(57)【要約】      （修正有）【課題】    被露光体の表面膜の膜厚、膜質状態の変化に影響をうけずにその最表面までの距離を安定して正確に測定することができる位置測定方法を提供供することを目的とする。【解決手段】  第１の液体貯留タンク２６と、第２の液体貯留タンク２８と、被露光体１０の表面を、前記第１の液体貯留タンクに貯留された第１の液体４で覆い、前記第１の液体を介して前記被露光体の表面に検出光を入射させ、前記被露光体の表面で前記検出光を反射させて前記被露光体の表面の高さを測定する位置測定機構３１，３２と、被露光体の表面を、前記第２の液体貯留タンク２８に貯留された第２の液体３９で覆い、前記第２の液体を介して前記被露光体に露光光を照射することにより露光する露光機構と、を備えたことを特徴とする投影露光装置を提供する。【選択図】    図２
2006173309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体貯留タンクと、
第２の液体貯留タンクと、
被露光体の表面を、前記第１の液体貯留タンクに貯留された第１の液体で覆い、前記第１の液体を介して前記被露光体の表面に検出光を入射させ、前記被露光体の表面で前記検出光を反射させて前記被露光体の表面の高さを測定する位置測定機構と、
被露光体の表面を、前記第２の液体貯留タンクに貯留された第２の液体で覆い、前記第２の液体を介して前記被露光体に露光光を照射することにより露光する露光機構と、
を備えたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
露光装置のステージの上に被露光体を載置した状態で前記位置測定機構により前記被露光体の表面の位置を測定し、その結果に基づいて光学条件を調節して前記露光機構により前記露光を実施することを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記位置測定機構による前記高さの測定と、前記露光機構による前記露光と、が前記被露光体の異なる場所において実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記被露光体を載置する基板ステージをさらに備え、
前記基板ステージは、前記位置測定機構の下と、前記露光機構の下と、の間を移動可能とされたことを特徴とする請求項１または２に記載の投影露光装置。
【請求項５】
被測定体の表面を、前記被測定体の最上層の測定光に対する屈折率より高い屈折率を有する物質で覆い、臨界角よりも大きな入射角で距離測定用の測定光を前記物質を介して前記被測定体の表面に入射させ、前記被測定体の表面で前記測定光を全反射させて前記被測定体の表面の位置を測定することを特徴とする位置測定方法。
【請求項６】
被測定体の表面を物質で覆い、距離測定用の測定光を入射角θで前記物質を介して前記被測定体の表面に入射させ、前記被測定体の表面において反射された前記測定光を検出することにより前記被測定体の表面の位置を測定する測定方法であって、前記測定光の入射角θと、前記物質の前記測定光の波長での屈折率ｎaと、前記被測定体の最上層の前記測定光の波長での屈折率ｎrと、の間に下記（１）式及び（２）式で定まる関係が成り立つことを特徴とする位置測定方法。
ｓｉｎθ  ＞  ｎr／ｎa          （１）
ｎr   ＜  ｎa                （２）
【請求項７】
前記物質は、ジヨードメタン（Diiodomethane：ＣＨ２Ｉ２）、１−ブロモナフタレン（1-Bromo Napthalene：Ｃ１０Ｈ７Ｂｒ）またはこれらの混合液であることを特徴とする請求項５または６に記載の位置測定方法。
【請求項８】
前記被測定体の最上層は、フォトレジストを含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の位置測定方法。
【請求項９】
露光装置のステージの上に被測定体を載置した状態で請求項５〜８のいずれか１つに記載の位置測定方法により前記被測定体の表面の位置を測定し、その結果に基づいて光学条件を調節して露光を行うことを特徴とする投影露光方法。
【請求項１０】
前記被測定体の表面を前記物質で覆った状態で前記露光することを特徴とする請求項９記載の投影露光方法。
【請求項１１】
前記被測定体の表面から前記物質を除去した状態で前記露光することを特徴とする請求項９記載の投影露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影露光装置、位置測定方法及び投影露光方法に関し、特に、半導体集積回路装置などの微細パターンの形成工程に用いて好適な投影露光装置、位置測定方法及び投影露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置などの製造においては、基板（以下、「ウェーハ」ともいう。）表面に回路パターンを形成するに際して、フォトリソグラフィが実施される。これは、ウェーハ表面にフォトレジスト（感光剤）を塗布し、光源を出た光をレチクルを通して照射することによりフォトレジスト（以下、単に「レジスト」ともいう。）を露光し、現像することにより所定のマスクを形成する工程を含む。
【０００３】
フォトリソグラフィにおける露光の方法としては、「密着露光法」、「縮小投影露光法」、「反射投影露光法」等を挙げることができる。これらのうちでは、特に縮小投影露光法が広く用いられている。
【０００４】
近年、半導体の高集積化は著しく、回路パターンの寸法はますます微細化し、また半導体の構造も立体化して製造工程がますます複雑化してきている。このため、リソグラフィ（特に、前記縮小投影露光法、反射投影露光法）においては、パターン解像力を高めることが不可欠となっている。パターン解像力を高めるためには、下記（３）式により、露光光を短波長化すると共に、レンズのＮＡ（開口数）を増大する必要がある。
パターン解像力≒Ｋ１×（露光光の波長λ／ＮＡ）    Ｋ１：定数    （３）
微細なパターンを形成するために高ＮＡのレンズが用いられて、レンズの高ＮＡ化が進むと急激に焦点深度（ＤＯＦ）が小さくなることから（下記（４）式）、投影パターンの寸法、形状を安定して形成するにはレンズと基板表面との間の距離を精度良く保たなければならない。そのためには、レンズと基板表面との距離を精密に測定する必要がある。
ＤＯＦ≒Ｋ２×（露光光の波長λ／ＮＡ２）    Ｋ２：定数        （４）
レンズと基板表面との距離を測定する方法としては、例えば、入射光にＰ偏光の光を用い、入射光を入射角がブリュースター角になるようにＳｉ（シリコン）等の基板上に塗布されたレジスト等に入射し、反射した光の光量変化を検出することによりレジスト等の薄膜の特性を測定することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図６は、本発明者が本発明に至る過程で検討した位置測定方法を表す模式図である。すなわち、図６は、本発明に至る過程で検討した投影露光装置において、被露光体の表面の位置を測定する方法を表す断面模式図である。レンズと基板表面との距離を測定する方法として、図６（ａ）に表すように、基板１００の上にレジスト３００などが塗布された被露光体１０００の表面に、位置測定用の検出光Ｌを、入射角θで入射させる。ここで、被露光体１０００の表面は大気中に暴露されている。検出光Ｌの反射光の光強度分布を測定することにより、検出光Ｌの帰着点Ａを決定する。帰着点Ａの位置から、被露光体１０００の位置（高さ）を算出する。そして、得られた測定値に応じて、被露光体１０００の垂直方向の位置を変え、被露光体１０００をレンズに対して最適な距離に設置する。
【０００６】
通常のリソグラフィにおいては、図６に表したように、基板１００の表面には、レジスト３００が塗布されている場合が多い。このような場合には、レジスト３００の表面の位置を精密に測定する必要がある。  
なお、上記した特許文献１に開示されている方法は、Ｐ偏光をレジスト等の薄膜の表面で反射させずに薄膜の中に入射させて薄膜の特性を測定する技術なので、薄膜の表面で入射光を全反射させることを目的とする本発明とは前提が異なる。
【特許文献１】特開平６−８４７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、レジスト３００の屈折率は、およそ１．６程度であり、空気２００の屈折率（およそ１）と近いために、レジスト３００と空気２００との界面で検出光Ｌの全反射が生じにくくなる。すなわち図６（ａ）に表したように、検出光Ｌのうちの一部もしくは全部は、レジスト３００内に透過し、検出光ＬはＢ点に帰着する。その結果、被露光体１０００の正確な位置（高さ）を知ることができなくなってしまう。
【０００８】
また、図６（ｂ）に表したように、レジスト３００内に透過した検出光Ｌが、レジスト３００内で多重反射し、検出光ＬがＣ点やＤ点に帰着する可能性もある。検出光Ｌが多重反射した場合には、その帰着点ＣやＤは、レジスト３００の膜質や膜厚によっても変動する。また、帰着点ＣやＤにおける検出光Ｌの反射光の光強度にもばらつきが生じる。
【０００９】
図７は、本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置を例示する模式図である。同図に表すように、本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置２０００は、被露光体１０００を載せるステージ２１０と、ステージ２１０上に設けられる高さ検出用ユニットと、ステージ２１０上の第二の場所に設けられる露光光学系ユニットとを有する。  
高さ検出用ユニットは、ステージ２１０の上に所定の距離をおいて設けられる発光部３１０と、ステージ２１０の上に所定の距離をおいて設けられる受光部３２０とを有する。
【００１０】
露光光学系ユニットは、露光光３５０を発する光源３６０と、マスク３７０と、縮小投影レンズ３８０とを有する。
【００１１】
まず、高さ検出用ユニットによって、被露光体１０００の位置を正確に測定する。すなわち、ステージ２１０上に被露光体１０００を載せ、発光部３１０から、検出光Ｌを被露光体１０００の表面に照射し、被露光体１０００の表面で全反射した検出光Ｌを受光部３４０で検出することにより、被露光体１０００の表面の位置（高さ）を正確に測定する。
【００１２】
次に、露光光学系ユニットによって、被露光体１０００に所定のマスクパターンを投影露光する。すなわち、高さ検出用ユニット０によって得られた測定値に基づいて、ステージ２１０の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニットの位置を固定し、ステージ２１０を、被露光体１０の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。次に、被露光体１０００表面に、露光光３５０をマスク３７０、縮小レンズ３８０を通して照射する。
【００１３】
ところが、本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置においては、検出光Ｌの波長が約８００ｎｍの場合、図６を参照しつつ説明した理由により、被露光体１０００の位置の測定値が５０ｎｍ程度も変動するという実験結果もある。  
このように、被露光体１０００の表面を空気２００に暴露した状態で位置測定を行うと、検出光Ｌがレジスト３００内に透過したり、レジスト３００内で多重反射を起こすせいで、
被露光体１０００の正確な位置（高さ）を知ることができないという問題点があった。  
その結果、露光装置内でレンズと基板表面との距離を精度良く保つことができず、安定して基板表面を結像面に保持させることができないので、投影パターンの寸法、形状が変動し、露光特性が劣化してしまう。  
かかる状況下、基板上に斜めから光を当てて表面から反射光の帰ってくる位置を測定してその変化によりその距離を測る方法において、基板の表面に塗布したレジストなどの膜内に光が入ることがなく、その最表面で光を全反射させることにより、レンズと被露光体の表面との間の距離を精度良く測定する技術の開発が必要である。
【００１４】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、半導体装置のフォトリソグラフィの露光プロセスなどにおいて、被露光体の表面膜の膜厚、膜質状態の変化に影響をうけずにその最表面までの距離を安定して正確に測定することができる位置測定方法を提供し、また、この方法を用いることにより、結像位置に精度良く基板を保持しながら露光することにより高精度なパターン転写が可能な投影露光装置、位置測定方法及び投影露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
第１の液体貯留タンクと、
第２の液体貯留タンクと、
被露光体の表面を、前記第１の液体貯留タンクに貯留された第１の液体で覆い、前記第１の液体を介して前記被露光体の表面に検出光を入射させ、前記被露光体の表面で前記検出光を反射させて前記被露光体の表面の高さを測定する位置測定機構と、
被露光体の表面を、前記第２の液体貯留タンクに貯留された第２の液体で覆い、前記第２の液体を介して前記被露光体に露光光を照射することにより露光する露光機構と、
を備えたことを特徴とする投影露光装置が提供される。
【００１６】
ここで、露光装置のステージの上に被露光体を載置した状態で前記位置測定機構により前記被露光体の表面の位置を測定し、その結果に基づいて光学条件を調節して前記露光機構により前記露光を実施することができる。
【００１７】
また、前記位置測定機構による前記高さの測定と、前記露光機構による前記露光と、が前記被露光体の異なる場所において実施されるものとすることができる。
【００１８】
または、前記被露光体を載置する基板ステージをさらに備え、前記基板ステージは、前記位置測定機構の下と、前記露光機構の下と、の間を移動可能とされたものとすることができる。
【００１９】
一方、本発明の他の一態様によれば、被測定体の表面を、前記被測定体の最上層の測定光に対する屈折率より高い屈折率を有する物質で覆い、臨界角よりも大きな入射角で距離測定用の測定光を前記物質を介して前記被測定体の表面に入射させ、前記被測定体の表面で前記測定光を全反射させて前記被測定体の表面の位置を測定することを特徴とする位置測定方法が提供される。
【００２０】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、被測定体の表面を物質で覆い、距離測定用の測定光を入射角θで前記物質を介して前記被測定体の表面に入射させ、前記被測定体の表面において反射された前記測定光を検出することにより前記被測定体の表面の位置を測定する測定方法であって、前記測定光の入射角θと、前記物質の前記測定光の波長での屈折率ｎaと、前記被測定体の最上層の前記測定光の波長での屈折率ｎrと、の間に下記（１）式及び（２）式で定まる関係が成り立つことを特徴とする位置測定方法が提供される。
【００２１】
ｓｉｎθ  ＞  ｎr／ｎa      （１）
ｎr   ＜  ｎa           （２）
ここで、前記物質は、ジヨードメタン（Diiodomethane：ＣＨ２Ｉ２）、１−ブロモナフタレン（1-Bromo Napthalene：Ｃ１０Ｈ７Ｂｒ）またはこれらの混合液であるものとすることができる。  
また、前記被測定体の最上層は、フォトレジストを含むものとすることができる。  
また、本発明のさらに他の一態様によれば、露光装置のステージの上に被測定体を載置した状態で、上記いずれかの位置測定方法により前記被測定体の表面の位置を測定し、その結果に基づいて光学条件を調節して露光を行うことを特徴とする投影露光方法が提供される。
【００２２】
ここで、前記被測定体の表面を前記物質で覆った状態で前記露光するものとすることができる。  
また、前記被測定体の表面から前記物質を除去した状態で前記露光するものとすることもできる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被露光体の最上層の膜の屈折率より高い屈折率を有する物質で被露光体の表面を覆い、臨界角よりも大きな入射角で位置測定用の検出光を照射するので、被露光体の表面で検出光が全反射を起こし、それより下層に光が侵入しないため、膜内多重干渉が起きない。よって、被露光体の表面の膜厚や膜質の変化などに影響されず安定した検出光の反射が得られ測定値の精度が向上する。
【００２４】
また、本発明によれば、上記の位置測定方法により基板距離を測り、同一場所で露光を行うことにより、被露光体の表面位置を安定して結像面に移動させることができ、その結果投影パターンの寸法、形状のばらつきが低減される。被露光体の表面を高い屈折率を有する物質で覆った状態とした場合、露光光学系のＮＡが比較的高くなく露光光の基板表面での反射が影響しない場合に有効であり、投影像のコントラストの劣化を起こさずに寸法精度良く露光することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、屈折率の高い物質を除去した状態で露光することにより、露光光学系のＮＡが極端に高く、露光光の基板表面での反射により投影像のコントラストが大きく劣化する場合に有効である。露光光学系と別の場所に距離検出光の光学系を設け、事前に基板距離データを取得することにより、露光の際、屈折率の高い物質Ａが無い状態になるので、投影像のコントラストへの影響が無い状態で露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの図面に限定されるものではない。  
図１は、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置の要部を例示する断面模式図である。
【００２７】
すなわち、図１は、本実施形態にかかる投影露光装置において、被露光体の表面の位置を測定する方法を表す断面模式図である。
【００２８】
図１（ａ）に表すように、基板１の上にレジスト３などが塗布された被露光体１０の表面を、高屈折率物質４で満たす。そして、位置測定用の検出光Ｌを、入射角θで被露光体１０に入射させる。  
ここで、高屈折率物質４としては、検出光Ｌが、被露光体１０の表面で全反射を起こすような屈折率を有する物質を用いる。また、検出光Ｌの入射角θを、臨界角よりも大きく設定する。
【００２９】
すなわち、被露光体１０の表面で検出光Ｌを全反射させるには、検出光Ｌの入射角θと、高屈折率物質４の検出光Ｌの波長での屈折率ｎａと、被露光体１０の最上層の膜の検出光波長での屈折率ｎｒと、の間に、以下の（１）式及び（２）式で定まる関係が成立すればよい。
【００３０】
ｓｉｎθ  ＞  ｎｒ／ｎａ          （１）
ｎｒ  ＜  ｎａ                （２）
ｎr≧ｎa（ｎr／ｎa≧１）の場合、すなわち高屈折率物質４の測定光に対する屈折率が被露光体１０の最上層の膜の測定光に対する屈折率より低い場合、（１）式が満たされないので全反射が起きない。また、ｓｉｎθ≦ｎr／ｎaの場合、すなわち入射角θが臨界角よりも小さい場合も、全反射が起きない。
【００３１】
高屈折率物質４は、その屈折率ｎaが被露光体１０の最上層の膜の屈折率ｎrより大きければ、気体や液体等のいかなる物質でも用いることができる。例えば、被露光体１０の最上層３がレジストからなる場合には、高屈折率物質４として、ジヨードメタン（Diiodomethane：ＣＨ２Ｉ２、ｎａ＝１．７４１）、１−ブロモナフタレン（1-Bromo Napthalene：Ｃ１０Ｈ７Ｂｒ、ｎａ＝１．６６）、またはこれらの混合液を用いることができる。これらは、レジスト３の屈折率（約１．６）よりも高い屈折率を有し、取り扱いも容易である点で便利である。また、高屈折率物質４は、気体や液体等のいかなる物質でもよい。
【００３２】
本実施形態によれば、検出光Ｌを被露光体１０の内部に透過させず、被露光体１０の表面で全反射させる。そして、検出光Ｌの反射光の光強度分布を測定することにより、検出光Ｌの帰着点Ａを決定する。帰着点Ａの位置から、被露光体１０の位置（高さ）を算出する。そして、得られた測定値に応じて、被露光体１０の垂直方向の位置を変え、レンズと被露光体１０とを最適な距離に設置する。
【００３３】
図１（ｂ）は、検出光Ｌの反射光の、帰着点Ａ近傍の光強度分布を表すグラフ図である。同図から、検出光Ｌの反射光の帰着点Ａの位置を知ることができる。
【００３４】
このように本実施形態においては、被露光体１０の表面を、高屈折率物質４で満たすことによって、検出光Ｌを被露光体１０の内部に透過させず、被露光体１０の表面で全反射させることができる。よって、検出光Ｌの下層への透過や、膜内多重干渉を防ぐことができる。その結果、下層の膜質や膜厚の変化の影響を受けることがなく、検出光Ｌの反射光の帰着点Ａを決定でき、被露光体１０の位置を正確に測定できる。
【００３５】
従って、レンズと被露光体の表面との距離を精度良く保つことができ、安定して被露光体の表面を結像面に保持させることができるので、投影パターンの寸法、形状が安定する。その結果、高性能な投影露光方法を提供できる。
【００３６】
またここで、被露光体１０としては、上述した構造のものには限定されない。例えば、被露光体１０は、レジスト３の上にＴＡＲＣ（Top Anti Reflective Coating）をさらに追加した構造や、下層にＢＡＲＣ（Bottom Anti Reflective Coating）をさらに追加した構造を有していてもよい。
【００３７】
図２は、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置を例示する模式図である。  
すなわち、本実施形態の投影露光装置２０は、被露光体１０を載せるステージ２１と、ステージ２１の上に設けられる高さ検出用ユニットと、露光光学系ユニットとを有する。
【００３８】
高さ検出用ユニットは、ステージ２１の上に所定の距離をおいて設けられる発光部３１と、ステージ２１の上に所定の距離をおいて設けられる受光部３２とを有する。
【００３９】
露光光学系ユニットは、露光光３５を発する光源３６と、縮小投影レンズ３８と、を有する。光源３６から放出された光は、マスク３７、縮小投影レンズ３８を介して、ステージ２１の上に設けられた被露光体１０に照射される。  
また、ステージ２１上に設けられた被露光体１０の表面に液体を供給するノズル３３と、供給された液体を回収するノズル３４と、が設けられている。  
供給ノズル３３は、液体貯留タンク２６、２８に接続され、これらの液体貯留タンク２６、２８に貯留された液体を択一的に被露光体１０の表面に供給可能としている。液体貯留タンク２６には高屈折率物質４が貯留され、液体貯留タンク２８には露光用液体３９が貯留される。
【００４０】
この投影露光装置の動作について説明すると以下の如くである。  
まず、高さ検出用ユニットによって、被露光体１０の位置を正確に測定する。すなわち、ステージ２１上に被露光体１０を載せ、その後、液体貯留タンク２６に貯留されている高屈折率物質４を、供給ノズル３３から被露光体１０の表面に供給する。続いて、発光部３１から、検出光Ｌを高屈折率物質を介して被露光体１０の表面に照射し、被露光体１０の表面で全反射した検出光Ｌを受光部３４で検出することにより、被露光体１０の表面の位置（高さ）を正確に測定する。測定後は、回収ノズル３４から高屈折率物質４を回収する。
【００４１】
次に、露光光学系ユニットによって、被露光体１０に所定のマスクパターンを投影露光する。すなわち、高さ検出用ユニットによって得られた測定値に基づいて、ステージ２１の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニットの位置を固定し、ステージ２１を、被露光体１０の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、液体貯留タンク２８に貯留されている露光用液体３９を、ステージ２１上に設けられた被露光体１０の表面に、供給ノズル４０から供給する。
【００４２】
そして、被露光体１０表面に、露光光３５をマスク３７、縮小レンズ３８を通して照射する。なお、露光方法としては、縮小投影露光法だけには限定されず、反射投影露光法などの各種の方法を採用することができる。露光後は、回収ノズル４１から露光用液体３９を回収する。
【００４３】
すなわち本実施例にかかる投影露光装置では、上下方向にのみ移動可能なステージ２０の上に、高さ検出用ユニット２２と露光光学系ユニット２３とを設けている。そして、被露光体１０内の異なる場所で位置測定と投影露光とを行う。
【００４４】
本実施形態の投影露光装置においては、図１に関して前述した位置測定方法を採用しているので、レンズと基板との距離を正確に測定し、その測定値に基づいて回路パターンなどを形成できる。基板表面位置を正確且つ安定して結像面に移動させることができ、その結果投影パターンの寸法、形状のばらつきが低減し露光装置としての性能を向上させることができる。
【００４５】
次に、本発明の変型例にかかる投影露光装置について説明する。  
まず、第１の変型例として、位置測定と、投影露光と、を被露光体の異なる場所で行う投影露光装置について説明する。
【００４６】
図３は、本発明の第一の変型例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。  
同図に表したように、本変型例にかかる投影露光装置２０は、被露光体１０を載せるステージ２１と、ステージ２１上の第一の場所に設けられる高さ検出用ユニット２２と、ステージ２１上の第二の場所に設けられる露光光学系ユニット２３とを有する。  
図４は、本変型例にかかる投影露光装置の要部を拡大して例示する断面模式図である。すなわち、同図は、高さ検出用ユニット２２と露光光学系ユニット２３との要部の断面構造を表す。
【００４７】
高さ検出用ユニット２２は、ステージ２１の上に所定の距離をおいて設けられる発光部３１と、ステージ２１の上に所定の距離をおいて設けられる受光部３２とを有する。また、ステージ２１上に設けられた被露光体１０の上に高屈折率物質４を供給するノズル３３と、高屈折率物質４を回収するノズル３４とを有する。
【００４８】
露光光学系ユニット２３は、露光光３５を発する光源３６（図３）と、マスク３７（図４）と、縮小投影レンズ３８と、を有する。またさらに、ステージ２１上に設けられた被露光体１０の表面に供給される露光用液体３９を供給するノズル４０と、露光用液体３９を回収するノズル４１と、を有する。
【００４９】
本変型例の投影露光装置の動作について説明すると、以下の如くである。  
まず、高さ検出用ユニット２２によって、被露光体１０の位置を正確に測定する。すなわち、ステージ２１上に被露光体１０を載せ、その後、被露光体１０の表面に、供給ノズル３３から高屈折率物質４を供給する。被露光体１０内で、高さ検出用ユニット２２が設けられている第一の場所に、高屈折率物質４を供給する。この時、発光部３１、受光部３２、ノズル３３、ノズル３４の配置関係を適宜調節すると、高屈折率物質４は、図４に例示した如く、表面張力によってこれら部材に接触しつつ、被露光体１０の所定位置に保持される。この状態において、発光部３１から、検出光Ｌを高屈折率物質４を介して被露光体１０の表面に照射し、被露光体１０の表面で全反射した検出光Ｌを受光部３４で検出することにより、被露光体１０の表面の位置（高さ）を正確に測定する。測定後は、回収ノズル３４から高屈折率物質４を回収する。
【００５０】
次に、露光光学系ユニット２３によって、被露光体１０に所定のマスクパターンを投影露光する。すなわち、高さ検出用ユニット２２によって得られた測定値に基づいて、ステージ２１の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニット２３の位置を固定し、ステージ２１を、被露光体１０の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、ステージ２１上に設けられた被露光体１０の表面に、供給ノズル４０から露光用液体３９を供給する。ここで、露光用液体３９を供給する場所（第２の場所）は、ステージ２１上に設けられた被露光体１０の表面における、高さ検出用の場所（第１の場所）とは別の場所である。次に、被露光体１０表面に、露光光３５をマスク３７、縮小レンズ３８を通して照射する。露光方法としては、図３に表した縮小投影露光法だけには限定されず、反射投影露光法などの各種の方法を採用することができる。露光後は、回収ノズル４１から露光用液体３９を回収する。
【００５１】
すなわち本変型例にかかる投影露光装置では、上下方向にのみ移動可能なステージ２０上の異なる場所に、高さ検出用ユニット２２と露光光学系ユニット２３とを設けている。そして、被露光体１０内の異なる場所で位置測定と投影露光とを行う。このように、位置測定装置と露光光学系とが異なる場所に設けられる投影露光方法は、露光光学系のＮＡが極端に高く、露光光の基板表面での反射により投影像のコントラストが大きく劣化するような場合に有効である。露光光学系とは別の場所に距離検出光の光学系を設け、事前に基板距離データを取得し、露光の際は、高屈折率物質４を除去した状態で露光光３５を照射することにより、投影像のコントラストへの影響が無い状態で露光することができる。
【００５２】
また、被露光体１０内の異なる場所で位置測定と投影露光とを行っているので、被露光体１０や高屈折率物質４の種類によっては、位置測定後に高屈折率物質４を除去してもよく、被露光体１０の表面に満たした状態のままにしてもよい。  
高屈折率物質４を除去して露光する場合には、高屈折率物質４による露光光の屈折や吸収などの光学的な影響を受けずに露光できる点で有利である。    
一方、高屈折率物質４を被露光体１０の表面に満たしたままの状態で露光する場合には、高屈折率物質４により放熱効果を高めることも可能である。すなわち、高屈折率物質４の熱伝導率に応じて、被露光体１０に露光光３５を照射した時の温度上昇を抑制できる。その結果として、熱膨張による歪みや、熱的な損傷・劣化などを抑制できる。
【００５３】
また、本変型例にかかる投影露光装置においても、図１に関して前述した位置測定方法を採用しているので、レンズと基板との距離を測定し、その測定値に基づいて回路パターンを形成できる。基板表面位置を安定して結像面に移動させることができ、その結果投影パターンの寸法、形状のばらつきが低減し露光装置としての性能を向上させることができる。
【００５４】
次に、本発明の第二の変形例にかかる投影露光装置について説明する。  
すなわち、第二の変形例においては、被露光体１０を載せたステージ４５ごと移動することによって、上述した位置測定と、投影露光とを行う。
【００５５】
図５は、本発明の第二の変形例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。同図に表したように、本変形例にかかる投影露光装置２０は、被露光体１０を載せるステージ４５を有する。ステージ４５は、水平方向に移動可能である。すなわち、ステージ４５は、第一の場所と、第一の場所と同じ高さに位置する第二の場所とに移動できる。投影露光装置２０は、さらに、第一の場所に設けられたステージ４５の上に高さ検出用ユニット２２と、第二の場所に設けられたステージ４５の上に露光光学系ユニット２３と、を有する。
【００５６】
高さ検出用ユニット２２は、前述した第一実施例と同様の構造を有する。すなわち、ステージ４５の上に所定の距離をおいて設けられる発光部３１と、ステージ２１の上に所定の距離をおいて設けられる受光部３２と、を有する。またさらに、ステージ２１上に設けられた被露光体１０の上に高屈折率物質４を供給するノズル３３（図示せず）と、高屈折率物質４を回収するノズル３４（図示せず）と、を有する。
【００５７】
露光光学系ユニット２３もまた、前述した第一変型例と同様の構造を有する。すなわち、露光光３５を発する光源３６と、マスク３７と、縮小投影レンズ３８と、を有する。またさらに、ステージ４５上に設けられた被露光体１０の表面に供給される露光用液体３９を供給するノズル４０（図示せず）と、露光用液体３９を回収するノズル４１（図示せず）と、を有する。
【００５８】
本変形例にかかる投影露光装置においては、まず、ステージ４５を、高さ検出用ユニット２２が設けられている第一の場所に設置する。そして、ステージ４５上に被露光体１０を載せ、その後、被露光体１０の表面に、供給ノズル３３から高屈折率物質４を供給する。そして、高さ検出用ユニット２２によって、被露光体１０の位置を正確に測定する。測定手順は、前述した第一変形例と同様である。
【００５９】
次に、ステージ４５を、被露光体１０を載せたまま、露光光学系ユニット２３が設けられている第二の場所に移動する。そして、高さ検出用ユニット２２によって得られた測定値に基づいて、ステージ４５の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニット２３の位置を固定し、ステージ４５を、被露光体１０の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、露光光学系ユニット２３によって、被露光体１０に所定のマスクパターンを投影露光する。
【００６０】
すなわち本変形例においては、被露光体１０を載せたステージ４５を移動させることによって、位置測定と投影露光とを行う。このようにすると、被露光体１０内の同一場所において、位置測定と投影露光とを行うことができる。それゆえ、被露光体１０内の各領域によって高さが異なる場合にも、その影響を受けずに正確な露光を行える。
【００６１】
また、位置測定装置と露光光学系とが同一場所に設けられる投影露光方法は、露光光学系のＮＡが比較的高くなく露光光の基板表面での反射が影響しない場合に有効であり、投影像のコントラストの劣化を起こさずに寸法精度良く露光が可能である。
【００６２】
また、本変形例においても、位置測定の際に、被露光体１０の表面を高屈折率物質４で満たして測定しているので、前述したように、正確な位置測定を行うことができる。その結果、レンズと被露光体１０とを最適な距離に保つことができ、正確な露光を行える。
【００６３】
次に、本発明の第三の変形例にかかる投影露光装置について説明する。すなわち、第三の変形例においては、液体内に被露光体１０を浸漬することによって、位置測定と投影露光とを、行う。
【００６４】
図６は、本発明の第三の変形例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。同図に表すように、本変形例にかかる投影露光装置２０は、被露光体１０を載せる、液盛り用フェンス５２を備えたステージ５１を有する。ステージ５１は、水平方向に移動可能である。すなわち、ステージ５１は、第一の場所と、第一の場所と同じ高さに位置する第二の場所とに移動できる。さらに、ステージ５１の上面の外周には、液盛り用フェンス５２が設置されている。投影露光装置２０は、さらに、第一の場所に設けられたステージ５１の上に高さ検出用ユニット２２と、第二の場所に設けられたステージ５１の上に露光光学系ユニット２３と、を有する。
【００６５】
高さ検出用ユニット２２は、前述した第一変形例と同様の構造を有する。すなわち、ステージ５１の上に所定の距離をおいて設けられる発光部３１と、ステージ５１の上に所定の距離をおいて設けられる受光部３２と、を有する。またさらに、ステージ５１上に設けられた被露光体１０の上に高屈折率物質４を供給するノズル３３（図示せず）と、高屈折率物質４を回収するノズル３４（図示せず）と、を有する。
【００６６】
露光光学系ユニット２３もまた、前述した第一変形例と同様の構造を有する。すなわち、露光光３５を発する光源３６と、マスク３７と、縮小投影レンズ３８と、を有する。また、ステージ５１上に設けられた被露光体１０の表面に供給される露光用液体３９を供給するノズル４０（図示せず）と、露光用液体３９を回収するノズル４１（図示せず）と、を有する。
【００６７】
本変形例にかかる投影露光装置においては、まず、ステージ５１を、高さ検出用ユニット２２が設けられている第一の場所に設置する。そして、ステージ５１にあらかじめ高屈折率物質４を満たし、その中に被露光体１０を浸漬させる。そして、高さ検出用ユニット２２によって、被露光体１０の位置を正確に測定する。測定手順は、前述した第一変形例と同様である。
【００６８】
次に、ステージ５１を、露光光学系ユニット２３が設けられている第二の場所に移動する。そして、ステージ５１にあらかじめ露光用液体３９を満たし、その中に被露光体１０を浸漬させる。被露光体１０を載せたステージ５１に露光用液体３９を満たし、露光光学系ユニット２３が設けられている第二の場所に移動する。そして、高さ検出用ユニット２２によって得られた測定値に基づいて、ステージ５１の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニット２３の位置を固定し、ステージ５１を、被露光体１０の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、露光光学系ユニット２３によって、被露光体１０に所定のマスクパターンを投影露光する。
【００６９】
すなわち本変形例においては、被露光体１０を載せたステージ５１を移動させることによって、位置測定と投影露光とを行う。さらに、液盛り用フェンス５２を備えたステージ５１の中に高屈折率物質４や露光用液体３９を満たし、その中に、被露光体１０を浸責させる。そしてその中に、高さ検出用ユニット２２や露光光学系ユニット２３を入れることによって、位置測定と投影露光とを行う。
【００７０】
また、本変形例においても、位置測定の際に、被露光体１０の表面を高屈折率物質４で満たして測定しているので、前述したように、正確な位置測定を行うことができる。その結果、レンズと被露光体１０とを最適な距離に保つことができ、正確な露光を行える。
【００７１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。  
しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、本発明で用いる投影露光装置及び露光方法の具体的な構成、構造、工程などについては、当業者が公知の範囲から適宜選択したものも本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる投影露光装置の要部を例示する断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる投影露光装置を例示する断面模式図である。
【図３】本発明の第一の変形例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。
【図４】本発明の第一の変形例にかかる投影露光装置の要部を拡大して例示する模式図である。
【図５】本発明の第二の変形例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。
【図６】本発明の第三の変形例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。
【図７】本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置の要部を表す模式図である。
【図８】本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置を表す模式図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 基板
３ レジスト
４ 高屈折率物質
１０ 被露光体
２０ 投影露光装置
２１ ステージ
２２ 検出用ユニット
２３ 露光光学系ユニット
３１ 発光部
３２ 受光部
３３ 供給ノズル
３４ 回収ノズル
３５ 露光光
３６ 光源
３７ マスク
３８ 縮小投影レンズ
３９ 露光用液体
４０ 供給ノズル
４１ 回収ノズル
４５ ステージ
５２ 液盛り用フェンス
【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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