(57)【要約】【課題】露光毎に露光領域全体の観察を行うことにより、異物、キズ、レジスト塗布ムラなどの欠陥をいち早く検出することを可能な露光装置を提供する。【解決手段】露光装置１は、所望の露光パターンを生成するためのパターン情報を生成するパターン生成部であるＤＭＤ素子３と、このＤＭＤ素子３で生成された露光パターンを基板７上に投影する投影光学系４，４０と、投影領域全体を非露光光で照明する観察照明光学系７０と、露光領域を観察する観察光学系８０と、観察光学系８０による観察画像を基に、露光領域内の欠陥の有無を判定する欠陥解析部１４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所望の露光パターンを投影して、前記基板を露光する露光装置であって、
前記所望の露光パターンを生成するパターン生成部と、
前記パターン生成部を照明する露光照明光学系と、
前記パターン生成部により生成された前記露光パターンを前記基板上に投影する投影光学系と、
前記基板上に形成された露光領域を非露光光で照明する観察照明光学系と、
前記観察照明光学系で照明された前記露光領域を観察する観察光学系と、
前記観察光学系による観察結果に基づいて、前記露光領域内の欠陥の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記観察照明光学系は、複数の波長を選択可能な波長選択部を有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】
前記観察光学系は、露光光をカットするフィルタまたはダイクロイックミラーを有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】
前記パターン生成部、前記露光照明光学系を構成する露光光源、及び、前記観察照明光学系を構成する観察用光源の作動を制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、前記パターン生成部により生成した前記露光パターンを前記露光照明光学系により前記基板へ投影し露光する前に、前記観察照明光学系により照明された前記露光領域を前記観察光学系により観察して前記判定部により前記欠陥の有無を判定するように構成されることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記パターン生成部、前記露光照明光学系を構成する露光光源、及び、前記観察照明光学系を構成する観察用光源の作動を制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、前記パターン生成部により生成した前記露光パターンを前記露光照明光学系により前記基板へ投影し露光すると同時に、前記観察照明光学系により照明された前記露光領域を前記観察光学系により観察して前記判定部により前記欠陥の有無を判定するように構成されることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
基板上に所望の露光パターンを投影して、前記基板を露光する露光装置であって、
前記所望の露光パターンを生成するパターン生成部と、
前記パターン生成部を照明する露光照明光学系と、
前記パターン生成部により生成された前記基板上の前記露光パターンを前記基板上に投影する投影光学系と、
前記投影学系により前記露光パターンが投影された露光領域を観察する観察光学系と、
前記観察光学系により観察された露光パターンと、前記パターン生成部により生成された前記所望の露光パターンとを比較し前記露光領域内の欠陥の有無を判定する判定部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記投影光学系は、投影倍率が切り替え可能に構成され、
前記投影光学系の投影倍率の切り替えを制御する前記倍率制御部をさらに有することを特徴とする請求項１〜６いずれか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記判定部により取得された欠陥情報を表示する表示部を、さらに有することを特徴とする請求項１〜７いずれか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＭＤ（Digital  Mirror  Device）などの空間光変調素子を用いて基板上に露光パターンを投影して露光し、更に、この投影倍率を可変とした露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００２／０３９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、露光基板に、異物、キズ、レジスト塗布ムラなどの欠陥があっても、その検出処理を行わず露光を行っていたため、露光現像後に、前述したような欠陥に気づくこととなり、不良品の発生や作業時間の無駄を生じていた。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、露光毎に露光領域全体の観察を行うことにより、異物、キズ、レジスト塗布ムラなどの欠陥をいち早く検出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】
【０００６】
前記課題を解決するために、第１の本発明に係る露光装置は、基板上に所望の露光パターンを投影して、この基板を露光する露光装置であって、所望の露光パターンを生成するパターン生成部と、パターン生成部を照明する露光照明光学系と、パターン生成部により生成された露光パターンを基板上に投影する投影光学系と、基板上に形成された露光領域を非露光光で照明する観察照明光学系と、観察照明光学系で照明された露光領域を観察する観察光学系と、観察光学系による観察結果に基づいて、露光領域内の欠陥の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このような露光装置において、観察照明光学系は、複数の波長を選択可能な波長選択部を有することが好ましい。
【０００８】
また、このような露光装置において、観察光学系は、露光光をカットするフィルタまたはダイクロイックミラーを有することが好ましい。
【０００９】
このような露光装置は、パターン生成部、露光照明光学系を構成する露光光源、及び、観察照明光学系を構成する観察用光源の作動を制御する制御部をさらに有し、この制御部は、パターン生成部により生成した露光パターンを露光照明光学系により基板へ投影し露光する前に、観察照明光学系により照明された露光領域を観察光学系により観察して判定部により欠陥の有無を判定するように構成されることが好ましい。
【００１０】
あるいは、このような露光装置は、パターン生成部、露光照明光学系を構成する露光光源、及び、観察照明光学系を構成する観察用光源の作動を制御する制御部をさらに有し、この制御部は、パターン生成部により生成した露光パターンを露光照明光学系により基板へ投影し露光すると同時に、観察照明光学系により照明された露光領域を観察光学系により観察して判定部により欠陥の有無を判定するように構成されることが好ましい。
【００１１】
また、第２の本発明に係る露光装置は、基板上に所望の露光パターンを投影して、この基板を露光する露光装置であって、所望の露光パターンを生成するパターン生成部と、パターン生成部を照明する露光照明光学系と、パターン生成部により生成された露光パターンを基板上に投影する投影光学系と、投影光学系により露光パターンが投影された基板上の露光領域を観察する観察光学系と、観察光学系により観察された露光パターンと、パターン生成部により生成された所望の露光パターンとを比較し露光領域内の欠陥の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
このような露光装置において、投影光学系は、投影倍率が切り替え可能に構成され、投影光学系の投影倍率の切り替えを制御する倍率制御部をさらに有することが好ましい。
【００１３】
また、このような露光装置は、判定部により取得された欠陥情報を表示する表示部を、さらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る露光装置を以上のように構成すると、露光毎に露光領域全体の観察を行うことにより、異物、キズ、レジスト塗布ムラなどの欠陥をいち早く検出することが可能となり、露光を続けるか停止するかの判断が迅速にでき、不良品の発生の防止や、露光作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１、第３の実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】観察領域と、異物、キズ、レジスト塗布ムラなどを生じた露光領域とをイメージで表した概略図である。
【図３】欠陥解析部によるパターンの解析の具体的手法を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書中では、基板を介して、この基板の露光側の面方向を「表面側」と呼び、露光側とは反対側の面方向を「裏面側」と呼ぶ。まず、図１を用いて第１の実施形態に係る露光装置１の構成について説明する。この露光装置１は、ＤＭＤ素子３からの像を、例えばフォトレジストが塗布された基板（ウエハ）７上に投影して露光するマスクレス露光装置であって、図１に示すように、装置全体を制御する制御部１０と、照明光を照射する露光照明光学系２と、この露光照明光学系２からの照明光を空間的に変調し、複数の像（以下、「露光パターン」と呼ぶ）を生成するパターン生成部としてのＤＭＤ素子３と、このＤＭＤ素子３からの露光パターンを基板７上に投影する投影光学系４と、この投影光学系４とは投影倍率の異なる第２の投影光学系４０と、投影光学系４と第２の投影光学系４０との切り替えを行う不図示の切り替え機構を制御する倍率制御部１１と、所望の露光パターンを生成するための基となる情報である「パターン情報」を取得するためのパターン取得部１２と、投影光学系４，４０により露光される基板７上に形成された露光領域を、当該基板７上に塗布されたフォトレジストを感光させない所望の波長の光（非露光光）で照明するための観察照明光学系７０と、この観察照明光学系７０から射出する照明光の波長を選択するための波長選択部１３と、この観察照明光学系７０により照明された当該露光領域の画像（以下、「観察画像」と呼ぶ）を取得し観察するための観察光学系８０と、この観察光学系８０により取得された観察画像に基づいて、当該露光領域内の欠陥の有無を判定する欠陥解析部（判定部）１４と、観察画像や欠陥の有無などの各種情報を表示する表示部１５と、基板７を載置するためのホルダ８を備えたステージ９と、を有して構成されている。なお、ステージ９には、制御部１０によって制御され、このステージ９を上下方向（投影光学系４，４０の光軸方向）及び水平方向（投影光学系４，４０の光軸と直交する面内）に移動させるステージ駆動部１６が設けられている。また、倍率制御部１１、パターン取得部１２、波長選択部１３、欠陥解析部１４などは、制御部１０により制御される。更に、制御部１０、倍率制御部１１、パターン取得部１２、波長選択部１３、及び、欠陥解析部１４は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等の処理装置と、ハードディスク等の記憶部を備えるコンピュータにおいて、ＣＰＵで実行されるプログラムとして実装することができる。
【００１７】
また、本実施形態の露光装置１は、投影光学系４，４０に組み込まれ、ＤＭＤ素子３からの露光パターンの像が基板７の表面に合焦するよう調整するためのオートフォーカス検出光学系５と、基板７の裏面側に形成された位置合わせマークを検出するための裏面位置検出光学系６とを更に備えている。また、各種データやプログラムを記憶した、図示しない記憶部も備えている。なお、これらの各部の動作も制御部１０により制御されている。
【００１８】
ＤＭＤ素子３は、反射角を変更可能な図示しない複数のマイクロミラーを有して構成されている。このＤＭＤ素子３の各マイクロミラーは、制御部１０により駆動され、その反射面の反射角を変化させることで、反射光を投影光学系４，４０に導くか導かないかを任意に選択することができ、多様な形状の露光パターンを生成することができる。
【００１９】
露光照明光学系２は、水銀灯、ＬＥＤなどからなる基板７上に塗布されたフォトレジストを感光させる波長を発する露光光源２１と、この露光光源２１からの照明光を集光してＤＭＤ素子３に照射するコンデンサレンズ２２とから構成されている。また、投影光学系４は、ＤＭＤ素子３にて生成された露光パターン光（露光光）を略平行光に変換する第２対物レンズ４１と、この略平行光を基板７上に投影する第１対物レンズ４２とから構成されている。なお、ここでいう略平行の意味はＤＭＤ素子３上の１点から発した光が略平行になるという意味であり、ＤＭＤ素子３上の他の１点から発した光もまた略平行になるが、両者の光の角度は異なる。
【００２０】
また、第２の投影光学系４０は、投影光学系４と同様に、第２対物レンズ４３及び第１対物レンズ４４を有して構成されている。倍率制御部１１の制御により、投影光学系４を第２の投影光学系４０に切り替えることで、ＤＭＤ素子３と基板７間の投影倍率を変更することができる。
【００２１】
なお、以降の説明では倍率の異なる２つの投影光学系４，４０を用いて露光を行う構成の露光装置１を用いる場合について説明するが、３以上の異なる倍率や連続的に倍率を変化させることができる露光装置に用いることもできる。以下、複数の倍率の投影光学系４，４０をまとめて「投影光学系４」と呼ぶ場合がある。更に、複数の第１対物レンズ４２，４４をまとめて「第１対物レンズ４２」と、複数の第２対物レンズ４１，４３をまとめて「第２対物レンズ４１」と呼ぶ場合がある。
【００２２】
観察照明光学系７０は、観察用照明光を出射する観察用光源７１（白色光源、ＬＥＤ、或いは、ハロゲンランプ、ファイバー光源などで構成される）と、この観察用光源７１からの観察用照明光を集光する集光レンズ７２と、開口絞り７３と、視野絞り７４と、第１リレーレンズ７５及び第２リレーレンズ７６と、投影光学系４の光路上に配置され観察用照明光を基板７方向に反射するハーフミラー７７とから構成されるとともに、投影光学系４または４０の第１対物レンズ４２または４４を共有している。また、この観察照明光学系７０は、基板７上のフォトレジストを感光させない波長の観察用照明光で基板７を照明する。そのため、本実施形態では、詳細は後述するが、露光波長帯をカットするフィルタ７８を観察用光源７１と集光レンズ７２との間に配置している。また、照明の際に観察用光源７１から射出する観察用照明光は、波長選択部１３により自由に選択するよう構成され、異なる波長の観察用照明光に切り替えて、基板７の欠陥を観察することができる。
【００２３】
観察光学系８０は、観察照明光学系７０の光路上に配置され、観察用照明光の照射により基板７から反射された観察光を反射するハーフミラー８３と、このハーフミラー８３で反射され第１対物レンズ４２，４４で集光された観察光を結像させる結像レンズ８２と、この像を検出する二次元撮像素子８１とから構成され、第１対物レンズ４２または４４と結像レンズ８２とが協働して基板７の表面と二次元撮像素子８１とを共役に結んで、基板７の表面観察を行うように構成されている。この二次元撮像素子８１では、基板７の表面像が光電変換され、基板画像処理により露光領域の画像（以下、「観察画像」と呼ぶ）が観察される。なお、図２に示すように、観察光学系８０で観察できる範囲、即ち、図２に示す観察領域１００は、露光領域１１０を包含できる範囲を有するものとする。
【００２４】
欠陥解析部１４では、観察光学系８０で検出された観察画像に基づいて、基板７上や基板７上のフォトレジストに異物が混入していたり、キズや塗布ムラが存在するかを、例えば画像処理により解析する。この解析の結果、欠陥がある場合は、本実施形態では、観察画像及び欠陥がある旨を表示部１５に表示し、欠陥がある旨を制御部１０やオペレータに通知する。また、警告音などを発するようにしてもよい。この欠陥解析部１４での具体的な解析手法については、後述する。
【００２５】
オートフォーカス検出光学系５は、基板７上に塗布されたフォトレジストを感光させない波長のフォーカス検出用の光（以下、「フォーカス検出光」と呼ぶ）を出射する点光源５１と、この点光源５１からのフォーカス検出光を略平行光に変換するコリメータレンズ５２と、このコリメータレンズ５２を透過したフォーカス検出光のうち、その瞳の半分を遮る遮光絞り５３と、この略平行なフォーカス検出光を透過し、基板７で反射された反射光をさらに反射するハーフミラー５４と、投影光学系４の光路上に配置され、フォーカス検出光とその反射光とを反射し、露光光を透過するダイクロイックミラー５５と、ダイクロイックミラー５５及びハーフミラー５４で反射された反射光を結像する結像レンズ５６と、この像を受光するリニアセンサ５７とから構成されている。
【００２６】
ここで、オートフォーカス検出光学系５の動作を説明する。まず、点光源５１から出射したフォーカス検出光がコリメータレンズ５２で略平行光に変換される。この略平行なフォーカス検出光は、上述のように、遮光絞り５３により瞳の略半分が遮られて絞られた後、ハーフミラー５４を透過して、ダイクロイックミラー５５に入射し、このダイクロイックミラー５５で基板７の方向に反射され、投影光学系４の第１対物レンズ４２を介して基板７上に照射される。そして、この基板７で反射された反射光は、投影光学系４の第１対物レンズ４２により再び集光された後、ダイクロイックミラー５５で反射されてオートフォーカス検出光学系５に導かれる。反射光は、さらにハーフミラー５４で反射され、結像レンズ５６によりリニアセンサ５７上に結像する。このように、このオートフォーカス検出光学系５は、いわゆる瞳半隠しフォーカス検出光学系になっている。そして、このリニアセンサ５７で得られた像を基に、投影光学系４の合焦位置に対する基板７の上下方向のズレが検出され、その信号に基づいて制御部１０によりステージ駆動部１６を介してステージ９を光軸方向（上下方向）に移動させることにより、ＤＭＤ素子３からの露光パターンを基板７の表面に合焦させる。
【００２７】
裏面位置検出光学系６は、ホルダ８を挟んで投影光学系４と対向する側、すなわち、ホルダ８の下方に配置されている。この裏面位置検出光学系６は、位置検出用の光（以下「位置検出光」と呼ぶ）を出射する位置検出用光源６１と、この位置検出用光源６１からの位置検出光を集光するコンデンサレンズ６２と、このコンデンサレンズ６２で集光した位置検出光を基板７方向に反射するハーフミラー６３と、このハーフミラー６３で反射された位置検出光を集光して基板７の裏面を照明する対物レンズ６４と、基板７の裏面で反射して再び対物レンズ６４で集光され、ハーフミラー６３を透過した反射光を結像させる結像レンズ６５と、この像を検出する撮像素子６６とから構成されている。
【００２８】
なお、本実施形態及び以降の実施形態では、基板７の位置合わせ手段として、上述したような裏面位置検出光学系６を用いているが、本願がこれに限定されることはなく、表面側から位置合わせを行ってもよいし、これら以外の従来公知の何れの手段を用いてもよい。
【００２９】
基板７を載置するホルダ８には、上下方向（投影光学系４及び裏面位置検出光学系６の光軸方向。以下、この上下方向を「Ｚ軸」とする）に貫通する貫通孔８ａが形成されている。この貫通孔８ａは、基板７の裏面に形成された位置合わせマークを観察するための開口である。基板７の裏面には、例えば、十字マークなどの位置合わせマークが３カ所以上形成されており、これらの位置合わせマークを、各位置合わせマークに対応して形成された複数の貫通孔８ａを介して裏面位置検出光学系６が検出する。このときステージ９は、裏面位置検出光学系６で位置合わせマークを検出するために、制御部１０によって制御されるステージ駆動部１６により、水平方向及び鉛直方向（上下方向）に移動される。なお、ステージ９には干渉計又はリニアエンコーダからなる位置測定部１７が取り付けられ、制御部１０によってホルダ８の位置（座標）がモニタリングされている。
【００３０】
以上のような構成の露光装置１を用いて基板７の露光を行う際には、まず、裏面位置検出光学系６により、基板７の裏面に形成された位置合わせマークによる基板７の位置合わせを行う。裏面位置検出光学系６において、位置検出用光源６１から出射した位置検出光はコンデンサレンズ６２を介してハーフミラー６３に入射し、このハーフミラー６３で反射された後、対物レンズ６４により集光され、ホルダ８に設けられた貫通孔８ａを介して基板７の裏面を照明する。この基板７の裏面には、前述の通り位置合わせマークが３カ所以上形成されている。基板７の裏面で反射した位置検出光は、再び対物レンズ６４で集光されて略平行光になり、ハーフミラー６３を透過した後、結像レンズ６５により撮像素子６６上に結像する。この撮像素子６６では、基板７の裏面像が光電変換され、画像処理により位置合わせマークが認識される。
【００３１】
この撮像素子６６で認識された３箇所以上の位置合わせマークの各中心が順次一致するように、制御部１０の制御によりステージ９を移動させる。そして、制御部１０は、その際のステージ９の座標を読み込むことにより、基板７のステージ９における座標上での水平面内の位置及び水平面内の回転量が算出される。このように算出された基板７の位置及び回転量に基づいて、ステージ９を移動させて所定の露光位置に基板７を移動させ、露光の位置決めを行う。
【００３２】
そして、観察照明光学系７０及び観察光学系８０により、露光領域１１０の観察を行い、欠陥解析部１４にて欠陥の有無の判定を行う。それには、まず、波長選択部１３により非露光光であって所望の波長の観察用照明光を選択する。観察照明光学系７０では、波長選択部１３の選択に応じた波長の観察用照明光を観察用光源７１から射出する。この観察用照明光は集光レンズ７２により集光され、開口絞り７３及び視野絞り７４を通過した後、第１リレーレンズ７５及び第２リレーレンズ７６によってリレーされ、ハーフミラー７７によって基板７方向に反射される。この反射された観察用照明光は、投影光学系４の第１対物レンズ４２によって基板７に照射される。そして、基板７から反射された観察光は、第１対物レンズ４２によって略平行光に変換され観察光学系８０のハーフミラー８３によって結像レンズ８２方向に反射された後、この結像レンズ８２により結像され、二次元撮像素子８１によって観察画像が検出される。なお、投影光学系４と観察光学系８０とは、第１対物レンズ４２を共有するため、第１対物レンズ４２の切り替えやズーミングにより倍率変更を行っても、露光領域１１０と観察領域１００との相対的な大きさは一定に保たれる。
【００３３】
このようにして検出された観察画像に基づいて、欠陥解析部１４が欠陥の有無を判定する。そして、図２に示すように、露光領域１１０内に、異物ａ、キズｂ、レジスト塗布ムラｃなどの欠陥が発見された場合には、欠陥解析部１４から欠陥有りの情報やその程度などが通知される。この通知により、制御部１０は、観察画像や欠陥がある旨を表示部１５に表示して、オペレータの指示を待つ。この時、警告音などを発してオペレータの注意を喚起するようにしてもよい。そして、オペレータの指示により、制御部１０は、露光を続行するか、中止するか、または、この露光をスキップして、ステージ９の移動により次の露光位置に移動するなどを決定し、決定に従った動作を行う。
【００３４】
なお、上記各実施形態では、オペレータの指示により、露光を続行するか、中止するか、または、当該露光をスキップして、次の露光位置に移動するか、を制御部１０が判断して、その後の動作を行うように構成されているが、本願がこれに限定されることはなく、他の異なる実施形態として、予め一定の待機時間を決めておき、この待機時間を過ぎてもオペレータの指示がなければ、露光を続行するように構成してもよい。また、オペレータの指示を待つことなく、制御部１０が欠陥の程度に応じて露光を続行するか否かなどを自動的に判断し、次の動作を行うようにしてもよい。
【００３５】
なお、前述したように、波長選択部１３により観察用光源７１から射出する観察用照明光の波長を自在に選択することができるため、観察用照明光の波長を切り替えて複数回、観察画像を取得することが好ましい。即ち、異物、キズ、レジスト塗布ムラなどの欠陥は、波長によって見え方が異なるため、本実施形態のように、異なる複数の波長の観察用照明光で順次観察することにより、欠陥を効率的に発見することができ、欠陥の発見精度を高めることができる。特に、レジスト塗布ムラは、単色光で観察したほうが、薄膜干渉効果により、欠陥が検出し易い。なお、膜厚により、観察し易い波長が異なるため、膜厚に対応して適切な波長を選択することが好ましい。
【００３６】
また、観察光学系８０用の観察照明光学系７０には、前述したように、フィルタ７８を適宜選択して配置することが好ましい。フィルタ７８の例として、例えば、観察用光源７１に白色光源を使用した場合、この白色光源から露光波長帯をカットするフィルタ７８を用いることができる。また、白色光源から露光波長帯以外の特定の波長を取り出す波長選択フィルタ７８を複数用意し、必要な波長に応じて交換するようにしてもよい。なお、本実施形態では、図１に示すように、観察用光源７１と集光レンズ７２との間にフィルタ７８を配置しているが、本願がこれに限定されることはなく、観察照明光学系７０内の他の場所に配置してもよい。また、観察照明光学系７０内ではなく、観察光学系８０の受光側に配置してもよく、観察側に入射してくる露光波長をカットして、より高精度に観察像を観察することができる。観察光学系８０側にフィルタ７８を配置する場合には、レジストを感光させないために、露光波長帯をカットするフィルタを、観察照明光学系７０に常に配置しておくことが好ましい。
【００３７】
それでは、欠陥解析部１４での欠陥解析の具体的手法の一例を、図３に示すフローチャートを合わせて用いて説明する。まず、図３に示すように、観察光学系８０の二次元撮像素子８１で検出した観察画像を制御部１０を介して取得する（ステップＳ１００）。次に、取得した観察画像を微分フィルタで処理をして微分画像に変換する（ステップＳ１１０）。微分フィルタとしてはグラディエント（１次微分)フィルタやラプラシアン（２次微分）フィルタを用いることができる。次に、この微分画像を基に、所定の閾値を超えた画素がある否かを判定する（ステップＳ１２０）。閾値を超えた画素があると判定された場合には（即ち、隣接する画素同士や所定領域の画素内の輝度変化が大きいと判定された場合には）、異物ａ、キズｂ、レジスト塗布ムラｃなどの欠陥が検出されたとして、欠陥有りの情報とその程度などを制御部１０に報告し（ステップＳ１３０）、処理を終了する。一方、すべての画素の値が閾値より小さい場合は（即ち、輝度変化が少ない場合は）、欠陥がないと判定され、処理を終了する。なお、以上の処理は、例えば、上述したように、観察用照明の波長を変更して観察する毎に行う。
【００３８】
上記のように欠陥解析部１４による欠陥が検出されない場合、または、欠陥が検出されても、オペレータや制御部１０の指示により、露光を続行する場合は、まず、パターン取得部１２が、基板７上に塗布されたフォトレジストに投影する露光パターンを生成するためのパターン情報（画像データ）を取得する。このパターン情報は、例えば、電子回路パターンなどがデジタル変換された情報であり、キーボードで入力されたり、スキャナで読み込まれたり、ＣＡＤなどで作成された情報が、図示しない記憶部やメモリなどに記憶されている。パターン取得部１２は、これらの入力装置や記憶装置からパターン情報を読み込んで、制御部１０に渡す。この場合、露光装置１において、露光照明光学系２の露光光源２１から出射した照明光（露光光）は、コンデンサレンズ２２を介してＤＭＤ素子３に照射される。このとき、制御部１０では、この制御部１０に内蔵された図示しないパターンジェネレータの信号に対応して、ＤＭＤ素子３の画素に相当するすべてのマイクロミラーの反射角を制御する。この制御により、ＤＭＤ素子３の各マイクロミラーでは照明光を投影光学系４に導くか否かを選択することができ、所望の露光パターンを生成することができる。このＤＭＤ素子３により生成された露光パターンは、投影光学系４により基板７上に投影される。このとき、投影光学系４に組み込まれたオートフォーカス検出光学系５からのフォーカス信号に基づいて、制御部１０の制御によりステージ駆動部１３を介してステージ９を上下させて、ＤＭＤ素子３からの露光パターンが基板７の表面に合焦するよう投影される。そして、この露光パターンの投影により、基板７に対して露光が行われる。
【００３９】
以上のように、本実施形態の露光装置１では、露光を行う前に露光領域１００全体の観察を行うことにより、異物ａ、キズｂ、レジスト塗布ムラｃなどの欠陥をいち早く検出することが可能で、露光を続けるか停止するかなどの判断を迅速に行うことができる。そのため、不良品の発生の防止や、作業の無駄防止など、効率的な露光作業が可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る露光装置につい図４を参照して説明する。この図４に示すように、第２の実施形態の露光装置１′は、第１の実施形態と基本的には同じ構成をしているが、観察照明光学系７０を有しておらず、投影光学系４の露光光を用いて観察光学系８０にて観察を行う。すなわち、第１の実施形態では、露光前に欠陥検出を行っていたが、第２の実施形態では、露光と同時に欠陥検出を行う。
【００４１】
したがって、露光前に裏面位置検出光学系６による基板７の位置合わせが行われると、投影光学系４により、ＤＭＤ素子３により生成された露光パターンが基板７上に投影されて露光が行われる。この際に、基板７上のフォトレジストから反射された観察光が、第１対物レンズ４２によって略平行光に変換され観察光学系８０のハーフミラー８３によって結像レンズ８２方向に反射された後、この結像レンズ８２により結像され、二次元撮像素子８１によって観察画像が検出される。欠陥解析部１４では、パターン取得部１２で取得したパターンと、この観察光学系８０の二次元撮像素子８１によって検出された観察画像とを例えばパターン認識等の処理により比較評価して、露光後のフォトレジストに異物、傷、膜厚ムラなどの欠陥がないかを検出する。この場合も、第１の実施形態と同様に、微分値で画素毎などに判定してもよい。
【００４２】
この第２の実施形態の露光装置の場合、欠陥の有無を露光前に判定することはできないが、欠陥が発生した露光位置などの情報を記憶部などに記憶しておき、露光後に、情報を表示部１５などに表示することにより、オペレータに何れの基板７に欠陥が生じたかを知らせることができる。そのため、オペレータは、欠陥に対して迅速に対応することができ、作業効率を向上させることができる。また、観察照明光学系７０を使用しないため、装置の低コスト化や簡素化も可能となる。
【００４３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る露光装置について説明する。この第３の実施形態の露光装置は、第１の実施形態と基本的には同様の構成をしており、露光光を用いて観察光学系８０にて観察を行う。また、第３の実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて、図１の観察光学系８０内に一点鎖線で示すように、露光波長帯をカットするフィルタ８４を配置している。すなわち、露光と同時に基板７の表面の露光領域に観察用照明光を照射することにより、観察光学系８０の二次元撮像素子８１により、第１の実施形態と同様に基板７の表面の観察画像を取得することができる。そして、欠陥解析部１４では、フィルタ８４を介して二次元撮像素子８１によって検出された観察画像を前述の第１の実施形態と同様の手法で、露光後のフォトレジストに異物、傷、膜厚ムラなどの欠陥がないかを検出する。なお、図１では、フィルタ８４を結像レンズ８２と二次元撮像素子８１との間に配置しているが、本願がこれに限定されることはなく、観察用光学系８０内の他の場所に配置してもよい。また、フィルタ８４に限定されることもなく、露光波長をカット可能であれば、ダイクロイックミラーなどを用いてもよい。
【００４４】
このように、フィルタ８４で露光波長帯をカットすることにより、二次元撮像素子８１によって観察画像を検出する際に、露光パターンを除去することができる。このように露光パターンを除去することができるため、欠陥の判定が第２の実施形態に比べて容易となる。また、露光中に同時に露光領域を観察するため、処理時間の短縮を図ることができ、露光作業効率を向上させることができる。
【００４５】
また、上記各実施形態では、倍率切り替え機構として、第１対物レンズ４２と第２対物レンズ４１とのセットからなる投影光学系４を、第１対物レンズ４４と第２対物レンズ４３とのセットからなる第２の投影光学系４０に切り替える構成としているが、これに限定されることはなく、必ずしも投影光学系４，４０全体を切り替える必要はない。例えば、第１対物レンズ４２のみを焦点距離が異なる対物レンズ（例えば、第１対物レンズ４４）に切り替える構成としてもよいし、第２対物レンズ４１のみを焦点距離が異なる対物レンズ（例えば、第２対物レンズ４３）に切り替える構成としてもよい。また、投影光学系４，４０をズームレンズとしても構わない。ただし、収差補正の容易性という観点からは、本実施形態のように投影光学系４，４０全体を切り替える方式が好ましい。
【符号の説明】
【００４６】
１，１′  露光装置    ２  露光照明光学系
３  ＤＭＤ素子（パターン生成部）    ４，４０  投影光学系
７  基板    １０  制御部    １１  倍率制御部    １３  波長選択部
１４  欠陥解析部（判定部）    １５  表示部    ７０  観察照明光学系
８０  観察光学系    ８４  フィルタ
【図１】
2011254027.tif 000003
【図２】
2011254027.tif 000004
【図３】
2011254027.tif 000005
【図４】
2011254027.tif 000006