(57)【要約】【課題】  検出光の光量の損失を抑制することができ、かつ検出光を分割することができ面位置検出装置を提供する。【解決手段】  光源から供給される検出光により照明された第１面１２ａ上のパターンを被検面Ｗ上に斜め方向から投射する送光光学系ＳＬと、前記被検面で反射された前記検出光を受光する受光光学系ＲＬと、該受光光学系を介した前記検出光を検出する検出器３８とを備え、該検出器の出力に基づいて前記被検面の面位置を検出する面位置検出装置２において、前記送光光学系は、前記被検面上で一方向に延びた計測領域Ａを形成し、前記送光光学系の光軸を前記被検面上に投影した軸線方向は、前記計測領域の長手方向と一致し、前記光源と前記第１面との間の光路中に配置されて、前記計測領域の長手方向に対応した方向に関して光束を拡大させる、または前記長手方向と直交する短手方向に対応した方向に関して光束を縮小させる光学部材１１を備える。【選択図】  図１
2007048819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から供給される検出光により照明された第１面上のパターンを被検面上に斜め方向から投射する送光光学系と、前記被検面で反射された前記検出光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介した前記検出光を検出する検出器とを備え、該検出器の出力に基づいて前記被検面の面位置を検出する面位置検出装置において、
前記送光光学系は、前記被検面上で一方向に延びた計測領域を形成し、
前記送光光学系の光軸を前記被検面上に投影した軸線方向は、前記計測領域の長手方向と一致し、
前記光源と前記第１面との間の光路中に配置されて、前記計測領域の長手方向に対応した方向に関して光束を拡大させる、または前記長手方向と直交する短手方向に対応した方向に関して光束を縮小させる光学部材を備えていることを特徴とする面位置検出装置。
【請求項２】
前記光学部材は、互いに直交する方向で異なる焦点距離を有することを特徴とする請求項１記載の面位置検出装置。
【請求項３】
光源から供給される検出光により照明された第１面上のパターンを被検面上に斜め方向から投射する送光光学系と、前記被検面で反射された前記検出光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介した前記検出光を検出する検出器とを備え、該検出器の出力に基づいて前記被検面の面位置を検出する面位置検出装置において、
前記送光光学系は、前記被検面上で一方向に延びた計測領域を形成し、
前記送光光学系の光軸を前記被検面上に投影した軸線方向は、前記計測領域の長手方向と一致し、
前記第１面上のパターンの領域は、前記被検面上の前記計測領域に対応した長手方向を有し、かつ該長手方向と該長手方向と直交する短手方向とで異なる開口数の光束により照明されることを特徴とする面位置検出装置。
【請求項４】
前記送光光学系の瞳またはその近傍に配置されて、前記第１面上のパターンを通過した前記検出光を分割する分割手段を更に備え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面位置検出装置。
【請求項５】
光源から供給される検出光により第１面上のパターンを被検面上に斜め方向から投射する送光光学系と、前記被検面で反射された前記検出光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介した前記検出光を検出する検出器とを備え、該検出器の出力に基づいて前記被検面の面位置を検出する面位置検出装置において、
前記送光光学系の瞳またはその近傍に配置されて、前記第１面上のパターンを通過した前記検出光を分割する分割手段を備えることを特徴とする面位置検出装置。
【請求項６】
前記分割手段は、前記検出光を波面分割することを特徴とする請求項４または請求項５記載の面位置検出装置。
【請求項７】
所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
前記感光性基板の面位置を検出するための請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の面位置検出装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子や液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程で用いられる面位置検出装置、該面位置検出装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光する投影露光装置においては、投影光学系の焦点深度が比較的浅く、かつ、基板面が平坦でない場合もあるため、基板上の露光領域に対する投影光学系のフォーカス位置の調整を正確に行なう必要がある。
【０００３】
投影光学系の光軸方向における基板位置の検出装置としては、例えば、被検面としての基板に対して斜め方向からスリットの像を投影し、このスリットの像を斜め方向から検出する斜入射型オートフォーカスセンサ（面位置検出装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８２９２９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、面位置検出装置において、細長形状を有する計測領域の面位置の計測を行なう場合、スリットを含むパターン領域としては、細長い計測領域に対応させたもの、即ち、図３に示すような細長いパターン領域１２ａを用いる必要がある。このパターン領域１２ａに対して検出光による照明が必要な照明領域は、矩形状の領域Ｉｉである。しかし、従来の面位置検出装置では、光源から射出される検出光が円形状に等方的に拡がるため、パターン領域１２ａを照明するために検出光が照明する照明領域は円形状の領域Ｉｒであった。即ち、図３に示すように、検出光により必要でない領域まで照明していたため、検出光の光量の損失が大きかった。
【０００６】
また、細長形状を有する２つ以上の計測領域の面位置の計測を行なう場合、面位置検出装置はそれぞれの計測領域の面位置を計測するための２つ以上の送光系及び受光系を備える必要があるため、コスト高となり、かつ設置スペースを確保することが困難であった。
【０００７】
この発明の課題は、検出光の光量の損失を抑制することができ、かつ検出光を分割することができる面位置検出装置、該面位置検出装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の面位置検出装置は、光源から供給される検出光により照明された第１面上のパターンを被検面上に斜め方向から投射する送光光学系と、前記被検面で反射された前記検出光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介した前記検出光を検出する検出器とを備え、該検出器の出力に基づいて前記被検面の面位置を検出する面位置検出装置において、前記送光光学系は、前記被検面上で一方向に延びた計測領域を形成し、前記送光光学系の光軸を前記被検面上に投影した軸線方向は、前記計測領域の長手方向と一致し、前記光源と前記第１面との間の光路中に配置されて、前記計測領域の長手方向に対応した方向に関して光束を拡大させる、または前記長手方向と直交する短手方向に対応した方向に関して光束を縮小させる光学部材を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明の面位置検出装置によれば、計測領域の長手方向に対応した方向に関して光束を拡大させる、または計測領域の短手方向に対応した方向に関して光束を縮小させる光学部材を備えているため、細長形状を有する計測領域に対応した第１面上の細長形状のパターンを検出光により無駄なく照明することができる。即ち、検出光の光量の損失を抑制することができる。また、計測領域の短手方向に対応した方向の光束の開口数のみを大きくすることができるため、この面位置検出装置を投影露光装置に搭載した場合に、光束が投影露光装置を構成する光学系等と干渉することなく、計測領域に第１面のパターンの像を効率良く投影することができる。したがって、被検面の面位置を効率良く検出することができる。
【００１０】
また、この発明の面位置検出装置は、光源から供給される検出光により照明された第１面上のパターンを被検面上に斜め方向から投射する送光光学系と、前記被検面で反射された前記検出光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介した前記検出光を検出する検出器とを備え、該検出器の出力に基づいて前記被検面の面位置を検出する面位置検出装置において、前記送光光学系は、前記被検面上で一方向に延びた計測領域を形成し、前記送光光学系の光軸を前記被検面上に投影した軸線方向は、前記計測領域の長手方向と一致し、前記第１面上のパターンの領域は、前記被検面上の前記計測領域に対応した長手方向を有し、かつ該長手方向と該長手方向と直交する短手方向とで異なる開口数の光束により照明されることを特徴とする。
【００１１】
この発明の面位置検出装置によれば、細長形状を有する第１面上のパターンをパターンの長手方向と短手方向とで異なる開口数の光束により照明するため、第１面上のパターンを検出光により無駄なく照明することができる。即ち、検出光の光量の損失を抑制することができる。また、この面位置検出装置を投影露光装置に搭載した場合に、光束が投影露光装置を構成する光学系等と干渉することなく、計測領域に第１面のパターンの像を効率良く投影することができる。したがって、被検面の面位置を効率良く検出することができる。
【００１２】
また、この発明の面位置検出装置は、光源から供給される検出光により第１面上のパターンを被検面上に斜め方向から投射する送光光学系と、前記被検面で反射された前記検出光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介した前記検出光を検出する検出器とを備え、該検出器の出力に基づいて前記被検面の面位置を検出する面位置検出装置において、前記送光光学系の瞳またはその近傍に配置されて、前記第１面上のパターンを通過した前記検出光を分割する分割手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明の面位置検出装置によれば、第１面上のパターンを通過した検出光を分割する分割手段を備えているため、複数の計測領域の面位置の計測を行なうことができる。したがって、複数の計測領域の面位置の計測を行なうために複数の光源や複数の第１面上のパターン等を備える必要がないため、広い設置スペースを設ける必要がなく、かつコストを削減することができる。
【００１４】
また、この発明の露光装置は、所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、前記感光性基板の面位置を検出するためのこの発明の面位置検出装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明の露光装置によれば、この発明の面位置検出装置により被検面である感光性基板の面位置を効率良く検出することができるため、感光性基板上に所定のパターンを精度良く露光することができる。
【００１６】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いて露光するため、感光性基板上に所定のパターンを精度良く露光することができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の面位置検出装置によれば、細長形状を有する計測領域に対応した第１面上の細長形状のパターンを検出光により無駄なく照明することができる。即ち、検出光の光量の損失を抑制することができる。また、この面位置検出装置を投影露光装置に搭載した場合に、光束が投影露光装置を構成する光学系等と干渉することなく、計測領域に第１面のパターンの像を効率良く投影することができる。したがって、被検面の面位置を効率良く検出することができる。
【００１９】
また、この発明の面位置検出装置によれば、第１面上のパターンを通過した検出光を分割する分割手段を備えているため、複数の計測領域の面位置の計測を行なうことができる。したがって、複数の計測領域の面位置の計測を行なうために複数の光源や複数の第１面上のパターン等を備える必要がないため、広い設置スペースを設ける必要がなく、かつコストを削減することができる。
【００２０】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の面位置検出装置により被検面である感光性基板の面位置を効率良く検出することができるため、感光性基板上に所定のパターンを精度良く露光することができる。
【００２１】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いて露光するため、感光性基板上に所定のパターンを精度良く露光することができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる投影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かかる投影露光装置の概略構成を示す図である。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。
【００２３】
図１に示すように、光源を含む照明光学系ＩＬから射出された露光光は、折り曲げミラーＭにより反射され、レチクルステージＲＳＴに載置されているレチクルＲを照明する。レチクルステージＲＳＴの位置は、図示しないレチクルステージ干渉計によって計測され且つ位置制御されている。レチクルＲに形成されている露光パターンを通過した露光光は、投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳＴに載置されているウエハＷ上に、レチクルＲのパターン像を投影する。このウエハＷを載置しているウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面（ＸＹ平面）内で平行移動、微小回転可能に構成されており、かつ光軸ＡＸに沿ったフォーカシング方向（Ｚ方向）へ移動可能に構成されている。また、ウエハステージＷＳＴの位置は、図示しないウエハステージ干渉計によって計測され且つ位置制御されている。
【００２４】
この投影露光装置は、面位置検出装置２を備えている。この面位置検出装置２は、投影光学系ＰＬの焦点深度の幅内にウエハＷの露光領域を収めるために、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ方向）におけるウエハＷの計測領域Ａの位置を検出する。
【００２５】
面位置検出装置２を構成する光源（図示せず）から射出した検出光は、コリメートレンズ等（図示せず）を介して、ライトガイドファイバ１０の入射端（図示せず）に入射する。ライトガイドファイバ１０の内部を伝播した検出光は、図１に示すように、ライトガイドファイバ１０の射出端１０ａから射出し、シリンドリカルレンズ１１に入射する。
【００２６】
シリンドリカルレンズ（光学部材）１１は、後述する細長形状を有する計測領域Ａの長手方向に対応した方向に関して検出光の光束を拡大させる。即ち、シリンドリカルレンズ１１は、計測領域Ａの長手方向に対応した方向と、計測領域Ａの短手方向に対応した方向とで異なる焦点距離を有する。
【００２７】
シリンドリカルレンズ１１から射出した検出光は、コンデンサレンズ１３を通過して、送光スリットプリズム１２に入射する。図２は、送光スリットプリズム１２の射出面１２ａの構成を示す図である。図２に示すように、射出面（第１面）１２ａには、複数の送光スリットＳ１〜Ｓ１０が配列されている。ここで、射出面１２ａに形成されている複数の送光スリットＳ１〜Ｓ１０は、ウエハ（被検面）Ｗの計測領域Ａ上に投影した場合に、ウエハＷ上でＸ方向（一方向）に延びた計測領域Ａに複数の送光スリットＳ１〜Ｓ１０の像が投影されるように配列されている。また、後述する送光光学系ＳＬの光軸を計測領域Ａ上に投影した軸線方向は、計測領域Ａの長手方向と一致する。
【００２８】
この実施の形態においては、ライトガイドファイバ１０と送光スリットプリズム１２との間の光路中にシリンドリカルレンズ１１が配置されているため、射出面１２ａを照明する照明領域の形状を変形させることができる。図３は、シリンドリカルレンズ１１が介在していない場合における射出面１２ａを照明する照明領域の形状を示す図である。図３に示すように、射出面１２ａ上に形成されている複数の送光スリットＳ１〜Ｓ１０に対して検出光による照明が必要な照明領域は、矩形状の領域Ｉｉである。しかし、ライトガイドファイバ１０の射出端１０ａに形成された二次光源からの光束は円形状に等方的に拡がるため、射出面１２ａ上の送光スリットＳ１〜Ｓ１０を照明する照明領域は円形状の照明領域Ｉｒであった。即ち、図３に示すように、検出光は必要でない領域まで照明するため、検出光の光量の損失が大きかった。
【００２９】
図４は、シリンドリカルレンズ１１が介在している場合における射出面１２ａを照明する照明領域の形状を示す図である。図４に示すように、射出面１２ａ上に形成されている複数の送光スリットＳ１〜Ｓ１０に対して検出光による照明が必要な照明領域は、矩形状の領域Ｉｉである。これに対し、ライトガイドファイバ１０の射出端１０ａに形成された二次光源からの光束形状をシリンドリカルレンズ１１により変形させることができるため、送光スリットＳ１〜Ｓ１０を照明する照明領域は、楕円形状の照明領域Ｉｓとなる。即ち、シリンドリカルレンズ１１は、射出面１２ａ上に形成されている送光スリットＳ１〜Ｓ１０を含むパターン領域（第１面上のパターンの領域）の長手方向に関して検出光による照明領域を拡大させる。よって、図３に示す円形状の照明領域で照明した場合と比較して、検出光の光量の損失を抑制することができ、効率良く送光スリットＳ１〜Ｓ１０を照明することができる。
【００３０】
また、この実施の形態においては、ライトガイドファイバ１０と送光スリットプリズム１２との間の光路中にシリンドリカルレンズ１１が配置されているため、射出面１２ａ上に形成されている送光スリットＳ１〜Ｓ１０を含むパターン領域は、パターン領域の長手方向と短手方向とで異なる開口数（ＮＡ）の光束により照明される。図５は、シリンドリカルレンズ１１が介在していない場合における光束のＮＡについて説明するための図である。図５の実線で示すように、ライトガイドファイバ１０の射出端１０ａに形成された二次光源からの光束は、コンデンサレンズ１３を介して、送光スリットプリズム１２をケーラー照明する。この場合、図５の破線で示すように、射出端１０ａに形成された二次光源の大きさで光束のＮＡが決まる。
【００３１】
図６は、シリンドリカルレンズ１１が介在している場合における光束のＮＡについて説明するための図である。図６の実線で示すように、ライトガイドファイバ１０の射出端１０ａに形成された二次光源からの光束は、シリンドリカルレンズ１１を介することによりその断面形状が円形から楕円形状（図４参照）に変形し、コンデンサレンズ１３を介して、送光スリットプリズム１２をケーラー照明する。この場合、図６の破線で示すように、射出面１２ａ上に形成されている送光スリットＳ１〜Ｓ１０を含むパターン領域の短手方向でのＮＡを長手方向でのＮＡより大きくすることができる。
【００３２】
射出面１２ａの複数の送光スリットＳ１〜Ｓ１０を通過した検出光は、送光スリットプリズム１２から射出し、送光光学系ＳＬを構成する電動位置ハービング１６を通過する。電動位置ハービング１６は、平行平面板の形態を有し送光光学系ＳＬの光軸に垂直な相互に直交する２方向に傾斜可能に構成されている。電動位置ハービング１６の送光光学系ＳＬの光軸に対する傾斜角度を変更し、検出光を送光光学系ＳＬの光軸と平行に移動させることにより、電動位置ハービング１６から射出する検出光の射出位置の調整を行うことができる。これにより、検出光がウエハＷ上の計測領域Ａに入射する際の入射位置の調整を行うことができる。
【００３３】
電動位置ハービング１６を通過した検出光は、第２対物レンズ１７、送光光学系ＳＬの光軸に対して傾斜可能に構成されている電動チルトハービング１８を通過する。なお、電動チルトハービング１８も電動位置ハービング１６と同様に、平行平面板の形態を有し送光光学系ＳＬの光軸に垂直な相互に直交する２方向に傾斜可能に構成されている。電動チルトハービング１８の送光光学系ＳＬの光軸に対する傾斜角度を変更することにより、電動チルトハービング１８から射出する検出光の射出位置の調整を行うことができる。これにより、検出光がウエハＷ上の計測領域Ａに入射する際の入射角度の調整を行なうことができる。
【００３４】
この実施の形態においては、面位置検出装置２のウエハＷ上の計測領域Ａが細長形状を有しているため、ウエハＷ面が傾いた場合、計測領域Ａ内の位置によって面位置検出装置２の検出可能な範囲から外れる。即ち、ウエハＷ面の傾斜量により、スリットＳ５，Ｓ６（図２参照）を通過した検出光が到達する細長形状の計測領域Ａ内の中心部については検出可能な範囲にあるが、スリットＳ１やＳ１０を通過した検出光が到達する計測領域Ａの長手方向の両端部については検出可能な範囲から外れる場合がある。したがって、ウエハＷ面の傾斜量に応じて電動チルトハービング１８を電動駆動させることにより、ウエハＷ面が傾斜した場合においても計測領域Ａが検出可能な範囲内に収まるように、検出光が計測領域Ａに入射する入射角度の調整を行なう。
【００３５】
電動チルトハービング１８を通過した検出光は、駆動可能に構成されている振動ミラー２１により反射される。振動ミラー２１は、送光光学系ＳＬの瞳位置またはその近傍に配置されている。検出光が振動ミラー２１により反射されることにより、送光光学系ＳＬの光軸がウエハＷに近い方向へ折り曲げられる。
【００３６】
次に、振動ミラー２１により反射された検出光は、第１対物レンズ２３を通過して、菱形断面を有する四角柱状の菱形プリズム２４に入射する。菱形プリズム２４の入射面を透過した検出光は、互いに平行な一対の反射面で順次反射され、入射面に平行な射出面から射出する。菱形プリズム２４を通過することにより送光光学系ＳＬを通過した検出光は、ウエハＷ上の計測領域Ａに斜め方向から入射する。
【００３７】
計測領域Ａは、送光光学系ＳＬの光軸をウエハＷ面上に投影した軸線方向に沿った長手方向を有している。計測領域Ａ上においては、所定のピッチで複数の計測点が直線的に配列されている。送光スリットプリズム１２の射出面１２ａを通過した検出光が計測領域Ａを照射することにより複数の計測点のそれぞれに送光スリットＳ１〜Ｓ１０の形状を有する光照射領域が形成される。図７は、射出面１２ａの１０個の送光スリットＳ１〜Ｓ１０を通過した検出光が計測領域Ａを照射することにより複数の計測点のそれぞれに形成されるスリット像（スリット形状の光照射領域）Ｔ１〜Ｔ１０を示す図である。
【００３８】
計測領域Ａにより反射された検出光は、受光光学系ＲＬを構成する菱形プリズム２５に入射する。菱形プリズム２５は、菱形プリズム２４と同様に、菱形断面を有する四角柱状のプリズムである。従って、菱形プリズム２５の入射面を通過した検出光は、互いに平行な一対の反射面で順次反射された後、入射面に平行な射出面を通過し、菱形プリズム２５から射出する。
【００３９】
菱形プリズム２５から射出した検出光は、第１対物レンズ２６を通過して、ミラー２７により反射される。ミラー２７により反射された検出光は、受光光学系ＲＬの光軸に対して傾斜可能に構成されている電動チルトハービング３０に入射する。なお、電動チルトハービング３０も電動チルトハービング１８と同様に、平行平板の形態を有し受光光学系ＲＬの光軸に垂直な相互に直交する２方向に傾斜可能に構成されている。電動チルトハービング３０の受光光学系ＲＬの光軸に対する傾斜角度を変更することにより、電動チルトハービング３０から射出する検出光の射出位置の調整を行うことができる。これにより、検出光が後述する受光スリットプリズム３５に入射する際の入射角度の調整を行うことができる。
【００４０】
次に、検出光は、第２対物レンズ３１、受光光学系ＲＬの光軸に対して傾斜可能に構成されている電動位置ハービング３３を通過する。なお、電動位置ハービング３３も電動位置ハービング１６と同様に、平行平面板の形態を有し平行平板の形態を有し受光光学系ＲＬの光軸に垂直な相互に直交する２方向に傾斜可能に構成されている。電動位置ハービング３３の受光光学系ＲＬの光軸に対する傾斜角度を変更することにより、電動位置ハービング３３から射出する検出光の射出位置の調整を行うことができる。これにより、検出光が受光スリットプリズム３５に入射する際の入射位置の調整を行うことができる。
【００４１】
電動位置ハービング３３を通過することにより受光光学系ＲＬを通過した検出光は、受光スリットプリズム３５に入射する。受光スリットプリズム３５の入射面（第２面）３５ａには、図２に示す送光スリットプリズム１２の射出面１２ａに形成されている１０個の送光スリットＳ１〜Ｓ１０に対応する１０個のスリット形状の開口部（受光スリット）が形成されている。
【００４２】
受光スリットプリズム３５の入射面３５ａ上に形成されている１０個の受光スリットを通過した検出光は、リレーレンズ３６を通過して受光センサ（検出器）３８に入射する。図８は、受光センサ３８の受光面を示す図である。図８に示すように、受光センサ３８の受光面には図７に示すスリット像Ｔ１〜Ｔ１０のそれぞれに対応して受光素子ＲＳ１〜ＲＳ１０が配置されており、各受光素子ＲＳ１〜ＲＳ１０は各スリット像Ｔ１〜Ｔ１０が形成された計測領域Ａ上の各計測点により反射されて受光スリットを通過した検出光を受光する。受光センサ３８の１０個の受光素子ＲＳ１〜ＲＳ１０からの検出信号強度は、振動ミラー２１の振動に伴って変化し、図示しない制御部に対して出力される。
【００４３】
制御部は、振動ミラー２１の振動周期と同一の位相の交流信号の位相を基準として各受光スリットを通過した検出光の検出信号強度の同期検波を行っている。制御部は、この同期検波の結果に基づいてウエハステージＷＳＴのＺ方向における補正量を算出し、算出結果に基づいてウエハステージＷＳＴをベストフォーカス位置となるように駆動する。
【００４４】
ところで、ウエハＷ面上の異なる２つの細長形状を有する計測領域の面位置を計測する場合には、各計測領域の面位置を計測するための２つの面位置検出装置２を備える必要がある。しかしながら、２つの面位置検出装置を搭載する広いスペースを設ける必要があること及びコスト高といった問題が生じる。そこで、分割手段としてのミラーを備え、検出光を分割することにより、１つの光源、１つの送光スリットプリズム及び１つの第２対物レンズ等の光学部材を用いて、２つの細長形状を有する計測領域の面位置を計測することができる。
【００４５】
図９は、分割手段としてのミラー１４を備えた場合における送光スリットプリズム１２の射出面１２ａからウエハＷまでの構成を示す図である。なお、図９においては、電動位置ハービング１６、電動チルトハービング１８、振動ミラー２１の図示を省略している。図９に示すように、射出面１２ａから射出した検出光は、第２対物レンズ１７を介して、送光光学系ＳＬの瞳位置に到達する。送光光学系ＳＬの瞳面上の検出光の一部は、第１対物レンズ２３を介して、ウエハＷ上の計測領域Ａにスリット像を形成する。計測領域Ａにより反射された検出光は、受光光学系ＲＬ等を介して、受光センサ３８に入射する。
【００４６】
一方、送光光学系ＳＬの瞳面上の検出光の他部は、送光光学系ＳＬの瞳位置またはその近傍に配置されているミラー１４により反射され、第１対物レンズ２３´を介して、ウエハＷ上の計測領域Ａ´にスリット像を形成する。このとき形成されるスリット像は、計測領域Ａに形成されるスリット像と同一である。計測領域Ａ´により反射された検出光は、受光光学系ＲＬ等の構成と同一の構成を有する受光光学系等（図示せず）を介して、受光センサ３８の構成と同一の構成を有する受光センサ（図示せず）に入射する。
【００４７】
即ち、ミラー１４は、送光スリットＳ１〜Ｓ１０及び第２対物レンズ１７を通過した検出光を波面分割する分割手段として機能する。したがって、２つの細長形状の計測領域Ａ及びＡ´の面位置の計測を行なうために２つの光源、２つの送光スリットプリズム及び２つの第２対物レンズ等の光学部材を備える必要がないため、広い設置スペースを設ける必要がなく、かつコストを削減することができる。また、送光光学系ＳＬの瞳付近で波面分割することにより、それぞれの送光スリットＳ１〜Ｓ１０を通過する検出光の光量を等しく分割することができる。したがって、計測領域Ａ及びＡ´上に同一の光量により同一のスリットの像を形成することができ、計測領域Ａ及びＡ´の面位置を同一の精度で計測することができる。また、各送光スリットＳ１〜Ｓ１０内で光のばらつきなどが発生することなく、各送光スリットＳ１〜Ｓ１０を通過する検出光が計測領域Ａ及びＡ´上でそれぞれ結像したときにそれぞれのスリットの像にムラが発生しない。
【００４８】
また、ハーフミラー等を用いて振幅分割した検出光と比較して、波面分割した検出光は、その輝度を低下させることなく、即ち１本の光線の明るさを低下させることなく、同一の開口数（ＮＡ）でより明るく照明することができる。したがって、効率良く送光スリットＳ１〜Ｓ１０を含むパターン領域を照明することができる。
【００４９】
なお、２つの細長形状を有する計測領域の面位置を計測する場合を例に挙げて説明したが、３つ以上の細長形状を有する計測領域の面位置を計測する場合についても上述の実施の形態を適用することができる。即ち、分割手段としてのミラー等を用いて検出光を３つ以上に分割してもよい。
【００５０】
また、ウエハＷ面上の異なる２つ以上の細長形状を有する計測領域の面位置を計測する場合、各計測領域の面位置を計測するための２つ以上の受光光学系及び受光センサ等を備えているため、各受光光学系の精度の違い等により各受光センサに入射する検出光の光量に違いが生じ得る。したがって、各受光センサに入射する検出光の光量を等しくするために、ライトガイドファイバ１０の射出端１０ａと送光スリットプリズム１２との間の光路中または受光スリットプリズム３５と受光センサ３８との間の光路中に、ＮＤフィルタまたは開口絞りを配置するとよい。
【００５１】
この実施の形態にかかる面位置検出装置及び投影露光装置によれば、計測領域の長手方向に対応した方向に関して光束を拡大させるシリンドリカルレンズを備えているため、細長形状を有する計測領域に対応した送光スリットプリズムの射出面上の細長形状のパターン領域を検出光により無駄なく照明することができる。即ち、検出光の光量の損失を抑制することができる。
【００５２】
また、計測領域の短手方向に対応した方向の光束の開口数のみを大きくすることができるため、光束が投影光学系と干渉することなく、計測領域に第１面のパターンの像を効率良く投影することができる。したがって、被検面の面位置を効率良く検出することができ、ウエハ上にレチクルのパターンを精度良く露光することができる。
【００５３】
なお、この実施の形態にかかる面位置検出装置においては、計測領域Ａの長手方向に対応した方向に関して検出光の光束を拡大させるシリンドリカルレンズ１１を備えているが、計測領域Ａの長手方向と直交する短手方向に対応した方向に関して検出光の光束を縮小させるシリンドリカルレンズを備えるようにしてもよい。また、シリンドリカルレンズ１１に代えて、アナモルフィックプリズムまたはトーリックレンズ等を備えるようにしてもよい。
【００５４】
上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系ＩＬによってマスクＭを照明し（照明工程）、投影光学系ＰＬを用いてマスクＭに形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハ）Ｗ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もウエハ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１０のフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
先ず、図１０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、上述の実施の形態にかかる露光装置に備えられている面位置検出装置によりウエハ表面の面位置を検出し、面位置の調整が行われる。次に、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、レチクル（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ロットのウエハ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。
【００５６】
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、面位置検出装置により正確にウエハ等の面位置が調整された露光装置を用いて露光を行なっているため、良好な半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、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、ウエハ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。
【００５７】
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１１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。まず、上述の実施の形態にかかる露光装置に備えられている面位置検出装置によりプレート表面の面位置を検出し、調整する。次に、図１１において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる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Ｓ４０２へ移行する。
【００５８】
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、およ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。
【００５９】
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、面位置検出装置により正確にプレート等の面位置が調整された露光装置を用いて露光しているため、良好な液晶表示素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】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】実施の形態にかかる面位置検出装置が備える送光スリットプリズムの射出面の構成を示す図である。
【図３】シリンドリカルレンズが介在していない場合における送光スリットプリズムの射出面を照明する照明領域の形状を示す図である。
【図４】シリンドリカルレンズが介在している場合における送光スリットプリズムの射出面を照明する照明領域の形状を示す図である。
【図５】シリンドリカルレンズが介在していない場合における光束のＮＡについて説明するための図である。
【図６】シリンドリカルレンズが介在している場合における光束のＮＡについて説明するための図である。
【図７】実施の形態にかかるウエハ面上に計測領域に投影されるスリット像を示す図である。
【図８】実施の形態にかかる面位置検出装置が備える受光センサの受光面の構成を示す図である。
【図９】実施の形態にかかる分割手段の構成について説明するための図である。
【図１０】この発明の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の製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の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の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
ＩＬ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、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、２…面位置検出装置、ＳＬ…送光光学系、ＲＬ…受光光学系、１１…シリンドリカルレンズ、１２…送光スリットプリズム、１６，３３…電動位置ハービング，２３，２６…第１対物レンズ、１７，３１…第２対物レンズ、１８，３０…電動チルトハービング、２１…振動ミラー、２４，２５…菱形プリズム、３５…受光スリットプリズム、３８…受光センサ。
【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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