(57)【要約】【課題】  光路空間に放出される汚染物質を十分に少なくした検出装置を提供する。【解決手段】  被検物体を照明する照明光または該被検物体を経由した検出光を伝送するライトガイド１２を備えた検出装置において、所定の光が通過する空間に対して、前記ライトガイド１２から発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の少なくとも一方の条件を満たす。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物体を照明する照明光または該被検物体を経由した検出光を伝送するライトガイドを備えた検出装置において、
所定の光が通過する空間に対して、前記ライトガイドから発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記ライトガイドは、光ファイバ及び該光ファイバを収容するライトガイドチューブを備えて構成され、
前記ライトガイドの少なくとも一方の端面に光透過性部材を備えることを特徴とする請求項１記載の検出装置。
【請求項３】
前記光透過性部材は、前記ライトガイドの端面を密封することを特徴とする請求項２記載の検出装置。
【請求項４】
前記ライトガイドチューブは、内部空間を気密状態に維持する金属部材により構成されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の検出装置。
【請求項５】
前記ライトガイドの一方の端部に、該ライトガイドの他方の端部の位置を調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記調整機構は、前記ライトガイドの前記一方の端部を微動させる機構を備えることを特徴とする請求項５記載の検出装置。
【請求項７】
前記ライトガイドは、屈曲した形状を有するリジッド型ライトガイドであることを特徴とする請求項５または請求項６記載の検出装置。
【請求項８】
露光光を用いてマスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置において、
請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の検出装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影する投影光学系と、
前記感光性基板が載置される基板ステージとをさらに備え、
前記ライトガイドの少なくとも一方の端部は前記基板ステージ内または前記基板ステージ近傍に配置され、
前記所定の光が通過する空間は、前記投影光学系の前記基板ステージ側の空間であることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影する投影光学系と、
前記感光性基板が載置される基板ステージとをさらに備え、
前記ライトガイドの少なくとも一方の端部は前記マスクの近傍に配置され、
前記所定の光が通過する空間は、前記投影光学系の前記マスク側の空間であることを特徴とする請求項８または請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、
照明光学系を用いて前記マスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを前記感光性基板上に転写する転写工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照明光または検出光を伝送するライトガイドを備えた検出装置、該検出装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などを製造するためのフォトリソグラフィー工程で使用される露光装置では、マスクに形成された回路パターンを感光性基板としてのウエハ（またはガラスプレートなど）上のフォトレジスト層に高い重ね合わせ精度で転写するために、マスクとウエハの各露光領域とを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要がある。このため、ウエハの各露光領域には、位置合わせ用のアライメントマークすなわちウェハマークが形成されている。そして、これらのウェハマークの位置を検出するために、たとえばＦＩＡ系の検出系が露光装置に搭載されている。
【０００３】
ここで、ＦＩＡ（Field Image Alignment）系では、ハロゲンランプのような光源から供給される波長帯域幅の広い光でアライメントマークを照明し、撮像したアライメントマークの画像データを画像処理することにより、アライメントマークの位置を検出する。
【０００４】
また、露光装置では、投影光学系の像面とウエハの各露光面とを高精度に整合させた状態で投影露光を行う必要がある。そこで、基準面としての投影光学系の像面とウエハの各露光面との整合状態を検出するために、たとえばアライメントＡＦ（オートフォーカス）系が露光装置に搭載されている。アライメントＡＦ系では、ハロゲンランプのような光源を用いて、一方向に延びた光束をウエハ面に照射し、この光束によって照明されたウエハ面からの光に基づいて、投影光学系の像面とウエハの各露光面との整合状態を検出する（特許文献１参照）。
【０００５】
また、半導体デバイスなどのマイクロデバイスは、感光材が塗布されたウエハ上に多数層の回路パターンが重ねて形成されるので、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成された各ショット領域とこれから露光するレチクルのパターン像との位置合わせ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アライメント）を正確に行う必要がある。例えば、回路パターンが露光されるショット領域をマトリックス状に配置した一枚のウエハに対して、重ね合わせ露光を行う際にウエハをアライメントする方式としては、いわゆるエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）が主流となっている。
【０００６】
ＥＧＡ方式とは、ウエハ（物体）上に形成された複数のショット領域のうち、少なくとも三つの領域（以下ＥＧＡショットと称する）を指定し、各ショット領域に付随したアライメントマーク（マーク）の座標位置をアライメントセンサにて計測する。その後、計測値と設計値とに基づいてウエハ上のショット領域の配列特性（位置情報）に関する誤差パラメータ（オフセット、スケール、回転、直交度）を最小二乗法等により統計演算処理して決定する。そして、この決定されたパラメータの値に基づいて、ウエハ上の全てのショット領域に対してその設計上の座標値を補正し、この補正された座標値に従ってウエハステージをステッピングさせてウエハを位置決めする方式である。この結果、レチクルパターンの投影像とウエハ上の複数のショット領域のそれぞれとが、ショット領域内に設定された加工点（座標値が計測、又は算出される基準点であり、例えばショット領域の中心）において正確に重ね合わされて露光されることになる。
【０００７】
ウエハ上のアライメントマークを計測するアライメントセンサとしては、レチクルに形成されたレチクルアライメントマークと投影光学系とを介してウエハステージ上に設けられた基準部材に形成された指標マーク、またはウエハ上に形成されたアライメントマークを検出する、いわゆるＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式センサが存在する。ＴＴＲセンサは、例えばレチクルアライメントマークと投影光学系を介して結像されたウエハアライメントマーク（または指標マーク）とを同一視野で重ねた状態で撮像し、マーク間の位置ずれ量を計測するものである（特許文献２参照）。
【０００８】
また、上述のように、半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレチクルと、基板上の各ショット領域に既に形成されたパターンとを正確に重ね合わせることが重要である。かかる重ね合せを精度良く行うためには、投影光学系の光学特性が所望の状態に調整されることが必要不可欠である。
【０００９】
この投影光学系の光学特性の調整の前提として、光学特性を正確に計測する必要があるが、この光学特性の計測方法として、計測用マスクを照明光により照明し投影光学系によって形成された計測用パターンの空間像（投影像）を計測し、この計測結果に基づいて光学特性を算出する方法（以下、「空間像計測法」と呼ぶ）を用いる空間像計測装置（ＡＩＳ系）も存在する（特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１２２４１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８２９２号公報
【特許文献３】特開２００２−１９８３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年、基板に形成されるパターン形状の微細化の要求に伴い、使用される露光光は短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）などの短い波長を有する真空紫外線光を用いた露光装置が実用化されつつある。このような真空紫外線光を露光光として用いる場合、露光光の通過する空間である光路空間内に酸素分子、水分子、二酸化炭素分子などといったかかる波長域の光に対し強い吸収特性を備える物質（吸光物質）や有機成分物質、イオン性物質などの不純物（以下、これらの不純物を「汚染物質」と称する）が存在していると、露光光は減光され十分な強度で基板上に到達できず、精度良い露光処理を行うことができない。
【００１２】
上述のように露光装置には、マスクに形成された回路パターンをウエハ上に高い精度で重ね合わせて転写するためにＦＩＡ系、ＡＦ系、ＴＴＲ系、ＡＩＳ系などの検出装置が搭載されているが、これら検出装置に供給する照明光を伝送するため、またはこれら検出装置により検出された検出光を伝送するためにライトガイドが用いられている。ここでライトガイドは、複数本の光ファイバ素線と、この光ファイバ素線を収容するライトガイドチューブから構成されているが、このライトガイドを製造する際には、潤滑剤や接着剤が用いられており、ライトガイドから光路空間に汚染物質が放出され、放出された汚染物質によって、露光光の照度低下や照度ムラの発生、あるいは光学素子の曇りの原因となって透過率の低下や反射率の低下などといった露光処理性能の低下を招いていた。
【００１３】
この発明の課題は、光路空間に放出される汚染物質を十分に少なくした検出装置、該検出装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の検出装置は、被検物体を照明する照明光または該被検物体を経由した検出光を伝送するライトガイドを備えた検出装置において、所定の光が通過する空間に対して、前記ライトガイドから発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とする。
【００１５】
この請求項１記載の検出装置によれば、所定の光が通過する空間に対して、有機性物質及びイオン性物質の放出量を少なくし、有機性物質及びイオン性物質の少なくとも一方を所定の量以下にすることができる。従って、所定の光が通過する空間、例えば、露光光が通過する空間が有機性物質やイオン性物質により汚染されることを防止することができる。
【００１６】
また、請求項２記載の検出装置は、前記ライトガイドが光ファイバ及び該光ファイバを収容するライトガイドチューブを備えて構成され、前記ライトガイドの少なくとも一方の端面に光透過性部材を備えることを特徴とする。
【００１７】
この請求項２記載の検出装置によれば、ライトガイドの端面に光透過性部材を備えているため、ライトガイドから発生する有機性物質やイオン性物質がライトガイドの端面から所定の空間に放出されることを適切に防止することができる。
【００１８】
また、請求項３記載の検出装置は、前記光透過性部材が前記ライトガイドの端面を密封することを特徴とする。この請求項３記載の検出装置によれば、光透過性部材によりライトガイドの端面を密封するため、ライトガイドの端面から有機性物質やイオン性物質が所定の空間に放出されことを確実に防止することができる。
【００１９】
また、請求項４記載の検出装置は、前記ライトガイドチューブが、内部空間を気密状態に維持する金属部材により構成されることを特徴とする。この請求項４記載の検出装置によれば、ライトガイドの内部空間が金属部材により気密状態に維持されているため、ライトガイドから発生する有機性物質やイオン性物質が所定の空間に放出されることを効果的に防止することができる。
【００２０】
また、請求項５記載の検出装置は、前記ライトガイドの一方の端部に、該ライトガイドの他方の端部の位置を調整する調整機構を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項６記載の検出装置は、前記調整機構が前記ライトガイドの前記一方の端部を微動させる機構を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項７記載の検出装置は、前記ライトガイドが屈曲した形状を有するリジッド型ライトガイドであることを特徴とする。
【００２３】
この請求項５乃至請求項７記載の検出装置によれば、ライトガイドの一方の端部に設けられた調整機構によりライトガイドの他方の端部の位置を調整することができる。従って、ライトガイドの端部の位置を調整することにより、ライトガイドに応力が発生し、応力が発生した状態で、基板ステージにライトガイドが固定されることにより、基板ステージに歪みが生じることを的確に防止することができる。
【００２４】
また、請求項８記載の露光装置は、露光光を用いてマスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置において、請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の検出装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
この請求項８記載の露光装置によれば、ライトガイドから発生する有機性物質やイオン性物質による汚染を防止した検出装置を備えているため、高い精度の露光を行うことができる。
【００２６】
また、請求項９記載の露光装置は、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影する投影光学系と、前記感光性基板が載置される基板ステージとをさらに備え、前記ライトガイドの少なくとも一方の端部は前記基板ステージ内または前記基板ステージ近傍に配置され、前記所定の光が通過する空間は、前記投影光学系の前記基板ステージ側の空間であることを特徴とする。
【００２７】
この請求項９記載の露光装置によれば、ライトガイドから発生する有機性物質やイオン性物質による投影光学系の基板ステージ側の空間の汚染を防止した検出装置を備えている。従って、露光光が通過する空間をクリーンな状態に保つことができるため、高い精度の露光を実現することができる。
【００２８】
また、請求項１０記載の露光装置は、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影する投影光学系と、前記感光性基板が載置される基板ステージとをさらに備え、前記ライトガイドの少なくとも一方の端部は前記マスクの近傍に配置され、前記所定の光が通過する空間は、前記投影光学系の前記マスク側の空間であることを特徴とする。
【００２９】
この請求項１０記載の露光装置によれば、ライトガイドから発生する有機性物質やイオン性物質による投影光学系のマスク側の空間の汚染を防止した検出装置を備えている。従って、露光光が通過する空間をクリーンな状態に保つことができるため、高い精度の露光を実現することができる。
【００３０】
また、請求項１１記載の露光方法は、請求項８乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、照明光学系を用いて前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３１】
この請求項１１記載の露光方法によれば、露光光が通過する空間をクリーンな状態に保つことができる検出装置を備えた露光装置により露光を行っている。従って、高い精度で露光を行うことができ、精密な半導体素子等を製造することができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明の検出装置によれば、所定の光が通過する空間に対して、有機性物質及びイオン性物質の放出量を少なくし、有機性物質及びイオン性物質の少なくとも一方を所定の量以下にすることができる。従って、所定の光が通過する空間、例えば、露光光が通過する空間が有機性物質やイオン性物質により汚染されることを防止することができる。
【００３３】
またこの発明の検出装置によれば、ライトガイドの一方の端部に設けられた調整機構によりライトガイドの他方の端部の位置を調整することができる。従って、ライトガイドの端部の位置を調整することにより、ライトガイドに応力が発生し、応力が発生した状態で、基板ステージにライトガイドが固定されることにより、基板ステージに歪みが生じることを的確に防止することができる。
【００３４】
また、この発明の露光装置によれば、ライトガイドから発生する有機性物質やイオン性物質による汚染を防止した検出装置を備えているため、高い精度の露光を行うことができる。
【００３５】
また、この発明の露光方法によれば、露光光が通過する空間をクリーンな状態に保つことができる検出装置を備えた露光装置により露光を行っているため、高い精度で露光を行うことができ、精密な半導体素子等を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態に係る露光装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置は、半導体デバイス、ＣＣＤ撮像素子、薄膜磁気ヘッド、液晶素子などの製造工程で使用される投影露光装置であり、検出装置である空間像測定装置（ＡＩＳ系）と、測定した空間像から各種収差を求める解析装置を搭載している。図１に示すように、ＸＹＺ軸を定める。即ち、投影光学系の光軸と平行な方向における光軸方向にＺ軸をとり、Ｚ軸と直交し互いに直交する方向にＸ軸とＹ軸をとる。Ｘ軸は図１の紙面に平行な方向とし、Ｙ軸は図１の紙面に垂直な方向とする。
【００３７】
この露光装置は、露光光を供給するためのＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）により構成される光源（図示せず）を備えている。露光装置は、光源からの光でマスクＭを均一に照明する照明光学系（図示せず）と、マスクＭに描かれたパターンをウエハＷ上に結像する投影光学系２と、ウエハＷの移動を行うウエハステージ３などから構成される。マスクＭは、ＸＹ平面内においてマスクステージ４上に支持されている。なお、この露光装置においては、光源としてＫｒＦエキシマレーザを用いているが、より波長の短いＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）を光源として使用してもよい。
【００３８】
投影光学系２は、複数枚のレンズから成り、マスクＭに形成されたパターンを一定の倍率で、ウエハステージ３に載置されたウエハＷ上に結像する。ウエハステージ３は、水平面上のＸ軸、Ｙ軸に移動可能なＸＹステージと、Ｚ軸方向の移動とウエハの傾きを制御するＺθステージなどから成る。ウエハステージ３上にはウエハＷを吸引保持するウエハホルダ５が設けられており、またウエハステージ３の位置を計測するために、すなわちウエハＷ上の露光座標を計測するために、ウエハステージ干渉計６が設けられている。この露光装置においては、ウエハＷをＸＹ平面内において２次元的に駆動制御しながら投影露光を行うことにより、ウエハＷの各露光領域にマスクＭの転写パターンを逐次露光することができる。
【００３９】
投影光学系２の結像性能を測定するときは、ラインアンドスペースマークを描いたマスクを用い、投影光学系２によってラインアンドスペースマークの空間像を形成する。ラインアンドスペースマークの空間像を計測するための装置は、図１に示すように、ウエハステージ３に搭載される。ウエハステージ３上のウエハホルダ５の近傍には、たとえばガラス基板からなる指標パターン板（被検物体）７が設けられている。なお指標パターン板７の上面は、ウエハＷとほぼ同じ高さ（Ｚ方向にほぼ同じ位置）に設定されている。
【００４０】
ラインアンドスペースマークの空間１次像を形成した光のうち、指標パターン板７の透過部を通過した光は、ウエハステージ３の内部に配置された第１リレーレンズ系前群レンズ８、光路偏向用の反射ミラー９、空間１次像からの光を拡散するための拡散板（ディフューザ）１０、第１リレーレンズ系後群レンズ１１を通過し、ライトガイド１２に入射する。
【００４１】
ここでライトガイド１２は、図２に示すように、複数本の光ファイバ素線１２ａ及びこの複数本の光ファイバ素線１２ａを収容する円筒形状を有するライトガイドチューブ１２ｂを備えて構成されている。ここで、ライトガイドチューブ１２ｂは、ライトガイド１２の内部空間を気密状態に維持するステンレス製、またはアルミニウム製の金属部材により構成され、ライトガイド１２の両方の端面には、ライトガイド１２の両端部を密封する円板形状を有する光透過性部材１２ｃが配置されている。なお、光透過性部材１２ｃは、光透過性部材１２ｃをライトガイド１２の端面に保持するための保持部材１２ｄによりライトガイド１２の端面に保持されている。なお、光透過性部材１２ｃは、ライトガイド１２の両端面に配置されているが、ライトガイド１２の少なくとも一方の端面に配置されていてもよい。
【００４２】
ライトガイド１２の内部において伝送された光は、その射出端より射出し、反射ミラー１３、第２リレーレンズ系前群レンズ１４、ウエハステージ３に形成された開口部を通過して、ウエハステージ３の外部へ引き出される。ウエハステージ３の外部へ引き出された光は、第２リレーレンズ系後群レンズ１５を通過し、受光センサとしてのフォトマルチプライヤ（光電子増倍管）１６で受光される。
【００４３】
フォトマルチプライヤ１６からの出力信号は、処理装置１７に送られる。また処理装置１７には、ウエハステージ干渉計６の出力信号も送られる。空間像の強度分布の計測に際しては、投影光学系２の下方に指標パターン板７が位置するようにウエハステージ３を移動させる。この状態において指標パターン板７上には投影光学系２を介してラインアンドスペースマークの空間１次像が形成される。この状態でウエハステージ３をＸ方向に移動させ、ラインアンドスペースマークの空間１次像に対して指標パターン板７を通過した空間１次像からの光をフォトマルチプライヤ１６で受光する。
【００４４】
この第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、指標パターン板７の透過部を通過した光を伝送するためのライトガイド１２がライトガイドの内部空間を気密状態に維持する金属部材により構成されるライトガイドチューブ１２ｂを備え、ライトガイド１２の両方の端面に、ライトガイドの両端部を密封する光透過性部材を有するため、ライトガイド１２から放出される有機性物質、及びイオン性物質の量を極めて少なくすることができる。即ち、ウエハステージ内に位置するライトガイド及びこのライトガイドの端部から放出される有機性物質、及びイオン性物質の量を極めて少なくすることができる。
【００４５】
従って、露光光が通過する投影光学系のウエハステージ（基板ステージ）側の空間に対して、ライトガイドから発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の条件を満たすことができ、投影光学系のウエハステージ（基板ステージ）側の空間が有機性物質やイオン性物質により汚染されることを防止することができる。
【００４６】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置の説明を行う。図３に示す露光装置は、エキシマレーザ光源部２０、ビーム導入部２１及び本体部２２等により構成され、本体部２２はベース２３上に振動吸収機構２４を介して設置されている。
【００４７】
エキシマレーザ光源部２０は、露光光（照明光）を供給するための光源として、例えば、２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）又は１９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザ）の波長の光を供給するエキシマレーザ光源を備えている。エキシマレーザ光源部２０から射出されたほぼ平行な光束は、ビーム導入部２１に入射する。ここでビーム導入部２１に入射する光束は、強いパワーを有することからビーム導入部２１内の光学素子の曇り等を防止するために、ビーム導入部２１内には、窒素ガスが充填されている。ビーム導入部２１に入射した光束は、ミラー２５により反射されてハーフミラー２６に入射する。ハーフミラー２６を透過した光は干渉性低減部２７に入射する。干渉性低減部２７は、被照射面であるレチクルＲ上（ひいてはウエハＷ上）での干渉パターンの発生を低減する機能を有する。
【００４８】
干渉性低減部２７からの光束は、第１フライアイレンズ（第１オプティカルインテグレータ）２８を介して、その後側焦点面に多数の光源を形成する。これらの多数の光源からの光は、リレー光学系２９を介して第２フライアイレンズ（第２オプティカルインテグレータ）３０を重畳的に照明する。こうして、第２フライアイレンズ３０の後側焦点面には、多数の光源からなる二次光源が形成される。この二次光源からの光束は、集光レンズ３１を介し、本体部２２のレチクルＲと光学的に共役な位置に配置されたレチクルブラインド３２により制限された後、ミラー３３、レンズ３４，３５及びミラー３６により構成されるレチクルブラインド結像系を介して、所定の転写パターンが形成されたレチクル(マスク)Ｒを重畳的に均一照明する。レチクルＲの転写パターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウエハＷ上に転写パターン(レチクルパターン)の像を形成する。
【００４９】
ビーム導入部２１のハーフミラー２６において反射された光は、ミラー３７、レンズ３８，３９を介してライトガイド４０の一方の端部に入射する。このライトガイド４０は、本体部２２に設置されている検出装置であるレチクルアライメント系（ＴＴＲ系）４１に対して露光光と同じ波長を有する照明光(計測光)を供給する。即ち、本体部２２において発生する振動等がビーム導入部２１に伝達され難い状態でレチクルアライメント系４１に対して露光光と同じ波長を有する照明光を供給する。
【００５０】
ここでライトガイド４０は、第１の実施の形態で用いられているライトガイド１２と同様の構成を有する。即ちライトガイド４０は、複数本の光ファイバ素線及びこの複数本の光ファイバ素線を収容する円筒形状を有するライトガイドチューブを備えて構成されている。ここで、ライトガイドチューブは、ライトガイドの内部空間を気密状態に維持するステンレス製、またはアルミニウム製の金属部材により構成され、ライトガイド４０の両方の端面には、ライトガイドの両端部を密封する円板形状を有する光透過性部材が配置されている。なお、光透過性部材は、ライトガイド４０の両端面、即ちレチクルアライメント系（ＴＴＲ系）４１側の端面及びビーム導入部２１側の端面に配置されているが、少なくとも照明光のパワーの強いライトガイド４０のビーム導入部２１側の端面には配置されていることが好ましい。
【００５１】
図４に示すように、ライトガイド４０の他方の端部から射出された光は、コンデンサーレンズ４２に入射する。コンデンサーレンズ４２を介した照明光は、一旦集光された後、照明リレーレンズ４３に入射する。照明リレーレンズ４３を介して平行光となった照明光は、ミラー４４の反射面において、図中上方に反射され、ハーフミラー４５に入射する。ハーフミラー４５において反射された照明光は、ハーフミラー４６を透過した後、第１対物レンズ４７に入射する。第１対物レンズ４７で集光された照明光は、落射ミラー４８の反射面で図中下方に反射された後、レチクルＲ上に形成されたレチクルマーク（被検物体）を照明する。そしてレチクルＲのレチクルマーク(アライメントマーク)の周囲に形成された素通しの部分を透過した光は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に形成されている被検物体であるウエハマーク(アライメントマーク)を照明する。
【００５２】
照明光に対するウエハマーク及びレチクルマークからの反射光は、落射ミラー４８、第１対物レンズ４７を介して、ハーフミラー４６に入射する。ハーフミラー４６で図中上方に反射された光は、ミラー４９を介して第２対物レンズ５０に入射し、第２対物レンズ５０を介した光はＣＣＤ(光電検出素子)５１に入射する。一方、ハーフミラー４６を透過した光は、ハーフミラー４５を透過して第２対物レンズ５２に入射し、第２対物レンズ５２を介した光はＣＣＤ(光電検出素子)５３に入射する。
【００５３】
ＣＣＤ５１，５３の受光面には、照明光に対するウエハマーク及びレチクルマークからの反射光に基づいてマーク像が形成される。このＣＣＤ５１、５３は、形成されたマーク像を光電変換により検出する２次元の光電検出器を構成している。
【００５４】
上述のレチクルＲは、レチクルステージ(図示せず)に載置されている。レチクルステージは、主制御系（図示せず）からの指令に基づき、レチクルステージ制御部（図示せず）によって駆動される。このとき、レチクルステージの移動は、レチクル干渉計（図示せず）及びレチクルステージに設けられた移動鏡（図示せず）により計測される。
【００５５】
一方、ウエハＷは、ウエハステージ(基板ステージ)ＷＳ上のウエハホルダ(図示せず)に真空チャックされている。ウエハステージＷＳは、主制御系（図示せず）からの指令に基づき、ウエハステージ制御部（図示せず）によって駆動される。このとき、ウエハステージＷＳの移動は、ウエハ干渉計(図示せず)及びウエハステージＷＳに設けられた移動鏡(図示せず)により計測される。
【００５６】
この第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、レチクルアライメント系（ＴＴＲ系）４１に照明光を供給するためのライトガイド４０がライトガイドの内部空間を気密状態に維持する金属部材により構成されるライトガイドチューブを備え、ライトガイド４０の両方の端面に、ライトガイドの両端部を密封する光透過性部材を有するため、ライトガイド４０から放出される有機性物質、及びイオン性物質の量を極めて少なくすることができる。即ち、レチクル近傍に位置するライトガイド及びこのライトガイドの端部から放出される有機性物質、及びイオン性物質の量を極めて少なくすることができる。
【００５７】
従って、露光光が通過する投影光学系のレチクルＲ側の空間に対して、ライトガイド４０から発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の条件を満たすことができ、投影光学系のレチクル側の空間が有機性物質やイオン性物質により汚染されることを防止することができる。
【００５８】
また、図３の露光装置は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面に沿ったウエハＷの位置や基準マーク板ＦＭの位置(基準位置)を検出するための検出装置であるオフアクシス方式のアライメント系、即ちＦＩＡ（Field Image Alignment）系(以下、ＦＩＡ系という)を備えており、また投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に沿ったウエハＷの位置を検出するための検出装置である斜入射方式の二次元オートフォーカス系（以下、ＡＦ系という）を備えている。
【００５９】
ここでＦＩＡ系に対して照明光を供給するために図示しないライトガイドが用いられる。また、ＡＦ系の照射系Ａ１に対して、照明光を供給するため、及びＡＦ系の検出系Ａ２からの検出光を伝播するために、図示しないライトガイドが用いられる。ＦＩＡ系及びＡＦ系で用いられるライトガイドは、第１の実施の形態で用いられているライトガイド１２と同様の構成を有する。即ちライトガイドは、複数本の光ファイバ素線及びこの複数本の光ファイバ素線を収容する円筒形状を有するライトガイドチューブを備えて構成されている。ここで、ライトガイドチューブは、ライトガイドの内部空間を気密状態に維持するステンレス製、またはアルミニウム製の金属部材により構成され、ライトガイドの両方の端面には、ライトガイドの両端部を密封する円板形状を有する光透過性部材が配置されている。なお、光透過性部材は、ライトガイドの両端面に配置されているが、ライトガイドの少なくとも一方の端面に配置されていてもよい。
【００６０】
この第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、ＦＩＡ系及びＡＦ系で用いられるライトガイドがライトガイドの内部空間を気密状態に維持する金属部材により構成されるライトガイドチューブを備え、ライトガイドの両方の端面に、ライトガイドの両端部を密封する光透過性部材を有するため、ライトガイドから放出される有機性物質、及びイオン性物質の量を極めて少なくすることができる。即ち、ウエハステージ近傍に位置するライトガイド及びこのライトガイドの端部から放出される有機性物質、及びイオン性物質の量を極めて少なくすることができる。
【００６１】
従って、露光光が通過する投影光学系のウエハステージ側の空間に対して、ライトガイド４０から発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の条件を満たすことができ、投影光学系のウエハステージ側の空間が有機性物質やイオン性物質により汚染されることを防止することができる。
【００６２】
次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態に係る露光装置の説明を行う。図５は、この発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置は、検出装置である空間像測定装置と、測定した空間像から各種収差を求める解析装置を搭載している。図５に示すように、ＸＹＺ軸を定める。即ち、投影光学系の光軸ＡＸ１と平行な方向における光軸方向にＺ軸をとり、Ｚ軸と直交し互いに直交する方向にＸ軸とＹ軸をとる。Ｘ軸は図５の紙面に平行な方向とし、Ｙ軸は図５の紙面に垂直な方向とする。
【００６３】
この露光装置は、露光光を供給するためのＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）により構成される光源（図示せず）を備えている。露光装置は、光源からの光でマスクＭ１を均一に照明する照明光学系（図示せず）と、マスクＭ１に描かれたパターンをウエハＷ１上に結像する投影光学系ＰＬ１と、ウエハＷ１の移動を行うウエハステージＷＳ１などから構成される。なお、この露光装置においては、光源としてＫｒＦエキシマレーザを用いているが、より波長の短いＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）を光源として使用してもよい。
【００６４】
投影光学系ＰＬ１は、複数枚のレンズから成り、マスクＭ１に描かれたパターンを一定の倍率で、ウエハステージＷＳ１に載置されたウエハＷ１上に結像する。ウエハステージＷＳ１は、水平面上のＸ軸、Ｙ軸に移動可能なＸＹステージと、Ｚ軸方向の移動とウエハの傾きを制御するＺθステージなどから成る。ウエハステージＷＳ１上にはウエハＷ１を吸引保持するウエハホルダＷＨ１が設けられている。この露光装置においては、ウエハをＸＹ平面内において２次元的に駆動制御しながら投影露光を行うことにより、ウエハＷ１の各露光領域にマスクＭ１の転写パターンを逐次露光することができる。
【００６５】
投影光学系ＰＬ１の結像性能を測定するときには、ラインアンドスペースマークを描いたマスクを用い、投影光学系ＰＬ１によってラインアンドスペースマークの空間像を形成する。ラインアンドスペースマークの空間像を計測するための空間像計測装置は、図５に示すように、ウエハステージＷＳ１に搭載される。ウエハステージＷＳ１上のウエハホルダＷＨ１の近傍には、たとえばガラス基板からなる指標パターン板（被検物体）６０が設けられている。なお指標パターン板６０の上面は、ウエハＷとほぼ同じ高さ（Ｚ方向にほぼ同じ位置）に設定されている。
【００６６】
ラインアンドスペースマークの空間１次像を形成した光のうち、指標パターン板６０の透過部を通過した光は、ウエハステージＷＳ１の内部に配置されたリレーレンズ系６１、光路偏向用の反射ミラー６２を介してライトガイド６３に入射する。
【００６７】
ここでライトガイド６３は、図６に示すように屈曲した形状を有するリジッド型のライトガイドであるが、ライトガイドチューブの構造及びライトガイドの端部の構造は、第１の実施の形態で用いられているライトガイド１２と同様の構成を有する。即ちライトガイド６３は、複数本の光ファイバ素線及びこの複数本の光ファイバ素線を収容する円筒形状を有するライトガイドチューブを備えて構成されている。ここで、ライトガイドチューブは、ライトガイド６３の内部空間を気密状態に維持するステンレス製、またはアルミニウム製の金属部材により構成され、ライトガイド６３の両方の端面には、ライトガイドの両端部を密封する円板形状を有する光透過性部材が配置されている。
【００６８】
ライトガイド６３の内部において伝送された光は、その射出端より射出し、反射ミラー６４、リレーレンズ系６５を介して、ウエハステージＷＳ１の外部へ引き出される。ウエハステージＷＳ１の外部へ引き出された光は、反射ミラー６６、リレーレンズ群６７、反射ミラー６８を介して受光センサとしてのフォトマルチプライヤ（光電子増倍管）６９に入射し受光される。
【００６９】
空間像の強度分布の計測に際しては、投影光学系ＰＬ１の下方に指標パターン板６０が位置するようにウエハステージＷＳ１を移動させる。この状態において指標パターン板６０上には投影光学系ＰＬ１を介してラインアンドスペースマークの空間１次像が形成される。この状態でウエハステージＷＳ１をＸ方向に移動させ、ラインアンドスペースマークの空間１次像に対して指標パターン板６０を通過した空間１次像からの光をフォトマルチプライヤ６９で受光する。
【００７０】
この空間像計測装置においては、ライトガイド６３の受光部側の端部７１の位置の微調整を行う調整機構７２がライトガイド６３の発光部側の端部７０に設けられている。ライトガイド６３の発光部側の端部７０は、反射ミラー６４、リレーレンズ系６５を収容するＬ字状の内部空間を有する光学部材保持部７２ａの水平方向の開口部に挿入されている。光学部材保持部７２ａは、図６に示す矢印a方向にウエハステージＷＳ１上において回動可能に構成されており、ピン７２ｂによりライトガイド６３の発光部側の端部７０の垂直方向の位置が規定され、ピン７２ｃによりライトガイド６３の発光部側の端部７０の水平方向の位置が規定されて、光学部材保持部７２ａの水平方向の開口部に固定されている。
【００７１】
図６に示すように、光学部材保持部７２ａを矢印a方向に回動させることにより、ライトガイド６３の受光部側の端部７１の位置を矢印a´方向に移動させることができる。また、ピン７２ｂによりライトガイド６３の発光部側の端部７０の垂直方向の位置を変更することにより、ライトガイド６３の受光部側の端部７１の垂直方向の位置を移動させることができ、ピン７２ｃによりライトガイド６３の発光部側の端部７０の水平方向の位置を変更することにより、ライトガイド６３の受光部側の端部７１の位置を矢印ｂ´方向に移動させることができる。
【００７２】
また、ライトガイド６３の発光部側の端部７０を、図６に示す矢印ｃ方向に移動させることにより、ライトガイド６３の受光部側の端部７１の位置を矢印ｃ´方向に移動させることができ、ライトガイド６３の発光部側の端部７０を、図６に示す矢印ｄ方向に回転させることにより、ライトガイド６３の受光部側の端部７１を矢印ｄ´方向に回転させることができる。
【００７３】
この第３の実施の形態に係る露光装置の空間像計測装置においては、ライトガイド６３の発光部側の端部を微動させることにより、ライトガイド６３の受光部側の端部の位置の微調整を行う調整機構７２を備えていることから、屈曲した形状を有するリジッド型のライトガイド６３の受光部側の位置をライドガイドを変形させることなく調整することができる。従って、ライドガイドの端部の位置を調整することにより、ライトガイドに応力が発生し、応力が発生した状態で、基板ステージにライトガイドが固定されることにより、基板ステージに歪みが生じることを的確に防止することができる。
【００７４】
なお、上述の各実施の形態においては、複数の光ファイバ素線と、この複数の光ファイバ素線を収容するライトガイドチューブを備えるライトガイドを用いているが、ガラスロッドにより構成されるライトガイド、またはガラス製、金属製の中空チューブにより構成されるライトガイドを用いても良い。この場合においても、露光光が通過する投影光学系のレチクルＲ側の空間、または投影光学系の基板ステージ側の空間に対して、ライトガイドから発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の条件を満たすことができ、投影光学系のレチクル側の空間、または投影光学系の基板ステージ側の空間が有機性物質やイオン性物質により汚染されることを防止することができる。
【００７５】
また、上述の各実施の形態においては、露光光が通過する投影光学系のレチクル側の空間、または投影光学系の基板ステージ側の空間に対して、ライトガイドから発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の条件を満たしているが、露光光が通過する投影光学系のレチクル側の空間、または投影光学系の基板ステージ側の空間に対して、ライトガイドから発生する有機性物質量が１００ｎｇ／ｃｍ２以下、及びイオン性物質量が５０ｎｇ／ｃｍ２以下の少なくとも一方の条件を満たすことにより、投影光学系のレチクル側の空間、または投影光学系の基板ステージ側の空間が有機性物質やイオン性物質により汚染されることを防止することができる。
【００７６】
以下、図７のフローチャートを参照して、この発明の第１〜第３の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成するマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明する。
【００７７】
先ず、図７のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、この発明の第１〜第３の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系（投影光学モジュール）を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。即ちレチクルアライメント系により、レチクルとウエハとの相対的な位置合わせを行い、レチクルの転写パターンをウエハ上に露光する。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、露光光が通過する空間をクリーンな状態に保つことができる検出装置を備えた露光装置により露光を行っているため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００７８】
また、この発明の第１〜第３の実施の形態にかかる投影露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図８のフローチャートを参照して液晶表示素子の製造方法の説明を行う。図８において、パターン形成工程Ｓ４０１では、この発明の第１〜第３の実施の形態にかかる投影露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。即ちレチクルアライメント系により、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行い、マスクの転写パターンをプレート上に露光する。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００７９】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００８０】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、露光光が通過する空間をクリーンな状態に保つことができる検出装置を備えた露光装置により露光を行っているため、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態に係るライトガイドの構成を説明するための図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態に係る露光装置に搭載されるレチクルアライメント系の構成を示す図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図６】この発明の第３の実施の形態に係る露光装置に搭載される空間像計測装置のライトガイドの端部の位置調整を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態に係るマイクロデバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態に係るマイクロデバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
２  投影光学系
３  ウエハステージ
７  指標パターン板
１２、４０、６３  ライトガイド
４１  レチクルアライメント系
Ｒ  レチクル（マスク）
Ｗ  ウエハ
ＡＦ  オートフォーカス系
７２  調整機構
【図１】
2005197445.tif 000003
【図２】
2005197445.tif 000004
【図３】
2005197445.tif 000005
【図４】
2005197445.tif 000006
【図５】
2005197445.tif 000007
【図６】
2005197445.tif 000008
【図７】
2005197445.tif 000009
【図８】
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