(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路中に該光路を分岐するための少なくとも2つのハーフミラー部材が配置された検出光学系と、
前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子と
を備えた光学装置において、
一の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凹面により構成される面形状に曲率を持たせ、
他の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凸面により構成される面形状に曲率を持たせたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記ハーフミラー部材の前記第２の屈折面の曲率半径Ｒは、  前記第１の屈折面に入射する光束の直径をφとしたときに、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
１／Ｒ＞０．０００１／φ
【請求項３】
前記光電検出素子は、前記凸面及び前記凹面を透過した光を光電検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学装置。
【請求項４】
光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材が配置された検出光学系と、
前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子と
を備えた光学装置において、
前記ハーフミラー部材の基板に入射する光束の直径をφ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２、前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄとするとき、以下の条件を満たすことを特徴とする光学装置。
ｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
【請求項５】
光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材が配置された検出光学系と、
前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子と
を備えた光学装置において、
前記検出光学系は、前記ハーフミラー部材において光路を分岐した後に光束を前記光電検出素子へ結像させる光学系を有し、
前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄ、前記光学系の焦点距離をｆ、使用光波長をλ、前記光電検出素子の画素ピッチをＰｓ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２とするとき、以下の条件を満たすことを特徴とする光学装置。
ｄ＜ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
【請求項６】
前記光路中を進行する光は、レーザ光であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項記載の光学装置。
【請求項７】
光路中に該光路を分岐するための少なくとも２つのハーフミラー部材を有し被観察物体からの光を集光する検出光学系と、
前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子と
を備えた位置検出装置において、
一の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凹面により構成される面形状に曲率を持たせ、
他の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凸面により構成される面形状に曲率を持たせたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項８】
前記ハーフミラー部材の前記第２の屈折面の曲率半径Ｒは、
前記第１の屈折面に入射する光束の直径をφとしたときに、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
１／Ｒ＞０．０００１／φ
【請求項９】
前記光電検出素子は、前記凸面及び前記凹面を透過した光を光電検出することを特徴とする請求項７または８記載の位置検出装置。
【請求項１０】
光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材を有し被観察物体からの光を集光する検出光学系と、
前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子と
を備えた位置検出装置において、
前記ハーフミラー部材の基板に入射する光束の直径をφ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２、前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄとするとき、以下の条件を満たすことを特徴とする位置検出装置。
ｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
【請求項１１】
光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材を有し、被観察物体からの光を集光する検出光学系と、
前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子と
を備えた位置検出装置において、
前記検出光学系は、前記ハーフミラー部材において光路を分岐した後に光束を前記光電検出素子へ結像させる光学系を有し、
前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄ、前記光学系の焦点距離をｆ、使用光波長をλ、前記光電検出素子の画素ピッチをＰｓ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２とするとき、以下の条件を満たすことを特徴とする位置検出装置。
ｄ＜ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
【請求項１２】
前記光路中を進行する光は、レーザ光であることを特徴とする請求項７〜請求項１１の何れか１項記載の位置検出装置。
【請求項１３】
レチクルに形成された転写パターンの像を照明する照明光学系と、
前記レチクルに形成された前記転写パターンの像を感光性基板に投影する投影光学系と、
前記レチクルと前記感光性基板との相対的な位置合わせを行うために、前記レチクルと前記感光性基板の何れか一方を前記被観察物体として位置検出する請求項７〜請求項１２の何れか１項に記載の位置検出装置と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の露光装置を用いてレチクルの転写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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被観察物体を観察する光学装置、マークの位置を検出する位置検出装置、この位置検出装置を有する露光装置及びこの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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程では、種々の露光装置が用いられている。近年では、例えば半導体露光装置としては、フォトマスク又はレチクル（以下、レチクルという。）に形成された微細なパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の基板（以下、ウエハという。）上に投影光学系を介して転写する、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の投影露光装置が、主として用いられている。
【０００３】
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ウエハ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、ウエハ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。このレチクルとウエハとの位置合わせ（アライメント）の要求精度は、パターンの微細化と共に厳しくなってきており、アライメントにはさまざまな工夫がなされている。
【０００４】
ステッパ等におけるウエハの位置検出は、ウエハ上に形成された位置合わせマーク（アライメントマーク）を検出することにより行われる。このアライメントマークを検出する方式として、例えばハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照射し、ＣＣＤカメラなど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計測するＦＩＡ（Field Image Alignment）系のオフアクシス・アライメントセンサなどが知られている。このＦＩＡ系のアライメントセンサによると、レジスト層による薄膜干渉の影響を受けず、アルミマークや非対称マーク等についても高精度な位置検出が可能である。
【０００５】
また、レチクルの位置検出は、同様に、レチクルに形成された位置合わせマーク（アライメントマーク）を検出することにより行われるが、この場合には、検出光束として露光光を用いるものが一般的である。例えば、露光光をレチクル上に形成されたアライメントマークに照射し、ＣＣＤカメラなど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計測するＶＲＡ（Visual Reticle Alignment）方式のセンサなどが知られている。
【０００６】
更に、ウエハ上に形成されたアライメントマークとレチクル上に形成されたアライメントマークとをアライメント用の照明光で照射し、同時にＣＣＤカメラ等で撮像して、両マーク間の平面内における相対位置関係を計測するＴＴＲ(Through the reticle)系のセンサも用いられている。
【０００７】
これらの光学式アライメントセンサを用いたレチクルとウエハとのアライメントは、アライメントマークの検出結果をもとに、レチクル（レチクルステージ）とウエハ（ウエハステージ）との相対位置関係を制御して行われ、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式で露光を行うことにより、ウエハ上の各ショット領域にレチクルのパターンが順次重ね合わせて転写される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は、上述のＴＴＲ系のセンサの概略構成を示す図である。このＴＴＲ系のセンサにおいては、ファイバ１００の他端部から射出された光（エキシマレーザ光）は、コンデンサーレンズ１０１に入射する。コンデンサーレンズ１０１を介した照明光は、一旦集光された後、照明リレーレンズ１０２に入射する。照明リレーレンズ１０２を介して平行光となった照明光は、ミラー１０３の反射面で、図中上方に反射され、ハーフミラー１０４により図中左方向に反射され、ハーフミラー１０５を透過した後、第１対物レンズ１０６に入射する。第１対物レンズ１０６で集光された照明光は、落射ミラー１０７の反射面で図中下方に反射された後、レチクルＲ上に形成されたアライメントマークＡＭを照明する。そしてレチクルＲのアライメントマークＡＭ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を介してウエハステージＷＳ上に形成されているフィデューシャルマークＦＭを照明する。
【０００９】
照明光に対するフィデューシャルマークＦＭ及びアライメントマークＡＭからの反射光は、落射ミラー１０７、第１対物レンズ１０６を介して、ハーフミラー１０５に入射する。ハーフミラー１０５で図中上方に反射された光は、折り曲げミラー１０８を介して第２対物レンズ１０９に入射し、第２対物レンズ１０９を介した光はＣＣＤ１１０に入射する。
【００１０】
一方、ハーフミラー１０５を透過した光は、ハーフミラー１０４を透過して第２対物レンズ１１１に入射し、第２対物レンズ１１１を介した光はＣＣＤ１１２に入射する。ＣＣＤ１１０，１１２の受光面には、照明光に対するフィデューシャルマークＦＭ及びアライメントマークＡＭからの反射光に基づいてマーク像が形成される。ここでＣＣＤ１１０，１１２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。また、ＣＣＤ１１０とＣＣＤ１１２は、異なる倍率を有する。
【００１１】
ところで、このＴＴＲ系のセンサの光路中に光路を分岐するために配置されているハーフミラー１０４，１０５は、図１１に示すように、基板１０４ａ（１０５ａ）の一方の面に半透過膜１０４ｂ（１０５ｂ）が形成されていると共に他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）１０４ｃ（１０５ｃ）が形成されている。即ち、ハーフミラー部材１０４（１０５）により、入射した光の一部を反射させると共に残りの光を透過させ光路を分岐している。
【００１２】
しかしながら、図１２に示すように、半透過膜１０４ｂ（１０５ｂ）を透過した光の一部が反射防止膜１０４ｃ（１０５ｃ）の裏面により反射されることによる残存反射が存在し、この残存反射光と半透過膜１０４ｂ（１０５ｂ）により反射された光により干渉縞生じる。即ち、光源に干渉性が非常に高いエキシマレーザ光源を用いていることから、半透過膜により反射された光(図中実線で示す)と半透過膜を透過し反射防止膜により反射された光(裏面反射光) (図中破線で示す)とにより干渉縞が生じ、この干渉縞がＣＣＤ１１０(１１２)により検出されてしまう。このような干渉現象が生じるとアライメント時の画像信号にノイズ成分が重畳されてレチクル位置の計測誤差が生じる。
【００１３】
この発明の課題は、光検出素子の受光面における干渉縞の発生を抑制した光学装置及び位置検出装置、この位置検出装置を有する露光装置及びこの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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の光学装置は、光路中に該光路を分岐するための少なくとも2つのハーフミラー部材が配置された検出光学系と、前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子とを備えた光学装置において、一の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凹面により構成される面形状に曲率を持たせ、
他の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凸面により構成される面形状に曲率を持たせたことを特徴とする
【００１５】
また、請求項２記載の光学装置は、前記ハーフミラー部材の前記第２の屈折面の曲率半径Ｒが、前記第１の屈折面に入射する光束の直径をφとしたときに、
１／Ｒ＞０．０００１／φ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１６】
この請求項１、請求項２記載の光学装置によれば、光路を分岐するためのハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の面形状に所定の曲率を持たせているため、第２の屈折面の裏面で反射された光束に光路長分布が生じる。即ち、ハーフミラーへの光束の入射位置によって第２の屈折面の裏面で反射された光の光路長に分布が発生し干渉条件に差異が生じる。従って、ハーフミラーとして構成される第１の屈折面で反射された光と第２の屈折面の裏面で反射された光により生じる干渉縞の強度を低減させることができる。また、例えば、反射側のハーフミラー部材等、一方のハーフミラー部材は、凹面により構成される第２の屈折面を有し、透過側のハーフミラー部材等、他方のハーフミラー部材は、凸面により構成される第２の屈折面を有する。即ち、一方のハーフミラー部材の第２の屈折面を凹面により構成することにより、干渉縞の発生を抑制しているが、一方のハーフミラー部材の第２の屈折面を凹面により構成することにより、収差が一定量発生する。従って、他方のハーフミラー部材の第２の屈折面を凸面により構成することにより、一方のハーフミラー部材により生じた収差を打ち消すことができる。
【００１８】
また、請求項３記載の光学装置は、前記光電検出素子が、前記凸面及び前記凹面を透過した光を光電検出することを特徴とする。
この請求項３記載の光学装置によれば、干渉縞の発生を抑制するために設けられた凹面により発生した収差を凸面により打ち消すことができる。
【００２４】
また、請求項４記載の光学装置は、光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材が配置された検出光学系と、前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子とを備えた光学装置において、前記ハーフミラー部材の基板に入射する光束の直径をφ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２、前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄとするとき、
ｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２５】
この請求項４記載の光学装置によれば、ハーフミラー部材の基板の厚さｄを十分に厚く、即ちｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）の条件を満たすようにしているため、干渉縞を形成する２光束のうち不要な裏面反射光を光学系の有効径外に追い出すことができ干渉縞の発生を防止することができる。
【００２６】
また、請求項５記載の光学装置は、光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材が配置された検出光学系と、前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子とを備えた光学装置において、前記検出光学系は、前記ハーフミラー部材において光路を分岐した後に光束を前記光電検出素子へ結像させる光学系を有し、前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄ、前記光学系の焦点距離をｆ、使用光波長をλ、前記光電検出素子の画素ピッチをＰｓ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２とするとき、
ｄ＜ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２７】
この請求項５記載の光学装置によれば、ハーフミラー部材の基板の厚さｄを十分に薄く、即ち、
ｄ＜ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
の条件を満たすようにしているため、光電検出素子の受光面上に形成される干渉縞の数を少なくすることができ、検出された画像データ上において干渉縞を目立たなくすることができる。
また、請求項６記載の光学装置は、前記光路中を進行する光がレーザ光であることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項７記載の位置検出装置は、光路中に該光路を分岐するための少なくとも２つのハーフミラー部材を有し被観察物体からの光を集光する検出光学系と、前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子とを備えた位置検出装置において、一の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凹面により構成される面形状に曲率を持たせ、他の前記ハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の凸面により構成される面形状に曲率を持たせたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項８記載の位置検出装置は、前記ハーフミラー部材の前記第２の屈折面の曲率半径Ｒが、前記第１の屈折面に入射する光束の直径をφとしたときに、
１／Ｒ＞０．０００１／φ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００３０】
この請求項７、請求項８記載の位置検出装置によれば、光路を分岐するためのハーフミラー部材のハーフミラーとして構成される第１の屈折面以外の第２の屈折面の面形状に所定の曲率を持たせているため、第２の屈折面の裏面で反射された光束に光路長分布が生じる。即ち、ハーフミラーへの光束の入射位置によって第２の屈折面の裏面で反射された光の光路長に分布が発生し干渉条件に差異が生じる。従って、ハーフミラーとして構成される第１の屈折面で反射された光と第２の屈折面の裏面で反射された光により生じる干渉縞の強度を低減させることができる。また、例えば、反射側のハーフミラー部材等、一方のハーフミラー部材は、凹面により構成される第２の屈折面を有し、透過側のハーフミラー部材等、他方のハーフミラー部材は、凸面により構成される第２の屈折面を有する。即ち、一方のハーフミラー部材の第２の屈折面を凹面により構成することにより、干渉縞の発生を抑制しているが、一方のハーフミラー部材の第２の屈折面を凹面により構成することにより、収差が一定量発生する。従って、他方のハーフミラー部材のは第２の屈折面を凸面により構成することにより、一方のハーフミラー部材により生じた収差を打ち消すことができる。
【００３２】
また、請求項９記載の位置検出装置は、前記光電検出素子が、前記凸面及び前記凹面を透過した光を光電検出することを特徴とする。
この請求項９記載の位置検出装置によれば、干渉縞の発生を抑制するために設けられた凹面により発生した収差を凸面により打ち消すことができる。
【００３８】
また、請求項１０記載の位置検出装置は、光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材を有し被観察物体からの光を集光する検出光学系と、前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子とを備えた位置検出装置において、前記ハーフミラー部材の基板に入射する光束の直径をφ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２、前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄとするとき、
ｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００３９】
この請求項１０記載の位置検出装置によれば、ハーフミラー部材の基板の厚さｄを十分に厚く、即ちｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）の条件を満たすようにしているため、干渉縞を形成する２光束のうち不要な裏面反射光を光学系の有効径外に追い出すことができ干渉縞の発生を防止することができる。
【００４０】
また、請求項１１記載の位置検出装置は、光路中に該光路を分岐するためのハーフミラー部材を有し、被観察物体からの光を集光する検出光学系と、前記検出光学系を介した光を光電検出する光電検出素子とを備えた位置検出装置において、前記検出光学系は、前記ハーフミラー部材において光路を分岐した後に光束を前記光電検出素子へ結像させる光学系を有し、前記ハーフミラー部材の前記基板の厚さをｄ、前記光学系の焦点距離をｆ、使用光波長をλ、前記光電検出素子の画素ピッチをＰｓ、前記光束の前記基板法線に対してなす角をθ１、前記基板に入射した前記光束が前記基板内において前記基板法線に対してなす角をθ２とするとき、
ｄ＜ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００４１】
この請求項１１記載の位置検出装置によれば、ハーフミラー部材の基板の厚さｄを十分に薄く、即ち、ｄ＜ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）の条件を満たすようにしているため、光電検出素子の受光面上に形成される干渉縞の数を少なくすることができ、検出された画像データ上において干渉縞を目立たなくすることができる。
また、請求項１２記載の位置検出装置は、前記光路中を進行する光がレーザ光であることを特徴とする。
【００４２】
また、請求項１３記載の露光装置は、レチクルに形成された転写パターンの像を照明する照明光学系と、前記レチクルに形成された前記転写パターンの像を感光性基板に投影する投影光学系と、前記レチクルと前記感光性基板との相対的な位置合わせを行うために、前記レチクルと前記感光性基板の何れか一方を前記被観察物体として位置検出する本発明の位置検出装置とを備えることを特徴とする。
【００４３】
この請求項１３記載の露光装置によれば、位置検出装置によりレチクルと感光性基板との何れか一方を被観察物体として正確に位置検出をすることができることから、レチクルと感光性基板との相対的な位置合わせを極めて正確に行うことができる。
【００４４】
また、請求項１４記載のマイクロデバイスの製造方法は、本発明の露光装置を用いてレチクルの転写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。
【００４５】
この請求項１４記載のマイクロデバイスの製造方法によれば、レチクルに形成された転写パターンの像を感光性基板上に忠実に結像させることができるためスループット良くマイクロデバイスの製造を行うことができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。図１の投影露光装置は、エキシマレーザ光源部１、ビーム導入部２及び本体部３等により構成され、本体部３はベース４上に振動吸収機構５を介して設置されている。
【００４７】
エキシマレーザ光源部１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１から射出されたほぼ平行な光束は、ビーム導入部２のミラー６により反射されてハーフミラー７に入射する。ハーフミラー７を透過した光は干渉性低減部８に入射する。干渉性低減部８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。干渉性低減部８の詳細については、例えば、特開昭５９−２２６３１７号公報に開示されている。
【００４８】
干渉性低減部８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）９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１０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）１１を重畳的に照明する。こうして、第２フライアイレンズ１１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１２を介し、本体部３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１３により制限された後、ミラー１４、レンズ１５，１６及びミラー１７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２のハーフミラー７において反射された光は、ミラー１８、レンズ１９，２０を介してファイバ２１の一端部に入射する。このファイバ２１は、本体部３に設置されているレチクルアライメント系（ＴＴＲ系）２２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３において発生する振動等がビーム導入部２に伝達され難い状態でレチクルアライメント系２２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】
図２に示すように、ファイバ２１の他端部から射出された光は、コンデンサーレンズ２３に入射する。コンデンサーレンズ２３を介した照明光は、一旦集光された後、照明リレーレンズ２４に入射する。照明リレーレンズ２４を介して平行光となった照明光は、ミラー２５の反射面において、図中上方に反射され、ハーフミラー(ハーフミラー部材)２６に入射する。ハーフミラー２６において反射された照明光は、ハーフミラー(ハーフミラー部材)２７を透過した後、第１対物レンズ２８に入射する。第１対物レンズ２８で集光された照明光は、落射ミラー２９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ウエハマーク(アライメントマーク)を照明する。
【００５１】
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２９、第１対物レンズ２８を介して、ハーフミラー２７に入射する。ハーフミラー２７で図中上方に反射された光は、ミラー３０を介して第２対物レンズ３１に入射し、第２対物レンズ３１を介した光はＣＣＤ(光電検出素子)３２に入射する。一方、ハーフミラー２７を透過した光は、ハーフミラー２６を透過して第２対物レンズ３３に入射し、第２対物レンズ３３を介した光はＣＣＤ(光電検出素子)３４に入射する。
【００５２】
ＣＣＤ３２，３４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ＣＣＤ３２、３４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。また、ＣＣＤ３２、３４は、異なる倍率を有する。
【００５３】
なお、第１及び第２オプティカルインテグレータ（９，１１）は、フライアイレンズに限ることなく、より微小な光学素子の集合体で構成されるマイクロフライアイレンズ（マイクロレンズアレイ）、内面反射型のロッド状インテグレータ（内面反射型のガラスロッド、内面反射型の中空光学部材）や回折光学素子等を用いることができる。
【００５４】
また、第１オプティカルインテグレータ９を回折光学素子やマイクロレンズアレイとした場合、第１オプティカルインテグレータ９と第２オプティカルインテグレータ１１との間の光路中に、入射光束を輪帯状光束に変換すると共に、輪帯状光束の輪帯比を可変とする輪帯比可変光学系(１対の円錐プリズム等)、入射光束を複数の光束に分割すると共にその複数の光束の光軸に対する位置関係を可変とする多極光束可変光学系(１対の角錐プリズム等)、及びσ値を可変とする変倍光学系を配置することが好ましい。
【００５５】
これにより、露光用照明光学系の瞳に形成される光強度分布を所望の形状に設定することができるため、所望の輪帯比の下での輪帯照明、所望の多極照明、所望のσ値下での通常照明（照明光学系の瞳に形成される光強度分布がほぼ円形状となる照明）が実現できる。
【００５６】
更に、この場合第１オプティカルインテグレータ９を輪帯状の光束を形成する回折光学素子、多極状の光束を形成する回折光学素子、及び円形状の光束を形成する回折光学素子の内の１つを照明光路中に設置できる構成としても良い。
【００５７】
また、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。
【００５８】
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ＷＨ(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。
【００５９】
また、図１の投影露光装置は、投影光学系の光軸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)、投影光学系の光軸ＡＸの方向に沿ったウエハＷの位置を検出するための斜入射方式の二次元オートフォーカス系（焦点検出装置）を備えている。
【００６０】
ここでオートフォーカス系(以下ＡＦ系という)は、照射系Ａ１と検出系Ａ２とを備え、検出系Ａ２に入射する光の位置を光電検出することにより、投影光学系ＰＬの像面(最良像面)とウエハＷ等の基板の表面等の整合状態を求めることができる。従って、ＡＦ系から得られる検出信号に基づき、主制御系(図示せず)がウエハステージ(基板ステージ)ＷＳを光軸方向に移動させる駆動部を制御することにより、ウエハＷ等の基板の表面は常に投影光学系ＰＬの像面(最良像面)と合致する。
【００６１】
上述のハーフミラー２６は、平面により構成される一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面２６ａを構成している。また、凸面により構成される他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面２６ｂを構成している。ここで第２の屈折面２６ｂは、球面、円筒面等の面形状により構成されており、面形状に曲率（曲率半径Ｒ）を有している。即ち、第２の屈折面２６ｂの曲率半径Ｒは、第１の屈折面２６ａに入射する光束の直径をφとしたときに、１／Ｒ＞０．０００１／φの条件を満たしている。
【００６２】
また、上述のハーフミラー２７は、平面により構成される一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面２７ａを構成している。また、凹面により構成される他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面２７ｂを構成している。ここで第２の屈折面２７ｂは、球面、円筒面等の面形状により構成されており、面形状に曲率（曲率半径Ｒ）を有している。即ち、第２の屈折面２７ｂの曲率半径Ｒは、第１の屈折面２７ａに入射する光束の直径をφとしたときに、１／Ｒ＞０．０００１／φの条件を満たしている。
【００６３】
このハーフミラー２７においては、透過面として構成される第２の屈折面２７ｂの面形状に所定の曲率を持たせているため、第２の屈折面２７ｂの裏面で反射された光束に光路長分布が生じる。即ち、ハーフミラー２７への光束の入射位置によって第２の屈折面２７ｂの裏面で反射された光の光路長に分布が発生し干渉条件に差異が生じる。従って、ハーフミラーとして構成される第１の屈折面２７ａで反射された光と第２の屈折面２７ｂの裏面で反射された光により生じる干渉縞の強度を低減させることができる。
【００６４】
また、反射側のハーフミラー２７は、凹面により構成される第２の屈折面２７ｂを有し、透過側のハーフミラー２６は、凸面により構成される第２の屈折面２６ｂを有する。ここで第２の屈折面２６ｂ，２７ｂの曲率半径Ｒは、いずれも第１の屈折面２６ａ，２７ａに入射する光束の直径をφとしたときに、１／Ｒ＞０．０００１／φの条件を満たしている。
【００６５】
このレチクルアライメント系２２においては、反射側のハーフミラー２７の第２の屈折面２７ｂを凹面により構成することにより干渉縞の発生を抑制しているが、反射側のハーフミラー２７の第２の屈折面２７ｂを凹面により構成することにより、収差が一定量発生する。従って、透過側のハーフミラー２６の第２の屈折面２６ｂを凸面により構成することにより、反射側のハーフミラー２７により生じた収差を打ち消すことができる。
【００６６】
次に、図１、図３及び図４を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。第２の実施の形態にかかる投影露光装置は、第１の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系２２を、図３に示すレチクルアライメント系２２０に変更したものである。なお、この第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成には、第１の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００６７】
本体部３に設置されているレチクルアライメント系（ＴＴＲ系）２２０に対して、ファイバ２１を介して供給された露光光と同じ波長を有する照明光(計測光)は、コンデンサーレンズ２３に入射する。コンデンサーレンズ２３を介した照明光は、一旦集光された後、照明リレーレンズ２４に入射する。照明リレーレンズ２４を介して平行光となった照明光は、ミラー２５の反射面において、図中上方に反射され、ハーフミラー（ハーフミラー部材）４０に入射する。ハーフミラー４０において反射された照明光は、ハーフミラー（ハーフミラー部材）４１を透過した後、第１対物レンズ２８に入射する。第１対物レンズ２８で集光された照明光は、落射ミラー２９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ウエハマーク(アライメントマーク)を照明する。
【００６８】
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２９、第１対物レンズ２８を介して、ハーフミラー４１に入射する。ハーフミラー４１で図中上方に反射された光は、ミラー３０を介して第２対物レンズ３１に入射し、第２対物レンズ３１を介した光はＣＣＤ３２に入射する。一方、ハーフミラー４１を透過した光は、ハーフミラー４０を透過して第２対物レンズ３３に入射し、第２対物レンズ３３を介した光はＣＣＤ３４に入射する。
【００６９】
ＣＣＤ３２，３４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ＣＣＤ３０、３４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。また、ＣＣＤ３０、３４は、異なる倍率を有する。
【００７０】
上述のハーフミラー４０は、基板の一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面４０ａを構成している。また、基板の他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面４０ｂを構成している。ここで第１の屈折面４０ａと第２の屈折面４０ｂとは、所定のクサビ角を有する。即ち第１の屈折面４０ａと第２の屈折面４０ｂとが成す角度をクサビ角θとすると、クサビ角θは、１分以上の所定の角度を有する。
【００７１】
また、上述のハーフミラー４１は、基板の一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面４１ａを構成している。また、基板の他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面４１ｂを構成している。ここで第１の屈折面４１ａと第２の屈折面４１とは、所定のクサビ角を有する。即ち第１の屈折面４１ａと第２の屈折面４１ｂとが成す角度をクサビ角θとすると、クサビ角θは、１分以上の所定の角度を有する。
【００７２】
ここでハーフミラー４１の第１の屈折面４１ａと第２の屈折面４１ｂは、所定のクサビ角、即ち１分以上のクサビ角を有するため、第１の屈折面４１ａで反射された光束と第２の屈折面４１ｂの裏面で反射された光束との交点をＣＣＤ３２の受光面からずらすことができ、干渉縞が強く生じる位置をＣＣＤ３２の受光面の前方の位置又は受光面の後方の位置にすることができる。
【００７３】
ここで、図４（ａ）に所定のクサビ角θの場合のＣＣＤ３２の受光面上での干渉縞の発生の状態を示し、図４（ｂ）に所定のクサビ角θ´の場合のＣＣＤ３２の受光面上での干渉縞の発生の状態を示している。図４（ａ）に示すようにクサビ角θの場合には、受光面上の各画素３２ａ毎に、光が強め合って明るくなった部分と暗い部分がそれぞれ位置しているが、図４（ｂ）に示すようにクサビ角θ´（θ´＞θ）の場合には、受光面上の１つの画素３２ａに明るい部分と暗い部分の両方が位置している。このように第１の屈折面と第２の屈折面とが所定のクサビ角θ´を有するようにすることにより、１つの画素３２ａ内において明と暗を相殺し、ＣＣＤ３２光電検出素子により検出される干渉縞の強度を低減させることができる。
【００７４】
次に、図１及び図５参照して、この発明の第３の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。第３の実施の形態にかかる投影露光装置は、第１の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系２２を、図５に示すレチクルアライメント系２２１に変更したものである。なお、この第３の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成には、第1の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００７５】
本体部３に設置されているレチクルアライメント系２２１に対して、ファイバ２１を介して供給された露光光と同じ波長を有する照明光(計測光)は、コンデンサーレンズ２３に入射する。コンデンサーレンズ２３を介した照明光は、一旦集光された後、照明リレーレンズ２４に入射する。照明リレーレンズ２４を介して平行光となった照明光は、ミラー２５の反射面において、図中上方に反射され、ハーフミラー４２に入射する。ハーフミラー４２において反射された照明光は、ハーフミラー４３を透過した後、第１対物レンズ２８に入射する。第１対物レンズ２８で集光された照明光は、落射ミラー２９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ウエハマーク(アライメントマーク)を照明する。
【００７６】
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２９、第１対物レンズ２８を介して、ハーフミラー４３に入射する。ハーフミラー４３で図中上方に反射された光は、ミラー３０を介して第２対物レンズ３１に入射し、第２対物レンズ３１を介した光はハーフミラー(ハーフミラー部材)４４に入射する。ハーフミラー４４において図中上方に反射された光は、Ｘ軸用のＣＣＤ(光電検出素子)４５に入射する。一方、ハーフミラー４４を透過した光は、Ｙ軸用のＣＣＤ(光電検出素子)４６に入射する。ここでハーフミラー４４は、第２対物レンズ３１とＣＣＤ４５との間の像空間に配置されている。
【００７７】
一方、ハーフミラー４３を透過した光は、ハーフミラー４２を透過して第２対物レンズ３３に入射し、第２対物レンズ３３を介した光はハーフミラー(ハーフミラー部材)４７に入射する。ハーフミラー４７において図中上方に反射された光は、Ｘ軸用のＣＣＤ(光電検出素子)４８に入射する。一方、ハーフミラー４７を透過した光は、Ｙ軸用のＣＣＤ(光電検出素子)４９に入射する。ここでハーフミラー４４は、第２対物レンズ３１とＣＣＤ４８との間の像空間に配置されている。
【００７８】
ＣＣＤ４５，４６，４８，４９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ＣＣＤ４５，４６，４８，４９は、形成されたマーク像を光電変換により検出する１次元の光電検出器を構成している。また、Ｘ軸用ＣＣＤ４５とＸ軸用ＣＣＤ４８とは異なる倍率を有し、Ｙ軸用ＣＣＤ４６とＹ軸用ＣＣＤ４９とは異なる倍率を有しする。
【００７９】
上述のハーフミラー４４は、基板の一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面４４ａを構成している。また、基板の他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面４４ｂを構成している。ここで第１の屈折面４４ａと第２の屈折面４４ｂとは、所定のクサビ角を有する。即ち第１の屈折面４４ａと第２の屈折面４４ｂとが成す角度をクサビ角をθ、ハーフミラー部材４４の屈折率をｎ、使用光波長をλ、ＣＣＤ４５の画素ピッチをＰｓとしたときに、Ｐｓ≧λ／２ｎθの条件を満たす。
【００８０】
また、上述のハーフミラー４７は、基板の一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面４７ａを構成している。また、基板の他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面４７ｂを構成している。ここで第１の屈折面４７ａと第２の屈折面４７ｂとは、所定のクサビ角を有する。即ち第１の屈折面４７ａと第２の屈折面４７ｂとが成す角度をクサビ角をθ、ハーフミラー部材４７の屈折率をｎ、使用光波長をλ、光電検出素子の画素ピッチをＰｓとしたときに、Ｐｓ≧λ／２ｎθの条件を満たす。
【００８１】
ここで第２対物レンズ３１及びハーフミラー４４、第２対物レンズ３３及びハーフミラー４７は、物体の結像倍率が高く結像ＮＡの小さい像側テレセントリックな光学系となっているが、ハーフミラー４４，４７の第１の屈折面４４ａ，４７ａと第２の屈折面４４ｂ，４７ｂは、所定のクサビ角を有するため、ＣＣＤ４５，４８の１つの光電検出素子内に干渉縞の明部と暗部のペアが少なくとも１つ(１つ以上)入射する。１つの素子に明部と暗部が入るようにすることで光電検出素子により検出される干渉縞の強度を低減させることができる。
【００８２】
次に、図１及び図６を参照して、この発明の第４の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。第４の実施の形態にかかる投影露光装置は、第1の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系２２を、図６に示すレチクルアライメント系２２２に変更したものである。なお、この第４の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成には、第1の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００８３】
本体部３に設置されているレチクルアライメント系（ＴＴＲ系）２２２に対して、ファイバ２１を介して供給された露光光と同じ波長を有する照明光(計測光)は、コンデンサーレンズ２３に入射する。コンデンサーレンズ２３を介した照明光は、一旦集光された後、照明リレーレンズ２４に入射する。照明リレーレンズ２４を介して平行光となった照明光は、ミラー２５の反射面において、図中上方に反射され、ハーフミラー(ハーフミラー部材)５０に入射する。ハーフミラー５０において反射された照明光は、ハーフミラー(ハーフミラー部材)５１を透過した後、第１対物レンズ２８に入射する。第１対物レンズ２８で集光された照明光は、落射ミラー２９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ウエハマーク(アライメントマーク)を照明する。
【００８４】
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２９、第１対物レンズ２８を介して、ハーフミラー５１に入射する。ハーフミラー５１で図中上方に反射された光は、所定の開口を有する絞り５２、ミラー３０を介して第２対物レンズ３１に入射し、第２対物レンズ３１を介した光はＣＣＤ３２に入射する。一方、ハーフミラー５１を透過した光は、ハーフミラー５０を透過して第２対物レンズ３３に入射し、第２対物レンズ３３を介した光はＣＣＤ３４に入射する。
【００８５】
ＣＣＤ３２，３４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ＣＣＤ３０、３４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。また、ＣＣＤ３０、３４は、異なる倍率を有する。
【００８６】
上述のハーフミラー５０は、基板の一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面５０ａを構成している。また、基板の他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面５０ｂを構成している。また、ハーフミラー５１は、基板の一方の面に所望の反射−透過率を有する誘電体多層膜により構成される半透過膜が形成されており第１の屈折面５１ａを構成している。また、基板の他方の面に反射防止膜（ＡＲコート）形成されており第２の屈折面５１ｂを構成している。ここでハーフミラー５１は、ハーフミラー部材の基板に入射する光束の直径をφ、光束の基板法線に対してなす角をθ１、基板に入射した光束が基板内において基板法線に対してなす角をθ２、ハーフミラー部材の基板の厚さをｄとするとき、
ｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）
の条件を満たす。
【００８７】
このレチクルアライメント系２２２においては、ハーフミラーの基板の厚さｄを十分に厚く、即ち、ｄ＞φ／（２ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）の条件を満たすようにしているため、干渉縞を形成する半透過膜により反射された光及び透過膜の裏面で反射された光の中で半透過膜により反射された光のみを絞り５２の開口部を通過させ、透過膜の裏面で反射された光は光学系の有効径外に追い出し、絞り５２によって遮断する。従って、干渉縞を発生させる２光束のうち、一方の光束がＣＣＤ３２の受光面に入射するのを阻止できることから干渉縞の発生を防止することができる。
【００８８】
次に、図7を参照して、この発明の第５の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。第５の実施の形態にかかる投影露光装置は、第４の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系２２２のハーフミラー５１の厚さを所定値よりも薄くし、絞り５２を省略したものである。なお、この第５の実施の形態の説明においては、第４の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成には、第４の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００８９】
図７には、ハーフミラーの基板の厚さに基づく、半透過面での反射光(図中実線で示す)と透過面での裏面反射光(図中破線で示す)とによる干渉縞の発生の状態を示す。図７(ａ)に示すように、ハーフミラー５１の基板の厚さｄが厚い場合には、半透過面での反射光と透過面での裏面反射光とのずれ量△が大きくなり、ＣＣＤ３２の受光面における干渉縞のピッチが小さくなる。一方、図７(ｂ)に示すように、ハーフミラー５１の基板の厚さｄが薄い場合には、半透過面での反射光と透過面での裏面反射光とのずれ量△が小さくなり、ＣＣＤ３２の受光面における干渉縞のピッチが大きくなる。
【００９０】
ここでハーフミラーの基板の厚さをｄ、光学系(第２対物レンズ３１)の焦点距離をｆ、使用光波長をλ、ＣＣＤ３２の画素ピッチをＰｓ、光束の基板法線に対してなす角をθ１、基板に入射した光束が基板内において基板法線に対してなす角をθ２とするとき、ｄ＜ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）の条件を満たすことを特徴とする。
【００９１】
即ち、半透過面での反射光(図中実線で示す)と透過面での裏面反射光(図点線と破線で示す)のずれ量△は、
△＝ｄｃｏｓθ１・ｔａｎθ２であり、
裏面反射光がＣＣＤの受光面に入射する角度φは、φ＝△／ｆである。
このとき生じる干渉縞のピッチＰｓｉｍａは、
Ｐｓｉｍａ＝λ／φとなる。
ＰｓｉｍａとＣＣＤピクセルピッチＰｓが同程度の場合、干渉縞がノイズとして影響を及ぼすが、Ｐｓより１０倍以上大きければその影響は低減される。即ち、
Ｐｓｉｍａ＞１０Ｐｓ
λ／φ＞１０Ｐｓ
Ｆλ／△＞１０Ｐｓ
Ｆλ／（２ｄｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）＞１０Ｐｓ
Ｆλ＞２０Ｐｓ・ｄ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２であるため、
基板の厚さｄが
ｄ＜Ｆλ／（２０Ｐｓ・ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２）の条件を満たす場合には、ＣＣＤで撮像された画像における干渉縞を目立たなくすることができる。
【００９２】
なお、上述の実施の形態の説明においては、光学装置としてＴＴＲ系のアライメント装置について説明したが、これに限定されるものではなく、ＦＩＡ系のアライメント装置、ＶＲＡ系のアライメント装置、干渉計、収差計測装置等に用いることもできる。
【００９３】
以下、図８のフローチャートを参照して、この発明の第１〜第5の実施の形態にかかる投影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。
【００９４】
先ず、図８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５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、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。
【００９５】
また、この発明の第１〜第５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９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９において、パターン形成工程Ｓ４０１では、この発明の第１〜第5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、レチクル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。
【００９６】
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、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。
【００９７】
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、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。
【００９８】
【発明の効果】
この発明の光学装置によれば、ハーフミラーとして構成される第１の屈折面で反射された光と第２の屈折面の裏面で反射された光により生じる干渉縞の強度を低減、又は、ハーフミラーとして構成される第１の屈折面で反射された光と第２の屈折面の裏面で反射された光による干渉縞の発生を防止することができる。
【００９９】
また、この発明の位置検出装置によれば、ハーフミラーとして構成される第１の屈折面で反射された光と第２の屈折面の裏面で反射された光により生じる干渉縞の強度を低減、又は、ハーフミラーとして構成される第１の屈折面で反射された光と第２の屈折面の裏面で反射された光による干渉縞の発生を防止することができる。
【０１００】
また、この発明の露光装置によれば、位置検出装置によりレチクルと感光性基板との何れか一方を被観察物体として正確に位置検出をすることができることから、レチクルと感光性基板との相対的な位置合わせを極めて正確に行うことができる。
【０１０１】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、レチクルに形成された転写パターンの像を感光性基板上に忠実に結像させることができるためスループット良くマイクロデバイスの製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置の構成図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系の構成図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系の構成図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系における干渉縞の発生の状態を説明するための図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系の構成図である。
【図６】この発明の第４の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系の構成図である。
【図７】この発明の第５の実施の形態にかかる投影露光装置のレチクルアライメント系における干渉縞の発生の状態を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来の投影露光装置の構成図である。
【図１１】従来の投影露光装置のレチクルアライメント系に用いられるハーフミラーを説明するための図である。
【図１２】従来の投影露光装置のレチクルアライメント系における干渉縞の発生の状態を説明するための図である。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ光源部、２…ビーム導入部、３…本体部、１３…レチクルブラインド、２１…ファイバ、２２，２２０，２２１，２２２…レチクルアライメント系、２６，２７，４０，４１，４７，５０，５１…ハーフミラー、２８…第１対物レンズ、３１，３３…第２対物レンズ、３２，３４，４５，４６，４８，４９…ＣＣＤ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル。
【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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