(57)【要約】【課題】光学系を介したアライメントを行う場合でもアライメント用の特殊な装置が不要である露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】光源装置から射出された照明光を投影光学系ＰＬに備えられた複数の光学要素を介して感光層を有する基板Ｗに露光する露光装置であって、感光層を感光させない波長を有するアライメント用の電子線ＥＢを基板表面に照射して基板位置を検出するアライメント系４０を備え、少なくとも一部の光学要素Ｅには、照明光の光路以外の領域に基板表面に向かう電子線ＥＢが通過する通過孔ＴＨ１が設けられ、電子線ＥＢは通過孔ＴＨ１を介して基板Ｗに照射される。【選択図】図２
2012084594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された照明光を複数の光学要素を有する光学系を介して感光層を有する基板に露光する露光装置であって、
前記感光層を感光させない波長を有するアライメント用のビームを基板表面に照射して基板位置を検出するアライメント系を備え、
少なくとも一部の前記光学要素には、前記照明光の光路以外の領域に前記基板表面に向かう前記ビームが通過する通過孔が設けられ、前記ビームは前記通過孔を介して基板に照射されることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記アライメント系は、前記通過孔を介して電子線を基板表面に照射して基板位置を検出す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】
前記通過孔の途中に前記ビームを偏向させる偏向器を設け、該偏向器により前記通過孔を通る前記ビームを偏向して前記基板に形成されたアライメントマークを走査させるとともに、
前記通過孔の内径は、偏向された前記ビームと接触しない大きさに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記アライメント系は、
前記光源から射出された照明光を波長変換して、前記感光層を感光させない第１波長を有する光と、前記感光層を感光させない波長であって前記第１波長とは異なる第２波長を有する光とを生成し、前記光学系に設けられた前記通過孔を介して、前記基板に設けられたアライメントマークに向けて前記第１波長を有する光及び前記第２波長を有する光をそれぞれ照射する波長変換部と、
その前記アライメントマークを介した第１回折光と第２回折光を用いて前記基板の位置を検出する位置検出部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記位置検出部は、前記第１回折光及び前記第２回折光を用いて和周波を生成し、該和周波の強度に基づき前記第１回折光及び前記第２回折光の位相差を検出することにより前記基板の位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記複数の光学要素にそれぞれ形成された前記通過孔は、前記ビームのビーム軸方向に重なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光学系の鏡筒のうち、前記光学要素の通過孔を通過する前記ビームの軌道と重なる位置には、通過孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
光源から射出された照明光により光学系を介して露光される感光層を有する基板を対象とした位置検出方法であって、
前記感光層を感光させない波長を有するアライメント用のビームを、前記光学系に備えられた光学要素のうち、少なくとも一部の前記光学要素の前記照明光の光路以外の領域に設けられた通過孔に通過させ、該通過孔を通過した前記ビームを基板表面に照射して基板位置を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項９】
前記通過孔を介して電子線を基板表面に照射して基板位置を検出することを特徴とする請求項８に記載の位置検出方法。
【請求項１０】
前記通過孔の途中に設けられた偏向器により、前記通過孔を通る前記ビームを偏向して
前記基板に形成されたアライメントマークを走査させることを特徴とする請求項８又は９に記載の位置検出方法。
【請求項１１】
前記光源から射出された照明光を波長変換して、前記感光層を感光させない第１波長を有する光と、前記感光層を感光させない波長であって前記第１波長とは異なる第２波長を有する光とを生成し、前記光学系に設けられた前記通過孔を介して、前記基板に設けられたアライメントマークに向けて前記第１波長を有する光及び前記第２波長を有する光をそれぞれ照射し、その前記アライメントマークを介した第１回折光と第２回折光とを用いて前記基板の位置を検出することを特徴とする請求項８に記載された位置検出方法。
【請求項１２】
前記第１回折光及び前記第２回折光を用いて和周波を生成し、該和周波の強度に基づき前記第１回折光及び前記第２回折光の位相差を検出することにより前記基板の位置を検出することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出方法。
【請求項１３】
前記ビームのビーム軸方向に重なった前記各通過孔を介して前記ビームを基板表面に照射することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の位置検出方法。
【請求項１４】
前記ビームを、前記光学要素に設けられた通過孔と、前記光学系の鏡筒のうち、前記ビームの軌道と重なる位置に設けられた通過孔とを介して前記基板表面に照射することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の位置検出方法。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか１項に記載の位置検出方法を用いて基板位置を検出する方法と、検出された前記基板位置に基づいて前記基板を露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含む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、露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップ等のマイクロデバイスを製造するための露光装置は、光源（又は線源）から射出された照明光をレチクル等のマスクに導き、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光層が設けられた基板上に結像させている。露光工程を行う際、マスク及び基板ステージのアライメントを予め行っておく必要があるため、露光装置には、各種アライメント系が設けられている。
【０００３】
基板を対象としたアライメント方法としては、アライメント用のビームの照射方法によってオフアクシス方式と、ＴＴＬ（Through The Lens）方式及びＴＴＲ（Through The Reticle)方式とに分かれる。オフアクシス方式では、投影光学系の外に独立した光学系を設け、該光学系で基板のアライメントを行う。また、ＴＴＬ方式では、光源から照射されたビームを投影光学系を基板のアライメントマークに照射することにより基板位置を検出する（例えば特許文献１参照）。ＴＴＲ方式ではレチクル及び投影光学系を介してアライメント用のビームを照射する。オフアクシス方式は、投影光学系に対して独立した光学系を有するため、投影光学系を透過する際の制約を受けないといった利点を有するが、基板の検出基準位置とパターンの投影位置との相対位置を示すベースライン量が大きいといった点で不利である。ＴＴＬ方式及びＴＴＲ方式は、ベースライン量が小さいため、アライメントの誤差が抑制されるといった利点を有する。
【０００４】
また、アライメントは、検出方法によってＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment
）   方式、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式等に分類される。ＬＩＡ方式は、いわゆる２光束ヘテロダイン干渉方式であって、例えば特許文献１に記載されているように、基板に設けられた格子状のアライメントマークに対し、周波数を僅かに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を検出する。ＬＳＡ方式は、レーザー光を基板上のドット列状のアライメントマークに照射し、その回折光又は散乱光を用いてマーク位置を検出する。ＦＩＡ方式は、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光でアライメントマークを照明し、ＣＣＤカメラ等で撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２７２３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＴＴＬ方式又はＴＴＲ方式でアライメントを行う場合、上記したような利点を有するものの、基板の感光層を感光させない波長域を有する光（以下、非露光光という）を用いる必要が生じる。また、投影光学系は、照明光の波長に合わせて各種収差が補正されているため、投影光学系のレンズ等に対して透過可能である非露光光を用いた場合であっても、該非露光光を投影光学系に通すと収差等が発生してしまう。従って、アライメント用の非露光光が投影光学系を通過することにより発生した収差を別途補正しなければならず、そのための特殊な光学系等が必要であった。また、ガラスレンズに対する透過力が小さいビームは、投影光学系を透過させることができず、ＴＴＬ方式及びＴＴＲ方式ではそのビー
ムを用いたアライメントを行うことができなかった。
【０００７】
また、上記したＬＩＡ方式及びＬＳＡ方式の場合、投影光学系を介してビームを基板に照射してアライメントを行うことができるものの、露光用の光源とアライメント用の光源とが必要であるため、光源装置の部品点数が多くなる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学系を介したアライメントを行う場合でもアライメント用の特殊な装置が不要である露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、アライメントの自由度を向上することができる露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、露光工程に悪影響を与えることなく露光用の光源とアライメント用の光源とを共通化することができる露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図１〜図９に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の態様は、光源から射出された照明光を複数の光学要素を有する光学系を介して感光層を有する基板に露光する露光装置であって、前記感光層を感光させない波長を有するアライメント用のビームを基板表面に照射して基板位置を検出するアライメント系を備え、少なくとも一部の前記光学要素には、前記照明光の光路以外の領域に前記基板表面に向かう前記ビームが通過する通過孔が設けられ、前記ビームは前記通過孔を介して基板に照射されることを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、アライメント用のビームは、投影光学系を構成する一部の光学要素に設けられた通過孔を通過するため、光学要素を透過させることなくビームを基板表面に照射することができる。このため、ビームが光学要素を透過することによる収差が発生しないため、ビームの収差を補正する光学系等を省略することができる。また、光学系を透過できない波長を有するビームであっても、通過孔を通過させることで光学系を介したアライメントを行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学系を介したアライメントを行う場合でもアライメント用の特殊な装置が不要である露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、アライメントの自由度を向上することができる露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、露光工程に悪影響を与えることなく露光用の光源とアライメント用の光源とを共通化することができる露光装置、位置検出方法及びデバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の露光装置の要部を示す概略図。
【図２】投影光学系の概略を示す断面図。
【図３】投影光学系を構成する各レンズの斜視図。
【図４】投影光学系の要部断面図。
【図５】第２実施形態の露光装置の要部を示す概略図。
【図６】アライメントマークの断面を示す模式図。
【図７】変形例のレンズを示す斜視図。
【図８】デバイスの製造例のフローチャート。
【図９】半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。図１は、本実施形態の露光装置ＥＸの要部を示す概略図である。
【００１５】
露光装置ＥＸは、レーザー光源を有する光源装置１０を備えている。光源は、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源等から構成される。この光源装置１０から射出されたレーザー光ＬＢは、照明光学系１１に入射する。照明光学系１１は、図示しないフライアイレンズ、ロッドレンズ等のオプティカルインテグレータと、コンデンサレンズとを含む各種レンズ系と、開口絞り等により構成されている。
【００１６】
照明光学系１１から射出された照明光ＩＬｉは、レチクルステージ１２に支持されたレチクルＲに導かれ、該レチクルＲを均一に照射する。レチクルステージ１２は、そのレチクルＲの載置面が投影光学系ＰＬの光軸方向とほぼ直交するように配置されている。
【００１７】
また、感光層（図示略）を上面に有する基板Ｗは、基板ステージ１５に載置される。基板ステージ１５は、図示しない駆動機構により露光中走査される方向であるＸ方向、及びＸ方向と直交するＹ方向とに対して平行に移動可能に構成されるとともに、鉛直方向であるＺ軸方向を回転中心として回転可能に設けられている。そして基板Ｗのアライメントの際には、基板ステージ１５は予め設定された計測位置まで移動される。
【００１８】
レチクルステージ１２と基板Ｗとの間には、レンズ、ミラーといった複数の光学要素を有する投影光学系ＰＬが設けられている。図２は光学要素Ｅを内蔵する投影光学系ＰＬの断面を示す概略図であって、便宜上、光学要素Ｅとして一部のレンズ２０のみ図示している。投影光学系ＰＬは、略円筒状の鏡筒１８を備えており、鏡筒１８の内側には、その内側面に沿って各種光学要素Ｅを支持するための支持部１９が形成されている。支持部１９は平面視において、即ち反Ｚ方向からみて環状をなし（図示略）、鏡筒１８の長手方向に沿った中心軸に向かって突出している。環状の各支持部１９の内側面は、支持する光学要素Ｅに合わせた形状及び大きさとなっており、各光学要素Ｅを嵌合可能に構成されている。尚、支持部１９の形状は環状以外でもよく、鏡筒１８の内側面から部分的に突出する各支持片から構成してもよい。
【００１９】
一方、露光装置ＥＸには電子線ＥＢを用いたアライメント系４０が設けられており、投影光学系ＰＬには、アライメント用のビームを通過させる貫通孔ＴＨが設けられている。貫通孔ＴＨから射出されたビームは、基板Ｗに設けられたアライメントマークＷ１に照射される。本実施形態では、アライメント用のビームとして、ガラスに対する透過力が小さい電子線ＥＢを用いているが、感光層を感光させない波長を有するビーム（非露光光）であれば、レーザー光でもよい。
【００２０】
ここで、貫通孔ＴＨについて具体的に説明する。貫通孔ＴＨは、レンズ２０のうちレチクルＲを通過した照明光ＩＬｉが透過しない非透過領域に形成されている。即ち、レンズ２０は、その全域が照明光ＩＬｉの光路となるのではなく、照明光ＩＬｉが透過しない非透過領域も存在する。従って、この非透過領域を有効利用することによって、露光工程に悪影響を与えることなく貫通孔ＴＨを設けることができる。
【００２１】
図３は、貫通孔ＴＨの一部が形成された光学要素Ｅの一例として、円形状のレンズ２０Ａ，２０Ｂを示している。これらのレンズ２０Ａ，２０Ｂの非透過領域の一部には、貫通孔ＴＨを構成する各通過孔ＴＨ１がそれぞれ１つずつ形成されている。本実施形態では、
各通過孔ＴＨ１は、例えば円形状のレンズ２０Ａ，２０Ｂの外周縁Ｓ１，Ｓ２の一部を内側に向かって切り欠くことで形成されている。これにより、各通過孔ＴＨ１は、レンズ２０の上面Ｔ１，Ｔ２及び下面Ｕ１，Ｕ２と側面とで開口するとともに、上面Ｔ１，Ｔ２から下面Ｕ１，Ｕ２に向かって、その長手方向が電子線ＥＢのビーム軸と平行になるように溝状に形成されている。これらの各通過孔ＴＨ１の内径は、電子線ＥＢが基板ＷのアライメントマークＷ１を走査するために偏向された際、最大偏向角度でもその内側面に接触しない範囲の大きさとなっている。尚、ここでは円形状の凸レンズに通過孔ＴＨ１を形成したが、電子線ＥＢの軌道と重なる光学要素Ｅである場合には、凹レンズ、シリンドリカルレンズ等の各種レンズの側面に通過孔ＴＨ１が形成される。また、ミラー等、照明光ＩＬｉを透過しないタイプの光学要素Ｅに通過孔ＴＨ１を設ける必要がある場合には、照明光ＩＬｉの反射等に悪影響を及ぼさない非作用領域に通過孔ＴＨ１を形成すればよい。
【００２２】
そして、各通過孔ＴＨ１がそれぞれ形成された各レンズ２０は、それらの通過孔ＴＨ１が電子線ＥＢのビーム軸ＡＸ１（例えば反Ｚ方向）からみて重なるように鏡筒１８に対して固定されている。そして、これらの通過孔ＴＨ１は、レンズ２０が支持部１９に支持されると、その側面の開口を支持部１９によって閉塞される。
【００２３】
一方、図２中、対物レンズＯｂに近いレンズ２０のように、光学要素Ｅの中には、電子線ＥＢの軌道と重ならないものがある。この場合、その光学要素Ｅを支持する支持部１９であって、該支持部１９と電子線ＥＢの軌道とが重なる場合には、該支持部１９に通過孔ＴＨ２が形成される。図４は、支持部１９の要部断面図である。支持部１９に形成された通過孔ＴＨ２は、環状の支持部１９の一部をＺ方向と平行に切り欠くか、或いはＺ方向と平行な方向に貫通形成され、その幅はレンズ２０に形成された通過孔ＴＨ１とほぼ同じ大きさとなっている。この通過孔ＴＨ２は、平面視において、即ち反Ｚ方向からみてレンズ２０やその他の光学要素の通過孔ＴＨ１と重なる位置に形成されている。
【００２４】
また、図２に示すように、鏡筒１８の下端１８Ｕには、光学要素Ｅに形成された通過孔ＴＨ１や支持部１９に形成された通過孔ＴＨ２を通過した電子線ＥＢが通過するための射出口ＴＨ３が貫通形成されている。射出口ＴＨ３の幅は、電子線ＥＢが基板Ｗのアライメントマークを走査するために偏向された際、最大偏向角度でもその内側面に接触しない範囲の大きさとなっている。射出口ＴＨ３は、平面視において各通過孔ＴＨ１，ＴＨ２と重なる位置に形成されている。射出口ＴＨ３から射出された電子線ＥＢは、基板Ｗのアライメントマークを照射する。尚、電子線ＥＢが対物レンズＯｂが設けられた位置を通過可能である場合には、対物レンズＯｂに通過孔ＴＨ１を貫通形成するようにしてもよい。
【００２５】
次に、電子線ＥＢを用いたアライメント系４０について図２にしたがって説明する。アライメント系４０は、電子を放出させる電子源、放出された電子を加速する加速電源等から構成される電子銃４１を有している。本実施形態では、電子銃４１は、投影光学系ＰＬの上方に設けられ、投影光学系ＰＬの光軸方向と平行な方向、即ち反Ｚ方向に向かって電子線ＥＢを射出する。尚、本実施形態では、照明光ＩＬｉの光軸方向と平行、即ち反Ｚ方向に電子線ＥＢを射出するようにしたが、光軸方向と平行でなくてもよく、反Ｚ方向でなくてもよい。
【００２６】
電子銃４１と投影光学系ＰＬとの間には、電子線ＥＢを収束させる電子レンズ４２が設けられている。電子レンズ４２は、磁界を発生させるコイル等を有する磁界レンズ、又は電界を発生させる電極等を有する静電レンズであって、発生させた磁界又は電界により電子線ＥＢを収束させる。電子レンズ４２によって収束された電子線ＥＢは、投影光学系ＰＬの貫通孔ＴＨに導かれる。
【００２７】
投影光学系内であって、貫通孔ＴＨの途中には、電子線ＥＢが通過可能な電子レンズ４
４及び偏向器４５が配置され、電子レンズ４４及び偏向器４５は鏡筒１８に固定されている。電子レンズ４４は貫通孔ＴＨを通過する電子線ＥＢを収束させる。偏向器４５は、例えば、電子線ＥＢの光軸に対して対称に配置された１組又は２組のコイルを備えており（図示略）、これらのコイルによって電子線ＥＢが通過する領域に磁界を発生させ、電子線ＥＢを基板Ｗの走査方向であるＸ方向、及び基板表面と平行であって走査方向と直交するＹ方向のうち少なくとも一方向に偏向させる。これにより、電子線ＥＢに基板上に形成されたアライメントマークＷ１を走査させることができる。尚、本実施形態では、貫通孔ＴＨの途中に、電子レンズ４４を２箇所に設け、偏向器４５を１箇所に設けたが、電子レンズ４４は単数又は３つ以上でもよい。また偏向器４５は複数設けてもよい。
【００２８】
また計測位置に基板ステージ１５を配置した際に、基板ＷのアライメントマークＷ１の上方となる位置には、反射電子検出器４６が設けられている。反射電子検出器４６は、基板ＷのアライメントマークＷ１に電子線ＥＢを走査させた際に、基板Ｗから放出された２次電子を検出する。そして、２次電子を検出した際に得られる検出信号の強度等により、公知の方法でアライメントマークの位置を計測する。
【００２９】
基板Ｗのアライメントを行う際には、まず基板ステージ１５を駆動することにより基板Ｗを計測位置に配置する。さらに電子銃４１から電子線ＥＢを射出し、電子線ＥＢを電子レンズ４２に通過させて収束させながら、投影光学系ＰＬの貫通孔ＴＨに入射させる。貫通孔ＴＨに入射した電子線ＥＢは投影光学系ＰＬに設けられた電子レンズ４４によって収束されるとともに、偏向器４５によって偏向されながら、基板Ｗのアライメントマークを走査する。このように、電子線ＥＢは投影光学系ＰＬ内に設けられた貫通孔ＴＨを通過するため、露光光源としてレーザー光を用いる場合であっても、投影光学系ＰＬを介した電子線ＥＢでのアライメントを行うことができる。このため、ＴＴＬ方式で電子線によるアライメントを行うための特殊な装置を設けることなく、基板Ｗの検出基準位置とパターンの投影位置との相対位置を示すベースライン量を小さくし、誤差の発生を抑制することができる。
【００３０】
そしてアライメントマークを電子線で走査することにより発生した２次電子を反射電子検出器４６によって検出して光電変換し、電子線ＥＢの走査に同期して図示しないモニタ上に検出像を出力する。
【００３１】
第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１実施形態では、露光装置ＥＸは、基板Ｗの感光層を感光させない波長を有するアライメント用の電子線ＥＢを基板表面に照射して基板位置を計測するアライメント系４０を備えている。また、投影光学系ＰＬが備える複数の光学要素Ｅのうち、少なくとも一部の光学要素Ｅには、照明光ＩＬｉの光路以外の領域（非透過領域）に基板表面に向かう電子線ＥＢが通過する貫通孔ＴＨが設けられ、電子線ＥＢは投影光学系ＰＬを介して、即ちＴＴＬ方式で基板Ｗに照射される。従って、ガラスに対する透過力が小さい電子線ＥＢであっても、貫通孔ＴＨを通過させることで投影光学系ＰＬを介したアライメントを行うことができる。その結果、ベースライン量が小さくなるため、アライメントの誤差を抑制することができる。また、アライメント用のビームとして、ガラスを透過可能なレーザー光を用いた場合でも、該ビームを貫通孔ＴＨに通すことができるので、投影光学系ＰＬの光学要素Ｅを透過することで発生する収差を補正する光学系等、特殊な装置を不要となる。また、貫通孔ＴＨを設けることにより、アライメント用のビームの制約を受けないので、アライメント系の自由度を向上させることができる。
【００３２】
（２）第１実施形態では、アライメント用のビームとして電子線ＥＢを用いた。また、貫通孔ＴＨの途中に電子線ＥＢを偏向させる偏向器４５を設けた。このため、該偏向器４５により電子線ＥＢを偏向して基板Ｗに形成されたアライメントマークを走査させること
ができる。また、貫通孔ＴＨの内径は、偏向された電子線ＥＢと接触しない大きさに形成されている。このため、電子線ＥＢが光学要素Ｅのエッジ等に反射されることなく、アライメントマーク全体を走査することができる。
【００３３】
（３）第１実施形態では、複数の光学要素Ｅにそれぞれ形成された通過孔ＴＨ１，ＴＨ２は、電子線ＥＢのビーム軸方向に重なる。このため、多数の光学要素Ｅが連なった投影光学系ＰＬであっても、電子線ＥＢを光学要素Ｅに接触させずに基板Ｗに照射することができる。
【００３４】
（４）第１実施形態では、投影光学系ＰＬの鏡筒１８のうち、光学要素Ｅの通過孔ＴＨ１を通過する電子線ＥＢの軌道と重なる支持部１９には、通過孔ＴＨ２が形成されている。このため、電子線ＥＢを投影光学系全体に対して非接触で基板Ｗに照射することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図５〜図６にしたがって説明する。尚、第２実施形態は、主に第１実施形態のアライメント用のビーム及び検出方法等を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００３６】
露光装置ＥＸは、レーザー光源を有する光源装置１０を備えている。光源は、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源等から構成される。この光源装置１０から射出されたレーザービームＬＢ１は、ビームスプリッタＢＳにより照明光ＩＬｉとアライメント用のビームＬＢ２に分割される。
【００３７】
照明光ＩＬｉは、ミラーＨ１等を介して、図示しないフレームに支持された照明光学系１１に入射する。照明光学系１１は、図示しないフライアイレンズ、ロッドレンズ等のオプティカルインテグレータと、コンデンサレンズとを含む各種レンズ系と、開口絞り等により構成されている。
【００３８】
照明光学系１１から射出された照明光ＩＬｉは、ミラー４３等を介して、基板Ｗに所望のパターンを投影するための可変成形マスクＳに入射する。可変成形マスクＳは、非発光型画像表示素子（空間光変調器  ＳＬＭ；Spatial Light Modulate）の一種である複数のマイクロミラー素子（図示略）を有している。このマイクロミラー素子は、照明光ＩＬｉの入射位置に２次元的に配置して照明光ＩＬｉを空間的に変調する。尚、本実施形態では、可変成形マスクＳを用いたが、レチクルステージに載置されたレチクルを用いても勿論良い。
【００３９】
可変成形マスクＳの下方には、各種光学要素を備えた投影光学系ＰＬが設けられている。投影光学系ＰＬは、照明光ＩＬｉをレンズ等の光学要素を介して基板Ｗに導き、基板上に光パターンを結像させる。
【００４０】
投影光学系ＰＬの下方には、基板Ｗを載置する基板ステージ１５が設けられている。基板ステージ１５は、図示しない駆動機構により露光中走査される方向であるＸ方向、及びＸ方向と直交するＹ方向に対して平行に移動可能に設けられている。また、鉛直方向であるＺ軸方向を回転中心として回転可能に設けられているとともに、鉛直方向であるＺ軸方向に変位可能に設けられている。基板Ｗのアライメントの際には、基板ステージ１５は計測位置まで移動される。
【００４１】
一方、ビームスプリッタＢＳによって分割されたビームＬＢ２は、波長シフタＷＳに入射して、２光束に分割されるとともに、基板Ｗの感光層を感光させない波長を有する光に
それぞれ変調される。波長シフタＷＳは、ビームスプリッタや、２つの音響光学変調器ＡＯＭ；Acousto-Optic Modulat)を有し（図示略）、入射したビームＬＢ２をビームスプリッタにより２光束に分割し、その分割した各光束を各音響光学変調器にそれぞれ入力する。一方の音響光学変調器に入射したビームは、基板Ｗの感光層を感光させない第１の波長λ１を有するとともに、第１の周波数ｆ１を有するビームＬＢ３に変調され、その周波数ｆ１で決まる回折角度で偏向されたビームを射出する。
【００４２】
他方の音響光学変調器に入射したビームは、第１の波長よりも小さく基板Ｗの感光層を感光させない第２の波長λ２、第１の周波数ｆ１よりも大きい第２の周波数ｆ２を有するビームＬＢ４に変調され、その周波数ｆ２で決まる回折角度で偏向されたビームを射出する。そして各ビームＬＢ３，ＬＢ４は、分離器Ｄによってさらに４光束のビームＬＢ５〜ＬＢ８に分割される。尚、本実施形態では、音響光学変調器を用いた周波数シフタを用いたが、非線形光学効果によって波長変換する非線形光学結晶を用いてもよい。
【００４３】
一方の各ビームＬＢ５，ＬＢ６は、光学系ＤＳを介して、第１実施形態と同様に貫通孔ＴＨが形成された投影光学系ＰＬに入射する。本実施形態では、アライメント用のビームとしてレーザー光を用いているため、電子線用の電子レンズや偏向器は省略されるが、ビームＬＢ５，ＬＢ６を集光するためのコンデンサレンズやレーザー光用の偏向器を用いてもよい。そして、貫通孔ＴＨを通過した各ビームＬＢ５，ＬＢ６は、計測位置に配置された基板ステージ１５上の基板Ｗに入射する。各ビームＬＢ５，ＬＢ６は、照明光ＩＬｉと異なる波長であって感光層を感光させない波長に変調されているため、そのまま投影光学系ＰＬの光学要素を透過させた場合には各種収差が発生するが、各ビームＬＢ５，ＬＢ６を貫通孔ＴＨに通すことにより、その収差の発生を防止することができる。このため、照明光ＩＬｉを射出する光源とアライメント用の光源とを共通化しつつ、感光層の感光を抑制し、且つ投影光学系ＰＬを透過させる際の収差の発生を防止することができる。
【００４４】
図６に示すように、基板Ｗのうち、各ビームＬＢ５、ＬＢ６の照射位置には、格子状のアライメントマークＷ１が形成されている。各ビームＬＢ５，ＬＢ６は、異なる方向から同じ入射角度θ１で、基板表面に直交する法線方向（反Ｚ方向）に対して対称にアライメントマークＷ１に入射している。
【００４５】
各ビームＬＢ５，ＬＢ６は、周波数差｜ｆ２−ｆ１｜を有する回折光Ｌｄ１，Ｌｄ２として投影光学系ＰＬに入射し、光学系ＤＳを介して図５に示す第１和周波生成部５０に入射する。第１和周波生成部５０は、非線形光学結晶等を有し、周波数ｆ１を有するビームＬＢ５と、周波数ｆ２を有するビームＬＢ６とを非線形光学結晶に入射させて、周波数ｆ３を有する和周波（sum frequency）ＳＦ１を生成する。
【００４６】
和周波ＳＦ１は光電変換部５２に導かれて光電変換され、検出信号ＤＳ１として主制御部５３に出力される。主制御部５３は、検出信号ＤＳ１の強度分布を検出する。尚、アライメントマークＷ１が正しい位置（初期位置）に配置された場合には、パルス状の回折光Ｌｄ１，Ｌｄ２が互いに強めあうようにその位相が調整されている。
【００４７】
また、分離器Ｄによって分離された他方の各ビームＬＢ７，ＬＢ８は、第２和周波生成部５４に導かれる。第２和周波生成部５４もまた、非線形光学結晶等を有し、周波数ｆ３を有する和周波ＳＦ２を生成する。パルス状の各ビームＬＢ７，ＬＢ８の位相は、各ビームＬＢ７，ＬＢ８が合波されることで強めあうように調整されている。和周波ＳＦ２は光電変換部５５に導かれて光電変換され、基準信号ＤＳ２として主制御部５３に出力される。
【００４８】
主制御部５３は、基準信号ＤＳ２及び検出信号ＤＳ１の強度分布を比較し、検出信号Ｄ
Ｓ１の強度が基準信号ＤＳ２と一致するように基板ステージ１５を移動させることで基板位置を調整する。
【００４９】
第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）、（３）〜（４）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（５）第２実施形態では、光源装置１０から射出された照明光ＩＬｉをビームスプリッタＢＳによりアライメント系４０に導き、そのビームＬＢ２をさらに２光束に分割して波長シフタＷＳにより感光層を感光させない波長を有するビームＬＢ３，ＬＢ４に変換した。また、各ビームＬＢ３，ＬＢ４を、投影光学系ＰＬに設けられた貫通孔ＴＨを介して基板Ｗに設けられたアライメントマークＷ１に向けて照射し、そのアライメントマークＷ１を介した第１回折光Ｌｄ１と第２回折光Ｌｄ２との和周波ＳＦ１を生成して、基板の位置を検出した。即ち、照明光ＩＬｉを射出する光源とアライメント用の光源とを共通化し、アライメント用の光源を省略することができる。また、アライメント用のビームＬＢ２を波長変換して感光層を感光させない波長に変調しつつ、波長変換した各ビームＬＢ３，ＬＢ４を貫通孔ＴＨに通すことで、投影光学系ＰＬにおける収差の発生を防止することができる。
【００５０】
尚、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１実施形態では、レンズ２０の外周縁Ｓ１，Ｓ２を切り欠くことによって通過孔ＴＨ１を形成するようにしたが、ミラー等、他の光学要素に通過孔ＴＨ１を形成してもよい。また、通過孔ＴＨ１を切り欠き形成以外の方法で形成してもよく、貫通孔を形成し、非透過領域の一部を貫通して通過孔ＴＨ１を形成してもよい。また例えば、図７に示すように、レンズ２０の非透過領域の一部を上面Ｔ４から下面Ｕ４に向かって切り欠いた通過孔ＴＨ４でもよい。この通過孔ＴＨ４は、レンズ２０が支持部１９に固定された際に、支持部１９とレンズ２０の切断面とにより上下方向に貫通した孔となる。要は、光学要素Ｅの非透過領域のうち一部に、ビームを基板に導くための溝や孔、又は空間が形成されていればよい。
【００５１】
・通過孔ＴＨ１を複数の光学要素Ｅに形成することにより貫通孔ＴＨを構成したが、一つの光学要素Ｅに形成することにより貫通孔ＴＨを構成するようにしてもよい。
・第１実施形態では、貫通孔ＴＨに電子線ＥＢを通過させたが、感光層が感光しない波長を有する非露光光であれば、例えばレーザー光等、電子線以外のアライメント用のビームを用いてもよい。このようにすると、ビームが光学要素を透過することによる収差が発生しないため、ビームの収差を補正する光学系等を省略することができる。また、光学系を透過できない波長を有するビームであっても、通過孔を通過させることで光学系を介したアライメントを行うことができる。
【００５２】
・露光装置ＥＸの露光対象は、半導体チップ等のマイクロデバイスを形成するための基板の他、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等に利用されるレチクル又はマスクを形成するための基板であってもよい。また露光装置ＥＸの露光対象は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等を形成するための基板、ＣＣＤ等の撮像デバイスを形成するための基板であってもよい。
【００５３】
・光源装置１０は、例えば、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を射出する光源であってもよい。また、光源装置１０は、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバレーザから発振される赤外領域又は可視領域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム又はエルビウムとイッテルビウムの双方がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を射出する光源であってもよい。
【００５４】
・光源装置１０に搭載される光源には、放電型プラズマ光源を採用することもできる。
次に、上記実施形態の露光装置ＥＸを用いたデバイスの製造方法をマイクロデバイスの製造方法に具体化した一実施形態について説明する。図８は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、表示パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等、これらマイクロデバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、設計工程では、マイクロデバイスの機能設計や性能設計が行われ、その後、設計された機能や性能を実現するための目標パターンが設計される（ステップＳ１０１）。続いて、マスク製作工程では、設計された目標パターンに基づいて、可変成形マスクを駆動するためのパターンデータが生成される（ステップＳ１０２）。すなわち、可変成形マスクの形成するパターンが目標パターンに基づいて決定される。一方、基板製造工程では、シリコン基板、ガラス基板、セラミックス基板等、マイクロデバイスの基材である基板が準備される（ステップＳ１０３）。
【００５６】
次に、基板処理工程では、基板上に各種の膜を形成する成膜技術、上述したパターンデータと露光装置ＥＸとを用いたリソグラフィー技術、基板上に形成された膜の一部をエッチングするエッチング技術等によって、回路パターン等の実パターンが基板上に形成される（ステップＳ１０４）。続いて、デバイス組立工程では、基板処理後の基板を用いてデバイスの組立が行われる（ステップＳ１０５）。このデバイス組立工程では、ダイシング、ボンティング、及びパッケージング等の各種の実装処理が必要に応じて実施される。次いで、検査工程では、デバイス組立工程で組み立てられたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の各種の検査が行われる（ステップＳ１０６）。そして、これらの工程を経て、マイクロデバイスが製造される。
【００５７】
図９は、上述した基板処理工程の一部を示す一例であって、シリコン基板に薄膜トランジスタを形成するための各種の処理を示すフローチャートである。
まず、酸化工程では、加熱されたシリコン基板の表面が酸素の雰囲気下で熱酸化され、これにより、ゲート絶縁膜が形成される（ステップＳ１１１）。ＣＶＤ工程では、ゲート酸化膜上にポリシリコン膜等のゲート電極膜がＣＶＤ法によって形成される（ステップＳ１１２）。電極形成工程では、基板上に電極を蒸着によって形成する（ステップＳ１１３）。イオン打込工程では、レジストマスクで覆われていないシリコン基板の領域にイオンが注入される（ステップ１１４）。以上の各工程Ｓ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００５８】
レジスト膜形成工程では、ゲート電極膜上に感光性材料が塗布され、これにより、基板の全面にレジスト膜が形成される（ステップＳ１１５）。露光工程では、露光装置ＥＸによって可変成形マスクの形成するパターンの投影像がレジスト膜上に投影される（ステップＳ１１６）。現像工程では、露光工程において露光されたレジスト膜が現像され、これによりゲートが形成される部位を覆うレジストパターンが形成される（ステップＳ１１７）。エッチング工程では、レジストパターンをマスクにしたエッチングが実施され、これにより、ゲート絶縁膜及びゲート電極膜がパターニングされる（ステップＳ１１８）。レジスト除去工程では、エッチングに利用されたレジストパターンが、例えば酸素ラジカルの雰囲気下で除去される（ステップＳ１１９）。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。
【符号の説明】
【００５９】
ＡＸ１…ビーム軸、Ｄ…波長変換部を構成する分離器、ＩＬｉ…照明光、Ｅ…光学要素、ＥＢ…ビームとしての電子線、ＥＸ…露光装置、ＬＢ１〜ＬＢ８…ビーム、Ｌｄ１…第１回折光、Ｌｄ２…第２回折光、ＰＬ…投影光学系、ＳＦ１…第１和周波、ＳＦ２…第２
和周波、ＴＨ…通過孔から構成される貫通孔、ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ４…通過孔としての通過孔、Ｗ…基板、Ｗ１…アライメントマーク、ＷＳ…波長変換部を構成する波長シフタ、１０…光源装置、１８…鏡筒、４０…アライメント系、４５…偏向器、ＤＳ…光学系、５０…位置検出部を構成する第１和周波生成部、５２…位置検出部を構成する光電変換部、５３…位置検出部を構成する主制御部、５４…位置検出部を構成する第２和周波生成部、５５…位置検出部を構成する光電変換部。
【図１】
2012084594.tif 000003
【図２】
2012084594.tif 000004
【図３】
2012084594.tif 000005
【図４】
2012084594.tif 000006
【図５】
2012084594.tif 000007
【図６】
2012084594.tif 000008
【図７】
2012084594.tif 000009
【図８】
2012084594.tif 000010
【図９】
2012084594.tif 000011