをウエハ１８上（基板上）に露光（転写）する走査型投影露光装置であるものとする。露光装置１００は、照明系１０１と、レチクルステージ１４と、投影光学系１５と、ウエハステージ１７と、フォーカス検出系１６と、制御部１０２とを備える。なお、図１では、投影光学系１５の光軸（本実施形態では鉛直方向）に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で露光時のレチクル１３とウエハ１８との走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。
【００１３】
照明系１０１は、光源（レーザー光源）１から出射された光（パルス光）を調整してレチクル１３を照明するものであり、以下の構成要素を含む。なお、本実施形態における光源１は、エキシマレーザー光源であると想定する。光源１側から説明すると、ＮＤフィルターユニット３０は、複数種類のＮＤフィルターを光路上に切り替え配置可能であり、光源１から放射された光の光量を調整する。ビーム整形光学系２は、ＮＤフィルターを通過した光を所定の形状に整形する。オプティカルインテグレーター３は、複数の微小なレンズで構成されており、ビーム整形光学系２で整形された光を光入射面で受光し、光出射面近傍で多数の２次光源を形成する。絞りターゲット４は、所定の絞りで２次光源面の大きさを制限する。絞りターゲット４には、例えば、コヒーレンスファクターσ値を複数の種類に設定するための円形開口面積がそれぞれ異なる開口絞りや、輪帯照明用のリング形状絞り、または４重極絞りなど、番号（照明モード番号）付けされた複数の絞りが埋設されている。そして、絞りターゲット４は、照明光の入射光源の形状を変えるときに、必要な絞りを選択する。第１光電変換装置（第１検出部）６は、ハーフミラー５で反射された光の一部をパルス当りの光量として検出し、後述する露光量制御部２２ヘ出力する。コンデンサレンズ７は、オプティカルインテグレーター３の光出射面近傍の二次光源からの光束でマスキングブレード９を照明する。可変スリット８は、マスキングブレード９の近傍に配置され、マスキングブレード９を照明するスリット光のプロファイルを矩形または円弧形状とする。スリット光は、コンデンサレンズ１０、ミラー１１、およびコンデンサレンズ１２を介して、マスキングブレード９の共役面であるレチクル１３上に、照度と入射角とが均一化された状態で結像する。ここで、マスキングブレード９の開口域は、レチクル１３の所望のパターン露光領域と光学倍率比とで相似形となっている。そして、露光時には、マスキングブレード９は、レチクル１３の露光域外を遮光し、レチクルステージ１４は、光学倍率比で同期走査する。
【００１４】
レチクル１３は、ウエハ１８上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成された、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ（原版保持部）１４は、レチクル１３を保持してＸ、Ｙの各軸方向に可動である。レチクルステージ１４は、レチクルステージ１４とウエハステージ１７との位置合わせ（以下「ステージ位置合わせ」という。）に用いられるレチクル側調整マーク２６を有する。図２は、レチクル１３を保持した状態のレチクルステージ１４を示す平面図である。レチクルステージ１４は、レチクル１３の両端、例えば図２に示すようにＸＹ平面におけるレチクル１３を基準として対向する両側に、レチクル基準プレート２５を備える。レチクル基準プレート２５には、露光装置１００の調整や補正に用いられる複数の光学マークが配置されており、そのうちのいくつかがレチクル側調整マーク（原版側マーク）２６である。なお、レチクル側調整マーク２６は、必ずしもレチクル基準プレート２５に設置するものではなく、例えば、図２に併記するようにレチクル１３に設置（形成）されるものであってもよい。
【００１５】
投影光学系１５は、レチクル１３を通過したスリット光を、所定の倍率（例えば１／２〜１／５）でウエハ１８上に投影する。このとき、投影光学系１５に入射したスリット光は、ウエハ１８上における、レチクル１３のパターン面と光学的共役面の露光画角領域にスリット状の露光光として結像される。
【００１６】
ウエハ１８は、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ（基板保持部）１７は、ウエハ１８を保持してＸ、Ｙ、Ｚ（それぞれの回転方向であるωｘ、ωｙ、ωｚを含む場合もある）の各軸方向に可動である。図３は、ウエハ１８を保持した状態のウエハステージ１７を示す平面図である。ウエハステージ１７は、ウエハ１８を、例えば真空吸着で保持する不図示のチャックの周囲に、第２光電変換装置１９と、ステージ位置計測装置２７とを備える。第２光電変換装置（第２検出部）１９は、露光前に露光画角上の露光光の光量を計測する。第２光電変換装置１９は、ウエハステージ１７の移動により走査しながら露光光を計測することで、露光領域各点の積算露光量と、設定露光量からの偏差とを同時に計測可能である。なお、第２光電変換装置１９は、特に、後述する第２実施形態を実施する際に用いる。ステージ位置計測装置２７は、さらに光電変換素子（ＬＩＰＳセンサー）とウエハ側調整マーク（基板側マーク）２８とを含む。ウエハ側調整マーク２８は、レチクルステージ１４にあるレチクル側調整マーク２６と同じ形状である。
【００１７】
図４は、ステージ調整用マーク（レチクル側調整マーク２６、ウエハ側調整マーク２８）の形状を示す平面図である。ステージ位置合わせは、Ｘ成分、Ｙ成分、Ｚ成分、チルト成分、または投影倍率成分など、複数の成分に対して実施される。ここで、各成分の計測に用いられるマークは、必ずしも同一ではない。例えば、Ｘ軸方向のステージ位置計測には、Ｘ軸方向に対する敏感度が高い、図４（ａ）に示すようなＹ軸方向に延びる複数のスリットを有するマークが好適である。これに対して、Ｙ軸方向のステージ位置計測には、Ｙ軸方向に対する敏感度が高い、図４（ｂ）に示すようなＸ軸方向に延びる複数のスリットを有するマークが好適である。または、各成分を、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す各マークの１回の計測、または２計測以上の組み合わせによって求める場合もあり得る。ステージ位置合わせは、レチクル側調整マーク２６に光源１からの光を照射しながらウエハステージ１７を適宜移動させて、ウエハ側調整マーク２８と一致する位置を検出することで実現される。ステージ位置合わせは、露光装置１００内の温度変化によるレチクル１３、ウエハ１８、各ステージ１４、１８などの構造物の伸縮を補正するとき、または各ステージ１４、１８の位置をそれぞれ計測する不図示の各レーザー干渉計の初期化のときなどに実施される。より厳密には、ステージ位置合わせは、ウエハ１８を１枚処理するごとなど、定期的に実施されることもあり得る。
【００１８】
フォーカス検出系１６は、ウエハステージ１７に保持されたウエハ１８上の露光面の面高さや傾きを検出する。後述の制御部１０２は、走査露光時には、ウエハ１８の露光面が露光領域面と一致するようウエハステージ１７の駆動を制御しながら、レチクルステージ１４とウエハステージ１７とを同期走査させる。
【００１９】
制御部１０２は、露光装置１００の各構成要素の動作制御および演算処理などを実行する。制御部１０２は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどにしたがって各制御を実行し得る。制御部１０２は、より具体的には、以下の個別の役割を担う各制御部を含み得る。主制御部２０は、以下に示す個別の各制御部による処理を統括する。なお、ウエハ１８を露光するときの照明モードや露光量は、不図示のユーザーインターフェースから主制御部２０に設定される。ステージ駆動制御部２１は、露光面の位置制御を含む、走査露光時のレチクルステージ１４とウエハステージ１７との同期走査の制御を実行する。露光量制御部２２は、第１光電変換装置６、およびステージ位置計測装置２７または第２光電変換装置１９でそれぞれ光電変換された電気信号を主制御部２０に送信するとともに、レーザー制御部２４へパルス光量信号を送信する。主制御部２０は、第１光電変換装置６が計測した光量と、ステージ位置計測装置２７または第２光電変換装置１９が計測した光量との相関を求める。露光量制御部２２は、この相関を用いて第１光電変換装置６の出力値をウエハ１８上の光量に換算し、露光量制御用のモニター光量とする。モニター光量は、ウエハ１８上の光量と同一視でき、第１光電変換装置６、およびステージ位置計測装置２７または第２光電変換装置１９の各出力の露光量制御部２２で変換される論理値（単位：ｂｉｔ）は、光量そのものを示す。Ｅ／Ｖ補正部２３は、露光量制御部２２から、レーザーを出射したときの複数の第１光電変換装置６の出力値と、そのとき光源１へ指令した複数の印加電圧値とを受け取り、例えば最小二乗法を用いてＥ／Ｖ特性を求め、その結果を露光量制御部２２へ送信する。レーザー制御部（レーザー出力および発振周波数決定部）２４は、露光量制御部２２からのパルス光量信号に基づいて、制御入力（トリガー信号および印加電圧信号）をそれぞれ生成、および光源１へ送信し、光源１の発振周波数とパルスエネルギーとを制御する。なお、制御部１０２は、露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００２０】
露光装置１００は、走査露光時は、レチクルステージ１４とウエハステージ１７とを同期走査させながら、ウエハ１８にスリット光を照射させることで、ウエハ１８上のレジスト層にパターンを転写させる。ここで、露光装置１００は、ウエハ１８上の露光領域各点の積算露光量を設定露光量に収め、照度ムラを最小限にするために、光源１内のレーザーチャンバーへの印加電圧を調整してレーザーのパルスエネルギーを制御することで、露光量を調整する。このとき、露光装置１００は、レーザーのパルスエネルギーとそのときの印加電圧とからＥ／Ｖ特性を求める。そして、露光装置１００は、求められた最新のＥ／Ｖ特性を装置内の不図示の記憶装置に保持し、このＥ／Ｖ特性を適宜参照することで、そのときに最適な印加電圧を決定し、以後のレーザー制御時の制御パラメーターとして用いる。この結果、露光装置１００は、露光量に起因したパターンの解像不良を低減することが可能となり、半導体デバイス製造工程における歩留まりの向上に寄与する。
【００２１】
特に、本実施形態では、露光装置１００は、第１較正処理としてのＥ／Ｖ特性を求める工程を、第２較正処理としてのキャリブレーション処理と並行して実施する。以下、一例としてキャリブレーション処理がステージ位置合わせ（ウエハステージ１７の基準位置を求める処理）である場合を想定し、その流れを詳説する。
【００２２】
図５は、本実施形態におけるステージ位置合わせの動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部１０２は、照明系１０１に対し、照明モードの調整として、ＮＤフィルターや、露光時の照明モードと光学条件とを一致させるための各光学素子を駆動させる（ステップＳ１０１）。次に、制御部１０２は、ウエハステージ１７をＸ軸方向に移動させながら、ステージ位置計測装置２７の計測位置を以下のＦｉｎｅ計測の範囲内に追い込むためのＰｒｅ計測を実施させる（ステップＳ１０２）。次に、制御部１０２は、ウエハステージ１７をＹ軸方向に移動させながら、ステージ位置計測装置２７の計測位置を、以下の工程で実施するＦｉｎｅ計測の範囲内に追い込むためのＰｒｅ計測を実施させる（ステップＳ１０３）。なお、各Ｐｒｅ計測では、レチクル側調整マーク２６とウエハ側調整マーク２８とが使用されるが、Ｆｉｎｅ計測で使用するマークよりもマークピッチの大きいマークを使用する。
【００２３】
ここで、従来の露光装置におけるＰｒｅ計測では、１計測内のパルス光量を一定に保持するために、光源１で発光される光は、一定の照度で制御される。以下、本実施形態の特徴を明確にするために、参考として、まず従来の露光装置がＰｒｅ計測を実施した場合の計測結果について説明する。
【００２４】
図１１は、従来の露光装置におけるＰｒｅ計測による計測結果の一例を示すグラフである。なお、説明の簡単化のために、従来の露光装置の構成要素で本実施形態に係る露光装置１００の構成要素に対応するものについては、同一の符号を付す。図１１（ａ）は、レーザー発光パルス数に対するＰｒｅ計測時の第１光電変換装置６の出力結果を示すグラフである。第１光電変換装置６は、レチクルステージ１４よりも光源１側に配置されているため、図１１（ａ）に示すように、光源１からのレーザーの出力そのものを検出できる。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すレーザー発光パルス数に対応した、ステージ位置計測装置２７の出力結果を示すグラフである。ステージ位置計測装置２７の出力は、レチクル側調整マーク２６とウエハ側調整マーク２８とが重ならないときは、ステージ位置計測装置２７内の光電変換素子に光が到達しないため、ほぼゼロとなる（図１１（ｂ）に示すＡ領域）。そして、ウエハステージ１７が走査していくと、レチクル側調整マーク２６とウエハ側調整マーク２８とが重なり、２つのマーク２６、２８が一致する時点で、ステージ位置計測装置２７の出力が最大となる（図１１（ｂ）に示すＢ領域）。制御部１０２は、ステージ位置計測装置２７の出力がピークになった時点のステージ位置を記録し、ステージ位置の補正に用いる。図１１（ｃ）は、ステージ位置計測装置２７の出力を第１光電変換装置６の出力にて正規化した結果を示すグラフである。エキシマレーザーは、エネルギーのパルスばらつきを±１０％程度有する。そこで、制御部１０２は、ステージ位置計測装置２７のピーク位置検出の際には、図１１（ｃ）に示すように、ステージ位置計測装置２７の出力を第１光電変換装置６の出力にて正規化することで、光源１のばらつきの影響を抑える。
【００２５】
これに対して、本実施形態の露光装置１００におけるＰｒｅ計測では、パルス数ごとに光源１への印加電圧を変化させ、以下に示すようなプロファイルによりレーザーの出射を制御する。
【００２６】
図６は、本実施形態の露光装置１００におけるＰｒｅ計測による計測結果の一例を示すグラフである。ここで、図６（ａ）は、従来の場合を示す図１１（ａ）に対応しており、以下、図６（ｂ）は、図１１（ｂ）、図６（ｃ）は、図１１（ｃ）のそれぞれに対応している。特に本実施形態では、図６（ａ）に示すように、レーザー制御部２４は、第１光電変換装置６の出力がレーザー発光パルス数の増加に対して一次関数的に下がるように、光源１内のレーザーチャンバーへの印加電圧を制御する。これに伴い、ステージ位置計測装置２７の出力は、図６（ｂ）に示すように、図１１（ｂ）に示す出力から若干変動する。しかしながら、ステージ位置計測装置２７の出力は、図６（ｃ）に示すように、第１光電変換装置６の出力にて正規化されるので、上記のように印加電圧を制御したとしても、ステージ位置の計測精度に及ぼす影響は無視できる。なお、レーザー制御部２４は、一次関数のプロファイルとなるようなものに限らず、例えば、第１光電変換装置６の出力が高次の関数またはＳｉｎ関数のように変化するプロファイルとなるように印加電圧を制御してもよい。
【００２７】
なお、このようなピーク位置の検出は、Ｐｒｅ計測についてのみならず、以下のＦｉｎｅ計測においても実施される。また、エシキマレーザーのエネルギー可変範囲は、一般的に定格照度の±１５％程度であるので、レーザー制御部２４は、各Ｐｒｅ計測では、光源１への印加電圧を、エネルギー可変範囲の上限値から下限値までの範囲で制御することが望ましい。また、本シーケンスの実行前までに、レチクルステージ１４とウエハステージ１７との相対位置をＦｉｎｅ計測の計測範囲に追い込めているのであれば、ステップＳ１０２およびＳ１０３を省略してもよい。
【００２８】
図５のフローチャートに戻り、次に、制御部１０２は、ウエハステージ１７をＺ軸方向に移動させながら、ステージ位置計測装置２７でマークの観察を行うＦｉｎｅ計測を実施させる（ステップＳ１０４）。次に、制御部１０２は、ウエハステージ１７をＸ軸方向に移動させながら、ステージ位置計測装置２７でマークの観察を行うＦｉｎｅ計測を実施させる（ステップＳ１０５）。次に、制御部１０２は、ウエハステージ１７をＹ軸方向に移動させながら、ステージ位置計測装置２７でマークの観察を行うＦｉｎｅ計測を実施させる（ステップＳ１０６）。各Ｆｉｎｅ計測では、Ｐｒｅ計測で使用したマークよりもマークピッチの小さいレチクル側調整マーク２６とウエハ側調整マーク２８とが使用される。特に、ステップＳ１０４のＺ軸のＦｉｎｅ計測では、ウエハステージ１７がベストフォーカスに移動すると、ステージ位置計測装置２７の出力が最大となるので、このことから、ウエハステージ１７のベストフォーカス位置を特定することができる。なお、ステージ位置合わせは、Ｘ成分、Ｙ成分、Ｚ成分のみならず、さらに複数のマークを観察することで、チルト成分や投影倍率成分などの計測を実施してもよい。
【００２９】
図７は、ステップＳ１０２からＳ１０６までの各計測時におけるレーザーチャンバーへの印加電圧を示すグラフである。ここで、ステップＳ１０２およびＳ１０３のＰｒｅ計測では、レーザーを１００パルスずつ発振し、ステップＳ１０４からＳ１０６までのＦｉｎｅ計測では、レーザーを２００パルスずつ発振するものとする。図７（ａ）は、参考として、従来の露光装置におけるレーザー発振の例を示しており、レーザー出力が一定となるように、印加電圧もある程度一定にしている。図７（ｂ）は、本実施形態におけるレーザー発振の第１例を示しており、各計測内では印加電圧を上限値から下限値まで一次関数的に減少させている。図７（ｃ）は、本実施形態におけるレーザー発振の第２例を示しており、各計測内では印加電圧を一定としてレーザーを制御するものの、計測ごとに印加電圧を変化させている。
【００３０】
再度、図５のフローチャートに戻り、制御部１０２は、ステップＳ１０２からＳ１０６までで計測した結果を用いて、レーザーのＥ／Ｖ特性を求める（ステップＳ１０７）。ここで、Ｅ／Ｖ特性は、レーザーチャンバーへの印加電圧と、そのときに出力されるパルスエネルギーとから、最小二乗法などを用いて求めることができる。
【００３１】
図８は、図７に示すレーザーチャンバーへの印加電圧に対するレーザーのパルスエネルギー（Ｅ／Ｖ特性）を示すグラフである。ここで、図８（ａ）は、図７（ａ）に示す印加電圧に対するパルスエネルギーを示しており、以下、図８（ｂ）は、図７（ｂ）、図８（ｃ）は、図７（ｃ）のそれぞれの印加電圧に対するパルスエネルギーを示す。まず、図８（ａ）に示す従来の場合のパルスエネルギーの範囲（レーザーのエネルギー制御範囲）を見ると、プロットが１つの領域に集中し、狭い。これに対して、本実施形態の第１例としての図８（ｂ）に示す場合のパルスエネルギーの範囲を見ると、プロットが広い領域に分布し、広範囲である。さらに、本実施形態の第２例としての図８（ｃ）に示す場合のパルスエネルギーの範囲を見ると、プロットが集中する１つ１つの領域の広さは限られるが、それらの領域がさらに複数に分布するので、全体として広範囲となる。
【００３２】
実際に求めたいエキシマレーザーのＥ／Ｖ特性は、既出の図１０のグラフに示すようなものである。したがって、図８（ａ）に示す範囲を見てわかるとおり、従来、正確、かつ広い範囲のＥ／Ｖ特性を求めるには、膨大のサンプルデータが必要となり、かつ演算負荷が非常に大きくなるので困難が伴う。これに対して、本実施形態では、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示す範囲を見てわかるとおり、Ｅ／Ｖ特性が予め広い範囲に表されるので、より少ない演算量で、より正確にＥ／Ｖ特性を求めることが容易となる。このように、露光装置１００は、レーザーを数百パルス発光させ、かつ任意に印加電圧を変化させることにより、高精度にＥ／Ｖ特性を求めることが可能となる。
【００３３】
また、露光装置１００は、上記のＥ／Ｖ特性を求めるための計測を、定期的に行われるステージ位置合わせのときに実施する。すなわち、露光装置１００は、Ｅ／Ｖ特性を求めるための計測中、通常の露光動作を止める必要がないので、スループットの低下を抑えつつ、経時的に変化し得るＥ／Ｖ特性を正確にモニターすることが可能となる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、露光量制御の精度およびスループットの点で有利な露光装置を提供することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置について説明する。上記の第１実施形態では、Ｅ／Ｖ特性を求めるための計測をステージ位置合わせのときに実施する場合について例示した。これに対して、本実施形態に係る露光装置の特徴は、Ｅ／Ｖ特性を求めるための計測を、光源の光出射口からウエハの表面（ウエハ面）までの光学系の光路中の透過率を計測するときに実施する点にある。以下、説明の簡単化のために、本実施形態に係る露光装置の構成要素で第１実施形態に係る露光装置１００の構成要素に対応するものについては、同一の符号を付す。露光装置１００は、第１光電変換装置６の出力に基づいてウエハ面への露光量を制御する。そのため、露光量の制御をより正確に行うためには、ウエハ面での照度と第１光電変換装置６との関係を明らかにしておくことが望ましい。そこで、露光装置１００は、定期的に上記光路中の透過率を計測し、この関係を求める。
【００３６】
図９は、本実施形態における上記光路中の透過率計測の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部１０２は、照明系１０１に対し、照明モードの調整として、ＮＤフィルターや、露光時の照明モードと光学条件とを一致させるための各光学素子を、透過率計測のために必要な位置に駆動させる（ステップＳ２０１）。ここで、例えば、ウエハ面での照度は、照明系１０１の各光学素子（例えばＮＤフィルターなど）の状態で大きく変わるため、透過率計測の計測条件は、毎回同じにする。次に、制御部１０２は、ウエハ面の照度を計測するため、第２光電変換装置１９が、露光光が照射される領域に位置するように、ウエハステージ１７を移動させる（ステップＳ２０２）。このとき、レチクルステージ１４にレチクル１３が保持されている場合には、制御部１０２は、レチクルステージ１４からレチクル１３を取り外すよう制御する。ただし、レチクル１３が保持された状態であっても、例えば、ウエハ面の照度を計測するための開口部が予めレチクルステージ１４に構成されている場合には、制御部１０２は、光源１からの光が開口部を通過するようにレチクルステージ１４を移動させておけばよい。なお、ここでは、ウエハ面での照度計測を、露光装置１００に備えられた第２光電変換装置１９を用いて行うものと想定しているが、露光装置１００の外部から搬入された外付けの計測器（センサー）を用いて行うものとしてもよい。次に、制御部１０２は、光源１からレーザーを出射させ、そのレーザーを第１光電変換装置６と第２光電変換装置１９とで同時に検出させる（ステップＳ２０３）。エキシマレーザーは、上記のとおり、エネルギーのパルスばらつきを±１０％程度有するので、透過率計測では、数百〜数千パルス程度のレーザーを出射させて、それらの検出値を平均処理することで、ばらつきによる影響を抑える。このときのレーザーの出射では、第１実施形態と同様、図７（ｂ）または図７（ｃ）に示すように、パルスごとにレーザーチャンバーへの印加電圧を変化させる。次に、制御部１０２は、第１光電変換装置６の検出値Ｐ０と第２光電変換装置１９の検出値Ｐ１とから補正係数（出力比）α（α＝Ｐ０／Ｐ１）を求める（ステップＳ２０４）。検出値Ｐ０、Ｐ１および補正係数αは、露光装置１００内の不図示の記憶装置に保存され、透過率補正工程として、露光時のレーザーの発振条件やウエハステージ１７の駆動プロファイル等の各露光条件を決定する際に参照される。そして、制御部１０２は、ステップＳ２０３で計測した結果を用いて、第１実施形態における図５のステップＳ１０７と同様に、レーザーのＥ／Ｖ特性を求める（ステップＳ２０５）。
【００３７】
このように、本実施形態では、Ｅ／Ｖ特性を求めるための計測を、定期的に行われる透過率計測のときに実施するが、この場合も、Ｅ／Ｖ特性を求めるための計測中、通常の露光動作を止める必要がない。すなわち、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３８】
なお、上記各実施形態では、Ｅ／Ｖ特性を求めるための計測を、ステージ位置合わせのとき、または透過率計測のときに実施するものとした。しかしながら、本発明は、これらのときに限定されるものではなく、Ｅ／Ｖ特性を求めるための計測を、露光用の光源１から出射されたパルス光を計測光としたキャリブレーション処理の全般で実施することが可能である。例えば、露光装置１００は、装置内の硝材に付着した不純物を露光光によってクリーニングする処理を行い得るが、このクリーニング処理のときにも適用可能である。
【００３９】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１      光源
６      第１光電変換装置
１３    レチクル
１８    ウエハ
１００  露光装置
１０２  制御部
【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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