(57)【要約】【課題】  被露光物体が移動する所定方向の積算光量むらを計測することができる積算光量むら計測方法等を提供する。【解決手段】  パルス状の露光光が照射される露光領域ＥＡ内に走査方向ＳＤ（ウェハ等の被露光物体の移動方向）に沿って露光光の照度（光量）を検出する複数の検出点を設定する。検出点Ｄ１１〜Ｄ１４、検出点Ｄ２１〜Ｄ２４、検出点Ｄ３１〜Ｄ３４、及び検出点Ｄ４１〜Ｄ４４はそれぞれ異なる検出点群に含まれ、１つの検出点群に含まれる検出点は走査方向ＳＤにステップピッチＳＰをもって走査方向ＳＤに配列され、互いに異なる検出点群に含まれる検出点は走査方向ＳＤに距離δ（＜ＳＰ）の整数倍の距離をもって走査方向ＳＤに配列される。各検出点群に含まれる検出点の検出結果を積算して検出点群毎の積算光量を求めて走査方向ＳＤにおける積算光量むらを得る。【選択図】  図７
2005086172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状の露光光が照射される照射領域に対して被露光物体を所定方向に移動しながら前記被露光物体を走査露光するのに先立って、前記被露光物体に対する積算光量むらを計測する積算光量むら計測方法において、
前記照射領域内の前記所定方向に沿った複数の検出点で光量を検出し、
前記検出結果に基づいて、前記所定方向に関する前記被露光物体上の積算光量むらを計測することを特徴とする積算光量むら計測方法。
【請求項２】
前記複数の検出点のうちのＮ（Ｎ≧２）個の検出点での光量を積算して第１積算光量を算出し、
前記複数の検出点のうち、前記第１積算光量を求めたＮ個の検出点とは異なるＮ個の検出点での光量を積算して第２積算光量を算出し、
前記第１積算光量と前記第２積算光量とに基づいて前記積算光量むらを計測する
ことを特徴とする請求項１記載の積算光量むら計測方法。
【請求項３】
前記所定方向に延びた受光部を有するセンサを前記照射領域内に位置決めして前記Ｎ個の検出点での光量を一度に検出することを特徴とする請求項２記載の積算光量むら計測方法。
【請求項４】
前記所定方向にセンサを移動しながら前記Ｎ個の検出点での光量を検出することを特徴とする請求項２記載の積算光量むら計測方法。
【請求項５】
前記センサの前記所定方向における移動開始位置は、前記第１積算光量を求めたＮ個の検出点で光量を検出するときと、前記第２積算光量を求めたＮ個の検出点で光量を検出するときで異なることを特徴とする請求項４記載の積算光量むら計測方法。
【請求項６】
前記照射領域に対する前記露光光の照射タイミングは、前記第１積算光量を求めたＮ個の検出点で光量を検出するときと、前記第２積算光量を求めたＮ個の検出点で光量を検出するときとで異なることを特徴とする請求項４記載の積算光量むら計測方法。
【請求項７】
前記照射領域に対する前記露光光の単位時間当たりの照射回数を１／ｋ（ｋ≧２）に減じ、前記Ｎ個の検出点のうちのｎ（ｎ＝Ｎ／ｋ）個の検出点での光量検出を検出点を変えながらｋ回繰り返し行って、前記Ｎ個の検出点全てでの光量の検出を行うことを特徴とする請求項２から請求項６の何れか一項に記載の積算光量むら計測方法。
【請求項８】
前記複数の検出点での光量の検出に先立って、前記照射領域に対して前記露光光を所定回照射することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の積算光量むら計測方法。
【請求項９】
パルス状の露光光が照射される照射領域に対して所定方向に被露光物体を移動しながら前記被露光物体を走査露光するのに先立って、前記被露光物体に対する積算光量むらを計測する積算光量むら計測方法において、
前記照射領域は、前記所定方向と平行な第１方向が短く、前記第１方向と交差する第２方向に長い形状であり、
前記照射領域内で、前記第２方向に沿ってセンサの受光部を移動させつつ、前記第２方向の複数の所定位置で前記照射領域に照射される前記露光光の光量を前記センサで検出する第１移動工程と、
前記照射領域内で、前記第１方向に所定距離だけ前記センサを移動させる第２移動工程と、
前記第１、第２移動工程を交互に行い、前記第２方向の同一の位置で検出された検出結果同士を積算して、前記所定方向と交差する方向に関する前記被露光物体上の積算光量むらを計測する
ことを特徴とする積算光量むら計測方法。
【請求項１０】
パルス状の露光光で所定形状の照明領域を照明し、前記照明領域に対してパターンが形成されたマスクと基板とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に逐次転写する露光方法であって、
前記基板の露光に先立って、請求項１から請求項９の何れか一項に記載の積算光量むら計測方法を用いて、前記被露光物体としての前記基板上で生じ得る積算光量むらを計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された積算光量むらに応じて前記照明領域を照明する前記露光光の照明条件を変更する照明条件変更工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
前記照明条件は、前記照明領域に対する単位時間当たりの前記露光光の照射回数及び前記照明領域を照射する前記露光光の開口数の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１記載の露光方法を用いて前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と
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、パルス状の露光光が照射される照射領域に対して移動する被露光物体に照射される露光光の積算光量むらを計測する積算光量むら計測方法、当該計測方法を用いて計測された積算光量むらに応じて露光光の照明条件を変更して被露光物体を走査露光する露光方法、及び当該露光方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（charge Coupled Device）等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の１つとして通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としての基板（フォトレジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート）にマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）に形成されたパターンの縮小像を投影露光する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。
【０００３】
上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進（ステッピング）させて、マスクのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光をマスクに照射している状態で、マスクを載置したマスクステージと基板を載置した基板ステージとを投影光学系に対して互いに同期移動させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。
【０００４】
露光装置を用いてマスクに形成されたパターンを基板上に転写する際には、線幅の不均一性を防止するために、ショット領域全体に亘って積算光量（積算露光量）を一定にする必要がある。上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光を用いて基板を移動させながら走査露光しているため、仮に露光光の走査方向（基板の移動方向）における照度分布（光量分布）が多少均一でなくても、基板の移動により照度分布が平滑化されて走査方向における基板上の積算光量むらは存在していないと考えられていた。
【０００５】
これに対し、走査方向に交差する方向（非走査方向）については走査方向のように照度分布が平滑化されないため、仮に露光光の非走査方向における照度分布が均一で無い場合には、非走査方向における基板上の積算光量分布はその照度分布を反映したものとなる。かかる事情から、従来は非走査方向における基板上の積算光量むらを無くすことに重点が置かれていた。基板上における非走査方向における積算光量むらの計測方法の一例は以下の通りである。つまり、露光光の照射領域内の非走査方向に設定された複数の計測位置の各々において、センサを走査方向に移動させつつ照射される露光光を順次検出してその積算光量を求めることで、非走査方向の積算光量むらを計測する。この計測方法の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】特開平０７−１６１６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年においては、基板に転写されるパターンの種類に応じて照明条件が従来と比べて大きく変更されることがある。ここで、照明条件の変更とは、照明系内の投影光学系の瞳面と共役な面内における露光光の分布の変更、及び露光光の照射回数の増減を含む。露光光の分布の変更としては、例えば照明ＮＡ（Numerical Aperture)及び照明形状の変更が挙げられる。照明ＮＡは、例えば孤立パターンの解像度を向上させるためにマスクをほぼ垂直に照明する小σに変更されることがある。また、照明形状は０次光を遮光するための輪帯状の照明形状又は複数（例えば４極）の偏心した照明形状に変更されることがある。
【０００７】
照明条件の大きな変更が行われると、基板のショット領域に照射される露光光の照度分布の不均一性が生じ易くなる。このような照度分布の不均一性が生じても、前述した通り、基板の移動によって照度分布が平滑化されて走査方向における積算光量むらは生じない筈である。しかしながら、実際には有限のパルス数分の露光光を基板上に照射しているため、走査方向において照度分布が大きく変化している場合には十分な平滑化効果が得られず、走査方向における積算光量むらが生じてしまう。また、この積算光量むらは照明条件としての露光光の照射回数を減ずることによっても顕著になる。
【０００８】
このため、走査方向についても積算光量むらを計測する必要が生じてきた。また、積算光量むらの計測を行っている最中に、露光光の光路上に配置された光学系（照明光学系、投影光学系等）の透過率等の光学特性が露光光の照射によって変化し、投影光学系の像面側に到達する露光光の照度（光量）が時間と共に変化することがある。このため、上記の特許文献１に開示された計測方法のように、非走査方向におけるセンサの位置を変えつつ各計測位置で積算光量を計測すると、計測位置毎に異なる照度の露光光が照射されるため、あたかも非走査方向に照度むら（光量むら）を有する露光光が照射された結果、非走査方向に積算光量むらが生じていると誤認識されてしまう可能性があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、パルス状の露光光が照射される照射領域に対して被露光物体を所定方向に移動しながら、その被露光物体を走査露光するのに先立って、被露光物体上で生じ得る積算光量むらを精度良く計測することができ、また計測中に生ずる露光光の照度（光量）変化による積算光量むらの誤計測を緩和することができる積算光量むら計測方法、当該計測方法を用いて計測された積算光量むらに応じて露光光の照明条件を変更して被露光物体を走査露光する露光方法、及び当該露光方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による積算光量むら計測方法は、パルス状の露光光（ＩＬ）が照射される照射領域（ＥＡ）に対して被露光物体（Ｗ）を所定方向（ＳＤ、Ｙ方向）に移動しながら前記被露光物体を走査露光するのに先立って、前記被露光物体に対する積算光量むらを計測する積算光量むら計測方法において、前記照射領域内の前記所定方向に沿った複数の検出点（Ｄ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２４、Ｄ３１〜Ｄ３４、Ｄ４１〜Ｄ４４）で光量を検出し、前記検出結果に基づいて、前記所定方向に関する前記被露光物体上の積算光量むらを計測することを特徴としている。
この発明によれば、照射領域に照射される露光光の光量が被露光物体の移動方向である所定方向に沿った複数の検出点で検出され、この検出結果に基づいて所定方向に関する被露光物体上で生じ得る積算光量むらが計測される。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点による積算光量むら計測方法は、パルス状の露光光（ＩＬ）が照射される照射領域（ＥＡ）に対して所定方向（ＳＤ、Ｙ方向）に被露光物体（Ｗ）を移動しながら前記被露光物体を走査露光するのに先立って、前記被露光物体に対する積算光量むらを計測する積算光量むら計測方法において、前記照射領域は、前記所定方向と平行な第１方向が短く、前記第１方向と交差する第２方向に長い形状であり、前記照射領域内で、前記第２方向に沿ってセンサ（３８）の受光部を移動させつつ、前記第２方向の複数の所定位置で前記照射領域に照射される前記露光光の光量を前記センサで検出する第１移動工程と、前記照射領域内で、前記第１方向に所定距離だけ前記センサを移動させる第２移動工程と、前記第１、第２移動工程を交互に行い、前記第２方向の同一の位置で検出された検出結果同士を積算して、前記所定方向と交差する方向に関する前記被露光物体上の積算光量むらを計測することを特徴としている。
この発明によれば、所定方向と平行な第１方向が短く、第１方向と交差する第２方向が長い形状の照射領域内において、第２方向にセンサの受光部を移動させつつ第２方向の複数の所定位置で照射される露光光の光量を検出し、その後センサの受光部を第１方向に所定距離だけ移動させ、以下この動作を繰り返して得られた検出結果の内の第２方向の同一の位置で検出された検出結果同士を積算することで、所定方向と交差する方向に関する被露光物体上で生じ得る積算光量むらが計測される。
本発明の露光方法は、パルス状の露光光（ＩＬ）で所定形状の照明領域（ＩＡ、ＥＡ）を照明し、前記照明領域に対してパターンが形成されたマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に逐次転写する露光方法であって、基板（Ｗ）の露光に先立って、上記の積算光量むら計測方法を用いて前記基板上で生じ得る積算光量むらを計測する計測工程と、前記計測工程で計測された積算光量むらに応じて前記照明領域を照明する前記露光光の照明条件を変更する照明条件変更工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、上記の積算光量むら計測方法を用いて計測された積算光量むらに応じて照明光量に照査される露光光の照明条件が変更される。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光方法を用いて前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光工程（Ｓ４６）と、前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程（Ｓ４７）とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、上記の照明条件が変更された露光光を用いてマスクのパターンが基板上に転写され、このパターンが転写された基板が現像される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被露光物体の走査方向である所定方向、又はその所定方向と交差する方向に関して被露光物体上で生じ得る積算光量むらを計測することが可能になるという効果がある。
また、本発明によれば、計測中に生ずる露光光の光量変化による積算光量むらの誤計測を緩和することができるという効果がある。
更に、本発明によれば、計測された積算光量むらに応じて照明条件が変更された露光光を用いてマスクのパターンを基板上に転写しているため、露光後の基板上に生じる積算光量むらが低減され、微細なパターンを基板上に精確に形成することができる。この結果、高精度、高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による積算光量むら計測方法、露光方法、及びデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による積算光量むら計測方法及び露光方法が用いられる露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。図１に示す露光装置ＥＸは、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００１３】
尚、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを移動させる方向（走査方向ＳＤ：所定方向）をＹ方向に設定している。
【００１４】
図１において、１は断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出する露光光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可変減光器３に入射する。露光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）は、ウェハＷ上のフォトレジストに対する露光量を制御するための露光制御ユニット２３が制御する。また、露光制御ユニット２３は、可変減光器３における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
【００１５】
可変減光器３を通った露光光ＩＬは、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射する。この第１フライアイレンズ６から射出された露光光ＩＬは、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、及び第２レンズ系７ｂを介して第２段のオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に入射する。
【００１６】
第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１、即ち照明系の瞳面（投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には開口絞り板１０が、駆動モータ１０ｅによって回転自在に配置されている。図２は、開口絞り板１０の一例を示す正面図である。図２に示すように、開口絞り板１０は回転軸Ｏの周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り１０ａ、輪帯照明用の開口絞り１０ｂ、４極変形照明（４極照明）用の開口絞り１０ｃ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り１０ｄが周方向に沿って形成されている。尚、図２中に示した破線の大きな円は通常照明用の円形の開口絞り１０ａの大きさを表しており、開口絞り１０ｂ〜１０ｄとの大きさの比較のため図示している。
【００１７】
図１に戻り、開口絞り板１０の回転軸Ｏは駆動モータ１０ｅの回転軸に接続されており、駆動モータ１０ｅを駆動して開口絞り板１０を回転軸Ｏの周りで回転させることにより、第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に配置する開口絞りを切り替えることができる。第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に配置される開口絞りに応じて、第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１における露光光ＩＬの強度分布が変更される。駆動モータ１０ｅの駆動は露光装置ＥＸの全体の動作を統括制御する主制御系２４が制御する。
【００１８】
尚、変形照明（輪帯照明、４極照明等）を行うときに、露光光ＩＬの利用効率を高めて高い照度（光量、パルスエネルギー）を得るには、露光光ＩＬが第２フライアイレンズ９に入射する段階で、露光光ＩＬの断面形状をほぼ輪帯形状に整形しておくことが望ましい。このためには、第１フライアイレンズ６を例えば多数の位相型の回折格子の集合体よりなる回折光学格子（Diffractive Optical Element：ＤＯＥ）で置き換えればよい。また、照明条件切り換え系は上記の構成に限られるものではなく、開口絞り板１０に組み合わせて又は単独で円錐プリズム（アキシコン）及び／又はズーム光学系と、回折光学素子とを用いるようにしても良い。尚、第２段のオプティカル・インテグレータとして内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）を用いる場合には、例えばＤＯＥ、円錐プリズム、又は多面体プリズム等を用いて、照明系の光軸ＩＡＸに関して露光光ＩＬを傾けて内面反射型インテグレータに入射させるとともに、照明条件に応じてその入射面での露光光ＩＬの入射角度範囲を変更することが望ましい。
【００１９】
図１において、第２フライアイレンズ９から射出されて開口絞り板１０に形成された開口絞り１０ａ〜１０ｄの何れかを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ１１に入射する。ビームスプリッタ１１で反射された露光光は、集光用のレンズ２１を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ２２に入射する。インテグレータセンサ２２の検出信号は露光制御ユニット２３に供始されている。インテグレータセンサ２２の検出信号とウェハＷ上での露光光ＩＬの照度との関係は予め高精度に計測されて、露光制御ユニット２３内のメモリに記憶されている。露光制御ユニット２３は、インテグレータセンサ２２の検出信号より間接的にウェハＷに対する露光光ＩＬの照度の平均値及びその積分値をモニタできるように構成されている。
【００２０】
ところで、インテグレータセンサ２２は、ウェハＷに対して所望の積算光量制御を達成するために、良好な計測再現性と出力のリニアリティが要求される。「リニアリティ」とは、ウェハＷ（像面）上での露光光ＩＬの照度（光量）とインテグレータセンサ２２の出力との関係の直線性を意味する。このリニアリティは、インテグレータセンサ２２に入射する光量を最適化することによって確保することができる。従って、本実施形態においては、ビームスプリッタ１１とインテグレータセンサ２２との間の光路中に不図示の可変ＮＤフィルタが配置されており、これによって、インテグレータセンサ２２のリニアリティを確保している。このＮＤフィルタは、段階的に入射光量の調整を行うもので、露光装置の特性やインテグレータセンサ２２に接続された回路特性等に応じて入射光量を最適化できるようになっている。
【００２１】
また、ＮＤフィルタの替わりに、ビームスプリッタ１１とインテグレータセンサ２２との間にズーム光学系を用いるようにしても良い。ズーム光学系は光学系の焦点距離を連続可変できるので、インテグレータセンサ２２への入射光量（単位面積当たりの入射光量）を連続的に調整できる利点があり、このズーム光学系を電動式等にしておくことによって、可変減衰器３から射出される露光光ＩＬの照度変化や照明σ形状等の照明条件の変化等が起きた場合にも、その変化に応じてインテグレータセンサ２２への入射光量を最適化することが可能であり、インテグレータセンサ２２のリニアリティを広範囲に確保することができる。
【００２２】
図１に戻り、ビームスプリッタ１１を透過した露光光ＩＬは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系１２，１３を順次経て、固定ブラインド（固定照明視野絞り）１４及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）１５に入射する。固定ブラインド１４は、後述する投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で走査方向ＳＤと直交した方向に直線スリット状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」という）に伸びるように配置された開口部を有する。
【００２３】
可動ブラインド１５は、光軸ＩＡＸに直交する面内において移動可能に構成されており、ウェハＷ上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時の不要な露光を防止するために、照明視野領域の走査方向の幅を可変するために使用される。また、走査方向ＳＤと直交した方向（非走査方向）に関してレチクルＲのバターン領域のサイズを可変するために使用される。可動ブラインド１５の開口率の情報は露光制御ユニット２３にも供給され、インテグレータセンサ２２の検出信号から求められる値［Ｗ／ｃｍ２］にその開口率（開口面積［ｃｍ２］）を乗じた値が、ウェハＷ上の実際の露光光のパワー［Ｗ］となる。
【００２４】
固定ブラインド１４は、レチクルＲのパターンが形成されている面（以下、レチクル面という）に対する共役面ＣＪ２から光軸ＩＡＸ方向に所定量だけデフォーカスした面に配置されている。このように、固定ブラインド１４をレチクル面に対する共役面ＣＪ２からデフォーカスさせるのは、走査方向ＳＤにおける積算光量むらを防止するために、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおけるウェハＷ上での照度分布（光量分布）を略台形形状とするためである。また、固定ブラインド１４は駆動系２５の駆動により、光軸ＩＡＸに沿って微動可能に構成されている。これは、固定ブラインド１４のレチクル面に対する共役面ＣＪ２からのデフォーカス量を調整することにより、ウェハＷ上での露光光ＩＬの照度分布の台形形状を調整するためである。即ち、その台形形状のスロープ部の走査方向ＳＤにおける幅（スロープ幅）を可変にするためである。駆動系２５の駆動量は主制御系２４により制御される。
【００２５】
尚、図１において、可動ブラインド１５もレチクル面に対する共役面ＣＪ２に対して僅かに離れた位置に配置されているが、実際にはほぼ共役面ＣＪ２に配置されている。従って、照明条件の変更等が行われても可動ブラインド１５のブラインドエッジの像がレチクルＲのパターン周囲に形成されている遮光帯内に収まるようになっている。露光時に固定ブラインド１４、可動ブラインド１５を通過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０を順次介して、マスクとしてのレチクルＲのレチクル面の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。
【００２６】
尚、以上説明した露光光源１、ビームマッチングユニット２、可変減光器３、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、開口絞り板１０、ビームスプリッタ１１、レンズ系１２，１３、固定ブラインド１４、可動ブラインド１５、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０は、照明光学系ＩＳの少なくとも一部を構成している。
【００２７】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板としてのウェハＷ上のスリット状の露光領域ＥＡに転写される。ここで、露光領域ＥＡの形状及び露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度分布について説明する。
【００２８】
図３は、ウェハＷ上の露光領域ＥＡの形状及び露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける照度分布の一例を示す図である。図３（ａ）に示す通り、露光領域ＥＡは短辺が走査方向ＳＤ（Ｙ方向）沿って配置され、長辺が非走査方向に沿って配置された矩形形状であり、この露光領域ＥＡに図３（ｂ）に示す照度分布を有する露光光ＩＬが照射される。図３（ｂ）に示す通り、露光光ＩＬは走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に台形形状の照度（強度）分布であり、傾斜的な照度分布を有するスロープ部ＳＬと一定の照度分布を有する平坦部ＦＬとを有する。尚、図３（ｂ）においては、走査方向ＳＤにおける露光光ＩＬの照度むら（光量むら）がない場合の理想的な分布を図示している。
【００２９】
図３（ｂ）に示す分布において、ＳＷ１は固定ブラインド１４の開口の大きさによって規定される走査方向ＳＤにおける露光光ＩＬの幅（以下、スリット幅という）を示している。このスリット幅ＳＷ１は、スロープ部の強度がＩ／２となる箇所の間の距離であり、図３（ａ）に示す露光領域ＥＡの走査方向ＳＤに沿った短辺の幅である。また、図３において、ＳＷ２はスロープ幅を示している。本実施形態においては、スロープ幅ＳＷ２はレチクル面に対する共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４の光軸ＩＡＸ方向のデフォーカス量（共役面ＣＪ２からの距離）によって規定される。
【００３０】
図１に戻り、図示した投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。また、本実施形態では露光光ＩＬが真空紫外光であるため、通常の空気中の酸素、二酸化炭素、水蒸気等によって大きく吸収されてしまう。これを避けるために、図１に示した露光光源１からウェハＷまでの露光光ＩＬの光路には、真空紫外光に対しても高透過率の高純度のパージガス（ヘリウム、ネオン等の希ガス、又は窒素ガス等の所謂不活性ガス）が供給されている。更に、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては、例えば合成石英又は蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）が用いられる。
【００３１】
図１において、レチクルＲは、レチクルステージ３１上に吸着保持され、レチクルステージ３１は、レチクルベース３２上でＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に傾斜できるように載置されている。レチクルステージ３１（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角は駆動制御ユニット３３内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果、及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット３３内の駆動モータ（リニアモータやボイスコイルモータ等）は、レチクルステージ３１の走査速度、及び位置の制御を行う。
【００３２】
一方、ウェハＷは、ウェハホルダ３４を介してウェハステージ３５上に吸着保持され、ウェハステージ３５は、ウェハベース３６上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウェハステージ３５は、ウェハベース３６上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。更に、ウェハステージ３５には、ウェハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。
【００３３】
また、図示は省略しているが、投影光学系ＰＬの側面に、ウェハＷの表面（ウェハ面）の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、そのウェハ面からの反射光を受光してそれらの複数の計測点のフォーカス位置に対応するフォ−カス信号を生成する受光光学系とからなる多点のオートフォーカスセンサも設けられており、それらのフォ−カス信号が主制御系２４中の合焦制御部に供給されている。走査露光時には、主制御系２４中の合焦制御部は、それらのフォーカス信号（フォーカス位置）の情報に基づいてオートフォーカス方式でウェハステージ３５中のＺレベリング機構を連続的に駆動する。これによって、ウェハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。
【００３４】
ウェハステージ３５のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角は駆動制御ユニット３７内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット３７内の駆動モータ（リニアモータ等）は、ウェハステージ３５の走査速度、及び位置の制御を行う。また、本実施形態の露光装置は、ウェハステージ３５上に、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上の露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出する照度センサ３８が固定されている。
【００３５】
図４は、照度センサ３８の構成の一例を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線断面矢視図である。図４（ａ）に示す通り、照度センサ３８は略直方体形状のシャーシ４０を備える。シャーシ４０は熱伝導率の高い金属、例えばアルミによって形成される筐体であって、その上面にはピンホール４１が形成された検知面４２と反射面４３とが設けられる。検知面４２に形成されたピンホール４１は、投影光学系ＰＬを介して照射される露光光ＩＬの照度を計測するために設けられ、その径は十数〜数十μｍ程度である。また、反射面４３は不図示のオートフォーカスセンサを用いて、照度センサ３８に形成されたピンホール４１のＺ方向の位置を計測するために設けられる。
【００３６】
この反射面４３は、不図示のオートフォーカスセンサからのスリット像を反射することができる程度の寸法（例えば、１５ｍｍ×１５ｍｍ）であり、シャーシ４０上に高い平坦性を有するガラス板を貼付し、又はシャーシ４０上面の該当部分を研磨してアルミを蒸着して形成される。また、図４（ａ）において、４４はシャーシ４０内に収納された受光素子４５（図４（ｂ）参照）の検出信号を照度センサ３８の外部に取り出す配線である。
【００３７】
また、図４（ｂ）に示す通り、照度センサ３８は、シャーシ４０内部であってピンホール４１に対応した位置に受光面４５ａが配置された受光素子４５を備える。この受光素子４５は、例えばＰＩＮフォトダイオードであって、受光面４５ａが支持部４５ｂを介して電気基板４６に取り付けられる。電気基板４６には配線４４が接続され、受光素子４５の検出信号を照度センサ３８の外部に取り出すよう構成されている。ここで受光素子４５としては、例えば光起電力効果、ショットキー効果、光電磁効果、光導電効果、光電子放出効果、焦電効果等を利用した光変換素子の何れであっても良い。
【００３８】
照度センサ３８に設けられたピンホール４１を露光領域ＥＡ内に配置し、露光光ＩＬを露光領域ＥＡに照射すると、照射された露光光ＩＬの内のピンホール４１を通過した露光光ＩＬのみが受光素子４５で検出される。尚、照度センサ３８は、その内部に受光素子４５を設けた構成ではなく、内部には受光面４５ａのみを設け、光ファイバやミラー等を用いて受光面４５ａで受光した光をシャーシ４０外に導いて光電子増倍管等の光電検出装置を用いて光電変換する構成であっても良い。
【００３９】
以上説明した照度センサ３８の検出信号は露光制御ユニット２３に供給されている。尚、この照度むらの測定は、例えば定期的に実行される。その際に、図１の開口絞り板１０を駆動して照明条件を通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ値照明等に切り換えて各照明条件毎にその照度むらの計測が実行される。そして、露光装置の稼働時間の経過に伴う照度むらの状態が照明方式毎にテーブルとして主制御系２４内の記憶部に記憶される。また、照度センサ３８は露光光ＩＬの照度むらのみならず、後述の積算光量を計測するためにも用いられる。
【００４０】
主制御系２４は、レチクルステージ３１及びウェハステージ３５のそれぞれの移動位置、移動速度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動制御ユニット３３及び３７に送る。これに応じて、レチクルステージ３１を介して露光光ＩＬの照明領域ＩＡに対してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期して、ウェハステージ３５を介してレチクルＲのパターン像の露光領域ＥＡに対してウェハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・Ｖｒ（βはレチクルＲからウェハＷへの投影倍率）で走査される。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するために、駆動制御ユニット３３によって可動ブラインド１５の動作が制御される。レチクルＲとウェハＷとの移動方向が逆であるのは、本実施形態の投影光学系ＰＬが反転投影を行うためである。
【００４１】
主制御系２４は、ウェハＷ上の各ショット領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光するための各種露光条件を露光データファイルより読み出して、露光制御ユニット２３とも連携して最適な露光シーケンスを実行する。即ち、ウェハＷ上の１つのショット領域への走査露光開始の指令が主制御系２４から露光制御ユニット２３に発せられると、露光制御ユニット２３は露光光源１の発光を開始すると共に、インテグレータセンサ２２を介してウェハＷに対する露光光ＩＬの各パルスの照度（単位時間当たりのパルスエネルギーの和）を検出する。そして、露光制御ユニット２３では、例えばその照度の移動平均を逐次算出し、この結果に応じて、走査露光後のウェハＷ上のフォトレジストの各点で適正露光量が得られるように、露光光源１の出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）及び可変減光器３の減光率を制御する。そして、当該ショット領域への走査露光の終了時に、露光光源１の発光が停止される。
【００４２】
また、主制御系２４は、レチクルＲのパターンに最適な照明条件（照明ＮＡ、照明形状等）を決定するとともに、その条件に応じてウェハＷ上の各点で積算光量を所定の精度内に制御するために必要な最小露光パルス数の変更又は露光光ＩＬのスロープ幅の調整を露光に先立って行う。例えば後述のように、主制御系２４は、ウェハステージ３５を駆動しつつ露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬを照度センサ３８で検出し、露光制御ユニット２３を介して出力される検出信号に基づいてウェハＷで生じ得る積算光量を算出する。そして、算出した積算光量に基づいて、露光制御ユニット２３を介しての露光光ＩＬのパルス数の制御や、駆動系２５を駆動しての共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量の調整等を行う。
【００４３】
ここで、走査方向ＳＤの積算光量むらについて説明する。図３（ｂ）に示した通り、理想的な露光光ＩＬは走査方向ＳＤに台形形状の分布を有する。しかしながら、実際の露光光ＩＬの照度分布を図３（ｂ）に示す台形形状の分布にするのは困難であり、露光光ＩＬは走査方向ＳＤ及び非走査方向の両方向について照度むらが生ずる。図５は、露光光ＩＬの照度むら及び走査方向ＳＤの積算光量むらの一例を示す図である。
【００４４】
図５（ａ）に示した例では、露光光ＩＬは平坦部ＦＬ及びスロープ部ＳＬが形成されているものの、スロープ部ＳＬの照度が図３（ｂ）に示す通りに直線状に変化しておらず、照度の変化が急な箇所と緩やかな箇所が存在する。また、平坦部ＦＬについてはほぼ平坦であるが、一方のスロープ部ＳＬに近い端部において照度が突出的に変化する部分ＰＫが現れる。この照度が変化する部分ＰＫは例えば第１フライアイレンズ６の面形状誤差等が原因として考えられる。
【００４５】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す照度分布を有する露光光ＩＬを用いてウェハＷを走査露光したときに、ウェハＷ上の走査方向に沿った各点で得られる積算光量のシミュレーション結果である。尚、図５（ｂ）においては、理解を容易にするため積算光量むらを誇張して図示している。図５（ｂ）に示す通り、ウェハＷ上のショット領域内の走査方向に沿った各点での積算光量は、走査露光をしているにも拘わらず平滑化されずにむらが生じていることが分かる。しかも、積算光量むらは走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に周期的に現れている。
【００４６】
このような積算光量むらは以下に示す原因によって生ずると考えられる。図６は、走査方向ＳＤにおける積算光量むらが生ずる原因を説明するための図である。いま、ウェハＷを走査露光する際に、ウェハＷ上における走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に沿った異なる２点（Ｘ方向の座標が同一で、Ｙ方向の座標が異なる２点）の各々に照射される積算光量について考える。図６においては、ウェハＷ上の２点を記号「×」及び記号「△」でそれぞれ図示している。また、時刻ｔ１〜ｔ５の各々の時刻において図示した照度分布を有するパルス状の露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるとし、走査方向ＳＤ（−Ｙ方向）へのウェハＷの移動によってウェハＷ上の２点は各々の時刻において図示通り位置するもとのとする。
【００４７】
まず、ウェハＷ上の異なる２点の内の一方の点（図６において記号「×」で示した点）における積算光量について考える。ウェハＷの走査方向ＳＤ（−Ｙ方向）の移動によって、この点が露光領域ＳＡ内に配置されると、この点には時刻ｔ１において照度Ｅ１１を有する露光光ＩＬが照射され、時刻ｔ２において照度Ｅ１２を有する露光光ＩＬが照射される。以降この点には、時間の経過とともに順次照度Ｅ１３〜Ｅ１５を有する露光光ＩＬが照射される。このため、記号「×」で示した点における積算光量は照度Ｅ１１〜Ｅ１５を積算したものとなる。
【００４８】
次に、ウェハＷ上の異なる２点の内の他方の点（図６において記号「△」で示した点）における積算光量について考える。ウェハＷの走査方向ＳＤ（−Ｙ方向）の移動によって、この点が露光領域ＳＡ内に配置されると、この点には時刻ｔ１において照度Ｅ２１を有する露光光ＩＬが照射され、時刻ｔ２において照度Ｅ２２を有する露光光ＩＬが照射される。以降この点には、時間の経過とともに順次照度Ｅ２３〜Ｅ２５を有する露光光ＩＬが照射される。このため、記号「△」で示した点における積算光量は照度Ｅ２１〜Ｅ２５を積算したものとなる。
【００４９】
図６に示す照度分布を有する露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されている場合、記号「×」で示した点には、露光光ＩＬの照度が突出的に変化する部分ＰＫが時刻ｔ１において照射されている。しかしながら、記号「△」で示した点は露光光ＩＬの平坦部ＦＬの部分のみが照射されており照度が突出的に変化する部分ＰＫは照射されていない。このため、記号「×」で示した点の積算光量と記号「△」で示した点の積算光量との間に差が生じ、この差が図５（ｂ）に示す積算光量むらが生じる原因となる。
【００５０】
この積算光量むらの周期は、露光光ＩＬが一度ウェハＷ上に照射されてから次に照射されるまでのウェハＷの移動量（ステップピッチ）ＳＰに等しい。ステップピッチＳＰは以下の（１）式で表される。
ＳＰ＝ＳＷ１／Ｎｐ    ……（１）
上記（１）式において、ＳＷ１は走査方向ＳＤにおける露光光ＩＬの幅（スリット幅）であり（図３参照）、ＮｐはウェハＷ上の任意の１点に照射される露光光ＩＬの露光パルス数である。
【００５１】
ウェハＷ上の各点における積算光量むらを無くす、又は小さくするためには、ウェハＷ上の任意の点における露光光ＩＬの照射のされ方が同じような照射のされかたをすれば良い。これは、露光領域ＥＡ内における露光光ＩＬの照度分布の較正のみならず、露光光ＩＬのパルス数を増加して、露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの回数を多くし、露光領域ＥＡに対して露光光ＩＬがほぼ連続的に照射されるようにすることで実現される。また、共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量の調整若しくは照明光学系ＩＳ内に設けられた不図示の開口絞りを制御して露光光ＩＬのスロープ部ＳＬの幅ＳＷ２（図３（ｂ）参照）を広く設定することによって、ウェハＷ上の任意の点における積算光量の差を緩和することができる。従って、ウェハＷの露光に先立って、走査方向ＳＤにおける基板Ｗ上で生じ得る積算光量むらを計測しておけば、その計測された積算光路むらを低減するような調整や設定を行うことができる。
【００５２】
図５（ｂ）に示した積算光量むらはシミュレーションにより得られたものであったが、次に走査方向ＳＤにおける露光装置ＥＸでの積算光量むらを計測する方法について説明する。本実施形態の積算光量むら計測方法は、露光領域ＥＡ内において走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に沿って複数の検出点を設定して各々の検出点において露光光ＩＬの照度（光量）を検出し、この検出結果に基づいて露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測することを基本とするものである。まず、露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける積算光量むらの計測方法の基本的な考え方について説明する。
【００５３】
図７は、露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測する際に設定される複数の検出点の一例を示す図である。尚、図７では、走査方向ＳＤに沿って設定される複数の検出点の一部を図示している。図７において、符号Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４，Ｄ４１〜Ｄ４４の各々は露光領域ＥＡ内に設定された複数の検出点の一部を示している。これらの検出点の各々はＸ座標が同一に設定され、走査方向ＳＤに沿って配列される。ここで、検出点Ｄ１１〜Ｄ１４は第１検出点群、検出点Ｄ２１〜Ｄ２４は第２検出点群、検出点Ｄ３１〜Ｄ３４は第３検出点群、検出点Ｄ４１〜Ｄ４４は第４検出点群にそれぞれ含まれるものとする。尚、ここでは４つの検出点群が設定された場合について説明するが、検出点群の数（ステップピッチＳＰに含まれる検出点の数）は任意に設定することができ、ウェハＷ上で生じ得る積算光量分布をより詳細に計測したい場合には検出点群を増やせばよい。また、ここでは各検出点群に含まれる検出点をそれぞれ４つ図示しているが、各々の検出点群に含まれる検出点の数はＮ（Ｎ≧２）であれば任意に設定でき、望ましくは実際にウェハＷを露光するときにウェハＷ上の各点に照射されるパルス数と同一、若しくはそれに近い数の検出点を設定すると良い。
【００５４】
１つの検出点群に含まれる検出点は走査方向ＳＤにステップピッチＳＰをもって配列され、互いに異なる検出点群に含まれる検出点は走査方向ＳＤに距離δの整数倍の距離をもって配列される。例えば、第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４は走査方向ＳＤにステップピッチＳＰをもって配列され、第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４は第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４に対して距離δだけずれた位置にそれぞれ配列される。ここで、距離δはステップピッチＳＰよりも短い距離であり、図８に示す例では、ステップピッチＳＰ内に４つの検出点が設定されているため、δ＝ＳＰ／４に設定されている。
【００５５】
本実施形態では、このように設定された複数の検出点における検出結果に基づいて積算光量むらを以下の通り求めている。まず、第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４の各々に照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出して第１積算光量を求め、第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４の各々に照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出して第２積算光量を求める。
【００５６】
同様に、第３検出点群に含まれる検出点Ｄ３１〜Ｄ３４の各々に照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出して第３積算光量を求め、第４検出点群に含まれる検出点Ｄ４１〜Ｄ４４の各々に照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出して第４積算光量を求める。尚、各検出点群における露光光ＩＬ（光量）の検出順は、第１検出点群〜第４検出点群の順に行っても良く、第１検出点群〜第４検出点群の全てについて同時に行っても良い。そして、得られた第１積算光量〜第４積算光量から走査方向ＳＤの積算光量むらを求める。
【００５７】
ここで、上記の第１積算光量〜第４積算光量から露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける積算光量むらを求めることができる理由は以下の通りである。いま、ウェハＷ上の１点（第１注目点）に照射される積算光量を考える。ウェハＷを走査方向ＳＤ（＋Ｙ方向）に走査して第１注目点が露光領域ＥＡ内に配置された後、最初に露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるときの第１注目点の走査方向ＳＤの位置が検出点Ｄ１１であるとすると、次に露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるときの走査方向ＳＤにおける第１注目点の位置は検出点Ｄ１２の位置である。なぜならば、ステップピッチとは露光光ＩＬが一度ウェハＷ上に照射されてから次に照射されるまでのウェハＷの移動量だからである。
【００５８】
以下同様に、露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるときの第１注目点の位置は検出点Ｄ１３，Ｄ１４の位置となる。このように、ウェハＷ上の第１注目点には、第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４の各々で検出される照度（光量）の露光光ＩＬが照射される。つまり、第１注目点に照射される積算光量は第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４の検出結果を積算したもの（第１積算光量）になる。
【００５９】
次に、上記の第１注目点とは異なるウェハＷ上の１点（第２注目点）に照射される積算光量を考える。ここでは理解を容易にするため、第２注目点は第１注目点とＸ座標が同じでＹ方向に距離δだけ離間した位置にある点であるとする。第１検出点の場合と同様に、ウェハＷを走査方向ＳＤ（＋Ｙ方向）に走査して第２注目点が露光領域ＥＡ内に配置された後、最初に露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるときの第２注目点の走査方向ＳＤの位置が検出点Ｄ２１であるとすると、次に露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるときの走査方向ＳＤにおける第２注目点の位置は検出点Ｄ２２の位置である。
【００６０】
以下同様に、露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるときの第２注目点の位置は検出点Ｄ２３，Ｄ２４の位置となる。このように、ウェハＷ上の第２注目点には、第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４の各々で検出される照度（光量）の露光光ＩＬが照射される。つまり、第２注目点に照射される積算光量は第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４の検出結果を積算したもの（第２積算光量）になる。
【００６１】
同様に、第２注目点とＸ座標が同じでＹ方向に距離δだけ離間した位置にある第３注目点に照射される積算光量は第３積算光量になり、第３注目点とＸ座標が同じでＹ方向に距離δだけ離間した位置にある第４注目点に照射される積算光量は第４積算光量になる。このように、各検出点群に含まれる複数の検出点の検出結果を積算して得られる第１積算光量〜第４積算光量は走査方向ＳＤに沿って各々が距離δだけ離間したウェハＷ上の異なる４点の各々における積算光量であり、これらの積算光量をウェハＷ上の走査方向ＳＤの位置に対応付けることで、走査方向ＳＤにおける積算光量むらを求めることができる。これが、図７に示した各検出点の検出結果から走査方向ＳＤにおける積算光量むらを求めることができる理由である。以上、露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける積算光量むらの計測方法の基本的な考え方について説明したが、次に計測方法の具体例について説明する。
【００６２】
〔第１計測方法〕
図８は、積算光量むらの第１計測方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、レチクルＲのパターンをウェハＷに転写するのに先立って、例えば露光装置ＥＸの製造完了後の調整工程において、又は定期若しくは不定期のメンテナンス時において行われる。図８に示す第１計測方法は、ウェハステージ３５に設けられた照度センサ３８を走査方向（ＳＤ）に走査しつつ、図７に示す各検出点での照度（光量）を検出して走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測するものである。
【００６３】
処理が開始すると、まず主制御系２４は照度センサ３８の計測開始位置を第１計測開始位置Ｄ１０（図７参照）に設定する（ステップＳ１１）。この第１計測開始位置Ｄ１０は、第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１から−Ｙ方向にステップピッチＳＰだけ離間した位置に設定されている。この設定が完了すると、主制御系２４は駆動制御ユニット３７内に設けられたレーザ干渉計の検出結果をモニタしつつ駆動制御ユニット３７に対して制御情報を出力して、照度センサ３８に形成されたピンホール４１が第１計測開始位置Ｄ１０に応じた移動開始位置に位置するようウェハステージ３５を移動させる（ステップＳ１２）。ここで、第１計測開始位置Ｄ１０に応じた移動開始位置とは、少なくともウェハステージ３５の加速に要する距離、及び加速終了後においてウェハステージ３５が一定速度に収束する（整定する）のに要する距離の分だけ第１計測開始位置Ｄ１０から−Ｙ方向に離間した位置である。
【００６４】
以上の処理が終了すると、主制御系２４は駆動制御ユニット３７に対して制御情報を出力してウェハステージ３５の＋Ｙ方向への加速を開始させるとともに、露光制御ユニット２３に対して制御信号を出力して露光光源１の発光を開始させる。ウェハステージ３５は照度センサ３８のピンホール４１が第１計測開始位置Ｄ１０に達する前に一定速度に達し、ピンホール４１が第１計測開始位置Ｄ１０に達すると照度センサ３８による計測動作が開始される。
【００６５】
ウェハステージ３５が＋Ｙ方向に一定速度で移動しているため、照度センサ３８も＋Ｙ方向へ一定速度で走査され、露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）が検出点Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４の各々において検出される。ここで、検出点Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４において照度（光量）の検出が行われるのは、計測開始位置が第１計測開始位置Ｄ１０に設定されているためである。尚、第１計測開始位置Ｄ１０が露光光ＩＬのスロープ部ＳＬ内に配置される場合には、第１計測開始位置Ｄ１０の走査方向ＳＤにおける位置に応じたスロープ部ＳＬの照度（光量）が検出される（ステップＳ１３）。
【００６６】
次に、主制御系２４は、照度センサ３８が計測動作を開始してから走査方向（＋Ｙ方向）に所定距離だけ走査したか否かを判断する（ステップＳ１４）。ここでの所定距離は、例えば露光領域ＥＡを走査方向ＳＤに横切る距離に設定される。図５（ｂ）を参照して説明したように、走査方向ＳＤにおける露光光ＩＬの積算光量むらはステップピッチＳＰを周期として現れる。このため、ここでの所定距離は計測に要する時間を短縮する観点からは少なくとも１ステップピッチＳＰ分の距離があれば良いが、計測誤差を考慮すると数ステップピッチ分の距離に設定することが好ましい。
【００６７】
ステップＳ１４の判断結果が「ＮＯ」である場合には、ステップＳ１３に戻り第１検出点群に含まれる他の検出点での検出が継続される。一方、ステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ１３で検出された第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４各々の検出結果及び第１計測開始位置Ｄ１０での検出結果を積算し、計測開始位置を第１計測位置Ｄ１０に設定したときの積算光量（第１積算光量）を算出する処理が主制御系２４で行われる（ステップＳ１５）。
【００６８】
次に、主制御系２４は全ての計測開始位置での積算光量の計測が終了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。ここでは、全ての計測開始位置での積算光量の計測は終了していないため判断結果は「ＮＯ」となり、照度センサ３８の計測開始位置を第１計測開始位置Ｄ１とは異なる次の計測開始位置（第２計測開始位置Ｄ２０（図７参照））に設定する処理が主制御系２４で行われる（ステップＳ１７）。第２計測開始位置Ｄ２０は、第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１から−Ｙ方向にステップピッチＳＰだけ離間した位置に設定されている。
【００６９】
以上の設定が完了すると、主制御系２４は照度センサ３８に形成されたピンホール４１が第２計測開始位置Ｄ２０に応じた移動開始位置に位置するようウェハステージ３５を移動させる（ステップＳ１２）。ここで、第２計測開始位置Ｄ２０に応じた移動開始位置とは、少なくともウェハステージ３５の加速に要する距離、及び加速終了後においてウェハステージ３５が一定速度に収束する（整定する）のに要する距離の分だけ第２計測開始位置Ｄ２０から−Ｙ方向に離間した位置である。以上の処理が終了すると、主制御系２４は駆動制御ユニット３７に対して制御情報を出力してウェハステージ３５の＋Ｙ方向への加速を開始させるとともに、露光制御ユニット２３に対して制御信号を出力して露光光源１の発光を開始させる。
【００７０】
今回は計測開始位置が第２計測開始位置Ｄ２０に設定されているため、照度センサ３８の＋Ｙ方向への走査により、露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）が検出点Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４の各々において検出される。尚、第２計測開始位置Ｄ２０が露光光ＩＬのスロープ部ＳＬ内に配置される場合には、第２計測開始位置Ｄ２０の走査方向ＳＤにおける位置に応じたスロープ部ＳＬの照度（光量）が検出される（ステップＳ１３）。
【００７１】
次に、主制御系２４は、照度センサ３８が計測動作を開始してから走査方向（＋Ｙ方向）に所定距離だけ走査したか否かを判断し（ステップＳ１４）、判断結果が「ＮＯ」である場合には、ステップＳ１３に戻って第２検出点群に含まれる他の検出点での検出が継続される。一方、ステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ１３で検出された第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４各々の検出結果及び第２計測開始位置Ｄ２０での検出結果を積算し、計測開始位置を第２計測位置Ｄ２０に設定したときの積算光量（第２積算光量）を算出する処理が主制御系２４で行われる（ステップＳ１５）。
【００７２】
以上の処理を終えると、主制御系２４は全ての計測開始位置での積算光量の計測が終了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。この判断結果が「ＮＯ」である場合にはステップＳ１７において照度センサ３８の計測開始位置を第１計測開始位置Ｄ１０及び第２計測開始位置Ｄ２０とは異なる次の計測開始位置（第３計測開始位置Ｄ３０（図７参照））に設定して同様の処理により、計測開始位置を第３計測位置Ｄ３０に設定したときの積算光量（第３積算光量）が求められ、以下同様に計測開始位置を第１計測開始位置Ｄ１０〜第３計測開始位置Ｄ３０とは異なる第４計測位置Ｄ４０に設定したときの積算光量（第４積算光量）が求められる。
【００７３】
一方、ステップＳ１６の判断結果が「ＹＥＳ」になると、計測開始位置毎の積算光量（第１積算光量〜第４積算光量）から走査方向ＳＤの積算光量むらを算出する処理が行われる（ステップ１８）。この処理では、例えば計測開始位置Ｄ１０，Ｄ２０，Ｄ３０，Ｄ４０各々の走査方向ＳＤの座標に第１積算光量〜第４積算光量をそれぞれ対応付けて、不図示の表示装置（ディスプレイ）にグラフ化して表示したり、積算光量のばらつき（分散又は標準偏差）を求めて、その結果をディスプレイに表示する処理が行われる。以上の処理によって、走査方向ＳＤにおけるウェハＷ上で生じ得る積算光量むらを計測することが可能となる。
【００７４】
〔第２計測方法〕
以上説明した積算光量むらの第１計測方法においては、走査方向ＳＤにおける計測開始位置を第１計測位置Ｄ１０〜第４計測位置Ｄ４０の何れかに設定することで第１検出点群〜第４検出点群の何れかを選択し、露光光ＩＬの照度（光量）を検出する検出点を切り替えていた。これは、計測時にウェハステージ３５が加速を開始するタイミングと、露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射されるタイミングとが一定の関係をもって同期しているからである。
【００７５】
ここで、説明する積算光量むらの第２計測方法は、ウェハステージ３５の加速タイミングに対する露光光ＩＬの照射タイミングを調整して走査方向ＳＤの積算光量むらを計測する方法である。この計測方法では図７に示す第１計測位置Ｄ１０〜第４計測位置Ｄ４０を設定せず、且つウェハステージ３５の加速を同じ位置から開始させても露光領域ＥＡに露光光ＩＬが照射されるタイミングを調整することで、第１検出点群〜第４検出点群の何れかを選択することができる。
【００７６】
例えば、照度センサ３８を用いて第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４各々で露光光ＩＬの照度（光量）を検出したときの露光領域ＥＡに対する露光光ＩＬの照射タイミングよりも遅いタイミングで露光光ＩＬを露光領域ＥＡに照射すると、露光光ＩＬの照射タイミングが遅れる分だけ照度センサ３８のピンホール４１は＋Ｙ方向に進む。このため、第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４各々で露光光ＩＬの照度（光量）を検出することができる。
【００７７】
第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４の各々対して、＋Ｙ方向に距離δだけ離間した位置に配置された第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４の各々で検出を行う場合には、以下の（２）式に示す時間ｔｄだけ露光領域ＥＡに対する露光光ＩＬの照射タイミングを遅らせればよい。
ｔｄ＝δ／ＶＷ    ……（２）
但し、上記（２）式において、ＶＷはウェハステージ３５（照度センサ３８）の＋Ｙ方向の走査速度である。
【００７８】
第３検出点群に含まれる各検出点Ｄ３１〜Ｄ３４は第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４の各々対して距離２・δだけ＋Ｙ方向に離間しており、第４検出点群に含まれる各検出点Ｄ４１〜Ｄ４４は第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４の各々対して距離３・δだけ＋Ｙ方向に離間している。このため第３検出点群に含まれる各検出点Ｄ３１〜Ｄ３４での照度（光量）検出を行うときには照射タイミングを２・ｔｄだけ遅らせ、第４検出点群に含まれる各検出点Ｄ４１〜Ｄ４４での照度（光量）検出を行うときには照射タイミングを３・ｔｄだけ遅らせればよい。
【００７９】
この計測方法を用いて走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測する場合には、図８に示すフローチャートのステップＳ１１を「露光光ＩＬの照射タイミングを第１照射タイミングに設定」、ステップＳ１７を「露光光ＩＬの照射タイミングを次の照射タイミングに設定」とそれぞれ読み替え、ステップＳ１２を「照度センサを移動開始位置に配置」と読み替え、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１８中の「計測開始位置」を「照射タイミング」と読み替えれば、上記の第１計測方法の場合と同様の手順で、走査方向ＳＤの積算光量むらを計測することができる。
【００８０】
〔第３計測方法〕
以上説明した第１，第２計測方法は照度センサ３８を走査方向ＳＤに走査しつつ、第１検出点群〜第４検出点群に含まれる検出点における露光光ＩＬの照度（光量）を個別に検出するものであった。つまり、一度の走査で１つの検出点群に含まれる複数の検出点での検出を行い、次の走査で他の検出点群に含まれる複数の検出点での検出を行うものであった。以下に説明する積算光量むらの第３計測方法は、図７に示す複数の検出点での検出を連続的に行うものである。
【００８１】
つまり、照度センサ３８に形成されたピンホール４１を露光領域ＥＡ内の１つの検出点に配置した後、露光領域ＥＡに露光光ＩＬが照射されてその検出点での検出を終える毎に、検出結果を記憶するとともに、次に露光光ＩＬが照射されるまで照度センサ３８を＋Ｙ方向に距離δだけ移動させて、その検出点での検出を行う動作を繰り返す。これにより、検出点Ｄ１１，Ｄ２１，Ｄ３１，Ｄ４１，Ｄ１２，Ｄ２２，……の順で露光光ＩＬの照度（光量）が検出される。
【００８２】
露光領域ＥＡ内に設定された所定数の検出点での検出が終了すると、記憶した検出結果を検出点群毎に積算して検出点群毎の積算光量を算出する。これにより、第１検出点群に含まれる検出点Ｄ１１〜Ｄ１４での第１積算光量、第２検出点群に含まれる検出点Ｄ２１〜Ｄ２４での第２積算光量、第３検出点群に含まれる検出点Ｄ３１〜Ｄ３４での第３積算光量、第４検出点群に含まれる検出点Ｄ４１〜Ｄ４４での第４積算光量がそれぞれ求められ、これらの第１積算光量〜第４積算光量から走査方向ＳＤにおける積算光量むらが得られる。この計測方法を用いると、一度だけ照度センサ３８を走査方向ＳＤへ移動させるだけで、走査方向ＳＤにおける積算光量むらを求めることができる。
【００８３】
〔第４計測方法〕
以上説明した第１〜第３計測方法は照度センサ３８のＸ方向の位置を固定して走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測していた。しかしながら、走査方向ＳＤの積算光量むらはＸ方向の位置に応じて変わることがあるため、図７に示す複数の検出点のＸ座標を変えて上記の第１〜第３計測方法を用いて計測を行ってＸ座標毎の走査方向ＳＤにおける積算光量むらを求めるようにしても良い。
【００８４】
図９は、積算光量むらを計測するときの照度センサ３８の移動経路の一例を示す図である。Ｘ座標毎の走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測する場合には、例えば照度センサ３８に形成されたピンホール４１を図９中の経路Ｐ１上又はその延長線上に配置し、経路Ｐ１に沿って照度センサ３８を走査方向ＳＤ（＋Ｙ方向）に少なくとも一度走査又は移動させて上述した第１〜第３計測方法により走査方向ＳＤの積算光量むらを算出する。
【００８５】
異なるＸ座標における走査方向ＳＤの積算光量むらを計測する場合には、例えば照度センサ３８に形成されたピンホール４１を経路Ｐ２上又はその延長線上に配置し、経路Ｐ２に沿って照度センサ３８を走査方向ＳＤ（−Ｙ方向）に少なくとも一度走査又は移動させて同様の方法により走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測する。このようにして、経路Ｐ１〜Ｐ９に沿って順に照度センサ３８を走査又は移動させて計測を行い、Ｘ座標毎の走査方向ＳＤにおける積算光量むらを求める。
【００８６】
前述した特許文献１に開示された走査方向ＳＤに直交する方向（非走査方向）の積算光量むらを計測する場合にも、照度センサ３８を図９（ａ）に示した経路に沿って移動させる。但し、走査方向ＳＤの積算光量むらを計測する場合と異なり、照度センサ３８を経路Ｐ１〜Ｐ９の各々に沿って移動させる場合には、これらの経路に沿った移動を一度だけ行って異なるＸ座標における積算光量を求める。そして経路Ｐ１〜Ｐ９の各々に沿って照度センサ３８を移動させることにより得られた各積算光量からＸ方向の積算光量むらを計測する。
【００８７】
積算光量むらの計測中に露光光源１から射出される露光光ＩＬの光量が変化すると、この光量変化に応じて照度センサ３８の検出結果が変化するため、実際の積算光量むらとは異なる計測結果が得られてしまう。図１に示す通り、露光装置ＥＸにはインテグレータセンサ２２が設けられており、露光光ＩＬの光量を常時モニタしているため、インテグレータセンサ２２の検出結果を用いて照度センサ３８の検出結果を補正することで誤計測が防止される。
【００８８】
しかしながら、照明光学系ＩＳ中のビームスプリッタ１１から照度センサ３８に至るまでの光路上に配置された光学系の光学特性が変化してしまうと、上記のような補正を行うことはできない。例えば、ビームスプリッタ１１から照度センサ３８までの光路上に配置された投影光学系ＰＬは、露光光ＩＬを吸収して光学特性の変動（例えば、透過率の変化）が生ずることがある。このような光学系の光学特性の変動が生ずると、実際には露光光ＩＬの時間的な光量変化は生じていないにも拘わらず、照度センサ３８上に照射される露光光ＩＬの時間的な光量変化が生じてしまう。
【００８９】
図９（ａ）に示す経路Ｐ１〜Ｐ９に沿って順次照度センサ３８を移動させつつ、Ｘ座標毎の走査方向ＳＤにおける積算光量むら又は非走査方向の積算光量むらの計測を行うと、
露光光ＩＬの時間的な光量変化の影響を直接受けてしまう。例えば、露光光ＩＬの照度むらが全くない場合であっても、経路Ｐ１に沿って照度センサ３８を移動させて計測を行っているときに照度センサ３８上に照射される露光光ＩＬの光量と、経路Ｐ９に沿って照度センサ３８を移動させて計測を行っているときに照度センサ３８上に照射される露光光ＩＬの光量とは異なるため、あたかも非走査方向に積算光量むらがあるかのような計測結果が得られてしまう。
【００９０】
かかる問題を回避するため、本計測方法では照度センサ３８を露光領域ＥＡに対して図９（ｂ）に示す経路Ｐ１１〜Ｐ１５に沿って移動させつつ露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出している。図９（ｂ）に示す経路Ｐ１１〜Ｐ１５は、走査方向ＳＤに直交する方向（Ｘ方向：非走査方向）に沿っており、経路Ｐ１１〜Ｐ１５の各々は走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に所定の間隔をもって配列されている。
【００９１】
図９（ｂ）に示した経路Ｐ１１〜Ｐ１５に沿って照度センサ３８を移動させつつ積算光量むらを計測する方法は以下の通りである。まず、まず照度センサ３８のピンホール４０を経路Ｐ１１の−Ｘ方向側の端部に配置する。次に、照度センサ３８を＋Ｘ方向に移動させつつＸ方向の所定位置（例えば、図９（ｂ）中の黒丸を付した箇所）で露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を順次検出する（第１移動工程）。
【００９２】
照度センサ３８のピンホール４０が経路Ｐ１１の＋Ｘ方向側の端部に達すると、照度センサ３８のピンホール４０が経路Ｐ１２の＋方向側の端部に配置されるように、照度センサ３８を＋Ｙ方向に所定距離だけ移動させる（第２移動工程）。そして、照度センサ３８を−Ｘ方向に移動させつつＸ方向の所定位置（例えば、図９（ｂ）中の黒丸を付した箇所）で露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を順次検出する（第１移動工程）。照度センサ３８のピンホール４０が経路Ｐ１２の−Ｘ方向側の端部に達すると、照度センサ３８のピンホール４０が経路Ｐ１３の−方向側の端部に配置されるように、照度センサ３８を＋Ｙ方向に所定距離だけ移動させる（第２移動工程）。
【００９３】
以下同様に、経路Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５に沿って照度センサ３８を移動させつつ、Ｘ方向の所定位置（例えば、図９（ｂ）中の黒丸を付した箇所）で露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を順次検出する。経路Ｐ１１〜Ｐ１５に沿った照度センサ３８の移動が完了すると、得られた検出結果の内のＸ方向の位置が同一の位置における検出結果同士を積算して積算光量を求める。例えば、図９（ｂ）中の符号Ｄ５１〜Ｄ５５を付した位置において得られた検出結果同士を積算して積算光量を求める。これにより、異なるＸ座標の積算光量が得られるため、走査方向ＳＤに直交する方向（Ｘ方向：非走査方向）の積算光量むらが得られる。
【００９４】
図９（ｂ）に示す経路Ｐ１１〜Ｐ１５に沿って照度センサ３８を移動させつつ計測を行うと、得られる積算光量は計測を開始した時点における検出結果と計測終了時点における検出結果とを積算したものになる。このため、計測中に露光光ＩＬ光量が時間的に変化してもその影響が平均化され、露光光ＩＬの時間的な光量変化の影響は緩和される。本計測方法を用いて計測を行うと、図９（ａ）に示す経路Ｐ１〜Ｐ９に沿って照度センサ３８を移動させつつ計測を行う場合に比べて、正確な積算光量むらを得ることができる。
【００９５】
また、Ｘ座標毎の走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測する場合には、図９（ｂ）に示す経路Ｐ１１〜Ｐ１５に沿って照度センサ３８を移動させつつ計測を行い、得られた検出結果の内のＸ方向の位置が同一の位置における検出結果同士を積算して積算光量をそれぞれ求める。その後、経路Ｐ１１〜Ｐ１５をＹ方向に距離δだけ移動させて、移動後の経路Ｐ１１〜Ｐ１５に沿って照度センサ３８を移動させつつ計測を行い、得られた検出結果の内のＸ方向の位置が同一の位置における検出結果同士を積算して積算光量をそれぞれ求める。この動作を繰り返し行うことで、Ｘ座標毎の走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測することができる。
【００９６】
〔第５計測方法〕
上述した第１〜第４計測方法は、ピンホール４１が形成された照度センサ３８を移動させつつ、露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出して積算光量むらを計測していたが、照度センサ３８に代えて走査方向ＳＤに延びた受光面を有するセンサを用いても走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測することができる。図１０は、積算光量むらの第５計測方法を説明するための図である。
【００９７】
図１０（ａ）において、５０は走査方向ＳＤに延びた受光面を有するセンサであり、例えば一次元ＣＣＤを用いることができる。センサ５０として一次元ＣＣＤを用いた場合には、その受光面には走査方向ＳＤに沿って多数の画素が配置される。尚、以下の説明においては、センサ５０の受光面には走査方向ＳＤに沿って複数の画素が配列されているとする。また、各々の画素の検出感度は同一であるとする。本計測方法を用いて計測を行うときは、受光面が露光領域ＥＡを走査方向ＳＤに横切るようにセンサ５０を位置決めし、センサ５０の走査方向ＳＤにおける位置を変化させない。尚、センサ５０のＸ方向の位置は任意に設定することができる。
【００９８】
図１０（ｂ）は露光領域ＥＡ内に配置されたセンサ５０の拡大図である。尚、図１０（ｂ）においては説明の簡単化のために、センサ５０の受光面に設けられる画素は距離δのピッチで配列されているとするが、実際には数μｍ〜数十μｍ程度のピッチで各々の画素は配列されている。図１０（ｂ）に示す通り、受光面が露光領域ＥＡを走査方向ＳＤに横切るようにセンサ５０を位置決めすると、図７に示した各検出点Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４，Ｄ４１〜Ｄ４４に各画素が配置された状態となる。この状態で露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を検出する訳であるが、露光光ＩＬの照度（光量）の検出は、センサ５０の走査方向ＳＤへの移動を伴わない以外は第１計測方法又は第３計測方法と同様の方法を用いて行うことができる。
【００９９】
つまり、第１計測方法と同様に、第１検出点群〜第４検出点群に含まれる検出点毎に個別に露光光ＩＬの検出を行って積算光量を別々に求める。具体的には、露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの照度（光量）を第１検出点群に含まれる複数の検出点Ｄ１１〜Ｄ１４の位置に配置された画素で順次検出し、これらの検出結果を積算光量を積算して第１積算光量を求める。次に、第２検出点群に含まれる複数の検出点Ｄ２１〜Ｄ２４の位置に配置された画素で順次検出し、これらの検出結果を積算光量を積算して第２積算光量を求める。以下同様にして第３積算光量、第４積算光量を求めることにより、走査方向ＳＤにおける積算光量むらを得る。
【０１００】
このとき、露光光ＩＬが照射される度に１つの検出点に配置された画素で照度（光量）を検出するようにしていたが、露光領域ＥＡに露光光ＩＬが一度照射されたときに、複数の検出点（例えば、１つの検出点群に含まれる全ての検出点）に配置された複数の画素で照度（光量）を検出するようにしても良い。露光光ＩＬの一度の照射で１つの検出点群に含まれる全ての検出点に配置された画素で露光光ＩＬの照度（光量）を検出すると、図１０（ｂ）に示す例では、露光光ＩＬの４度の照射だけで走査方向ＳＤに沿って配列された複数の検出点の全てにおいて露光光ＩＬの照度（光量）を検出することができる。
【０１０１】
また、第３計測方法と同様に、露光光ＩＬが露光領域ＥＡに照射される度に、図１０（ｂ）に示した検出点Ｄ１１に配置された画素、検出点Ｄ２１に配置された画素、検出点Ｄ３１に配置された画素、検出点Ｄ４１に配置された画素、検出点Ｄ１２に配置された画素、検出点Ｄ２２に配置された画素、……の順で露光光ＩＬの照度（光量）を検出してもよい。かかる検出を行った場合には、１つの検出点群に含まれる検出点各々に配置された画素での検出結果を積算することで、第１積算光量〜第４積算光量の各々を求める。
【０１０２】
更に、露光光ＩＬが露光領域ＥＡへ一度照射されたときに、検出点各々に配置された画素の全てで露光光ＩＬの照度（光量）を検出し、１つの検出点群に含まれる検出点各々に配置された画素での検出結果を積算して第１積算光量〜第４積算光量をそれぞれ求めるようにすれば、露光光ＩＬの１度の照射だけで走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測することができる。
【０１０３】
〔第６計測方法〕
以上説明した第１〜第５計測方法において、露光光ＩＬの吸収による投影光学系ＰＬ等の時間的な光学特性の変化の影響が大きい場合には、露光領域ＥＡに対する露光光ＩＬの単位時間当たりの照射回数を減じ、露光光ＩＬの照射回数を減じた分だけ露光光ＩＬの照度（光量）を検出する回数を増加させてもよい。例えば、前述した第１計測方法において露光光ＩＬの照射回数を１／ｋ（ｋ≧２）に減じた場合を考えると、ステップピッチＳＰはｋ倍長くなる。よって、第１検出点群に含まれる検出点の数がＮ個であったとすると、照度センサ３８を走査方向ＳＤへ走査したときに、一度の走査で検出することができる検出点の数はｎ（ｎ＝Ｎ／ｋ）に減ることになる。
【０１０４】
このため、照度センサ３８を走査方向ＳＤへ走査するときに、第１検出点群に含まれるＮ個の検出点の内からｎ個の検出点を選択して露光光ＩＬの照度（光量）を検出し、次に照度センサ３８を走査方向ＳＤへ走査するときには、先に選択したｎ個の検出点とは異なるｎ個の検出点を選択して露光光ＩＬの照度（光量）を検出する。以下同様の検出動作を行って、照度センサ３８を計ｋ回分走査方向ＳＤへ走査することで第１検出点群に含まれるＮ個全ての検出点において露光光ＩＬの照度（光量）を検出する。そして、これらのＮ個全ての検出点での検出結果を積算して第１積算光量を得る。以上の検出動作を、第２検出点群〜第４検出点群についても同様に行って第２積算光量〜第４積算光量を得て走査方向ＳＤにおける積算光量むらを求める。
【０１０５】
〔第７計測方法〕
露光光ＩＬを投影光学系ＰＬに照射していない状態と照射している状態とにおいて、投影光学系ＰＬの光学特性の変化が大きい場合には、前述した第１〜第５計測方法により積算光量むらを計測する前に、予め投影光学系ＰＬを介して露光領域ＥＡにダミーの露光光ＩＬを照射し、投影光学系ＰＬの光学特性を安定させた上で行うようにすることが好ましい。このようなダミー照射を行うと、投影光学系ＰＬの光学特性が、露光光ＩＬが照射されている最中の光学特性と同様の光学特性になるため、積算光量むらを計測している最中における投影光学系ＰＬの光学特性の変動量を小さくすることができる。
【０１０６】
以上説明した、第１〜第７計測方法を用いて走査方向ＳＤにおける積算光量むらが計測されると、主制御系２４は下記に述べるような調整（照明条件の変更含む）の少なくとも一つを行って、ウェハＷ上で生じる積算光量むらの低減を行う。例えば、主制御系２４は計測された積算光量むらに応じて露光制御ユニット２３に対して制御信号を出力し、露光光源１から発せられる露光光ＩＬの単位時間当たりのパルス数を可変させる。ウェハＷ上の各点における積算光量むらを無くす、又は小さくするためには、露光光ＩＬのパルス数を増加して、露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの回数を多くし、露光領域ＥＡに対して露光光ＩＬがほぼ連続的に照射されるようにする。
【０１０７】
また、主制御系２４は計測された積算光量むらに応じて、駆動系２５を駆動して共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量の調整を行い、露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬのスロープ部ＳＬの幅ＳＷ２（図３（ｂ）参照）を広く設定する（照明条件変更工程）。かかる調整や設定の変更を行うことで、ウェハＷ上で生じる走査方向ＳＤにおける積算光量むら、更には非走査方向における積算光量むらを減じることができ、レチクルＲに形成された微細なパターンを忠実にウェハＷ上に転写することができる。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態の第５計測方法においては、走査方向ＳＤに受光面が延びたセンサ５０を用いていたが、センサ５０として二次元ＣＣＤを用いることができる。仮に、露光領域ＥＡと同程度の受光面を有する二次元ＣＣＤを用いることができ、又は縮小光学系を用いて露光領域ＥＡの全域を撮像することができ、且つ各々の画素の検出感度が同一であれば、極めて短時間で走査方向ＳＤの積算光量むら及び非走査方向の積算光量むらを計測することができる。画素毎に感度特性が異なる一次元ＣＣＤ又は二次元ＣＣＤを用いる場合には、照度分布が均一の基準光を用いて各画素の感度特性を求めておき、この感度特性を用いて計測時の検出結果を補正することが好ましい。
【０１０９】
また、上述の第４計測方法においては、図９（ｂ）に示すような経路に沿って照度センサ３８を移動させて、積算露光量むら又は非走査方向の積算露光むらの計測を行っているが、図９（ｂ）に示すような経路に沿って照度センサ３８を移動させて、単に露光領域ＥＡ内の照度分布（強度分布）を計測するようにしても良い。
【０１１０】
また、ウェハの走査露光中に動かない固定ブラインド１４を露光光ＩＬの光路中から退避可能にして、固定ブラインド１４及び可動ブラインド１５の何れもが露光光ＩＬの光路上に無い状態で、ウェハステージ３５に設けられた照度センサ３８を使って、露光光ＩＬの照度分布（強度分布）を計測するようにしても良い。これにより、固定ブラインド１４によって騙されることなく、照明光学系ＩＳのうちの固定ブラインド１４よりも上流側のユニット（例えば、第１フライアイレンズ６〜レンズ系１３）と、固定ブラインド１４よりも下流側のユニット（例えば、光路折り曲げ用のミラー１７〜主コンデンサレンズ系２０）との位置ずれ、即ち照明光学系ＩＳのうちの固定ブラインド１４よりも下流側のユニットに入射する露光光ＩＬの位置ずれを計測することができ、固定ブラインド１４よりも上流側のユニットと、固定ブラインド１４よりも下流側のユニットとの位置関係を最適化することができる。これは、特開２００２−２０３７６５号公報に開示されているように、照明光学系ＩＳのうちの固定ブラインド１４よりも上流側のユニットと、固定ブラインド１４よりも下流側のユニットとを分離して、別々の架台に支持するような場合に特に有効である。
【０１１１】
また、第２フライアイレンズ９に入射する露光光ＩＬに強度が極端に高い、或いは低い部分が存在すると、第２フライアイレンス９の強度分布の均一化性能力を越えてしまう可能性があるが、固定ブラインド１４及び可動ブラインド１５で遮られていない露光光ＩＬの位置を調整することで、多少の変動が生じても、そのような異常な強度を有する光の第２フライアイレンズ９への入射を回避できる。尚、固定ブラインド１４の退避は、固定ブラインド１４を回転させても良いし、スライドさせてもよい。また、特開平７−１３５１３２号公報に開示されているように固定ブラインド１４を複数の可動部材で構成している場合には、その可動範囲を大きくしてやればよい。
【０１１２】
また、上記実施形態では露光光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に露光光源１としては、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
【０１１３】
更に、光源として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。
【０１１４】
また、上記実施形態では上記照明光学系内に設けられるレンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、レンズ系１２，１３、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０の硝材、及び、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらは、露光光ＩＬの波長に応じて蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を露光光ＩＬとして用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石（フッ化カルシウム）等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。
【０１１５】
尚、本発明は液浸露光装置にも適用できる。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ェ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など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ェ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ェ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。
【０１１６】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法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Ｓ３０（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Ｓ３１（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Ｓ３２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【０１１７】
次に、ステップＳ３３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ３０〜ステップＳ３２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ３３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ３４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Ｓ３５（検査ステップ）において、ステップＳ３４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。
【０１１８】
図１２は、半導体デバイスの場合における、図１１のステップＳ３３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Ｓ４１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ４２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ４３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ４４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ４１〜ステップＳ４４のそれぞれは、ウェ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。
【０１１９】
ウェ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Ｓ４５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ４６（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ェハに転写する。次に、ステップＳ４７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ４８（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Ｓ４９（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、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１２０】
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ４６）において、照度分布が一定の露光光ＩＬでウェハＷが露光され、積算光量のばらつきも緩和されているため、レチクルＲに形成された微細なパターンをウェハＷ上へ精確に転写することができるため、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施形態による積算光量むら計測方法及び露光方法が用いられる露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。
【図２】開口絞り板１０の一例を示す正面図である。
【図３】ウェハＷ上の露光領域ＥＡの形状及び露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける照度分布の一例を示す図である。
【図４】照度センサ３８の構成の一例を示す図である。
【図５】露光光ＩＬの照度むら及び走査方向ＳＤの積算光量むらの一例を示す図である。
【図６】走査方向ＳＤにおける積算光量むらが生ずる原因を説明するための図である。
【図７】露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける積算光量むらを計測する際に設定される複数の検出点の一例を示す図である。
【図８】積算光量むらの第１計測方法を示すフローチャートである。
【図９】積算光量むらを計測するときの照度センサ３８の移動経路の一例を示す図である。
【図１０】積算光量むらの第５計測方法を説明するための図である。
【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Ｓ３３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
３８              照度センサ（センサ）
５０              センサ
Ｄ１１〜Ｄ１４    検出点
Ｄ２１〜Ｄ２４    検出点
Ｄ３１〜Ｄ３４    検出点
Ｄ４１〜Ｄ４４    検出点
ＥＡ              露光領域（照射領域、照明領域）
ＩＡ              照明領域
ＩＬ              露光光
Ｒ                レチクル（マスク）
ＳＤ              走査方向（所定方向）
Ｗ                ウェハ（被露光物体、基板）
【図１】
2005086172.tif 000003
【図２】
2005086172.tif 000004
【図３】
2005086172.tif 000005
【図４】
2005086172.tif 000006
【図５】
2005086172.tif 000007
【図６】
2005086172.tif 000008
【図７】
2005086172.tif 000009
【図８】
2005086172.tif 000010
【図９】
2005086172.tif 000011
【図１０】
2005086172.tif 000012
【図１１】
2005086172.tif 000013
【図１２】
2005086172.tif 000014