JP2004221253A - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】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。
【解決手段】露光装置ＥＸは、ガラス板上にパターン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に露光するものであって、ガラス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。
【選択図】 図１
【解決手段】露光装置ＥＸは、ガラス板上にパターン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に露光するものであって、ガラス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。
【選択図】 図１
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
【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
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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