JP2004221253A - Aligner - Google Patents

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JP2004221253A JP2003005905A JP2003005905A JP2004221253A JP 2004221253 A JP2004221253 A JP 2004221253A JP 2003005905 A JP2003005905 A JP 2003005905A JP 2003005905 A JP2003005905 A JP 2003005905A JP 2004221253 A JP2004221253 A JP 2004221253A
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学 戸口
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner which can efficiently grasp the effect of a mask pattern on optical characteristics of a projection optical system without reducing the productivity and thereby can make a very accurate transfer of a pattern. <P>SOLUTION: In the aligner EX, exposure light EL illuminates a mask M whose pattern is formed on a glass board to transfer the pattern onto a photosensitive substrate P. The aligner is equipped with a pattern density measuring device 60 for measuring a pattern density which is a ratio of the glass board per unit area dominated by the pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターンを有するマスクを露光光で照明し、このマスクのパターンを感光基板に露光する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子や半導体素子等のマイクロデバイスはマスク上に形成されたパターンを感光基板上に転写するいわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを露光光で照明する照明光学系と、露光光で照明されたマスクのパターンを感光基板に投影する投影光学系とを備えている。
【０００３】
投影光学系は、通過する露光光の熱により光学特性を変化（変動）させる場合がある。投影光学系の光学特性が変化すると感光基板上に高精度なパターン形成ができなくなるため、投影光学系を通過する露光光の光量（エネルギー量）を把握し、これに基づいて光学特性を補正する必要が生じる。下記特許文献１には、投影光学系を通過した露光光のエネルギー量をウエハステージ上に設けられた照射量モニタ−で計測する技術が記載されている。この技術においては、投影光学系を通過した露光光のエネルギー量の計測結果をマスクのパターンの存在率で補正しており、これにより感光基板に照射される露光光の光量を制御して高精度なパターン形成を図っている。また、下記特許文献２には、パターンが形成されたウエハ（感光基板）にレーザ光を照射することによりパターンの欠陥を検出する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６８１６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１９３４４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術には以下に述べる問題が生じる。
上記特許文献１は、投影光学系を通過する露光光のエネルギー量を把握するために、マスク及び投影光学系を通過した露光光のエネルギー量を照射量モニターで計測する構成である。この場合、投影光学系を通過した露光光のエネルギー量に対するマスクのパターンの存在率の影響を考慮できるため有効であるが、例えば、新たなマスクを使用する際には、上記計測動作を行うために露光装置の露光動作を一旦停止する必要があり、露光装置の生産性が低下するという問題が生じる。更に、このような構成では、計測動作中において投影光学系は露光光に照射され続けることになるので熱によるダメージを受けることになる。また、特許文献２は露光処理されたウエハのパターン欠陥を光学的に検出する技術であり、投影光学系の光学特性の変化（変動）に関する情報を求めることができない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、生産性を低下することなくマスクのパターンが投影光学系の光学特性に与える影響を効率良く把握でき、高精度なパターン転写を行うことができる露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図９に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、原板上にパターン（ＰＡ）が形成されたマスク（Ｍ）を露光光（ＥＬ）で照明し、パターンを感光基板（Ｐ）に露光する露光装置において、原板上における単位面積当たりのパターンの割合を計測するパターン密度計測装置（６０）を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、マスクの単位面積当たりのパターンの割合を計測するパターン密度計測装置を設けたので、この計測結果に基づいてマスクを通過し投影光学系に入射する露光光の光量（エネルギー量）に関する情報を露光動作を一旦停止することなく求めることができる。そして、パターンの割合の計測動作中には投影光学系に露光光が照射されないので、投影光学系に対する露光光の熱によるダメージの影響を抑えることができる。したがって、良好な生産性を維持したまま精度良い露光処理を行うことができる。
ここで、以下の説明において、原板上における単位面積当たりのパターンの割合を、適宜「パターン密度」と称する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭのパターンを感光基板Ｐに対して露光処理する露光装置本体Ｓと、複数のマスクＭを収容するマスク収容装置としてのライブラリ部（所定の位置）ＬＢと、マスクＭをライブラリ部ＬＢと露光装置本体Ｓとの間で搬送する搬送装置Ｈと、露光処理に関する動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。露光装置本体Ｓは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンを基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬとを備えている。本実施形態において、照明光学系ＩＬは複数（５つ）の照明系モジュールＩＬａ〜ＩＬｅにより構成されている。なお、図１では、複数の照明系モジュールＩＬａ〜ＩＬｅのうち照明系モジュールＩＬａのみが示されているが、他の照明系モジュールＩＬｂ〜ＩＬｅも照明系モジュールＩＬａと同等の構成を有している。また、投影光学系ＰＬも、照明系モジュールＩＬａ〜ＩＬｅの数に対応して複数（５つ）の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅを有している。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅのそれぞれは照明系モジュールＩＬａ〜ＩＬｅのそれぞれに対応して配意されている。そして、本実施形態に係る露光装置本体Ｓ（露光装置ＥＸ）は、この投影光学系ＰＬに対してマスクＭと感光基板Ｐとを所定方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する、いわゆるマルチレンズスキャン型露光装置である。マスクＭはガラス板（原板）上にクロムなどの遮蔽材料により所定のパターンを形成したものである。感光基板Ｐはガラスプレート（ガラス基板）に感光剤（フォトレジスト）を塗布したものである。
【００１０】
ここで、以下の説明において、水平面内においてマスクＭと感光基板Ｐとが同期移動する方向（走査方向）をＹ軸方向、水平面内において前記走査方向と直交する方向（非走査方向）をＸ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の軸線まわり方向を、それぞれθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１１】
照明光学系ＩＬは、超高圧水銀ランプ等からなる光源１と、光源１から射出された光束を集光する楕円鏡２と、楕円鏡２により集光された光束のうち露光に必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過させるダイクロイックミラー３と、ダイクロイックミラー３で反射した光束のうち更に露光に必要な波長（通常は、ｇ、ｈ、ｉ線のうち少なくとも１つの帯域）のみを通過させる波長選択フィルタ４と、波長選択フィルタ４からの光束を複数本（本実施形態では５本）に分岐して、反射ミラー６を介して各照明系モジュールＩＬａ〜ＩＬｅに入射させるライトガイド５とを備えている。
【００１２】
照明系モジュールＩＬａ（ＩＬｂ〜ＩＬｅ）は、照明シャッタ７と、マスクＭに対する露光光ＥＬの照明領域を設定するブラインド部（設定装置）８と、光学素子系９とを備えている。光学素子系９は、リレーレンズ、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ、コンデンサレンズ等を含んで構成されている。フライアイレンズは射出面側に二次光源を形成し、コンデンサレンズを介してマスクＭの照明領域を均一な照度で照射する。マスクＭは照明系モジュールＩＬａ〜ＩＬｅのそれぞれを透過した露光光ＥＬにより異なる複数の照明領域で照明される。
【００１３】
マスクステージＭＳＴは露光光ＥＬの光路上に設けられており、一次元の走査露光を行うべくＹ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＸ軸方向に所定距離のストロークとを有している。マスクステージＭＳＴはマスクステージ駆動部ＭＳＴＤにより駆動され、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。同様に、基板ステージＰＳＴも露光光ＥＬの光路上に設けられており、一次元の走査露光を行うべくＹ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＸ軸方向にステップ移動するための長いストロークとを有している。更に、基板ステージＰＳＴはＺ軸方向にも移動可能であるとともに、θＸ、θＹ、及びθＺ方向にも移動可能である。基板ステージＰＳＴは基板ステージＰＳＴＤにより駆動され、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１４】
図２は露光装置本体Ｓの概略斜視図である。図２に示すように、マスクステージＭＳＴ上のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、互いに直交するように移動鏡１０ａ、１０ｂが設けられている。移動鏡１０ａにはレーザー干渉計１１ａが対向して配置され、移動鏡１０ｂにはレーザー干渉計１１ｂが対向して配置されている。レーザー干渉計１１ａ、１１ｂのそれぞれは、移動鏡１０ａ、１０ｂのそれぞれにレーザー光を照射して移動鏡１０ａ、１０ｂとの間の距離を計測することにより、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置、ひいてはマスクＭの位置を検出する。レーザー干渉計１１ａ、１１ｂの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計１１ａ、１１ｂの検出結果に基づいてマスクステージ駆動部ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴの位置を制御する。同様に、基板ステージＰＳＴ上のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの端縁には、互いに直交するように移動鏡１２ａ、１２ｂが設けられている。移動鏡１２ａにはレーザー干渉計１３ａが対向して配置され、移動鏡１２ｂにはレーザー干渉計１３ｂが対向して配置されている。レーザー干渉計１３ａ、１３ｂのそれぞれは、移動鏡１２ａ、１２ｂのそれぞれにレーザー光を照射して移動鏡１２ａ、１２ｂとの間の距離を計測することにより、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置、ひいては感光基板Ｐの位置を検出する。レーザー干渉計１３ａ、１３ｂの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザー干渉計１３ａ、１３ｂの検出結果に基づいて基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴの位置を制御する。更に、露光装置本体Ｓは、マスクＭのパターン面及び感光基板Ｐの露光処理面のＺ軸方向における位置を検出するフォーカス検出系（不図示）を備えており、制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系の検出結果に基づいて基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介して感光基板ＰのＺ軸方向における位置を制御する。
【００１５】
複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅにおいて、投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄとは２列に千鳥状に配列されている。すなわち、千鳥状に配置されている各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅは、隣合う投影光学系どうし（例えば投影光学系ＰＬａとＰＬｂ、ＰＬｂとＰＬｃ）をＹ軸方向に所定量変位させて配置されている。これら投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅのそれぞれは照明系モジュールＩＬａ〜ＩＬｅから射出されマスクＭを透過した複数の露光光ＥＬを透過させ、基板ステージＰＳＴに載置されている感光基板ＰにマスクＭのパターン像を投影する。各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅを通過した露光光ＥＬは、感光基板Ｐ上の異なる投影領域のそれぞれにマスクＭの照明領域に対応したパターン像を所定の結像特性で結像する。
【００１６】
図３は投影光学系ＰＬのうち１つの投影光学系ＰＬａを示す概略構成図である。なお、他の投影光学系ＰＬｂ〜ＰＬｅも投影光学系ＰＬａと同等の構成である。また、本実施形態において、投影光学系ＰＬは等倍正立系の光学系である。図３において、投影光学系ＰＬａは、シフト調整機構（補正装置）２３と、二組の反射屈折型光学系２４、２５と、像面調整機構（補正装置）２０と、不図示の視野絞りと、スケーリング調整機構（補正装置）２７とを備えている。
【００１７】マスクＭを透過した光束は、シフト調整機構２３に入射する。シフト調整機構２３は、Ｘ軸まわりに回転可能に設けられた平行平面ガラス板２３Ａと、Ｙ軸まわりに回転可能に設けられた平行平面ガラス板２３Ｂと有している。平行平面ガラス板２３Ａはモータなどの駆動装置４０ＡによりＸ軸まわりに回転し、平行平面ガラス板２３Ｂはモータなどの駆動装置４０ＢによりＹ軸まわりに回転する。平行平面ガラス板２３ＡがＸ軸まわりに回転することにより感光基板Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はＹ軸方向にシフトし、平行平面ガラス板２３ＢがＹ軸まわりに回転することにより感光基板Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はＸ軸方向にシフトする。駆動装置４０Ａ，４０Ｂの駆動速度及び駆動量は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっている。駆動装置４０Ａ，４０Ｂのそれぞれは制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、平行平面ガラス板２３Ａ，２３Ｂのそれぞれを所定速度で所定量（所定角度）回転する。シフト調整機構２３を透過した光束は、１組目の反射屈折型光学系２４に入射する。
【００１８】
反射屈折型光学系２４は、マスクＭのパターンの中間像を形成するものであって、直角プリズム（補正装置）２８と、レンズ２９と、凹面鏡３０とを備えている。直角プリズム２８はＺ軸まわりに回転可能に設けられており、モータなどの駆動装置４１ＡによりＺ軸まわりに回転する。直角プリズム２８がＺ軸まわりに回転することにより感光基板Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はＺ軸まわりに回転する。すなわち、直角プリズム２８はローテーション調整機構（補正装置）としての機能を有している。駆動装置４１Ａの駆動速度及び駆動量は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっている。駆動装置４１Ａは制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、直角プリズム２８を所定速度で所定量（所定角度）回転する。反射屈折型光学系２４により形成されるパターンの中間像位置には不図示の視野絞りが配置されている。視野絞りは、感光基板Ｐ上における投影領域を設定するものである。本実施形態において、視野絞りは台形状の開口を有し、この視野絞りにより感光基板Ｐ上の投影領域が台形状に規定される。視野絞りを透過した光束は、２組目の反射屈折型光学系２５に入射する。
【００１９】
反射屈折型光学系２５は、反射屈折型光学系２４と同様に、ローテーション調整機構としての直角プリズム（補正装置）３１と、レンズ３２と、凹面鏡３３とを備えている。直角プリズム３１もモータなどの駆動装置４１Ｂの駆動によりＺ軸まわりに回転するようになっており、回転することで感光基板Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像をＺ軸まわりに回転する。駆動装置４１Ｂの駆動速度及び駆動量は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっており、駆動装置４１Ｂは制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、直角プリズム３１を所定速度で所定量（所定角度）回転する。
【００２０】
反射屈折型光学系２５から射出した光束は、スケーリング調整機構（補正装置）２７を通り、感光基板Ｐ上にマスクＭのパターンの像を正立等倍で結像する。スケーリング調整機構２７は、図３のようにレンズをＺ軸方向に移動させたり、又は３枚のレンズ構成で例えば、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズから構成され、凹レンズと凹レンズとの間に位置する凸レンズをＺ軸方向に移動させることによりマスクＭのパターンの像の倍率（スケーリング）調整を行うようになっている。図３の場合、凸レンズは駆動装置４２により移動するようになっており、駆動装置４２は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。駆動装置４２は制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、凸レンズを所定速度で所定量移動させる。なお、凸レンズは、両凸レンズでも平凸レンズでもよい。
【００２１】
二組の反射屈折型光学系２４，２５の間の光路上には、投影光学系の結像位置及び像面の傾斜を調整する像面調整機構（補正装置）２０が設けられている。像面調整機構２０は反射屈折型光学系２４による中間像が形成される位置近傍に設けられている。すなわち、像面調整機構２０はマスクＭ及び感光基板Ｐに対してほぼ共役な位置に設けられている。像面調整機構２０は、第１光学部材２１と、第２光学部材２２と、第１光学部材２１及び第２光学部材２２を非接触状態に支持する不図示のエアベアリングと、第２光学部材２２に対して第１光学部材２１を移動する駆動装置４３、４４とを備えている。第１光学部材２１及び第２光学部材２２のそれぞれはくさび状に形成され露光光ＥＬを透過可能なガラス板であり、一対のくさび型光学部材を構成している。露光光ＥＬはこの第１光学部材２１及び第２光学部材２２のそれぞれを通過する。駆動装置４３、４４の駆動量及び駆動速度、すなわち第１光学部材２１と第２光学部材２２との相対的な移動量及び移動速度は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。そして、第１、第２光学部材２１、２２の互いの対向面を非接触状態で対向させつつＹ軸方向にスライドさせることにより、結像位置がＺ軸方向に移動する。制御装置ＣＯＮＴは、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅのそれぞれに設けられている像面調整機構２０の第１光学部材２１に対する第２光学部材２２のＹ軸方向における位置（すなわちスライド量）を調整することにより、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅそれぞれの結像位置を調整することができる。更に、第１光学部材２１を第２光学部材２２に対してθＺ方向（Ｚ軸まわり）に回転することにより、すなわち、一対のくさび型光学部材である第１、第２光学部材２１，２２を、これを貫通する光路の光軸まわりに相対的に回転することにより、パターンの像面がＸ軸とＹ軸とでなるＸＹ平面に対して傾斜する。
【００２２】
そして、上記シフト調整機構２３、スケーリング調整機構２７、ローテーション調整機構２８、３１、及び像面位置調整機構２０により、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性：シフト、スケーリング、ローテーション、像面位置、及び像面傾斜）を補正する補正装置が構成されている。なお、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅを構成する光学素子及び上記各駆動装置は鏡筒内に収容されている。駆動装置は鏡筒外部より操作可能となっている。
【００２３】
図１に戻って、ライブラリ部ＬＢはマスクＭを配置可能な複数の棚部５０を有しており、複数のマスクＭは複数の棚部５０のそれぞれに配置されている。搬送装置Ｈはライブラリ部ＬＢの棚部５０のそれぞれにアクセス可能となっており、収容されている複数のマスクＭのうち露光処理に使用するためのマスクＭを選択して取り出し、露光装置本体ＳのマスクステージＭＳＴに搬送（ロード）するようになっている。一方、露光処理済みのマスクＭはマスクステージＭＳＴから搬送装置Ｈにより搬出（アンロード）され、ライブラリ部ＬＢに戻されるようになっている。また、ライブラリ部ＬＢのうち棚部５０の取り出し部近傍には、マスクＭに設けられた識別マークを識別する識別装置５１が設けられている。本実施形態において、マスクＭに設けられた識別マークはバーコードであり、識別装置５１はバーコードリーダである。識別装置５１は、搬送装置Ｈにより保持されつつライブラリ部ＬＢから搬出される際のマスクＭの識別マークを読み取り可能となっている。
【００２４】
図４は、搬送装置Ｈに保持されているマスクＭの識別マーク５２を識別装置５１が読み取っている状態を示す模式図である。図４に示すように、搬送装置Ｈはフォーク型ロボットハンドにより構成されており、マスクＭのうちパターン形成領域ＰＡ以外の部分、つまりマスクＭ下面のパターン形成領域ＰＡの周辺部を支持するようになっている。識別マーク５２はマスクＭのうちパターン形成領域ＰＡ以外の部分に設けられている。識別マーク５２はマスクＭに形成されているパターンに関する情報及びマスクを特定するための情報を含んでおり、識別装置５１は搬送装置Ｈに支持された状態のマスクＭの識別マーク５２を読み取ることにより、このマスクＭを特定する。識別装置５１の読み取り結果（識別結果）は制御装置ＣＯＮＴに出力されるようになっている。
【００２５】
図１に戻って、露光装置ＥＸは、マスクＭの透明あるいは半透明なガラス板（原板）上における単位面積当たりのパターンの割合であるパターン密度を計測するパターン密度計測装置６０を備えている。パターン密度計測装置６０は露光光ＥＬの光路上以外の位置に設けられており、本実施形態では、ライブラリ部ＬＢの下部に設けられた計測空間部５５に設けられている。また、計測空間部５５には、マスクＭに付着したゴミ（異物）を検出するゴミ検出装置（異物検出装置）８０が設けられている。
【００２６】
図５はパターン密度計測装置６０及びゴミ検出装置８０を示す概略斜視図であり、図６は図５の側面図である。図５及び図６に示すように、パターン密度計測装置６０は、マスクＭの上方に設けられ、マスクＭに計測光を照射する投光部６１と、マスクＭの下方に設けられ、マスクＭに照射された計測光に基づきマスクＭを透過した光を受光する受光部６２とを備えている。ここで、図５及び図６には不図示ではあるがマスクＭは搬送装置Ｈに支持されており、本実施形態において、パターン密度計測はマスクＭを搬送装置Ｈで保持した状態で計測空間部５５において行われる。
【００２７】
投光部６１は、Ｙ軸方向を長手方向とし光を射出する蛍光管６３と、この蛍光管６３を囲むように設けられ、−Ｚ側（すなわちマスクＭ側）に開口しＹ軸方向に延びるスリット部６５を有するカバー部６４とを備えている。蛍光管６３から射出された光はカバー部６４のスリット部６５を介してマスクＭを照射する。蛍光管６３から射出された光はスリット部６５を通過することにより指向性のある光（計測光）に整形される。一方、受光部６２は、Ｙ軸方向を長手方向とし、投光部６１とほぼ同じ長さを有する撮像素子（ＣＣＤ）により構成されている。投光部６１からの計測光は、マスクＭのパターン形成領域ＰＡのうちパターン形成部以外の部分（ガラス部分）を透過し、パターン形成部（クロム部分）を透過しない。受光部６２はマスクＭのガラス部分を透過した計測光を受光する。ここで、マスクＭは投光部６１及び受光部６２に対してＸ軸方向に相対的に移動しながら投光部６１より計測光を照射される。受光部６２は投光部６１と同期移動しながらマスクＭの透過光を受光することにより、マスクＭのパターン形成領域ＰＡ全面における計測光の透過光を受光する。ここで、マスクＭと投光部６１及び受光部６２との相対移動は、投光部６１及び受光部６２の位置を固定した状態で搬送装置Ｈに保持されたマスクＭを搬送装置ＨとともにＸ軸方向に移動する構成でもよいし、マスクＭの位置を固定した状態で投光部６１及び受光部６２をＸ軸方向に同期移動する構成でもよいし、搬送装置Ｈに保持されているマスクＭと投光部６１及び受光部６２との双方をＸ軸方向に移動する構成であってもよい。
【００２８】
受光部６２の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは受光部６２（パターン密度計測装置６０）の計測結果に基づいてマスクＭのパターン密度を求める。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、受光部６２で計測した計測光の全光量を計測領域の面積（パターン形成領域ＰＡの面積）で除算した平均光量（平均照度）を求め、この平均光量をパターン密度とする。あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡを予め設定された複数の分割領域に分割し、これら分割領域それぞれについて平均光量を求め、複数の分割領域のそれぞれのパターン密度を求めることも可能である。こうして、制御装置ＣＯＮＴは、受光部６２で計測した計測光の光量（マスクＭを透過した透過光量）基づいてマスクＭのパターン密度を求める。そして、パターン密度計測装置６０で計測したマスクＭのパターン密度に関する情報は記憶装置ＭＲＹに記憶される。
【００２９】
ここで、投光部６１から射出される計測光としては、例えば５５０〜７００ｎｍ程度の波長を有する光が用いられている。なお、計測光としては露光光ＥＬと同じ波長を有する光を用いることが好ましいが、露光光以外の波長を有する計測光を用いても構わない。
【００３０】
図５及び図６に示すように、ゴミ検出装置８０は、パターン密度計測装置６０に隣接して設けられている。本実施形態において、ゴミ検出装置８０はマスクＭの表面側及び裏面側のそれぞれに設けられている。ゴミ検出装置８０は、マスクＭに対して検出光を照射する投光部８１と、照射された検出光に基づきマスクＭで反射した反射光を受光する受光部８２とを備えている。投光部８１は、Ｙ軸方向を長手方向とし光を射出する蛍光管８３と、この蛍光管８３を囲むように設けられ、マスクＭ側に開口しＹ軸方向に延びるスリット部８５を有するカバー部８４とを備えている。蛍光管８３から射出された光はカバー部８４のスリット部８５を介してマスクＭを傾斜方向から照射する。蛍光管８３から射出された光はスリット部８５を通過することにより指向性のある光（検出光）に整形される。一方、受光部８２は、Ｙ軸方向を長手方向とし、投光部８１とほぼ同じ長さを有する撮像素子（ＣＣＤ）により構成されている。投光部８１からの検出光はマスクＭの表面（裏面）で反射し、受光部８２はマスクＭでの反射光を受光する。受光部８２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは受光部８２（ゴミ検出装置８０）の検出結果に基づいてマスクＭにゴミ（異物）があるかどうかを判断する。
【００３１】
ここで、搬送装置Ｈに支持されているマスクＭはゴミ検出装置８０の投光部８１及び受光部８２に対してＸ軸方向に相対的に移動しながら投光部８１より検出光を照射される。そして、受光部８２は投光部８１と同期移動しながらマスクＭからの反射光を受光することにより、マスクＭのパターン形成領域ＰＡ全面における検出光の反射光を受光してゴミ検出を行う。すなわち、ゴミ検出装置８０は、パターン密度計測装置６０とともにマスクＭに対して同期移動する。したがって、ゴミ検出装置８０はパターン密度計測装置６０と同期移動しつつ、マスクＭのゴミ検出動作をパターン密度計測装置６０のパターン密度計測動作中に行うようになっている。
【００３２】
図７（ａ）はパターン密度計測装置６０の投光部６１がマスクＭに計測光を照射している状態を示す側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の破線Ａで示す部分の拡大図である。図７に示すように、投光部６１からの計測光はマスクＭのパターンを通過したときに回折を生じる。この回折により拡がる回折角θと、投光部６１からの計測光の波長λとの関係は、マスクＭに形成されているパターンが例えば３μｍのライン・アンド・スペースパターンとすると、ｓｉｎθ＝λ／０．０００１８４となる。例えば、λ＝５５０ｎｍ〜７００ｎｍとすると、拡がり角度は、±７．４°程度となる。この拡がり角度で拡がった照射領域を十分にカバーする受光部６２が必要となる。すなわち、受光部６２は、マスクＭのパターン形成領域ＰＡのＹ軸方向における大きさを十分にカバーできる長さ（Ｙ軸方向のサイズ）を有するとともに、上記拡がり角度で拡がった照射領域を十分にカバーできる幅（Ｘ軸方向のサイズ）を有することが必要である。
【００３３】
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する方法について説明する。
まず、ライブラリ部ＬＢに収容されているマスクＭに対して搬送装置Ｈがアクセスする。搬送装置Ｈはライブラリ部ＬＢに収容されている複数のマスクＭのうち、露光処理に用いるべきマスクＭを取り出す。マスクＭがライブラリ部ＬＢから取り出される際、マスクＭに設けられている識別マーク（バーコード）５２が識別装置（バーコードリーダー）５１により読み取られる。識別装置５１の読み取り結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは取り出されたマスクＭを特定し、このマスクＭが露光処理に用いるべきマスクＭかどうかを判別する。
【００３４】
制御装置ＣＯＮＴは、ライブラリ部ＬＢから取り出したマスクＭが露光処理に用いるべきマスクＭであると判断したら、このマスクＭを搬送装置Ｈを用いて計測空間部５５に配置させる。搬送装置ＨはこのマスクＭを計測空間部５５に設けられているパターン密度計測装置６０の投光部６１と受光部６２との間に配置する。
【００３５】
制御装置ＣＯＮＴはパターン密度計測装置６０の投光部６１より計測光を射出させるとともに、マスクＭを保持している搬送装置Ｈをパターン密度計測装置６０の投光部６１と受光部６２との間でＸ軸方向に走査させる。これにより、投光部６１からの計測光はマスクＭのパターン形成領域ＰＡを照射する。そして、パターン形成領域ＰＡのうちパターンが形成されていない部分（ガラス部分）を通過した計測光が受光部６２に受光される。受光部６２の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはマスクＭのパターン形成領域ＰＡのパターン密度を求める。制御装置ＣＯＮＴは、受光部６２により計測した計測光の全光量を計測領域の面積（パターン形成領域ＰＡの面積）で除算した平均光量（平均照度）を求め、この平均光量をパターン密度とする。あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、パターン形成領域ＰＡを予め設定された複数の分割領域に分割し、これら分割領域それぞれについての平均光量を求め、複数の分割領域のそれぞれのパターン密度を求めることもできる。制御装置ＣＯＮＴにより求められたパターン密度に関する情報は記憶装置ＭＲＹに記憶される。
【００３６】
パターン密度計測動作と同時に、ゴミ検出装置８０の投光部８１からゴミ検出光がマスクＭに照射され、照射された検出光に基づきマスクＭで反射した反射光が受光部８２に受光される。受光部８２の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはゴミ検出装置８０の受光部８２の検出結果に基づいてマスクＭにゴミが付着しているかどうかを判別する。
【００３７】
そして、ゴミ検出装置８０の検出結果よりマスクＭにゴミが付着していないと判断されるとともに、パターン密度計測動作が終了したら、制御装置ＣＯＮＴは搬送装置Ｈを用いてマスクＭを露光装置本体ＳのマスクステージＭＳＴにロードする。
【００３８】
露光処理を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは、パターン密度計測装置６０で求めたマスクＭのパターン密度に関する情報に基づいて、投影光学系ＰＬの補正装置（像面調整機構、スケーリング調整機構、シフト調整機構、ローテーション調整機構等）を用いて、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性）を補正する。すなわち、投影光学系ＰＬはこの光学系内を通過する露光光ＥＬの光量に基づき（光量に起因する熱に基づき）光学特性が変化する。例えば、投影光学系ＰＬを通過する光量が変化すると投影光学系ＰＬの像面位置（フォーカス位置）が変動したり、スケーリングが変動したりするなどの収差が発生する。そして、投影光学系ＰＬを通過する露光光ＥＬの光量はマスクＭのパターン密度に依存するため、制御装置ＣＯＮＴはパターン密度計測装置６０で計測したマスクＭのパターン密度に基づいて投影光学系ＰＬを通過する露光光ＥＬの光量を導出し、この導出した光量に基づいて、前記像面位置変動やスケーリング変動などの収差を相殺するように、補正装置（像面調整機構やスケーリング調整機構）を駆動する。
【００３９】
ここで、マスクＭのパターン密度（ひいては投影光学系ＰＬを通過する露光光ＥＬの光量）と発生する投影光学系ＰＬの収差量との関係は予め実験により求められており、この関係は記憶装置ＭＲＹに記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは記憶装置ＭＲＹに記憶されている前記関係の情報を参照し、パターン密度計測装置６０で計測したパターン密度に関する情報に基づいて、発生する投影光学系ＰＬの収差量を求め、この収差量を相殺するように補正装置の駆動量（補正量）を設定し、この設定した駆動量に基づいて投影光学系ＰＬの補正装置を駆動する。これにより、マスクＭのパターン密度の変動に起因する投影光学系ＰＬで発生する収差を補正することができる。そして、制御装置ＣＯＮＴは補正装置を用いて投影光学系ＰＬの光学特性を補正しつつマスクＭのパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに露光する。露光処理が終了したら、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭは搬送装置Ｈによりアンロードされ、ライブラリ部ＬＢに戻される。
【００４０】
なお、前記関係を求めるために実験によらずに、設計値や数値計算を用いて理論的に求めるようにしてもよい。また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの光学特性を、光学素子を駆動することで補正しているが、パターン密度計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬを構成する光学素子を収容する鏡筒内部の圧力を変化させ、通過する光の屈折率を変えることで光学特性を補正するようにしてもよい。更に、投影光学系ＰＬの光学特性を補正するために、パターン密度計測結果に基づいて鏡筒の温度を調整するようにしてもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、投影光学系ＰＬは複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅより構成されているため、制御装置ＣＯＮＴは、これら複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅに対応するマスクＭ上の複数の分割領域（照明領域）のそれぞれについてのパターン密度を求め、この分割領域それぞれについてのパターン密度（投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅを通過するそれぞれの露光光の光量）に起因して発生する収差量を相殺するように、補正装置のそれぞれが、パターン密度計測装置６０の計測結果に基づいて、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅ毎に光学特性の補正をそれぞれ個別に行う構成とすることができる。
【００４２】
ところで、ライブラリ部ＬＢに設けられている複数のマスクＭは、１つのロットに関して複数回用いられる場合が多い。したがって、マスクＭをライブラリ部ＬＢから取り出してマスクステージＭＳＴにロードする際、パターン密度計測処理が既に行われているマスクＭに関しては、パターン密度計測動作を行わずにマスクＭをマスクステージＭＳＴにロードするようにしてもよい。このことについて説明する。
まず、搬送装置Ｈがライブラリ部ＬＢ中のマスクＭを取り出す。マスクＭを取り出す際、識別装置５１がマスクＭの識別マーク５２を読み取る。識別装置５１の読み取り結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはこのマスクＭを特定する。ここで、既にパターン密度計測処理が行われているマスクＭのパターン密度に関する情報は記憶装置ＭＲＹに記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、識別装置５１の識別結果に基づいて、このマスクＭが次の露光処理に用いられるべきものであるかどうかを判別するとともに、このマスクＭのパターン密度に関する情報が既に記憶装置ＭＲＹに記憶されているかどうかを判別する。制御装置ＣＯＮＴは、識別装置５１の識別結果に基づいて、マスクＭのパターン密度に関する情報が記憶装置ＭＲＹに記憶されていないと判断したら、パターン密度計測装置６０によりこのマスクＭについてのパターン密度計測動作を実行する。一方、このマスクＭのパターン密度に関する情報が記憶装置ＭＲＹに記憶されていると判断したら、制御装置ＣＯＮＴはパターン密度計測装置６０による計測動作を行わずに記憶装置ＭＲＹを参照し、記憶装置ＭＲＹに記憶されているこのマスクＭについてのパターン密度に関する情報に基づいて投影光学系ＰＬの補正装置の補正量（駆動量）を設定する。このように、制御装置ＣＯＮＴは、識別装置５１の識別結果に基づいて記憶装置ＭＲＹに記憶されているパターン密度に関する情報を参照し、識別マーク５２が設けられたマスクＭに対するパターン密度計測装置６０の計測動作を制御することができる。こうすることにより、１つのマスクＭに対して１回だけパターン密度計測動作を行えばよいので、スループットが向上される。なお、マスクＭについてパターン密度計測動作を行わない際にも、制御装置ＣＯＮＴはこのマスクＭに対してゴミ検出動作を実行する。そして、ゴミ検出処理が行われたマスクＭは搬送装置ＨによりマスクステージＭＳＴにロードされる。こうすることにより、ゴミに起因する露光不良の発生を確実に抑えることができる。
【００４３】
以上説明したように、マスクＭの単位面積当たりのパターンの割合を計測するパターン密度計測装置６０を設けたので、この計測結果に基づいてマスクＭを通過し投影光学系ＰＬに入射する露光光ＥＬの光量に関する情報を、露光動作を一旦停止することなく求めることができる。そして、パターン密度計測装置６０を露光光ＥＬの光路上以外の位置に設けたので、パターン密度計測動作中には投影光学系ＰＬに露光光ＥＬが照射されないので、投影光学系ＰＬに対する露光光の熱によるダメージの影響を抑えることができる。したがって、良好な生産性を維持したまま精度良い露光処理を行うことができる。そして、求めたパターン密度に関する情報に基づいて投影光学系ＰＬの光学特性を補正する補正装置の補正量を設定することにより、マスクＭのパターン密度が変化して投影光学系ＰＬの収差量が変動しても、この収差を相殺するように投影光学系ＰＬの光学特性を補正するすることができ、精度良い露光処理を行うことができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、パターン密度計測装置６０とゴミ検出装置８０とは同期移動する構成であるが、マスクＭに対するパターン密度計測装置６０の移動と、ゴミ検出装置８０の移動とが独立して行われる構成としてもよい。更に、本実施形態では、パターン密度計測動作中にゴミ検出動作が行われる構成であるが、パターン密度計測動作とゴミ検出動作とが独立して行われる構成としてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、パターン密度計測装置６０は計測空間部５５においてゴミ検出装置８０に隣接して設けられている構成であるが、図１中、破線で示すように、ゴミ検出装置８０と離れた位置であって搬送装置Ｈの搬送経路上に設けられた構成であってもよい。
【００４６】
また、パターン密度計測装置６０をマスクステージＭＳＴの近傍に設け、投光部６１と受光部６２とをマスクステージＭＳＴの上下に設け、マスクステージＭＳＴに載置されたマスクＭのパターン密度計測を行うようにしてもよい。この場合、マスクＭのアライメントの際やマスクＭを走査させる露光中においても計測動作を行うことができ、スループットの低下がほどんどない。同様に、ゴミ検出装置８０をマスクステージＭＳＴの近傍に配置可能であることは言うまでもない。
【００４７】
本実施形態では、マスクＭを搬送装置Ｈで保持した状態でパターン密度計測が行われる構成であるが、計測空間部５５にマスクＭを保持可能なステージを設け、このステージに保持した状態でパターン密度計測を行ってもよい。この場合においても、マスクＭと投光部６１及び受光部６２との相対移動は、マスクＭをステージとともに移動する構成でもよいし、投光部６１及び受光部６２を移動する構成でもよいし、マスクＭと投光部６１及び受光部６２との双方を移動する構成としてもよい。
【００４８】
本実施形態では、マスクＭのパターン密度計測は、マスクＭの透過光量の計測結果に基づいて行われる構成であるが、マスクＭに計測光を照射し、マスクＭで反射した反射光の光量（反射光量）の計測結果に基づいて行うことも可能である。この場合、投光部６１及び受光部６２は双方ともマスクＭの表面側（あるいは裏面側）に設置される。また、マスクＭの設計値情報に基づいてパターン密度を求め、この求めた結果に基づいて投影光学系ＰＬの補正装置の補正量を設定するようにしてもよい。
【００４９】
パターン密度が高いマスク（クロムのパターン形成部が多いマスク）と、パターン密度が低いマスク（クロムのパターン形成部が少ないマスク）とでは、マスクＭにおける露光光ＥＬの熱吸収量が異なり、これによりマスク自体の熱膨張量が異なる場合がある。すなわち、パターン密度の違いにより露光光ＥＬが照射された際のマスクＭの熱膨張量が異なる場合がある。この場合において、パターン密度と露光光ＥＬが照射されることによるマスク自体の熱膨張量（熱変形量）との関係を予め求めておき、パターン密度の計測結果に基づいて前記熱膨張量を相殺するように投影光学系ＰＬの補正装置の補正量を設定するようにしてもよい。ここで、マスクＭが熱膨張（熱変形）すると倍率（スケーリング）に関する収差が大きくなるため、補正装置のうちスケーリング調整機構を駆動することが有効である。
【００５０】
なお、上記実施形態では、本発明の露光装置をマルチレンズスキャン型露光装置に適用した例について説明したが、投影光学系を１つ有し、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光するスキャン型露光装置にも適用可能である。更には、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。
【００５１】
ところで、マスクＭと感光基板Ｐとのアライメント処理やベースライン計測、あるいは投影光学系ＰＬのキャリブレーション動作を行うタイミングをパターン計測装置６０の計測結果に基づいて設定する構成とすることができる。すなわち、パターン密度が高いマスクＭがマスクステージＭＳＴに支持されている場合には、このマスクＭを介して投影光学系ＰＬに照射される露光光ＥＬの光量は小さいので、投影光学系ＰＬに対する負荷は小さい。一方、パターン密度が低いマスクＭがマスクステージＭＳＴに支持されている場合には、このマスクＭを介して投影光学系ＰＬに照射される露光光ＥＬの光量は大きいので、投影光学系ＰＬに対する負荷が大きくなる。したがって、投影光学系ＰＬに対する露光光ＥＬによる負荷が大きい場合（すなわち、パターン密度が低いマスクＭを用いた場合）には、キャリブレーション動作を頻繁に行ったほうがより精度良い露光処理を実現することができる。一方、投影光学系ＰＬに対する露光光ＥＬによる負荷が小さい場合（すなわち、パターン密度が高いマスクＭを用いた場合）には、キャリブレーション動作を頻繁に行わなくても所望の露光精度を維持でき、キャリブレーション動作によるスループットの低下の発生を抑制することができる。
【００５２】
また、マスクＭのパターン密度計測結果に基づいて、パターンを感光基板Ｐに露光する露光処理時間間隔を設定する構成とすることもできる。例えば、パターン密度が低いマスクＭを用いた場合（すなわち、投影光学系ＰＬに対する露光光ＥＬによる負荷が大きい場合）には、投影光学系ＰＬはより加熱されるため、露光処理時間間隔を長く設定することで、投影光学系ＰＬが所定温度まで冷却される冷却時間を長く設定することができる。一方、パターン密度が高いマスクＭを用いた場合には、投影光学系ＰＬは比較的加熱されないので、露光処理時間間隔（すなわち冷却時間）を短く設定することができ、スループットを向上できる。具体的には、所定感光基板枚数露光処理したら（あるいは所定温度まで加熱されたら）、投影光学系ＰＬが所定温度まで冷却されるまで露光処理を中断するといった制御が可能である。そして、この中断時間（冷却時間、露光処理時間間隔）がパターン密度計測結果に基づいて設定される。そして、所定温度まで冷却されたら露光処理が再開される。
【００５３】
図８は本発明の露光装置の第２実施形態を示す概略斜視図である。ここで、以下の説明において上述した第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図８において、露光装置ＥＸ（露光装置本体Ｓ）は、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンを感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬとを備えている。本実施形態における露光装置ＥＸは投影光学系ＰＬを１つ有しており、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置である。そして、本実施形態におけるマスクＭは１つの原板（ガラス板）上に複数（２つ）のパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２を有している。ここで、パターン形成領域ＰＡ１のパターン密度とパターン形成領域ＰＡ２のパターン密度とは異なる値を有している。また、照明光学系ＩＬには、マスクＭに対する露光光ＥＬの照明領域を設定する設定装置としてのブラインド部８が設けられている。露光処理を行う際には、制御装置ＣＯＮＴは２つのパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２のうち露光処理に用いるパターン形成領域を指定し、指定されたパターン形成領域のみに露光光ＥＬが照明されるようにブラインド部８を用いてマスクＭの照明領域を設定する。図８には、ブラインド部８によりパターン形成領域ＰＡ１にのみ露光光ＥＬが照射され、パターン形成領域ＰＡ２には露光光ＥＬが照射されていない状態が示されている。
【００５４】
図８に示す露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する動作について説明する。まず、パターン密度計測装置６０が、マスクＭに設けられているパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２それぞれにおけるパターン密度を計測する。パターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２のそれぞれのパターン密度に関する情報は記憶装置ＭＲＹに記憶される。なお、第１実施形態同様、マスクＭについてゴミ検出処理も行われる。そして、マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされたら、制御装置ＣＯＮＴは複数のパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２のうち露光処理に用いるパターン形成領域を指定する。例えば、制御装置ＣＯＮＴがパターン形成領域ＰＡ１を指定した場合、ブラインド部８がパターン形成領域ＰＡ１のみに露光光ＥＬが照射されるように照明領域を設定する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されているパターン形成領域ＰＡ１、ＰＡ２それぞれのパターン密度に関する情報のうち、ブラインド部８で設定されるマスクＭの照明領域に相当する位置、すなわちパターン形成領域ＰＡ１のパターン密度に関する情報を参照する。制御装置ＣＯＮＴは、参照したパターン形成領域ＰＡ１のパターン密度に関する情報に基づいて投影光学系ＰＬに設けられている補正装置の補正量（駆動量）を設定し、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性）を補正し、露光処理を行う。同様に、パターン形成領域ＰＡ２を用いて露光処理を行う際には、制御装置ＣＯＮＴは記憶装置ＭＲＹに記憶されているパターン密度に関する情報のうち、パターン形成領域ＰＡ２についてのパターン密度に関する情報を参照し、参照した結果に基づいて投影光学系ＰＬの補正量（駆動量）を設定して投影光学系ＰＬの光学特性の補正を行って露光処理を行う。
【００５５】
以上説明したように、マスクＭに複数のパターン形成領域が存在する場合においても、ブラインド部８で設定されるマスクＭの照明領域に相当する位置のパターン密度に関する情報を参照することにより、複数のパターン形成領域のそれぞれについて精度良い露光処理を行うことができる。
【００５６】
なお、第２実施形態では、本発明をマスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置に適用した例について説明したが、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型露光装置にも適用することができる。
【００５７】
上記第１、第２実施形態における露光装置ＥＸの用途としては半導体製造用の露光装置、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置に広く適当できる。
【００５８】
上記各実施形態の露光装置ＥＸの光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などの他、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）などを用いることができる。
【００５９】
投影光学系ＰＬの倍率は等倍系のみならず縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。
【００６０】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００６１】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００６２】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００６３】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００６４】
半導体デバイスは、図９に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、マスクのパターン密度を計測するパターン密度計測装置を設けたので、マスクを通過し投影光学系に入射する露光光のエネルギー量に関する情報を、露光動作を一旦停止することなく求めることができる。また、パターン密度計測動作中は、投影光学系に露光光が照射されないので、投影光学系に対する露光光の熱によるダメージの影響を抑えることができる。したがって、高スループットで精度良い露光処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】露光装置本体の概略斜視図である。
【図３】投影光学系及び投影光学系に設けられた補正装置の概略構成図である。
【図４】搬送装置に支持されているマスクの識別マークを識別装置が読み取っている状態を示す模式図である。
【図５】本発明のパターン密度計測装置を示す概略斜視図である。
【図６】図５の側面図である。
【図７】パターン密度計測装置からの計測光がマスクを照射している状態を説明するための図である。
【図８】本発明の露光装置の第２実施形態を示す概略斜視図である。
【図９】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
８…ブラインド部（設定装置）、２０…像面位置調整機構（補正装置）、
２３…シフト調整機構（補正装置）、
２７…スケーリング調整機構（補正装置）、
２８、３１…ローテーション調整機構（補正装置）、５１…識別装置、
５２…識別マーク、６０…パターン密度計測装置、６１…投光部、
６２…受光部、８０…ゴミ検出装置（異物検出装置）、ＣＯＮＴ…制御装置、
ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｈ…搬送装置、Ｍ…マスク、
ＭＲＹ…記憶装置、ＭＳＴ…マスクステージ、
ＬＢ…ライブラリ部（所定の位置）、Ｐ…感光基板、
ＰＡ（ＰＡ１、ＰＡ２）…パターン形成領域、
ＰＬ（ＰＬａ〜ＰＬｅ）…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus that illuminates a mask having a pattern with exposure light and exposes the pattern of the mask to a photosensitive substrate.
[0002]
[Prior art]
Microdevices such as liquid crystal display elements and semiconductor elements are manufactured by a so-called photolithography technique of transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate. The exposure apparatus used in the photolithography process includes an illumination optical system that illuminates a mask with exposure light, and a projection optical system that projects a pattern of the mask illuminated with the exposure light onto a photosensitive substrate.
[0003]
The projection optical system may change (fluctuate) the optical characteristics due to the heat of the passing exposure light. If the optical characteristics of the projection optical system change, it becomes impossible to form a pattern with high accuracy on the photosensitive substrate. Therefore, the light amount (energy amount) of the exposure light passing through the projection optical system is grasped, and the optical characteristics are corrected based on this. Need arises. Patent Literature 1 described below describes a technique of measuring the amount of energy of exposure light that has passed through a projection optical system using an irradiation amount monitor provided on a wafer stage. In this technology, the measurement result of the energy amount of the exposure light that has passed through the projection optical system is corrected based on the abundance of the mask pattern, thereby controlling the amount of the exposure light irradiated on the photosensitive substrate to achieve high precision. Pattern formation. Patent Document 2 below discloses a technique for detecting a defect in a pattern by irradiating a laser beam to a wafer (photosensitive substrate) on which a pattern is formed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-16816
[Patent Document 2]
JP 2000-193443 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described prior art has the following problems.
Patent Document 1 discloses a configuration in which the energy amount of exposure light passing through a mask and a projection optical system is measured by an irradiation amount monitor in order to grasp the energy amount of exposure light passing through a projection optical system. In this case, it is effective because the influence of the existence ratio of the mask pattern on the energy amount of the exposure light passing through the projection optical system can be considered, but for example, when a new mask is used, the above measurement operation is performed. In addition, it is necessary to temporarily stop the exposure operation of the exposure apparatus, which causes a problem that productivity of the exposure apparatus is reduced. Further, in such a configuration, the projection optical system is continuously irradiated with the exposure light during the measurement operation, so that it is damaged by heat. Patent Document 2 discloses a technique for optically detecting a pattern defect of a wafer subjected to an exposure process, and cannot obtain information on a change (fluctuation) of an optical characteristic of a projection optical system.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to efficiently grasp the influence of a mask pattern on the optical characteristics of a projection optical system without lowering productivity, and to perform highly accurate pattern transfer. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that can perform the exposure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS.
The exposure apparatus (EX) of the present invention is an exposure apparatus that illuminates a mask (M) having a pattern (PA) formed on an original plate with exposure light (EL) and exposes the pattern on a photosensitive substrate (P). A pattern density measuring device (60) for measuring a ratio of a pattern per unit area above is provided.
[0008]
According to the present invention, since the pattern density measuring device for measuring the ratio of the pattern per unit area of the mask is provided, the light amount (energy amount) of the exposure light passing through the mask and entering the projection optical system based on the measurement result. Can be obtained without temporarily stopping the exposure operation. Since the projection optical system is not irradiated with the exposure light during the operation of measuring the ratio of the pattern, the influence of the damage of the exposure light on the projection optical system due to the heat of the exposure light can be suppressed. Therefore, accurate exposure processing can be performed while maintaining good productivity.
Here, in the following description, the ratio of the pattern per unit area on the original plate is appropriately referred to as “pattern density”.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an exposure apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes an exposure apparatus main body S for exposing a pattern of a mask M to a photosensitive substrate P, and a library unit (predetermined position) LB as a mask accommodation apparatus for accommodating a plurality of masks M. , A transport device H that transports the mask M between the library unit LB and the exposure apparatus main body S, and a control device CONT that controls operations related to the exposure processing. The exposure apparatus main body S includes a mask stage MST that supports the mask M, a substrate stage PST that supports the photosensitive substrate P, an illumination optical system IL that illuminates the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL, A projection optical system PL for projecting and exposing a pattern of the mask M illuminated by the exposure light EL onto a photosensitive substrate P supported on a substrate stage PST. In the present embodiment, the illumination optical system IL includes a plurality (five) of illumination system modules ILa to ILe. FIG. 1 shows only the illumination system module ILa among the plurality of illumination system modules ILa to ILe, but the other illumination system modules ILb to ILe have the same configuration as the illumination system module ILa. . The projection optical system PL also has a plurality (five) of projection optical systems PLa to PLe corresponding to the number of illumination system modules ILa to ILe. Each of the projection optical systems PLa to PLe is arranged corresponding to each of the illumination system modules ILa to ILe. Then, the exposure apparatus main body S (exposure apparatus EX) according to the present embodiment illuminates the mask M with the exposure light EL while synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P with respect to the projection optical system PL in a predetermined direction. Is a so-called multi-lens scan type exposure apparatus that exposes the pattern of the mask M to the photosensitive substrate P. The mask M is formed by forming a predetermined pattern on a glass plate (original plate) using a shielding material such as chrome. The photosensitive substrate P is obtained by applying a photosensitive agent (photoresist) to a glass plate (glass substrate).
[0010]
Here, in the following description, the direction (scanning direction) in which the mask M and the photosensitive substrate P move synchronously in the horizontal plane is the Y-axis direction, and the direction perpendicular to the scanning direction (non-scanning direction) in the horizontal plane is the X-axis direction. The direction orthogonal to the direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction is defined as a Z-axis direction. The directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are assumed to be the θX, θY, and θZ directions, respectively.
[0011]
The illumination optical system IL includes a light source 1 composed of an ultra-high pressure mercury lamp or the like, an elliptical mirror 2 for condensing a light beam emitted from the light source 1, and a light beam having a wavelength required for exposure among light beams condensed by the elliptical mirror 2. A dichroic mirror 3 that reflects a light beam and transmits a light beam of another wavelength, and a wavelength required for further exposure among light beams reflected by the dichroic mirror 3 (usually, at least one band of g, h, and i lines). A wavelength selection filter 4 that passes only light, and a light that splits the light beam from the wavelength selection filter 4 into a plurality of beams (five in this embodiment) and enters each of the illumination system modules ILa to ILe via the reflection mirror 6. And a guide 5.
[0012]
The illumination system module ILa (ILb to ILe) includes an illumination shutter 7, a blind unit (setting device) 8 for setting an illumination area of the exposure light EL on the mask M, and an optical element system 9. The optical element system 9 includes a relay lens, a fly-eye lens as an optical integrator, a condenser lens, and the like. The fly-eye lens forms a secondary light source on the exit surface side, and irradiates the illumination area of the mask M with uniform illuminance via a condenser lens. The mask M is illuminated in a plurality of different illumination areas by the exposure light EL transmitted through each of the illumination system modules ILa to ILe.
[0013]
The mask stage MST is provided on the optical path of the exposure light EL, and has a long stroke in the Y-axis direction for performing one-dimensional scanning exposure and a stroke of a predetermined distance in the X-axis direction orthogonal to the scanning direction. I have. The mask stage MST is driven by the mask stage drive section MSTD, and the mask stage drive section MSTD is controlled by the control device CONT. Similarly, the substrate stage PST is also provided on the optical path of the exposure light EL, and has a long stroke in the Y-axis direction for performing one-dimensional scanning exposure and a long stroke for step-moving in the X-axis direction orthogonal to the scanning direction. And a stroke. Further, the substrate stage PST is movable in the Z-axis direction and also in the θX, θY, and θZ directions. Substrate stage PST is driven by substrate stage PSTD, and substrate stage drive section PSTD is controlled by control device CONT.
[0014]
FIG. 2 is a schematic perspective view of the exposure apparatus main body S. As shown in FIG. 2, movable mirrors 10a and 10b are provided on the respective edges of the mask stage MST in the X-axis direction and the Y-axis direction so as to be orthogonal to each other. A laser interferometer 11a is arranged opposite the movable mirror 10a, and a laser interferometer 11b is arranged opposite the movable mirror 10b. Each of the laser interferometers 11a and 11b irradiates a laser beam to each of the movable mirrors 10a and 10b to measure a distance between the movable mirrors 10a and 10b, and thereby the X-axis direction and the Y-axis of the mask stage MST. The position in the direction, that is, the position of the mask M is detected. The detection results of the laser interferometers 11a and 11b are output to the control unit CONT, and the control unit CONT controls the position of the mask stage MST via the mask stage driving unit MSTD based on the detection results of the laser interferometers 11a and 11b. Similarly, movable mirrors 12a and 12b are provided at respective edges of the substrate stage PST in the X-axis direction and the Y-axis direction so as to be orthogonal to each other. A laser interferometer 13a is arranged opposite the movable mirror 12a, and a laser interferometer 13b is arranged opposite the movable mirror 12b. Each of the laser interferometers 13a and 13b irradiates a laser beam to each of the movable mirrors 12a and 12b to measure a distance between the movable mirrors 12a and 12b, and thereby an X-axis direction and a Y-axis of the substrate stage PST. The position in the direction, that is, the position of the photosensitive substrate P is detected. The detection results of the laser interferometers 13a and 13b are output to the control unit CONT, and the control unit CONT controls the position of the substrate stage PST via the substrate stage driving unit PSTD based on the detection results of the laser interferometers 13a and 13b. Further, the exposure apparatus main body S is provided with a focus detection system (not shown) for detecting the position in the Z-axis direction of the pattern surface of the mask M and the exposure processing surface of the photosensitive substrate P, and the control device CONT is provided with a focus detection system. The position of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction is controlled via the substrate stage driving unit PSTD based on the detection result.
[0015]
In the plurality of projection optical systems PLa to PLe, the projection optical systems PLa, PLc, PLe and the projection optical systems PLb, PLd are arranged in two rows in a staggered manner. That is, the projection optical systems PLa to PLe arranged in a staggered manner are arranged by displacing adjacent projection optical systems (for example, the projection optical systems PLa and PLb, PLb and PLc) by a predetermined amount in the Y-axis direction. I have. Each of the projection optical systems PLa to PLe transmits a plurality of exposure light EL emitted from the illumination system modules ILa to ILe and transmitted through the mask M, and the pattern of the mask M is formed on the photosensitive substrate P mounted on the substrate stage PST. Project the image. The exposure light EL that has passed through each of the projection optical systems PLa to PLe forms a pattern image corresponding to the illumination area of the mask M on each of the different projection areas on the photosensitive substrate P with a predetermined imaging characteristic.
[0016]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing one projection optical system PLa of the projection optical system PL. The other projection optical systems PLb to PLe have the same configuration as the projection optical system PLa. In the present embodiment, the projection optical system PL is an equal-size erecting optical system. 3, the projection optical system PLa includes a shift adjustment mechanism (correction device) 23, two sets of catadioptric optical systems 24 and 25, an image plane adjustment mechanism (correction device) 20, and a field stop (not shown). , A scaling adjustment mechanism (correction device) 27.
The light beam transmitted through the mask M enters the shift adjusting mechanism 23. The shift adjusting mechanism 23 includes a parallel flat glass plate 23A rotatably provided around the X axis and a parallel flat glass plate 23B provided rotatably about the Y axis. The parallel flat glass plate 23A is rotated around the X axis by a driving device 40A such as a motor, and the parallel flat glass plate 23B is rotated around the Y axis by a driving device 40B such as a motor. As the parallel flat glass plate 23A rotates around the X axis, the image of the pattern of the mask M on the photosensitive substrate P shifts in the Y axis direction, and when the parallel flat glass plate 23B rotates around the Y axis, the photosensitive substrate P The upper image of the pattern of the mask M shifts in the X-axis direction. The driving speed and the driving amount of the driving devices 40A and 40B are controlled by the control device CONT. Each of the driving devices 40A and 40B rotates each of the parallel flat glass plates 23A and 23B by a predetermined amount (a predetermined angle) at a predetermined speed under the control of the control device CONT. The light beam transmitted through the shift adjusting mechanism 23 enters a first set of catadioptric optical system 24.
[0018]
The catadioptric optical system 24 forms an intermediate image of the pattern of the mask M, and includes a right-angle prism (correction device) 28, a lens 29, and a concave mirror 30. The right-angle prism 28 is provided so as to be rotatable around the Z axis, and is rotated around the Z axis by a driving device 41A such as a motor. The image of the pattern of the mask M on the photosensitive substrate P is rotated about the Z axis by the rotation of the right-angle prism 28 about the Z axis. That is, the right-angle prism 28 has a function as a rotation adjustment mechanism (correction device). The drive speed and drive amount of the drive device 41A are controlled by the control device CONT. The driving device 41A rotates the right angle prism 28 at a predetermined speed (a predetermined angle) under a control of the control device CONT. A field stop (not shown) is arranged at an intermediate image position of the pattern formed by the catadioptric optical system 24. The field stop sets a projection area on the photosensitive substrate P. In this embodiment, the field stop has a trapezoidal opening, and the projection area on the photosensitive substrate P is defined in a trapezoidal shape by the field stop. The light beam transmitted through the field stop enters the second set of catadioptric optical system 25.
[0019]
The catadioptric optical system 25 includes a right-angle prism (correction device) 31 as a rotation adjusting mechanism, a lens 32, and a concave mirror 33, like the catadioptric optical system 24. The right-angle prism 31 also rotates around the Z-axis by driving a driving device 41B such as a motor, and rotates the image of the pattern of the mask M on the photosensitive substrate P around the Z-axis. The driving speed and the driving amount of the driving device 41B are controlled by the control device CONT. The driving device 41B rotates the right-angle prism 31 at a predetermined speed (a predetermined angle) at a predetermined speed based on the control of the control device CONT. I do.
[0020]
The light beam emitted from the catadioptric optical system 25 passes through a scaling adjustment mechanism (correction device) 27 and forms an image of the pattern of the mask M on the photosensitive substrate P at the same magnification as the erect. The scaling adjustment mechanism 27 moves the lens in the Z-axis direction as shown in FIG. 3, or includes a three-lens configuration, for example, a concave lens, a convex lens, a concave lens, and a convex lens positioned between the concave lens and the concave lens. The magnification (scaling) of the image of the pattern of the mask M is adjusted by moving the mask M in the Z-axis direction. In the case of FIG. 3, the convex lens is moved by the driving device 42, and the driving device 42 is controlled by the control device CONT. The driving device 42 moves the convex lens by a predetermined amount at a predetermined speed based on the control of the control device CONT. The convex lens may be a biconvex lens or a plano-convex lens.
[0021]
On an optical path between the two catadioptric optical systems 24 and 25, an image plane adjusting mechanism (correction device) 20 for adjusting the image forming position of the projection optical system and the inclination of the image plane is provided. The image plane adjusting mechanism 20 is provided near a position where an intermediate image is formed by the catadioptric optical system 24. That is, the image plane adjustment mechanism 20 is provided at a position substantially conjugate to the mask M and the photosensitive substrate P. The image plane adjusting mechanism 20 includes a first optical member 21, a second optical member 22, an air bearing (not shown) that supports the first optical member 21 and the second optical member 22 in a non-contact state, and a second optical member. Drive devices 43 and 44 for moving the first optical member 21 with respect to 22 are provided. Each of the first optical member 21 and the second optical member 22 is a glass plate formed in a wedge shape and capable of transmitting the exposure light EL, and constitutes a pair of wedge-shaped optical members. The exposure light EL passes through each of the first optical member 21 and the second optical member 22. The driving amount and driving speed of the driving devices 43 and 44, that is, the relative moving amount and moving speed of the first optical member 21 and the second optical member 22 are controlled by the control device CONT. Then, the first and second optical members 21 and 22 are slid in the Y-axis direction while facing each other in a non-contact state, so that the imaging position is moved in the Z-axis direction. The control device CONT adjusts the position of the second optical member 22 in the Y-axis direction with respect to the first optical member 21 of the image plane adjusting mechanism 20 provided in each of the plurality of projection optical systems PLa to PLe (ie, the amount of sliding). By doing so, it is possible to adjust the imaging position of each of the projection optical systems PLa to PLe. Furthermore, by rotating the first optical member 21 in the θZ direction (around the Z axis) with respect to the second optical member 22, that is, the first and second optical members 21 and 22, which are a pair of wedge-shaped optical members, are rotated. The image plane of the pattern is inclined with respect to the XY plane formed by the X axis and the Y axis by relatively rotating around the optical axis of the optical path passing therethrough.
[0022]
The shift adjustment mechanism 23, the scaling adjustment mechanism 27, the rotation adjustment mechanisms 28 and 31, and the image plane position adjustment mechanism 20 cause the optical characteristics of the projection optical system PL (imaging characteristics: shift, scaling, rotation, image plane position). , And a tilt of the image plane). The optical elements constituting the projection optical systems PLa to PLe and the above-mentioned respective driving devices are accommodated in a lens barrel. The driving device can be operated from outside the lens barrel.
[0023]
Returning to FIG. 1, the library unit LB has a plurality of shelves 50 on which masks M can be arranged, and the plurality of masks M are arranged on each of the plurality of shelves 50. The transport device H is capable of accessing each of the shelves 50 of the library unit LB, and selects and takes out a mask M to be used for exposure processing from among the plurality of masks M stored therein. (Load) to the mask stage MST. On the other hand, the exposed mask M is carried out (unloaded) from the mask stage MST by the transfer device H and returned to the library section LB. Further, an identification device 51 for identifying an identification mark provided on the mask M is provided in the library unit LB near the take-out portion of the shelf 50. In the present embodiment, the identification mark provided on the mask M is a barcode, and the identification device 51 is a barcode reader. The identification device 51 can read the identification mark of the mask M when it is carried out of the library unit LB while being held by the transport device H.
[0024]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the identification device 51 is reading the identification mark 52 of the mask M held by the transport device H. As shown in FIG. 4, the transfer device H is configured by a fork-type robot hand, and supports a portion of the mask M other than the pattern formation region PA, that is, a peripheral portion of the pattern formation region PA on the lower surface of the mask M. Has become. The identification mark 52 is provided in a portion of the mask M other than the pattern formation area PA. The identification mark 52 includes information on a pattern formed on the mask M and information for specifying the mask. The identification device 51 reads the identification mark 52 of the mask M supported by the transport device H. , This mask M is specified. The reading result (identification result) of the identification device 51 is output to the control device CONT.
[0025]
Returning to FIG. 1, the exposure apparatus EX includes a pattern density measuring device 60 that measures the pattern density, which is the ratio of the pattern per unit area on the transparent or translucent glass plate (original plate) of the mask M. The pattern density measurement device 60 is provided at a position other than on the optical path of the exposure light EL. In the present embodiment, the pattern density measurement device 60 is provided in a measurement space 55 provided below the library unit LB. In the measurement space 55, a dust detection device (foreign matter detection device) 80 for detecting dust (foreign matter) attached to the mask M is provided.
[0026]
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the pattern density measurement device 60 and the dust detection device 80, and FIG. 6 is a side view of FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, the pattern density measurement device 60 is provided above the mask M, and is provided with a light projecting unit 61 that irradiates the mask M with measurement light. A light receiving unit 62 that receives light transmitted through the mask M based on the irradiated measurement light. Here, although not shown in FIGS. 5 and 6, the mask M is supported by the transfer device H. In the present embodiment, the pattern density measurement is performed in the measurement space portion while the mask M is held by the transfer device H. At 55 is performed.
[0027]
The light projecting portion 61 is provided so as to surround the fluorescent tube 63 and emits light with the Y-axis direction as a longitudinal direction, and is opened on the −Z side (that is, the mask M side) and extends in the Y-axis direction. And a cover portion 64 having a slit portion 65. The light emitted from the fluorescent tube 63 irradiates the mask M via the slit 65 of the cover 64. The light emitted from the fluorescent tube 63 is shaped into directional light (measurement light) by passing through the slit 65. On the other hand, the light receiving section 62 is constituted by an image pickup device (CCD) having the Y-axis direction as a longitudinal direction and having substantially the same length as the light projecting section 61. The measurement light from the light projecting unit 61 passes through a portion (glass portion) other than the pattern forming portion in the pattern forming region PA of the mask M, and does not pass through the pattern forming portion (chrome portion). The light receiving section 62 receives the measurement light transmitted through the glass portion of the mask M. Here, the mask M is irradiated with measurement light from the light projecting unit 61 while relatively moving in the X-axis direction with respect to the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62. The light receiving unit 62 receives the transmitted light of the mask M while moving synchronously with the light projecting unit 61, thereby receiving the transmitted light of the measurement light over the entire pattern forming area PA of the mask M. Here, relative movement between the mask M and the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 is performed by moving the mask M held by the conveying device H in a state where the positions of the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 are fixed together with the conveying device H. It may be configured to move in the axial direction, may be configured to move the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 synchronously in the X-axis direction while the position of the mask M is fixed, or may be configured to move the mask M held by the transport device H. The configuration may be such that both the light-emitting unit 61 and the light-receiving unit 62 move in the X-axis direction.
[0028]
The measurement result of the light receiving unit 62 is output to the control device CONT, and the control device CONT obtains the pattern density of the mask M based on the measurement result of the light receiving unit 62 (pattern density measuring device 60). Specifically, the control device CONT calculates an average light amount (average illuminance) by dividing the total light amount of the measurement light measured by the light receiving unit 62 by the area of the measurement region (the area of the pattern formation region PA). Let it be the pattern density. Alternatively, the control device CONT can also divide the pattern forming area PA into a plurality of preset divided areas, calculate the average light amount for each of the divided areas, and calculate the pattern density of each of the plurality of divided areas. . In this way, the control device CONT obtains the pattern density of the mask M based on the amount of measurement light measured by the light receiving unit 62 (the amount of light transmitted through the mask M). Then, information on the pattern density of the mask M measured by the pattern density measuring device 60 is stored in the storage device MRY.
[0029]
Here, as the measurement light emitted from the light projecting unit 61, for example, light having a wavelength of about 550 to 700 nm is used. It is preferable to use light having the same wavelength as the exposure light EL as the measurement light, but measurement light having a wavelength other than the exposure light may be used.
[0030]
As shown in FIGS. 5 and 6, the dust detection device 80 is provided adjacent to the pattern density measurement device 60. In the present embodiment, the dust detection device 80 is provided on each of the front side and the back side of the mask M. The dust detection device 80 includes a light projecting unit 81 that irradiates the mask M with detection light, and a light receiving unit 82 that receives light reflected by the mask M based on the irradiated detection light. The light projecting unit 81 has a fluorescent tube 83 that emits light with the Y-axis direction as a longitudinal direction, and a cover that is provided so as to surround the fluorescent tube 83 and that has a slit 85 that opens on the mask M side and extends in the Y-axis direction. A part 84. The light emitted from the fluorescent tube 83 irradiates the mask M from the inclined direction through the slit 85 of the cover 84. The light emitted from the fluorescent tube 83 passes through the slit 85 and is shaped into directional light (detection light). On the other hand, the light receiving section 82 is configured by an image pickup device (CCD) having the Y-axis direction as a longitudinal direction and having substantially the same length as the light projecting section 81. The detection light from the light projecting unit 81 is reflected by the front surface (back surface) of the mask M, and the light receiving unit 82 receives the light reflected by the mask M. The detection result of the light receiving unit 82 is output to the control device CONT, and the control device CONT determines whether or not there is dust (foreign matter) in the mask M based on the detection result of the light receiving unit 82 (dust detection device 80).
[0031]
Here, the mask M supported by the transport device H is irradiated with detection light from the light projecting unit 81 while relatively moving in the X-axis direction with respect to the light projecting unit 81 and the light receiving unit 82 of the dust detection device 80. You. The light receiving unit 82 receives the reflected light from the mask M while moving synchronously with the light projecting unit 81, thereby receiving the reflected light of the detection light over the entire pattern formation area PA of the mask M to perform dust detection. That is, the dust detection device 80 moves synchronously with the mask M together with the pattern density measurement device 60. Therefore, the dust detection device 80 performs the dust detection operation of the mask M during the pattern density measurement operation of the pattern density measurement device 60 while moving synchronously with the pattern density measurement device 60.
[0032]
FIG. 7A is a side view showing a state in which the light projecting unit 61 of the pattern density measuring device 60 irradiates the mask M with measurement light, and FIG. 7B is a broken line A in FIG. It is an enlarged view of the part shown. As shown in FIG. 7, when the measurement light from the light projecting unit 61 passes through the pattern of the mask M, diffraction occurs. The relationship between the diffraction angle θ spread by this diffraction and the wavelength λ of the measurement light from the light projecting unit 61 is as follows: if the pattern formed on the mask M is, for example, a 3 μm line and space pattern, sin θ = λ / 0.000184. For example, if λ = 550 nm to 700 nm, the spreading angle is about ± 7.4 °. The light receiving unit 62 that sufficiently covers the irradiation area expanded at the spread angle is required. In other words, the light receiving section 62 has a length (the size in the Y-axis direction) that can sufficiently cover the size of the pattern formation area PA of the mask M in the Y-axis direction, and sufficiently covers the irradiation area expanded at the above-described expansion angle. It is necessary to have a width (size in the X-axis direction) that can be covered.
[0033]
Next, a method of exposing the pattern of the mask M to the photosensitive substrate P using the exposure apparatus EX having the above-described configuration will be described.
First, the transport device H accesses the mask M stored in the library unit LB. The transport device H takes out the mask M to be used for the exposure processing from the plurality of masks M accommodated in the library unit LB. When the mask M is taken out of the library section LB, an identification mark (barcode) 52 provided on the mask M is read by an identification device (barcode reader) 51. The read result of the identification device 51 is output to the control device CONT, and the control device CONT specifies the taken-out mask M and determines whether or not this mask M is a mask M to be used for exposure processing.
[0034]
When determining that the mask M taken out of the library unit LB is the mask M to be used for the exposure processing, the control unit CONT places the mask M in the measurement space unit 55 by using the transport unit H. The transport device H places the mask M between the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 of the pattern density measuring device 60 provided in the measurement space 55.
[0035]
The control device CONT emits measurement light from the light projecting portion 61 of the pattern density measuring device 60, and moves the transport device H holding the mask M between the light projecting portion 61 and the light receiving portion 62 of the pattern density measuring device 60. To scan in the X-axis direction. Thus, the measurement light from the light projecting unit 61 irradiates the pattern formation area PA of the mask M. Then, the measurement light passing through the portion (glass portion) where the pattern is not formed in the pattern formation area PA is received by the light receiving section 62. The light reception result of the light receiving unit 62 is output to the control device CONT, and the control device CONT obtains the pattern density of the pattern forming area PA of the mask M. The control device CONT obtains an average light amount (average illuminance) by dividing the total light amount of the measurement light measured by the light receiving unit 62 by the area of the measurement region (the area of the pattern formation region PA), and sets the average light amount as the pattern density. Alternatively, the control device CONT can also divide the pattern forming area PA into a plurality of preset divided areas, calculate the average light amount for each of the divided areas, and calculate the pattern density of each of the plurality of divided areas. Information on the pattern density obtained by the control device CONT is stored in the storage device MRY.
[0036]
Simultaneously with the pattern density measurement operation, dust detection light is emitted from the light projecting unit 81 of the dust detection device 80 to the mask M, and the light reflected by the mask M based on the emitted detection light is received by the light receiving unit 82. The light reception result of the light receiving unit 82 is output to the control device CONT, and the control device CONT determines whether dust is attached to the mask M based on the detection result of the light reception unit 82 of the dust detection device 80.
[0037]
Then, based on the detection result of the dust detection device 80, it is determined that dust is not attached to the mask M, and when the pattern density measurement operation is completed, the control device CONT uses the transport device H to transfer the mask M to the exposure device main body S. Is loaded on the mask stage MST.
[0038]
When performing the exposure processing, the control device CONT uses the correction device (the image plane adjustment mechanism, the scaling adjustment mechanism, and the shift adjustment mechanism) for the projection optical system PL based on the information on the pattern density of the mask M obtained by the pattern density measurement apparatus 60. , Rotation adjustment mechanism, etc.) to correct the optical characteristics (imaging characteristics) of the projection optical system PL. That is, the optical characteristics of the projection optical system PL change based on the light amount of the exposure light EL passing through the optical system (based on heat caused by the light amount). For example, when the amount of light passing through the projection optical system PL changes, aberrations such as a change in the image plane position (focus position) of the projection optical system PL and a change in scaling occur. Since the amount of the exposure light EL passing through the projection optical system PL depends on the pattern density of the mask M, the control unit CONT controls the projection optical system PL based on the pattern density of the mask M measured by the pattern density measurement device 60. The light amount of the passing exposure light EL is derived, and based on the derived light amount, the correction device (image plane adjustment mechanism or scaling adjustment mechanism) is driven so as to cancel the aberration such as the image plane position fluctuation and the scaling fluctuation. I do.
[0039]
Here, the relationship between the pattern density of the mask M (and, consequently, the amount of exposure light EL passing through the projection optical system PL) and the amount of aberration of the projection optical system PL to be generated is obtained in advance by experiments, and this relationship is stored in a storage device. It is stored in MRY. The control device CONT refers to the information on the relationship stored in the storage device MRY, obtains the amount of aberration of the projection optical system PL generated based on the information on the pattern density measured by the pattern density measuring device 60, and calculates the aberration The drive amount (correction amount) of the correction device is set so as to cancel the amount, and the correction device of the projection optical system PL is driven based on the set drive amount. Thereby, it is possible to correct the aberration generated in the projection optical system PL due to the variation in the pattern density of the mask M. Then, the control device CONT exposes the pattern of the mask M to the photosensitive substrate P via the projection optical system PL while correcting the optical characteristics of the projection optical system PL using the correction device. When the exposure processing is completed, the mask M supported by the mask stage MST is unloaded by the transport device H and returned to the library section LB.
[0040]
It should be noted that the relationship may be theoretically obtained by using a design value or a numerical calculation instead of an experiment in order to obtain the relationship. Further, in the present embodiment, the optical characteristics of the projection optical system PL are corrected by driving the optical element. However, based on the pattern density measurement result, a mirror that accommodates the optical element constituting the projection optical system PL is used. The optical characteristics may be corrected by changing the pressure inside the cylinder and changing the refractive index of light passing therethrough. Further, in order to correct the optical characteristics of the projection optical system PL, the temperature of the lens barrel may be adjusted based on the pattern density measurement result.
[0041]
Further, in the present embodiment, since the projection optical system PL includes a plurality of projection optical systems PLa to PLe, the control device CONT controls the plurality of projection optical systems PLa to PLe on the mask M corresponding to the plurality of projection optical systems PLa to PLe. The pattern density of each of the divided areas (illumination areas) is obtained, and the aberration amount generated due to the pattern density of each of the divided areas (the amount of each exposure light passing through the projection optical systems PLa to PLe) is canceled. As such, each of the correction devices can individually correct the optical characteristics of each of the plurality of projection optical systems PLa to PLe based on the measurement result of the pattern density measurement device 60.
[0042]
Incidentally, the plurality of masks M provided in the library section LB are often used a plurality of times for one lot. Therefore, when the mask M is taken out of the library unit LB and loaded on the mask stage MST, the mask M for which the pattern density measurement processing has already been performed is loaded onto the mask stage MST without performing the pattern density measurement operation. You may make it. This will be described.
First, the transport device H takes out the mask M in the library section LB. When taking out the mask M, the identification device 51 reads the identification mark 52 of the mask M. The read result of the identification device 51 is output to the control device CONT, and the control device CONT specifies the mask M. Here, information on the pattern density of the mask M for which the pattern density measurement processing has already been performed is stored in the storage device MRY. The control device CONT determines whether or not the mask M is to be used for the next exposure processing based on the identification result of the identification device 51, and also stores information on the pattern density of the mask M in the storage device MRY. It is determined whether or not it is stored in the. When the control device CONT determines that the information on the pattern density of the mask M is not stored in the storage device MRY based on the identification result of the identification device 51, the pattern density measurement device 60 performs the pattern density measurement operation on the mask M. Execute On the other hand, if it is determined that the information on the pattern density of the mask M is stored in the storage device MRY, the control device CONT refers to the storage device MRY without performing the measurement operation by the pattern density measurement device 60 and stores the information in the storage device MRY. The correction amount (drive amount) of the correction device of the projection optical system PL is set based on the stored information on the pattern density of the mask M. As described above, the control device CONT refers to the information on the pattern density stored in the storage device MRY based on the identification result of the identification device 51, and performs the operation of the pattern density measurement device 60 for the mask M provided with the identification mark 52. The measurement operation can be controlled. By doing so, the pattern density measurement operation needs to be performed only once for one mask M, so that the throughput is improved. Note that even when the pattern density measurement operation is not performed on the mask M, the control device CONT performs a dust detection operation on the mask M. Then, the mask M on which the dust detection processing has been performed is loaded onto the mask stage MST by the transfer device H. By doing so, it is possible to reliably suppress the occurrence of exposure failure due to dust.
[0043]
As described above, since the pattern density measuring device 60 that measures the ratio of the pattern per unit area of the mask M is provided, the exposure light EL that passes through the mask M and enters the projection optical system PL based on the measurement result. Can be obtained without temporarily stopping the exposure operation. Since the pattern density measurement device 60 is provided at a position other than on the optical path of the exposure light EL, the exposure light EL is not irradiated to the projection optical system PL during the pattern density measurement operation. The effect of heat damage can be suppressed. Therefore, accurate exposure processing can be performed while maintaining good productivity. Then, by setting a correction amount of a correction device for correcting the optical characteristics of the projection optical system PL based on the obtained information on the pattern density, the pattern density of the mask M changes and the aberration amount of the projection optical system PL fluctuates. Even so, the optical characteristics of the projection optical system PL can be corrected so as to cancel this aberration, and accurate exposure processing can be performed.
[0044]
In this embodiment, the pattern density measurement device 60 and the dust detection device 80 are configured to move synchronously. However, the movement of the pattern density measurement device 60 with respect to the mask M and the movement of the dust detection device 80 are independent. It is good also as a structure performed. Further, in the present embodiment, the dust detection operation is performed during the pattern density measurement operation. However, the configuration may be such that the pattern density measurement operation and the dust detection operation are performed independently.
[0045]
In the present embodiment, the pattern density measurement device 60 is provided adjacent to the dust detection device 80 in the measurement space 55. However, as shown by a broken line in FIG. A configuration provided at a distant position on the transport path of the transport device H may be employed.
[0046]
Further, the pattern density measuring device 60 is provided near the mask stage MST, the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 are provided above and below the mask stage MST, and the pattern density of the mask M mounted on the mask stage MST is measured. You may do so. In this case, the measurement operation can be performed even during the alignment of the mask M or during the exposure for scanning the mask M, and there is almost no decrease in throughput. Similarly, it goes without saying that the dust detection device 80 can be arranged near the mask stage MST.
[0047]
In the present embodiment, the pattern density measurement is performed in a state where the mask M is held by the transfer device H. However, a stage capable of holding the mask M is provided in the measurement space 55, and the pattern is held in this state. Density measurement may be performed. Also in this case, the relative movement between the mask M and the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 may be a structure in which the mask M is moved together with the stage, a structure in which the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 are moved, A configuration in which both the mask M and the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 are moved may be adopted.
[0048]
In this embodiment, the pattern density of the mask M is measured based on the measurement result of the transmitted light amount of the mask M. However, the measurement light is irradiated on the mask M, and the light amount of the reflected light reflected by the mask M ( It is also possible to carry out based on the measurement result of the (reflected light amount). In this case, both the light projecting unit 61 and the light receiving unit 62 are installed on the front side (or the back side) of the mask M. Further, the pattern density may be obtained based on the design value information of the mask M, and the correction amount of the correction device of the projection optical system PL may be set based on the obtained result.
[0049]
The amount of heat absorbed by the exposure light EL in the mask M is different between a mask having a high pattern density (a mask having a large number of chromium pattern formation portions) and a mask having a low pattern density (a mask having a small number of chromium pattern formation portions). The thermal expansion of the mask itself may be different. That is, the amount of thermal expansion of the mask M when the exposure light EL is irradiated may be different due to the difference in pattern density. In this case, the relationship between the pattern density and the amount of thermal expansion (thermal deformation) of the mask itself due to irradiation with the exposure light EL is determined in advance, and the amount of thermal expansion is canceled based on the measurement result of the pattern density. The correction amount of the correction device of the projection optical system PL may be set so as to perform the correction. Here, when the mask M undergoes thermal expansion (thermal deformation), aberrations related to magnification (scaling) increase, so that it is effective to drive a scaling adjustment mechanism in the correction device.
[0050]
In the above-described embodiment, an example in which the exposure apparatus of the present invention is applied to a multi-lens scan type exposure apparatus has been described. However, the apparatus has one projection optical system, and moves the mask M and the photosensitive substrate P in synchronization with each other. The present invention is also applicable to a scan type exposure apparatus that exposes the M pattern. Further, the present invention can be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus in which the pattern of the mask M is exposed while the mask M and the photosensitive substrate P are stationary and the photosensitive substrate P is sequentially moved stepwise.
[0051]
By the way, the timing for performing the alignment process between the mask M and the photosensitive substrate P, the baseline measurement, or the calibration operation of the projection optical system PL can be set based on the measurement result of the pattern measurement device 60. That is, when a mask M having a high pattern density is supported by the mask stage MST, the light amount of the exposure light EL applied to the projection optical system PL via the mask M is small, so that the load on the projection optical system PL is small. Is small. On the other hand, when the mask M having a low pattern density is supported by the mask stage MST, the amount of the exposure light EL applied to the projection optical system PL through the mask M is large, so that the load on the projection optical system PL is large. Becomes larger. Therefore, when the load on the projection optical system PL due to the exposure light EL is large (that is, when the mask M having a low pattern density is used), performing the calibration operation more frequently realizes more accurate exposure processing. Can be. On the other hand, when the load on the projection optical system PL by the exposure light EL is small (that is, when the mask M having a high pattern density is used), the desired exposure accuracy can be maintained without frequently performing the calibration operation. A decrease in throughput due to the calibration operation can be suppressed.
[0052]
In addition, an exposure processing time interval for exposing a pattern on the photosensitive substrate P may be set based on the pattern density measurement result of the mask M. For example, when the mask M having a low pattern density is used (that is, when the load of the projection optical system PL by the exposure light EL is large), the projection optical system PL is heated more, so that the exposure processing time interval is set longer. By doing so, the cooling time during which the projection optical system PL is cooled to the predetermined temperature can be set longer. On the other hand, when the mask M having a high pattern density is used, the projection optical system PL is not relatively heated, so that the exposure processing time interval (that is, the cooling time) can be set short, and the throughput can be improved. Specifically, after the predetermined number of photosensitive substrates are exposed (or heated to a predetermined temperature), control can be performed such that the exposure processing is interrupted until the projection optical system PL is cooled to a predetermined temperature. Then, the interruption time (cooling time, exposure processing time interval) is set based on the pattern density measurement result. Then, when cooled to the predetermined temperature, the exposure processing is restarted.
[0053]
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the exposure apparatus of the present invention. Here, in the following description, the same or equivalent components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
8, an exposure apparatus EX (exposure apparatus main body S) includes an illumination optical system IL that illuminates a mask M with exposure light EL and a projection optical system that projects a pattern of the mask M illuminated with exposure light EL onto a photosensitive substrate P. And a system PL. The exposure apparatus EX in the present embodiment has one projection optical system PL, and exposes the pattern of the mask M while the mask M and the photosensitive substrate P are stationary, and sequentially moves the photosensitive substrate P step by step. This is an and repeat type exposure apparatus. The mask M in the present embodiment has a plurality of (two) pattern forming areas PA1 and PA2 on one original plate (glass plate). Here, the pattern density of the pattern formation area PA1 and the pattern density of the pattern formation area PA2 have different values. Further, the illumination optical system IL is provided with a blind section 8 as a setting device for setting an illumination area of the exposure light EL with respect to the mask M. When performing the exposure processing, the control device CONT specifies a pattern formation area to be used for the exposure processing among the two pattern formation areas PA1 and PA2 so that the exposure light EL is illuminated only in the specified pattern formation area. The illumination area of the mask M is set using the blind unit 8. FIG. 8 shows a state where the exposure light EL is irradiated only to the pattern formation area PA1 by the blind portion 8, and the exposure light EL is not irradiated to the pattern formation area PA2.
[0054]
The operation of exposing the pattern of the mask M to the photosensitive substrate P using the exposure apparatus EX shown in FIG. 8 will be described. First, the pattern density measuring device 60 measures the pattern density in each of the pattern formation areas PA1 and PA2 provided on the mask M. Information on the pattern densities of the pattern formation areas PA1 and PA2 is stored in the storage device MRY. Note that dust detection processing is also performed on the mask M, as in the first embodiment. Then, when the mask M is loaded on the mask stage MST, the control device CONT designates a pattern forming area to be used for exposure processing among the plurality of pattern forming areas PA1 and PA2. For example, when the control device CONT specifies the pattern formation area PA1, the blind area 8 sets the illumination area so that only the pattern formation area PA1 is irradiated with the exposure light EL. Then, the control unit CONT determines the position corresponding to the illumination area of the mask M set by the blind unit 8, that is, the pattern formation, out of the information on the pattern densities of the pattern formation areas PA1 and PA2 stored in the storage device MRY. The information regarding the pattern density of the area PA1 is referred to. The control device CONT sets the correction amount (drive amount) of the correction device provided in the projection optical system PL based on the information on the pattern density of the referenced pattern formation area PA1, and sets the optical characteristics (results) of the projection optical system PL. (Image characteristics) and performs exposure processing. Similarly, when performing the exposure processing using the pattern formation area PA2, the control device CONT refers to the information regarding the pattern density regarding the pattern formation area PA2 among the information regarding the pattern density stored in the storage device MRY. Based on the result referred to, the correction amount (drive amount) of the projection optical system PL is set to correct the optical characteristics of the projection optical system PL to perform the exposure processing.
[0055]
As described above, even when a plurality of pattern formation regions are present in the mask M, a plurality of pattern formation regions are referred to by referring to the information on the pattern density at a position corresponding to the illumination region of the mask M set by the blind unit 8. An accurate exposure process can be performed for each of the pattern formation regions.
[0056]
In the second embodiment, the present invention is applied to a step-and-repeat type exposure apparatus in which the pattern of the mask M is exposed while the mask M and the photosensitive substrate P are stationary and the photosensitive substrate P is sequentially moved stepwise. Although the above example has been described, the present invention can also be applied to a scanning type exposure apparatus that exposes the pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P.
[0057]
The applications of the exposure apparatus EX in the first and second embodiments include an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, an exposure apparatus for a liquid crystal for exposing a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, and an apparatus for manufacturing a thin film magnetic head. Widely applicable to an exposure apparatus.
[0058]
The light source of the exposure apparatus EX of each of the above embodiments includes g-line (436 nm), h-line (405 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 Laser (157 nm) or the like can be used.
[0059]
The magnification of the projection optical system PL may be not only the same magnification system but also any of a reduction system and an enlargement system. Further, when far ultraviolet rays such as an excimer laser are used as the projection optical system PL, a material that transmits the far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as the glass material. 2 When a laser or X-ray is used, a catadioptric or refractive optical system is used.
[0060]
When a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST, any of an air levitation type using an air bearing and a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Further, the stage may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type in which a guide is not provided.
[0061]
When a plane motor is used as a stage driving device, one of a magnet unit (permanent magnet) and an armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the stage moving surface side (base). May be provided.
[0062]
The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure. The reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0063]
As described above, the exposure apparatus of the embodiment of the present application provides various subsystems including the components listed in the claims of the present application, so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by assembling. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
[0064]
As shown in FIG. 9, a semiconductor device includes a step 201 for designing the function and performance of the device, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate (wafer, glass plate) serving as a base material of the device. ), A substrate processing step 204 of exposing a reticle pattern to a wafer by the exposure apparatus of the above-described embodiment, a device assembling step (including a dicing step, a bonding step, and a packaging step) 205, an inspection step 206, and the like. Manufactured through
[0065]
【The invention's effect】
As described above, since the pattern density measuring device for measuring the pattern density of the mask is provided, information on the energy amount of the exposure light passing through the mask and entering the projection optical system is obtained without temporarily stopping the exposure operation. be able to. Further, during the pattern density measurement operation, the projection optical system is not irradiated with the exposure light, so that the influence of the damage of the exposure optical system due to the heat of the exposure light can be suppressed. Therefore, the exposure processing can be performed with high throughput and high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an exposure apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of an exposure apparatus main body.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a projection optical system and a correction device provided in the projection optical system.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the identification device is reading an identification mark of a mask supported by the transport device.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a pattern density measuring device of the present invention.
FIG. 6 is a side view of FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram for explaining a state in which measurement light from a pattern density measurement device irradiates a mask.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.
[Explanation of symbols]
8 blind unit (setting device), 20 image plane position adjustment mechanism (correction device),
23: shift adjustment mechanism (correction device)
27 ... Scaling adjustment mechanism (correction device)
28, 31: rotation adjustment mechanism (correction device), 51: identification device,
52: identification mark, 60: pattern density measuring device, 61: light emitting unit,
62: light receiving unit, 80: dust detection device (foreign matter detection device), CONT: control device,
EL: exposure light, EX: exposure device, H: transport device, M: mask,
MRY: storage device, MST: mask stage,
LB: library unit (predetermined position), P: photosensitive substrate,
PA (PA1, PA2): pattern formation area,
PL (PLa to PLe): Projection optical system, PST: Substrate stage

Claims (11)

原板上にパターンが形成されたマスクを露光光で照明し、前記パターンを感光基板に露光する露光装置において、
前記原板上における単位面積当たりのパターンの割合を計測するパターン密度計測装置を備えることを特徴とする露光装置。An exposure apparatus that illuminates a mask having a pattern formed on an original plate with exposure light, and exposes the pattern on a photosensitive substrate.
An exposure apparatus comprising a pattern density measuring device for measuring a ratio of a pattern per unit area on the original plate. 前記パターン密度計測装置は、前記マスクに計測光を照射する投光部と、前記照射された前記計測光に基づき前記マスクを透過した光もしくは反射した光を受光する受光部とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。The pattern density measuring device includes a light projecting unit that irradiates the mask with measurement light, and a light receiving unit that receives light transmitted through or reflected by the mask based on the irradiated measurement light. The exposure apparatus according to claim 1, wherein 前記パターン密度計測装置は、前記露光光の光路上以外の位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 1, wherein the pattern density measurement device is provided at a position other than on the optical path of the exposure light. 前記露光光の光路上に設けられ、前記マスクを支持するマスクステージと、前記マスクを前記マスクステージと所定の位置との間で搬送する搬送装置とを備え、前記パターン密度計測装置は、前記搬送装置の搬送経路上に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。A mask stage provided on an optical path of the exposure light, for supporting the mask, and a transport device for transporting the mask between the mask stage and a predetermined position, wherein the pattern density measuring device comprises: The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus is provided on a transport path of the apparatus. 前記パターンを前記感光基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の光学特性を補正する補正装置とを備え、
前記補正装置は、前記パターン密度計測装置の計測結果に基づいて前記補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。A projection optical system for projecting the pattern onto the photosensitive substrate,
A correction device for correcting the optical characteristics of the projection optical system,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the correction device performs the correction based on a measurement result of the pattern density measurement device. 前記投影光学系は複数並んで設けられているとともに、前記補正装置は前記複数の投影光学系のそれぞれに設けられ、
前記補正装置のそれぞれは、前記パターン密度計測装置の計測結果に基づいて前記複数の投影光学系毎に前記補正をそれぞれ個別に行うことを特徴とする請求項５記載の露光装置。A plurality of the projection optical systems are provided side by side, and the correction device is provided in each of the plurality of projection optical systems,
The exposure apparatus according to claim 5, wherein each of the correction devices individually performs the correction for each of the plurality of projection optical systems based on a measurement result of the pattern density measurement device. 前記マスクに対する露光光の照明領域を設定する設定装置を備え、
前記補正装置は、前記パターン密度計測装置の計測結果のうち前記設定装置で設定される前記マスクの照明領域に相当する位置のパターン密度に関する情報を参照し、前記補正することを特徴とする請求項５又は６記載の露光装置。A setting device for setting an illumination area of the exposure light with respect to the mask,
The correction device refers to information on a pattern density at a position corresponding to an illumination area of the mask set by the setting device among measurement results of the pattern density measurement device, and performs the correction. 7. The exposure apparatus according to 5 or 6. マスクに設けられた識別マークを識別する識別装置と、
前記パターン密度計測装置で計測したマスクのパターン密度に関する情報を記憶する記憶装置と、
前記識別装置の識別結果に基づいて前記記憶装置に記憶されている前記情報を参照し、前記識別マークが設けられたマスクに対する前記パターン密度計測装置の計測動作を制御する制御装置とを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。An identification device for identifying an identification mark provided on the mask,
A storage device for storing information on the pattern density of the mask measured by the pattern density measurement device,
A control device that controls a measurement operation of the pattern density measurement device with respect to a mask provided with the identification mark by referring to the information stored in the storage device based on an identification result of the identification device. An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the exposure apparatus comprises: 前記マスクに付着した異物を検出する異物検出装置を備え、前記異物検出装置は、前記パターン密度計測装置によるパターン密度計測動作中に前記異物の検出動作を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。9. A foreign matter detecting device for detecting foreign matter attached to the mask, wherein the foreign matter detecting device performs the foreign matter detecting operation during a pattern density measuring operation by the pattern density measuring device. The exposure apparatus according to claim 1. 前記パターン密度計測装置の計測結果に基づいて、前記パターンを前記感光基板に露光する露光処理時間間隔が設定されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。10. The exposure apparatus according to claim 1, wherein an exposure processing time interval for exposing the pattern on the photosensitive substrate is set based on a measurement result of the pattern density measurement apparatus. 前記パターン密度計測装置の計測結果に基づいて、前記投影光学系を含む露光処理に関するキャリブレーション動作を行うタイミングが設定されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein a timing for performing a calibration operation regarding an exposure process including the projection optical system is set based on a measurement result of the pattern density measurement apparatus. .
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