(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光束を反射光と透過光に分割する第１光学部材と、
前記第１光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第２光学部材と、
前記第１光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第３光学部材と、
を有する第１光束分割装置と、
前記第２光学部材によって反射された反射光または前記第３光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第４光学部材と、
前記第４光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第５光学部材と、
前記第４光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第６光学部材と、
を有する第２光束分割装置と、
前記第２光学部材によって反射された光または前記第３光学部材を透過した光の光量を検出する第１検出器と、
前記第５光学部材によって反射された光または前記第６光学部材を透過した光の光量を検出する第２検出器と、
前記第１光束分割装置と前記第２光束分割装置との間の光路に被測定物を配置した場合と配置しない場合とにおける前記第１検出器および前記第２検出器による検出結果を用いて、前記被測定物の透過率を算出する演算部と、を有し、
前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の反射においてｐ偏光成分として反射された光は、前記第２光学部材および前記第５光学部材での光の反射においてｓ偏光成分として反射し、
前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の反射においてｓ偏光成分として反射された光は、前記第２光学部材および前記第５光学部材での光の反射においてｐ偏光成分として反射し、
前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の透過においてｐ偏光成分として透過した光は、前記第３光学部材および前記第６光学部材での光の透過においてｓ偏光成分として透過し、
前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の透過においてｓ偏光成分として透過した光は、前記第３光学部材および前記第６光学部材での光の透過においてｐ偏光成分として透過することを特徴とする透過率測定装置。
【請求項２】
前記第１光学部材ないし前記第６光学部材は、等しい反射率特性および等しい透過率特性を有することを特徴とする請求項１に記載の透過率測定装置。
【請求項３】
前記第１光学部材ないし前記第６光学部材は平行平板であることを特徴とする請求項１に記載の透過率測定装置。
【請求項４】
前記第１光学部材ないし前記第６光学部材は入射角が４５°となるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の透過率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光束を分割する光束分割系と、当該光束分割系を利用した測定系に関する。本発明の光束分割系は、例えば、光源であるエキシマレーザ等の紫外線パルスレーザの光量を監視するのに好適な光量制御装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型及び薄型化の要請から電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求は益々高くなっており、かかる要求を満足するために露光解像度を高める提案が様々なされている。また、ウェハ等に転写されるパターンの像質は照明性能、例えば、マスク面やウェハ面での照度分布に大きく影響する。このため、高品位な半導体ウェハ、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドを提供するためには高精度な露光量制御が必要となる。
【０００３】
露光量制御装置は、典型的に、光源からの光束をハーフミラーなどで分割させて受光素子を介してこれを受光し、照明領域の光量の変動が所定範囲内になるように光源の光量をフィードバック制御する。ハーフミラーはレチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）のパターンと等価な位置、例えば、オプティカルインテグレータの後段に設けられる。
【０００４】
一方、解像度向上の一手段として露光光源の短波長化が行われており、近年では、露光光源はＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）になろうとしており、Ｆ２エキシマレーザ（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。このような露光装置に使用される光学系を構成する光学素子としては、光源の紫外光に対する高い透過特性と長時間の露光に対しても透過率の低下の少ない高い耐紫外線性が要求されている。そのため、光学素子の透過特性及び対紫外線性を十分に吟味する必要があり、これを目的とした光学素子の透過率測定が頻繁に行われている。
【０００５】
透過率測定装置は、典型的に、目的のエキシマレーザの紫外レーザ光束をハーフミラーによって反射及び透過することによって分割し、反射光束（参照光束）を一のセンサで受光し、透過光束（被検光束）を被測定物を更に透過させたあとに別のセンサで受光し、被測定物の有無によって検出される光量の比を計算して被測定物の透過率を測定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の露光量制御装置及び透過率測定装置は、光量検出と、それに伴う露光量の制御と透過率の測定が高精度に行うことができずに高品位なデバイスをスループットなどの露光性能良く提供できないという問題があった。
【０００７】
本発明者はかかる問題の原因を鋭意検討した結果、従来の光量検出の誤差がレーザ光の偏光ゆらぎに起因することを発見した。即ち、ハーフミラーの反射率及び透過率は、レーザ光のＰ偏光成分とＳ偏光成分に対して異なるため、レーザ光（ハーフミラーへの入射光束）に偏光ゆらぎが生じると、ハーフミラーにより分割した２つの分割光束の偏光状態がそれぞれ変動してしまう。偏光ゆらぎとは、ハーフミラーに入射するレーザ光の偏光成分が発振電圧に応じて変化し、又はパルスごとに変化する場合であるが、この場合には、ハーフミラーへの入射光束とハーフミラーを経た分割光束の偏光状態の変動に伴う入射光束と分割光束の光量比の変動により、センサが正確にレーザ光の光量を検出することができなくなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は光源の光量を正確な検出や制御を可能にする光束分割装置を提供することを例示的目的とする。
【００１２】
本発明の一側面としての透過率測定装置は、入射光束を反射光と透過光に分割する第１光学部材と、前記第１光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第２光学部材と、前記第１光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第３光学部材と、を有する第１光束分割装置と、前記第２光学部材によって反射された反射光または前記第３光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第４光学部材と、前記第４光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第５光学部材と、前記第４光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第６光学部材と、を有する第２光束分割装置と、前記第２光学部材によって反射された光または前記第３光学部材を透過した光の光量を検出する第１検出器と、前記第５光学部材によって反射された光または前記第６光学部材を透過した光の光量を検出する第２検出器と、前記第１光束分割装置と前記第２光束分割装置との間の光路に被測定物を配置した場合と配置しない場合とにおける前記第１検出器および前記第２検出器による検出結果を用いて、前記被測定物の透過率を算出する演算部と、を有し、前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の反射においてｐ偏光成分として反射された光は、前記第２光学部材および前記第５光学部材での光の反射においてｓ偏光成分として反射し、前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の反射においてｓ偏光成分として反射された光は、前記第２光学部材および前記第５光学部材での光の反射においてｐ偏光成分として反射し、前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の透過においてｐ偏光成分として透過した光は、前記第３光学部材および前記第６光学部材での光の透過においてｓ偏光成分として透過し、前記第１光学部材および前記第４光学部材での光の透過においてｓ偏光成分として透過した光は、前記第３光学部材および前記第６光学部材での光の透過においてｐ偏光成分として透過することを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の目的及び更なる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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての光束分割部１０を有する光量検出装置１００及び当該光束分割部１０を有する露光装置２００について説明する。なお、各図において同一の参照符号は同一の部材を表している。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを付したものはアルファベットのない参照番号の変形例であり、特に断らない限り、アルファベットのない参照番号は大文字のアルファベットを付した参照番号を総括するものとする。図１は、本発明の一側面である光束分割部１０を有する光量検出装置１００を示した概略斜視図である。図６は、本発明の一側面である光束分割部１０を有する露光装置２００の一部を示す概略側面図である。
【００２３】
まず、本発明の一側面としての光束分割部１０を有する光量検出装置１００を説明する。光量検出装置１００は、図１に示すように、光源Ｌから射出された光量を検出する測定系であって、光束分割部１０と、検出器１１０とを有する。光量検出装置１００において、光束分割部１０は光源Ｌより射出される光束Ｌ１の光軸上に設けられ、また、検出器１１０は光束分割部１０により分割された光束Ｌ２及びＬ３のうち少なくとも一方を検出可能な位置に設けられる。図１において、光束Ｌ１の進行方向をＺ軸、光源Ｌの設置面においてＺ軸に対する垂直方向をＸ軸、光源Ｌの設置面に対する法線方向をＹ軸とする。なお、図１において、検出器１１０は光束Ｌ２側に設けられているが、かかる構成は例示的であり、光束Ｌ３を検出する構成であっても良い。また、後述するように、本発明の光量検出装置１００が透過率測定に供される場合、光源Ｌは光量検出装置１００の構成要素の一つであってもよい。
【００２４】
光束分割部１０は光源Ｌから射出される光束Ｌ１から光束Ｌ１と偏光状態が等しい２つの分割光束Ｌ２及びＬ３を生成する。光束分割部１０は３枚の平行平板（第１の平行平板２０、第２の平行平板３０、第３の平行平板４０）を有し、第１の平行平板２０は光源Ｌより射出された光束Ｌ１の光軸上に配置される。第２の平行平板３０は第１の平行平板２０により反射された光束の光軸上に所定の限定をもって配置される。第３の平行平板４０は第１の平行平板２０により透過された光束の光軸上に、やはり後述する所定の限定をもって配置される。平行平板２０乃至４０はビームスプッリタ等の光学素子から構成可能であるが、本発明の作用を奏するものであればこれに限定されものではない。同様に、平行平板２０乃至４０は反射率及び透過率特性が同一の部材より構成されることが好ましいが、後述するような関係を満たすのであればこれに限定されない。
【００２５】
第１の平行平板２０は光束Ｌ１を反射及び透過することで、光束Ｌ１を２つの光束に分割する。図１及び図２（ａ）によく示されるように、第１の平行平板２０は光束Ｌ１の入射面がＸ軸と平行し、かつ光束Ｌ１の光軸に対し入射面の法線方向が４５°となるように配置される。ここで、図２（ａ）は図１に示す第１の平行平板２０をＺＹ平面で示した側面図、（ｂ）は図１に示す第２の平行平板３０をＸＹ平面で示した側面図、（ｃ）は図１に示す第３の平行平板４０をＺＸ平面で示した側面図である。しかしながら、第１の平行平板２０は上述した設置角に限定されるものではなく、光束Ｌ１を２つに分割させるに足りる程度に配置されるとよいことに理解されたい。
【００２６】
第２の平行平板３０は第１の平行平板２０により反射された光束に対し、光束Ｌ１と同一の偏光状態を有する光束Ｌ２を生成する。図１に示すように、光源Ｌより射出された光束Ｌ１は基本的に第１の平行平板２０により反射及び透過させることで光束Ｌ１を分割することが可能である。しかしながら、本発明の光束分割部１０は第１の平行平板２０に対し第２の平行平板３０を配置することで光束Ｌ１と同一の偏光状態を有する光束Ｌ２を生成している。
【００２７】
図１及び図２（ｂ）によく示されるように、第１の平行平板２０がＺ軸に対し４５°となるように配置された場合、第２の平行平板３０は第１の平行平板２０で反射された反射光束の入射面がＺ軸と平行し、かつかかる反射光束の光軸に対し入射面の法線方向が４５°となるように配置される。但し、本発明はかかる値にのみ限定されるものではなく、第２の平行平板３０は光束Ｌ２が光束Ｌ１と同一の偏光状態となるように配置されるに足りるものである。なお、第１の平行平板より反射された光束の一部は第２の平行平板３０を透過するが、かかる透過光束は図示しないダンパーによって吸収される。これにより光束Ｌ２の透過成分がフレア光となることを防止することができる。
【００２８】
第３の平行平板４０は第１の平行平板２０により透過された光束に対し、光束Ｌ１と同一の偏光状態を有する光束Ｌ３を生成する。上述したように、光源Ｌより射出された光束Ｌ１は基本的に第１の平行平板２０により反射及び透過させることで光束を分割することが可能である。しかしながら、本発明の光束分割部１０は第１の平行平板２０に対し第３の平行平板４０を配置することで光束Ｌ１と同一の偏光状態を有する光束Ｌ３を生成している。
【００２９】
図１及び図２（ｃ）によく示されるように、第１の平行平板２０がＺ軸に対し４５°となるように配置された場合、第３の平行平板４０は第１の平行平板２０により透過された透過光束の入射面がＹ軸と平行し、かつかかる透過光束の光軸に対し入射面の法線方向が４５°となるように配置される。但し、本発明はかかる値にのみ限定されるものではなく、第３の平行平板４０は光束Ｌ３が光束Ｌ１と同一の偏光状態となるように配置されるに足りるものである。かかる構成において、第３の平行平板４０は第１の平行平板２０によって透過された光束を更に透過すると共に、光束Ｌ１と同一の偏光状態を有する光束Ｌ３とする。なお、第３の平行平板４０は光束を反射するが、かかる反射光束は図示しないダンパーによって吸収される。これにより光束Ｌ３の反射成分がフレア光となることを防止することができる。
【００３０】
検出器１１０は当該検出器に入射する光束の光量を検出する。検出器１１０は光束Ｌ２及び／又は光束Ｌ３の光軸上に配置される。検出器は受光素子及び処理回路を有し、かかる光束の光量を測定する。なお、検出器は当該周知のいかなる技術も適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。また、検出器１１０の検出する光束に関しては後述する動作の説明において更に理解されるであろう。
【００３１】
次に、本発明の光量検出装置１００の動作について説明する。まず、光源Ｌより光束Ｌ１が射出される。ここで、光源Ｌは、例えば、エキシマレーザ等の紫外線パルスレーザである。光源Ｌからの光束Ｌ１は第１の平行平板２０によって反射及び透過され、２つの光束に分割される。図１を参照するに、ここで、光束Ｌ１の水平成分及び垂直成分の強度をＩＨ、ＩＶとすると、光束Ｌ１の偏光状態は数式１によって表すことができる。
【００３２】
【数１】
0004829429.tif 000002
【００３３】
かかる反射光束と透過光束は第２及び第３の平行平板３０及び４０によって反射及び透過される。第２の平行平板３０によって反射された光束は光束Ｌ２となり、透過された光束はダンパーによって遮光される。第３の平行平板４０によって透過された光束は光束Ｌ３となり、反射された光束はダンパーによって遮光される。なお、上述したように第２及び第３の平行平板３０及び４０は光束Ｌ２及び光束Ｌ３が光束Ｌ１と同一の偏光状態となるように配置されている。
【００３４】
より特定的には、光束Ｌ２の水平成分及び垂直成分の強度は各々数式２及び数式３で示される。
【００３５】
【数２】
0004829429.tif 000003
【００３６】
【数３】
0004829429.tif 000004
【００３７】
ここで、ｒはフレネル反射係数を示し、添え字ｐ、ｓは反射の際の偏光成分を示している。かかる数式２及び数式３より光束Ｌ２の偏光状態は以下に示す数式４で表される。
【００３８】
【数４】
0004829429.tif 000005
【００３９】
数式４より、第１の平行平板２０及び第２の平行平板３０によって反射された光束Ｌ２が光束Ｌ１と同一な偏光状態になっていることが理解されるであろう。
【００４０】
一方、光束Ｌ３の水平成分及び垂直成分の強度は各々数式５及び数式６で示される。
【００４１】
【数５】
0004829429.tif 000006
【００４２】
【数６】
0004829429.tif 000007
【００４３】
ここで、ｔはフレネルの透過係数を示し、添え字ｐ、ｓは透過の際の偏光成分を示し、添え字ｒは平行平板の出射面側を示している。かかる数式５及び数式６より光束Ｌ３の偏光状態は以下に示す数式７で表される。
【００４４】
【数７】
0004829429.tif 000008
【００４５】
数式７より、第１の平行平板２０及び第３の平行平板４０によって透過された光束Ｌ３が光束Ｌ１と同一な偏光状態になっていることが理解されるであろう。
【００４６】
本発明の光量検出装置１００は、３枚の平行平板２０乃至４０から成る光束分割部１０により、分割された光束（光束Ｌ２及び光束Ｌ３）は光束Ｌ１と同じ偏光状態を有している。なお、上述した構成の説明では、光束Ｌ２及び光束Ｌ３が光束Ｌ１と同じ偏光状態となるように第２の平行平板３０及び第３の平行平板４０を配置しなければならないと記載した。しかし、第２の平行平板３０及び第３の平行平板４０を反射及び透過する光束Ｌ２及びＬ３の偏光状態が数式１を満足するように配置されなければならないと表現することもできる。
【００４７】
次に、光束Ｌ２及び／又は光束Ｌ３の光路上の検出器１１０によって、光源Ｌの光量を検出することが可能となることを説明する。本実施例の光量検出装置１００において、分割光束Ｌ２及びＬ３は入射光束Ｌ１と同一の偏光状態を有し、分割光束Ｌ２及びＬ３の偏光状態も等しい。これにより、光量検出装置１００は光束Ｌ１にゆらぎが生じた場合であっても、光束Ｌ１に対する光束Ｌ２及びＬ３の光束の光量比は変わらないので、光束Ｌ２及びＬ３光束の光量を精度よく検出することができる。
【００４８】
なお、光束Ｌ２の光軸上に検出器１１０を設置すると共に、光束Ｌ３の光路上に被測定物を設置しかかる被測定物を透過した光路上に検出器を設置してもよい。かかる構成において、被測定物が存在する場合と存在しない場合の光束の光量比を測定することで光量測定装置１００は透過率測定装置として機能する。かかる構成は平行平板２０及び４０を２回透過した光束Ｌ３を被検光束としている。これにより、被測定物にハイパワーの光量を照射した時の光源Ｌの光量を、光源Ｌの偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度に検出することが可能となる。更に、かかる構成は、平行平板を２回反射した光束Ｌ２を検出光としているため、紫外線パルスレーザ光の強度を調整し所望のエネルギ密度を得るために用いるＮＤフィルタ等の減光手段の役割も兼ねている。従って、ＮＤフィルタ等の構成部品による測定誤差を減少し、光束Ｌ１の光量を高精度にモニタリングすることが可能となる。
また、上述の透過率測定の構成において、光束Ｌ２の光路上（第２の平行平板３０と検出器１１０の間）に被測定物を設置した場合、平行平板を２回反射した光束Ｌ２を被検光束とするので被測定物にローパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量をモニタリングすることが可能となる。
【００４９】
更に、上述の光量検出装置１００において、検出器１１０の検出結果に基づき光源Ｌの光量を制御可能な制御部を設けても良い。これにより、光量検出装置１００は、光量制御装置として機能することもできる。
【００５０】
以下、図３を参照するに、光量検出装置１００の変形例としての光量検出装置１００Ａについて説明する。ここで、図３は、図１に示す光量検出装置１００の変形例としての光量検出装置１００Ａを示す概略斜視図である。光量検出装置１００Ａは図１に示す分割手段１０を２つ組み合わせることによって、紫外線パルスレーザ光に対する透過率測定等の光量検出装置として用いることができる。図３によく示されるように、光量検出装置１００Ａは図１に示す光量検出装置１００の光束Ｌ３の後に光束Ｌ３を分解する分割手段１０（図３において、分割手段１０ａで示す）を更に有することを特徴とする。なお、光量検出装置１００Ａは図１に示す光量検出装置１００とその構成要素を同一とする為、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５１】
光源Ｌからの光束Ｌ１は、上述した光量検出装置１００のように、分割手段１０によって光束Ｌ２と光束Ｌ３の２つの光束に分割される。光束Ｌ２の光路上に光束Ｌ２の光量を検出する検出器１１０を設置し、光束Ｌ３の光路上に被測定物を設置する。被測定物を透過した光束Ｌ３は、光束Ｌ３の光路上に設置した分割手段１０ａにより、光束Ｌ４と光束Ｌ５の２つの光束に分割される。光束Ｌ４及び光束Ｌ５の光路上にそれぞれ検出器１２０及び１３０を設置する。
【００５２】
かかる構成において、検出器１１０及び検出器１２０で検出された参照光（Ｌ２）束及び被検光束（Ｌ４）の信号光から、強度比＝（被検光電圧平均値／参照光電圧平均値）が算出される。被測定物を被検光束中に設置して測定した強度比Ｉと、被測定物を取り除いて測定した強度比Ｉ０とから、被測定物の紫外線パルスレーザ光に対する透過率Ｔ＝Ｉ／Ｉ０が算出される。なお、光束Ｌ５に接続される検出器１３０は光源Ｌのレーザ光のパワー等を検出するために用いる。
【００５３】
かかる光量検出装置１００Ａは平行平板を２回透過した光束Ｌ２を被検光束としている。これにより、被測定物にハイパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量を検出することが可能となる。また、上述した理由により、図示しない３の検出器で検出される光束（Ｌ２、Ｌ４、及びＬ５）の偏光状態は全て光源Ｌから射出される光束Ｌ１の偏光状態と等しい。これにより、レーザ光の光量を光源Ｌのレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度に検出することができる。また、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【００５４】
更に、光量検出装置１００Ａは平行平板を２回反射した光束を信号光としている。このため、かかる平行平板は紫外線パルスレーザ光の強度を調整し所望のエネルギ密度を得るために用いるＮＤフィルタ等の減光手段の役割も兼ねている。従って、ＮＤフィルタなどの構成部品による測定誤差を減少することができる。そのため、レーザ光の光量を高精度にモニタリングすることができ、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【００５５】
図７及び図８を参照するに、光量検出装置１００Ａは従来の構成と比較して、高い検出精度を維持していることが理解される。ここで、図７は、偏光対策前の透過率ベースラインの測定結果を示した図である。図８は、図３に示す光量検出装置１００Ａを使用した透過率ベースラインの測定結果を示した図である。図中の横軸はレーザの照射パルス数［Ｍｐｌｓ］を表し、縦軸は透過率のベースライン［％］を表している。
図７より偏光対策を行っていない場合のベースラインのばらつきは０．３２％である。一方、光量検出装置１００Ａではベースラインのばらつきは０．０９％である。よって、光束分割部１０で偏光状態を保存したことで測定精度は０．１％を下回っており、図７と比較して測定精度は３倍向上している。かかる結果より、本発明の光束分割部１０の有効性が確認できる。
【００５６】
以下、図４を参照するに、光量検出装置１００の変形例としての光量検出装置１００Ｂについて説明する。ここで、図４は、図１に示す光量検出装置１００の変形例としての光量検出装置１００Ｂを示す概略斜視図である。光量検出装置１００Ｂは図１に示す分割手段１０を２つ組み合わせることによって、紫外線パルスレーザ光に対する透過率測定等の光量検出装置として用いることができる。図４によく示されるように、光量検出装置１００Ｂは図１に示す光量検出装置１００の光束Ｌ２の後に光束Ｌ２を分解する分割手段１０（図４において、分割手段１０ｂで示す）を更に有することを特徴とする。なお、光量検出装置１００Ｂは図１に示す光量検出装置１００とその構成要素を同一とする為、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５７】
光源Ｌからの光束Ｌ１は、上述した光量検出装置１００のように、光束分割部１０によって光束Ｌ２と光束Ｌ３の２つの光束に分割される。光量検出装置１００Ｂは光束Ｌ３の光路上に検出器１４０を設置し、光束Ｌ２の光路上に被測定物を設置する。被測定物を透過した光束は、光束Ｌ２の光路上に設置した分割手段１０ｂにより光束Ｌ６と光束Ｌ７の２つの光束に分割される。なお、光束Ｌ６及び光束Ｌ７の光路上には各々検出器１５０及び１６０が設置される。
【００５８】
かかる構成において、光量検出装置１００Ｂは検出器１４０及び検出器１５０で検出された参照光束及び被検光束の信号光から、強度比＝（被検光電圧平均値／参照光電圧平均値）を算出することができる。これにより、被測定物を被検光束（光束Ｌ２）中に設置して測定した強度比Ｉと、被測定物を取り除いて測定した強度比Ｉ０とから、被測定物の紫外線パルスレーザ光に対する透過率Ｔ＝Ｉ／Ｉ０が算出される。なお、光束Ｌ７に接続された検出器１６０はレーザ光のパワーを検出することができる。
【００５９】
かかる光量検出装置１００Ｂは平行平板を２回反射した光束を被検光束としている。これにより、被測定物にローパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量を検出することが可能となる。また、光束Ｌ３、光束Ｌ６、及び光束Ｌ７に接続される検出器で検出されるレーザ光の偏光状態が、全て光源Ｌより射出された光束Ｌ１の偏光状態と等しい。その結果、レーザ光の光量を光源Ｌのレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく高精度にモニタリングすることができる。また、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【００６０】
以上のように光量検出装置１００Ａ及び１００Ｂは分割手段１０を２つ組み合わせることにより、被測定物にハイパワー又はローパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量をモニタリングすることが可能となる。これによって、レーザ光の光量をレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度にモニタリングすることができる。また、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【００６１】
以下、図５を参照するに、光量検出装置１００の変形例としての光量検出装置１００Ｃについて説明する。ここで、図５は、図１に示す光量検出装置１００の変形例としての光量検出装置１００Ｃを示す概略斜視図である。光量検出装置１００Ｃは図１に示す分割手段１０を３つ以上組み合わせることによって、光センサ等のリニアリティ評価等の光量検出装置として用いることができる。図５によく示されるように、光量検出装置１００Ｃは図１に示す光量検出装置１００の光束Ｌ３の後に光束Ｌ３を分解する複数の分割手段１０（図５では、例示的に２の分割手段１０ｃ及び１０ｄで示す）を直列に有することを特徴とする。なお、光量検出装置１００Ｃは図１に示す光量検出装置１００とその構成要素を同一とする為、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６２】
かかる構成において、光源Ｌからの光束Ｌ１は図１に示す分割手段１０を直列に接続することによって、光束Ｌ２、光束Ｌ４、光束Ｌ８・・・と使用する分割手段１０の数量分の光束を得ることができる。光束Ｌ２、光束Ｌ４、光束Ｌ８・・・の光路上に、例えば図示しない検出器を各々設置し、かかる検出器の検出する光束の光量をモニタする。この光量測定装置１００Ｃでは、上述した光量検出装置１００のように、各検出器で検出されるレーザ光の偏光状態が、全て光源Ｌより射出された光束Ｌ１の偏光状態と等しい。このため、レーザ光の光量を光源Ｌのレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度にモニタリングすることができる。また、光センサ等の紫外線パルスレーザ光に対するリニアリティ評価等を高精度に行うことが可能となる。
【００６３】
更に、光量検出装置１００Ｃは平行平板を２回反射した光束を信号光として検出している。よって、かかる平行平板は紫外線パルスレーザ光の強度を調整し、所望のエネルギ密度を得るために用いるＮＤフィルタ等の減光手段の役割も兼ねている。その結果、構成部品による測定誤差要因の減少することが可能であり、レーザ光の光量を高精度にモニタリングすることができる。また、光センサ等の紫外線パルスレーザ光に対するリニアリティ評価等を高精度に測定することが可能となる。
【００６４】
以下、図６を参照するに、本発明の一側面である光束分割部１０を有する露光装置２００について説明する。露光装置２００は、図６に示すように、照明光学系を含む照明装置２１０と、図示しないマスクと、図示しない投影光学系と、図示しない制御部を有する。露光装置２００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式でマスクに形成されたパターンをウェハＷ上に露光する投影露光装置である。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンさせてマスクのパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動させて、次のショットの露光領域に移動させる投影露光法をいう。
【００６５】
照明装置２１０は、典型的に、光源としてのレーザ２２０と照明光学系とを有し、転写用パターンが形成された図示しないマスクを照明する。
【００６６】
レーザ２２０は照明光を発光する光源で、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザである。しかし、レーザ２２０は波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ等に置換されても良い。
【００６７】
照明光学系は、図示しないマスクへ光束を照射する光学系であり、光学系２３０、オプティカルインテグレータ（又は、ライトインテグレータ）２４０、集光レンズ２５０、光束分割部２６０、ブレード（絞り）２７０、図示しない結像レンズとを有する。かかる照明光学系のレンズなどの光学素子に本発明の透過率測定装置が測定した透過率が所定値以上の被測定物から製造された光学素子を使用することが出来る。
【００６８】
光学系２３０は複数のレンズからなり、例えば、入射側および射出側でテレセントリックとなるアフォーカル系を構成している。かかる光学系よりアフォーカル系（光学系２３０）を構成することで、レーザ２２０から射出された光束（コヒーレント光のビーム断面）を光軸において直交する２方向に連続的に光束を拡大及び縮小することができる。
【００６９】
オプティカルインテグレータ２４０は、例えば、ハエの目レンズであって、図示しないマスクを効率的に均一に照明する作用を有する。
【００７０】
集光レンズ２５０は、例えば、コンデンサーレンズであって、オプティカルインテグレータ２４０から出た光束をできるだけ多く集めて絞り２７０上で重畳的に重ね合わせ、光束分割部２６０を介し絞り２７０をケーラー照明する。
【００７１】
光束分割部２６０は集光された光束を、図１に示すような３枚の平行平板より構成され、かかる光束を透過光束と反射光束に分割する。なお、光束の偏光状態を保存した分割方法は上述した通りであってここでの詳細な説明は省略する。本実施例では、光束分割部２６０によって分割された透過光束は絞り２７０を照明する。また、光束分割部２６０によって分割された反射光束は光量を検出する検出器２６２に入射する。
【００７２】
図示しない結像レンズは絞り２７０を通過した光束をマスク面上に結像する。なお、露光装置２００の照明光学系２１０にはその他当業界で既知のいかなる技術をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７３】
マスク上には所望のパターンが形成されており、マスクから発せられた回折光は図示しない投影光学系を通りウェハ上にパターン像を形成する。ウェハはウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されているものである。
【００７４】
図示しない投影光学系は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系を使用することができる。かかる投影光学系のレンズなどの光学素子に本発明の透過率測定装置が測定した透過率が所定値以上の被測定物から製造された光学素子を使用することが出来る。
【００７５】
図示しない制御部は典型的にＣＰＵ、図示しないメモリとを有し、検出器２６２に接続されている。ＣＰＵはＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリはＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置を動作するファームウェア及び最適な露光量（又は照度）のデータを格納する。本実施例において、制御部は検出器２６２により検出される光量の変動が所定範囲内になるようにレーザ２２０の光量をフィードバック制御する。
【００７６】
かかる構成において、露光装置２００は以下のような動作を示す。露光装置２００はマスクを照明装置２１０によって照明し、図示しない投影光学系を介しウェハ面上に所望のマスクのパターンを露光する。また、このとき露光装置２００の図示しない制御部は検出器２６２で検出される光量、即ちマスクを照明する照度をもとに、かかる光量の変動が所定範囲内になるようにレーザ２２０の光量をフィードバック制御する。
【００７７】
上述したように本発明の光束分割部２６０は、分割手段に入射する光束と分割後の光束の偏光状態が同じである。従って、露光装置２００はレーザ２２０の偏光ゆらぎに基づく照明光学系の偏光特性の変化に関わらず、正確に露光量を制御することができる。また、露光装置の光学系のレンズなどの光学素子に本発明の透過率測定装置が測定した透過率が所定値以上の被測定物から製造された光学素子を使用することで、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光における光学特性の信頼度が高い光学素子であるため高精度（高解像度）な露光を実現する。この結果、均一な光強度で照明を行えるためスループットが向上し、レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（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。
【００７８】
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置２００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）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、半導体チップ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（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェ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ェ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。
【００７９】
図１０は、ステップ４のウェ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）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェ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）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の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、かかる露光装置２００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として機能するものである。
【００８０】
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。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の光束分割装置によれば、エキシマレーザ等を光源とする紫外線パルスレーザ光の光量を、レーザ光の偏光ゆらぎによる影響を受けることなく入射光束と同じ偏光状態を有する光束に分割することができる。よって、かかる光束分割装置を有する光量検出装置は分割された光束を用いて高精度に光量の検出をすることができる。また、かかる光量検出装置を透過率測定に供した場合、レーザ光の光量及び光学素子の透過率を高精度に検出することができ、高品質な光学素子を提供することができる。また、本発明による光束分割装置を複数連結することにより構成される光量検出装置は常に入射光束と等しい偏光状態を有する複数の光束をモニタリングすることができるので、光源（レーザ等）に対する光センサ等のリニアリティ評価を高精度に行うことができる。
【００８２】
また、かかる光束分割装置を有する露光装置によれば、照明光学系の偏光特性の変化に関わらず正確な露光量の検出を行うことができので、露光光量を高精度にフィードバック制御できる。従って、かかる露光装置を使用することは、スループットを向上させるだけでなく、高品位なデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一側面である分割手段を有する光量検出装置を示した概略斜視図である。
【図２】  （ａ）は図１に示す第１の平行平板をＺＹ平面で示した側面図であり、（ｂ）は図１に示す第２の平行平板３０をＸＹ平面で示した側面図であり、（ｃ）は図１に示す第３の平行平板４０をＺＸ平面で示した側面図である。
【図３】  図１に示す光量検出装置の変形例としての光量検出装置を示す概略斜視図である。
【図４】  図１に示す光量検出装置の変形例としての光量検出装置を示す概略斜視図である。
【図５】  図１に示す光量検出装置の変形例としての光量検出装置を示す概略斜視図である。
【図６】  本発明の一側面である分割手段を有する露光装置の一部を示す概略側面図である。
【図７】  偏光対策前の透過率ベースラインの測定結果を示した図である。
【図８】  図３に示す光量検出装置を使用した透過率ベースラインの測定結果を示した図である。
【図９】  図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１０】  図１０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１０            分割手段
２０            第１の平行平板
３０            第２の平行平板
４０            第３の平行平板
１００          光量検出装置
１１０          検出器
２００          露光装置
【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】
0004829429.tif 000017
【図１０】
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