(57)【要約】【課題】レチクルの面形状を計測するレチクル面位置検出系のキャリブレーション用の基準面に付着した異物による計測精度の低下を防ぐ。【解決手段】レチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションは、レチクルステージＲＳＴに備えられたレチクル基準基板１９の基準面である反射面に光を反射させて行われるため、反射面に異物が付着すると計測誤差を招く。レチクル基準基板１９の反射面を透過面にすることで、レチクル基準基板１９の上方に配置したアライメント光学系ＡＳを用いて反射面に付着した異物の有無を確認することができ、異物の付着が確認された場合には、異物の除去または異物が付着してない面にレチクル基準基板１９を移動して、レチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションを行なう。【選択図】    図１
2004165218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光基板に転写するパターンが描画されているマスクの面形状を検出する面位置検出手段と、該面位置検出手段のキャリブレーションに用いる反射面を備えた基準基板を有する露光装置において、基準基板の反射面に付着した異物を検出する異物検出手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記異物検出手段は、前記マスクの上方に配置した光学検出手段であり、前記基準基板の反射面が透過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】
前記異物検出手段は、前記マスクより下方に配置した光学観察手段を用いて観察可能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】
前記光学観察手段は、前記マスクと前記感光基板の位置合わせに用いる光学観察手段であることを特徴とする請求項２または３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光学観察手段は、前記マスクと前記感光基板の合焦位置を検出する光学観察手段であることを特徴とする請求項２または３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記基準基板の反射面に付着した異物を除去する異物除去手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記異物除去手段は、前記基準基板の反射面に気体を吹きかけることにより異物を除去することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記異物除去手段の前記基準基板の反射面に吹きかける気体は、有機珪素化合物、アンモニア、硫酸イオンまたは有機ガスのいずれをも含まないガスであることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記異物除去手段の前記基準基板の反射面に吹きかける気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記異物除去手段は、前記基準基板の反射面に付着した異物を吸引することで異物を除去することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記異物検出手段を用いた前記基準基板の反射面の異物検出は、前記面位置検出手段のキャリブレーション動作時または直前に行ない、反射面に異物の付着を確認した場合には、前記異物除去手段にて異物除去後に前記面位置検出手段のキャリブレーションを行なうことを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
前記基準基板の反射面に付着した異物が、前記異物除去手段を用いて除去できない場合には、装置を停止するまたは、警告信号を出すことを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１３】
前記異物検出手段を用いた前記基準基板の反射面の異物検出は、前記面位置検出手段のキャリブレーション動作時または直前に行ない、反射面に異物の付着を確認した場合には、異物がない位置に反射面を移動して前記面位置検出手段のキャリブレーションを行なうことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１４】
前記面位置検出手段は、前記マスクパターン面に斜め方向から前記光学素子を介して光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射された光が前記マスクパターン面で反射し、その反射光を前記光学素子を介して受光する受光手段と、前記受光手段により受光した反射光の位置に対応した検出信号を出力する光検出手段を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記面位置検出手段は、前記マスクパターン面の複数点の計測が可能であることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載の露光装置は走査型露光装置であることを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記面位置検出手段は、前記マスクの走査方向と直交する方向に複数点の計測が可能であり、前記マスクが走査されることにより走査方向に複数点の計測が可能であることを特徴とする請求項１６に記載の走査型露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路や液晶表示素子などの製造工程においてマスク（フォトマスクやレチクルなど）のパターンを基板（ウエハやガラスプレートなど）に露光する露光装置にかかり、更に具体的には、そのマスク（もしくはレチクル）に生ずる撓みを計測する面位置検出手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等のデバイスを製造する際に、形成すべき回路パターンを例えば４〜５倍程度に拡大した原版パターンが形成されたフォトマスクを使用して、このフォトマスクのパターンを縮小投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の被露光基板上に縮小投影する転写方式が用いられている。このようなフォトマスクのパターンを被露光基板上に転写する際に使用されるのが投影露光装置であり、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型露光装置が使用されている。
【０００３】
近年半導体素子等は益々パタ−ンが微細化している。これを実現するためには、投影光学系の解像力を高める必要がある。解像力を高めるには、露光光の波長を短波長化する、または投影光学系の開口数を増大する等の手法がある。その結果として、焦点深度がかなり浅くなってきているため、斜入射方式の焦点位置検出系を用いて、ウエハなどの非露光基板の表面のフォーカス位置を計測し、この結果に基づいてウエハの表面を投影光学系の像面位置に調整するオートフォーカス機構が備えられている。
【０００４】
しかし、近年では、マスクとしてのレチクルの変形も無視できなくなってきている。例えば、マスクが自重によって、投影光学系側に撓むと像面位置も同様に低下するため、ウエハのフォーカス位置が同じではデフォーカスが発生してしまう。
【０００５】
レチクルの変形に関しては、自重による撓みだけでなく、レチクルをレチクルホルダで保持する際のレチクルホルダの保持面形状に起因したレチクルの面変形、または、レチクルの製造工程により発生した面変形などが考えられる。このようなレチクルの面変形は、レチクルをレチクルホルダで保持した状態でないと変形量を正確に測定することは困難である。
【０００６】
そこで、ウエハの焦点位置を検出する斜入射方式の焦点位置検出系と同様にレチクルのパターン面の変形も斜入射方式の位置検出系を用いて測定し、レチクルパターン面の測定結果に基づいて投影光学系の結像特性、及びウエハの位置の少なくとも一方を補正している手法も提案されている。
【０００７】
なお、レチクルの位置検出系もウエハの焦点位置検出系と同様に、非常に高い安定性が要求される。もし、位置検出系の計測値が経時変化すると、レチクルの面形状が変化したものと判断されて、誤った結像特性の補正を行なうことになってしまう。
【０００８】
そのため、レチクル面位置検出系のキャリブレーションを行なう基準面をレチクルステージ上に、レチクルのパターン面とほぼ同一高さに形成している。このとき、レチクル面位置検出系を用いて測定する際には、先ず基準面の位置を測定してから、その測定値を基準としてマスクの面位置を測定するようにする。すなわち、基準面とレチクルの面位置との差分を測定することによって、レチクル面位置検出系の測定値の安定性は、基準面を測定してからマスクを測定し終わるまでの短い間だけ維持されていればよいことになる。従って、レチクル面位置検出系の測定値が所定時間の間に経時変化するときでも、レチクル形状に起因する結像特性の変化を正確に測定し、補正を行なうことが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外部空間から搬送されてきたレチクルなどに微小なゴミが付着していると、レチクルの近傍に配置しているレチクル面位置検出系のキャリブレーションを行なう際の基準となる基準面にゴミが付着することが考えられる。または、レチクルステージが走査移動する際の衝動部からの発塵により基準面にゴミが付着する場合も考えられる。
【００１０】
以上のような、または他の何らかの原因で基準面にゴミが付着してしまうと、レチクル面位置検出系が基準面を測定する際、ゴミが付着した面を測定してしまい、ゴミの高さ分測定値に誤差が発生してしまう。
【００１１】
この基準面の測定値を基準にレチクルのパターンを測定するとレチクルの各測定ポイントでは、ゴミの高さ分の誤差が生じてしまい、この誤差分を含んだまま誤った結像特性の補正をしてしまうことになる。
【００１２】
本発明は斯かる点に鑑み、レチクル面位置検出系のキャリブレーションを行なう際に基準面にゴミが付着していた場合でも、基準面での測定誤差をなくし、正確にレチクルのパターン面の形状を測定でき、ひいては良好は結像特性が得られる露光方法を実施できる露光装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、感光基板に転写するパターンが描画されているマスクの面形状を検出する面位置検出手段と、面位置検出手段のキャリブレーションに用いる反射面を備えた基準基板を有する露光装置において、基準基板の反射面に付着した異物を検出する異物検出手段を有することを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記異物検出手段は、マスク上方に配置した光学観察手段であり、基準基板は、反射面が透過面である透過部材であることを特徴とする。または、前記異物検出手段は、マスク下方に配置した光学観察手段であることを特徴とする。前記光学観察手段は、前記マスクと前記感光基板の位置合わせに用いる光学顕微鏡であることを特徴とする。または、前記光学観察手段は、前記マスクと前記感光基板の合焦位置を検出する光学顕微鏡であることを特徴とする。
【００１５】
次に、前記基準基板の反射面に付着した異物を除去する異物除去手段を有することを特徴とする。前記異物除去手段は、気体を吹き付けることにより異物を除去することを特徴とする。または、前記異物除去手段は、吸引することにより異物を除去することを特徴とする。
【００１６】
動作手順として、前記異物検出手段を用いた前記基準基板の反射面の異物検出は、前記面位置検出手段のキャリブレーション動作時または直前に行ない、反射面に異物の付着を確認した場合には、前記異物除去手段にて異物除去後に前記面位置検出手段のキャリブレーションを行なうことを特徴とする。さらに、前記基準基板の反射面に付着した異物が、前記異物除去手段を用いて除去できない場合には、装置を停止するまたは、警告信号を出すことを特徴とする。
【００１７】
もう一つの動作手順として、前記異物検出手段を用いた前記基準基板の反射面の異物検出は、前記面位置検出手段のキャリブレーション動作時または直前に行ない、反射面に異物の付着を確認した場合には、異物がない位置に反射面を移動して前記面位置検出手段のキャリブレーションを行なうことを特徴とする。
【００１８】
検出手段の主な形態として、前記面位置検出手段は、前記マスクパターン面に斜め方向から前記光学素子を介して光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射された光が前記マスクパターン面で反射し、その反射光を前記光学素子を介して受光する受光手段と、前記受光手段により受光した反射光の位置に対応した検出信号を出力する光検出手段を有することを特徴とする。
【００１９】
他の形態として、露光装置が走査型露光装置である場合、前記検出手段は、走査方向と直交する方向に複数点の計測が可能であり、前記マスクが走査されることにより走査方向に複数点の計測が可能であることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、マスクの面形状を検出する面位置検出手段のキャリブレーションに用いる基準基板の反射面に付着した異物を異物検出手段で検出することができる。異物検出手段としては、マスクと感光基板の位置合わせに使用する光学顕微鏡または、マスクと感光基板の合焦位置を検出する光学顕微鏡を使用することができる。検出した異物は、異物除去手段を用いて、反射面に付着した異物に気体を吹き付ける、または吸引することで異物を除去することが可能である。また、異物検出による基準基板の反射面の観察は、面位置検出手段のキャリブレーション動作時または直前に行ない、異物が確認された場合には、異物除去手段を用いて異物の除去を行なうことで、異物による面位置検出手段の測定誤差の発生を防止することができる。さらに、異物除去手段を用いて異物が除去できないときには、装置を停止するまたは警告信号を出すことで転写不良ウエハの発生を防ぐことができる。
なお、異物除去手段は必ずしも備える必要はなく、異物付着時には、異物がない位置に反射面を移動することで異物による面位置検出手段の測定誤差の発生を防止することもできる。
【００２１】
以上のように、基準基板の反射面に付着した異物よる面位置検出手段のキャリブレーション精度の低下を防ぎ、ひいては、レチクルパターン面の測定誤差の発生を防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について実施例を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
【実施例１】
本発明の第１の実施例について、図を用いて説明する。
図１は、本実施例で使用される走査型の投影露光装置を非走査方向側から見た概略であり、図２は、本実施例で使用される走査型の投影露光装置を走査方向側から見た概略である。図１及び図２において、レチクルＲは光源１と、照明光整形光学系２〜リレーレンズ８よりなる照明光学系とにより長方形のスリット状の照明領域２１により均一な照度で照明され、スリット状照明領域２１内のレチクルＲの回路パターン像が投影光学系ＵＬを介してウエハＷ上に転写される。光源１としては、Ｆ２エキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザあるいはＫｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ光源、金属蒸気レーザ光源、又はＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパルス光源、又は水銀ランプと楕円反射鏡とを組み合わせた構成等の連続光源が使用できる。
【００２４】
パルス光源の場合、露光のオン又はオフはパルス光源用の電源装置からの供給電力の制御により切り換えられ、連続光源の場合、露光のオン又はオフは照明光整形光学系２内のシャッタにより切り換えられる。但し、本実施例では後述のように可動ブラインド（可変視野絞り）７が設けられているため、可動ブラインド７の開閉によって露光のオン又はオフを切り換えてもよい。
【００２５】
光源１からの照明光は、照明光整形光学系２により光束径が所定の大きさに設定されてフライアイレンズ３に達する。フライアイレンズ３の射出面には多数の２次光源が形成され、これら２次光源からの照明光は、コンデンサーレンズ４によって集光され、固定の視野絞り５を経て可動ブラインド（可変視野絞り）７に達する。図では視野絞り５は可動ブラインド７よりもコンデンサーレンズ５側に配置されているが、その逆のリレーレンズ系８側へ配置しても構わない。
【００２６】
視野絞り５には、長方形のスリット状の開口部が形成され、この視野絞り５を通過した光束は、長方形のスリット状の断面を有する光束となり、リレーレンズ系８に入射する。スリットの長手方向は紙面に対して垂直な方向である。リレーレンズ系８は可動ブラインド７とレチクルＲのパターン形成面とを共役にするレンズ系であり、可動ブラインド７は後述の走査方向（Ｘ方向）の幅を規定する２枚の羽根（遮光板）７ａ，７ｂ及び非走査方向（Ｙ方向）の幅を規定する２枚の羽根７ｃ，７ｄにより構成されている。走査方向の幅を規定する羽根７ａ及び７ｂはそれぞれ駆動部６ａ及び６ｂにより独立に走査方向に移動できるように支持され、非走査方向の幅を規定する羽根７ｃ及び７ｄはそれぞれ駆動部６ｃ及び６ｄにより独立に走査方向に移動できるように支持されている。本実施例では、固定の視野絞り５により設定されるレチクルＲ上のスリット状の照明領域２１内において、更に可動ブラインド７により設定される所望の露光領域内にのみ照明光が照射される。リレーレンズ系８は両側テレセントリックな光学系であり、レチクルＲ上のスリット状の照明領域２１ではテレセントリック性が維持されている。
【００２７】
レチクルＲはレチクル搬送系（不図示）によって搬送され、レチクルステージＲＳＴに保持される。レチクルＲの位置決めは、レチクルＲの上方に配置したアライメント光学系ＡＳを用いて、レチクルＲを位置決めする際の基準となるレチクル基準部１１ａ，１１ｂの基準マークとレチクルＲ上のアライメントマークの相対ずれを検出し、アライメント画像処理系１３により処理され、主制御系１２に送られる。主制御系１２は、レチクルステージ駆動部１０を介してレチクルステージＲＳＴを駆動することで位置合わせを行なう。
ここで、図３を用いてアライメント光学系ＡＳの構成について説明する。
【００２８】
アライメント光学系ＡＳは対物レンズ１４をレチクルＲと平行な平面上をＸ方向に駆動できる機構（対物駆動系１４ａ）を備えており、レチクルステージＲＳＴの走査方向の駆動と合せて、レチクルＲ上の任意の位置を観察することが可能である。リレーレンズ１５は、レチクルＲの厚みに製造誤差等で発生するバラツキがあっても、レチクルＲ及びレチクル基準基板１９のパターン面またはレチクル基準部１１ａ，１１ｂの基準マークにフォーカス調整ができるように駆動機構（リレー駆動系１５ａ）を備えている。光源には露光光を用いて、光源１から光ファイバーなどの光伝達手段１６を用いて導光し、レチクルＲのパターン上のマークを対物レンズ１４、リレーレンズ１５を通過し、ビームスプリッタ１７介してＣＣＤ等の受光素子１８に結像することで観察している。なお、光源に露光光を用いれば、投影光学系ＵＬを介してウエハＷ上のマークを観察することも可能である。
【００２９】
レチクルステージＲＳＴは干渉計２２で位置を検出しレチクルステージ駆動部１０により駆動される。スリット状の照明領域２１内で且つ可動ブラインド７により規定されたレチクルＲ上の回路パターンの像が、投影光学系ＵＬを介してウエハＷ上に投影露光される。
【００３０】
投影光学系ＵＬの光軸に垂直な２次元平面内で、スリット状の照明領域２１に対するレチクルＲの走査方向を＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）として、投影光学系ＵＬの光軸に平行な方向をＺ方向とする。
【００３１】
この場合、レチクルステージＲＳＴはレチクルステージ駆動部１０に駆動されてレチクルＲを走査方向（＋Ｘ方向又は−Ｘ方向）に走査し、可動ブラインド７の駆動部６ａ，６ｂ、及び非走査方向用の駆動部６ｃ，６ｄの動作は可動ブラインド制御部９により制御される。レチクルステージ駆動部１０及び可動ブラインド制御部９の動作を制御するのが、装置全体の動作を制御する主制御系１２である。
【００３２】
また、レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＸ方向に隣接する領域に、下面の平面度が良好なガラス基板よりなるレチクル基準基板１９が固定されている。レチクル基準基板１９の下面は、設計上でレチクルＲのパターン面と同じ高さに設定されている。
【００３３】
図４はレチクル基準基板１９を示す平面図であり、この図４において、レチクル基準基板１９の基準面（下面）には例えばＸ方向に評価用マーク２０が形成されている。なお、評価用マーク２０はＸ方向、Ｙ方向に配列された微小間隔のライン・アンド・スペースパターンよりなる。
【００３４】
また、レチクル基準基板１９の基準面は、反射面として後述のレチクルＲのパターン面形状を計測するレチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションに使用されている。
【００３５】
一方、ウエハＷは不図示のウエハ搬送装置によりウエハステージＷＳＴに保持され、ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＵＬの光軸に垂直な面内でウエハＷの位置決めを行なうと共にウエハＷを±Ｘ方向に走査するＸＹステージ、及びＺ方向にウエハＷの位置決めを行なうＺステージ等により構成されている。ウエハステージＷＳＴの位置は干渉計２３により検出される。ウエハＷ上方には、オフ・アクシス方式のアライメントセンサＯＡが構成されている。アライメントセンサＯＡにより、ウエハＷ上のアライメントマークが検出され、アライメント信号処理系２４により処理され、主制御系１２に送られる。主制御系１２は、ウエハステージ駆動部２５を介してウエハステージＷＳＴの位置決め動作及び走査動作を制御する。
【００３６】
そして、レチクルＲ上のパターン像をスキャン露光方式で投影光学系ＵＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に露光する際には、図１の視野絞り５により設定されるスリット状の照明領域２１に対して−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に、レチクルＲを速度ＶＲ  で走査する。また、投影光学系ＵＬの投影倍率をβとして、レチクルＲの走査と同期して、＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に、ウエハＷを速度ＶＷ（＝β・ＶＲ）で走査する。これにより、ウエハＷ上のショット領域にレチクルＲの回路パターン像が逐次転写される。
【００３７】
また、走査露光時にウエハＷの表面を投影光学系の像面に合せ込むために、ウエハ面位置検出系ＷＯは、ウエハＷの表面の計測点に対して複数の計測マーク像を投影光学系ＵＬの脇に配置している投光光学系２６から斜め方向に投射している。それらの計測点は、スリット状の露光領域内、及びこの露光領域に対して走査方向の手前の領域にも投射している。そして、投影光学系ＵＬの対称位置に配置した受光光学系２７でウエハＷの表面からの反射光を受光してＣＣＤ等の受光素子に結像する。受光素子に結像された計測マーク像は、ウエハ面位置処理系２８により横ずれ量に対応してフォーカス信号を生成して主制御系１２に送られる。主制御系１２はウエハステージ駆動部２５を介して、計測されたフォーカス位置が予め測定されている像面位置に合致するようにウエハＷの表面をＺ方向の位置及び傾斜角に関して制御している。
【００３８】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷ近傍にウエハ基準基板２９が固定されている。ウエハ基準基板２９は、ウエハＷの表面と同じ高さに保持され、レチクルステージＲＳＴ上のレチクル基準基板１９に形成されている評価用マーク２０に対応したマークが投影光学系ＵＬの縮小倍率を考慮した大きさで形成されている。これらのマークは露光装置の経時変化を補正するためのキャリブレーションに使用される。
【００３９】
例えば、前述のレチクルＲ上方に配置したアライメント光学系ＡＳは、レチクルＲまたはレチクル基準基板１９のマークと投影光学系ＵＬを介してウエハ基準基板２９のマークを同時観察することが可能であり、アライメントセンサＯＡやウエハ面位置検出系ＷＯのキャリブレーションを行なうことができる。
【００４０】
では、アライメントセンサＯＡのキャリブレーションについて説明する。
まず、レチクルＲまたはレチクル基準基板１９のマークを観察できるように、アライメント光学系ＡＳの対物駆動系１４ａをＸ方向に、レチクルステージＲＳＴを干渉計基準で所定の位置に移動させる。次に、ウエハ基準基板２９のマーク位置を、ウエハステージＷＳＴを干渉計基準で所定の位置に移動し、アライメント光学系ＡＳを用いて、レチクルＲまたはレチクル基準基板１９のマークとウエハ基準基板２９のマークの相対位置ずれ量を測定する。さらに、ウエハＷの上方に配置したオフ・アクシス方式のアライメントセンサＯＡの観察領域にウエハステージＷＳＴを干渉計基準で所定の位置に移動させてウエハ基準基板２９のマークとアライメントセンサＯＡの原点の位置ずれ量を測定する。以上のようにして、レチクルＲまたはレチクル基準基板１９に対するウエハ基準基板２９のずれ量とウエハ基準基板２９に対するアライメントセンサＯＡの位置ずれ量を補正値として求めることができる。この補正値をオフセットとして管理しておき、アライメントセンサＯＡでウエハＷ上のアライメントマークを計測してウエハステージＷＳＴの位置調整を行なう際にその補正値を反映させることで、経時変化が発生した場合でも、正確にレチクルＲとウエハＷの位置合わせを行なうことができる。
【００４１】
次に、ウエハ面位置検出系ＷＯのキャリブレーションについて説明する。
アライメントセンサＯＡのキャリブレーションと同様に、レチクルＲまたはレチクル基準基板１９のマークを観察できる位置に、レチクルＲ上方に配置したアライメント光学系ＡＳの対物駆動系１４ａをＸ方向に、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に移動させる。アライメント光学系ＡＳのリレー駆動系１５ａを用いてリレーレンズ１５の位置を所定のステップ量で移動させ、受光素子１８からなる受光面に結像させるレチクルＲまたはレチクル基準基板１９のマークのコントラストが最大になる位置にリレーレンズ１５を設定する。次に、リレーレンズ１５をレチクルＲまたはレチクル基準基板１９のベストフォーカス位置に設定した状態で、ウエハ基準基板２９のマークを観察し、ウエハステージＷＳＴを所定のステップ量でＺ方向に移動させることで、受光素子１８からなる受光面に結像させるウエハ基準基板２９のマークのコントラストが最大になる位置が、ウエハ基準基板２９つまりはウエハＷ表面のベストフォーカス位置となり、投影光学系ＵＬの像面である。このウエハ基準基板２９の位置をウエハ面位置検出系ＷＯで測定することで、ウエハ面位置検出系ＷＯの原点からのずれ量を補正値として求めることができる。この補正値をオフセットとして管理しておき、ウエハ面位置検出系ＷＯで、ウエハＷの表面を計測してウエハステージＷＳＴの位置調整を行なう際に、その補正値を反映させることで、経時変化が発生した場合でも、正確にウエハＷをレチクルＲに対してベストフォーカス位置に調整することができる。
【００４２】
次に、レチクルステージＲＳＴと投影光学系ＵＬの間に構成されたレチクル面位置検出系ＲＯについて図５を用いて説明する。
まず、レチクル面位置検出系ＲＯの基本的な検出原理を説明すると、被検面であるレチクルパターン面に光束を斜め方向から照射し、被検面で反射した光束の所定面上への入射位置を位置検出素子で検出し、その位置情報から被検面のＺ方向（投影光学系ＵＬの光軸方向）の位置情報を検出している。本図では１系統についてのみ説明するが、走査方向とほぼ直交する方向に設定された複数の光束を被検面上の複数の計測点に投影し、各々の計測点で求めたＺ方向の位置情報を用いて被検面の傾き情報を算出している。さらに、レチクルＲが走査されることにより走査方向にも複数の計測点でのＺ方向の位置情報が計測出来る。これらの位置情報より、レチクルＲのパターン面の面形状が算出可能となる。
【００４３】
次に、レチクル面位置検出系ＲＯの各要素について説明する。図５において、３０はレチクル面位置検出系の光源部である。３１はレチクル面位置検出用の発光光源である。３２は駆動回路であり、発光光源３１から発せられる光の強度を任意にコントロール可能なよう構成している。
【００４４】
発光光源３１から発せられた光は、コリメーターレンズ３３、集光レンズ３４，によって光ファイバーなどの光伝達手段３５に導かれている。
光伝達手段３５から発せられた光束は照明レンズ３６により、スリット３７を照明する。スリット３７上にはレチクルＲのパターン面の面位置計測用マーク３７ａが施されており、該マーク３７ａは結像レンズ３８により、ミラー３９を介して被検面であるレチクルＲのパターン面上に投影されている。結像レンズ３８によりスリット３７とレチクルＲのパターン面の表面は光学的な共役関係になっている。同図では説明し易くするために主光線のみを示している。レチクルＲのパターン面に結像したマーク像に基づく光束はレチクルＲのパターン面で反射し、ミラー４０を介して結像レンズ４１により再結像位置４２上にマーク像を再結像する。再結像位置４２に再結像したマーク像に基づく光束は拡大光学系４３により集光されて位置検出用の受光素子４４上に略結像している。受光素子４４からの信号はレチクル面位置信号処理系４５にて計測処理され、被検面であるレチクルＲのパターン面のＺ、及び傾きの情報として主制御系１２に送られる。
【００４５】
図５は、断面図を示したため、１系統しか図示していないが、実際には複数配置することも可能である。また、図５ではレチクル面位置検出系検出光のレチクルＲパターン面への入射方向を、走査方向と平行な方向から示しているがこれに限定するものでは無く、走査方向と直交する方向あるいは任意の角度の方向から入射する構成でもかまわない。
【００４６】
次に、レチクル面位置検出系ＲＯの計測値のキャリブレーション方法について説明する。レチクル面位置検出系ＲＯはレチクルの投影光学系に対する相対位置を測定して、結像特性への影響を評価するのに用いられるため、その測定値が安定しないと結像特性が不安定になる。そこで、レチクルステージＲＳＴに構成されているレチクル基準基板１９の基準面を用いてキャリブレーションを行なっている。前述のフォーカス系のキャリブレーション方法で説明したように、レチクル基準基板１９の評価用マーク２０は、投影像によって投影光学系ＵＬの像面も検出できるため、その像面にウエハＷの表面を合せ込むと共に、そのときのレチクル基準基板１９の位置に対してレチクル面位置検出系ＲＯの原点と計測値のずれ量をオフセットとして管理し、レチクル面形状を測定する際に、そのオフセットを計測値に反映し、結像特性を補正することで、レチクルＲのパターン面とウエハＷの表面との合焦位置を維持できるようになる。
【００４７】
なお、レチクル面位置検出系ＲＯを用いて、計測されたレチクルＲのパターン面の面形状をもとに補正を行なう方式については、従来例と同様であれば良いので、ここでは詳細な説明を省略する。主な補正手段としては、面形状に対応して、ウエハステージの走査位置すなわち高さ方向の位置あるいは傾きを補正する。あるいは、投影光学系内の光学素子を駆動し、像面形状をレチクルパターン面の面形状に対応した形状に補正する。あるいは、レチクル面形状そのものを補正する手段を構成し補正する等の補正を行なうものである。
【００４８】
次に、レチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションに用いる、本実施例のレチクル基準基板１９について、図６を用いて説明する。図６は、レチクル基準基板１９を基準面側から示した図であり、レチクル基準基板１９の基準面は、レチクル面位置検出系ＲＯの光束ＲＯａを斜め方向から照射し、基準面で反射した光束ＲＯｂを受光素子などからなる受光系に導くための反射面４６を備えている。本実施例では、この反射面４６にクロムなどは蒸着せず、ガラス面にすることで、上面から下面の反射面４６を観察することが可能になる。なお、この反射面４６の配置は、レチクル面位置検出系ＲＯの検出点に対応しており、数箇所の検出点と同間隔で形成されている。また、１つの反射面の大きさはレチクル面位置検出系ＲＯがレチクルＲ上に投影する面位置計測用マーク３７ａを包括していれば特に規定はない。
【００４９】
この様に、レチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションに用いるレチクル基準基板１９の基準面となる反射面を透過面にすることで、上述で説明したアライメント光学系ＡＳを用いて、反射面を観察することが可能になる。通常、異物は低反射物体と考えられるので、アライメント光学系ＡＳの観察視野のバックグランドを、高反射面に設定する必要があり、ウエハステージＷＳＴに設けたウエハ基準基板２９上のクロム面がバックグランドになるように、ウエハステージＷＳＴの位置を設定しておく。もし、金属系の高反射物体が異物として考えられれば、アライメント光学系ＡＳの観察視野のバックグランドを低反射面にすればよく、ウエハステージＷＳＴに設けたウエハ基準基板２９上のガラス面がバックグランドになるようにウエハステージＷＳＴの位置を設定しておけばよい。
こうすることで、レチクルＲ上方に配置したアライメント光学系ＡＳを用いてレチクル基準基板１９の反射面に付着したゴミなどの異物を観察することが可能になる。
【００５０】
次に、レチクル基準基板１９の反射面に付着した異物除去手段について図７を用いて説明する。
図７はレチクル基準基板１９の基準面側から示した図であり、上述のように、アライメント光学系ＡＳを用いてレチクル基準基板１９の反射面に異物が観察された際には、レチクル基準基板１９の基準面近傍に配置したノズル４７から気体を反射面に吹き付けることによって、反射面に付着した異物を吹き飛ばし除去することを可能にしている。また、このノズル４７は図７（ａ）のように各反射面に個々に設けてもよく、または図７（ｂ）のように全ての反射面を包括する大きさのノズル４７を１つ設けてもよい。
【００５１】
吹き付ける気体に関しては、有機珪素化合物、アンモニア、硫酸イオン、有機ガス等を含まない気体であることが光学部品の汚染防止の点で望ましく、紫外線パルス光（例えばＫｒｆエキシマレーザ等）のようなレジスト感光膜を感光する露光波長をもつ照明光を使用する露光装置においては、レチクル基準基板１９に吹き付ける気体として不活性ガスを用いるとよい。
【００５２】
また、ノズル４７から気体を吹き付けるのではなく、ノズル４７から異物を吸引することで、異物を除去してもよい。
異物除去手段４７が気体吹き付け方式の場合、吹き飛ばした異物が、レチクル基準基板１９の評価用マーク２０に付着したり、投影光学系ＵＬのレンズ表面に付着したりして他の性能に悪影響を及ぼす可能性があるが、吸引方式の場合にはこのような問題はない。また、気体吹き付け方式の場合、使用する気体は光学部品への汚染を配慮する必要があるが、吸引方式ではその配慮も不要である。
【００５３】
レチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションの手順としては、必ず、レチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーション動作時または直前に、アライメント光学系ＡＳを用いてレチクル基準基板１９の反射面を観察する。もし、ゴミなどの異物を観察した場合には、異物除去手段により異物の除去を行なう。そしてアライメント光学系ＡＳで異物が除去されたことを確認してからレチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションを行なう。もし、異物除去手段で異物が除去できない場合には、装置を停止するか、装置モニター上に警告信号を出すことで転写不良ウエハの発生を防ぐことができる。
【００５４】
また、異物除去手段を設けなくてもよい。その場合には、アライメント光学系ＡＳを用いてレチクル基準基板１９の反射面を観察した際、ゴミなどの異物が付着していた場合には、レチクルステージＲＳＴを駆動させてレチクル基準基板１９の反射面の位置を移動する。そして、異物が付着してない位置で、レチクル面位置検出系ＲＯのキャリブレーションを行なう。また、レチクル基準基板１９の基準面である反射面の透過面領域は、異物が付着していた場合、異なる面を使用できるように、レチクル面位置検出系ＲＯの計測用マーク３７ａを包括する大きさの領域を数箇所備えておく必要がある。
【００５５】
以上のように実施例１によれば、レチクル面位置検出系のキャリブレーションを行なう際の基準面を、レチクルより上方に設けたアライメント光学系を用いて観察することが可能になり、基準面にゴミなどの異物が付着した際も異物除去手段で除去することができ、基準面に付着した異物によるキャリブレーション精度の低下を防ぐことができる。
【００５６】
【実施例２】
実施例２では、図８に示したようにレチクルＲ下方に専用の異物検出手段を設けた例である。なお、他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。
【００５７】
実施例２の異物検出手段は、図９に示したように実施例１のアライメント光学系ＡＳをレチクルＲ下方に配置し、下方から上面のレチクル基準基板１９の反射面を観察できるようにしたものである。対物レンズ１４に関しては、レチクルＲと平行な平面上をＸ方向に駆動できる機構（対物駆動系）を備えてもよいが、照明位置２１で観察するアライメント光学系ＡＳと異なり、レチクルステージＲＳＴの駆動範囲内であれば、照明位置２１とずらした位置に配置することも可能であり、照明光束のニゲを配慮して対物駆動系を備える必要はなく、図９は断面図を示したため、１系統しか図示していないが、レチクル基準基板１９の観察位置に対応した固定の対物レンズ１４とその他の光学系を複数構成してもよい。また、リレーレンズ１５に関しても、レチクル基準基板１９のパターン面を直接観察するので、上方から部材を透過してパターン面を観察する場合と異なり、部材の厚みバラツキ等によりフォーカス位置が左右されることはないため、フォーカス調整用の駆動機構も必要ない。光源に関しては、投影光学を介しての観察手段ではないので、非露光光でよい。他はアライメント光学系ＡＳと同様に、光源１から光ファイバーなどの光伝達手段１６を用いて導光し、レチクルＲのパターン上のマークを対物レンズ１４、リレーレンズ１５を通過し、ビームスプリッタ１７介してＣＣＤ等の受光素子１８に結像することで観察している。
【００５８】
また、レチクルの下方に配置した異物検出手段を用いてレチクル基準基板の反射面を観察する場合は、実施例１と異なりレチクル基準基板１９の反射面をクロム蒸着面にしてもよい。
【００５９】
以上のように実施例２によれば、レチクル面位置検出系のキャリブレーションを行なう際の基準面を、レチクルより下方に設けた異物検出手段を用いて観察することで、実施例１と同様に、基準面にゴミなどの異物が付着した際も異物除去手段で除去することができ、基準面に付着した異物によるキャリブレーション精度の低下を防ぐことができる。
【００６０】
【実施例３】
実施例３では、図１０に示すようにウエハステージＷＳＴ上のウエハ基準基板２９下面にアライメント光学系ＡＳが設けられており、そのアライメント光学系ＡＳを異物検出手段として使用した例である。なお、他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。
【００６１】
では、実施例３のウエハ基準基板２９下面に配置したアライメント光学系ＡＳを、図１１を用いて説明する。ウエハ基準基板２９上に設けられたマーク４９に視野及びフォーカスが合うように対物レンズ１４、リレーレンズ１５が調整されている。光源には、投影光学系ＵＬを介してレチクル及びレチクル基準基板１９上のマークを観察するために、露光光を使用し、光ファイバーなどの光伝達手段１６を用いて導光し、ウエハ基準基板２９上のマークを対物レンズ１４、リレーレンズ１５を通過し、ビームスプリッタ１７を介してＣＣＤ等の受光素子１８に結像する。
【００６２】
なお、本実施例のアライメント光学系ＡＳを用いても、レチクルＲ上方に配置したアライメント光学系ＡＳと同様に、レチクルアライメント、アライメント系のキャリブレーション、フォーカス系のキャリブレーションを行うことができる。
【００６３】
また、レチクル基準基板１９の反射面の異物検出に関しては、クロム蒸着によりマークを形成しているウエハ基準基板上のマーク４９のクロム蒸着していない透過部を通してレチクル基準基板１９の反射面を観察することにより異物検出を行う。
【００６４】
しかし、ウエハ基準基板上のマーク４９を形成している透過部の領域が狭く、レチクル基準基板１９の観察が困難な場合には、ウエハ基準基板２９上に透過部５０を設け、更にはアライメント光学系ＡＳの対物レンズ１４に駆動機構を設けて、レチクル基準基板１９の反射面の異物検出時には、対物駆動系１４ａによりウエハ基準基板２９上に設けた透過部５０からレチクル基準基板１９の反射面を観察してもよい。または、図に示してはいないが、ウエハ基準基板２９上に設けた透過部５０からレチクル基準基板１９の反射面が観察可能な専用の光学系を設けてもよい。
【００６５】
以上のように実施例３によれば、レチクル面位置検出系のキャリブレーションを行なう際の基準面を、ウエハステージのウエハ基準基板に設けたアライメント光学系を用いて観察することで、実施例１，２と同様に、基準面にゴミなどの異物が付着した際も異物除去手段で除去することができ、基準面に付着した異物によるキャリブレーション精度の低下を防ぐことができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、外部空間から搬送されたレチクルに付着されていたゴミなどの異物がレチクル面位置検出系のキャリブレーションを行なう際の基準面に付着した際にも、異物を事前に検出し除去する、または、異物が付着してない面を使用することで、基準面での測定誤差を低減することが可能となる。よって、キャリブレーションの信頼性を向上することで正確にレチクルのパターン面の形状を測定でき、ひいては良好な結像特性が得られる露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の走査型露光装置を非走査方向から示す概略図
【図２】実施例１の走査型露光装置を走査方向から示す概略図
【図３】実施例１のアライメント光学系の説明図
【図４】レチクル基準基板の説明図
【図５】レチクル面位置検出系の説明図
【図６】実施例１のレチクル基準基板の説明図
【図７】異物除去手段の説明図
【図８】実施例２の走査型露光装置を非走査方向から示す概略図
【図９】実施例２の異物検出手段の説明図
【図１０】実施例３の走査型露光装置を非走査方向から示す概略図
【図１１】実施例３のアライメント光学系の説明図
【符号の説明】１．光源  、２．照明光整形光学系、３．フライアイレンズ、４．コンデンサーレンズ、５．視野絞り、６．可動ブラインド駆動部、７．可動ブラインド、８．リレーレンズ、  ９．可動ブラインド制御部、１０．レチクルステージ駆動部、１１．レチクル基準部、１２．主制御部、１３．アライメント画像処理系、１４．対物レンズ、１４ａ．対物駆動系、１５．リレーレンズ、１５ａ．リレー駆動系、１６．光伝達手段、１７．ビームスプリッタ、１８．受光素子、１９．レチクル基準基板、２０．評価用マーク、２１．照明領域、２２．干渉計、２３．干渉計、２４．アライメント信号処理系、２５．ウエハステージ駆動系、２６．投光光学系、２７．受光光学系、２８．ウエハ面位置信号処理系、２９．ウエハ基準基板、３０．レチクル面位置検出系の光源部、３１．レチクル面位置検出系の発光光源部、３２．駆動回路、３３．コリメーターレンズ、３４．集光レンズ、３５．光伝達手段、３６．照明レンズ、３７．スリット、３７ａ．レチクル面位置検出用マーク、３８．結像レンズ、３９．ミラー、４０．ミラー、４１．結像レンズ、４２．再結像位置、４３．拡大光学系、４４．受光素子、４５．レチクル面位置信号処理系、４６．反射面、４７．ノズル、４８．異物検出手段、４９．ウエハ基準基板上のマーク、５０．ウエハ基準基板上の透過部、Ｒ．レチクル、Ｗ．ウエハ、ＲＳＴ．レチクルステージ、  ＷＳＴ．ウエハステージ、ＲＯ．レチクル面位置検出系、ＡＳ．アライメント光学系、ＯＡ．アライメントセンサ、ＵＬ．投影光学系、ＲＯａ、ＲＯｂ．レチクル面位置検出系の光束。
【図１】
2004165218.tif 000003
【図２】
2004165218.tif 000004
【図３】
2004165218.tif 000005
【図４】
2004165218.tif 000006
【図５】
2004165218.tif 000007
【図６】
2004165218.tif 000008
【図７】
2004165218.tif 000009
【図８】
2004165218.tif 000010
【図９】
2004165218.tif 000011
【図１０】
2004165218.tif 000012
【図１１】
2004165218.tif 000013