(57)【要約】【課題】  投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であってもマスクと感光性基板との相対位置を正確に調整することができる露光装置を提供する。【解決手段】  第１面に配置されるマスクＲに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板Ｗ上に投影する露光装置において、前記マスク上の前記転写パターンの像を前記第２面上に形成する投影光学系ＰＬと、前記第１面上に位置する第１のマークＲＭと前記第２面上に位置する第２のマークＷＦＭとに対してアライメント光を供給し、前記第１のマーク及び前記第２のマークからの光に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント光学系ＲＡＬと、前記第１面と前記投影光学系との間に挿脱可能に配置され、前記アライメント光学系からのアライメント光を偏向する第１の光学部材１８，１９と、前記第１の光学部材の挿脱により生じる前記アライメント光学系からのアライメント光の光路長変化を補正する第２の光学部材１８とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2005079363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に配置されるマスクに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板上に投影する露光装置において、
前記マスク上の前記転写パターンの像を前記第２面上に形成する投影光学系と、
前記第１面上に位置する第１のマークと前記第２面上に位置する第２のマークとに対してアライメント光を供給し、前記第１のマーク及び前記第２のマークからの光に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント光学系と、
前記第１面と前記投影光学系との間に挿脱可能に配置され、前記アライメント光学系からのアライメント光を偏向する第１の光学部材と、
前記第１の光学部材の挿脱により生じる前記アライメント光学系からのアライメント光の光路長変化を補正する第２の光学部材と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１の光学部材は、クサビ角を有する偏角プリズムを含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記偏角プリズムは、少なくとも２枚のクサビ角を有する偏角光学部材により構成され、各々の前記偏角光学部材は、前記アライメント光学系の光軸周りに回転可能に構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記第２の光学部材は、正屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材は、一体に形成されてい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露光装置。
【請求項６】
前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材は、前記アライメント光学系による前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出する際に挿入され、前記アライメント光学系による前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出した後に退避されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
光の偏向角度を調整する調整手段と、
前記調整手段により生じる光の光路長変化を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする光学部材。
【請求項８】
前記調整手段は、クサビ角を有する偏角プリズムを含むことを特徴とする請求項７記載の光学部材。
【請求項９】
前記偏角プリズムは、対向して配置されるクサビ角を有する少なくとも２枚の偏角光学部材により構成され、各々の前記偏角光学部材は、対向する面の回転位置を変更可能に構成されることを特徴とする請求項８記載の光学部材。
【請求項１０】
前記補正手段は、正屈折力を有することを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の光学部材。
【請求項１１】
前記調整手段及び前記補正手段は、一体に形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の光学部材。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項６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、半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置、該露光装置等に用いられる光学部材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】
半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程には、マスク上に形成された原画となるパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に投影露光する露光装置（例えば、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置）が用いられている。ここで、重ね合わせ露光を行なうために、マスクと感光性基板との位置あわせ（アライメント）を行う必要があり、露光装置には、マスクと感光性基板との相対的な位置検出を行なうアライメント光学系が備えられている。アライメントの精度はパターンの微細化に伴い高い精度が要求されるようになっており、アライメント光学系によるマスクと感光性基板との相対的な位置検出も高い精度を合わせ持つ必要がある。
【０００３】
ここで、アライメント光学系としては、マスク上にマスクマークを設けると共に感光性基板上にウエハマークを設け、落射照明されたマスクマーク及びウエハマークからの反射光に基づいて形成されるマーク像によりマスクと感光性基板との相対的な位置検出を行なう落射式アライメント光学系が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６２４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、露光装置の投影光学系は、露光フィールド端である最大像高において、マスク（物体）側テレセントリック及び感光性基板（像）側テレセントリックとなるように、即ち、両側テレセントリックとなるように設計製造されている。しかしながら、露光フィールド全域において両側テレセントリックとなるような投影光学系を設計製造することは困難である。
【０００６】
ここで、落射式アライメント光学系により最適なアライメントを行なうためには、投影光学系のテレセントリシティが確保されている最大像高位置またはその近傍にマスクマークを配置する必要がある。しかしながら、露光光が落射式アライメント光学系により遮られないようにするために、投影光学系のテレセントリシティが確保されている最大像高位置にマスクマークを配置できない場合がある。従って、最大像高位置にマスクマークを配置できない場合には、マスクマーク位置での投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態となる。また、投影光学系のテレセントリシティが確保されている最大像高位置またはその近傍にマスクマークを配置できた場合においても、露光装置の製造誤差等によりマスクマーク位置での投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態となる場合がある。
【０００７】
このように、マスクマーク位置での投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態となる場合には、落射式レチクルアライメント系によりマスクマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置関係を正確に検出することが困難となる。図８は、落射式レチクルアライメント系（図示せず）から射出されるアライメント光の光路を示す図である。図８に示すように、落射式レチクルアライメント系においては、レチクル１００上に位置するレチクルマーク１０２により反射される反射光に基づく反射像及び投影光学系１０４を介してウエハステージ（図示せず）上に位置するウエハフィデューシャルマーク１０６により反射される反射光に基づく反射像に基づいてレチクルマーク１０２とウエハフィデューシャルマーク１０６との相対位置関係を検出する。
【０００８】
ここで、レチクルマーク１０２が位置する像高で投影光学系１０４のテレセントリシティが不満足な状態であった場合、図９に示すように、レチクルマーク１０２により反射されるアライメント光は、矢印１０８の方向に進行する。一方、投影光学系１０４を介してウエハフィディーシャルマーク１０６により反射されるアライメント光は、矢印１１０の方向に進行する。従って、図９に示す矢印１１２方向にレチクル１００を移動させた場合、レチクルマーク１０２からの反射像光強度分布は、図１０（ａ）のＡから図１０（ｂ）Ａ´の状態へ変化（図中左方向へ移動）し、ウエハフィデューシャルマーク１０６からの反射像光強度分布は、図１０（ａ）のＢから図１０（ｂ）Ｂ´の状態へ変化（図中右方向へ移動）する。即ち、レチクルマーク１０２からの反射像は、ウエハフィデューシャルマーク１０６からの反射像とは反対の方向へ横ずれする。
【０００９】
露光装置においては、レチクルがレチクルステージへ載置された後に、レチクルの厚みばらつき等に対応させるためにフォーカス調整が行なわれる。フォーカス合焦精度は、オートフォーカスレンズの追い込み精度や信号処理精度に限界があるため、一定の誤差を有している。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態でフォーカス調整を行なった場合、そのフォーカス調整の精度誤差によりレチクルマークの結像位置とウエハフィデューシャルマークの結像位置とが反対の方向へ横ずれするため、レチクルマークとウエハフィディーシャルマークとの相対位置関係を正確に検出することが困難となる。
【００１０】
この発明の課題は、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であってもマスクと感光性基板との相対位置を正確に調整することができる露光装置、光を偏向させると共に光の偏向に伴う光路長変化を補正する光学部材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】
【００１１】
請求項１記載の露光装置は、第１面の配置されるマスクに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板上に投影する露光装置において、前記マスク上の前記転写パターンの像を前記第２面上に形成する投影光学系と、前記第１面上に位置する第１のマークと前記第２面上に位置する第２のマークとに対してアライメント光を供給し、前記第１のマーク及び前記第２のマークからの光に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント光学系と、前記第１面と前記投影光学系との間に挿脱可能に配置され、前記アライメント光学系からのアライメント光を偏向する第１の光学部材と、前記第１の光学部材の挿脱により生じる前記アライメント光学系からのアライメント光の光路長変化を補正する第２の光学部材とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この請求項１記載の露光装置によれば、アライメント光学系からのアライメント光を偏向する第１の光学部材を備えているため、露光装置の投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であっても、第１のマーク位置におけるテレセントリシティを確保することができる。また、第１の光学部材を挿入することにより生じるアライメント光の光路長変化を補正する第２の光学部材を備えているため、結像位置を第１の光学部材を挿入する前の結像位置に補正することができる。従って、露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、第１のマークと第２のマークの結像位置の横ずれをなくすことができ、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００１３】
また、請求項２記載の露光装置は、前記第１の光学部材がクサビ角を有する偏角プリズムを含むことを特徴とする。この請求項２記載の露光装置によれば、第１の光学部材がクサビ角を有する偏角プリズムを含んでいるため、アライメント光学系からのアライメント光を偏向することができ、露光装置の投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であっても、第１のマーク位置におけるテレセントリシティを確保することができる。従って、露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、第１のマークと第２のマークの結像位置の横ずれをなくすことができ、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００１４】
また、請求項３記載の露光装置は、前記偏角プリズムが少なくとも２枚のクサビ角を有する偏角光学部材により構成され、各々の前記偏角光学部材が前記アライメント光学系の光軸周りに回転可能に構成されることを特徴とする。
【００１５】
この請求項３記載の露光装置によれば、少なくとも２枚のクサビ角を有する偏角光学部材をアライメント光学系の光軸周りに回転させることによりアライメント光学系からのアライメント光を偏向することができるため、露光装置の投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であっても、第１のマーク位置におけるテレセントリシティを確保することができる。従って、露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、第１のマークと第２のマークの結像位置の横ずれをなくすことができ、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００１６】
また、請求項４記載の露光装置は、前記第２の光学部材が正屈折力を有することを特徴とする。この請求項４記載の露光装置によれば、第２の光学部材が有している正屈折力により第１の光学部材を挿入することにより生じるアライメント光の光路長変化を補正することができるため、結像位置を第１の光学部材を挿入する前の結像位置に補正することができる。従って、厚みのある光学部材を挿入してもフォーカス変化量が最小限に抑えられるため、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００１７】
また、請求項５記載の露光装置は、前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材が一体に形成されていることを特徴とする。この請求項５記載の露光装置によれば、第１の光学部材と第２の光学部材が一体に形成されているため、光学部材の構成をより簡易にすることができ、光学部材の挿脱もより容易に行なうことができる。
【００１８】
また、請求項６記載の露光装置は、前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材が前記アライメント光学系による前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出する際に挿入され、前記アライメント光学系による前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出した後に退避されることを特徴とする。
【００１９】
この請求項６記載の露光装置によれば、第１の光学部材及び前記第２の光学部材が挿脱可能に構成されており、アライメント光学系により第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を検出するときにのみ挿入される。従って、第１面に位置する第１のマークが露光装置の露光領域内またはその近傍に配置された場合においても、第１の光学部材及び第２の光学部材が露光領域を通過する露光光を遮ることなく、最適な露光を行なうことができる。
【００２０】
また、請求項７記載の光学部材は、光の偏向角度を調整する調整手段と、前記調整手段により生じる光の光路長変化を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。この請求項７記載の光学部材によれば、光の偏向角度を調整する調整手段と、光の光路長変化を補正する補正手段を備えているため、この光学部材を用いることにより光学系からの光の偏向角度の調整、光学系からの光の光路長変化の補正を容易に行なうことができる。
【００２１】
また、請求項８記載の光学部材は、前記調整手段がクサビ角を有する偏角プリズムを含むことを特徴とする。この請求項８記載の光学部材によれば、クサビ角を有する偏角プリズムを含んでいるため、この光学部材を用いることにより光学系からの光の偏向角度の調整を容易に行なうことができる。
【００２２】
また、請求項９記載の光学部材は、前記偏角プリズムが対向して配置されるクサビ角を有する少なくとも２枚の偏角光学部材により構成され、各々の前記偏角光学部材が対向する面の回転位置を変更可能に構成されることを特徴とする。
【００２３】
この請求項９記載の光学部材によれば、２枚の偏角光学部材により構成されている偏角プリズムをその偏角光学部材が対向する面の回転位置を変更することができる。従って、この偏角プリズムを用いて回転させることにより光学系からの光の偏向角度の調整を容易に行なうことができる。
【００２４】
また、請求項１０記載の光学部材は、前記補正手段が正屈折力を有することを特徴とする。この請求項１０記載の光学部材によれば、正屈折力を有しているため、この光学部材を用いることにより光学系の光の光路長変化の補正を容易に行うことができる。
【００２５】
また、請求項１１記載の光学部材は、前記調整手段及び前記補正手段が一体に形成されていることを特徴とする。この請求項１１記載の光学部材によれば、調整手段と補正手段が一体に形成されているため、光学部材の構成をより簡易にすることができ、光学部材の挿脱もより容易に行なうことができる。
【００２６】
また、請求項１２記載の露光方法は、請求項１乃至請求項６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。
【００２７】
この請求項１２記載の露光方法によれば、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係が正確に検出され、マスクと感光性基板との相対位置の調整が正確に行なわれた露光装置を用いて露光を行なうため、微細なパターンを良好に露光することができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明の露光装置によれば、アライメント光学系からのアライメント光を偏向する第１の光学部材を備えているため、露光装置の投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であっても、第１のマーク位置においてテレセントリシティを確保することができる。また、第１の光学部材を挿入することにより生じるアライメント光の光路長変化を補正する第２の光学部材を備えているため、結像位置を第１の光学部材を挿入する前の結像位置に補正することができる。従って、露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、第１のマークと第２のマークの結像位置が横ずれすることなく、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００２９】
また、この発明の光学部材によれば、光の偏向角度を調整する調整手段と、光の光路長変化を補正する補正手段を備えているため、この光学部材を用いることにより光学系からの光の偏向角度の調整、光学系からの光の光路長変化の補正を容易に行なうことができる。
【００３０】
また、この発明の露光方法によれば、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係が正確に検出され、マスクと感光性基板との相対位置の調整が正確に行なわれた露光装置を用いて露光を行なうため、微細なパターンを良好に露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光装置ついて説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。この実施の形態において、図１に示すように、レチクル（マスク）Ｒに形成された転写パターンの像を投影光学系ＰＬを介して感光性材料（レジスト）が塗布されたウエハ（感光性基板）Ｗ上に投影露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【００３２】
また、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００３３】
この実施の形態にかかる露光装置は、光源を含み光源から射出される光束をレチクルＲに導く照明光学系ＩＬを備えている。光源から射出された光束は、照明光学系ＩＬを通過し、第１面に配置されるレチクルＲをほぼ均一に照明し、投影光学系ＰＬに入射し、レチクルＲのパターン像を第２面に配置されるウエハＷ上に投影露光する。なお、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上に、ウエハＷはウエハステージＷＳＴ上にそれぞれ載置されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージＷＳＴ上に位置する移動鏡１を用いたレーザ干渉計２によって位置計測され、且つ制御されている。
【００３４】
また、この露光装置は、レチクルＲ上に位置するレチクルマーク（第１のマーク）ＲＭとウエハステージＷＳＴ上に位置するウエハフィデューシャルマーク（第２のマーク）ＷＦＭとの相対位置関係を検出する落射式レチクルアライメント系（アライメント光学系）ＲＡＬを備えている。落射式レチクルアライメント系ＲＡＬは、露光装置の製造段階において、レチクルＲの位置の初期設定を行なう際に使用される。
【００３５】
また、この露光装置は、ウエハＷ上に位置するウエハマーク（図示せず）とウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を検出するウエハアライメント系ＷＡＬを備えている。また、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの検出位置は、ウエハステージＷＳＴ上に位置する移動鏡１を用いたレーザ干渉計２によって位置計測され、且つ制御されている。
【００３６】
また、この露光装置に備えられている制御装置３は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬにより検出されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を示す検出信号を受信する。また、制御装置３は、ウエハアライメント系ＷＡＬにより検出されたウエハマークとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を示す検出信号を受信する。また、制御装置３は、レーザ干渉計２によるウエハＷの位置の計測信号を受信する。一方、制御装置３は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬによる検出信号、ウエハアライメント系ＷＡＬによる検出信号、レーザ干渉計２による計測信号に基づいて、ウエハステージＷＳＴの駆動を行ない、レチクルＲとウエハＷとの相対位置の調整を行なう。
【００３７】
図２は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬの構成を示す図である。露光装置の光源からの光束の一部は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬに照明光（アライメント光）を供給するファイバ４の入射端に入射する。従って、ファイバ４により落射式レチクルアライメント系ＲＡＬに対して露光光と同一の波長を有する照明光が供給される。
【００３８】
図２に示すように、ファイバ４の射出端から射出した光は、コンデンサレンズ５に入射する。コンデンサレンズ５を介したアライメント光は、集光された後、リレーレンズ６に入射する。リレーレンズ６を介して平行光となったアライメント光は、ミラー８により図２の紙面下方向に反射され、ハーフミラー１０に入射する。ハーフミラー１０を透過したアライメント光は、第１対物レンズ１２に入射する。第１対物レンズ１２で集光されたアライメント光は、挿脱可能に構成されている落射ミラー１４，１６により順次反射される。ここで、落射ミラー１４，１６は、落射ミラー１４，１６を一体として図２の紙面右方向に移動させることにより退避させることができる。なお、この実施の形態においては、２枚の落射ミラー１４，１６を用いているが、落射ミラーは１枚または３枚以上により構成されていてもよい。
【００３９】
落射ミラー１４，１６により順次反射された光は、レチクルＲ上に位置するレチクルマーク（第１のマーク）ＲＭを照明する。レチクルマークＲＭの透過部分を透過した光は、クサビ角を有する偏角光学部材１８，１９により構成されている偏角プリズム（第１の光学部材）２０を透過する。ここで、偏角プリズム２０は、図３に示すように、アライメント光の光路中に挿脱可能に構成されており、レチクルアライメント光学系ＲＡＬによるレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を検出する際に、図３の矢印左方向に移動させることによりアライメント光の光路中に挿入される。また、偏角プリズム２０は、図３に示すように、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬによるレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を検出した後（すなわち露光前）に、図３の矢印右方向に移動させることによりアライメント光の光路より退避される。このとき、図２における落射ミラー１４，１６も偏角プリズム２０の退避方向と同方向にアライメント光の光路より退避される。
【００４０】
偏角光学部材１８，１９を通過したアライメント光は、投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳＴ上に位置するウエハフィデューシャルマーク（第２のマーク）ＷＦＭを照明する。ウエハフィデューシャルマークＷＦＭにより反射された反射光は、再度投影光学系ＰＬを介して、偏角プリズム２０を通過する。
【００４１】
アライメント光に対するウエハフィデューシャルマークＷＦＭ及びレチクルマークＲＭからの反射光は、落射ミラー１６，１４、第１対物レンズ１２を介して、ハーフミラー１０に入射する。ハーフミラー１０により反射された光は、第２対物レンズ２２に入射し、第２対物レンズ２２により光が集光される集光点の近傍に配置された平行平面板２４に入射する。ここで、平行平面板２４は、視野位置等を調整する光学部材として用いられる。平行平面板２４を介した光は、レンズ作用を有するフォーカス調整部品２６、第３対物レンズ２８を介して、ハーフミラー３０に入射する。ハーフミラー３０を透過した光は、第４対物レンズ３２を介して、センサ（撮像素子）３４に入射する。一方、ハーフミラー３０により反射された光は、ハーフミラー３６に入射する。ハーフミラー３６により反射された光は、第４対物レンズ３８を介して、センサ（撮像素子）４０に入射する。一方、ハーフミラー３６を透過した光は、ミラー４２により反射され、第４対物レンズ４４を介して、センサ（撮像素子）４６に入射する。
【００４２】
ここで、各センサ３４，４０，４６は、最適なアライメントを行なうための光学条件（倍率、開口数等）に設定されており、筐体４８に格納されている。また、各センサ３４，４０，４６の動作により発生する熱を取り除くため、筐体４８内の排気または冷却板等を用いて除熱を行なう。この除熱により、筐体４８または筐体４８の周辺に配置されている光学部材の温度上昇を抑えることができ、光学部材の熱膨張や屈折率の変化によるアライメント精度の低下を防止することができる。また、各センサ３４，４０，４６が筐体４８内の１箇所に配置されているため、除熱を効率良く行なうことができる。
【００４３】
センサ３４は、センサ３４の撮像面に結像されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭのＸ軸方向における位置を検出する。また、センサ４０は、センサ４０の撮像面に結像されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭのＹ軸方向における位置を検出する。また、センサ４６は、センサ４６の撮像面に結像されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭの像を検出する。各センサ３４，４０，４６は、各検出結果を制御装置３に出力する。
【００４４】
図４は、偏角光学部材１８，１９の構成及び動作を説明するための拡大図である。図４（ａ）に示すように、偏角光学部材１８，１９は、レチクルアライメント光学系ＲＡＬの光軸ＡＸ周りに回転可能に構成されている。即ち、図４（ｂ）に示すように、レチクルアライメント光学系ＲＡＬの光軸ＡＸ周りに偏角光学部材１８，１９を各々独立して回転させることによりアライメント光を偏向させることができる。なお、偏角光学部材１８，１９は、偏角光学部材１８，１９を回転させる際に、偏角光学部材１８と偏角光学部材１９とが干渉しない程度の間隔を持って配置されている。
【００４５】
また、偏角光学部材１８は、図４に示すように、アライメント光の光路長変化を補正するため、入射面１８ａが正屈折力を有する凸レンズにより構成されている。即ち、偏角光学部材１８，１９をアライメント光の光路中に挿入することにより、アライメント光の光路長が図５（ａ）の実線に示す長さから図５（ａ）の破線に示す長さに変化する。ここで、偏角光学部材１８の入射面１８ａを正屈折力を有する凸レンズ面とすることにより、図５（ｂ）に示すように、アライメント光の光路長を偏角光学部材１８，１９が挿入される前のアライメント光の光路長の長さに補正することができる。
【００４６】
偏角光学部材１８，１９は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬを用いて、レチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係の検出を行なう場合であって、アライメント光の主光線がウエハＷ側でウエハフィデューシャルマークＷＦＭと垂直であり、かつ主光線がレチクルＲ側でレチクルマークＲＭと垂直でなく所定の傾きを有する場合に、レチクルＲと投影光学系ＰＬの間に挿入される。偏角光学部材１８，１９の回転量は、投影光学系ＰＬがレチクルＲ側のレチクルマークＲＭの位置でテレセントリックとなるように、主光線とレチクルマークＲＭとの所定の傾きの値に基づいて算出される。偏角光学部材１８，１９は、算出された回転量に基づいて、それぞれ回転させてアライメント光を偏向させることにより、投影光学系ＰＬがレチクルＲ側のレチクルマークＲＭの位置でテレセントリックとなるように調整を行なう。偏角光学部材１８，１９により投影光学系ＰＬのレチクルＲ側のレチクルマークＲＭの位置におけるテレセントリシティが確保される。また、偏角光学部材１８，１９を挿入することにより生じるアライメント光の光路長変化を偏角光学部材１８の入射面１８ａの凸レンズ作用により補正される。
【００４７】
図２に示すように、ファイバ４の射出端から射出した露光光と同一の波長を有するアライメント光は、コンデンサレンズ５、リレーレンズ６を通過し、ミラー８により反射され、ハーフミラー１０、第１対物レンズ１２を通過し、落射ミラー１４，１６により順次反射され、レチクルＲ上に位置するレチクルマーク（第１のマーク）ＲＭを照明する。レチクルマークＲＭの透過部分を透過した光は、レチクルマークＲＭの位置でテレセントリックとなるように配置された偏角プリズム（第１の光学部材）２０を透過する。偏角プリズム２０を通過したアライメント光は、投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳＴ上に位置するウエハフィデューシャルマーク（第２のマーク）ＷＦＭを照明する。ウエハフィデューシャルマークＷＦＭにより反射された反射光は、再度投影光学系ＰＬを介して、偏角プリズム２０を通過する。
【００４８】
アライメント光に対するウエハフィデューシャルマークＷＦＭ及びレチクルマークＲＭからの反射光は、落射ミラー１６，１４、第１対物レンズ１２、ハーフミラー１０、第２対物レンズ２２、第３対物レンズ２８、ハーフミラー３０、第４対物レンズ３２を介して、センサ３４に入射する。ハーフミラー３０により反射された光は、ハーフミラー３６により反射され、第４対物レンズ３８を介して、センサ４０に入射する。ハーフミラー３６を透過した光は、ミラー４２、第４対物レンズ４４を介して、センサ４６に入射する。
【００４９】
各センサ３４，４０，４６は、各検出結果を制御装置３に出力する。制御装置３は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬ（各センサ３４，４０，４６）から出力された検出信号、ウエハアライメント系ＷＡＬから出力された検出信号、レーザ干渉計２から出力された検出信号に基づいて、レチクルＲ及びウエハＷの相対位置の調整を行なう。レチクルＲ及びウエハＷの相対位置の調整が終了した後、偏角光学部材１８，１９は退避される。
【００５０】
なお、上述の実施の形態においては、予め算出された偏角光学部材１８，１９の回転量に基づいて偏角光学部材１８，１９を相対的に回転させているが、２枚の偏角光学部材１８，１９を回転させつつ投影光学系ＰＬのレチクルＲ側のレチクルマークＲＭの位置におけるテレセントリシティ調整を行なうこともできる。即ち、この場合には、アライメント光の主光線がウエハＷ側でウエハフィデューシャルマークＷＦＭと垂直であり、かつ主光線がレチクルＲ側でレチクルマークＲＭと垂直でなく所定の傾きを有する場合に、２枚の偏角光学部材１８，１９をレチクルＲと投影光学系ＰＬの間に挿入し、２枚の偏角光学部材１８，１９をそれぞれ徐々に回転させ、投影光学系ＰＬがレチクルＲ側のレチクルマークＲＭの位置でテレセントリックとなる回転位置を求め、投影光学系ＰＬがレチクルＲ側のレチクルマークＲＭの位置でテレセントリックとなるように調整を行なう。
【００５１】
この実施の形態にかかる露光装置によれば、アライメント光を偏向することができる偏角光学部材を備えているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態においても、レチクル側のレチクルマークの位置におけるテレセントリシティを確保することができる。また、偏角光学部材の入射面が凸レンズ面により形成されているため、偏角光学部材を挿入することにより生じるアライメント光の光路長変化を補正することができる。従って、露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、レチクルマークとウエハフィデューシャルマークの結像位置の横ずれをなくすことができ、レチクルマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置の調整を正確に行なうことができる。
【００５２】
また、この実施の形態にかかる露光装置によれば、レチクルと投影光学系との間に備えられている偏角プリズムが挿脱可能に構成されているため、落射式レチクルアライメント系によるアライメント時にのみ偏角プリズムを挿入することができる。従って、レチクルマークが露光装置の露光領域内またはその近傍に配置された場合においても、偏角プリズムが上述の露光領域を通過する露光光を遮ることなく、最適な露光を行なうことができる。
【００５３】
なお、この実施の形態にかかる露光装置においては、２枚の偏角光学部材１８，１９を用いて落射式レチクルアライメント系ＲＡＬからのアライメント光の偏向及び光路長変化の補正を行ったが、１枚の偏角光学部材を備えて構成されるようにしてもよい。この場合には、偏角光学部材のクサビ角の大きさ及び回転量は、投影光学系がレチクルマーク位置でテレセントリックとなるように、主光線とレチクルマークとの所定の傾きの値に基づいて算出される。偏角光学部材は、算出されたクサビ角の大きさに基づき形成され、算出された回転量に基づいて回転位置が決定され、レチクルと投影光学系の間に挿入される。また、この実施の形態にかかる露光装置においては、３枚以上の偏角光学部材を備えて構成されるようにしてもよい。
【００５４】
なお、偏角光学部材によりレチクルマーク位置におけるテレセントリシティ調整を行なう場合に、露光装置に回転駆動系を設け、その回転駆動系により偏角光学部材を回転させるようにしてもよく、偏角光学部材を一旦退避し、手動により調整し、再度挿入する等により偏角光学部材を回転させるようにしてもよい。
【００５５】
また、この実施の形態にかかる露光装置においては、偏角光学部材１８の入射面１８ａが凸レンズ面（正屈折力）を有するように構成されている。即ち、落射式レチクルアライメント系からのアライメント光を偏向する光学部材とアライメント光の光路長変化を補正する光学部材とが一体に形成されている例を示しているが、これら光学部材が別体で形成されていてもよい。即ち、アライメント光を偏向する偏角光学部材と、別体の凸レンズ面（正屈折力）を有する光学部材を備えるように構成してもよい。
【００５６】
上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述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プレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
先ず、図６のステップ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのプレート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３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのプレート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、各プレート上の各ショット領域に形成される。
【００５８】
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、落射式レチクルアライメント系によりレチクルマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置関係が正確に検出され、マスクと感光性基板との相対位置の調整が正確に行なわれた露光装置を用いて露光を行なっているため、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。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００５９】
また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、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７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図７において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の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。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４０２へ移行する。
【００６０】
次に、カラーフィルタ形成工程４０２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たり、または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されたり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４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程４０２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４０３では、例えば、パターン形成工程４０１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４０２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。
【００６１】
その後、モジュール組み立て工程４０４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、落射式レチクルアライメント系によりレチクルマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置関係が正確に検出され、マスクと感光性基板との相対位置の調整が正確に行なわれた露光装置を用いて露光しているため、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】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる露光装置を構成する偏角プリズムの挿脱方法を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる露光装置を構成する偏角光学部材の回転方法を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態にかかる露光装置を構成する偏角光学部材の凸レンズ作用を説明するための図である。
【図６】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図７】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【図８】落射式レチクルアライメント系からのアライメント光が露光光と平行でない場合のアライメント光の光路を示す図である。
【図９】落射式レチクルアライメント系によるアライメント光の光路について説明するための図である。
【図１０】落射式レチクルアライメント系により検出されるレチクルマークとウエハフィデューシャルマークの像光強度を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
ＩＬ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＲＭ…レチクルマーク、ＲＡＬ…落射式レチクルアライメント系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＦＭ…ウエハフィデューシャルマーク、ＷＡＬ…ウエハアライメント系、１…移動鏡、２…レーザ干渉計、３…制御装置、４…ファイバ、５…コンデンサレンズ、６…リレーレンズ、８，４２…ミラー、１０，３０，３６…ハーフミラー、１２…第１対物レンズ、１４，１６…落射ミラー、１８，１９…偏角光学部材、２０…偏角プリズム、２２…第２対物レンズ、２４…平行平面板、２６…フォーカス調整レンズ、２８…第３対物レンズ、３４，４０，４６…センサ、４８…筐体。
【図１】
2005079363.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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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005079363.tif 000010
【図９】
2005079363.tif 000011
【図１０】
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