(57)【要約】【課題】  高い結像性能を簡易な構成で実現する走査型露光装置を提供する。【解決手段】  原版を保持する原版ステージと、前記原版からの光を被露光体に導く投影光学系とを有する露光装置において、前記原版の複数の点において、前記投影光学系の光軸方向の位置を検出する検出光学系を有しており、前記原版ステージを囲む空間と、前記検出光学系の少なくとも一部を囲む空間とが互いに異なることを特徴とする。【選択図】    図１
2005085991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を保持する原版ステージと、前記原版からの光を被露光体に導く投影光学系とを有する露光装置において、
前記原版の複数の点において、前記投影光学系の光軸方向の位置を検出する検出光学系を有しており、
前記原版ステージを囲む空間と、前記検出光学系の少なくとも一部を囲む空間とが互いに異なることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記原版ステージを駆動する駆動機構を有しており、前記駆動機構が前記原版ステージを駆動する方向を駆動方向とするとき、前記投影光学系の光軸方向から見たときに、前記検出光学系から前記複数の点に至る検出光の光路が前記駆動方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記露光装置が前記原版ステージを所定の走査方向に走査しながら露光を行う走査型の露光装置であって、
前記投影光学系の光軸方向から見たときに、前記検出光学系から前記複数の点に至る検出光の光路が前記走査方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光装置が前記原版ステージを所定の走査方向に走査しながら露光を行う走査型の露光装置であって、
前記投影光学系の光軸方向から見たときに、前記検出光学系から前記複数の点に至る検出光の光路が前記走査方向と実質的に平行であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光装置が露光する際に前記原版ステージを走査駆動する駆動機構を用いて、前記原版ステージを走査しつつ前記検出光学系を用いて前記原版の面位置検出を行うことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
第１物体を載置して移動する第１可動ステージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステージとを有し、前記第１及び第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに、前記投影光学系を介して前記第１物体上のパターンを前記第２物体上に投影する露光装置において、
前記第１物体を走査して当該第１物体の面形状を検出する検出手段を構成し、当該検出手段は前記第１物体の全面形状を検出する際に前記第１物体を走査する駆動部を含み、当該駆動部は前記第１可動ステージが兼ねることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記検出手段は光学式斜入射方式を利用し、当該光学的斜入射方式の光束が前記第１物体を検出する領域は、前記投影光学系を介して第２物体上に投影される前記第１物体の領域と交わることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記検出手段は、前記第１可動ステージの走査方向とは異なる非走査方向に、前記第１物体の前記面形状を検出するための少なくとも３点以上の検出点を有することを特徴とする請求項６又は７記載の露光装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記第１可動ステージを駆動させる固定基盤上の一部に配置されることを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１０】
前記検出手段によって検出された前記第１物体の前記面形状の検出結果に基づいて、第１物体の交換、第１物体を固定する保持手段への再設置を警告する警告手段を更に有することを特徴とする請求項６乃至９のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２可動ステージを前記投影光学系に対して同期させて走査する同期走査手段と、
前記検出手段が検出した前記第１物体の前記面形状の検出結果に基づいて、前記同期走査手段を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項６乃至１０のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記投影光学系による転写を、前記検出手段が検出した前記第１物体の前記面形状の検出結果に基づいて制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項６乃至１１のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１３】
物体を利用して投影露光を行なう投影光学系と、
前記物体を走査して当該物体の面形状を検出する検出部と、
前記物体を載置すると共に前記検出部が前記物体の前記面形状を検出する際に前記検出部及び前記物体を相対的に移動させる可動ステージとを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
レチクル上に形成されたパターンを所定の結像特性で転写するための投影光学系と、前記レチクルの面形状をスリット状照明領域介して検出光を照射することによって検出する検出手段を有する露光装置において、前記検出手段は、前記検出光を前記スリット状照明領域の短手方向と平行に照射することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
前記検出手段は、前記レチクルの前記パターン側に配置されパターン面形状を検出することを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
【請求項１６】
前記露光装置は走査型露光装置であることを特徴とする請求項１４又は１５記載の露光装置。
【請求項１７】
前記検出手段は、前記検出光を、前記レチクルの走査方向と平行に照射することを特徴とする請求項１４乃至１６のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１８】
前記検出手段は、前記レチクル上の複数の計測点に対して前記検出光を照射することを特徴とする請求項１４乃至１７のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
原版に形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に転写する露光装置において、
可動機構を備えた原版を保持する原版ステージと、
前記原版あるいは前記原版ステージの所定の範囲に固設された基準原版と、
前記原版あるいは前記基準原版の面位置情報を検出する面位置検出手段を有し、
前記面位置検出手段は、前記原版ステージ非可動部の所定の範囲に構成され、前記面位置検出手段の少なくとも一部は前記原版ステージ可動部の走査空間と略分離された空間に構成されることを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
前記面位置検出手段は、前記原版あるいは前記基準原版の前記投影光学系光軸方向の面位置情報を検出し、前記原版パターン面あるいは前記基準原版の投影光学系側の面に前記投影光学系の光軸に対し斜め方向から光束を照射する斜入射の光学系を有する面位置検出手段であり、該照射光の入射方向は前記原版ステージの走査方向とほぼ平行な方向に構成されていることを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２１】
前記面位置検出手段の少なくとも一部は、前記原版ステージ可動部と投影光学系間に位置し、前記原版ステージ可動部の走査空間および投影光学系が構成される空間と略分離された空間に構成されることを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２２】
前記面位置検出手段の少なくとも一部が構成されている空間と前記原版ステージ可動部の走査空間は、少なくとも光学部材によって略分離されることを特徴とする請求項１９又は２１記載の露光装置。
【請求項２３】
前記面位置検出手段の少なくとも一部が構成されている空間と投影光学系が構成される空間は、少なくとも光学部材によって略分離されることを特徴とする請求項１９又は２１記載の露光装置。
【請求項２４】
前記面位置検出手段の少なくとも一部が構成されている空間と前記原版ステージ可動部の走査空間の、少なくとも一方の空間が個々に空調されることを特徴とする請求項１９、２１、２２のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２５】
前記面位置検出手段の少なくとも１部以上が構成されている空間と投影光学系が構成される空間の、少なくとも一方の空間が個々に空調されることを特徴とする請求項１９、２１、２３のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被露光体を投影露光する工程と、
前記投影露光された被露光体に所定のプロセスを行う工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、又は液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程でレチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）上のパターンをウェハ等の基板上に露光する際に使用される露光装置に関する。本発明は、例えば、フォトマスクパターンをウェハ上に投影露光する際、マスクとウェハとを投影光学系に対して同期して走査する走査型の投影露光装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等を製造する際に、ステッパーのような一括露光型の投影露光装置の他に、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型の投影露光装置（走査型露光装置）も使用されつつある。この種の投影露光装置の投影光学系においては限界に近い解像力が求められているため、解像力に影響する要因（例えば、大気圧、環境温度等）を測定して、測定結果に応じて結像特性を補正する機構が備えられている。また、解像力を高めるべく投影光学系の開口数が大きく設定され、その結果として焦点深度がかなり浅くなっているため，斜入射方式の焦点位置検出系により基板としてのウェハの表面の凹凸のフォーカス位置（投影光学系の光軸方向の位置）を計測し、この計測結果に基づいてウェハの表面を投影光学系の像面に合わせ込むオートフォーカス機構が備えられている。
【０００３】
しかし、近年になって、マスクとしてのレチクルの変形による結像誤差も次第に無視できなくなってきている。即ち、仮にレチクルのパターン面がほぼ一様に投影光学系側に撓むと、像面の平均的な位置も低下するため、ウェハのフォーカス位置が同じではデフォーカスが発生する。また、レチクルのパターン面が変形するとそのパターン面上のパターンの投影光学系の光軸に垂直な方向の位置も変化することがあり、このようなパターンの横ずれはディストーション誤差の要因にもなる。
【０００４】
そのようなレチクルの変形を要因別に分類すると、（ａ）自重変形、（ｂ）レチクルパターン面の平坦度、（ｃ）レチクルをレチクルホルダに吸着保持する際の接触面の平面度により発生する変形（塵の挟み込みを含む）が考えられる。例えば、これらによって生じる変形量はレチクル上で０．５μｍ程度であり、ウェハ上では３０ｎｍとなり無視できなくなってきていて、変形量は０．１μｍ程度の計測精度で計測する必要がある。また、このようなレチクルの変形の状態は、レチクル毎に，更には露光装置のレチクルホルダ毎に異なってくるため、レチクルの変形量を正確に測定するためには、レチクルを実際に投影露光装置のレチクルホルダに吸着保持した状態で測定する必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献１乃至７は、レチクルの面形状（面位置又は撓み）を計測することを提案している。
【特許文献１】特開平６−３６９８７号公報
【特許文献２】特開平７−２７２９９９号公報
【特許文献３】特開平７−８６１５４号公報
【特許文献４】特開平８−２６４４２８号公報
【特許文献５】特開平９−１８０９８９号公報
【特許文献６】特開平１０−２１４７８０号公報
【特許文献７】特開平１１−４５８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のレチクルの湾曲を測定する方法は、測定系とレチクルホルダが別体であるために、装置の大型化を招くと共に、測定系自体に存在する誤差を除去するのが困難であるために測定誤差とそれによる結像性能の悪化を招いていた。また、測定系が測定するレチクル面の形状は必ずしも露光位置ではないために、所期の結像性能は必ずしも得られないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、高い結像性能を簡易な構成で実現する露光装置及び当該装置を用いたデバイス製造方法を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、原版を保持する原版ステージと、前記原版からの光を被露光体に導く投影光学系とを有する露光装置において、前記原版の複数の点において、前記投影光学系の光軸方向の位置を検出する検出光学系を有しており、前記原版ステージを囲む空間と、前記検出光学系の少なくとも一部を囲む空間とが互いに異なることを特徴としている。
【０００９】
ここで、前記原版ステージを駆動する駆動機構を有しており、前記駆動機構が前記原版ステージを駆動する方向を駆動方向とするとき、前記投影光学系の光軸方向から見たときに、前記検出光学系から前記複数の点に至る検出光の光路が前記駆動方向に対して傾いていることが望ましい。
【００１０】
また、前記露光装置が前記原版ステージを所定の走査方向に走査しながら露光を行う走査型の露光装置であって、前記投影光学系の光軸方向から見たときに、前記検出光学系から前記複数の点に至る検出光の光路が前記走査方向に対して傾いていることが望ましい。
【００１１】
また、前記露光装置が前記原版ステージを所定の走査方向に走査しながら露光を行う走査型の露光装置であって、前記投影光学系の光軸方向から見たときに、前記検出光学系から前記複数の点に至る検出光の光路が前記走査方向と実質的に平行であることが望ましい。
【００１２】
また、前記露光装置が露光する際に前記原版ステージを走査駆動する駆動機構を用いて、前記原版ステージを走査しつつ前記検出光学系を用いて前記原版の面位置検出を行うように構成すると尚良い。
【００１３】
また、第１物体を載置して移動する第１可動ステージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステージとを有し、前記第１及び第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに、前記投影光学系を介して前記第１物体上のパターンを前記第２物体上に投影する露光装置において、前記第１物体を走査して当該第１物体の面形状を検出する検出手段を構成し、当該検出手段は前記第１物体の全面形状を検出する際に前記第１物体を走査する駆動部を含み、当該駆動部は前記第１可動ステージが兼ねることを特徴とする。かかる露光装置によれば、第１可動部が検出手段の駆動部を兼ねるので装置の小型化を図ることができる。例えば、第１物体はレチクルで、第１可動ステージはレチクルステージであり、レチクルステージの一部に検出手段が形成されることにより、レチクル走査に対する位置関係を精度良く保証し、レチクル面位置検出精度を向上するとともに、装置の小型化を図ることができる。前記第１可動部（例えば、レチクルステージ）の好ましい形態は、走査投影露光に必要な速度、加速度、走査範囲を有するだけでなく、第１物体（例えば、レチクル）の検出手段に必要な速度、加速度、走査範囲を併せ持つことが好ましい。
【００１４】
前記検出手段は光学式斜入射方式を利用し、当該光学的斜入射方式の光束が前記第１物体を検出する領域は、前記投影光学系を介して第２物体上に投影される前記第１物体の領域と交わってもよい。これにより、実際の露光位置において第１物体の面形状を測定する。例えば、投影光学系の投影露光領域でレチクル面位置を検出するように構成することにより、走査投影露光の為のレチクル走査範囲で、レチクル全域でのレチクル検出を可能とし、レチクルステージの走査範囲を最小にするとともに実際に走査露光している位置でのレチクル面位置を検出することができる。
【００１５】
前記検出手段は、前記第１可動ステージの走査方向とは異なる非走査方向に、前記第１物体の前記面形状を検出するための少なくとも３点以上の検出点を有してもよい。３点以上検出することにより、傾きの検出や精度の向上を図ることができる。前記検出手段は、前記第１可動ステージを駆動させる固定基盤上の一部に配置されてもよい。これにより、検出手段は固定子側に設けられる。
【００１６】
前記検出手段によって検出された前記第１物体の前記面形状の検出結果に基づいて、第１物体の交換、第１物体を固定する保持手段への再設置を警告する警告手段を更に有してもよい。警告手段により高精度の露光を行なうことができる。前記第１及び第２可動ステージを前記投影光学系に対して同期させて走査する同期走査手段と、前記検出手段が検出した前記第１物体の前記面形状の検出結果に基づいて、前記同期走査手段を制御する制御手段を更に有してもよい。かかる制御手段により、第１物体上のパターンを第２物体に高精度に転写することができる。前記投影光学系による転写を、前記検出手段が検出した前記第１物体の前記面形状の検出結果に基づいて制御する制御手段を更に有してもよい。かかる制御手段により、第１物体上のパターンを第２物体に高精度に転写することができる。
【００１７】
本発明の別の側面としての露光装置は、物体を利用して投影露光を行なう投影光学系と、前記物体を走査して当該物体の面形状を検出する検出部と、前記物体を載置すると共に前記検出部が前記物体の前記面形状を検出する際に前記検出部及び前記物体を相対的に移動させる可動ステージとを有することを特徴とする。かかる露光装置も上述の露光装置と同様の作用を奏する。
【００１８】
本発明の別の側面としての露光装置は、レチクル上に形成されたパターンを所定の結像特性で転写するための投影光学系と、前記レチクルの面形状をスリット状照明領域介して検出光を照射することによって検出する検出手段を有する露光装置において、前記検出手段は、前記検出光を前記スリット状照明領域の短手方向と平行に照射することを特徴とする。かかる露光装置によれば、前記検出手段は、前記検出光を前記スリット状照明領域の短手方向と平行に照射して、小型化を図ることができる。また、検出手段は、他の方向からの検出光を照射する場合と比較して、検出光の光路長を短く構成できるために光路上の揺らぎによる計測精度の悪化を低減できる。例えば、前記検出手段は、前記検出光を、前記レチクルの走査方向と平行に照射してもよい。
【００１９】
前記検出手段は、前記レチクルの前記パターン側に配置されパターン面形状を検出してもよい。前記露光装置は走査型露光装置であってもよい。前記検出手段は、前記レチクル上の複数の計測点に対して前記検出光を照射してもよい。これにより、傾きの検出や精度の向上を図ることができる。
【００２０】
本発明の別の側面としての露光装置は、原版に形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に転写する露光装置において、可動機構を備えた原版を保持する原版ステージと、前記原版あるいは前記原版ステージの所定の範囲に固設された基準原版と、前記原版あるいは前記基準原版の面位置情報を検出する面位置検出手段を有し、前記面位置検出手段は、前記原版ステージ非可動部の所定の範囲に構成され、前記面位置検出手段の少なくとも一部は前記原版ステージ可動部の走査空間と略分離された空間に構成されることを特徴とする。これによれば、原版面位置検出手段は、原版ステージ非可動部の所定の範囲に構成されている。従って原版ステージと投影光学系との間の空間が狭い場合においても、原版ステージと原版面位置検出手段が別個に構成されていないため、配置スペースを有効に活用できる。詳しくは本発明の投影露光装置の原版ステージ非可動部において、可動部を動作させる為の構造体を非可動部全面に構成せず、原版面位置検出手段を構成する配置空間を確保している。特に原版ステージガイドを投影光学系の上部両脇に構成し、前記ガイド間即ち原版の走査範囲下部に前記原版面位置検出手段を構成したことを特徴としている。前記面位置検出手段の少なくとも１部以上は前記原版ステージ可動部の走査空間と略分離された空間に構成されるため、原版面位置検出手段は、原版ステージ可動部の走査動作による影響、原版ステージ可動部の発熱源の影響を防止あるいは軽減し高精度な原版面位置情報を計測することが可能である。
【００２１】
前記面位置検出手段は、前記原版あるいは前記基準原版の前記投影光学系光軸方向の面位置情報を検出し、前記原版パターン面あるいは前記基準原版の投影光学系側の面に前記投影光学系の光軸に対し斜め方向から光束を照射する斜入射の光学系を有する面位置検出手段であり、該照射光の入射方向は前記原版ステージの走査方向とほぼ平行な方向に構成されてもよい。これによれば、前記原版面位置検出手段は、原版あるいは基準原版の投影光学系光軸方向の面位置情報を検出するものであり、さらに原版面位置検出手段の照査光の入射方向が走査方向である為、原版ステージガイド構造体あるいは電気部品と干渉せずに原版面位置検出手段を簡便かつ効率の良い配置で構成することが可能である。
【００２２】
前記面位置検出手段の少なくとも一部は、前記原版ステージ可動部と投影光学系間に位置し、前記原版ステージ可動部の走査空間および投影光学系が構成される空間と略分離された空間に構成されてもよい。これによれば、原版面位置検出手段を前記原版ステージ可動部の走査空間および投影光学系が構成される空間と略分離された空間に構成することで、原版面位置検出手段の周辺物体からの影響を防止あるいは軽減することができ、原版面位置検出手段は高精度な原版面位置情報を計測することが可能である。
【００２３】
前記面位置検出手段の少なくとも一部が構成されている空間と前記原版ステージ可動部の走査空間は、少なくとも光学部材によって略分離されてもよい。これによれば、原版面位置検出手段の少なくとも1部以上が構成されている空間と原版ステージ可動部の走査空間において、光束を透過させる必要のある範囲、例えば露光光あるいは原版面位置検出手段等の光束の透過範囲は光学部材によって略分離し、前記範囲外は金属あるいは樹脂カバー等の遮蔽物で略分離することが可能である。
【００２４】
前記面位置検出手段の少なくとも一部が構成されている空間と投影光学系が構成される空間は、少なくとも光学部材によって略分離されてもよい。これによれば、前記面位置検出手段の少なくとも1部以上が構成されている空間と投影光学系が構成される空間において、光束を透過させる必要のある範囲、例えば露光光あるいは原版面位置検出手段等の光束の透過範囲は光学部材によって略分離し、前記範囲外は金属あるいは樹脂カバー等の遮蔽物で略分離することが可能である。
【００２５】
前記面位置検出手段の少なくとも一部が構成されている空間と前記原版ステージ可動部の走査空間の、少なくとも一方の空間が個々に空調されてもよい。これによれば、原版面位置検出手段の少なくとも1部以上の空間あるいは前記原版ステージ可動部の走査空間を個々に空調することが可能である為、原版ステージ可動部の走査空間の空調、原版ステージ可動部の発熱源、原版ステージ可動部の走行動作の影響を原版面位置検出手段に及ぼすことを防止あるいは軽減させることが可能である。更に原版面位置検出手段の少なくとも1部以上の空間を空調する場合、原版面位置検出手段周辺から計測誤差要因の影響を軽減させることが可能である。
【００２６】
前記面位置検出手段の少なくとも１部以上が構成されている空間と投影光学系が構成される空間の、少なくとも一方の空間が個々に空調されてもよい。これによれば、前記面位置検出手段の少なくとも1部以上が構成されている空間と投影光学系が構成される空間と個々に空調が可能である為、各空間に最適な雰囲気を構成することができ、良好な計測精度あるいは露光光学性能を引き出すことが可能である。
【００２７】
なお、上述の特徴の少なくとも１つ以上を組み合わせて構成してもよい。これによれば、前記面位置検出手段の少なくとも１部以上が構成されている空間と原版ステージ可動部の走査空間あるいは投影光学系または両空間を略分離することが出来る。さらに前記空間の１つ以上の空間を空調する場合、前記空間の少なくとも１つ以上の空間を個別に空調することが可能である。
【００２８】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被露光体を投影露光する工程と、前記投影露光された被露光体に所定のプロセスを行なう工程とを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００２９】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高い結像性能を簡易な構成で実現する走査型露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００３２】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態の露光装置１００について説明する。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置である。ここで、「ステップ・アンド・スキャン投影方式」は、マスク又はレチクルに対してウェハを連続的にスキャンさせてマスクのパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動させて、次のショットの露光領域に移動させる投影露光法をいう。
【００３３】
露光装置１００は、光源部１０と、照明光学系２０と、レチクルステージ３０と、検出系４０と、投影光学系５０と、ウェハステージ６０と、制御系７０と、記憶部７２と、演算部７４とを有する。
【００３４】
光源部１０は、例えば、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用する。もちろんレーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。光源部１０にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１０に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００３５】
照明光学系２０はレチクルＲを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系２０は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００３６】
レチクルＲ上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成されており、レチクルＲから発せられた回折光は投影光学系４０を通りウェハＷ上に投影される。ウェハＷは、その他液晶基板などの被露光体でレジストが塗布されている。レチクルＲとウェハＷは共役の関係にある。本実施形態の走査型投影露光装置１００においては、レチクルＲとウェハＷを同期して走査することによりレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する。
【００３７】
レチクルＲはレチクルステージ３０に載置されている。レチクルステージ３０は、レチクルホルダ３１と、可動部３２と、固定部３４とを有し、レチクルＲを保持して図示しないリニアモータによってＹ方向に走査可能である。また、固定部３４は、上面カバー３５と開口部３６が設けられている。なお、レチクルＲの下側には塵付着防止膜（ペリクル）が金属枠に張設されて備え付けられているが、図１には省略されている。
【００３８】
図１において、レチクルＲはパターンが形成された面を下にして紙面と直交方向に走査可能なレチクルホルダ３１によって真空吸着によりレチクルステージ３０の可動部３２に保持されている。走査投影露光の際には、紙面内矢印で示された左右方向にレチクルステージ３０の可動部３２が動くことにより、レチクルＲのパターン面全域を投影することが可能となる。
【００３９】
検出系４０は、レチクルＲの面形状を検出し、レチクルステージ３０の固定部（例えば、ガイドがある固定基盤）２４に組み込まれている。図１に示すように検出系４０は、レチクルステージ３０の固定部３４上に構成され、固定部３４の上面カバー３５に空いた開口部３６（開口部３６はくりぬいた穴であってもよいし、ガラス等の検出系４０の光束を透過させる物質であってもよい）を介してレチクルＲの面形状を検出する。開口部３６は走査投影露光を実施するだけであれば、もっと小さい領域で問題ないのであるが、検出系４０の光束を考慮してより広く形成されている。また、走査投影露光を実施するための開口と、レチクルＲの面形状を検出するための開口とを別々に設けても構わない。具体的には、レチクル上の１点の位置を検出する場合、レチクル上の１点に入射する検出光用の開口と、レチクル上の１点から出射してきた検出光用の開口とが必要となる。従って、後述の光照射部を３つ有する場合は、レチクルＲの面形状を検出するための開口を６つと、走査露光用の露光光用の開口１つとで合わせて７つの開口を設ける必要がある。
【００４０】
検出系４０は、ウェハＷの露光面を投影光学系５０の結像面に合わせ込むための斜入射タイプのフォーカスセンサーと同様の構成及び機能を備えており、光照射部と光検出部によって構成されている。光照射部は、発光ダイオードなどの光源４２と、投影マーク用スリット４３、投影レンズ４４を主要構成とし、光検出部は受光レンズ４６とＣＣＤセンサーなどのディテクタ４８を主要構成とする。なお、図１は光照射部及び光検出部は一つのみ示しているが、本実施形態では実際には３つ設けられている（例えば、３つの光源４２を設けたり、１つの光源からの光を３つの投影マーク用スリット、３つの投影レンズによって、レチクルの３箇所に検出光を斜め照射したりしても良い）。検出系４０を攻勢する各部材には、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４１】
検出系４０がレチクルＲのパターン面全域の面位置を検出する際には、走査投影露光と同様にレチクルステージ３０の可動部３２を走査する。また、後述する図２に示すように、検出系４０は紙面直交方向に(即ち、レチクルＲの走査方向と直交する方向に、言い換えるとスリットの長手方向に対して直交する方向に、また、レチクルに対して略垂直な方向すなわち光軸方向から見たときに実質的に走査方向に平行な方向に)３本以上の検出光４１ａ乃至４１ｃを照射可能で、レチクルＲが走査されない領域に対しての面位置検出を実行するのは従来と同様である。３本以上の検出光を使用することによってレチクルＲの傾きや精度の向上を図ることができる。この３本以上の検出光を用いて、スリットの長手方向に沿ったレチクルＲ上の３箇所の位置を検出することにより、レチクルＲの長手方向に関する面変形等を正確に測定することが可能となる。
【００４２】
本実施形態では、投影露光とレチクル面位置検出の両方の走査駆動に最適となるようにレチクルステージ３０を構成することが要点である。単に同じ走査方向にするのではなく、必要な走査速度、加速度の共通化をはかり、その走査駆動において安定したレチクルＲの姿勢制御ができるようレチクルステージ３０を構成する。その際、レチクルステージ３０の固定部３４は、検出系４０が構成されても充分なだけの厚さ等の剛性特性をもつように設計されている。
【００４３】
本実施形態では検出系４０をレチクルステージ３０の中に構成したことにより、走査駆動時や時間的な相対位置関係の変動などに強くなるという長所を有する。従来のように、検出系とレチクルステージが別体であれば、検出系４０がもつ光軸とレチクルステージ３０に保持されたレチクルＲの位置や光束の入射角度を調整する難易度が高かった。また、時間的な変動によってその相対関係が変化してしまい、精度が悪化するという問題があった。しかし本実施形態では、検出系４０をレチクルステージ３０と一体化した（検出系４０をレチクルステージ３０の固定部に対して固定した）ので、ユニット組立時に相互関係を調整することが容易であり、時間的な変動も低減することができ、高精度なレチクル面位置検出をおこなうことができる。
【００４４】
図２に示すように、検出系４０が検出しているレチクルＲのパターン面検出位置は、投影光学系ＰＬによって投影される位置と略一致するよう配置することが好ましい。ここで、図２は、レチクルＲ（の照明領域ＲＡ）と、検出系４０からレチクルＲに入射する光束の関係を示す概略斜視図である。
【００４５】
これは図１において、投影光学系ＰＬの光軸と検出系４０の検出光束がレチクルＲのパターン面上で交わっているように構成することである。実際には投影露光領域は光軸を中心に左右に数ミリから数十ミリの幅をもち、紙面直交方向にはレチクルパターン面の投影露光領域の奥行き（投影されるパターンが形成されている領域の奥行き）と同じ奥行きを持っている。このレチクルパターン面上で検出系４０により面位置を検出される検出領域が、レチクル上の照明領域ＲＡに含まれる（検出領域と投影露光領域とが同じ場合も含む）ように調整すれば、レチクルステージ３０の走査範囲を最小にしてレチクルステージ３０構成の容易化、装置全体の小型化を実施することができる。照明領域ＲＡに対して、本実施形態の検出系４０がレチクル上に検出光を照射する位置を、走査方向と直交する方向にずらすように、走査方向に関しては重なるように調整している。なお、照明領域ＲＡの形状は円弧形状や、投影光学系の光軸を含まない円弧形状や、又はその他の形状でもよい。
【００４６】
このように構成すれば、検出系４０の検出領域が走査投影露光領域と異なる場合に生じる、レチクルステージ３０の位置姿勢誤差によるレチクル面位置検出エラーが、走査投影露光されている位置でのレチクル面位置を検出することで、レチクルステージ３０の姿勢誤差を含まない高精度なレチクル面位置検出が可能となる。
【００４７】
投影光学系５０は、照明光学系２０からの露光光で照明されたレチクル面上のパターンを所定倍率（例えば、１／４又は１／５）で後述するウェハ面上に投影露光する。投影光学系５０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００４８】
ウェハＷにはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００４９】
ウェハＷは、ウェハ全面の露光、スキャン露光、フォーカス補正が可能なようにＸＹＺ方向および傾きが駆動可能なウェハステージ６０に載置されている。ウェハステージ６０は当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージ６０はリニアモータを利用してウェハＷを移動する。レチクルＲとウェハＷは、同期して走査され、レチクルステージ３０とウェハステージ６０の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージ６０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられる。
【００５０】
制御系７０は、各部を制御すると共に、検出系４０が検出したレチクルＲの面形状に基づいて補正を行う。補正方式は、当業界で周知のいかなる方法をも適用することができるので、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、ウェハステージ６０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、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、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である。
【００５１】
露光に先立ち、検出系４０が、レチクルＲを走査することにより全面の面形状を計測する。本実施形態によれば、レチクルステージ３０が走査投影露光の際のレチクル走査とレチクル面位置検出の際のレチクル走査を兼用しているために、無駄の無い効率的な走査露光装置を提供することができる。また、検出系４０をレチクルステージ３０の一部として構成しているので、レチクル走査に対して検出系４０が安定した状態で検出でき、高精度なレチクル面位置検出とレチクル面位置検出にそった高精度な走査投影露光が可能となる。
【００５２】
更に、検出系４０が検出するレチクルパターン面検出位置を、投影光学系５０によって投影される位置と略一致するよう配置することにより、レチクルステージ３０の走査範囲を最小にしてレチクルステージ３０の構成の単純化と装置全体の小型化を図り、検出系の検出領域が走査投影露光領域と異なる場合に生じる、レチクルステージ３０の位置姿勢誤差を含まない高精度なレチクル面位置検出とレチクル面位置検出にそった高精度な走査投影露光を実現している。
【００５３】
検出系４０が検出した面形状は記憶部７２で記憶され、さらに演算部７４でレチクルＲの全面の近似面を算出する。走査方向の撓み情報はウェハステージ６０に送られて走査露光時のフォーカス駆動量が良好となるように補正が行なわれる。または、このレチクルの面形状計測結果から露光の結像性能に支障があると判断した場合、制御系７０を通じてレチクルステージ３０に信号を送り、レチクルの交換、再設置を促す警告手段としての機能を有している。
【００５４】
露光において、光源部１０から発せられた光束は照明光学系２０に入射し、レチクルＲを均一に照明する。レチクルＲに描画されているパターンの像は、露光光により、投影光学系５０を通じてウェハＷ上に投影される。レチクルＲとウェハＷは相対的に紙面と直交方向に走査されることによりワンショットの露光を行なう。すなわち、光照射部からレチクルのパターン形成面に検出光を照射し、その反射光を光検出部で検出することにより、レチクルの面位置を検出するものである。制御系７０はレチクルＲの面形状に基づいてレチクルＲの撓みに対して所定の補正を行うことができるので、レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【実施例２】
【００５５】
以下、図３を参照して、本発明の実施例２の露光装置１００Ａについて説明する。図３において、図１と同一の参照番号は同一の構成要素を指し、重複説明は省略する。図１と同様に、レチクルＲは光源部１０と、照明光学系２０とを用いて、長方形のスリット状（円弧形状のスリットでも構わない）の照明領域ＲＡを略均一な照度で照明し、投影光学系５０を用いてスリット状照明領域ＲＡ内のレチクルＲの回路パターン像をウェハ（被露光体）Ｗ上に転写している。
【００５６】
レチクルＲは、レチクルステージ３０Ａに保持されている。レチクルステージ３０Ａは、制御部７０によりレチクルステージ駆動部７１を介して駆動される。駆動部７１は可動部３２を駆動する。ここで投影光学系５０の光軸に垂直な２次元平面内で、スリット状の照明領域ＲＡに対するレチクルＲの走査方向を＋Ｘ方向（または−Ｘ方向）として、投影光学系５０の光軸に平行な方向をＺ方向とする。ウェハＷは不図示のウェハ搬送系によりウェハステージ６０に搬送され、不図示のウエハチャック等によりウエハステージに保持される。ウェハステージ６０は、制御部７０により、ウェハステージ駆動部６１を介して、投影光学系５０の光軸に垂直な面内でウェハＷの位置決めを行うとともにウェハＷを±Ｘ方向に走査するＸＹステージ、及びＺ方向にウェハの位置決めを行うＺステージ等により構成されている。
【００５７】
また、レチクルＲと投影光学系５０の間には検出系４０が配置されている。本実施形態では、検出系４０はレチクルステージ３０に組み込まれていない。
【００５８】
図４を用いて検出系４０について説明すると、実施例１と同様に光照射部（光源と投影マーク用スリット、投影レンズ）から被検面であるレチクルパターン面に検出光を斜め方向から照射し、被検面で反射した光束を受光レンズを介してディテクタで受光する。その際、ディテクタ上への入射位置から被検面のＺ方向（投影光学系５０の光軸方向）の位置情報を検出することができる。この図４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配列されたレチクルＲ（被検面）上の複数の被検点に対して、複数の検出光を投影し、その複数の被検点からの反射光をディテクタで受光して、それぞれの被検点のＺ方向の位置を検出することにより、レチクルＲのスリット長手方向（走査方向と垂直な方向）の変形量や傾き等を算出している。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方向の位置情報を得ることが出来る。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（２次元的な面形状）が算出可能となる。
【００５９】
この過程において、検出系４０検出光の光路上に揺らぎがあり屈折率分布が不均一な場合には、受光部における検出に誤差が生じる。これを防止する為に本実施例では、図５（ｃ）に示すように、検出系４０は、レチクルＲの下側に配置され、検出光を、照明領域ＲＡの短手方向（走査方向）と実質的に平行な方向に照射している（ここで言う平行とは、レチクルに対して垂直な方向から見た場合において平行、もしくは、光軸方向から見た場合において平行という意味である。）。ここで、図５（ａ）の２点鎖線で囲われた４角錐台の空間は、レチクルのパターン情報を持った露光光が通過する空間（露光光空間）であり、本実施例の検出系を配置してしまうと露光光を遮ってしまうため、検出系はこの露光光空間を避けて配置しなければならない。この露光光空間に配置せずに、検出光の光路長を短くするために、本実施例では、図５（ｃ）のように、照明領域（スリット形状）のスリットの短手方向（長手方向と垂直な方向）に対して実質的に平行な方向（ここで言う平行とは、レチクルに対して垂直な方向から見た場合において平行、もしくは、光軸方向から見た場合において平行という意味である）から、レチクルＲに検出光を斜入射させている。
【００６０】
ここで、他の方向、例えば図５（ａ）に示すように、照明領域ＲＡの長手方向（非走査方向）と平行となるように検出光を斜入射した場合、投影レンズ４４及び受光レンズ４６が、光束ＲＡａ、ＲＡｂ（前述の露光光空間の外周を通る光束）を遮ることのないように検出系４０を配置する必要があるため、検出光の光路長が長くなってしまう。
【００６１】
つまり、スリットの短手方向に対して実質的に平行な検出光をレチクルＲ面上に斜入射させることにより、揺らぎによる計測精度悪化の抑制が可能となる。
【００６２】
揺らぎによる屈折率変動の影響を低減する為には、検出光光路上の空気が周囲の空間から直接影響を受ける部分が少ない程よい。したがって、検出系４０の投影レンズ４４及び受光レンズ４６は、露光光のレチクルパターン像を遮ることのない範囲で、レチクルパターン面に近づけることが望ましい。
【００６３】
本実施形態では、検出系４０をレチクルＲの下側に配置しているが、レチクルＲと投影光学系５０の間に検出系４０を構成できない場合には、レチクルＲの上側に検出系４０を配置してもよい。
【００６４】
また、本実施例では、検出系４０を、検出光のレチクルＲパターン面への入射方向が照明領域ＲＡの短手方向（走査方向）と平行な方向となる様構成したが、検出光の光路長を短くすることができれば、検出光の入射方向が照明領域ＲＡの短手方向（走査方向）と平行な方向でなく、照明領域ＲＡの短手方向（走査方向）に対し一定の角度を持った方向からとなる様検出系４０を構成してもよい。
【００６５】
更に、本実施形態では照明領域ＲＡが矩形状である場合において本発明を適用しているが、照明領域ＲＡが円弧状である場合に本発明を適用した場合においても同等の効果が得られる。
【００６６】
本実施形態における検出系４０の動作及び露光装置１００Ａの動作は露光装置１００について説明したものと同様であるので、ここでは説明は省略する。以上のように、本実施形態は、レチクル面位置検出系の検出光光路上において揺らぎの影響を低減して計測精度向上を図り、レチクルパターンの正確で安定した像が得られるという長所を有する。
【実施例３】
【００６７】
以下、図６乃至図１５を参照して、本実施形態の実施例３の露光装置１００Ｂについて説明する。ここで、図６は、露光装置１００Ｂの概略断面図である。図６において光源１０１より所定の波長域の照明光１０２を射出する。光源１０１としては、現在、露光照明光として紫外域のｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ），ＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）が実用化されている。さらに波長の短いＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、ＥＵＶ、軟Ｘ線などの光源の使用が予定されている。
【００６８】
光源１０１からの照明光１０２は、照明光整形光学系１０３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１０４に達する。フライアイレンズ１０４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１０２は、ミラー１０５を介してコンデンサーレンズ１０６に至り原版１７（レチクルまたはマスク）のパターン領域を均一な照度で照明する。
【００６９】
原版１７はレ−ザ干渉計１０８と不図示の駆動制御手段によって、図中Ｙ方向に駆動制御される原版ステージ１０９の原版ステージ可動部１１０に吸着保持されている。原版１７は原版ステージ可動部１１０と共に走査方向（Ｙ方向）に走査される。
【００７０】
原版１７近傍には基準原版１１１が原版ステージ１０９の所定の範囲に固設されている。基準原版１１１の反射面は原版１７の反射面とほぼ高さが一致している。基準原版１１１の反射面は、ＣｒやＡｌ等の金属面で形成された複数の原版基準マークが構成されている。本発明の露光装置の基準原版１１１は１つには限定されず、図示してあるように複数個構成することができる。
【００７１】
原版ステージ１０９は図中Ｚ方向の位置を投影光学系５０に対してほぼ一定に保った状態で駆動される。原版ステージ１０９には、レーザー干渉計１０８からのビームを反射する移動鏡１１３が固定されている。前記レーザー干渉計１０８により、原版ステージ１０９の位置、移動量は逐次計測されている。前記レーザー干渉計１０８は１方向だけでなく複数方向の位置情報を検出するため、複数個設置されている。
【００７２】
原版１７上のパターンは、照明光整形光学系１０３、フライアイレンズ１０４、ミラー１０５、コンデンサ−レンズ１０６等からなる露光用照明光学系により、投影光学系５０を介して、基板ステージ１１４に保持された基板１１５（ウェハ）上に結像露光される。
【００７３】
基板１１５の近傍には基準基板１１６が基板ステージ１１４の所定の範囲に固設されている。基準基板１１６の反射面は基板１１５の上面とほぼ高さが一致している。基準基板１１６の反射面は、ＣｒやＡｌ等の金属面で形成された複数の基準マークが構成されている。本発明の露光装置１００Ｂの基準基板１１６は１つと限定されず、複数個構成することができる。
【００７４】
前記基板ステージ１１４には、基板１１５を投影光学系５０の像面に合致させるために、上下方向駆動、像面方ぼけ補正駆動、前記基板１１５あるいは基準基板１１６のアライメント、ヨーイング制御時に基板１１５あるいは基準基板１１６の回転駆動させるための不図示の駆動制御手段が設けられている。更に、基板ステージ１１４には、レーザー干渉計１１７からのビームを反射する移動鏡１１８が固定されている。前記レーザー干渉計１１７により、基板ステージ１４の位置、移動量は逐次計測されている。
【００７５】
前記構成により、基板ステージ１１４は、投影光学系５０の光軸方向（Ｚ方向）及び光軸方向と直交する平面（Ｘ−Ｙ平面）内を移動することができ、更に、光軸周りに回転（θ方向）することもできる。
【００７６】
原版１７と基板１１５は複数の位置検出手段により投影光学系５０を介して光学的にほぼ共役な位置に配置され、露光用照明光学系により原版ステージ非走査方向（Ｘ方向）に長いスリット状あるいは円弧状の露光領域を原版１７上に形成している。原版１７上の露光領域は、投影光学系５０の投影倍率にほぼ比した大きさのスリット状の露光領域を基板１１５上に形成している。
【００７７】
基板１１５上方には、オフ・アクシス方式の位置検出手段が構成されている。前記位置検出手段により、基板上のアライメントマークが検出され、制御部により処理され主制御系に送られる。主制御系は、基板ステージ１１４の位置決め動作及び走査動作を制御する。
【００７８】
露光装置１００Ｂは、露光光軸に対して原版ステージ１０９と基板ステージ１１４の双方を投影光学系の光学倍率に応じた速度比で駆動させており、原版１７上の露光領域と基板１１５上の露光領域を走査することによって走査露光を行っている。
【００７９】
露光装置１００Ｂは、斜入射方式の基板面位置検出手段１１９が構成されている。基板面位置検出手段１１９は投影光学系５０によって原版１７のパターンが転写される基板１１５（あるいは基準基板１１６）に対して斜め方向から非露光光を照射し、基板１１５表面（あるいは基準基板１１６表面）から斜めに反射する反射光を検出する。基板面位置検出手段１１９の検出部には各反射光に対応した複数個の位置検出用の受光素子が構成されており、各位置検出受光素子の受光面と基板１１５の各光束の反射点がほぼ共役になるように配置されている。そのため投影光学系５０の光軸方向による基板１１５（あるいは基準基板１１６）の位置ずれは、検出部内の位置検出用受光素子の位置ずれとして計測される。
【００８０】
しかし投影光学系５０が露光熱を吸収したり、周囲の環境が変動したりすると、投影光学系５０の焦点位置が変動し、基板面位置検出手段１１９の計測原点と焦点面に誤差が発生する。そのためこの誤差をキャリブレーションする為にＴＴＲ位置検出手段１２０が搭載されている。
【００８１】
ＴＴＲ位置検出手段１２０は、露光用照明光学系より露光光と実質同一の光を切り出しファイバーあるいはレンズ光学系を介し導光している。導光した光は、基準原版１１１上の合焦マークの近傍を照明する。ＴＴＲ位置検出手段１２０内部にある少なくとも１つの光学系を検出光軸方向に駆動させ、ＴＴＲ位置検出手段１２０の検出焦点面を基準原版１１１上の合焦マークに合わせる。次に、基板面位置検出手段１１９で予め設定している零近傍で基板ステージ１１４を光軸方向（Ｚ方向）に上下駆動する。なお、駆動の際、基準基板１１６は投影光学系１２のほぼ真下に位置している。基準原版１１１の合焦マークを透過した光は投影光学系５０を透過して基準基板１１６を照射する。基準基板１１６で反射した光は再度投影光学系５０を透過し基準原版１１１を介してＴＴＲ位置検出手段１２０の受光部に入射する。前記計測により基準基板１１６の合焦位置を検出し、基板面位置検出手段１１９の計測原点のキャリブレーションを行なう。
【００８２】
露光装置１００Ｂでは、斜入射方式の原版面位置検出手段１２１が構成されている。図７は、本発明の第３の実施形態の原版面位置検出手段１２１周辺の概略平面図であり、図８は、本発明の第３の実施形態の原版面位置検出手段１２１周辺側面概略構成図である。
【００８３】
原版面位置検出手段（検出系）１２１は、原版１７、基準原版１１１の少なくとも一方の走査範囲下部に位置し、投影光学系１１２よりも上面に構成されている。更に、原版面位置検出手段１２１は、原版１７、基準原版１１１を保持している原版ステージ可動部１０９の走査範囲に干渉しない範囲において原版ステージ非可動部１２２に固定されている。
【００８４】
本実施形態において、原版面位置検出手段１２１を構成する範囲を以下に記載する。露光装置１００Ｂは、原版ステージガイド１４４を投影光学系１１２の上部両脇に構成し、前記原版ステージガイド１４４間の原版ステージ非可動部１２２に前記原版面位置検出手段を構成している。前記構成によって原版ステージと投影光学系５０との間の空間が狭い場合においても、原版ステージと原版面位置検出手段１２１が別個に構成されていないため、配置スペースを有効に活用している。
【００８５】
原版面位置検出手段１２１と原版ステージ可動部１１０の間には、原版面位置検出手段１２１を囲む空間と原版ステージ可動部１１０を囲む空間を略分離するための光学部材１２３や遮蔽物１２４が構成されている。前記光学部材１２３は、露光光や原版面位置検出手段１２１、ＴＴＲ位置検出手段１２０の光束の光路上に構成される。遮蔽物２４は前記光束の範囲（本記載における光束の範囲の記載は、光束の有効範囲だけでなく光束の有功範囲に任意のマージンを含めた範囲とする）外に構成され、原版面位置検出手段１２１と原版ステージ可動部１１０の構成されている空間を略分離する遮蔽物として構成されている。遮蔽物１２４は光学部材でも良いが、コスト、断熱効果、構成の容易性等を考慮すると金属あるいは樹脂を使用することが望ましい。
【００８６】
次に、原版面位置検出手段１２１の各要素について記載する。図１１において、１２５は原版面位置検出手段光源部である。１２６は原版面位置検出用発光光源である。１２７は駆動回路であり、原版面位置検出用発光光源１２６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。
【００８７】
原版面位置検出用発光光源１２６から発せられた光は、コリメーターレンズ群１２８、集光レンズ群１２９によって光ファイバーなどの光伝達手段１３０に導かれている。
【００８８】
光伝達手段１３０から発せられた光束は照明レンズ群１３１により、スリット１３２を照明する。スリット１３２上には原版パターン面の面位置計測用マークが施されており、該マークは結像レンズ群１３３によりミラー１３４を介して被検出面である原版パターン面上に投影されている。結像レンズ群１３３によりスリット１３２と原版パターン面の表面は光学的な共役関係になっている。原版パターン面に結像したマーク像に基づく光束は原版パターン面で反射し、ミラー１３５を介して結像レンズ群１３６により再結像位置１３７上にマーク像を再結像する。再結像位置１３７に再結像したマーク像に基づく光束は拡大光学系１３８により集光されて位置検出用の受光素子１３９に略結像している。受光素子１３９からの信号は原版面位置信号処理系にて計測処理され、被検出面である原版パターン面のＺ方向の面位置情報、及び傾き情報として処理される。
【００８９】
図１１は簡略断面図のため１系統のみ図示したが、１系統に限定されず複数配置することも可能である。
【００９０】
次に、原版面位置検出手段１２１の基本検出原理を説明する。被検出面である原版パターン面に光束を斜め方向から照射し、被検出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出面のＺ方向の面位置情報を検出している。本記載では１検出系についてのみ記載しているが、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出面上の複数の計測点に投影し、各々の計測点で求めたＺ方向の面位置情報を用いて被検出面の傾き情報を算出している。さらに原版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方向の面位置情報が計測出来る。これら面位置情報より、原版パターン面の面形状が算出可能となる。
【００９１】
原版面位置検出手段１２１の光束入射方向は、原版ステージ可動部１１０の走査方向に構成されている。原版面位置検出手段２１は原版ステージガイド１４４間の原版ステージ非可動部１２２に構成され、原版ステージ可動部１１０の走査方向と原版ステージガイド１４４はほぼ平行であり、原版面位置検出手段１２１の配置空間は原版ステージ走査方向に余裕がある。即ち原版面位置検出手段１２１を原版ステージ可動部１１０の走査方向に構成することにより簡便かつ効率の良い配置が可能となる。更に、原版ステージガイド１４４あるいは電気部品と交差することがないあるいは少ないため、原版面位置検出手段１２１を簡便かつ効率の良い配置で構成することが可能である。
【００９２】
露光装置１００Ｂは、原版面位置検出手段１２１を原版あるいは基準原版の走査範囲下に配置しているため、原版面位置検出手段１２１の原版あるいは基準原版の面位置検出位置は、図８に記載するように投影光学系の光軸上あるいは露光光軸近傍で計測を行なうことが可能である。即ち露光光軸より離れた位置で検出する構成に対し投影光学系の収差よるディストーシュン等の影響を受けない為、高精度な面位置情報を検出することができる。
【００９３】
露光装置１００Ｂは、原版あるいは基板等にゴミや塵等が付着するのを防止する為に、クリーンチャンバーに納められており、前記クリーンチャンバーは、投影露光装置に付属されている発熱源からの発熱の影響を防ぐ為に、内部の温度を一定に保つ空調機構を有している。前記空調機構は、例えば図６に記載するようなほぼ一定の温度の空気を層流や乱流にして投影露光装置の上から下に向かって流す空調機構１４０や原版ステージ１０９の近傍を水平方向に流す空調機構１４１、原版面位置検出機構近傍を水平方向に流す空調機構１４２等が構成されている。なお、前記空調機構１４０〜１４２は、前述のような期待の流れに限定されるものではなく、種々の方向の流れを構成することが可能である。これにより、投影露光装置の機械的変形や空気揺らぎの影響を押さえ、投影露光装置の光学精度を良好に維持している。
【００９４】
露光装置１００Ｂは、原版面位置検出手段１２１と原版ステージ可動部１１０の間に原版面位置検出手段１２１近傍の空間と原版ステージ可動部１１０近傍の空間を略分離する為の光学部材１２３または遮蔽物１２４を構成している。従って、原版面位置検出手段１２１近傍と原版ステージ可動部近傍を少なくとも一方を個別に空調することが可能である。また空調機構１４１、空調機構１４２は同一の空調機構により配管されていてもよいし、異なる空調機構によって個々に配管されていても問題ない。空調機構は前記構成に限定されず、原版ステージ可動部１１０近傍の空調の影響が原版面位置検出手段１２１近傍の空間に及ばない、あるいは軽減される空調機構であれば、本発明の主旨を逸脱しない限り種々の構成をとりうることが可能である。
【実施例４】
【００９５】
図９は本発明の第４の実施形態の原版面位置検出手段１２１周辺正面概略構成図であり、図１０は本発明の第４の実施形態の原版面位置検出手段１２１周辺側面概略構成図である。
【００９６】
第４の実施形態が第３の実施形態と異なる構成は、原版面位置検出手段１２１を囲む空間と投影光学系５０を囲む空間を略分離した点である。
【００９７】
本実施例によれば、露光光あるいはＴＴＲ位置検出手段１２０、不図示のＴＴＬ位置検出手段の光束が透過する範囲または反射する範囲においては、前述の２つの空間を光学部材１４３により略分離し、前記光束の範囲外においては金属あるいは樹脂等の遮蔽物により前述の２つの空間を分離している。なお、前記光束範囲外の遮蔽物に金属、樹脂等を使用するのは、コスト、断熱効果、構成の容易性等を考慮したためであり、光学部材を使用しても検出性能等において許容範囲であるならば問題ない。
【実施例５】
【００９８】
図１２、図１３は本発明の第５の実施形態を示す。本実施形態では原版面位置検出手段１２１を使用し原版ステージを駆動させることにより、基準原版１１１の面位置情報を検出することが可能である。
【００９９】
上述の実施例１〜５に関しては、本発明の主旨に反しない範囲で任意に組合わせても構わない。
【０１００】
また、実施例１〜５においては、走査型露光装置を対象として記載したが、勿論ステップアンドリピート型の露光装置（所謂ステッパー）に適用しても構わない。
【０１０１】
また、実施例１〜５においては、検出系からレチクルＲ等の被検面への入射光が実質的にレチクルＲの走査方向に平行な光束であったが、被検面への入射光は図１６に示すように、走査方向に対して斜めであっても構わない。ここでの斜めとは、光軸方向（もしくは被検面であるレチクルに対して垂直な方向）から見て、走査方向に対して傾いている状態のことである。
【０１０２】
また、実施例１〜５に関しては、レチクル（被検面）上に設ける被検点を図１７（ａ）のようにスリット長手方向に関して対称に設けていたが、スリット長手方向に関して、レチクル（被検面）の変形が対称であれば（実質的に対称であると考えて）、被検面上に設ける被検点をスリット長手方向に関して、いずれか半分に固めて設けても構わない。例えば図１７（ｂ）のように被検点は２点であっても、図１７（ａ）とほぼ同等の効果を得ることができるし、また図１７（ｃ）のように被検点を設ければ、スリット長手方向に関して片側に３点の被検点を設けることができるため、レチクルの変形の検出精度をより向上させることができる。
【実施例６】
【０１０３】
次に、図１４及び図１５を参照して、上述の走査型の露光装置１００、１００Ａ、１００Ｂのうちのいずれかを利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【０１０４】
図１５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【０１０５】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１の実施形態の露光装置の概略断面図である。
【図２】図１に示すレチクルステージ近傍の拡大斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の露光装置の概略断面図である。
【図４】図３に示すレチクルステージ近傍の拡大断面図である。
【図５】図３及び図４に示す検出系と照明領域との関係を説明するための斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の露光装置の概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の原版面位置検出手段周辺の概略平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の原版面位置検出手段周辺の概略側面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の原版面位置検出手段周辺の概略平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の原版面位置検出手段周辺の概略側面図である。
【図１１】原版面位置検出手段の概略断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態の原版面位置検出手段周辺の概略側面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態の原版面位置検出手段周辺の概略側面図である。
【図１４】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１６】本発明の露光装置の検出光を示す概略斜視図である。
【図１７】本発明の露光装置に使用されるレチクルの被検点を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
３０、３０Ａ                  レチクルステージ
４０                          検出系
５０                          投影光学系
６０                          ウェハステージ
７０                          制御系
７２                          記憶部
７４                          演算部
１００、１００Ａ、１００Ｂ    露光装置
１７                        原版（レチクル又はマスク）
１０９                        原版ステージ
１２１                        原版面位置検出手段
１２２                        原版ステージ非可動部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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