(57)【要約】【課題】  光源の発光スペクトルが時間変動しても、適切な露光量で所望の投影露光を行う。【解決手段】  光源からの光により、マスクに形成されたパターンを、光学系を介して物体に露光する露光装置は、物体への露光に用いる露光光の波長成分を含む波長領域内で第１スペクトル感度を有する第１センサー装置と、波長領域内で、第１スペクトル感度とは異なる第２スペクトル感度を有する第２センサー装置と、を有し、第１センサー装置と第２センサー装置とで検出された検出結果に基づいて、露光光の波長毎の強度を計測する計測装置を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光により、マスクに形成されたパターンを、光学系を介して物体に露光する露光装置において、
前記物体への露光に用いる露光光の波長成分を含む波長領域内で第１スペクトル感度を有する第１センサー装置と、
前記波長領域内で、前記第１スペクトル感度とは異なる第２スペクトル感度を有する第２センサー装置と、を有し、
前記第１センサー装置と前記第２センサー装置とで検出された検出結果に基づいて、前記露光光の波長毎の強度を計測する計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記計測装置は、
前記第１センサー装置で検出された波長毎の出力値と、前記第２センサー装置で検出された波長毎の出力値とにより、前記露光光のスペクトル分布を算出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】
前記計測装置は、
時間に対して変化する前記露光光を計測することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光光が、５ｎｍ乃至２０ｎｍのＥＵＶ光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１センサー装置と前記第２センサー装置とが、
前記光源と前記光学系との間の光路中、または前記光学系と前記物体との間の光路中の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第１センサー装置と前記第２センサー装置とが、
前記マスクのパターンの近傍、前記マスクのパターンと光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記計測装置は、
前記波長領域内で、前記第１スペクトル感度および前記第２スペクトル感度とは異なる第３スペクトル感度を有する第３センサー装置をさらに備え、
前記第３センサー装置で検出された波長毎の出力値を含めて、前記露光光のスペクトル分布を算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１センサー装置と前記第２センサー装置とが、
互いに分光透過率の異なるフィルターと、
該複数のフィルターを経た光を受光する受光素子と、
を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記計測装置の計測結果に基づいて、前記光源の出力および前記物体への露光に伴う前記物体の移動のうちの少なくとも一方を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
光源からの光により、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して物体に投影露光する露光方法において、
前記光源と前記投影光学系との間の光路中の第１検出位置における分光強度分布を前記物体への露光動作中に計測し、
前記第１検出位置における分光強度分布の計測値と、前記第１検出位置と前記物体との間に設けられる前記投影光学系を含む光学系の分光透過率の情報とに基づいて、前記物体での分光強度分布を求めることを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
前記第１検出位置は、
前記マスクの近傍の位置、前記マスクと光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍の位置であることを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。
【請求項１２】
前記投影光学系と前記物体との間の光路中の第２検出位置における分光強度分布を非露光時に計測し、
前記第２検出位置における分光強度分布の計測値に基づいて、前記光学系の分光透過率を補正することを特徴とする請求項１０または１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記投影光学系に対して前記マスクのパターンおよび前記物体を走査方向に相対移動させて、前記マスクのパターンを前記物体に投影露光し、
求められた前記物体での分光強度分布に基づいて、前記光源の出力および前記物体の前記走査方向に沿った移動のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１４】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置または請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の露光方法を用いて、前記マスクのパターンを前記物体に露光する露光工程と、
前記マスクのパターンが転写された前記物体を現像し、前記マスクのパターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記物体の表面を加工する加工工程と、
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、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィ工程で製造するのに使用される露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置では、マスク（レチクル）上に形成された回路パターンを、投影光学系を介して感光性基板（たとえばウェハ）上に投影転写する。感光性基板にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影露光によりレジストが感光し、マスクパターンに対応したレジストパターンが得られる。露光装置の解像力は、露光光の波長と投影光学系の開口数とに依存する。露光装置の解像力は、露光光の波長と投影光学系の開口数とに依存する。したがって、露光装置の解像力を向上させるには、露光光の波長を短くすることや、投影光学系の開口数を大きくすること等が必要になる。
【０００３】
一般に、投影光学系の開口数を所定値以上に大きくすることは光学設計の観点から困難であるため、露光光の短波長化が必要になる。そこで、半導体パターニングの次世代の露光方法（露光装置）として、ＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography：極紫外リソグラフィ）の手法が注目されている。このＥＵＶＬの手法を用いたＥＵＶ露光装置では、５〜２０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ（Extreme UltraViolet：極紫外線）光を用いる。露光光としてＥＵＶ光を用いる場合、使用可能な光透過性の光学材料が存在しなくなる。このため、ＥＵＶ露光装置では、照明光学系および投影光学系として反射光学系を用いるとともに、反射型のマスクを用いることになる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２７３８５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＵＶ露光装置では、何らかの理由により、光源の発光スペクトルが時間変動（時間の経過に伴って変化）する。その結果、露光面であるウェハ上の光量を正確に把握することが困難であり、ひいては適切な露光量で所望の投影露光を行うことが困難であった。
【０００６】
本発明の態様は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光源の発光スペクトルが時間変動しても、適切な露光量で所望の投影露光を行うことを目的とする。
【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、第１形態では、光源からの光により、マスクに形成されたパターンを、光学系を介して物体に露光する露光装置において、
前記物体への露光に用いる露光光の波長成分を含む波長領域内で第１スペクトル感度を有する第１センサー装置と、
前記波長領域内で、前記第１スペクトル感度とは異なる第２スペクトル感度を有する第２センサー装置と、を有し、
前記第１センサー装置と前記第２センサー装置とで検出された検出結果に基づいて、前記露光光の波長毎の強度を計測する計測装置を備えることを特徴とする露光装置を提供する。
【０００８】
第２形態では、光源からの光により、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して物体に投影露光する露光方法において、
前記光源と前記投影光学系との間の光路中の第１検出位置における分光強度分布を前記物体への露光動作中に計測し、
前記第１検出位置における分光強度分布の計測値と、前記第１検出位置と前記物体との間に設けられる前記投影光学系を含む光学系の分光透過率の情報とに基づいて、前記物体での分光強度分布を求めることを特徴とする露光方法を提供する。
【０００９】
第３形態では、第１形態の露光装置または第２形態の露光方法を用いて、前記マスクのパターンを前記物体に露光する露光工程と、
前記マスクのパターンが転写された前記物体を現像し、前記マスクのパターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記物体の表面を加工する加工工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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１回の走査露光を概略的に説明する図である。
【図３】図１の露光装置における光源の直後、マスク上、およびウェハ上での光のスペクトルの一例を示す図である。
【図４】図３における光源直後の光のスペクトルが時間変動したときの各位置での光のスペクトルの変化を示す図である。
【図５】本実施形態における計測装置の第１センサーのスペクトル感度を示す図である。
【図６】本実施形態における計測装置の第２センサーのスペクトル感度を示す図である。
【図７】本実施形態における計測装置の第３センサーのスペクトル感度を示す図である。
【図８】計測装置に配置された各センサーの構成を概略的に示す図である。
【図９】半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、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において、感光性基板であるウェハＷの表面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの表面において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの表面において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。図１を参照すると、本実施形態の露光装置には、たとえばレーザプラズマＸ線源のような光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、放電プラズマ光源や他のＸ線源を用いることもできる。
【００１２】
光源１から射出されて集光点１ａを形成した光は、必要に応じて配置された波長選択フィルター（不図示）を介して、一対のフライアイ光学系２ａおよび２ｂからなるオプティカルインテグレータ２に入射する。波長選択フィルターは、光源１が供給する光から、所定波長（例えば１３．５ｎｍ）のＥＵＶ光を選択的に透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。波長選択フィルターを経たＥＵＶ光は、オプティカルインテグレータ２および斜入射ミラー３を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク（レチクル）Ｍを照明する。
【００１３】
第１フライアイ光学系２ａは、並列配置された複数の第１反射光学要素を有する。第２フライアイ光学系２ｂは、複数の第１反射光学要素に対応するように並列配置された複数の第２反射光学要素を有する。具体的に、フライアイ光学系２ａは例えば円弧状の外形を有する多数の凹面鏡要素を縦横に且つ稠密に配列することにより構成され、フライアイ光学系２ｂは例えば矩形状の外形を有する多数の凹面鏡要素を縦横に且つ稠密に配列することにより構成されている。フライアイ光学系２ａ，２ｂの詳細な構成および作用については、たとえば米国特許出願公開第２００２／００９３６３６Ａ１号明細書を参照して援用することができる。
【００１４】
オプティカルインテグレータ２に入射した光は、第２フライアイ光学系２ｂの反射面の近傍に、所定の形状を有する実質的な面光源を形成する。この実質的な面光源は、一対のフライアイ光学系２ａおよび２ｂを含む照明光学系の射出瞳位置に形成される。照明光学系の射出瞳位置（すなわち第２フライアイ光学系２ｂの反射面の近傍位置）は、逆瞳タイプの投影光学系ＰＯの入射瞳の位置と一致している。すなわち、投影光学系ＰＯは、マスクＭが配置された物体面を挟んで投影光学系ＰＯの反対側に所定距離だけ離れた位置に入射瞳を有する逆瞳タイプの投影光学系である。
【００１５】
実質的な面光源からの光、すなわち第２フライアイ光学系２ｂから射出された光は、斜入射ミラー３により反射された後、マスクＭ上に円弧状の照明領域を形成する。このように、オプティカルインテグレータ２および斜入射ミラー３は、光源１より射出された光が集光する集光点１ａからの光を用いて、投影光学系ＰＯの物体面に設置される反射型のマスクＭをケーラー照明する照明光学系を構成している。
【００１６】
マスクステージＭＳは、マスクＭをマスクＭのパターン面がＸＹ平面に沿って延びるように保持し、Ｙ方向に沿って移動できるように構成されている。マスクステージＭＳの移動は、周知の構成を有するレーザ干渉計やエンコーダ（不図示）により計測される。照明されたマスクＭのパターンからの光は、反射光学系として構成された投影光学系ＰＯを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、投影光学系ＰＯの像面に設置されたウェハＷ上には、後述するように、たとえばＹ軸に関して対称な円弧状の静止露光領域（実効露光領域）が形成される。
【００１７】
投影光学系ＰＯは、マスクＭのパターンの中間像を形成する第１反射結像光学系と、マスクパターンの中間像の像（マスクＭのパターンの二次像）をウェハＷ上に形成する第２反射結像光学系とにより構成されている。第１反射結像光学系は例えば４つの反射鏡（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）により構成され、第２反射結像光学系は２つの反射鏡（Ｍ５，Ｍ６）により構成されている。また、投影光学系ＰＯはウェハ側（像側）にほぼテレセントリックな光学系である。この構成により、投影光学系ＰＯの焦点深度内でウェハＷに凹凸があっても良好な結像が可能になっている。
【００１８】
ウェハＷは、その露光面がＸＹ平面に沿って延びるように、Ｘ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動可能なウェハステージＷＳによって保持されている。ウェハステージＷＳの移動は、周知の構成を有するレーザ干渉計やエンコーダ（不図示）により計測される。こうして、マスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳをＹ方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系ＰＯに対してマスクＭおよびウェハＷをＹ方向に沿って相対移動させながら走査露光（スキャン露光）を行うことにより、ウェハＷの１つの矩形状のショット領域にマスクＭのパターンが転写される。
【００１９】
このとき、投影光学系ＰＯの投影倍率（転写倍率）が例えば１／４である場合、ウェハステージＷＳの移動速度をマスクステージＭＳの移動速度の１／４に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージＷＳをＸ方向およびＹ方向に沿って二次元的にステップ移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハＷの各ショット領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００２０】
図２は、本実施形態における１回の走査露光を概略的に説明する図である。図２を参照すると、本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＯの円弧状の有効結像領域および有効視野に対応するように、Ｙ軸に関して対称な円弧状の静止露光領域ＥＲがウェハＷの表面上に形成され、同じくＹ軸に関して対称な円弧状の照明領域がマスクＭのパターン面上に形成される。この円弧状の露光領域ＥＲは、１回の走査露光（スキャン露光）によりウェハＷの矩形状の１つのショット領域ＳＲにマスクＭのパターンを転写する際に、図中実線で示す走査開始位置から図中破線で示す走査終了位置まで移動する。
【００２１】
以下、本実施形態の具体的な説明に先立って、従来技術の課題などについて説明する。露光装置においては、露光面（被露光面）を一定の露光量で露光することが極めて重要である。露光量が一定（同一）でないと、製造された集積回路のパターン線幅にばらつきが生じ、そのパターンが担うべき抵抗値、インダクタンス、静電容量等が設計値とは異なってしまい、ひいては製造された集積回路が所望の動作をしなくなる。
【００２２】
一般に、露光装置用の光源は、その出力を重視して選択され且つ開発されるものであるため、光源の出力は時間変動する。そこで、露光装置では、露光動作中に露光量をリアルタイムにモニターし、露光量のモニター結果をリアルタイムに制御部へ供給し、露光量が一定になるように光源の出力や露光に伴う感光性基板の移動を制御する。
【００２３】
露光光として、ｉ線やｇ線の光、エキシマレーザ光などを用いる露光装置では、光学系を透過することが可能な光の波長領域が、レーザ光の半値幅、もしくはｉ線やｇ線の輝線の半値幅よりも遥かに広い。したがって、光源を発した直後と露光面上（感光性基板の表面上）とで光のスペクトルにほとんど差は無く、光源からの光の波長領域内で一定の感度を有するセンサーを一つだけ露光量モニターに配置するだけで十分である。
【００２４】
一方、ＥＵＶ露光装置の分野では、露光に十分な大出力を有し且つ細い半値幅を有する輝線光源やレーザ光源は、未だ開発されていない。また、金属や半導体の薄膜の多層膜からなる反射面を有するミラーを用いて光学系を構成せざるを得ないが、例えば１３．５ｎｍの波長の光に対するミラーの反射率は７０％程度であり、１３．５ｎｍからコンマ数ｎｍ（０．数ｎｍ）だけ波長が異なる光に対する反射率は急激に低下する。換言すれば、ＥＵＶ露光装置の光学系（照明光学系、投影光学系など）では、例えば１３．５ｎｍを挟んで±コンマ数ｎｍ程度の波長帯域の光しか十分に伝達することができない。
【００２５】
このため、ＥＵＶ露光装置では、光源を発した直後と、マスクの近傍に配置された露光量モニター上と、露光面であるウェハ上とで、光のスペクトルが互いに異なる。この場合、露光量モニター上の光量と露光面上の光量との関係が、単純な比例関係ではなくなる。その結果、露光光であるＥＵＶ光の波長領域内で一定の感度を有するセンサーを一つだけ露光量モニターに配置しても、露光面上の光量を正確に把握することはできない。
【００２６】
図３は、図１のＥＵＶ露光装置における光源の直後、マスク上、およびウェハ上での光のスペクトルの一例を示す図である。図３において、縦軸は光強度（相対値）を、横軸は光の波長（ｎｍ）を示している。また、図３において、参照符号３１で示す破線は光源１の直後の光のスペクトル（発光スペクトル）を、参照符号３２で示す実線はマスクＭのパターン面上での光のスペクトルを、参照符号３３で示す点線はウェハＷの露光面（表面）上での光のスペクトルをそれぞれ示している。
【００２７】
図３を参照すると、ＥＵＶ露光装置では光の進行方向に沿ってウェハＷへ近づけば近づくほど（後段の位置ほど）、光のスペクトルの帯域が狭帯化することがわかる。実際には、後段に行けば行くほど光強度のピーク値も小さくなるが、図３ではスペクトルの狭帯化の理解を容易にするために、光源１の直後とマスクＭ上とウェハＷ上とで光強度のピーク値が所定の波長領域内で互いにほぼ同じになるように実際の光強度に適当な倍率をかけている。
【００２８】
図３では、マスクＭ上での光のスペクトル３２の積分値（スペクトル３２と横軸とにより囲まれる範囲の面積に相当）と、ウェハＷ上での光のスペクトル３３の積分値（スペクトル３３と横軸とにより囲まれる範囲の面積に相当）との比率は、１：０．７２７である。ここで、図３の光源１直後の光のスペクトル３１が時間変動により図４に示すスペクトル４１のように変化すると、マスクＭ上での光のスペクトル３２およびウェハＷ上での光のスペクトル３３も図４に示すスペクトル４２および４３のようにそれぞれ変化する。
【００２９】
図４においても図３と同様に、縦軸は光強度（相対値）を、横軸は光の波長（ｎｍ）を示している。また、図４において、参照符号４１で示す破線は光源１直後の光のスペクトルを、参照符号４２で示す実線はマスクＭ上での光のスペクトルを、参照符号４３で示す点線はウェハＷ上での光のスペクトルをそれぞれ示している。また、図４においても図３と同様に、光源１の直後とマスクＭ上とウェハＷ上とで光強度のピーク値が所定の波長領域内で互いにほぼ同じになるように実際の光強度に適当な倍率をかけている。
【００３０】
図４では、マスクＭ上での光のスペクトル４２の積分値とウェハＷ上での光のスペクトル４３の積分値との比率は、１：０．６８９である。このように、露光モニターを用いてマスクＭ上での光量をモニターしても、このモニター結果からウェハＷ上での実際の光量を把握することができない。図３および図４では光源１の発光スペクトルの時間変動による変化を誇張しているが、実際のＥＵＶ露光装置においても発光スペクトルの時間変動の影響が憂慮される。
【００３１】
ＥＵＶ露光装置に用いられる光源では、放電やＱスイッチで強化したレーザ光を集光することにより瞬間的にエネルギーの高い状態を作り、ターゲット物質をプラズマ化することによりＥＵＶ光を得ている。このため、ＥＵＶを供給する光源は、本質的にパルス発光する光源であり、厳密にはパルス毎に発光コンディションが異なり、ひいてはパルス毎に発光スペクトルが異なる。
【００３２】
一度の露光に際して多数のパルスを用いる場合、パルス毎の発光スペクトルの変化の影響（発光スペクトルの時間変動の影響）はある程度は平均化されるものの、発光スペクトルの時間変動の影響が完全に消えることは無い。また、時間の経過により光源の電極が磨り減ったりターゲット物質の供給ノズルが目詰まりしたりする等のコンディションの変化に起因して、やはり光源の発光スペクトルが経時的に変化する。
【００３３】
そこで、本実施形態の露光装置は、図１に示すように、マスクＭのパターンの近傍に配置されてマスクＭへの入射光を走査露光中に検出する３つのセンサー１１，１２，１３を有する計測装置１０と、計測装置１０の出力（検出結果）に基づいて光源１の出力および／または走査露光に伴うウェハＷの移動を制御する制御部２０とを備えている。露光量モニターとしての計測装置１０に配置された３つのセンサー１１〜１３は、露光光の波長成分を含む波長領域内で互いに異なるスペクトル感度を有する。計測装置１０のセンサー１１〜１３は、走査露光に際してマスクＭへ入射する光束のうち、露光に寄与しない一部の光束を検出する。
【００３４】
具体的に、計測装置１０の第１センサー１１は、図５に示すように、露光光の中心波長である１３．５ｎｍを挟んで±０．５ｎｍの波長領域、すなわち１３ｎｍ乃至１４ｎｍの波長領域内で、波長の増大に対応して感度が線形的に増大するスペクトル感度を有する。第２センサー１２は、図６に示すように、１３ｎｍ乃至１４ｎｍの波長領域内で、波長の増大に対応して感度が線形的に減少するスペクトル感度を有する。第３センサー１３は、図７に示すように、１３ｎｍ乃至１４ｎｍの波長領域内で、波長に対して感度が二次関数にしたがって変化するスペクトル感度を有する。
【００３５】
さらに詳細には、第３センサー１３の感度は、露光光の中心波長である１３．５ｎｍにおいて最大であり、周辺波長である１３ｎｍおよび１４ｎｍに向かって二次曲線状に減少する。したがって、第１センサー１１は１３ｎｍ乃至１４ｎｍの波長領域内で主として長波長成分の光を検出し、第２センサー１２は主として短波長成分の光を検出し、第３センサー１３は主として中間波長成分の光を検出する。図５〜図７において、縦軸は各センサーの感度（相対値）を示し、横軸は波長（ｎｍ）を示している。ちなみに、従来の露光量モニターに配置される単一のセンサーは、波長領域の全体に亘って一定の感度を有する。
【００３６】
第１センサー１１は、図８に示すように、図５に示すスペクトル感度に対応する所要の分光透過率を有するフィルター１１ａと、フィルター１１ａを経た光を受光する受光素子１４とを有する。同様に、センサー１２，１３は、図６，図７に示すスペクトル感度に対応する所要の分光透過率を有するフィルター１２ａ，１３ａと、フィルター１２ａ，１３ａを経た光を受光する受光素子１４とを有する。
【００３７】
計測装置１０では、１３ｎｍ乃至１４ｎｍの波長領域内で互いに異なるスペクトル感度を有する３つのセンサー１１〜１３の検出結果に基づいて、光源１の発光スペクトルの初期値からの変化を、例えば２次関数（１次の項の傾斜成分と２次の項の凹凸成分）でフィッティングすることができる。計測装置１０は、想定される計測装置１０上での光の初期スペクトルに対して、２次関数により補正を加える。
【００３８】
さらに、計測装置１０は、補正された計測装置１０上での光のスペクトルに対して、計測装置１０とウェハＷとの間に設けられる光学系（すなわち投影光学系ＰＯ）の分光透過率をかけて、ウェハＷ上での分光強度分布を求める。計測装置１０で求められたウェハＷ上での分光強度分布の情報は、制御部２０に供給される。制御部２０は、計測装置１０から供給されたウェハＷ上での分光強度分布の情報に基づいて、ウェハＷ上の１つのショット領域ＳＲの全体に亘って露光量がほぼ一定になるように、光源１の出力および／またはウェハＷの露光に伴う移動を制御する。
【００３９】
ＥＵＶ露光装置において用いられる感光体（レジスト）の感度は、１３．５ｎｍ±０．５ｎｍ程度の波長範囲、すなわち１３ｎｍ乃至１４ｎｍ程度の波長領域内でほぼ一定である。したがって、通常は、ウェハＷ上での光の予想スペクトルの積分値により光量を求めることができる。なお、レジストに特殊な分光感度特性がある場合には、ウェハＷ上での光の予想スペクトルの積分に際して、レジストの分光感度特性も考慮する必要がある。
【００４０】
各センサーの値から光のスペクトル分布を算出する方法は、スペクトルが既知の場合の各センサーの出力値は容易に計算できるので、これを行列化し、逆行列を求めて適用すればよい。例えば、該センサー装置の数ｎとすると、露光光のスペクトルをベキ級数で近似する際のｎ−１次までの成分を連立方程式、もしくはｎ×ｎのマトリクスにより露光光のスペクトル分布を算出する。また、所定のスペクトル分布における各センサーの出力値を計算してその結果を行列化し、その逆行列と実際に各センサーで検出された出力値を用いて露光光のスペクトル分布を算出する。
【００４１】
なお、実際の製品においては設計値と若干の誤差乖離が発生するのが普通であることから、計測装置１０のセンサー１１〜１３の較正は、テスト露光により行ってもよい。テスト露光を行う際には、光源１のコンディションを意図的に変化させ（印加電圧を変更する等）、異なる発光スペクトルでの露光を行う。光源１の異なるコンディション間で露光量が異なってしまう場合には、「想定される計測装置１０上での光の初期スペクトル」に誤差があるということであるため、このスペクトルを許容される自由度（本実施形態であれば２次関数の自由度）の中で補正する。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、露光光の波長成分を含む波長領域内で互いに異なるスペクトル感度を有する３つのセンサー１１〜１３を有する計測装置１０が、各センサー１１〜１３の検出結果に基づいて、ウェハＷ上での露光光の波長毎の強度を計測する。換言すれば、計測装置１０は、露光光を計測する走査露光中のウェハＷ上での露光光（時間に対して変化する露光光）の強度分布を測定する。
【００４３】
別の表現をすれば、本実施形態では、マスクＭの近傍に配置された計測装置１０が、各センサー１１〜１３の検出位置における分光強度分布を走査露光の動作中に計測する。計測装置１０は、各センサー１１〜１３の検出位置における分光強度分布の計測値と、計測装置１０とウェハＷとの間に設けられる投影光学系ＰＯを含む光学系（本実施形態では投影光学系ＰＯそのもの）の分光透過率の情報とに基づいて、ウェハＷ上での分光強度分布を求める。
【００４４】
制御部２０は、求められたウェハＷ上での分光強度分布に基づいて、１つのショット領域ＳＲの全体に亘って露光量がほぼ一定になるように、光源１の出力および／またはウェハＷの露光に伴う移動を制御する。その結果、本実施形態では、光源１の発光スペクトルが時間変動しても、適切な露光量で所望の投影露光を行うことができる。
【００４５】
本実施形態では、投影光学系ＰＯとウェハＷとの間の光路中の所定位置における分光強度分布を非露光時に計測し、この分光強度分布の計測値に基づいて、計測装置１０とウェハＷとの間に設けられる光学系の分光透過率を補正してもよい。この場合、補正された分光透過率の情報に基づいて、ウェハＷ上での分光強度分布をより高精度に求めることができる。
【００４６】
本実施形態では、計測装置１０に配置されているセンサー１１〜１３の種類数が３つであるため、２次関数の自由度の中でしかスペクトルを補正することができない。しかしながら、互いに異なるスペクトル感度を有する４種類以上のセンサーを計測装置に配置することにより、スペクトルの補正の自由度が増大し、ひいてはより高精度な露光量制御が可能になる。なお、互いに異なるスペクトル感度を有する２種類のセンサーを計測装置に配置する構成であっても、従来技術よりも高精度な露光量制御が可能であることはいうまでもない。
【００４７】
なお、上述の実施形態では、計測装置１０の各センサー１１〜１３が、光源１からマスクＭへ至る光路中においてマスクＭの近傍に配置されている。しかしながら、計測装置のセンサーの配置については、様々な変形例が可能である。例えば光源と投影光学系との間の光路中、または投影光学系と感光性基板との間の光路中に、計測装置のセンサーを配置することができる。また、マスクのパターンの近傍に限定されることなく、マスクのパターンと光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍に、計測装置のセンサーを配置することもできる。
【００４８】
また、上述の実施形態では、逆瞳タイプの投影光学系を例にとって本発明を説明しているが、これに限定されることなく、正瞳タイプの投影光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。なお、正瞳タイプの投影光学系とは、物体面を挟んで光学系側に入射瞳を有する投影光学系である。
【００４９】
また、上述の実施形態では、１３．５ｎｍの波長を有するＥＵＶ光を例示的に用いているが、これに限定されることなく、例えば５〜２０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ光や、他の適当な波長の光を使用する露光装置に対しても同様に本発明を適用することができる。
【００５０】
また、上述の実施形態では、マスクＭの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを動的に形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報や第２００９／０１２２３８１号公報に開示されている。
【００５１】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【００５２】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図９は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図９に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。
【００５３】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、ＥＵＶ光を供給するための光源としてレーザプラズマＸ線源を用いているが、これに限定されることなく、ＥＵＶ光としてたとえばシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光を用いることもできる。
【００５５】
また、上述の実施形態では、ＥＵＶ光を供給するための光源を有する露光装置に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、ＥＵＶ光以外の他の波長光を供給する光源を有する露光装置に対しても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  光源
２  オプティカルインテグレータ
２ａ，２ｂ  フライアイ光学系
３  斜入射ミラー
１０  計測装置
１１，１２，１３  センサー
２０  制御部
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＯ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
ＥＲ  静止露光領域
【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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