(57)【要約】【課題】原版と基板との位置合わせの正確度または精度への迷光の影響を軽減する露光装置およびデバイス製造方法を提供する。【解決手段】原版１１の位置を表す原版基準マークと基板３１の位置を表す基板基準マークのそれぞれに含まれ、ＸＹ方向に延びる二種類のマーク部を、投影光学系２０を介して同時に、ＸＹ方向の各々に対応する二種類の検出部を使用して検出する検出器４０と、迷光成分を検出器４０の検出結果から除去した後のピーク位置に基板ステージ３２を移動することによって原版１１と基板３１とをＸＹ平面内で位置合わせする制御部５０と、を有する露光装置１を提供する。【選択図】図１
2010135475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版基準マークを有し、原版を保持して移動する原版ステージと、
基板基準マークを有し、基板を保持して移動する基板ステージと、
前記原版ステージに保持された原版からの光を前記基板ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、
前記原版基準マークを照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明された前記原版基準マークと前記投影光学系とを介して照明された前記基板基準マークを介して光を検出する検出器と、
前記投影光学系の光軸に直交し且つ互いに直交する２つの軸の方向に関して前記検出器の出力に基づき前記原版ステージと前記基板ステージとの位置合わせを行って、前記原版を介して前記基板を露光する制御を行う制御部と、
を有する露光装置であって、
前記原版基準マークおよび前記基板基準マークは、前記２つの軸にそれぞれ対応する二種類のマークをそれぞれ有し、
前記検出器は、前記二種類のマークにそれぞれ対応する二つの検出部を含み、
前記制御部は、前記二つの検出部にそれぞれ入射する迷光の特性に関する情報を記憶し、前記二種類のマークを前記照明光学系に同時に照明させ、前記二種類のマークを介した光を前記二つの検出部に同時に検出させ、前記二つの検出部それぞれの出力と前記情報とに基づいて前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記二種類のマークの一方のみを前記照明光学系に照明させて前記二つの検出部に光を同時に検出させる第１の検出を行い、前記二種類のマークの他方のみを前記照明光学系に照明させて前記二つの検出部に光を同時に検出させる第２の検出を行い、前記第１の検出および前記第２の検出に基づいて前記二つの検出部それぞれに入射する迷光の特性を求め、それに関する情報を記憶する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記迷光の特性は、前記二つの検出部それぞれに入射する迷光の強度である、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記２つの軸に関して互いに異なる速度で前記基板ステージを移動させ、
前記迷光の特性は、前記２つの軸それぞれに関して、前記基板ステージの位置に対する前記二つの検出部のうち対応する検出部に入射する迷光の強度変化の周波数特性である、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記二種類のマークは、それぞれ開口部および遮光部を含み、且つ前記開口部の寸法またはピッチが互いに異なり、
前記迷光の特性は、前記２つの軸それぞれに関して、前記基板ステージの位置に対する前記二つの検出部のうち対応する検出部に入射する迷光の強度変化の周波数特性である、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記二つの検出部それぞれの出力に対してフーリエ変換を行い、前記フーリエ変換により得られたデータに対して前記周波数特性に応じたフィルタリングを行い、前記フィルタリングにより得られたデータに対して逆フーリエ変換を行い、前記逆フーリエ変換により得られたデータに基づいて前記位置合わせを行う、ことを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記照明光学系による前記原版基準マークの照明条件、前記二種類のマークの組合せ、および前記基板ステージの位置の少なくとも１つに対応づけて前記情報を記憶する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、原版又はその近傍に配置された原版基準マークと、基板又はその近傍に配置された基板基準マークとを、投影光学系を介して検出（計測）するＴＴＬ（ＴｈｒｏｕｇｈＴｈｅ Ｌｅｎｓ）検出系を有する露光装置を開示している。原版基準マークと基板基準マークは、投影光学系の光軸をＺ方向とすると、Ｘ方向のパターンとＹ方向のパターンを含み、各パターンは別々の検出器で検出される。
【０００３】
従来は両パターンを別々に検出していたが、検出時間を短縮してその後の露光のスループットを向上するために両パターンを同時に検出する需要が出てきた。しかし、両パターンを同時に検出すると、各検出部は、対応するパターン以外のパターンからの透過光（迷光）を受光して検出誤差を発生する。このため、従来は、迷光の影響が無視できる程度に両パターンを離して配置していた。
【特許文献１】特開昭５８−７１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、原版と基板上のショット領域との位置合わせ（重ね合わせ）性能に関する露光装置への要求などが厳しくなるにつれて両パターンを近接して配置しなければならなくなった。また、液浸露光などにより投影光学系の基板側の開口数（ＮＡ）が増加するにつれて迷光の影響は顕著となる。このため、位置合わせ精度への迷光の影響を軽減する必要性が出てきた。
【０００５】
本発明は、原版と基板との位置合わせの正確度または精度への迷光の影響を軽減することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての露光装置は、原版基準マークを有し、原版を保持して移動する原版ステージと、基板基準マークを有し、基板を保持して移動する基板ステージと、前記原版ステージに保持された原版からの光を前記基板ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、前記原版基準マークを照明する照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記原版基準マークと前記投影光学系とを介して照明された前記基板基準マークを介して光を検出する検出器と、前記投影光学系の光軸に直交し且つ互いに直交する２つの軸の方向に関して前記検出器の出力に基づき前記原版ステージと前記基板ステージとの位置合わせを行って、前記原版を介して前記基板を露光する制御を行う制御部と、を有する露光装置であって、前記原版基準マークおよび前記基板基準マークは、前記２つの軸にそれぞれ対応する二種類のマークをそれぞれ有し、前記検出器は、前記二種類のマークにそれぞれ対応する二つの検出部を含み、前記制御部は、前記二つの検出部にそれぞれ入射する迷光の特性に関する情報を記憶し、前記二種類のマークを前記照明光学系に同時に照明させ、前記二種類のマークを介した光を前記二つの検出部に同時に検出させ、前記二つの検出部それぞれの出力と前記情報とに基づいて前記位置合わせを行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、原版と基板との位置合わせの正確度または精度への迷光の影響を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は実施例１の露光装置１のブロック図である。露光装置１は、ステップアンドスキャン方式の露光装置（スキャナー）であるが、ステップアンドリピート方式の露光装置（ステッパー）にも適用可能である。露光装置１は、光源２からの光を利用してマスク又はレチクルなどの原版１１を照明光学系４で照明し、投影光学系２０を介して半導体ウエハやガラス基板などの基板３１を露光する投影露光装置である。露光前に、露光装置１は位置合わせ手段によって原版１１と基板３１とを位置合わせする。
【００１０】
光源２は、光束を射出するエキシマレーザーであるが、水銀ランプやＥＵＶ光発生手段でもよい。
【００１１】
照明光学系４は、光源２からの光束により原版１１を均一に照明する。照明領域は矩形又は円弧形状の領域である。照明光学系４は、照明領域を規定するマスキングブレード（照明領域規定部）４ａが原版１１と光学的に共役の位置に配置されている。
【００１２】
図１において、Ｘ軸方向は走査方向に直交する方向であり、照明領域の長手方向である。Ｙ軸方向が走査方向である。Ｚ軸方向は投影光学系２０の光軸ＯＡに平行な方向である。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸の双方に直交する方向である。なお、本実施例の照明領域規定部はマスキングブレードに限定されず、原版１１の近傍位置または共役位置に配置された不図示のスリット部材（スリット状開口を有する部材）やその他の部材であってもよい。
【００１３】
原版１１は、不図示のチャックを介して原版ステージ１２に保持され、転写される回路パターンが形成されている。原版１１は、原版ステージ１２によって走査方向（Ｙ軸方向）に移動される。
【００１４】
投影光学系２０は、原版１１のパターンを基板３１に縮小投影し、原版１１と基板３１とを光学的に共役の関係にする。図１では、投影光学系２０は屈折系であるが、反射屈折系や反射系も適用可能である。投影光学系２０と基板３１との間隙に空気よりも屈折率の大きな液体が満たされて液浸露光を実現してもよい。このように投影光学系２０のＮＡが大きい露光装置は、後述する迷光の影響が顕著となるため、本実施例の構成を採用するメリットは大きい。
【００１５】
原版を介した基板の露光により原版上の回路パターン全体が転写される基板３１上の領域をショット（またはショット領域）と呼ぶ。基板３１は、不図示のチャックを介して基板ステージ３２に保持されている。基板３１は、基板ステージ３２によって、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸方向それぞれの位置および各軸周りの回転角が調整されうる。基板ステージ３２の数は一つに限定されない。この場合には、例えば、フォーカス計測やアライメント計測を行う計測ステーションと露光を行う露光ステーションとを有し、計測ステーションにおける計測を経た基板が基板ステージを介して露光ステーションに搬送される構成となる。
【００１６】
原版ステージ１２および基板ステージ３２は、不図示のバーミラーが搭載され、不図示のレ−ザ干渉計によってそれぞれ位置計測される。位置計測結果は、制御部５０に送信される。制御部５０は、位置計測結果に基づいて、原版ステージ１２と基板ステージ３２とが投影光学系２０の縮小倍率に応じた速度比で移動するように、それぞれの駆動部（不図示）を制御する。それと並行して原版１１の回路パターンを介し基板３１を露光することにより、回路パターン全体がショットに転写される。
【００１７】
検出器４０は、原版基準マークと基板基準マークとを、投影光学系２０を介して検出する。このように、検出器４０は、投影光学系２０を介して検出を行うため、ＴＴＬ（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ｌｅｎｓ）検出系を構成する。なお、ここで、ＴＴＬなる用語は、投影光学系がレンズを含むことを意図したものではなく、例えば、投影光学系は、レンズを含まずミラーを含むものであってもよい。検出器４０は、後述するように、Ｘマーク用検出部４２とＹマーク用検出部４４とを有する。
【００１８】
原版基準マーク（アライメントマーク）は、原版１１上又は原版１１の近傍に配置されたおよび原版ステージ１２の指標板（第１指標板）１３上の少なくとも一方に設けられるが、本実施例では指標板１３上に配置されている。基板基準マーク（アライメントマーク）は、基板３１上又は基板３１の近傍に配置されたおよび基板ステージ３２の指標板（第２指標板）３３上に設けられるが、本実施例では指標板３３上に配置されている。
【００１９】
指標板１３は、原版ステージ１２の上の原版１１の近傍に固定され、指標板１３のパターン面である反射面１３ａの高さが原版１１の反射面１１ａの高さとほぼ一致するように構成されている。反射面１３ａには、ＣｒやＡｌ、Ｔａ等の金属で形成された原版基準マークが形成されている。図１においては、走査方向であるＹ軸方向において原版１１を挟んで２個の指標板１３が配置されている。しかし、本発明は、これに限定するものではなく、指標板１３は少なくとも１個配置されていればよい。
【００２０】
図２（ａ）は、指標板１３の反射面１３ａ及び指標板３３の反射面（表面）３１ａの平面図である。
【００２１】
原版基準マークは、反射面１３ａ上に配置されて、露光領域内の複数の像高での検出が可能なように設けられた複数の前方側マーク１４と複数の後方側マーク１７とを有する。
【００２２】
本実施例の前方側マーク１４は、図２（ｂ）に示すようなライン状の開口Ｐ１と遮光部Ｐ２を有するラインアンドスペースのマークである。前方側マーク１４は、Ｘ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である前方側Ｘマーク部１５と、Ｙ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である前方側Ｙマーク部１６とを有する。但し、前方側マーク１４の有する二種類のマーク部は、上述のものに限定されるものではなく、投影光学系２０の光軸ＯＡに垂直な（直交する）平面上にある互いに直交する二方向にそれぞれ延びる二種類のマーク部であれば足りる。
【００２３】
前方側Ｘマーク部１５と前方側Ｙマーク部１６とは近接して配置される。このように、両マーク部を近接して配置する場合、後述する迷光の影響は顕著となるため、本実施例の構成を採用するメリットは大きい。
【００２４】
本実施例の後方側マーク１７は、前方側マーク１４の線幅よりも太い線幅を有する、図２（ｃ）に示すようなライン状の開口Ｐ１と遮光部Ｐ２とを有するラインアンドスペースのマークである。後方側マーク１７は、Ｘ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である後方側Ｘマーク部１８と、Ｙ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である後方側Ｙマーク部１９とを有する。但し、後方側マーク１７の有する二種類のマーク部は、上述のものに限定されるものではなく、投影光学系２０の光軸ＯＡに垂直な平面上にある互いに直交する二方向にそれぞれ延びる二種類のマーク部であれば足りる。
【００２５】
後方側Ｘマーク部１８と後方側Ｙマーク部１９とは近接して配置される。このように、両マーク部を近接して配置する場合、後述する迷光の影響は顕著となるため、本実施例の構成を採用するメリットは大きい。
【００２６】
指標板３３は、基板ステージ３２の上の基板３１の近傍に固定されており、指標板３３の表面３１ａの高さが基板３１の上面３１ａの高さとほぼ一致するように構成されている。指標板３３の表面３３ａには、ＣｒやＡｌ、Ｔａ等の金属で形成された基板基準マーク（１７、１８）が形成されている。図１においては、走査方向であるＹ軸方向において基板３１の隣に一つの指標板３３が配置されている。
【００２７】
基板基準マークは、反射面３３ａ上に配置されて、露光領域内の複数の像高での検出が可能なように設けられた複数の前方側マーク３４と複数の後方側マーク３７とを有する。
【００２８】
本実施例の前方側マーク３４は、図２（ｂ）に示すようなライン状の開口Ｐ１と遮光部Ｐ２とを有するラインアンドスペースのマークである。前方側マーク３４は、Ｘ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である前方側Ｘマーク部３５と、Ｙ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である前方側Ｙマーク部３６とを有する。但し、前方側マーク３４の有する二種類のマーク部は、上述したものに限定されるものではなく、投影光学系２０の光軸ＯＡに垂直な平面上にある互いに直交する二方向にそれぞれ延びる二種類のマーク部であれば足りる。
【００２９】
本実施例の後方側マーク３７は、前方側マーク３４の線幅よりも太い線幅を有する、図２（ｃ）に示すようなライン状の開口Ｐ１と遮光部Ｐ２とを有するラインアンドスペースのマークである。後方側マーク３７は、Ｘ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である後方側Ｘマーク部３８と、Ｙ軸と直交する方向のラインマーク（矩形形状の開口パターン）である後方側Ｙマーク部３９とを有する。但し、後方側マーク３７の有する二種類のマーク部は、上述のものに限定されるものではなく、投影光学系２０の光軸ＯＡに垂直な平面上にある互いに直交する二方向にそれぞれ延びる二種類のマーク部であれば足りる。
【００３０】
前方側マーク１４及び３４と後方側マーク１７及び３７とは、原版１１と基板３１との位置合わせの検出範囲や検出精度に応じて使い分けられるよう、複数組設けてもよい。
【００３１】
検出器４０は、前方側マーク３４及び後方側マーク３７の下方に設けられて、マーク部を透過した光量を検出する。検出器４０は、例えば、フォトダイオード等の光検出器、１次元ＣＣＤまたは２次元ＣＣＤ等の撮像素子、またはエネルギーモニタから構成されている。検出器４０の検出結果は、制御系の制御部５０に送信される。図１は、指標板３３及び検出器４０の組を一つ示してあるが、この組は、二つ以上設けられてもよい。
【００３２】
ＴＴＬ検出において、前方側マーク１４を照明光学系４で照明し、投影光学系２０を介して前方側マーク１４からの透過光を前方側マーク３４に投影し、前方側マーク３４からの透過光量を検出器４０によって得る。また、後方側マーク１７及び３７についても同様に行う。
【００３３】
制御系（制御部）は、検出器４０の検出出力（透過光量）がピークとなる基板ステージ３２の位置を求める制御部５０と、制御部５０による動作に必要な情報を格納するメモリ５２とを有する。なお、制御部５０とメモリ５２とを含む制御系を制御部ともいうものとする。本実施例の制御部５０は、原版１１と基板３１とのＸＹ平面内の位置合わせにおいて、検出器４０の検出出力から迷光成分を除去する。制御部５０は、ＡＤ変換部や信号処理部を内蔵しうる。メモリ５２は、迷光成分をテーブルとして保持してもよいし、検出器４０による検出出力のデータや制御部５０によって迷光成分が除去された後のデータを保持してもよい。
【００３４】
以下、前方側マーク１４及び３４とＴＴＬ検出系を利用したフォーカス計測について説明する。なお、後方側マーク１７及び３７についても同様に行う。
【００３５】
まず、露光領域内の所定の像高に前方側マーク１４が配置されるように原版ステージ１２を移動し、次に、前方側マーク３４が前方側マーク１４の結像位置の近傍に配置されるように基板ステージ３２を移動する。基板ステージ３２を投影光学系２０の光軸の方向において移動しながら前方側マーク３４を透過した光量を検出器４０で検出し、検出される光量が最大になる位置を探すことで、その像高での投影光学系２０の最良結像位置（フォーカス）を決定する。
【００３６】
図３（ａ）は、フォーカス計測時の検出器４０の出力の一例を示すグラフであり、横軸は基板ステージ３２のＺ軸方向の位置であり、縦軸は検出器４０の出力である。制御部５０は、図３の検出出力のピーク位置（Ｚ軸方向の基板ステージ３２の位置）を最良結像位置として設定する。
【００３７】
次に、投影光学系２０の光軸ＯＡに垂直な平面上にある互いに直交する二方向の一例であるＸ軸方向・Ｙ軸方向における位置合わせ計測について説明する。
【００３８】
フォーカス計測と同様に、露光領域内の所定の像高に前方側マーク１４が配置されるように原版ステージ１２を移動し、次に、前方側マーク３４が前方側マーク１４の結像位置の近傍に配置されるように基板ステージ３２を移動する。基板ステージ３２を投影光学系２０の光軸ＯＡとは垂直な方向に駆動しながら前方側マーク３４を透過した光量を検出する。例えば、Ｘ方向およびＹ方向それぞれに関して検出器４０が検出する光量が最大になる位置を探すことで、その像高での前方側マーク１４と前方側マーク３４との位置合わせが実行される。
【００３９】
図３（ｂ）は、位置合わせ計測時の検出器４０の出力の一例を示すグラフであり、横軸は基板ステージ３２のＸＹ座標であり、縦軸は検出器４０の出力である。本実施例では、Ｘ軸に対して４５°の方向に基板ステージ３２を移動するため、移動中のＸ座標とＹ座標とは等しい。この等しいＸ座標・Ｙ座標をグラフの横軸におけるＸＹ座標としている。しかし、移動中のＸ座標とＹ座標とが異なりうる場合は、図３（ｂ）に示すグラフの代わりに、Ｘ座標とＹ座標と検出器４０出力との関係を示す３次元座標系を用いればよい。このことは、ＸＹ座標が横軸に設定されている他のグラフにも当てはまる。
【００４０】
ＸＹ方向の位置合わせ計測においては、例えば、図１中において、Ｘ方向に基板ステージ３２を移動した場合は、前方側Ｘマーク部３５を透過した光量によってＸ方向の位置合わせ計測が行われる。また、Ｙ方向に基板ステージ３２を移動した場合は、前方側Ｙマーク部３６を透過した光量によってＹ方向の位置合わせ計測が行われる。最低二方向の検出を行うことによって、投影光学系２０の光軸ＯＡとは垂直な平面内における位置合わせ計測を行なうことができる。但し、指標板３３に形成されたマークのラインの方向と基板ステージ３２の移動の方向とは上記に限定されない。種々の変更がなされた指標板１３・３３のマークの態様と基板ステージ３２の移動態様とによっても、投影光学系２０の光軸と垂直な平面内における位置合わせ計測を行なうことができる。
【００４１】
本実施例では、ＴＴＬ検出系の検出時間を短縮するために、投影光学系２０の光軸ＯＡとは垂直な平面内の位置合わせ計測において、Ｘ方向に延びるマーク部とＹ方向に延びるマーク部とを同時に検出している。
【００４２】
そのために、前方側Ｘマーク部１５と前方側Ｙマーク部１６とを照明光学系４にて同時に照明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）はその一例を示す平面図である。図４（ａ）に示すように、照明光学系４のマスキングブレード４ａの位置を調整し、隣接する前方側Ｘマーク部１５と前方側Ｙマーク部１６とを同時に照明する。また、図４（ｂ）に示すように、異なる像高での検出を行うための前方側Ｘマーク部１５と前方側Ｙマーク部１６とを同時に照明してもよい。また、複数の前方側Ｘマーク部１５と複数の前方側Ｙマーク部１６とを同時に照明してもよい。その際に、前方側Ｘマーク部１５および前方側Ｙマーク部１６からの透過光を対応する前方側Ｘマーク部３５および前方側Ｙマーク部３６が受光できる位置に基板ステージ３２を移動する。
【００４３】
前方側Ｘマーク部１５および前方側Ｙマーク部１６からの透過光は、投影光学系２０を介して、前方側Ｘマーク部３５および前方側Ｙマーク部３６上に投影される。そして、前方側Ｘマーク部３５および前方側Ｙマーク部３６からの透過光を対応する検出器４０で検出することで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同時検出が可能となる。上述したように、原版基準マークおよび基板基準マークのそれぞれは、投影光学系２０の光軸ＯＡに垂直なＸＹ平面上にある互いに直交する二方向であるＸ軸方向・Ｙ軸方向にそれぞれ延びる二種類のマーク部を有する。検出器４０は、投影光学系２０を介したこれら二種類のマーク部からの透過光を２つの検出部で検出する。２つの検出部は、Ｘマーク用検出部４２およびＹマーク用検出部４４である。２つの検出部の一方は、直交する二方向の一方に対応し、２つの検出部の他方は、直交する二方向の他方に対応する。なお、Ｘ軸方向・Ｙ軸方向の同時検出は、基板ステージ３２をＸ軸方向・Ｙ軸方向に同時に移動する軌跡において予め定められた位置で行えばよい。
【００４４】
しかし、ＮＡが増加するに従い、図５に示すように、Ｘ軸方向の検出については、前方側Ｘマーク部３５の透過光の一部が指標板３３の裏面で反射し、更に遮光部３３ｃ１で反射することで、迷光としてＹマーク用検出部４４に入射する。また、検出器４０のＸマーク用検出部４２で反射し、更に遮光部３３ｃ１で反射することで、迷光としてＹマーク用検出部４４に入射する。図５（ａ）は、指標板３３の一例を示す断面図であり、図５（ｂ）は、指標板３３の変形例である指標板３３Ａの断面図である。指標板３３は、硝材からなる光透過部３３ｂの投影光学系２０側にパターン部３３ｃが形成されているが、指標板３３Ａは、これに加えて、光透過部３３ｂの検出器４０側に拡散板（又は蛍光板）３３ｄが形成されている。パターン部３３ｃは、遮光部３３ｃ１とマーク３５乃至３９とを含む。遮光部３３ｃ１は遮光部Ｐ２と同一の材料から構成されてもよいし、異なる材料から構成されてもよい。
【００４５】
更に、ＣｒやＡｌ、Ｔａ等の金属面で形成されている遮光部３３ｃ１で反射した光が迷光として検出器４０のＹマーク用検出部４４に入射する。同様に、Ｙ軸方向の検出については、前方側Ｙマーク部３６の透過光の一部が指標板３３の裏面や、Ｙマーク用検出部４４で反射し、更に遮光部３３ｃ１で反射することで、迷光としてＸマーク用検出部４２に入射する。
【００４６】
ここで、前方側Ｘマーク部３５を透過する光量をα、前方側Ｙマーク部３６を透過する光量をβとする。光量αのうちＸマーク用検出部４２が検出する割合をａ、Ｙマーク用検出部４４が検出する（迷光の）割合をｂとする。また、光量βのうちＹマーク用検出部４４が検出する割合をｃ、Ｘマーク用検出部４２が検出する（迷光の）割合をｄとする。Ｘマーク用検出部４２で検出される光量をＳｘ、Ｙマーク用検出部４４で検出される光量をＳｙとすると、ＳｘおよびＳｙはそれぞれ次式で表わされる。
【００４７】
【数１】
2010135475.tif 000003
【００４８】
【数２】
2010135475.tif 000004
【００４９】
制御部５０は、指標板３３を透過した光量α及び光量βと、それらと対応する基板ステージ３２の位置とにより、透過光量がピークとなる基板ステージ３２の位置（最適位置）を算出する。しかし、Ｘマーク用検出部４２の光量ＳｘおよびＹマーク用検出部４４の光量Ｓｙが迷光の影響を受けているので、これらをそのまま使用すると、検出の正確度または精度が悪化する。このため、正確または高精度な位置合わせ計測のためには迷光成分の影響を低減する必要がある。
【００５０】
図６（ａ）は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同時検出時の光量Ｓｘ、Ｓｙを示すグラフであり、横軸は基板ステージ３２のＸＹ座標を示し、縦軸はＸマーク用検出部４２およびＹマーク用検出部４４の出力値を示している。図６（ａ）より、迷光の影響を含んだ光量Ｓｘ、Ｓｙでは、出力値のピーク位置は、波形１の領域内から得られる。
【００５１】
図６（ｂ）は、Ｘマーク用検出部４２に入射する光量値（ａ×α）および（ｄ×β）を示すグラフであり、横軸は基板ステージ３２のＸＹ座標を示し、縦軸は光量値を示している。
【００５２】
図６（ｃ）は、Ｙマーク用検出部４４に入射する光量（ｂ×α）および（ｃ×β）を示すグラフであり、横軸は基板ステージ３２のＸＹ座標を示し、縦軸は光量値を示している。
【００５３】
光量αに関する迷光の割合ｂを求めるために、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を同時に検出する状態でマスキングブレード４ａを駆動し、前方側Ｙマーク部１６が照明されない状態にする。そして、図６（ｂ）及び図６（ｃ）の実線で示すように、光量（ａ×α）および（ｂ×α）を検出し、ａおよびｂを求める。ここで、光量αは、例えば、前方側Ｘマーク部１５を照明した光の強度（照度）およびマークの開口（透光部）の面積から算出することができる。同様に、光量βの迷光の割合ｄを求める場合、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を同時に検出する状態で、マスキングブレード４ａを駆動して前方側Ｘマーク部１５が照明されない状態にする。そして、図６（ｂ）及び（ｃ）の破線で示すように、光量（ｃ×β）および（ｄ×β）を検出し、ｃおよびｄを求める。ここで、光量βは、例えば、前方側Ｙマーク部１６を照明した光の強度（照度）およびマークの開口（透光部）の面積から算出することができる。
【００５４】
光量αおよびβは、数１及び数２から次式（数３および数４）で表わすことができる。よって、光量の割合ａ、ｂ、ｃ、ｄを上述のように予め求めておけば、光量αおよびβを数３および数４から求めることができる。
【００５５】
【数３】
2010135475.tif 000005
【００５６】
【数４】
2010135475.tif 000006
【００５７】
従って、制御部５０は、光量α、βと、光量の割合ａ、ｃより、光量Ｓｘ、Ｓｙから迷光成分を取り除いた光量（ａ×α）と（ｃ×β）を求めることができる。即ち、制御部５０は、２つのの検出部（Ｘマーク用検出部４２およびＹマーク用検出部４４）の各々が二種類のマーク部のうち対応するマーク部以外のマーク部から受光した迷光成分を検出出力から除去した値を算出することができる。すなわち、制御部５０は、迷光成分の影響が低減された透過光量値を算出することができる。更に、制御部５０は、算出した光量値に基づいて、より正確または高精度な位置合わせ計測を行うことができる。よって、ＸＹ平面に平行な面内において原版１１と基板３１とをより正確または高精度に位置合わせすることができる。
【００５８】
図７は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同時検出の結果の一例を示すグラフであり、横軸は基板ステージ３２のＸＹ座標を示している。また、縦軸は透過光量（Ｘマーク用検出部４２またはＹマーク用検出部４４の出力値および当該出力値から迷光成分を除去した算出値）を示している。
【００５９】
Ｘマーク用検出部４２またはＹマーク用検出部４４の出力値は、波形１の領域内でピーク値を示している。しかし、数式３または４を使用して求められた迷光成分を除去した算出値は、波形３の領域内でピーク値を示し、計測誤差を低減し得るものである。
【００６０】
制御部５０は、迷光成分を除去するための情報を照明光学系による原版基準マークの照明条件、二種類のマーク部の組合せ、および、基板ステージ３２の位置の少なくとも１つに対応付けてメモリ５２に格納（記憶）しておくのが好ましい。
【００６１】
図８は、実施例１の位置合わせ方法を説明するためのフローチャートである。図８において、「Ｓ」はステップの略である。
【００６２】
まず、制御部５０は、照明光学系４において所望の偏光状態・照明状態を設定する（Ｓ１０１）。所望の照明状態（輪帯照明などの変形照明の状態など）の設定は、原版１１を均一に照明するための不図示のオプティカルインテグレータの射出面近傍に配置された不図示の開口絞りの形状を不図示のターレットなどで変更することによって行うことができる。不図示の開口絞りは投影光学系２０の瞳面と共役である。所望の偏光状態（ラジアル照明、タンジェンシャル照明など）の設定は不図示の偏光状態設定手段によって行うことができる。
【００６３】
次に、制御部５０は、Ｘマーク用検出部４２及びＹマーク用検出部４４で受光する迷光成分が既に検出済みかどうかを判断する（Ｓ１０２）。
【００６４】
迷光成分が未検出であると判断すると、制御部５０は、前方側Ｘマーク部１５又は前方側Ｙマーク部１６をマスキングブレード４ａで遮光し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同時検出を行って迷光成分を検出する（Ｓ１０３）。次に、制御部５０は、Ｓ１０３で遮光しなかった側のマーク部を遮光し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同時検出を行い、迷光成分を検出する（Ｓ１０４）。即ち、制御部５０は、照明領域規定部であるマスキングブレード４ａにより二種類のマーク部の一方を遮光した状態で検出器４０に第１の検出を行わせる。次いで、制御部５０は、マスキングブレード４ａにより二種類のマーク部の他方を遮光した状態で検出器４０に第２の検出を行わせる。
【００６５】
次に、制御部５０は、Ｓ１０３、Ｓ１０４で得られた迷光成分をメモリ５２に記憶する（Ｓ１０５）。
【００６６】
次に、制御部５０は、基板３１を露光する前に、原版基準マークおよび基板基準マークを検出器４０で検出し、その検出結果から事前に取得した迷光成分を除去する。即ち、制御部５０は、第１の検出および第２の検出の結果に基づいて迷光成分が除去された検出器４０の検出出力を求める。その後、制御部５０は、透過光量がピークを示す基板ステージ３２の位置（Ｘ座標・Ｙ座標）を求める（Ｓ１０６）。図７において、透過光量がピークを示す基板ステージ３２の位置を求める方法は周知であるので、ここでは説明を省略する。
【００６７】
次に、制御部５０は、Ｓ１０６で得られた位置合わせ計測の結果にしたがい基板ステージ３２を駆動して原版１１のパターンと基板３１上のショットとの位置合せを行い、原版１１のパターンを介してショットを露光する（Ｓ１０７）。なお、原版１１のパターンとショットとの位置合わせには、例えば、原版１１と原版基準マークとの相対位置計測および基板３１上のショットと基板基準マークとの相対位置計測がさらに必要となるが、それらは周知であるので説明を省略する。
【００６８】
図８を参照して、Ｓ１０３、Ｓ１０４で得られた迷光成分をメモリ５２に記憶する例を説明した。しかし、光量の割合ａ、ｂ、ｃ、ｄを上述のようにして求めてメモリ５２に記憶しておき、数３および数４を用いて、光量Ｓｘ、Ｓｙから迷光成分を取り除いた光量（ａ×α）、（ｃ×β）を求めてもよい。
【実施例２】
【００６９】
以下、図９〜図１１を参照して、実施例２の位置合わせ計測について以下に説明する。実施例１と説明が重複する箇所については同一符号を用いると共に、説明を省略する。また、以下の説明は、前方側マーク１４及び３４を用いているが、後方側マーク１７及び３７にも同様に適用することができる。
【００７０】
検出精度を維持する目的で、一般に、前方側Ｘマーク部１５および前方側Ｙマーク部１６の矩形開口部の長辺・短辺の寸法と開口部間ピッチとが等しく設定され、前方側Ｘマーク部３５および前方側Ｙマーク部３６のそれらも等しく設定されている。そのため、基板ステージ３２のＸ軸方向速度とＹ軸方向速度とが等しいと、Ｘマーク用検出部４２には前方側Ｘマーク部３５からの透過光と前方側Yマーク部３６からの迷光とが同周期で入射し、Ｙマーク用検出部４４も同様となる。
【００７１】
ここで、前方側Ｘマーク部３５を透過し、それに対応するＸマーク用検出部４２に入射する透過光、前方側Ｙマーク部３６を透過し、それに対応するＹマーク用検出部４４に入射する透過光を基準透過光（基準光成分）とする。本実施例では、事前に、実験的又は理論的に基準透過光の周波数特性を取得し、メモリ５２は基準透過光（基準光成分）の周波数特性の情報を格納している。例えば、実施例１のように、前方側Ｘマーク部１５又は前方側Ｙマーク部１６をマスキングブレード４ａで遮光し、基準透過光の周波数特性を計測してもよい。
【００７２】
また、制御部５０は、基準光成分と迷光成分とがＸＹ平面上の座標において異なる位相で検出器４０によって検出されるように設定した状態で検出器４０に二種類のマーク部を検出させる。本実施例では、この設定した状態は、基板ステージ３２のＸ軸・Ｙ軸方向の速度を異ならせた状態である。
【００７３】
即ち、基板ステージ３２のＸ軸方向およびＹ軸方向の速度が等しいと、基準透過光および迷光は同周期となるから検出器４０が検出出力をフーリエ変換しても基準透過光および迷光との周波数成分を分離することができない。このため、本実施例では、基板ステージ３２のＸ軸方向およびＹ軸方向への速度を異ならせ、Ｘ軸方向・Ｙ軸方向の同時検出を行っている。これにより、図９及び図１０に示すように、基準透過光および迷光の強度変化の周波数成分を分離することができる。
【００７４】
なお、本発明における前記設定した状態は、二種類のマーク部のうち一方の開口部と他方の開口部との間で寸法又はピッチを異ならせた状態である場合も含む。
【００７５】
分離の際には、制御部５０は、検出器４０の検出出力をフーリエ変換し、フーリエ変換した結果とメモリ５２に格納された情報とに基づき迷光成分を特定及び除去する。除去後は、逆フーリエ変換を行う。そして、迷光成分の除去されたデータから透過光の強度がピークとなる基板ステージ３２の位置を算出する。制御部５０は、迷光成分及び／又は基準光成分の周波数特性を照明光学系による原版基準マークの照明条件、二種類のマーク部の組合せ、および、基板ステージ３２の位置の少なくとも１つに対応付けて記憶しておくことが好ましい。
【００７６】
図１１は、実施例２の位置合わせ方法を説明するためのフローチャートを示す。図１１において、「Ｓ」はステップの略である。
【００７７】
まず、制御部５０は、Ｓ１０１と同様に、照明光学系４において所望の偏光状態、照明状態を設定する（Ｓ２０１）。
【００７８】
次に、制御部５０は、基板ステージ３２のＸ軸方向およびＹ軸方向の速度を異ならせ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同時検出を行う（Ｓ２０２）。上述したように、基準光成分および迷光成分の周期を異ならせる手段は別の手段であってもよい。
【００７９】
次に、制御部５０は、Ｓ２０２で得られた検出出力をフーリエ変換する（Ｓ２０３）。
【００８０】
次に、制御部５０は、事前に求めてメモリ５２に記憶させた基準透過光及び／又は迷光の周波数特性に基づき、例えば、フーリエ変換により得られたデータに対してフィルタリングを行って、迷光成分を除去する。（Ｓ２０４）。
【００８１】
次に、制御部５０は、Ｓ２０４で得られたデータを逆フーリエ変換し、得られたデータから透過光の強度がピークとなる基板ステージ３２の位置を算出する（Ｓ２０５）。
【００８２】
最後に、制御部は、Ｓ１０７と同様に、Ｓ２０５で得られた位置合わせ計測の結果にしたがい基板ステージ３２を駆動して原版１１のパターンと基板３１上のショットとの位置合せを行い、原版１１のパターンを介してショットを露光する。なお、原版１１のパターンとショットとの位置合わせには、例えば、原版１１と原版基準マークとの相対位置計測および基板３１上のショットと基板基準マークとの相対位置計測がさらに必要となるが、それらは周知であるので説明を省略する。
【００８３】
以上説明した位置合わせ計測において、原版１１と基板３１とは迷光の影響が低減されて正確または高精度に位置合わせ計測が行われる。そのため、重ね合わせの正確度または精度が向上し、また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同時検出によって位置合わせ計測時間が短縮するので、露光装置のスループットも向上する。
［デバイス製造方法の実施形態］
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。当該方法において、本発明を適用した露光装置を使用し得る。
【００８４】
半導体デバイスは、ウエハ（半導体基板）に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程とを経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、その工程で露光されたウエハを現像する工程とを含みうる。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含みうる。また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、その工程で露光されたガラス基板を現像する工程とを含みうる。
【００８５】
本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの生産性、品質および生産コストの少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施例１の露光装置のブロック図である。
【図２】図１に示す原版基準マーク又は基板基準マークの概略平面図である。
【図３】基板ステージのＺ方向とこれに垂直な方向の位置と検出器との関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す原版基準マーク又は基板基準マークの概略平面図である。
【図５】図１に示す検出器近傍の概略断面図である。
【図６】基板ステージのＸ方向又はＹ方向の位置と検出器の出力との関係を示すグラフである。
【図７】基板ステージのＸ方向又はＹ方向の位置と検出器の出力との関係を示すグラフである。
【図８】実施例１の位置合わせ方法を説明するフローチャートである。
【図９】実施例２の位置合わせ方法の原理を説明するためのグラフである。
【図１０】図９をフーリエ展開した結果を示すグラフである。
【図１１】実施例２の位置合わせ方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１                露光装置
４                照明光学系
４ａ              マスキングブレード
１１              原版
１３、３３        指標板
２０              投影光学系
３１              基板
１４、３４        前方側マーク
１７、３７        後方側マーク
１５、３５        前方側Ｘマーク部
１６、３６        前方側Ｙマーク部
１８、３８        後方側Ｘマーク部
１９、３９        後方側Ｙマーク部
４０              検出器
４２              Ｘマーク用検出部
４４              Ｙマーク用検出部
５０              制御部
５２              メモリ
【図１】
2010135475.tif 000007
【図２】
2010135475.tif 000008
【図３】
2010135475.tif 000009
【図４】
2010135475.tif 000010
【図５】
2010135475.tif 000011
【図６】
2010135475.tif 000012
【図７】
2010135475.tif 000013
【図８】
2010135475.tif 000014
【図９】
2010135475.tif 000015
【図１０】
2010135475.tif 000016
【図１１】
2010135475.tif 000017