(57)【要約】【課題】露光時の偏光性能が常に許容範囲内にあるようにし、半導体素子の歩留まりを向上させる露光装置を提供する。【解決手段】光源からの光により原版を所定の偏光状態で照明する偏光照明光学系と、前記原版のパターンを基板上に投影する投影光学系と、を有する露光装置において、前記露光装置の偏光性能を把握する偏光性能把握手段を有し、前記把握された偏光性能が許容範囲内であるときに露光を行うことを特徴とする。偏光性能把握手段は、偏光性能を計測する偏光性能計測装置から成り、この偏光性能計測装置は、投影系瞳観察系１９１、露光量を検出する検出部１７０、あるいは、有効光源分布を測定するための検出部１９０である。【選択図】図４
2009016489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光により原版を所定の偏光状態で照明する偏光照明光学系と、
前記原版のパターンを基板上に投影する投影光学系と、を有する露光装置において、
前記露光装置の偏光性能を把握する偏光性能把握手段を有し、
前記把握された偏光性能が許容範囲内であるときに露光を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記把握された偏光性能が、前記許容範囲外になったときに露光を一定時間、停止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】
前記露光を一定時間、停止後、前記偏光性能が前記許容範囲内であることを確認して前記露光を再開することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記把握された偏光性能が、前記許容範囲内の閾値を越えたときに、単位時間当たりの露光間隔を調整し、前記偏光性能が前記許容範囲内であるように前記露光を継続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５】
前記偏光性能を補正する偏光性能補正手段を有し、
前記把握された偏光性能が前記許容範囲内となるように前記偏光性能を補正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６】
前記偏光性能は、偏光度、偏光収差のいずれか１つ、または、両方であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記偏光性能把握手段は、露光時に前記照明光学系および前記投影光学系を透過するエネルギーを計測するエネルギー計測装置と、
前記計測されたエネルギーに基づいて前記基板上の偏光性能の変化を推測する演算装置と、を有し、
前記偏光性能を前記演算装置によって推測して把握することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記偏光性能把握手段は、露光時に前記偏光性能を計測する前記偏光性能計測装置から成り、
前記偏光性能を前記偏光性能計測装置により計測して把握することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
前記偏光性能把握手段は、非露光時に前記偏光性能を計測する前記偏光性能計測装置から成り、
前記偏光性能を前記偏光性能計測装置により計測して把握することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
前記非露光時は前記基板の交換時であることを特徴とする請求項９に記載の露光装置
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の露光装置を用いてウェハを露光する工程と、
前記ウェハを現像する工程と、を備え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、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するために使用される投影露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子製造工程のリソグラフィ工程において投影露光装置が用いられる。
リソグラフィ工程とは，半導体素子の回路パターンを半導体素子となるシリコン基板、ガラス基板、ウェハ等の基板の上に投影転写する工程のことである。
近年、半導体素子の微細化が進んでおり、０．１５μｍ以下の線幅を転写するようになっている。
半導体素子の微細化が進むことにより、半導体素子の集積度が向上し、低電力かつ高性能な素子が製造できる。
そのため、さらなる半導体素子の微細化への要求が高く、それに伴い、投影露光装置に対する解像力向上への要求も高くなっている。
投影露光装置の解像力を向上させる方法として，投影光学系の高ＮＡ化と，露光波長の短波長化があるが、両者とも近年ますます加速している。
投影光学系のＮＡは、１９９０年代にはＮＡ０．６程度が主流だったが、近年ではＮＡ０．９を超える投影光学系が開発され高ＮＡ化が進んでいる。
さらには、基板上を水等の高屈折液体で浸す液浸露光技術を用いたＮＡ１．０を超える投影光学系も設計が進められている。
【０００３】
一方、露光波長についても短波長化が進んでいる。従来は光源としてＫｒＦエキシマレーザーを用いて波長２４８ｎｍの光で露光を行うものが主流であった。
しかし近年では、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とした波長１９３ｎｍの光、さらにはＦ２レーザーを光源とした波長１５７ｎｍの光で露光が行われるようになっている。
高ＮＡリソグラフィにおいては、感光剤内でＰ偏光（基板上に入射する光の電場ベクトルが、光線と基板の法線を含む平面にある光、ＴＭ偏光という場合もある）同士の光が干渉縞のコントラストを下げる。
これは、感光剤が光の電場強度によって感光することに起因し、Ｐ偏光の電場ベクトルが干渉縞を発生せず、場所によらず一律に強度を持つ強度分布になるためである。
一方、Ｓ偏光（基板上に入射する光の電場ベクトルが、基板の平行な平面にある光、ＴＥ偏光という場合もある）同士の光は高コントラストな干渉縞を発生する。
この現象を利用し、マスクをＳ偏光のみで照明することにより良好な結像性能を得る技術が偏光照明技術として昨今着目されている。
例えば、国際公開公報ＷＯ２００４／０５１７１７（特許文献１）で、基板上の偏光状態を制御する方法として、照明光学系の瞳位置での露光光の偏光状態を制御する方法が提案されている。
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００４／０５１７１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、照明光学系の瞳位置での露光光の偏光を制御しても、照明光学系の光学部材の複屈折や、投影光学系の光学部材の複屈折によって、照明光学系の瞳で制御した偏光状態が変化し、基板上で所定の偏光性能が得られない。
また、露光光の波長が短くなると、光の吸収のため実用に耐える光学硝材の種類が限られ、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー光を露光光として用いる投影露光装置では、実用に耐える硝材としては石英と蛍石しかない。
そのため、ＡｒＦエキシマレーザーを光源として用いた投影露光装置の光学系には石英もしくは蛍石から成る光学素子が使用される。
石英あるいは蛍石は、構造に起因した大きな複屈折を持たない硝材であるが、露光を行うことで、硝材が光を吸収し、硝材内に温度分布が発生する。
そのため、熱膨張により応力歪が発生し、それによる可逆的な複屈折を発生する。
そのため、露光を行うと、照明光学系の光学部材もしくは投影光学系の光学部材に複屈折が発生し、基板上での偏光性能が劣化する。
【０００５】
基板上の偏光性能としては、偏光度あるいは投影光学系の偏光収差等がある。
偏光度とは全光量におけるＳ偏光の割合である。
偏光度が劣化するとは、前述のように好適にはＳ偏光のみの光で露光を行いたいが、光学部材の複屈折によりＰ偏光が発生し、Ｐ偏光が露光光に混在することであり、偏光度が劣化すると像のコントラストが低くなり良好な結像性能が得られなくなる。
偏光収差とは、２つの直交する偏光に対する投影光学系の収差の差分をいう。
偏光収差が劣化するとは、２つの直交する偏光に対する収差の差が大きくなり、偏光収差が劣化すると、特定の偏光光で露光を行った際に、大きな収差がある状態で露光を行う。
そのため、例えば、大きな球面収差が発生した状態で露光を行うこととなり、像のコントラストが低くなり良好な結像性能が得られなくなる。
以上のように、露光によって偏光性能が劣化すると、良好な結像性能が得られなくなり、半導体素子の歩留まりが下がる。
そこで、本発明では、露光時の偏光性能が常に許容範囲内にあるようにし、半導体素子の歩留まりを向上させる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】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、光源からの光により原版を所定の偏光状態で照明する偏光照明光学系と、前記原版のパターンを基板上に投影する投影光学系と、を有する露光装置において、前記露光装置の偏光性能を把握する偏光性能把握手段を有し、前記把握された偏光性能が許容範囲内であるときに露光を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、露光による偏光性能の時間的変化を把握し、露光時の偏光性能が常に許容範囲内にあるようにし、半導体素子の歩留まりを向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１の概略図を参照して、本発明の実施例１の露光装置１について説明する。
実施例１の露光装置１は、光源１０２からの光により原版であるレチクル２００を所定の偏光状態で照明する偏光照明光学系１１０と、原版上であるレチクル２００上に描画されたパターンを基板上であるウァハ４００上に転写する投影光学系３００と、を有する。  
さらに、露光装置１の偏光性能を把握する偏光性能把握手段を有し、前記計測された偏光性能が許容範囲内であるときに露光を行う。
この偏光性能把握手段は、偏光性能を計測する偏光性能計測装置から成る。
この偏光性能計測装置は、投影系瞳観察系１９１、図１に示されるレチクル２００に入射する露光量を検出する検出部１７０、あるいは、図１に示される有効光源分布を測定するための検出部１９０である。
また、偏光性能は、偏光度、偏光収差のいずれか１つ、または、両方である。
【００１０】
露光装置１は、照明装置１００、レチクル２００、投影光学系３００、ウェハ４００、ウェハステージ４５０、制御部５００と、を有する。
露光装置１は、例えばステップ・アンド・スキャン方式あるいはステップ・アンド・リピート方式で、レチクル２００に形成された回路パターンをウェハ４００に露光する投影露光装置である。
照明装置１００は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２００を照明し、光源１０２と照明光学系１１０とを有する。
光源１０２は、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどのエキシマレーザーが主に使用される。
しかし、エキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを使用してもよく、その光源の個数も限定されない。
また、光源１０２に使用可能な光源はレーザーに限定されず、１つ又は複数の水銀ランプやキセノンランプ等のランプも使用可能である。
【００１１】
照明光学系１１０は、レチクル２００を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレータ、絞り等を含む。
本実施例１の照明光学系１１０は、光束形状変換手段１２０と、光束変更手段１３０と、結像光学系１４０と、λ／２板１１１、位相解消板１１３、折り曲げミラー１１２、１５０、１５１と、フィルタ部材１５４と、を有する。
さらに、照明光学系１１０は、ハエの目レンズ１５６と、可変絞り１５８と、集光光学系１６０と、ハーフミラー１５２と、検出部１７０と、マスキングブレード１７２と、結像光学系１８０とを有する。
光源１１０から射出された光は、λ／２板１１１、折り曲げミラー１１２、位相解消板１１３を経て、光束形状変換手段１２０に導光される。
コントラスト向上のために露光光の偏光状態を制御することは、光源１０２がレーザーであれば射出光の直線偏光をそのまま利用することで可能である。
以下では光源から射出される光が紙面垂直方法に偏光しているとし、紙面垂直方向をＸ方向、Ｘ方向と光軸方向に直交する方向をＹ方向とする。
露光光はλ／２板１１１が光路中に挿入されていない場合にはレーザーの偏光方向であるＸ偏光となり、λ／２板１１１が光路中に挿入されている場合には、それとは垂直方向の直線偏光（Ｙ直線偏光）となる。λ／２板１１１は、図示されない制御部によって挿入、退避が自動可能である。
【００１２】
位相解消板１１３は、直線偏光をランダムな偏光に変換するためのもので無偏光照明の際に光路に挿入され、偏光照明時には光路から退避する。
位相解消板１１３は、未記載の制御部によって挿入、退避が自動可能である。
光束形状変換手段１２０は、光源１１０からの光を所定面であるＡ面１１０Ａにおいて円形や輪帯形状、多重極状等必要に応じて所望の形状分布の光束に変更する。
即ち、Ａ面１１０Ａは有効光源の基本形状を形成する面で、Ａ面１１０Ａの近傍には、光束変更手段１３０が設けられる。
光束変更手段１３０は、円錐型光学素子１３２、間隔変更可能な円錐型光学素子１３４、不図示の平行平面板や適当な形状の絞り部材（例えば、輪帯開口絞りや４重極開口絞りや円形絞り等）および４角錐型光学素子や屋根型光学素子を有する。
光束変更手段１３０は、さらに、倍率を変更するための拡大／縮小ビームエキスパンダーを有し、光束形状変換手段１２０により基本形状に変更された光束を、さらに変更するため、切り替え可能に光軸上に配置される。
光束変更手段１３０は光路から待避することもでき、これらの内の複数を同時に光軸上に配置することも可能である。
光学形状変換手段１２０と、光束変更手段１３０より、様々な形状分布の光束をＡ面近傍に実像、もしくは虚像として形成する。
Ａ面１１０Ａ上に形成された形状、もしくは、光束変更手段１３０により所定の形状に変更された光束は、倍率可変の結像光学系１４０により倍率が変更される。
本実施例では、結像光学系１４０は、レンズ１４２、１４４及び１４６を有するが、レンズの数は限定されない。
【００１３】
本実施例では、複数の種類のＮＤフィルタ１５４と複数の種類のλ／２位相板１５５が設けられ、ＮＤフィルタ１５４は、対のＮＤフィルタ部材１５４ａ，１５４ｂから成り、λ／２位相板１５５は対のλ／２位相板部材１５５ａ，１５５ｂから成る。
図２の概略平面図は、タンジェンシャル偏光照明に使用されるＮＤフィルタ部材１５４ａとλ／２位相板部材１５５ａの対を光軸方向から見た状態である。
図３の概略平面図は、クロスポール偏光照明に使用されるＮＤフィルタ部材１５４ｂとλ／２位相板部材１５５ｂの対を光軸方向から見た状態である。
λ／２位相板１５５によって、本実施例の偏光照明では有効光源の複数の領域に対して所定の偏光状態を設定する。
ＮＤフィルタ１５４は、各領域に対応したＮＤフィルタ部材１５４ａ，１５４ｂで構成されており、各ＮＤフィルタ部材１５４ａ，１５４ｂは、ミラーがもたらす光の偏光状態の差による透過率分布の不均一性を補正するように予め設定されている。
λ／２板１５５は挿入、退避が自動制御されており、直線偏光照明時、もしくは無偏光照明時は退避可能である。
【００１４】
ハエの目レンズ１５６の入射面において、所定面Ａ１１０Ａの光量分布が収差なく結像した場合、光強度分布の輪郭がはっきりとしてしまう。
この場合、被露光面であるプレート４００上において照度ムラや有効光源の画面内不均一性が発生する。
従って、所定面Ａ１１０Ａとハエの目レンズ１５６の入射面との結像関係は、ある程度、収差がある状態（デフォーカスを含む）で結像していることが好適である。
但し、ハエの目レンズ１５６を構成するレンズ（微小レンズ）が多数あり、照度ムラ等への影響が小さい場合にはこの限りではない。
ハエの目レンズ１５６は、入射光束により、その射出面近傍に複数の光源像（２次光源）を形成し、レチクル２００面を均一に照明する。
複数の光源像が形成される面の近傍であるＢ面１１０Ｂには、径可変（切り替えも含む）の絞り１５８が配置される。
なお、複数の光源像が形成される面（ハエの目レンズを構成する微小レンズの後ろ側集光点面）は、比較的光束のエネルギー密度が高いため、その面に対して若干デフォーカスした位置（−数ｍｍから＋数ｍｍの範囲内の位置）に絞り１５８を配置する。
ただし、絞り１５８が、そのエネルギー密度の高さに耐えうる場合には、複数の光源像が形成される面に一致させてその絞り１５８を配置してもよい。
絞り１５８と開口絞り３１０は、光学的にほぼ共役な位置に配置されている。
絞り１５８の射出面側において、ハエの目レンズ１５６及び絞り１５８により形成される多光源の形状の開口絞り３１０の位置での像が、プレート４００面上の各点における照明光の形状（有効光源形状）となる。
【００１５】
Ｂ面１１０Ｂの複数の光源像からの光束のうち、絞り１５８により制限されない光束が集光光学系１６０によりマスキングブレード１７２が配置される面を効率よく照明する。
マスキングブレード１７２は、結像光学系１８０によりレチクル２００が配置される面と光学的に共役な位置に配置され、レチクル２００面上における被照明領域を決定する。
本実施例では、集光光学系１６０はレンズ１６２及び１６４を有し、結像光学系１８０は本実施例ではレンズ１８２及び１８４を含むが、これらのレンズの数は限定されない。
集光光学系１６０のレンズ１６２及び１６４の間にはハーフミラー１５２が配置されている。
ハーフミラー１５２は入射光束を反射光と透過光に分割し、その一方をレチクル２００への照明光に、もう一方を検出器１７０に分割する。
これにより、検出器１７０は、レチクル２００に入射する露光量を間接的にモニターし、検出する。
ハーフミラー１５２及び検出器１７０の配置は図１に示される実施例に限定されず、光源１０２からマスキングブレード１７２の間の光路中に配置されていればよい。
レチクル２００の近傍には、レチクル２００と投影光学系３００との間に挿入及び取り出しが可能で、有効光源分布を測定するための検出部１９０が設けられている。
【００１６】
レチクル２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示されないレチクルステージに支持及び駆動される。
レチクル２００から発せられた回折光は、投影光学系３００を通りウェハ４００上に投影される。
レチクル２００とウェハ４００は、光学的に共役の関係にある。
本実施例の露光装置１はステップ・アンド・スキャン方式である（「スキャナー」とも呼ばれる。）ため、レチクル２００とウェハ４００を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりレチクル２００のパターンをウェハ４００上に転写する。
なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル２００とウェハ４００を静止させた状態で露光が行われる。  
偏光照明時に、光量検出器１７０は、例えば２つのセンサーを使用し偏光成分毎（例えば、Ｘ方向偏光成分とＹ方向偏光成分）に計測可能な構成をとることができる。
これより露光量を計測すると共に露光光の偏光度も計測可能となる。
偏光照明時に、検出部１９０も、例えば２つのセンサーを使用し偏光成分毎（例えば、Ｘ方向偏光成分とＹ方向偏光成分）に計測可能な構成とすることができる。
これより、有効光源分布を計測するとともに露光光の偏光度も計測可能となる。
もちろん、有効光源検出部１９０の位置はこの位置に限定されず、例えば、ウェハステージ上に配置してもよい。また、光量検出器１７０の位置に配置してもよい。
しかし、この位置での検出については、ハーフミラー１５２の反射／透過特性やミラー１５１の反射特性・位相差特性が反映されていないため、これらの特性を考慮し、再計算した上で、被照射面での有効光源分布や偏光度を算出する必要がある。
【００１７】
次に、図４を参照して、偏光性能計測装置である投影系瞳観察系１９１による偏光収差の計測を説明する。
偏光性能計測装置である投影系瞳観察系１９１を用いて偏光照明時の収差変化を計測し、投影系瞳観察系１９１は、光源を有する投影光学系３００に落射照明する。
ウェハステージ４５０上には球面ミラー４０が配置され、落射照明光を反射させ、再び投影光学系３００を通り、に戻す。
戻り光は、投影系瞳観察系１９１内の計測部に導光される。計測結果より、投影光学系３００の偏光収差を計測可能である。
例えば、投影光学系３００のＪＯＮＥＳ行列の計測することで、投影光学系３００への入射偏光度変化による偏光収差を算出する。
その他、ウェハステージ４５０上に計測系を配置してもよいし、ウェハ４００面に配置された空中像計測器により、像性能自体を評価し、偏光収差量と関連付けることも可能である。
上記したように偏光度、偏光収差等の偏光性能の劣化は、半導体素子の歩留まりに影響するため、偏光性能の劣化を許容範囲内に保ちながら露光を行うことが必要である。  
【００１８】
そこで、以下のような露光シーケンスを制御することが重要である。
図５を参照して、露光による偏光性能変化を推測する推測式を求めるシーケンスを説明する。
ステップ１０００において、連続的な露光を行いながら偏光性能計測装置にて偏光性能を一定時間ごとに計測する。
この偏光性能計測装置は、図１に示されるレチクル２００に入射する露光量を検出する検出部１７０、あるいは、有効光源分布を測定するための検出部１９０である。
ステップ１００１において、連続的な露光を停止した後、偏光性能計測装置にて偏光性能を一定時間ごとに計測する。
ステップ１００２で、前記ステップ１０００で計測した計測値から、露光時の偏光性能の時間的変化を推測する推測式Ａを算出する。
ステップ１００３で、前記ステップ１００１で計測した計測値から、非露光時の偏光性能の時間的変化を推測する推測式Ｂを算出する。
ステップ１００４にて、推測式Ａと推測式Ｂを装置内パラメータとして保存する。
以上のように推測式を求めることにより、露光中においては、検出器１７０で計測された露光量の時間的な推移からこれら推測式を用いて各時間での投影露光装置の偏光性能を把握することができる。
【００１９】
次に、露光タイミングの制御方法を、図６のシーケンスと図７のタイムシートを参照して説明する。
本実施例は、把握された偏光性能が、許容範囲外になったときに露光を一定時間、停止するものである。
図６において、露光を開始するに当たり、まずステップ１１００で露光量の時間的な推移を把握する。
本実施例においては、今までの連続露光時間および露光停止時間を把握する。
ステップ１１０１にて、推測式Ａ、Ｂを用いて現在の偏光性能δ（偏光度や偏光収差）を算出する。
ステップ１００２にて、偏光性能δがあらかじめ決められた許容範囲内（偏光度であればα以上、偏光収差であればα以下）であるか判断する。許容範囲内であれば、露光を行う（ステップ１１０４）。
偏光性能δが許容範囲外であった場合、一定時間露光を停止する（ステップ１１０３）。
一定時間停止後、ステップ１１００に戻り、偏光性能δが許容範囲内に入るまで露光を行わず、１１００〜１１０３のステップをループする。
この際、許容範囲とは別に、露光再開をする際の偏光性能値βを決めておいてもよい。つまり偏光度であれば、α以上のβに偏光度が復帰するまで露光を停止するようにしても良い。
露光後は、ステップ１１０５にて次に露光を行うショット、もしくはウェハがないか判断する。露光がすべて完了している場合は終了となる。
次に露光を行うものがある場合には、ステップ１１００へ戻る。
【００２０】
次に図７において実施例１のステップ１１００〜１１０５の流れを、時間的な流れとして説明する。図７の横軸は時間であり、縦軸は偏光収差である。
図７の実施例では偏光収差に着目しているため、偏光収差がα以下であるときに露光を行うことが可能である。
図７の●マーク１１０４Ａは、図５の露光ステップ１１０４に該当する。
露光を開始後、時間Ｔ０までは、ステップ１１０２において推測された偏光収差δが許容範囲内であるため、連続的に露光を行っている。
時間Ｔ０になるとき、ステップ１１０２において推測された偏光収差δが許容値αを超えるため露光を停止する。
露光を停止することにより、露光により発生していた偏光収差の劣化が緩和され偏光収差δが△マーク１１０２Ａに示されるように減少していく。
推測式Ｂより算出される露光停止時間ａ（ここではＴ０〜Ｔ１）の間、露光を停止し、その後露光を開始する。
ただし、図７の露光停止時間ａは露光ステップ１００４の時間の整数倍である必要はない。
露光が再開されると、偏光性能が許容値α近くに劣化するまで再び露光が連続的に行われる。
実施例１によれば、露光量の時間的な推移から偏光性能を推測することにより、偏光性能を把握し、露光性能が許容範囲外となった場合には露光を停止し、露光時の偏光性能が常に許容範囲内であるようにする。
【実施例２】
【００２１】
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施例２を説明する。
実施例１との違いは、偏光性能が許容範囲外になった際に露光を停止するのではなく、許容範囲の限界近くになったら、露光間隔を伸ばすことにより、偏光性能を許容範囲外に常に収めるようにすることである。
つまり、把握された偏光性能が、許容範囲内の閾値を越えたときに、単位時間当たりの露光間隔を調整し、偏光性能が前記許容範囲内であるように露光を継続する。
図８に示されるように露光を開始するに当たり、まずステップ１２００で露光量の時間的な推移を把握する。
具体的には、今までの連続露光時間および露光停止時間を把握する。
ステップ１２０１にて、推測式Ａ、Ｂを用いて現在の偏光性能δ（偏光度、偏光収差）を算出する。
ステップ１２０２にて、偏光性能δが予め決められた制御値を超えていないか（偏光度であれば許容値αよりも小さいγ以上になっていないか、偏光収差であれば許容値αより大きいγ以下になっていないか）判断する。
偏光性能が制御値を超えていなければ、最大スループットとなるように最短露光間隔でステップ１２０４の露光をおこなう。
偏光性能が制御値を超えている場合は、ステップ１２０３で露光間隔の調整を行った後、ステップ１２０４で露光を行う。
露光後は、ステップ１２０５にて次に露光を行うショット、もしくはウェハがないか判断する。露光が全て完了している場合は終了となる。
つぎに露光を行うものがある場合には、ステップ１２００へ戻る。
【００２２】
次に、図９を参照して、実施例２のステップ１２００〜１２０５の流れを、時間的な流れとして説明する。
図９の横軸は時間であり、縦軸は偏光収差である。図９の実施例では偏光収差に着目しているため、偏光収差がγ以下であるときに最短露光間隔で露光を行うことが可能である。
図９の●マーク１２０４Ａは、図６の露光ステップ１２０４にあたる。
露光を開始後、時間Ｔ０までは、ステップ１２０２において推測された偏光収差δがγよりも小さいため、最短露光間隔で露光を行っている。
時間Ｔ２になったとき、ステップ１２０２において推測された偏光収差δが制御値γを超えたため露光間隔を延長し、次の露光を時間Ｔ３に行う。
露光間隔を延長することにより、露光により発生していた偏光収差の劣化のスピードが遅くなり、連続的に露光を行っても、偏光収差が許容値を超えないようになる。
ただし、図９の露光停止時間は露光ステップ１２０４の時間の整数倍である必要はない。露光間隔は調整を続け、最終的には一定値となる。
実施例２によれば、露光量の時間的な推移から偏光性能を推測することにより、偏光性能を把握し、露光性能が許容範囲外とならないよう露光間隔を調整して露光を行うことにより、露光時の偏光性能が常に許容範囲内であるようにすることができる。
【実施例３】
【００２３】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例３について説明する。
実施例１との相違点は、一定時間、停止後に偏光性能計測確認ステップを有し、偏光性能を計測し許容範囲内であることを確認してから露光を再開することにあり、ステップ１１０６が相違点である。
ステップ１１０２において偏光性能が許容範囲内の場合、ステップ１１０４、１１０５、１１００、１１０１が連続的に繰り返される。
しかし、偏光性能変化量が許容値を超えた場合には、ステップ１１０３で一定時間停止する。
一定時間停止後、ステップ１１０６にて偏光性能計測装置にて偏光性能を計測し、偏光性能の確認を行い、偏光性能が許容範囲内に復帰したことを確認した後、露光を再開する。
実施例３によれば、偏光性能が許容値範囲内に復帰したことが正確に把握することができ、露光時の偏光性能が常に許容範囲内である。
【実施例４】
【００２４】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例４について説明する。
実施例１との相違点は、非露光時に偏光性能計測ステップを有することにあり、偏光性能把握手段は、非露光時に偏光性能を計測する偏光性能計測装置から成り、偏光性能を偏光性能計測装置により計測して把握する。この非露光時は基板であるウェハ４００の交換時である。
ステップ１３０１が相違点であり、偏光性能計測装置にて現状の偏光性能δを計測するステップを有し、その計測値を用いてステップ１３０２を実施する。その他は、実施例１と同じシーケンスをたどる。
図１１においては、露光（ステップ１３０４）毎に偏光性能計測を行う例を説明したが、ウェハ交換時に偏光性能を計測するようにし、偏光性能が許容範囲内であればウェハ１枚を露光するようにしても良い。
また、ショット毎、ウェハ毎に限らず、ＪＯＢ毎でも良いし、時間を決めて定期的に計測するようにしても良い。
なお、図１１は、実施例１で示した露光を停止する露光シーケンスを説明したが、実施例２で示した露光間隔を延長する露光シーケンスにおいても、非露光時に偏光性能を計測して計測値を用いて判断を行うことが可能である。
実施例４によれば、非露光時に偏光性能を計測することにより、偏光性能を把握し露光を行うことにより、露光時の偏光性能が常に許容範囲内であるようにすることができる。
【実施例５】
【００２５】
次に、図１２を参照して、本発明の実施例５について説明する。
実施例１〜４との相違点は、露光時に偏光性能計測を行うことにあり、偏光性能把握手段は、露光時に偏光性能を計測する前記偏光性能計測装置から成り、偏光性能を偏光性能計測装置により計測して把握する。
偏光性能計測装置である図１に示されるレチクル２００に入射する露光量を検出する検出部１７０を用いて露光中の偏光性能計測を行う。
露光を開始するに当たり、ステップ１４００でダミー露光を行い、偏光性能を計測する。
ステップ１４０１で、偏光性能計測値が許容範囲内であるか確認する。
許容範囲内であれば、ステップ１４０３で露光を行う。
この際、偏光性能を同時に計測する。露光完了後、次の露光がある際には、ステップ１４０１に戻り、前の露光で計測した偏光性能計測値が許容範囲内であるかを確認する。
偏光性能計測値が許容範囲外になった際には、ステップ１４０２で一定時間露光を停止する。
なお、図１２は、実施例１で示した露光を停止する露光シーケンスを説明したが、実施例２で示した露光間隔を延長する露光シーケンスにおいても、露光時に偏光性能を計測して計測値を用いて判断を行うことが可能である。
実施例５によれば、露光時に偏光性能を計測することにより、偏光性能を把握し露光を行うことにより、露光時の偏光性能が常に許容範囲内であるようにすることができる。
【実施例６】
【００２６】
次に、図１３を参照して、本発明の実施例６を説明する。
実施例１を説明する際に図１で説明したものについては同一の番号をつけ説明を省略する。
実施例６は、偏光性能を補正する偏光性能補正手段を有し、把握された偏光性能が前記許容範囲内となるように前記偏光性能を補正するものである。
すなわち、上記した方法で把握した偏光性能に基づいて、照明光学系１１０および投影光学系３００に備えられた偏光性能補正手段によって、偏光性能が許容範囲内となるように補正を行う。
前記偏光性能把握手段は、露光時に照明光学系１１０および投影光学系３００を透過するエネルギーを計測するエネルギー計測装置と、計測されたエネルギーに基づいて前記基板上の偏光性能の変化を推測する演算装置と、を有する。
さらに、偏光性能を前記演算装置によって推測して把握する
偏光性能のうち偏光収差を補正する方法としては、投影光学系３００内のレンズ３２０を光軸方向に駆動する方法がある。
さらに、投影光学系３００内の空間の圧力を制御する圧力制御装置（不図示）により、投影光学系３００内の空間の圧力を変えて空間の屈折率を変える方法、光源１０２のから射出する波長を変えることにより露光波長を変える方法等がある。
偏光性能のうち偏光度を補正する方法としては、λ／２板１１１を光軸中心に回転させる方法、光源１０２から射出する偏光度を変える方法、照明光学系１１０内のレンズ１４６に応力を掛けて歪ませ、応力複屈折を発生させる方法等がある。
実施例６によれば、偏光性能を把握し、偏光性能が許容範囲になるように補正を行いながら、露光を行うことにより、露光時の偏光性能が常に許容範囲内であるようにすることができる。
【００２７】
次に、図１４及び図１５を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図１４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方法を例に説明する。
露光装置を用いてウェハを露光する工程と、前記ウェハを現像する工程とを備え、具体的には、以下の工程から成る。
ステップ１（回路設計）では半導体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に基づいてマスクを製作する。
ステップ３（ウェハ製造）ではシリコン等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、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５（組立）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製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）等の組み立て工程を含む。
ステップ６（検査）では、ステップ５で作製された半導体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。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００２８】
図１５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、ウェハに電極を形成する。
ステップ１４（イオン打込み）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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例の露光装置の概略構成図である。
【図２】タンジェンシャル偏光照明におけるフィルタの透過率分布を設定する方法の図である。
【図３】クロスポール偏光照明におけるフィルタの透過率分布を設定する方法の図である。
【図４】露光収差計測の光学系を示す図である。
【図５】偏光性能変化の推測式を求めるシーケンスである。
【図６】本発明の実施例１の露光間隔一定型の露光シーケンスである。
【図７】本発明の実施例１の露光間隔一定型のタイムシートである。
【図８】本発明の実施例２の露光間隔可変型の露光シーケンスである。
【図９】本発明の実施例２の露光間隔可変型のタイムシートである。
【図１０】本発明の実施例３の露光シーケンスである。
【図１１】本発明の実施例４の露光シーケンスである。
【図１２】本発明の実施例５の露光シーケンスである。
【図１３】本発明の実施例６を説明する構成図である。
【図１４】露光装置を使用した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１５】図１４に示すフローチャートのステップ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】
【００３０】
１  露光装置            １００        照明装置
１０２  光源          １１０  照明光学系
１１１  λ／２板        １１２        折り曲げミラー
１１３  位相解消板      １２０  光束形状変換手段
１２８  σ形状補正機構  １３０ 光束変更手段
１３２  円錐型光学素子  １３４ 間隔変更可能な円錐型光学素子
１４０  倍率可変結像光学系
１４２、１４４、１４６ 倍率可変結像光学系の構成レンズ
１５０、１５１ 折り曲げミラー
１５２  ハーフミラー    １５４  フィルタ部材
１５５  λ／２位相板    １５６        有効光源形成手段（ハエノ目レンズ）
１５８  絞り            １６０ 集光光学系
１６２、１６４     集光光学系の構成レンズ
１７０  露光量検出器    １７２ マスキングブレード
１８０  結像光学系
１８２、１８４         結像光学系の構成レンズ
１９０  検出部        １９１   投影系瞳観察系
２００  レチクル      ３００   投影光学系
３１０  開口絞り
３２０、３２２       投影光学系の構成レンズ
４００  ウェハ        ４０       球面ミラー
４５０  ウェハステージ  ５００        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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【図１４】
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【図１５】
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