(57)【要約】【課題】ＣＣＤ等の撮像装置、その製造方法、撮像装置を用いた計測方法、被検光学系の調整方法、投影露光方法、計測装置、被検光学系の調整装置および投影露光装置に関し、長時間使用しても劣化の少ない撮像装置等を提供することを目的とする。【解決手段】撮像装置の劣化原因となる撮像装置の受光面での帯電を抑えるために、基板上に第１導電型の半導体基体と、第２導電型の第１領域と、導電型の第２領域と、第１領域と第２領域との間に形成され、第２領域から第１領域への電荷の移動を規制する導電型の第３領域を積層し、計測光を計測用の第１領域で吸収させ、計測光とは異なる波長の非計測光を第２領域で吸収させ帯電を抑えることを特徴とする。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置に照射された計測光を前記撮像装置で受光して種々の計測を行う計測方法において、
前記計測光を前記撮像装置に照射している間に、前記計測光とは異なる波長を有し且つ前記計測の対象ではない非計測光を前記撮像装置に照射することを特徴とする計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の計測方法において、
前記非計測光を前記計測光の照射と同期して前記撮像装置に照射することを特徴とする計測方法。
【請求項３】
請求項１に記載の計測方法において、
前記計測光を前記撮像装置に照射している期間とほぼ一致させて、前記非計測光を前記撮像装置に連続的に照射することを特徴とする計測方法。
【請求項４】
請求項１に記載の計測方法において、
前記計測光を前記撮像装置に照射している間に、前記非計測光を断続的に前記撮像装置に照射することを特徴とする計測方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の計測方法において、
前記非計測光は、前記撮像装置の感度低下を防止する作用を有することを特徴とする計測方法。
【請求項６】
請求項５に記載の計測方法において、
前記撮像装置はその表面に絶縁膜を有し、
前記計測光の前記撮像装置への照射によって前記絶縁膜で発生した帯電を、前記非計測光の前記照射によって中和または防止することを特徴とする計測方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の計測方法において、
前記計測光はＸ線または軟Ｘ線または遠紫外線の少なくとも１種類を含み、前記非計測光は紫外線を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の計測方法を用いて、被検光学系の光学特性を計測し、この計測結果に基づいて前記被検光学系の光学特性を調整することを特徴とする被検光学系の調整方法。
【請求項９】
マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影する投影露光方法であって、
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の計測方法を用いて、前記投影光学系の収差情報を計測し、
この計測した収差情報に基づいて、前記投影光学系の収差を調整することを特徴とする投影露光方法。
【請求項１０】
受光面に入射した計測光を計測する撮像装置において、
基板と、
前記基板の前記受光面側に形成された第１導電型の半導体基体と、
前記半導体基体の前記受光面側に形成され、前記計測光の照射により発生した電荷を蓄積する第２導電型の第１領域と、
前記第１領域の前記受光面側に形成された導電型の第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に形成され、前記第２領域から前記第１領域への電荷の移動を規制する導電型の第３領域と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の撮像装置において、
前記第３領域は前記第１導電型で形成され、
前記第２領域は前記第１導電型とは異なる導電型で形成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像装置において、
前記第２領域は前記第２導電型で形成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記第２領域の前記受光面側に形成され、前記受光面への前記計測光の入射を制限する遮光部と、
前記第２領域の前記受光面側の、少なくとも前記遮光部により制限されていない前記第２領域の表面を覆うように形成された絶縁膜と、
前記受光面の前記遮光部に制限されていない領域を通過した前記計測光の入射により前記第１領域で発生し蓄積された電荷を転送する電荷転送部と、
を有し、
前記第１領域および前記第２領域の前記受光面に面した面積はそれぞれ少なくとも前記遮光部に制限されていない面積以上の大きさを持つことを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記受光面に面した前記第２領域の面積は、少なくとも前記第１領域の面積以上の大きさを持ち、
前記第２領域の前記受光面側に、前記第２領域を全面に渡って覆うように形成された絶縁膜と、
前記受光面を通過した前記計測光の入射により前記第１領域で発生し蓄積された電荷を転送する電荷転送部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記第２領域は、前記計測光とは異なる波長を有する非計測光を吸収してエレクトロンとホールとに変換することを特徴とする撮像装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の撮像装置において、
前記第２領域は、前記非計測光が吸収されるに十分な厚みを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の撮像装置において、前記第３領域は、前記第２領域に存在する前記エレクトロンと前記ホールとが前記第１領域に移動するのを阻止するのに十分な電位障壁を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１８】
請求項１５ないし請求項１７のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記第３領域は、前記非計測光の照射により発生したエレクトロンとホールとがトンネル効果により前記第１領域へ移動するのを阻止するのに十分な厚みを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１９】
請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記計測光はＸ線または軟Ｘ線または遠赤外線の少なくとも１種類を含み、前記非計測光は紫外線を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２０】
請求項１０ないし請求項１９のいずれか１項に記載の撮像装置を有し、
前記撮像装置を用いて、種々の計測を行うことを特徴とする計測装置。
【請求項２１】
撮像装置に計測光を受光させて計測を行う計測装置であって、
前記計測光を照射する第１照射手段と、
前記計測光とは異なる波長を有し且つ前記計測の対象ではない非計測光を照射する第２照射手段と、
前記撮像装置に前記計測光を照射している間に、前記非計測光を前記撮像装置に照射するように前記第２照射手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする計測装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の計測装置において、
前記制御手段は、前記計測光を撮像装置に照射している期間とほぼ一致させて、前記非計測光を前記撮像装置に連続的に照射せしめるように前記第２照射手段を制御することを特徴とする計測装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の計測装置において、
前記制御手段は、前記計測光を前記撮像装置に照射している期間、前記非計測光を断続的に前記撮像装置に照射させるように前記第２照射手段を制御することを特徴とする計測装置。
【請求項２４】
請求項２１ないし請求項２３のいずれか１項に記載の計測装置であって、
前記計測光はＸ線または軟Ｘ線または紫外線の少なくとも１種類を含み、
前記非計測光は紫外線を含むことを特徴とする計測装置。
【請求項２５】
請求項２０ないし請求項２４のいずれか１項に記載の計測装置を用いて計測された被検光学系の光学特性に基づいて、前記被検光学系の光学特性を調整する調整手段を有することを特徴とする被検光学系の調整装置。
【請求項２６】
マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影する投影露光装置であって、
請求項２０ないし請求項２４のいずれか１項に記載の計測装置を用いて計測された前記投影光学系の収差情報に基づいて、前記投影光学系の収差の状態を調整することを特徴とする投影露光装置。
【請求項２７】
受光面に入射した計測光を計測する撮像装置の製造方法において、
基板上の前記受光面に第１導電型の半導体基体をエピタキシャル成長により形成する第１工程と、
前記半導体基体の前記受光面側にイオン注入法により第２導電型の第１領域を形成する第２工程と、
前記第１領域の前記受光面側に導電型の第３領域をエピタキシャル成長により形成する第３工程と、
前記第３領域の前記受光面側に、イオン注入法により、前記第３領域とは異なる導電型の第２領域を形成する第４工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の撮像装置の製造方法において、
前記第１領域は、前記計測光の照射によりこの第１領域で発生した電荷を蓄積する領域であり、
前記第２領域は、前記計測光とは異なる波長を有する非計測光を吸収してエレクトロンとホールとに変換する領域であり、
前記第３領域は、前記第２領域から前記第１領域への電荷の移動を規制する領域であることを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項２９】
請求項２７または請求項２８に記載の撮像装置の製造方法において、
前記第２領域を前記第２導電型で形成し、前記第３領域を前記第１導電型で形成することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ等の撮像装置、その製造方法、撮像装置を用いた計測方法、被検光学系の調整方法、投影露光方法、計測装置、被検光学系の調整装置および投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤ等の撮像装置において、撮像装置を紫外線やＸ線に対して使用すると感度の低下や暗電流の増加が起こることが知られている。これらの劣化の主たる原因は、シリコン表面上のシリコン酸化膜における帯電と、シリコンとシリコン酸化膜との界面における界面準位の生成である。そして、このシリコン表面上のシリコン酸化膜における帯電対策として、撮像装置を使用する前に予めＵＶ光を照射しておくＵＶ　Ｆｌｏｏｄ処理が施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の撮像装置では、長時間使用すると徐々に劣化が進行するという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、長時間使用しても劣化の少ない撮像装置等を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の計測方法は、撮像装置に照射された計測光を前記撮像装置で受光して種々の計測を行う計測方法において、前記計測光を前記撮像装置に照射している間に、前記計測光とは異なる波長を有し且つ前記計測の対象ではない非計測光を前記撮像装置に照射することを特徴とする。
【０００５】
請求項２の計測方法は、請求項１に記載の計測方法において、前記非計測光を前記計測光の照射と同期して前記撮像装置に照射することを特徴とする。
請求項３の計測方法は、請求項１に記載の計測方法において、前記計測光を前記撮像装置に照射している期間とほぼ一致させて、前記非計測光を前記撮像装置に連続的に照射することを特徴とする。
【０００６】
請求項４の計測方法は、請求項１に記載の計測方法において、前記計測光を前記撮像装置に照射している間に、前記非計測光を断続的に前記撮像装置に照射することを特徴とする。
請求項５の計測方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の計測方法において、前記非計測光は、前記撮像装置の感度低下を防止する作用を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項６の計測方法は、請求項５に記載の計測方法において、前記撮像装置はその表面に絶縁膜を有し、前記計測光の前記撮像装置への照射によって前記絶縁膜で発生した帯電を、前記非計測光の前記照射によって中和または防止することを特徴とする。
請求項７の計測方法は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の計測方法において、前記計測光はＸ線または軟Ｘ線または遠紫外線の少なくとも１種類を含み、前記非計測光は紫外線を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項８の被検光学系の調整方法は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の計測方法を用いて、被検光学系の光学特性を計測し、この計測結果に基づいて前記被検光学系の光学特性を調整することを特徴とする。
請求項９の投影露光方法は、マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影する投影露光方法であって、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の計測方法を用いて、前記投影光学系の収差情報を計測し、この計測した収差情報に基づいて、前記投影光学系の収差を調整することを特徴とする。
【０００９】
請求項１０の撮像装置は、受光面に入射した計測光を計測する撮像装置において、基板と、前記基板の前記受光面側に形成された第１導電型の半導体基体と、前記半導体基体の前記受光面側に形成され、前記計測光の照射により発生した電荷を蓄積する第２導電型の第１領域と、前記第１領域の前記受光面側に形成された導電型の第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に形成され、前記第２領域から前記第１領域への電荷の移動を規制する導電型の第３領域とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１１の撮像装置は、請求項１０に記載の撮像装置において、前記第３領域は前記第１導電型で形成され、前記第２領域は前記第１導電型とは異なる導電型で形成されていることを特徴とする。
請求項１２の撮像装置は、請求項１１に記載の撮像装置において、前記第２領域は前記第２導電型で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１３の撮像装置は、請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記第２領域の前記受光面側に形成され、前記受光面への前記計測光の入射を制限する遮光部と、前記第２領域の前記受光面側の、少なくとも前記遮光部により制限されていない前記第２領域の表面を覆うように形成された絶縁膜と、前記受光面の前記遮光部に制限されていない領域を通過した前記計測光の入射により前記第１領域で発生し蓄積された電荷を転送する電荷転送部とを有し、前記第１領域および前記第２領域の前記受光面に面した面積はそれぞれ少なくとも前記遮光部に制限されていない面積以上の大きさを持つことを特徴とする。
【００１２】
請求項１４の撮像装置は、請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記受光面に面した前記第２領域の面積は、少なくとも前記第１領域の面積以上の大きさを持ち、前記第２領域の前記受光面側に、前記第２領域を全面に渡って覆うように形成された絶縁膜と、前記受光面を通過した前記計測光の入射により前記第１領域で発生し蓄積された電荷を転送する電荷転送部とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１５の撮像装置は、請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記第２領域は、前記計測光とは異なる波長を有する非計測光を吸収してエレクトロンとホールとに変換することを特徴とする。
請求項１６の撮像装置は、請求項１５に記載の撮像装置において、前記第２領域は、前記非計測光が吸収されるに十分な厚みを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項１７の撮像装置は、請求項１５または請求項１６に記載の撮像装置において、前記第３領域は、前記第２領域に存在する前記エレクトロンと前記ホールとが前記第１領域に移動するのを阻止するのに十分な電位障壁を有することを特徴とする。
請求項１８の撮像装置は、請求項１５ないし請求項１７のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記第３領域は、前記非計測光の照射により発生したエレクトロンとホールとがトンネル効果により前記第１領域へ移動するのを阻止するのに十分な厚みを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項１９の撮像装置は、請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記計測光はＸ線または軟Ｘ線または遠赤外線の少なくとも１種類を含み、前記非計測光は紫外線を含むことを特徴とする。
請求項２０の計測装置は、請求項１０ないし請求項１９のいずれか１項に記載の撮像装置を有し、前記撮像装置を用いて、種々の計測を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項２１の計測装置は、撮像装置に計測光を受光させて計測を行う計測装置であって、前記計測光を照射する第１照射手段と、前記計測光とは異なる波長を有し且つ前記計測の対象ではない非計測光を照射する第２照射手段と、前記撮像装置に前記計測光を照射している間に、前記非計測光を前記撮像装置に照射するように前記第２照射手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項２２の計測装置は、請求項２１に記載の計測装置において、前記制御手段は、前記計測光を撮像装置に照射している期間とほぼ一致させて、前記非計測光を前記撮像装置に連続的に照射せしめるように前記第２照射手段を制御することを特徴とする。
請求項２３の計測装置は、請求項２１に記載の計測装置において、前記制御手段は、前記計測光を前記撮像装置に照射している期間、前記非計測光を断続的に前記撮像装置に照射させるように前記第２照射手段を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項２４の計測装置は、請求項２１ないし請求項２３のいずれか１項に記載の計測装置であって、前記計測光はＸ線または軟Ｘ線または紫外線の少なくとも１種類を含み、前記非計測光は紫外線を含むことを特徴とする。
請求項２５の被検光学系の調整装置は、請求項２０ないし請求項２４のいずれか１項に記載の計測装置を用いて計測された被検光学系の光学特性に基づいて、前記被検光学系の光学特性を調整する調整手段を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項２６の投影露光装置は、マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影する投影露光装置であって、請求項２０ないし請求項２４のいずれか１項に記載の計測装置を用いて計測された前記投影光学系の収差情報に基づいて、前記投影光学系の収差の状態を調整することを特徴とする。
請求項２７の撮像装置の製造方法は、受光面に入射した計測光を計測する撮像装置の製造方法において、基板上の前記受光面に第１導電型の半導体基体をエピタキシャル成長により形成する第１工程と、前記半導体基体の前記受光面側にイオン注入法により第２導電型の第１領域を形成する第２工程と、前記第１領域の前記受光面側に導電型の第３領域をエピタキシャル成長により形成する第３工程と、前記第３領域の前記受光面側に、イオン注入法により、前記第３領域とは異なる導電型の第２領域を形成する第４工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項２８の撮像装置の製造方法は、請求項２７に記載の撮像装置の製造方法において、前記第１領域は、前記計測光の照射によりこの第１領域で発生した電荷を蓄積する領域であり、前記第２領域は、前記計測光とは異なる波長を有する非計測光を吸収してエレクトロンとホールとに変換する領域であり、前記第３領域は、前記第２領域から前記第１領域への電荷の移動を規制する領域であることを特徴とする。
【００２１】
請求項２９の撮像装置の製造方法は、請求項２７または請求項２８に記載の撮像装置の製造方法において、前記第２領域を前記第２導電型で形成し、前記第３領域を前記第１導電型で形成することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の投影露光装置の第１実施形態を示している。
図に示すように、ウェーハ１４を露光する露光ビームとしてＸ線を放射する第１照射手段である露光光源３からの計測光Ｂ１は、ハーフミラー５、コンデンサレンズ７等を含む照明光学系を経て、パターンが形成されたマスク８を照明する。マスク８は、マスクステージ９上に載置されており、マスクステージ９は、マスクステージ制御部１１により制御される。
【００２４】
２次元（ＸＹ）平面内を移動可能なＸＹステージ１３ａと、高さ方向（Ｚ方向）への移動および傾斜可能なレベリングステージ１３ｂとからなるウェハステージ１３上にはウェハホルダ１５が設けられており、ウェハ１４は、ウェハホルダ１５上にチャックされるようになっている。ウェハステージ１３はウェハステージ制御部１８により駆動制御される。なお、本実施形態では、レベリングステージ１３ｂが傾斜動作（レベリング動作）も行うものとしているが、例えばウェーハホルダ１５をレベリング動作可能なように構成しても良い。
【００２５】
また、ハーフミラー５の上方には、計測光Ｂ１とは異なる波長の紫外線を非計測光Ｂ２として放射する第２照射手段である光源３７が設けられており、ハーフミラー５を透過した非計測光Ｂ２は、計測光Ｂ１と同一の光路を通過し、撮像装置３５に至る。この非計測光Ｂ２は、後述するように撮像装置３５の感度低下を防止する役割を果たしている。本実施形態では、非計測ビームＢ２としてその波長が２００ｎｍ前後（例えば、２５０ｎｍ）の光を用いることとする。
【００２６】
主制御部１７は、露光光源３、光源３７、マスクステージ制御部１１、ウェハステージ制御部１８と電気的に接続されており、これらを統括的に制御するように構成されている。また、主制御部１７は、投影光学系１９の収差や倍率等の結像特性を調整する調整手段であるレンズ制御部２１および収差計測ユニット２３による計測結果に基づき光学系の収差を算出する演算処理部２５にも電気的に接続されており、これらをも統括制御する。そして、主制御部１７は、撮像装置３５に露光光源３により計測光Ｂ１を照射している間に、非計測光Ｂ２を撮像装置３５に照射するように光源３７を制御する制御手段としての役割を果たしている。
【００２７】
ウェハステージ１３の側面には、収差計測ユニット２３が着脱機構２７を介して着脱自在に接続される。収差計測ユニット２３には、コリメータレンズ２９と、複数のレンズ素子を２次元配列した２次元レンズアレイ３１と、集光位置検出部３３とが設けられている。集光位置検出部３３の内部には、撮像装置３５が、水平に配置される。２次元レンズアレイ３１を通過した光束は、この撮像装置３５上に集光される。
図２は、撮像装置３５の１画素分の詳細を示す説明図である。
【００２８】
撮像装置３５には、ガラス製の基板３９が設けられ、この基板３９の受光面側にエピタキシャル成長により形成された第１導電型であるｐ型のシリコン製のエピタキシャル領域が形成されている。このエピタキシャル領域は、ボロンが１×１０１５ｃｍ−３ドーピングされている。
また、エピタキシャル領域の受光面側から１ｕｍ〜１０ｕｍ程の深さのところには、計測光Ｂ１の照射により発生した電荷を蓄積するための第２導電型であるｎ型のシリコン製の第１領域４３が、イオン注入法により形成されている。この場合、リンが１ＭｅＶ、１×１０１２ｃｍ−２の条件で注入されている。
【００２９】
また、エピタキシャル領域の受光面側から０．０５ｕｍ程の深さのところには、計測光Ｂ１とは異なる波長を有する非計測光Ｂ２を吸収してエレクトロンとホールとに変換するｎ型のシリコン製の第２領域４５が、イオン注入法により形成されている。この場合、ヒ素が１ＭｅＶ、１×１０１２ｃｍ−２の条件で注入されている。
【００３０】
そして、基板３９上には、半導体基体４１と、第１領域４３と、第２領域４５と、第２領域４５から第１領域４３への電荷の移動を規制する第３領域４７とが形成される。
また、撮像装置３５には、第２領域４５の受光面側に形成され、受光面への計測光Ｂ１および非計測光Ｂ２の入射を制限する遮光部４９と、第２領域４５の受光面側の、少なくとも遮光部４９により制限されていない第２領域４５の表面を覆うように形成された酸化シリコン製の絶縁膜５１とが形成されている。この絶縁膜５１は、例えば、ＡｒＦレーザー光によって励起されたＮＦ３とＯ２ガスをシリコンと化学反応させて形成される。
【００３１】
ここで、第１領域４３および第２領域４５は、受光面に面した面積が、それぞれ遮光部４９に制限されていない面積以上の大きさを有している。
また、半導体基体４１は、２００ｎｍの厚みを有しており、第１領域４３は、１０μｍの厚みを有している。第２領域４５は、非計測光Ｂ２が十分に吸収されるように２００ｎｍの厚みを有している。第３領域４７は、第２領域４５に存在するエレクトロンとホールとが第１領域４３に移動するのを阻止するのに十分な電位障壁を形成し、且つトンネル効果による移動も考慮し、４００ｎｍの厚みとされている。
【００３２】
次に、撮像装置３５での計測光Ｂ１および非計測光Ｂ２の吸収について説明する。図３は、計測光Ｂ１および非計測光Ｂ２の吸収を模式的に示す説明図である。縦軸は、ポテンシャルすなわち入射光のエネルギーを示しており、横軸は、撮像装置３５の厚み方向を示している。
図から、紫外線である非計測光Ｂ２は第２領域４５で吸収し尽くされ、Ｘ線である計測光Ｂ１は第１領域４３で吸収し尽くされることが分かる。そして、第３領域４７は、分水嶺の役割を果たす。すなわち、第２領域４５で入射光により発生したホールとエレクトロンが第１領域４３へトンネル効果等により移動するのを防いでいる。
【００３３】
次に、経時変化による撮像装置３５の感度低下の原因およびその防止方法について説明する。
経時変化による撮像装置３５の感度低下の主たる原因は、計測光Ｂ１による第２領域４５上の絶縁膜５１における帯電と、第２領域４５と絶縁膜５１との界面における界面準位の生成である。しかし、同時に紫外線を照射すると、そのエネルギーにより第２領域４５内にエレクトロンとホールが生成され、帯電を中和し、界面準位の生成を有効に防止することができる。
【００３４】
次に、図１を用いて、投影光学系１９の波面収差計測および収差補正を行う手順について説明する。
投影光学系１９の波面を計測する際には、波面収差計測用の光束として、波面が球面波の光を投影光学系１９に入射させる。この球面波の光は、マスクステージ９上に、ピンホールパターン８ａを備えるマスク８を配置し、これを計測光Ｂ１である露光光源３からの光で照明することによって発生させることができる。
【００３５】
このとき、主制御部１７は、計測光Ｂ１を非計測光Ｂ２と同期させて撮像装置３５に照射し、さらに計測光Ｂ１を撮像装置３５に照射している期間とほぼ一致させて非計測光Ｂ２を撮像装置３５に連続的に照射せしめるように、露光光源３、光源３７を制御する。
なお、マスクステージ９上にピンホールを形成しておいてそれを照明するようにしても良く、或いは点光源を使用しても良い。あるいはマスク８上、またはマスクステージ９上に、露光光源３からの光を拡散して透過させる領域（いわゆるレモンスキン）を設けておき、このレモンスキンを透過した光を波面収差計測用の光源としても良い。
【００３６】
上述のように形成された球面波の光が投影光学系１９に照射されると、ウェハステージ制御部１８は、投影光学系１９からの透過波面が収差計測ユニット２３に入射するように、ウェハステージ１３を駆動制御する。
投影光学系１９の透過光は、コリメータレンズ２９にて平行光に変換される。そして、２次元レンズアレイ３１に入射される。入射した光の被検波面と理想的な波面との偏差は、集光点の位置ずれとなって現れる。撮像装置３５は、この集光点の位置ずれを撮像する。演算処理部２５は、この撮像結果から集光点の位置ずれを検出し、投影光学系１９の収差情報を求める。
【００３７】
このように、投影光学系１９による結像面のうち、一点において、理想波面の各集光点に対する被検波面の各計測点の位置ずれを計測することにより、投影光学系１９の球面収差や非点隔差を求めることができる。
また、収差計測ユニット２３を、投影光学系１９による結像面上で移動させることにより、結像面内の複数点における位置ずれが計測され、投影光学系１９のコマ収差、像面湾曲、ディストーション、非点収差その他の収差情報を求めることができる。
【００３８】
このようにして得られた投影光学系１９の収差情報すなわち光学特性を、調整する調整手段であるレンズ制御部２１へフィードバックする。レンズ制御部２１は、この収差情報に基づいて投影光学系１９を構成する各レンズ素子の間隔や、その間隔の空気の圧力を調整することで、投影光学系１９の結像特性（収差等）を所望の値に制御する。
【００３９】
ここで、本発明の投影露光装置の要部にかかる原理を図４を用いて説明する。光源３と露光光源３７とは、既述したように主制御部１７により照射期間が両者間でほぼ一致するように制御されながら、光を放射する。露光光源３から放射されるＸ線は、コリメータレンズ２９を介して、収差計測ユニット２３に入射し、撮像装置３５を照射する。一方、光源３７から放射されるＵＶ光も、収差計測ユニット２３内に入射し、撮像装置３５を照射する。
【００４０】
撮像装置３５では、光電変換が行われる。そして、この光電変換された電気信号に基づき演算処理部２５にて露光状態が算出され、その算出結果に基づき、制御装置１７は、光源３と露光光源３７とを制御する。
この第１実施形態では、露光光源３によりＸ線である計測光Ｂ１を撮像装置３５に照射している間に、光源３７により紫外線である非計測光Ｂ２を撮像装置３５に照射するが、紫外線は主に第２領域４５で吸収され、Ｘ線は主に第１領域４３で吸収されるので、撮像装置３５の感度低下の原因とされるＸ線による絶縁膜５１と第１領域４３との界面における界面準位の生成や絶縁膜５１の帯電が、第２領域４５が紫外線を吸収しエレクトロンとホールとを発生することにより抑制され、長時間の使用による撮像装置３５の劣化を少なくすることができる。
【００４１】
また、この第１実施形態では、Ｘ線である計測光Ｂ１と紫外線である非計測光Ｂ２とにより投影光学系１９の光学特性を撮像装置３５で計測し、この計測結果に基づいて投影光学系１９の光学特性をレンズ制御部２１により調整するようにしたので、迅速かつ正確に投影光学系１９の光学特性を調整することができる上、長時間計測しても投影光学系１９の光学特性の精度を高く保つことができる。
【００４２】
さらに、この第１実施形態では、Ｘ線である計測光Ｂ１と紫外線である非計測光Ｂ２とにより投影光学系１９の収差情報を撮像装置３５で計測し、この計測した収差情報に基づいて、投影光学系１９の収差を調整するようにしたので、迅速かつ正確に投影光学系１９の収差を調整することができる上、長時間計測しても投影光学系１９の収差の精度を高く保つことができる。
【００４３】
そして、この第１実施形態では、第１領域４３および第２領域４５の受光面に面した面積を、それぞれ遮光部４９に制限されていない面積以上の大きさにしたので、入射光を全て第１領域４３および第２領域４５により吸収することが可能であり、受光感度を向上させることができる。
また、この第１実施形態では、第１領域４３と第２領域４５とに挟まれた第３領域４７の厚みは２００ｎｍあり、第２領域４５に存在するエレクトロンとホールとが第１領域４３に移動するのを阻止するのに十分な電位障壁を有するので、Ｘ線である計測光Ｂ１と紫外線である非計測光Ｂ２とを確実に分離することができる。しかも、第２領域４５に存在するエレクトロンとホールとがトンネル効果により第１領域４３に移動するのを阻止するすることができ、高精度な測光を行うことができる。
【００４４】
（第２実施形態）
図５は、本発明の投影露光装置の第２実施形態の撮像装置３５Ａの詳細を示している。この第２実施形態では、撮像装置として背面照射型の撮像装置３５Ａを使用している点のみが第１実施形態と異なる。以下、この撮像装置３５Ａの構成を説明する。
【００４５】
撮像装置３５Ａには、シリコン製の基板３９Ａが設けられ、この基板３９Ａの受光面側にエピタキシャル成長により形成された第１導電型であるｐ型のシリコン製のエピタキシャルが形成されている。このエピタキシャル領域は、ボロンが１×１０１５ｃｍ−３ドーピングされている。
また、エピタキシャル領域の受光面側から１ｕｍ程の深さのところには、計測光Ｂ１の照射により発生した電荷を蓄積するための第２導電型であるｎ型のシリコン製の第１領域４３Ａが、イオン注入法により形成されている。この場合、リンが１ＭｅＶ、１×１０１２ｃｍ−２の条件で注入されている。
【００４６】
また、エピタキシャル領域の受光面側から０．０５ｕｍ程の深さのところには、計測光Ｂ１とは異なる波長を有する非計測光Ｂ２を吸収してエレクトロンとホールとに変換するｎ型のシリコン製の第２領域４５Ａが、イオン注入法により形成されている。この場合、ヒ素が１ＭｅＶ、１×１０１２ｃｍ−２の条件で注入されている。
【００４７】
そして、基板３９Ａ上には、半導体基体４１Ａと、第１領域４３Ａと、第２領域４５Ａと、第２領域４５Ａから第１領域４３Ａへの電荷の移動を規制する第３領域４７Ａとが形成される。
また、撮像装置３５Ａには、第２領域４５Ａの表面を覆うように形成された酸化シリコン製の絶縁膜５１Ａが形成されている。この絶縁膜５１Ａは、例えば、ＡｒＦレーザー光によって励起されたＮＦ３とＯ２ガスをシリコンと化学反応させて形成される。
【００４８】
また、半導体基体４１Ａは、２００ｎｍの厚みを有しており、第１領域４３Ａは、１０μｍの厚みを有している。第２領域４５Ａは、非計測光Ｂ２が十分に吸収されるように２００ｎｍの厚みを有している。第３領域４７Ａは、第２領域４５Ａに存在するエレクトロンとホールとが第１領域４３Ａに移動するのを阻止するのに十分な電位障壁を形成し、且つトンネル効果による移動も考慮し、４００ｎｍの厚みとされている。
【００４９】
この第２実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、この第２実施形態においては、撮像装置３５Ａは、遮光部４９が不要であるため、第１実施形態の撮像装置３５に比較して、容易かつ迅速に製作することができる。
【００５０】
なお、上述した実施形態では、主制御部１７は、計測光Ｂ１を撮像装置３５，３５Ａに照射している期間とほぼ一致させて非計測光Ｂ２を撮像装置３５，３５Ａに連続的に照射せしめるように、露光光源３、光源３７を制御する例について説明したが、計測光Ｂ１を撮像装置３５，３５Ａに照射している間に、非計測光Ｂ２を断続的に撮像装置３５，３５Ａに照射するようにしても良い。要するに、計測光Ｂ１と非計測光Ｂ２とが同時に撮像装置３５，３５Ａに照射される期間があれば良い。
【００５１】
また、上述した実施形態では、計測光Ｂ１としてＸ線を使用したが、波長が１０数ｎｍ近辺（例えば、１３〜１４ｎｍ）のＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光または軟Ｘ線を使用しても良く、さらに、非計測光Ｂ２と波長が異なるならば遠紫外線を使用しても良い。要するに、計測光Ｂ１を主に第１領域４３，４３Ａで吸収させ、紫外線である非計測光Ｂ２を主に第２領域４５，４５Ａで吸収させて計測光Ｂ１と非計測光Ｂ２を分離することができれば良い。
【００５２】
さらに、上述した実施形態では、撮像装置３５，３５Ａを投影露光装置に適用した例について説明したが、計測光Ｂ１を受光させ種々の計測を行う計測装置に撮像装置３５，３５Ａを適用することができる。例えば、プラズマ生成装置のプラズマの計測用に使用しても良い。また、例えば、物体に形成されたマークを撮像装置３５，３５Ａで撮像し、この計測結果に基づいて物体の位置決めを行う位置合わせ装置に使用しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、計測光を撮像装置に照射している間に、紫外線である非計測光を撮像装置に照射し、非計測光を撮像装置の受光面側の層で吸収させ、計測光をより深い位置の層で吸収させるように撮像装置を構成したので、撮像装置表面の帯電や界面準位の生成が防止され、長時間使用しても劣化の少ない撮像装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投影露光装置の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】図１の撮像装置の詳細を示す説明図である。
【図３】図１の撮像装置の積層方向のポテンシャルの変化を示す説明図である。
【図４】図１の撮像装置の要部にかかる原理を示す説明図である。
【図５】本発明の投影露光装置の第２実施形態の撮像装置の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
３　露光光源
８　マスク
１７　主制御部
１９　投影光学系
２１　レンズ制御部
３５，３５Ａ　撮像装置
３７　光源
３９，３９Ａ　基板
４１，４１Ａ　半導体基体
４３，４３Ａ　第１領域
４５，４５Ａ　第２領域
４７，４７Ａ　第３領域
４９　遮光部
５１，５１Ａ　絶縁膜
Ｂ１　計測光
Ｂ２　非計測光
【図１】
2004014710.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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