(57)【要約】【課題】光学系内に存在する遮光物の検出を簡単に行うことができる露光装置を提供する。【解決手段】光源からの光束でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、前記投影光学系の像面における露光領域内の光量分布を測定する測定部と、前記測定部によって測定された光量分布に基づいて、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方に存在する遮光物を検出する異常検出部とを有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、
前記投影光学系の像面における露光領域内の光量分布を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された光量分布に基づいて、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方に存在する遮光物を検出する異常検出部とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記露光領域内の複数の測定位置で光量を検出することによって前記光量分布を測定することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記異常検出部は、前記光量分布を示す関数を測定位置で２階微分することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記測定部は、ピンホールと、前記ピンホールを通過した光束を受光する受光部とを有するピンホールセンサを含み、
前記露光領域内の光量分布は、前記ピンホールセンサを２次元格子状に移動させながら光量を検出することによって測定され、
前記異常検出部は、前記ピンホールセンサによって測定された光量分布の測定位置に対する２階微分値に基づいて、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方に存在する遮光物を検出することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記レチクルと前記基板とは相対的に走査され、
前記測定部は、前記レチクル及び前記基板の走査方向に長手方向を有するスリットと、前記スリットを通過した光束を受光する受光部とを有するスリットセンサを含み、
前記露光領域内の光量分布は、前記スリットセンサを前記レチクル及び前記基板の走査方向に対して直交する方向に移動させながら光量を検出することによって測定され、
前記異常検出部は、前記スリットセンサによって測定された光量分布の測定位置に対する２階微分値に基づいて、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方に存在する遮光物を検出することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記光源は、レーザー光を射出し、
前記露光装置は、前記レーザー光を導光する光学系を揺動する揺動部を更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
レチクルのパターンを基板に露光する露光方法であって、
前記レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系の像面において露光領域内の光量分布を測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定した光量分布に基づいて、前記レチクルを照明する照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方に遮光物が存在するかどうかを判断する異常判断ステップと、
前記異常判断ステップで遮光物が存在すると判断した場合に、露光を継続するかどうかを判断する露光判断ステップと、
前記露光判断ステップで露光の継続が不可能であると判断した場合に、露光を停止する停止ステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
前記露光判断ステップで露光の継続が不可能であると判断した場合に、前記遮光物を除去する除去ステップを更に有することを特徴とする請求項７記載の露光方法。
【請求項９】
前記異常判断ステップで遮光物が存在すると判断した場合に、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方に存在する遮光物の位置を特定する特定ステップを更に有することを特徴とする請求項７記載の露光方法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップとを有する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、光源からの光束で基板を露光する露光装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて微細な半導体素子を製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等に投影して回路パターンを転写する。
【０００３】
投影露光装置においては、露光領域内の光量（露光量）を均一に維持することが要求されており、特に、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、ＬＣＤ等の表示素子を製造する際には、光量の均一性に対する要求が厳しい。ここで、露光領域とは、ウエハ等の基板上において露光光が入射する領域のことである。露光領域内の光量が変動すると感光剤に転写される回路線幅が変動するため、回路の電気特性が変化してしまう。従って、撮像装置を製造する場合には感度ムラが発生し、表示装置を製造する場合には発色ムラが発生する。なお、感度ムラや発色ムラが大きい場合には、製造した撮像装置や表示装置が不良品となってしまう。
【０００４】
人は表示装置に表示された画像を見る際に、画像内で明るさ（発色）が連続的に変化している場合には気にならないが、明るさ（発色）が不連続に変化している場合には気になるという特徴を有する。例えば、図１１に示すような画像を見た場合、人は左下に存在する局所的に明るい画素（局所的な回路線幅変化に起因）や右側に存在する暗い画素領域（領域での回路線幅変化に起因）を敏感に感知する。従って、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、ＬＣＤ等の表示素子を製造する場合、露光領域内の光量の連続的な変化はあまり問題にならないが、光量の局所的な変化（露光領域内の光量の不均一性）が問題になる。ここで、図１１は、発色ムラが発生した表示装置に表示される画像の一例を示す図である。
【０００５】
露光領域内の光量の局所的な変化が生じる（光量の均一性を悪化させる）原因としては、照明光学系内や投影光学系内に存在する遮光物による遮光もしくは減光が挙げられる。ここで、遮光物とは、レンズに付着するゴミ（チリ）、硝材に存在する泡、レンズに膜を成膜する際に発生する膜の変質物、レンズの変質（ヤケ）、レンズのキズ等であり、減光物を含む。
【０００６】
図１２は、投影光学系内に存在する遮光物によって光量の局所的な変化が生じることを説明するための図である。図１２は、投影光学系１０００を構成する平行平面板１１００の射出面にゴミＤＳＴが付着した場合を示す。平行平面板１１００の射出面に付着したゴミＤＳＴは、露光光を遮光又は減光する。その結果、図１２に斜線で示すような影が発生し、基板１２００上の領域Ａにおける光量が減少して光量の局所的な変化が生じる。ゴミ以外の遮光物が存在した場合や照明光学系に遮光物が存在した場合にも同様な理由で光量の局所的な変化が生じる。
【０００７】
投影露光装置においては、所定の発散角の光しか入射されないため、図１２に斜線で示す影（影になる光束）は決まった広がりを有する。従って、基板上に投影される影の大きさを測定することによって、遮光物が存在する位置を特定することができる。例えば、図１３に示すように、平行平面板１１００の入射面にゴミＤＳＴが付着している場合には、基板１２００上において、図１２に示す領域Ａとは異なる範囲の領域Ｂに影を形成する。図１３は、投影光学系１０００内に存在する遮光物の位置によって基板１２００上に投影される影の大きさが異なることを説明するための図である。
【０００８】
このような光量の局所的な変化（光量の不均一性）の有無は、オープンフレーム検査と呼ばれる検査によって確認することができる。かかる検査は、レチクルを配置しない状態で感光剤が塗布された基板を感光剤の感度よりも少ない光量で露光し（「オープンフレーム焼き」という）、現像後の感光剤の残膜状態を目視することによって光量の局所的な変化の有無を確認するものである。光量の局所的な変化が生じている場合、感光剤の残膜厚が不均一になる。感光剤の残膜における干渉光が強め合う波長は残膜厚によって異なるため、光量の局所的な変化を生じる露光装置でオープンフレーム焼きがなされた基板を白色光のもとで観察すると、虹状の色変化がみられる。かかる色変化を目視によって確認し、所定の限度見本（基準）と比較することによって、光量の局所的な変化が許容できるかどうかを判断する。
【０００９】
オープンフレーム検査で光量の局所的な変化が許容できないと判断された場合は、基板上に投影される影の大きさを測定することによって遮光物の存在する位置を特定し、対策を施して光量の均一性を向上させる。ここで、対策とは、具体的には、遮光物がゴミであればクリーニング、遮光物が硝材に存在する泡、膜の変質物、レンズの変質及びキズであればレンズの交換である。
【００１０】
なお、照明光学系に存在する遮光物の検査方法についても提案がされている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平２−２５０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、オープンフレーム検査は、感光剤の塗布、露光、現像、目視という工程を必要とするため、検査に時間がかかるという問題を有する。また、オープンフレーム検査は、感光剤を現像した残膜を評価するため、感光剤の塗布ムラや現像時の現像ムラなどの誤差要因が評価に影響を与え、遮光物による光量の局所的な変化の有無を正確に確認することができない。更に、オープンフレーム検査は、目視によって光量の局所的な変化の有無を確認するために定量的な評価（検査）ができず、しかも検査者の技能に依存してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、光学系内に存在する遮光物の検出を簡単に行うことができる露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光束でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、前記投影光学系の像面における露光領域内の光量分布を測定する測定部と、前記測定部によって測定された光量分布に基づいて、前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一方に存在する遮光物を検出する異常検出部とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、光学系内に存在する遮光物の検出を簡単に行うことができる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。
【００１７】
露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式でレチクル４０のパターンをウエハ６０に露光する投影露光装置である。露光装置１は、照明装置と、レチクル４０を載置するレチクルステージと、投影光学系５０と、ウエハ（基板）６０を載置するウエハステージ７０と、測定部８０と、制御部９０とを有する。
【００１８】
照明装置は、光源部１０と、シャッター２０と、照明光学系３０とを有し、転写用の回路パターンが形成されたレチクル４０を照明する。
【００１９】
光源部１０は、光源１２と、ランプボックス１４とを有する。光源１２は、本実施形態では、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ））を使用する。但し、光源１２は、ランプに限定されず、例えば、レーザーを使用してもよい。ランプボックス１４は、光源１２から射出される光束を集光する集光ミラーを有する。
【００２０】
シャッター２０は、光源部１０と照明光学系３０との間に配置され、後述する制御部９０の制御に従って開閉し、光源部１０から射出される光束の照明光学系３０への供給と遮断とを切り換える。換言すれば、シャッター２０は、制御部９０と共同して、露光領域内の光量（露光量）を制御する。
【００２１】
照明光学系３０は、光源部１０からの光束を用いてレチクル４０を照明する光学系である。照明光学系３０は、本実施形態では、引き回し光学系３１と、ハエの目レンズ３２と、コンデンサー光学系３３とを有する。
【００２２】
引き回し光学系３１は、光源部１０からの光束を拡大又は縮小し、所定の分布でハエの目レンズ３２に導光する。
【００２３】
ハエの目レンズ３２は、光束を波面分割し、均一な角度分布を有する光束を射出する。
【００２４】
コンデンサー光学系３３は、ハエの目レンズ３２の射出面を２次光源としてレチクル４０を均一な照度分布で照明する。
【００２５】
レチクル４０は、回路パターンを有し、レチクルステージに保持及び駆動される。レチクル４０は、レチクルステージを介して、交換、光路上への配置、光路上からの取り出しが可能である。レチクル４０から発せられた回折光は、投影光学系５０を介して、ウエハ６０に投影される。
【００２６】
投影光学系５０は、レチクル４０のパターンをウエハ６０に投影する光学系である。投影光学系５０は、屈折系、反射屈折系又は反射系を使用することができる。
【００２７】
ウエハ６０は、ウエハステージ７０に保持及び駆動される。本実施形態では、基板としてウエハを用いているが、ガラスプレートなど他の基板を用いることもできる。ウエハ６０には、フォトレジストが塗布されている。
【００２８】
ウエハステージ７０は、ウエハ６０及び後述する測定部８０を保持及び駆動する。ウエハステージ７０は、当業界周知のいかなる構成をも適用でき、６軸同軸を有することが好ましい。
【００２９】
測定部８０は、ウエハステージ７０上に配置される。測定部８０は、ウエハステージ７０によって露光領域内に搬送され、投影光学系５０の像面において露光領域内の光量分布を測定する。測定部８０は、例えば、露光領域内の複数の測定位置で光量を検出することによって光量分布を測定してもよい。換言すれば、測定部８０は、露光領域よりも小さい領域（即ち、露光領域内の一部）の光量を検出することによって光量分布を測定してもよい。この場合、測定部８０は、ウエハステージ７０を介して、露光領域内をステップ移動しながら光量を検出することによって露光領域内の光量分布を測定する。
【００３０】
測定部８０は、本実施形態では、ピンホールセンサを使用する。測定部８０としてのピンホールセンサは、図２に示すように、直径ａ（ｍｍ）のピンホール（開口）８２ａを有するマスク８２と、ピンホール８２ａを通過した光束を受光する受光部８４とを有する。従って、測定部８０としてのピンホールセンサは、直径ａの領域の光量を測定することができる。なお、ピンホール８２ａの直径ａは、露光領域の１／５０以下であることが好ましく、例えば、２６（ｍｍ）×３３（ｍｍ）の露光領域を有する露光装置の場合、ピンホール８２ａの直径ａ（ｍｍ）は０．５（ｍｍ）以下であることが好ましい。ここで、図２は、測定部８０の一例としてのピンホールセンサの構成を示す概略平面図である。
【００３１】
図３は、測定部８０としてのピンホールセンサによる露光領域内の光量（光量分布）の測定を説明するための図である。図３において、点線は、光量を測定する際のピンホールセンサ、即ち、ピンホール８２ａの位置（測定位置）を示す。測定部８０としてのピンホールセンサは、ｃ（ｍｍ）×ｃ（ｍｍ）の露光領域（又は露光領域の一部）をピッチｂ（ｍｍ）で２次元格子状にステップ移動して各測定位置（測定点）の光量を検出する。これにより、測定部８０としてのピンホールセンサは、露光領域内の光量分布を詳細に測定することができる。ピッチｂ（ｍｍ）は、露光領域の１／５０以下であることが好ましく、例えば、２６（ｍｍ）×３３（ｍｍ）の露光領域を有する露光装置の場合、ピッチｂ（ｍｍ）は０．５（ｍｍ）以下であることが好ましい。また、露光領域の全域の光量（光量分布）を検出すると測定点が多くなり、測定時間が非常に長くなってしまうため、露光領域の一部の領域における光量（光量分布）のみを検出できるようにすることが好ましい。なお、かかる露光領域の一部の領域は任意の領域を指定できるようにするとよい。
【００３２】
制御部９０は、ＣＰＵ、メモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部９０は、例えば、シャッター２０を介して露光領域内の光量（露光量）を制御する。また、制御部９０は、本実施形態では、測定部８０からの出力（測定結果）を解析し、露光領域内の光量の局所的な（不連続な）変化を検出及び評価する。換言すれば、制御部９０は、測定部８０によって測定された光量分布に基づいて、光量の局所的な変化の原因となる光学系（照明光学系３０又は投影光学系５０の少なくとも一方）に存在する遮光物（減光物）を検出する異常検出部として機能する。
【００３３】
制御部９０は、測定部８０によって測定された光量分布から、連続的な光量の変化と局所的な（不連続な）光量の変化を分離し、露光領域内の光量の局所的な変化を検出及び評価する。具体的には、制御部９０は、測定部８０によって測定された光量分布を示す関数を測定位置で２階微分すること（２階微分方式）によって、光量の局所的な変化を分離する。
【００３４】
図４を参照して、光量分布を示す関数を測定位置で２階微分することによって、光量の局所的な変化が分離できることを説明する。図４は、測定部８０によって測定される光量分布の一例を示す断面図である。図４では、横軸に測定位置を、縦軸に各測定位置での光量を採用する。図４に示す光量分布は、光量が連続的に変化している領域（周辺にかけて光量が低くなる領域）と、光学系に存在する遮光物によって光量が局所的に変化している領域とを含む。
【００３５】
例えば、光量の最大値と最小値との差分によって光量の局所的な変化を検出（評価）しようとすると、連続的な変化と局所的な変化とを分離することができない。また、測定部８０によって測定された光量分布を示す関数を測定位置で１階微分することによって光量の局所的な変化を検出（評価）する場合を考える。光量分布を測定位置で１階微分した値（１階微分値）は、隣の測定位置（測定点）との光量の差を表している。従って、図４に示す光量分布の場合、光量が連続的に変化している領域と、光学系に存在する遮光物によって光量が局所的に変化している領域とを区別（分離）することができず、隣の測定位置との光量の差が同じであれば、同じ値（１階微分値）が算出される。
【００３６】
一方、光量分布を示す関数を測定位置で２階微分した値（２階微分値）は、測定位置に対して光量が極値となる位置で絶対値が大きな値をとる。２階微分値の絶対値が大きいということは、位置に対する光量の変化（傾き）が大きいことを表している。即ち、連続的に光量が変化している領域では２階微分値の絶対値は小さな値となり、局所的に光量が変化している領域では２階微分値の絶対値は大きな値となる。従って、光量分布の測定位置に対する２階微分値の絶対値を評価することによって、光量の局所的な変化を検出することができる。なお、２階微分値の絶対値ではなく、２階微分値の自乗値を評価することによっても、光量の局所的な変化を検出することができる。２階微分値の自乗値は正数となるため、２階微分値の絶対値よりも扱いやすい。２次元の光量分布の２階微分値の自乗値Ａ’’（ｉ、ｊ）は、格子状に位置する測定位置（ｉ、ｊ）の測定値をＡ（ｉ、ｊ）として、以下の数式１で定義される。
【００３７】
【数１】
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【００３８】
本発明者が検討したところ、光量分布の２階微分値の自乗値Ａ’’（ｉ、ｊ）が露光領域内で０．０１５以下であれば、光量の局所的な変化は従来のオープンフレーム検査で良好と評価される場合と同等以下となる。従って、光量分布の２階微分値の自乗値Ａ’’（ｉ、ｊ）が露光領域内で０．０１５を超えた場合には、制御部９０は、図１２及び図１３を用いて説明したように、ウエハ６０上に投影される影の大きさから遮光物が存在する位置を特定する。なお、ウエハ６０上に投影される影は、図４に示すように、光量分布において光量が局所的に変化する領域の大きさに相当する。即ち、制御部９０は、測定部８０によって測定された光量分布に基づいて、照明光学系３０及び投影光学系５０の少なくとも一方に存在する遮光物の位置を特定する。位置が特定された遮光物は、クリーニングやレンズの交換などによって除去される。
【００３９】
なお、遮光物がゴミである場合、光量の局所的な変化は常に下に凸の極値となり、光量分布の２階微分値は必ず正の値となる。従って、光学系に存在する遮光物としてゴミだけを検出する場合には、２階微分値自体から光量の局所的な変化を検出（評価）してもよい。
【００４０】
このように、露光装置１によれば、露光領域内の光量分布を利用することによって、光学系内に存在する遮光物（光量の局所的な変化）の検出を簡単（例えば、定量的、且つ、短時間）に行うことができる。
【００４１】
露光において、光源部１０から射出した光束は、照明光学系３０によりレチクル４０を照明する。レチクル４０を通過した光束は、投影光学系５０によりウエハ６０に結像される。露光装置１は、上述したように、光学系（照明光学系３０及び投影光学系５０）内に存在する異物を検出し、かかる異物を除去することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００４２】
以下、露光装置１の変形例である露光装置１Ａについて説明する。図５は、本発明の露光装置１Ａの構成を示す概略断面図である。露光装置１Ａは、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であり、レチクル４０とウエハ６０を相対的に走査（駆動）しながらレチクル４０のパターンをウエハ６０に露光する。露光装置１Ａは、露光装置１と比較して、光源部１０Ａ、測定部８０Ａ及び制御部９０Ａが異なる。
【００４３】
光源部１０Ａは、光源１２Ａと、引き回し光学系１４Ａと、揺動部１６Ａとを有する。光源１２Ａは、本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）などのエキシマレーザーを使用する。但し、光源１２Ａは、エキシマレーザーに限定されず、その他のレーザーや高圧水銀ランプを使用してもよい。引き回し光学系１４Ａは、光源１２Ａから射出されるレーザー光を照明光学系３０に導光する。揺動部１６Ａは、引き回し光学系１４Ａを直線的又は回動的に揺動し、レーザー光のコヒーレンスに起因するスペックルを低減する。
【００４４】
露光装置１Ａにおいては、ウエハ６０上の光量は光量分布を走査方向（駆動方向）に積分した値であるため、露光領域内の走査方向の光量分布は均一になる。従って、露光領域内の光量の局所的な変化は、レチクル４０及びウエハ６０の走査方向に対して垂直な方向にしか発生しない。そこで、測定部８０Ａは、本実施形態では、スリットセンサを使用する。
【００４５】
測定部８０Ａとしてのスリットセンサは、図６に示すように、レチクル４０及びウエハ６０の走査方向に長手方向を有し、短手方向の幅ａ（ｍｍ）のスリット８２Ａａを有するマスク８２Ａと、受光部８４Ａとを有する。受光部８４Ａは、スリット８２Ａａを通過した光束を受光する。従って、測定部８０Ａとしてのスリットセンサは、短手方向の幅ａ×長手方向の幅の領域の光量を測定することができる。なお、スリット８２Ａａの短手方向の幅ａ（ｍｍ）は、露光領域の１／５０以下であることが好ましく、例えば、２６（ｍｍ）×３３（ｍｍ）の露光領域を有する露光装置の場合、短手方向の幅ａ（ｍｍ）は０．５（ｍｍ）以下であることが好ましい。ここで、図６は、測定部８０Ａの一例としてのスリットセンサの構成を示す概略平面図である。
【００４６】
図７は、測定部８０Ａとしてのスリットセンサによる露光領域内の光量（光量分布）の測定を説明するための図である。図７において、点線は、光量を測定する際のスリットセンサ、即ち、スリット８２Ａａの位置（測定位置）を示す。測定部８０Ａとしてのスリットセンサは、ｃ（ｍｍ）×ｃ（ｍｍ）の露光領域（又は露光領域の一部）をピッチｂ（ｍｍ）でステップ移動して各測定位置（測定点）の光量を検出する。これにより、測定部８０Ａとしてのスリットセンサは、露光領域内の走査方向に対して直交する方向の光量分布を詳細に測定することができる。ピッチｂ（ｍｍ）は、露光領域の１／５０以下であることが好ましく、例えば、２６（ｍｍ）×３３（ｍｍ）の露光領域を有する露光装置の場合、ピッチｂ（ｍｍ）は０．５（ｍｍ）以下であることが好ましい。また、露光領域の全域の光量（光量分布）を検出すると測定点が多くなり、測定時間が非常に長くなってしまうため、露光領域の一部の領域における光量（光量分布）のみを検出できるようにすることが好ましい。なお、かかる露光領域の一部の領域は任意の領域を指定できるようにするとよい。
【００４７】
測定部８０Ａは、スリットセンサに限定するものではなく、レチクル４０及びウエハ６０の走査方向にセンサを配置したアレイセンサを使用してもよい。測定部８０Ａとしてアレイセンサを使用する場合には、各センサからの出力値を足し合わせることで露光領域内の光量分布を測定することができる。
【００４８】
制御部９０Ａは、ＣＰＵ、メモリを有し、露光装置１Ａの動作を制御する。制御部９０Ａは、例えば、光源１２Ａにおけるレーザー光の発振を調整することによって、露光領域内の光量（露光量）を制御する。また、制御部９０Ａは、本実施形態では、測定部８０Ａからの出力（測定結果）を解析し、露光領域内の光量の局所的な（不連続な）変化を検出及び評価する。換言すれば、制御部９０Ａは、測定部８０Ａによって測定された光量分布に基づいて、光量の局所的な変化の原因となる光学系（照明光学系３０又は投影光学系５０の少なくとも一方）に存在する遮光物を検出する異常検出部として機能する。
【００４９】
具体的には、制御部９０Ａは、測定部８０Ａによって測定された１次元（走査方向に対して直交する方向）の光量分布を示す関数を測定位置で２階微分する。換言すれば、制御部９０Ａは、測定部８０Ａによって測定された光量分布の測定位置に対する２階微分値に基づいて、光量の局所的な変化を検出（評価）する。制御部９０Ａは、本実施形態では、１次元の光量分布の２階微分値の自乗値を用いる。１次元の光量分布の２階微分値の自乗値Ｂ’’（ｉ）は、測定位置（ｉ）の測定値をＢ（ｉ）として、以下の数式２で定義される。
【００５０】
【数２】
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【００５１】
本発明者が検討したところ、１次元の光量分布の２階微分値の自乗値Ｂ’’（ｉ）が露光領域内で０．０１以下であれば、光量の局所的な変化は従来のオープンフレーム検査で良好と評価される場合と同等以下となる。従って、２階微分値の自乗値Ｂ’’（ｉ）が露光領域内で０．０１を超えた場合には、制御部９０Ａは、図１２及び図１３を用いて説明したように、ウエハ６０上に投影される影の大きさから遮光物が存在する位置を特定する。なお、ウエハ６０上に投影される影は、光量分布において光量が局所的に変化する領域の大きさに相当する。即ち、制御部９０Ａは、測定部８０Ａが取得した光量分布に基づいて、照明光学系３０及び投影光学系５０の少なくとも一方に存在する遮光物の位置を特定する。位置が特定された遮光物は、クリーニングやレンズの交換などによって除去される。
【００５２】
このように、露光装置１Ａによれば、露光領域内の光量分布を利用することによって、光学系内に存在する遮光物（光量の局所的な変化）の検出を簡単（例えば、定量的、且つ、短時間）に行うことができる。
【００５３】
以下、図８を参照して、露光装置１又は露光装置１Ａを用いた露光方法について説明する。図８は、本発明の一側面としての露光方法を説明するためのフローチャートである。かかる露光方法は、露光時において露光領域内の光量の局所的な変化をモニターし、許容量以上の局所的な変化が検出された場合に露光を停止する露光方法である。これにより、不良品となる半導体素子（撮像素子や表示素子）の製造を防ぐことができ、歩留まりを向上させることができる。なお、露光装置１を用いた露光方法と露光装置１Ａを用いた露光方法は、実質的に同じであるため、以下では、露光装置１を用いた露光方法を例に説明する。
【００５４】
図８を参照するに、まず、露光が開始されると、測定部８０が露光領域上の測定位置の光量を検出し、露光領域内の光量分布を測定する（ステップ３０２）。測定部８０が測定した光量分布は制御部９０に送られ、制御部９０は測定部８０からの光量分布を示す関数を測定位置で２階微分して露光領域内において光量の局所的な変化が発生しているかどうかを判断する（ステップ３０４）。換言すれば、制御部９０は測定部８０からの光量分布に基づいて、照明光学系３０及び投影光学系５０の少なくとも一方に遮光物が存在するかどうかを判断する（異常判断ステップ）。
【００５５】
ステップ３０４（異常判断ステップ）において、露光領域内に光量の局所的な変化が発生していなければ、ステップ３０２に戻り、露光を継続しながら露光領域上の光量を測定する。一方、ステップ３０４において、露光領域内に光量の局所的な変化が発生していれば、制御部９０は露光を継続するかどうか（即ち、露光領域内の光量の局所的な変化が許容量であるかどうか）を判断する（ステップ３０６）。例えば、光量分布の２階微分値の自乗値によって光量の局所的な変化を評価する場合、０．０１５以下であれば露光の継続が可能であると判断し、０．０１５よりも大きければ露光の継続が不可能であると判断する。なお、露光の継続が不可能であると判断された場合には、測定部８０が測定した光量分布に基づいて、照明光学系３０及び投影光学系５０の少なくとも一方に存在する異物の位置を特定することが好ましい。
【００５６】
ステップ３０６（露光判断ステップ）において、露光の継続が可能であると判断された場合、露光を継続する（ステップ３０８）。一方、ステップ３０６において、露光の継続が不可能であると判断された場合、露光を停止してエラー（即ち、遮光物が光学系に存在すること）を表示する（ステップ３１０）。この際、光量が変化している領域の大きさから遮光物が存在する位置を表示することが好ましい。そして、かかるエラーの表示に従って、照明光学系３０及び投影光学系５０の少なくとも一方に存在する遮光物を除去し（ステップ３１２）、ステップ３０２に戻る。
【００５７】
このように、本実施形態の露光方法によれば、露光時において光量の局所的な変動の有無を判断することにより、露光の局所的な変動が大きい状態でウエハ６０を露光して不良な半導体素子を製造することを防止することができる。これにより、半導体素子の歩留まり及び生産性を向上することができる。
【００５８】
以下、図９及び図１０を参照して、露光装置１又は１Ａを利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（半導体デバイスや液晶デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５９】
図１０は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１又は１Ａによってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかる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。このように、露光装置１又は１Ａを使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、ピンホールセンサ、スリットセンサ又はアレイセンサを用いて露光領域内の光量分布を測定しているが、ＣＣＤを用いて一括して光量分布を測定してもよい。この場合、測定時間を大幅に短縮することができるが、ＣＣＤの画素間の感度ムラを十分小さくしておくことが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す露光装置の測定部の一例としてのピンホールセンサの構成を示す概略平面図である。
【図３】図１に示す露光装置の測定部としてのピンホールセンサによる露光領域内の光量（光量分布）の測定を説明するための図である。
【図４】図１に示す露光装置の測定部によって測定される光量分布の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】図１に示す露光装置の測定部の一例としてのスリットセンサの構成を示す概略平面図である。
【図７】図６に示す露光装置の測定部としてのスリットセンサによる露光領域内の光量（光量分布）の測定を説明するための図である。
【図８】本発明の一側面としての露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１１】発色ムラが発生した表示装置に表示される画像の一例を示す図である。
【図１２】投影光学系内に存在する遮光物によって露光量の局所的な変化が生じることを説明するための図である。
【図１３】投影光学系内に存在する遮光物の位置によって基板に投影される影の大きさが異なることを説明するための図である。
【符号の説明】
【００６２】
１                          露光装置
１０                        光源部
２０                        シャッター
３０                        照明光学系
４０                        レチクル
５０                        投影光学系
６０                        ウエハ
７０                        ウエハステージ
８０                        測定部（ピンホールセンサ）
８２                        マスク
８２ａ                      ピンホール
８４                        受光部
９０                        制御部
１Ａ                        露光装置
１０Ａ                      光源部
１２Ａ                      光源
１４Ａ                      引き回し光学系
１６Ａ                      揺動部
８０Ａ                      測定部（スリットセンサ）
８２Ａ                      マスク
８２Ａａ                    スリット
８４Ａ                      受光部
９０Ａ                      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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【図１２】
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【図１３】
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