(57)【要約】【課題】スキャン露光方式の露光作業と合わせてフォーカス補正が可能であり、効率がよく精度の高い露光が行える露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】露光装置Ａは、照明光学系１と、縮小投影光学系２と、撮像光学系３を備えている。また、照明光学系１は、フィルタ１７及びデジタルマイクロミラーデバイス１８を有し、撮像光学系３は、フォーカスオフセット用のガラス板３３、フォーカス用カメラ３４及びアライメント用カメラ３５を有している。また、ＤＭＤ１８のパターン形成部のスキャン方向の両端にフォーカス用パターンエリアをそれぞれ形成することで、それぞれのフォーカス用パターンエリアから、露光用光の合焦位置の情報を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストが感光しないフォーカス用光を出力するフォーカス用光源と、
前記レジストが感光する露光用光を出力する露光用光源と、
光を変調する複数の制御素子がマトリクス状に配列したパターン形成部を有し、前記パターン形成部の一部に前記フォーカス用光のみを受光する領域を含み、パターン情報に応じて前記制御素子で光を変調して、前記フォーカス用光及び前記露光用光を基板に向けて投射する光制御部と、
前記フォーカス用光のみを受光する前記パターン形成部の一部から前記基板に投射され、前記基板で反射した反射光から、光路長が互いに異なる複数の検出光を生成する検出光生成部と、
前記検出光生成部で生成された検出光を検出する検出部と、
を備える、露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の露光装置において、
前記光制御部は、次のタイミングのパターン情報に向かう方向における前記パターン形成部の前方の端部側、又は前方の端部側及び後方の端部側で前記フォーカス用光のみを受光する、露光装置。
【請求項３】
請求項２記載の露光装置において、
前記検出光生成部は、同一の屈折率を有する部材で形成された板状体であり、かつ、前記パターン形成部の前記フォーカス用光のみを受光する領域に対応する位置に、厚みが大きな領域と、厚みが小さな領域とを有する、露光装置。
【請求項４】
請求項２記載の露光装置において、
前記検出光生成部は、前記パターン形成部の前記フォーカス用光のみを受光する領域に対応する位置に、屈折率が大きな領域と、屈折率が小さな領域とを有する、露光装置。
【請求項５】
請求項２記載の露光装置において、
前記検出光生成部は、前記反射光の一部のみの光路長を変える光屈折部を有する、露光装置。
【請求項６】
請求項１記載の露光装置において、
前記光制御部は、次のタイミングのパターン情報に向かう方向における前記パターン形成部の前方の端部側及び後方の端部側で前記フォーカス用光のみを受光し、かつ、前記パターン形成部の前記フォーカス用光のみを受光する領域に挟まれた領域で前記露光用光及び前記フォーカス用光、若しくは前記露光用光を受光する、露光装置。
【請求項７】
パターン情報に応じて光を変調し、かつ、一部にレジストが感光しないフォーカス用光のみを受光する領域を含むパターン形成部を有する光制御部で、前記フォーカス用光及び前記レジストが感光する露光用光を受光する工程と、
前記光制御部から前記露光用光を基板に向けて投射して露光しながら、前記フォーカス用光のみを受光する領域から前記基板に向けて前記フォーカス用光を投射する工程と、
前記基板で反射した前記フォーカス用光の反射光を、光路長が互いに異なる複数の光に変換して、前記光路長が互いに異なる複数の光の情報に基づき前記露光用光のフォーカス補正を行う工程と、
を含む、露光方法。
【請求項８】
請求項７記載の露光方法において、
前記光制御部は、次のタイミングのパターン情報に向かう方向における前記パターン形成部の前方の端部側、又は前方の端部側及び後方の端部側で前記フォーカス用光のみを受光する、露光方法。
【請求項９】
請求項８記載の露光方法において、
同一の屈折率を有する部材で形成され、前記パターン形成部の前記フォーカス用光のみを受光する領域に対応する位置に、厚みが大きな領域と、厚みが小さな領域とを有する板状体に、前記反射光を入射して、前記反射光を光路長が互いに異なる複数の光に変換する、露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス等の製造において、基板上に電子回路パターンを形成する装置として露光装置が用いられている。
【０００３】
この露光装置では、光学部品の特性のばらつき及び基板の反り等に起因して、露光用光の焦点位置の位置ずれが発生するため、基板上で均一なパターンを得ることができないという問題があった。
【０００４】
このような露光用光の焦点位置の位置ずれに対応するために、露光用光学系に加えて、フォーカス用光学系を設け、このフォーカス用光学系により露光用光のフォーカス補正を行う露光装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
特許第５００７０７０号公報（特許文献１）には、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）を備える露光装置が記載されている。この露光装置には、投光光学系と、ＦＦＴ解析部と、ステージ駆動部とが設けられており、投光光学系はデジタルマイクロミラーデバイスにより所望の露光用パターンを形成して基板を露光できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５００７０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された露光装置は、フォーカス補正の動作と、露光の動作を時間的に分離して順次行う装置となっている。
【０００８】
そのため、特許文献１に記載された露光装置では、基板を露光用パターンの切換えと同期するように一定の速度で連続的に送りながら、ステージ位置に同期した露光用パターンを露光するスキャン露光方式を適用することが難しかった。
【０００９】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施の形態である露光装置は、光を変調する複数のミラーエレメントがマトリクス状に配列したパターン形成部を有し、パターン形成部の一部にフォーカス用光のみを受光する領域を含み、パターン情報に応じてミラーエレメントで光を変調して、フォーカス用光及び露光用光を基板に向けて投射するデジタルマイクロミラーデバイスと、フォーカス用光のみを受光するパターン形成部の一部から基板に投射され、基板で反射した反射光から、光路長が互いに異なる複数の検出光を生成するガラス板と、を備える。
【００１１】
また、一実施の形態である露光方法は、一部にレジストが感光しないフォーカス用光のみを受光する領域を含むパターン形成部を有するデジタルマイクロミラーデバイスで、フォーカス用光を受光する工程と、露光しながら、フォーカス用光のみを受光する領域から基板に向けてフォーカス用光を投射する工程と、基板で反射したフォーカス用光の反射光を、光路長が互いに異なる複数の光に変換して、光路長が互いに異なる複数の光の情報に基づき露光用光のフォーカス補正を行う工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
一実施の形態によれば、スキャン露光方式の露光作業と合わせてフォーカス補正が可能であり、効率がよく精度の高い露光が行える露光装置及び露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１による光学系の全体構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、フィルタの領域を示す図であり、（ｂ）は、デジタルマイクロミラーデバイスの使用領域を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるフォーカスオフセット用ガラス板の形状を示すアイソメトリック図である。
【図４】露光装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】基板に対する光学系の位置関係及びスキャン方向、並びに露光データの一例を示す概略図である。
【図６】スキャン露光方式における露光用パターンの変化を示す図である。
【図７】実施の形態２による光学系の全体構成を示す概略図である。
【図８】実施の形態２におけるフォーカスオフセット用ガラス板の形状を示すアイソメトリック図である。
【図９】フォーカスオフセット用ガラス板の変形例及び矢印Ａ−Ａ'方向での基板の傾きを示す図である。
【図１０】フォーカスオフセット用ガラス板の変形例及び矢印Ｂ−Ｂ'方向での基板の傾きを示す図である。
【図１１】検出光生成部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、本発明の主な作用について説明する。
【００１５】
ここで、一実施の形態である露光装置は、光制御部（デジタルマイクロミラーデバイス）が、光を変調する複数の制御素子（ミラーエレメント）がマトリクス状に配列したパターン形成部を有し、パターン情報に応じて制御素子で光を変調することによって、個々の制御素子で光を変調させ、パターン形成部で所望のパターンを形成することができる。
【００１６】
また、レジストが感光しないフォーカス用光を出力するフォーカス用光源と、パターン情報に応じて制御素子で光を変調する光制御部とによって、フォーカス用明暗パターンを形成することが可能となる。
【００１７】
また、レジストが感光する露光用光を出力する露光用光源と、パターン情報に応じて制御素子で光を変調する光制御部とによって、露光に用いる露光用パターンを形成することが可能となる。
【００１８】
また、パターン形成部の一部に、フォーカス用光のみを受光する領域を含むことによって、パターン形成部に、フォーカス用光のみを反射又は透過させる固有の領域を設けることができる。即ち、光制御部で露光用パターンとフォーカス用明暗パターンの両方を形成可能となる。
【００１９】
また、光制御部が、パターン形成部の一部にフォーカス用光のみを受光する領域を含み、フォーカス用光及び露光用光を基板に向けて投射することによって、基板を露光用パターンの光で露光すると同時に、フォーカス用明暗パターンの光が基板の表面で反射した反射光を得ることができる。
【００２０】
即ち、パターン形成部が、露光用光及びフォーカス用光を投射する領域と、フォーカス用光のみを投射する領域とに分かれ、それぞれの領域からの光が基板に投射されるものとなる。このことにより、露光用パターンを変更して、基板上で露光領域を移動させながら露光動作を行うスキャン露光の露光作業中に、フォーカス用明暗パターンに対応した反射光を得ることが可能となる。
【００２１】
なお、露光用パターンの光とは、光制御部に投射された露光用光が、制御素子によって変調された光であり、基板を露光するための露光用パターンを構成する光である。また、フォーカス用明暗パターンの光とは、光制御部に投射されたフォーカス用光が、制御素子によって変調された光であり、露光用光の基板における合焦位置を決定する際に用いる画像情報を得るためのフォーカス用明暗パターンを構成する光である。
【００２２】
また、検出光生成部（ガラス板）が、フォーカス用光のみを受光するパターン形成部の一部から基板に投射され、基板で反射した反射光から、光路長が互いに異なる複数の検出光を生成することによって、露光用光の基板の表面の焦点位置と、焦点位置が異なる画像情報を取得するための検出光を得ることができる。
【００２３】
また、検出部が、検出光生成部で生成された検出光を検出することによって、検出光に基づく画像情報を取得することができる。
【００２４】
例えば、ここでいう画像情報には、基板の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンのオフセット画像情報が含まれている。また、ここでいう画像情報には、基板の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも後側の焦点後側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンのオフセット画像情報が含まれている。
【００２５】
このように、検出光に基づく画像情報として、露光用光の基板の表面の焦点位置と、焦点位置が異なるオフセット画像情報を取得することで、オフセット画像情報から得られるコントラストに基づき、基板に照射される露光用光の合焦位置を決定することができる。この合焦位置と、露光用光の焦点位置とを一致させるように、光制御部と基板との距離を調整して、露光用光のフォーカス補正を行うことができる。
【００２６】
また、露光用光及びフォーカス用光を基板に向けて投射する光制御部と、フォーカス用光のみを受光するパターン形成部の一部から基板に投射され、基板で反射した反射光から、光路長が互いに異なる複数の検出光を生成する検出光生成部と、検出光生成部で生成された検出光を検出する検出部とによって、露光用光のフォーカス補正を露光作業と同時に実施することが可能となる。
【００２７】
この結果、露光用パターンを変更して、基板上で露光領域を移動させながら露光動作を行うスキャン露光の露光作業中に、露光用光のフォーカス補正を行うことが可能となる。
【００２８】
また、一実施の形態である露光方法は、光制御部（デジタルマイクロミラーデバイス）から露光用光を基板に向けて投射して露光しながら、フォーカス用光のみを受光する領域から基板に向けてフォーカス用光を投射することによって、基板を露光用パターンの光で露光すると同時に、フォーカス用明暗パターンの光が基板の表面で反射した反射光を得ることができる。
【００２９】
即ち、パターン形成部が、露光用光及びフォーカス用光を投射する領域と、フォーカス用光のみを投射する領域とに分かれ、それぞれの領域からの光が基板に投射されるものとなる。このことにより、露光用パターンを変更して、基板上で露光領域を移動させながら露光動作を行うスキャン露光の露光作業中に、フォーカス用明暗パターンに対応した反射光を得ることが可能となる。
【００３０】
また、フォーカス用光のみを受光する領域から基板に向けてフォーカス用光を投射して、基板で反射したフォーカス用光の反射光を、光路長が互いに異なる複数の光に変換することによって、露光用光の基板の表面の焦点位置と、焦点位置が異なる画像情報を取得するための光を得ることができる。
【００３１】
また、光制御部から露光用光を基板に向けて投射して露光しながら、光路長が互いに異なる複数の光の情報に基づき露光用光のフォーカス補正を行うことによって、露光用光のフォーカス補正を露光作業と同時に実施することが可能となる。
【００３２】
この結果、露光用パターンを変更して、基板上で露光領域を移動させながら露光動作を行うスキャン露光の露光作業中に、露光用光のフォーカス補正を行うことが可能となる。
【００３３】
以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」と称する）を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一又は関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３４】
また、複数の類似の部材（部位）が存在する場合には、総称の符号に記号を追加し個別又は特定の部位を示す場合がある。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一又は同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００３５】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００３６】
また、断面図および平面図において、各部位の大きさは実デバイスと対応するものではなく、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく図示する場合がある。また、断面図と平面図が対応する場合においても、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく図示する場合がある。
【００３７】
（実施の形態１）
≪露光装置の全体構成≫
本実施の形態１による露光装置の全体構成について図１を用いて説明する。
図１に示すように、本実施の形態１による露光装置の一例である露光装置Ａは、照明光学系１と、縮小投影光学系２と、撮像光学系３とを備えている。
【００３８】
また、照明光学系１は、基板４に向けて露光用パターン及びフォーカス用明暗パターン（コントラスト検出用パターン）を投射する光学系である。また、縮小投影光学系２は、照明光学系１から投射された光を倍率補正して縮小投影する光学系である。
【００３９】
また、撮像光学系３は、フォーカス用明暗パターンを投射された基板４からの反射光から、光路長の異なる検出光を生成して、この検出光から焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報（コントラスト検出パターン画像情報）を取得するための光学系である。
【００４０】
≪照明光学系≫
本実施の形態１による露光装置の照明光学系について図１、図２及び図４を用いて説明する。
図１に示すように、照明光学系１は、露光用光源１０、フォーカス用光源１１、コリメータレンズ１２、コリメータレンズ１３、ミラー１４、ダイクロイックミラー１５及びミラー１６を有している。また、照明光学系１は、フィルタ１７及びデジタルマイクロミラーデバイス（以下、「ＤＭＤ」と称する）１８を有している。
【００４１】
また、露光用光源１０は、基板４の表面のレジストを感光する青色光や紫外光等の短波長の光を出力する光源である。露光用光源１０は、例えば、レーザ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）又はランプ等により構成される。即ち、ここでいう短波長の光が、本願請求項における露光用光に該当する。
【００４２】
また、フォーカス用光源１１は、基板４の表面のレジストが感光しない長波長の光を出力する光源である。フォーカス用光源１１は、例えば、赤色発光ダイオード等により構成される。即ち、ここでいう長波長の光が、本願請求項におけるフォーカス用光に該当する。
【００４３】
また、コリメータレンズ１２は、露光用光源１０の出力光を平行光に整形するレンズである。ミラー１４、ダイクロイックミラー１５及びミラー１６は、コリメータレンズ１２の透過光を反射して、ＤＭＤ１８に導く反射部材である。
【００４４】
また、コリメータレンズ１３は、フォーカス用光源１１の出力光を平行光に整形するレンズである。ダイクロイックミラー１５は、コリメータレンズ１３の透過光を透過し、ミラー１６に導く透過・反射部材である。ミラー１６は、コリメータレンズ１３及びダイクロイックミラー１５の透過光を反射して、ＤＭＤ１８に導く反射部材である。
【００４５】
また、フィルタ１７は、入射する長波長の光及び短波長の光のうち、短波長の光の一部を遮光して、ＤＭＤ１８に入射させる部材である。図１に示すように、フィルタ１７は、ＤＭＤ１８から少し離れた位置に配置されている。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、フィルタ１７は、図２（ａ）で見る左右の端部のそれぞれに、長波長の光のみが透過可能な（短波長の光を遮光する）領域である露光用光カット領域１７０及び露光用光カット領域１７１を有している。
【００４７】
また、図２（ａ）に示すように、フィルタ１７における露光用光カット領域１７０と露光用光カット領域１７１とに挟まれた領域が、長波長の光及び短波長の光が透過する光透過領域１７２となっている。
【００４８】
即ち、フィルタ１７に入射した光のうち、露光用光カット領域１７０及び露光用光カット領域１７１に入射した短波長の光が遮光され、ＤＭＤ１８には長波長の光のみが入射する領域が形成される。
【００４９】
このようなフィルタ１７を透過した光が、ＤＭＤ１８に入射して、図２（ｂ）に示すように、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０が、２つのフォーカス用パターンエリア１８１及びフォーカス用パターンエリア１８２と、露光用パターンエリア１８３とに分割される。なお、ここでいうＤＭＤ１８が、本願請求項における光制御部に該当する。但し、光制御部はデジタルマイクロミラーデバイス１８に限定されない。
【００５０】
パターン形成部１８０において、フォーカス用パターンエリア１８１は、フィルタ１７の露光用光カット領域１７０を透過した長波長の光が入射する領域である。また、フォーカス用パターンエリア１８２は、フィルタ１７の露光用光カット領域１７１を透過した長波長の光が入射する領域である。
【００５１】
また、パターン形成部１８０は、フォーカス用パターンエリア１８１とフォーカス用パターンエリア１８２とで挟まれた領域に、長波長の光及び短波長の光が入射して、露光用パターンエリア１８３が形成される。
【００５２】
また、図１に示すように、フィルタ１７がＤＭＤ１８から少し離れた位置に配置されていることから、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０には、長波長の光のみが入射する領域と、長波長の光及び短波長の光が入射する領域とが混在する遷移領域１８４が形成される。
【００５３】
また、図２（ｂ）に示すように、パターン形成部１８０の外周には、ＤＭＤ１８の枠部での光の反射を防止するマスク１８５が形成されている。
【００５４】
また、図２（ｂ）における左右方向は、図１に示す基板４に対するスキャン方向と平行な方向となっている。即ち、フォーカス用パターンエリア１８１及びフォーカス用パターンエリア１８２は、パターン形成部１８０におけるスキャン方向の一方の端部及び他方の端部のそれぞれに形成されている。
【００５５】
なお、スキャン露光方式での基板４に対するスキャン方向は、基板４と、照明光学系１及び縮小投影光学系２とを相対的に移動させる移動の方向を変えることで、進行方向（次のタイミングのパターン情報に向かう方向）を変えることができる。
【００５６】
即ち、基板４に対するスキャン方向は、一方方向のみを進行方向とする場合と、一方方向及びその反対方向の双方向を進行方向とする場合とが含まれる。
【００５７】
従って、フォーカス用パターンエリア１８１が、スキャン方向における進行方向側の端部（前方側の端部）に該当し、フォーカス用パターンエリア１８２がスキャン方向における進行方向と反対側の端部（後方側の端部）に該当する。
【００５８】
また、スキャン方向の進行方向が変わる場合には、フォーカス用パターンエリア１８２が、スキャン方向における進行方向側の端部（前方側の端部）に該当し、フォーカス用パターンエリア１８１がスキャン方向における進行方向と反対側の端部（後方側の端部）に該当する。
【００５９】
また、ＤＭＤ１８は、フィルタ１７を通過した短波長の光が露光用パターンエリア１８３に投射され、所望の露光用パターンを形成する空間光変調手段である。また、ＤＭＤ１８は、フィルタ１７を通過した長波長の光がフォーカス用パターンエリア１８１及びフォーカス用パターンエリア１８２に投射され、所望のフォーカス用明暗パターンを形成する空間光変調手段である。
【００６０】
従って、ＤＭＤ１８には、露光用光及びフォーカス用光が投射され、これらの光を同時に、所望のパターンに変調させることができる。
【００６１】
また、ＤＭＤ１８は、半導体素子上に微細なミラーエレメントをマトリクス状に配列して、１枚のパネルを形成している。即ち、この1枚のパネルがパターン形成部１８０となる。なお、ここでいうミラーエレメントが、本願請求項における制御素子に該当する。但し、制御素子はミラーエレメントに限定されない。
【００６２】
また、ＤＭＤ１８を構成する各ミラーエレメントは、独立して傾斜角度を変えることができ、露光用光源１０及びフォーカス用光源１１からの光の投射に対して、そのＯＮ／ＯＦＦを制御できるようになっている。
【００６３】
また、図４に示すように、ＤＭＤ１８にはコントローラ５４が電気的に接続されており、所定位置のミラーエレメントから光を反射することができる。これにより、図１に示すように、ＤＭＤ１８は、所望の露光用パターン及びフォーカス用明暗パターンを形成して、基板４に向けて投射することが可能となる。
【００６４】
ＤＭＤ１８が形成する露光用パターンとは、基板４の表面のレジストを感光させ、所望の電気回路パターンを形成するものである。また、露光装置Ａはスキャン露光を行う装置であり、露光用パターンは、基板４の表面における露光領域の変化に伴い、そのパターンの内容が変化する。
【００６５】
また、ＤＭＤ１８が形成するフォーカス用明暗パターンはストライプパターンとして形成される。このストライプパターンの光に基づき、撮像光学系３において、露光用光の合焦位置を決定するための２つのオフセット画像情報が取得される。
【００６６】
ここで、必ずしも、露光用光源１０とフォーカス用光源１１とを別途に設ける必要はない。例えば、露光用光源及びフォーカス用光源の両方を組み入れて、露光用光及びフォーカス用光を同時に照射可能な光源を採用することができる。
【００６７】
また、必ずしも、光制御部としてＤＭＤ１８が採用される必要はなく、例えば、液晶パネル、発光ダイオードアレイ又は磁気光学効果等を用いることも可能である。
【００６８】
また、必ずしも、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のパターン形成部１８０のように、スキャン方向の両端にフォーカス用パターンエリア１８１及びフォーカス用パターンエリア１８２がそれぞれ形成され、これらに挟まれた領域に露光用パターンエリア１８３が形成される必要はない。
【００６９】
但し、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０では、内側の領域は光学系の収差が小さく、外側の領域は光学系の収差が大きくなる構造となっている。そのため、光学系の収差が小さいパターン形成部１８０の内側の領域を露光用パターンエリアとして利用することで、露光の精度を向上させることができる。
【００７０】
従って、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０で、スキャン方向の両端にフォーカス用パターンエリアがそれぞれ形成され、これらに挟まれた領域に露光用パターンエリアが形成されることが好ましい。
【００７１】
なお、ここでいうパターン形成部１８０のスキャン方向の両端とは、本願請求項における「次のタイミングのパターン情報に向かう方向におけるパターン形成部の前方の端部側及び後方の端部側」に該当する。
【００７２】
また、必ずしも、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０のスキャン方向の進行方向側の端部にフォーカス用パターンエリア１８１が形成される必要はない。例えば、スキャン方向の進行方向と反対側の端部のみにフォーカス用パターンエリアが形成される構成であってもよい。
【００７３】
但し、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０のスキャン方向の進行方向側の端部にフォーカス用パターンエリアを形成することで、露光用パターンエリアからの光で基板４に露光する作業に先行して、露光用光の合焦位置の情報を得ることができる。この結果、合焦位置の情報をフィードバックさせる時間的な余裕が生じ、露光の精度を向上させることができる。
【００７４】
従って、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０のスキャン方向の進行方向側の端部にフォーカス用パターンエリアが形成されることが好ましい。
【００７５】
また、必ずしも、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０のスキャン方向の両端にフォーカス用パターンエリア１８１及びフォーカス用パターンエリア１８２がそれぞれ形成される必要はない。例えば、スキャン方向の進行方向側の端部のみ又は、スキャン方向の進行方向と反対側の端部のみにフォーカス用パターンエリアが形成される構成であってもよい。
【００７６】
但し、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０のスキャン方向の両端にフォーカス用パターンエリアをそれぞれ形成することで、それぞれのエリアから、露光用光の合焦位置の情報を得ることが可能となり、合焦位置の決定において精度を向上させることができる。
【００７７】
従って、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０のスキャン方向の両端にフォーカス用パターンエリアがそれぞれ形成されることが、更に好ましい。
【００７８】
なお、ここでいうスキャン方向の進行方向とは、本願請求項における「次のタイミングのパターン情報に向かう方向」に該当する。
【００７９】
≪縮小投影光学系≫
本実施の形態１による露光装置の縮小投影光学系について図１を用いて説明する。
図１に示すように、縮小投影光学系２は、ミラー２０、リレーレンズ２１及び対物レンズ２２を有している。
【００８０】
また、ミラー２０は、ＤＭＤ１８からの反射光をリレーレンズ２１に導く反射部材である。また、リレーレンズ２１は、ＤＭＤ１８で形成された露光用パターンの光及びフォーカス用明暗パターンの光を基板４で結像させるためのレンズである。
【００８１】
また、対物レンズ２２はリレーレンズ２１と共に、透過光を倍率補正するレンズである。対物レンズ２２及びリレーレンズ２１が、ズームレンズを構成するレンズ群として、光の倍率補正を行う。ＤＭＤ１８で形成された各パターンの光を倍率補正することで、入射した光を基板４に向けて縮小投影することができる。
【００８２】
また、対物レンズ２２及びリレーレンズ２１の倍率補正により、対物レンズ２２及びリレーレンズ２１と基板４との間の距離の調整も可能であり、縮小投影光学系２の設計の自由度を高めることができる。
【００８３】
ここで、必ずしも、縮小投影光学系２において、ミラー２０が設けられる必要はなく、照明光学系１を構成する部材の配置位置によっては、ミラー２０を省略することもできる。但し、ミラー２０を設けることで露光装置Ａの構造を小型化することができる。
【００８４】
≪撮像光学系≫
本実施の形態１による露光装置の撮像光学系について図１乃至図３を用いて説明する。
図１に示すように、撮像光学系３は、対物レンズ２２、ハーフミラー３０、結像レンズ３１及びハーフミラー３２を有している。また、撮像光学系３は、フォーカスオフセット用のガラス板３３、フォーカス用カメラ３４及びアライメント用カメラ３５を有している。
【００８５】
また、対物レンズ２２は、基板４の反射光（フォーカス用明暗パターンの光）をフォーカス用光として、フォーカス用カメラ３４の結像面に結像させる結像光学系を兼ねている。対物レンズ２２は、基板４の反射光を集光して、ハーフミラー３０に入射させるレンズである。
【００８６】
また、ハーフミラー３０は、対物レンズ２２を透過した基板４からの反射光を結像レンズ３１に導く部材である。
【００８７】
また、結像レンズ３１は、ハーフミラー３０からの反射光をフォーカス用カメラ３４で結像させるレンズである。なお、ここでいうフォーカス用カメラ３４が、本願請求項における検出部に該当する。
【００８８】
また、図１に示すように、ガラス板３３は、フォーカス用カメラ３４の前に設けられている。ガラス板３３は、結像レンズ３１を透過した透過光から、光路長が互いに異なるコントラスト検出用光を生成する部材である。
【００８９】
なお、ここでいうガラス板３３が、本願請求項における検出光生成部に該当する。但し、検出光生成部はガラス板３３に限定されない。また、ここでいうコントラスト検出用光が、本願請求項における検出光に該当する。
【００９０】
図３に示すように、ガラス板３３は、上下方向において、上半分は厚みが小さな薄板領域３３０、下半分は厚みが大きな厚板領域３３１で形成されている。また、ガラス板３３は同一の光の屈折率を有するガラスで形成されている。
【００９１】
ガラス板３３に入射した光は、薄板領域３３０及び厚板領域３３１のそれぞれの板厚に応じた光路を透過して、入射光と透過光との間で光路長が互いに異なるコントラスト検出用光に変換される。
【００９２】
ここで、薄板領域３３０への入射光から生成されたコントラスト検出用光は、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報を取得するための光となる。なお、図１には、焦点前側位置を、符号ａを付したラインで示している。また、図１には、合焦位置を、符号ｂを付したラインで示している。
【００９３】
また、厚板領域３３１への入射光から生成されたコントラスト検出用光は、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも後側の焦点後側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報を取得するための光となる。なお、図１には、焦点後側位置を、符号ｃを付したラインで示している。
【００９４】
また、ガラス板３３の右端部３３２は、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のフォーカス用パターンエリア１８１に対応している。即ち、フォーカス用パターンエリア１８１から投射された光は、ガラス板３３の右端部３３２を透過する。
【００９５】
また、ガラス板３３の左端部３３３は、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のフォーカス用パターンエリア１８２に対応している。即ち、フォーカス用パターンエリア１８２から投射された光は、ガラス板３３の左端部３３３を透過する。なお、ガラス板３３は、透過光の光束に対して、大きめに形成されている。
【００９６】
また、ガラス板３３は、右端部３３２と左端部３３３とに挟まれた中央部３３４が、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８の露光用パターンエリア１８３に対応している。
【００９７】
また、ガラス板３３の右端部３３２及び左端部３３３はそれぞれ、上側が薄板領域３３０、下側が厚板領域３３１で構成されている。従って、右端部３３２及び左端部３３３は、それぞれの部分を通過する入射光を、光路長が互いに異なるコントラスト検出用光に変換することができる。
【００９８】
なお、図３で見る右端部３３２と左端部３３３とを結ぶ方向は、図２（ｂ）で示したＤＭＤのパターン形成部１８０と同様に、スキャン方向と平行な方向となっている。
【００９９】
また、フォーカス用カメラ３４は、ガラス板３３を透過した光を受光して電気信号に変換する光電変換素子である。即ち、ガラス板３３を透過して生成されたコントラスト検出用光を受光する。
【０１００】
また、フォーカス用カメラ３４は、コントラスト検出用光から、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面と焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を生成する。また、２つのオフセット画像情報のコントラストに基づいて、基板４に対する露光用光の合焦位置が決定される。なお、図１には、合焦位置を、符号Ｂを付したラインで示している。
【０１０１】
この２つのオフセット画像情報は、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報と、同焦点面よりも後側の焦点後側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報である。なお、図１には、焦点前側位置を、符号Ａを付したラインで示し、焦点後側位置を、符号Ｃを付したラインで示している。
【０１０２】
また、フォーカス用カメラ３４は、図３に示すガラス板３３の右端部３３２及び左端部３３３を透過する光を受光する。そのため、フォーカス用カメラ３４は、右端部３３２の透過光に基づく２つのオフセット画像情報と、左端部３３３の透過光に基づく２つのオフセット画像情報を生成することができる。
【０１０３】
また、アライメント用カメラ３５は、基板４における露光用パターンの光の反射光から、基板４に設けられた位置合わせ用のアライメントマークを検出するための光電変換素子である。
【０１０４】
ここで、必ずしも、基板４からの反射光を、ガラス板３３の厚みが異なる薄板領域３３０及び厚板領域３３１に透過させてコントラスト検出用光に変換する必要はない。例えば、光の屈折率が異なる素材に反射光を透過させ、反射光の光路長を変えることができれば充分である。
【０１０５】
但し、厚みが異なる領域を有するガラス板は、光の光路長の変換を、厚みを変えるだけで調整することができ、所望の光路長を得やすい利点がある。また、ガラス板は、形状の加工及び原料の調達が容易であり、製造コストを抑えることができる。
【０１０６】
従って、基板４からの反射光を、ガラス板３３の厚みが異なる薄板領域３３０及び厚板領域３３１に透過させてコントラスト検出用光に変換することが好ましい。
【０１０７】
なお、ここでいうガラス板３３が本願請求項における板状体に該当する。また、ここでいう、薄板領域３３０が本願請求項における板状体の厚みが小さな領域に該当し、厚板領域３３１が本願請求項における板状体の厚みが大きな領域に該当する。
【０１０８】
また、必ずしも、ガラス板３３の右端部３３２及び左端部３３３のそれぞれで、上側が薄板領域３３０、下側が厚板領域３３１で構成される必要はない。ガラス板３３におけるＤＭＤ１８のフォーカス用パターンに対応する領域で厚みを変えて、基板４の反射光の光路長を変えることができれば充分である。
【０１０９】
例えば、ガラス板３３の右端部３３２を薄板領域、左端部３３３を厚板領域として形成することができる。また、逆に、ガラス板３３の右端部３３２を厚板領域、左端部３３３を薄板領域として形成することも可能である。更には、ガラス板３３の右端部３３２のみ、又は、左端部３３３のみに薄板領域及び厚板領域を形成することもできる。
【０１１０】
但し、ガラス板３３の右端部３３２及び左端部３３３のそれぞれに、厚みが異なる薄板領域３３０及び厚板領域３３１を形成することで、スキャン方向が双方向に入れ替わるスキャン露光において、いずれの方向でもスキャン方向の進行方向側の領域で露光用光のフォーカス補正が可能となる。
【０１１１】
即ち、常に、露光用パターンエリアからの光で基板４に露光する作業に先行して、露光用光の合焦位置の情報を得ることができる。この結果、合焦位置の情報をフィードバックさせる時間的な余裕が生じ、露光の精度を向上させることができる。
【０１１２】
従って、ガラス板３３の右端部３３２及び左端部３３３のそれぞれで、上側が薄板領域３３０、下側が厚板領域３３１で構成されることが好ましい。
【０１１３】
また、必ずしも、ガラス板３３が、図３に示すように、矩形状に形成される必要はなく、例えば、円形に形成することも可能である。例えば、ガラス板を円形に形成することで光学系に組み込みやすくなる。
【０１１４】
≪制御構成≫
本実施の形態１による露光装置の制御構成について図１及び図４を用いて説明する。
図４に示すように、露光装置Ａには互いに通信可能なネットワークを介してパーソナルコンピュータ等の制御装置５が接続されている。制御装置５は、露光装置Ａの各構成部分に種々の指示信号を送信する装置である。
【０１１５】
図４に示すように、制御装置５が有する制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、書き換え可能な半導体素子で構成されるＲＡＭ（Random Access Memory）及び不揮発性の半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read Only Memory）から構成されている。
【０１１６】
また、制御部５０は、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開して、ＣＰＵによりこの処理プログラムを実行するようになっている。また、制御装置５には、制御部５０に電気的に接続された入力部５１及び記憶部５２が設けられている。
【０１１７】
また、制御装置５には、ステージ駆動部５３及びＤＭＤ１８を制御するコントローラ５４が接続されている。
【０１１８】
また、制御装置５には、フォーカス用カメラ３４、及び合焦位置決定手段としてのＦＦＴ解析部５５が接続されている。更に、制御装置５には、フォーカス用カメラ３４に異常が発生した際の、補助的なフォーカス補正手段となりうるアライメント用カメラ３５が接続されている。
【０１１９】
また、入力部５１は、キーボード、マウス及びタッチパネル等から構成され、ユーザによる指示入力ができるようになっている。
【０１２０】
また、記憶部５２は、半導体メモリ等からなる記録用のメモリであり、入力部５１から入力された情報等を記録する記録領域を有している。記憶部５２は、例えばフラッシュメモリ等の内蔵型メモリ、あるいは着脱可能なメモリカード又はメモリスティックであり、既知の記録媒体を利用することができる。
【０１２１】
また、ステージ駆動部５３は、図１に示す基板４を支持する図示しないステージの上下移動や傾斜を制御することにより、基板４の位置を調整する部材である。
【０１２２】
ここで、必ずしも、ステージ駆動部５３によるステージの駆動により基板４の位置を移動させる必要はない。例えば、照明光学系１を移動させることで、照明光学系１と基板４との距離を調整する構成とすることも可能である。
【０１２３】
また、コントローラ５４は、露光用光源１０及びフォーカス用光源１１のＯＮ／ＯＦＦの制御する部材である。また、コントローラ５４は、制御部５０の指示信号に基づき、ＤＭＤ１８のミラーエレメントの傾斜角度を制御する部材である。
【０１２４】
また、コントローラ５４は、ステージ駆動部５３による、基板４を載置したステージを所定の方向に一定の速度で移動させる動きに同期するようにＤＭＤ１８を制御する。
【０１２５】
この基板４の動きに同期したコントローラ５４によるＤＭＤ１８の制御により、スキャン露光を行うことが可能となる。
【０１２６】
また、ステージ駆動部５３は、後述するＦＦＴ解析部５５が決定した基板４における露光用光の合焦位置に情報に基づき、露光用光のフォーカス補正を行う部材である。ステージ駆動部５３によるフォーカス補正は、スキャン露光の露光作業と同時に実施するように制御されている。
【０１２７】
また、フォーカス用カメラ３４は、制御部５０の制御により基板４の表面の反射光を受光して電気信号に変換し、その電気信号を画像データとしてＦＦＴ解析部５５に送信するよう構成されている。
【０１２８】
また、ＦＦＴ解析部５５は、フォーカス用カメラ３４で生成された２つのオフセット画像情報から、基板４における露光用光の合焦位置を決定する合焦位置決定手段である。ＦＦＴ解析部５５は、２つのオフセット画像情報のコントラストに基づいて合焦位置を決定する。
【０１２９】
この、ＦＦＴ解析部５５による基板４における露光用光の合焦位置はＦＦＴ解析により求められる。なお、ＦＦＴ解析は、フォーカス用カメラ３４で受光したコントラスト検出用光の受光強度分布に基づき決定されるが、その内容は既知の技術と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１３０】
≪露光方法及びフォーカス補正方法≫
本実施の形態１による露光方法及びフォーカス補正方法について図１乃至図６を用いて説明する。
まず、図１に示すように、露光用光源１０及びフォーカス用光源１１から光を出力して、コリメータレンズ１２、コリメータレンズ１３、ミラー１４、ダイクロイックミラー１５及びミラー１６を経て、光をフィルタ１７に入射させる。
【０１３１】
フィルタ１７に入射した露光用光及びフォーカス用光は、露光用光の一部が遮光され、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のパターン形成部１８０に投射される。
【０１３２】
ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０では、フォーカス用パターンエリア１８１及びフォーカス用パターンエリア１８２にフォーカス用光のみが照射され、フォーカス用明暗パターンが形成される。また、ＤＭＤ１８のパターン形成部１８０では、露光用パターンエリア１８３に露光用光及びフォーカス用光が照射され、露光用パターンが形成される。
【０１３３】
また、ＤＭＤ１８は各ミラーエレメントの傾斜角度を図４に示すコントローラ５４から供給される信号に応じて制御して、ミラーエレメントの配列に応じたパターンを形成する。
【０１３４】
また、ＤＭＤ１８にフォーカス用明暗パターン及び露光用パターンを表示すると、各パターンの光が、縮小投影光学系２を経て、ステージ上に載置された基板４に投射される。
【０１３５】
なお、図５の右上に、各パターンの一例として、基板４の表面の一部に投射された露光用パターン６０、フォーカス用明暗パターン７０及びフォーカス用明暗パターン７１を示している。
【０１３６】
図４に示すコントローラ５４は、図５に示す矢印Ｘに沿う方向及び矢印Ｙに沿う方向に、基板４を載置したステージを移動させる。これにより、基板４上の各パターンの光が投射される露光領域を変えることができる。
【０１３７】
例えば、図５に示すように、符号Ｓで示すスキャン方向にコントローラ５４がステージを一定の速度で移動させながら、ステージ上の基板４の位置に同期した露光用パターン６０をＤＭＤ１８に表示する。また、ＤＭＤ１８には、同時にフォーカス用明暗パターン７０及びフォーカス用明暗パターン７１が表示される。
【０１３８】
即ち、ステージの移動に合わせて描画パターンがスクロールするようになっている。これにより、図６に示すように、ステージの移動方向に細長いパターン８０を一度に露光することができる。
【０１３９】
図４に示すコントローラ５４は、制御装置５により予め設定された信号に基づいて、元の大きなパターンを細長いパターンに分割し、１本ずつ露光するように信号を供給していくことによって、元のパターンを基板４上に露光する。この露光がスキャン露光と呼ばれる。
【０１４０】
また、スキャン露光では、図６に示すように、基板４上には、ＤＭＤ１８からフォーカス用明暗パターン７０及びフォーカス用明暗パターン７１が投射される。
【０１４１】
フォーカス用明暗パターン７０及びフォーカス用明暗パターン７１からの光が基板４で反射して、反射光を元に、露光作業と同時に、露光用光のフォーカス補正が行われる。以下、フォーカス補正の流れについて説明する。
【０１４２】
まず、図１に示すように、基板４の反射光が対物レンズ２２を透過して、ハーフミラー３０に導かれる。この基板４の反射光には、基板４で反射したフォーカス用明暗パターンの光及び露光用パターンの光が含まれている。
【０１４３】
また、ハーフミラー３０に入射した基板４からの反射光は、ハーフミラー３０で反射光と透過光とに分割され、そのうちの反射光が結像レンズ３１に導かれる。結像レンズ３１に入射した光は集光され、ハーフミラー３２に導かれる。
【０１４４】
また、ハーフミラー３２に入射した結像レンズ３１を透過した光は、ハーフミラー３２で反射光と透過光とに分割され、そのうちの透過光がフォーカス用カメラ３４に向けて導かれる。また、ハーフミラー３２で分割された反射光は、アライメント用カメラ３５で受光される。
【０１４５】
また、図１に示すように、フォーカス用カメラ３４の前方にはガラス板３３が設けられ、ガラス板３３を透過した光は、光路長が互いに異なるコントラスト検出用光に変換される。
【０１４６】
ここで、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のフォーカス用パターンエリア１８１から投射された光は、図３に示すガラス板３３の右端部３３２を透過する。また、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のフォーカス用パターンエリア１８２から投射された光は、図３に示すガラス板３３の左端部３３３を透過する。
【０１４７】
また、右端部３３２及び左端部３３３はそれぞれ、薄板領域３３０と厚板領域３３１が含まれている。そのため、透過光は、薄板領域３３０を透過して光路長が変換される光と、厚板領域３３１を透過して光路長が変換される光となる。これらの光がコントラスト検出用光として、フォーカス用カメラ３４で受光される。
【０１４８】
また、フォーカス用パターンエリア１８１及び右端部３３２は、スキャン方向の進行方向側（前側）の領域である。また、フォーカス用パターンエリア１８２及び左端部３３３は、スキャン方向の進行方向と反対側（後側）の領域である。
【０１４９】
また、フォーカス用カメラ３４は、ガラス板３３で光路長が変換されたコントラスト検出用光を受光して、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面と焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を生成する。
【０１５０】
また、ガラス板３３の右端部３３２を透過する光のうち、薄板領域３３０を透過した光から、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報を生成する。
【０１５１】
また、ガラス板３３の右端部３３２を透過する光のうち、厚板領域３３１を透過した光から、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも後側の焦点後側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報を生成する。即ち、ガラス板３３の右端部３３２と左端部３３３のそれぞれから、２つのオフセット画像情報が生成される。
【０１５２】
更に、フォーカス用カメラ３４は、ガラス板３３の左端部３３３を透過する光からも同様に、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面の前後を焦点位置とする２つのフォーカス用明暗パターンの画像情報を生成する。
【０１５３】
次に、図４に示すＦＦＴ解析部５５は、フォーカス用カメラ３４で生成したオフセット画像情報から、ＦＦＴ解析を行うことにより、基板４の合焦位置を決定して、解析結果を制御部５０に出力する。なお、図１では、基板４の合焦位置を、符号Ｂで示すラインで示している。
【０１５４】
続いて、図４に示すステージ駆動部５３は、制御部５０の指示信号により、ＦＦＴ解析部５５により決定された合焦位置に基板４を移動させる。即ち、基板４に対する露光用光の焦点位置が、決定した合焦位置に一致するようにフォーカス補正の処理を行う。
【０１５５】
このフォーカス補正の処理は、基板４に対して露光作業を行っている際に、同時に進行する。そのため、スキャン露光において、露光中に、合焦位置の決定及びフォーカス補正の処理が実行される。
【０１５６】
また、上述したように、ハーフミラー３２で分割された反射光は、アライメント用カメラ３５で受光される。アライメント用カメラ３５では、基板４における露光用パターンの光の反射光から、基板４に設けられた位置合わせ用のアライメントマークを検出する。
【０１５７】
また、アライメント用カメラ３５で検出したアライメントマークの位置情報は制御部５０に出力される。また、制御部５０の指示信号により、基板４が設定された位置に位置するようにステージ駆動部５３が基板４の位置を修正する。
【０１５８】
このように本実施の形態１によれば、ＤＭＤ１８にフィルタ１７を介してフォーカス用光源１１の光及び露光用光源１０の光を投射して、パターン形成部１８０を、フォーカス用明暗パターンを形成するエリアと露光用パターンを形成するエリアとに分割することができる。
【０１５９】
そのため、ＤＭＤ１８から基板４の表面に対して、同時にフォーカス用明暗パターンの光及び露光用パターンの光を投射することが可能となる。また、基板４の反射光を、フォーカス用カメラ３４の前方に設けた厚みが異なる領域を有するガラス板３３に透過させ、焦点位置の異なるオフセット画像情報を取得することができる。
【０１６０】
このオフセット画像情報から得られたコントラストに基づき、基板４における露光用光の合焦位置を決定して、露光中にリアルタイムで露光用光のフォーカス補正を行うことができる。
【０１６１】
従って、スキャン露光の露光作業に伴い、常にフォーカス補正を行い、焦点位置のずれを修正しながら露光を行うことが可能となる。また、これにより、露光作業に要する時間を短縮することができる。
【０１６２】
また、基板４に露光しながらフォーカス補正を行うため、高精度な焦点位置の調整を行うことができ、焦点ずれの発生を抑止したシャープな露光結果を得ることが可能となる。
【０１６３】
また、本実施の形態１によれば、フォーカス用カメラ３４とは別に、アライメント用カメラ３５を設けたことで、アライメント用カメラ３５の全視野で、基板４のアライメントマークを検索することができる。
【０１６４】
これにより、基板４上のアライメントマークの位置が大きくずれていても、カメラの視野範囲内に収めやすくなり、基板４の位置の確認を容易に行うことができる。
【０１６５】
また、フォーカス用カメラ３４又はアライメント用カメラ３５の一方に異常が生じた際にも、互いの機能を相補して利用することができる。
【０１６６】
即ち、例えば、アライメント用カメラ３５が故障した際には、フォーカス用カメラ３４で、ガラス板３３における露光用パターンの光が透過する光を受光して、基板４のアライメントマークを検出することができる。
【０１６７】
ここで、図３に示すガラス板３３は、上半分が薄板領域３３０として形成されているため、同領域を透過する光からアライメントマークを検出することが可能であり、一定の面積の視野範囲を、アライメントマークの検出に利用することができる。
【０１６８】
また、例えば、フォーカス用カメラ３４が故障した際には、アライメント用カメラ３５で、ガラス板３３におけるフォーカス用明暗パターンの光が透過する光を受光して、静的なフォーカス補正を行うことができる。
【０１６９】
また、本実施の形態１によれば、ガラス板３３の形状が簡易な形状であり、その製造が容易であるとの利点も有する。ガラス板３３は、同一のガラス素材で形成され、上半分と下半分の厚みを異ならせた形状であるため、容易に製造することができる。
【０１７０】
（実施の形態２）
≪露光装置の全体構成≫
本実施の形態２による露光装置の全体構成について図７を用いて説明する。
図７に示すように、本実施の形態２による露光装置の一例である露光装置Ｂは、照明光学系１と、縮小投影光学系２と、撮像光学系９とを備えている。なお、露光装置Ｂにおいて、前述の実施の形態１における露光装置Ａと異なる構成は撮像光学系９である。
【０１７１】
≪撮像光学系≫
本実施の形態２による露光装置の撮像光学系について図７及び図８を用いて説明する。
図７に示すように、撮像光学系９は、対物レンズ２２、ハーフミラー３０及び結像レンズ３１を有している。また、撮像光学系９は、フォーカスオフセット用のガラス板９３及びフォーカス用カメラ９４を有している。
【０１７２】
また、図７に示すように、ガラス板９３は、フォーカス用カメラ９４の前に設けられている。ガラス板９３は、結像レンズ３１を透過した透過光から、光路長が互いに異なるコントラスト検出用光を生成する部材である。
【０１７３】
図８に示すように、ガラス板９３は、図８で見る上下方向において、下半分、かつ、左右の端部は厚みが大きな厚板領域９３１で形成されている。また、ガラス板９３の上半分、及びガラス板９３の左右の端部にそれぞれ位置する２つの厚板領域９３１で挟まれた領域は、厚みが小さな薄板領域９３０で形成されている。また、ガラス板９３は同一の屈折率を有するガラス素材で形成されている。
【０１７４】
ガラス板９３に入射した光は、薄板領域９３０及び厚板領域９３１のそれぞれの板厚に応じた光路を透過するものとなり、入射光と透過光との間で光路長が互いに異なるコントラスト検出用光に変換される。
【０１７５】
ここで、薄板領域９３０への入射光から生成されたコントラスト検出用光は、図７に示す基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報を取得するための光となる。なお、図７には、焦点前側位置を、符号ａを付したラインで示している。また、図７には、合焦位置を、符号ｂを付したラインで示している。
【０１７６】
また、厚板領域９３１への入射光から生成されたコントラスト検出用光は、図７に示す基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも後側の焦点後側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報を取得するための光となる。なお、図７には、焦点後側位置を、符号ｃを付したラインで示している。
【０１７７】
また、ガラス板９３の右端部９３２は、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のフォーカス用パターンエリア１８１に対応している。即ち、フォーカス用パターンエリア１８１から投射された光は、ガラス板９３の右端部９３２を透過する。
【０１７８】
また、ガラス板９３の左端部９３３は、図２（ｂ）に示すＤＭＤ１８のフォーカス用パターンエリア１８２に対応している。即ち、フォーカス用パターンエリア１８２から投射された光は、ガラス板９３の左端部９３３を透過する。
【０１７９】
また、ガラス板９３の右端部９３２及び左端部９３３はそれぞれ、上側が薄板領域９３０、下側が厚板領域９３１で構成されている。従って、右端部９３２及び左端部９３３は、それぞれの部分を通過する入射光を、光路長が互いに異なるコントラスト検出用光に変換することができる。
【０１８０】
なお、図８で見る右端部９３２と左端部９３３とを結ぶ方向は、図２（ｂ）で示したＤＭＤのパターン形成部１８０と同様に、スキャン方向と平行な方向となっている。
【０１８１】
また、ガラス板９３は、右端部９３２と左端部９３３とに挟まれた中央部９３４が、図２（ｂ）で示したＤＭＤ１８の露光用パターンエリア１８３に対応している。
【０１８２】
また、フォーカス用カメラ９４は、ガラス板９３を透過した光を受光して電気信号に変換する光電変換素子である。即ち、ガラス板９３を透過して生成されたコントラスト検出用光を受光する。
【０１８３】
また、フォーカス用カメラ９４は、コントラスト検出用光から、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面と焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を生成する。また、２つのオフセット画像情報のコントラストに基づいて、基板４に対する露光用光の合焦位置が決定される。なお、図７には、合焦位置を、符号Ｂを付したラインで示している。
【０１８４】
この２つのオフセット画像情報は、基板４の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報と、同焦点面よりも後側の焦点後側位置を焦点位置とするフォーカス用明暗パターンの画像情報である。なお、図７には、焦点前側位置を、符号Ａを付したラインで示し、焦点後側位置を、符号Ｃを付したラインで示している。
【０１８５】
また、フォーカス用カメラ９４は、図８に示すガラス板９３の右端部９３２及び左端部９３３を透過する光を受光する。そのため、フォーカス用カメラ９４は、右端部９３２の透過光に基づく２つのオフセット画像情報と、左端部９３３の透過光に基づく２つのオフセット画像情報を生成することができる。
【０１８６】
また、フォーカス用カメラ９４は、基板４に設けられたアライメントマークを検出するアライメントカメラの機能も備えている。フォーカス用カメラ９４は、基板４で反射した露光用パターンの光を受光して、基板４のアライメントマークの位置を検出する。
【０１８７】
なお、本実施の形態２による露光装置Ｂの制御構成、露光方法及びフォーカス補正方法は、前述の実施の形態１による露光装置Ａの内容と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【０１８８】
このように本実施の形態２によれば、撮像光学系９におけるカメラが１台で構成されており、撮像光学系９を小型化することができる。ひいては、露光装置Ｂの全体的な構造の小型化に寄与するものとなる。
【０１８９】
また、露光装置Ｂを構成する部材の中で、比較的高価なカメラを最低限の台数で済ませることができるため、装置の製造コストを低減することができる。
【０１９０】
（検出光生成部の変形例１）
本実施の形態１、２における検出光生成部の変形例１について図９及び図１０を用いて説明する。ガラス板の厚みを異ならせる領域の違いに基づく検出光生成部の変形例１を説明する。
【０１９１】
図９（ａ）には、ＤＭＤ１００のフォーカス用明暗パターンを形成する領域として、スキャン方向の進行方向側（前側）の領域１０１と、スキャン方向の進行方向と反対側（後側）の領域１０２を示している。また、ＤＭＤ１００の中央側の領域１０３に露光用パターンが形成される。
【０１９２】
なお、ＤＭＤ１００は、フォーカス用明暗パターンを形成する領域を模式的に示したものであり、前述したＤＭＤ１８の構成もＤＭＤ１００に含まれるものである。
【０１９３】
ＤＭＤ１００と、図９（ｂ）乃至図９（ｅ）で示す各ガラス板は対応しており、ＤＭＤ１００の前側の領域１０１から投射されたフォーカス用光は、各ガラス板のスキャン方向の進行方向側（前側）の領域に入射する。
【０１９４】
また、ＤＭＤ１００の後側の領域１０２から投射されたフォーカス用光は、各ガラス板のスキャン方向の進行方向と反対側（後側）の領域に入射する。
【０１９５】
図９（ｂ）の左図に示すように、ガラス板１０４では、スキャン方向の前側の領域１０５にガラス板の厚みが大きな厚板領域１０５ａ及び厚みが小さな薄板領域１０５ｂが形成されている。また、ガラス板１０４は、スキャン方向の後側の領域１０６にも、ガラス板の厚みが大きな厚板領域１０６ａ及び厚みが小さな薄板領域１０６ｂが形成されている。
【０１９６】
なお、前述の実施の形態１における露光装置Ａのガラス板３３（図３参照）及び前述の実施の形態２における露光装置Ｂのガラス板９３（図８参照）は、ガラス板の厚みを異ならせる領域のバリエーションとしては、このガラス板１０４のパターンに分類される。
【０１９７】
このガラス板１０４では、スキャン方向の前側の領域１０５及びスキャン方向の後側の領域１０６のそれぞれを透過する光から、焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を取得することができる。従って、基板における露光用光の焦点位置の情報を精度高く得ることが可能となる。
【０１９８】
また、ガラス板１０４では、スキャン露光において、スキャン方向の前側の領域１０５で先行して、基板における露光用光の合焦位置の情報を得ることができる。即ち、ＤＭＤ１００の中央側の領域１０３から、基板に向けて露光用光が投射されるため、合焦位置の情報をフィードバックさせる時間的な余裕が生じる構成となっている。
【０１９９】
更に、ガラス板１０４では、図９（ｂ）の左図に示すＡ−Ａ'方向（スキャン方向）において、同じ厚みを有する領域を透過する光を比較することで、スキャン方向における基板４の傾きを確認することができる。
【０２００】
ここでは、ガラス板１０４の厚板領域１０５ａを透過する光と厚板領域１０６ａを透過する光とを比較する。又は、ガラス板１０４の薄板領域１０５ｂを透過する光と薄板領域１０６ｂを透過する光とを比較する。即ち、スキャン方向の前後で２つの光を比較するものとなる。
【０２０１】
図９（ｂ）の右図に示すように、スキャン方向の前側の光１２０と、スキャン方向の後側の光１２１は、いずれも、基板４の表面で反射された光である。つまり、各反射光は、光が反射された基板４の表面の位置の高さ方向の情報を有している。
【０２０２】
よって、光１２０及び光１２１の高さ方向の情報に基づき、スキャン方向における基板４の傾きを検出することができる。このスキャン方向における基板４の傾きの情報は、前述の実施の形態１において説明した制御部５０（図４参照）に送信され、ステージ駆動部５３で、基板４の傾きの調整に利用することができる。
【０２０３】
また、図９（ｃ）に示すように、ガラス板１０７では、スキャン方向の前側の領域１０８にガラス板の厚みが大きな厚板領域が形成されている。また、ガラス板１０７は、スキャン方向の後側の領域１０９にガラス板の厚みが小さな薄板領域が形成されている。
【０２０４】
このガラス板１０７では、スキャン方向の前側の領域１０８を透過する光と、スキャン方向の後側の領域１０９を透過する光に基づき、焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を取得することができる。このように、スキャン方向の前後の領域を用いて、露光用光の合焦位置を決定することができる。
【０２０５】
また、図９（ｄ）に示すように、ガラス板１１０では、スキャン方向の前側の領域１１１にガラス板の厚みが小さな薄板領域が形成されている。また、ガラス板１１０は、スキャン方向の後側の領域１１２にガラス板の厚みが大きな厚板領域が形成されている。
【０２０６】
このガラス板１１０では、上述したガラス板１０７と同様に、スキャン方向の前側の領域１１１を透過する光と、スキャン方向の後側の領域１１２を透過する光に基づき、焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を取得することができる。
【０２０７】
更に、図９（ｅ）に示すように、ガラス板１１３では、スキャン方向の前側の領域１１４に、図９（ｅ）で見る左右側にガラス板の厚みが大きな厚板領域１１４ａが形成され、左右側にそれぞれ位置する２つの厚板領域１１４ａの間に、厚みが小さな厚板領域１１４ｂが形成されている。
【０２０８】
また、ガラス板１１３では、スキャン方向の後側の領域１１５に、図９（ｅ）で見る左右側にガラス板の厚みが大きな厚板領域１１５ａが形成され、左右側にそれぞれ位置する２つの厚板領域１１５ａの間に、厚みが小さな薄板領域１１５ｂが形成されている。
【０２０９】
このガラス板１１３では、ガラス板１０４と同様に、スキャン方向の前側の領域１１４及びスキャン方向の後側の領域１１５のそれぞれを透過する光から、焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を取得することができる。
【０２１０】
また、厚板領域が、スキャン方向の前後側にそれぞれ２カ所形成されていることから、基板における露光用光の焦点位置の情報を、より一層精度高く得ることが可能となる。
【０２１１】
なお、ガラス板１１３では、ガラス板１０４と同様に、スキャン露光において、合焦位置の情報をフィードバックさせる時間的な余裕が生じるものとなっている。また、スキャン方向における基板の傾きを確認することも可能となる。
【０２１２】
図１０（ａ）には、ＤＭＤ２００のフォーカス用明暗パターンを形成する領域として、スキャン方向の進行方向側（前側）の領域２０１を示している。また、ＤＭＤ２００の中央側の領域２０２に露光用パターンが形成される。
【０２１３】
ＤＭＤ２００と、図１０（ｂ）乃至図１０（ｄ）で示す各ガラス板は対応しており、ＤＭＤ２００の前側の領域２０１から投射されたフォーカス用光は、各ガラス板のスキャン方向の進行方向側（前側）の領域に入射する。
【０２１４】
図１０（ｂ）に示すように、ガラス板２０３では、スキャン方向の前側の領域２０４にガラス板の厚みが大きな厚板領域２０４ａ及び厚みが小さな薄板領域２０４ｂが形成されている。
【０２１５】
このガラス板２０３では、スキャン方向の前側の領域２０４を透過する光から、焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を取得することができる。
【０２１６】
また、ガラス板２０３では、上述したガラス板１０４と同様に、スキャン露光において、合焦位置の情報をフィードバックさせる時間的な余裕が生じるものとなっている。
【０２１７】
また、図１０（ｃ）に示すように、ガラス板２０５では、スキャン方向の前側の領域２０６にガラス板の厚みが大きな厚板領域２０６ａが形成されている。また、厚板領域２０６ａに続いて、ガラス板の厚みが小さな薄板領域２０６ｂが形成されている。
【０２１８】
このガラス板２０５では、ガラス板２０３と同様に、スキャン方向の前側の領域２０６を透過する光に基づき、焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を取得することができる。
【０２１９】
また、図１０（ｄ）の左図に示すように、ガラス板２０７では、スキャン方向の前側の領域２０８に、図１０（ｄ）の左図で見る左右側にガラス板の厚みが大きな厚板領域２０８ａが形成され、左右側にそれぞれ位置する２つの厚板領域２０８ａの間に、厚みが小さな厚板領域２０８ｂが形成されている。
【０２２０】
このガラス板２０７では、ガラス板２０３と同様に、スキャン方向の前側の領域２０８を透過する光から、焦点位置の異なる２つのオフセット画像情報を取得することができる。
【０２２１】
また、厚板領域が、スキャン方向の前側に２カ所形成されていることから、基板における露光用光の焦点位置の情報を、より一層精度高く得ることが可能となる。
【０２２２】
更に、ガラス板２０７では、図１０（ｄ）の左図に示すＢ−Ｂ'方向（スキャン方向と直交する方向）において、同じ厚みを有する領域を透過する光を比較することで、スキャン方向と直交する方向における基板４の傾きを確認することができる。
【０２２３】
ここでは、ガラス板２０７における左右２カ所の厚板領域２０８ａを透過する２つの光を比較する。即ち、スキャン方向と直交する方向の左右で２つの光を比較するものとなる。
【０２２４】
図１０（ｄ）の右図に示すように、スキャン方向と直交する方向の左側の光２２０と、スキャン方向と直交する方向の右側の光２２１は、いずれも、基板４の表面で反射された光である。つまり、各反射光は、光が反射された基板４の表面の位置の高さ方向の情報を有している。
【０２２５】
よって、光２２０及び光２２１の高さ方向の情報に基づき、スキャン方向と直交する方向における基板４の傾きを検出することができる。このスキャン方向と直交する方向における基板４の傾きの情報は、前述の実施の形態１において説明した制御部５０（図４参照）に送信され、ステージ駆動部５３で、基板４の傾きの調整に利用することができる。
【０２２６】
ここで、図１０（ｂ）乃至図１０（ｄ）では、ガラス板のスキャン方向における前側の領域のみで、ガラス板の厚み板を異ならせる形状を示したが、ガラス板の形状はこれに限定されるものではない。例えば、ガラス板のスキャン方向における後側の領域のみで、ガラス板の厚み板を異ならせる形状を採用してもよい。
【０２２７】
（検出光生成部の変形例２）
本実施の形態１、２における検出光生成部の変形例２について図１１を用いて説明する。
図１１（ａ）に示す検出光生成部３００は、同一の部材で形成され、厚みが異なる領域を有する形状となっている。即ち、検出光生成部３００は、厚みが大きな厚板領域３０１及び厚みが小さな薄板領域３０２を有している。
【０２２８】
即ち、検出光生成部３００は、光の屈折率が同じ素材で形成され、その厚みの違いにより、厚みが異なる領域を透過した透過光の光路長を変えることができる。なお、検出光生成部３００は、光透過性を有していれば、これを形成する素材は特に限定されるものではない。
【０２２９】
また、図１１（ｂ）に示す検出光生成部３０３は、図１１（ｂ）で見る左側に光透過性を有する透過部３０４が設けられている。透過部３０４の右側は、何も配置されない領域３０５となっている。なお、ここでいう透過部３０４が、本願請求項における光屈折部に該当する。
【０２３０】
この検出光生成部３０３からは、透過部３０４を透過して、入射光に対する光路長が変換された光と、領域３０５を通過した光（光路長が変わらない光）とが得られるものとなる。このような検出光生成部３０３から得られた光に基づき、露光用光の合焦位置を決定することができる。
【０２３１】
また、図１１（ｃ）に示す検出光生成部３０７は、同じ厚みを有する透過部３０８及び透過部３０９で構成されている。この透過部３０８と透過部３０９とは光の屈折率が異なる素材で形成されている。
【０２３２】
このように、検出光生成部３０７は、光の屈折率が異なる素材で形成され、光の屈折率の違いにより、各透過部を透過した透過光の光路長を変えることができる。このような、光の屈折率が異なる素材を透過した光に基づき、露光用光の合焦位置を決定することができる。
【０２３３】
以上で説明したとおり、本実施の形態に係る露光装置は、スキャン露光方式の露光作業と合わせてフォーカス補正が可能であり、効率がよく精度の高い露光を行うことができる。
また、本実施の形態に係る露光方法は、スキャン露光方式の露光作業と合わせてフォーカス補正が可能であり、効率がよく精度の高い露光を行うことができる。
【０２３４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０２３５】
Ａ        露光装置
Ｂ        露光装置
１        照明光学系
１０      露光用光源
１１      フォーカス用光源
１２      コリメータレンズ
１３      コリメータレンズ
１４      ミラー
１５      ダイクロイックミラー
１６      ミラー
１７      フィルタ
１７０    露光用光カット領域
１７１    露光用光カット領域
１７２    光透過領域
１８      デジタルマイクロミラーデバイス
１８０    パターン形成部
１８１    フォーフォーカス用パターンエリア
１８２    フォーフォーカス用パターンエリア
１８３    露光用パターンエリア
１８４    遷移領域
１８５    マスク
２        縮小投影光学系
２０      ミラー
２１      リレーレンズ
２２      対物レンズ
３        撮像光学系
３０      ハーフミラー
３１      結像レンズ
３２      ハーフミラー
３３      ガラス板
３３０    薄板領域
３３１    厚板領域
３３２    右端部
３３３    左端部
３３４    中央部
３４      フォーカス用カメラ
３５      アライメント用カメラ
４        基板
５        制御装置
５０      制御部
５１      入力部
５２      記憶部
５３      ステージ駆動部
５４      コントローラ
５５    ＦＦＴ解析部
６０    露光用パターン
７０    フォーカス用明暗パターン
７１    フォーカス用明暗パターン
８０    細長いパターン
９      撮像光学系
９３    フォーカスオフセット用のガラス
９３０  薄板領域
９３１  厚板領域
９３２  右端部
９３３  左端部
９３４  中央部
９４    フォーカス用カメラ
【図１】
2019139142.tif 000003
【図２】
2019139142.tif 000004
【図３】
2019139142.tif 000005
【図４】
2019139142.tif 000006
【図５】
2019139142.tif 000007
【図６】
2019139142.tif 000008
【図７】
2019139142.tif 000009
【図８】
2019139142.tif 000010
【図９】
2019139142.tif 000011
【図１０】
2019139142.tif 000012
【図１１】
2019139142.tif 000013