(57)【要約】【課題】  露光光の偏光状態及び照明状態の変化に影響を受けることなく、基板の面に入射する光束を低価格、小型の検出器を用いて高精度に制御することが可能な露光装置を提供する。【解決手段】  本発明の露光装置は、光源１から射出された光で原版９を照明する照明光学系１０４と、照明光学系１０４により照明された原版９のパターンの像を基板１２に投影する投影光学系１１とを備え、照明光学系１０４で分岐された光束の一部を反射し他の一部を透過させる光分割面１５Ｃと、光分割面１５Ｃを透過した光束を検出する第１光電変換素子２０Ａと、光分割面１５Ｃで反射された光束を検出する第２光電変換素子２０Ｂと、第１光電変換素子２０Ａの出力と第２光電変換素子２０Ｂの出力とに基づいて基板１２の面に入射する光束を制御する制御器１００と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光で原版を照明する照明光学系と、前記照明光学系により照明された原版のパターンの像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、
前記照明光学系で分岐された光束の一部を反射し他の一部を透過させる光分割面と、
前記光分割面を透過した光束を検出する第１光電変換素子と、
前記光分割面で反射された光束を検出する第２光電変換素子と、
前記第１光電変換素子の出力と前記第２光電変換素子の出力とに基づいて前記基板に入射する光束を制御する制御器と、
を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光分割面は、前記第１光電変換素子の前記照明光学系の側に配置された部材の表面であ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】
前記光分割面は、前記照明光学系で分岐された光束を透過光と反射光とに分離する光束分離部における前記照明光学系の側の面であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記第１光電変換素子と前記光束分離部とは一体に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光束分離部は、前記第１光電変換素子を保持する保持部に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光束分離部は、前記第１光電変換素子にバンプを介して保持されていることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光分割面は、前記照明光学系で分岐された光束が前記光分割面に入射する角度がブリュースター角をなすように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記基板に入射する光束の光量及びＰ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記露光装置は、前記投影光学系を介して入射される光束を検出するように前記基板ステージの上に配置される第３光電変換素子をさらに含み、
前記制御器は、前記光源から射出された光が第１の偏光状態である場合、前記第１光電変換素子の出力、前記第２光電変換素子の出力及び前記第３光電変換素子の出力と、前記光源から射出された光が前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態である場合、前記第１光電変換素子の出力、前記第２光電変換素子の出力及び前記第３光電変換素子の出力とに基づいて、前記基板に入射する光束の光量を前記第１光電変換素子の出力及び前記第２光電変換素子の出力から算出するための係数を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記制御器は、前記光源から射出された光が第１の偏光状態である場合、前記第１光電変換素子の出力、前記第２光電変換素子の出力、及び、Ｐ偏光の偏光度又はＳ偏光の偏光度と、前記光源から射出された光が前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態である場合、前記第１光電変換素子の出力、前記第２光電変換素子の出力、及び、Ｐ偏光の偏光度又はＳ偏光の偏光度とに基づいて、前記基板に入射する光束のＰ偏光の偏光度又はＳ偏光の偏光度を前記第１光電変換素子の出力及び前記第２光電変換素子の出力から算出するための係数を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
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、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイス、液晶デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスは、フォトリソグラフィー技術を用いて製造する。その際に、レチクル（原版、マスクともいう）のパターンを所定の倍率で投影して半導体ウエハ等の感光基板（単に基板ともいう）を露光する。近年、ＩＣやＬＳＩ等の集積回路（デバイス）の高集積化に伴い、数１０ｎｍレベルの微細パターンを正確にウエハ上に形成することができる露光装置が使用されてきている。
【０００３】
一般的にウエハに塗布された感光剤には、適正露光量が定められている。そのため、予め決められた露光量でウエハを露光するために露光量を制御する技術が従来提案されている。通常、露光量を制御するためには、露光光の光路中にハーフミラー等の光学部材を設け、上記光学部材で反射した反射光若しくは上記光学部材を透過した透過光のいずれか一方を光センサ等露光量モニター用の検出器ユニットで受光して露光量を検出する。この検出器ユニットからの出力信号に応じて露光光の光路中に設置したシャッターの開閉、レーザの発光・停止、レーザの設定エネルギの制御等により、露光量を制御している。（特許文献１参照）
近年、半導体デバイスの微細化に伴って、Ｐ偏光又はＳ偏光に偏光された露光光や、Ｐ偏光とＳ偏光との割合を任意に設定した露光光でウエハを露光する偏光照明方式が用いられてきている。そのため、偏光照明方式を用いてウエハを露光する場合においても上記のような検出器ユニットを用いて露光量を制御している。
【特許文献１】特許第２７８５１５７号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８２８１号公報
【特許文献３】特開２００４−３７１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウエハ面上で最適な露光量を得るように露光量を制御する方法として、露光光の光路中にハーフミラー等の光学部材を設け、上記光学部材を介して分離された露光光を光センサ等露光量モニター用の検出器ユニットで検出して、露光量を制御する方法がある。上記光学部材の露光光のＰ偏光とＳ偏光に対する反射率、透過率は、一般的に異なる。また、上記光学部材により分離した露光光に関してもウエハ面上に到達するまでの光路中に設けた光学部材の偏光特性により、露光量を計測する光センサ等の検出器ユニットの受光面と露光光を照射するウエハ面とでは露光光のＰ偏光とＳ偏光の成分比が異なる。特に光センサ等の検出器ユニットの受光面に至る光路中に設けた光学部材とウエハ面に至る光路中に設けた光学部材が異なってくると、偏光成分比が大きく異なってくる場合がある。
【０００５】
したがって、光源となるレーザの偏光状態が時々刻々と変化する場合や構成している光学部材の偏光特性が変化する場合には、光センサ等の検出器ユニットに入射する光量とウエハ面上の露光量の比が変動する。そのため、検出器ユニットで検出した値からではウエハ面に入射する露光量を正確にモニターすることができない。
【０００６】
また、Ｐ偏光又はＳ偏光に偏光された露光光や、Ｐ偏光とＳ偏光との割合を任意に設定した露光光でウエハを露光する偏光照明方式では、光センサ等の検出器ユニットに入射する光量とウエハ面上の露光量の比がランダム偏光照明方式よりも変動する。そのため、露光量を正確にモニターすることがさらに困難になる。
【０００７】
従来は、第１の光束分離部としてのハーフミラーにより分離した露光光を偏光ビームスプリッターやローションプリズム等、偏光分離用の第２の光束分離部を用いて更に分離し、露光光の偏光成分を考慮して露光量を計測したり、露光量を制御したりしていた。（特許文献２，３参照）
偏光ビームスプリッターは、様々な偏光状態や、輪帯照明、２重極照明、４重極照明等の様々な照明状態を考慮して、Ｐ偏光、Ｓ偏光の透過率、反射率等の条件を考慮して製作する必要がある。そのため、汎用の偏光ビームスプリッターに較べ高価格になる。また、ローションプリズムは、高い消光比（Ｐ偏光とＳ偏光との透過率比）でそれぞれの偏光成分を分離し、露光量を制御することができる。ただし、その消光比を得るためには、偏光ビームスプリッターに較べて構成スペースが必要であり、またローションプリズムへの光束の入射角度に制約があり配置の自由度が低い。
【０００８】
本発明は、露光光の偏光状態及び照明状態の変化に影響を受けることなく、基板の面に入射する光束を低価格、小型の検出器を用いて高精度に制御することが可能な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】
【０００９】
本発明は、光源から射出された光で原版を照明する照明光学系と、前記照明光学系により照明された原版のパターンの像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、前記照明光学系で分岐された光束の一部を反射し他の一部を透過させる光分割面と、前記光分割面を透過した光束を検出する第１光電変換素子と、前記光分割面で反射された光束を検出する第２光電変換素子と、前記第１光電変換素子の出力と前記第２光電変換素子の出力とに基づいて前記基板の面に入射する光束を制御する制御器と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、露光光の偏光状態及び照明状態の変化に影響を受けることなく、基板の面に入射する光束を低価格、小型の検出器を用いて高精度に制御することが可能な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】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の露光装置に係る実施形態について説明する。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。また、以下の説明では、原版、マスク、レチクルをまとめて「レチクル」と呼び、基板、ウエハをまとめて「ウエハ」と呼ぶこととする。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る走査投影露光装置の構成を示す概略図である。この装置は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイス、液晶デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に用いられる。なお、投影露光装置は走査型でなくてもよい。
【００１３】
図１において、エキシマレーザ等の連続発振光又はパルス光を放射する光源１から射出された光は、ビーム整形光学系２により所望の形状に整形され、ハエの目レンズ等のオプティカルインテグレータ３に入射される。
【００１４】
以下、本実施形態において光源１としてパルスレーザを用いた場合について示すが、連続発振レーザを用いた場合についても同様に適用することができる。
【００１５】
ハエの目レンズ３は複数の微小なレンズを２次元的に配列して構成しており、ハエの目レンズ３の出射面近傍に複数の２次光源が形成される。形成された２次光源は、コンデンサレンズ４により、ハーフミラーから成る第１の光束分離部５を介してマスキングブレード６（可動スリット）をケーラー照明している。マスキングブレード６を照明した光束は、結像レンズ７、ミラー８を介してレチクルステージ１０に吸着されたレチクル９を照明する。マスキングブレード６とレチクル９は結像レンズ７、ミラー８により共役な関係に配置されており、マスキングブレード６の開口の形状によりレチクル９における照明領域の形と寸法が規定される。レチクル９には、デバイスを製造する際に必要な回路パターンが描画されている。レチクル９を透過した光束は、投影光学系１１を透過し、可動のウエハステージ（基板ステージ）１３上に吸着支持されたウエハ１２に回路パターンの縮小像を形成する。レチクルステージ１０とウエハステージ１３とは、走査制御部１０１により、その走査方向、走査スピード等が制御される。
【００１６】
検出器ユニット１５は、ウエハ１２を露光する光量を常時モニターするための光検出器である。検出器ユニット１５は、第１の光束分離部５により分岐されたレーザ光の一部の光束をレンズ１４を介して常時モニターしている。検出器ユニット１５は、ウエハ１２の被露光面や後述する第３光電変換素子１６と光学的に共役な位置またはその近傍位置に配置されている。検出器ユニット１５と第３光電変換素子１６で検出された光量は、光源１の発光強度としてフィードバックされ、光源１は、走査制御部１０１、演算部１０２及び光源制御部１０３を含む制御器１００により制御される。
【００１７】
第３光電変換素子１６は、ウエハ１２とほぼ同じ高さになるようにウエハステージ１３に構成され、投影光学系１１の像面で光量や光量分布を検出するために用いられる。通常、感度較正された第３光電変換素子１６を用いて、検出器ユニット１５を感度較正する。それは、照明光学系１０４及び投影光学系１１の透過率が微小だが変化するためで、投影光学系１１の像面での照度を基準として、露光中に使用する検出器ユニット１５を較正する必要がある。
【００１８】
次に、光源１となるレーザの偏光状態が時々刻々と変化する場合や、構成している光学部材の偏光特性が変化する場合に露光量を制御する方法について述べる。露光光の偏光状態が変化しているのにその変化を考慮しない場合、光センサ等の検出器ユニット１５に入射する光量とウエハ１２の被露光面上での露光量の比が大きく変化し、不必要に露光量を調整する可能性がある。そのため、適正な露光量でウエハを露光できなくなる。例えば、露光光のＰ偏光、Ｓ偏光の状態が変化すると、第１の光束分離部における光束の透過量と反射量が変化する。このとき、検出器ユニット１５に入射する光量が減少し、ウエハ１２の被露光面に入射する光量が増加すると、検出器ユニット１５の出力結果により露光量を制御するため、ウエハ１２の被露光面の露光量が適正値より増加する。したがって、被露光面における露光量を適正に制御することができなくなる。露光光の偏光変化分を考慮し、検出器ユニット１５の計測結果を基に露光光の光量又はＰ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を算出する係数を導出することで、適正に露光量を制御することができる。ここで、Ｐ偏光の偏光度とは、ウエハ１２に露光する露光光に対して、Ｐ偏光の光がどの程度含まれているか示すものである。同様に、Ｓ偏光の偏光度とは、ウエハ１２に露光する露光光に対して、Ｓ偏光の光がどの程度含まれているか示すものである。例えば、Ｐ偏光の偏光度は、Ｐ偏光の光強度を、Ｐ偏光の光強度及びＳ偏光の光強度の総和で割った値で表される。
【００１９】
露光光の光量又はＰ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度の算出方法について説明する。図２は検出器ユニット１５の詳細図である。Ｐ偏光（紙面内に偏光方向を有する）とＳ偏光（紙面に対して垂直方向に偏光方向を有する）の偏光成分を含んだ光束は、第１の光束分離部５で分岐され、レンズ１４を介して第１光電変換素子１５Ａで受光される。また、第１光電変換素子１５Ａの照明光学系１０４の側に配置された部材の表面である光分割面１５Ｃで反射した光は、第２光電変換素子１５Ｂで受光される。例えば、図２の構成のように、第１光電変換素子１５Ａの光分割面１５Ｃに対する光束の入射角度を４５°とすると、第１光電変換素子１５Ａでは、Ｐ偏光成分の約９０％、Ｓ偏光成分の約８０％が入射され、検出される。第１光電変換素子１５Ａの光分割面１５Ｃでは、Ｐ偏光成分の約１０％、Ｓ偏光成分の約２０％が反射され、第２光電変換素子１５Ｂで検出される。第１光電変換素子１５Ａと第２光電変換素子１５Ｂとでは、入射される光束の光量が異なることを利用して、露光光の光量又はＰ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を算出する係数を導出する。第１光電変換素子１５Ａの光分割面１５Ｃでの透過率、反射率は、使用する光電変換素子の種類によって異なるため、上記値はその一例である。
【００２０】
次に露光光の光量を算出する係数Ａ、係数Ｂについて述べる。ここで、第１光電変換素子１５Ａの出力をＳＡｏｕｔ、第２光電変換素子１５Ｂの出力をＳＢｏｕｔとする。各光電変換素子は事前に感度較正されていることが望ましい。このとき、ウエハ１２の被露光面上の露光量ＳＷｏｕｔは、ＳＡｏｕｔ、ＳＢｏｕｔを用いて、式１のように表すことができる。
(式１)  ＳＷｏｕｔ＝Ａ×ＳＡｏｕｔ＋Ｂ×ＳＢｏｕｔ
ここで、係数Ａ、係数Ｂは、様々な照明状態毎に設定される係数で、露光光の偏光状態の変化分を補正する係数である。
【００２１】
したがって、式１を用いて、ウエハ１２の被露光面上の露光量を導出することができ、偏光状態の変動の影響を受けずに露光量を制御できる。また、係数Ａ、係数Ｂを露光装置上で容易に較正することができるように構成することで、光学部材自体の特性変動に対処している。
【００２２】
第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂ、第３光電変換素子１６の出力は、例えば投影光学系１１の像面における単位時間内の光量、光源１がパルス光源の場合は１パルス当たりの光量又は所定パルス数毎の積算された光量の出力である。
【００２３】
次にＳＷｏｕｔを求めるために用いる係数Ａ、Ｂを決定する手法について述べる。露光光の偏光状態を設定するために、照明光学系１０４を駆動する。波長板１７（λ／２板等）を第１の光束分離部５で分離する前の露光光の光路中に配置し、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂ、第３光電変換素子１６で露光光を計測する。波長板１７をウエハに露光する偏光状態に配置した状態を第１の偏光状態とする。第１の偏光状態である場合の各光電変換素子の出力の関係は式２のとおりである。
(式２)  Ａ×ＳＡｏｕｔ＿ｂａｓｅ＋Ｂ×ＳＢｏｕｔ＿ｂａｓｅ＝ＳＷｏｕｔ＿ｂａｓｅ
ここで、第１の偏光状態での第１光電変換素子１５Ａの出力はＳＡｏｕｔ＿ｂａｓｅ、第２光電変換素子１５Ｂの出力はＳＢｏｕｔ＿ｂａｓｅ、第３光電変換素子１６の出力はＳＷｏｕｔ＿ｂａｓｅである。
【００２４】
次に波長板１７を回転させ露光光の偏光成分を変化させる。その状態を第２の偏光状態とし、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂ、第３光電変換素子１６で露光光を計測する。露光光の偏光成分を変化させるために、波長板１７を回転させるるかわりに、光源１の偏光状態を変化させてもよい。第２の偏光状態である場合の各光電変換素子の出力の関係は式３のとおりである。
(式３)  Ａ×ＳＡｏｕｔ＿ｒｏｔ＋Ｂ×ＳＢｏｕｔ＿ｒｏｔ＝ＳＷｏｕｔ＿ｒｏｔ
ここで、第２の偏光状態での第１光電変換素子１５Ａの出力はＳＡｏｕｔ＿ｒｏｔ、第２光電変換素子１５Ｂの出力はＳＢｏｕｔ＿ｒｏｔ、第３光電変換素子１６の出力はＳＷｏｕｔ＿ｒｏｔである。係数Ａ、係数Ｂは第１の偏光状態、第２の偏光状態でそれぞれ式１及び式２を満足する係数である。
【００２５】
露光量を制御するためのＳＷｏｕｔの導出は、露光光の偏光状態や照明状態を変更した場合に装置のメンテナンス時等スループットに影響を与えない場合や、定期的に行うタイミングで実施してもよい。
【００２６】
検出器ユニット１５、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂ、第３光電変換素子１６は、光束を受光して光量を検出する。
【００２７】
次に露光光のＰ偏光の偏光度を算出する係数Ｃ、係数Ｄ、露光光のＳ偏光の偏光度を算出する係数Ｅ、係数Ｆについて述べる。ここで、第１光電変換素子１５Ａの出力をＳＡｏｕｔ、第２光電変換素子１５Ｂの出力をＳＢｏｕｔとする。各光電変換素子は事前に感度較正されていることが望ましい。このとき、ウエハ１２の被露光面上におけるＰ偏光の偏光度Ｐｏｕｔ、Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔは、ＳＡｏｕｔ、ＳＢｏｕｔを用いて、式４、式５のように表される。
（式４）  Ｃ×ＳＡｏｕｔ＋Ｄ×ＳＢｏｕｔ＝Ｐｏｕｔ
（式５）  Ｅ×ＳＡｏｕｔ＋Ｆ×ＳＢｏｕｔ＝Ｓｏｕｔ
ここで、係数Ｃ、係数Ｄ、係数Ｅ、係数Ｆは様々な照明状態毎に設定される係数で、露光光の偏光状態の変化分を補正する係数である。
【００２８】
したがって、式４、式５より、ウエハ１２の被露光面上のＰ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を導出することができ、偏光状態の変動の影響を受けずに被露光面上のＰ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を計測し、制御することができる。また、係数Ｃ、係数Ｄ、係数Ｅ、係数Ｆを装置上で容易に較正することができるように構成することで、光学部材自体の特性変動に対処することができる。
【００２９】
第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂの出力は、例えば投影光学系１１の像面における単位時間内の光量、光源１がパルス光源の場合は１パルス当たりの光量又は所定パルス数毎の積算された光量の出力である。
【００３０】
次にＰ偏光の偏光度Ｐｏｕｔを求めるために用いる係数Ｃ、係数Ｄを決定する手法について述べる。露光光の偏光状態を設定するために、照明光学系１０４を駆動する。波長板１７（λ／２板等）を第１光束分離部５で分離する前の露光光の光路中に配置し、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂで露光光を検出する。波長板１７をウエハに露光する偏光状態に配置した状態を第１の偏光状態とし、第１の偏光状態における露光光のＰ偏光の偏光度をＰｏｕｔ＿ｂａｓｅとすると、Ｐｏｕｔ＿ｂａｓｅは式６で表される。
（式６）  Ｃ×ＳＡｏｕｔ＿ｂａｓｅ＋Ｄ×ＳＢｏｕｔ＿ｂａｓｅ＝Ｐｏｕｔ＿ｂａｓｅ
ここで、第１の偏光状態での第１光電変換素子１５Ａの出力はＳＡｏｕｔ＿ｂａｓｅ、第２光電変換素子１５Ｂの出力はＳＢｏｕｔ＿ｂａｓｅである。
【００３１】
次に波長板１７を回転させ露光光の偏光成分を変化させる。その状態を第２の偏光状態とし、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂで露光光を計測する。露光光の偏光成分を変化させるために、波長板１７を回転させるかわりに光源１の偏光状態を変化させてもよい。第２の偏光状態における露光光のＰ偏光の偏光度をＰｏｕｔ＿ｒｏｔとするとＰｏｕｔ＿ｒｏｔは式７のように表される。
(式７)  Ｃ×ＳＡｏｕｔ＿ｒｏｔ＋Ｄ×ＳＢｏｕｔ＿ｒｏｔ＝Ｐｏｕｔ＿ｒｏｔ
ここで、第２の偏光状態での第１光電変換素子１５Ａの計測値はＳＡｏｕｔ＿ｒｏｔ、第２光電変換素子１５Ｂの計測値はＳＢｏｕｔ＿ｒｏｔである。また、Ｐｏｕｔ＿ｂａｓｅ、Ｐｏｕｔ＿ｒｏｔは、照明光学系１０４の設定を変更することで理論的または実験的に導出される第１の偏光状態、第２の偏光状態におけるＰ偏光の偏光度である。係数Ｃ、係数Ｄは第１の偏光状態、第２の偏光状態でそれぞれ上式を満足する係数である。
【００３２】
Ｐ偏光の偏光度計測、制御を行うためのＰｏｕｔの導出は、露光光の偏光状態や照明状態を変更した場合に装置のメンテナンス時等スループットに影響を与えない場合や、定期的に行うタイミングで実施してもよい。
【００３３】
Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔを求めるために用いる係数Ｅ、係数Ｆの導出方法については、式６、式７と同等の方法で導出できる。導出の詳細は省略するが、Ｐ偏光をＳ偏光に置き換えることで、係数Ｃを係数Ｅに、係数Ｄを係数Ｆに、Ｐｏｕｔ＿ｂａｓｅをＳｏｕｔ＿ｂａｓｅに、Ｐｏｕｔ＿ｒｏｔをＳｏｕｔ＿ｂａｓｅに変更し、導出できる。
【００３４】
図３は、露光量を制御するための係数Ａ、係数Ｂ、ＳＷｏｕｔを導出する手順の一例を示すフローチャートである。制御器１００は、照明光学系１０４を駆動し所望の偏光状態、照明状態に設定する（Ｓ１０１）。制御器１００は、第３光電変換素子１６が、ウエハ１２の被露光面の露光量を計測可能な位置にあるか確認する（Ｓ１０２）。計測不可能な位置にある場合、走査制御部１０１は、ウエハステージ１３を移動し、第３光電変換素子１６で露光量を計測可能な状態にする（Ｓ１０３）。制御器１００は、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂ、第３光電変換素子１６に露光光を検出させ、検出値を演算部１０２に記憶させる（Ｓ１０４）。制御器１００は、波長板１７を回転させ、露光光の偏光状態を変更する（Ｓ１０５）。制御器１００は、Ｓ１０４と同様に、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂ、第３光電変換素子１６に再び露光光を検出させ、検出値を演算部１０２に記憶させる（Ｓ１０６）。演算部１０２は、Ｓ１０４、Ｓ１０６の検出結果から、係数Ａ、係数Ｂを導出し、記憶する（Ｓ１０７）。演算部１０２は、Ｓ１０７で導出した係数Ａ、係数Ｂを用いてＳＷｏｕｔを導出し、制御器１００は導出結果に基づいて露光量を制御する（Ｓ１０８）。
【００３５】
図４は、Ｐ偏光の偏光度Ｐｏｕｔ、Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔを計測、制御するための手順の一例を示すフローチャートである。制御器１００は、照明光学系１０４を駆動し所望の偏光状態、照明状態に設定する（Ｓ２０１）。制御器１００は、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂに露光光を検出させ、その検出値とＰ偏光の偏光度Ｐｏｕｔ＿ｂａｓｅ、Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔ＿ｂａｓｅを演算部１０２に記憶させる（Ｓ２０２）。Ｐ偏光の偏光度Ｐｏｕｔ＿ｂａｓｅ、Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔ＿ｂａｓｅは、理論的または実験的に導出される値である。制御器１００は、波長板１７を回転させ、露光光の偏光状態を変更する（Ｓ２０３）。制御器１００は、Ｓ２０２と同様に、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂに再び露光光を検出させ、その検出値とＰ偏光の偏光度Ｐｏｕｔ＿ｒｏｔ、Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔ＿ｒｏｔを演算部１０２に記憶させる（Ｓ２０４）。Ｓ２０２と同様に、Ｐ偏光の偏光度Ｐｏｕｔ＿ｂａｓｅ、Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔ＿ｂａｓｅは、理論的または実験的に導出される値である。演算部１０２は、露光量Ｓ２０２、Ｓ２０４の計測結果から、係数Ｃ、係数Ｄ、係数Ｅ、係数Ｆを導出し、記憶する（Ｓ２０５）。演算部１０２は、Ｓ２０５で導出した係数Ｃ、係数Ｄ、係数Ｅ、係数ＦをいてＰ偏光の偏光度Ｐｏｕｔ、Ｓ偏光の偏光度Ｓｏｕｔを導出し、制御器１００は導出結果に基づいて偏光度を制御する（Ｓ２０６）。
【００３６】
本実施形態では、特許文献２に記載の従来技術のように、第２の光束分離部を使用せずに、露光量、偏光度を制御するために必要な係数を取得することができるので、低コストで小型の検出器ユニットを用いて、高精度に露光量を制御することが可能である。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態を説明する。図５に検出器ユニット１５の別の詳細図を示す。Ｐ偏光とＳ偏光の偏光成分を含んだ光束は、波長板１７を介し、第１の光束分離部５で分離される。そして分岐された光束は、レンズ１４を介して、第１光電変換素子１５Ａに近接して配置された第２の光束分離部１８に入射される。第２の光束分離部１８の照明光学系１０４側に配置される表面は、照明光学系１０４で分岐された光束を透過光と反射光とに分離する光分割面１５Ｃとして構成される。光分割面１５Ｃを透過した透過光は第１光電変換素子１５Ａで受光される。第１光電変換素子１５Ａの近接に配置された第２の光束分離部１８の保持構成については後で述べる。第１光電変換素子１５Ａに近接して配置された第２の光束分離部１８表面の光分割面１５Ｃで反射された反射光は、第２光電変換素子１５Ｂで受光される。各光電変換素子は事前に感度較正されていることが望ましい。
【００３８】
係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃ、係数Ｄ、係数Ｅ、係数Ｆの算出に関して、第１光電変換素子１５ＡはＰ偏光の光束のみを計測し、第２光電変換素子１５ＢはＳ偏光の光束のみを検出した場合に、算出精度が最もよい。第１の実施形態では、第１光電変換素子１５Ａ表面の光分割面１５Ｃにおける反射を利用するため、上記係数の算出精度を最適することは困難である。しかし、第２の実施形態では、第２の光束分離部１８を用いるため、Ｐ偏光とＳ偏光の透過や反射の割合を容易に調整することができ、上記係数の算出精度を第１の実施形態より高くすることができる。また、第１光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂ、第２の光束分離部全体の大きさを小さくために、第２の光束分離部を第１光電変換素子と一体とすることが望ましい。一体とする方法の詳細については、図６乃至図８に示す。
【００３９】
走査投影露光装置の全体概略図、露光量を計測し制御する方法、Ｐ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を計測し制御する方法やこれらの手順の一例を示すフローチャートについては、第１の実施形態と同様であるため省略する。
【００４０】
図６は、第２の光束分離部１８を第１光電変換素子１５Ａに近接して配置する一例を示す図である。第１光電変換素子１５Ａは、光束が入射すると電気信号に変換され、電極部２１から電気信号を取り出せる。第１光電変換素子１５Ａを保持する保持部１９に第２の光束分離部１８を接着して固定することで、第１光電変換素子１５Ａに近接して配置することができる。従来は第２の光束分離部１８を第１光電変換素子１５Ａと独立して配置していたが、第１光電変換素子１５Ａと一体化するため、検出器ユニット１５を小型化できスペースを削減できる。
【００４１】
図７は、第２の光束分離部１８を第１光電変換素子１５Ａに近接して配置する他の例を示す図である。第１光電変換素子１５Ａは、光束が入射すると電気信号に変換され、電極部２１から電気信号を取り出せる。第１光電変換素子１５Ａを保持する保持部１９の端部に第２の光束分離部１８を配置し、第２の光束分離部の保持部２２で圧着して固定することで、第１光電変換素子１５Ａに近接して配置することができる。
【００４２】
図８は、第２の光束分離部１８を第１光電変換素子１５Ａに近接して配置するさらに他の例を示す図である。第１光電変換素子１５Ａは、光束が入射すると電気信号に変換され、電極部２１から電気信号を取り出せる。第２の光束分離部１８をバンプ２３を介して第１光電変換素子１５に接着して保持することで、第１光電変換素子１５Ａに近接して配置することができる。
【００４３】
［第３の実施形態］
次に図９Ａ及び図９Ｂを用いて本発明の第３の実施形態を説明する。図９Ａにおいて、Ｐ偏光とＳ偏光の偏光成分を含んだ光束は、波長板１７を介し、第１の光束分離部５で分離され、レンズ１４を介して第１光電変換素子１５Ａで受光される。また、第１光電変換素子１５Ａ表面の光分割面１５Ｃで反射した光を第２光電変換素子１５Ｂで受光する。このとき、消光比を向上させるために、第１光電変換素子１５Ａ表面の光分割面１５Ｃに対する光束の入射角度をほぼブリュースター角になるように構成する。
【００４４】
図９Ｂにおいて、Ｐ偏光とＳ偏光の偏光成分を含んだ光束は、波長板１７を介し、第１の光束分離部５で分離され、レンズ１４を介して第１光電変換素子１５Ａに近接して配置された第２の光束分離部１８を介して第１光電変換素子１５Ａで受光される。また、第１光電変換素子１５Ａに近接して配置された第２の光束分離部１８で反射された光は、第２光電変換素子１５Ｂで受光される。このとき、消光比を向上させるために、第２の光束分離部１８に対する光束の入射角度をほぼブリュースター角になるように構成する。
【００４５】
第１の実施形態及び第２の実施形態では、第１光電変換素子１５Ａや第２の光束分離部１８の特性上、Ｐ偏光とＳ偏光とを独立して計測することは困難である。しかし、第３の実施形態では、消光比を向上させてＰ偏光とＳ偏光とを独立して計測することができる。そのため、係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃ、係数Ｄ、係数Ｅ、係数Ｆの導出精度が、第１の実施形態、第２の実施形態に比べ高く、高精度に露光量を制御したり、高精度に偏光度を計測し制御したりすることができる。
【００４６】
露光装置の全体概略図、露光量を計測して制御する方法、Ｐ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を計測して制御する方法やこれらの手順の一例を示すフローチャートについては、第１の実施形態と同様であるため省略する。
【００４７】
上記第１の実施形態乃至第３の実施形態は、投影光学系１１とウエハ１２との間を媒質で満たした液浸型投影露光装置においても運用することができる。また、上記第１の実施形態乃至第３の実施形態は、第１検光電変換素子１５Ａ、第２光電変換素子１５Ｂで受光する偏光成分が、図２、図５、図９に示すＰ偏光とＳ偏光とが入れ替わっても、露光量を制御することができる。
【００４８】
［デバイス製造方法への応用］
次に、前述の露光装置を利用したデバイス（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子等）の製造方法を説明する。デバイスは、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウエハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、他の公知の工程と、を経ることにより製造される。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。
【００４９】
以上、発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらの形態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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】露光装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る第１光電変換素子及び第２光電変換素子を用いて露光量や、Ｐ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を制御する方法を示す図である。
【図３】露光量を制御する方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】Ｐ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を制御する方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る第１光電変換素子、光束分離部及び第２光電変換素子を用いて露光量や、Ｐ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を制御する方法を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る第１光電変換素子及び第２光束分離部の構成の一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る第１光電変換素子及び第２光束分離部の構成の一例を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る第１光電変換素子及び第２光束分離部の構成の一例を示す図である。
【図９Ａ】第３の実施形態に係る第１光電変換素子及び第２光電変換素子を用いて露光量や、Ｐ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を制御する方法を示す図である。
【図９Ｂ】第３の実施形態に係る第１光電変換素子、第２光束分離部及び第２光電変換素子を用いて露光量や、Ｐ偏光の偏光度、Ｓ偏光の偏光度を制御する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１：光源
２：ビーム整形光学系
３：オプティカルインテグレータ
４：コンデンサレンズ
５：ハーフミラー（第１光束分離部）
６：マスキングブレード
７：結像レンズ
８：ミラー
９：レチクル（原版）
１０：レチクルステージ
１１：投影光学系
１２：ウエハ（基板）
１３：ウエハステージ（基板ステージ）
１４：レンズ
１５：検出器ユニット
１５Ａ：第１光電変換素子
１５Ｂ：第２光電変換素子
１５Ｃ：光分割面
１６：第３光電変換素子
１７：波長板
１８：第２光束分離部
１９：第１光電変換素子の保持部
２１：電極部
２２：第２光束分離部の保持部
２３：バンプ
１００：制御器
１０１：走査制御部
１０２：演算部
１０３：光源制御部
１０４：照明光学系
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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