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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-29
(45)【発行日】2024-03-08
(54)【発明の名称】検出装置、露光装置および物品製造方法
(51)【国際特許分類】
G03F 9/02 20060101AFI20240301BHJP
G01B 11/00 20060101ALI20240301BHJP
【ＦＩ】
G03F9/02
G01B11/00 A
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2020043337
(22)【出願日】2020-03-12
(65)【公開番号】P2021144166
(43)【公開日】2021-09-24
【審査請求日】2023-03-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】太田 一毅
(72)【発明者】
【氏名】前田 普教
【審査官】植木 隆和
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－１０７１３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２９８２４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１８７２０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
Ｇ０３Ｆ ９／００
Ｇ０３Ｆ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
方位基準を含むエッジを有する被検物の前記方位基準を検出する検出装置であって、前記エッジを検出する第１検出系と、
パターンを前記被検物の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出系と、
を備え、
前記第２検出系によって検出された前記表面の位置に基づいて前記第１検出系による前記エッジの検出のためのフォーカス動作を行った後に前記第１検出系によって前記エッジが検出された結果に基づき、前記方位基準を検出する、
ることを特徴とする検出装置。
【請求項2】
前記第２検出系による前記表面の位置の検出は、前記表面のうち前記エッジから離隔した領域を対象として行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項3】
前記第２検出系による前記表面の位置の検出のための動作は、前記表面に直交する前記方向に関して、前記表面と前記第２検出系との相対位置を変更する動作を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項4】
前記第２検出系は、パターンを前記表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって前記表面の位置を検出する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項5】
前記第１検出系は、光電変換素子と、前記被検物を照明する照明光学系と、前記被検物の像を前記光電変換素子の入射面に形成する結像光学系と、を含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項6】
前記第１検出系は、物体面側の光学系を介して前記表面に光を照射し、前記第２検出系は、前記物体面側の光学系を介して前記表面に光を照射する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項7】
前記被検物を駆動する駆動機構を更に備え、前記駆動機構は、前記第２検出系によって前記表面の位置が検出された後に前記第１検出系によって前記エッジが検出されるように前記被検物を移動させる、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項8】
前記方位基準は、直線部分を有するオリエンテーションフラットである、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項9】
前記第１検出系によって検出される前記直線部分の方向に基づいて前記方位基準が示す方位を得るプロセッサを更に備える、ことを特徴とする請求項８に記載の検出装置。
【請求項10】
前記第１検出系は、前記エッジの他、前記被検物に設けられたアライメントマークを検出する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項11】
方位基準を含むエッジを有する被検物の前記方位基準を検出する検出装置であって、前記エッジを検出する第１検出系と、
パターンを前記被検物の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出系と、
前記被検物を駆動する駆動機構と、を備え、
前記駆動機構は、前記第２検出系によって前記表面の位置が検出された後に前記第１検出系によって前記方位基準が検出されるように前記被検物を移動させることを特徴とする検出装置。
【請求項12】
方位基準を含むエッジを有する被検物の前記方位基準を検出する検出方法であって、第１検出系により、前記エッジを検出する第１検出工程と、
第２検出系により、パターンを前記被検物の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程で検出された前記表面の位置に基づいて前記第１検出系による前記エッジの検出のためのフォーカス動作を行った後に実施された前記第１検出工程で前記エッジが検出された結果に基づき前記方位基準を検出する第３検出工程と、を含む、
ことを特徴とする検出方法。
【請求項13】
方位基準を含むエッジを有する被検物の前記方位基準を検出する検出方法であって、第１検出系により、前記エッジを検出する第１検出工程と、
第２検出系により、パターンを前記被検物の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程で前記表面の位置が検出された後に前記第１検出工程で前記方位基準が検出されるように前記被検物を移動させる移動工程と、を含む、
ことを特徴とする検出方法。
【請求項14】
方位基準を含むエッジを有する基板に原版のパターンを投影する投影光学系を有する露光装置であって、前記基板の前記方位基準を検出する検出装置と、
前記基板を保持する基板ステージを駆動する基板ステージ駆動機構と、を備え、
前記検出装置は、
前記エッジを検出する第１検出系と、
パターンを前記基板の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出系と、を含み、
前記第２検出系によって検出された前記表面の位置に基づいて前記第１検出系による前記エッジの検出のためのフォーカス動作を行った後に前記第１検出系によって前記エッジが検出された結果に基づき、前記方位基準を検出し、
前記基板ステージは、前記検出装置によって検出された前記方位基準が示す方位が目標方向に一致するように駆動される、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項15】
前記第２検出系による前記表面の位置の検出は、前記表面のうち前記エッジから離隔した領域を対象として行われる、ことを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項16】
前記第２検出系による前記表面の位置の検出のための動作は、前記表面に直交する前記方向における前記表面と前記第２検出系との相対位置を変更する動作を含む、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の露光装置。
【請求項17】
前記第２検出系は、パターンを前記表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって前記表面の位置を検出する、ことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項18】
前記基板ステージは、前記第２検出系によって前記表面の位置が検出された後に前記第１検出系によって前記エッジが検出されるように駆動される、ことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項19】
前記第１検出系は、前記エッジの他、前記基板に設けられたアライメントマークを検出する、ことを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項20】
前記基板をプリアライメントするプリアライメント装置を更に備え、前記プリアライメント装置によってプリアライメントされた前記基板が前記基板ステージに搬送される、
ことを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項21】
方位基準を含むエッジを有する基板の方位基準を検出する検出工程と、前記基板に原版のパターンを投影することによって前記基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を現像する現像工程と、
前記現像工程で現像された前記基板から物品が得られるように前記基板を処理する処理工程と、を含み、
前記検出工程は、
第１検出系により、前記エッジを検出する第１検出工程と、
第２検出系により、パターンを前記基板の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程で検出された前記表面の位置に基づいて前記第１検出系による前記エッジの検出のためのフォーカス動作を行った後に実施された前記第１検出工程で前記エッジが検出された結果に基づき、前記方位基準を検出する第３検出工程と、を含む、
ことを特徴とする物品製造方法。
【請求項22】
方位基準を含むエッジを有する基板の方位基準を検出する検出工程と、前記基板に原版のパターンを投影することによって前記基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を現像する現像工程と、
前記現像工程で現像された前記基板から物品が得られるように前記基板を処理する処理工程と、を含み、
前記検出工程は、
第１検出系により、前記エッジを検出する第１検出工程と、
第２検出系により、パターンを前記基板の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程で前記表面の位置が検出された後に前記第１検出工程で前記方位基準が検出されるように前記基板を移動させる移動工程と、を含む、
ことを特徴とする物品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検出装置、露光装置および物品製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
メモリデバイス、ロジックデバイス、イメージセンサ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード、ＭＥＭＳ等の種々のデバイスあるいは物品の製造において、基板にパターンを形成するための露光装置が使用されうる。基板としては、シリコン基板のような不透明基板に限られず、透明基板も使用されうる。また、第１層のパターンを形成する際には、基板の結晶格子の方向に整合するようにパターンを形成するために、該結晶格子の方位を示す方位基準（オリエンテーションフラット、ノッチなど）を高い精度で検出する必要がある。透明基板のエッジあるいは方位基準を検出することは難しく、そのため、透明基板には、金属膜が蒸着されたり、面取り部が設けられたりしうる。不透明基板についても、透明基板についても、方位基準を高い精度で検出することは、結晶方位の方向に整合したパターンを形成するために重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許４３４３６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、方位基準を高い精度で検出するために有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の１つの側面は、方位基準を含むエッジを有する被検物の前記方位基準を検出する検出装置に係り、前記検出装置は、前記エッジを検出する第１検出系と、パターンを前記被検物の表面に投影し、前記表面からの反射光によって形成される像を検出することによって、前記表面に直交する方向における前記表面の位置を検出する第２検出系と、を備え、前記第２検出系によって検出された前記表面の位置に基づいて前記第１検出系による前記エッジの検出のためのフォーカス動作を行った後に前記第１検出系によって前記エッジが検出された結果に基づき前記方位基準を検出する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、方位基準を高い精度で検出するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態の検出装置の構成を示す図。
【図2】実施形態の露光装置の構成を示す図。
【図3】ステージ基準プレートの構成を例示する図。
【図4】実施形態の検出装置を説明する図。
【図5】実施形態の検出装置を説明する図。
【図6】プリアライメント装置の受光器の出力信号を例示する図。
【図7】透明基板を模式的に示す図。
【図8】面取り部を有しないオリフラを有する透明基板のオリフラを検出する場合におけるプリアライメント装置の受光器の出力信号を例示する図。
【図9】アライメント検出系の光電変換装置の出力信号を例示する図。
【図10】フォーカス検出系の動作を説明するための図。
【図11】アライメント検出系によるオリフラの検出の例を説明する図。
【図12】オリフラの計測結果を例示する図。
【図13】基板のエッジ位置の計測画面を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【0009】
図１には、実施形態の検出装置ＤＡの構成が模式的に示されている。図２には、実施形態の露光装置ＥＡの構成が模式的に示されている。露光装置ＥＡは、検出装置ＤＡを備えうる。露光装置ＥＡは、基板３が露光されるように基板３に原版１のパターンを投影することによって基板３に原版１のパターンを転写しうる。露光装置ＥＡは、原版１を保持する原版ステージ２と、基板３を保持する基板ステージ４と、原版１を露光光で照明する照明光学系５と、原版１のパターンを基板３に投影する投影光学系６と、露光装置ＥＡの各構成要素を制御する制御部１７とを備えうる。制御装置１７は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。制御装置１７は、プロセッサとして理解されてもよい。
【0010】
露光装置ＥＡは、例えば、原版１と基板３とを走査方向に互いに同期移動させながら原版１のパターンを基板３に転写する走査露光装置（スキャニングステッパ）として構成されうる。あるいは、露光装置ＥＡは、原版１および基板３を静止させた状態で原版１のパターンを基板３に転写するステッパとして構成されうる。以下の説明では、具体例の提供のために、露光装置ＥＡが走査露光装置として構成された例を説明する。以下の説明において、投影光学系６の光軸と一致する方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な平面内で原版１および基板３を同期移動させる方向（走査方向）をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を中心とした回転方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【0011】
原版１の照明領域は、照明光学系５により均一な照度分布の露光光で照明される。照明光学系５は、例えば、水銀ランプ、または、ＫｒＦエキシマレーザまたはＡｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ、または、波長が数ｎｍ～百ｎｍの極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）を発生するＥＵＶ光源でありうる。原版ステージ２は、原版１を保持して投影光学系６の光軸に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内での２次元移動とθＺ方向の微小回転が可能である。原版ステージ２は、例えば、リニアモータ等の原版ステージ駆動装置（不図示）により駆動され、原版ステージ駆動装置は、制御装置１７により制御されうる。原版ステージ２には、原版ステージミラー７が設けられうる。原版ステージミラー７に対向する位置には、原版ステージ２の位置を計測するためのレーザ干渉計９が設けられうる。原版ステージ２によって保持された原版１の２次元方向の位置、及び回転角は、レーザ干渉計９によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置１７に提供される。制御装置１７は、レーザ干渉計９による計測結果に基づいて原版ステージ駆動装置を動作させることで、原版ステージ２によって保持された原版１の位置決めを行う。
【0012】
投影光学系６は、原版１のパターンを所定の投影倍率βで基板３に投影しうる。投影光学系６は、複数の光学素子で構成されうる。投影倍率βは、例えば、１、１／２、１／４または１／５でありうるが、これに限定されるものではない。
【0013】
基板ステージ４は、例えば、基板３を保持する基板チャックと、基板チャックを支持するＺステージと、Ｚステージを支持するＸＹステージと、ＸＹステージを支持するベースとを備えうる。基板ステージ４は、リニアモータ等の基板ステージ駆動機構１８により駆動されうる。基板ステージ駆動機構１８は、制御装置１７により制御されうる。基板ステージ４には、基板ステージ４とともに移動する基板ステージミラー８が設けられうる。また、基板ステージミラー８に対向する位置には、基板ステージ４の位置を計測するためのレーザ干渉計１０、１２（Ｘ方向のレーザー干渉計は不図示）が設けられうる。基板ステージ４のＸＹ方向の位置、及びθＺは、複数軸のレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置１７に提供されうる。基板ステージ４のＺ方向の位置、及びθＸ、θＹについては、複数軸のレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置１７に提供されうる。制御装置１７は、これらのレーザ干渉計の計測結果に基づいて基板ステージ駆動機構１８を動作させることで、基板ステージ４によって保持された基板３の位置決めを行う。
【0014】
基板ステージ４の１つのコーナーには、ステージ基準プレート１１が基板３の表面とほぼ同じ高さに設置されうる。図３には、ステージ基準プレート１１の詳細な構成例が示されている。ステージ基準プレート１１には、検出装置ＤＡによって検出されるアライメント基準マーク３９と、原版アライメント検出系１３または原版アライメント検出系１４によって検出されるアライメント基準マーク３８とが配置されうる。基板ステージ４の複数のコーナーのそれぞれに１つのステージ基準プレート１１が配置されうる。１つのステージ基準プレート１１は、複数のアライメント基準マーク３８および複数のアライメント基準マーク３９を含んでもよい。アライメント基準マーク３８とアライメント基準マーク３９との位置関係（ＸＹ方向）は既知である。アライメント基準マーク３８とアライメント基準マーク３９とは共通であってもよい。
【0015】
原版ステージ２の近傍には、原版アライメント検出系１３が設けられうる。原版アライメント検出系１３は、例えば、基板３を露光する露光光と同一波長の光を用いて、投影光学系６を通して、原版１の原版基準マーク（不図示）とアライメント基準マーク３８との相対位置を検出しうる。この時、原版１の原版基準マークとステージ基準プレート１１のアライメント基準マーク３８との相対位置を、ＸＹ方向の位置およびフォーカス（Ｚ方向の位置）について検出することにより、原版１と基板３との相対位置関係（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を得ることができる。
【0016】
原版アライメント検出系１３によって検出されるアライメント基準マーク３８は、反射型のマークでありうる。あるいは、アライメント基準マーク３８は、透過型のマークであってもよく、この場合は、透過型のアライメント検出系１４を用いて検出を行うことができる。透過型のアライメント検出系１４には、照明光学系５からの光（露光光と同一波長の光）が、原版基準マーク（不図示）、投影光学系６、アライメント基準マーク３８を介して入射しうる。透過型のアライメント検出系１４は、それに入射する光量を検出する光量センサを有しうる。基板ステージ４をＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動しながら光量センサによって光量を検出することによって、原版１と基板３との相対位置関係（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を得ることができる。
【0017】
フォーカス検出系１５は、例えば、検出光を基板３の表面に斜入射で投光する投光系と、基板３からの反射光を受光する受光系とを含み、受光系が反射光を受光する位置に基づいて、基板３の表面の位置（Ｚ方向の位置）を検出しうる。フォーカス検出系１５による検出結果は、制御装置１７に提供されうる。制御装置１７は、フォーカス検出系１５のよる検出結果に基づいて、基板ステージ４のＺステージを移動させることによって、基板３のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）及び傾斜角を制御しうる。
【0018】
検出装置ＤＡは、基板３のアライメントマーク１９またはステージ基準プレート１１のアライメント基準マーク３９の位置を検出するために使用されうる。また、検出装置ＤＡは、基板３の方位基準が示している方位を検出するために使用されうる。ここで、基板３のアライメントマーク１９またはステージ基準プレート１１のアライメント基準マーク３９の位置を検出するための検出装置と、基板３の方位基準が示している方位を検出するための検出装置とは別個に設けられてもよい。検出装置ＤＡは、制御装置１７に接続され、位置検出系１６による検出結果は制御装置１７に提供されうる。制御装置１７は、位置検出系１６による検出結果に基づいて基板ステージ４を移動させることで、基板ステージ４によって保持されている基板３の位置を制御することができる。
【0019】
図１には、検出装置ＤＡによって基板３のアライメントマーク１９の位置を検出する様子が模式的に示されている。アライメント計測光源２０は、例えば、第１波長域（例えば、５５０～７００ｎｍ）、第２波長域（例えば、４５０～５５０ｎｍ）及び第３波長域（例えば、７００～１５００ｎｍ）を含むアライメント計測光を発生する光源でありうる。アライメント計測光源２０からの光は、第１コンデンサ光学系２１、波長フィルタ板２２、第２コンデンサ光学系２３を通って、検出装置ＤＡの瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に配置された照明開口絞り２４に到達する。
【0020】
波長フィルタ板２２には、透過波長帯が互いに異なる複数のフィルタが配置されうる。該複数のフィルタのうち１つのフィルタが制御装置１７からの命令に従って選択され光路に配置されることによって、基板３のアライメントマーク１９の位置を検出するための光の波長が選択されうる。一例において、該複数のフィルタは、第１波長域（例えば５５０～７００ｎｍ）を透過する第１フィルタ、第２波長域（例えば４５０～５５０ｎｍ）を透過する第１フィルタ、および、第３波長域（例えば７００～１５００ｎｍ）を透過する第１フィルタを含みうる。照明開口絞り２４には、照明σが互いに異なる複数の絞りが配置されうる。該複数の絞りのうち１つの絞りが制御装置１７からの命令に従って選択され光路に配置されることによって、基板３のアライメントマーク１９の位置を検出するための照明σが選択されうる。
【0021】
照明開口絞り２４まで到達したアライメント計測光は、第２照明光学系２５、第３照明光学系２６を通って偏光ビームスプリッター２７に入射する。偏光ビームスプリッター２７は、アライメント計測光のうちＳ偏光（紙面に垂直な偏光）を反射し、該Ｓ偏光は、ＮＡ絞り２８、プリズム２９を通過し、λ／４板３０によって円偏光に変換され、対物レンズ３１を通って基板３のアライメントマーク１９を照明する。アライメントマーク１９を照明する照明光は、図１において実線で示されている。ＮＡ絞り２８は、絞り量を変更することでＮＡを変更することができる。ＮＡ絞り２８の絞り量は、制御装置１７からの命令で変更することができる。
【0022】
アライメントマーク１９から発生した反射光、回折光、散乱光（図１において、１点鎖線で示されている）は、再び対物レンズ３１を通った後、λ／４板３０によってＰ偏光（紙面に平行な偏光）に変換され、偏光ビームスプリッター２７を透過する。偏光ビームスプリッター２７を透過した光は、リレーレンズ３２、第１結像光学系３３、検出開口絞り３４、第２結像光学系３５、光学部材３６を通過して光電変換素子３７（例えば、ＣＣＤセンサ）に入射する。光電変換素子３７は、アライメントマーク１９からの光を受光するが、受光した光の量が一定の閾値を超えるまで、蓄積時間を延ばすように制御されうる。光電変換素子３７の蓄積時間は、制御装置１７によって制御されうる。
【0023】
検出装置ＤＡによって基板３のアライメントマーク１９を観察する場合、アライメントマーク１９の上に配置された透明層（例えば、レジスト）のために、単色光もしくは狭い波長帯域の光では干渉縞が発生してしまう。そのため、アライメント信号に干渉縞の信号が加算された状態で検出され、アライメントマーク１９の位置を高精度に検出できない可能性がある。したがって、一般的には、アライメント計測光源２０としては、干渉縞の発生を抑えるために、広帯域の光を発生する光源が有利である。干渉縞の少ない信号として検出する。なお、ここでは、検出装置ＤＡとしてオフアクシス方式として構成された検出装置を例示したが、検出装置ＤＡは、投影光学系６を介してアライメントマークを検出するＴＴＬ方式として構成されてもよい。
【0024】
上記の構成要素２０～３７は、アライメントマーク検出系（第１検出系）７０を構成しうる。構成要素２１～３１は、被検物としての基板３（あるいは、アライメントマーク１９）を照明する照明光学系を構成しうる。構成要素２７～３６は、基板３（あるいは、アライメントマーク１９）の像を光電変換素子３７の入射面に形成する結像光学系を構成しうる。該照明光学系と該結像光学系とは、構成要素２７～３１を共有しうる。
【0025】
図４および図５には、検出装置ＤＡによるフォーカス検出の様子が模式的に示されている。検出装置ＤＡは、フォーカス検出系（第２検出系）４０を含みうる。アライメント検出系（第１光学系）７０とフォーカス検出系（第２検出系）４０とは、構成要素２９～３１で構成される光学系を共有しうる。便宜的に、図４には基板３に対して照射されるフォーカス計測光が示され、図５には基板３から反射されたフォーカス計測光が示されている。
【0026】
図４を参照しながら説明する。フォーカス計測光源４１からのフォーカス計測光は、レンズ４２を通して、フォーカス計測パターン４３をケーラー照明しうる。フォーカス計測光源４１は、アライメント計測光の波長とは異なる波長を有するフォーカス計測光を発生しうる。フォーカス計測パターン４３は、例えば、ガラス基板にスリットパターンが描画されることによって形成されうる。フォーカス計測パターン４３の中心部に描画されたパターンを透過したフォーカス計測光は、レンズ４４を通過してミラー４５で反射されて、レンズ４６に到達する。フォーカス計測パターン４３を通過した後のフォーカス計測光は、簡単のためにその主光線のみが描かれているが、実際にはＮＡを持った光線である。フォーカス計測光は、レンズ４６の中心ではなく、レンズ４６の中心から偏心した部分に入射し、レンズ４６で屈折することによって、基準ミラー４７を通過し、レンズ４８に入射する。レンズ４８に対しても、フォーカス計測光は、レンズ４８の中心ではなく、レンズ４８の中心から偏心した部分に入射する。レンズ４８で屈折したフォーカス計測光は、プリズム２９に入射する。プリズム２９は、フォーカス計測光を反射する一方で、アライメント計測光を透過する特性を有する。プリズム２９で反射したフォーカス計測光は、λ／４板３０を透過し、対物レンズ３１に入射する。フォーカス計測光は、対物レンズ３１の中心ではなく、対物レンズ３１の中心から偏心した部分に入射し、対物レンズ３１で屈折することによって、図４に示されるように、基板３に対して角度θ（基板３の表面の法線に対する角度）で斜入射する。これにより、基板３には、フォーカス計測パターン４３が投影される。
【0027】
図５を参照しながら説明する。図５では、簡単のためにフォーカス計測光の主光線のみが描かれているが、フォーカス計測光は、実際にはＮＡを持った光である。基板３で反射されたフォーカス計測光は、基板３から角度θで反射され、対物レンズ３１に入射する。フォーカス計測光は、対物レンズ３１の中心ではなく、対物レンズ３１の中心から偏心した部分に入射し、対物レンズ３１で屈折することによって、λ／板３０を透過し、プリズム２９に入射する。プリズム２９で反射したフォーカス計測光は、レンズ４８に入射する。フォーカス計測光は、レンズ４８の中心ではなく、レンズ４８の中心から偏心した部分に入射し、レンズ４８で屈折することによって、基準ミラー４７を通過し、レンズ４６に入射する。フォーカス計測光は、レンズ４６の中心ではなく、レンズ４６の中心から偏心した部分に入射し、レンズ４６で屈折することによって、レンズ４９に入射し、レンズ４９を透過して光電変換素子５０の入射面に入射する。
【0028】
ここで、基板３の表面がフォーカス検出系４０のフォーカス面に一致しているときは、フォーカス計測光は、レンズ４９の中心に入射し、更にレンズ４９を透過して光電変換素子５０の入射面の中心に入射し、フォーカス計測パターン４３の像を該入射面に形成する。一方、基板３の表面がフォーカス検出系４０のフォーカス面からずれている場合には、光電変換素子５０の入射面に入射するフォーカス計測光の位置は、そのずれの方向および量に応じた位置となる。したがって、光電変換素子５０の入射面に形成されるフォーカス計測パターン４３の像の位置に基づいて、フォーカス検出系４０のフォーカス面に対する基板３の表面のずれ量（すなわち、デフォーカス量）を計測することができる。光電変換素子５０の入射面に形成されるフォーカス計測パターン４３の像の位置に基づくデフォーカス量の演算は、制御装置１７によって実行されうる。
【0029】
図２を参照しながら説明を続ける。基板ステージ４に搬送される基板３は、プリアライメント装置５２において位置および方位（θＺ方向）が所定位置および方位にプリアライメントされうる。プリアライメント装置５２は、露光装置ＥＡの一部であってもよいし、露光装置ＥＡとは異なる装置であってもよい。プリアライメント装置５２は、プリアライメントステージ５１を備えうる。プリアライメントステージ５１は、基板３を保持して、基板３をＸＹ方向およびθＺ方向に関して位置決めする機能を有しうる。
【0030】
プリアライメント装置５２は、ＸＹ方向およびθＺ方向に関する基板３のアライメント状態を検出するためのアライメントセンサを備え、該アライメントセンサは、例えば、投光器５３と、受光器５４（例えば、リニアイメージセンサ）とを含みうる。投光器５３から射出された計測光は、一部が基板３によって遮断され、他の一部が受光器５４に入射しうる。よって、受光器５４による受光結果に基づいて、基板３のエッジ位置を検出することができる。図６（ａ）、（ｂ）には、受光器５４の出力信号が例示されている。図６（ａ）、（ｂ）において、横軸は、受光器５４の受光面における受光位置を示し、縦軸は、受光器５４の各受光位置における出力値（入射する計測光の強度）を示している。
【0031】
図６（ａ）には、不透明基板をプリアライメントする際の受光器５４の出力信号が例示されている。不透明基板によって計測光が遮断されることで、受光器５４の受光面には、不透明基板の影が形成される。受光面において入射する計測光の強度が変化している部分は、不透明基板のエッジを示している。よって、不透明基板を１回転させたときに受光器５４によって検出されるエッジの位置の変化から、不透明基板の中心位置と不透明基板の方位基準が示している方位とを検出することができる。
【0032】
図６（ｂ）には、外周部に金属膜（例えば、Ｃｒ膜等）等の遮光膜が設けられた透明基板、または、外周部に面取り部を有する透明基板をプリアライメントする際の受光器の５４の出力信号が例示されている。このような透明基板をプリアライメントする場合、透明基板の外周部に対応する位置で受光器５４の出力信号が低下するので、透明基板のエッジを検出することができる。したがって、このような透明基板についても、基板を１回転させたときに受光器５４によって検出されるエッジの位置の変化から、不透明基板の中心位置と不透明基板の方位基準が示している方位とを検出することができる。
【0033】
透明であるにも拘わらず、遮光膜も面取り部も設けられていない基板が存在する。このような基板の例として、例えば、図７に模式的に示されるような基板３を挙げることができる。基板３は、遮光膜および面取り部のいずれも有しない。基板３は、方位基準として、基板３の結晶格子５６に沿って形成された直線切り欠き部（オリエンテーションフラット（以下、オリフラという））５７を有しうる。オリフラ５７には、面取り部を設けることができない場合がある。その場合、オリフラ５８を検出しようとしても、受光器５４の出力信号は、図８に例示されるように、コントラストが低い出力信号となる。このようにコントラストが低い出力信号に基づいて基板をその位置（ＸＹ方向）および方位（θＺ方向）についてアライメントすると、基板３の結晶方位を正確に目標方向に一致させることができず、製品の歩留まりが低下しうる。
【0034】
そこで、本実施形態の露光装置ＥＡでは、プリアライメント装置５２から露光装置ＥＡに搬送されてきた基板３に対して検出装置ＤＡを使って、位置および方位に関して、再度のアライメントを行う。本実施形態では、検出装置ＤＡは、アライメント計測光源２０からの計測光を使って明視野計測によって基板３のエッジ（および、それに基づく基板３の位置および方位）の検出を行う。明視野計測では、基板３からの表面反射光のみが光電変換素子３７によって検出される。よって、基板３が検出装置ＤＡ（のアライメント検出系）のフォーカス面に一致していれば、光電変換素子３７の出力信号は、図９（ａ）に例示されるように高いコントラストを有しうる。また、検出装置ＤＡは、暗視野計測を行うように変更されてもよく、暗視野計測では、基板３のエッジからの散乱光が検出される。暗視野計測では、基板３が検出装置ＤＡ（のアライメント検出系）のフォーカス面に一致していれば、光電変換素子３７の出力信号は、図９（ｂ）に例示されるように高いコントラストを有しうる。
【0035】
基板３は、オリフラ（以下、第１オリフラ）５７の他に、面取り部が設けられているが結晶格子５６に沿っていない第２オリフラ５８を有しうる。このような基板３を使用する場合、プリアライメント装置５２では、面取り部が設けられた第２オリフラ５８を使ってプリアライメントが行われ、検出装置ＤＡでは、第１オリフラ５７を使って基板３のエッジ（位置および方位）の検出が行われうる。第２オリフラ５８しか有しない基板３を使用する場合は、プリアライメント装置５２では、面取り部が設けられた第２オリフラ５８を使ってプリアライメントが行われ基板ステージ４上では、基板３の結晶格子の方位が直接計測されうる。
【0036】
一方、検出装置ＤＡのアライメント検出系７０は、焦点深度が浅くなりやすい。したがって、基板３のエッジ（および、それに基づく位置および方位）を高い精度で検出するためには、該エッジの検出前に、フォーカス検出系４０を使ってフォーカス検出を行い、その結果に基づいてフォーカス動作を実行すべきである。そこで、本実施形態では、フォーカス検出系４０によって基板３の表面の位置を検出し、その検出結果に基づいてアライメント検出系７０のフォーカス動作を行った後に、アライメント検出系７０によって方位基準を検出する。基板３の表面の位置は、該表面に直交するＺ方向における該表面の位置を意味する。フォーカス検出系４０のフォーカス面とアライメント検出系７０のフォーカス面とは一致していることが好ましいが、両者の差が既知であれば、両者は一致していなくてもよい。
【0037】
フォーカス検出系４０による基板３の表面の位置の検出は、該表面のうちエッジから離隔した領域を対象として行われることが好ましい。この意義を、図１０を参照しながら説明する。基板３の表面に投影されるフォーカス計測パターン４３の像が、像５９として示されるように基板３のエッジをまたぐ場合、光電変換素子５０で検出される光量が低下し、これによって基板３の表面の位置の検出精度が低下しうる。そこで、基板３の表面に投影されるフォーカス計測パターン４３の像は、像６０として示されるように、基板３の表面のうち基板３のエッジから離隔した領域に形成されることが好ましい。すなわち、フォーカス検出系４０による基板３の表面の位置の検出は、該表面のうちエッジから離隔した領域を対象として行われることが、基板３の表面の位置の検出精度が低下を抑えるために好ましい。
【0038】
図１、図４、図５に示さるように、アライメント検出系７０とフォーカス検出系４０とが同一領域を対象として検出を行う場合、アライメント検出系７０の対物側の光学系とフォーカス検出系４０の対物側の光学系とが共通しうる。この場合、まず、基板３の表面のうち基板３のエッジから離隔した領域を対象としてフォーカス検出系４０によって基板３の表面の位置の検出が行われうる。その後、アライメント検出系７０の視野に基板３のエッジが入るようにアライメント検出系７０と基板ステージ４の相対位置が変更され、アライメント検出系７０によって基板３のエッジ（および、それに基づく位置および方位）の検出が行われうる。アライメント検出系７０と基板ステージ４の相対位置は、基板ステージ駆動機構１８によって基板ステージ４を駆動することによってなされるが、アライメント検出系７０を移動させることによってなされてもよい。また、フォーカス検出系４０による基板３の表面の位置の検出は、基板ステージ４をＺ方向に移動させることによって行われうるが、フォーカス検出系４０をＺ方向に移動させることによってなされてもよい。あるいは、フォーカス検出系４０による基板３の表面の位置の検出は、フォーカス検出系４０に設けられたフォーカシングレンズの位置を調整することによってなされてもよい。この場合、例えば、フォーカシングレンズの位置に基づいて基板３の表面の位置を検出することができる。あるいは、フォーカス検出系４０による基板３の表面の位置の検出は、フォーカス検出系４０および基板ステージ４を移動させることなく、光電変換素子５０の出力信号におけるフォーカス計測パターンの像の位置に基づいてなされてもよい。
【0039】
アライメント検出系７０とフォーカス検出系４０とが分離した構成を採用することもできる。このような構成では、基板３の表面のうち基板３のエッジから離隔した領域を検出対象とするようにフォーカス検出系４０を配置し、基板３のエッジを含む領域を検出対象とするようにアライメント検出系７０を配置しうる。この場合、基板３の表面の位置を検出した後に基板３のエッジを含む領域を検出対象とするようにアライメント検出系７０と基板３との相対位置を変更する動作が不要であるので、計測に要する時間を短縮することができる。
【0040】
図１１には、アライメント検出系の計測視野６１が例示されている。オリフラ５７の直線部分に沿って配置された複数の領域Ｒについて、オリフラ５７を構成するエッジの位置がアライメント検出系７０によって検出されうる。制御装置１７は、各領域Ｒについて、光電変換素子５０からの出力信号をオリフラ５７の直線部分（エッジ）の接線方向に関して積算した信号を信号強度して計算し、該信号強度の極値６３を基板３のエッジの位置として計算しうる。
【0041】
複数の領域Ｒのそれぞれにおけるエッジ位置は、図１２（ａ）のように示され、制御装置１７は、これらの結果の線形近似曲線６４からオリフラ５７の位置を決定することができる。オリフラ５７に欠陥６５が存在する場合には、欠陥６５を対応する計エッジ位置の計測結果は、図１２（ｂ）に例示されるように、異常点６６となる。そこで、制御装置１７は、異常点６６を除外したエッジ位置の計測結果から線形近似曲線６４を計算しうる。
【0042】
図１３（ａ）には、基板のエッジ位置の計測結果を示す計測画面６９が例示されている。計測画面６９は、制御装置１７が有しうる不図示のディスプレイに提供されうる。計測画面６９と基板ステージ４とは、回転に関して補償されていて、計測画面６９における傾きθは、目標方向からのオリフラの方位のずれを示しうる。オリフラに欠陥６８が存在する場合、線形近似曲線がθを与えうる。
【0043】
ここまでは、遮光膜および面取り部を有しない透明基板に注目して本実施形態を説明したが、本実施形態は、遮光膜または面取り部を有する基板にも適用可能であるし、不透明な基板に対しても適用可能である。
【0044】
以下、上記の露光装置を用いて物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等）を製造する物品製造方法を説明する。物品は、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する露光工程と、その基板（感光剤）を現像する現像工程と、現像された基板を処理する処理を経て製造されうる。処理工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれうる。本物品製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。
【0045】
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
【符号の説明】
【0046】
ＤＡ：検出装置、７０：アライメント検出系、４０：フォーカス検出系、３：基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】