面位置檢測裝置、曝光裝置以及元件製造方法

2023-12-01 10:49:36 6

專利名稱：面位置檢測裝置、曝光裝置以及元件製造方法
技術領域：
本發明關於面位置檢測裝置、曝光裝置以及元件的製造方法。本發明 尤其是關於在用以製造半導體元件、液晶顯示元件、攝像元件、薄膜磁頭
(thin film magnetic head)等元件的微影(lithography)步驟中，用於 將光掩模圖案轉印至感光性基板上的投影曝光裝置中的感光性基板的面位 置的檢測。
背景技術：
先前，作為適用於投影曝光裝置的面位置檢測裝置，眾所周知有由本 申請人:所提出的日本專利特開2001 - 296105號公報(專利文獻1)中所揭 示的傾斜入射型面位置檢測裝置。於上述傾斜入射型面位置檢測裝置中， 為了理論上提高被檢面的面位置的檢測精度，必須使射向被檢面的光束的 入射角變大(接近90。)。此時，關於傾斜入射型面位置檢測裝置的投射光 學系統以及聚光光學系統的構成以及配置，為了避免被檢面的限制，而提 出了於投射光學系統的光路以及聚光光學系統的光路中，分別配置具有互 相平行的一對內面反射面的平行四邊形稜鏡(以下，稱為"菱形稜鏡")， 且使投射光學系統以及聚光光學系統遠離被檢面(參照專利文獻l的圖7)。
日本專利特開2001 — 296105號公報
然而，上述專利文獻l的圖7中所揭示的先前的面位置檢測裝置中，
生藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移，'且被檢面上未形成i晰的圖 案像。同樣地，自被檢面反射後於受光側菱形稜鏡的互相平行的兩個內面 反射面所全反射的光束中亦可能會產生偏光成分從而引起相對性的位置偏 移，且圖案二次像變得更不清晰。
另一方面，眾所周知有當對曝光裝置中表面塗敷有光刻膠的晶圓(感 光性基板)的面位置的檢測適用先前的面位置檢測裝置時，相對於特定偏 光成分的光的反射率根據光刻膠層的厚度而改變。其結果為，先前的面位 置檢測裝置中，因為於菱形稜鏡的內面反射面所全反射的光束所產生的藉 由偏光成分而引起的相對性的位置偏移、以及藉由感光性基板的光刻膠層 的厚度而引起的反射率的變化，所以容易產生被檢面的面位置的檢測誤差。

發明內容
本發明鑑於上述問題研究而成，且其目的在於提供一種面位置檢測裝置，可抑制於稜鏡構件的內面反射面所全反射的光束所產生的藉由偏光成 分而引起的相對性的位置偏移對被檢面的面位置的檢測造成的影響，並且 可高精度地檢測被檢面的面位置。另外，本發明的目的在於提供一種曝光 裝置，使用可高精度地檢測被檢面的面位置的面位置檢測裝置，可將光掩 模的圖案面與感光性基板的曝光面相對於投影光學系統高精度地進行位置 對準。
光的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移的光學裝置及測量裝置等。 另外，本發明的目的在於提供可調整於光學構件的全反射面所產生的光的 藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移的光學裝置及調整方法等。
為了解決上述問題，本發明的第1形態提供一種面位置檢測裝置，包
括投射系統，將光束自傾斜方向投射至被檢面上；以及受光系統，接受 於上述被檢面所反射的光束；且根據該受光系統的輸出來檢測上述被檢面 的面4立置，
該面位置檢測裝置的特徵在於
上述投射系統以及上述受光系統之中的至少一者包括全反射稜鏡構 件，該全反射稜鏡構件具有用以使入射光束全反射的內面反射面，且
為了抑制於上述全反射稜鏡構件的上述內面反射面所全反射的光束的 藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移對上述被檢面的面位置的檢測所
於上述全反射稜鏡構件的上述內面反射面;上述7^射光束的入射角^足規 定關係。
本發明的第2形態提供一種曝光裝置，經由投影光學系統將規定圖案 投影曝光至感光性基板上，
且該曝光裝置的特徵在於包括
第1形態的面位置檢測裝置，用以將上述規定圖案面或者上述感光性 基板的曝光面的相對於上述投影光學系統的面位置，為上述被檢面的面位 置而檢測；以及
位置對準裝置，用以根據上述面位置檢測裝置的檢測結果，將上述規 定圖案面或者上述感光性基板的曝光面相對於上述投影光學系統進行位置 對準。
本發明的第3形態提供一種元件的製造方法，其特徵在於包括曝光 步驟，使用第2形態的曝光裝置，將上述規定圖案曝光至上述感光性基板 上；以及顯影步驟，使藉由上述曝光步驟所曝光的上述感光性基板顯影。
本發明的第4形態提供一種光學裝置，光路中配置有具有全反射面的 光學構件，該光學裝置的特徵在於分而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對於 上述全反射面的光的入射角。
本發明的第5形態提供一種光學裝置，其特徵在於 光路中具有N個內面反射面，且
設定相對於各上述N個內面反射面的光的入射角以及形成上述N個內 面反射面的各光學構件的折射率，使得上述N個內面反射面所全反射的光 的由偏光成分而引起的相對性的位置偏移大致為零。
本發明的第6形態提供一種測量裝置，測量光路中配置有具有全反射 面的光學構件，該測量裝置特徵在於
為了抑制上述光學構件的上述全反射面所全反射的測量光的由偏光成 分而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對於 上述全反射面的測量光的入射角。
本發明的第7形態提供一種測量裝置，用於測量被檢面，其特徵在於 包括
檢測器，檢測來自上述被;險面的測量光；以及
光學構件，包括配置於上述被檢面與上述檢測器之間的光路中的全反 射面；且
成分而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對 於上述光學構件的上述全反射面的測量光的入射角。
本發明的第8形態提供一種測量裝置，用於測量被檢面，其特徵在於 包括
投射系統，將測量光導向上述被檢面； 受光系統，接受來自上述被;險面的測量光；以及 光學構件，包括配置於上述投射系統的光路與上述受光系統的光路的 至少一者中的全反射面；且
成分而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對 於上述光學構件的上述全反射面的測量光的入射角。
本發明的第9形態提供一種測量裝置，其特徵在於
光路中具有N個內面反射面，且
設定相對於各上述N個內面反射面的光的入射角以及形成上述N個內 面反射面的各光學構件的折射率，使得上述N個內面反射面所全反射的光 的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移大致為零。
本發明的第IO形態提供一種曝光裝置，將規定圖案曝光至感光性基板上，
該曝光裝置的特徵在於使用包括第6形態、第7形態、第8形態或者
第9形態的測量裝置，測量上述感光性基板的位置。
本發明的第ll形態提供一種元件的製造方法，其特徵在於包括 曝光步驟，使用第IO形態的曝光裝置，將上述規定圖案曝光至上述感
光性基板上；以及
顯影步驟，使藉由上述曝光步驟所曝光的上述感光性基板顯影。 本發明的第12形態提供一種光學裝置，包括 至少一個光學構件，配置於光路中且具有全反射面；以及 調整裝置，調整上述至少一個光學構件的全反射面所全反射的光的藉
由偏光成分而引起的相對性的位置偏移。
本發明的第13形態提供一種調整方法，包括 將具有全反射面的至少一個光學構件配置於光路中的步驟；以及 調整上述至少一個光學構件的全反射面所產生的光的藉由偏光成分而
引起的相對性的位置偏移的步驟。
本發明的第14形態提供一種調整方法，其特徵在於包括 將,導，具，全反射面的至少一個光學構件的步驟；及，'。
起的相對性的位置偏移的步驟；以及
調整入射至上述至少一個光學構件的全反射面的光的入射角度的步驟。
根據本發明的典型性的形態的面位置檢測裝置中，藉由設定形成全反 射稜鏡構件的光學材料的折射率、以及相對於其內面反射面的入射光束的 入射角滿足規定關係，由此於內面反射面所全反射的光束實際上不會產生 藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移。其結果為，可於被檢面上形成 清晰的圖案一次像，於受光面(或者其共軛面)上形成清晰的圖案二次像， 而且可高精度地檢測被檢面的面位置。
如此，本發明的面位置檢測裝置中，可抑制稜鏡構件的內面反射面所
的面位置的檢測所造成的影響，並且可高精度地檢測被檢面的面位置。因 此，若將本發明的面位置檢測裝置適用於曝光裝置中相對於投影光學系統 的感光性基板的面位置的檢測，則可高精度地檢測感光性基板的面位置， 而且可將光掩模的圖案面與感光性基板的曝光面相對於投影光學系統高精 度地進行位置對準，因此可製造良好的元件。


圖1是概略性地表示包括本發明實施形態的面位置檢測裝置的曝光裝 置的構成的圖。
圖2是表示圖1的投射光學系統以及聚光光學系統均為兩側遠心的光 路圖。
圖3是概略性地表示本實施形態的面位置檢測裝置中的一對五角稜鏡 之間的構成的圖。
圖4是表示被檢面Wa上形成有光柵圖案3a的一次像的狀態的立體圖。
圖5是概略性地表示具有5個於X方向細長地延伸的矩形狀開口部 Sal ~ Sa5的受光狹縫S的構成圖。
圖6是表示5個矽光二極體PD1 PD5以與受光狹縫S的開口部Sal ~ Sa5光學性地對應的方式，而設置於受光部14的受光面14a上的情況的圖。
圖7是概略性地表示於稜鏡的內面反射面所全反射的光束產生的藉由 偏光成分而引起的相對性的位置偏移的情況的圖。
移量A (GHS)與AF面的測量值的關係的圖:、 '- ' '
圖9是圖8的部分放大圖。
圖IO是表示向全反射面的入射角與藉由偏光成分而引起的相對位置偏 移量的關係的圖。
圖11是表示稜鏡的折射率與藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量的 關係的圖。
圖12是概略性地表示本實施形態的變形例的主要部分構成的圖。
圖13是對當全反射稜鏡構件的折射率n為1. 45時，相對位置偏移量
A的絕對值為O. 3 )am或O. 3 jam以下的入射角6的範圍進行說明的圖。 圖14是對當全反射稜鏡構件的折射率n為1. 5時，相對位置偏移量A
的絕對值為O. 3 jum或O. 3 iam以下的入射角6的範圍進行說明的圖。
圖15是對當全反射稜鏡構件的折射率n為1. 6時，相對位置偏移量A
的絕對值為0. 3 nm或O. 3 ]um以下的入射角e的範圍進行說明的圖。
圖16是對當全反射稜鏡構件的折射率n為1. 7時，相對位置偏移量A
的絕對值為O. 3 jum或O. 3 iam以下的入射角e的範圍進行說明的圖。 圖17是表示將本發明適用於測量被檢面的面形狀的裝置中的示例圖。 圖18是表示將本發明適用於測量被檢面的位置的裝置的示例圖。 圖19是說明使用四邊形稜鏡作為全反射稜鏡構件，抑制於兩個全反射
面依次全反射的光中最終所產生的相對位置偏移量較小的想法的圖。
圖20是將圖13的一部分放大的圖，且是對相對位置偏移量A的絕對
值為O. 05 jum或O. 05 jum以下的入射角6的範圍進行說明的圖。圖21是將圖14的一部分放大的圖，且是對相對位置偏移量A的絕對 值為O. 05 iam或O. 05 jam以下的入射角6的範圍進行說明的圖。
圖22是將圖15的一部分放大的圖，且是對相對位置偏移量A的絕對 值為O. 05 jam或O. 05 nm以下的入射角6的範圍進行i兌明的圖。
圖23是將圖16的一部分放大的圖，且是對相對位置偏移量A的絕對 值為O. 05 iuni或O. 05 jlim以下的入射角6的範圍進行說明的圖。
圖24是獲得作為微型元件的半導體元件時的方法的流程圖。
圖25是獲得作為微型元件的液晶顯示元件時的方法的流程圖。
1、 41:光源
2:聚光透鏡
3:偏向稜鏡
3a:光4冊圖案
4、 5:投射光學系統
6、 9:五角稜鏡
6a、 7a、 8a、 9a、 31a、 32a:第1透過面 6b、 9b:第1反射面 6c、 9c:第2反射面
6d、 7d、 8d、 9d、 31c、 32c:第2透過面
7、 8:菱形稜鏡
7b、 7c、 8b、 8c、 71:內面反射面
10、 11:聚光光學系統
12:振動鏡
13:歪斜校正稜鏡
13a:入射面
13b:出射面
14、 15:受光部
14a、 15a:受光面
14a、 14b:中繼光學系統
16:鏡片驅動部
17:位置糹企測部
18:校正量計算部
21:晶圓固持器
22:固持器保持機構
22a、 22b:支持點
23:固持器驅動部
31、 32、 54:施密特稜鏡31b、 32b、 54a:全反射面
42:送光光學系統(投射光學系統)
43、 45:全反射光學構件
44、 55:被檢面 46:受光光學系統 47、 56:圖像檢測器 51、 IL:照明系統 52:對物光學系統
5 3:半鏡面 61:四邊形稜鎮 61a:第1全反射面 61b:第2全反射面 70:稜鏡
AX、 AX1、 AX2、 AX3、 AX4、 AX5、 AX6、 AX21、 AX31:光軸 Da 1 ~ Da 5:檢測點(檢測區域) L:光
Lp: P偏光狀態的光 Ls: S偏光狀態的光 PO:基準反射位置 PD1-PD5:矽光二極體 PL:投影光學系統 R:主光掩模 RH:主光掩模固持器 S:受光狹縫 Sal Sa5:開口部 SL1 SL5:狹縫像 W:晶圓
Wa:晶圓W的表面、曝光面、被檢面
n:折射率
△:相對位置偏移量
△ p、 As:位置偏移量
6 、 6 1、 6 2:入射角
cj)p、 cj)s:相位變化
具體實施例方式
根據隨附圖式說明本發明的實施形態。圖1是概略性地表示包括本發明實施形態的面位置檢測裝置的曝光裝置的構成的圖。圖2是表示圖1的
投射光學系統以及聚光光學系統均為兩側遠心(telecentric)的光3各圖。 圖3是概略性地表示本實施形態的面位置檢測裝置中的一對五角稜鏡 (penta prism )之間的構成的圖。
圖1以及圖2中，為了使圖式明了化，而省略了一對五角稜鏡6與9 之間的構成的圖示。於圖1中，與投影光學系統PL的光軸AX平行地設定Z 軸，於垂直於光軸AX的面內與圖1的紙面平行地設定Y軸，與圖l的紙面 垂直地設定X軸。本實施形態中，將本發明的面位置檢測裝置適用於投影 曝光裝置中的感光性基板的面位置的檢測。
圖示的曝光裝置包括照明系統IL，利用自曝光用光源(未圖示)所射 出的照明光(曝光光)，來用以照亮作為形成有規定圖案的光掩模的主光掩 模(reticle) R。主光掩模R介隔主光掩模固持器(reticle holder) RH， 與XY平面平行地保持於主光掩模平臺(reticle stage)(未圖示)上。主
光掩模平臺構成為藉由省略了圖示的驅動系統的作用，而可沿著主光掩模 面(亦即XY平面)二維地移動，並且其位置座標藉由主光掩模幹涉儀 (interferometer)(未圖示)測量而且位置得到控制。
來自形成於主光掩模R上的圖案的光，經由投影光學系統PL,於作為 感光性基板的晶圓(wafer ) W的表面(曝光面)Wa上形成主光掩模圖案像。 晶圓W載置於晶圓固持器21上，晶圓固持器21藉由固持器保持機構22而 得到支持。固持器保持機構22根據固持器驅動部23的控制，且藉由可於 上下方向(Z方向)移動的三個支持點22a ~ 22c (圖1中僅表示兩個支持 點22a以及22b)，而支持晶圓固持器21。
如此，固持器驅動部23分別控制固持器保持機構22的各支持點22a ~ 22c的上下移動，藉此進行晶圓固持器21的校平(levelling)(水平校正) 以及Z方向(聚焦(focusing)方向)移動，且進行晶圓W的校平以及Z 方向移動。晶圓固持器21以及固持器保持機構22，進一步藉由晶圓平臺 (wafer stage)(未圖示)而得到支持。晶圓平臺構成為藉由省略了圖示的 驅動系統的作用而可沿著晶圓面(亦即XY平面)二維地移動，且可圍繞Z 軸旋轉，並且其位置座標藉由晶圓幹涉儀(未圖示)而測量且位置得到控 制。
此處，為了將設置於主光掩模R的圖案面上的電路圖案(circuit pattern)良好地轉印至晶圓W的曝光面Wa的各曝光區域，當每次向各曝 光區域曝光時，必須於以藉由投影光學系統PL而形成的成像面為中心的焦 點深度的範圍內，將曝光面Wa的現在的曝光區域進行位置對準。因此，可 於正確地檢測出現在的曝光區域中的各點的面位置、亦即沿著投影光學系 統PL的光軸AX的面位置之後，進行晶圓固持器21的校平以及Z方向的移動，而且進行晶圓W的校平以及Z方向的移動，使得曝光面Wa收納於投影 光學系統PL的焦點深度的範圍內。
本實施形態的投影曝光裝置包括面位置檢測裝置，用以檢測曝光面Wa 的現在的曝光區域中的各點的面位置。參照圖1，本實施形態的面位置檢測 裝置包括用以供給;險測光的光源1。 一般而言，作為被檢面的晶圓W的表面 Wa,由光刻膠等薄膜覆蓋。因此，為了降低藉由該薄膜而引起的幹涉的影 響，較理想的是光源1為波長間隔(wavelength interval )較寬的白色光 源(例如，供給波長間隔為600 ~ 900 nm的照明光的卣素燈(halogen lamp), 或供給與此相同的頻帶較寬的照明光的氙氣光源(xenon light source) 等)。另外，作為光源1，也可使用供給對於光刻膠的感光性較弱的波長帶 (wavelength band)的光的發光二才及體(1 ight—emitting diode )。
來自光源1的發散光束(divergent pencil of rays )，經由聚光透鏡 2而轉換為大致平行光束之後，入射至偏向稜鏡(deviation prism) 3。偏 向稜鏡3使來自聚光透鏡2的大致平行光束，藉由折射作用而沿著-Z方向 偏向。另外，於偏向稜鏡3的射出側形成有透過型光柵圖案3a，於X方向 延伸的細長的透過部與於X方向延伸的細長的遮光部以固定的間距(pitch ) 交替地設置。另外，代替透過型光柵圖案，也可適用凹凸形狀的反射型繞 射光柵，或者也可適用交替地形成有反射部與無反射部的反射型光柵圖案。
已透過透過型光柵圖案3a的光，入射至沿著與投影光學系統的光軸AX 平行的光軸AX1而配置的投射光學系統(4、 5)。 4殳射光學系統(4、 5)由 投射用聚光透鏡4與投射用物鏡(objective lens) 5而構成。經由投射光 學系統(4、 5)的光束入射至五角稜鏡6。五角稜鏡6是其長度方向軸線沿 著X方向而延伸的五角柱狀的偏向稜鏡，且具有第1透過面6a,用以使沿 著光軸AX1所入射的光不折射而直接透過。亦即，第1透過面6a與光軸AX1 垂直地設定。
透過第l透過面6a後沿著光軸AXl而於五角稜鏡6的內部傳播的光， 於第1反射面6b反射之後，於第2反射面6c沿著光軸AX2再次反射。於 第2反射面6c反射後沿著光軸AX2而於五角稜鏡6的內部傳播的光，不於 第2透過面6d折射而直接透過。亦即，第2透過面6d與光軸AX2垂直地 設定。此處，五角稜鏡6由如石英玻璃(silica glass)般的低熱膨脹且 低分散的光學材料而形成，且於第1反射面6b以及第2反射面6c上形成 有由鋁或銀等而形成的反射膜。
如此，沿著光軸AX1向-Z方向所入射的光，藉由五角稜鏡6而較大地 偏向，且沿著光軸AX2而導向被檢面Wa。此時，設定光軸AXZ的方向，而 且設定五角稜鏡6的偏向角，使得向被檢面Wa的入射角變得十分大。具體 而言，如圖3所示，沿著光軸AX2自五角稜鏡6所射出的光束，入射至投射側菱形稜鏡7。
菱形稜鏡7是具有平行四邊形狀(或者菱形狀)的剖面的四角柱狀的
稜鏡，且其長度方向軸線與五角稜鏡6同樣地沿著X方向而配置。菱形稜 鏡7中，透過與光軸AX2垂直的第1透過面7a的光，於互相平行的一對反 射面7b以及7c依次反射之後，透過與第l透過面7a平行的第2透過面7d， 沿著與光軸AX2平行的光軸AX21自菱形稜鏡7射出。自菱形稜鏡7沿著光 軸AX21所射出的光束，入射至被檢面Wa。
此處，於被檢面Wa與投影光學系統PL的成像面一致的狀態下，投射 光學系統(4、 5)以光4冊圖案3a的形成面(亦即偏向稜4竟3的出射面)與 被檢面Wa共軛地配置的方式而構成。另外，光柵圖案3a的形成面與被檢 面Wa以關於投射光學系統(4、 5)滿足Scheimpflug條件的方式而構成。 其結果為，來自光柵圖案3a的光，經由投射光學系統(4、 5)，遍及被檢 面Wa上的整個圖案像形成面而正確地成像。
另外，於圖2中用虛線表示光路，由投射用聚光透鏡4與投射用物鏡5 而構成的投射光學系統(4、 5)，是所謂兩側遠心光學系統。因此，光柵圖 案3a的形成面上的各點與被檢面Wa上的各共軛點，遍及整個面分別為同 倍率。如此，於被;險面Wa上，如圖4所示，遍及其整體正確地形成有光4冊 圖案3a的一次像。
再次參照圖1,沿著光軸AX31於被檢面Wa所反射的光束，入射至受光 側菱形稜鏡8，該光軸AX31與光軸AX21關於投影光學系統PL的光軸AX對 稱。菱形稜鏡8與菱形稜鏡7同樣地，是沿著X方向具有長度方向軸線且 具有平行四邊形狀(或者菱形狀)的剖面的四角柱狀的稜鏡。因此，菱形 稜鏡8中，透過與光軸AX31垂直的第1透過面8a的光，於互相平行的一 對反射面8b以及8c依次反射之後，透過與第1透過面8a平行的第2透過 面8d，沿著與光軸AX31平行的光軸AX3自菱形稜鏡8射出。
沿著光軸AX3自菱形稜鏡8所射出的光，經由具有與上述五角稜鏡6 相同的構成的五角稜鏡9，入射至聚光光學系統(10、 11)。亦即，於被檢 面Wa所反射的光，沿著光軸AX3入射至五角稜鏡9,該光軸AX3與光軸AX2 是以投影光學系統PL的光軸AX為中心互相對稱。五角稜鏡9中，透過與 光軸AX3垂直的第1透過面9a的光，於第1反射面％以及第2反射面9c 依次反射之後，沿著於Z方向延伸的光軸AX4到達第2透過面9d。透過與 光軸AX4垂直的第2透過面9d的光，沿著光軸AX4於+Z方向入射至聚光光 學系統(10、 11)。
聚光光學系統UO、 11)，由受光用物鏡10與受光用聚光透鏡11而構 成。並且，於受光用物鏡10與受光用聚光透鏡11之間的光路中，設置有 作為掃描元件的振動鏡(vibrating mirror) 12。因此，沿著光軸AX4入射至受光用物鏡10的光，經由振動鏡12而偏向，並沿著光軸AX5到達受 光用聚光透鏡ll。另外，本實施形態中，於聚光光學系統(IO、 11)的大 致光瞳面(p叩il plane)的位置配置振動鏡12,但並不限定於此，可於被 檢面Wa與下述歪斜校正稜鏡13之間的光路中或者被檢面Wa與偏向稜鏡3 之間的光路中，於任意位置配置振動鏡12。
經由聚光光學系統(10、 11)的光，入射至具有與上述偏向稜鏡3相 同的構成的歪斜校正稜鏡13。此處，於被檢面Wa與投影光學系統PL的成 像面一致的狀態下，聚光光學系統(IO、 11)以與被檢面Wa及歪斜校正稜 鏡13的入射面13a共軛地配置的方式而構成。如此，於歪斜校正稜鏡13 的入射面13a上，形成有光柵圖案3a的二次像。
另外，於歪斜校正稜鏡13的入射面13a上，設置有作為遮光元件的受 光狹縫S。受光狹縫S，如圖5所示，例如具有5個於X方向細長地延伸的 矩形狀的開口部Sal-Sa5。經由聚光光學系統(IO、 ll)的來自被;險面Wa 的反射光，分別通過受光狹縫S的各開口部Sal Sa5，入射至歪斜校正稜 鏡13。
此處，受光狹縫S的開口部Sa的數量與被檢面Wa上的檢測點的數量 對應。亦即，於表示被檢面Wa上形成有光柵圖案3a的一次像的狀態的圖4 中，被檢面Wa上的檢測點(檢測區域)Dal-Da5,與圖5所示的受光狹縫 S的5個開口部Sal ~ Sa5光學性地對應。因此，於欲增加被檢面Wa上的檢 測點的數量時，只要增加開口部Sa的數量即可，且即使增加檢測點的數量 也不會導致構成的複雜化。
另外，藉由投影光學系統PL而形成的成像面與歪斜校正稜鏡13的入 射面13a以對於聚光光學系統(10、 11)滿足Scheimpflug條件的方式而 構成。因此，於被檢面Wa與成像面一致的狀態下，來自光柵圖案3a的光 經由聚光光學系統(IO、 11)，遍及稜鏡入射面13a上的整個圖案像形成面 而正確地再成像。
另外，於圖2中用虛線表示光路，聚光光學系統(10、 11)由兩側遠 心光學系統而構成。因此，被檢面Wa上的各點與稜鏡入射面13a上的各共 軛點，遍及整個面分別為同倍率。如此，於歪斜校正稜鏡13的入射面13a 上，遍及其整體正確地形成有光柵圖案3a的二次像。
然而，若於歪斜校正稜鏡13的入射面13a的位置配置受光面，則相對 於被檢面Wa的光束的入射角e較大，故而受光面中的光束的入射角也變 大。此時，若於受光面上配置例如,圭光二極體(silicon photodiode),則
向矽光二極體的光束的入射角變大，故而擔心矽光二極體中的表面反射變 大，並且擔心產生光束的遮蔽(shading)現象，而受光量明顯降低。
本實施形態中，為了避免因受光面中的光束的入射角而引起的受光量的降^f氐，如圖1所示，於與關於聚光光學系統(10、 11)的淨皮;險面Wa的共 軛面上，配置有作為偏向光學系統的歪斜校正稜鏡13的入射面13a。其結 果為，經由聚光光學系統(10、 11)沿著光軸AX5而入射至歪斜校正稜鏡 13的入射面13a的光束，按照與歪斜校正稜鏡13的頂角(入射面與出射面 所形成的角)相同的折射角而偏向，並自出射面13b沿著光軸AX6而射出。 此處，出射面13b與光軸AX6垂直地設定。
自歪斜校正稜鏡13的出射面13b沿著光軸AX6所射出的光，入射至由 一對透鏡14a以及14b而構成的中繼(relay)光學系統(14a、 14b)。經 由中繼光學系統(14a、 14b)的光，使於歪斜校正稜鏡13的入射面13a上 所形成的光柵圖案3a的二次像及與受光狹縫S的開口部Sal~Sa5的共軛 像，形成於受光部15的受光面15a上。於受光面15a上，如圖6所示，5 個矽光二極體PD1 -PD5以與受光狹縫S的開口部Sal ~ Sa5光學性地對應 的方式而設置。另外，代替矽光二極體，也可使用CCD (Charge Coupled Device,電荷藕合元件)(二維電荷藕合型攝像元件)或光電倍增器 (photomul t ipl ier )。
如此，於本實施形態中，使用了作為偏向光學系統的歪斜校正稜鏡13， 因此所入射至受光面15a的光束的入射角變得十分小，且避免因受光面15a 中的光束的入射角而引起的受光量的降低。另外，較理想的是中繼光學系 統(14a、 14b)如圖2所示是兩側遠心光學系統。另外，較理想的是歪斜 校正稜鏡13的入射面13a與受光面15a以對於中繼光學系統(14a、 l僕) 滿足Scheimpflug條j牛的方式而構成。
如上所述，於歪斜校正稜鏡13的入射面13a上，設置有具有5個開口 部Sal ~Sa5的受光狹縫S。因此，於入射面13a上所形成的光柵狀圖案3a 的二次像，經由受光狹縫S而部分性地受到遮光。亦即，僅來自形成於受 光狹縫S的開口部Sal ~Sa5的區域的光柵狀圖案3a的二次像的光束，經 由歪斜校正稜鏡13以及中繼光學系統(1"、 Mb),到達受光面1&。
如此，如圖6所示，於配置於受光部15的受光面15a上的矽光二極體 PD1-PD5上，分別形成有受光狹縫S的開口部Sal Sa5的像、亦即狹縫像 SL1 SL5。另外，狹縫像SL1 SL5以分別形成於矽光二極體PD1 PD5的 矩形狀的受光區域的內側的方式而設定。
此處，若被;險面Wa沿著投影光學系統PL的光軸AX而於Z方向上下移 動，則於歪斜校正稜鏡13的入射面13a上所形成的光柵圖案3a的二次像， 與祐j全面Wa的上下移動對應而於圖案的間距方向產生^f黃向偏移。本實施形 態中，例如根據如由本申請人所提出的日本專利特開平6 - 97045號公報中 所揭示的光電顯微鏡的原理，來檢測光柵圖案3a的二次像的橫向偏移量， 並根據所檢測出的橫向偏移量來檢測沿著投影光學系統PL的光軸AX的被;險面Wa的面位置。
另外，以下構件的動作與由本申請人所提出的日本專利特開2001 -296105號公報中所揭示的裝置相同，故而此處省略說明，即，鏡片驅動部 16,驅動振動鏡12;位置檢測部17，用以根據來自鏡片驅動部16的交流 信號而對來自矽光二極體PD1 ~ PD5的檢測信號進行同步檢波；校正量計算 部18，計算使被檢面Wa收納於投影光學系統PL的焦點深度的範圍內所必 須的傾斜校正量以及Z方向校正量；以及固持器驅動部23，用以根據傾斜 校正量以及Z方向校正量來驅動控制固持器保持機構22,且進行晶圓固持 器21的校平以及Z方向移動。
另外，關於Scheimpflug條件、偏向稜鏡3以及歪斜校正稜鏡13的構 成或作用、以及光電顯微鏡的原理的具體的應用等，於日本專利特開平6 -97045號公報中有詳細地揭示。並且，關於五角稜鏡6以及9的構成或作 用，於日本專利特開2001 - 296105號公報中有詳細地揭示。另外，也可為 省略該等五角稜鏡6以及9的一者、或兩者的構成。
本實施形態中，於投射光學系統(4、 5)與被檢面Wa之間的光路中以 及聚光光學系統(IO、 11 )與被檢面Wa之間的光路中，分別設置五角稜鏡 6以及9，且藉由五角稜鏡6以及9的作用使向被檢面Wa的入射光束的光 路以及來自被檢面Wa的反射光束的光路較大地彎曲，並使投射光學系統(4、 5)以及聚光光學系統(10、 11)充分遠離被檢面Wa。其結果為，投射光學 系統(4、 5)以及聚光光學系統(10、 11)的構成以及配置，實際上不會 受到^L檢面Wa的限制。
另外，本實施形態中，於五角稜鏡6與被檢面Wa之間的光路中以及五 角稜鏡9與被檢面Wa之間的光路中，分別附設菱形稜鏡7以及8，因此向 被檢面Wa的入射光束的光路以及來自被檢面Wa的反射光束的光路，藉由 菱形稜鏡7以及8的作用而分別平行移動。其結果為，可使一對五角稜鏡6 以及9遠離被檢面Wa，且一對五角稜鏡6以及9以及其保持構件的構成以 及配置，實際上不會受到被檢面Wa的限制。
本實施形態的面位置檢測裝置中，包括投射側稜鏡構件亦即菱形稜鏡 7、以及受光側稜鏡構件亦即菱形稜鏡8，上述投射側稜鏡構件7配置於投 射系統的光路中且具有用以使入射光束的光路平行移動的 一對內面反射面 (7b、 7c)，上述受光側稜鏡構件8於受光系統的光路中以與投射側稜鏡構 件7對應的方式而配置，且具有用以使來自被檢面Wa的入射光束的光路平 行移動的一對內面反射面(8b、 8c)。此時，如上所述，於投射側的菱形稜 鏡7的互相平行的兩個內面反射面(7b、 7c)所全反射的光束產生藉由偏 光成分而引起的相對性的位置偏移，且未於被檢面Wa上形成清晰的圖案像。 另外，投射光學系統(4、 5)的被檢面側與聚光光學系統(10、 11)的被檢面側構成為遠心的，故而入射至菱形稜鏡(7、 8)的全反射面(7b、 7c、 8b、 8c)主光線全部為相同的入射角。
圖7是概略性地表示於稜鏡的內面反射面所全反射的光束(通過光軸 上的主光線)產生藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移的情況的圖。 如圖7所示，於稜鏡70的內部傳播且以大於規定值的入射角向內面反射面 71所入射的光L,於內面反射面71全反射。此時，於內面反射面71所全 反射的光束之中，於與圖7的紙面垂直的方向具有偏光方向的S偏光狀態 的光Ls、以及於與圖7的紙面平行的方向具有偏光方向的P偏光狀態的光 Lp，沿著隔開距離A的間隔的互相平行的兩個光3各而分別於稜鏡70的內 部傳播。
此處，於稜鏡70的內面反射面71所全反射的光束所產生的藉由偏光 成分而引起的相對性的位置偏移量A,稱為古斯-亨琴相位平移 (Goos-Haenchen Shift )。如此，由於投射側的菱形稜鏡7的互相平行的兩 個內面反射面(7b、 7c)的全反射，而到達被檢面Wa的光束之中，於相對 於被檢面Wa的P偏光的光與S偏光的光之間產生相對性的位置偏移，而且 P偏光的光於被檢面Wa上所形成的圖案像與S偏光的光於被檢面Wa上所形 成的圖案像之間，產生相對性的位置偏移。
同樣地，於自被檢面Wa反射後於受光側的菱形稜鏡8的互相平行的兩 個內面反射面(8b、 8c)所全反射的光束也產生藉由偏光成分而引起的相 對性的位置偏移，且於歪斜校正稜鏡13的入射面13a上所形成的圖案二次 像變得更不清晰。換而言之，由於受光側的菱形稜鏡8的內面反射面(8b、 8c)的全反射的影響，而於P偏光的光於入射面13a上所形成的圖案二次 像與S偏光的光於入射面13a上所形成的圖案二次像之間所產生的相對性 的位置偏移增加(倍增)。
本實施形態的面位置檢測裝置，適用於半導體曝光製程過程中具有各 種表面狀態的晶圓W(例如構成晶圓W上的構造物的物質為多種，或者晶圓 W上的構造本身(多層構造)為多種)的面位置檢測。並且， 一般而言，晶 圓表面為塗敷有光刻膠的狀態。於如此狀況下，各種表面狀態存在不均一 時(例如於晶圓上所形成的層的厚度不均一，或者形成該層的材料的純度 等性質不均一時)，或光刻膠厚度存在不均一時，相對於特定偏光成分的光 (例如P偏光的光、S偏光的光等)的反射率根據該等不均一而改變。
其結果為，本實施形態的面位置檢測裝置中，除非研究特別的對策， 因為於菱形稜鏡(7; 8)的內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c)所全反射的光 束所產生的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移、以及由上述晶圓W 的表面狀態的不均一或光刻膠厚度的不均一而引起的特定偏光成分的反射 率變化，而容易產生被;險面Wa的面位置的檢測誤差。近年來，伴隨投影曝光圖案的微細化，相對於晶圓面的平坦度的要求 也變得嚴格，並且相對於面位置檢測精度的要求也變得非常高。另外，使
用有ArF準分子雷射(excimer laser)光源的曝光裝置等中，存在表面的 光刻膠的厚度也變薄的傾向，且由於上述各種表面狀態或光刻膠厚度的不 均而引起的面位置檢測誤差無法忽視的狀況。
因此，本實施形態中，藉由設定形成作為全反射稜鏡構件的菱形稜鏡 (7; 8)的光學材料的折射率n、與相對於其內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c) 的入射光束(沿著光軸前進的主光線)的入射角e滿足規定關係，而抑制 菱形稜鏡(7; 8)的內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c)所全反射的光束的藉 由偏光成分而引起的相對性的位置偏移對被檢面Wa的面位置的檢測所造成 的影響。以下，對形成菱形稜鏡(7; 8)的光學材料的折射率n與相對於 內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c )的入射光束(沿著光軸上的主光線)的入 射角e應滿足的關係進行說明的。
現在，於作為全反射面的各內面反射面(7b、 7c、 8b、 8c)中，若將 e設為向反射面的主光線的入射角(O。 ^es9(T )，將入設為光的波長， 將n設為玻璃等的光學材料的折射率，則P偏光與S偏光的成分中的相位 變化小p、 cbs利用以下式(1)以及(2)來表示。 _
^formula see original document page 24此處，於P偏光成分的反射光中，相對於沿著反射面的方向的P偏光 成分的基準反射位置P0的相對性的位置偏移量Ap (稱為P偏光成分的古 斯-亨琴相位平移(GHS )。)，使P偏光成分的相位變化為P = n/人■ cos 8 , 且成為P偏光成分的相位變化4>對P的偏孩1分3*/<9 3。另外，於S偏光 成分的反射光中，相對於沿著反射面的方向的S偏光成分的基準反射位置 P0的相對性的位置偏移量As (稱為S偏光成分的古斯-亨琴相位平移 (GHS)。)，使S偏光成分的相位變化為cos e ，且成為S偏光成 分的相位變化小對P的偏《效分3 4)/3P 。
各偏光成分的反射光的相對性的位置偏移量Ap、 As，利用以下式(3) 以及(4)來表示。 [數2]
formula see original document page 24械 A
,。
(-= tan P/("2sin20 + sin2^ - 1) (S偏光) (4)
3々4" 2 sin 2^-l /
若根據該等求反射光線中的P偏光成分的光與S偏光成分的光的垂直 方向的相對性的相位偏移量的差△(古斯-亨琴相位平移(GHS)),則沿著 反射面的方向的各偏光成分的反射光之間的相對性的相位偏移量GHS為Ap -As，故而以下式(5)的關係成立。
A = cos 0 X ( Ap - As ) (5)
因此，如以下式(6)所示，於P偏光與S偏光的光軸產生△的差。 [數3]
"2 sin 2 6 - 1
1
、
w 2 sin 2 (9 + sin 2 6> — 1
一l
cos <9 (6)
乂
因此，稜鏡(7; 8)的內部的一次全反射(內面反射)中所產生的藉 由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量△，可藉由上述式(6)而表示。
條件，亦即，全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移 量△(古斯-亨琴相位平移(GHS))為零的條件，滿足以下式(7)。 [數4]
sin26>("2+l)=2 (7) 本實施形態中，藉由設定形成作為全反射稜鏡構件的菱形稜鏡(7; 8)
的光學材料的折射率n、與相對於其內面反射面Ob、 7c; 8b、 8c)的入射 光束的入射角e大致滿足式(7)所示的關係，而於菱形稜鏡(7; 8)的 內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c)所全反射的光束實際上不會產生藉由偏光 成分而引起的相對性的位置偏移。其結果為，於作為被檢面的晶圓W的表 面Wa上形成清晰的圖案一次像，且於歪斜校正稜鏡13的入射面13a上形 成清晰的圖案二次像，而且可高精度地檢測被檢面Wa的面位置。
因此，本實施形態的曝光裝置中，使用可高精度地檢測被檢面的面位 置的面位置檢測裝置，可高精度地檢測晶圓(感光性基板)W的曝光面Wa 的面位置，而且可使主光掩模(光掩模)R的圖案面與晶圓W的曝光面Wa 相對於投影光學系統PL高精度地進行位置對準。
另外，當將本實施形態的面位置檢測裝置適用於曝光裝置中的感光性 基板的面位置的檢測或光掩模的面位置的檢測等時，使一次全反射中所產 生的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量△的大小(絕對值)抑制 在例如0.3iim以內，故而於實用方面較好。亦即，當滿足如下條件式(8) 時，關於感光性基板的面位置的檢測或光掩模的面位置的檢測等實用方面 沒有問題。其中，於式(8)中，光的波長A的單位是ym。[數5]
1
_1
cos^ S 0.3 (戶)(8)
sin2^ —1 、w sin夕+ sin ^-1
此處，對全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移 量A (古斯-亨琴相位平移(GHS))的大小為0. 3 ym或0. 3 um以下實用 性較好進行說明。作為焦點檢測AF (面糹企測、焦點測量)所要求的精度， 條件是相對於投影光學系統PL的焦點深度較小，但是相對於最近的大NA 的投影透鏡(焦點深度約300 nm或300 nm以下)，若考慮其他誤差則現 狀是作為藉由光刻膠膜厚而引起的AF誤差不容許寬度為50 nin或50 nm以 上。圖8是表示藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量A為0. 3 um 時的、相對於光刻膠膜厚度的變化的AF測量值的變化的情況。可知寬度為 250 nm左右，AF測量值改變。
圖9是放大了圖8的一部分的區域的圖。光刻膠膜厚藉由制膜機的性 能，而於晶圓內或晶圓之間產生土10mn左右的偏差。因此，若於圖9中根 據圖讀取光刻膠膜厚為寬度改變20 nm的情形，則可知AF測量值最多改變
置偏移量△為0. 3 : ni或J. 3 u ri^以下較好。此外，為了實現高精度化且 實現更穩定的檢測，如以下式(9)所示，使藉由偏光成分而引起的相對性 的位置偏移量A為O. 2 um或O. 2 以下更加好。 [數6]
義tan(9 r 1 人
/72 sin2 <9 + sin 6 — 1
一l
cos" 0.2 (戸) (9)
sin P-l
量A (古斯:亨琴相位平移(GHS))的大小為0.2 um或0,2 um以下實用 性較好進行說明。另外，AF測量值的變化與藉由偏光成分而引起的相對性 的位置偏移量△成比例，當藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量△ 為0. 2 um或O. 2 um以下時，AF測量值的變化量為30 nm左右。如果誤 差為30 nm,則相對於最低必要量的50歷可富餘20 nm左右，且該量相當 於AF光學系統中產生藉由製造上的誤差而引起色差(color aberration) 時的AF測量誤差。因此，即使由於製造誤差而產生藉由色差而引起的誤差 只要藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量△為0. 2 um或O. 2 urn
以下，可實現總是高精度且穩定的測量。
以下，進一步根據具體的形態，對形成菱形稜鏡(7; 8)的光學材料 的折射率n與相對於內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c )的入射光束的入射角 e應滿足的關係進行研究。圖10是表示向全反射面的入射角與藉由偏光成 分而引起的相對位置偏移量的關係的圖。於圖10中，縱軸表示藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量A (ym)，橫軸表示向全反射面的入射角9 (度)。
當經全反射的S偏光狀態的光Ls與P偏光狀態的光Lp處於圖7的位 置關係時(S偏光狀態的光Ls較P偏光狀態的光Lp處於更內側時)，相對 位置偏移量A取正的值，當P偏光狀態的光Lp較S偏光狀態的光Ls處於 更內側時，相對位置偏移量△取負的值。該點於下述圖11、圖13~圖16 中也相同。
另外，圖10表示所形成稜鏡的光學材料(例如石英)的折射率n為1. 45、 且使用光(檢測光)的中心波長Ac為750 nm時的入射角9與相對位置 偏移量a的關係。參照圖10，於入射角9為約43度時開始全反射，隨著 入射角e變得大於全反射角而為正的值的相對位置偏移量△單調地減少。 不久，入射角e到達約53度則相對位置偏移量a大致為0，隨著入射角 6自約53度變得更大而相對位置偏移量a變為負的值，且其大小單調地 增大。
此時，若改變使用光的中心波長Ac,則相對於相同入射角e的相對
位置偏移量△的值改變。然而，參照上述式(6)以及(7)可知，即使改
變使用光的中心波長入c，相對位置偏移量△為o時的入射角e的值實際 上也不會改變。換而言之，相對位置偏移量a為o時的入射角e的值， 實際上不依賴於使用光的中心波長入c。
如此，本實施形態中，當菱形稜鏡(7; 8)藉由具有規定折射率n的 光學材料而形成時，可決定相對於內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c)的入射 光束的入射角e,使得該內面反射面(7b、 7c; 8b、 8c)所全反射的光束 的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量a大致為Q，亦即使得相對 位置偏移量△的絕對值為例如O. 3 um或0. 3 um以下，更好的是為0. 2 " m 或O. 2 ym以下。另外，參照圖10可知，相對於入射角e的變動的相對 位置偏移量△的變化的程度小，且菱形稜鏡(7; 8)的安裝誤差等對檢測 精度所造成的影響也小。
圖11是表示稜鏡的折射率與藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量的 關係的圖。於圖11中，縱軸表示藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量△ (um)，橫軸表示形成稜鏡的光學材料的折射率n。圖ll表示向全反射面的 入射角e為45度、且使用光的中心波長Ac為750 nm時的折射率n與相 對位置偏移量a的關係。參照圖11，隨著折射率n自I."變大而為正的 值的相對位置偏移量a單調地減少，折射率n到達約1."則相對位置偏 移量△大致為0。並且，隨著折射率n自約1. 73變得更大而相對位置偏移 量a變為負的值，且其大小單調地增大。
此時，也改變使用光的中心波長Ac，則相對於相同折射率n的相對位置偏移量△的值改變，但是相對位置偏移量△為0時的折射率n的值實 際上不會改變。如此，本實施形態中，當菱形稜鏡(7; 8)以使相對於內 面反射面(7b、 7c; 8b、 8c)以規定入射角e所入射的光全反射的方式而 構成時，可決定形成菱形稜鏡(7; 8)的光學材料的折射率n，使得經全反 射的光束的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量A大致為G,亦即 使得相對位置偏移量△的絕對值為例如0. 2 u m或0. 2 u m以下。
另外，圖1~圖3所示的上述實施形態中，於光路中配置四個全反射面 (7b、 7c; 8b、 8c )，且使來自投射光學系統(4、 5)的光經由五角稜鏡6 以及菱形稜鏡7導向被檢面Wa，並且使來自被檢面Wa的光經由菱形稜鏡8 以及五角稜鏡9導向聚光光學系統(10、 11)。然而，全反射面的數量以及 配置並未限定，如圖12所示，也可為例如於光路中配置有兩個全反射面 (31b; 32b)的構成。
圖12的變形例中，使來自4殳射光學系統(4、 5)的光，經由作為施密 特稜鏡(Schmitt prism)的三角稜鏡31導向被檢面Wa，並且使來自被檢 面Wa的光，經由作為施密特稜鏡的三角稜鏡32導向聚光光學系統(10、 11)。另外，圖12中，與圖3對應，省略了投射用聚光透鏡4以及受光用 聚光透鏡ll的圖示。
圖12的變形例中，自投射光學系統(4、 5)沿著光軸AX1所射出的光 入射至光施密特稜鏡31。施密特稜鏡31中，透過第1透過面31a的光於全 反射面31b全反射之後，透過第2透過面31c，沿著光軸AX2自施密特稜鏡 31射出。自施密特稜鏡31沿著光軸AX2所射出的光，入射至被檢面Wa。
於被檢面Wa所反射的光，沿著對投影光學系統PL的光軸AX，與光軸 AX2對稱的光軸AX3，入射至施密特稜鏡32。施密特稜鏡32中，透過第1 透過面32a的光於全反射面32b全反射之後，透過第2透過面3k，沿著光 軸AX4自施密特稜鏡32射出。沿著光軸AX4自施密特稜鏡32所射出的光， 入射至聚光光學系統(10、 11)。
於圖12的變形例中，也藉由設定形成作為全反射稜鏡構件的施密特稜 鏡(31; 32)的光學材料的折射率n、與相對於其全反射面(31b; 32b )的 光的入射角e大致滿足式(7)所示的關係，可抑制施密特稜鏡(31; 32) 的全反射面(31b; 32b)所全反射的光產生的藉由偏光成分而引起的相對 性的位置偏移對被;險面Wa的面位置的檢測所造成的影響，並且可高精度地 才企測糹皮4企面Wa的面位置。
換而言之，為了抑制施密特稜鏡(31; 32)的全反射面(31b; 32b )
的面位置的檢測所造成的影響，並且高精度地檢測被檢面Wa的面位置，可 決定施密特稜鏡(31; 32)的折射率n以及相對於全反射面(31b; 32b )的入射光的入射角e，使得全反射面(31b; 32b)所全反射的光的藉由偏 光成分而引起的相對性的位置偏移量△大致為0,亦即使得一次全反射中 所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量A的絕對值為例如0.3
um或O. 3 ym以下，更好的是為O. 2 y m或0. 2 um以下。
以下，參照圖13 圖16，就使全反射稜鏡構件的折射率n改變時，一 次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量A的絕對值為 0.3 um或O. 3 ixm以下的入射角9的範圍進行說明。圖13表示全反射稜 鏡構件的折射率n為1.45、且光的中心波長Ac為750 nm時的藉由一次全 反射而引起的相對位置偏移量A與入射角9的關係。參照圖13可知，為 了將一次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量△的絕 對值抑制在0. 3 u m或0. 3 u m以下，且滿足條件式(8 )，可設定入射角
6的範圍為約48度 90度。另外，相對位置偏移量A大致為O的入射角
6為約53度。
圖14表示全反射稜鏡構件的折射率n為1. 5、且光的中心波長A c為 750 nm時的藉由一次全反射而引起的相對位置偏移量△與入射角e的關 系。參照圖14可知，為了將一次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的 相對位置偏移量A的絕對值抑制在0. 3 u m或0. 3 u m以下，且滿足條件 式(8)，可設定入射角0的範圍為約45度 90度。另外，相對位置偏移 量A大致為Q的入射角e為約52度。
圖15表示全反射稜鏡構件的折射率n為1. 6、且光的中心波長入c為 750 nm時的藉由一次全反射而引起的相對位置偏移量△與入射角6的關 系。參照圖15可知，為了將一次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的 相對位置偏移量A的絕對值抑制在0, 3 p m或0. 3 y m以下，且滿足條件 式(8),可設定入射角e的範圍為約42度-90度。另外，相對位置偏移 量△大致為0的入射角e為約49度。
圖16表示全反射稜鏡構件的折射率n為1. 7、且光的中心波長人c為 750 nm時的藉由一次全反射而引起的相對位置偏移量A與入射角9的關 系。參照圖16可知，為了將一次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的 相對位置偏移量△的絕對值抑制在0. 3 "m或O. 3 "m以下，且滿足條件 式(S),可設定入射角e的範圍為約39度 90度。另外，相對位置偏移 量A大致為0的入射角e為約46度。
另外，上述實施形態中，對曝光裝置包括單一的面位置檢測裝置的例 進行了說明，但並不限定於此，也可因應需要於多組面位置檢測裝置中對 檢測視野進行分割。此時，也可根據第1面位置檢測裝置的檢測視野與第2 面位置檢測裝置的檢測視野的共用的視野中的檢測結果，進行各裝置的校 準(cal ibration )。另外，上述實施形態中，將本發明適用於投影曝光裝置的感光性基板 的面位置的檢測，但也可將本發明適用於投影曝光裝置的光掩模的面位置 的檢測。另外，上述實施形態中，將本發明適用於投影曝光裝置中的感光 性基板的面位置的檢測，但也可將本發明適用於一般的被檢面的面位置的 檢測。
另外，上述實施形態中，將本發明適用於被檢面的面位置(沿著被檢 面的法線的位置)的檢測。然而，並不限定於此，例如可將本發明適用於 測量光路中配置有具有全反射面的光學構件的測量裝置，此外一般而言， 可將本發明適用於光路中配置有具有全反射面的光學構件的光學裝置。具
體而言，可將本發明適用於如圖17所示的測量祐j企面的面形狀的裝置，或 如圖18所示的測量被檢面的位置(沿著面內方向的被檢面的二維位置)的 裝置。
圖17所示的測量裝置中，來自光源41的測量光經由送光光學系統(投 射光學系統)42，入射至例如菱形稜鏡般的全反射光學構件(具有全反射 面的光學構件)43。於全反射光學構件43的全反射面(未圖示)所全反射 的測量光，入射至被檢面44。於被檢面44所反射的測量光，入射至例如具 有與全反射光學構件43相同構成的全反射光學構件45。於全反射光學構件 45的全反射面(未圖示)所全反射的測量光，經由受光光學系統46,入射 至例如CCD般的圖像檢測器47。
該裝置中，若測量光所入射的被檢面44的高度位置改變，則向圖像檢 測器47的測量光的入射位置(像位置)改變。因此， 一面使被檢面44沿 著面內方向二維地移動並使向被檢面44的測量光的入射位置改變，或者一 面藉由送光光學系統42中的4展動4竟或多面4竟(polygon mirror)的作用而 使向被檢面44的測量光的入射位置改變， 一面測定向圖像檢測器47的測 量光的入射位置，藉此被檢面44的面形狀(面內的每個位置的高度分布) 得到測量。當於淨皮^r面44上存在薄膜時，或當浮皮^r面44存在偏光性時， 若於全反射光學構件43、 45的全反射中產生藉由偏光成分而引起的相對位 置偏移，則無法高精度地測量被檢面44的面形狀。
為了抑制全反射光學構件43、 45所全反射的光所產生的藉由偏光成分 而引起的相對性的位置對偏移被檢面44的面形狀的測量所造成的影響，並 且高精度地測量被;險面44的面形狀，可決定全反射光學構件43、 45的折 射率n以及相對於全反射面的入射光的入射角e ,使得全反射光學構件43、 45所全反射的光的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移量△大致為 0，亦即使得一次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量 △的絕對值為例如0. 3 u m或0. 3 u m以下，更好的是為0. 2 u m或0. 2 y m 以下。圖18所示的測量裝置中，來自照明系統51的測量光於對物光學系統 52中的半鏡面(half mirror) 53反射之後，自對物光學系統52射出後入 射至施密特稜鏡(具有全反射面的光學構件)54。例如於三角稜鏡般的施 密特稜鏡54的全反射面54a所全反射的測量光，照亮被;險面55。設置於被 檢面55上的光掩模(未圖示)所反射的測量光，再次入射至施密特稜鏡54。 於施密特稜鏡54的全反射面54a所全反射的測量光，經由對物光學系統52 以及對物光學系統52中的半鏡面53，入射至例如CCD般的圖像檢測器56。
圖18所示的測量裝置中，根據圖像檢測器56的輸出，被檢面55上的 光掩模的位置、以及被檢面55的位置(沿著面內方向的被檢面55的二維 位置)得到測量。當被檢面55存在偏光性時，若於施密特稜鏡54的全反 射中產生藉由偏光成分而引起的相對位置偏移，則無法高精度地測量被檢 面55的位置。
為了抑制施密特稜鏡54所全反射的光所產生的藉由偏光成分而引起的 相對性的位置偏移對被檢面55的位置的測量所造成的影響，並且高精度地 測量被檢面55的位置，可決定施密特稜鏡54的折射率n以及相對於全反 射面54a的入射光的入射角0 ，使得施密特稜鏡54所全反射的光的藉由偏 光成分而引起的相對性的位置偏移量△大致為Q，亦即使得一次全反射中 所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量△的絕對值為例如0.3 um或O. 3 um以下，更好的是為O. 2 y m或0. 2 um以下。
如此，若被檢面具有影響偏光的薄膜或偏光特性，則於配置於光路(照 射光路或檢測光路等)中的內面反射面(全反射面)，產生古斯-亨琴相位 平移(Goos-Haenchen Shift )，故而為了使古斯-亨琴相位平移不產生，較 理想的是適當地設定構成內面反射面(全反射面)的光學構件的折射率、 及相對於內面反射面(全反射面)的入射角。
然而，圖1~圖3所示的上述實施形態中，使用具有互相平行的兩個全 反射面的平行四邊形稜鏡(菱形稜鏡)作為全反射稜鏡構件。並且，決定 稜鏡的折射率n以及相對於各全反射面的入射光的入射角e，以抑制各全
反射面中所產生的相對位置偏移量△較小。然而，並不限定於此，例如也 可使用如圖19所示的具有互相對向的兩個全反射面(一般而言不是平行的 兩個全反射面)的四邊形稜鏡61作為全反射稜鏡構件，並且決定稜鏡的折 射率n以及相對於兩個全反射面的入射光的入射角ei(o。 ^eiS90。) 以及6 2(0。 ^ 6 2^90° ),以抑制兩個全反射面61a以及61b所依次全 反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量，亦即於第1全反射面61a所 產生的相對位置偏移量Al與於第2全反射面61b所產生的相對位置偏移 量A2的和Al + A2 4交小。
此時，於兩個全反射面61a以及61b所依次全反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量A12= Al + A2，利用以下式(10)來表示。式(IO) 右邊的第1項與於第1全反射面61a所產生的相對位置偏移量Al對應， 右邊的第2項與於第2全反射面61b所產生的相對位置偏移量A2對應。 [數7]
A12 =
義tan《
7T、/w sin《—1 義tan仗
1
7T、/w sin《一l
"sin《+ sin《—1
1
一l
w sin P， + sin《一l
一l
cos
COS0，
(10)
此處，為了抑制藉由經全反射的光的藉由偏光成分而？I起 位置偏移對檢測精度等所造成的影響，而將所謂使於一個全反射面所產生 的相對位置偏移量抑制在0. 3 um或0. 3 um以下的上述實施形態的想法 適用於式(10)所表示的相對位置偏移量A12，則作為用以抑制於兩個全 反射面61a以及61b所依次全反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量 A12較小的條件式，得到使上限值為0.3 limX2-0.6 p m、使下限值為 -0.3 umX2 = _0. 6 u m的如下條件式(11 )。
A tan 0
+ -
7T
sin《
A tan 62 ▽n2 sin2 02 -1
1
sin2《+sin 0, — l
一 1
cos a
cos<92 S0.6(戸)(11)
"2sin2^2+sin P2_l y 作為具體的數值例，當四邊形稜鏡61由折射率11 = 1.45的石英形成， 向第1全反射面61a的入射角9 1為47度，向第2全反射面61b的入射角 6 2為70度時，於第1全反射面61a所產生的相對位置偏移量△ 1為+0. 48 um,於第2全反射面61b所產生的相對位置偏移量A2為-O. n P m。亦 即，於第1全反射面61a所產生的相對位置偏移量Al與於第2全反射面 61b所產生的相對位置偏移量A2互相抵消，於兩個全反射面61a以及61b 所依次全反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量A12為+0. 27 "m, 且小於等於0. 3 y m。
另外，作為其他數值例，當四邊形稜鏡61藉由折射率n-l."的石英 而形成，向第1全反射面61a的入射角ei為50度，向第2全反射面61b 的入射角9 2為60度時，於第l全反射面61a所產生的相對位置偏移量Al 為+0. 155 um，於第2全反射面61b所產生的相對位置偏移量A2為-0. 136 ym。亦即，於第l全反射面61a所產生的相對位置偏移量Al與於第2全 反射面61b所產生的相對位置偏移量A2互相抵消，於兩個全反射面61a以及61b所依次全反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量A12為 +0.019 um，且小於等於O. 05 um。另外，參照圖19的說明中，使用具有兩個全反射面的四邊形稜鏡61 作為全反射稜鏡構件，但當 一般使用的具有兩個或兩個以上的全反射面的 多邊形稜鏡時也可同樣地考慮。亦即，為了抑制於一個多邊形稜鏡(一般 而言光學構件)的多個(N個N為2或2以上的整數)的全反射面所依次 全反射之後的光中最終所產生的相對位置偏移量較小，可決定稜鏡的折射 率n以及相對於第a個全反射面(內面反射面)的入射光的入射角0a (0°空eaS90。 ； a = 1 ~ N )。此時，於N個全反射面所依次全反射之後的 光最終所產生的相對位置偏移量A1N，利用以下式(12)來表示。[數9]formula see original document page 33(12)乂偏移對檢測精度等所造成的影響，而將所謂使於一個全反射面所產生的相 對位置偏移量抑制在0. 3 um或0. 3 um以下的上述實施形態的想法適用 於式(12 )所表示的相對位置偏移量△ 1N，則作為用以抑制N個全反射面 所依次全反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量A 1N較小的條件式， 得到4吏上限值為0.3 "mXN-O. 3N n m、使下限值為-O， 3 umXN = -0. 3N ym的如下條件式(13)。 [數IO]formula see original document page 33formula see original document page 33 (13)此外，並不限定於一個光學構件，於多個光學構件中，為了抑制多個 (N個N為2或2以上的整數)全反射面所依次全反射之後的光最終所產 生的相對位置偏移量較小，可決定形成第a個全反射面(內面反射面)的 光學構件的折射率na以及相對於第a個全反射面的入射光的入射角9a (0° ^ea^9(T ; a = 1 ~ N )。此時，於多個光學構件中於N個全反射面所 依次全反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量A1N，利用以下式(14) 來表示。[數ll]formula see original document page 33(14)此處，為了抑制經全反射的光的藉由偏光成分而引起的相對性的位置 偏移對檢測精度等所造成的影響，而將使一個全反射面所產生的相對位置偏移量抑制在0. 3 pm或0. 3 um以下的上述實施形態的想法適用於式(14) 所表示的相對位置偏移量A1N，則作為用以抑制於N個全反射面所依次全 反射之後的光最終所產生的相對位置偏移量A1N較小的條件式，得到使上 限^直為0. 3 umXN = 0.3N u m、 4吏下限{直為一0. 3 umXN = -0. 3N u m的如 下條件式(15)。 [數12]-0.3tV(m m)《。=i W"。2 sin2《-lcos《S0.3雖w) (15)、wa sin <9。 + sin S。 一 1另外，上述條件式(8)以及(9)中未設定下限值，但較好的是將條 件式(8 )的下限值設定為「 -0. 3 u m或-0. 3 P m以上」，將條件式(9 ) 的下限值設定為r-O. 2 iim或-0. 2 um以上J。若低於條件式(8)的下限 值，則變為入射角度較大的斜入射的構成，且稜鏡等光學構件變得複雜且 大型，並且進一步導致裝置整體的複雜化或大型化，故而較不理想。另一 方面，若低於條件式(9)的下限值，則於斜入射的構成中入射角度更趨於 變大，且導致稜鏡等光學構件更趨於複雜化與大型化，並且進一步導致裝 置整體的複雜化或大型化，故而較不理想。另外，條件式(8)中將上限值設定為「+0. 3 nm或+0. 3 um以下J， 但為了實現光學構件或裝置的簡單化(simplification )或精簡(compact ) 化，並且進一步實現高精度且穩定的檢測，較好的是將條件式(8)的上限 值設定為「+0. 05 pm或+0. 05 um以下」，將條件式(8)的下限值設定為 r-0. 05 um或-O. 05 um以上」。亦即，為了實現光學構件或裝置的簡單化 或精簡化，並且進一步實現高精度且穩定的檢測，較好的是滿足如下條件 式(16)。[數13]Atan61 ' 、—0.05 (戶);ta/w2 sin2 S - l1 icos6" S 0.05 (戸)(16)乂w sin 夕+ sin以下，參照與圖13 ~圖16對應的圖20 ~圖23,對當使全反射稜鏡構 件的折射率n改變時， 一次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對 位置偏移量△的絕對值為0.05 um或O. 05 um以下的入射角6的範圍 進行說明。圖20是表示將圖13的一部分放大的圖，且表示當全反射稜鏡 構件的折射率n為1.45、且光的中心波長入c為"0nm時的藉由一次全反 射而引起的相對位置偏移量△與入射角e的關係。參照圖20可知，為了 將一次全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量A的絕對 值抑制在O. 05 iim或O. 05 ixm以下，且滿足條件式U6)，可設定入射角 6的範圍為約52度 55度。圖21是表示將圖14的一部分放大的圖，且表示當全反射稜鏡構件的折射率n為1. 5、且光的中心波長人c為750 nm時的藉由一次全反射而引 起的相對位置偏移量A與入射角0的關係。參照圖21可知，為了將一次 全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量A的絕對值抑制 在0.05 ixm或O. 05 um以下，且滿足條件式(16),可設定入射角0的 範圍為約49.5度-56度。圖22是表示將圖15的一部分放大的圖，且表示當全反射稜鏡構件的 折射率n為1.6、且光的中心波長入c為750 nm時的藉由一次全反射而引 起的相對位置偏移量A與入射角e的關係。參照圖22可知，為了將一次 全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量△的絕對值抑制 在0. 05 ym或O. 05 nm以下，且滿足條件式(16)，可設定入射角0的 範圍為約46. 5度-53度。圖23是表示將圖16的一部分放大的圖，且表示當全反射稜鏡構件的 折射率n為1.7、且光的中心波長入c為750 nm時的藉由一次全反射而引 起的相對位置偏移量A與入射角e的關係。參照圖23可知，為了將一次 全反射中所產生的藉由偏光成分而引起的相對位置偏移量△的絕對值抑制 在O. 05 um或O. 05 ym以下，且滿足條件式(16),可設定入射角e的 範圍為約43.5度 50度。同樣地，若將於一個光學構件中於多個全反射面所依次全反射時的條 件式(13)的上限值設為0.05 pmXN = 0.05N um，將下限值設為-0. 05 umXN = -0. 05N n m，則作為用以實現光學構件或裝置的簡單化或精簡化， 並且進一步實現高精度且穩定的檢測的條件式，得到較條件式(13)更好 的條件式U7)。[數14]formula see original document page 35同樣地，若將於多個光學構件中於多個全反射面所依次全反射時的條件式(15)的上限值設為0.05 umXN=0.05N um，將下限值設為-0. 05 umXN = -0. 05N um，則作為用以實現光學構件或裝置的簡單化或精簡化， 並且進一步實現高精度且穩定的檢測的條件式，得到較條件式(15)更好 的條件式(18)。 [數15]formula see original document page 35 另外，本發明中，率，而抑制了於多個全反射面所產生的GHS，但也可藉由使具有全反射面的 光學構件的一個或一個以上(具有全反射面的光學構件的一個或一個以上)為可利用調整裝置來調整入射角的構成，並且使各全反射面的入射角改變，來調整古斯-亨琴相位平移(GHS)量，並且控制古斯-亨琴相位平移(GHS) 量。此處，可以使光學構件可手動(manual)地或者自動地調整的方式而 構成調整裝置，但較好的是以使光學構件可自動調整的方式而構成調整裝 置。此時，可利用檢測裝置來檢測經由各全反射面的光，並且根據來自檢 測裝置的輸出資訊(檢測信號、驅動信號等)，而使包括馬達等的調整裝置 驅動，使得可自動設定適當的古斯-亨琴相位平移(GHS)量。例如，於圖12所示的實施的形態中，於透鏡10的檢測器側(透鏡10 的上方)配置光分割構件(半鏡面等)，並且於利用該光分割構件而被分支 的光路中，配置檢測古斯-亨琴相位平移(GHS )量的檢測裝置(檢測器等)。 並且，根據來自該檢測裝置(檢測器等)的輸出，而配置使各施密特稜鏡 (31、 32)分別獨立地傾斜的驅動裝置(調整裝置)，經由該驅動裝置(調 整裝置)，而分別獨立地調整入射至各施密特稜鏡(31、 32)的各全反射面 (31b、 32b)的光的入射角度，藉此可適當地設定裝置整體的GHS量。上述實施形態的曝光裝置中，藉由照明裝置而照亮主光掩模(光掩模) (照明步驟)，並使用投影光學系統將形成於光掩模上的轉印用的圖案曝光 至感光性基板上(曝光步驟)，藉此可製造微型元件(micro device)(半 導體元件、攝像元件、液晶顯示元件、及薄膜磁頭等)。以下，參照圖24 的流程圖對如下一例進行說明，即，使用本實施形態的曝光裝置於作為感 光性基板的晶圓等上形成規定電路圖案，藉此獲得作為微型元件的半導體 元件時的方法的一例。首先，於圖24的步驟301中，於一個批次的晶圓上蒸鍍金屬膜。於如 下步驟302中，於該一個批次的晶圓上的金屬膜上塗敷光刻膠。其後，於 步驟303中，使用本實施形態的曝光裝置，使光掩模上的圖案的像經由該 投影光學系統，而依次曝光轉印至該一個批次的晶圓上的各拍攝(shot) 區域。其後，於步驟304中，進行了該一個批次的晶圓上的光刻膠的顯影 之後，於步驟305中，於該一個批次的晶圓上使光刻膠圖案作為光掩模而 進行蝕刻，藉此與光掩模上的圖案對應的電路圖案形成於各晶圓上的各拍 攝區域。其後，藉由形成更上層的電路圖案等，而製造半導體元件等元件。根 據上述半導體元件的製造方法，可高產量(throughput)地獲得具有極微 細的電路圖案的半導體元件。另外，步驟301 步驟305中，於晶圓上蒸鍍 金屬，於該金屬膜上塗敷光刻膠，然後進行曝光、顯影、蝕刻的各步驟， 但也可於該等步驟之前，於晶圓上形成矽的氧化膜之後，於該矽的氧化膜 上塗敷光刻膠，然後進行曝光、顯影、蝕刻等的各步驟。另外，本實施形態的曝光裝置中，也可藉由於平板(玻璃基板)上形成規定圖案(電路圖案、電極圖案等)，而獲得作為微型元件的液晶顯示元
件。以下，參照圖25的流程圖，對此時的方法的一例進行說明。於圖25 中，圖案形成步驟401中，執行所謂光微影步驟，即，使用本實施形態的 曝光裝置而將光掩模的圖案轉印曝光至感光性基板(塗敷有光刻膠的玻璃 基板等)上。藉由該光微影步驟，而於感光性基板上形成包括多數電極等 的規定圖案。其後，經曝光的基板經過顯影步驟、蝕刻步驟、光刻膠剝離 步驟等各步驟，藉此於基板上形成規定圖案，並過渡至如下彩色濾光片 (color filter)形成步驟402。
其次，彩色濾光片形成步驟402中，利用以下方式形成彩色濾光片， 即，使與R(Red)、 G ( Green )、 B ( Blue )對應的三個點的組矩陣(matrix ) 狀地排列為多個，或者將R、 G、 B的三根條狀(stripe)的濾光片的組排 列於多個水平掃描線方向。然後，於彩色濾光片形成步驟402之後，執行 單元組裝步驟403。單元組裝步驟403中，使用具有於圖案形成步驟401中 所得到的規定圖案的基板、以及於彩色濾光片形成步驟402中所得到的彩 色濾光片等，來組裝液晶面板(液晶單元)。
單元組裝步驟403中，例如，於具有於圖案形成步驟401中所得到的 規定圖案的基板與彩色濾光片形成步驟402中所得到的彩色濾光片之間注 入液晶，從而製造液晶面板(液晶單元)。其後，於模塊組裝步驟404中， 安裝使組裝後的液晶面板(液晶單元)進行顯示動作的電性電路、背光等 各零件作為液晶顯示元件，從而結束組裝。根據上述液晶顯示元件的製造 方法，可高產量地獲得具有極微細的電路圖案的液晶顯示元件。
權利要求
1. 一種面位置檢測裝置，包括投射系統，將光束自傾斜方向投射至被檢面上；以及受光系統，接受於上述被檢面所反射的光束；且根據該受光系統的輸出檢測上述被檢面的面位置，該面位置檢測裝置的特徵在於上述投射系統以及上述受光系統之中的至少一者包括全反射稜鏡構件，該全反射稜鏡構件具有用以使入射光束全反射的內面反射面，且為了抑制上述全反射稜鏡構件的上述內面反射面所全反射的光束的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移對上述被檢面的面位置的檢測所造成的影響，而設定形成上述全反射稜鏡構件的光學材料的折射率、與對於上述全反射稜鏡構件的上述內面反射面的上述入射光束的入射角滿足規定關係。
2. 如權利要求1所述的面位置檢測裝置，其中 上述全反射稜鏡構件藉由具有規定折射率的光學材料而形成，且決定對於上述全反射稜鏡構件的上述內面反射面的上述入射光束的入 射角，使得上述全反射稜鏡構件的上述內面反射面所全反射的光束的藉由 偏光成分而引起的相對性的位置偏移量大致為0。
3. 如權利要求1所述的面位置檢測裝置，其中上述全反射稜鏡構件，以使相對於上述內面反射面以規定入射角所入 射的上述入射光束全反射的方式而構成，且決定形成六迷全反射稜鏡構件的光，材料的折射，，、使得上，全反射性的位置偏移量大致為0。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的面位置檢測裝置，其中 當將上述光束的波長設為入(um),將上述全反射稜鏡構件的折射率設為n，將入射至上述內面反射面的光軸上的主光線的入射角設為e (0。〇9 ^90° )時，滿足 [數16]formula see original document page 2
5.如權利要求1至3中任一項所述的面位置檢測裝置，其中 當將上述光束的波長設為A (um)，將上述全反射稜鏡構件的折射率設為n，將入射至上述內面反射面的光軸上的主光線的入射角設為9(0。 S 9芸90° )時，滿足 [數17]formula see original document page 3
6.如權利要求1至3中任一項所述的面位置檢測裝置，其中 上述全反射稜鏡構件具有N個內面反射面，且當將上述光束的波長設為A (um)，將上述全反射稜鏡構件的折射率 設為n，將入射至第a個內面反射面的光軸上的主光線的入射角0a設為 (0°〇e 90° )時，滿足[數18]formula see original document page 3
7.如權利要求1至3中任一項所述的面位置檢測裝置，其中 上述全反射稜鏡構件具有N個內面反射面，且當將上述光束的波長設為A (Jim),將上述全反射稜鏡構件的折射率 設為n，將入射至第a個內面反射面的光軸上的主光線的入射角e a設為 (0。 ^ 0 a〇90° )時，滿足[數19]formula see original document page 3
8.如權利要求1至7中任一項所述的面位置檢測裝置，其中 上述投射系統具有投射側稜鏡構件作為上述全反射稜鏡構件，上述投射側稜鏡構件具有用以使入射光束的光路大致平行移動的內面反射面，上述受光系統具有受光側稜鏡構件作為上述全反射稜鏡構件，上述受光側稜鏡構件以與上述投射側稜鏡構件對應的方式而配置，且具有用以使
9. 如權利要求1至8中任一項所述的面位置檢測裝置，其中 上述投射系統具有用以於上述被檢面上形成規定圖案的一次像的投射光學系統，上述受光系統具有聚光光學系統以及檢測部，上述聚光光學系統用以 使於上述被檢面所反射的光束聚光並形成上述規定圖案的二次像，上述檢 測部用以檢測經由該聚光光學系統所形成的上述規定圖案的二次像，且根據上述檢測部的輸出檢測上述被檢面的面位置。
10. —種曝光裝置，經由投影光學系統將規定圖案投影曝光至感光性基 板上，且該曝光裝置的特徵在於包括如權利要求1至9中任一項所述的面位置檢測裝置，用以將上述規定圖案面或者上述感光性基板的曝光面的相對於上述投影光學系統的面位置，作為上述被檢面的面位置進行檢測；以及位置對準裝置，用以根據上述面位置檢測裝置的檢測結果，將上述規 定圖案面或者上述感光性基板的曝光面相對於上述投影光學系統進行位置對準。
11. 一種元件的製造方法，其特徵在於包括曝光步驟，使用如權利要求IO所述的曝光裝置，將上述規定圖案曝光 至上述感光性基板上；以及顯影步驟，使藉由上述曝光步驟所曝光的上述感光性基板顯影。
12. —種光學裝置，光路中配置有具有全反射面的光學構件， 該光學裝置的，徵，於、 ， '、，'、，"-而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對於上 述全反射面的光的入射角。
13. 如權利要求12所述的光學裝置，其中上述光學構件，由具，規定折射率的光學材料而開^成，且 的位置^移量大致為零。' '、"''"、 ''
14. 如權利要求12或13所述的光學裝置，其中 當將上述光的波長設為入(Pm),將上述光學構件的折射率設為n，將入射至上述全反射面的光軸上的主光線的入射角設為e (0° ^ e ^90° )時，滿足 [數20]formula see original document page 4
15.如權利要求12或13所述的光學裝置，其中 當將上述光的波長設為入("m)，將上述光學構件的折射率設為n, .射至上述全反射面的光軸上的主光線的入射角設為e (0° ^ e S 90° )時，滿足 [數21]義formula see original document page 4
16.如權利要求12或13所述的光學裝置，其中 上述光學構件具有N個全反射面，且當將上述光的波長設為入(wm),將上述光學構件的折射率設為n，將入射至第a個全反射面的光軸上的主光線的入射角設為ea (0° S9a 〇90° )時，滿足 [數22]formula see original document page 5。
17.如權利要求12或13所述的光學裝置，其中 上述光學構件具有N個全反射面，且當將上述光的波長設為A (um)，將上述光學構件的折射率設為n， 將入射至第a個全反射面的光軸上的主光線的入射角設為ea(o°〇ea ^90° )時，滿足[數23]formula see original document page 5。
18. —種光學裝置，其特徵在於 光路中具有N個內面反射面，且設定相對於各上述N個內面反射面的光的入射角以及形成上述N個內 面反射面的各光學構件的折射率，使得上述N個內面反射面所全反射的光 的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移大致為零。
19. 如權利要求18所述的光學裝置，其中當將上述光的波長設為人(ym),將形成第a個內面反射面的光學構 件的折射率設為na,將入射至第a個內面反射面的光軸上的主光線的入射 角設為9a (0° ^ ea^90° )時，滿足[數24]formula see original document page 5。
20.如權利要求18所述的光學裝置，其中當將上述光的波長設為人(urn),將形成第a個內面反射面的光學構 件的折射率設為na,將入射至第a個內面反射面的光軸上的主光線的入射 角設為0a (0°〇ea^90° )時，滿足[數25]formula see original document page 5。
21. —種測量裝置，在測量光路中配置有具有全反射面的光學構件， 該測量裝置的特徵在於為了抑制上述光學構件的上述全反射面所全反射的測量光的藉由偏光 成分而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對 於上述全反射面的測量光的入射角。
22. —種測量裝置，用以測量被;險面，其特徵在於包括 ^^測器，；險測來自上述被;險面的測量光；以及光學構件，包括配置於上述被檢面與上述檢測器之間的光路中的全反 射面；且為了抑制上述光學構件的上述全反射面所全反射的測量光的藉由偏光 成分而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對 於上述光學構件的上述全反射面的測量光的入射角。
23. —種測量裝置，用以測量被檢面， 其特徵在於包括投射系統，將測量光導向上述被檢面； 受光系統，接受來自上述被檢面的測量光；以及 光學構件，包括配置於上述投射系統的光路與上述受光系統的光路的 至少一者中的全反射面；且成分而引起的相對性的位置偏移，而設定上述光學構件的折射率以及相對 於上述光學構件的上述全反射面的測量光的入射角。
24. 如權利要求22或23所述的測量裝置，其中 上述測量裝置測量上述^皮;險面的位置。
25. 如權利要求22或23所述的測量裝置，其中 上述測量裝置測量上述^皮^r面的面位置。
26. 如權利要求22或23所述的測量裝置，其中 上述測量裝置，測量上述糹皮;險面的面形狀。
27. 如權利要求21至26中任一項所述的測量裝置，其中為了抑制藉由上述偏光成分而引起的相對性的位置偏移對測量精度所述測量光的入射角滿足規定關係:。、'；''
28. 如權利要求21至27中任一項所述的測量裝置，其中 上述光學構件藉由具有規定折射率的光學材料而形成，且 設定相對於上述光學構件的上述全反射面的上述測量光的入射角，使得上述光學構件的上述全反射面所全反射的測量光的藉由偏光成分而引起 的相對性的位置偏移量大致為零。
29. 如權利要求21至28中任一項所述的測量裝置，其中 當將上述測量光的波長設為A (wm)，將上述光學構件的折射率設為n，將入射至上述全反射面的光軸上的主光線的入射角設為e (o。〇e s 90° )時，滿足 [數26]formula see original document page 7
30.如權利要求21至28中任一項所迷的測量裝置，其中 當將上述測量光的波長設為入(ixm),將上述光學構件的折射率設為n，將入射至上述全反射面的光軸上的主光線的入射角設為0 (0° ^e^90° )時，滿足 [數27]formula see original document page 7
31.如權利要求21至28中任一項所迷的測量裝置，其中 上述光學構件具有N個全反射面，且當將上述測量光的波長設為入(pm)，將上述光學構件的折射率設為 n，將入射至第a個全反射面的光軸上的主光線的入射角設為0a(O° ^ ea $90° )時，滿足[數28]formula see original document page 7
32.如權利要求21至28中任一項所述的測量裝置，其中 上述光學構件具有N個全反射面，且當將上述測量光的波長設為入(um)，將上述光學構件的折射率設為 n,將入射至第a個全反射面的光軸上的主光線的入射角設為6a(0° ^9a 巨90° )時，滿足[數29]formula see original document page 7
33. —種測量裝置，其特徵在於光路中具有N個內面反射面，且 設定相對於各上述N個內面反射面的光的入射角以及形成上述N個內面反射面的各光學構件的折射率，4吏得上述N個內面反射面所全反射的光 的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移大致為零。
34. 如權利要求33所述的測量裝置，其中當將上述光的波長設為入(um),將形成第a個內面反射面的光學構 件的折射率設為na,將入射至第a個內面反射面的光軸上的主光線的入射角設為e a ( 0° s e a^90° )時，滿足 [數30]formula see original document page 8
35.如權利要求33所述的測量裝置，其中當將上述光的波長設為入(um),將形成第a個內面反射面的光學構 件的折射率設為na，將入射至第a個內面反射面的光軸上的主光線的入射 角設為9a (0° 6aS90° )時，滿足[數31]formula see original document page 8
36. —種曝光裝置，其將規定圖案曝光至感光性基板上， 該曝光裝置的特徵在於包括如權利要求21至35中任一項所述的測量裝置，該測量裝置用以測量上述感光性基板的位置。
37. —種元件的製造方法，其特徵在於包括曝光步驟，使用如權利要求36所述的曝光裝置，將上述規定圖案曝光 至上述感光性基板上；以及顯影步驟，使藉由上述曝光步驟所曝光的上述感光性基板顯影。
38. —種光學裝置，包括至少一個光學構件，配置於光路中且具有全反射面；以及 調整裝置，調整上述至少一個光學構件的全反射面所全反射的光的藉 由偏光成分而引起的相對性的位置偏移。
39. 如權利要求38所述的光學裝置，包括檢測裝置，根據經由上述至 少一個光學構件的全反射面的光，來檢測上述至少一個光學構件的全反射 面所全反射的光的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移，且上述調整裝置根據上述檢測裝置的輸出資訊，來調整上述至少一個光 學構件。
40. 如權利要求38或39所述的光學裝置，其中上述調整裝置使入射至上述至少一個光學構件的全反射面的光的入射 角改變。
41. 如權利要求38至40中任一項所述的光學裝置，其中 入射至上述至少一個光學構件的全反射面或者自上述至少一個光學構件的全反射面射出的光的光路，經由具有偏光特性的物體。
42. —種調整方法，包括將具有全反射面的至少一個光學構件配置於光路中的步驟；以及調整上述至少一個光學構件的全反射面所產生的光的藉由偏光成分而 《I起的相對性的位置偏移的步驟。
43. 如權利要求42所述的調整方法，更包括檢測經由上述至少一個光 學構件的全反射面的光的步驟。
44. 如權利要求42或43所述的調整方法，包括以下步驟，即，使入射 至上述至少一個光學構件的全反射面或者自上述至少一個光學構件的全反 射面射出的光經由具有偏光特性的物體。
45. —種調整方法，其特徵在於包括 將光導向具有全反射面的至少一個光學構件的步驟； 檢測上述至少一個光學構件的全反射面所產生光的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移的步驟；以及調整入射至上述至少一個光學構件的全反射面的光的入射角度的步驟。
46. 如權利要求45所述的調整方法，包括以下步驟，即，使入射至上 述至少一個光學構件的全反射面或者自上述至少一個光學構件的全反射面 射出的光經由具有偏光特性的物體。
全文摘要
本發明提供一種面位置檢測裝置，可抑制稜鏡構件的內面反射面所全反射的光束所產生的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移對被檢面的面位置的檢測所造成的影響，並且可高精度地檢測被檢面的面位置。投射系統以及受光系統之中的至少一者包括全反射稜鏡構件(7；8)，該全反射稜鏡構件(7；8)具有用以使入射光束全反射的內面反射面(7b、7c；8b、8c)。為了抑制於全反射稜鏡構件的內面反射面所全反射的光束的藉由偏光成分而引起的相對性的位置偏移對被檢面(Wa)的面位置的檢測所造成的影響，而設定形成全反射稜鏡構件的光學材料的折射率與相對於全反射稜鏡構件的內面反射面的入射光束的入射角滿足規定關係。
文檔編號H01L21/027GK101305259SQ20068004226
公開日2008年11月12日 申請日期2006年11月14日 優先權日2005年11月15日
發明者日高康弘 申請人:株式會社尼康