WO1999039375A1

WO1999039375A1 - Luxmetre et systeme d'exposition

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Publication number: WO1999039375A1
Application number: PCT/JP1999/000382
Authority: WO
Inventors: Toshihiko Tsuji
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 1999-08-05
Also published as: KR20010034274A; US20020101574A1; AU2184799A

Description

明細書照度計および露光装置技術分野

本発明は、照明光の光強度を計測する照度計およびこの照度計を備えた露光装置に関し、特に、計測対象となる照明光以外の斜入射光による影響や、照明光による照射熱の影響を低減できるようにしたものに関する。背景技術

照度計は、計測対象となる照明光の光軸上に設置され、この照明光の光強度計測に用いられる。

図 1 0は、従来の照度計を示す断面図である。

図 1 0において、照度計 1は、シャーシ 2と受光素子 3とで概略構成されている。シャーシ 2は、上面に受光開口部 2 aが形成された筐体であって、台座 4に設置される。受光素子 3は、受光開口部 2 aに対応させてシャーシ 2内に受光面 3 aが設置され、足 3 bを介して電気基板 5に取り付けられる。なお、電気基板 5は、配線 6を介してシャーシ 2外に接続されている。そして、受光素子 3は、受光開口部 2 aから入射された照明光 Pを受けることにより、その光強度に応じた信号を電気基板 5および配線 6を介して外部に送信する。

このような照度計を備えるものとしては、例えばステップ ·アンド · リピート方式の縮小投影型露光装置、いわゆるステツパなどが挙げられる。このステツパは、半導体素子や液晶ディスプレイ等を製造するためのリソグラフイエ程で用いられるものであって、投影光学系を介してマスクであるレチクルのパターンの像をフォトレジス卜が塗布された基板（ウェハまたはガラスプレー卜等）の各ショッ卜領域に転写露光するものである。

この種の投影露光装置では、適正な転写露光を行うために露光光の光強度を管理する必要があり、そのため、露光光の光強度計測を転写露光に先だって適宜行うようにしている。そして、照度計は、基板を載置するステージに設置され、このステージを平面方向に移動させることにより露光光の照射領域内の所定点に配置されるようにしている。

ところで、図 1 0に示すように、照度計 1は、照明光 Pの光強度を計測する場合、照明光 Pの照射位置に受光開口部 2 aを合わせて設置される。しかし、この照度計 1では、受光面 3 aへの光線の入射を受光開口部 2 aのみで規制するため、図 1 0に示すように、計測対象である照明光 P以外に受光開口部 2 aに対して傾斜した光軸を持つ光学系、例えばレチクルパターンが転写される基板の投影光学系の光軸方向の位置を検出する位置検出系から出射される斜入射光 Qも迷光として受光開口部 2 aに入射し、この迷光を受光面 3 aが受けてしまう。これでは、受光素子 3からの出力に照明光 P以外の斜入射光 Qによる影響も加味され、照明光 Pのみの正確な光強度が測定できないといった問題がある。

また、照明光 Pの光強度が高い場合、その照射熱によってシャーシ 2さらには受光素子 3 (受光面 3 a ) が加熱され、この熱によって受光素子 3の出力がドリフ卜し、正確な光強度が測定できないといった問題もある。特に、この種の照度計 1は、照明光 Pがシャーシ 2の表面で反射して正確な光強度計測を阻害するのを防止するため、シャーシ 2の外側表面を黒色塗装する場合があり、この黒色塗装により照射熱の影響を受けやすいことから、上記出力のドリフ卜を生じさせやすい。

続いて、図 1 0に示す従来の照度計 1が上記したステツパ等の投影露光装置に用いられることによって生じる問題点は、次のとおりである。

先ず、投影露光装置において、照度計は、ショット領域に照射する露光光の光強度を測定するために設置されているが、このショット領域には、基板の才ー卜フォーカスゃレべリングのための、露光光以外の光線が照射されている。従って、照度計で露光光の光強度を計測する際、これらオートフォーカスゃレべリング用の光線が迷光として受光素子に入射し、露光光のみの正確な光強度が測定されないといった問題がある。特に、微細パターンの転写露光には、露光光の正確な光強度を計測したうえでショッ卜領域の露光ドーズをフォトレジス卜の感度に応じた適正値に制御して、そのショッ卜領域に転写されるパターンの線幅の制御が行われるため、近年の投影露光装置では、露光光の正確な光強度計測が望まれている。

次に、近年の投影露光装置では、スループッ卜向上のために感光基板上の照度を年々増加させる傾向にある。そのため、照度計は、露光光の光強度を計測する場合に強烈な照射熱を受け、この熱によって受光素子が出力をドリフ卜させられ、計測誤差を生じさせるといった問題がある。特に、水銀ランプからの i線、 g 線等を露光光として使用する場合に、上記照射熱の問題が顕著となる。また、露光光の照度の増加に伴い受光素子や電気基板からの発熱も増加し、この熱によつて基板を載置したステージの膨張や、干渉計への空気ゆらぎを生じさせ、ベースラインドリフトを生じさせることになる。

本発明は、このような上記問題点に鑑みてなされたもので、斜入射光などの計測対象の光線以外の迷光による影響や、照射熱による影響を低減できる照度計およびこの照度計を備えた露光装置を提供することを目的とする。発明の開示

請求項 1 に係る発明は、受光開口部が形成されたシャーシと、受光開口部に対応させてシャーシ内に受光面が設置された受光素子とを有する照度計において、シャーシには、受光開口部への斜入射光を遮る遮光部が設けられる技術が採用される。この照度計は、遮光部によって受光開口部への斜入射光が遮られるため、計測対象である照明光以外の迷光を遮断して、照明光の正確な光強度が計測可能となる。

請求項 2に係る発明は、受光開口部が形成されたシャーシと、受光開口部に対応させてシャーシ内に受光面が設置された受光素子とを有する照度計において、シャーシには、受光開口部側表面との間に空隙を形成しかつ受光開口部に対応する開口部を有するカバーが設けられる技術が適用される。この照度計は、カバーによって受光開口部側表面との間に空隙が形成されるため、この空隙による断熱効果によって、照射熱による受光面への影響を低減している。

請求項 3に係る発明は、受光開口部が形成されたシャーシと、受光開口部に対応させてシャーシ内に受光面が設置された受光素子とを有する照度計において、シャーシ内を冷却する冷却手段が設けられる技術が採用される。この照度計は、冷却手段によってシャーシ内が冷却されるため、照射熱による受光面への影響を低減し、しかもシャーシ内に受光素子や電気基板が設置される場合、これらからの発熱が他に伝達されるのを抑制している。

請求項 4に係る発明は、請求項 3に係る照度計において、冷却手段として、シヤーシ内を吸引する吸引装置が用いられる技術が適用される。この吸引手段によつてシャーシ内には外気が導入され、効率よくシャーシ内が冷却される。

請求項 5に係る発明は、露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、基板を保持するステージに設けられ露光光を入射させる受光開口部が形成されたシャーシと、受光開口部に対応させてシャーシ内に受光面が設置された受光素子と、シャーシに設けられ受光開口部への斜入射光を遮る遮光部とを備える技術が採用される。この露光装置は、遮光部によって受光開口部への斜入射光を遮るため、計測対象である露光光以外の才ー卜フォーカスゃレベリング用の光（斜入射光）を遮断して、露光光の正確な光強度が計測可能となる。請求項 6に係る発明は、露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、基板を保持するステージに設けられ露光光を入射させる受光開口部が形成されたシャーシと、受光開口部に対応させてシャーシ内に受光面が設置された受光素子と、シャーシに設けられ受光開口部側表面との間に空隙を形成しかつ受光開口部に対応する開口部を有するカバーとを備える技術が採用される。この露光装置は、カバーによって受光開口部側表面との間に空隙が形成されるため、この空隙による断熱効果によって、露光光等の照射熱による受光面への影響を低減している。

請求項 7に係る発明は、露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、基板を保持するステージに設けられ露光光を入射させる受光開口部が形成されたシャーシと、受光開口部に対応させてシャーシ内に受光面が設置された受光素子と、シャーシ内を冷却する冷却手段とを備える技術が採用される。この露光装置は、冷却手段によってシャーシ内が冷却されるため、照射熱による受光面への影響を低減し、しかもシャーシ内に受光素子や電気基板を設置する場合、これらからの発熱が基板を載置したステージに伝達されるのを抑制している。請求項 8に係る発明は、露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、基板を保持するステージに受光面が設けられ露光光を光電検出する光検出器と、露光光の照射領域内に投射される露光光以外の照明光が光検出器によって検出されるのをほぼ阻止する阻止手段とを備える技術が採用される。この露光装置は、阻止手段によって露光光以外の照明光が光検出器で検出されるのを阻止するため、光検出器からは検出対象である露光光に基づいて検出結果が出力されることになる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る照度計の実施の形態を示す断面図である。

図 2は、遮光部を備えた照度計の他の実施の形態を示す断面図である。

図 3は、カバーを備えた照度計の実施の形態を示す斜視図である。

図 4は、図 3に示す照度計の断面図である。

図 5は、図 3に示す照度計の熱伝達を示す斜視図である。

図 6は、図 3の照度計における受光素子からの出力を時間を追って記録したグラフ図である。

図 7は、カバーを備えた照度計の他の実施の形態を示す断面図である。

図 8は、冷却手段を備えた照度計の実施の形態を示す斜視図である。

図 9は、本発明に係る露光装置を示す正面図である。

図 1 0は、従来の照度計を示す断面図である。実施例

以下、本発明の実施の形態について図 1〜図 9を参照して説明する。なお、図 1〜図 9において、図 1 0に示す従来の照度計 1 と同一符号を付したものは、同一のものが用いられる。

図 1に示すように、照度計 7は、シャーシ 2および受光素子 3を備えている。シャーシ 2は、熱伝導のよい金属製、例えばアルミ製の筐体であって上面に受光開口部 2 aが形成され、台座 4に設置される。受光素子 3は、例えばピンフォトダイオードであって、受光開口部 2 aに対応させてシャーシ 2内に受光面 3 aが設置され、足 3 bを介して電気基板 5に取り付けられる。なお、電気基板 5が配線 6を介してシャーシ 2外に接続される点は、図 9に示すものと同様である。また、シャーシ 2の、受光開口部 2 aがある天井部 2 bの表面には、受光開口部 2 aを取り囲んで起立する筒状部（遮光部） 8が設けられる。なお、筒状部 8 は、シャーシ 2と同様にアルミ等で設けられる。この筒状部 8の高さおよび内径は、計測対象となる照明光 P (その開口数や入射角など）と、迷光である斜入射光 Q (シャーシ 2上でのその断面形状、大きさや入射角など）に基づいて決定される。すなわち、筒状部 8は、図 1に示すように、照明光 Pを受光開口部 2 aに入射させる一方、斜入射光 Qを遮るように高さおよび内径が決定される。

図 1に示す筒状部 8の形態は、後述する露光装置における露光光の光強度を計測するために設定されたものであり、受光開口部 2 aの開口径、投影光学系の開口数（N A ) から、露光光が筒状部 8にけられないように、かつ斜入射光 Qが受光開口部 2 aに入射しないように設定される。また、筒状部 8の形態は-図 1のものに限定されず、例えば上方に向けて拡径するような漏斗状のものであってもよい。

このように、受光素子 3は、受光開口部 2 aから入射された照明光 Pを受けつつも、筒状部 8によリ斜入射光 Qが受光開口部 2 aから入射されるのを低減するため、主に照明光 Pの光強度に応じた信号を電気基板 5および配線 6を介して外部に送信することになる。

なお、受光素子 3は、シャーシ 2内に設置されることに限定されない。すなわち、受光面 3 aがシャーシ 2内に設置されればよく、例えば光ファイバの一端面 (受光面）をシャーシ 2内に設置するとともに、この光ファイバを介してシヤーシ 2外の受光素子 3に光を伝達させるようにしてもよい。この場合、受光素子 3 が接続する電気基板 5もシャーシ 2外に設置されることになる。勿論、光フアイバとの併用、又は単独でミラーなどの光学素子を用いて、露光光 Pをシャーシ 2 外に伝送するようにしてもよい。

図 2は、遮光部を持つ照度計の他の実施の形態を示す断面図である。

図 2に示すように、照度計 9は、シャーシ 2の天井部 2 bを肉厚とし、天井部 2 bの外側に向けて拡径する受光開口部 2 aが設けられている。この場合、遮光部としては、肉厚となった天井部 2 bの表面ゃ受光開口部 2 aの内面が機能する。なお、図 2に示す受光開口部 2 aの形態は、図 1 に示すものと同様に、後述する露光装置における露光光の光強度を計測するために設定されたものであり、受光開口部 2 aの下端開口径、投影光学系の N Aから、露光光が天井部 2 b表面にけられないように、かつ斜入射光 Qが受光素子 3まで達しないように設定される。また、受光開口部 2 aの形態は図 2のものに限定されず、例えば内径が変化しないものであってもよい。

また、計測対象となる照明光（例えば、露光光 P ) とそれ以外の照明光（例えば、斜入射光 Q ) との波長が異なる場合は、遮光部として、例えば波長選択素子 (光学的バンドパスフィルタ）によリ受光開口部 2 aを形成し、計測対象の照明光はこの波長選択素子を通過させ、一方それ以外の照明光は通過を規制されるもので構成してもよい。これにより、計測対象以外の迷光が受光面 3 aに入射されるのを規制されるため、計測対象の正確な光強度が検出される。このとき、受光面 3 aを囲む枠（フレーム）によって波長選択素子を保持するように構成すればよく、受光面 3 aと波長選択素子とを密着させてもよいし、あるいは受光面 3 a から所定距離だけ波長選択素子を保持してもよい。また、クロムなどの遮光材を波長選択素子に蒸着して受光開口部 2 aを形成し、その遮光材に黒色塗装を施しておくとよい。

なお、前述した通り波長選択素子からなる受光開口部 2 aを単独で用いるようにしてもよいし、図 1及び図 2に示した照度計 7， 9でそれぞれ受光開口部 2 a を波長選択素子で形成する、即ち筒状部 8 (図 1 ) 又は肉厚の天井部 2 b (図 2 ) と波長選択素子とを併用するようにしてもよい。この場合、筒状部 8又は天井部 2 bによって受光部 3 aに向かう非計測対象の光（斜入射光 Qなど）を完全にカツ卜できなくとも、この非計測対象の光が受光面 3 aに入射するのを阻止することができる。また、受光素子 3とは別に波長選択素子を設ける代わりに、受光面 3 aに波長選択性の薄膜を被着するように構成してもよい。

図 3および図 4は、遮光部を持つ照度計の他の実施の形態を示し、図 3は斜視図、図 4は断面図である。図 3および図 4に示すように、照度計 1 0は、シャーシ 2の天井部 2 bに脚 1 1 bを介してカバ一 1 1が設けられている。このカバー 1 1は、天井部 2 bとの間に空隙 1 2を形成させ、かつ受光開口部 2 aに対応する開口部 1 1 aが設けられている。なお、カバー 1 1は、シャーシ 2と同様に、熱伝達のよい例えばアルミ等で形成されている。

そして、カバー 1 1は、照明光 Pゃ斜入射光 Qの照射熱を受けて加熱されるものの、空隙 1 2によってその熱は天井部 2 bひいてはシャーシ 2内の受光素子 3 に伝達されにくい。さらに、カバー 1 1が受けた照射熱は、図 5の矢印で示すように、四隅の脚 1 1 bを介してシャーシ 2の側面に熱が伝達され、次いで台座 4 に伝達される。従って、受光素子 3は、照明光 P等からの照射熱の影響を受けにくく、照明光 Pの光強度計測において出力のドリフ卜が抑制され、正確な光強度が測定される。

また、カバー 1 1は、図 4に示すように、開口部 1 1 aの開口径と、空隙 1 2 の高さを調整することにより、遮光部として機能する。すなわち、図 4に示す力バー 1 1の形態は、後述する露光装置における露光光の光強度を計測するために設定されたものであり、受光開口部 2 aの開口径、投影光学系の N Aから、露光光がカバー 1 1表面にけられないように、かつ斜入射光 Qが受光開口部 2 aから入射しないように設定される。

図 6は、図 3の照度計 1 0および図 1 0の照度計 1 において、それぞれの受光素子 3からの出力を時間を追って記録したグラフ図である。図 6のグラフ図において、実線は照度計 1 0の受光素子 3からの出力を示し、一方、点線は図 1 0に示す従来の照度計 1の受光素子 3からの出力を示している。このグラフ図から、照度計 1 0では、照射熱を受けたときでも、従来の照度計 1 と比較して受光素子 3の出力のドリフ卜が抑制されたことが理解される。

図 7は、カバーを持つ照度計の他の実施の形態を示す断面図であり、カバ一 1 4が直接台座 4に設けられる点以外は、図 4に示した照度計 1 0と同一の構成である。

図 7において、照度計〗 3は、カバー 1 4がシャーシ 2を覆うように設けられ、シャーシ 2との間に空隙 1 5が形成されている。従って、カバー〗 4が受けた照射熱は、カバー 1 4の側面を介して直接台座 4に伝達されるため、シャーシ 2 への熱伝達をよリー層少なくしている。なお、空隙 1 5によりシャーシ 2への熱伝達を抑制する点、開口部 1 4 aが受光開口部 2 aに対応して形成され、遮光部として機能する点は、図 3に示すものと同様である。

なお、図 4及び図 7に示した照度計 1 0， 1 3でもそれぞれカバ一 1 1、 1 4 の開口部 1 1 a、 1 4 a、又は受光開口部 2 aを波長選択素子で形成してもよい。また、カバ一 1 1、 1 4、又はシャーシ 2の天井部とは別に波長選択素子を、例えば受光面 3 aに密着させる、又は受光面 3 aから所定距離だけ離して設けるようにしてもよいし、あるいは受光面 3 aに波長選択性の薄膜を被着してもよい。図 8は、冷却装置を持つ照度計の実施の形態を示す斜視図である。

図 8において、照度計 1 6は、シャーシ 2内を冷却する冷却装置が設けられている。冷却装置は、シャーシ 2内と連通するホース 1 7の端部に接続された吸引装置（不図示）が用いられ、シャーシ 2内から加熱された気体を吸引するとともに、外気をシャーシ 2内に取り込むことにより、受光素子 3や電気基板 5の加熱を抑制している。なお、外気の取り込みを効率よく行うため、シャーシ 2には、複数の取り入れ口 1 8が形成されている。ただし、冷却装置としては、図 8に示すものに限定するものではなく、例えば、所定温度に設定された冷媒、例えばフ口リナ一卜（商品名）を循環させるパイプをシャーシ 2内に配置し、この冷媒によってシャーシ 2内が冷却されるようにしてもよい。または、温度制御された気体（エア）をシャーシ 2内に供給するようにしてもよい。

なお、図 8に示した冷却装置は、図 1、図 2、図 4、及び図 7に示した照度計 7， 9 , 1 0 , 1 3にそれぞれ適用することができるが、図 7に示した照度計 1 3ではシャーシ 2全体がカバー 1 4で覆われているので、シャーシ 2内に外気を取り込むために、カバー 1 4にも複数の取り入れ口を形成しておくことが望ましい。また、図 4及び図 7に示した照度計 1 0， 1 3では、温度制御された気体をシャーシ 2内に供給する代わりに、あるいはシャーシ 2内に供給するとともに、カバー 1 1， 1 4とシャーシ 2との間に形成される空隙 1 2， 1 5にその温度制御された気体を供給するように構成してもよい。

次に、本発明に係る露光装置について説明する。図 9は、露光装置の概要を示す模式図である。この露光装置は、ステップ -ァンド · リピート方式の縮小投影型露光装置、いわゆるステツパである。ウェハステージ W Sは、基板であるウェハ Wを保持する不図示のウェハホルダを備えるとともに、不図示の定盤に対して X方向（例えば図 9において左右方向）に移動可能な Xステージと、 Y方向（例えば図 9において紙面に垂直方向）に移動可能な Yステージとで構成される。これら Xステージおよび丫ステージは、駆動装置 1 9によってそれぞれ駆動される（Yステージの駆動装置は図示略）。駆動装置としては、リニアモータ等が用いられる。

ウェハステージ W Sには、移動鏡 2 0が設置されるとともに、台座 2 1を介して照度計 2 2が設置される。また、ウェハステージ W Sの位置は、移動鏡 2 0に対向して設置されたレーザ干渉計 2 3により計測される。なお、複数のレーザ干渉計 2 3を用いて、ウェハステージ W Sの複数箇所が計測されることにより、ゥェハステージ W Sの X方向位置、 Y方向位置、 Z軸（図 9において上下方向）まわリの回転位置が計測される。 _

続いて、ウェハ Wを露光する露光光の光路に沿って説明する。

光源 2 4からの露光光は、ミラー 2 5、レンズ群 2 6、ォプチカルインテグレ一夕（図 9ではフライアイレンズ） 2 7、ミラ一 2 8、コンデンサレンズ 2 9を通ってレチクル Rを照明し、投影光学系 3 0を介してウェハ Wに達する。光源 2 4としては、水銀ランプ、 K r Fエキシマレーザ、 A r Fエキシマレーザ、 F ₂レ一ザあるいは Y A Gレーザの高調波などが用いられる。なお、水銀ランプが用いられる場合には、露光光として使用する i線や g線を取り出すためのフィルタが光路上に設置される。また、才プチカルインテグレータ 2 7とコンデンサレンズ 2 9との間に配置される開口絞り、視野絞り（レチクルブラインド）、リレーレンズ系などは図示省略してある。

マスクであるレチクル Rは、レチクルステージ R Sに保持される。レチクルステージ R Sは、駆動装置 3 1によって X方向、 Y方向、 Z軸まわり回転方向（同上）に移動可能であって、レチクル Rの位置を微調整することができる。また、レチクルステージ R Sには、移動鏡 3 2が設けられ、図示しないレーザ干渉計によってその位置が計測される。投影光学系 3 0は、例えば 1 / 4、または 1 / 5 の縮小倍率を有し、その光軸 Lがレチクル R及びウェハ Wとそれぞれ直交している。

また、この露光装置は、レチクル Rのパターンの像をウェハ Wの 1つのショッ卜領域上に結像させるために、投影光学系 3 0の結像面とウェハ Wとを相対移動する才ー卜フォーカス機構を備えている。才ー卜フォーカス機構は、図 9に示すように、 A F用光源 3 3と、 A F送光光学系 3 4と、ミラー 3 5 , 3 6と、受光センサ 3 7とを備え、 A F用光源 3 3からの斜入射光をウェハ W上で反射させ、この反射光を受光センサ 3 7で受けるとともに、受光センサ 3 7の出力に基づいて投影光学系 3 0の結像面に対するウェハステージ W Sの Z軸方向の位置調整を行うものである。

図示していないが、オートフォーカス機構は、ウェハステージ W S上でウェハホルダ（不図示）を 3つの圧電素子（ピエゾ素子など）にて支持するとともに、その圧電素子の駆動量を制御してゥェハホルダ、すなわちウェハ Wの Z軸方向の位置及び投影光学系 3 0の結像面に対する傾きを調整する駆動機構を有しているまた、図 9の A Fセンサ 3 3〜3 7は、投影光学系 3 0のイメージフィールド、すなわちレチクルパターンの投影領域内の複数の計測点にそれぞれ A Fビームを投射して、投影光学系 3 0の光軸に沿った Z軸方向に関する、各計測点でのゥェハ Wの位置を検出する、いわゆる多点 A Fセンサである。従って、複数の計測点の各々でのウェハ W (ショット領域）の Z軸方向の位置を検出することにより、投影光学系 3 0の結像面に対するショッ卜領域の表面の傾きを求めることができる。オートフォーカス機構は、前述したオートフォーカス動作とともに、その求めた傾きに応じてウェハホルダを駆動して、投影光学系 3 0の結像面とショッ卜領域の表面とをほぼ平行に設定する、才ートレべリング動作も実行する。なお、多点 A Fセンサ 3 3 ~ 3 7の代わりに、投影光学系 3 0の光軸 Lと一致するようにその位置が定められる計測点（1点）のみに A Fビームを投射する A Fセンサと、ウェハ W上のショッ卜領域のほぼ全面に平行光束を投射してそのショッ卜領域の表面の平均的な傾きを検出するレペリングセンサとを組み合わせて用いるようにしてもよい。レべリングセンサから出射される平行光束も、 A Fビ —厶と同様に斜入射光である。

次に、この露光装置の作動について簡単に説明すると、先ず、ウェハステージ W Sは、不図示の制御手段からの指令に基づいて移動し、ウェハ Wの所定のショッ卜領域を投影光学系 3 0の光軸 L (レチクルパターンの投影像）に合わせる。その後、才ー卜フォーカスゃレべリング調整により、ウェハ Wは、高さおよび傾きが調整される。そして、レチクル Rのパターンの像は、露光光により投影光学系 3 0を介してウェハ W上のショッ卜領域に縮小投影されて転写される。転写後は、ウェハステージ W Sを移動させてレチクルパターンの投影像を次のショッ卜領域に合わせてから、上記と同様にして次の転写露光が行われる。このようなゥェハステージ W Sのステツプ移動と投影露光とが繰リ返されることにより、ゥェハ Wには、規則的に配列される複数のパターンが形成される。

なお、このようなステップ ·アンド，リピート方式の露光装置の他に、ステツプ-アンド ·スキャン方式の走査型露光装置であってもよい。近年では、投影光学系 3 0を大型化することなく、より広いレチクル Rのパターンをウェハ W上に転写するため、ステップ，アンド ·スキャン方式等の走査型露光装置が注目されている。この露光装置は、レチクル Rを投影光学系 3 0の光軸 Lに垂直な方向に走査するのと同期して、それに対応する方向（例えば逆方向）にウェハ Wを投影光学系 3 0の倍率と同じ速度比で走査し、レチクル Rのパターンの像をウェハ W 上の各ショッ卜領域に逐次転写するものである。

なお、走査型露光装置は特開平 4一 1 9 6 5 1 3号公報、及び対応する米国特許第 5 4 7 3 4 1 0号、特開平 6— 2 3 2 0 3 0号公報、及び対応する米国特許出願第 1 8 7 5 5 3号（出願日 1 9 9 4年 1月 2 8日）と対応する欧州特許 0 6 1 4 1 2 4号（公開番号）に開示されており、本国際出願で指定した指定国、又は選択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこれら公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

さて、図 9に示すように、照度計 2 2は、台座 2 1を介してウェハステージ W Sに設けられている。この照度計 2 2としては、図 1、図 2、図 3、図 7、図 8 に示すものが用いられ、台座 2 1 に設置され受光開口部 2 aが形成されたシャ一シ 2と、受光開口部 2 aに対応させてシャーシ 2内に受光面 3 aが設置された受光素子 3とを備えている。なお、照度計 2 2は、その受光開口部 2 aが投影光学系 3 0のイメージフィールド（レチクルパターンの投影領域）内の所定点に位置決めされるように移動され、その所定点での露光光の強度（照度）を計測する。また、イメージフィールド（投影領域）内の複数点に照度計 2 2 (受光開口部 2 a ) を順次配置して、各点での露光光の強度を計測することにより、露光光の強度分布（照度均一性）及び露光光の照射領域の幅なども求めることができる。このとき、ウェハステージ W Sには露光光以外の才ー卜フ才一カス用やレペリング用の光線（以下 A F用光線等という）も照射されているが、例えば、照度計として図 1 に示す照度計 7が用いられる場合、たとえ A Fビームの照射位置での露光光の強度を計測する、すなわち A Fビームと受光開口部 2 aとが一致しても、露光光以外の A F用光線等は筒状部（遮光部） 8によって遮られるため、露光光の正確な光強度が計測される。ただし、この筒状部 8は、受光開口部 2 aの開口径、投影光学系 3 0の N Aから、露光光が筒状部 8にけられないように、かつ A F用光線等が受光開口部 2 aに入射しないように設定される。

同様に、照度計として図 2に示す照度計 9が用いられるときでも、露光光を受光開口部 2 aに入射させる一方、 A F用光線は、肉厚の天井部 2 b表面などによつて受光開口部 2 aへの入射が遮られる。また、計測対象となる露光光と A F用光線等とは波長が異なるため、遮光部として、例えば波長選択素子により受光開口部 2 aを形成し、露光光はこの波長選択素子を通過し、一方 A F用光線等は通過を規制するようにしてもよい。

次に、照度計として図 3に示す照度計 1 0が用いられた場合は、シャーシ 2がカバー 1 1によって被覆され、天井部 2 bとの間に空隙 1 2が形成されている。特に、光源 2 4として水銀ランプが用いられる場合、照度計 2 2は露光光（ i線等）によって強烈な照射熱を受けるものの、図 4および図 5に示すように、この照射熱は、空隙 1 2の断熱効果によリカバー 1 1の脚 1 1 bからシャーシ 2の側面へ伝達され、台座 2 1を介してウェハステージ W Sに伝達される。これにより、受光素子 3や電気基板 5への熱伝達が抑制され、受光素子 3の出力のドリフ卜等が回避される。

また、カバー 1 1の開口部 1 1 aの開口径や空隙 1 2の高さが、受光開口部 2 aの開口径、投影光学系 3 0の N Aから、露光光が筒状部 8にけられないように、かつ A F用光線等が受光開口部 2 aに入射しないように設定されることにより、カバー 1 1は A F用光線等を遮る遮光部として機能する。

同様に、照度計として図 7に示す照度計 1 3が用いられる場合、露光光の照射熱は、空隙 1 5の断熱効果により、カバー 1 4の側面から台座 2 1を介してゥェハステージ W Sに伝達される。従って、露光光の照射熱は、シャーシ 2にほとんど伝達されず、受光素子 3や電気基板 5への熱伝達がよリー層抑制される。なお、開口部 1 3 aが A F用光線等の遮光部として機能しうる点は、照度計 1 0と同様である。

次に、照度計として図 8に示す照度計 1 6が用いられる場合、不図示の吸引装置によりホース 1 7を介してシャーシ 2内が吸引され、外気が取り入れ口 1 8等から取り入れられる。従って、露光光の照射熱によって加熱された空気が吸引装置でシヤーシ 2外に排出される一方、外気によって受光素子 3や電気基板 5の冷却が行われる。ただし、冷却装置として、所定の冷媒をシャーシ 2内に循環させる構成を用いてもよい。

ここで、図 9には図示していないが、露光装置には、ウェハステージ W Sに設けられた基準マークやウェハ W上のァライメン卜マークを検出するマーク検出系 (ァライメン卜光学系）が設けられている。このマーク検出系は、投影光学系 3 0を介する T T L (スルー 'ザ * レンズ）方式や、投影光学系 3 0と別設される光学系を持つオフ ·ァクシス方式がある。そして、マーク検出系による基準マークの検出結果、及び投影光学系 3 0を介した基準マークとレチクル R上のマークとの検出結果から、そのマーク検出系のベースライン量を決定し、ウェハ Wを重ね焼きする場合にマーク検出系によるァライメン卜マークの検出結果とこのべ一スライン量とに基づいて各ショッ卜領域の正確なァライメン卜を行っている。従って、照度計 2 2からの熱がウェハステージ W Sに伝達されると、ウェハステージ W Sが膨張したり、また移動鏡 2 0付近の空気ゆらぎを生じさせてレーザ干渉系 2 3によるウェハステージ W Sの位置計測誤差を生じさせることにより、ベースラインドリフ卜を生じさせ、ウェハ Wを重ね焼きする場合に各ショッ卜領域が正確にァライメン卜されないことになる。これに対し、上述した図 8に示す照度計 1 6によれば、冷却装置によってシャーシ 2内（受光素子 3や電気基板 5 ) が冷却されるので、ウェハステージ W Sへの熱伝達を抑制し、上記ベースラインドリフ卜を抑制して各ショッ卜領域を正確にァライメン卜することが可能となる。

なお、照度計とウェハステージ W Sとの間に断熱材を更に設け、照度計からゥェハステージ W Sへの熱伝達により一層抑制するようにしてもよい。また、図 1 , 図 2、図 4、図 7、及び図 8にそれぞれ示した照度計で、例えばシャーシ 2の内壁に断熱材を設け、シャーシ 2からその内部に伝達される熱を低減するように構成してもよい。

なお、上記した照度計において、シャーシ 2内に受光素子 3を設置する構成が採用されるが、これに代えて、光ファイバの一端を受光面としてシャーシ 2内に設置し、受光素子 3や電気基板 5をゥェハステージ W Sから外れた位置に配置する構成であってもよい。この場合、光ファイバは、ウェハステージ W Sの移動を許容しうるように設定される。なお、光ファイバの代わりに複数の光学素子（レンズ、ミラ一など）を用いて、受光開口部 2 aを通過した露光光を、ウエノヽステ —ジ W S外の装置固定部に配置される受光素子 3に伝送するように構成し、ゥェ八ステージ W Sと受光素子 3との間の機械的な接続をなくすようにしてもよい。次に、露光装置において、露光光を光電検出する光挨出器の受光面がウェハステ一ジ W Sに設けられたものについては、露光光の照射領域内に投射される非計測対象の照明光が光検出器によって検出されるのをほぼ阻止する阻止手段を備えている。この光検出器としては、上述した照度計以外に例えば照射量モニター撮像素子（C C D、ラインセンサ）等のセンサがある。阻止手段としては、図 1の照度計 7に係る筒状部 8や、図 3の照度計 1 0に係るカバ一 1 1の他、露光光の波長以外の波長を持つ照明光の通過を規制する波長選択素子が用いられる。さらに、阻止手段には、露光光の照度や照射垦を計測するときに露光光以外の照明光

(上記 A F用光線等）の照射を停止すること（例えば A F用光源 3 3の発光停止など）も含まれる。

また、図 9に示した露光装置では照度計 2 2がウェハステージ W Sに固定されているものとしたが、例えば複数台の露光装置でそれぞれ露光光の強度を検出して比較するために、オペレータが 1台の照度計をその複数台の露光装置に順次設置していくことがあり、この照度計はウェハステージに対して脱着可能となっている。このような照度計に対しても本発明を適用でき、同様の効果を得ることが可能である。

さらに、本発明は照度計や照射量モニタ一だけではなく、例えば投影光学系 3 0の結像特性（倍率、焦点位置、収差など）を計測するために、レチクル R上のマークを露光光で照明し、投影光学系 3 0によって形成されるマーク像を、ゥェ八ステージ上に配置される開口を通して光電検出器で受光する検出システムに対しても適用することができる。この検出システムは、例えば特開平 8— 8 3 7 5 3号公報及び対応する米国特許第 5 6 5 0 8 4 0号に開示されており、本国際出願で指定した指定国、又は選択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこの公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

なお、図 1〜図 8に示す照度計のそれぞれは、各種検査装置や測定装置など、照明光の光強度計測を必要とする各種の装置に適用される。

また、図 9の露光装置は半導体素子製造用を示しているが、これに限定するものではなく、液晶ディスプレイ、撮像素子（C C Dなど）、薄膜磁気ヘッド製造用であってもよい。液晶ディスプレイ製造用では、ウェハステージ W Sはプレー卜ステージとなり、これにはガラスプレー卜が保持される。また、薄膜磁気へッド製造用では、半導体ウェハの代わリにセラミツクウェハが用いられる。

なお、半導体素子などを製造するデバイス製造用の露光装置で使用するレチクル又はマスクを、例えば遠紫外光もしくは真空紫外光を用いる露光装置で製造することがあり、本発明はレチクル又はマスクを製造するフォトリソグラフイエ程で使用される露光装置に対しても適用することができる。

また、露光用照明光としてレーザプラズマ光源、又は S O Rから発生する軟 X 線領域（波長 5〜 1 5 n m程度）、例えば波長 1 3 . 4 n m、又は 1 1 . 5 n m の E U V (Ex t r eme U l t r a V i o l e t) 光を用いる縮小投影型露光装置、あるいは硬 X線を用いるプロキシミティ方式の露光装置などに対しても本発明を適用することができる。なお、 E U V露光装置では縮小投影光学系が複数枚（3〜6枚程度）の反射光学素子のみからなる反射系であり、かつレチクルとして反射型が用いられる。 E U V光又は硬 X線を検出する光検出器（照度計など）では、例えば E U V光又は硬 X線の照射によって蛍光を発生する物質を受光面に形成し、その蛍光を受光してその強度を検出する。

さらに、図 9の露光装置では露光用照明光として、 D F B半導体レーザ又はフアイバーレ一ザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイツトリビゥ厶の両方）がド一プされたファイバ一アンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。

また、図 9の露光装置に搭載する投影光学系 3 0は屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれでもよい。反射屈折系としては、例えば米国特許第 5 7 8 8 2 2 9号に開示されているように、複数の屈折光学素子と 2つの反射光学素子（少なくとも一方は凹面鏡）とを、折り曲げられることなく一直線に延びる光軸上に配置した光学系を用いることができる。なお、本国際出願で指定した指定国、又は選択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこの米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。なお、投影光学系を有する露光装置だけではなく、プロキシミティ方式の露光装置にも本発明を適用できる。

ところで、複数の光学素子が鏡筒内に組み込まれた投影光学系と、多数の光学素子（才プチカルインテグレータなどを含む）から構成される照明光学系の少なくとも一部とを架台に固定し、ベースプレー卜上に配置される、 3つ又は 4つの防振パッドを有する防振装置によってその架台を支持する。さらに、その架台に懸架されるベース上にウェハステージを配置するとともに、レチクルステージが配置されるベースを、その架台に設けられるコラムに固定する。また、図 1、図 2、図 4、図 7、及び図 8のいずれかに示した照度計をウェハステージ上に固定するとともに、その照度計に配線や配管を接続する。そして、照明光学系及び投影光学系の光学調整をそれぞれ行うとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウェハステージに配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）を行うことにより、図 9に示した投影露光装置を製造することができる。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厶内で行うことが望ましい。また、半導体デバイスは、デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウェハを製作するステップ、図 9の露光装置によりレチクルのパターンをウェハに露光するステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。

さらに、前記各実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。産業上の利用可能性

以上説明したように、請求項 1に係る照度計は、遮光部によって受光開口部への斜入射光が遮られるため、計測対象である照明光以外の迷光を遮断して、照明光の正確な光強度を計測できる。

請求項 2に係る照度計は、カバ一によって受光開口部側表面との間に空隙が形成されるため、この空隙による断熱効果によって、照射熱による受光面（受光素子や電気基板を含む）への影響を低減し、受光素子の出力のドリフ卜等を抑制して照明光の正確な光強度を計測できる。

請求項 3に係る照度計は、冷却手段によってシャーシ内が冷却されるため、照射熱による受光面への影響を低減し、しかもシャーシ内に受光素子や電気基板が設置される場合、これらからの発熱が他に伝達されるのを抑制できる。

請求項 4に係る照度計は、冷却手段として、シャーシ内を吸引する吸引装置が用いられるため、シャーシ内で加熱された気体は吸引手段によって外部に放出されるとともに、シャーシ内には外気が導入され、シャーシ内を効率よく冷却できる。

請求項 5に係る露光装置は、遮光部によって受光開口部への斜入射光を遮るため、計測対象である露光光以外の才ー卜フォーカスゃレべリング用の光（斜入射光）を遮光部で遮断して、露光光の正確な光強度を計測できる。

請求項 6に係る露光装置は、カバーによって受光開口部側表面との間に空隙が形成されるため、この空隙による断熱効果によって、露光光等の照射熱による受光面（受光素子や電気基板を含む）への影響を低減し、受光素子の出力のドリフ卜等を抑制して露光光の正確な光強度を計測できる。

請求項 7に係る露光装置は、冷却手段によってシャーシ内が冷却されるため、露光光等の照射熱による受光面への影響を低減し、しかもシャ一シ内に受光素子や電気基板を設置する場合、これらからの発熱が基板を載置したステージに伝達されるのを抑制できる。さらに、受光素子や電気基板からの発熱によってステージの膨張や、干渉計への空気ゆらぎを抑制し、ベースラインドリフ卜を回避できる。

請求項 8に係る露光装置は、阻止手段によって露光光以外の照明光が光検出器で検出されるのを阻止するため、光検出器からは検出対象である露光光に基づいて検出結果を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 受光開口部が形成されたシャーシと、前記受光開口部に対応させて前記シャーシ内に受光面が設置された受光素子とを有する照度計において、

前記シャーシには、前記受光開口部への斜入射光を遮る遮光部が設けられることを特徴とする照度計。

2 . 受光開口部が形成されたシャーシと、前記受光開口部に対応させて前記シャーシ内に受光面が設置された受光素子とを有する照度計において、

前記シャーシには、前記受光開口部側表面との間に空隙を形成しかつ当該受光開口部に対応する開口部を有するカバーが設けられることを特徴とする照度計。

3 . 受光開口部が形成されたシャーシと、前記受光開口部に対応させて前記シャーシ内に受光面が設置された受光素子とを有する照度計において、

前記シャーシ内を冷却する冷却手段が設けられることを特徴とする照度計。

4 . 前記冷却手段としては、前記シャーシ内を吸引する吸引装置が用いられることを特徴とする請求項 3記載の照度計。

5 . 露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、前記基板を保持するステージに設けられ前記露光光を入射させる受光開口部が形成されたシャーシと、前記受光開口部に対応させて前記シャーシ内に受光面が設置された受光素子と、前記シャーシに設けられ前記受光開口部への斜入射光を遮る遮光部とを備えることを特徴とする露光装置。

6 . 露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、前記基板を保持するステージに設けられ前記露光光を入射させる受光開口部が形成されたシャーシと、前記受光開口部に対応させて前記シャーシ内に受光面が設置された受光素子と、前記シャーシに設けられ前記受光開口部側表面との間に空隙を形成しかつ当該受光開口部に対応する開口部を有するカバ一とを備えることを特徴とする露光装置。

7 . 露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、前記基板を保持するステージに設けられ前記露光光を入射させる受光開口部が形成されたシャーシと、前記受光開口部に対応させて前記シャーシ内に受光面が設置された受光素子と、前記シャーシ内を冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする露光装置。

8 . 露光光によりマスクのパターンを基板上に転写する露光装置において、前記基板を保持するステージに受光面が設けられ、前記露光光を光電検出する光検出器と、前記露光光の照射領域内に投射される前記露光光以外の照明光が前記光検出器によって検出されるのをほぼ阻止する阻止手段とを備えることを特徴とする露光装置。

9 . 前記露光光を基板上の投射する投影光学系を更に備え、前記光検出器は、前記投影光学系の像面で前記基板を保持するステージ上に配置されることを特徴とする請求項 8に記載の露光装置。

1 0 . 前記投影光学系の光軸方向に関する前記基板の位置情報を検出するために、前記基板上に光ビームを照射するとともに、前記基板で反射された光ビームを受光する光学センサとを更に備え、前記阻止手段は、前記光ビームの前記光検出器への入射を阻止することを特徴とする請求項 9に記載の露光装置。

1 1 . 請求項 5〜1 0のいずれか 1項に記載された露光装置を用いて、デバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。