(57)【要約】【課題】被測定物の裏面に設けられたマークの位置に加え、被測定物の厚みを迅速かつ高精度に検出するのに有利な検出装置を提供する。【解決手段】検出装置Ｄは、被測定物３の表面側からマークを照明し、照明されたマークの像を検出する第１検出系１６と、被測定物３の表面位置を検出する第２検出系４１と、表面位置に基づいて、第１検出系１６におけるマークの像のフォーカス状態を示す情報を求める処理部Ｐとを備える。さらに、処理部Ｐは、第１検出系１６により検出されたマークの位置を参照し取得した第１フォーカス位置と、第２検出系４１により検出された表面位置を参照し取得した第２フォーカス位置との差分に基づいて、被測定物３の厚みを求める。【選択図】図３
2014085123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の裏面に設けられたマークを検出する検出装置であって、
前記被測定物の表面側から前記マークを照明し、該照明されたマークの像を検出する第１検出系と、
前記被測定物の表面位置を検出する第２検出系と、
前記表面位置に基づいて、前記第１検出系における前記マークの像のフォーカス状態を示す情報を求める処理部と、を備え、
前記処理部は、さらに、前記第１検出系により検出された前記マークの位置を参照し取得した第１フォーカス位置と、前記第２検出系により検出された前記表面位置を参照し取得した第２フォーカス位置との差分に基づいて、前記被測定物の厚みを求めることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記厚みは、幾何学的厚みであ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】
前記厚みは、前記差分に前記被測定物の屈折率をかけることで求められる光学的厚みであることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記被測定物の予め設定されている厚みを、前記被測定物の屈折率で割ることで取得したオフセット量に基づいて、前記情報を求めることを特徴とする請求項１ないし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、赤外光で前記マークを照明することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記被測定物の複数の位置にて取得された前記第１フォーカス位置と前記第２フォーカス位置とに基づいて、前記複数の位置での前記厚みを求め、
前記複数の厚みに基づいて、前記被測定物の３次元情報を求める、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記被測定物を保持する保持部を備え、
前記処理部は、前記保持部または前記被測定物の少なくともいずれかの表面に設置されているマークを基準として、前記第１検出系が検出した前記マークの位置を参照して取得したフォーカス位置と、前記第２検出系が検出した前記マークの位置を参照して取得したフォーカス位置とを合わせることで、フォーカスの計測値を補正する、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記屈折率に関する情報は、前記処理部に予め入力されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項９】
基板を露光する露光装置であって、
被測定物としての前記基板の裏面、または前記基板に塗布された被測定物としての感光剤の裏面に設けられたマークを検出する検出装置と、
前記基板を保持する基板保持部と、
少なくとも前記検出装置および前記基板保持部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記検出装置は、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の検出装置であり、
前記制御部は、前記検出装置を構成する前記処理部により求められた前記情報に基づいて、前記マークのフォーカス状態が許容範囲に収まるように前記基板保持部の動作を制御する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記処理部が求める前記厚みを定期的に取得し、前記厚みに変動が生じたと判定した場合には、露光処理後の前記基板に薄化処理を実施する装置、または露光処理後の前記基板にエッチング処理を実施する装置の少なくともいずれかに前記厚みをフィードバックさせることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記処理部が求める前記３次元情報を定期的に取得し、前記３次元情報に変動が生じたと判定した場合には、露光処理後の前記基板に薄化処理を実施する装置、または露光処理後の前記基板にエッチング処理を実施する装置の少なくともいずれかに前記３次元情報をフィードバックさせることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記屈折率に関する情報は、前記処理部に換えて、前記制御部に予め入力されていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
その露光した基板を現像する工程と、
を含む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、検出装置、露光装置、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー技術を用いてデバイス（例えば、半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド）を製造する装置として、レチクルに描画されたパターンを投影光学系を介してウエハ等に投影し転写する投影露光装置（露光装置）がある。このとき、投影露光装置は、その内部に設置されたアライメント検出系（検出装置）を用いて、ウエハ上に存在するパターン転写領域をレチクルのパターンの像形成位置に位置合わせした後に露光を行う。
【０００３】
近年、従来のメモリーやロジックと言ったＩＣチップ以外に、ＭＥＭＳやＣＭＯＳイメージセンサー（ＣＩＳ）等、貫通ＶＩＡを使った積層デバイス等の特殊な素子が、露光装置を用いて使用され、製造されるようになってきている。ＭＥＭＳやＣＩＳ等の素子は、ＩＣチップと幾つか異なる点がある。ＭＥＭＳやＣＩＳ等の素子では、ＩＣチップで必要な線幅解像度や重ね合わせ精度に対して要求が緩い一方で、深い焦点深度が必要である。又、ＭＥＭＳやＣＩＳ等の素子を製造するための特殊工程として、Ｓｉウエハの裏面側にアライメントマークを形成し、この裏面側のマークの位置に合わせて表面側に露光する工程がある。Ｓｉウエハを薄化した後、表面側から貫通ＶＩＡを形成し、裏面側の回路と導通させることがその代表的な適用例となる。特許文献１は、裏面側（ウエハチャック側）に構成されたアライメント検出系を用いて、裏面側に形成されたアライメントマークの像を表面側に形成し、アライメントマークの位置を表面側で検出するリソグラフィー装置を開示している。しかし、こうした裏面側にアライメント検出系を構成する方法では、ウエハチャックの特定位置に穴を構成しているため、その位置にあるアライメントマークしか検出することができない。従って、特許文献１の手法では、ウエハ上の裏面の任意の位置に配置されるアライメントマークを観察することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８０２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、Ｓｉウエハは、赤外光（波長１０００ｎｍ以上）に対して透過性を有する。そこで、近年、特許文献１に記載の構成とは異なり、赤外光を光源とした位置検出系を用いて裏面側のアライメントマークを表面側から観察する方法が提唱されている。この場合、通常のアライメントシーケンスでは、アライメントマークのベストフォーカス位置を計測するために、ウエハステージをアライメント検出系の光軸方向に駆動しながらアライメントマークの画像を取得し、最もコントラストの高い位置を算出する。以下、この計測手法をイメージオートフォーカス計測と呼ぶ。このイメージオートフォーカス計測では、基準プレートの高さから計測を開始することで、Ｓｉウエハの表面側のアライメントマークについては迅速かつ容易に検出することができる。しかし、Ｓｉウエハの裏面側にアライメントマークがある場合には、通常時、アライメント検出系のフォーカスが基準プレートに合っているため、以下のような不具合が生じる。例えば、アライメント検出系のデフォルトのフォーカス位置である基準プレートからウエハステージを駆動していては、Ｓｉウエハの裏面にあるアライメントマークを検出するには、模索範囲が大きく必要となる。このとき、模索範囲を大きくするということは、それだけ計測に時間がかかることを意味し、スループットが低下する。さらに、イメージオートフォーカス計測の計測ピッチを大きくすると、アライメントマークのベストフォーカス位置の算出誤差が大きくなり、高精度なアライメントができない。
【０００６】
一方、Ｓｉウェハの表面側から貫通ＶＩＡを形成し、裏面側の回路と導通させるためには、ウエハ薄化装置により、予めＳｉウェハを薄化する必要がある。このとき、薄化装置は、まず条件出しを行い、所望のウエハ厚になるように加工条件を固定した上でＳｉウエハの薄化を実施する。しかし、薄化装置の経時変化などに起因して、薄化されたＳｉウェハの厚みには、バラツキが生じやすい。例えば、フォトセンサーを裏面照射（ＢＳＩ）プロセスを介して製造する場合、ウエハの厚みのバラツキがフォトセンサーの特性に影響を与えるため、厚みの管理は、特に重要となる。また、厚みのバラツキは、Ｓｉウエハの裏面側に形成されているアライメントマークの検出に影響を及ぼすだけでなく、ウエハハンドリングにも影響を及ぼす可能性がある。例えば、薄化されたＳｉウエハは、機械的強度が下がるため、ハンドリングの際に割れやすくなる傾向がある。さらに、貫通ＶＩＡ工程では、Ｓｉウエハを薄化した後にエッチングすることで貫通ＶＩＡを形成するが、Ｓｉウエハの厚みにバラツキがあると、エッチングで形成されたＶＩＡがＳｉウエハを正常に貫通しない場合がある。これに対して、確実にＶＩＡを貫通させるために、エッチング装置によるエッチング時間を長くし過ぎると、ＶＩＡがエッチングストップ層をも貫いてしまい、このエッチングストップ層の下層にあるデバイス自体を破壊する場合もある。結果的に、Ｓｉウエハの厚みのバラツキは、製造されるデバイスの歩留まりに影響を及ぼす可能性がある。そこで、露光装置内のアライメント検出系でＳｉウエハの厚みを検出することができれば、Ｓｉウエハの厚みを自動で定期モニターすることで、厚みに変動が生じた場合には、薄化装置へフィードバックし得る。その上で、さらに、検出されたウエハ厚みをエッチング装置にフィードバックすれば、最適なエッチング時間で貫通ＶＩＡを形成することができ、デバイスの歩留まり向上が望まれる。
【０００７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、被測定物の裏面に設けられたマークの位置に加え、被測定物の厚みを迅速かつ高精度に検出するのに有利な検出装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、被測定物の裏面に設けられたマークを検出する検出装置であって、被測定物の表面側からマークを照明し、照明されたマークの像を検出する第１検出系と、被測定物の表面位置を検出する第２検出系と、表面位置に基づいて、第１検出系におけるマークの像のフォーカス状態を示す情報を求める処理部と、を備え、処理部は、さらに、第１検出系により検出されたマークの位置を参照し取得した第１フォーカス位置と、第２検出系により検出された表面位置を参照し取得した第２フォーカス位置との差分に基づいて、被測定物の厚みを求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、被測定物の裏面に設けられたマークの位置に加え、被測定物の厚みを迅速かつ高精度に検出するのに有利な検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ウエハアライメント検出系とＡＦ検出系との構成を示す図である。
【図２】図１に示す検出系の開口絞りと照明光源とでの各ビーム径を示す図である。
【図３】露光装置の構成を示す図である。
【図４】ウエハステージ上の基準マークの形状及び配置を示す図である。
【図５】ＡＦ検出系によるＡＦ光のウエハへの照射を示す図である。
【図６】ＡＦ検出系によるウエハからの反射光の受光を示す図である。
【図７】ＡＦ検出系内の基準計測を説明する図である。
【図８】ＡＦ検出系が表面側マークを計測する状態図である。
【図９】ウエハアライメント検出系が表面側マークを計測する状態図である。
【図１０】イメージオートフォーカス計測で得たカーブを示すグラフである。
【図１１】ＡＦ検出系が裏面側マークがあるウエハの表面を計測する状態図である。
【図１２】ウエハアライメント検出系が裏面側マークを計測する状態図である。
【図１３】従来のイメージオートフォーカス計測で得たカーブを示すグラフである。
【図１４】オフセットを補正する際のウエハステージの駆動を示す図である。
【図１５】コントラストカーブとオフセットとの関係を示すグラフである。
【図１６】レジストの裏面に設けられたマークを計測する状態図である。
【図１７】ウエハの厚み計測を説明する図である。
【図１８】貼り合わせウエハを構成するＳｉ板の厚み計測を説明する図である。
【図１９】マーク設置部分でのＳｉ板の厚みの計測結果を示すグラフである。
【図２０】ウエハアライメント検出系とＡＦ検出系との他の配置例を示す図である。
【図２１】ワイドピッチでのコントラストカーブを示すグラフである。
【図２２】ファインピッチでのコントラストカーブを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る検出装置と、この検出装置を備えた露光装置の構成について説明する。図３は、本実施形態に係る露光装置Ｅの構成を示す概略図である。露光装置Ｅは、図１に示されるウエハアライメント検出系（第１検出系）１６とウエハ３の表面位置を検出してウエハアライメント検出系１６のベストフォーカス位置を検出する支援を行うフォーカス検出系（第２検出系）４１とを含む検出装置Ｄを備えている。以下、フォーカス検出系４１を「ＡＦ検出系」と呼ぶ。露光装置Ｅは、レチクルステージ２と、ウエハステージ(基板ステージ)４と、照明光学系５と、投影光学系６と、制御部Ｃとをさらに備えている。レチクルステージ２は、レチクル（原版）１を支持する。ウエハステージ４は、ウエハ（基板、被測定物）３を支持する。照明光学系５は、レチクル１を露光光で照明する。投影光学系６は、露光光で照明されたレチクル１のパターン像をウエハステージ４に支持されたウエハ３に投影する。制御部Ｃは、露光装置Ｅ全体の動作を統括制御する。
【００１３】
本実施形態では、露光装置Ｅとしてレチクル１とウエハ３とを走査方向に互いに同期移動しつつレチクル１に形成されたパターンをウエハ３に投影して露光する走査型露光装置（スキャニングステッパー）を使用する。露光装置Ｅは、レチクル１を固定しレチクル１のパターンをウエハ３に投影して露光する露光装置（ステッパー）であってもよい。投影光学系６の光軸と平行な方向をＺ方向、光軸に垂直な平面内でレチクル１とウエハ３との同期移動方向（走査方向）をＹ方向、この平面内でＹ方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ方向とする。また、各方向に延びる軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１４】
レチクル１上の所定の照明領域は、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から射出される露光光としては、水銀ランプＫｒＦエキシマレーザー、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザーからの光が用いられる。
【００１５】
レチクルステージ２は、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次元移動及びθＺ方向の微小回転が可能である。レチクルステージ２は、最低１軸に駆動可能であるが、６軸に駆動可能でも良い。レチクルステージ２は、リニアモーター等の駆動部（不図示）により駆動され、この駆動部は、制御部Ｃにより制御される。レチクルステージ２にはミラー７が設けられ、ミラー７に対向する位置にはＸＹ方向用のレーザー干渉計９が設けられている。レチクル１の２次元方向の位置及び回転角は、レーザー干渉計９によりリアルタイムで計測され、計測結果は、制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、レーザー干渉計９の計測結果に基づいてレチクルステージ２の駆動部を駆動することでレチクルステージ２に支持されているレチクル１の位置決めを実施させる。
【００１６】
投影光学系６は、レチクル１のパターンを所定の投影倍率βでウエハ３に投影露光するものであって、複数の光学素子で構成されている。投影光学系６は、投影倍率βが例えば１／２〜１／５の縮小投影系である。ウエハステージ（基板保持部、保持部）４は、ウエハチャックを介してウエハ３を保持する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ている。ウエハステージ４は、リニアモーター等の駆動部（不図示）により駆動される。ウエハステージ４の駆動部は、制御部Ｃにより制御される。
【００１７】
ウエハステージ４にはミラー８が設けられている。ミラー８に対向する位置には、ＸＹ方向用のレーザー干渉計１０とＺ方向用のレーザー干渉計１２とが設けられている。ウエハステージ４のＸＹ方向の位置及びθＺは、レーザー干渉計１０によりリアルタイムで計測され、計測結果は、制御部Ｃに出力される。また、ウエハステージ４のＺ方向の位置及びθＸ、θＹについては、レーザー干渉計１２によりリアルタイムで計測され、計測結果は、制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、レーザー干渉計１０、１２の計測結果に基づいてウエハステージ４の駆動部を通してＸＹＺステージを駆動することで、ウエハ３のＸＹＺ方向における位置を調整し、ウエハステージ４に支持されているウエハ３の位置決めを実施させる。
【００１８】
レチクル１上の基準マーク（不図示）と投影光学系６とを通してウエハステージ４上の基準プレート１１に設けられた基準マーク３９（図４）とを検出するレチクルアライメント検出系１３が、レチクルステージ２の近傍に設けられている。レチクルアライメント検出系１３は、ウエハ３を露光する光源と同一の光源を用い、投影光学系６を通してレチクル１上の基準マークと基準マーク３９とを照射し、その反射光を検出するための光電変換素子（例えばＣＣＤカメラなど）を搭載している。レチクルアライメント検出系１３は、レチクル１上の基準マークと基準プレート１１上の基準マーク３９の位置、フォーカスを合わせることで、レチクル１とウエハ３との相対位置関係（Ｘ,Ｙ,Ｚ）を合わせることができる。
【００１９】
レチクルアライメント検出系１３により検出される基準マーク３９は、反射型のマークでも良いし、透過型のレチクルアライメント検出系１４を用いて、透過型の基準マーク３９を検出することもできる。透過型のレチクルアライメント検出系１４は、ウエハ３を露光する光源と同一の光源と照明光学系５を用い、投影光学系６を通してレチクル１上の基準マークと基準マーク３９とを照射し、その透過光を検出するための光量センサーを搭載している。ウエハステージ４をＸ方向（又はＹ方向）及びＺ方向に駆動させながら透過光の光量を測定することで、レチクル１上の基準マークと基準プレート１１上の基準マーク３９との位置及びフォーカスを合わせることができる。このように、レチクルアライメント検出系１３、透過型のレチクルアライメント検出系１４のどちらを用いても、レチクル１とウエハ３との相対位置関係（Ｘ,Ｙ,Ｚ）を合わせることができる。
【００２０】
図４は、ウエハステージ４上に設置されている各基準マークの形状及び配置を示す平面図である。ウエハステージ４のコーナーには、基準プレート１１がウエハ３表面とほぼ同じ高さで設置されている。基準プレート１１には、ウエハアライメント検出系１６が検出する基準マーク４０とレチクルアライメント検出系１３又は透過型のレチクルアライメント検出系１４が検出する基準マーク３９とを備えている。基準プレート１１は、ウエハステージ４の複数のコーナーに配置されていても良い。また、基準プレート１１は、複数の基準マーク３９、複数の基準マーク４０を設けていても良い。レチクルアライメント用の基準マーク３９とウエハアライメント用の基準マーク４０との位置関係（ＸＹ方向）は既知であるとする。また、ウエハアライメント検出用の基準マーク４０とレチクルアライメント用の基準マーク３９とは、共通のマークであっても良い。
【００２１】
フォーカス検出系１５は、検出光をウエハ３表面に投射する投射系と、そのウエハ３からの反射光を受光する受光系とを備えており、フォーカス検出系１５の検出結果は、制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、フォーカス検出系１５の検出結果に基づいてＺステージを駆動させ、Ｚステージに保持されているウエハ３のＺ方向における位置（フォーカス位置）及び傾斜角を許容範囲に収めるように調整する。
【００２２】
ウエハアライメント検出系１６は、検出光をウエハ３上のマーク１９や基準プレート１１上のウエハアライメント検出用の基準マーク４０に投射する投射系と、該マークからの反射光を受光する受光系とを備えている。ウエハアライメント検出系１６の検出結果は、制御部Ｃに出力される。制御部Ｃは、ウエハアライメント検出系１６の検出結果に基づいてウエハステージ４をＸＹ方向に駆動させることで、ウエハステージ４に保持されているウエハ３のＸＹ方向における位置を調整することが可能である。露光装置Ｅは、ウエハアライメント検出系１６のベストフォーカス位置を迅速に取得するためにウエハ３の表面位置を検出するＡＦ検出系（フォーカス検出系）４１を備える。ＡＦ検出系４１は、フォーカス検出系１５と同じく検出光をウエハ３表面に投射する投射系と、そのウエハ３からの反射光を受光する受光系とを備えている。フォーカス検出系１５は、投影光学系６のベストフォーカス位置を取得するために用いられるのに対して、ＡＦ検出系４１は、ウエハアライメント検出系１６のベストフォーカス位置を取得するために用いられる。
【００２３】
ウエハアライメント検出系１６の形態としては、大きく２つの方式が存在する。１つ目の方式は、投影光学系６を介さず個別に構成されていて、ウエハ３上のマーク１９、基準マーク４０を光学的に検出するオフアクシスアライメント検出系（Off-axis AA、ＯＡ検出方式）である。２つ目の方式は、特にｉ線露光装置で使用される、投影光学系６を介して非露光光のアライメント波長を用いてマーク１９、基準マーク４０を検出するＴＴＬ−ＡＡ（Through The Lens アライメント）方式である。本実施形態ではＯＡ検出方式のウエハアライメント検出系１６を用いて説明するが、ＴＴＬ−ＡＡ方式でも構わない。
【００２４】
図１は、検出装置Ｄのうちウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１との構成を示す概略図である。ウエハアライメント検出系１６の照明光源２０は、赤外光（例えば、１０００〜１５００ｎｍ）及び可視光（例えば、４００〜８００ｎｍ）を発生する。照明光源２０で発生された光は、第１リレー光学系２１、波長フィルター板２２、及び第２リレー光学系２３を通り、ウエハアライメント検出系１６の瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に配置された開口絞り２４に到達する。図２は、照明光源２０と開口絞り２４とでの各ビーム径を比較する図である。図２に示すように、開口絞り２４でのビーム径３７は、照明光源２０でのビーム径３６よりも十分に小さい。
【００２５】
波長フィルター板２２は、透過波長帯の異なる複数のフィルターを含み、制御部Ｃからの命令でフィルターの切換を行う。開口絞り２４は、照明σの異なる複数の絞りを含み、制御部Ｃからの命令で絞りの切換を行うことで、照明σを変更することができる。本実施形態では、波長フィルター板２２と開口絞り２４とがそれぞれ複数のフィルターと複数の絞りを備えているが、波長フィルター板２２と開口絞り２４とは別に、フィルターと絞りとを追加してもよい。本実施形態の波長フィルター板２２は、可視光を透過するフィルターと赤外光を透過するフィルターとを備えており、これらのフィルターを切り替えることによりマークの検出に使用する光の波長を選択できる。赤外光に対して透過性を有するＳｉウエハの裏面に置かれたマークを計測する際には、赤外光を透過するフィルターが使用される。
【００２６】
開口絞り２４まで到達した光は、第１照明光学系２５、第２照明光学系２７を通って偏光ビームスプリッター２８に導かれる。偏光ビームスプリッター２８により反射された紙面に垂直なＳ偏光は、ＮＡ絞り２６、プリズム６３、λ／４板２９を透過して円偏光に変換され、対物レンズ３０を通ってウエハ３に形成されたマーク１９を照明する（照明光は図１中の実線で示す）。ＮＡ絞り２６は、絞り量を変えることで、ＮＡを変えることができる。ＮＡ絞り２６の絞り量は、制御部Ｃからの命令で変更できる。プリズム６３については、図５の説明で後述するが、アライメント光を透過する特性を持っている。
【００２７】
マーク１９からの反射光（図１中の１点波線で示す）は、再度対物レンズ３０及びλ／４板２９を通って、今度は紙面に平行なＰ偏光に変換される。Ｐ偏光は、プリズム６３、偏光ビームスプリッター２８を透過し、リレーレンズ３１、第１結像光学系３２、コマ収差を調整する光学部材３５、第２結像光学系３３、波長シフト差を調整する光学部材３８を通過する。光学部材３８を通過したＰ偏光は、マーク１９の検出信号を光電変換素子３４（例えば、ＣＣＤカメラ）上に形成する。
【００２８】
通常、ウエハアライメント検出系１６により、マーク１９を観察してマーク１９の位置を検出する場合、マーク１９上に塗布又は形成された透明層のため、単色光や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、マーク１９を高精度に検出できなくなる。従って、一般的にウエハアライメント検出系１６の照明光源２０としては、マーク１９を干渉縞の少ない信号として検出するために、広帯域の波長を持つものが使用される。
【００２９】
図５及び図６は、ＡＦ検出系４１がフォーカス計測している状態を示す図である。図５は、ＡＦ検出系４１がウエハ３にフォーカス計測光（ＡＦ光）を照射している様子を示している。光源５５から照射されたＡＦ光は、レンズ５６を通してパターン板５７を照明する。光源５５は、可視光帯域（Ｓｉを透過しない４００〜８００ｎｍの波長）の光を発生する。ウエハ３に照射されるＡＦ光は、ウエハ３を透過しない。パターン板５７は、ガラス基板にスリットパターンが描画されており、パターン板５７の中心部に描画されたスリットパターンを照明されたＡＦ光は、レンズ５８を通りミラー５９で反射されてレンズ６０に到達する。パターン板５７以降のＡＦ光は、説明の都合上、主光線のみを書くが、実際にはＮＡを持った光線である。ＡＦ光は、レンズ６０の中心ではなく、レンズ６０の中心から偏心した部分に到達し、レンズ６０で屈折することによって、基準ミラー６１を通過し、レンズ６２に到達する。レンズ６２に到達した光も、レンズ６２の中心ではなく、レンズ６２の中心から偏心した部分に到達する。レンズ６２で屈折したＡＦ光は、プリズム６３に到達する。プリズム６３は、ＡＦ光を反射し、アライメントに使う光が透過する特性を有する。プリズム６３で反射したＡＦ光は、λ／４板２９を透過し、レンズ３０に到達する。ＡＦ光はレンズ３０の中心ではなく、レンズ３０の中心から偏心した部分に到達し、レンズ３０で屈折することによって、図５に示すようにウエハ３に入射角度θで斜入射する。
【００３０】
図６は、照射されたＡＦ光がウエハ３で反射され、反射光がＡＦ検出系４１により受光される様子を示している。ウエハ３で反射されたＡＦ光は、照明した時と同じ角度θでウエハ３から反射され、レンズ３０に到達する。このとき、ＡＦ光は、レンズ３０の中心ではなく、レンズ３０の中心から偏心した部分に到達して、レンズ３０で屈折することによって、λ／４板２９を透過し、プリズム６３に到達する。プリズム６３で反射したＡＦ光は、レンズ６２に到達する。このとき、ＡＦ光はレンズ６２の中心ではなく、レンズ６２の中心から偏心した部分に到達し、レンズ６２で屈折することによって、基準ミラー６１を通過し、レンズ６０に到達する。このとき、ＡＦ光はレンズ６０の中心ではなく、レンズ６０の中心から偏心した部分に到達し、レンズ６０で屈折することによって、レンズ６４の中心に到達し、レンズ６４を透過し、ＡＦ検出センサー６５で受光される。
【００３１】
上記図５及び図６を用いた説明から、ウエハ３がフォーカス方向（Ｚ方向）に移動すると、それに応じてＡＦ検出センサー６５におけるＡＦ光を受光する位置がずれることが分かる。このように、ＡＦ検出系４１は、ウエハ３の面位置を計測することが可能である。
【００３２】
図７は、ＡＦ検出系４１内の基準計測を説明する図である。パターン板５７の周辺部に照明されたＡＦ光は、レンズ５８の中心から偏心した部分に到達し、レンズ５８で屈折しミラー５９で反射される。ミラー５９で反射したＡＦ光は、レンズ６０の中心から偏心した部分に到達し、レンズ６０で屈折して基準ミラー６１で反射され、今度はレンズ６０の中心に到達する。レンズ６０の中心を透過したＡＦ光は、レンズ６４の中心から偏心した部分に到達し、レンズ６４で屈折してＡＦ検出センサー６５で受光される。ＡＦ検出系４１内の基準計測では、ＡＦ光は、ウエハ３に到達することなく、ＡＦ光が直接ＡＦ検出センサー６５で受光された位置が、ＡＦ検出系４１によるフォーカス計測の基準となる。ＡＦ検出系４１内の基準とウエハ３に対するフォーカス計測結果との差分から、ウエハ３のフォーカス位置を求めることが可能となる。
【００３３】
図５〜図７に示したＡＦ検出系４１によるフォーカス計測は、ウエハアライメント検出系１６がマーク１９を検出するためのベストフォーカス位置を計測するものではなく、ウエハ３の表面位置を検出するためのものである。すなわち、ＡＦ検出系４１によるフォーカス計測は、ウエハアライメント検出系１６におけるマーク１９の像のファーカス状態を許容範囲に収めるようにするものである。従って、ＡＦ検出系４１は、ウエハ３の表面で反射されたＡＦ光を検出するため、ウエハ３の裏面に設けられたマークのフォーカス位置を直接検出することはできない。
【００３４】
次に、図８及び図９を用いて、ウエハ３の表面にマーク１９が配置されている場合に、ウエハアライメント検出系１６がマーク１９を検出するベストフォーカス位置を求める手法について説明する。イメージオートフォーカス計測では、図８に示すように、ＡＦ検出系４１は、まずＡＦ光４２をウエハ３の表面のマーク１９に投射し、反射光を受光する。なお、図８では、ウエハアライメント検出系１６の外部にＡＦ検出系４１を配置した構成を図示しているが、ウエハアライメント検出系１６の内部にＡＦ検出系４１を配置される構成でも良い。制御部Ｃは、受光した反射光の位置がＡＦ検出系４１のＡＦ検出センサー６５の中心に来るようにウエハステージ４を駆動することで、ウエハ３表面のマーク１９のフォーカス位置を取得することができる。そして、制御部Ｃは、その取得したフォーカス位置を用いてウエハアライメント検出系１６のフォーカス位置をマーク１９に概ね合わせることができる。図９は、ウエハ３の表面にウエハアライメント検出系１６のフォーカスが概ね合った状態で、マーク１９にウエハアライメント検出系１６からの計測光４３が照射されている様子を示す図である。ＡＦ検出系４１は、ウエハ３表面のマーク１９にフォーカスが合っているが、ウエハアライメント検出系１６が画像処理したマーク１９のコントラストが最も高くなるフォーカス位置を求める必要がある。図９に示す状態からＺ方向にウエハステージ４を駆動させ、ウエハアライメント検出系１６が各フォーカス位置でアライメント計測を行うことで、マーク１９のコントラストが最も高くなるフォーカス位置を見つけることができる（イメージオートフォーカス計測）。つまり、ＡＦ検出系４１がウエハ３の表面を計測し、それによりウエハ３の表面にウエハアライメント検出系１６のフォーカスが概ね合っている状態を基準として、ウエハアライメント検出系１６は、＋Ｚ方向と−Ｚ方向とでアライメント計測する。
【００３５】
図１０は、ウエハアライメント検出系１６が図９に示す状態からイメージオートフォーカス計測を行って得られたコントラストカーブ４７を示すグラフである。このフォーカス位置とコントラストとの関係から、ウエハアライメント検出系１６の最もコントラストの高いベストフォーカス位置を求めることができる。例えば、最もコントラストの高いフォーカス位置は、図１０に示すグラフから２次フィッティングや重心計算を実施することで求めることができる。また、図１０では、簡単のためにイメージオートフォーカス計測による３つのフォーカス位置４４、４５、４６を示しているが、計測点は、１０点や２０点などもっと増やしても良い。但し、計測点を増やしすぎると、計測に時間がかかり、スループット低下の原因となる。また、イメージオートフォーカス計測の手法の説明として、ウエハ３の表面にマーク１９が設けられた図８を用いて説明したが、マーク１９がウエハ３の表面の近傍にあれば、ウエハ３の表面にレジストが被覆されていてもかまわない。
【００３６】
次に、図１１及び図１２を用いて、ウエハ３の裏面にマーク１９が配置されている場合に、イメージオートフォーカス計測の手法を適用した場合について説明する。ウエハ３の裏面にマーク１９がある場合も、ＡＦ検出系４１は、まずＡＦ光４２をウエハ３の表面に投射し、反射光を受光する。このとき、制御部Ｃは、受光した反射光の位置がＡＦ検出系４１のＡＦ検出センサー６５の中心に来るようにウエハステージ４を駆動することで、ウエハ３の表面のフォーカス位置を取得することができる。そして、制御部Ｃは、その取得したフォーカス位置を用いてウエハアライメント検出系１６のフォーカス位置をウエハ３の表面に概ね合わせることができる。図１２は、ウエハ３の表面にウエハアライメント検出系１６のフォーカスが概ね合った状態で、ウエハアライメント検出系１６からの計測光４３が照射されている様子を示す図である。図１２に示す状態では、ウエハ３の裏面に設けられたマーク１９に照射された赤外光（計測光）４３は、ウエハアライメント検出系１６の光電変換素子３４に結像していない。
【００３７】
図１３は、ウエハアライメント検出系１６が図１２に示す状態からイメージオートフォーカス計測を行って得られたコントラストカーブ４８を示すグラフである。各フォーカス位置４４、４５、４６でのコントラストは低く、ウエハ３の裏面側のマーク１９を検出できていない。ウエハ３の裏面にマーク１９が置かれている場合、ウエハ３の厚みが数１００μｍ程度のこともあり、ＡＦ検出系４１で検出したウエハ３の表面を基準とするイメージオートフォーカス計測では、ウエハ３の裏面側のマーク１９を迅速に検出することはできない。ウエハ３の表面を基準とするイメージオートフォーカス計測の計測レンジを大幅に広げれば、ウエハ３の厚みが数１００μｍでも、ウエハ３の裏面側のマーク１９をウエハアライメント検出系１６により検出することは可能である。しかし、その場合、計測点数が大幅に増えてしまい、計測時間が増え、スループットが低下する。
【００３８】
次に、図１４を用いて、ウエハ３の裏面にマーク１９が設けられた場合でも、ウエハアライメント検出系１６のベストフォーカス位置を迅速に求める手法について説明する。この手法では、ウエハ３の厚みと屈折率とを利用して、イメージオートフォーカス計測の開始点を決定する。図３の入力器１８に入力されたウエハ３の厚みと屈折率とを基に、計算器１７は、ウエハ３の裏面側のマーク１９にウエハアライメント検出系１６のフォーカスが合うためのオフセット量を計算し、ウエハステージ４にオフセット量だけ駆動するように指示する。図１４中の（１）は、裏面にマーク１９が設けられたウエハ３の表面をＡＦ検出系４１が検出している様子を示す図である。ＡＦ検出系４１は、図１４中の（１）に示すようなウエハ３の表面を検出した状態のままでは、ウエハ３の表面にフォーカスが概ね合っているウエハアライメント検出系１６ではマーク１９を検出することはできない。図１４中の（２）は、このときの、ウエハ３の裏面に設けられたマーク１９に照射された計測光４３がウエハアライメント検出系１６の光電変換素子３４に結像していない様子を示す図である。ウエハ３の厚み４９は、数１００μｍ程度の量であり、図１４中の（２）では、ウエハアライメント検出系１６は、この厚みに対応する量（オフセット量５０）だけデフォーカスしている。
【００３９】
オフセット量５０は、入力器１８に入力されたウエハ３の厚み４９と屈折率とを基に計算器１７によって算出される。制御部Ｃは、ウエハ３の表面をＡＦ検出系４１が計測した図１４中の（１）の状態から、計算器１７により算出されたオフセット量５０の分だけウエハステージ４をＺ方向に駆動させる。そうすると、図１４中の（３）に示すように、ウエハ３の裏面側のマーク１９にウエハアライメント検出系１６のフォーカスを合わせることができる。オフセット量５０は、（ウエハ３の厚み４９）／（ウエハ３の屈折率）で算出することができ、ウエハ３が例えば２００μｍ厚のＳｉ基板の場合、２００μｍ／３．５（Ｓｉの屈折率）でおおよそ５７μｍとなる。このように、ウエハ３の厚み４９と屈折率から算出されたオフセット量５０を使えば、ウエハ３の裏面側のマーク１９に対しても迅速にイメージオートフォーカス計測を行うことが可能となる。
【００４０】
図１５（特に図１５中の右側部分）は、ウエハアライメント検出系１６が図１４中の（３）の状態からイメージオートフォーカス計測を行って得られたコントラストカーブ５４を示すグラフである。図１５の各フォーカス位置５１、５２、５３でのコントラストは高く、ウエハ３の裏面側のマーク１９をウエハアライメント検出系１６が検出できていることを示している。図１２（及び図１４中の（２））の状態、すなわちウエハ３の表面からイメージオートフォーカス計測したときのコントラストカーブを図１３に示した。従って、図１３に示すコントラストカーブは、フォーカス位置４４〜４６を含む図１５中の左側部分のコントラストカーブに対応する。図１５に示すコントラストカーブ５４におけるフォーカス位置５２と４５との差分がオフセット量５０を意味している。この図１５に示すようなフォーカス位置とコントラストとの関係のデータから、ウエハ３の裏面側のマーク１９に対しても、その位置をウエハアライメント検出系１６が迅速にかつ高精度に求めることができる。
【００４１】
上記の説明では、ウエハ３の厚みと屈折率とを入力器１８に入力し、（ウエハ３の厚み４９）／（ウエハ３の屈折率）を計算器１７が計算してオフセット量５０を算出するとしている。しかし、入力器１８にオフセット量５０を直接入力しても構わない。入力器１８にオフセット量５０を直接入力すると、（ウエハ３の厚み）／（ウエハ３の屈折率）の計算を手動で行う手間が生じるが、計算器１７を削除できると言うコスト上のメリットがある。入力器１８及び計算器１７は、オフセット量５０すなわちウエハアライメント検出系１６におけるマーク１９の像のフォーカス状態を示す情報を求める処理部Ｐを構成している。
【００４２】
本実施形態では、可視光を斜入射させるＡＦ検出系４１と、赤外光を用いるウエハアライメント検出系１６とを用いて、ウエハ３の裏面に設けられたマーク１９に対するイメージオートフォーカス計測を行った。これに対して、さらに、ＡＦ検出系４１とウエハアライメント検出系１６とを用いて、ウエハ３の上に塗布されたレジスト６６の裏面に設けられたマーク１９の位置を検出することができる。図１６は、レジスト６６の裏面にあるマーク１９に対するイメージオートフォーカス計測の様子を示す図である。この場合、上述のＡＦ検出系４１では可視光がレジスト６６を透過してしまい、レジスト６６の表面の位置を検出できないため、レジスト６６の表面の位置を検出するためにエアーフォーカス検出系６７を使用する。エアーフォーカス検出系６７は、ウエハアライメント検出系１６の中に構成されており、エアー（気体）６８をレジスト６６の表面に向けて噴射し、レジスト６６から跳ね返るエアーの強度（圧力）によりレジスト６６の表面高さを検出する。エアーフォーカス検出系６７が検出したレジスト６６の表面高さと、レジスト６６の厚み４９と、屈折率とに基づいて、レジスト６６の裏面側のマーク１９に対するイメージオートフォーカス計測が可能となる。
【００４３】
制御部Ｃは、レジスト６６の表面位置をエアーフォーカス検出系６７が計測した図１６中の（１）の状態から、オフセット量５０の分だけウエハステージ４を駆動させる。そうすると、図１６中の（２）のようにレジスト６６の裏面側のマーク１９にウエハアライメント検出系１６のフォーカスを概ね合わせることができる。オフセット量５０は、（レジスト６６の厚み４９）／（レジスト６６の屈折率）で算出することができる。例えば２００μｍ厚のレジスト６６の場合、オフセット量５０は、２００μｍ／１．５（レジスト６６の屈折率）でおおよそ１３３μｍとなる。図１６中の（２）の状態からイメージオートフォーカス計測を開始することで、レジスト６６の裏面にあるマーク１９のベストフォーカス位置を迅速に求めることができる。このように、マーク１９を裏面に有する被測定物の厚みと屈折率とから算出されたオフセット量５０を使えば、ウエハ３以外の被測定物の裏面に設けられたマーク１９に対してもイメージオートフォーカス計測を行うことが可能となる。
【００４４】
レジスト６６の表面を計測するセンサーは、エアーフォーカス検出系６７の代わりに、静電容量センサー等を適用しても良い。静電容量センサーは、レジスト６６の表面に電圧を印加したときに発生する電荷量を検出することによって、静電容量センサーからレジスト６６の表面までの高さを検出する。静電容量センサーからレジスト６６の表面までの距離が近ければ、電圧を加えたときに発生する電荷量は大きくなり、静電容量センサーからレジスト６６の表面までの距離が遠ければ、電圧を加えたときに発生する電荷量は小さくなる。このように静電容量センサーは、一定の電圧を静電容量センサーとレジスト６６の表面にかけた際に発生する電荷量を検出することで、静電容量センサーからレジスト６６の表面までの距離を算出する。
【００４５】
露光装置Ｅが１ロット２５枚のウエハ３を露光する場合、１枚目のウエハ３のマーク（第１マーク）１９に対してのみイメージオートフォーカス計測を実施する。そして、２枚目以降のウエハ３のマーク（第２マーク）１９に対してはＡＦ検出系４１による計測結果のみでウエハ３の裏面側のマーク１９に対するフォーカスを合わせることが可能である。ロット内の１枚目のウエハ３に対しては、図１４中の（３）に示すように、制御部Ｃは、ＡＦ検出系４１の計測値からオフセット量５０だけウエハステージ４を駆動させてから裏面側のマーク１９に対してイメージオートフォーカス計測を行う。このとき、イメージオートフォーカス計測で算出された裏面側のマーク１９に対するウエハアライメント検出系１６のベストフォーカス位置と、ＡＦ検出系４１がウエハ３の表面を計測したフォーカス位置との差分６９を求める。制御部Ｃは、２枚目以降のウエハ３に対しては、ウエハ３の表面位置をＡＦ検出系４１が計測した状態から、１枚目のウエハ３のイメージオートフォーカス計測から求めた差分６９だけウエハステージ４を駆動させる。そして、その状態で裏面側のマーク１９をウエハアライメント検出系１６により計測する。こうすることで、１枚目のウエハ３に対してのみイメージオートフォーカス計測するだけで、他の２４枚のウエハ３に対しても高精度にアライメント計測することが可能になる。
【００４６】
次に、ウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１とを用いたＳｉウエハ３の厚みの計測について説明する。図１７は、ウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１とを用いて、ウエハ３の厚みを計測している様子を示す図である。ＡＦ検出系４１は、ウエハ３の表面の第２フォーカス位置を計測（検出）しており、一方、ウエハアライメント検出系１６は、ウエハ３の裏面にあるマーク１９の第１フォーカス位置を計測（検出）している。計算器１７は、ＡＦ検出系４１が計測するウエハ３の表面のフォーカス位置と、ウエハアライメント検出系１６が検出するウエハ３の裏面のフォーカス位置との差分に基づいてウエハ３の厚みを算出することができる。ここで、上記差分は、ウエハ３の幾何学的厚みとみることができる。これに対して、計算器１７は、上記差分にウエハ３の材質であるＳｉの屈折率をかけることで、ウエハ３の光学的厚みとしての厚みを算出することができる。なお、Ｓｉの屈折率は、入力器１８に予め入力されている値を使用することが望ましいが、本実施形態のように検出装置Ｄを露光装置Ｅ内に設置している場合には、露光装置Ｅ内の制御部Ｃに予め入力されている値を使用しても良い。
【００４７】
また、上記のような厚み計測を応用することで、貼り合わせウエハの一部であるＳｉ板の厚みのみを計測することができる。以下、説明の簡単化のために、Ｓｉ板には上記Ｓｉウエハと同一の符号を付す。図１８は、貼り合わせウエハのＳｉ板３の厚みのみを計測している様子を示す図である。ここで、一例としての貼り合わせウエハは、基材７５とＳｉ板３とが接着剤７６を介して貼り合わされたものである。また、この場合のＳｉ板３は、表面側と裏面側とが平行ではなく、たわみを持ったまま薄化されている。制御部Ｃは、このようなＳｉ板３の厚みも、上記と同様に算出することができる。特に、図１８に示すように、複数のアライメントマーク１９ａ〜１９ｃがそれぞれ異なる像高として配置されている場合でも、上記のような厚み計測をそれぞれ実施することで、制御部Ｃは、ウエハ全面の厚みのバラツキを特定することができる。
【００４８】
図１９は、図１８に示した３つのアライメントマーク１９ａ〜１９ｃの設置部分におけるＳｉ板３の厚みをそれぞれ計測した結果を示すグラフである。この図１９において、横軸は、中心像高（アライメントマーク１９ｂの配置位置）を基準としたＸ方向の距離である。一方、縦軸は、ＡＦ検出系４１が検出したＳｉ板３の表面を０μｍとし、ウエハアライメント検出系１６が検出したアライメントマーク１９ａ〜１９ｃのフォーカス位置にＳｉの屈折率をかけて得られたＳｉ板３の厚みであり、マイナス方向で表示している。図１９によれば、Ｓｉ板３の厚みは、設定値として２００μｍに薄化され、中心像高では２１０μｍとなるが、周辺像高では２４０μｍおよび２５０μｍとなる。すなわち、Ｓｉ板３の厚みには、中心部と周辺部とで差があり、かつ周辺部のみで比較しても左右差があることがわかる。なお、制御部Ｃは、計測点数をウエハ全面に広げて計測させることで、ウエハの３次元情報を算出することができる。このように、本実施形態に係るウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１とによれば、露光装置Ｅ内で簡易的にＳｉウエハや貼り合わせウエハのＳｉ板の厚みを計測することができる。
【００４９】
さらに、ウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１とを用いたフォーカス補正について説明する。この場合、例えば図３に示すステージ基準プレート１１をＡＦ検出系４１とウエハアライメント検出系１６とが計測することでフォーカス補正を行う。具体的には、まずＡＦ検出系４１がステージ基準プレート１１をフォーカス計測する。次に、ウエハアライメント検出系１６がステージ基準プレート１１上のマークをイメージオートフォーカス計測する。そして、制御部Ｃがそれぞれで得られたフォーカス計測値を合わせることで補正を行う。これにより、ステージ基準プレート１１上のマークに対して、ＡＦ検出系４１のフォーカス計測値と、ウエハアライメント検出系１６のイメージオートフォーカス計測で得られるフォーカス計測値とは、同一の値となる。なお、ここではステージ基準プレート１１上のマークを基準としたが、ＡＦ検出系４１とウエハアライメント検出系１６とのフォーカス計測値を取得できるならば、例えばウエハ３上のマークを基準としても良い。
【００５０】
このように、ウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１とから構成される検出装置は、まず、ウエハ３、またはウエハ３以外の被測定物の裏面に設けられたマーク１９に対してもイメージオートフォーカス計測を好適に実施することができる。また、この検出装置は、露光装置Ｅ内にて、ウエハ３、またはウエハ３以外の被測定物の厚み（ＳｉウエハまたはＳｉ板の厚み）を検出することができる。これにより、制御部Ｃは、計算器１７から取得した厚みを自動で定期的にモニターすることで、厚みに変動が生じたと判定した場合には、露光処理後にウエハ３に薄化処理を実施する薄化装置へフィードバックすることができる。また、検出された厚みを、薄化装置に限らず、例えば露光処理後にウエハ３にエッチング処理を実施するエッチング装置にフィードバックすることで、最適なエッチング時間で所望の貫通ＶＩＡを形成することができ、デバイスの歩留まり向上を実現し得る。さらに、この検出装置は、ウエハ面内の局所的な厚みのバラツキも特定できるため、エッチング装置に対して、ウエハ面内でエッチング時間に差を付けさせることも可能となり、さらに歩留まりの向上を期待できる。
【００５１】
以上のように、本実施形態によれば、Ｓｉウエハなどの被測定物の裏面に設けられたマークの位置に加え、被測定物の厚みを迅速かつ高精度に検出するのに有利な検出装置を提供することができる。
【００５２】
なお、上記の説明では、ＡＦ検出系４１としてウエハアライメント検出系１６の外（外周領域）に配置されているＡＦ検出系４１を用いたが、本発明は、このようなＡＦ検出系のみに限定するものではない。図２０は、ウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１との他の配置例を示す図である。図２０（ａ）は、比較のために、ウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１とをともにウエハ３の表面側に配置した第１実施形態の配置を示す図である。これに対して、ウエハ３の裏面側にウエハアライメント検出系１６又はＡＦ検出系４１を配置することが可能な場合には、以下に示すように、ウエハアライメント検出系１６とＡＦ検出系４１とをウエハ３の表面側と裏面側とに分離して配置することもできる。まず、図２０（ｂ）は、ウエハ３の裏面側のマーク１９を検出するために、赤外光を光源とするウエハアライメント検出系１６をウエハ３の表面側に配置し、可視光を光源とするＡＦ検出系４１をウエハ３の裏面側に配置した例を示す図である。次に、図２０（ｃ）は、ウエハ３の裏面側のマーク１９を検出するために、可視光を光源とするウエハアライメント検出系１６をウエハ３の裏面側に配置し、赤外光を光源とするＡＦ検出系４１をウエハ３の表面側に配置した例を示す図である。そして、図２０（ｄ）は、ウエハ３の表面側のアライメントマーク１９を検出するために、可視光を光源とするウエハアライメント検出系１６をウエハ３の表面側に配置し、赤外光を光源とするＡＦ検出系４１をウエハ３の裏面側に配置した例を示す図である。さらに、この場合も、ＡＦ検出系４１に換えて、図１６に示したエアーフォーカス検出系６７を用いてウエハ３の厚みを計測しても良い。
【００５３】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ウエハ３の表面位置を検出するフォーカス検出系４１、６７を用いて、ウエハ３の裏面に設けられたマーク１９に対するウエハアライメント検出系１６のフォーカス位置を迅速に取得した。これに対して、本実施形態では、ウエハアライメント検出系１６として、第１検出モードと第２検出モードとの２つの検出モードに切り替え可能なものを使用する。さらに、本実施形態では、第１実施形態で用いたウエハ３の表面位置を検出するフォーカス検出系４１、６７を用いない。ウエハアライメント検出系１６は、第１検出モードで、マーク１９との間隔を第１ピッチで変更しながら第１検出精度でマーク１９を検出し、一方、第２検出モードで、マーク１９との間隔を第２ピッチで変更しながら第２検出精度でマーク１９を検出する。そのとき、第２ピッチは、第１ピッチより小さく、第２検出精度は、第１検出精度より高い精度とする。すなわち、第１検出モードは、検出精度は低いが、一度に広い領域を検出できるワイドピッチの検出モードである。一方、第２検出モードは、検出領域は狭いが、検出精度が高いファインピッチの検出モードである。
【００５４】
図２１は、ウエハ３の表面側に配置されたウエハアライメント検出系１６をワイドピッチの第１検出モードでウエハ３の裏面側のマーク１９を計測したときのコントラストカーブを示すグラフである。ウエハアライメント検出系１６の従来のイメージオートフォーカス計測のピッチよりもワイドピッチの第１検出モードでイメージオートフォーカス計測をすることで、マーク１９を計測するための概略のフォーカス位置７２を迅速に取得することができる。次いで、ウエハアライメント検出系１６の検出モードを検出精度が高い第２検出モードに切り替えてフォーカス位置７２からイメージオートフォーカス計測を開始する。このように、ウエハアライメント検出系１６の検出モードを切り替えて２段階でのイメージオートフォーカス計測をすることで、マーク１９を計測するためのベストフォーカス位置を迅速に取得することができる。図２２は、第１検出モードで得られたフォーカス位置７２から第２検出モードでイメージオートフォーカス計測を行った場合のコントラストカーブを示すグラフであり、ベストフォーカス位置７４を取得していることが分かる。
【００５５】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハ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、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。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）を含む。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、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
３    被測定物
１６  ウエハアライメント検出系
４１  ＡＦ検出系
Ｄ    検出装置
Ｐ    処理部
【図１】
2014085123.tif 000003
【図２】
2014085123.tif 000004
【図３】
2014085123.tif 000005
【図４】
2014085123.tif 000006
【図５】
2014085123.tif 000007
【図６】
2014085123.tif 000008
【図７】
2014085123.tif 000009
【図８】
2014085123.tif 000010
【図９】
2014085123.tif 000011
【図１０】
2014085123.tif 000012
【図１１】
2014085123.tif 000013
【図１２】
2014085123.tif 000014
【図１３】
2014085123.tif 000015
【図１４】
2014085123.tif 000016
【図１５】
2014085123.tif 000017
【図１６】
2014085123.tif 000018
【図１７】
2014085123.tif 000019
【図１８】
2014085123.tif 000020
【図１９】
2014085123.tif 000021
【図２０】
2014085123.tif 000022
【図２１】
2014085123.tif 000023
【図２２】
2014085123.tif 000024