JP2015185690A - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＥＵＶ光のような光学部材及び気体で吸収されやすい露光光及びマスクを介して物体を露光する際に、マスクのパターン面の異物の有無等を効率的に検査する。【解決手段】真空環境でＥＵＶ光よりなる露光光ＥＬでレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＯを介してウエハＷを露光する露光装置ＥＸであって、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターン面から露光光ＥＬの照射によって発生する光電子ＰＥを検出する検出装置５２と、検出装置５２の検出結果を用いてレチクル面Ｒａの異物の有無等の検査を行う信号処理部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、真空環境下でエネルギービームを用いて投影系を介して物体を露光する露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
半導体デバイス等の各種電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するためのフォトリソグラフィ工程で、露光光として波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線を含む極端紫外光（Extreme Ultraviolet Light:以下、ＥＵＶ光という）を用いる露光装置（以下、ＥＵＶ露光装置という。）が使用されつつある。ＥＵＶ光は通常の光学材料及び気体によって吸収されるため、ＥＵＶ露光装置が備えるマスクとしてのレチクル及び主な光学部材はほぼ反射部材であり、露光本体部は真空チャンバ内に収容されている。
また、従来の波長が１９３ｎｍ程度以上の露光光を用いる露光装置（光露光機）では、レチクルのパターン面に塵等が付着し、この塵等の像が露光対象に転写されるのを防止するために、搬送中及び露光中のレチクルのパターン面は矩形の枠状の部材を介して張設された薄い保護膜（いわゆるペリクル）に覆われている。ところが、ＥＵＶ光は保護膜で吸収されるため、ＥＵＶ露光装置では、搬送中及び露光中のレチクルのパターン面には保護膜が設けられていない。そして、ＥＵＶ露光装置において、レチクルは、レチクルライブラリと露光本体部との間で搬送されている期間では個別にレチクルカセットに収容され、露光本体部にロードされる直前にレチクルカセットから取り出されていた（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２００６／０５１８９６号パンフレット
ＥＵＶ露光装置では、露光中のレチクルのパターン面には保護膜が設けられていないため、例えばレチクルステージにロードされたレチクルのパターン面に異物が付着しているか、又はレチクルステージに保持されているレチクルのパターン面に露光中に異物が付着すると、これらの異物の像が露光対象物に転写される恐れがある。これを抑制するためには、そのような異物の有無を効率的に検査（検出）する必要がある。
本発明は、このような事情に鑑み、ＥＵＶ光のような光学部材及び気体で吸収されやすい露光光及びマスクを介して物体を露光する際に、マスクのパターン面の異物の有無等を効率的に検査することを目的とする。
本発明の第１の態様によれば、真空環境で露光用の照明光によりマスクのパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影系を介して物体を露光する露光方法において、その照明光でマスクステージに保持されたマスクのパターン面を照明することと、そのマスクのそのパターン面からその照明光の照射によって発生するエネルギービームを検出し、該検出結果を用いてそのマスクのそのパターン面の検査を行うことと、を含む露光方法が提供される。
第２の態様によれば、真空環境で露光用の照明光によりマスクのパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影系を介して物体を露光する露光装置において、そのマスクを保持するマスクステージと、そのマスクのそのパターン面からその照明光の照射によって発生するエネルギービームを検出する検出部と、その検出部の検出結果を用いてそのマスクのそのパターン面の検査を行う検査部と、を備える露光装置が提供される。
第３の態様によれば、本発明の態様の露光方法又は本発明の態様の露光装置を用いて基板に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の態様によれば、ＥＵＶ光のように光学部材及び気体で吸収されやすい露光用の照明光を使用して、その照明光及びマスクを介して物体を露光する際に、マスクのパターン面の異物の有無等を効率的に検査できる。
本発明の実施形態の一例に係る露光装置の概略構成を示す断面図である。 （Ａ）は図１中の異物の検出装置及び視野絞りを示す断面図、（Ｂ）は図１中の検出装置の構成例を示す拡大斜視図である。 （Ａ）は検出装置の移動機構の一例を示す底面図、（Ｂ）は変形例の複数の検出装置を示す底面図である。 露光方法の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）はレチクルのパターン領域を示す図、（Ｂ）は変形例のレチクルのパターン領域を示す図である。 （Ａ）は変形例の検出装置の要部を示す図、（Ｂ）は検出信号の一例を示す図である。 （Ａ）は別の変形例の検出装置及び視野絞りを示す図、（Ｂ）はさらに別の変形例の検出装置及び視野絞りを示す図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
本発明の実施形態の一例につき図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの要部の構成を概略的に示す断面図である。露光装置ＥＸは、露光光（露光用の照明光又は露光ビーム）ＥＬとして波長が１００ｎｍ程度以下で（例えば３〜５０ｎｍ程度の範囲内で）例えば１３．５ｎｍ又は６．７ｎｍ等のＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet Light)を用いるＥＵＶ露光装置である。図１において、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬをパルス発生するレーザプラズマ光源１０、露光光ＥＬでレチクルＲ（マスク）の下面のパターン面（以下、レチクル面という）Ｒａの照明領域２７Ｒを照明する照明光学系ＩＬＳ、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴ、及びレチクルＲの照明領域２７Ｒ内のパターンの像をＸ線レジスト（感光材料）が塗布された半導体ウエハ（以下、単にウエハという。）Ｗの表面に投影する投影光学系ＰＯを備えている。
さらに、露光装置ＥＸは、レチクル面Ｒａから露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）の照射によって発生する光電子(photoelectron)を検出する検出装置５２、検出装置５２の検出信号を処理してそのレチクル面Ｒａの異物の有無を検査する信号処理部３４（検査部）、そのレチクル面Ｒａの例えばパターン領域ＰＡ内に異物がある場合にその異物の処理を行う異物処理部３６、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴ、及び装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御装置３１等を備えている。
本実施形態では、露光光ＥＬとしてＥＵＶ光が使用されているため、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯは、特定のフィルタ等（不図示）を除いて複数のミラー等の反射光学部材より構成され、レチクルＲも反射型である。その反射光学部材は、熱膨張率の小さい材料（例えばガラスセラミックス、超低膨張率のガラス材料、又は低膨張率でかつ高耐熱性の金属等）よりなる部材の表面を所定の曲面又は平面に高精度に加工した後、その表面に例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜（ＥＵＶ光の反射膜）を形成し、最上層に保護層(capping layer)を形成したものである。その保護層の代表的な材料はルテニウム（Ｒｕ）である。
なお、その多層膜は、ルテニウム、ロジウム（Ｒｈ）等の物質と、シリコン、ベリリウム（Ｂｅ）、４ホウ化炭素（Ｂ4Ｃ）等の物質とを組み合わせた他の多層膜でもよい。また、レチクルＲは上述の熱膨張率の小さい材料よりなる基板の表面にその多層膜を形成して反射面（ＥＵＶ光の反射膜）とした後、その反射面内の矩形又は正方形のパターン領域ＰＡに、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はクロム（Ｃｒ）等のＥＵＶ光を吸収する金属等の材料よりなる吸収層によって転写用のパターンを形成したものである。
また、ＥＵＶ光の気体による吸収を防止するため、露光装置ＥＸのレーザプラズマ光源１０、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＯ、及びウエハステージＷＳＴを含む露光本体部は、全体として箱状の真空チャンバ１内に収容され、真空チャンバ１内の空間を真空排気するための大型の真空ポンプ３２が備えられている。さらに、真空チャンバ１内に露光光ＥＬの光路上の真空度をより高めるためにサブチャンバを設けてもよい。一例として、真空チャンバ１内の気圧は１０-5Ｐａ程度、真空チャンバ１内で投影光学系ＰＯを収容するサブチャンバ（不図示）内の気圧は１０-5〜１０-6Ｐａ程度である。真空チャンバ１内はこのように高真空であるため、真空チャンバ１内では光電子もかなりの距離を減衰することなく到達可能である。
また、真空チャンバ１には、レチクルの受け渡しを行うための、例えばシャッタ３で開閉される搬送口１ａが設けられている。露光に使用されるレチクルＲは、一例として、レチクルライブラリ（不図示）から通気性のある小型の箱状のレチクルポッド内に収容されて、搬送口１ａに隣接するロボットチャンバ（不図示）まで搬送される。そして、そのロボットチャンバ内でそのレチクルポッドから取り出されたレチクルＲが、搬送ロボット（不図示）によって搬送口１ａを通して、真空チャンバ１内の位置ＡＰにあるレチクルステージＲＳＴにロードされる。
以下、図１において、ウエハステージＷＳＴが載置される面（真空チャンバ１の底面）の法線方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面に平行な面）内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本実施形態では、レチクルＲに対する露光光ＥＬの照明領域２７Ｒは、Ｘ方向（非走査方向）に細長い円弧状であり、通常の露光時には、レチクルＲ及びウエハＷは投影光学系ＰＯに対してＹ方向（走査方向）に同期して走査される。
まず、レーザプラズマ光源１０は、ＥＵＶ光（Ｘ線）を発生するためのターゲット材料として、すず（Ｓｎ）を含む合金（以下、Ｓｎ合金ともいう。）を用いるドロップレットターゲット方式（以下、Ｓｎドロップレットターゲット方式ともいう）の光源である。レーザプラズマ光源１０は、真空チャンバ１内にターゲット材料を供給するターゲット供給部、及び真空チャンバ１の外部に設置されたレーザ光源（不図示）を備えている。そのターゲット供給部は、溶融して液化したターゲット材料が貯留されているタ ンク（不図示）と、そのタンクに配管（不図示）を介して接続されたノズル１４と、そのタンク内にターゲット材料の加圧用ガスを供給する第１のガス注入部（不図示）と、ノズル１４の先端部を加振する加振機構（不図示）と、そのタンクにターゲットを回収するターゲット回収機構（不図示）とを有している。ノズル１４、その加振機構及びそのターゲット回収機構は、それぞれ真空チャンバ１内に配置されている。
本実施形態において、そのターゲット材料には、例えば波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を発生させるために、Ｓｎ合金が用いられる。なお、Ｓｎ合金が固化しないように、上述のタンクは加熱機構（不図示）により加熱されている。
また、そのタンクにはその第１のガス注入部から、ターゲット材料の加圧用ガスとして加圧されたキセノンガスが吹き込まれるようになっている。また、そのタンク内には、液体中で回転する羽根を備えた撹拌機構（不図示）が設けられて いる。この撹拌機構の羽根によって溶融したターゲット材料を撹拌することで、キセノンガスの一部をターゲット材料に均一に溶解させる。このターゲット材料の加圧によって、ターゲット材料には大気圧下と比べてより多くのガスを溶解させることができる。
そのタンク内の溶融されたターゲット材料は、ノズル１４へ送出される。また、そのタンクとノズル１４との間の配管（不図示）は、溶融されたターゲット材料が固化しない程度に配管類を加熱又は加圧する固化防止機構（不図示）を備えていることが望ましい。なお、ターゲット材料の融点が十分低い場合には、その固化防止機構は不要である。また、そのタンクとノズル１４との間の配管（不図示）の途中には、ターゲット材料に加圧したキセノンガスを注入する第２のガス 注入部（不図示）が接続されている。この第２のガス注入部によって、その配管内を流れるターゲット材料には、より多くの加圧ガスが混入されることとなる。なお、その第１のガス注入部の使用によって加圧したキセノンガスをターゲット材料に十分に溶解させることが可能であれば、その第２のガス注入部は、省略してもよい。
ノズル１４の先端からは、溶融したターゲット材料が、キセノンガスを混入した状態で真空チャンバ１内に離散的に噴出される。また、加振機構（不図示）は 、ノズル１４の液体噴出方向に振動を与えることで液体状のＳｎ合金の噴射のタ イミングを制御する。なお、ノズル１４は、後述のレーザ光の集光点位置に向け てターゲット材料を噴出するように配置されている。
ノズル１４から噴出された液体状のターゲット材料（Ｓｎ合金）は表面張力によりほぼ球形状となり、真空中の冷却で概ね固化してドロプレットターゲット（不図示）となる。一方、ターゲット材料に混入されている加圧状態のキセノンガスは、ノズル１４から噴出されると圧力が開放されて概ね気化する。そのため、上記のドロプレットターゲットには、キセノンガスの圧力開放で表面又は内部に多数の気泡又は孔が生成される。したがって、この実施形態のターゲット供給部では、例えば軽石状の低密度化されたドロプレットターゲットを連続的に供給できる。
上記のドロプレットターゲットの量は、１パルスのレーザ照射でプラズマ化して消費しきれる最大の量に調整することが好ましい。ターゲットが大き過ぎるとプラズマ化されなかったターゲット材料の残りがデブリ（debris）の原因となってしまうが、ターゲットが小さすぎるとＥＵＶ光への変換効率が低下するためである。また、ターゲット供給部での加圧圧力、ノズル１４の直径、ターゲット材料の温度は、一定寸法のドロプレットターゲットを一定間隔で供給できるように調整される。なお、そのドロプレットターゲットは、一例としてその直径が概ね５０μｍとなるように上記の調整が行われる。
また、ターゲットのうちでプラズマ化されずに残った残留物は、ターゲット回収機構（不図示）で上記のタンクに回収される。なお、上記のタンクとノズル１４との間の配管（不図示）は、液状のＳｎ合金が途中で固化しないように加熱機構（不図示）で加熱されていることが望ましい。ただし、Ｓｎ合金の融点が十分低い場合には、配管類に加熱機構を用いなくともよい。
不図示のレーザ光源は、パルスレーザ光（例えば波長１．０６μｍ）を照射する。このレーザ光は、レーザ導入用の窓部材１５から真空チャンバ１内に入射し、集光レンズ１２で上記のドロップレットターゲットの位置に集光される。そして、レーザ光を照射されたドロプレットターゲットがプラズマ化し、生成されたプラズマからはＥＵＶ光よりなる露光光ＥＬが放射される。
集光ミラー１３は真空チャンバ１内に配置され、プラズマから発生したＥＵＶ光（露光光ＥＬ）を集光して照明光学系へ導く役目を果たす。集光ミラー１３は、回転楕円面形状の反射面を有し、その反射面にはＭｏ／Ｓｉ多層膜がコーティングされている。また、集光ミラー１３は、回転楕円面の一つの焦点（第１焦点）がレーザ光の集光点位置（ＥＵＶ光の発生位置）と対応するように配置されている。したがって、集光ミラー１３で反射されたＥＵＶ光よりなる露光光ＥＬは、集光ミラー１３の第２焦点に集光する。一例として、露光光ＥＬの発光周波数は数１０ｋＨｚ、そのパルス幅は数１０ｎｓである。その第２焦点に集光した露光光ＥＬは、照明光学系ＩＬＳに入射して、凹面ミラー（コリメータ光学系）２１を介してほぼ平行光束となり、それぞれ複数のミラーよりなる第１フライアイ光学系２２及び第２フライアイ光学系２３（オプティカルインテグレータ）で順次反射される。
図１において、第２フライアイ光学系２３の反射面の近傍の実質的に面光源が形成される面（照明光学系ＩＬＳの瞳面）又はこの近傍の位置に、照明条件を通常照明、輪帯照明、２極照明、又は４極照明等に切り換える可変開口絞り（不図示）が配置されている。第２フライアイ光学系２３で反射された露光光ＥＬは、曲面ミラー２４及び凹面ミラー２５よりなるコンデンサ光学系を介して、光路ＥＬ１に沿ってレチクル面Ｒａの円弧状の照明領域２７Ｒを下方から平均的に小さい入射角で均一な照度分布で照明する。凹面ミラー２１、フライアイ光学系２２，２３、曲面ミラー２４、及び凹面ミラー２５を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。なお、照明光学系ＩＬＳは図１の構成には限定されず、他の種々の構成が可能である。
また、照明領域２７Ｒの形状を実質的に規定するために、照明領域２７Ｒに入射する露光光ＥＬの外側（−Ｙ方向）のエッジ部を遮光するブラインドと、照明領域２７Ｒで反射された露光光ＥＬの外側（＋Ｙ方向）のエッジ部を遮光するブラインドと、照明領域２７ＲのＸ方向の位置及び幅を規定する１対のブラインド（不図示）とを含む視野絞り（レチクルブラインド）２６が設けられている。視野絞り２６の４つのブラインドで囲まれた開口２６ａ（図３（Ａ）参照）の形状は円弧状であり、視野絞り２６は耐熱性の高い金属等の導電性材料から形成されている。また、１回の走査露光（ウエハＷの一つのショット領域に対する露光）の最初及び最後に照明領域２７Ｒを次第に開閉するために、一例として、視野絞り２６に対して−Ｚ方向に近接した位置に可動ブラインド（不図示）が設けられている。ただし、視野絞り２６のＹ方向の１対のブラインドをＹ方向に可動として、視野絞り２６でその可動ブラインドを兼用するようにしてもよい。その可動ブラインドのＹ方向の開閉動作は、主制御装置３１の制御のもとにあるステージ制御部３３によって制御される。
次に、レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴの底面（下面）にレチクルホルダとしての静電チャックＲＨを介して吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、真空チャンバ１内の天井部に配置されたレチクルベースＲＢのＸＹ平面に平行なガイド面（下面）に沿って、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系によって所定のギャップを隔てて保持されている。レチクルＲのパターン領域ＰＡを含むレチクル面Ｒａは、導通機構５０によって、レチクルステージＲＳＴの接地部（不図示）に接続され、この接地部が例えば可撓性を持つ信号ライン（不図示）を介して真空チャンバ１外で接地されている。このようにレチクル面Ｒａは接地されているため、後述のようにレチクル面Ｒａからの光電子を検出する場合に、レチクル面Ｒａでの電荷の蓄積が防止される。
また、レチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の回り（以下、θｚ方向ともいう）の傾斜角等はレーザ干渉計（不図示）によって計測され、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）の複数の位置でのＺ位置は、例えば視野絞り２６の開口を通してレチクル面Ｒａに斜めに検出光を照射する斜入射方式のオートフォーカスセンサ（不図示）によって計測されている。ステージ制御部３３は、そのレーザ干渉計及びオートフォーカスセンサの計測値並びに主制御装置３１からの制御情報に基づいて、上記の駆動系を制御して、レチクルステージＲＳＴをレチクルベースＲＢのガイド面に沿ってＹ方向に所定の可動範囲内で駆動するとともに、レチクルステージＲＳＴをＸ方向及びθｚ方向等にもある程度の範囲で駆動可能である。なお、レチクルステージＲＳＴを覆うように真空チャンバ１内にパーティション（不図示）を設けてもよい。レチクルＲのＺ位置の変化に伴う投影像のデフォーカス量は、例えばウエハステージＷＳＴ側でウエハＷのＺ位置を制御することで補正してもよい。
レチクルＲの照明領域２７Ｒで反射された露光光ＥＬ（０次光、及び１次以上の回折光を含む）が、光路ＥＬ２に沿って物体面（第１面）のパターンの縮小像を像面（第２面）に形成する投影光学系ＰＯに向かう。投影光学系ＰＯは、一例として、６枚のミラーＭ１〜Ｍ６を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体面（レチクル面Ｒａ）側に非テレセントリックで、像面（ウエハＷの表面）側にほぼテレセントリックの反射光学系であり、投影倍率βは１／４倍等の縮小倍率である。このように投影光学系ＰＯは物体面側に非テレセントリックであり、レチクルＲに入射する露光光ＥＬの光路ＥＬ１に対して、レチクルＲから反射される露光光ＥＬの光路ＥＬ２はほぼ対称にＸ軸に平行な軸の回りに傾斜している。このため、光路ＥＬ１と光路ＥＬ２との間に、レチクル面Ｒａの照明領域２７Ｒから発生して視野絞り２６の開口を通ってくる光電子を検出するための検出装置５２（詳細後述）を容易に配置できる。
レチクルＲの照明領域２７Ｒで反射された露光光ＥＬが、投影光学系ＰＯを介してウエハＷの一つのショット領域（ダイ）の露光領域２７Ｗ（照明領域２７Ｒと光学的に共役な領域）に、レチクルＲのパターン領域ＰＡ内のパターンの一部の縮小像を形成する。
投影光学系ＰＯにおいて、レチクルＲからの露光光ＥＬは、第１のミラーＭ１で上方（＋Ｚ方向）に反射され、続いて第２のミラーＭ２で下方に反射された後、第３のミラーＭ３で上方に反射され、第４のミラーＭ４で下方に反射される。次に第５のミラーＭ５で上方に反射された露光光ＥＬは、第６のミラーＭ６で下方に反射されて、ウエハＷの表面にレチクルＲのパターンの一部の像を形成する。一例として、投影光学系ＰＯは、ミラーＭ１〜Ｍ６の光軸が共通に光軸ＡＸと重なる共軸光学系であり、ミラーＭ２の反射面の近傍の瞳面又はこの近傍に開口絞り（不図示）が配置されている。光軸ＡＸは、投影光学系ＰＯの光軸とみなすことができる。なお、投影光学系ＰＯは共軸光学系でなくともよく、その構成は任意である。
また、ウエハＷは、静電チャック（不図示）を介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたガイド面上に配置されている。ウエハステージＷＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御装置３１の制御情報に基づいて、ステージ制御部３３により例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系（不図示）を介してＸ方向及びＹ方向に所定の可動範囲で駆動され、必要に応じてθｚ方向等にも駆動される。ウエハステージＷＳＴには、必要に応じてウエハＷのＺ位置等を補正するためのＺ・レベリングステージ（不図示）も設けられる。
露光の際に、ウエハＷのレジストから生じる気体が投影光学系ＰＯのミラーＭ１〜Ｍ６に悪影響を与えないように、ウエハＷを移動するウエハステージＷＳＴはパーティション７の内部に配置されている。パーティション７には露光光ＥＬを通過させる開口が形成され、パーティション７内の空間は、別の真空ポンプ（不図示）により真空排気されている。また、露光装置ＥＸは、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントマークの位置をそれぞれ検出するためのレチクル及びウエハのアライメント系（不図示）を備えている。
ウエハＷ露光時の基本的な動作として、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向への移動（ステップ移動）により、ウエハＷの一つのショット領域が走査開始位置に移動する。そして、照明光学系ＩＬＳから露光光ＥＬが照明領域２７Ｒに照射され、レチクルＲの照明領域２７Ｒ内のパターンの投影光学系ＰＯによる像でウエハＷの当該ショット領域の露光領域２７Ｗを露光しつつ、ステージ制御部３３がレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期駆動して、レチクルＲ及びウエハＷを投影光学系ＰＯに対して投影倍率に応じた速度比でＹ方向に同期して移動することで、当該ショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される。そして、ステップ・アンド・スキャン方式でそのステップ移動と走査露光とを繰り返すことで、ウエハＷの複数のショット領域に対して順次レチクルＲのパターン領域ＰＡ内のパターンの像が露光される。
次に、本実施形態の検出装置５２及び異物処理部３６につき詳細に説明する。本実施形態のように露光光ＥＬがＥＵＶ光である場合、ＥＵＶ光は、従来の光露光機においてレチクル面を保護するために設けられている保護膜（ペリクル）でも吸収されてしまう。そこで、本実施形態において、レチクル面Ｒａを覆う保護膜は設けられていない。この結果、真空チャンバ１内に搬送されて来たレチクルＲのパターン面（レチクル面Ｒａ）には微小な塵等の異物が付着している恐れがある。さらに、レチクルＲのパターンの像を例えば１ロットのウエハに露光している過程で、例えばレーザプラズマ光源１０又はウエハのレジスト等から発生した微小な異物がレチクル面Ｒａに付着する恐れもある。また、真空チャンバ１の内部は高真空であるが、真空チャンバ１内の雰囲気中には、レジストからのアウトガス、又はステージ機構等からのリーク若しくはアウトガスによって微量の炭化水素分子が残存していることがある。この炭化水素分子がレチクル面Ｒａに付着した部分に露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）が照射されると、その部分で炭化水素が分解されて炭素が析出し、この析出した炭素がコンタミネーションの異物として成長する恐れもある。
なお、レチクル面に所定間隔を隔てて保護膜がある場合、その保護膜に微小な異物が付着していても、その像はウエハＷの表面（ウエハ面）ではデフォーカスして実質的に問題にはならない。ところが、レチクル面Ｒａのパターン領域ＰＡに直接付着した異物の像はそのままウエハ面に転写されてしまう。このため、保護膜が設けられていないレチクルＲのパターン領域ＰＡに、転写されるパターンに影響するような大きさの異物が付着した場合、レチクルＲからのその異物を除去するか、レチクルＲを専用の洗浄機（不図示）で洗浄するか、又はレチクルＲを交換することが好ましい。
本実施形態の露光装置ＥＸでウエハＷに露光する回路パターンの最小線幅を例えば２０ｎｍとすると、最小線幅の例えば数分の１程度までの大きさの像となる異物は排除することが好ましい。一例として、投影光学系ＰＯの投影倍率βを１／４、ウエハ面での検出すべき異物の像の最小幅を２０ｎｍの１／４とすると、レチクル面Ｒａにおいて検出すべき異物の最小の幅ｄmin は、次のようにほぼ２０ｎｍとなる。
ｄmin ＝２０×（１／４）×（１／β）＝２０（ｎｍ） …（１）
通常の例えば可視光を検出光とする光学顕微鏡では、その解像度は線幅に換算して１００ｎｍ程度より粗いため、ＥＵＶ露光装置で用いられるレチクルの異物検出にはそのような光学顕微鏡は使用できない。そこで、本実施形態では、ＥＵＶ露光装置用のレチクルＲの異物検出を行うために、露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）の照射によってレチクル面Ｒａから発生する光電子ＰＥを検出する検出装置５２を使用する。検出装置５２は、真空チャンバ１内で、レチクルＲの照明領域２７Ｒの直下に配置されている。
図２（Ａ）に示すように、検出装置５２は、レチクル面Ｒａの照明領域２７Ｒを規定する視野絞り２６の開口２６ａの直下において、入射する露光光ＥＬの光路ＥＬ１と反射される露光光ＥＬの光路ＥＬ２との間に配置されている。この配置によって、露光光ＥＬの照射によってレチクル面Ｒａから発生する光電子ＰＥを、視野絞り２６の開口２６ａを通して検出装置５２で検出できる。また、上述のようにレチクル面Ｒａは接地されている。さらに、一例として、視野絞り２６には、電源６０によってレチクル面Ｒａよりも高い電圧が印加されている。このため、レチクル面Ｒａと視野絞り２６との間に、光電子ＰＥを視野絞り２６側に引き出す電場が形成され、レチクル面Ｒａから発生した光電子ＰＥが再びレチクル面Ｒａへ戻ることなく、光電子ＰＥを検出装置５２で効率的に検出できる。また、検出装置５２に入射する光電子の量を増加させることができるため、後述の光電子による像の画質向上や撮像時間の短縮などの効果を得ることができる。なお、レチクル面Ｒａから発生する光電子ＰＥの量が多いような場合には、必ずしも視野絞り２６にレチクル面Ｒａよりも高い電圧を印加する必要はない。
また、図２（Ｂ）に示すように、検出装置５２は、露光光ＥＬの照射によってレチクル面Ｒａから発生する光電子ＰＥを集束してレチクル面Ｒａ上の検査対象の領域（以下、検査領域という）５３の一次像を形成する対物レンズ５４と、収差等を補正する補正レンズ５５と、検査領域５３の２次像及び３次像（検査領域５３の拡大像）を形成する投影レンズ５６と、その拡大像を撮像する撮像部とを有する。その対物レンズ５４、補正レンズ５５、及び投影レンズ５６よりなる電子光学系は、検査領域５３の光電子ＰＥによる拡大像を形成する。その電子光学系による拡大倍率は、一例として１００〜１０００倍程度である。上述のようにレチクル面Ｒａ上で検出すべき異物の最小幅がほぼ２０ｎｍである場合、その最小幅の異物のその電子光学系による像の大きさはほぼ２〜２０μｍとなる。この大きさの像は、通常の撮像素子で撮像可能な大きさである。
また、その撮像部は、光電子ＰＥを増幅するマイクロチャンネルプレート（Micro-channel Plate: 以下、ＭＣＰという）５７と、その増幅された光電子ＰＥを可視域の蛍光に変換する蛍光板５８と、その蛍光の像を撮像するＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型等の２次元の撮像素子５９とから構成されている。蛍光板５８は、可視光を透過するガラス等の平板部材に蛍光材料を塗布したものである。検査領域５３は、撮像素子５９の撮像面とその電子光学系に関して共役な領域ということもできる。撮像素子５９の検出信号（撮像信号）が図１の信号処理部３４に供給される。
本実施形態においては、レチクル面Ｒａ（被検面）に露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）を照射する照明光学系ＩＬＳと、レチクル面Ｒａからの光電子ＰＥによる像を検出する検出装置５２とから、いわゆる光電子顕微鏡（Photoemission electron microscopy: ＰＥＥＭ）が構成されている。その照明光学系ＩＬＳは、露光用の照明系を兼用しているため、ウエハＷの露光を行いながら、レチクル面Ｒａに付着した異物を検出することができる。
また、図３（Ａ）は、図２（Ａ）の視野絞り２６の開口２６ａ及び検出装置５２をウエハステージＷＳＴ側から見た図（底面図）である。図３（Ａ）に示すように、検出装置５２を視野絞り２６の円弧状の開口２６ａに沿ってＸ方向（非走査方向）及びＹ方向（走査方向）に移動するための移動装置５０が設けられている。移動装置５０は、一例として、開口２６ａをＸ方向に挟むように配置されたＹ軸に平行な２つのガイド部６３ＹＡ，６３ＹＢと、ガイド部６３ＹＡ及び６３ＹＢの両端部を支持する支持部６５Ａ及び６５Ｂと、ガイド部６３ＹＡ及び６３ＹＢに沿ってそれぞれＹ方向に移動可能に設けられた２つの可動部６４Ａ及び６４Ｂと、可動部６４Ａ及び６４Ｂを連結するようにＸ軸に平行に配置されたガイド部６３Ｘと、検出装置５２を保持してガイド部６３Ｘに沿ってＸ方向に移動可能に配置された可動部６２とを有する。
さらに、移動装置５０は、可動部６４Ａ，６４Ｂをそれぞれガイド部６３ＹＡ，６３ＹＢに沿って同期して駆動するリニアモータ等のＹ軸の駆動部（不図示）と、可動部６２をガイド部６３Ｘに沿って駆動するリニアモータ等のＸ軸の駆動部（不図示）と、可動部６２のガイド部６３Ｘに対するＸ方向の位置を検出するＸ軸のエンコーダ（不図示）と、可動部６４Ａ（又は６４Ｂ）のガイド部６３ＹＡ（又は６３ＹＢ）に対するＹ方向の位置を検出するＹ軸のエンコーダ（不図示）とを有する。これらのエンコーダによって計測される可動部６２（検出装置５２）のＸ方向、Ｙ方向の位置情報は図１の制御部３５に供給される。制御部３５は、その位置情報及び主制御装置３１からの制御情報に基づいて、そのＸ軸及びＹ軸の駆動部の動作を制御して、可動部６２（検出装置５２）のＸ方向及びＹ方向の位置を制御する。移動装置５０によって、検出装置５２を開口２６ａに沿ったＸ方向の任意の位置に移動できる。また、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴによって検出装置５２に対して走査方向（Ｙ方向）に相対移動可能である。検出装置５２の開口２６ａに沿ったＸ方向への移動と、レチクルステージＲＳＴのＹ方向への移動とを組み合わせることで、レチクルＲのパターン領域ＰＡ内の任意の領域に検出装置５２の検査領域５３（図２（Ｂ）参照）を設定して、その任意の領域内の異物の有無を検出できる。
また、図１の信号処理部３４は、一例として第１及び第２の画像データ用のメモリ（以下、画像メモリという）と、データ制御部と、異物判定部とを有する。また、信号処理部３４には、移動装置５０によって移動された検出装置５２のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）のＹ方向の位置の情報も供給されている。信号処理部３４のデータ処理部では、それらの位置の情報からレチクルＲのパターン領域ＰＡ内における検査領域５３のＸ方向、Ｙ方向の位置（座標）を求める。そして、そのデータ処理部は、検出装置５２から供給される検出信号（撮像信号）から、検査領域５３内の光電子ＰＥの強度分布に対応する拡大像（光電子ＰＥによる検査領域５３の拡大像）を表す画像データを求め、この画像データをその検査領域５３のパターン領域ＰＡ内での座標に対応させてその第１の画像メモリに記録する。
また、一例として、その第２の画像メモリには、予め異物がないときのレチクルＲのパターン領域ＰＡ内のパターンからの光電子による像（以下、基準パターンともいう）の画像データが記録されている。なお、その基準パターンはレチクルＲのパターンの設計データから求めるようにしてもよい。そして、信号処理部３４内の異物判定部は、第１の画像メモリ内の検査対象のパターンの画像データと、第２の画像メモリ内の基準パターンの画像データとを比較して、所定の異物の有無を判定し、異物があるときにはその異物の大きさ及びパターン領域ＰＡ内での座標を求める。このようにして求められた異物の大きさ及びパターン領域ＰＡ内での座標の情報は主制御装置３１に供給される。
主制御装置３１は、レチクルＲのパターン領域ＰＡ内で異物が検出された場合に、異物処理部３６を用いてその異物を除去させる。図１において、一例として真空チャンバ１内で搬送口１ａと視野絞り２６との間の、レチクルＲのパターン領域ＰＡの全面が通過する領域に対向する位置に、異物処理部３６が不図示のフレーム機構に支持されている。そのフレーム機構には、異物処理部３６をＸ方向に移動する移動装置（不図示）も設けられている。主制御装置３１が制御部３５を介して異物処理部３６及びその移動装置の動作を制御する。
異物処理部３６は、一例として検出装置５２によって検出されたレチクル面Ｒａの異物に対して、例えばＹＡＧレーザ等のパルスレーザ光を照射してその異物を除去する。なお、異物処理部３６としては、それ以外に例えばＭＥＭＳ(Micro-electromechanical Systems：微小電気機械システム)技術等で製造可能な微小なピンセット機構を用いて異物を除去する装置、又は静電吸着で異物を除去する装置等を使用できる。
次に、本実施形態の露光装置ＥＸによるレチクルＲの異物検出動作を含む露光方法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御装置３１によって制御される。まず、図４のステップ１０２において、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲをロードし、レチクルＲのアライメントを行い、検出装置５２を視野絞り２６の開口２６ａの＋Ｘ方向の端部に移動する。その後、レチクルＲのパターン領域ＰＡが照明領域２７Ｒの例えば＋Ｙ方向の手前の露光開始位置（１回目の走査開始位置）に来るように、レチクルＲを移動する（ステップ１０４）。この段階では、露光光ＥＬは照射されていない。また、視野絞り２６の開口２６ａは、可動ブラインド（不図示）によって閉じられている。
そして、ウエハステージＷＳＴに１ロットの先頭のレジストの塗布された未露光のウエハＷをロードし、ウエハＷのアライメントを行う（ステップ１０６）。そして、照明光学系ＩＬＳから露光光ＥＬの照射を開始し（ステップ１０８）、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）の走査方向（ここでは−Ｙ方向）への移動を開始し（ステップ１１０）、視野絞り２６の開口２６ａを閉じている可動ブラインド（不図示）を開く（ステップ１１２）。これによって、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＯによる像のウエハＷの一つのショット領域への走査露光が開始される。これと同時に、レチクルＲの照明領域２７Ｒ内の検査領域５３から露光光ＥＬの照射によって発生する光電子ＰＥが、視野絞り２６の開口２６ａを通って検出装置５２で検出され、検査領域５３の光電子ＰＥによる拡大像の画像データが、順次、信号処理部３４の第１の画像メモリにパターン領域ＰＡ内の座標に応じて記録される（ステップ１１４）。
このように光電子ＰＥによるパターン領域ＰＡ内の一部の領域の拡大像の画像データを順次記録している状態で、ウエハステージＷＳＴをレチクルステージＲＳＴと同期して対応する方向に駆動することによって、レチクルＲのパターン領域ＰＡ内のパターンの像をウエハＷの一つのショット領域に走査露光する（ステップ１１６）。そして、可動ブラインド（不図示）によって視野絞り２６の開口２６ａを閉じて（ステップ１１８）、レチクルステージＲＳＴを停止する（ステップ１２０）。これによって、検出装置５２による光電子ＰＥの検出動作も停止する。その後、ウエハＷの次のショット領域を露光するかどうかを判定し（ステップ１２２）、次のショット領域を露光する場合には、ステップ１２４に移行し、図３（Ａ）の移動装置５０を用いて可動部６２（検出装置５２）のＸ方向の位置を、今回の走査露光で光電子ＰＥを検出した領域の幅分だけ移動する。
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれレチクルＲのパターン領域ＰＡをレチクルステージＲＳＴ側から見た平面図である。図５（Ａ）において、一例として、１回の走査露光で軌跡Ｂ１で示すように、検出装置５２の検査領域５３でパターン領域ＰＡを走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に相対走査した場合、その検査領域５３で相対走査した領域の像の画像データが信号処理部３４で記録される。この場合には、次の走査露光では、検査領域５３は軌跡Ｂ２で示すように、パターン領域ＰＡ内で検出済みの領域に隣接する領域を逆方向に相対走査することになる。このように走査露光毎に検査領域５３の位置を変えることで、最終的にパターン領域ＰＡの全面の光電子ＰＥによる像を得ることができる。
なお、検出装置５２の撮像素子５９の撮像速度（フレームレート）が高く、移動装置５０で検出装置５２を高速に移動できる場合には、一例として、パターン領域ＰＡをＸ方向に複数（図５（Ａ）の例では６個）の部分パターン領域７１Ａ〜７１Ｆに分割しておいてもよい。このとき、１回の走査露光中に、例えば３番目の部分領域７１Ｃからの光電子ＰＥを検出するときには、レチクルステージＲＳＴによるレチクルＲのＹ方向への移動中に、移動装置５０で検出装置５２をＸ方向及びＹ方向に移動することによって、検査領域５３を部分領域７１Ｃに対して位置Ｂ４から軌跡Ｂ３に沿って相対的に蛇行するように移動させる。この動作によって、１回の走査露光中に、１つの部分領域７１Ｃの光電子ＰＥによる像の画像データを得ることができ、図５（Ａ）の場合には６回の走査露光でパターン領域ＰＡの全面の光電子ＰＥによる像の画像データを得ることができる。
また、ステップ１２４において、ウエハステージＷＳＴ側ではウエハＷのＸ方向及び／又はＹ方向へのステップ移動が行われている。その後、動作はステップ１１０に戻り、ウエハＷの次のショット領域の走査露光、及びレチクルＲのパターン領域ＰＡ内の一部の光電子ＰＥによる像の検出と記録とが行われる。そして、ステップ１２２で１枚のウエハＷの露光が終了した場合には、ステップ１２６に移行して、照明光学系ＩＬＳからの露光光ＥＬの照射を停止し、露光済みのウエハＷをアンロードする（ステップ１３０）。その後、動作はステップ１５０に移行する。
また、ステップ１３０の動作と並行してステップ１３４〜１４６の動作が実行される。すなわち、ステップ１３４において、信号処理部３４の異物判定部は、第１の画像メモリから今回のウエハＷの走査露光中に得られたパターン領域ＰＡの光電子ＰＥによる画像データ（検出結果）を読み出し、この画像データと、第２の画像メモリ内の対応する領域の基準パターンの画像データとを比較する。そして、一例として、上記の最小幅ｄmin 以上の大きさの異物がある場合には（ステップ１３６）、その異物の大きさ及びそのパターン領域ＰＡ内での座標の情報（以下、異物情報という）を信号処理部３４内の記憶部に記憶させるとともに、その異物情報を主制御装置３１に供給する（ステップ１３８）。
これに応じて、ステップ１４０において、主制御装置３１は信号処理部３４から供給された異物情報を内部の記憶装置に記憶する。さらに、主制御装置３１は、異物処理部３６によってその異物を処理させる。すなわち、レチクルステージＲＳＴ及び異物処理部３６の移動装置（不図示）を駆動して、異物処理部３６のパルスレーザ光の照射領域に、レチクルＲのパターン領域ＰＡ内の異物が検出された部分を移動し、その部分に異物処理部３６からパルスレーザ光を照射する。この異物処理動作は検出された全部の異物について実行される。その後、パターン領域ＰＡ内で異物の除去処理が行われた位置を検出装置５２の検査領域５３に順次移動し、異物の再検出を行う（ステップ１４２）。そして、ステップ１３６で異物があると判定された部分の異物が除去されたかどうかを判定し（ステップ１４４）、異物が除去された場合にはステップ１５０に移行する。
一方、ステップ１４４で異物が除去されていなかった場合、主制御装置３１は一例としてオペレータコールを行い、レチクルＲの除去されていない異物の大きさ及び位置の情報をオペレータに伝える。この後、例えばレチクルＲをレチクル保管室（不図示）等に戻してレチクルＲの洗浄を行い、洗浄後のレチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされ、ステップ１０４以降の異物検査及び露光が行われる。なお、別の方法として、異物が残存していると判定されたレチクルＲを同じパターンが形成された別のレチクルに交換し、ステップ１０４以降の異物検査及び露光を交換後のレチクルに対して実行してもよい。
また、ステップ１３６で、異物が検出されなかった場合には動作はステップ１５０に移行する。ステップ１５０において、次のウエハの露光を行う場合には、ステップ１０６に移行して、レチクルＲの異物検出とウエハの露光とが並行に実行される。なお、１枚のウエハＷの露光中に、レチクルＲのパターン領域ＰＡの全面の異物検査が完了しない場合には、複数枚のウエハＷの露光中にレチクルＲのパターン領域ＰＡの全面の異物検査を行うようにしてもよい。また、次のウエハの露光終了後にレチクルＲに異物が検出された場合にも、ステップ１３４〜１４６の異物処理が行われる。なお、ステップ１４２は必須ではなく、省略してもよい。
この露光方法によれば、ウエハの露光中に並行して、検出装置５２を用いてレチクルＲのパターン領域ＰＡに異物があるかどうかを検査（判定）している。そして、異物がある場合には異物処理を行い、異物が除去されていない場合には、そのレチクルＲを用いる露光を停止しているため、露光工程の途中等でレチクル面Ｒａに異物が付着したときに、それ以降のウエハに不要なパターンが露光されることを防止できる。従って、最終的に製造される半導体デバイス等の歩留まりを向上できるとともに、不要なパターンが露光されたウエハに対して次工程以降の処理を行う割合を低減できる。
上述のように本実施形態の露光装置ＥＸは、真空環境でＥＵＶ光よりなる露光光ＥＬ（露光用の照明光）でレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＯを介してウエハＷ（物体）を露光する露光装置である。そして、露光装置ＥＸは、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのレチクル面Ｒａ（パターン面）から露光光ＥＬの照射によって発生する光電子ＰＥ（エネルギービーム）を検出する検出装置５２（検出部）と、検出装置５２の検出結果を用いてレチクル面Ｒａの異物の有無等の検査を行う信号処理部３４（検査部）と、を備えている。
また、本実施形態の露光方法は、露光光ＥＬでレチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲのレチクル面Ｒａを照明するステップ１１２と、レチクル面Ｒａから露光光ＥＬの照射によって発生する光電子ＰＥを検出し、この検出結果を用いてレチクル面Ｒａの異物の有無等の検査を行うステップ１１４，１３４とを有する。
本実施形態によれば、露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）が光学部材及び気体で吸収されやすい場合に、その露光光ＥＬ及びレチクルＲを介してウエハＷを露光する際に、露光光ＥＬの照射によってレチクル面Ｒａから発生する光電子を検出しているため、レチクル面Ｒａの異物の有無及びその異物の大きさを効率的に検査できる。そして、この検査結果に基づいて例えばレチクル面Ｒａの異物の除去又はレチクルＲの交換等を行うことによって、それ以降の露光で、ウエハＷにレチクル面Ｒａの異物の像が転写されることを抑制できる。
なお、上述の実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、レチクルＲのパターン領域ＰＡに異物が検出された場合、オンボディでの異物処理を行うことなく、レチクルＲの洗浄又はレチクルＲの別のレチクルとの交換等を行うようにしてもよい。この場合には露光装置ＥＸには異物処理部３６を設ける必要がない。
また、上述の実施形態において、例えばレチクルＲの交換後に、露光を開始する前に、又は露光装置ＥＸのメンテナンス中に、レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲに露光光ＥＬを照射して、レチクルＲからの光電子ＰＥを検出することによって、ウエハＷの露光を行うことなく、レチクルＲの異物検査のみを行うようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、レチクル面Ｒａの異物の検査を行っているが、レチクル面Ｒａからの光電子の像によって、レチクルＲのパターンの欠陥検査を行うようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、一つの検出装置５２を用いているが、図３（Ｂ）の変形例に示すように、視野絞り２６の開口２６ａに沿って複数の検出装置５２を配置してもよい。図３（Ｂ）では、位置Ａ１，Ａ２から位置Ａｎ（ｎは２以上の整数）まで検出装置５２が配置されている。この例では、これら複数の検出装置５２をＸ方向に、隣接する２つの検出装置５２の中心の間隔分だけ移動する移動装置（不図示）が設けられている。この変形例においては、図５（Ｂ）に示すように、レチクルＲのパターン領域ＰＡをＸ方向に検出装置５２の個数と同じ個数（図５（Ｂ）の例では５個）の部分領域７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７４Ｄ，７４Ｅに分割し、さらに、各部分領域７４Ａ〜７４Ｅを検出装置５２の検査領域５３の幅を単位としてＸ方向に複数（図５（Ｂ）の例では４個）のライン状の領域７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄに分割する。
そして、露光時には、レチクルＲの１回目の走査露光時に、それら複数の検出装置５２によって部分領域７４Ａ〜７４Ｅ内のライン状の領域７２Ａからの光電子を検出し、レチクルＲの２回目の走査露光時に、それら複数の検出装置５２をＸ方向にシフトさせて、それら複数の検出装置５２によって部分領域７４Ａ〜７４Ｅ内の次のライン状の領域７２Ｂ（斜線を施した領域）からの光電子を検出する。このように走査露光毎に、次第に複数の検出装置５２をＸ方向にシフトさせて、パターン領域ＰＡからの光電子を検出することによって、複数回（図５（Ｂ）の例では４回）の走査露光で、パターン領域ＰＡの全面の異物の検査を行うことができる。
また、上述の実施形態では、光電子による画像を用いてレチクルＲのパターン面（レチクル面Ｒａ）の異物（又は欠陥。以下同様）の検査を行っているが、さらに光電子のエネルギー（運動エネルギー）を解析してそのパターン面及び／又は異物の組成を求めるようにしてもよい。この場合、レチクル面Ｒａの反射部の多層膜ミラー部、非反射部の吸収体部、及び最上層（保護層）の組成は既知であるため、その光電子のエネルギーの解析結果とその既知の組成情報とを用いて、より高精度に異物の材料（元素）を検出することができる。
光電子のエネルギーの検出には、飛行時間法（Time of Flight Method; ＴＯＦ法）を用いることができる。露光に用いるＥＵＶ光（露光光ＥＬ）は、一般に繰り返し周波数が数１０ｋＨｚであるため、例えばレーザプラズマ光源１０から出力される露光光ＥＬのトリガー信号を基準として、レチクル面Ｒａから発生して検出装置５２で検出される光電子の遅延時間を求めることで、光電子のエネルギーを算出することができる。得られた光電子のエネルギーから、レチクル面Ｒａの反射膜等及び／又は異物を構成している元素を同定することができる。
飛行時間法による測定を行うためには、例えば図６（Ａ）の変形例の検出装置５２Ａの撮像部で示すように、蛍光板５８の基板に、透明で導電性のある基板、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透明導電性膜を形成したガラス基板を用いる。そして、蛍光板５８に流れる電流を電流計３４ａで検出する。電流計３４ａは信号処理部３４の一部である。電流計３４ａには露光光ＥＬのトリガー信号も供給されており、電流計３４ａによって、例えば図６（Ｂ）（横軸は時間ｔ）に示すように、露光光ＥＬに対応するパルスＳ１に対して遅延時間ｔｄ１，ｔｄ２で遅れるパルスＳ２，Ｓ３等を含む検出信号Ｓが得られる。その遅延時間ｔｄ１，ｔｄ２を、予め既知の元素について求めてある遅延時間と比較することによって、レチクル面Ｒａの材料又は異物の元素を求めることができる。
また、レチクルＲに付着した異物の組成を調べる場合は、検出装置５２の電子光学系を調整して視野を狭くして、バックグラウンド信号に対する異物の信号の強度比（ＳＮ比）を大きくすると良い。このようにして、異物からの情報を選択的に抽出することができる。
また、飛行時間法による測定を行うためには、例えば図７（Ａ）の別の変形例の検出装置５２Ｂで示すように、中央に光電子ＰＥを通過させるための穴６６ａの開いたリング状の電極６６を電子光学系（図２（Ｂ）の検出装置５２の対物レンズ５４から投影レンズまでの光学系）の前に配置してもよいい。そして、電極６６へ入射する光電子ＰＥを電流計３４ａで検出し、検出された信号の時間波形を解析して、飛行時間法による元素分析を行うことができる。
あるいは、図７（Ｂ）の変形例の検出装置５２Ｃで示すように、視野絞り２６を、光電子ＰＥを検出するための電極に用いてもよい。この変形例において、視野絞り２６へ入射する光電子ＰＥを電流計６８で検出し、検出された信号の時間波形を解析することで、飛行時間法による元素分析を行うことができる。
また、上述の実施形態では、各ウエハの露光中に常時レチクルＲの異物検出を行っているが、例えば所定の複数枚のウエハの露光を行った後、次のウエハの露光時にレチクルＲの異物検出を行うようにしてもよい。
また、上記の実施形態及びその変形例ではレチクルＲのパターン面から発生する光電子を検出しているが、検出対象は任意である。例えばレチクルＲのパターン面に露光光ＥＬを照射したときに、そのパターン面から発生する露光光ＥＬとは異なる波長のＸ線（例えば特性Ｘ線）、又は蛍光等（Ｘ線以外の波長域の光を含む）を検出し、この検出信号から異物の有無、異物の組成、及び／又は大きさ等を検査してもよい。
また、上記の実施形態では、ステップ１３６でレチクルＲに異物が検出された場合、ステップ１４０〜１４６でその異物の処理を行っている。別の方法として、レチクルＲに異物が検出された場合には、単にステップ１３８でパターン領域ＰＡ内でのその異物の位置（又はさらにその大きさ）を信号処理部３４内の記憶部に記憶しておいてもよい。この場合、例えば１枚又は所定の複数枚のウエハの露光後に、再度、レチクルＲの異物検査を行い、前回検出された位置で再び異物が検出されたときに、露光動作を停止して、レチクルＲの洗浄又は交換等を行うようにしてもよい。
また、本発明は、いわゆるツインレチクルステージを用いる露光装置にも適用できる。
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、この電子デバイスは、図８に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、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２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置又は露光方法によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
言い替えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置又は露光方法を用いて、マスクのパターンを介して基板（ウエハＷ）を露光する工程と、その露光された基板を処理する工程（即ち、基板のレジストを現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程、及びそのマスク層を介してその基板の表面を加工（加熱及びエッチング等）する加工工程）と、を含んでいる。
このデバイス製造方法によれば、レチクルの異物の像がウエハＷに露光されるのを抑制できるため、レチクルのパターンを高精度に露光でき、製造される電子デバイスの歩留まりを向上できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Micro-electromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
なお、上記の実施形態において、レーザプラズマ光源１０は、Ｓｎドロップレットターゲット方式であるが、ターゲットの材料はすず（Ｓｎ）以外の材料でもよい。また、レーザプラズマ光源１０としては、ガスジェットクラスタ方式等の光源を使用してもよい。また、上記の実施形態では、露光光としてレーザプラズマ光源で発生したＸ線（ＥＵＶ光）を使用しているが、露光光としては例えば放電プラズマ光源から発生されるＸ線やシンクロトロン軌道放射光(Synchrotron Orbit Radiation Light)よりなるＸ線を使用することもできる。
また、上記の実施形態では露光光としてＥＵＶ光を用い、６枚のミラーのみから成るオール反射の投影光学系を用いる場合について説明したが、これは一例である。例えば、４枚等のミラーのみから成る投影光学系を備えた露光装置は勿論、光源に波長１００〜１６０ｎｍのＶＵＶ光源、例えばＡｒ2 レーザ（波長１２６ｎｍ）を用い、４〜８枚等のミラーを有する投影光学系を備えた露光装置などにも本発明を適用することができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、ＩＬＳ…照明光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｒ…レチクル、ＰＡ…パターン領域、ＰＯ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、１…真空チャンバ、１０…レーザプラズマ光源、２６…視野絞り、２７Ｒ…照明領域、３１…主制御装置、３４…信号処理部、３６…異物処理部、５２…検出装置、５０…移動装置

Claims (20)

  1. 真空環境で露光用の照明光によりマスクのパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影系を介して物体を露光する露光方法において、
    前記照明光でマスクステージに保持されたマスクのパターン面を照明することと、
    前記マスクの前記パターン面から前記照明光の照射によって発生するエネルギービームを検出し、該検出結果を用いて前記マスクの前記パターン面の検査を行うことと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
  2. 前記照明光で前記マスクの前記パターン面を照明するときに、
    前記マスクステージによって前記マスクを走査方向に走査することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
  3. 前記照明光で前記マスクの前記パターン面を照明する期間の少なくとも一部で、
    前記照明光で前記マスクの前記パターン及び前記投影系を介して前記物体を露光しつつ、前記マスクステージの走査方向への移動による前記マスクの移動と前記物体の対応する方向への移動とを同期して行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
  4. 前記マスクの前記パターン面から発生する前記エネルギービームを検出することは、前記走査方向に交差する方向に沿って配置された複数の位置で行われることを特徴とする請求項２又は３に記載の露光方法。
  5. 前記マスクは反射型であり、
    前記マスクの前記パターン面から発生する前記エネルギービームを検出することは、
    前記マスクに入射する前記照明光の光路と、前記マスクの前記パターン面で反射される前記照明光の光路との間の空間で行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
  6. 前記マスクは反射型であり、前記マスクの前記パターン面に近接して視野絞りが配置されており、
    前記マスクの前記パターン面から発生する前記エネルギービームを検出することは、前記視野絞りに設けられた開口を介して行われるとともに、
    前記視野絞りに前記エネルギービームを吸引する電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
  7. 前記マスクの前記パターン面から発生する前記エネルギービームを検出することは、
    前記エネルギービームによる前記パターン面の像を形成することを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
  8. 前記マスクの前記パターン面から発生する前記エネルギービームを検出することは、
    前記照明光の照射から前記エネルギービームが検出されるまでの時間情報を検出することを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
  9. 前記照明光はＥＵＶ光であり、
    前記エネルギービームは、前記照明光の照射によって発生する光電子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
  10. 真空環境で露光用の照明光によりマスクのパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影系を介して物体を露光する露光装置において、
    前記マスクを保持するマスクステージと、
    前記マスクの前記パターン面から前記照明光の照射によって発生するエネルギービームを検出する検出部と、
    前記検出部の検出結果を用いて前記マスクの前記パターン面の検査を行う検査部と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
  11. 前記照明光で前記マスクの前記パターン面を照明するときに、
    前記マスクステージによって前記マスクを走査方向に走査することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
  12. 前記物体を保持して移動するステージと、
    前記照明光で前記マスクの前記パターン面を照明する期間の少なくとも一部で、
    前記照明光で前記マスクの前記パターン及び前記投影系を介して前記物体を露光しつつ、前記マスクステージの走査方向への移動による前記マスクの移動と、前記ステージの対応する方法への移動による前記物体の移動とを同期して行わせる制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の露光装置。
  13. 前記検出部は、前記走査方向に交差する方向に沿って複数個が配置されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の露光装置。
  14. 前記マスクは反射型であり、
    前記検出部は、
    前記マスクに入射する前記照明光の光路と、前記マスクの前記パターン面で反射される前記照明光の光路との間の空間に配置されたことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
  15. 前記マスクは反射型であり、
    前記マスクの前記パターン面に近接して配置された視野絞りを備え、
    前記検出部は、前記マスクの前記パターン面から発生する前記エネルギービームを前記視野絞りに設けられた開口を介して検出するとともに、
    前記視野絞りに前記エネルギービームを吸引する電圧が印加されることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
  16. 前記検出部は、前記エネルギービームによる前記パターン面の像を形成する像形成部と、前記パターン面の像を撮像する撮像部とを有することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
  17. 前記検出部は、
    前記照明光の照射から前記エネルギービームが検出されるまでの時間情報を検出する波形解析部を有することを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
  18. 前記照明光はＥＵＶ光であり、
    前記エネルギービームは、前記照明光の照射によって発生する光電子であることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
  19. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。
  20. 請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。
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